JP6205157B2 - 可動部材接続機構およびそれを用いた荷重センサ - Google Patents

Description

本発明は、軸部材がハウジングに対して相対移動する際の軸部材のぶれを抑制する可動部材接続機構およびそれを用いた荷重センサに関する。

従来から、電動式パーキングブレーキのブレーキ操作力等の検出に用いられる荷重センサが知られている。このような荷重センサとして、特許文献１では、ホールＩＣを保持するケースと、該ケースの一方側の端部壁を貫通してケースに対して移動自在に設けられると共に、端部に磁石が設けられている荷重伝達部材と、荷重伝達部材に加わる荷重に抗して荷重伝達部材を弾力的に付勢するバネと、荷重伝達部材を無負荷領域まで戻すための副バネと、ケースの反対側の端部壁に端部が係止されているロッドと、を備えている荷重センサが開示されている。この荷重センサでは、ケースと荷重伝達部材との相対移動に応じて変化するホールＩＣからの出力電圧によって、荷重伝達部材やロッドに加わる荷重を検出している。

特開２００８−２０２９５７号公報

しかしながら、特許文献１の荷重センサにおいては、磁石を支持する軸部材（荷重伝達部材）が片持ち構造であるため、軸部材がハウジング（ケース）と相対移動する際に軸部材がぶれて磁石とホールＩＣとの相対位置が意図せず変化して荷重誤差が生じる虞がある。また、このようなぶれを抑制するために、軸受を用いる方法も考えられるが、ハウジングには、接続部材（ロッド）や軸部材等の他の部材も収容されているため、組み付け作業が煩雑になる虞がある。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、軸部材がハウジングに対して相対移動する際の軸部材のぶれを抑制することができ、組み付け作業性の良い可動部材接続機構およびそれを用いた荷重センサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の可動部材接続機構は、ハウジングと、前記ハウジングに対して軸方向へ相対的に移動可能な軸部材と、前記ハウジングと可動部材とを接続する接続部材と、前記軸部材の基端を収容する軸部材収容部と前記接続部材の先端を収容する接続部材収容部とを有する軸受部材とを備えた可動部材接続機構であって、前記ハウジングは、前記軸受部材の軸方向への移動を規制する規制部を有し、前記軸受部材は、前記規制部と係合する係合部を有し、前記規制部が、前記軸受部材の軸方向における両端よりも内側に設けられた前記係合部と係合することにより、前記軸部材の軸振れを抑制することを特徴としている。

（１）本発明の可動部材接続機構によれば、ハウジングは、軸部材の基端を収容する軸部材収容部を有する軸受部材の軸方向への移動を規制する規制部を有しており、軸受部材は、規制部と係合する係合部を有しているので、規制部が、軸受部材の軸方向における両端よりも内側に設けられた係合部と係合することにより、軸受部材を用いて、軸部材がハウジングに対して相対移動する際の軸部材のぶれを抑制することができる。また、組み付けの際には、ハウジングに対して軸受部材の位置を調整するだけで良いので、軸部材、軸受部材、接続部材の組み付け作業が容易となる。

（２）本発明の可動部材接続機構によれば、接続部材は、該接続部材の本体であるロッドの先端に、ハウジングと係合する係合片をボルト・ナット締結構造により締結した先端構造を有しているので、接続部材に可動部材による荷重が加わった際に係合片に掛かる力に対する強度を向上させることができる。

（３）本発明の可動部材接続機構によれば、軸部材がハウジングに対して相対移動した場合でも、軸部材に設けられるバネ部材により、元の位置に戻ることができる。

（４）本発明の荷重センサによれば、軸部材がハウジングに対して相対移動する際の軸部材のぶれを抑制することができるので、検出センサによって軸部材の相対移動距離を適切に検出することができる。

（５）本発明の荷重センサによれば、可動部材の作動により軸受部材が軸方向へ移動したとしても、ハウジングの当接部と軸部材の延出部とが当接することで、ハウジングと軸部材とが相対移動した際に、同じ位置で軸部材を停止させることができるので、軸部材のゼロ点位置がずれることを抑制することができ、荷重センサの精度低下を抑制することができる。

本発明に係る荷重センサの一実施形態を示す側断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る荷重センサの拡大平面断面図である。 接続部材の一例を示す分解平面断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態の一例について説明する。本発明の荷重センサ１は、例えば、電動式パーキングブレーキのブレーキ操作力等の検出に用いられるものである。荷重センサ１は、図１に示すように、ハウジング２と、ハウジング２に対して軸方向へ相対的に移動可能な軸部材３と、ハウジング２と可動部材４とを接続する接続部材５と、軸受部材６とを備える可動部材接続機構と、軸部材３のハウジング２に対する軸方向への相対移動を検出する検出センサ７とを有している。

ハウジング２は、略直方体の箱状に形成されたものであって、四角形状を形成している側面のうちの一側面（以下「上方」）が開口している。ハウジングの両端には、それぞれ軸部材３及び接続部材５の本体部のロッド５１を通すために上方が開口している略Ｕ字状の切り欠き溝２１、２２が形成されており、内周面側の底面や側壁面には、軸受部材６の軸方向への移動を規制する規制部２３が形成されている。この規制部２３は図１及び図４に示すように、ハウジング２の内周面から内側に突出するように凸条に形成されている。

また、ハウジング２には、図１に示すように、当該ハウジング２の上方の開口を塞ぐように蓋体８が設けられている。ハウジング２及び蓋体８は、例えば、金属又は合成樹脂によって形成することができる。尚、ハウジング２及び蓋体８は、軸部材３の上方に設けられる磁石７１による磁化を防止するために、アルミニウム、特定のステンレススチール、合成樹脂等の磁化されない材料を用いることが好ましい。

軸部材３は、軸方向に軸受部材６に対して反対方向に相対移動可能にハウジング２に取り付けられている。この軸部材３の基端部３１側は、図１及び図３に示すように、内部に空間を有するように筒状に形成されており、ハウジング２の外部に位置する先端側は、詳しくは図示しないが、例えば、本荷重センサ１が取り付けられるアクチュエータのハウジングや、アクチュエータに用いられるモータの駆動力を荷重センサ１に伝達するインナーケーブル等に連結されている。また、軸部材３には、当該軸部材３の径方向外側に延出する延出部３２が設けられている。

この延出部３２は、図４に示すように、軸部材３が軸方向における軸受部材方向に移動した際に、ハウジング２の内周面側の底面や側壁面から内側方向に突出するよう形成された面状の当接部２４に接触し、軸部材３の移動を停止させるものである。本実施形態では、図１及び図２に示すように、軸部材３の径方向外側に延出するフランジ部３３の外周に固定され、軸部材３の上方で磁石７１を保持する保持部材が延出部３２としての機能を果たしている。この延出部３２として機能する保持部材は、磁石７１による磁化を防止するために、アルミニウム、特定のステンレススチール、合成樹脂等の磁化されない材料を用いることが好ましい。尚、延出部３２は、本実施形態に限定されるものではなく、当接部２４と接触することによって、軸部材３の移動を停止させることができるものであれば良く、例えば、フランジ部３３そのものや軸部材３の外周の一部から径方向外側に延出する突出片等であっても良い。

また、当接部２４は、延出部３２が当接することによって軸部材３の移動を停止させるものであれば良い。軸部材３の軸受部材６側への移動範囲を規制するので、例えば、当接部２４に延出部３２が当接した際の軸部材３の位置を荷重センサ１のゼロ点位置として設定すれば良い。本実施形態では、当接部２４は、図４に示すように、規制部２３から連設されて形成された段部として形成されているが、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、ハウジング２の内周面側の底面や側壁面に形成された凸部であっても良い。

また、軸部材３の先端側は、図１に示すように、軸部材３の先端側のぶれを抑制する軸受９を介してハウジング２の切り欠き溝２１と係合している。軸部材３には、軸部材３がハウジング２内に配置された状態において、軸部材３のフランジ部３３と軸受９との間に、バネ部材１０が設けられている。このバネ部材１０は、軸部材３のハウジング２に対する相対移動により弾性変形し、軸部材３を元の位置に戻すように軸受部材６側（図１の左側）に付勢するものであって、例えば、圧縮コイルスプリング等が用いられる。尚、詳しくは図示しないが、フランジ部３３と軸受９との間で、バネ部材１０より内側の軸部材３の外周に副バネを設けるようにしても良い。

接続部材５は、ハウジング２と可動部材４とを接続するものであって、本実施形態においては、図５に示すように、接続部材５の本体であるロッド５１と、係合片５３と、ナット５４（５４ａ、５４ｂ）とを有している。ロッド５１は、略円柱状に形成されており、詳しくは図示しないが、基端側には、例えば、可動部材４としてプルコントロールケーブル用のインナーケーブル等が連結される。可動部材４としては、モータの駆動力を伝達するプルコントロールケーブル以外にも、パーキングブレーキ等の操作対象を操作するためにモータ等の駆動により、操作方向へ移動しその荷重を荷重センサ１に伝達するような部材であればよい。また、ロッド５１の先端側には、雄ネジが形成されたボルト部５２が形成されている。接続部材５の先端構造は、係合片５３をボルト・ナット締結構造により締結する構造を有する。尚、本発明の可動部材接続機構は、電動式パーキングブレーキのブレーキ操作力等を検出するための荷重センサとして利用されることに限定されるものではなく、他の摺動する可動部材４等を接続する機構としても利用することができるものである。

係合片５３は、図１及び図４に示すように、ハウジング２の内周面と係合するものであって、略円板状に形成されており、中央にはボルト部５２を挿通可能なボルト孔５３ａが形成されている。ナット５４ａ、５４ｂは、それぞれボルト部５２と螺合するよう雌ネジが形成されたものであって、ボルト部５２を係合片５３のボルト孔５３ａに挿通させた状態で締結することにより接続部材５が構成される。本実施形態では、図４に示すように、締結時にナット５４ａの凸部がナット５４ｂの凹部に嵌るようになっており、より強固な締結構造を構成することができる。これにより、可動部材４から接続部材に荷重が加わった際に、係合片５３に掛かる力に対する強度を向上させることができる。尚、本実施形態では、２つのナット５４ａ、５４ｂを用いているが、１つのナット５４によりボルト部５２を係合片５３のボルト孔５３ａに挿通させた状態で締結しても良い。図１及び図５に示すように、接続部材５の基端部が軸方向に垂直な方向に平面な構造を有する平面部５５とされ、先端がボルト・ナット締結構造とされている。これにより、可動部材４における接続部材５の接続部が狭いなど、可動部材４と接続部材５との接続が困難な場合であったとしても、可動部材４における本体４１の先端部に設けられた貫通孔４２に接続部材５のロッド５１を挿入し、先端に係合片とナットを取り付けるだけで、平面部５５と可動部材４の先端部とが係合し、可動部材４と接続部材５とを接続することができるので、接続が容易となる。また、接続部材５の先端がボルト・ナット締結構造となっているため、ワッシャ等を用いることで、接続部材５の先端の長さを調整することができる。更に、可動部材４が本体４１内に、操作対象を操作するために軸方向へストロークするような機構等を有している場合には、接続部材５が平面部５５を有するため、接続部材５の基端がストロークの際にストローク機構に当たる等により当該機構のストロークを阻害することが抑制され、また、装置を小型化することができる。

軸受部材６は、両端が開口した円筒状に形成されており、図３及び図４に示すように、内部に軸部材３の基端部３１を収容する軸部材収容部と接続部材５の先端を収容する接続部材収容部との両方の役割を果たす収容部６１を有している。軸受部材６の内径は、収容部６１内で軸部材３がぶれることなく、軸方向へ移動可能であって、軸部材３の基端部３１を収容部６１に挿入することが可能な大きさ（軸部材３の基端部３１の外径と略同一）に形成されている。また、軸部材３の基端部３１は、筒状に形成されており、接続部材５の先端は、軸部材３の基端部３１の内径よりも小さく形成されているので、図３及び図４に示すように、収容部６１に収容された軸部材３の基端部３１内に接続部材５の先端を収容することができる。このように軸受部材６の収容部６１に軸部材３の基端部３１だけでなく、接続部材５の先端を収容することができるので、荷重センサ１の小型化を図ることができるとともに、ハウジング２への組み付けが容易になる。尚、本実施形態では、軸部材３の基端部３１と接続部材５の先端とを同じ収容部６１に収容しているが、それぞれ別々に収容できるように軸受部材６の収容部が構成されていても良い。

軸受部材６の外周面の両端側には、それぞれ周方向全域に渡って鍔部が形成されており、図１及び図４に示すように、その鍔部同士がそれぞれ対向する面である内側の面が規制部２３と係合する係合部６２としての役割を果たしている。つまり、規制部２３は、軸受部材６の両端よりも内側に設けられた係合部６２と係合することになる。また、図４に示すように、係合部６２と規制部２３との間には、軸方向に寸法Ｗ１の間隔が設けられた空間Ｓを有している。この空間Ｓは、軸受部材６が規制部２３と係合した際に、軸方向へ間隔Ｗ１分だけ移動可能となる空間であって、規制部２３と係合部６２との間に軸方向へ移動可能となる遊嵌状態で係合される空間であれば良い。従って、軸受部材６は、図４に示すように、係合部６２と規制部２３との間に間隔Ｗ１を有した状態で係合部６２と規制部２３とが係合するようになっている。このように、空間Ｓを設けることにより軸受部材６のハウジング２への組み付けが容易になる。尚、空間Ｓは、必ずしも設けられる必要はなく、軸受部材６が規制部２３に隙間無く係合されていても良い。

また、軸受部材６及びハウジング２は、軸受部材６と延出部３２とが最も接近する状態となる位置にある際に、延出部３２と軸受部材６との間に所定の間隔Ｗを有するように構成されている。この所定の間隔Ｗは、軸受部材６と延出部３２とが接触しないように設けられる間隔であって、軸受部材６が軸方向へ移動した際でも、延出部６２と接触しないような間隔であれば良い。従って、本実施形態に係る荷重センサ１では、図４に示すように、接続部材５側（図４の左側）の係合部６２と規制部２３との間に空間Ｓを有する状態の軸受部材６の軸部材３側（図４の右側）の端面から当接部２４に当接した状態の延出部３２までの間隔Ｗ２が、係合部６２と規制部２３との間に設けられる空間Ｓの間隔Ｗ１よりも大きく（Ｗ２−Ｗ１＝Ｗ＞０）なるように構成されている。これにより、軸受部材６の軸部材３側に位置する端面が、当接部２４の設けられている位置よりも軸部材３側（図４の右側）に行くことを防止できるので、軸部材３の停止位置が当接部３よりも右側に行くことを防止することができ、軸部材３のゼロ点位置がずれることを抑制することができる。また、図１及び図３に示すように、ハウジング２の上方の開口を塞ぐように蓋体８が被せられることにより、軸受部材６は、押え片８１によって押えられるので、基端部３１が軸受部材６の収容部６１に収容されている軸部材３のぶれが抑制される。

検出センサ７は、軸部材３のハウジング２に対する軸方向への相対移動を検出するものであって、図１及び図２に示すように、磁石７１と、磁界センサとしてのホールＩＣ７２（ホール素子を備えたセンサ）とを備えている。磁石７１は、図１に示すように、軸部材３のフランジ部３３に固定される延出部３２によって軸部材３の図中上方に設けられており、軸部材３の移動に伴って、蓋体８の上面の一部が上方に突出して形成されることによって設けられる軸方向に長尺な移動空間８２内を移動できるようになっている。ホールＩＣ７２は、図１及び図２に示すように、蓋体８の上面の突出する部分の一部を切り欠いて形成された切り欠き部８３に設けられており、磁石７１と対向し、軸部材３のゼロ点位置において、磁石７１の磁界の中心位置、すなわち検出する磁束密度がゼロになる位置に配置されている。

検出センサ７による荷重の検出の基本的な原理は従来公知の荷重センサと同様であり、可動部材５や軸部材３に荷重が加わっていない状態であれば、軸部材３はバネ部材１０の付勢力によりゼロ点位置に戻るようになっている。そして、この状態から荷重が付与されて可動部材４が作動すると、それに伴って接続部材４を介してハウジング２も移動する。この際、ホールＩＣ７２は、ハウジング２と共に移動するため、ハウジング２と軸部材３との相対移動距離に応じて、ホールＩＣ７２近辺の磁界が変化する。これにより、ホールＩＣ７２からの出力電圧が変化し、この出力電圧によって検出される磁石７１の移動量を可動部材４に付与される荷重に換算している。尚、磁石７１とホールＩＣ７２の位置は、本実施形態に限定されるものではなく、軸部材３のハウジング２に対する軸方向への相対移動を検出することができる位置に配置されていれば良い。

このように荷重センサ１では、軸受部材３は、ハウジング２の規制部２３に係合しており、軸受部材３の収容部６１に軸部材３の基端３１が収容されるので、軸部材３がハウジング２に対して相対移動する際の軸部材３のぶれを抑制することができる。これにより、軸部材３がハウジング２と相対移動する際に軸部材３がぶれて磁石７１とホールＩＣ７２との相対位置が意図せず変化して荷重誤差が生じることを抑制することができる。また、荷重センサ１では、軸部材３が軸受部材６方向に移動した際に、軸部材３に設けられる延出部３２がハウジング２に形成された当接部２４に接触し、軸部材３の移動を停止させるよう構成されている。そのため、可動部材４や接続部材５にぶれが生じたとしても、軸部材３のゼロ点位置がずれることを抑制することができ、荷重センサ１の精度低下を抑制することができる。

本実施形態の可動部材接続機構の組み付けに関して、軸受部材６の軸部材収容部に軸部材３の基端を収容し、軸受部材６の接続部材収容部に接続部材５の先端を収容した状態で、ハウジング２の規制部２３が配置されている位置へ軸受部材６の係合部６２の位置を調整するだけで、軸部材２、軸受け部材６及び接続部材５の組み付け位置を合わせてハウジング２に組み付けられるため、組み付け作業が容易となる。
また、ハウジング２に当接部２４が設けられ、軸受部材６と軸部材３の延出部３２との間に間隔Wを設けた状態でハウジング２に収容されるような場合、軸部材３、軸受部材６及び接続部材５の組み付けの際には、収容部６１に軸部材３の基端と接続部材５の先端とを軸受部材６に収容した状態で、規制部２３が配置されている位置に係合部６２の位置を調整し、軸部材２、軸受部材６及び接続部材５の組み付け位置を合わせてハウジング２に組み付ける。その際には、軸受部材６の係合部６２とハウジング２の規制部２３との間に空間Sを有するようにされているため、軸受部材６と軸部材３の延出部３２との間に所定の間隔Ｗが形成されるように規制部２３と係合部６２が遊嵌した状態で、軸受部材６を接続部材５へ近づく方向へ移動させることができる。このように所定の間隔Ｗを有するようにハウジング２へ収容されるような場合であっても組み付けが容易となる。

尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。

１ 荷重センサ
２ ハウジング
２３ 規制部
２４ 当接部
３ 軸部材
３１ 基端部
３２ 延出部
４ 可動部材
５ 接続部材
５１ ロッド
５２ ボルト部
５３ 係合片
５４ ナット
６ 軸受部材
６１ 収容部
６２ 係合部
７ 検出センサ
１０ バネ部材

Claims (5)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに対して軸方向へ相対的に移動可能な軸部材と、
   前記ハウジングと可動部材とを接続する接続部材と、
   前記軸部材の基端を収容する軸部材収容部と前記接続部材の先端を収容する接続部材収容部とを有する軸受部材とを備えた可動部材接続機構であって、
   前記ハウジングは、前記軸受部材の軸方向への移動を規制する規制部を有し、
   前記軸受部材は、前記規制部と係合する係合部を有し、
   前記規制部が、前記軸受部材の軸方向における両端よりも内側に設けられた前記係合部と係合することにより、前記軸部材の軸振れを抑制することを特徴とする可動部材接続機構。
2. 前記接続部材は、前記接続部材の本体であるロッドの先端に、前記ハウジングと係合する係合片をボルト・ナット締結構造により締結した先端構造を有することを特徴とする請求項１に記載の可動部材接続機構。
3. 前記軸部材は、軸方向に前記軸受部材に対して反対方向に相対移動可能に前記ハウジングに対して取り付けられ、前記軸部材の前記ハウジングに対する相対移動により弾性変形し、前記軸部材を元の位置に戻すように付勢するバネ部材が前記軸部材に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の可動部材接続機構。
4. 前記軸部材の相対移動を検出する検出センサを有し、
   前記軸部材の相対移動距離に応じて可動部材に付与される荷重を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可動部材接続機構を用いた荷重センサ。
5. 前記軸部材には、径方向外側に延出した延出部が設けられ、
   前記ハウジングには、前記軸部材が軸方向における軸受部材方向に移動した際に、前記延出部と当接可能な当接部が設けられ、
   前記係合部と前記規制部との間には、前記軸受部材が軸方向へ移動可能となる空間を有し、
   前記軸受部材と前記延出部とが最も近接する状態となる位置にある際に、前記延出部と前記軸受部材との間に所定の間隔を有するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の荷重センサ。
   
   
   

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