JP4867292B2 - 張力センサ及び電動パーキングブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、張力センサ及びこれを用いた電動パーキングブレーキに関する。

従来、特許文献１記載の張力センサが知られている。この張力センサは、コイルバネを保持するハウジングと、張力を受けることによりコイルバネを変形しつつハウジングに対して相対移動をする可動プレートとを備えている。そして、可動プレートには磁石が固定され、ハウジングにはホールＩＣが固定されている。この張力センサでは、ハウジングと可動プレートとの相対変位に応じてホールＩＣ近辺の磁界が変化し、これによりホールＩＣからの出力電圧が変化する。そのため、この張力センサによれば、ホールＩＣからの出力電圧により、可動プレートが受ける張力を検出することができる。

また、電動モータと、電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する変換機構と、変換機構による直線駆動力をパーキングブレーキに伝達するケーブルとを備えた電動パーキングブレーキにおいて、ケーブルに働く張力を検出するために、この張力センサを採用することができる。
特開２０００−２１４００２公報

しかし、上記従来の張力センサでは、可動プレートの張力方向以外への動きに対して制約が十分でないため、ハウジングに対する可動プレートの向きが必ずしも一定でない。そのため、この張力センサでは、同じ大きさの張力であってもハウジングと可動プレートとの相対変位にバラツキが生じ得るため、検出精度が十分ではない。

また、電動パーキングブレーキは、パーキングブレーキの解除時には、張力センサの出力が所定値以下になるまでケーブルがリリースされて解除状態とされ、パーキングブレーキの制動時には、張力センサの出力が所定値以上になるまでケーブルが引張られて制動状態とされる。この際、パーキングブレーキの解除時及び制動時においてパーキングブレーキが確実に解除状態、制動状態にされるようにするため、張力センサの検出精度のバラツキを考慮して各々の所定値を決定しなければならない。そのため、この張力センサをパーキングブレーキに用いたのでは、実際に解除状態になっているにもかかわらず、張力センサの出力が所定値より未だ大きい場合が起こることがあり、この場合にはケーブルが過剰にリリースされてしまう。また、実際に制動状態になっているにもかかわらず、張力センサの出力が所定値より未だ小さい場合が起こることがあり、この場合にはケーブルが過剰に引張られてしまう。したがって、この張力センサをパーキングブレーキに用いたのでは、パーキングブレーキを制動状態又は解除状態とする際の応答性が悪くなってしまう。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、検出精度の高い張力センサ及び制動状態又は解除状態にする際の応答性のよい電動パーキングブレーキを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る張力センサの特徴は、弾性体を保持する第１部材と、張力の働く方向に延在し、該張力を受けることにより前記弾性体を変形させつつ前記第１部材に対して相対移動をする第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との相対変位量を検出する変位検出手段とを備えた張力センサであって、

前記第２部材に固定された第３部材と、前記第２部材又は前記第３部材に前記第２部材の軸方向に移動可能に設けられた第４部材と、該第４部材を前記第１部材に向かって付勢する付勢手段とを備え、前記変位検出手段は、前記第３部材と前記第４部材との間の相対変位量を検出することで張力を検出することである。

請求項２に係る張力センサの特徴は、請求項１において、前記第１部材の先端面及び前記第１部材の先端面に当接する前記第４部材の後端面の一方には半球面が突設され、前記第１部材の前記先端面及び前記第４部材の前記後端面の他方には前記半球面と係合する凹面が回動可能に形成されていることである。

請求項３に係る張力センサの特徴は、請求項１又は２において、前記変位検出手段は磁石とホールＩＣとを有し、前記第３部材には前記磁石が設けられ、前記第４部材には前記ホールＩＣが設けられていることである。

請求項４に係る電動パーキングブレーキの特徴は、電動モータと、該電動モータの回転駆動力を直線駆動力に変換する変換機構と、該変換機構による前記直線駆動力をパーキングブレーキに伝達するケーブルと、を備えた電動パーキングブレーキにおいて、

前記ケーブルには、請求項１乃至３記載の張力センサが設けられていることである。

請求項１に係る張力センサにおいては、第３部材と第４部材とが同軸上に設けられているため、第３部材及び第４部材の張力方向以外への動きが制約されている。そして、第３部材と第４部材との間の相対変位を検出することで張力を検出する変位検出手段が設けられている。ここで、第３部材は第２部材に固定され、第４部材は付勢手段により第１部材に付勢されているため、第３部材と第４部材との相対変位量を第１部材と第２部材との相対変位量と考えることができる。したがって、請求項１に係る張力センサによれば、高い検出精度を得ることができる。

請求項２に係る張力センサにおいては、第１部材の先端面及び第１部材の先端面に当接する第４部材の後端面の一方には半球面が突設され、第１部材の先端面及び第４部材の後端面の他方にはこの半球面と嵌合する凹面が回動可能に形成されているため、第１部材と第４部材との間に生じる力を吸収することができ、第１部材と第２部材との軸方向への相対移動が円滑になる。

請求項３に係る張力センサにおいては、磁石とホールＩＣとにより変位を検出するため、確実に変位を検出することができる。また、ホールＩＣにはプリント基板、配線等が必要であるが磁石にはそれらを必要としないため、磁石の方がホールＩＣよりも小型で取り扱いも容易である。ここで、第３部材は第２部材とともに移動するため第４部材よりも小さくなっており、第３部材の方を第４部材よりも簡素にすることが信頼性の面においても望ましい。この張力センサにおいては、磁石を第３部材に設けているため、故障し難く、より高い信頼性を得ることができる。

請求項４に係る電動パーキングブレーキにおいては、検出精度の高い上記の張力センサを用いているため、パーキングブレーキの解除時において、ケーブルが過剰にリリースされることを防止できる。また、パーキングブレーキの制動時において、ケーブルが過剰に引張られることを防止できる。そのため、パーキングブレーキを制動状態又は解除状態にする際の応答性を向上させることができる。

本発明の張力センサ及び電動パーキングブレーキを具体化した実施形態１、２を図面に基づいて以下に説明する。図１は実施形態１の自動車用電動パーキングブレーキの一部破断平面図である。この電動パーキングブレーキは、電動モータ１と、電動モータ１の回転駆動力を直線駆動力に変換する変換機構２と、変換機構２による直線駆動力を各パーキングブレーキ５、６に伝達する一対のケーブル３、４とを備えている。また、電動モータ１と変換機構２との間には減速機構７が設けられ、変換機構２とケーブル３、４との間にはイコライザ機構８が設けられている。さらに、イコライザ機構８と一方のケーブル３との間には張力センサ２０が設けられている。また、電動モータ１、変換機構２、イコライザ機構８及び張力センサ２０はハウジング１０内に収納されている。なお、本実施形態においては、ハウジング１０に電動モータ１の回転駆動を制御する電気制御装置ＥＣＵが収納されているが、電気制御装置ＥＣＵは、ハウジング１０外に配置されていてもよい。

電気モータ１は、電気制御装置ＥＣＵによって制御され、運転者が制動スイッチ（図示省略）を操作することにより正方向に回転駆動され、運転者が解除スイッチ（図示省略）を操作することにより逆方向に回転駆動されるようになっている。減速機構７は、電動モータ１の回転駆動力を減速して変換機構２に伝達するものであり、入力ギヤ及び出力ギヤからなる減速ギヤ（図示省略）によって構成されている。また、減速機構７はハウジング１０に組付けたケーシング１１内に組込まれ、入力ギヤは電動モータ１の出力軸（図示省略）に固着され、出力ギヤは後述するねじ軸２ａの一端（ケーシング１１内に突出している端部）に固着されている。

変換機構２は、減速機構７を介して伝達される電動モータ１の回転駆動力を直線駆動力に変換するものであり、ねじ軸２ａと、このねじ軸２ａに螺合して組付けたナット２ｂを備えている。ねじ軸２ａが正方向に回転駆動されることにより、ナット２ｂが破線で示した解除位置から仮想線で示した制動位置に向けてねじ軸２ａの軸線方向に移動されるようになっている。また、ねじ軸２ａが逆方向に回転駆動されることにより、ナット２ｂが仮想線で示した制動位置から破線で示した解除位置に向けてねじ軸２ａの軸線方向に移動されるようになっている。なお、ねじ軸２ａは、一対の軸受１２、１３を介して、ハウジング１０に回転自在かつ軸方向に移動不能に組付けられている。

イコライザ機構８は、ナット２ｂに作用する直線駆動力を二つの出力に等分に分配するものであり、ナット２ｂに揺動可能に組付けられたレバー９によって構成されている。レバー９は、その中央部においてナット２ｂに所定量揺動可能に組付けられている。レバー９の一方の出力部であるアーム部９ａには、一方のケーブル３のインナーワイヤ３ａが張力センサ２０を介して回動可能に連結され、他方の出力部であるアーム部９ｂには、他方のケーブル４のインナーワイヤ４ａが直接に回動可能に連結されている。

張力センサ２０は、上記のように、一方のケーブル３のインナーワイヤ３ａとイコライザ機構８の一方の出力部であるアーム部９ａとの連結部位に介装されて、インナーワイヤ３ａに加わる張力を検出するものである。図２及び図３に示すように、張力センサ２０は、スプリングケース２１、圧縮コイルスプリング２２、シャフト２３、磁石ケース２４、磁石２５、カバー２６、ホールＩＣ２７及び圧縮スプリング２８を備えている。ここで、スプリングケース２１、シャフト２３、磁石ケース２４、カバー２６、圧縮コイルスプリング２２及び圧縮スプリング２８が各々請求項１の第１部材、第２部材、第３部材、第４部材、弾性体、付勢手段である。

スプリングケース２１は、円筒状をなし、内部に収納室２１ａが形成されている。また、スプリングケース２１の先端面には、半球面２１ｂが突設され、軸方向に軸孔２１ｃが貫設されている。さらに、スプリングケース２１の後端側には壁部２１ｄが設けられるとともに、ケーブル３のインナーワイヤ３ａが接続可能にされている。スプリングケース２１の収納室２１ａ内には、軸孔２１ｃを貫通して先端側に延びるシャフト２３が収納され、このシャフト２３は収納室２１ａ内において巻回された圧縮コイルスプリング２２により後端方向に付勢されている。なお、シャフト２３は壁部２１ｄにより後端方向の移動が規制されている。また、シャフト２３にはアーム部９ａを介して大きな張力が加わり、その張力には軸方向に直角な成分も含まれる。そのため、シャフト２３とスプリングケース２１との円滑な動作を確保することができるように、シャフト２３と軸孔２１ｃとの間には空隙が設けられている。

磁石ケース２４は、シャフト２３に固定された円筒状のケース本体２４ａと、ケース本体２４ａから径方向に向かって一体として突設されるケース部２４ｂとから構成されている。ケース部２４ｂには磁石２５が収納されている。

カバー２６は、カバー本体２６ａ、第１ガイド２６ｂ、第２ガイド２６ｃ及び固定部２６ｄを有している。カバー本体２６ａは、スプリングケース２１と磁石ケース２４との間のシャフト２３上に設けられ、シャフト２３の軸方向に移動可能にされている。第１ガイド２６ｂ及び第２ガイド２６ｃは、カバー本体２６ａの先端側にコ型の断面形状を有して突設されている。また、第１ガイド２６ｂ及び第２ガイド２６内にはケース部２４ｂが嵌合され、第１ガイド２６ｂ内にはケース部２４ｂの磁石２５と対向してホールＩＣ２７が設けられている。固定部２６ｄは、カバー本体２６ａの側部から後端側に突設され、カバー２６の軸方向の回転を規制するようにスプリングケース２１に固定されている。カバー本体２６ａの後端面には、スプリングケース２１の半球面２１ｂと係合する凹面２６ｅが回動可能に形成されている。また、カバー本体２６ａには４個のスプリング孔２６ｆが先端側から軸方向に向けてカバー本体２６ａの外周を４等分する位置に凹設されている。各スプリング孔２６ｆには圧縮スプリング２８が埋設され、ケース本体２４ａの後端面が圧縮スプリング２８の一端に当接している。これにより、カバー２６はスプリングケース２１に向かって付勢されている。なお、ケース部２４ｂと第１ガイド２６ｂ、第２ガイド２６ｃとの円滑な動作を確保することができるように、ケース部２４ｂの上面と第２ガイド２６ｃとの間には空隙が設けられている。また、圧縮コイルスプリング２２がシャフト２３に巻回されているように、１個の圧縮スプリング２８がシャフト２３に巻回される構成であってもよい。

次に、上記の構成をした自動車用電動パーキングブレーキの作動について説明する。運転者が制動スイッチを操作すると、電気モータ１の出力軸が電気制御装置ＥＣＵにより正方向に回転駆動される。この電動モータ１の出力軸の回転駆動力は、減速機構７の入力ギヤ及び出力ギヤからなる減速ギヤによって減速され、ねじ軸２ａに伝達される。これにより、ねじ軸２ａが正方向に回転駆動され、ナット２ｂ及びナット２ｂに組付けられたレバー９が破線で示した解除位置から仮想線で示した制動位置に向けてねじ軸２ａの軸線方向に移動される。そして、レバー９のアーム部９ａ、９ｂに連結されたインナーワイヤ３ａ、４ａが引張られることにより、ケーブル３、４が引張られる。この際、張力センサ２０はインナーワイヤ３ａとアーム部９ａとの連結部位に介装されているため、シャフト２３が先端方向に引張られることになる。パーキングブレーキ５、６が十分に制動状態とされていない間は、インナーワイヤ３ａにそれ程大きな張力が加わることはないため、シャフト２３とスプリングケース２１とは一緒に移動し、磁石ケース２４とカバー２６も一緒に移動する。しかし、パーキングブレーキ５、６に制動が加わると、インナーワイヤ３ａに接続されたスプリングケース２１の移動が規制されるため、インナーワイヤ３ａに大きな張力が加わることになる。そして、シャフト２３は、圧縮コイルスプリング２２の反発力に抗して圧縮コイルスプリング２２を圧縮しつつ、スプリングケース２１に対して相対移動をする。その結果、磁石ケース２４もカバー２６に対して相対移動することとなり、磁石２５とホールＩＣ２７とによりこの変位が張力として検出される。そして、張力センサ２０の出力が所定値以上になった場合、電気制御装置ＥＣＵはパーキングブレーキ５、６が制動状態とされた判断して電気モータ１の回転を停止する。こうして、パーキングブレーキ５、６が制動状態とされる。

また、運転者が解除スイッチを操作すると、電気モータ１の出力軸が電気制御装置ＥＣＵにより逆方向に回転駆動される。この電動モータ１の出力軸の回転駆動力は、減速機構７の入力ギヤ及び出力ギヤからなる減速ギヤによって減速され、ねじ軸２ａに伝達される。これにより、ねじ軸２ａが逆方向に回転駆動され、ナット２ｂ及びナット２ｂに組付けられたレバー９が仮想線で示した制動位置から破線で示した解除位置に向けてねじ軸２ａの軸線方向に移動される。そして、レバー９のアーム部９ａ、９ｂに連結されたインナーワイヤ３ａ、４ａがリリースされることにより、ケーブル３、４がリリースされる。この際、張力センサ２０はインナーワイヤ３ａとアーム部９ａとの連結部位に介装されているため、シャフト２３が後端方向に引張られることになる。パーキングブレーキ５、６が十分にリリース状態とされていない間は、インナーワイヤ３ａにある程度の張力が加わっているため、スプリングケース２１は圧縮コイルスプリング２２の反発力に抗して圧縮コイルスプリング２２を圧縮した状態でシャフト２３に対して相対移動をする。その結果、磁石ケース２４もカバー２６に対して相対移動することとなり、磁石２５とホールＩＣ２７とによりこの変位が張力として検出される。しかし、パーキングブレーキ５、６がリリースされ始めると、インナーワイヤ３ａにそれ程大きな張力が加わることはないため、シャフト２３とスプリングケース２１との相対移動が小さくなる。そして、張力センサ２０の出力が所定値以下になった場合、電気制御装置ＥＣＵはパーキングブレーキ５、６がリリース状態とされた判断して電気モータ１の回転を停止する。こうして、パーキングブレーキ５、６がリリース状態とされる。

なお、本実施形態において、スプリングケース２１の先端面に半球面２１ｂを設け、カバー本体２６ａの後端面に凹面２６ｅを設けたが、カバー本体２６ａの後端面に半球面を設け、スプリングケース２１の先端面に凹面を設けてもよい。

次に、実施形態２の自動車用電動パーキングブレーキについて説明する。実施形態２においては、図４に示すように、実施形態１の張力センサ２０の代わりに張力センサ３０を用いている。図４において、張力センサ２０と構成が同じものについては同一の符号を用いることとし、その説明を省略する。

磁石ケース３４は、シャフト２３に固定された円筒状のケース本体３４ａと、ケース本体３４ａから径方向に向かって一体として突設されるケース部３４ｂと、ケース本体３４ａの後端面から突設され、ケース本体３４ａより小径の円筒状をなす支持部３４ｃとから構成されている。ケース部３４ｂには磁石２５が収納されている。

カバー３６は、カバー本体３６ａ、第１ガイド３６ｂ、第２ガイド３６ｃ及び固定部３６ｄを有している。カバー本体３６ａは、支持部３４ｃ上に設けられ、シャフト２３の軸方向に移動可能にされている。第１ガイド３６ｂ及び第２ガイド３６ｃは、カバー本体３６ａの先端側にコ型の断面形状を有して突設されている。また、第１ガイド３６ｂ及び第２ガイド３６ｃ内には磁石ケース３４が嵌合され、第１ガイド３６ｂ内には磁石ケース３４の磁石２５と対向してホールＩＣ２７が設けられている。固定部３６ｄは、カバー本体３６ａの側部から後端側に突設され、カバー３６の軸方向の回転を規制するようにスプリングケース２１に固定されている。カバー本体３６ａの後端面には、スプリングケース２１の半球面２１ｂと係合する凹面３６ｅが回動可能に形成されている。また、カバー本体３６ａには４個のスプリング孔３６ｆが先端側から軸方向に向けてカバー本体３６ａの外周を４等分する位置に凹設されている。各スプリング孔３６ｆには圧縮スプリング３８が埋設され、磁石ケース３４の後端面が圧縮スプリング３８の一端に当接している。これにより、カバー３６はスプリングケース２１に向かって付勢されている。なお、磁石ケース３４と第１ガイド３６ｂ、第２ガイド３６ｃとの円滑な動作を確保することができるように、磁石ケース３４の上面と第２ガイド３６ｃとの間には空隙が設けられている。この張力センサ３０によっても、上記張力センサ２０と同様の作用及び効果を得ることができる。

なお、以上において、本発明の張力センサ及び電動パーキングブレーキを自動車用電動パーキングブレーキに即して説明したが、本発明は上記実施形態１、２に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

実施形態１、２に係り、自動車用電動パーキングブレーキの一部破断平面図。 実施形態１に係り、張力センサの断面図。 図２におけるＩ−Ｉ矢視断面図。 実施形態２に係り、張力センサの断面図。

符号の説明

１…電動モータ、２…変換機構、３、４…ケーブル、５、６…パーキングブレーキ、２０、３０…張力センサ、２１…第１部材（スプリングケース）、２３…第２部材（シャフト）、２４、３４…第３部材（磁石ケース）、２６、３６…第４部材（カバー）、２２…弾性体（圧縮コイルスプリング）２５、２７…変位検出手段（２５…磁石、２７…ホールＩＣ）、２８、３８…付勢手段（圧縮スプリング）、２１ｂ…半球面、２６ｅ、３６ｅ…凹面。

Claims (4)

1. 弾性体（２２）を保持する第１部材（２１）と、張力の働く方向に延在し、該張力を受けることにより前記弾性体（２２）を変形させつつ前記第１部材（２１）に対して相対移動をする第２部材（２３）と、前記第１部材（２１）と前記第２部材（２３）との相対変位量を検出する変位検出手段（２５、２７）とを備えた張力センサ（２０、３０）であって、
   前記第２部材（２３）に固定された第３部材（２４、３４）と、前記第２部材（２３）又は前記第３部材（２４、３４）に前記第２部材（２３）の軸方向に移動可能に設けられた第４部材（２６、３６）と、該第４部材（２６、３６）を前記第１部材（２１）に向かって付勢する付勢手段（２８、３８）とを備え、前記変位検出手段（２５、２７）は、前記第３部材（２４、３４）と前記第４部材（２６、３６）との間の相対変位量を検出することで張力を検出することを特徴とする張力センサ（２０、３０）。
2. 請求項１において、前記第１部材（２１）の先端面及び前記第１部材（２１）の先端面に当接する前記第４部材（２６、３６）の後端面の一方には半球面（２１ｂ）が突設され、前記第１部材（２１）の前記先端面及び前記第４部材（２６、３６）の前記後端面の他方には前記半球面（２１ｂ）と係合する凹面（２６ｅ）が回動可能に形成されていることを特徴とする張力センサ（２０、３０）。
3. 請求項１又は２において、前記変位検出手段（２５、２７）は磁石（２５）とホールＩＣ（２７）とを有し、前記第３部材（２４、３４）には前記磁石（２５）が設けられ、前記第４部材（２６、３６）には前記ホールＩＣ（２７）が設けられていることを特徴とする張力センサ（２０、３０）。
4. 電動モータ（１）と、該電動モータ（１）の回転駆動力を直線駆動力に変換する変換機構（２）と、該変換機構（２）による前記直線駆動力をパーキングブレーキ（５、６）に伝達するケーブル（３、４）と、を備えた電動パーキングブレーキにおいて、
   前記ケーブル（３、４）には、請求項１乃至３記載の張力センサ（２０、３０）が設けられていることを特徴とする電動パーキングブレーキ。
   
   

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