JPH0567837U - たわみばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 力導入区分及び締付け区分と有し、これらの
両区分がたわみ性ウエブを介して相互に連結されてお
り、該ウエブの一方側にたわみ量を電気信号に変換する
センサ素子を備えている形式の板ばねからなる変位距離
及び力測定用のたわみばねを提供する。 【構成】 それぞれの部分区分が第１のウエブを介して
力導入区分とかつ第２のウエブを介して締付け区分と連
結され、ウエブが同じ方向に向けられかつそれぞれの所
属の部分区分を自体間に包含し、力導入区分が中央舌状
片及び中心部で該舌状片に引き続いた横区分を有し、該
横区分から第１のウエブが部分区分と連結するために舌
状片に対して対称的に分岐し、第１のウエブ及び部分区
分が舌状片の側面にかつそれに対して平行に配置され、
力導入区分が力の導入の際に締付け区分に対し実質的に
平行に移動せしめられるように、ウエブが設計されてお
り、かつ全ての区分が板ばねから平面状加工により製作
されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、力導入区分と、締付け区分とを有し、これらの両区分がたわみ性ウ エブを介して相互に連結されており、該ウエブの一方側にたわみ量を電気信号に 変換するセンサ素子を備えている形式の、特に力又は圧力吸収器で使用するため の板ばねからなる変位距離及び力測定用のたわみばねに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この形式の公知のたわみばね（西独国特許出願公告第２６０８３８１号明細書 、第７図）では、たわみ性ウエブ自体が力導入区分と締付け区分との間の接続部 材を形成する。従って、ウエブの上に取付けられたセンサ素子の出力信号は比較 的弱い、すなわち測定効果が小さい。該公知のたわみばねにおいては、締付け領 域は直接たわみ性ウエブ領域に移行している。締付け領域内でのたわみ変形はこ の領域外とは異なった挙動をするので、それにより測定結果の誤りが生じること がある。最後に、該公知のたわみばねは製作費が高い。

【０００３】 別の公知のたわみばね（西独国特許出願公告第２２１２２２２号明細書）では 、一体の中間区分が対称軸線上に配置された計２つのウエブを介して力導入区分 及び締付け区分と連結されている。これらのウエブは力導入区分がたわみばねの 面に対して横方向に曲げられると同じ方向、すなわち曲げ矢印の同じ符号を有す る方向に曲げられる。従って、ウエブに一方側から取付けられるセンサ素子は、 たわみばねが負荷を受けると同じ符号を有する測定信号を放出する。しかし、補 償回路、例えば反対符号を有するセンサ素子が測定誤差を補償するように接続さ れているブリッジ回路を実現することができるようにするためには反対符号を有 する測定信号を得るのが望ましい。公知のたわみばねおいては、このような回路 を構成しようとすれば、センサ素子をたわみばねの反対側に取付けることが必要 である。このようなセンサ素子の取付けは、感度及び温度係数に関して欠点を有 する。しかし、この形式のセンサ素子の取付けは、コスト上有利な大量生産にお いて縮小化の可能性をもたらす薄膜技術（この場合には、もちろんたわみばねの 一方側にのみセンサ素子を取付けることを前提条件としている）において、セン サ素子を取付けるためには不適当である。更に、該公知のたわみばねは対称軸線 上の２つだけのウエブが配置されていることに基づき側方に傾き易い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

本考案の課題は、冒頭に記載した形式のたわみばねを、前記の欠点を回避しか つ製造が簡単であると同時に測定結果の誤りを伴わずに高い測定効果を保証する ように構成することである。

【０００５】 また、本考案のたわみばねでは、センサ素子が反対方向に負荷され、従って測 定誤差の補償を可能にする補償回路を構成することができる形式で、たわみばね の一方側へのセンサ素子の取付けを可能にすべきであった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

前記課題は、本考案により、冒頭に記した形式のたわみばねにおいて、それぞ れの部分区分が第１のウエブを介して力導入区分とかつ第２のウエブを介して締 付け区分と連結されており、ウエブが同じ方向に向けられておりかつそれぞれの 所属の部分区分を自体間に包含しており、力導入区分が中央舌状片及び中心部で 該舌状片に引き続いた横区分を有し、該横区分から第１のウエブが部分区分と連 結するために舌状片に対して対称的に分岐しており、第１のウエブ及び部分区分 が舌状片の側面にかつそれに対して平行に配置されており、力導入区分が力の導 入の際に締付け区分に対し実質的に平行に移動せしめられるように、ウエブが設 計されており、かつ全ての区分が板ばねから平面状加工により製作されているこ とにより解決される。

【０００７】 本考案のたわみばねでは、ウエブが極めて短い。従って、作動中のたわみはそ の都度のグレン横断面の極めて強度の圧縮又は伸延をもたらし、ひいてはセンサ 素子の強力な信号を生じる。また、ウエブを締付け区分の近接領域から離して配 置することができ、締付け領域内での異なったたわみ挙動に基づく測定の誤りが 生じ得ない。

【０００８】 力導入区分全体に亙って作動中たわみばねが曲げられると、力導入区分を両者 の部分区分を締付け区分と連結するウエブとは反対方向に曲げられる。従って、 前記のウエブに取付けられたセンサ素子とは反対の符号を有する測定信号を放出 する。

【０００９】 すなわち、たわみばねはセンサ素子をウエブの同一側の取付け可能でありかつ フルブリッジ回路に構成することができるような形態を有する。このことは同一 側でのセンサ素子の接着又は薄膜技術での取付けを可能にし、ひいては大量生産 における縮小化を保証する。同様に、たわみばねの製造自体も大量生産で可能で あり、この際には部分区分及びウエブを形成するために有利には円形ばねからの 複雑な切り取りはエッチンング、放電加工又は同種の方法により得ることができ る。それというのも、本考案の構成によるたわみばねは平形素材例えば円形平ば ねから製作できるからである。

【００１０】 有利には、各部分区分に属するウエブは相互に同一直線上に配置されている。 ウエブは力導入区分の導入により締付け区分に対してほぼ平行に移動するように 形成されかつ配置されてもよい。

【００１１】 その他の有利な実施態様は、特許請求の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１２】

【実施例】

次に図示の実施例につき本考案を詳細に説明する。

【００１３】 図１及び図２に示したたわみばねは平坦な円板状ばねから形成され、力導入区 分１、中央舌状片２及びそれに引き続いた横区分３を有する。更に、たわみばね は２つの部分区分４，５の形状の中間区分と、締付け区分６とを有する。中間区 分の部分区分４，５はたわみばねの対称軸線Ｓに対して対称的に構成かつ配置さ れかつそれぞれ対称軸線Ｓから同じ距離で該対称軸線に対して平行に延びるウエ ブ１０，１１を介して力導入区分１と、かつ同様な形式で配置された同一直線上 にあるウエブ１２，１３を介してたわみばねの締付け区分６の円形セグメント状 区分７と接続されている。

【００１４】 締付け区分の円形セグメント状区分７及びそれに引き続いた円形リング状区分 ８の周囲にはねじ穴９が設けられており、それによって締付け区分は圧力吸収器 等のケーシングの内部に固定されている（図３参照）。

【００１５】 力導入区分は、たわみばねの中央部で舌状片２に係合しかつ力導入区分１の孔 ２０に固定された押棒１４を介して負荷可能である。たわみばねが押棒１４を介 して図２に示したように曲げられると、ウエブ１０，１１は一方方向にかつウエ ブ１２，１３はその反対方向に曲げられる、このことは図２にそれぞれウエブの 曲り形の記入及びマイナス符号及びプラス符号を付けることにより明らかにされ ている。ウエブに同じ側から接着された伸長測定条片は図４に抵抗として図示さ れており、この場合伸長測定条片Ｒ１はウエブ１３に、Ｒ２はウエブ１１に、Ｒ ３はウエブ１０にかつＲ４はウエブ１２に取付けられている。図４のブリッジ回 路において、反対の符号を有する４つの伸長測定条片は測定誤差を補償するよう に接続されている。

【００１６】 伸長測定条片の代わりに、抵抗を薄膜技術でウエブ１０〜１３に取付けること もでき、該抵抗はその他の図４と同じ形式で接続される。 図３は、ケーシング１５、流体圧力によって負荷され得るダイヤフラム１６及 び該ダイヤフラム１６のストッパ壁１７とから成り、該ストッパ壁の中心部に遊 びを有して舌状片２と接続するための押棒１４が貫通している圧力吸収器に組み 込まれた状態の図１及び図２によるたわみばねを示す。ダイヤフラムが圧力を受 けると、それにより図２に示したように押棒１４を介して力導入区分１は曲げら れる。図４のフルブリッジ回路で、ダイヤフラム１６に作用する圧力信号が得ら れる。

【００１７】 図５のたわみばねの実施例は、第１の実施例とは、ウエブ１２，１３がウエブ １０，１１に対して同じ距離Ｘだけずらされている、すなわち対称軸線Ｓに対し て平行の同一直線上にはないという点で異なっている。

【００１８】 図１の実施例に対するもう１つの構造上の相異は、横区分が円形セグメント状 ビームから成っている点にある。

【００１９】 図６に示したたわみばねの実施例は、図１及び図５の実施例とは、両者の部分 区分４，５が２つのウエブ１２，１３の代わりに唯一のウエブ１２′だけによっ て締付け区分３と連結されている点で異なっている。この場合も、２つのセンサ 素子が並列的にウエブ１２′上に取付けられていてもよい、詳言すれば前記の実 施例と同様にたわみばねの同一側に取付けられていてもよい。また、同じ側にウ エブ１０，１１に属するセンサ素子も取付けられている。センサ素子の回路は図 ４と同じである。２つのセンサ素子の代わりに、ウエブ１２′上の唯一のセンサ 素子でも十分である、この際には該素子の出力信号は図４の回路が構成可能であ るように倍加される。

【００２０】 前記の総ての実施例では、たわみばねは平坦な円板状ばねから種々の前記区分 の放電加工により切取り又は切抜きにより形成され、この場合それぞれ比較的複 雑な形状が前記製造技術で簡単に実施可能である２つの関連した切欠き１８，１ ９が形成される。

【００２１】 図２に示し、それについて説明した曲がり挙動、すなわちウエブ１０，１１と １２，１３（１２′）の反対方向の曲がり変形は、総ての実施例において共通で ある。従って、図４に示した一方側に取付けられたセンサ素子の補正回路が可能 である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のたわみばねの１実施例の平面図であ
る。

【図２】作動状態にある図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断
面図である。

【図３】圧力吸収器に組み込まれた図１及び図２による
たわみばねの斜視断面図である。

【図４】図１及び図３たわみばねの一方側に取付けられ
たセンサ素子のフルブリッジ回路の構成図である。

【図５】たわみばねの別の実施例の平面図である。

【図６】たわみばねの別の実施例の平面図である。

【符号の説明】

１ 力導入区分、 ２ 舌状片、 ３ 横区分、 ４，
５ 部分区分、 ６締付け区分、 １０，１１，１２，
１３，１２′ ウエブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ヴアルター ケステル ドイツ連邦共和国 シユタイネン ハンス −アドルフ−ビユーラー シユトラーセ 22

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 力導入区分及び締付け区分と有し、これ
   らの両区分がたわみ性ウエブを介して相互に連結されて
   おり、該ウエブの一方側にたわみ量を電気信号に変換す
   るセンサ素子を備えている形式の板ばねからなる変位距
   離及び力測定用のたわみばねにおいて、それぞれの部分
   区分（４，５）が第１のウエブ（１０，１１）を介して
   力導入区分（１）とかつ第２のウエブ（１２，１３）を
   介して締付け区分（６）と連結されており、ウエブ（１
   ０，１２；１１，１３）が同じ方向に向けられておりか
   つそれぞれの所属の部分区分（４，５）を自体間に包含
   しており、力導入区分（１）が中央舌状片（２）及び中
   心部で該舌状片に引き続いた横区分（３）を有し、該横
   区分から第１のウエブ（１０，１１）が部分区分（４，
   ５）と連結するために舌状片（２）に対して対称的に分
   岐しており、第１のウエブ（１０，１１）及び部分区分
   （４，５）が舌状片の側面にかつそれに対して平行に配
   置されており、力導入区分（１）が力の導入の際に締付
   け区分（６）に対し実質的に平行に移動せしめられるよ
   うに、ウエブ（１０〜１３）が設計されており、かつ全
   ての区分が板ばねから平面状加工により製作されている
   ことを特徴とするたわみばね。
2. 【請求項２】 それぞれの部分区分（４，５）の属する
   ウエブ（１０，１２；１１，１３）が相互に同一直線上
   に配置されている、請求項１記載のたわみばね。
3. 【請求項３】 センサ素子（Ｒ１〜Ｒ４）がフルブリッ
   ジ回路に電気的に接続されている、請求項１又は２記載
   のたわみばね。
4. 【請求項４】 唯一の第２のウエブ（１２′）が両者の
   部分区分（４，５）を一緒に締付け区分（６）と連結す
   る、請求項１から３までのいずれか１項記載のたわみば
   ね。