JP4239427B2 - ペダル踏力検出装置 - Google Patents

Description

【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Ｊ１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Ｊ１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おり、ペダルには、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傾くことを規制するガイドが備えられ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。また、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。
【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。
【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３３、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３１ｄ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３１ｂ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３９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３１、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２００Ｎ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３５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１１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。

Claims (3)

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、３２、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おり、
   前記ペダルには、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ペダル踏力検出装置。
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. 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。

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