JP2018141729A

JP2018141729A - 踏力検出装置

Info

Publication number: JP2018141729A
Application number: JP2017037001A
Authority: JP
Inventors: 加藤　真悟; Shingo Kato; 真悟加藤
Original assignee: Advics Co Ltd
Current assignee: Advics Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2018-09-13

Abstract

【課題】簡素な構成で、踏力の検出精度の向上が可能な踏力検出装置を提供する。【解決手段】本発明は、ブレーキ操作部材７を回動可能に支持する軸部材３と、軸部材３のうちブレーキ操作部材７の両側の部位を支持し、マスタシリンダ６１側に踏力を伝達する支持部材２と、軸部材３及び支持部材２を介してマスタシリンダ６１側に伝達される踏力を検出する踏力検出器４と、を備え、踏力検出器４は、軸部材３に配置され軸部材３のひずみを検出するひずみ検出部４１１〜４１４と、ひずみ検出部４１１〜４１４の検出結果に基づいて踏力を演算する演算部４２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ブレーキ操作部材に加わる踏力を検出する踏力検出装置に関する。

踏力検出装置は、車両に搭載され、運転者がブレーキペダルに加える踏力（荷重）を検出する装置である。例えば特開２００８−１４６６２９号公報には、ブレーキペダルと、操作ロッドの端部に固定されたクレビスと、ブレーキペダルとクレビスとを連結する連結軸と、連結軸とブレーキペダルとの間に配置されたブッシュと、ブッシュの外周面に配置された荷重を検出する検出子と、を備えるペダル操作量検出装置が記載されている。

特開２００８−１４６６２９号公報

しかしながら、上記検出装置では、特殊な形状のブッシュを連結軸とブレーキペダルとの間に介挿しなければならず、構成の簡素化の面で改良の余地がある。また、踏力の検出精度のさらなる向上も課題の１つである。

本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、簡素な構成で、踏力の検出精度の向上が可能な踏力検出装置を提供することを目的とする。

本発明の踏力検出装置は、ブレーキ操作部材とマスタシリンダとの間に配置され、前記ブレーキ操作部材に対する踏力を前記マスタシリンダ側に伝達する踏力伝達機構に適用される踏力検出装置であって、前記ブレーキ操作部材を回動可能に支持する軸部材と、前記軸部材のうち前記ブレーキ操作部材の両側の部位を支持し、前記マスタシリンダ側に前記踏力を伝達する支持部材と、前記軸部材及び前記支持部材を介して前記マスタシリンダ側に伝達される前記踏力を検出する踏力検出器と、を備え、前記踏力検出器は、前記軸部材に配置され前記軸部材のひずみを検出するひずみ検出部と、前記ひずみ検出部の検出結果に基づいて前記踏力を演算する演算部と、を備える。

本発明によれば、ひずみ検出部が軸部材に配置されることで軸部材のひずみを直接的に検出するため、軸部材自体が起歪体として機能し、特殊なブッシュ等の部材が不要となる。つまり、踏力検出装置は簡素な構成となる。また、ひずみ検出部の検出対象は、ブレーキ操作部材の踏力を直接的に受けて且つ支持部材とともにマスタシリンダ側に伝達する軸部材である。このため、踏力により生じるひずみの直接的な検出が可能となり且つ他部材の介在による外乱発生が抑制され、踏力の検出精度の向上が可能となる。

第一実施形態の踏力検出装置を示す構成図である。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図（構成図）である。第一実施形態のクレビスピン及びひずみゲージを示す構成図である。第一実施形態のクレビスピン及びひずみゲージを示す説明図である。第二実施形態の踏力検出装置を示す構成図である。第二実施形態の踏力検出装置を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、説明に用いる各図は概念図であり、各部の形状は必ずしも厳密なものではない場合がある。

第一実施形態の踏力検出装置１は、ブレーキペダル７とマスタシリンダ６１との間に配置され、ブレーキペダル７に対する踏力をマスタシリンダ６１側に伝達する踏力伝達機構Ｚに適用される装置である。踏力検出装置１は、図１及び図２に示すように、クレビス（「支持部材」に相当する）２と、クレビスピン（「軸部材」に相当する）３と、踏力検出器４と、を備えている。クレビス２は、入力ロッド５に接続された略Ｕ字状の金属部材である。クレビス２は、入力ロッド５の基端部に螺合されて固定されている。入力ロッド５の先端部は、マスタシリンダ６１と倍力装置６２を備える液圧発生部６に連結されている。以下、説明において、入力ロッド５の基端部から先端部に向かう方向（クレビスピン３に対してブレーキペダル７から踏力が加わる方向）を前方とし、その反対方向を後方とする。入力ロッド５の前進によりマスタシリンダ６１内のマスタピストン（図示せず）が前進する。

クレビス２は、対向配置された二股部２１、２２を備えている。二股部２１、２２に設けられた貫通孔２ａには、クレビスピン３が挿通されている。このようにクレビス２は、クレビスピン３のうちブレーキペダル７の両側の部位を支持し、マスタシリンダ６１側に踏力を伝達する部材である。クレビスピン３は、軸状の金属部材（円柱状部材）であって、クレビス２とブレーキペダル７とを回動可能に連結している。つまり、クレビスピン３は、ブレーキペダル７を回動可能に支持する部材である。クレビスピン３は、ブレーキペダル７を貫通し、自身の軸方向におけるブレーキペダル７の両側の部位がクレビス２の二股部２１、２２により支持されている。つまり、ブレーキペダル７の中間部分がクレビス２の二股部２１、２２の間に配置され、クレビスピン３は、ブレーキペダル７及び二股部２１、２２を貫通することで、両者を回動可能に連結している。クレビスピン３は、クレビス２に対して位置決め（固定）されている。このように、クレビスピン３は、クレビス２とブレーキペダル７とを回動可能に連結し、クレビス２により軸方向両端部が支持されている部材である。

ブレーキペダル７は、上端部が車体側の取付部７１に支持軸７２により回動可能に支持され、下端部にペダル部材７３が装着されて構成されたブレーキ操作部材である。運転者がブレーキペダル７を踏み込むと、ブレーキペダル７（本体部分）が支持軸７２を介して回動し、その踏力や操作量がクレビスピン３及びクレビス２を介して入力ロッド５に入力（伝達）される。これにより、入力ロッド５が軸方向一方側（前方）に移動し、液圧発生部６を作動させる。

踏力検出器４は、クレビスピン３及びクレビス２を介して入力ロッド５に入力されるブレーキペダル７に対する踏力を検出する装置である。具体的に、踏力検出器４は、複数のひずみゲージ（「ひずみ検出部」に相当する）４１１、４１２、４１３、４１４と、演算部４２と、を備えている。ひずみゲージ４１１〜４１４は、測定対象物のひずみを測定するセンサである。ひずみゲージ４１１〜４１４は、測定対象物に配置（例えば接着）され、測定対象物の伸縮に応じて抵抗値が変化する電気抵抗式のセンサである。ひずみゲージ４１１〜４１４は、クレビスピン３の外周面に配置されている。つまり、本実施形態では、クレビスピン３自体が、ひずみゲージ４１１〜４１４の測定対象物であり且つ起歪体となる。本実施形態では、４つのひずみゲージ４１１〜４１４がクレビスピン３に配置されている。

ひずみゲージ４１１、４１２は、図２及び図３に示すように、クレビスピン３の外周面のうちの前方部位に配置されている。ひずみゲージ４１３、４１４は、ひずみゲージ４１１、４１２に背向（クレビスピン３を介して対向）するように、クレビスピン３の外周面のうちの後方部位に配置されている。また、ひずみゲージ４１１、４１３は、クレビスピン３の軸方向において、ブレーキペダル７と重ならない軸方向一方側の部位に配置されている。ひずみゲージ４１２、４１４は、クレビスピン３の軸方向において、ブレーキペダル７と重ならない軸方向他方側の部位に配置されている。つまり、ひずみゲージ４１１〜４１４は、クレビスピン３の軸方向における、クレビス２（クレビス２とクレビスピン３との接触部位）とブレーキペダル７との間に配置されている。このように、ひずみゲージ４１１〜４１４は、クレビスピン３の軸方向におけるブレーキペダル７の両側の部位に配置されている。

演算部４２は、演算装置であって、信号線（配線）４３を介してひずみゲージ４１１〜４１４に接続されている。本実施形態の演算部４２は、ブレーキＥＣＵ９（電子制御ユニット）により実現される。つまり、ブレーキＥＣＵ９は、機能として演算部４２を備えている。演算部４２は、ひずみゲージ４１１〜４１４の検出結果に基づいて、運転者のブレーキペダル７に対する踏力を演算する。演算部４２は、一対のひずみゲージ４１１、４１３で検出された一方側の伸縮データと、一対のひずみゲージ４１２、４１４で検出された他方側の伸縮データとに基づき、クレビスピン３のひずみ量を演算し、その演算結果を踏力に変換する。

図４に示すように、ブレーキペダル７が踏み込まれると、クレビスピン３の中央部位が前方に突出するように湾曲・変形し、クレビスピン３の前方部位が伸び、後方部位が縮む。このクレビスピン３のひずみを、ひずみゲージ４１１〜４１４が検出し、検出結果が演算部４２に送信される。演算部４２は、受信した検出結果に基づき、クレビスピン３のひずみ量を演算し、ひずみ量を踏力に変換する。

第一実施形態によれば、クレビスピン３が起歪体としても機能し、ひずみゲージ４１１〜４１４がクレビスピン３のひずみ量を直接的に検出する。ブレーキペダル７に加わる踏力をクレビスピン３が直接的に受ける構成上、クレビスピン３のひずみ量は、ブレーキペダル７に加わる踏力の大きさに直結した値（高い相関をもつ値）となる。つまり、クレビスピン３のひずみ量を精度良く検出することで、踏力を精度良く検出することができる。踏力を受けてクレビス２に伝達するクレビスピン３をひずみの検出対象とすることで、踏力検出精度の向上が可能となる。また、本構成によれば、特殊な形状のブッシュ等の部材が不要であり、簡素な構成とすることができる。また、簡素な構成により、ブッシュ等の他部材による外乱が検出結果に影響することが抑制され、踏力検出精度の向上が可能となる。本実施形態によれば、ブレーキペダル７等の加工が不要となり、既存の車両用制動装置に対して容易に適用することができる。

また、ひずみゲージ４１１〜４１４が、ブレーキペダル７と重ならない位置に配置されているため、ブレーキペダル７の干渉を受けにくく、検出における外乱が抑制される。また、ひずみゲージ４１１〜４１４が、クレビスピン３の湾曲の頂点部分でない位置（すなわち、クレビスピン３の軸方向中央部でない位置）に配置されているため、クレビスピン３の湾曲（伸縮）をより確実に検出することができる。このように、ひずみゲージ４１１、４１２は、クレビスピン３のうち、「クレビスピン３が支持されているブレーキペダル７の両側の部位の一方」と「ブレーキペダル７」との間、及び「クレビスピン３が支持されているブレーキペダル７の両側の部位の他方」と「ブレーキペダル７」との間の少なくとも一方に配置されることが好ましい。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の踏力検出装置１Ａは、第一実施形態と比較して、クレビスピン及び踏力検出器の構成の点で異なっている。したがって、異なっている部分について説明する。第二実施形態の説明において、適宜、第一実施形態の説明及び図面を参照することができる。

図５に示すように、第二実施形態のクレビスピン３０は、円筒状に形成されている。つまり、クレビスピン３０は、内部に外部と連通する配置室３０ａを有している。換言すると、クレビスピン３は、軸方向に貫通する貫通孔（３０ａ）を有している。

第二実施形態の踏力検出器４Ａは、光ファイバ（「ひずみ検出部」に相当する）４１Ａと、演算部４２と、を備えている。光ファイバ４１Ａは、クレビスピン３の中心軸に沿って、配置室３０ａに配置されている。つまり、光ファイバ４１Ａは、クレビスピン３の軸方向に延びるように配置室３０ａに配置されている。光ファイバ４１Ａは、一端部及び他端部が演算部４２（ブレーキＥＣＵ９）に接続され、一端部と他端部の間の一部分が配置室３０ａに配置された光ファイバである。つまり、光ファイバ４１Ａの一部は、ひずみ検出部としてクレビスピン３０の内部に配置されている。光ファイバ４１Ａは、演算部４２に接続される信号線の役割も果たしている。なお、図５では、表現上、光ファイバ４１Ａの一部分を点線で表している。

クレビスピン３０の内周面と光ファイバ４１Ａとの間には、微小なクリアランスが形成されている。つまり、クレビスピン３の変形に対して光ファイバ４１Ａが追従して変形するように、配置室３０ａは、光ファイバ４１Ａの太さに対応した大きさに形成されている。演算部４２は、例えば光ファイバ４１Ａを通る信号の応答時間（反射時間）に基づき、クレビスピン３のひずみ量（光ファイバ４１Ａの湾曲量）を演算し、当該ひずみ量を踏力に変換する。

この構成によっても、踏力を受けたクレビスピン３０の変形に応じて光ファイバ４１Ａが変形し、光ファイバ４１Ａの変形により信号の応答時間が変化し、当該変化量に基づいて踏力を演算することができる。第二実施形態によれば、第一実施形態同様、光ファイバ４１Ａがクレビスピン３の変形を直接的に検出するため、踏力検出精度の向上が可能となる。また、加工の面では、クレビスピン３０に配置室３０ａ（ここでは貫通孔）を設けるだけで足り、製造が容易で簡素な構成となる。第二実施形態では、第一実施形態同様、特殊なブッシュを追加する必要はなく、外乱の要因も減少する。

また、ひずみを検出する手段（ここでは光ファイバ４１Ａ）が、クレビスピン３の内部である配置室３０ａに配置されているため、当該ひずみ検出手段が他の部材に干渉（接触等）されることが抑制される。これにより、さらに外乱を抑制することができ、踏力検出精度を向上させることができる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の踏力検出装置１Ｂは、第二実施形態と比較して、踏力検出器の構成の点で異なっている。したがって、異なっている部分について説明する。第三実施形態の説明において、適宜、第一及び第二実施形態の説明及び図面を参照することができる。

第三実施形態の踏力検出器４Ｂは、複数のひずみゲージ４１１〜４１４と、演算部４２と、を備えている。配置位置を除くひずみゲージ４１１〜４１４と演算部４２の構成は、第一実施形態と同じである。第三実施形態のひずみゲージ４１１〜４１４は、配置室３０ａに配置されている。ひずみゲージ４１１〜４１４は、配置室３０ａのうち、クレビスピン３の軸方向におけるブレーキペダル７とクレビス２との間に配置されている。ひずみゲージ４１１〜４１４は、クレビスピン３の軸方向におけるブレーキペダル７の両側の部位に配置されている。

詳細に、ひずみゲージ４１１は、クレビスピン３の軸方向一方側において、配置室３０ａの前方側を区画するクレビスピン３の内周面に配置されている。ひずみゲージ４１２は、クレビスピン３の軸方向他方側において、配置室３０ａの前方側を区画するクレビスピン３の内周面に配置されている。ひずみゲージ４１３は、クレビスピン３の軸方向一方側において、ひずみゲージ４１１に対向するように、配置室３０ａの後方側を区画するクレビスピン３の内周面に配置されている。ひずみゲージ４１４は、クレビスピン３の軸方向他方側において、ひずみゲージ４１２に対向するように、配置室３０ａの後方側を区画するクレビスピン３の内周面に配置されている。

複数の信号線４３は、一部分が配置室３０ａに配置され、ひずみゲージ４１１〜４１４と演算部４２（ブレーキＥＣＵ９）とを接続している。演算部４２は、第一実施形態同様、ひずみゲージ４１１〜４１４の検出結果に基づいてクレビスピン３０のひずみ量を演算し、踏力を算出する。

第三実施形態によっても、第二実施形態同様、比較的加工が容易なクレビスピン３０の加工により上記構成が実現可能であるため、簡素な構成とすることができ、且つクレビスピン３０のひずみ量を直接的に検出することで踏力検出精度の向上が可能となる。また、第二実施形態同様、ひずみ検出手段（ここではひずみゲージ４１１〜４１４）がクレビスピン３０の内部である配置室３０ａに配置されているため、検出における外乱が抑制される。さらに第三実施形態では、検出手段であるひずみゲージ４１１〜４１４全体がクレビスピン３内（配置室３０ａ）に配置されるため、より外乱を受けにくい構成となる。また、ひずみゲージ４１１〜４１４が、クレビスピン３の軸方向におけるブレーキペダル７とクレビスピン３の軸方向端部との間に配置されているため、第一実施形態同様、クレビスピン３のひずみをより確実に検出することができる。

（その他）
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、ひずみゲージの数は１つでも複数でも良く、クレビスピン３に対する配置位置も上記以外でも良い。ただし、ひずみゲージは、クレビスピン３、３０に対して複数配置されることが好ましく、また２つのひずみゲージが前後に対向するように配置されることが好ましい。また、クレビスピン３、３０の形状は、軸方向一端部に底面を有する有底円筒状であっても良い。この場合、光ファイバ４１Ａの一端は、当該底面に固定されても良い。また、クレビスピン３０は、配置室３０ａを２つに区画する壁部を備えていても良い。ただし、配置室３０ａは、第二及び第三実施形態のように、貫通孔により形成することが、加工性及びセンサの配置性の面から好ましい。また、クレビスピン３は、クレビス２でなく、ブレーキペダル７に対して位置決め（固定）されても良い。また、演算部４２は、ひずみゲージ４１１〜４１４又は光ファイバ４１Ａから送信される検出結果（ひずみに関する情報）に基づいて、直接踏力を演算しても良い。また、ひずみ検出部は、クレビスピン３、３０のひずみを検出できるセンサであれば良い。また、ブレーキペダル７は、クレビスピン３、３０の中央部に限らず、当該中央部以外の部位に支持されていても良い。また、倍力装置６２はなくても良い。

１、１Ａ、１Ｂ…踏力検出装置、２…クレビス（支持部材）、３、３０…クレビスピン（軸部材）、３０ａ…配置室、４、４Ａ、４Ｂ…踏力検出器、４１１〜４１４…ひずみゲージ（ひずみ検出部）、４１Ａ…光ファイバ（ひずみ検出部）、４２…演算部、４３…信号線、５…入力ロッド、６…液圧発生部、７…ブレーキペダル（ブレーキ操作部材）、９…ブレーキＥＣＵ。

Claims

ブレーキ操作部材とマスタシリンダとの間に配置され、前記ブレーキ操作部材に対する踏力を前記マスタシリンダ側に伝達する踏力伝達機構に適用される踏力検出装置であって、
前記ブレーキ操作部材を回動可能に支持する軸部材と、前記軸部材のうち前記ブレーキ操作部材の両側の部位を支持し、前記マスタシリンダ側に前記踏力を伝達する支持部材と、前記軸部材及び前記支持部材を介して前記マスタシリンダ側に伝達される前記踏力を検出する踏力検出器と、を備え、
前記踏力検出器は、前記軸部材に配置され前記軸部材のひずみを検出するひずみ検出部と、前記ひずみ検出部の検出結果に基づいて前記踏力を演算する演算部と、を備える踏力検出装置。
前記軸部材は、内部に外部と連通する配置室を有し、
前記ひずみ検出部は、前記配置室に配置される請求項１に記載の踏力検出装置。
前記ひずみ検出部は、前記配置室に前記軸部材の中心軸に沿って配置された光ファイバである請求項２に記載の踏力検出装置。
前記ひずみ検出部は、前記ブレーキ操作部材の前記両側の部位の一方と前記ブレーキ操作部材との間、及び前記ブレーキ操作部材の前記両側の部位の他方と前記ブレーキ操作部材との間の少なくとも一方に配置される請求項２に記載の踏力検出装置。