JPH06207866A - Load detector - Google Patents

Load detector

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JPH06207866A
JPH06207866A JP319293A JP319293A JPH06207866A JP H06207866 A JPH06207866 A JP H06207866A JP 319293 A JP319293 A JP 319293A JP 319293 A JP319293 A JP 319293A JP H06207866 A JPH06207866 A JP H06207866A
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JP
Japan
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strain
load
thick film
resistor
generating body
Prior art date
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Pending
Application number
JP319293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenzo Terasaki
謙三 寺崎
Yujiro Nagai
祐二郎 永井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
Application filed by Unisia Jecs Corp filed Critical Unisia Jecs Corp
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Publication of JPH06207866A publication Critical patent/JPH06207866A/en
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Abstract

PURPOSE:To furnish a load detector which enables improvement of precision and reliability by reduction of a change in characteristics due to temperature and the deterioration with time, improvement of productivity by facilitation of manufacture and improvement of a detecting precision by an increase in an output sensitivity. CONSTITUTION:A resistance element is formed of a resistor thick film formed on a strain generating body 6a by baking, while a connection constituting a Wheatstone bridge circuit is formed of a conductor thick film 6d formed on the strain generating body 6a by baking, and the strain detecting direction of the resistor thick film 6c1 in one opposite set in the Wheatstone bridge circuit is made a load detecting direction. The strain detecting direction of the resistor thick film 6c2 in the other opposite set is made to intersect the load detecting direction, and cut parts 6j and 6k for avoiding transmission of a load input are formed in the strain generating body 6a in the part wherein the resistor thick film 6c2 of which the strain detecting direction is made to intersect the load detecting direction is provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、荷重を検出する荷重検
出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a load detecting device for detecting a load.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、荷重検出装置として、例えば、図
5に示しているようなものが知られている。この荷重検
出装置61は、円筒状の起歪体61aと、この起歪体6
1aの外周面に等間隔に貼着されている抵抗素子61b
と、この抵抗素子61bをホイートストンブリッジ回路
を構成するように接続する結線61cとで構成されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a load detecting device, for example, one shown in FIG. 5 is known. The load detecting device 61 includes a cylindrical strain generating body 61 a and the strain generating body 6 a.
Resistance elements 61b attached to the outer peripheral surface of 1a at equal intervals
And a connection wire 61c for connecting the resistance element 61b so as to form a Wheatstone bridge circuit.

【0003】そして、この荷重検出装置61は、荷重が
起歪体61aに加わると、起歪体61aが荷重に応じて
圧縮変形する。そして、これに伴って起歪体61aに貼
着されている抵抗素子61bにも歪みが生じ、電気抵抗
値が変化する。すると、抵抗値の変化に応じてホイート
ストンブリッジ回路の出力電圧が変化するので、出力電
圧の変化分を検出することにより荷重が検出される。な
お、このような荷重検出装置として、特開昭62−50
601号公報に記載されているものが公知である。
In the load detecting device 61, when a load is applied to the strain generating body 61a, the strain generating body 61a is compressed and deformed according to the load. Along with this, the resistance element 61b attached to the strain generating body 61a is also distorted, and the electric resistance value changes. Then, the output voltage of the Wheatstone bridge circuit changes according to the change of the resistance value, so that the load is detected by detecting the change of the output voltage. Incidentally, as such a load detecting device, Japanese Patent Laid-Open No. 62-50
The one described in Japanese Patent No. 601 is known.

【0004】ところで、上述のような抵抗素子61bが
温度の影響を受けて、ホイートストンブリッジ回路の零
点が変化することのないように(零点ドリフト=0とな
るように)、無負荷時にホイートストンブリッジ回路の
出力電圧e0 が0となるべく各抵抗素子61bの抵抗値
を設定することが好ましい。
By the way, in order not to change the zero point of the Wheatstone bridge circuit due to the influence of the temperature of the resistance element 61b as described above (so that the zero point drift = 0), the Wheatstone bridge circuit is under no load. It is preferable to set the resistance value of each resistance element 61b so that the output voltage e 0 of 0 becomes 0.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
荷重検出装置にあっては、抵抗素子を起歪体に貼着した
構造であったため、抵抗素子を貼着する接着材の温度に
よる特性の変化や経時劣化等で荷重を検出する精度や信
頼性が低下するという問題があるし、また、生産性が悪
いという問題がある。
However, since the conventional load detecting device has a structure in which the resistance element is adhered to the flexure element, the change in the characteristics of the adhesive material to which the resistance element is adhered due to the temperature change. There is a problem that the accuracy and reliability of load detection are deteriorated due to deterioration with time and the like, and that productivity is poor.

【0006】さらに、零点ドリフトが生じないように無
負荷時の出力電圧を0に設定しようとすると、各抵抗素
子の抵抗値をあらかじめ正確に測定する必要があり、こ
れによっても手間がかかって生産性が悪いという問題が
生じる。
Further, if it is attempted to set the output voltage at no load to 0 so that zero-point drift does not occur, it is necessary to accurately measure the resistance value of each resistance element in advance, which also takes time and production. The problem of poor sex arises.

【0007】また、抵抗素子のゲージ率がせいぜい2程
度で出力電圧が小さいことから荷重入力に対する出力感
度が低く、このため、高い増幅率が必要となって検出精
度が悪くなるという問題がある。
Further, since the resistance element has a gauge factor of about 2 at most and the output voltage is small, the output sensitivity to the load input is low, and therefore a high amplification factor is required and the detection accuracy is deteriorated.

【0008】本発明は、上記の問題に着目してなされた
もので、温度による特性の変化や経時劣化を減少させて
精度および信頼性を向上させると共に、製造を容易とし
て生産性を向上することができ、かつ、出力感度を高め
て検出精度を向上させることができる荷重検出装置を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to improve the accuracy and reliability by reducing the change in characteristics due to temperature and the deterioration over time, and to improve the productivity by facilitating the manufacture. It is an object of the present invention to provide a load detection device capable of increasing the output sensitivity and improving the detection accuracy.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の荷重検出装置は、荷重入力により歪みが生じ
る起歪体と、この起歪体上に設けられて歪み量に応じて
抵抗値が変化する4つの抵抗素子と、この各抵抗素子を
ホイートストンブリッジ回路を構成するように接続され
た結線とを備えた荷重検出装置において、前記抵抗素子
を、起歪体に焼成した抵抗体厚膜で形成すると共に、前
記結線を起歪体に焼成した導体厚膜で形成し、前記ホイ
ートストンブリッジ回路において、対向する一方の組の
抵抗体厚膜の歪検出方向を荷重検出方向とし、対向する
もう一方の組の抵抗体厚膜の歪検出方向を荷重検出方向
と交差する方向とし、前記起歪体の歪発生方向を荷重検
出方向と交差する方向とする抵抗体厚膜が設けられる部
分の起歪体に、荷重入力の伝達を回避するための切欠部
を形成した構成とした。
In order to achieve the above object, a load detecting device of the present invention comprises a strain-generating body which is distorted by a load input and a resistance which is provided on the strain-generating body according to the strain amount. In a load detecting device including four resistance elements whose values change, and a connection in which each resistance element is connected so as to form a Wheatstone bridge circuit, the resistance element obtained by firing the resistance element into a flexure element. In the Wheatstone bridge circuit, the strain detection direction of one of the opposing resistor thick films is set as the load detection direction, and the connection is formed by a conductor thick film formed by firing the wire into a strain-generating body. The strain detection direction of the resistor thick film of the other set is the direction intersecting the load detection direction, and the strain thick direction of the strain generating element of the strain generating element is the direction intersecting the load detection direction. Load on the flexure element It was formed with the structure of the notch for avoiding the transmission of input.

【0010】[0010]

【作用】本発明の荷重検出装置を製造する際には、起歪
体の所定位置に抵抗体厚膜を焼成すると共に、ホイート
ストンブリッジ回路を形成するようにこの抵抗体厚膜を
接続するようにして導体厚膜を焼成する。
When the load detecting device of the present invention is manufactured, the resistor thick film is fired at a predetermined position of the strain generating body, and the resistor thick film is connected so as to form a Wheatstone bridge circuit. The conductor thick film is fired.

【0011】このようにして形成した抵抗体厚膜の無負
荷時の抵抗値は、例えば、トリミングによって任意に設
定することができる。また、各厚膜は焼成しているの
で、温度的に安定していると共に、経時変化も生じにく
い。
The resistance value of the thick resistor film thus formed without load can be arbitrarily set by, for example, trimming. Further, since each thick film is fired, it is stable in temperature and hardly changes with time.

【0012】また、起歪体に対する荷重入力があると、
歪検出方向を荷重検出方向とする一方の組の抵抗体厚膜
ではその抵抗値が減少することでホイートストンブリッ
ジ回路の出力電圧を増加させる方向に作用するのに対
し、歪検出方向を荷重検出方向と交差する方向とするも
う一方の組の抵抗体厚膜では、そのゲージ率が高い(約
2.6 以上)場合には、その抵抗値が減少することでホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧を減少させる方向に
作用してしまうことになる。
Further, if there is a load input to the flexure element,
One of the sets of resistor thick films, whose strain detection direction is the load detection direction, acts to increase the output voltage of the Wheatstone bridge circuit by decreasing the resistance value, whereas the strain detection direction is the load detection direction. In the other set of resistor thick film that is in the direction intersecting with, the gauge factor is high (about
In the case of 2.6 or more), the resistance value of the Wheatstone bridge circuit will be reduced and the output voltage of the Wheatstone bridge circuit will be reduced.

【0013】ところが、この発明では、歪検出方向を荷
重検出方向と交差する方向とする一方の組の抵抗体厚膜
が設けられる部分の起歪体に、荷重入力の伝達を回避す
るための、すなわち、歪の発生を回避する切欠部をそれ
ぞれ形成した構成としたことで、抵抗値の減少による出
力電圧の減少を防止することができる。
However, according to the present invention, in order to avoid the transmission of the load input to the strain element in the portion where the one set of the resistor thick film is provided, the strain detection direction being the direction intersecting the load detection direction, That is, by adopting a configuration in which each of the cutouts that avoids the occurrence of distortion is formed, it is possible to prevent the output voltage from decreasing due to the decrease in resistance value.

【0014】したがって、歪検出方向を荷重検出方向と
する一方の組の抵抗体厚膜における大きな抵抗値変化に
基づいて大きな出力電圧を得ることができ、これによ
り、荷重入力に対する高い出力感度が得られて検出精度
が向上する。
Therefore, a large output voltage can be obtained on the basis of a large change in resistance value in one set of resistor thick films whose strain detection direction is the load detection direction, and thus high output sensitivity to a load input can be obtained. The detection accuracy is improved.

【0015】[0015]

【実施例】本発明実施例の荷重検出装置を図面に基づい
て説明する。まず、構成を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A load detecting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration will be described.

【0016】図2は本発明実施例の荷重検出装置が適用
されているサスペンションのアッパマウント部を示す断
面図で、図中、1はアッパマウントで、その外側シェル
1aは車体2に支持されている。また、アッパマウント
1の内側シェル1bの底部には、ストラットSTのスト
ラットロッド3の上端に設けたねじ部3aが、下方から
挿通され、このねじ部3aの挿通端側にスペーサ4を介
しナット5を螺合して締め付けることにより、ストラッ
トロッド3をアッパマウント1にマウントしている。ま
た、前記内側シェル1bの底部と、これに対向するスト
ラットロッド3の端部3bとの間には、サスペンション
にかかる荷重を検出する荷重検出装置6が介在され、こ
の荷重検出装置6は、前記ナット5により締め付けられ
ている。なお、図中7は、バンパラバーであり、また、
8はサスペンションスプリングであり、9はバンパラバ
ー7およびサスペンションスプリング8の上端が係合す
る受部材である。
FIG. 2 is a sectional view showing an upper mount portion of a suspension to which the load detecting device according to the embodiment of the present invention is applied. In the drawing, 1 is an upper mount, and its outer shell 1a is supported by a vehicle body 2. There is. Further, a screw portion 3a provided at the upper end of the strut rod 3 of the strut ST is inserted into the bottom portion of the inner shell 1b of the upper mount 1 from below, and the nut 5 is inserted through the spacer 4 on the insertion end side of the screw portion 3a. The strut rod 3 is mounted on the upper mount 1 by screwing and tightening. Further, a load detection device 6 for detecting a load applied to the suspension is interposed between the bottom portion of the inner shell 1b and the end portion 3b of the strut rod 3 facing the inner shell 1b. It is tightened by the nut 5. In the figure, 7 is a bumper bar,
Reference numeral 8 is a suspension spring, and 9 is a receiving member with which the upper ends of the bumper bar 7 and the suspension spring 8 are engaged.

【0017】次に、荷重検出装置6を示す斜視図である
図1および荷重検出装置6の外周面を示す展開図である
図3に基づき、前記荷重検出装置6について説明する。
Next, the load detecting device 6 will be described with reference to FIG. 1 which is a perspective view showing the load detecting device 6 and FIG. 3 which is a development view showing an outer peripheral surface of the load detecting device 6.

【0018】図1に示すように前記荷重検出装置6は、
円筒状の起歪体6aを有している。そして、この起歪体
6aの外周面には、その歪検出方向を荷重検出方向とす
る2つの軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c3
と、その歪検出方向を荷重検出方向と直交する方向とす
る2つの周方向(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4
交互に略等間隔に形成され、かつ、これらの各抵抗体厚
膜6c(6c1 ,6c2,6c3 ,6c4 )を、図4に
示すようなホイートストンブリッジ回路を形成するよう
に接続して導体厚膜6dが形成されている。すなわち、
2つの軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c3
士、および、2つの周方向(横方向)抵抗体厚膜6c
2 ,6c4 同士がそれぞれ対向するような結線状態とな
っている。
As shown in FIG. 1, the load detecting device 6 is
It has a cylindrical flexure element 6a. Then, on the outer peripheral surface of the strain generating body 6a, two axial direction (vertical direction) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 whose strain detecting direction is the load detecting direction are formed.
And two circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 and 6c 4 whose strain detection direction is perpendicular to the load detection direction are alternately formed at substantially equal intervals, and each of these resistors is formed. a thick film 6c (6c 1, 6c 2, 6c 3, 6c 4), connected to the conductor thick film 6d is formed so as to form a Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. That is,
Two axial (vertical) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 and two circumferential (horizontal) resistor thick films 6c
The connection state is such that 2 , 6c 4 face each other.

【0019】そして、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c
1 ,6c3 は特にゲージ率Kfv の大きな( 7〜10)材質
で形成される一方、周方向(横方向)抵抗体厚膜6c
2 ,6c4 についてもゲージ率Kfh0が少なくとも2.6 以
上の材質で形成されている。
The axial (vertical) resistor thick film 6c
1 , 6c 3 are made of a material having a particularly high gauge factor K f v (7 to 10), while circumferential (lateral) resistor thick film 6c
Also for 2 and 6c 4 , the gauge factor K f h 0 is at least 2.6 or more.

【0020】また、導体厚膜6dの中間には、端子6
e,6f,6g,6hが形成され、端子6e,6gに電
源Eが接続され、かつ、端子6f,6hが出力電圧e0
を取り出す出力端子として、外部機器に接続されてい
る。
The terminal 6 is provided in the middle of the thick conductor film 6d.
e, 6f, 6g, 6h are formed, the power source E is connected to the terminals 6e, 6g, and the terminals 6f, 6h have an output voltage e 0.
It is connected to an external device as an output terminal for taking out.

【0021】そして、この起歪体6aの外周面におい
て、各抵抗体厚膜6c,導体厚膜6dおよび各端子6
e,6f,6g,6h以外の部分には、絶縁厚膜6bが
形成されている。なお、各厚膜6b,6c,6dおよび
各端子各端子6e,6f,6g,6hは、無機質材料を
素材として焼成により形成されている。また、各抵抗体
厚膜6c1 ,6c2 ,6c3 ,6c4 の抵抗値は、それ
ぞれR1 ,R2 ,R3 ,R4 とする。
Then, on the outer peripheral surface of the strain generating body 6a, the resistor thick film 6c, the conductor thick film 6d and the terminals 6 are formed.
An insulating thick film 6b is formed on portions other than e, 6f, 6g and 6h. The thick films 6b, 6c and 6d and the terminals 6e, 6f, 6g and 6h are formed by firing an inorganic material. The resistance values of the resistor thick films 6c 1 , 6c 2 , 6c 3 , 6c 4 are R 1 , R 2 , R 3 and R 4 , respectively.

【0022】また、前記起歪体6aの上端開口縁部であ
って、周方向(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 が設
けられた位置の軸方向延長線部分には、その部分の片方
の受圧面をなくすための切欠部6j,6kが形成されて
いて、この切欠部6j,6kにより各周方向(横方向)
抵抗体厚膜6c2 ,6c4 が設けられた起歪体6a部分
に歪が発生するのを防止し、すなわち、各周方向(横方
向)抵抗体厚膜6c2,6c4 に対する荷重入力の伝達
を回避することにより、その抵抗値が変化(減少)する
のを防止するような構造となっている。
Further, at the upper end opening edge portion of the strain-generating body 6a, in the axial extension line portion of the position where the circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 and 6c 4 are provided, that portion is formed. Are formed with notches 6j and 6k for eliminating one of the pressure receiving surfaces, and these notches 6j and 6k are provided in respective circumferential directions (lateral directions).
The strain is prevented from being generated in the strain element 6a portion where the resistor thick films 6c 2 and 6c 4 are provided, that is, the load input to each circumferential (lateral) resistor thick film 6c 2 and 6c 4 is performed. By avoiding the transmission, the resistance value is prevented from changing (decreasing).

【0023】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0024】本実施例の荷重検出装置6を製造する手順
について説明すると、まず、その上端開口縁部に直径方
向に対向する状態で切欠部6j,6kが形成された円筒
形状の起歪体6aの外周面に絶縁厚膜6bを焼成する。
次に、各端子6e,6f,6g,6hを含み導体厚膜6
dを焼成する。最後に、各抵抗体厚膜6cを所定の位置
に焼成する。なお、焼成に際し、起歪体6aに印刷する
が、起歪体6aは円筒形状であるので、例えば、特開平
2−151701号公報に記載されているような吹き付
けによる印刷を行う。ちなみに、起歪体が平面形状であ
る場合や、印刷の後に円筒形に加工するような場合に
は、この印刷に際して、例えば、特公昭55−5292
4号公報に記載されているようなスクリーン印刷を用い
ることができる。
The procedure for manufacturing the load detecting device 6 of the present embodiment will be described. First, a cylindrical strain element 6a having notches 6j and 6k formed in the upper end opening edge portion thereof in a state of facing each other in the diametrical direction. The insulating thick film 6b is baked on the outer peripheral surface of the.
Next, including the terminals 6e, 6f, 6g, and 6h, the conductor thick film 6
b. Finally, each resistor thick film 6c is baked at a predetermined position. It should be noted that although printing is performed on the strain-generating body 6a during firing, since the strain-generating body 6a has a cylindrical shape, for example, printing by spraying as described in JP-A-2-151701 is performed. By the way, when the flexure element has a planar shape or is processed into a cylindrical shape after printing, at the time of this printing, for example, Japanese Patent Publication No. 55-5292.
Screen printing as described in Japanese Patent No. 4 can be used.

【0025】ところで、荷重検出装置6にあっては、温
度変化等により無負荷時の出力電圧e0 が変化すること
のないように(零点ドリフトが生じないように)、無負
荷時の出力電圧が0となるように設定するのが好まし
い。この場合、各抵抗体厚膜6cの抵抗値がR1 =R
4 ,R2 =R3 となるように設定するもので、各抵抗体
厚膜6cの抵抗値が焼成時に、R1 =R4 ,R2 =R3
でない場合には、所定の抵抗体厚膜6cに対し、レーザ
加工等によりスリットや溝を設けることで抵抗値を補正
して、上記抵抗値となるようにする。このように、後加
工により簡単に抵抗値を補正できるから、製造の手間が
かからない。
By the way, in the load detecting device 6, in order to prevent the output voltage e 0 under no load from changing due to temperature change or the like (to prevent zero point drift), the output voltage under no load may be changed. Is preferably set to 0. In this case, the resistance value of each resistor thick film 6c is R 1 = R
4 and R 2 = R 3, and the resistance values of the resistor thick films 6c are R 1 = R 4 and R 2 = R 3 during firing.
If not, the resistance value is corrected by providing slits or grooves by laser processing or the like to the predetermined resistor thick film 6c so that the above resistance value is obtained. In this way, since the resistance value can be easily corrected by the post-processing, it does not take time for manufacturing.

【0026】また、図4に示しているホイートストンブ
リッジ回路の出力電圧eO は次式で求めることができ
る。
The output voltage e O of the Wheatstone bridge circuit shown in FIG. 4 can be obtained by the following equation.

【0027】[0027]

【式1】 すなわち、起歪体6aの軸方向に圧縮荷重がかかると、
起歪体6aに荷重に比例した歪が発生し、また、その歪
により、各抵抗体厚膜6c1 ,6c2 ,6c3,6c4
の抵抗値R1 ,R2 ,R3 ,R4 が変化するので、荷重
に比例した出力電圧eO が得られる。
[Formula 1] That is, when a compressive load is applied in the axial direction of the flexure element 6a,
Distortion occurs in proportion to the load on the flexure element 6a, also by its strain, each resistor thick film 6c 1, 6c 2, 6c 3 , 6c 4
Since the resistance values R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 of the output voltage change, the output voltage e O proportional to the load can be obtained.

【0028】そして、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c
1 ,6c3 では圧縮荷重が作用した時にその抵抗値R
1 ,R3 が小さくなるように変化し、周方向(横方向)
抵抗体厚膜6c2 ,6c4 では圧縮荷重が作用した時に
その抵抗値R2 ,R4 が大きくなるように変化すれば、
出力電圧eO としては大きな値が得られることになる。
The axial (vertical) resistor thick film 6c
1, the resistance value R when the 6c 3 the compressive load is applied
Circumferential direction (lateral direction) changes so that 1 and R 3 become smaller
If the resistance thick films 6c 2 and 6c 4 change so that their resistance values R 2 and R 4 increase when a compressive load is applied,
A large value can be obtained as the output voltage e O.

【0029】なお、圧縮荷重が作用した時の起歪体6a
の歪による、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c
3 のゲージ率Kfv は、次式(2)で求められ、また、周
方向(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 の荷重検出方
向(軸方向)におけるゲージ率Kfh は、次式(3)で求
めることができる。
The flexure element 6a when a compressive load is applied
Axial (longitudinal) resistor thick films 6c 1 and 6c due to distortion of
The gauge factor K f v of 3 is calculated by the following equation (2), and the gauge factor K f h in the load detection direction (axial direction) of the circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 and 6c 4 is , Can be obtained by the following equation (3).

【0030】[0030]

【式2】 [Formula 2]

【0031】[0031]

【式3】 なお、上記式において、νはポアソン比,εv は軸方向
(縦方向)歪,ρは比抵抗を示す。
[Formula 3] In the above equation, ν is Poisson's ratio, ε v is axial (longitudinal) strain, and ρ is specific resistance.

【0032】また、前記式(3)は、次式(4)に変形
することができる。
The above equation (3) can be transformed into the following equation (4).

【0033】 Kfh =Kfh0−2(1+ν) ・・・・・・・・(4) なお、上記式において、Kfh0は、周方向(横方向)抵抗
体6c2 ,6c4 における本来の歪検出方向(周方向)
のゲージ率を示す。
K f h = K f h 0 −2 (1 + ν) (4) In the above equation, K f h 0 is the circumferential (lateral) resistor 6c 2 , Original strain detection direction (circumferential direction) in 6c 4
Shows the gauge factor of.

【0034】従って、縦方向抵抗厚膜6c1 ,6c3
抵抗値変化量dRv は、次式(5)で求められ、また、周
方向(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 の抵抗値変化
量dRh は、次式(6)で求めることができる。
Therefore, the resistance value change amount dRv of the vertical resistance thick films 6c 1 and 6c 3 is calculated by the following equation (5), and the circumferential (horizontal) resistance thick films 6c 2 and 6c 4 can be calculated. The resistance change amount dRh can be calculated by the following equation (6).

【0035】 dRv =Kfv ・Rv ・εv ・・・・・・・・(5) dRh =Kfh ・Rh ・εv ={Kfh0−2(1+ν)}Rh ・εv ・・・・・・・・(6) なお、上記式において、Rv は、軸方向(縦方向)抵抗
体厚膜6c1 ,6c3 の初期抵抗値、Rh は、周方向
(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 の初期抵抗値を示
す。
DRv = K f v · R v · ε v (5) dRh = K f h · R h · ε v = {K f h 0 −2 (1 + ν)} R h · ε v (6) In the above formula, Rv is an initial resistance value of the axial (vertical) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 , and Rh is a circumferential (horizontal) resistance. The initial resistance values of the body thick films 6c 2 and 6c 4 are shown.

【0036】上記式(6)によると、圧縮荷重が作用す
ると、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c3 では
その抵抗値が初期の値より減少し、また、周方向(横方
向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 の抵抗値については、そ
の抵抗値の増減がゲージ率Kfh0に依存することがわか
る。すなわち、ポアソン比νはおおむね0.3 であるか
ら、この値を前記式(6)に当てはめると、次式(7)
のようになる。
According to the above equation (6), when a compressive load is applied, the resistance values of the axial (vertical) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 decrease from the initial value, and the circumferential (lateral) Direction) Regarding the resistance values of the resistor thick films 6c 2 and 6c 4 , it can be seen that the increase or decrease in the resistance value depends on the gauge factor K f h 0 . That is, since the Poisson's ratio ν is approximately 0.3, applying this value to the above equation (6) gives the following equation (7)
become that way.

【0037】 dRh ={Kfh0−2(1+0.3 )}Rh ・εv ={Kfh0−2.6 }Rh ・εv ・・・・・・・・(7) 上記式(7)により、周方向(横方向)抵抗体厚膜6c
2 ,6c4 の抵抗値R2 ,R4 は、ゲージ率Kfh0が2.6
以下の時は、圧縮荷重を受けることによって、初期値よ
り増加し、ゲージ率Kfh0が2.6 以上の時は、圧縮荷重を
受けることによって、初期値より減少することになる。
[0037] dRh = {K f h 0 -2 (1 + 0.3)} Rh · ε v = {K f h 0 -2.6} Rh · ε v ········ (7) the equation (7 ), The circumferential direction (lateral direction) resistor thick film 6c
The resistance values R 2 and R 4 of 2 , 6c 4 have a gauge factor K f h 0 of 2.6.
In the following cases, the compressive load increases the initial value, and when the gauge factor K f h 0 is 2.6 or more, the compressive load decreases the initial value.

【0038】したがって、この実施例では、前述したよ
うに、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c3 のゲ
ージ率Kfv を 7〜10に設定すると共に、周方向(横方
向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 のゲージ率Kfh0も2.6 以
上の値に設定しているため、起歪体6aに対する荷重入
力があると、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c
3 ではその抵抗値が減少する方向に変化することでホイ
ートストンブリッジ回路の出力電圧e0 を増加させる方
向に作用するのに対し、周方向(横方向)抵抗体厚膜6
2 ,6c4 ではその抵抗値が減少する方向に変化する
ことで出力電圧e0 を減少させる方向に作用してしまう
ことになる。
Therefore, in this embodiment, as described above, the gauge ratio K f v of the axial (vertical) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 is set to 7 to 10, and the circumferential direction (lateral direction) is set. ) Since the gauge factor K f h 0 of the resistor thick films 6c 2 and 6c 4 is also set to a value of 2.6 or more, if there is a load input to the strain element 6a, the axial (vertical) resistor thick films will be 6c 1 and 6c
In the case of 3 , the resistance value changes in the decreasing direction to act in the direction of increasing the output voltage e 0 of the Wheatstone bridge circuit, whereas in the circumferential direction (transverse direction) of the resistor thick film 6
In c 2 and 6c 4 , the resistance value changes in the decreasing direction, so that the output voltage e 0 acts in the decreasing direction.

【0039】ところが、この実施例では、周方向(横方
向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 が設けられる部分の起歪
体6aに、周方向(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4
に対する荷重入力の伝達を回避するための、すなわち、
歪の発生を回避するための切欠部6j,6kをそれぞれ
形成した構成としたもので、起歪体6aに対する荷重入
力があってもその抵抗値が変化(減少)しないようにな
っている。
However, in this embodiment, the strain generating element 6a in the portion where the circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 and 6c 4 are provided has a circumferential (lateral) resistor thick film 6c 2 and 6c. Four
To avoid the transfer of load inputs to, ie,
Notches 6j and 6k are formed to avoid the occurrence of strain, and the resistance value does not change (decrease) even when a load is applied to the flexure element 6a.

【0040】したがって、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜
6c1 ,6c3 における大きな抵抗値変化(減少)に基
づいてホイートストンブリッジ回路の出力として大きな
電圧e0 を得ることができ、これにより、荷重入力に対
する高い出力感度が得られて検出精度を向上させること
ができるようになる。
Therefore, a large voltage e 0 can be obtained as the output of the Wheatstone bridge circuit based on a large resistance value change (decrease) in the axial (vertical) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 . High output sensitivity with respect to load input can be obtained and detection accuracy can be improved.

【0041】以上説明してきたように、実施例の荷重検
出装置6にあっては、無機質材料を素材として素材印刷
および焼成により絶縁体厚膜6b,抵抗体厚膜6c,導
体厚膜6dおよび各端子6e〜6hを形成しているた
め、これらの起歪体6aに対する付着は温度的に非常に
安定しており、温度による特性変化が生じにくいし、経
時劣化においても高い信頼性を有する。また、従来のよ
うに抵抗体を貼着してホイートストンブリッジ回路を形
成するのに比べ、印刷および焼成は、生産性が格段に高
い。
As described above, in the load detection device 6 of the embodiment, the insulator thick film 6b, the resistor thick film 6c, the conductor thick film 6d and the respective thick films of the inorganic material are printed and fired. Since the terminals 6e to 6h are formed, the adhesion to these strain generating bodies 6a is very stable with respect to temperature, the characteristic change due to temperature is unlikely to occur, and it has high reliability even with deterioration over time. In addition, printing and firing have markedly higher productivity, as compared with the conventional method of attaching a resistor to form a Wheatstone bridge circuit.

【0042】また、ホイートストンブリッジ回路を形成
するにあたり、各抵抗体厚膜6cの抵抗値を所定の抵抗
値に設定するにあたり、従来は、その抵抗値の抵抗体を
1つ1つ選択していたのに対し、本実施例のものは、焼
成時点では設定した抵抗値でなくても簡単な加工で補正
することができるもので、これによっても生産性が向上
する。
Further, in forming the Wheatstone bridge circuit, in setting the resistance value of each resistor thick film 6c to a predetermined resistance value, conventionally, resistors having that resistance value were individually selected. On the other hand, in the case of the present embodiment, even if the resistance value is not set at the time of firing, it can be corrected by a simple process, which also improves the productivity.

【0043】さらに、抵抗体厚膜6cによれば、その材
質を適切に選定することによって一般の金属歪ゲージ率
より高いゲージ率を得ることができるもので、これによ
り、荷重入力に対する出力感度を高めることができると
共に、出力電圧e0 を減少させる方向に作用する周方向
(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 の抵抗値変化(減
少)を、起歪体6aに形成した切欠部6j,6kで回避
することにより、荷重入力に対する荷重検出装置6の出
力として大きな出力電圧e0 を得ることができてさらに
出力感度が高くなり、これにより、検出精度を高めるこ
とができるようになるという特徴を有している。
Further, according to the resistor thick film 6c, a gage factor higher than a general metal strain gage factor can be obtained by appropriately selecting the material, and thereby the output sensitivity to a load input is obtained. The cutout portion formed in the strain body 6a can change (decrease) the resistance value of the circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 and 6c 4 that can increase the output voltage e 0 and can be increased. By avoiding 6j and 6k, a large output voltage e 0 can be obtained as the output of the load detection device 6 with respect to the load input, and the output sensitivity is further increased, whereby the detection accuracy can be improved. It has the characteristics of

【0044】以上、実施例を図面に基づいて説明してき
た、具体的な構成はこの実施例に限られるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっ
ても本発明に含まれる。
The embodiment has been described above with reference to the drawings, but the specific structure is not limited to this embodiment, and the present invention can be applied even if there is a design change or the like within the scope not departing from the gist of the present invention. included.

【0045】例えば、実施例では、荷重入力の伝達を回
避する切欠部として、起歪体の一方の受圧面となる上端
開口縁部に形成したが、受圧面と周方向(横方向)抵抗
体厚膜の焼成部との中間位置の起歪体に横穴状に形成し
たものであってもよい。
For example, in the embodiment, the notch portion for avoiding the transmission of the load input is formed in the upper end opening edge portion which is one pressure receiving surface of the flexure element, but the pressure receiving surface and the circumferential (lateral) resistor are formed. It may be formed in a lateral hole shape in the strain-generating body at an intermediate position between the thick film and the firing portion.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の荷重
検出装置にあっては、抵抗素子および結線を起歪体に焼
成した抵抗体厚膜および導体厚膜で形成した手段とした
ため、抵抗素子を起歪体1つ1つ貼り付けるのに比べ
て、生産性が格段に向上するという効果,各厚膜と起歪
体との付着が温度的に安定していて、温度で特性が変化
しにくいし経時変化も生じにくく、高い信頼性が得られ
るという効果,抵抗体厚膜は、トリミングにより抵抗値
を任意に設定することができるから、零点の設定も容易
となるという効果が同時に得られる。
As described above, in the load detecting device of the present invention, the resistance element and the wiring are formed by the resistor thick film and the conductor thick film which are fired in the strain generating body, and therefore the resistance is increased. Compared to sticking each element to each strain element, the productivity is significantly improved. The adhesion between each thick film and the strain element is temperature stable, and the characteristics change with temperature. The resistance of the thick film of the resistor can be set arbitrarily by trimming, so that the zero point can be easily set. To be

【0047】また、抵抗体厚膜の材質を適切に選定する
ことにより一般の金属歪ゲージより高いゲージ率を得る
ことができ、それにより検出精度を向上させることも可
能となる。
Further, by appropriately selecting the material of the resistor thick film, it is possible to obtain a gauge ratio higher than that of a general metal strain gauge, and it is possible to improve the detection accuracy.

【0048】加えて、ホイートストンブリッジ回路にお
いて、対向する一方の組の抵抗体厚膜の歪検出方向を荷
重検出方向とし、対向するもう一方の組の抵抗体厚膜の
歪検出方向を荷重検出方向と交差する方向とすると共
に、歪検出方向を荷重検出方向と交差する方向とする抵
抗体厚膜が設けられる部分の起歪体に、荷重入力の伝達
を回避するための切欠部を形成したことにより、歪検出
方向を荷重検出方向と交差する方向とする一方の組の抵
抗体厚膜の抵抗値減少による出力電圧の減少を防止する
ことができるため、歪検出方向を荷重検出方向とする一
方の組の抵抗体厚膜における大きな抵抗値変化に基づい
て大きな出力電圧を得ることができ、これにより、荷重
入力に対する高い出力感度が得られて検出精度を向上さ
せることができるようになるという効果が得られる。
In addition, in the Wheatstone bridge circuit, the strain detection direction of the resistor thick film of one of the opposing pairs is set as the load detection direction, and the strain detection direction of the resistor thick film of the other pair of opposing pairs is set as the load detection direction. In addition to the direction that intersects with the strain detection direction, the strain detection body is formed with a notch for avoiding the transmission of the load input in the portion where the thick resistor film is provided. This makes it possible to prevent a decrease in the output voltage due to a decrease in the resistance value of one set of resistor thick films in which the strain detection direction intersects the load detection direction. It is possible to obtain a large output voltage based on a large change in the resistance value of the resistor thick film of the set, and thereby a high output sensitivity to a load input can be obtained and the detection accuracy can be improved. Effect is obtained that it becomes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明実施例の荷重検出装置を示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a load detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例装置が適用されているサスペンションの
アッパマウント部を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an upper mount portion of a suspension to which the embodiment apparatus is applied.

【図3】実施例装置を示す外周面の展開図である。FIG. 3 is a development view of an outer peripheral surface showing an apparatus according to an embodiment.

【図4】実施例装置の外周面に形成されるブリッジを示
す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a bridge formed on the outer peripheral surface of the device of the embodiment.

【図5】従来の荷重検出装置を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional load detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6 荷重検出装置 6a 起歪体 6b 絶縁厚膜 6c 抵抗体厚膜 6d 導体厚膜 6j 切欠部 6k 切欠部 6 load detector 6a strain element 6b insulating thick film 6c resistor thick film 6d conductor thick film 6j notch 6k notch

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 荷重入力により歪みが生じる起歪体と、
この起歪体上に設けられて歪み量に応じて抵抗値が変化
する4つの抵抗素子と、この各抵抗素子をホイートスト
ンブリッジ回路を構成するように接続された結線とを備
えた荷重検出装置において、 前記抵抗素子を、起歪体に焼成した抵抗体厚膜で形成す
ると共に、前記結線を起歪体に焼成した導体厚膜で形成
し、 前記ホイートストンブリッジ回路において、対向する一
方の組の抵抗体厚膜の歪検出方向を荷重検出方向とし、
対向するもう一方の組の抵抗体厚膜の歪検出方向を荷重
検出方向と交差する方向とし、 前記起歪体の歪発生方向を荷重検出方向と交差する方向
とする抵抗体厚膜が設けられる部分の起歪体に、荷重入
力の伝達を回避するための切欠部を形成したことを特徴
とする荷重検出装置。
1. A flexure element which is distorted by a load input,
In a load detecting device provided with four resistance elements, which are provided on the strain-generating body, and whose resistance value changes in accordance with the amount of strain, and a connection line in which these resistance elements are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit. The resistance element is formed of a resistor thick film that is fired into a strain generating body, and the connection is formed of a conductor thick film that is fired into a strain generating body, and in the Wheatstone bridge circuit, one pair of resistors facing each other is formed. The strain detection direction of the body thick film is the load detection direction,
A resistor thick film is provided in which the strain detection direction of the other pair of resistor thick films that face each other is a direction that intersects the load detection direction, and the strain generation direction of the strain element is a direction that intersects the load detection direction. A load detecting device characterized in that a notch portion for avoiding transmission of a load input is formed in a part of the flexure element.
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