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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Bereich der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftsensor und eine
Motor-getriebene Parkbremsvorrichtung, die den Kraftsensor verwendet, und
ist beispielsweise auf eine Parkbremsvorrichtung für ein Fahrzeug
anwendbar.
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Beschreibung
des Stands der Technik:
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Ein
herkömmlicher
Kraftsensor hat ein erstes Bauteil, an welchem ein Magnet fixiert
ist; ein zweites Bauteil, an welchem ein elektrisches Element fixiert ist,
wobei eine Ausgabespannung des elektrischen Elements mit einer relativen
Verlagerung/Verschiebung bezüglich
des Magneten variiert; und eine Hauptfeder, welche zwischen dem
ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil zwischengelegt ist und sich elastisch
in Übereinstimmung
mit einer Kraft der Hin- und Herbewegungsrichtung deformiert, die
zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erzeugt wird.
Die internationalen offen gelegten Patentanmeldungen mit den Nummern
02/20324 (WO 02/20324 A1) und 02/057122 (WO 02/057122 A1) offenbaren solch
einen Kraftsensor.
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Ebenso
offenbaren diese Veröffentlichungen eine
Motorgetriebene Parkbremsvorrichtung, die den oben beschriebenen
Kraftsensor verwendet. Die Motor-getriebene Parkbremsvorrichtung
kann in einem Kraftfahrzeug verwendet werden und ist derart ausgeführt, dass
diese eine Parkbremse in einen Bremszustand durch Rotation eines
elektrischen Motors in der regulären
Richtung bringt, und dass diese die Parkbremse in einen gelösten Zustand
durch die Rotation des elektrischen Motors in die Gegenrichtung bringt.
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Bei
dem Kraftsensor, der in diesen Veröffentlichungen beschrieben
ist, liegt das erste Bauteil entlang der Richtung der relativen
Hin- und Herbewegungsbewegung zwischen dem ersten Bauteil und dem
zweiten Bauteil separat an einem Endabschnitt der Hauptfeder an,
wobei das zweite Bauteil getrennt an dem anderen Endabschnitt der
Hauptfeder anlehnt. Deshalb kann die Umkehrbewegung des zweiten
Bauteils bezüglich
des ersten Bauteils nicht angehalten werden, selbst nachdem der
Betrag der elastischen Deformation der Hauptfeder Null wird als
Folge des Lösens
der oben erwähnten
Kraft, wobei folglich der Magnet und das elektrische Element immer noch
eine relative Verlagerung dazwischen erzeugen können, wobei die Ausgabespannung
von dem elektrischen Element sich fortlaufend ändert. Dementsprechend kann
ein Zeitpunkt, bei welchem das Lösen
der oben erwähnten
Kraft abgeschlossen ist, d. h. ein Zeitpunkt, bei welchem der Betrag
der elastischen Deformation der Hauptfeder Null wird, nicht hinreichend
erfasst werden.
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In
dem Fall, bei welchem die Hauptfeder keine permanente Festlegung
verursacht, kann der Zeitpunkt, bei welchem das Lösen der
oben erwähnten Kraft
abgeschlossen ist, wie folgt erfasst werden. Der Kraftsensor misst
vorher die Beziehung zwischen dem Betrag der elastischen Deformation
der Hauptfeder und der Ausgabespannung von dem elektrischen Element,
wobei ein Wert der Ausgabespannung des elektrischen Elements bei
der Zeit, bei welcher der Betrag der elastischen Deformation der Hauptfeder
Null wird, vorher als ein Referenzwert erhalten wird. Durch Vergleich
der aktuellen Ausgabespannung von dem elektrischen Element mit dem
Bezugswert kann der Zeitpunkt, bei welchem das Lösen der oben erwähnten Kraft
abgeschlossen ist, erfasst werden. Jedoch ist es ungewöhnlich für die permanente
Festlegung der Hauptfeder, sodass diese wegen der Verwendung erzeugt
wird, wobei der oben erwähnte
Referenzwert mit der permanenten Festlegung der Hauptfeder variiert.
Deshalb kann der Zeitpunkt, bei welchem das Lösen der oben erwähnten Kraft
abgeschlossen ist, nicht hinreichend erfasst werden, obwohl zu Beginn
der aktuellen Verwendung des Sensors der Zeitpunkt, bei welchem
das Lösen der
oben erwähnten
Kraft abgeschlossen ist, hinreichend erfasst werden kann, nämlich bei
einem Zwischenzustand oder einer späten Stufe der Verwendung.
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Darüber hinaus
ist der Sensor bei der Motor-getriebenen Parkbremsvorrichtung, die
einen Kraftsensor verwendet, der in den oben erwähnten Veröffentlichungen offenbart ist,
nicht dazu imstande, hinreichend eine Zeit zu erfassen, bei welcher
die Kraft, die auf die Parkbremse wirkt, im Wesentlichen Null wird,
wodurch möglicherweise
verschiedene Probleme bezüglich
der Steuerung des Betriebs des elektrischen Motors auftreten, selbst
wenn ein richtiges Festlegen zu Beginn der Verwendung ausgeführt wird,
wegen der Erzeugung der permanenten Festlegung der Hauptfeder.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde bewerkstelligt, um die Probleme der
herkömmlichen
Kraftsensoren zu lösen,
wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Kraftsensor
bereitzustellen, der dazu imstande ist, eine Zeit hinreichend zu
erfassen, bei welcher ein Lösen
einer Kraft abgeschlossen ist (d. h. eine Zeit, bei welcher eine
wirkende Kraft im Wesentlichen Null wird).
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Motor-getriebene
Parkbremsvorrichtung bereitzustellen, welche den Kraftsensor der vorliegenden
Erfindung verwendet, um dadurch die Probleme der herkömmlichen
Motorgetriebenen Parkbremsvorrichtungen zu lösen.
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Um
die obige Aufgabe zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung
einen Kraftsensor vor, welcher ein erstes Bauteil, an welchem ein
Magnet fixiert ist; ein zweites Bauteil, an welchem ein elektrisches
Element fixiert ist, wobei das elektrische Element eine Ausgabespannung
ausgibt, die in Übereinstimmung mit
einer relativen Verlagerung des elektrischen Elements bezüglich des
Magnets variiert; eine Hauptfeder, die zwischen dem ersten Bauteil
und dem zweiten Bauteil zwischengelegt ist, und sich elastisch in Übereinstimmung
mit der Kraft deformiert, die zwischen dem ersten Bauteil und dem
zweiten Bauteil entlang einer Hin- und Herbewegungsrichtung des ersten
Bauteils bezüglich
des zweiten Bauteils erzeugt wird; und eine Nebenfeder zum Übertragen
einer Vorlast aufweist, sodass bei einem Zustand, bei welchem der
Betrag der elastischen Deformation der Hauptfeder im Wesentlichen
Null wird, kein Zwischenraum entlang der Hin- und Herbewegungsrichtung
zwischen dem ersten Bauteil und einem Endabschnitt der Hauptfeder
ausgebildet wird und kein Zwischenraum entlang der Hin- und Herbewegungsrichtung
zwischen dem zweiten Bauteil und dem anderen Endabschnitt der Hauptfeder
ausgebildet wird.
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Bei
dem Kraftsensor der vorliegenden Erfindung verformt sich die Hauptfeder
elastisch in Übereinstimmung
mit einer Kraft, die zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten
Bauteil entlang der Hin- und Herbewegungsrichtung erzeugt wird,
wenn das erste Bauteil sich relativ bezüglich des zweiten Bauteils entlang
der Hin- und Herbewegungsrichtung des ersten Bauteils bezüglich des
zweiten Bauteils (die Richtung der elastischen Deformation der Hauptfeder) bewegt,
wobei eine relative Verlagerung entsprechend dem Betrag der Deformation
zwischen dem Magnet und dem elektrischen Element erzeugt wird, sodass
die Ausgabespannung des elektrischen Elements in Übereinstimmung
mit der Kraft sich ändert. Dementsprechend
kann die Kraft auf der Basis der Ausgabespannung des elektrischen
Elements erfasst werden.
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Im Übrigen wird
bei dem Kraftsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung die Umkehrbewegung des ersten Bauteils bezüglich des
zweiten Bauteils mittels der Vorlast angehalten, die durch die Nebenfeder übertragen
wird, wenn die Kraft gelöst
wird, nachdem der Betrag der elastischen Deformation der Hauptfeder
im Wesentlichen Null wird, sodass die relative Verlagerung zwischen
dem Magnet und dem elektrischen Element Null wird, wobei die Ausgabespannung
des elektrischen Elements anhält,
sich zu verändern.
Solch ein Betrieb wird auf eine ähnliche Weise
ausgeführt,
selbst nachdem die das Abmaß der
Hauptfeder entlang der Richtung der elastischen Deformation gemessen
variiert, wegen einer permanenten Festlegung der Hauptfeder. Dementsprechend
kann ein Zeitpunkt, bei welchem das Lösen der oben erwähnten Kraft
abgeschlossen ist (ein Zeitpunkt, bei welchem die Kraft im Wesentlichen
Null wird), hinreichend erfasst werden, nämlich nicht lediglich bei Beginn
der Verwendung des Kraftsensors, sondern ebenso bei einem Zwischenzustand
oder späten
Stufen der Verwendung davon, durch einen Betrieb der Erfassung eines
Zeitpunkts, bei welchem die Ausgabespannung des elektrischen Elements anhält, sich
zu ändern.
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Wenn
der Kraftsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird, sind eine Führung und ein Drängbauteil
vorzugsweise vorgesehen, sodass ein im Wesentlichen konstanter Zwischenraum
zwischen dem Magnet und dem elektrischen Element in einer Richtung
aufrecht erhalten wird, die im Allgemeinen senkrecht zu der Richtung
der relativen Verlagerung zwischen dem Magnet und dem elektrischen
Element ist. Bei diesem Kraftsensor wird der Zwischenraum zwischen
dem Magnet und dem elektrischen Element, gemessen in der Richtung,
die im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der relativen Verlagerung
zwischen dem Magnet und dem elektrischen Element ist, im Allgemeinen
mittels der Führung
und des Drängbauteils
konstant aufrecht erhalten. Deshalb ändert sich die Ausgabespannung
des elektrischen Elements stabil in Übereinstimmung mit der oben
erwähnten
Kraft. Dementsprechend kann die Erfassungsgenauigkeit des Kraftsensors
verbessert werden.
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Um
die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu erreichen, sieht
die vorliegende Erfindung eine Motorgetriebene Parkbremsvorrichtung
vor, welche ein Stellglied zum Herbeischaffen eines Bremszustands
der Parkbremse durch Antreiben des Elektromotors zum Drehen in einer
regulären
Richtung und zum Herbeischaffen eines Lösezustands der Parkbremse durch
Antreiben des elektrischen Motors zum Drehen in eine Gegenrichtung;
einen Kraftsensor gemäß der vorliegenden
Erfindung, der zum Erfassen der Kraft verwendet wird, die auf die
Parkbremse wirkt; und eine elektrische Steuervorrichtung zum Steuern
der Drehung des elektrischen Motors in Übereinstimmung mit der Ausgabespannung
des Kraftsensors aufweist.
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Bei
der Motor-getriebenen Parkbremsvorrichtung kann zur Zeit des Lösens der
Parkbremse ein Zeitpunkt, bei welchem die Kraft, die auf die Parkbremse
wirkt, im Wesentlichen Null wird, hinreichend durch Verwendung des
Kraftsensors erfasst werden, unabhängig von der permanenten Festlegung der Hauptfeder
in dem Kraftsensor. Deshalb kann ein übermäßig hohes Lösen der Parkbremse durch einen
Betrieb des Anhaltens der Drehung des elektrischen Motors in die
Gegenrichtung verhindert werden, wenn die Kraft, die auf die Parkbremse
wirkt, im Wesentlichen Null wird.
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Wenn
die Motor-getriebene Parkbremsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, hat die elektrische Steuervorrichtung vorzugsweise
eine Referenzwert-Aktualisierungseinrichtung,
um die Ausgabespannung des elektrischen Elements als einen Referenzwert
zu speichern, wenn der Sensor erfasst, dass die Kraft, die auf die
Parkbremse wirkt, im Wesentlichen Null geworden ist. Da diese Motor-getriebene
Parkbremsvorrichtung eine Referenzwert-Aktualisierungseinrichtung
hat, um die Ausgabespannung des elektrischen Elements als einen
Referenzwert zu speichern, wenn der Sensor erfasst, dass die Kraft,
die auf die Parkbremse wirkt, im Wesentlichen Null geworden ist,
wenn die Hauptfeder eine permanente Festlegung durchlaufen ist,
wird der Referenzwert in Übereinstimmung
mit dem Grad der permanenten Festlegung der Hauptfeder aktualisiert.
Dementsprechend kann durch einen Betrieb des Anhaltens der Drehung
des elektrischen Motors in der regulären Richtung, wenn die Ausgabespannung
des elektrischen Elements einen festgelegten Wert (mit dem Referenzwert
als den Nullpunkt betrachtet) erreicht, unabhängig von der permanenten Festlegung
der Hauptfeder in dem Kraftsensor, die beabsichtigte Kraft auf die
Parkbremse übertragen werden,
um dadurch die Parkbremse in den gewünschten Bremszustand zu überführen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Verschiedene
andere Aufgaben, Merkmale und viele begleitende Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden ohne weiteres richtig eingeschätzt, sowie die Gleiche durch
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
besser verstanden wird, wenn diese in Zusammenhang mit den beiliegenden
Zeichnungen betrachtet wird, von denen:
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1 eine
teilweise ausgeschnittene Draufsicht ist, die ein Ausführungsbeispiel
einer Motor-getriebenen Parkbremsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das die Beziehung zwischen einem elektrischen
Motor, einem Zugkraftsensor und einer elektrischen Steuervorrichtung, welche
in 1 gezeigt sind, und einen Bremsschalter, einen
Löseschalter,
eine Hinweislampe und eine Anomaliewarnlampe zeigt, welche nicht
in 1 gezeigt sind;
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3 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Zugkraftsensors, der in 1 gezeigt
ist;
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4 eine
Seitenansicht im Vertikalschnitt ist, die die Beziehung zwischen
einer Welle, eines Gehäuses,
eines Magneten, eines Hall-IC-Elements, einer Torsionsfeder, etc.
des Zugkraftsensors zeigt, der in 3 gezeigt
ist;
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5 ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Zugstrecke des Zugkraftsensors,
der in 1 gezeigt ist, und einer Ausgabespannung des Hall-IC-Elements
zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm entsprechend einem Steuerprogramm ist, welches die
CPU eines Mikrocomputers, der in der elektrischen Steuervorrichtung,
die in 1 gezeigt ist, enthalten ist, im Ansprechen auf
den Betrieb des Bremsschalters ausführt;
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7 ein
Flussdiagramm entsprechend einem Steuerprogramm ist, welches die
CPU im Ansprechen auf den Betrieb des Löseschalters ausführt; und
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8 eine
teilweise ausgeschnittene Draufsicht ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel
der Motor-getriebenen Parkbremsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ein
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. 1 zeigt ein Stellglied einer
Motor-getriebenen Parkbremsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welchem
die vorliegende Erfindung angewandt wird. Dieses Stellglied weist
einen Drehzahlreduktionsmechanismus A zum Übertragen einer Drehantriebskraft
unter Verringerung der Drehzahl, welche eine Ausgabe eines elektrischen
Motors 11 ist; einen Umwandlungsmechanismus B zum Umwandeln
der Drehantriebskraft des elektrischen Motors 11 in eine
lineare Antriebskraft, welche durch den Drehzahlreduktionsmechanismus
A übertragen
wird; einen Ausgleichsmechanismus C, der durch die lineare Antriebskraft,
die von dem Umwandlungsmechanismus B ausgegeben wird, angetrieben
wird, und die lineare Antriebskraft zu zwei Ausgabeabschnitten verteilt;
zwei Kabel 17 und 19, welche mit den entsprechenden
Ausgabeabschnitten des Ausgleichsmechanismus C verbunden sind und
die lineare Antriebskraft zu den entsprechenden Parkbremsen 13 und 15 übertragen;
und eine elektrische Steuereinheit ECU zum Steuern der Drehung des
elektrischen Motors 11 auf.
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Wie
in 2 gezeigt ist, wird der Betrieb des elektrischen
Motors 11 mittels der elektrischen Steuereinheit ECU gesteuert.
Wenn ein Fahrer einen Bremsschalter SW1 betätigt, wird der Elektromotor 11 zum
Drehen in der regulären
Richtung angetrieben, wobei der elektrische Motor 11 zum
Drehen in die Gegenrichtung angetrieben wird, wenn der Fahrer einen
Löseschalter
SW2 betätigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Drehzahlreduktionsmechanismus A
aus einem mehrstufigen schrägverzahnten
Reduktionsrädern
zusammengesetzt, welche in einem Kasten 23 verbaut sind,
der an einem Gehäuse 21 angebracht
ist. Ein Eingangsrad 25 ist an einer Ausgangswelle 27 des
elektrischen Motors 11 fixiert, wobei ein Ausgangsrad 29 an
einem Ende einer Schraubenwelle 31 (einem Endabschnitt,
der in das Innere des Kastens 23 hervorsteht) fixiert ist.
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Der
Umwandlungsmechanismus B hat die oben erwähnte Schraubenwelle 31 und
eine Mutter 33 in Schraubeneingriff mit der Schraubenwelle 31. Wenn
die Schraubenwelle 31 zum Drehen in der regulären Richtung
angetrieben wird, wird die Mutter 33 entlang der axialen
Richtung der Schraubenwelle 31 von einer Löseposition,
die durch eine durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, zu einer Bremsposition, die durch eine gestrichelte Linie in 1 angedeutet
ist, bewegt. Wenn die Schraubenwelle 31 zum Drehen in der
Gegenrichtung angetrieben wird, wird die Mutter 33 entlang
der axialen Richtung der Schraubenwelle 31 in Richtung
der Löseposition,
die durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet ist,
bewegt. Es sei angemerkt, dass die Schraubenwelle 31 an
dem Gehäuse 21 über ein
Paar Lager 35 und 37 gestützt wird, sodass die Schraubenwelle 31 drehbar
ist, aber nicht axial beweglich.
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Der
Ausgleichsmechanismus C verteilt die lineare Antriebskraft gleichmäßig, die
auf die Mutter 33 wirkt, zu den zwei Ausgangsabschnitten
und ist aus einem Hebel 39 zusammengesetzt, welcher schwenkbar
an der Mutter 33 angebracht ist. Der Hebel 39 ist
an dessen Zentrumsabschnitt an der Mutter 33 befestigt,
sodass dieser schwenkbar zu einem vorbestimmten Ausmaß ist. Ein
innerer Draht 17a des ersten Kabels 17 ist drehbar über einen
Zugkraftsensor S1 mit einem Armabschnitt 39a des Hebels 39 verbunden,
welcher als ein erster Ausgangsauschnitt fungiert. Ein innerer Draht 19a des zweiten
Kabels 19 ist drehbar über
ein Verbindungskabel 41 mit einem Armabschnitt 39b des
Hebels 39 verbunden, welcher als ein zweiter Ausgangsauschnitt
fungiert. Das Verbindungskabel 41 ist um eine feststehende
Rolle 42 gewunden, welche drehbar an dem Gehäuse 21 angebracht
ist. Der innere Draht 19a des zweiten Kabels 19 erstreckt
sich nach außen
von dem Gehäuse 21 in
eine Richtung, die dem inneren Draht 17a des ersten Kabels 17 gegenübersteht.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist der Zugkraftsensor S1 in einem
Verbindungsabschnitt zwischen dem inneren Draht 17a des
ersten Kabels 17 und dem Armabschnitt 39a zwischengelegt,
welcher als der erste Ausgangsausschnitt des Ausgleichsmechanismus
C fungiert, und erfasst eine Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des
ersten Kabels 17 wirkt. Wie in den 3 und 4 gezeigt
ist, hat der Zugkraftsensor S1 eine Welle 43, die als ein
erstes Bauteil fungiert; einen Kasten 45 und eine Stange 47,
die als ein zweites Bauteil dient; ein Magnet 49; ein Hall-IC-Element
(in einem integrierten Schaltkreis) 51; eine Hauptfeder 53;
und eine Nebenfeder 55.
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Die
Welle 43 kann sich relativ zu dem Kasten 45 entlang
der axialen Richtung der Welle hin- und herbewegen. Bei einem äußeren Endabschnitt,
welcher nach außen
von dem Kasten 45 hervorsteht, ist die Welle 43 mit
einem Endabschnitt des inneren Drahts 17a des ersten Kabels 17 verbunden.
Der Kasten 45 bringt einen inneren Endabschnitt der Welle 43,
einen inneren Endabschnitt der Stange 47, die Hauptfeder 53 und
die Nebenfeder 55 unter. Die Stange 47 ist drehbar
an deren äußerem Endabschnitt
mit dem ersten Armabschnitt 39a des Hebels 39 verbunden
und ist einstückig
mit einem Ende des Kastens 45 über einen Flanschabschnitt 47a verbunden
und daran fixiert, der einstückig
an einem inneren Endabschnitt davon vorgesehen ist.
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Der
Magnet 49 ist mit Harz überzogen
und ist über
eine Torsionsfeder 57 an dem Außenumfang eines äußeren Endabschnitts
der Welle 43 befestigt, welche nach außen von dem Kasten 45 hervorsteht, so
dass der Magnet 49 drehbar ist und zusammen mit der Welle 43 entlang
deren Axialrichtung beweglich ist. Der Magnet 49 bewegt
sich entlang der Wellenaxialrichtung in einem Zustand, der in 4 gezeigt
ist, bei welchem der Magnet mit einem Führungsvorsprung 45a in
Berührung
steht, der an dem Kasten 45 ausgebildet ist; d. h. einem
Zustand, bei welchem ein Zwischenraum X zwischen dem Magnet 49 und
dem Hall-IC-Element 51,
gemessen in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der
Wellenaxialrichtung ist, im Allgemeinen konstant aufrechterhalten
wird. Deshalb variiert die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 beständig in Übereinstimmung
mit der Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des Kabels 17 wirkt.
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Das
Hall-IC-Element 51 ist an einem Stützarm 45b, der an
dem Kasten 45 ausgebildet ist, fixiert und gibt der elektrischen
Steuereinheit ECU eine Ausgabespannung V entsprechend dem Betrag
einer relativen Verlagerung zwischen dem Hall-IC-Element 51 und
dem Magneten 49 entlang der Wellenaxialrichtung aus; d.
h. der Betrag der zusammendrückenden
elastischen Deformation der Hauptfeder 53 entsprechend
der Zugkraft F des inneren Drahts 17a. Die Hauptfeder 53 ist
eine Schraubenkompressionsfeder, welche an dem Außenumfang
eines inneren Endabschnitts der Welle 43 befestigt ist
und ist zwischen dem Kasten 45 und einem Flanschabschnitt 43a,
der an einem Ende der Welle 43 ausgebildet ist, zwischengelegt,
sodass diese die Welle 43 und den Kasten 45 elastisch
verbindet.
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Die
Nebenfeder 55 ist eine Kompressionsspiralfeder, welche
innerhalb eines Befestigungslochs 43b, das bei dem Zentrum
eines inneren Endabschnitts der Welle 43 ausgebildet ist,
untergebracht ist. Die Nebenfeder 55 hat eine Federkonstante,
die hinlänglich
kleiner ist als die der Hauptfeder 53 und ist zwischen
der Welle 43 und der Stange 47 zwischengelegt.
Diese Nebenfeder 55 überträgt eine kleine
Vorlast derart, dass kein axialer Zwischenraum zwischen dem Flanschabschnitt 43a der
Welle 43 und dem ersten Endabschnitt der Hauptfeder 53 ausgebildet
wird, und kein axialer Zwischenraum zwischen dem Kasten 45 und
dem zweiten Endabschnitt der Hauptfeder 53 ausgebildet
wird, wenn der Betrag der zusammendrückenden elastischen Deformation der
Hauptfeder 53 im Wesentlichen Null ist.
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Deshalb
wird die Umkehrbewegung des Kastens 45 bezüglich der
Welle 43 mittels der Vorlast, die durch die Nebenfeder 55 übertragen
wird, angehalten, wenn die Zugkraft F, die auf den Innendraht 17a des
Kabels 17 wirkt, gelöst
wird, nachdem der Betrag der zusammendrückenden elastischen Deformation
der Hauptfeder 53 im Wesentlichen Null wird, sodass die
relative Verlagerung zwischen dem Magneten 49 und dem Hall-IC-Element 51 Null
wird, wobei die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 anhält, sich
zu verändern
(siehe die Umgebung eines Punktes, bei welchem die Zugstrecke in 5 Null
ist).
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Solch
ein Betrieb wird auf ähnliche
Weise ausgeführt,
selbst nachdem das Ausmaß der
Hauptfeder 53, gemessen entlang der Richtung der zusammendrückenden
elastischen Deformation, wegen der Erzeugung der permanenten Festlegung
der Hauptfeder 53 variiert. Dementsprechend kann ein Zeitpunkt,
bei welchem das Lösen
der oben erwähnten Zugkraft
F abgeschlossen ist, angemessen erfasst werden, nämlich nicht
lediglich zu Beginn der Verwendung des Zugkraftsensors S1, sondern
ebenso bei einem Zwischenzustand oder späteren Stufen der Verwendung
davon, nämlich
durch einen Betrieb der Erfassung eines Zeitpunkts (Punkt a in 5), bei
welchem die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 anhält, sich
wegen dem Abschließen
des Lösens
der Zugkraft F von beispielsweise einer starken Änderung des Abnahmegradients δ der Ausgabespannung
V zu ändern.
Es sei angemerkt, dass die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 über den
gesamten Bereich der Zugstrecke ansteigt, wenn die permanente Festlegung
der Hauptfeder 53 erzeugt wird, wie durch eine abwechselnd
lang und kurz gestrichelte Linie in 5 angedeutet
ist.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist die elektrische Steuervorrichtung
ECU elektrisch mit dem Bremsschalter SW1 und dem Löseschalter
SW2 verbunden und ist ebenso elektrisch mit dem Zugkraftsensor S1, dem
elektrischen Motor 11, einer Hinweislampe L1, einer Anomaliewarnlampe
L2, etc. verbunden. Die elektrische Steuervorrichtung ECU hat einen
Mikrocomputer bestehend aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer
Schnittstelle, einem Zeitgeber, etc. Im Ansprechen auf den Betrieb
des Bremsschalters SW1 und des Löseschalters
SW2 führt
die CPU der elektrischen Steuervorrichtung ECU wahlweise Steuerprogramme entsprechend
den Flussdiagrammen von den 6 und 7 jeweils
aus, um dadurch die Drehung des elektrischen Motors 11,
den Betrieb (AN und AUS) der Hinweislampe L1 und den Betrieb (AN
und AUS) der Anomaliewarnlampe L2 zu steuern.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel,
das die oben beschriebene Anordnung hat, wird im Ansprechen auf
den Betrieb des Bremsschalters SW1 der elektrische Motor 11 zum
Drehen in der regulären
Richtung angetrieben, wenn das Stellglied normal betrieben wird,
wodurch die Schraubenwelle 31 des Umwandlungsmechanismus
B in der regulären
Richtung gedreht wird. Als Folge bewegt sich der Ausgleichsmechanismus
C von der Position, die durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, zu der Position, die durch die gestrichelte Linie in 1 gezeigt
ist, bevor ein Zeitgebungswert t, der durch den Zeitgeber des Mikrocomputers
gezählt
ist (verstrichene Zeit, nachdem der Bremsschalter SW1 betätigt wird),
eine festgelegte Zeit T1 erreicht. Deshalb werden der innere Draht 17a und 19a der
Kabel 17 und 19 derart gezogen, sodass die Parkbremsen 13 und 15 in
einen Bremszustand gebracht werden.
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Zu
dieser Zeit wird bei dem Zugkraftsensor S1 der Kasten 45 gezogen
und nach vorne bezüglich der
Welle 43 entlang der Richtung der elastischen Deformation
der Hauptfeder 53 bewegt, wobei daher die Hauptfeder 53 elastisch
deformiert wird und in Übereinstimmung
mit der Zugkraft zusammengedrückt
wird, die auf die Welle 43 wirkt. Als Folge wird eine relative
Verlagerung entsprechend dem Betrag der zusammendrückenden
elastischen Deformation zwischen dem Magneten 49 und dem
Hall-IC-Element 51 erzeugt, sodass die Ausgabespannung
V des Hall-IC-Elements 51 in Übereinstimmung mit der Zugkraft
ansteigt, die auf die Welle 43 wirkt; d. h. der Zugkraft
F, die auf den inneren Draht 17a des Kabels 17 wirkt.
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Bei
dem oben beschriebenen Bremsbetrieb werden während einer Zeitspanne, bei
welcher der Bremsschalter SW1 betätigt wird und der Ausgleichsmechanismus
C sich von der Position, die durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, zu der Position, die durch die gestrichelte Linie in 1 angedeutet
ist, bewegt, nach der Ausführung
der Schritte 100, 101, 102, 103, 104 und 105 des
Flussdiagramms, das in 6 gezeigt ist, die Schritte 108, 104,
und 105 wiederholt ausgeführt. Bei dem Schritt 100 wird
die Ausführung
des Programms im Ansprechen auf ein Signal gestartet, das angibt,
dass der Bremsschalter SW1 betätigt
wird, wobei bei Schritt 101 der Zeitgebungswert t des Zeitgebers
zu Null zurückgestellt
wird.
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Weiter
wird bei Schritt 102 eine SollAusgabespannung Vf von einem
Referenzwert Vo und einem festgelegten Wert AV berechnet und gespeichert.
Bei Schritt 103 wird ein Antriebssignal zum Antreiben des elektrischen
Motors 11 zum Drehen der regulären Richtung ausgegeben. Bei
Schritt 104 wird die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 von
dem Zugkraftsensor S1 ausgelesen und gespeichert. Bei Schritt 105 wird
eine Bestimmung gemacht, ob die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 ausgelesen
ist und bei Schritt 104 gespeichert ist und die oben erwähnte SollAusgabespannung
Vf die Ungleichung V ≥ Vf
erfüllt.
Bei Schritt 108 wird eine Bestimmung gemacht, ob der Zeitgebungswert
t des Zeitgebers und der festgelegte Wert T1 die Ungleichung t > T1 erfüllt.
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Der
Referenzwert Vo, der bei der Berechnungsverarbeitung von Schritt 102 verwendet
wird, wird vorher auf einen Ursprungswert (den Wert bei Punkt a)
unter der Annahme eines Zustands festgelegt, bei welchem die permanente
Festlegung der Hauptfeder 53 noch nicht geschehen ist,
wie durch die durchgezogene Linie in 5 angedeutet
ist. Jedoch wird bei Ausführung
eines Lösebetriebs,
der später
zu beschreiben ist, ein Referenzwert Vo derart aktualisiert, dass
dieser mit dem Grad der permanenten Festlegung der Hauptfeder 53 während der
Ausführung
des Lösebetriebs
ansteigt. Der festgelegte Wert AV, der bei der Berechnungsverarbeitung
von Schritt 102 verwendet wird, ist ein fester Wert, der vorher
in Zusammenhang mit der Beziehung zwischen dem Betrag der Bewegung
(d. h. der Zugstrecke) des Ausgleichsmechanismus C (siehe 5) und
der Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des Kabels 17 wirkt,
festgelegt ist, sodass die entsprechenden Parkbremsen 13 und 15 die
gewünschten Bremskräfte erzeugen.
Weiter ist die festgelegte Zeit T1, die bei der Verarbeitung von
Schritt 108 verwendet wird, ein fester Wert, der vorher
im Zusammenhang mit den Ausführungen
des elektrischen Motors 11, des Drehzahlreduktionsmechanismus
A, des Umwandlungsmechanismus B, etc. im Hinblick auf die Drehung
in der regulären
Richtung festgelegt ist.
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Bei
dem oben beschriebenen Bremsbetrieb wird eine „JA"-Bestimmung
bei Schritt 105 des Flussdiagramms gemacht, das in 6 gezeigt
ist, wenn der Ausgleichsmechanismus C sich in der Position, die
durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, zu der Position, die durch die imaginäre Linie in 1 angedeutet
ist, bewegt und die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 die
SollAusgabespannung Vf erreicht hat, wobei dann die Schritte 106 und 107 ausgeführt werden.
Deshalb wird in diesem Fall durch Ausführung des Schritts 106 die
Hinweislampe L1 angeschaltet und die Drehung des elektrischen Motors 11 der
regulären
Richtung angehalten, wodurch die Parkbremsen 13 und 15 in
dem Bremszustand aufrechterhalten werden. Danach wird die Ausführung des
Programms durch Ausführung
des Schritts 107 beendet.
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Es
sei angemerkt, dass bei dem Fall, bei welchem die Ausgabespannung
V des Hall-IC-Elements 51 nicht die SollAusgabespannung
Vf vor der Zeit erreicht, die nach der Betätigung des Bremsschalters SW1
verstrichen ist; d. h. der Zeitgebungswert t des Zeitgebers erreicht
die festgelegte Zeit T1 (der Fall des Anomaliebetriebs des Stellglieds),
wenn der Zeitgebungswert t des Zeitgebers die festgelegte Zeit T1 erreicht
hat, wird eine „JA"-Bestimmung in Schritt 108 des
Flussdiagramms gemacht, das in 6 gezeigt ist,
wobei dann Schritt 109 ausgeführt wird bei diesem Fall durch
Ausführung
des Schritts 109 die Anomaliewarnlampe L2 angeschaltet,
wobei das Antreiben des elektrischen Motors 11 zum Drehen
in der regulären
Richtung angehalten wird.
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Wenn
das Stellglied normal betrieben wird, wird im Ansprechen auf den
Betrieb des Löseschalters
SW2 der elektrische Motor 11 zum Drehen in der Gegenrichtung
angetrieben, wodurch die Schraubenwelle 31 des Umwandlungsmechanismus
B in die Gegenrichtung gedreht wird. Als Folge bewegt sich der Ausgleichsmechanismus
C von der Position, die durch die imaginäre Linie in 1 angedeutet
ist, zu der Position, die durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, bevor der Zeitgebungswert t, der durch den Zeitgeber des Mikrocomputers
gezählt wird
(verstrichene Zeit, nachdem der Löseschalter SW2 betätigt wird),
eine festgelegte Zeit T2 erreicht. Deshalb werden die inneren Drähte 17a und 19a der Kabel 17 und 19 gelöst, sodass
die Parkbremsen 13 und 15 in einen gelösten Zustand
gebracht werden.
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Zu
dieser Zeit kehrt bei dem Zugkraftsensor S1 der Kasten 45 bezüglich der
Welle 43 entlang der Richtung der elastischen Deformation
der Hauptfeder 53 um und daher wird die Hauptfeder 53 in Übereinstimmung
mit der Zugkraft, die auf die Welle 43 wirkt, elastisch
wiederhergestellt. Als Folge wird eine relative Verlagerung entsprechend
dem Betrag der elastischen Wiederherstellung zwischen dem Magneten 49 und
dem Hall-IC-Element 51 hergestellt, sodass die Ausgabespannung
V des Hall-IC-Elements 51 sich in Übereinstimmung mit einer Verringerung der
Zugkraft, die auf die Welle 43 wirkt, verringert; d. h.,
die Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des Kabels 17 wirkt.
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Bei
dem oben beschriebenen Lösebetrieb werden
während
einer Zeitspanne, bei welcher der Löseschalter SW2 betätigt wird
und der Ausgleichsmechanismus C von der Position, die durch die
imaginäre
Linie in 1 angedeutet ist, zu der Position, die
durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, nach Ausführung
der Schritte 200, 201, 202, 203 und 204 des
Flussdiagramms, das in 7 gezeigt ist, bewegt, die Schritte 208, 203 und 204 wiederholt
ausgeführt.
Bei Schritt 200 wird die Ausführung des Programms im Ansprechen
auf ein Signal gestartet, das angibt, dass der Löseschalter SW2 betätigt wird,
wobei in Schritt 201 der Zeitgebungswert t des Zeitgebers
zu Null zurückgesetzt
wird.
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Weiter
wird in Schritt 202 ein Antriebssignal zum Antreiben des
elektrischen Motors 11 zum Drehen in der Gegenrichtung
ausgegeben. Bei Schritt 203 wird ein Spannungsabnahmegradient δ der Ausgabespannung
V des Hall-IC-Elements 51 auf
der Basis der Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 des
Zugkraftsensors S1 berechnet und gespeichert. Bei Schritt 204 wird
eine Bestimmung gemacht, ob der Spannungsabnahmegradient δ, der bei
Schritt 203 berechnet und gespeichert wird, und ein festgelegter
Wert δ1
die Ungleichung δ ≥ δ1 erfüllen. Bei
Schritt 208 wird eine Bestimmung gemacht, ob der Zeitgebungswert
t des Zeitgebers und die festgelegte Zeit T2 die Ungleichung t > T2 erfüllen.
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Der
festgelegte Wert δ1,
der bei der Verarbeitung von Schritt 204 verwendet wird,
ist ein fester Wert, der vorher zum Erfassen des Punktes a festgelegt
ist, der in 5 gezeigt ist. Weiter ist die
festgelegte Zeit T2, die bei der Verarbeitung von Schritt 208 verwendet
wird, ein fester Wert, der vorher im Zusammenhang der Ausführungen
des elektrischen Motors 11, des Drehzahlreduktionsmechanismus
A, des Umwandlungsmechanismus B, etc. im Hinblick auf die Drehung
in der Gegenrichtung festgelegt wird.
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Bei
dem oben beschriebenen Lösebetrieb wird
eine „JA"-Bestimmung in Schritt 204 des
Flussdiagramms gemacht, das in 7 gezeigt
ist, wenn der Ausgleichsmechanismus C sich von der Position, die
durch die imaginäre
Linie in 1 angedeutet ist, zu der Position,
die durch die durchgezogene Linie in 1 angedeutet
ist, bewegt hat und die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 zu
dem Referenzwert Vo umgekehrt ist und im Allgemeinen mit der Folge
konstant wird, dass der Spannungsabnahmegradient δ sich stark ändert und
gleich oder größer als
der festgelegte Wert δ1
wird, wobei dann die Schritte 205, 206 und 207 ausgeführt werden.
Deshalb wird in diesem Fall durch Ausführung des Schritts 205 die
Hinweislampe L1 ausgeschalten, wobei die Drehung des elektrischen
Motors in der Gegenrichtung angehalten wird, wodurch die Parkbremsen 13 und 15 in
dem gelösten
Zustand aufrechterhalten werden. Weiter wird durch Ausführung des
Schritts 206 die Spannung V, die von dem Hall-IC-Element 51 zu
dieser Zeit ausgegeben wird, als der Referenzwert Vo gespeichert,
welcher bei der Berechnung der oben beschriebenen SollAusgabespannung
Vf verwendet wird. Danach wird die Ausführung des Programms durch Ausführung des Schritts 207 beendet.
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Es
sei angemerkt, dass bei dem Fall, bei welchem der Spannungsabnahmegradient δ sich nicht stark ändert, sodass
dieser den festgelegten Wert δ vor
der Zeit überschreitet,
die nach dem Betrieb des Löseschalters
SW2 verstreicht; d. h. dem Zeitgebungswert t des Zeitgebers die
festgelegte Zeit T2 erreicht (der Fall des Anomaliebetriebs des
Stellglieds) wenn der Zeitgebungswert t des Zeitgebers die festgelegte
Zeit T2 erreicht hat, eine „JA"-Bestimmung bei Schritt 208 des
Flussdiagramms gemacht wird, das in 7 gezeigt
ist, wobei dann der Schritt 209 ausgeführt wird. Deshalb wird bei
diesem Fall durch die Ausführung
des Schritts 209 die Anomaliewarnlampe L2 angeschaltet,
wobei der Antrieb des elektrischen Motors 11 zum Drehen
in der Gegenrichtung angehalten wird.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann
zur Zeit des Lösens
der Parkbremsen 13 und 15 ein Zeitpunkt, bei welchem
die Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des Kabels 17 wirkt,
im Wesentlichen Null wird, hinreichend durch Verwenden des Zugkraftsensors
S1 unabhängig
von der permanenten Festlegung der Hauptfeder 53 bei dem
Zugkraftsensor S1 erfasst werden. Weiter kann ein unangemessen hohes
Lösen der
Kabel 17a und 19a verhindert werden, da die Drehung
des elektrischen Motors 11 in der Gegenrichtung angehalten
wird, wenn die Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des
Kabels 17 wirkt, im Wesentlichen Null wird.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
Schritt 206 von 7 vorgesehen, um als den Referenzwert
Vo die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 des Zugkraftsensors
S1 zu speichern, wenn die Zugkraft F, die auf den inneren Draht 17a des
Kabels 17 wirkt, erfasst wird, sodass diese im Wesentlichen
Null geworden ist, wenn die Hauptfeder 53 in dem Zugkraftsensor
S1 eine permanente Festlegung durchlaufen hat, wobei der Referenzwert Vo
in Übereinstimmung
mit dem Grad der permanenten Festlegung der Hauptfeder 53 aktualisiert
wird. Dementsprechend kann die Drehung des elektrischen Motors 11 in
der regulären
Richtung angehalten werden, wenn die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 AV
mit der aktualisierten Referenzspannung Vo betrachtet als den Nullpunkt
wird; d. h. wenn die Ausgabespannung V des Hall-IC-Elements 51 die
SollAusgabespannung Vf(=Vo+AV), wie in den Schritten 105 und 106 von 6 gezeigt,
ist. Deshalb kann die beabsichtigte Zugkraft F zu den inneren Drähten 17a und 19a der
Kabel übertragen werden,
unabhängig
von der permanenten Festlegung der Hauptfeder 53 in dem
Zugkraftsensor S1, um dadurch die Parkbremsen 13 und 15 in
die beabsichtigten Bremszustände
zu bringen.
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Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist der Referenzwert Vo immer durch die Ausführung des Schritts 206 aktualisiert.
Jedoch kann das Ausführungsbeispiel
derart modifiziert werden, dass der Referenzwert Vo lediglich dann
aktualisiert wird, wenn die Ausgabespannung V sich von dem vorher
gespeicherten Referenzwert Vo um einen vorbestimmten Wert oder größer ändert.
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Bei
dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird die vorliegende Erfindung auf den Dehnungssensor S1 angewandt,
welcher in dem Verbindungsabschnitt zwischen dem inneren Draht 17a des ersten
Kabels 17 und dem Armabschnitt 39a, welcher als
der erste Ausgangsausschnitt des Ausgleichsmechanismus C dient,
zwischengelegt ist, und welcher eine Zugkraft F erfasst, die auf
den inneren Draht 17a des ersten Kabels 17 wirkt.
Jedoch kann wie bei einem Ausführungsbeispiel,
das in 8 gezeigt ist, die vorliegende Erfindung auf einen
Dehnungssensor S1 angewandt werden, welcher zwischen dem Gehäuse 21 und
einem erweiterten Wellenabschnitt 31a der Schraubenwelle 31 zwischengelegt
ist (bei diesem Ausführungsbeispiel
wird die Schraubenwelle 31 derart gestützt, dass diese axial relativ
zu dem Gehäuse 21 beweglich
ist) und erfasst eine Axialkraft, die auf die Schraubenwelle 31 wirkt.
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Der
Kraftsensor S1 des Ausführungsbeispiels,
das in 8 gezeigt ist, hat eine Welle 43, die als
ein erstes Bauteil dient; einen Kasten 45, der als zweites
Bauteil dient; einen Magneten 49; ein Hall-IC-Element 51;
eine Hauptfeder 53; und eine Nebenfeder 55. Es
sei angemerkt, dass die Anordnungen des Magneten 49, des
Hall-IC-Elements 51, der Hauptfeder 53, der Nebenfeder 55,
etc. im Wesentlichen die gleichen sind, wie jene des oben beschriebenen
Ausführungsbeispiels,
außer,
dass die Nebenfeder 55 eine Schraubenspannungsfeder ist. Deshalb
werden ihre Beschreibungen weggelassen.
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Ein
Kraftsensor hat eine Welle, an welcher ein Magnet fixiert ist, und
einen Kasten, welcher sich bezüglich
der Welle hin- und her bewegen kann und an welchem ein Hall-IC-Element fixiert ist.
Das Hall-IC-Element gibt eine Ausgabespannung aus, welche sich in Übereinstimmung
mit der relativen Verlagerung zwischen dem Hall-IC-Element und dem Magnet
verändert.
Eine Hauptfeder ist zwischen der Welle und dem Kasten zwischengelegt
und deformiert sich elastisch in Übereinstimmung mit einer Kraft,
die zwischen der Welle und dem Kasten in der Hin- und Herbewegungsrichtung
hergestellt wird. Eine Nebenfeder ist vorgesehen, um eine Vorlast derart
zu übertragen,
dass kein axialer Zwischenraum zwischen einem Flanschabschnitt der
Welle und einem Endabschnitt der Hauptfeder ausgebildet wird und
kein axialer Zwischenraum zwischen dem Kasten und dem anderen Ende
der Hauptfeder ausgebildet wird, wenn der Betrag der elastischen
Deformation der Hauptfeder im Wesentlichen Null ist.