JP2008076161A - 荷重センサ - Google Patents

Abstract

【課題】検出感度を向上した荷重センサを提供することを目的としている。
【解決手段】回転軸１ａに連結されたブレーキディスク１と、ブレーキディスク１を押圧しブレーキディスク１の回転を制動するブレーキパッド２と、ブレーキパッド２を保持するブレーキキャリパ２０と、ブレーキキャリパ２０を保持したナックルアーム５ｂとを有するブレーキ装置において、荷重により歪を生じる起歪体６ｂと、起歪体６ｂに配置され歪に応じて検出値が変化する検出素子６ｅとを有し、ブレーキディスク１の回転を制動するブレーキトルクに応じて、ブレーキディスク１の回転軸方向に変形する前記起歪体６ｂの歪を検出する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のブレーキ装置において、ブレーキトルクを検出する荷重センサに関するものである。

以下、従来の荷重センサについて図面を参照しながら説明する。

図１６は荷重センサを配置した従来のブレーキステムの正面図である。

従来のブレーキ装置は、回転軸に連結されたブレーキディスク３１と、このブレーキディスク３１を押圧しブレーキディスク３１の回転を制動するブレーキパッド（図示せず）と、ブレーキパッドを保持するブレーキキャリパ３２と、ナックルアーム３３を介してブレーキキャリパ３２を保持したナックル３４とを有する。ブレーキキャリパ３２とナックルアーム３３とは互いにボルトで固定している。

このブレーキ装置において、荷重センサ３５はナックルアーム３３に接着固定されている。ブレーキパッドによるブレーキディスク３１の挟持に起因して、ブレーキディスク３１の回転が制動されてブレーキトルクが発生する。このブレーキトルクに応じて、ブレーキキャリパ３２を介し、ブレーキディスク３１の回転方向に変形するナックルアーム３３の歪を検出している。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平３−２７３９４８号公報

上記従来の構成では、ブレーキトルクの印加前後において、ブレーキキャリパ３２とナックルアーム３３とは、ブレーキディスク３１の回転方向に、相対的な滑りやズレが発生するので、ブレーキディスク３１の回転方向に変形するナックルアーム３３の歪を検出するにあたって、検出精度が低下するという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決し、検出精度を向上した荷重センサを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、回転軸に連結されたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクを押圧し前記ブレーキディスクの回転を制動するブレーキパッドと、前記ブレーキパッドを保持するブレーキキャリパと、前記ブレーキキャリパを保持したナックルアームとを有するブレーキ装置において、荷重により歪を生じる起歪体と、前記起歪体に配置され歪に応じて検出値が変化する検出素子とを有し、前記ブレーキディスクの回転を制動するブレーキトルクに応じて、前記ブレーキディスクの回転軸方向に変形する前記起歪体の歪を検出する構成である。

上記構成により、ブレーキディスクの回転軸方向に変形する起歪体の歪を検出するので、ブレーキキャリパとナックルアームとの回転方向に対する相対的な滑りやズレの影響を受けにくく、検出精度を向上できる。

以下、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態におけるブレーキ装置の分解斜視図、図２は同ブレーキ装置の斜視図、図３は同ブレーキ装置の正面図、図４は同ブレーキ装置の側面図、図５は図３のＡ−Ａ断面図である。

図１〜図５において、本発明の一実施の形態におけるブレーキ装置は、回転軸１ａに連結されたブレーキディスク１と、このブレーキディスク１を押圧しブレーキディスク１の回転を制動するブレーキパッド２と、ブレーキパッド２を保持するブレーキキャリパ２０と、ブレーキキャリパ２０を保持したナックルアーム５ｂとを有する。

ブレーキディスク１は略円形状であって、中心に回転軸１ａを有し、回転軸１ａの周りに回動自在に配置された軸受け（図示せず）に軸支されている。ブレーキパッド２は金属板２ａ上に摩擦材２ｂを形成したものである。

ブレーキキャリパ２０は、キャリパ３とブラケット４からなる。キャリパ３は図５に示すピストン３ｂを収納した筐体３ａを有し、この筐体３ａにはピストン３ｂの潤滑油を注入する注入用穴３ｄとブラケット４を固定する固定用穴３ｃを形成している。ブラケット４はアーム部４ａを有し、アーム部４ａの内面４ｄにはブレーキパッド２が当接する。このアーム部４ａには、キャリパ３を固定する固定用穴４ｂと、ナックルアーム５ｂを連結する連結用穴４ｃとを形成している。

ナックルアーム５ｂの一端にはブラケット４と連結する連結用穴５ａを形成し、ナックルアーム５ｂの他端には車体に固定される固定軸５ｃを形成している。

そして、キャリパ３の固定用穴３ｃとブラケット４の固定用穴４ｂに固定用ボルト１０を挿入してキャリパ３とブラケット４とを互いに固定し、ブラケット４の連結用穴４ｃとナックルアーム５ｂの連結用穴５ａに連結用ボルト９を挿入してブラケット４とナックルアーム５ｂとを互いに連結している。

上記のブレーキ装置において、荷重センサ６はナックルアーム５ｂに配置しており、ブレーキディスク１面と平行な面に配置している。荷重センサ６は貫通孔からなる取付部６ａとナックルアーム５ｂに設けた固定用穴５ｄとに座金７を介して固定用ボルト８を挿入して固定している。

荷重センサ６は、荷重により歪を生じる板状の起歪体６ｂと、この起歪体６ｂに配置され歪に応じて抵抗値（検出値）が変化する歪抵抗からなる検出素子６ｅと、検出素子６ｅに結線され起歪体６ｂの歪を検出する検出回路を有し、ブレーキディスク１の回転を制動するブレーキトルクに応じて、ブレーキディスク１の回転軸方向に変形する起歪体６ｂの歪を検出している。

起歪体６ｂは、ステンレス材からなる板状であって、ナックルアーム５ｂと固定するための固定用の取付部６ａを２つ設けている。取付部６ａは貫通孔である。

起歪体６ｂに設けた２つの取付部６ａの間に２つの取付部６ａを結ぶ軸と直角方向に第１、第２の検出素子６ｅを配置するとともに、取付部６ａと起歪体６ｂの端面との間に第１、第２の固定抵抗６ｆを配置し、第１、第２の検出素子６ｅを対向配置させるとともに、第１、第２の固定抵抗６ｆを対向配置させるように配線６ｄを引き回し、図６に示すようなブリッジ回路を検出回路としている。

この荷重サンサ６は、図７に示すように、２つの取付部６ａを設けた起歪体６ｂに絶縁層６ｃを形成し、この絶縁層６ｃ上に第１、第２の検出素子６ｅおよび第１、第２の固定抵抗６ｆを形成するとともに、互いに結線してブリッジ回路を形成し、これらブリッジ回路上にガラスを主剤とした保護コート６ｇを焼成により形成している。

上記荷重センサを配置したブレーキ装置における荷重測定について説明する。

ブレーキペダルの作動に応じて発生する油圧が油圧配管部に伝達されると、キャリパ３のピストン３ｂが作動し、ブレーキパッド２の摩擦材２ｂが回転するブレーキディスク１に押圧されて、ブレーキディスク１の回転が制動される。制動される際に、ブレーキパッド２はブラケット４のアーム部４ａの内面４ｄに当接し、当接した方のブラケット４のアーム部４ａがブレーキディスク１の回転方向に変形するとともに、この当接力の発生位置とナックルアーム５ｂの固定関係に起因してモーメントを発生し、ブレーキディスク１の回転軸方向にもブラケット４のアーム部４ａが変形する。

同様に当接した方のブラケット４のアーム部４ａに固定されているナックルアーム５ｂもブレーキディスク１の回転方向とブレーキディスク１の回転軸方向の変位をする。この時、変形前と変形後のナックルアーム５ｂの正面図は図９（ａ）、平面図は図９（ｂ）のとおりであり、変形前と変形後のブラケット４の正面図は図８（ａ）、平面図は図８（ｂ）のとおりである。

このナックルアーム５ｂの変形に伴い荷重センサ６の起歪体６ｂもブレーキディスク１の回転方向とブレーキディスク１の回転軸方向に歪む。この荷重センサ６の起歪体６ｂの歪はいずれもブレーキトルクに比例したものである。

上記構成により、ブレーキディスク１の回転軸方向に変形する起歪体６ｂの歪を検出するので、ブレーキキャリパ２０とナックルアーム５ｂとの回転方向に対する相対的な滑りやズレの影響を受けにくく、検出精度を向上できる。

特に、起歪体６ｂに設けた２つの取付部６ａの間に２つの取付部６ａを結ぶ軸と直角方向に第１、第２の検出素子６ｅを配置するとともに、取付部６ａと起歪体６ｂの端面との間に第１、第２の固定抵抗６ｆを配置し、第１、第２の検出素子６ｅを対向配置するとともに、第１、第２の固定抵抗６ｆを対向配置したブリッジ回路を検出回路としているので、ブレーキディスク１の回転方向の歪はほぼキャンセルされ、ブレーキディスク１の回転軸方向の歪のみをほぼ検出することができ、検出精度を向上できる。これは、２つの取付部６ａの間の歪よりも取付部６ａと端面との間の歪の方が歪量が小さくなるので、第１、第２の検出素子６ｅは歪に応じて検出値は変化するが、第１、第２の固定抵抗６ｆはほとんど抵抗変化しないからである。

なお、本発明の一実施の形態では、荷重センサ６の起歪体６ｂはナックルアーム５ｂに配置したが、荷重センサ６をナックルアーム５ｂに配置せずに、図１０、図１１に示すように、ブレーキキャリパ２０のブラケット４に配置するとともに、ブレーキディスク１面と平行な面に配置してもよい。

この際、図１２に示すように、ブレーキキャリパ２０のブラケット４のアーム部４ａには、荷重センサ６の起歪体６ｂを取り付け固定するための固定用の固定穴４ｅを設け、固定用の固定穴４ｅと起歪体６ｂの取付部６ａが一致するようにボルトで固定すればよい。上記構成により、ブレーキキャリパ２０のブラケット４において、ブレーキディスク１の回転軸方向に変形する起歪体６ｂの歪を検出でき、検出精度を向上できる。

また、図１３、図１４に示すように、荷重センサ６の起歪体６ｂを介して、ナックルアーム５ｂがブレーキキャリパ２０を保持するようにしてもよい。

起歪体６ｂの２つの取付部６ａの内、一方はブラケット４の連結用穴４ｃと一致させ、他方はナックルアーム５ｂの一端の固定穴５ａと一致させ、ボルトで固定すればよい。上記構成により、ブレーキキャリパ２０のブラケット４において、ブレーキディスク１の回転軸方向に変形する起歪体の歪を検出でき、検出精度を向上できる。

また、図１５に示すように、荷重センサ６の起歪体６ｂに感温抵抗１１を配置してもよい。起歪体６ｂの温度変化を感温抵抗１１でモニターすることによって、起歪体６ｂの温度変化に起因して変化する検出素子６ｅの検出値や固定抵抗６ｆの抵抗値を補正でき、検出精度を向上できる。

また、起歪体６ｂの取付部６ａと起歪体６ｂの端面との間に第１、第２の固定抵抗６ｆを用いずに、第３、第４の検出素子６ｅを配置し、第１、第２の検出素子６ｅを対向配置するとともに、第３、第４の検出素子６ｅを対向配置したブリッジ回路を検出回路としてもよい。

以上のように本発明にかかる荷重センサは検出感度を向上でき、各種センサ機器に適用できる。

本発明の一実施の形態におけるブレーキ装置の分解斜視図 同ブレーキ装置の斜視図 同ブレーキ装置の正面図 同ブレーキ装置の側面図 図３のＡ−Ａ断面図 同荷重センサのブリッジ回路図 同ブレーキ装置に用いる荷重センサの組み立て工程図 同ブレーキ装置に用いるブラケットの変形状態を示す説明図 同ブレーキ装置に用いるナックルアームの変形状態を示す説明図 他のブレーキ装置の正面図 他のブレーキ装置の側面図 他のブレーキ装置に用いるブラケットの斜視図 他のブレーキ装置の正面図 他のブレーキ装置の側面図 他の荷重センサの斜視図 従来のブレーキ装置の正面図

符号の説明

１ ブレーキディスク
１ａ 回転軸
２ ブレーキパッド
２ａ 金属板
２ｂ 摩擦材
３ キャリパ
３ａ 筐体
３ｂ ピストン
３ｃ 固定用穴
３ｄ 注入用穴
４ ブラケット
４ａ アーム部
４ｂ 固定用穴
４ｃ 連結用穴
４ｄ 内面
５ａ 連結用穴
５ｂ ナックルアーム
５ｃ 固定軸
５ｄ 固定用穴
６ 荷重センサ
６ａ 取付部
６ｂ 起歪体
６ｃ 絶縁層
６ｄ 配線
６ｅ 検出素子
６ｆ 固定抵抗
７ 座金
８ 固定用ボルト
９ 連結用ボルト
１０ 固定用ボルト
１１ 感温抵抗
２０ ブレーキキャリパ

Claims (6)

1. 回転軸に連結されたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクを押圧し前記ブレーキディスクの回転を制動するブレーキパッドと、前記ブレーキパッドを保持するブレーキャリパと、前記ブレーキキャリパを保持したナックルアームとを有するブレーキ装置において、
   荷重により歪を生じる起歪体と、前記起歪体に配置され歪に応じて検出値が変化する検出素子とを有し、
   前記ブレーキディスクの回転を制動するブレーキトルクに応じて、前記ブレーキディスクの回転軸方向に変形する前記起歪体の歪を検出する荷重センサ。
2. 前記起歪体は、前記ナックルアームまたは前記ブレーキキャリパに配置するとともに、前記ブレーキディスク面と平行な面に配置した請求項１記載の荷重センサ。
3. 前記ナックルアームは前記起歪体を介して前記キャリパを保持する請求項１記載の荷重センサ。
4. 前記検出素子に結線され前記起歪体の歪を検出する検出回路を有し、前記起歪体に設けた２つの取付部の間に第１、第２の前記検出素子を配置するとともに、前記取付部と前記起歪体の端面との間に第３、第４の前記検出素子を配置し、第１、第２の前記検出素子を対向配置するとともに、第３、第４の前記検出素子を対向配置したブリッジ回路を前記検出回路とした請求項１記載の荷重センサ。
5. 前記検出素子に結線され前記起歪体の歪を検出する検出回路を有し、前記起歪体に設けた２つの取付部の間に第１、第２の前記検出素子を配置するとともに、前記取付部と前記起歪体の端面との間に第１、第２の固定抵抗を配置し、第１、第２の前記検出素子を対向配置するとともに、第１、第２の前記固定抵抗を対向配置したブリッジ回路を前記検出回路とした請求項１記載の荷重センサ。
6. 前記検出素子は歪抵抗とした請求項１記載の荷重センサ。

Images