JPH0612934U - Load detector - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入力荷重を広範囲に亙って正確に検出する。
製造コストを低減する。
【構成】 荷重入力用のロッド5bを有する可動部材5
をケーシング1に昇降自在に収容する。可動部材5を、
第1コイルばね6と第2コイルばね7を介してケーシン
グ1に支持させる。ケーシング1と可動部材5にプラス
電極9とマイナス電極11を取り付け、ケーシング1と
可動部材5の相対位置に応じて電極9、11間の静電容
量が変化するようにする。この静電容量の変化を基板1
4上の電気回路によって検出する。
(57) [Summary] [Purpose] To accurately detect an input load over a wide range.
Reduce manufacturing costs. [Structure] Movable member 5 having rod 5b for load input
Is housed in the casing 1 so that it can be moved up and down. The movable member 5,
The casing 1 is supported via the first coil spring 6 and the second coil spring 7. A plus electrode 9 and a minus electrode 11 are attached to the casing 1 and the movable member 5 so that the electrostatic capacitance between the electrodes 9 and 11 changes according to the relative position of the casing 1 and the movable member 5. Substrate 1
Detected by the electric circuit above 4.
Description
【0001】[0001]
本考案は自動車各部の入力荷重の検出等に用いられる荷重検出装置に関する。 The present invention relates to a load detecting device used for detecting an input load of each part of an automobile.
【0002】[0002]
この種の荷重検出装置としては、被検出部材に撓み変形可能な梁部材を設ける と共に、この梁部材に歪ゲージを貼着し、梁部材の撓み変形に応じて変化するこ の歪ゲージの抵抗値を計測することによって入力荷重を検出する仕組みのものが 従来より用いられている。 In this type of load detection device, a beam member that can be flexibly deformed is provided on the detected member, and a strain gauge is attached to this beam member so that the resistance of the strain gauge that changes according to the flexural deformation of the beam member. A device that detects the input load by measuring the value has been used conventionally.
【0003】 尚、この技術は、特開昭55−52924号公報等に示されている。This technique is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-52924.
【0004】[0004]
しかし、上記従来の荷重検出装置の場合、梁部材の撓み変形と歪ゲージの抵抗 値変化を利用して入力荷重を検出するようにしているため、被検出部材に大荷重 が入力されると、梁部材が塑性変形してその特性が変化したり、歪ゲージの破壊 を招いたりするおそれがある。このため、入力荷重の検出範囲が狭く限られてい た。 However, in the case of the conventional load detection device described above, since the input load is detected by utilizing the bending deformation of the beam member and the resistance value change of the strain gauge, when a large load is input to the detected member, The beam member may be plastically deformed and its characteristics may be changed, or the strain gauge may be destroyed. For this reason, the input load detection range was narrow and limited.
【0005】 また、上記荷重検出装置においては、入力荷重に正確に対応する梁部材の撓み を確保するために、梁部材を複雑に、かつ、高い精度で加工しなければならず、 製造コストがかさむという不具合もある。Further, in the above load detecting device, in order to secure the bending of the beam member that accurately corresponds to the input load, the beam member must be processed in a complicated and highly accurate manner, and the manufacturing cost is reduced. There is also the problem of being bulky.
【0006】 そこで本考案は、入力荷重を広範囲に亙って正確に検出することが出来、しか も、低コストでの製造が可能な荷重検出装置を提供しようとするものである。Therefore, the present invention is intended to provide a load detection device capable of accurately detecting an input load over a wide range and capable of being manufactured at low cost.
【0007】[0007]
本考案は上述した課題を解決するために、荷重入力部を有する可動部材と、こ の可動部材を収容するケーシングと、前記可動部材をこのケーシングに支持させ るコイルばねと、前記可動部材とケーシングの相対位置に応じて静電容量を変化 させる電極ユニットと、この電極ユニットの静電容量を検出する静電容量検出手 段とを備えた構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the above-mentioned problems by providing a movable member having a load input portion, a casing that houses the movable member, a coil spring that supports the movable member on the casing, the movable member and the casing. The electrode unit that changes the electrostatic capacity according to the relative position of the electrode unit and the electrostatic capacitance detection unit that detects the electrostatic capacitance of the electrode unit are used.
【0008】[0008]
荷重入力部に荷重が入力されると、可動部材がコイルばねを変形させてケーシ ングとの相対位置が変化する。このとき、コイルばねの変形量は入力荷重に比例 するため、可動部材とケーシングの相対位置も入力荷重に応じたものとなる。そ して、この荷重の入力によって変化した可動部材とケーシングの相対位置は電極 ユニットの静電容量の変化として静電容量検出手段によって検出される。 When a load is input to the load input unit, the movable member deforms the coil spring and the relative position with respect to the casing changes. At this time, since the amount of deformation of the coil spring is proportional to the input load, the relative position between the movable member and the casing also corresponds to the input load. Then, the relative position between the movable member and the casing, which is changed by the input of the load, is detected by the electrostatic capacitance detection means as a change in the electrostatic capacitance of the electrode unit.
【0009】[0009]
次に、本考案の一実施例を図1〜図4に基づいて説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0010】 図面において、1はケーシングであり、このケーシング1は、上下に凹状部2 a、2bを有するケース本体2と、このケース本体2の各凹状部2a、2bの開 口を閉塞するアッパカバー3とロアカバー4とから構成されている。5は、前記 ケース本体2の上方側の凹状部2aに摺動自在に嵌合された可動部材であり、こ の可動部材5は、その下方側に配置した第1コイルばね6と上方側に配置した第 2コイルばね7とによってケース本体2とアッパカバー3とに弾性的に支持され ている。そして、この可動部材5は略円盤状の本体部5aとこの本体部5aの上 面中央に嵌着固定された荷重入力部としてのロッド5bとから成り、ロッド5b の先端はアッパカバー3を貫通してケーシング1の上方に突出している。可動部 材5は、このロッド5bに加わる入力荷重に応じて第1コイルばね6と第2コイ ルばね7を適宜圧縮変形させ、それによって上下方向に変位する。In the drawings, reference numeral 1 denotes a casing. The casing 1 includes a case main body 2 having upper and lower concave portions 2 a and 2 b, and an upper portion that closes openings of the concave portions 2 a and 2 b of the case main body 2. It is composed of a cover 3 and a lower cover 4. Reference numeral 5 denotes a movable member slidably fitted in the upper concave portion 2a of the case main body 2, and the movable member 5 is arranged above the first coil spring 6 arranged on the lower side thereof. It is elastically supported by the case body 2 and the upper cover 3 by the arranged second coil spring 7. The movable member 5 is composed of a substantially disk-shaped main body 5a and a rod 5b as a load input portion which is fitted and fixed to the center of the upper surface of the main body 5a. The tip of the rod 5b penetrates the upper cover 3. And projects above the casing 1. The movable member 5 appropriately compresses and deforms the first coil spring 6 and the second coil spring 7 in accordance with the input load applied to the rod 5b, thereby displacing in the vertical direction.
【0011】 9は、ケース本体2の凹状部2aの底面に絶縁部材10を介して取り付けられ たプラス電極であり、11は、可動部材5の下面に絶縁部材12を介して取り付 けられたマイナス電極である。これら両電極9、11の端子13、14はケース 本体2の底面を上下方向に貫通し、下方側の凹状部2b内に設置された基板15 にハンダ付けされている。ここで、プラス側の端子13はその先端部がプラス電 極9に一体に埋設されているのであるが、マイナス側の端子14はその先端部が 波型状に形成され、この波型状部分がマイナス電極11に形成された溝16内に 摺動可能に挿入されている。したがって、マイナス電極11は可動部材5が上下 方向に変位しても、この変位に関係なく常時端子14と電気的に導通するように なっている。Reference numeral 9 is a plus electrode attached to the bottom surface of the concave portion 2 a of the case body 2 via an insulating member 10, and 11 is attached to the lower surface of the movable member 5 via an insulating member 12. It is a negative electrode. The terminals 13 and 14 of these electrodes 9 and 11 penetrate the bottom surface of the case body 2 in the vertical direction and are soldered to the substrate 15 installed in the concave portion 2b on the lower side. Here, the tip of the positive side terminal 13 is integrally embedded in the positive electrode 9, but the tip of the negative side terminal 14 is formed in a wavy shape. Is slidably inserted in the groove 16 formed in the negative electrode 11. Therefore, even if the movable member 5 is displaced in the vertical direction, the minus electrode 11 is always electrically connected to the terminal 14 regardless of this displacement.
【0012】 また、プラス電極9とマイナス電極11は互いに対向して配置されており、そ れらの各対向面にはチタン酸バリウムのような比誘電率の大きい誘電体17、1 8が夫々接着されている。そして、これらの各誘電体17、18には、図3に示 すような略T字形の溝17a、18aが夫々形成されていて、これらの各溝17 a、18aが断面略H字形のガイド部材19に摺動自在に嵌合されている。この ガイド部材19は両誘電体17、18の間隔、及び、相対角度を常時一定に保つ ためのもので、その基部はケース本体2に嵌着固定されている。尚、この実施例 においては、プラス電極9、マイナス電極11、端子13、14、及び、誘電体 17、18が電極ユニットを構成し、この電極ユニットが可動部材5とケーシン グ1の相対位置に応じて両電極9、11間の静電容量を変化させるようになって いる。Further, the plus electrode 9 and the minus electrode 11 are arranged so as to face each other, and the dielectrics 17 and 18 having a large relative dielectric constant such as barium titanate are respectively provided on the respective facing surfaces. It is glued. Each of the dielectrics 17 and 18 is formed with a substantially T-shaped groove 17a and 18a as shown in FIG. 3, and each of the grooves 17a and 18a has a substantially H-shaped cross section. It is slidably fitted to the member 19. The guide member 19 is for keeping the distance between the two dielectrics 17 and 18 and the relative angle always constant, and the base portion thereof is fitted and fixed to the case body 2. In this embodiment, the positive electrode 9, the negative electrode 11, the terminals 13 and 14, and the dielectrics 17 and 18 constitute an electrode unit, and the electrode unit is located at the relative position between the movable member 5 and the casing 1. Accordingly, the capacitance between the electrodes 9 and 11 is changed.
【0013】 さらにまた、前記基板15には、静電容量検出手段を構成する電気回路が組ま れており、この回路を通して前記両電極9、11間の静電容量を検出し、その検 出信号をハーネス20を通して外部に出力するようになっている。Further, an electric circuit that constitutes electrostatic capacitance detecting means is incorporated in the substrate 15, and the electrostatic capacitance between the electrodes 9 and 11 is detected through this circuit, and the detection signal thereof is detected. Is output to the outside through the harness 20.
【0014】 尚、図中21、22は、ロッド8とアッパカバー3をシールするシール部材で あり、23は、シール部材22を保持するシールガイド、24は、アッパカバー 3とケース本体2の間をシールするシールリング、25は、圧縮荷重を検出する 際にロッド5bの先端に螺着される半球状のヘッドである。In the figure, 21 and 22 are seal members for sealing the rod 8 and the upper cover 3, 23 is a seal guide for holding the seal member 22, and 24 is a space between the upper cover 3 and the case body 2. The seal ring 25 that seals is a hemispherical head screwed to the tip of the rod 5b when detecting a compressive load.
【0015】 以上の構成において、被検出部材の圧縮荷重を検出する場合には、図1に示す ようにロッド5bの先端部にヘッド25を螺着し、このヘッド25を被検出部材 に当接させる。この状態で被検出部材に圧縮荷重が入力されると、この荷重が可 動部材5に入力され、可動部材5が第1コイルばね6を圧縮変形させて下方に変 位する。ここで、第1コイルばね6の圧縮変形量は入力荷重に比例するため、可 動部材5とケーシング1の相対位置は入力荷重に応じたものとなる。そして、こ うして可動部材5が下方に変位すると、その変位に応じてプラス電極9とマイナ ス電極11の(誘電体17と18の)重なり合う部分の面積が増大して、電極9 、11間の静電容量が増大する。この静電容量の変化は基板15上の回路を通し て検出信号として外部に出力される。In the above configuration, when detecting the compressive load of the detected member, the head 25 is screwed to the tip of the rod 5b as shown in FIG. 1, and the head 25 is brought into contact with the detected member. Let When a compressive load is input to the detected member in this state, this load is input to the movable member 5, and the movable member 5 compresses and deforms the first coil spring 6 to displace it downward. Here, since the amount of compressive deformation of the first coil spring 6 is proportional to the input load, the relative position of the movable member 5 and the casing 1 depends on the input load. When the movable member 5 is displaced downwards in this way, the area of the overlapping portion (of the dielectrics 17 and 18) of the positive electrode 9 and the negative electrode 11 increases in accordance with the displacement, and the area between the electrodes 9 1 Increases the capacitance of. This change in capacitance is output to the outside as a detection signal through a circuit on the substrate 15.
【0016】 また、被検出部材の引っ張り荷重を検出する場合には、ロッド5bの先端部か らヘッド25を取り去り、図示しない治具を介してロッド5bと被検出部材を連 結する。この状態で被検出部材に引っ張り荷重が入力されると、この荷重が可動 部材5に入力され、可動部材5が第2コイルばね7を圧縮変形されて上方に変位 する。ここで、第2コイルばね7の圧縮変形量は前記第1コイルばね6と同様に 入力荷重に比例するため、可動部材5とケーシング1の相対位置は入力荷重に応 じたものとなる。そして、こうして可動部材5が上方に変位すると、プラス電極 9とマイナス電極11の(誘電体17と18の)重なり合う部分の面積の減少と 共に電極9、11間の静電容量が減少し、その静電容量の変化が基板15上の回 路を通して検出信号として外部に出力される。When detecting the tensile load of the detected member, the head 25 is removed from the tip of the rod 5b, and the rod 5b and the detected member are connected to each other via a jig (not shown). When a tensile load is input to the detected member in this state, this load is input to the movable member 5, and the movable member 5 is compressed and deformed by the second coil spring 7 and displaced upward. Here, since the amount of compressive deformation of the second coil spring 7 is proportional to the input load as in the case of the first coil spring 6, the relative position between the movable member 5 and the casing 1 depends on the input load. When the movable member 5 is displaced upward in this manner, the area of the overlapping portion (of the dielectrics 17 and 18) of the plus electrode 9 and the minus electrode 11 is reduced, and the electrostatic capacitance between the electrodes 9 and 11 is reduced. The change in capacitance is output as a detection signal to the outside through a circuit on the substrate 15.
【0017】 尚、図4は、入力荷重と出力電圧の関係を示すものであり、同図から明らかな ように出力電圧は入力荷重の増減に対して正比例的に増減する。FIG. 4 shows the relationship between the input load and the output voltage. As is clear from the figure, the output voltage increases and decreases in direct proportion to the increase and decrease of the input load.
【0018】 この荷重検出装置は、以上で述べたように第1コイルばね6と第2コイルばね 7の作用によって入力荷重を可動部材5とケーシング1の相対位置の変化に変換 し、この相対位置の変化を電極9、11間の静電容量の変化として非接触で検出 するため、各構成部品に劣化を招くような機械的な負荷がかかりにくく、大荷重 の入力に対しても耐久性が極めて高い。特に、入力荷重を支持する第1、第2コ イルばね6、7は、その変位限界(密着長)に達しても復元性が維持されるため 、予期しない大きな荷重の入力があっても検出に狂いが生じる心配がない。また 、この荷重検出装置の場合、第1、第2コイルばね6、7のストロークを大きく 設定することにより、検出精度を容易に高めることが出来るため、検出精度の向 上と製造コストの低減が可能である。As described above, this load detecting device converts the input load into a change in the relative position of the movable member 5 and the casing 1 by the action of the first coil spring 6 and the second coil spring 7, and the relative position is changed. Change is detected as a change in capacitance between the electrodes 9 and 11 in a non-contact manner, so a mechanical load that causes deterioration of each component is less likely to be applied, and durability against a large load input is obtained. Extremely high. In particular, the first and second coil springs 6 and 7, which support the input load, maintain their resilience even when the displacement limit (contact length) is reached, so even if an unexpectedly large load is input, it can be detected. There is no worry about going crazy. Further, in the case of this load detecting device, the detection accuracy can be easily increased by setting the strokes of the first and second coil springs 6 and 7 to be large, so that the detection accuracy is improved and the manufacturing cost is reduced. It is possible.
【0019】[0019]
以上のように本考案は、可動部材に入力された荷重を、コイルばねによって可 動部材とケーシングの相対位置の変化に変換し、さらにこの両者の位置変化を電 極ユニットと静電容量検出手段とによって静電容量の変化として検出するため、 入力荷重が大きくなっても構成部品に破壊を招くような大きな機械的な負荷がか かることがない。このため、装置の耐久性が向上するうえ、入力荷重を広範囲に 亙って正確に検出出来るという効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the load input to the movable member is converted into the change in the relative position between the movable member and the casing by the coil spring, and the change in the position of the both is changed to the electrode unit and the capacitance detecting means. Since it is detected as a change in capacitance by means of, the large mechanical load that would damage the component parts will not be applied even if the input load increases. As a result, the durability of the device is improved and the input load can be accurately detected over a wide range.
【0020】 また、入力荷重に対する可動部材とケーシングの相対変位をコイルばねの設定 によって容易に大きくすることが出来るため、比較的簡単な構造でありながら、 高精度での荷重検出が可能である。このため、本考案を採用した場合、検出精度 を低下させることなく製造コストの低減を図ることが可能である。Further, since the relative displacement of the movable member and the casing with respect to the input load can be easily increased by setting the coil spring, it is possible to detect the load with high accuracy even though the structure is relatively simple. Therefore, when the present invention is adopted, the manufacturing cost can be reduced without lowering the detection accuracy.
【図1】本考案の一実施例を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1のB部の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of part B in FIG.
【図3】図1のA矢視拡大図FIG. 3 is an enlarged view of FIG.
【図4】本考案の実施例の入力荷重−出力電圧特性を示
すグラフ。FIG. 4 is a graph showing an input load-output voltage characteristic of the embodiment of the present invention.
1…ケーシング、 5…可動部材、 5b…ロッド(荷重入力部) 6…第1コイルばね、 7…第2コイルばね、 9…プラス電極(電極ユニット)、 11…マイナス電極(電極ユニット)、 13、14…端子(電極ユニット)、 15…基板(静電容量検出手段)、 17、18…誘電体(電極ユニット)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Casing, 5 ... Movable member, 5b ... Rod (load input part) 6 ... 1st coil spring, 7 ... 2nd coil spring, 9 ... Positive electrode (electrode unit), 11 ... Minus electrode (electrode unit), 13 , 14 ... Terminal (electrode unit), 15 ... Substrate (capacitance detecting means), 17, 18 ... Dielectric (electrode unit).
Claims (1)
動部材を収容するケーシングと、前記可動部材をこのケ
ーシングに支持させるコイルばねと、前記可動部材とケ
ーシングの相対位置に応じて静電容量を変化させる電極
ユニットと、この電極ユニットの静電容量を検出する静
電容量検出手段とを備えたことを特徴とする荷重検出装
置。1. A movable member having a load input section, a casing for accommodating the movable member, a coil spring for supporting the movable member on the casing, and a capacitance according to a relative position between the movable member and the casing. A load detecting device comprising: an electrode unit for changing the electric field and an electrostatic capacity detecting means for detecting the electrostatic capacity of the electrode unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125292U JPH0612934U (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Load detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125292U JPH0612934U (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Load detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0612934U true JPH0612934U (en) | 1994-02-18 |
Family
ID=12881767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125292U Pending JPH0612934U (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Load detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0612934U (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239934A (en) * | 1990-02-16 | 1991-10-25 | Keyence Corp | Load measuring instrument |
| JPH05312662A (en) * | 1991-04-09 | 1993-11-22 | Hamamatsu Koden Kk | Electrostatic capacitive pressure sensor |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP5125292U patent/JPH0612934U/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03239934A (en) * | 1990-02-16 | 1991-10-25 | Keyence Corp | Load measuring instrument |
| JPH05312662A (en) * | 1991-04-09 | 1993-11-22 | Hamamatsu Koden Kk | Electrostatic capacitive pressure sensor |
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