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JP3700167B2 - Operating force measuring device - Google Patents

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JP3700167B2
JP3700167B2 JP05568399A JP5568399A JP3700167B2 JP 3700167 B2 JP3700167 B2 JP 3700167B2 JP 05568399 A JP05568399 A JP 05568399A JP 5568399 A JP5568399 A JP 5568399A JP 3700167 B2 JP3700167 B2 JP 3700167B2
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JP
Japan
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plate
operating force
force measuring
measuring device
load cell
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JP05568399A
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坂 康 男 早
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧操作される被操作体の操作力測定に用いられる装置に関し、より具体的には、例えば、自動車のアクセルやブレーキ等のペダルの踏力測定に用いられる操作力測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の操作力測定装置としては、例えば、上側に開放されたケーシングに、加圧操作面を有する起歪体を収容したものがある。起歪体は、ケーシング内において複数の脚部を有し、各脚部に歪みゲージが取付けてある。このような操作力測定装置は、自動車におけるアクセルやブレーキ等のペダルの踏力測定に用いられるものであって、ケーシングの下面には、ペダルを両面側から挟持する固定治具と、固定治具による挟持状態を拘束する固定用ボルトが設けてある。そして、上記操作力測定装置は、ペダルに固定して加圧操作面を踏むことにより、起歪体に発生した歪みを歪みゲージで検出し、歪みゲージからの出力信号に基づいてペダルの踏力を測定し得るものとなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の操作力測定装置にあっては、ケーシング内に加圧操作面や脚部を有する起歪体を収容した構造であることから、例えば自動車のペダルの踏力測定に用いるには、厚みや重量の大きさに問題があった。つまり、ペダルの踏力測定では、当該操作力測定装置を介してペダルの踏み込みを行うことになるため、操作力測定装置の厚みが大きいと、操作感が損なわれるうえに、ペダルの支点に対する踏力力点のオフセット量が大きくなって測定精度を高めることが難しいという問題点があり、また、操作力測定装置の重量が大きいと、踏み込んだ際に慣性力が影響することとなって測定精度を高めることが難しいという問題点があり、これらの問題点を解決することが課題であった。
【0004】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、加圧操作される被操作体の操作力を測定する装置において、薄肉化および軽量化を実現し、これにより測定精度の向上を実現することができる操作力測定装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる操作力測定装置は、請求項1として、加圧操作される被操作体の操作力を測定する装置であって、加圧操作するための加圧用プレートと、自己の撓みによって加圧用プレートを被操作体側から離間した状態に弾性保持する保持用プレートと、加圧用プレートの加圧操作に伴って保持用プレートとの間で加圧入力されるロードセルを備え、加圧用プレートの両端部にロードセルを配置すると共に、全体的に湾曲させた保持用プレートによって加圧用プレートを保持している構成とし、請求項2として、加圧用プレートとの間に保持用プレートおよびロードセルを介装した状態で被操作体に取付けられる固定用プレートを備えた構成とし、請求項3として、略矩形状を成す加圧用プレートの4隅にロードセルを配置すると共に、全体的に湾曲させた保持用プレートによって加圧用プレートの中央部を保持している構成とし、請求項4として、各ロードセルの出力信号の総和に基づいて加圧用プレートに加わった操作力を検出する構成とし、請求項5として、各ロードセルの出力信号の差に基づいて加圧用プレートにおける荷重点の位置を検出する構成とし、請求項6として、加圧用プレートの一端部に設けた各ロードセルの出力信号と他端部に設けた各ロードセルの出力信号との差に基づいて、加圧用プレートの両端部方向における荷重点の位置を検出する構成とし、請求項7として、保持用プレートが、他のプレートとの間に形成した空間からロードセルのリード線を通過させる貫通孔を有している構成とし、請求項8として、各プレートが、被操作体の表面に沿う形状を成している構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【0006】
なお、上記の構成において、加圧用プレートは、直接加圧操作されるものであるから、軽量で加圧操作に対する充分な剛性を有する素材を用いることが望ましく、例えばアルミニウム合金などが用いられる。保持用プレートは、加圧用プレートへの操作力がロードセルに働くように加圧用プレートを弾性保持するものであるから、軽量で柔軟性に富み、加圧操作時における荷重伝達の影響が極力小さい素材を用いることが望ましく、例えば塩化ビニールなどが用いられる。固定用プレートは、被操作体に固定するものであるから、軽量で且つ高強度であり、弾力性にも富む素材を用いることが望ましく、例えば炭素繊維などを使用した繊維強化複合材などが用いられる。
【0007】
また、各プレート同士の取付けには、各種接合手段を用いることが可能であるが、軽量化等を考慮して、接着剤や両面接着テープ類を用いることがより望ましい。さらに、被操作体に対する固定用プレートの取付けには、接着剤や両面接着テープ類あるいはベルト等を用いることができる。
【0008】
【発明の作用】
本発明の請求項1に係わる操作力測定装置では、加圧用プレートの両端部と全体を湾曲させた保持用プレートの間にロードセルを介装した簡単な構造であって、全体の厚みは、加圧用プレートの厚みと保持用プレートの厚みおよび撓み分であり、重量も小さいものとなっている。そして、被操作体に取付けて加圧用プレートを加圧操作することにより、保持用プレートの弾性変形に伴って加圧用プレートの両端部と保持用プレートの間で各ロードセルへの加圧入力が行われ、各ロードセルの出力信号に基づいて被操作体の操作力が測定される。また、全体的に湾曲させた保持用プレートで加圧用プレートを保持しているので、加圧用プレートを加圧操作した際に、保持用プレートが容易に弾性変形すると共に、各ロードセルへの加圧入力がより確実に成される。
【0009】
本発明の請求項2に係わる操作力測定装置では、加圧用プレート、保持用プレート、ロードセルおよび固定用プレートが予め組立てられ、固定用プレートによって被操作体に一体的に取付けられる。
【0010】
本発明の請求項3に係わる操作力測定装置では、略矩形状の加圧用プレートの4隅にロードセルを配置し、全体的に湾曲させた保持用プレートで加圧用プレートの中央部を保持しているので、加圧用プレートを加圧操作した際に、保持用プレートが容易に弾性変形すると共に、各ロードセルへの加圧入力がより確実に成される。
【0011】
本発明の請求項4に係わる操作力測定装置では、加圧用プレートの加圧操作によって各ロードセルに加圧入力が成されると、各ロードセルの出力信号の総和に基づいて加圧用プレートに加わった操作力を検出する。
【0012】
本発明の請求項5に係わる操作力測定装置では、加圧用プレートの加圧操作によって各ロードセルに加圧入力が成されると、各ロードセルの出力信号の差に基づいて加圧用プレートにおける荷重点の位置(XY座標)を検出する。
【0013】
本発明の請求項6に係わる操作力測定装置では、加圧用プレートの加圧操作によって各ロードセルに加圧入力が成されると、加圧用プレートの一端部に設けた各ロードセルの出力信号と他端部に設けた各ロードセルの出力信号との差に基づいて、加圧用プレートの両端部方向における荷重点の位置(Y方向の位置)を検出する。
【0014】
本発明の請求項7に係わる操作力測定装置では、保持用プレートが、他のプレートとの間に形成した空間からロードセルのリード線を通過させる貫通孔を有しているので、ロードセルのリード線が各プレート間でまとめられ、所定の方向に導き出される。
【0015】
本発明の請求項8に係わる操作力測定装置では、各プレートが、被操作体の表面に沿う形状を成しているので、例えば、被操作体が湾曲しているような場合であっても、その被操作体への取付け状態が安定したものとなる。
【0016】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係わる操作力測定装置によれば、加圧用プレートと保持用プレートとロードセルを採用したことから、構造をきわめて簡単なものにすることができると共に、装置の薄肉化および軽量化を実現することができ、厚みや重量による測定精度の損失を解消して測定精度を高めることができる。とくに、自動車のペダルの踏力測定に用いた場合には、薄肉化により、ペダルの支点に対する踏力力点のオフセット量を極力小さくすることができると共に、実際のペダル操作に近い操作感を得ることができ、また、軽量化により、踏み込んだ際の慣性力の影響をきわめて小さくすることができるので、薄肉化および軽量化によって測定精度の向上を実現することができる。さらに、保持用プレートが可撓性を有することから、被操作体の表面形状が平坦なものだけでなく、僅かに湾曲した曲面であっても取付けが可能になる。また、加圧用プレートの両端部にロードセルを配置し、全体的に湾曲させた保持用プレートで加圧用プレートを保持したことから、加圧用プレートを加圧操作した際に、保持用プレートの弾性抵抗力をほとんど影響をさせることなく、各ロードセルへの加圧入力をより確実に行うことができ、測定精度のさらなる向上を実現することができる。
【0017】
本発明の請求項2に係わる操作力測定装置によれば、請求項1と同様の効果を得ることができるうえに、加圧用プレート、保持用プレート、ロードセルおよび固定用プレートを予め組立てた状態にして、これらを固定用プレートによって被操作体に簡単に取付けることができ、また、固定用プレートによって安定した取付け状態を得ることができる。
【0018】
本発明の請求項3に係わる操作力測定装置によれば、請求項1および2と同様の効果を得ることができるうえに、略矩形状の加圧用プレートの4隅にロードセルを配置し、全体的に湾曲させた保持用プレートで加圧用プレートの中央部を保持したことから、加圧用プレートを加圧操作した際に、保持用プレートの弾性抵抗力をほとんど影響をさせることなく、各ロードセルへの加圧入力をより確実に行うことができ、測定精度のさらなる向上を実現することができる。
【0019】
本発明の請求項4に係わる操作力測定装置によれば、請求項3と同様の効果を得ることができるうえに、各ロードセルの出力信号の総和に基づいて加圧用プレートに加わった操作力を検出することにより、加圧用プレートにおける荷重点の位置が一定していなくても、常に精度の高い操作力測定を行うことができる。
【0020】
本発明の請求項5に係わる操作力測定装置によれば、請求項3および4と同様の効果を得ることができるうえに、各ロードセルの出力信号の差に基づいて加圧用プレートにおける荷重点の位置を検出することにより、XY座標における荷重重心や、荷重点に対する測定誤差を求めることができ、これにより入出力特性を把握することができ、信頼性の向上などに貢献することができる。
【0021】
本発明の請求項6に係わる操作力測定装置によれば、請求項3および4と同様の効果を得ることができるうえに、加圧用プレートの一端部に設けた各ロードセルの出力信号と他端部に設けた各ロードセルの出力信号との差に基づいて、加圧用プレートの両端部方向における荷重点の位置を検出することにより、一方向における荷重重心や、荷重点に対する測定誤差を求めることができ、これにより入出力特性を把握することができ、信頼性の向上などに貢献することができる。
【0022】
本発明の請求項7に係わる操作力測定装置によれば、請求項1〜6と同様の効果を得ることができるうえに、貫通孔を有する保持用プレートを採用したことから、きわめて簡単な構造により各プレート間でロードセルのリード線を整理することができ、これらのリード線をまとめて導き出すことにより、被操作体に対する当該装置の取付けや外部装置に対するリード線の接続などの作業が行いやすくなる。
【0023】
本発明の請求項8に係わる操作力測定装置によれば、請求項1〜7と同様の効果を得ることができるうえに、例えば、被操作体が湾曲しているような場合であっても、その被操作体にフィットさせてきわめて安定した状態に取付けることができ、取付け状態の安定化によって測定精度のさらなる向上に貢献することができる。
【0024】
【実施例】
図1は、本発明に係わる操作力測定装置の一実施例を説明する図である。
【0025】
図示の操作力測定装置A1は、加圧操作される被操作体の一例としての自動車のアクセルペダルP1に取付けて、同アクセルペダルP1の踏力測定を行うものである。この操作力測定装置A1は、加圧操作するための加圧用プレート1と、自己の撓みによって加圧用プレート1をアクセルペダルP1から離間した状態に弾性保持する保持用プレート2と、加圧用プレート1の加圧操作に伴って保持用プレート2との間で加圧入力される4個のロードセル3を備えると共に、加圧用プレート1との間に保持用プレート2およびロードセル3を介装した状態でアクセルペダルP1に取付けられる固定用プレート4を備えている。
【0026】
各ロードセル3は、薄肉で且つ小型の円形プレート状であって、その片面を形成する起歪板の外面中央部に入力部(ロードボタン)5を有すると共に、起歪板の内面に歪みゲージを貼り付けた構造になっている。
【0027】
加圧用プレート1は、直接加圧操作(踏み込み操作)されることから、軽量で加圧操作に対する充分な剛性を有するものとして、アルミニウム合金を素材としており、この実施例の場合はアクセルペダルP1が平坦であるため、長方形の平板状を成している。そして、加圧用プレート1は、その背面の4隅に円形の凹部6が形成してあり、各凹部6に、入力部5をアクセルペダルP1側に向けた状態で各ロードセル3が取付けてある。このように凹部6にロードセル3の一部を収容する構造にすれば、装置全体の厚みがより小さいものとなる。
【0028】
保持用プレート2は、加圧用プレート1への操作力が各ロードセル3に充分に働くように加圧用プレート1を弾性保持することから、軽量で柔軟性に富み、加圧操作時における荷重伝達の影響が極力小さいものとして、塩化ビニールを素材としており、加圧用プレート1とほぼ同じ大きさの長方形の薄い平板状を成している。
【0029】
固定用プレート4は、アクセルペダルP1に固定することから、軽量で且つ高強度であり、弾力性にも富むものとして、炭素繊維を使用した繊維強化複合材を素材としており、加圧用プレート1とほぼ同じ大きさの長方形の薄い平板状を成している。
【0030】
そして、操作力測定装置A1は、保持用プレート2をその長辺が湾曲するように全体的に湾曲させた状態にし、加圧用プレート1の背面中央部に、接着剤層7を介して保持用プレート2の湾曲中央部を取付けると共に、固定用プレート4の長辺方向の両端部に、接着剤層8,8を介して保持用プレート2の両端部を取付けている。これにより、操作力測定装置A1は、保持用プレート2によって加圧用プレート1を固定用プレート4から離間した状態に弾性保持している。このとき、各ロードセル3は、入力部5が保持用プレート2に接触あるいは僅かに離間しており、出力信号を発生しない未加圧入力の状態に維持されている。
【0031】
また、保持用プレート2は、その長辺方向の2か所に、ロードセル3のリード線9を通過させる貫通孔10,10を有している。つまり、先述の如く保持用プレート2を湾曲させると、保持用プレート2と加圧用および固定用の各プレート1,4との間に隙間Sが形成されるので、その隙間Sおよび貫通孔10にリード線9を通すことにより、各プレート1,2,4間で複数のリード線9をまとめることができ、これらを一か所に導き出すことができる。このようにリード線9を整理すれば、アクセルペダルP1に対する当該装置の取付けや外部装置に対するリード線9の接続などの作業が容易になる。
【0032】
上記の操作力測定装置A1は、アクセルペダルP1の表面に両面接着テープ11を介して固定用プレート4を貼り付けることにより、きわめて簡単に且つ確実に取付けられ、その取付け状態も非常に安定したものとなる。
【0033】
そして、操作力測定装置A1は、アクセルペダルP1に取付けた状態にして加圧用プレート1を踏み込むと、保持用プレート2の弾性変形に伴って加圧用プレート1と保持用プレート2の間で各ロードセル3への加圧入力が行われ、各ロードセル3の出力信号に基づいて被操作体の操作力が測定される。
【0034】
このとき、操作力測定装置A1は、きわめて簡単な構造であると共に、厚みおよび重量が小さいものとなっており、薄肉化によってアクセルペダルP1の支点に対するオフセット量が小さくなると共に、アクセルペダルP1を直接踏み込んだ場合に近い操作感が得られ、しかも、軽量化によって踏み込んだ際の慣性力の影響が小さくなっているので、精度の高い測定を行うことが可能である。また、操作力測定装置A1は、加圧用プレート1を加圧操作した際に、保持用プレート2の弾性抵抗力の影響がほとんど無いと共に、加圧用プレート1における荷重点の位置が一定していなくても、加圧用プレート1の4隅にロードセル3を配置しているので、各ロードセル3に確実に加圧入力が成される。
【0035】
さらに、操作力測定装置A1は、各ロードセル3の出力信号の総和に基づいて加圧用プレート1に加わった操作力を検出するほか、各ロードセル3の出力信号の差に基づいて加圧用プレート1における荷重点の位置を検出する。このような荷重点の検出機能により、XY座標における荷重重心や、荷重点に対する測定誤差を求めることができ、これにより入出力特性を把握することが可能となり、信頼性の向上などに役立てることができる。
【0036】
ここで、上記の荷重点の検出機能を利用し、逆に荷重点を任意に設定して、荷重点に対する測定誤差を求める試験を行った。
【0037】
試験に使用した操作力測定装置は、加圧用プレートと保持用プレートをねじで固定した以外は、各プレートの素材や基本的な構成は図1に示すものと同じである。各プレートは、いずれも長辺が110mm、短辺が45mm、厚みが2mmである。ロードセルは、容量が5kgfであり且つ耐荷重が7kgfである。
【0038】
そして、図2に示すように、加圧用プレート1上において、長辺方向をY軸、短辺方向をX軸として、9か所の荷重点L1〜L9を設定し、引張圧縮試験機を用いて各荷重点L1〜L9に静的な荷重負荷(5±0.5kgf)を行い、各荷重点L1〜L9での入力荷重に対する測定誤差、およびY軸方向の荷重重心算出誤差を求めた。なお、荷重重心については、XY両方を算出することが望ましいが、アクセルペダルに対応して長方形を成す加圧用プレート1の形状等の都合によってY方向のみとした。また、開発目標値として、測定誤差を±0.1kgf以内とし、荷重重心誤差を±10mmとした。試験の結果を次の表に示す。
【0039】

Figure 0003700167
【0040】
表から明らかなように、当該操作力測定装置は、開発目標値に対して測定誤差や荷重重心誤差がきわめて小さいものであり、入出力特性に何ら問題が無いことを確認した。
【0041】
なお、上記実施例で説明した操作力測定装置A1は、固定用プレート4として弾力性を有するものを使用しているので、被操作体(アクセルペダルP1)の表面が僅かに湾曲している場合であっても、その湾曲面に固定用プレート4を対応させ、両面接着テープなどを用いて確実に固定することが可能である。
【0042】
図3は、本発明に係わる操作力測定装置の他の実施例を説明する図である。
【0043】
この実施例における操作力測定装置A2は、基本的構成は先の実施例で説明したもの(図1参照)と同様であるが、被操作体であるアクセルペダルP2が大きく湾曲した形状を成しており、これに対応して各プレート1,2,4が湾曲した形状になっている。この場合、加圧用プレート1は、剛性を確保し且つロードセル3の取付け面を平坦にするために、その背面が段差形状に形成されている。
【0044】
この操作力測定装置A2にあっても、アクセルペダルP2の表面に両面接着テープ11を介して固定用プレート4を貼り付けることにより、湾曲したアクセルペダルP2に対してきわめて簡単に且つ確実に取付けられ、その取付け状態も非常に安定したものとなる。そして、アクセルペダルP2に沿った形状としたことにより、加圧用プレート1の加圧操作とともに各ロードセル3に確実な加圧入力が成され、先の実施例と同様に高精度な操作力(踏力)測定が行われる。
【0045】
なお、上記各実施例では、当該操作力測定装置を自動車のアクセルペダルの踏力測定に用いる場合を例示したが、当該操作力測定装置は、ペダル類の踏力測定にだけでなく、自動車においては、ドアやトランクリッドなどの操作力測定に使用することもでき、さらには、自動車以外の様々な操作力測定に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる操作力測定装置の一実施例を説明する側面図(a)および固定用プレートを省いた底面図(b)である。
【図2】試験に使用した加圧用プレートおよび荷重点の位置を示す平面図である。
【図3】本発明に係わる操作力測定装置の一実施例を説明する側面図である。
【符号の説明】
A1 A2 操作力測定装置
P1 P2 アクセルペダル(被操作体)
1 加圧用プレート
2 保持用プレート
3 ロードセル
4 固定用プレート
9 リード線
10 貫通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus used for measuring an operating force of an object to be operated under pressure, and more specifically to an operating force measuring apparatus used for measuring a pedaling force of a pedal such as an accelerator or a brake of an automobile. It is.
[0002]
[Prior art]
As this type of operation force measuring device, for example, there is one in which a strain body having a pressure operation surface is accommodated in a casing opened upward. The strain body has a plurality of legs in the casing, and a strain gauge is attached to each leg. Such an operating force measuring device is used for measuring the pedaling force of a pedal such as an accelerator or a brake in an automobile, and includes a fixing jig for holding the pedal from both sides on the lower surface of the casing, and a fixing jig. A fixing bolt for restraining the clamping state is provided. The operating force measuring device detects the strain generated in the strain generating body with a strain gauge by stepping on the pressure operating surface while being fixed to the pedal, and determines the pedal pressing force based on the output signal from the strain gauge. It can be measured.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional operating force measuring device as described above has a structure in which a strain generating body having a pressurizing operation surface and legs is accommodated in a casing, it is used, for example, for measuring the pedaling force of an automobile pedal. Had problems with thickness and weight. In other words, when the pedal force is measured, the pedal is depressed through the operating force measuring device. Therefore, if the thickness of the operating force measuring device is large, the operational feeling is impaired and the pedal force force point with respect to the fulcrum of the pedal is reduced. There is a problem that it is difficult to increase the measurement accuracy due to the increase of the offset amount, and if the weight of the operating force measuring device is large, the inertial force will affect when stepping on and the measurement accuracy will be increased. However, it was difficult to solve these problems.
[0004]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional problems, and in a device for measuring the operating force of an object to be operated under pressure, it has been made thinner and lighter, thereby improving measurement accuracy. It is an object of the present invention to provide an operating force measuring device that can realize the above.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided an operating force measuring apparatus for measuring an operating force of an object to be operated under pressure, wherein the operating force is measured by a pressurizing plate and a self-deflection. A holding plate that elastically holds the pressure plate in a state of being separated from the object to be operated, and a load cell that receives pressure input between the pressure plate and the holding plate in accordance with the pressure operation of the pressure plate. The load cell is disposed in the section, and the pressurizing plate is held by the holding plate that is curved as a whole. According to claim 2, the holding plate and the load cell are interposed between the pressurizing plate and the pressurizing plate. In addition, the load cell is arranged at the four corners of the pressurizing plate having a substantially rectangular shape. The central portion of the pressurizing plate is held by the curved holding plate, and the operation force applied to the pressurizing plate is detected based on the sum of the output signals of the load cells. According to a fifth aspect of the present invention, the position of the load point on the pressure plate is detected based on the difference between the output signals of the load cells, and the output signal of each load cell provided at one end of the pressure plate is defined as the sixth aspect. And the position of the load point in the direction of both ends of the pressurizing plate based on the difference between the output signal of each load cell provided at the other end and the other end plate. And a through hole through which the lead wire of the load cell passes from the space formed between the plates, and as claimed in claim 8, each plate is formed along the surface of the object to be operated. It has a structure that forms a, and a means for solving the conventional problems with the configuration described above.
[0006]
In the above configuration, since the pressing plate is directly pressed, it is desirable to use a material that is lightweight and has sufficient rigidity with respect to the pressing operation, such as an aluminum alloy. The holding plate elastically holds the pressurizing plate so that the operating force to the pressurizing plate acts on the load cell, so it is lightweight, flexible, and has minimal impact on load transmission during pressurizing operation. For example, vinyl chloride is used. Since the fixing plate is fixed to the object to be operated, it is desirable to use a material that is lightweight, high in strength, and rich in elasticity. For example, a fiber reinforced composite material using carbon fiber or the like is used. It is done.
[0007]
Various attachment means can be used for attachment between the plates, but it is more desirable to use an adhesive or double-sided adhesive tape in consideration of weight reduction and the like. Furthermore, an adhesive, a double-sided adhesive tape, a belt, or the like can be used for attaching the fixing plate to the object to be operated.
[0008]
[Effects of the Invention]
The operating force measuring device according to claim 1 of the present invention has a simple structure in which a load cell is interposed between both ends of a pressurizing plate and a holding plate which is curved as a whole. It is the thickness of the pressing plate, the thickness of the holding plate and the amount of deflection, and the weight is also small. Then, by attaching the pressure plate to the object and operating the pressure plate, pressure input to each load cell is performed between the both ends of the pressure plate and the holding plate as the holding plate is elastically deformed. In other words, the operating force of the operated object is measured based on the output signal of each load cell. In addition, since the pressing plate is held by the holding plate that is curved as a whole, when the pressing plate is operated, the holding plate easily elastically deforms and pressurizes each load cell. Input is made more reliably.
[0009]
In the operating force measuring apparatus according to claim 2 of the present invention, the pressurizing plate, the holding plate, the load cell, and the fixing plate are assembled in advance, and are integrally attached to the object to be operated by the fixing plate.
[0010]
In the operating force measuring apparatus according to claim 3 of the present invention, the load cells are arranged at the four corners of the substantially rectangular pressurizing plate, and the central portion of the pressurizing plate is held by the curving holding plate as a whole. Therefore, when the pressing plate is pressed, the holding plate is easily elastically deformed, and the pressing input to each load cell is more reliably performed.
[0011]
In the operating force measuring device according to claim 4 of the present invention, when a pressure input is made to each load cell by a pressure operation of the pressure plate, the pressure is applied to the pressure plate based on the sum of the output signals of each load cell. Detect operating force.
[0012]
In the operating force measuring device according to claim 5 of the present invention, when a pressure input is made to each load cell by a pressure operation of the pressure plate, the load point on the pressure plate is determined based on the difference in the output signal of each load cell. The position (XY coordinate) is detected.
[0013]
In the operating force measuring apparatus according to claim 6 of the present invention, when a pressure input is made to each load cell by the pressure operation of the pressure plate, the output signal of each load cell provided at one end of the pressure plate and the like Based on the difference from the output signal of each load cell provided at the end, the position of the load point (position in the Y direction) in the direction of both ends of the pressure plate is detected.
[0014]
In the operating force measuring apparatus according to claim 7 of the present invention, the holding plate has a through-hole through which the lead wire of the load cell passes from the space formed between the plate and the other plate. Are brought together between each plate and led in a predetermined direction.
[0015]
In the operating force measuring apparatus according to claim 8 of the present invention, each plate has a shape along the surface of the operated body, so that, for example, even when the operated body is curved, The attachment state to the object to be operated becomes stable.
[0016]
【The invention's effect】
According to the operating force measuring apparatus according to claim 1 of the present invention, since the pressurizing plate, the holding plate and the load cell are adopted, the structure can be made very simple, and the apparatus can be made thinner and lighter. The measurement accuracy can be improved by eliminating the loss of measurement accuracy due to thickness and weight. In particular, when used to measure the pedaling force of an automobile pedal, the thickness of the pedal can reduce the offset of the pedaling force point with respect to the fulcrum of the pedal as much as possible, and a feeling of operation close to actual pedal operation can be obtained. Moreover, since the influence of the inertial force when stepped on can be made extremely small by reducing the weight, the measurement accuracy can be improved by reducing the thickness and weight. Further, since the holding plate has flexibility, it is possible to mount not only a flat surface shape of the object to be operated but also a slightly curved surface. In addition, since load cells are arranged at both ends of the pressure plate and the pressure plate is held by a generally curved holding plate, when the pressure plate is pressed, the elastic resistance of the holding plate The pressure input to each load cell can be more reliably performed with almost no influence on the force, and the measurement accuracy can be further improved.
[0017]
According to the operating force measuring apparatus according to claim 2 of the present invention, the same effect as in claim 1 can be obtained, and the pressurizing plate, holding plate, load cell and fixing plate are assembled in advance. These can be easily attached to the object by the fixing plate, and a stable attachment state can be obtained by the fixing plate.
[0018]
According to the operating force measuring apparatus according to claim 3 of the present invention, the same effects as in claims 1 and 2 can be obtained, and load cells are arranged at the four corners of the substantially rectangular plate for pressurization. Since the central part of the pressurizing plate is held by a curved holding plate, when pressing the pressurizing plate, the elastic resistance of the holding plate is hardly affected. The pressure input can be performed more reliably, and the measurement accuracy can be further improved.
[0019]
According to the operating force measuring apparatus according to claim 4 of the present invention, the same effect as in claim 3 can be obtained, and the operating force applied to the pressure plate based on the sum of the output signals of the load cells can be obtained. By detecting, even if the position of the load point on the pressurizing plate is not constant, it is possible to always perform highly accurate operation force measurement.
[0020]
According to the operating force measuring apparatus according to claim 5 of the present invention, the same effect as in claims 3 and 4 can be obtained, and the load point of the pressurizing plate can be determined based on the difference in the output signal of each load cell. By detecting the position, the load center of gravity in the XY coordinates and the measurement error with respect to the load point can be obtained, whereby the input / output characteristics can be grasped, which contributes to the improvement of reliability.
[0021]
According to the operating force measuring apparatus according to claim 6 of the present invention, the same effect as in claims 3 and 4 can be obtained, and the output signal and the other end of each load cell provided at one end of the pressurizing plate By detecting the position of the load point in the direction of both ends of the pressurizing plate based on the difference from the output signal of each load cell provided in the section, the load center of gravity in one direction and the measurement error for the load point can be obtained. This makes it possible to grasp the input / output characteristics and contribute to the improvement of reliability.
[0022]
According to the operating force measuring apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the same effects as in the first to sixth aspects can be obtained, and the holding plate having the through hole is adopted, so that the structure is extremely simple. The lead of the load cell can be arranged between the plates, and by drawing these lead wires together, it becomes easy to perform operations such as mounting the device to the object to be operated and connecting the lead wire to the external device. .
[0023]
According to the operating force measuring apparatus according to the eighth aspect of the present invention, the same effect as in the first to seventh aspects can be obtained, and for example, even when the operated body is curved. It can be fitted to the object to be operated and attached in an extremely stable state, and the stabilization of the attached state can contribute to further improvement in measurement accuracy.
[0024]
【Example】
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of an operating force measuring device according to the present invention.
[0025]
The illustrated operating force measuring device A1 is attached to an accelerator pedal P1 of an automobile as an example of an object to be pressed and measures the pedaling force of the accelerator pedal P1. The operating force measuring device A1 includes a pressurizing plate 1 for performing a pressurizing operation, a holding plate 2 that elastically holds the pressurizing plate 1 away from the accelerator pedal P1 by its own bending, and a pressurizing plate 1 In addition to the four load cells 3 that are pressurized and input to the holding plate 2 in accordance with the pressing operation, the holding plate 2 and the load cell 3 are interposed between the pressing plate 1 and the load plate 3. A fixing plate 4 attached to the accelerator pedal P1 is provided.
[0026]
Each load cell 3 has a thin and small circular plate shape. The load cell 3 has an input portion (load button) 5 at the center of the outer surface of the strain plate forming one surface thereof, and a strain gauge on the inner surface of the strain plate. It has a pasted structure.
[0027]
Since the pressing plate 1 is directly pressed (depressed), it is made of aluminum alloy as a material that is lightweight and has sufficient rigidity for the pressing operation. In this embodiment, the accelerator pedal P1 is Since it is flat, it has a rectangular flat plate shape. The pressurizing plate 1 has circular recesses 6 formed at the four corners of the back surface, and each load cell 3 is attached to each recess 6 with the input unit 5 facing the accelerator pedal P1. Thus, if it is made the structure which accommodates a part of load cell 3 in the recessed part 6, the thickness of the whole apparatus will become smaller.
[0028]
The holding plate 2 elastically holds the pressurizing plate 1 so that the operating force to the pressurizing plate 1 is sufficiently applied to each load cell 3, so that it is lightweight and flexible and can transmit a load during pressurizing operation. As a material having as little influence as possible, vinyl chloride is used as a material, and a rectangular thin flat plate having the same size as that of the pressurizing plate 1 is formed.
[0029]
Since the fixing plate 4 is fixed to the accelerator pedal P1, it is light and has high strength, and is made of a fiber reinforced composite material using carbon fiber. It has a rectangular thin plate shape of almost the same size.
[0030]
Then, the operating force measuring device A1 makes the holding plate 2 curved as a whole so that the long side thereof is curved, and holds the holding plate 2 through the adhesive layer 7 in the center of the back surface of the pressing plate 1. The curved center portion of the plate 2 is attached, and both end portions of the holding plate 2 are attached to both end portions in the long side direction of the fixing plate 4 via adhesive layers 8 and 8. Thereby, the operating force measuring device A1 elastically holds the pressurizing plate 1 in a state of being separated from the fixing plate 4 by the holding plate 2. At this time, each load cell 3 is maintained in an unpressurized input state in which the input unit 5 is in contact with or slightly separated from the holding plate 2 and does not generate an output signal.
[0031]
Further, the holding plate 2 has through holes 10 and 10 through which the lead wires 9 of the load cell 3 pass at two places in the long side direction. That is, when the holding plate 2 is curved as described above, a gap S is formed between the holding plate 2 and the pressurizing and fixing plates 1 and 4. By passing the lead wire 9, a plurality of lead wires 9 can be gathered between the plates 1, 2, 4, and these can be led to one place. Arranging the lead wires 9 in this way facilitates operations such as attaching the device to the accelerator pedal P1 and connecting the lead wire 9 to an external device.
[0032]
The operating force measuring device A1 can be mounted very easily and reliably by attaching the fixing plate 4 to the surface of the accelerator pedal P1 via the double-sided adhesive tape 11, and the mounting state is also very stable. It becomes.
[0033]
When the operating force measuring device A1 is stepped on the pressing plate 1 while being attached to the accelerator pedal P1, each load cell is moved between the pressing plate 1 and the holding plate 2 as the holding plate 2 is elastically deformed. 3 is applied, and the operating force of the object to be operated is measured based on the output signal of each load cell 3.
[0034]
At this time, the operating force measuring device A1 has a very simple structure, and has a small thickness and weight. By thinning, the offset amount with respect to the fulcrum of the accelerator pedal P1 is reduced, and the accelerator pedal P1 is directly connected. A feeling of operation close to that when the pedal is depressed is obtained, and the influence of the inertial force when the pedal is depressed due to the weight reduction is small, so that highly accurate measurement can be performed. Further, the operating force measuring device A1 has almost no influence of the elastic resistance force of the holding plate 2 when the pressing plate 1 is pressed, and the position of the load point on the pressing plate 1 is not constant. However, since the load cells 3 are arranged at the four corners of the pressurizing plate 1, a pressure input is surely made to each load cell 3.
[0035]
Further, the operating force measuring device A1 detects the operating force applied to the pressurizing plate 1 based on the sum of the output signals of the load cells 3, and also determines the operating force on the pressurizing plate 1 based on the difference between the output signals of the load cells 3. Detect the position of the load point. With such a load point detection function, it is possible to obtain the load center of gravity in the XY coordinates and the measurement error for the load point, thereby making it possible to grasp the input / output characteristics, which can be used to improve reliability. it can.
[0036]
Here, a test for obtaining a measurement error with respect to the load point was performed by using the load point detection function described above and setting the load point arbitrarily.
[0037]
The operating force measuring device used for the test is the same as that shown in FIG. 1 except that the pressurizing plate and the holding plate are fixed with screws. Each plate has a long side of 110 mm, a short side of 45 mm, and a thickness of 2 mm. The load cell has a capacity of 5 kgf and a load resistance of 7 kgf.
[0038]
Then, as shown in FIG. 2, on the pressing plate 1, nine load points L1 to L9 are set with the long side direction as the Y axis and the short side direction as the X axis, and a tensile and compression tester is used. Then, a static load (5 ± 0.5 kgf) was applied to each of the load points L1 to L9, and a measurement error with respect to an input load at each of the load points L1 to L9 and a load gravity center calculation error in the Y-axis direction were obtained. As for the center of gravity of the load, it is desirable to calculate both XY, but only the Y direction is used due to the shape of the pressure plate 1 that forms a rectangle corresponding to the accelerator pedal. Further, as development target values, the measurement error was within ± 0.1 kgf, and the load gravity center error was ± 10 mm. The test results are shown in the following table.
[0039]
Figure 0003700167
[0040]
As is apparent from the table, it was confirmed that the operating force measuring device had very small measurement error and load center of gravity error with respect to the development target value, and that there was no problem in input / output characteristics.
[0041]
In addition, since the operating force measuring apparatus A1 demonstrated in the said Example uses what has elasticity as the fixing plate 4, when the surface of a to-be-operated body (accelerator pedal P1) is slightly curved Even so, it is possible to make the fixing plate 4 correspond to the curved surface and securely fix it using a double-sided adhesive tape or the like.
[0042]
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the operating force measuring apparatus according to the present invention.
[0043]
The operating force measuring apparatus A2 in this embodiment has the same basic configuration as that described in the previous embodiment (see FIG. 1), but the accelerator pedal P2 that is the object to be operated has a greatly curved shape. Correspondingly, the plates 1, 2, 4 are curved. In this case, the pressurizing plate 1 has a back surface formed in a stepped shape in order to ensure rigidity and flatten the mounting surface of the load cell 3.
[0044]
Even in this operating force measuring device A2, the fixing plate 4 is attached to the surface of the accelerator pedal P2 via the double-sided adhesive tape 11, so that it can be attached to the curved accelerator pedal P2 very easily and reliably. The mounting state is also very stable. And, by adopting the shape along the accelerator pedal P2, a reliable pressure input is made to each load cell 3 together with the pressure operation of the pressure plate 1, and a highly accurate operation force (stepping force) as in the previous embodiment. ) Measurement is performed.
[0045]
In each of the above embodiments, the case where the operating force measuring device is used for measuring the pedaling force of an accelerator pedal of an automobile is illustrated, but the operating force measuring device is not only used for measuring pedaling force of pedals, It can also be used to measure the operating force of doors and trunk lids, and can be used to measure various operating forces other than those for automobiles.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view for explaining an embodiment of an operating force measuring apparatus according to the present invention and a bottom view (b) from which a fixing plate is omitted.
FIG. 2 is a plan view showing positions of pressing plates and load points used in the test.
FIG. 3 is a side view for explaining an embodiment of the operating force measuring device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
A1 A2 Operating force measuring device P1 P2 Accelerator pedal (object to be operated)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressurization plate 2 Holding plate 3 Load cell 4 Fixing plate 9 Lead wire 10 Through-hole

Claims (8)

加圧操作される被操作体の操作力を測定する装置であって、加圧操作するための加圧用プレートと、自己の撓みによって加圧用プレートを被操作体側から離間した状態に弾性保持する保持用プレートと、加圧用プレートの加圧操作に伴って保持用プレートとの間で加圧入力されるロードセルを備え、加圧用プレートの両端部にロードセルを配置すると共に、全体的に湾曲させた保持用プレートによって加圧用プレートを保持していることを特徴とする操作力測定装置。  A device for measuring the operating force of an object to be operated by pressure, a pressure plate for pressure operation, and a holding that elastically holds the pressure plate away from the object to be operated by its own bending. The load cell is pressed between the pressure plate and the holding plate in accordance with the pressure operation of the pressure plate. An operating force measuring device characterized in that a pressurizing plate is held by a working plate. 加圧用プレートとの間に保持用プレートおよびロードセルを介装した状態で被操作体に取付けられる固定用プレートを備えたことを特徴とする請求項1に記載の操作力測定装置。  2. The operating force measuring apparatus according to claim 1, further comprising a fixing plate that is attached to the object to be operated with a holding plate and a load cell interposed between the pressing plate and the pressurizing plate. 略矩形状を成す加圧用プレートの4隅にロードセルを配置すると共に、全体的に湾曲させた保持用プレートによって加圧用プレートの中央部を保持していることを特徴とする請求項1または2に記載の操作力測定装置。  The load cell is arranged at four corners of the pressurizing plate having a substantially rectangular shape, and the central portion of the pressurizing plate is held by the holding plate that is curved as a whole. The operating force measuring device described. 各ロードセルの出力信号の総和に基づいて加圧用プレートに加わった操作力を検出することを特徴とする請求項3に記載の操作力測定装置。  4. The operating force measuring device according to claim 3, wherein an operating force applied to the pressurizing plate is detected based on a sum of output signals of the load cells. 各ロードセルの出力信号の差に基づいて加圧用プレートにおける荷重点の位置を検出することを特徴とする請求項3または4に記載の操作力測定装置。  5. The operating force measuring device according to claim 3, wherein the position of the load point on the pressurizing plate is detected based on a difference between output signals of the load cells. 加圧用プレートの一端部に設けた各ロードセルの出力信号と他端部に設けた各ロードセルの出力信号との差に基づいて、加圧用プレートの両端部方向における荷重点の位置を検出することを特徴とする請求項3または4に記載の操作力測定装置。  Based on the difference between the output signal of each load cell provided at one end of the pressure plate and the output signal of each load cell provided at the other end, the position of the load point in the direction of both ends of the pressure plate is detected. The operating force measuring device according to claim 3 or 4, characterized in that 保持用プレートが、他のプレートとの間に形成した空間からロードセルのリード線を通過させる貫通孔を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の操作力測定装置。  The operating force measuring device according to any one of claims 1 to 6, wherein the holding plate has a through hole through which the lead wire of the load cell passes from a space formed between the holding plate and another plate. . 各プレートが、被操作体の表面に沿う形状を成していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の操作力測定装置。  The operating force measuring device according to claim 1, wherein each plate has a shape along the surface of the object to be operated.
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