CN1701219A - 踏力传感器及使用踏力传感器的踏板踏力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种踏力传感器结构，其包括：基材(11)，其在一端密闭的圆筒形侧面部(11c)的中央设置孔(11d)，同时在其侧面部(11c)上介由绝缘层(12)直接形成应变电阻元件(13)；盘簧(15)，其从所述基材(11)的开放端同轴地插入；输入轴(14)，其具有与所述盘簧(15)的一端接触的台阶部(14a)并且插入所述孔部(11d)中使局部突出；防松部件，其设置在所述输入轴(14)的突出部分上。

Description

踏力传感器及使用踏力传感器的踏板踏力检测装置
技术领域
本发明涉及一种踏力传感器及使用踏力传感器的踏板踏力检测装置。该踏力传感器检测输入例如机动车等的加速器和制动器等中的踏力。
背景技术
图4、图5A和图5B是表示现有的踏力传感器和使用踏力传感器的踏板踏力检测装置的详细剖面图和整体图。
如图4所示，在剖面为U形杯状的第一罩部件21和第二罩部件22之间夹入弹簧23，并且上述部件设置在传感头31之上。
在传感头31之下设有波纹管32，其中封入液体38。另外，设有传感芯片35，其浸渍在上述液体38中，传感芯片35利用结合线36与端子37电连接。
如图5A和图5B所示，在杠杆部5的一端设有踏板部4，在另一端设有踏力传感器1。另外，杠杆部5利用第二轴10与推杆3连接。臂7以第一轴6为作用点以第二轴10为支点，在负荷施加点52与踏力传感器1接触。
使用图4说明踏力传感器的动作。踏力施加到第一罩部件21上时，介由弹簧23将踏力传递到第二罩部件22，进而推压传感头31。该推压力作为压力通过液体38传递到传感器芯片35而检测出踏力。这样，踏力介由结合线36和端子37作为电信号而在外部被得到。
使用图5A和图5B说明踏板检测装置的动作。如图5A所示，踏力小于或等于200N时，第二轴10不接触孔9，介由臂7利用负荷施加点52将负荷施加给踏力传感器1。根据由臂7、第二轴10以及第一轴6构成的杠杆原理，施加在负荷施加点52上的负荷相对于施加在第一轴6上的负荷逐渐减少。该减少比由负荷施加点52与第二轴10的距离和第二轴10与第一轴6的距离的比决定。
如图5B所示，踏力超过200N时，第二轴10与孔9接触，并不将200N以上的负荷施加给踏力传感器1。
另外，特开2002-205628号公报中公开了具有上述结构的踏力传感器的例子。但是，现有的踏力传感器中必须具有用于密封液体38的气密性，故结构变得复杂，结构可靠性降低。
另外，在安装过程中若对波纹管32造成损伤，则液体38泄漏，传感器的检测功能降低，不容易进行处理。
发明内容
本发明为解决上述现有问题，提供一种结构简单、结构可靠性高、容易处理的踏力传感器。
本发明的踏力传感器包括：基材，其在一端封闭的圆筒形侧面部的中央设置孔，同时在其侧面部介由绝缘层直接形成应变电阻元件；盘簧，其从上述基材的开放端同轴地插入；输入轴，其具有与上述盘簧的一端接触的台阶部，并且插入上述孔中使其局部突出；防松部件，其设置在上述输入轴的突出部分。
另外，本发明的踏板踏力检测装置包括制动臂；一端利用自如转动的第一轴安装在上述制动臂上、另一端安装在向主液压缸传递力的推杆上的连杆；安装在上述连杆上与踏力传感器的输入轴接触并传递负荷的臂。
附图说明
图1是本发明实施例的踏力传感器的剖面图；
图2A是本发明实施例的基材的平面图；
图2B是本发明实施例的基材的剖面图：
图3是说明本发明实施例的踏板踏力检测装置的整体图；
图4是现有的踏力传感器的剖面图；
图5A是说明现有的踏板踏力检测装置的整体图；
图5B是说明现有的踏板踏力检测装置的整体图。
附图标记说明
1  踏力传感器
2  制动臂
3   推杆
4   踏板部
5   杠杆部
6   第一轴
7   臂
8   连杆
10  第二轴
11  基材
11a 圆筒部
11b 螺纹部
11c 侧面部
11d 孔部
11e 凸部
11f 凸部的投影面
11g 圆筒部的投影面
12  绝缘层
13  应变电阻元件
13a 向内侧配置的应变电阻元件
13b 向外侧配置的应变电阻元件
14  输入轴
14a 台阶部
15  盘簧
16  第一夹紧件
17  垫片
18  第二夹紧件
19  衬套
20  凸缘
37  端子
40  电路基板
41  树脂外壳
42  连接器
43 罩
44 螺母
45 处理电路
52 负荷施加点
53 主液压缸
54 复位弹簧
具体实施方式
本发明的传感器包括：基材，其在一端封闭的圆筒形侧面部的中央设置孔，同时在其侧面部介由绝缘层直接形成应变电阻元件；盘簧，其从上述基材的开放端同轴地插入；输入轴，其具有与上述盘簧的一端接触的台阶部，并且插入上述孔中使其局部突出；防松部件，其设置在上述输入轴的突出部分。这样，能够提供结构可靠性高且牢固的传感器。另外，通过在基材的圆筒部外周面设置螺纹部，安装容易且组装性提高。
另外，本发明的传感器在输入轴的台阶部插入具有比基材圆筒部的内径大的外径的第一夹紧件并与盘簧接触，同时，若上述盘簧挠曲至规定的负荷，则上述第一夹紧件与上述基材接触，形成不承受规定负荷以上的负荷的结构。这样，能够提供即使施加过大的踏力也不破损的、结构可靠性高的传感器。
另外，在本发明的传感器中，基材机械地结合侧面部和圆筒部，在上述侧面部上一体形成有应变电阻元件和处理电路。这样，能够提高电路基板和元件的连接可靠性。
本发明的踏力检测装置包括制动臂；一端利用自如转动的第一轴安装在上述制动臂上，另一端安装在向主液压缸传递力的推杆上的连杆；安装在上述连杆上与踏力传感器的输入轴接触并传递负荷的臂。
另外，本发明的踏力检测装置在臂与输入轴之间设置万向联轴器部。这样，即使负荷施加点向输入轴稍稍倾斜地施加负荷也能够准确地传递踏力，高精度地检测出踏力。
以下使用附图详细说明本发明实施例。另外，附图是示意图，不准确表示各位置关系的尺寸。
实施例
在图1中，安装用的凸缘20机械地固定在杠杆部5(未图示)上。并且，利用螺纹部11b和螺母44将踏力传感器1整体固定。输入轴14从基材11的圆筒部11a的开口部插入，并且其一端插入孔部11d中使局部突出。盘簧15与输入轴14同轴地同样插入基材11的圆筒部11a中，与安装在输入轴14的台阶部14a的第一夹紧件16接触。
另外，其另一端与配置在凸部11e之上的垫片17接触。在输入轴14的插入孔部11d中并从侧面部11c突出的部分隔着衬套19利用第二夹紧件18固定输入轴，使其不松动。此时，利用衬套19的厚度和第二夹紧件18进行调节，对盘簧15施加一定的挠度。在基材11的侧面部11c上形成的应变电阻元件13与固定在树脂外壳41上的电路基板40电连接。其输出利用连接器42的端子37在外部得到。另外，为了保护上述部件安装有罩43。
在图2中，在基材11的圆筒部11a的外周部形成有螺纹部11b。在侧面部11c的中央部形成有孔部11d，进而，在侧面部11c上直接形成有由玻璃构成的绝缘层12。在绝缘层12之上直接形成有应变电阻元件13。应变电阻元件13由向内侧配置的应变电阻元件13a和向外侧配置的应变电阻元件13b这两组构成。向内侧配置的应变电阻元件13a配置在应力最集中的凸部11e的投影面11f附近。向外侧配置的应变电阻元件13b配置在几乎不变形的圆筒部11a的投影面11g上。虽然未作图示，但这些应变电阻元件通过由电极图案而连接，形成惠斯登电桥。
在图3中，制动臂2由踏板部4和杠杆部5构成。在杠杆部5的一端设有踏板部4，在其另一端设有踏力传感器1。杠杆部5利用第一轴6与连杆8连接，并且，连杆8利用第二轴10与推杆3连接。另外，在连杆8上设有臂7，其以第一轴6为作用点、第二轴10为支点，在负荷施加点52与踏力传感器1接触。
但是，因为不设置如现有例那样贯通杠杆部5的孔9，故第二轴10不与杠杆部5接触。另外，推杆3与主液压缸53连接，进而与制动驱动器(未图示)连接。制动臂2不施加踏力时利用复位弹簧54回复到规定位置。
说明以上结构的动作。
首先，使用图1和图2说明踏力传感器1的动作。
介由输入轴14输入的负荷通过盘簧15传递到凸部11e。此时，向内侧配置的应变电阻元件13a上应变集中产生，电阻值变化。而向外侧配置的应变电阻元件13b上不产生应变，电阻值几乎不变。其结果，将上述应变电阻元件组合的惠斯登电桥成为半桥式，由踏力产生的电阻值的变化转换为电压变化。该电压变化利用设置在电路基板40上的处理电路45而转换成规定的电压值，介由端子37输出到外部。另外，施加过大的踏力时，由于第一夹紧件16的外径比基材11的圆筒部11a的内径大，故与基材11接触，形成限制器，不传递规定以上的负荷。
另外，通过在输入轴14和孔部11d之间设置适当的间隙，施加负荷时能够不产生由摩擦等引起的卡阻。其结果，即使向输入轴14稍稍倾斜地施加负荷，也能够利用盘簧15的挠曲而吸收并准确检测出负荷。
另外，在平板的基材上应变电阻元件13和处理电路45一体形成，在形成应变电阻元件13的部分的背面将利用焊接等后安装圆筒部11a的部件作为基材11。由此，能够简化侧面部11c和电路基板40的连接结构，提高连接的可靠性。
接着使用图3说明踏板踏力检测装置的动作。
操作者踩踏踏板部4时踏力介由杠杆部5从推杆3向主液压缸53传递。同时，臂7以第一轴6为作用点、以第二轴10为支点，从负荷施加点52向踏力传感器1传递踏力。但是，向踏力传感器1传递的负荷逐渐减少。其减少比由负荷施加点52和第二轴10的距离与第二轴10和第一轴6的距离之比决定。
另外，在臂7和踏力传感器1的输入轴14之间，即在负荷施加点52上设置万向联轴器部。其结果，在踏力传感器1的输入轴14上通常施加垂直方向的力，故能够进一步提高检测精度。
如上所述，本发明的踏力传感器以较少部件数构成简单的结构，由此提高结构可靠性，容易处理。
工业上的利用性
本发明的踏力传感器由于以较少部件数构成而形成简单的结构，由此，结构可靠性提高。另外，由于在内部具有限制器结构故具有处理容易的特点。因此，在特别要求可靠性的机动车等中，能够作为检测向加速器和制动器等输入的踏力的踏力传感器和使用该踏力传感器的踏板踏力检测装置而广泛应用。

Claims (6)

1.一种踏力传感器，其包括：基材，其在一端密闭的圆筒形侧面部的中央设置孔，同时在所述侧面部上介由绝缘层直接形成应变电阻元件；盘簧，其从所述基材的开放端同轴地插入；输入轴，其具有与所述盘簧的一端接触的台阶部并且插入所述孔中使局部突出；防松部件，其设置在所述输入轴的突出部分上。
2.如权利要求1所述的踏力传感器，其特征在于，在所述基材的圆筒部外周面上设有螺纹部。
3.如权利要求1所述的踏力传感器，其特征在于，在所述输入轴的所述台阶部上插入具有比所述基材的圆筒部的内径大的外径的第一夹紧件，与所述盘簧接触，同时所述盘簧挠曲至规定的负荷，所述第一夹紧件与所述基材接触，不承受规定负荷以上的负荷。
4.如权利要求1所述的踏力传感器，其特征在于，所述基材具有机械地结合侧面部和圆筒部的结构，在所述侧面部上一体形成所述应变电阻元件和处理电路。
5.一种踏板踏力检测装置，其包括：制动臂；连杆，其一端利用转动自如的第一轴安装在所述制动臂上，另一端安装在向主液压缸传递力的推杆上；臂，其安装在所述连杆上并与权利要求1至4中任一项所述的踏力传感器的输入轴接触，传递负荷。
6.如权利要求5所述的踏板踏力检测装置，其特征在于，在位于所述臂和所述输入轴之间的负荷施加点上设置万向联轴器部。
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