JP6252444B2 - 荷重検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、荷重センサを備えた荷重検出装置に関する。

荷重検出装置は、荷重センサによって物体の荷重や可動部材に付与される操作力等を電気的に検出する。例えば、特許文献１には、車両用の操作ペダルの操作力を検出する荷重検出装置が示されている。

荷重センサは制御回路部に接続されており、荷重センサの検出値に基づく荷重や操作力等が制御回路部において算出される。特許文献１では、荷重センサは、車両に設置された制御回路部にワイヤハーネスを介して接続されている。

また、従来、荷重センサと制御回路部とを近接させて配置することがある。例えば、特許文献２に記載の技術では、センサに隣接するケース部に制御回路部が収納され、ケース部の開口がカバーで閉止されている。

特開２００８−２８１５４７号公報 特開２０１１−１４４５６号公報

ただし、上記従来の技術では、制御回路部を収納するケース部のスペースが必要となるため、装置全体が大型化する傾向にある。制御回路部をケース部に収納しない場合においても、荷重センサと制御回路部とが干渉しないよう、両者を離間して配置する必要がある。このため、荷重センサと制御回路部とを集約して構成するにしても限界があった。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、荷重センサと制御回路部とをコンパクトに配置しつつ制御回路部を確実に保護できる荷重検出装置を提供することにある。

本発明に係る荷重検出装置の第一特徴構成は、ベースプレートと、前記ベースプレートの一方の面に配置された荷重センサと、前記ベースプレートの他方の面であって前記ベースプレートの平面視において前記荷重センサと重複しない位置に配置された制御回路部と、前記制御回路部を覆う保護カバーと、を備え、前記保護カバーが、前記他方の面において前記ベースプレートを挟んで前記荷重センサに対向する位置の少なくとも一部を覆う基部と、前記基部に連続した立上り部と、前記立上り部に連続し前記制御回路部を覆うカバー部とを有する点にある。

本構成の如く、ベースプレートの一方に設けた第１面に荷重センサが配置され、ベースプレートの他方の面である第２面であってベースプレートの平面視において荷重センサと重複しない位置に制御回路部が配置されると、荷重センサと制御回路部とをベースプレートを挟んで近接した位置に配置することができる。このようにベースプレートの両面に荷重センサと制御回路部とを振り分けて配置することで、例えば、荷重センサを測定対象である部材に埋め込み配置しつつ、制御回路部は測定対象の外部に沿わせて配置できるなど、測定対象に対する取付けの自由度を高めることができる。
また、制御回路部と荷重センサとをベースプレートの表裏に配置する構成は極めて単純であり、構成が容易となってコスト削減が可能となる。

さらに、本構成では、保護カバーが、第２面においてベースプレートを挟んで荷重センサに対向する位置の少なくとも一部を覆う基部と、基部に連続した立上り部と、立上り部に連続し制御回路部を覆うカバー部とを有するので、ベースプレートに保護カバーの基部の取付け領域が広く確保される。これにより、保護カバーがベースプレートに強固に保持され、制御回路部を確実に保護することができる。

本発明の他の特徴構成は、前記ベースプレートに前記荷重センサと前記制御回路部とを接続する配線用の連通部が形成されている点にある。

ベースプレートは、第１面に荷重センサが配置され、第２面に制御回路部が配置されている。このため、本構成の如く、ベースプレートに荷重センサと制御回路部とを接続する配線用の連通部が形成されていると、荷重センサと制御回路部とを容易に接続することができる。また、保護カバーがベースプレートの第１面に配置されているため、保護カバーによって連通部を通る配線を保護することができる。

本発明の他の特徴構成は、前記基部の前記ベースプレートに対する固定部が少なくとも３点以上の多角形状となるよう分散配置してある点にある。

本構成の如く、基部の固定部が少なくとも３点以上の多角形状となるよう分散配置されていると、仮にカバー部に外力が作用し、基部がベースプレートから離されようとした場合でも複数の固定部が基部の浮き上がりを確実に阻止することができる。例えば、カバー部に外力が作用して基部に連続した立上り部が支点となり、基部が浮き上がろうとする場合、多角形状に固定点を設けておくことで、立上り部から最も離れた固定部が有効に機能する。即ち、固定部の固定強度は立上り部から距離に連動するため、この距離を長く確保しておくことで保護カバーの固定状態をより安定化することができる。

本発明の他の特徴構成は、前記荷重センサが起歪体とセンサ本体とに分割して構成され、前記基部に前記起歪体を支持する軸部を挿通する孔部を形成し、当該孔部の縁部に前記起歪体が前記基部の側に抜け出すのを防止する抜止部を備える点にある。

本構成の如く、荷重センサが起歪体とセンサ本体とに分割して構成されていると、例えば、荷重センサがある種の操作部材に装着されている場合に、操作部材を操作していない状況では起歪体が変形し難い状態とし、操作部材が操作された場合には、センサ本体を介して起歪体を変形させ易い状態とすることができる。つまり、センサ本体と起歪体とを分離させておくことで、操作部材を操作していない状況で起歪体にノイズ的な荷重が伝達され、検出されるのを防止することができる。

このように荷重センサを分割構成にする場合、操作部材から起歪体が脱落するのを防止する必要がある。本構成では、起歪体に挿通する軸部を貫通させる孔部を基部に設けておき、さらに、この孔部の縁部に前記起歪体が基部の側に抜け出すのを防止する抜止部を設けてある。これにより、起歪体の脱落が安定的に保持され、検出精度のよい荷重センサを得ることができる。

本発明の他の特徴構成は、前記抜止部が前記起歪体の側に折り曲げて形成されている点にある。

本構成の如く、抜止部が孔部の起歪体の側に折り曲げて形成されていると、ベースプレートのさらに奥に位置する起歪体に抜止部を当接させることが可能となる。これにより、起歪体の過度なガタツキを防止し、起歪体をより安定的に保持することができる。
さらに、抜止部が折り曲げられることで抜止部の表面が孔部の奥側に向けて傾斜することとなる。このため、軸部を起歪体に挿入する際に、抜止部を軸部の案内部として利用することができ、荷重センサの取り付け作業が容易となる。

車両用操作ペダル装置の側面図である。 車両用操作ペダル装置の要部側断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。 荷重検出装置の要部平断面図である。 荷重検出装置の斜視図である。 荷重検出装置の分解斜視図である。

以下、本実施形態の荷重検出装置について、図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、荷重検出装置１０は例えば車両のブレーキに用いられるペダル１に設けられる。荷重検出装置１０は荷重センサ１２を備えており、荷重センサ１２はペダル１に設けられた取付け孔２に配置されている。ペダル１と図外のマスタシリンダに連結される反力部材３とを相対回動可能に連結する回動連結部４に軸部５が配設されている。荷重センサ１２は、回動連結部４の軸部５を介して伝達される操作力を検出する。

図２〜図６に示すように、荷重検出装置１０は、ベースプレート１１と、荷重センサ１２と、制御回路部１３と、制御回路部１３を覆う保護カバー１４と、を備えている。荷重センサ１２はベースプレート１１の第１面３１に配置されている。制御回路部１３は、ベースプレート１１の第２面３２であって、ベースプレート１１の平面視において荷重センサ１２とは重複しない位置に配置されている。

図２〜図４に示すように、荷重センサ１２は、筒状のセンサ本体２１の孔部２１ａに筒状の起歪体２２が収納されている。すなわち、荷重センサ１２は起歪体２２とセンサ本体２１とに分割して構成されている。荷重センサ１２は、起歪体２２に挿通された軸部５から起歪体２２に対して径方向に加えられる荷重を検出する。

荷重センサ１２が起歪体２２とセンサ本体２１とに分割して構成されていると、荷重センサ１２がペダル１に装着されている場合に、ペダル１を操作していない状況では起歪体２２が変形し難い状態とし、ペダル１が操作された場合には、センサ本体２１を介して起歪体２２を変形させ易い状態とすることができる。つまり、センサ本体２１と起歪体２２とを分離させておくことで、ペダル１を操作していない状況で起歪体２２にノイズ的な荷重が伝達され、検出されるのを防止することができる。

荷重センサ１２のベースプレート１１とは反対の側には、支持プレート１５が配設されている。このようにベースプレート１１の両面に荷重センサ１２と制御回路部１３とを振り分けて配置することで、荷重センサ１２を測定対象であるペダル１に埋め込み配置しつつ、制御回路部１３はペダル１の外部に沿わせて配置できるなど、ペダル１に対する取付けの自由度を高めることができる。また、制御回路部１３と荷重センサ１２とをベースプレート１１の表裏に配置する構成は極めて単純であり、構成が容易となってコスト削減が可能となる。

ペダル１が踏み込まれることで、軸部５が起歪体２２に対して相対移動し起歪体２２の受荷重部２５に作用する。起歪体２２が受けた荷重はセンサ本体２１の荷重伝達部２６に伝達される。その際に、起歪体２２に発生した歪は、起歪体２２に設けられた歪検出面２７によって検出される。

荷重センサ１２は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）等によって構成された配線２８を介して制御回路部１３に接続されている。ベースプレート１１には、荷重センサ１２を配置する部分に孔部１６が形成されている。図４及び図６に示すように、孔部１６は、起歪体２２に対応する第１孔部１６ａと、第１孔部１６ａから制御回路部１３の近くまで延設された第２孔部１６ｂとを有する。第２孔部１６ｂは荷重センサ１２と制御回路部１３とを接続する配線２８の連通部となる。

保護カバー１４は、ベースプレート１１に固定される基部４１と、基部４１に連続する立上り部４２と、立上り部４２に連続して制御回路部１３を覆うカバー部４３を有する。基部４１は、ベースプレート１１の第２面３２においてベースプレート１１を挟んで荷重センサ１２に対向する位置の少なくとも一部を覆っている。本実施形態では、基部４１が荷重センサ１２の全体を覆うよう構成されている。これにより、保護カバー１４は、基部４１によってベースプレート１１に安定した状態で保持されて、制御回路部１３を確実に保護することができる。

基部４１には、ベースプレート１１の第１孔部１６ａに対応する箇所に孔部４４が形成されている。この孔部４４を介して起歪体２２に軸部５が挿通される。孔部４４において制御回路部１３とは反対の側の縁部４５は起歪体２２の外周に沿う形状に形成されている。孔部４４において軸部５及び配線２８の左右に位置する縁部には一対の突出片４６、４６が形成されている。突出片４６、４６は、起歪体２２の外周よりも内径側に位置する。また、孔部４４において制御回路部１３の側の縁部４７についても、起歪体２２の外周よりも内径側に位置する。突出片４６及び縁部４７は起歪体２２の抜止部となる。

荷重センサ１２を起歪体２２とセンサ本体２１とに分割して構成する場合、操作部材から起歪体２２が脱落するのを防止する必要がある。本実施形態では、上述のように、起歪体２２に挿通する軸部５を貫通させる孔部４４が基部４１に設けられ、さらに、この孔部４４の縁部に起歪体２２が基部４１の側に抜け出すのを防止する抜止部として突出片４６及び縁部４７が設けられている。これにより、起歪体２２の脱落が安定的に保持され、検出精度のよい荷重センサ１２を得ることができる。

突出片４６，４６は起歪体２２の側に折り曲げられて折曲げ部４６ａが形成されている。これにより、折曲げ部４６ａが起歪体２２を押え付けることができ、起歪体２２を安定的に保持することができる。また、折曲げ部４６ａの表面は孔部４４の奥側に向けて傾斜している。このため、軸部５を孔部４４に挿入する際に、折曲げ部４６ａを軸部５の案内部として利用することができ、荷重センサ１２の取付け作業が容易となる。

支持プレート１５には、起歪体２２の軸部５を挿通する孔部５１が形成されており、孔部５１の縁部５２は少なくも一部が起歪体２２の側に折り曲げ形成されている。この縁部５２は起歪体２２の側面に当接することができ、前述の折曲げ部４６ａと併せて起歪体２２を抜け止め保持する。

ベースプレート１１にはリベット５３を挿入する孔部１１ａが設けられている。ベースプレート１１、荷重センサ１２のセンサ本体２１、及び支持プレート１５は、リベット５３が各部材に設けられた孔部に挿入されて固定される。ベースプレート１１と、保護カバー１４の基部４１とは、固定部４８において例えばスポット溶着されている。固定部４８は孔部４４の周囲の３点であって三角形状に分散配置されている。ベースプレート１１、荷重センサ１２、及び支持プレート１５の固着方法と、ベースプレート１１と、保護カバー１４との固着方法は、特に限定されず接着やネジ止め等でもよい。保護カバー１４の基部４１には、リベット５３に対応する位置に開口４１ａが形成されている。

基部４１の固定部４８が３点の多角形状となるよう分散配置されていると、仮にカバー部４３に外力が作用し、基部４１がベースプレート１１から離されようとした場合でも複数の固定部４８が基部４１の浮き上がりを確実に阻止することができる。例えば、カバー部４３に外力が作用して基部に連続した立上り部４２が支点となり、基部４１が浮き上がろうとする場合、多角形状に固定点を設けておくことで、立上り部４２から最も離れた固定部４８が有効に機能する。即ち、固定部４８の固定強度は立上り部４２から距離に連動するため、この距離を長く確保しておくことで保護カバー１４の固定状態をより安定化することができる。

ベースプレート１１には、側端部にワイヤハーネス用の取付け片１７が立設されている。取付け片１７には孔部１７ａが形成されている。制御回路部１３から延出されるワイヤハーネスは、孔部１７ａに配設されたバンド部材によって位置保持される。

ベースプレート１１は、制御回路部１３が配置された側の端部１８が折り曲げ形成されており、端部１８によって制御回路部１３の後方への移動が規制されている。制御回路部１３の前方への移動は、保護カバー１４の立上り部４２によって規制されている。また、ベースプレート１１は、制御回路部１３の左右両側に折曲げ部１９が設けられおり、折曲げ部１９によって制御回路部１３の左右両側を保持している。

〔他の実施形態〕
（１）上記の実施形態では、保護カバー１４の基部４１において、起歪体２２の抜止部として孔部４４に起歪体２２の外径より小径の縁部を形成する例を示したが、起歪体２２の抜止部は、孔部４４の縁部のうちいずれか一箇所でもよいし、縁部全体であってもよい。

（２）上記の実施形態では、起歪体２２の抜止部として孔部４４の縁部に設けられた突出片４６を折り曲げる例を示したが、抜止部は折り曲げずに孔部４４に単に突出されて形成されていてもよい。

（３）上記の実施形態では、荷重センサ１２と制御回路部１３とを接続する配線用の連通部を、ベースプレート１１に形成した軸部５用の孔部１６に設けた例を示したが、連通部は孔部１６とは別にベースプレート１１に形成された孔部で構成してもよい。

（４）上記の実施形態では、ベースプレート１１に対する保護カバー１４の基部４１の固定部４８を３点とした例を示したが、固定部４８は、基部４１において少なくとも３点以上の多角形状となるよう分散配置されていればよい。したがって、固定部４８は４点以上であってもよい。

（５）上記の実施形態では、ベースプレート１１に制御回路部１３の背面側や左右側方の移動を規制する規制部（端部１８、折曲げ部１９）を設ける例を示したが、保護カバー１４のカバー部４３に同様の規制部を設けてもよい。

本発明は、荷重センサを備えた荷重検出装置に広く用いることが可能である。

１ ：操作ペダル
５ ：軸部
１０ ：荷重検出装置
１１ ：ベースプレート
１２ ：荷重センサ
１３ ：制御回路部
１４ ：保護カバー
１５ ：支持プレート
１６ ：孔部
１６ａ ：第１孔部
１６ｂ ：第２孔部
２１ ：センサ本体
２２ ：起歪体
２８ ：配線
３１ ：ベースプレートの第１面
３２ ：ベースプレートの第２面
４１ ：基部
４２ ：立上り部
４３ ：カバー部
４４ ：孔部
４５ ：縁部
４６ ：突出片（抜止部）
４７ ：縁部（抜止部）
４８ ：固定部

Claims (5)

1. ベースプレートと、
   前記ベースプレートの第１面に配置された荷重センサと、
   前記ベースプレートの第２面であって前記ベースプレートの平面視において前記荷重センサと重複しない位置に配置された制御回路部と、
   前記制御回路部を覆う保護カバーと、を備え、
   前記保護カバーが、前記第２面において前記ベースプレートを挟んで前記荷重センサに対向する位置の少なくとも一部を覆う基部と、前記基部に連続した立上り部と、前記立上り部に連続し前記制御回路部を覆うカバー部とを有する荷重検出装置。
2. 前記ベースプレートに前記荷重センサと前記制御回路部とを接続する配線用の連通部が形成されている請求項１に記載の荷重検出装置。
3. 前記基部の前記ベースプレートに対する固定部が少なくとも３点以上の多角形状となるよう分散配置してある請求項１又は２に記載の荷重検出装置。
4. 前記荷重センサが起歪体とセンサ本体とに分割して構成され、前記基部に前記起歪体を支持する軸部を挿通する孔部を形成し、当該孔部の縁部に前記起歪体が前記基部の側に抜け出すのを防止する抜止部を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の荷重検出装置。
5. 前記抜止部が前記起歪体の側に折り曲げて形成されている請求項４に記載の荷重検出装置。

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