JPH06207865A - Load detector - Google Patents
Load detectorInfo
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- JPH06207865A JPH06207865A JP319093A JP319093A JPH06207865A JP H06207865 A JPH06207865 A JP H06207865A JP 319093 A JP319093 A JP 319093A JP 319093 A JP319093 A JP 319093A JP H06207865 A JPH06207865 A JP H06207865A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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、製造を容易として生産
性を向上させ、検出精度を高めることができる荷重検出
装置の提供。
【構成】 荷重入力により歪みが生じる起歪体6aと、
この起歪体6a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、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に接続された結線とを
備えた荷重検出装置において、抵抗素子を、起歪体6a
に焼成した抵抗体厚膜6cで形成すると共に、結線を起
歪体6aに焼成した導体厚膜6dで形成し、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6c1 ,6c3 の歪検出方向を荷重検出方向とすると
共に、そのゲージ率を大( 7〜10)とし、対向するもう
一方の組の抵抗体厚膜6c2 ,6c4 の歪検出方向を荷
重検出方向と直交する方向とすると共に、そのゲージ率
を小(1.5 〜2.0 )とした。
(57) [Abstract] [Purpose] A load detection device capable of improving the accuracy and reliability by reducing the change in characteristics due to temperature and deterioration over time, improving the productivity by facilitating the manufacturing, and improving the detection accuracy. Offer. [Structure] A flexure element 6a which is distorted by a load input,
A load detecting device provided with four resistance elements provided on the strain-generating body 6a and having a resistance value that changes in accordance with the amount of strain, and a wire connecting each resistance element so as to form a Wheatstone bridge circuit. At the resistance element,
Of the resistor thick films 6c 1 and 6c 3 of one pair facing each other in the Wheatstone bridge circuit. The strain detection direction is set to the load detection direction, the gauge ratio is set to a large value (7 to 10), and the strain detection direction of the opposite pair of resistor thick films 6c 2 and 6c 4 is orthogonal to the load detection direction. In addition to the direction, the gauge factor was set to be small (1.5 to 2.0).
Description
【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
題ある。Further, since the gauge factor of the resistance element is about 2 at most and the output voltage is small, the sensitivity is low.
There is a problem that a high amplification factor is required and the detection accuracy deteriorates.
【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、検出精度を高め
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 that is capable of 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すると共に、そ
のゲージ率を大とし、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、そのゲージ率を小とした構成とした。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. Formed with a film, the connection is formed with a conductor thick film fired into a strain-generating body, and the strain detection direction of one pair of resistor thick films facing each other in the Wheatstone bridge circuit is the load detection direction, and The gauge ratio is set to be large, the strain detection direction of the other pair of resistor thick films facing each other is set to the direction intersecting the load detection direction, and the gauge ratio is set to be small.
【0010】また、請求項2記載の荷重検出装置では、
前記請求項1記載の荷重検出装置において、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
厚膜のゲージ率を2.6 以下とした。Further, in the load detecting device according to claim 2,
In the load detecting device according to the first aspect, the gauge ratio of one set of the resistor thick film in which the strain detecting direction is the direction intersecting the load detecting direction is set to 2.6 or less.
【0011】[0011]
【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.
【0012】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 when no load is applied 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.
【0013】また、抵抗体厚膜は、その材質を適切に選
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
を得ることができるもので、それにより荷重検出精度の
向上が図れる。Further, the resistor thick film can obtain a higher gauge ratio than a general metal strain gauge by properly selecting the material thereof, thereby improving load detection accuracy.
【0014】そして、起歪体に荷重入力があると、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変化させるもの
で、このため、大きなゲージ率による大きな抵抗値変化
によって、大きな出力電圧を得ることができる。When there is a load input to the strain-generating body, the resistance value of one set of resistor thick films whose strain-detecting direction is the load-detecting direction is decreased and the output voltage of the Wheatstone bridge circuit is increased. In this case, a large output voltage can be obtained by a large change in resistance value due to a large gauge factor.
【0015】一方、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
ジ率の値によっては、その抵抗値の変化方向、すなわ
ち、ホイートストンブリッジ回路の出力電圧の増減変化
方向が逆転する場合があるが、その歪検出方向からして
荷重入力に対する抵抗値の変化量は少ないし、そのゲー
ジ率も小さいため、出力電圧を減少させる方向に作用す
る場合でもその量は僅かなものとなる。したがって、ホ
イートストンブリッジ回路の出力電圧として大きな値が
得られ、これにより、荷重検出精度を向上させることが
できる。On the other hand, in the other set of resistive element thick films in which the strain detection direction is the direction intersecting the load detection direction, depending on the value of the gauge factor, the direction in which the resistance value changes, that is, the Wheatstone bridge circuit The direction in which the output voltage increases or decreases may be reversed, but the amount of change in the resistance value with respect to the load input is small from the strain detection direction, and since the gauge factor is also small, it acts in the direction to decrease the output voltage. But the amount is small. Therefore, a large value can be obtained as the output voltage of the Wheatstone bridge circuit, which can improve the load detection accuracy.
【0016】また、請求項2記載の荷重検出装置では、
起歪体に対する荷重入力があると、歪検出方向を荷重検
出方向と交差する方向とする一方の組の抵抗体厚膜にお
いてもホイートストンブリッジ回路の出力電圧を増加さ
せる方向にその抵抗値が増加するもので、これにより、
荷重入力に対する出力電圧をさらに高めることができる
ようになる。Further, in the load detecting device according to claim 2,
When there is a load input to the flexure element, the resistance value also increases in the direction that increases the output voltage of the Wheatstone bridge circuit even in one set of resistor thick films whose strain detection direction intersects the load detection direction. With this,
The output voltage for the load input can be further increased.
【0017】したがって、出力感度が高くなって荷重検
出精度をさらに向上させることができるようになる。Therefore, the output sensitivity is increased and the load detection accuracy can be further improved.
【0018】[0018]
【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.
【0019】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 cross-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 figure, 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.
【0020】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 detection device 6 will be described with reference to FIG. 1 which is a perspective view showing the load detection device 6 and FIG. 3 which is a development view showing the outer peripheral surface of the load detection device 6.
【0021】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 が
交互に略等間隔のもとに形成され、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 ,6c
3 同士、および、2つの周方向(横方向)抵抗体厚膜6
c2 ,6c4 同士がそれぞれ対向するような結線となっ
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 orthogonal to the load detection direction are alternately formed at substantially equal intervals, and Each resistor thick film 6c (6c 1 , 6c 2 , 6c 3 , 6c 4 )
The conductor thick film 6d is formed by connecting 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 pairs, and 2 circumferential (lateral) resistor thick films 6
The connection is such that c 2 and 6c 4 face each other.
【0022】そして、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c
1 ,6c3 はゲージ率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6c2 ,6
c4はゲージ率Kfh0の小さな(1.5 〜2.0 )材料で形成
されている。The axial (vertical) resistor thick film 6c
1 , 6c 3 are made of a material having a large gauge factor K f v (7 to 10), while circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 , 6
c 4 is formed of a material having a small gauge factor K f h 0 (1.5 to 2.0).
【0023】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.
【0024】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6
c1 ,6c2 ,6c3 ,6c4 の抵抗値は、それぞれR
1 ,R2 ,R3 ,R4 とする。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, 6d and the terminals 6e, 6f, 6g, 6h are formed by firing an inorganic material as a raw material. In addition, each resistor thick film 6
The resistance values of c 1 , 6c 2 , 6c 3 and 6c 4 are R
1 , R 2 , R 3 and R 4 .
【0025】次に、作用を説明する。Next, the operation will be described.
【0026】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、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6d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55−52924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 this embodiment will be described. First, the insulating thick film 6b is baked on the outer peripheral surface of the flexure element 6a. Next, the terminals 6e, 6f, 6g,
The conductor thick film 6d including 6h is fired. Finally, each resistor thick film 6c is baked at a predetermined position. When firing,
Printing is performed on the flexure element 6a. Since the flexure element 6a has a cylindrical shape, printing is performed by spraying as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-151701. By the way,
When the flexure element has a planar shape or when it is processed into a cylindrical shape after printing, screen printing such as that described in Japanese Patent Publication No. 55-52924 is used for this printing. You can
【0027】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 a temperature change or the like (to prevent zero point drift), the output voltage under no load. 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.
【0028】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.
【0029】[0029]
【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.
【0030】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.
【0031】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).
【0032】[0032]
【式2】 [Formula 2]
【0033】[0033]
【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.
【0034】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).
【0035】 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
体厚膜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 thick film 6c. The gauge ratios in the original strain detection direction (circumferential direction) in 2 , 6c 4 are shown.
【0036】従って、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c
1 ,6c3 の抵抗値変化量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 axial (vertical) resistor thick film 6c is formed.
The resistance value variation dRv of 1 and 6c 3 is obtained by the following equation (5), and the circumferential direction (lateral direction) resistor thick films 6c 2 and 6c 4
The resistance change amount dRh can be calculated by the following equation (6).
【0037】 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.
【0038】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 value of the axial (vertical) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 decreases 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.
【0039】 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。DRh = {K f h 0 -2 (1 + 0.3)} Rh.ε v = {K f h 0 −2.6} R h ・ ε v ... (7) The above 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.
【0040】したがって、この実施例では、前述したよ
うに、周方向(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 のゲ
ージ率Kfh0を2.6 以下である1.5 〜2.0 に設定する一方
で、軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,6c3 のゲー
ジ率Kfv を2.6 以上である 7〜10に設定したことによ
り、起歪体6aに受ける圧縮荷重入力に対し、ホイート
ストンブリッジ回路として大きな出力電圧e0 を得るこ
とができ、すなわち、荷重入力に対する出力感度が高く
なる。Therefore, in this embodiment, as described above, the gauge ratio K f h 0 of the circumferential (lateral) resistor thick films 6c 2 and 6c 4 is set to 1.5 to 2.0, which is 2.6 or less. , The axial (longitudinal) resistor thick films 6c 1 and 6c 3 are set to have a gauge factor K f v of 2.6 or more, which is 7 to 10, so that the Wheatstone bridge receives a compressive load input to the strain element 6a. A large output voltage e 0 can be obtained as a circuit, that is, the output sensitivity with respect to the load input becomes high.
【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の材質を適切に選
定すると、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、ゲージ率Kfv の
大きな( 7〜10)軸方向(縦方向)抵抗体厚膜6c1 ,
6c3 と、ゲージ率Kfh0の小さな(1.5 〜2.0 )周方向
(横方向)抵抗体厚膜6c2 ,6c4 とを交互に配置す
る状態でホイートストンブリッジ回路を組んだ構成とし
たことで、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, when the material of the resistor thick film 6c is properly selected, a gage factor higher than a general metal strain gage factor can be obtained, which can enhance the output sensitivity to a load input. , A large (7 to 10) axial (longitudinal) resistor thick film 6c 1 having a large gauge factor K f v,
And 6c 3, Do (1.5 to 2.0) smaller the gauge factor K f h 0 circumferential direction (lateral direction) that was crossed constitute a Wheatstone bridge circuit in a state of placing the resistor thick film 6c 2, and 6c 4 alternately Thus, 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, which makes it possible to improve the detection accuracy. .
【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、起歪体を円筒状に形
成したが、その他の任意の形状とすることができる。For example, in the embodiment, the flexure element is formed in a cylindrical shape, but it may be in any other shape.
【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が可
能となる。Further, by appropriately selecting the material of the resistor thick film, it is possible to obtain a gauge factor higher than that of a general metal strain gauge, and it is possible to improve the detection accuracy.
【0048】さらに、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
検出方向とすると共に、そのゲージ率を大とし、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、そのゲージ率を小とし
たことで、荷重入力に対する出力感度が高まり、これに
より、荷重検出精度をさらに高めることができるように
なるという効果が得られる。Furthermore, in the Wheatstone bridge circuit, the strain detection direction of the resistance thick film of one pair facing each other is set as the load detection direction, and the gauge factor thereof is increased to make the resistance thick film of the other pair of resistance thick films of the opposite pair. By making the strain detection direction intersect with the load detection direction and making the gauge factor small, the output sensitivity to the load input is increased, which makes it possible to further improve the load detection accuracy. Is obtained.
【0049】また、請求項2記載の荷重検出装置にあっ
ては、特に、荷重検出方向を歪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ゲージ率を2.6 以下とし
たことで、荷重入力に対して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その抵抗値を増加させ
ることができ、これにより、荷重入力に対する出力電圧
をさらに高めることができるようになる。Further, in the load detecting device according to the second aspect, particularly, the gauge ratio of one set of the resistor thick film in which the load detecting direction is the direction intersecting the strain detecting direction is set to 2.6 or less. Thus, the resistance value can be increased in the direction of increasing the output voltage of the Wheatstone bridge circuit with respect to the load input, and thus the output voltage with respect to the load input can be further increased.
【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.
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 6 load detector 6a strain element 6b insulating thick film 6c resistor thick film 6d conductor thick film
Claims (2)
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すると
共に、そのゲージ率を大とし、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、そのゲージ率を小と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 resistor 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 one pair of resistors that face each other in the Wheatstone bridge circuit is formed. The strain detection direction of the thick film is set to the load detection direction, the gauge ratio is increased, and the strain detection direction of the opposing pair of resistor thick film is set to the direction intersecting the load detection direction and the gauge A load detection device characterized by a small rate.
向とする一方の組の抵抗体厚膜のゲージ率を2.6 以下と
したことを特徴とする請求項1記載の荷重検出装置。2. The load detecting device according to claim 1, wherein the gauge ratio of one set of the resistor thick film in which the strain detecting direction is a direction intersecting the load detecting direction is set to 2.6 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP319093A JPH06207865A (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Load detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP319093A JPH06207865A (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Load detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06207865A true JPH06207865A (en) | 1994-07-26 |
Family
ID=11550491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP319093A Pending JPH06207865A (en) | 1993-01-12 | 1993-01-12 | Load detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06207865A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6570556B1 (en) | 1999-01-08 | 2003-05-27 | Benq Corporation | Pointing stick device and the manufacturing method thereof |
| JP2007240410A (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Strain detector |
| US7836774B2 (en) | 2005-05-19 | 2010-11-23 | Panasonic Corporation | Strain detector having a column-shaped strain generator |
-
1993
- 1993-01-12 JP JP319093A patent/JPH06207865A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6570556B1 (en) | 1999-01-08 | 2003-05-27 | Benq Corporation | Pointing stick device and the manufacturing method thereof |
| US7836774B2 (en) | 2005-05-19 | 2010-11-23 | Panasonic Corporation | Strain detector having a column-shaped strain generator |
| JP2007240410A (en) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Strain detector |
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