JP2002205628A - ペダル踏力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出精度の高いペダル踏力検出装置を提供す
る。 【解決手段】 センサヘッド３１、ベローズ３２、ハウ
ジング３３、ステム３４によって密封空間となるセンサ
室を形成する。これらによって形成されるセンサ室内に
液体３８を封入すると共に、圧力検出用のセンサチップ
３５を収容する。このような構成により、センサヘッド
３１に荷重が加えられると、ベローズ３２が押し縮めら
れ、液体３８の圧力が変動する。この液体３８の圧力を
センサチップ３５で検出し、センサヘッド３１に加えら
れる荷重の検出を行う。このような荷重検出装置１をペ
ダルに組み付けることでペダル踏力検出装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力された荷重の
検出を行う荷重検出装置を備えたペダル踏力検出装置に
関するもので、例えば、車両用ブレーキ装置のブレーキ
ペダルに加えられるペダル踏力の検出を行う場合に適用
して好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ブレーキペダルに荷重検出装
置を備え、この荷重検出装置によってブレーキペダルに
加えられたペダル踏力の検出を行なうペダル踏力検出装
置がある。このようなペダル踏力検出装置においては、
例えば、ブレーキペダルへの踏み込みに連動して揺動す
る揺動アームを介して荷重検出装置に荷重が入力される
ように構成される。

【０００３】例えば、図４に示すように、揺動アームＪ
１は、プッシュロッドＪ２に回動可能に保持され、その
一端がブレーキペダルＪ３に接続され、他端が荷重検出
装置Ｊ４への荷重印加点とされる。また、揺動アームＪ
１とプッシュロッドＪ２との接続点から揺動アームＪ１
とブレーキペダルＪ３との接続点までの距離、および揺
動アームＪ１とプッシュロッドＪ２との接続点から荷重
印加点までの距離によって決定されるレバー比が所定値
となるように荷重検出装置Ｊ４が組み付けられる。そし
て、ブレーキペダルＪ３が踏み込まれると、プッシュロ
ッドＪ２との接続点を支持点として揺動アームＪ１が揺
動し、荷重検出装置Ｊ４への荷重入力が成されるように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブレー
キペダルＪ３の踏力が揺動アームを介して荷重検出装置
Ｊ４に伝達される際、ブレーキペダルＪ３の回転揺動に
よって揺動レバーＪ１に踏力の横分力（偏荷重）が発生
し、踏力が減衰されて伝達されることになって精度良く
ブレーキペダル踏力の検出を行なえなくなるという問題
がある。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みて成され、精度良
くペダル踏力の検出が行なえるペダル踏力検出装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、ペダル部（４）とレバ
ー部（５）とを有して構成されるペダル（２）と、密封
空間となるセンサ室を形成し、外部からの荷重によって
伸縮可能に構成されたベローズが備えられた収容容器
（３１、３２、３３、３４）と、収容容器が形成するセ
ンサ室内に収容され、センサ室内の圧力の検出を行う圧
力検出部（３５）とが備えられた荷重検出部（１）とを
有し、荷重検出部が前記レバー部に取り付けられ、荷重
検出部によりペダルに加えられる踏力の検出を行うよう
になっていることを特徴としている。

【０００７】このような構成とすれば、多少偏荷重があ
ってもセンサ室内の圧力変化にはほとんど影響を与えな
いため、検出精度が低下することはない。このため、検
出精度良いペダル踏力検出装置とすることができる。

【０００８】この場合、請求項２に示すように、ブレー
キペダルがプッシュロッドに荷重を加える際にプッシュ
ロッドから受ける反力に基づいて、ブレーキペダルに加
えられる踏力の検出を行うことができる。

【０００９】請求項３に記載の発明においては、プッシ
ュロッドとレバー部とがクレビスピン（８）を介して連
結されていると共に、クレビスピンがレバー部に備えら
れた穴（９）内に嵌入された構成となっており、その穴
は、少なくともプッシュロッドの移動方向においてクレ
ビスピンが該穴内を移動可能となるように構成され、荷
重検出装置にかかる荷重が所定のしきい値となると、ク
レビスピンが穴の端に接触し、荷重検出装置に荷重がか
けられるのを規制するようになっていることを特徴とし
ている。このように、荷重検出装置にかかる荷重を規制
できる構成にしてあるため、荷重検出装置に過大な荷重
がかかることがなく、荷重検出装置の耐久寿命を向上さ
せることが可能となる。

【００１０】請求項４に記載の発明では、ペダル部に
は、荷重検出部のベローズが伸縮する際に、ベローズが
伸縮方向とは異なる方向に移動することを規制するガイ
ド（１２）が備えられていることを特徴としている。こ
れにより、ベローズが傾くことを防止することが可能と
なり、ベローズの耐久性を向上することができる。

【００１１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１に、本発明
の一実施形態であるペダル踏力検出装置の全体構成を示
す。このペダル踏力検出装置は、荷重検出装置（荷重検
出部）１を車両用ブレーキ装置に備えられるブレーキペ
ダル２に取り付けたものである。なお、この図では、荷
重検出装置１の部分に関しては断面図で表してある。

【００１３】図１に示すブレーキペダル２は、運転者に
よって踏み込まれ、その踏み込み状態に応じてプッシュ
ロッド３を押圧し、図示しないマスタシリンダ側に力を
伝えるようになっている。

【００１４】ブレーキペダル２はペダル部４とレバー部
５とを有して構成され、これらのうちのレバー部５に荷
重検出装置１が取り付けられている。

【００１５】ブレーキペダル２には、支点軸６が固定さ
れていると共にアーム７が備えられている。アーム７の
一端は支点軸６に組み付けられ、支点軸６を中心として
アーム７が回動可能な構成となっている。また、アーム
７には部分的にレバー部５側に突出させたクレビスピン
８が備えられている。このクレビスピン８を介してプッ
シュロッド３がレバー部５に連結されている。

【００１６】クレビスピン８は、レバー部５のうち支点
軸６の近傍に形成された穴９内に嵌入されている。この
穴９は、少なくともプッシュロッド３の移動方向におい
てクレビスピン８が穴９内を移動可能となるように構成
され、本実施形態の場合には、その径をクレビスピン８
の径よりも大きくした設定としてある。

【００１７】なお、レバー部５を挟んでアーム７の反対
側にはクレビスピン８の抜け防止用部材１０が配置さ
れ、この部材１０に支点軸６及びクレビスピン８が回動
可能に保持されている。

【００１８】また、アーム７の他端側、つまり支点軸６
とは反対側の端部には荷重伝達ピン１１が備えられてい
る。この荷重伝達ピン１１の先端位置に荷重検出装置１
が配置され、荷重伝達ピン１１を介してブレーキペダル
２に加えられた踏力が荷重検出装置１に伝えられるよう
になっている。

【００１９】荷重検出装置１には、断面コの字状のコッ
プ形状を成す第１、第２のカバー部材２１、２２とスプ
リング部２３とを有した荷重伝達部材２０が備えられて
いる。この荷重伝達部材２０に対し、図中矢印で示すよ
うに荷重が入力され、この荷重伝達部材２０に入力され
た荷重を荷重検出装置１で検出するようになっている。

【００２０】スプリング部２３は、第１、第２のカバー
２１、２２間に配置され、第１のカバー部材２１は、第
２のカバー部材２２の内周面を移動できるように構成さ
れている。なお、スプリング部２３のバネ力はブレーキ
ペダル２に加えられる踏力との関係で決定され、例え
ば、踏力が２００Ｎを超えたときにクレビスピン８が穴
９の端に接触する程度のバネ力に設定される。

【００２１】また、荷重検出装置１には、センサ部３０
が備えられている。このセンサ部３０における部分拡大
図を図２に示す。センサ部３０は、センサヘッド３１、
ベローズ３２、ハウジング３３、ステム３４、圧力検出
部としてのセンサチップ３５、及びボンディングワイヤ
３６を介してセンサチップ３５に電気的に接続された端
子３７とを有して構成されている。このセンサ部３０
は、センサヘッド３１、ベローズ３２、ハウジング３
３、ステム３４によって構成される収容容器により外形
が形成され、この収容容器内に形成されるセンサ室にオ
イル等の液体３８が封入された構成となっている。以
下、センサ部３０を構成する各構成要素について説明す
る。

【００２２】センサヘッド３１は、例えばステンレス等
の金属で構成されている。このセンサヘッド３１は、部
分的に径大とされたフランジ部３１ａを備えた略円盤形
状を成しており、その中央部にセンサ室内に封入する液
体３８を導入するための貫通孔３１ｂが形成された構成
となっている。貫通孔３１ｂは径の大きさが２段階に変
化した形状となっている。この貫通孔３１ｂ内には、ボ
ール３１ｃ及び外周面に溝部が形成されたキャップ部３
１ｄとからなる蓋部が嵌入され、ボール３１ｃによって
広げられたキャップ部３１ｄの外周部の溝部が貫通孔３
１ｂの内壁面にかしめられて、貫通孔３１ｂにおける密
封性が確保されている。

【００２３】センサヘッド３１のフランジ部３１ａの外
径はベローズ３２の外径よりも大きくされている。これ
により、何かがベローズ３２に直接接触することが防止
され、ベローズ３２への損傷が防止できるようになって
いる。

【００２４】なお、図１に示すように、上記した荷重伝
達部材２０に備えられた第２のカバー部材２２の底面に
はバーリング加工による固定用穴部２２ａが形成されて
おり、この固定用穴部２２ａ内にセンサヘッド３１に形
成された突起部３１ｅが圧入され、センサヘッド３１と
第２のカバー２２との固定が行われている。

【００２５】ベローズ３２は、例えばステンレス等の金
属で構成され、中空状の略円筒形状を成し、略円筒形状
の軸方向に対して伸縮可能な構成となっている。このベ
ローズ３２の一端側の開口部分からセンサヘッド３１の
一部（フランジ部３１ａよりも小径な部分）が嵌入され
ている。この嵌入部位において、ベローズ３２とセンサ
ヘッド３１とが溶接固定され、ベローズ３２の一端側の
開口部分の密封性が確保されている。

【００２６】なお、上記したセンサヘッド３１は、その
一部がベローズ３２に嵌入されるように構成されている
が、センサヘッド３１の嵌入部位はベローズ３２と溶接
される部位よりもハウジング３３側に突出した構成とさ
れている。このように嵌入部位をできるだけ突出形状さ
せることで、センサ室内の容積を小さくでき、センサ室
内に注入する液体３８の液量を少なくすることができ
る。

【００２７】ハウジング３３は、例えばステンレス等の
金属で構成され、中央部に窓部３３ａが形成された円盤
形状を成している。このハウジング３３の一部は、ベロ
ーズ３２の他端側の開口部分に嵌入されており、この嵌
入部位においてベローズ３２とハウジング３３とが溶接
固定され、ベローズ３２の一端側の開口部分の密封性が
確保されている。

【００２８】また、このハウジング３３も、その外径が
ベローズ３２の外径よりも大きくされており、何かがベ
ローズ３２に直接接触することによるベローズ３２の損
傷を防止している。

【００２９】ステム３４は、センサチップ３５を搭載
し、定位置に保持する部材である。このステム３４には
複数の穴部（本実施形態の場合には４つあり、図２中で
はそのうちの２つが表されている）３４ａが形成されて
おり、これら各穴部３４ａから端子３７が引き出されて
いる。そして、各端子３７を介してセンサチップ３５と
の電気的接続が図れるようになっている。また、このス
テム３４は、ハウジング３３に形成された窓部３３ａ内
に嵌め込み可能な形状となっており、センサチップ３５
及び端子３７と共にステム３４をハウジング３３の窓部
３３ａに嵌め込むことでセンサ部３０の外形が形成され
るようになっている。

【００３０】なお、ステム３４をハウジング３３の窓部
３３ａに嵌め込んだ時に、ステム３４がハウジング３３
より凹んだ構成となるようにされ、この凹み部分にセン
サチップ３５が配置されている。また、ステム３４に形
成された複数の穴部３４ａ内にはガラスハーメチック３
９が充填され、各端子３７とステム３４との間の絶縁が
図られていると共に、穴部３４ａにおける密封性が確保
されるようになっている。

【００３１】センサチップ３５には、いわゆる歪ゲージ
によるピエゾ抵抗効果を利用したセンシング素子が形成
されている。すなわち、センサチップ３５には、半導体
基板４０を部分的に薄肉形状にしたダイヤフラム部と、
ダイヤフラム部上に形成された４つの歪ゲージをホイー
トストンブリッジ状に接続して構成した素子部と、ホイ
ートストンブリッジの中間出力の増幅、オフセット補
償、オフセット温度特性補償等を行う処理回路部とが形
成されている。そして、これらダイヤフラム部、素子
部、処理回路部が形成された半導体基板４０がガラス製
台座４１に接合されてセンサチップ３５が構成されてい
る。

【００３２】端子３７は、センサチップ３５にボンディ
ングワイヤ３６を介して接続されているものであり、具
体的には素子部へ電源電圧を印加するための電源端子、
素子部を接地電位点に接続するＧＮＤ端子、素子部の中
間出力を処理回部路で処理した後の信号を出力するため
の出力端子等がある。

【００３３】なお、ボンディングワイヤ３６の紙面最上
部は、センサチップ３５の表面よりもセンサヘッド３１
側に突出した状態となるが、センサチップ３５がステム
３４とハウジング３３とにより形成される凹み部分に配
置されることから、ボンディングワイヤ３６の紙面最上
部がハウジング３３の紙面最上部からは突出しないよう
になっている。このため、荷重が入力された際に、移動
してきたセンサヘッド３１とボンディングワイヤ３６と
が接触することを防止することができる。

【００３４】このように構成された荷重検出装置１は、
図１に示すようにステー１２を介してレバー部５にネジ
１３にて締結固定され、コネクタ１４を介してブレーキ
制御用ＥＣＵ等につながる配線１５に電気的に接続され
た構成となっている。なお、センサ部３０のうちのハウ
ジング３３がステー１２に固定され、センサヘッド３
１、第１、第２のカバー２１、２２はステー１２に対し
てほぼ接触することなく、もしくは接触したとしても摺
動抵抗がほとんど無い状態でステー１２の内壁面を摺動
できるようになっている。すなわち、ステー１２の内壁
面によってベローズ３２が伸縮方向とは異なる方向に傾
くことを規制するガイドの役割を果たさせている。この
ようにしてペダル踏力検出装置が構成されている。

【００３５】以上説明したペダル踏力検出装置の作動を
動作と共に説明する。図３（ａ）、（ｂ）に、ブレーキ
ペダル２の動作状態を変化させた場合の様子を示す。こ
れらのうち図３（ａ）は、ブレーキペダル２に加えられ
る踏力が小さく、例えば踏力が２００Ｎ以下である場合
における動作状態を示しており、図３（ｂ）は、ブレー
キペダル２に加えられる踏力が大きく、例えば踏力が２
００Ｎを超える場合における動作状態を示している。な
お、この図ではセンサ部３０を簡略化してある。

【００３６】まず、ブレーキペダル２に踏力が加えられ
ると、支点軸６を中心としてアーム７が紙面反時計方向
に回転され、荷重伝達ピン１１を介してブレーキペダル
２の踏力に応じた荷重とプッシュロッド３を押圧するた
めの荷重が第１のカバー２１に加えられる。これにより
スプリング部２３が弾性変形し、スプリング部２３のバ
ネ力が反力となって荷重伝達ピン１１から伝えられる力
に抗するように作用する。

【００３７】このとき、ブレーキペダル２に加えられる
踏力が小さく、例えば踏力が２００Ｎ以下である場合に
は、スプリング部２３のバネ力により、クレビスピン８
が穴９の端に接触しない状態のままプッシュロッド３が
押圧される。

【００３８】このため、この状態においては、スプリン
グ部２３に加えられる荷重分が、第２のカバー２２を介
してセンサヘッド３１に加えられる。そして、センサヘ
ッド３１に加えられた荷重に応じてベローズ３２が押し
縮められ、センサ室の容積が減少して、センサ室内の液
体３８の圧力が増加する。これにより、センサチップ３
５のダイヤフラム部にかかる圧力が変動し、素子部を構
成するホイートストンブリッジの中間出力が変化して、
端子３７からブレーキペダル２に加えられた踏力に応じ
た信号が出力される。

【００３９】一方、ブレーキペダル２に加えられる踏力
が大きく、例えば踏力が２００Ｎを超える場合には、ス
プリング部２３のバネ力（反力）よりも荷重伝達ピン１
１から加えられる入力荷重の方が大きくなり、クレビス
ピン８が穴９の端に接触し、スプリング部２３のバネ力
を超える分の荷重はクレビスピン８を介してレバー部５
に受け止められる。このため、クレビスピン８が穴９の
端に接触するまで押し縮めた場合に発生するスプリング
部２３のバネ力分のみが、第２のカバー２２を介してセ
ンサヘッド３１に加えられ、それに応じた信号がセンサ
チップ３５から出力される。そして、このときの信号は
ブレーキペダル２に加えられた踏力が所定のしきい値よ
りも大きいことを意味しているため、この信号が出力さ
れている場合には踏力が過大であるということを検出で
きる。

【００４０】このように、上記構成のペダル踏力検出装
置を用いることにより、ブレーキペダル２に加えられた
踏力を検出することができる。そして、このようなペダ
ル踏力検出装置に備えられた荷重検出装置１において
は、加えられる荷重に応じて変動する液体３８の圧力に
基づいて荷重検出を行っているが、その液体３８がセン
サヘッド３１、ベローズ３２、ハウジング３３、ステム
３４等によって形成される密封空間となるセンサ室内に
液密に封入され、ベローズ３２の伸縮によって圧力変動
が起きるようにしている。このように構成された荷重検
出装置１は、多少偏荷重により第２のカバー２２が傾い
たとしてもセンサ室内の液体３８の圧力変化にはほとん
ど影響を与えないため、検出精度が低下することはな
い。このため、検出精度良いペダル踏力検出装置とする
ことができる。

【００４１】また、上述したようにブレーキペダル２に
加えられる踏力が過大である場合には、ある一定の荷重
分だけが荷重検出装置１にかけられるようにし、それ以
上の荷重はクレビスピン８を介してレバー部５にかけら
れるようにしている。このため、荷重検出装置１に過大
な荷重がかからないようにすることができ、ペダル踏力
検出装置の耐久寿命を向上させることも可能である。

【００４２】また、センサチップ３５に備えられる半導
体基板に処理回路部も作り込み、センサ室内に処理回路
部ごとセンサチップ３５を収容している。このため、素
子部と処理回路部との距離を短くでき、電波ノイズがの
り難い構成とできる。これにより、電波ノイズに強いペ
ダル踏力検出装置にすることができる。

【００４３】（他の実施形態）上記実施形態では、車両
用のブレーキ装置に備えられるブレーキペダル２の踏力
検出にペダル踏力検出装置を適用する場合について説明
したが、もちろんこの他のペダル、例えばアクセルペダ
ルやクラッチペダルもしくはパーキングブレーキレバー
における踏力検出に適用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態におけるペダル踏力検出
装置の全体構成を示す図である。

【図２】図１に示すペダル踏力検出装置の荷重検出部の
拡大図である。

【図３】図１に示すペダル踏力検出装置の作動説明のた
めの図である。

【図４】従来のペダル踏力検出装置を示す図である。

【符号の説明】

１…荷重検出装置、２…ブレーキペダル、５…レバー
部、６…支点軸、７…アーム、８…クレビスピン、９…
穴、２０…荷重伝達部材、２１…第１のカバー、２２…
第２のカバー、２３…スプリング部、３０…センサ部、
３１…センサヘッド、３２…ベローズ、３３…ハウジン
グ、３４…ステム、３５…センサチップ、３８…液体。

フロントページの続き (72)発明者 森川 賢二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 今村 哲夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 磯野 宏 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 向山 良雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 姫谷 美朗 愛知県豊田市細谷町４丁目50番地 豊田鉄 工株式会社内 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB10 BA07 2F055 AA39 CC02 DD04 EE13 FF02 FF11 GG12 GG25 HH05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ペダル部（４）とレバー部（５）とを備
   え、所定の軸に対して回動するペダル（２）と、 密封空間となるセンサ室を形成し、伸縮可能に構成され
   たベローズ（３２）が備えられた収容容器（３１、３
   ２、３３、３４）と、前記収容容器が形成する前記セン
   サ室内に収容され、前記センサ室内の圧力の検出を行う
   圧力検出部（３５）とが備えられた荷重検出部（１）と
   を有し、 前記荷重検出部が前記レバー部に取り付けられ、前記荷
   重検出部により前記ペダルに加えられる踏力の検出を行
   うようになっていることを特徴とするペダル踏力検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記ペダルがブレーキペダルであって、
   該ブレーキペダルのレバー部に加えられる踏力をマスタ
   シリンダに伝えるプッシュロッド（３）が連結されてお
   り、 前記荷重検出装置は、前記ブレーキペダルが前記プッシ
   ュロッドに荷重を加える際に前記プッシュロッドから受
   ける反力に基づいて、前記ブレーキペダルに加えられる
   踏力の検出を行うようになっていることを特徴とする請
   求項１に記載のペダル踏力検出装置。
3. 【請求項３】 前記プッシュロッドと前記レバー部とが
   クレビスピン（８）を介して連結されていると共に、前
   記クレビスピンが前記レバー部に備えられた穴（９）内
   に嵌入された構成となっており、 前記穴は、少なくとも前記プッシュロッドの移動方向に
   おいて前記クレビスピンが該穴内を移動可能となるよう
   に構成され、 前記荷重検出装置にかかる荷重が所定のしきい値となる
   と、前記クレビスピンが前記穴の端に接触し、前記荷重
   検出装置に荷重がかけられることを規制するようになっ
   ていることを特徴とする請求項２に記載のペダル踏力検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記ペダル部には、前記荷重検出部のベ
   ローズが伸縮する際に、前記ベローズが伸縮方向とは異
   なる方向に傾くすることを規制するガイドが備えられて
   いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに
   記載のペダル踏力検出装置。