CN211147909U - 力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种力传感器，包括支撑壳和应变片，应变片贴合于支撑壳上，将支撑壳受力后产生的变形转换为电信号；支撑壳上设置有承受被测物体的受力部，受力部相对应变片位于支撑壳的径向外侧。通过在支撑壳上设有应变片，并在支撑壳上设有受力部，这样当被测物体抵压着受力部上并引起其表面发生变形，而应变片同样会发生变形，便可直接测出被测物体的压力，在测量过程中不受周围环境的影响，测量精度高；其次，力传感器的结构简单，可直接安装在被测物体的端部，占用空间小，便于安装。

Description

力传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器的技术领域，尤其提供一种力传感器。

背景技术

制动系统是汽车的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及用户生命财产安全。汽车制动系统包括行车制动器、驻车制动器和辅助制动器。目前，重机动车辆的空气刹车系统，往往是采用力移传感器直接检测制动力。现有的力传感器组件结构设计复杂，而且需要借助于其它固定部件，实现其定位，组装不便，且安装相对复杂。

实用新型内容

本实用新型的目在于提供一种力传感器，旨在解决现有技术中力传感器结构复杂和安装困难的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供了一种力传感器，包括支撑壳和应变片；

所述应变片贴合于所述支撑壳上，将所述支撑壳受力后产生的变形转换为电信号；

所述支撑壳上设置有承受被测物体的受力部，所述受力部相对所述应变片位于所述支撑壳的径向外侧。

可选地，所述支撑壳背离所述弹簧一面设有凹槽，所述应变片贴合于所述凹槽中。

可选地，所述支撑壳上的所述受力部沿周侧向外延伸。

可选地，所述受力部包括有用于定位支撑所述弹簧的环形凸台缘。

可选地，所述力传感器还包括安装于所述支撑壳上的底板，所述底板盖于所述凹槽的端口处。

可选地，所述底板延伸至所述凸台环形凸缘的边缘，所述底板与所述凸台环形凸缘之间具有形变间隙。

可选地，所述力传感器还包括用于接收所述应变片产生的感应信号并对该感应信号进行处理的电路板，所述电路板安装于所述支撑壳上，所述电路板与所述应变片电性连接。

可选地，所述支撑壳上安装有密封所述凹槽的密封胶，所述密封胶安装于所述凹槽中。

可选地，所述力传感器还包括用于将所述弹簧的弹力均匀分散至所述支撑壳上的壳体，所述壳体盖设于所述支撑壳上。

可选地，所述壳体包括配合罩于所述支撑壳上的固定罩和由所述固定罩的周侧向外延伸的凸缘。

可选地，所述支撑壳呈环形，所述壳体还包括安装于所述固定罩中的支撑套，所述支撑壳套于所述支撑套上。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的力传感器，通过在支撑壳上设有应变片，并在支撑壳上设有受力部，这样当被测物体抵压着受力部上并引起其表面发生变形，而应变片同样会发生变形，便可直接测出被测物体的压力，在测量过程中不受周围环境的影响，测量精度高；其次，力传感器的结构简单，可直接安装在被测物体的端部，占用空间小，便于安装。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的力传感器的分解结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的力传感器的分解结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的力传感器的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的力传感器的竖向剖面结构示意图；

图5为本实用新型另一实施例提供的力传感器的结构示意图；

图6为本实用新型另一实施例提供的力传感器的竖向剖面结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

100-力传感器；

1-支撑壳；11-凹槽；12-环形凸缘；13-支座；

2-应变片；

3-电路板；

4-密封胶；

5-底板；

6-壳体；61-固定罩；62-凸缘；63-支撑套。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请一并参阅图1及图2，现对本实用新型实施例提供的力传感器进行说明。所述的力传感器100包括支撑壳1和应变片2，其中应变片2可以为一个或者多个，应变片2贴合在支撑壳1上，可感应支撑壳1受力后产生的变形并将该变形量转换为电信号；而支撑壳上1设有受力部(图未示)，受力部相对应变片2位于支撑壳1的径向外侧，受力部能够承受被测物体的压力。这样，当被测物体的压力直接抵压着受力部并引出其表面变形，而应变片2同样会受力变形，导致应变片2内的电阻发生变化，从而输出电信号，其中电信号对应为被测物体的压力，因此可以直接测量出变形所对应的压力值，在测量过程中不受周围环境的影响，其测量结果准确。另外，力传感器100的结构简单，可直接安装在被测物体的端部，占用空间小，便于安装。此外，该支撑壳1是由金属材料制作而成，热膨胀率较低，受温度影响较小，测量精度高并且使用寿命长。

具体地，该力传感器100还可以应用至汽车制动系统中，用于测量传动杆移动的位置。该汽车制动系统中的传动杆与弹簧相连，而该支撑壳1的受力部设在弹簧一端，使得弹簧的一端抵压着支撑1上的受力部，这样当传动杆向外拉伸压缩弹簧压缩时，此时弹簧的弹力便会作用在支撑壳1上的受力部上并引起其表面变形，而应变片2同样会受力变形，导致应变片2内的电阻发生变化从而输出电信号，而电信号对应为弹簧的弹力，由于弹簧的压缩距离与弹簧所受到的力成线性比例关系，则弹簧的弹力能够反馈弹簧的压缩量，且弹簧的压缩位移等效于传动杆的位移，因此通过检测弹簧压缩所受到的力便可以测量传动杆位移，该力传感器100受外界环境影响小，测量结果准确。另外，该力传感器100只要固定在弹簧的一端即可，并不需要占用汽车刹车系统内腔的空间，其结构简单，占用空间较小，成本低，便于安装和调试。

可选地，请参阅图1，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，支撑壳1背离弹簧一面设有凹槽11，应变片2贴合在凹槽11中，有利于应变片2感应支撑壳1受力产生的变形量，提高测量精度。具体地，支撑壳1上的受力部沿着周侧向外延伸，这样使得被测物体紧贴着受力部，从而使得弹簧的压力更好地传递至支撑壳1上。

可选地，请参阅图1，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，支撑壳1上在受力部相反的一侧凸设有支座13，支座13凸出环形凸缘12设置，这样使得该支撑壳1形成悬臂结构，以便于该支撑壳1和应变片2受力发生形变。请一并参阅图3，其中图3中箭头所指的为被测物体压力的方向和力传感器100的受力位置，当被测物体的压力直接施加至环形凸缘12上时，环形凸缘12沿着压力的作用方向发生变形，而支撑壳1和应变片2也会产生变形，这样导致应变片2上的电阻发生改变并输出变化的电信号，该电信号直接反应被测物体的压力，因此可以直接测量出变形所对应的压力值，其测量结果准确，且结构简单，便于安装。此外，支座13位于支撑壳1的中部，有利于支撑壳1受被测物体压力各处均匀受力且发生变形。

可选地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，支撑壳1周侧向外延伸的环形凸缘12，其中，该环形凸缘12设置在支撑壳1靠近凹槽11的一端，被测物体的一端抵压着环形凸缘12的端面上，由于被测物体的尺寸相对较大，通过在支撑壳12的周侧设有设有环形凸缘12，并使得该环形凸缘12设置在支撑壳1靠近凹槽11的一端，这样便使得该环形凸缘12直接抵压着被测物体的一端以承受该被测物体的压力，从而避免了支撑壳1的整体承受该压力，有利于该力传感器100小型化设置。

可选地，请一并参阅图1及图4，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，支撑壳1呈环形结构，力传感器100还包括底板5，底板5盖设在凹槽11的端口处。通过在凹槽11上安装有底板5，以保护设置在凹槽11内的应变片2。

可选地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，底板5延伸至环形凸缘12的边缘，底板5与环形凸缘12之间具有形变间隙，该形变间隙的范围为0.2-1mm，这样为环形凸缘12提供了足够的形变空间，有利于该环形凸缘12受到被测物体的压力作用产生变形，同样在被测物体的压力作用下应变片2也会发生变形。优选地，该形变间隙为0.3mm。其中底板5与环形凸缘12之间的形变间隙太小,小于0.3mm，这样不利于该环形凸缘12受压产生变形，影响变形的效果，底板5与环形凸缘12之间的形变间隙太大，大于0.3mm，会增大该力传感器100的体积。本实施例所提供的底板5与环形凸缘12之间的间隙为0.3mm，可为支撑壳1提供足够的变形空间同时，且不影响该力传感器100小型化设置。

可选地，请参阅图2及图4，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，力传感器还包括电路板3，电路板3放置在安装在支撑壳1上，电路板3与应变片2电性连接，这样支撑壳1受被测物体的压力的作用发生变形时，设置在支撑壳1上的应变片2同样也会发生变形，从而导致应变片2内的电阻发生改变，而电路板3接收到该电阻信号后，经过该电路板3上控制单元对电信号进行处理，以将该电信号转换为可读信号输出，而该可读信号为被测物体所施加至受力部的压力值，因此可以直接测量出变形所对应的压力值，其测量结果准确，且结构简单，便于安装。此外，电路板3安装在凹槽11中，即应变片1和电路板3共同放放置在同一个腔体内，结构紧凑，以缩小该传感器本体1的体积。

可选地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，力传感器100还包括金属丝(图未示)，该金属丝能够将应变片2与电路板3的金属丝电性连接起来，这样应变片2的电阻信号便可以经过金属丝传递至电路板3上，以使得电路板3将电阻信号转化为方便用户阅读的可读形式。

可选地，请一并参阅图1及图4，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，支撑壳1安装有密封凹槽11的密封胶4，其中密封胶4具有防泄漏、防水、防振动及隔音、隔热等作用，以保护应变片2和电路板3。

可选地，请一并参阅图5及图6，作为本实用新型实施例提供的力传感器的另一种具体实施方式，力传感器100还包括壳体6，壳体6盖设在支撑壳1上，该壳体6可将被测物体的压力均匀分散至支撑壳1上，提高力传感器100的测量准确性，且缓冲被测物体的压力突然增大对支撑壳1的冲击，避免损坏该力传感器100。具体地，壳体6包括固定罩61和凸缘62，其中凸缘62是由固定罩61沿其周侧向外延伸形成，而支撑壳1安装在固定罩61内，这样当被测物体的压力直接施加至凸缘62上时，凸缘62沿着压力的方向发生变形，同时该固定罩62也会发生变形并将被测物体的压力均匀传送至支撑壳1上，随后支撑壳1和应变片2也会相继产生变形，这样导致应变片2上的电阻发生改变并且输出变化的电阻信号，其中该电阻信号直接反应该压力，因此可以直接测量出变形所对应的压力值，其测量结果准确，且结构简单，便于安装。此外，支撑壳1呈环形，对应地，壳体6还包括支撑套63，支撑壳1套设在支撑套63上，从而使得该支撑壳1固定在支撑套63内。

可选地，请一并参阅图1及图2，作为本实用新型实施例提供的力传感器的一种具体实施方式，应变片包括多个应变片2，优选地，应变片4的数量为四个，四个应变片2当做电阻，将其连成惠斯特电桥，应变片2阻值随支撑壳1的变形而改变，电桥的输出电压反应了被测物体的压力，因此可以直接测量出变形所对应的压力值，其测量结果准确，且结构简单，便于安装。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种力传感器，其特征在于，包括支撑壳和应变片；

所述应变片贴合于所述支撑壳上，将所述支撑壳受力后产生的变形转换为电信号；

所述支撑壳上设置有承受被测物体的受力部，所述受力部相对所述应变片位于所述支撑壳的径向外侧。

2.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述支撑壳背离所述被测物体一面设有凹槽，所述应变片贴合于所述凹槽中。

3.如权利要求2所述的力传感器，其特征在于，所述支撑壳上的所述受力部沿周向延伸。

4.如权利要求3所述的力传感器，其特征在于，所述受力部包括有用于定位支撑所述被测物体的环形凸缘。

5.如权利要求4所述的力传感器，其特征在于，所述支撑壳上于所述受力部相反的一侧凸设有支座，所述支座沿轴向凸出所述环形凸缘设置。

6.如权利要求4所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括安装于所述支撑壳上的底板，所述底板盖于所述凹槽的端口处。

7.如权利要求6所述的力传感器，其特征在于，所述底板延伸至所述环形凸缘的边缘，所述底板与所述环形凸缘之间具有形变间隙。

8.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括用于接收所述应变片产生的感应信号并对该感应信号进行处理的电路板，所述电路板安装于所述支撑壳上，所述电路板与所述应变片电性连接。

9.如权利要求2所述的力传感器，其特征在于，所述支撑壳上安装有密封所述凹槽的密封胶，所述密封胶安装于所述凹槽中。

10.如权利要求1所述的力传感器，其特征在于，所述力传感器还包括用于将所述被测物品的压力均匀分散至所述支撑壳上的壳体，所述壳体盖设于所述支撑壳上。

11.如权利要求10所述的力传感器，其特征在于，所述壳体包括配合罩于所述支撑壳上的固定罩和由所述固定罩的周侧向外延伸的凸缘。

12.如权利要求11所述的力传感器，其特征在于，所述支撑壳呈环形，所述壳体还包括安装于所述固定罩中的支撑套，所述支撑壳套于所述支撑套上。

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