本發(fā)明涉及在施加有載荷時對應變體上產(chǎn)生的應變進行測定，從而對載荷的大小進行檢測的應變傳感器以及使用了該應變傳感器的載荷檢測裝置。

背景技術：

以往，為了測定載荷的大小，使用通過對應變體上產(chǎn)生的應變進行檢測來測定載荷的大小的應變傳感器。圖18是以往的應變傳感器1的立體圖。圖19是應變傳感器1的應變體2的外周面的放大圖。

應變傳感器1具有應變體2、和第一至第四電阻元件(以下稱為電阻元件)3A、3B、3C、3D。應變體2由于載荷而產(chǎn)生應變。電阻元件3A、3B、3C、3D配置于應變體2的外周面。電阻元件3A、3B、3C、3D的電阻值根據(jù)應變量而變化。電阻元件3A、3B、3C、3D與對應變體2的應變量進行檢測的信號處理電路(未圖示)連結。應變體2形成為在軸向上具有空洞(未圖示)的圓筒狀，螺紋部4以夾著應變體2的方式沿著應變體2的軸向配置。而且，應變體2與螺紋部4通過焊接接合而一體化。

在應變體2的周面上，配置有相互對置的第一輸出電極(以下稱為輸出電極)5A和第二輸出電極(以下稱為輸出電極)5B。在輸出電極5A、5B之間設有電源電極6和接地電極7。上述的電極分別與焊盤電極8連接。輸出電極5A、5B、電源電極6、接地電極7是通過燒結銀而形成的線狀的Ag電極。輸出電極5A、5B在應變體2的軸向上對置。電源電極6與接地電極7配置在大致同一直線上。另外，電源電極6和接地電極7配置為與輸出電極5A、5B大致平行。

電阻元件3A以連接接地電極7與輸出電極5A的方式形成，電阻元件3B以連接接地電極7與輸出電極5B的方式形成。電阻元件3C以連接電源電極6與輸出電極5A的方式形成，電阻元件3D以連接電源電極6與輸出電極5B的方式形成。除了電源電極6與接地電極7相對置的部分90以外，將輸出電極5A與輸出電極5B相對置的之間的部分10、以及輸出電極5A、5B、電源電極6、接地電極7用應變電阻體覆蓋，由此來形成電阻元件3A、3B、3C、3D(例如，專利文獻1)。

圖20是現(xiàn)有的另一應變傳感器11的剖視圖，圖21是應變傳感器11的局部放大圖。應變傳感器11具有由析出硬化型不銹鋼構成為圓筒形狀的應變體12。在應變體12的外側面，以相互靠近的方式設有由Ag構成的電源電極、第一輸出電極、第二輸出電極以及接地(GND)電極(均未圖示)。

如圖21所示，在應變體12的下側的外側面，設有與電源電極電連接的第一下側應變檢測元件(以下稱為檢測元件)13。在與檢測元件13相反的一側，設有與第二輸出電極電連接的第二下側應變檢測元件(以下稱為檢測元件)14。在應變體12的上側的外側面，在檢測元件13的上側設有與檢測元件13和第一輸出電極電連接的第一上側應變檢測元件(以下稱為檢測元件)350。另外，在應變體12的上側的外側面的與第一上側應變檢測元件350相反的一側，設有與檢測元件14以及第二輸出電極電連接的第二上側應變檢測元件(以下稱為檢測元件)16。檢測元件13、14、350、16構成橋接電路。

另外，在圓筒形狀的應變體12的內(nèi)側設有延出部17，并且在延出部17的前端側設有柱部18。在應變體12的上端隔著間隙19而設有上側安裝部(未圖示)。下側安裝部(未圖示)對在應變體12的延出部17的前端設置的柱部18進行支承。而且，上側安裝部與下側安裝部構成支承構件(未圖示)。由軸構成的金屬制的按壓構件21固接在應變體12的上端側內(nèi)側面，并且沿應變體12的長度方向移動。在上側安裝部與按壓構件21之間設有間隙20，上側安裝部發(fā)揮限動部的作用。樹脂制的殼體22具有鉚接部23，通過對鉚接部23的前端進行鉚接，從而將支承構件的下側安裝部固定于殼體22。

另外，在殼體22上設有環(huán)氧玻璃制的電路基板24，電路基板24與應變體12的電源電極、第一輸出電極、第二輸出電極、以及GND電極電連接。并且，在電路基板24上設有由集成電路(IC)構成的處理電路25。處理電路25對由應變體12中的第一下側應變檢測元件13、第二下側應變檢測元件14、第一上側應變檢測元件350、第二上側應變檢測元件16以及電路圖案18構成的橋接電路的輸出信號進行處理。另外，在殼體22上設有具有連接器端子26的連接器部27。連接器端子26與電路基板24電連接，并且將輸出信號向外部輸出。(例如，專利文獻2)

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利第4760485號公報

專利文獻2：日本特開2013-061217號公報

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種獲得大的輸出信號且降低應變傳感器上產(chǎn)生的軸向力的影響，從而提高應變的檢測精度的應變傳感器。

本發(fā)明的應變傳感器具有沿著軸向延伸的筒狀的應變體、第一固定部、第二固定部、以及應變檢測元件。第一固定部與應變體在第一連接部處連接，從應變體的第一端的開口部沿著軸向延伸出。另外，第一固定部具有向被檢測體固定的第一卡合部。第二固定部與應變體在第二連接部處連接，從應變體的第二端的開口部以與應變體之間隔著空隙的方式向與第一固定部相反的方向延伸出。另外，第二固定部具有向被檢測體固定的第二卡合部。應變檢測元件設于應變體的外周面。應變檢測元件配置為在軸向上，應變檢測元件的中心相對于空隙的中心位于第二固定部所在的一側。

通過上述結構，能夠降低將應變傳感器向被檢測體安裝時的軸向力，從而能夠提高應變傳感器的檢測精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施方式1中的應變傳感器的剖視圖。

圖2是圖1所示的應變傳感器的應變體的外周面的展開圖。

圖3是在圖2所示的應變體上設置的應變檢測元件的電路圖。

圖4是示出圖1所示的應變傳感器變形后的狀態(tài)的局部放大圖。

圖5是示出由于軸向力而在圖1所示的應變傳感器上產(chǎn)生的應變的大小的分布的圖。

圖6是本發(fā)明的實施方式2中的應變傳感器的剖視圖。

圖7是示出圖6所示的應變傳感器變形后的狀態(tài)的局部放大圖。

圖8是包括圖6所示的應變傳感器在內(nèi)的載荷檢測裝置的結構圖。

圖9是圖8所示的載荷檢測裝置的局部剖視圖。

圖10是示出通過圖6所示的應變傳感器中的承受部的尺寸變更而引起的、在軸向力的作用下在該應變傳感器上產(chǎn)生的應變的大小的變化的圖。

圖11是包括本發(fā)明的實施方式2中的另一應變傳感器在內(nèi)的載荷檢測裝置的剖視圖。

圖12是本發(fā)明的實施方式3中的應變傳感器的剖視圖。

圖13是示出圖12所示的應變傳感器變形后的狀態(tài)的局部放大圖。

圖14是包括圖12所示的應變傳感器在內(nèi)的載荷檢測裝置的結構圖。

圖15是圖14所示的載荷檢測裝置的局部剖視圖。

圖16是本發(fā)明的實施方式3中的另一應變傳感器的剖視圖。

圖17是本發(fā)明的實施方式3中的又一應變傳感器的剖視圖。

圖18是以往的應變傳感器的立體圖。

圖19是圖18所示的應變傳感器的局部放大圖。

圖20是另一以往的應變傳感器的側剖視圖。

圖21是圖20所示的應變傳感器的局部放大圖。

具體實施方式

在對本發(fā)明的實施方式進行說明之前，對以往的應變傳感器中存在的問題點簡單地進行說明。在專利文獻1公開的應變傳感器中，輸出信號小。在專利文獻2公開的應變傳感器中，由于向被檢測體安裝時產(chǎn)生的軸向力的影響，檢測精度降低。

以下，參照附圖對本發(fā)明的各種實施方式中的應變傳感器進行說明。需要說明的是，在實施方式2、3中，對與在先實施方式具有相同結構的部件標注相同的附圖標記，有時省略詳細說明。另外，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，各實施方式所特有的結構也可以與其他實施方式的結構組合。

(實施方式1)

圖1是本發(fā)明的實施方式1中的應變傳感器31的側剖視圖。圖2是應變傳感器31的應變體32的外周面的展開圖。

應變傳感器31具有沿著軸34的方向延伸的筒狀的應變體32、第一固定部35、第二固定部37以及應變檢測元件125。第一固定部35在第一連接部33處與應變體32的內(nèi)側連接，從應變體32的第一端的開口部沿著軸34的方向延伸出。另外，第一固定部35具有向被檢測體(未圖示)固定的第一卡合部127。第二固定部37在第二連接部36處與應變體32的內(nèi)側連接，從應變體32的第二端的開口部以與應變體32之間隔著空隙43的方式向與第一固定部35相反的方向延伸出。另外，第二固定部37具有固定于被檢測體的第二卡合部126。應變檢測元件125設于應變體32的外周面。

第一卡合部127和第二卡合部126由螺紋構成。以使墊圈(未圖示)與第一面38、第二面40抵接的方式將第一卡合部127和第二卡合部126緊固于被檢測體，由此將應變傳感器31固定于被檢測體。

需要說明的是，優(yōu)選延出部42從第二連接部36向與第二固定部37延伸出的方向相同的方向延伸出。后面將對此進行敘述。

第一固定部35具有向與軸34的方向正交的方向突出的第一厚壁部39，第二固定部37具有向與軸34的方向正交的方向突出的第二厚壁部41。第一厚壁部39在靠近第一卡合部127的位置具有與軸34的方向正交的第一面38，第二厚壁部41在靠近第二卡合部126的位置具有與軸34的方向正交的第二面40。

而且，應變檢測元件125在軸34的方向上，配置在比空隙43的中心更靠近第二固定部37的位置。即，應變檢測元件125配置為在軸34的方向上，應變檢測元件125的中心相對于空隙43的中心位于第二固定部37所在的一側。

如圖2所示，在應變體32的外周面上，設有包括第一輸出電極44、第二輸出電極45、電源電極46以及接地電極47在內(nèi)的電路圖案。應變檢測元件125包括第一應變電阻圖案48、第二應變電阻圖案49、第三應變電阻圖案50以及第四應變電阻圖案51。以下稱為圖案48～51。

圖案48連接在電源電極46與第一輸出電極44之間，圖案49連接在接地電極47與第一輸出電極44之間。圖案50連接在電源電極46與第二輸出電極45之間，圖案51連接在接地電極47與第二輸出電極45之間。圖案48和圖案50配置在與圖案49和圖案51相比更靠近第一固定部35的位置。應變檢測元件125與電路圖案構成圖3所示的全橋電路。

應變體32由不銹鋼等金屬構成。首先，在應變體32的外周面上印刷玻璃糊劑之后，將應變體32在約550℃下燒成約10分鐘，由此形成絕緣被膜(未圖示)。接下來，在該絕緣被膜上印刷銀糊劑并將應變體32在約550℃下燒成約10分鐘，由此形成電路圖案。而且，在絕緣被膜上印刷電阻糊劑，將應變體32在約550℃下燒成約10分鐘，由此形成圖案48～50。第一固定部35及第二固定部37可以與圓筒狀的應變體32通過焊接接合而一體化，或者通過對由同一材料構成的構件進行加工而形成。

需要說明的是，在本實施方式中，作為一例而說明了根據(jù)電阻值的變化對應變體32的應變量進行檢測的應變電阻方式的應變傳感器31，但也可以使用頻率根據(jù)應變量而變化的方式、靜電電容根據(jù)應變量而變化的方式。該情況在后述的實施方式2、3中也是同樣的。

以下，對應變傳感器31的動作進行說明。圖4是示出應變體32上施加有載荷時的應變傳感器31的變形的局部放大圖。在與被檢測體連接的應變傳感器31上，施加有經(jīng)由第一固定部35或第二固定部37而沿軸34的方向按壓應變體32的載荷。應變體32由于該載荷而變形。

當從被檢測體經(jīng)由第一固定部35或第二固定部37而向應變體32施加載荷F時，剪切載荷f施加于第二固定部37。由于剪切載荷f，力矩作用于應變體32的外側面，拉伸應力在第一連接部33與第二連接部36之間施加于應變體32。其結果是，在第一連接部33與第二連接部36之間的部分應變體32以向外側位移的方式發(fā)生變形，延出部42以向內(nèi)側位移的方式發(fā)生變形。

通過應變體32這樣變形，由此壓縮應力施加于圖案48、50，拉伸應力施加于圖案49、51。由于這樣的應力，圖案48、50的電阻值變大，圖案49、51的電阻值變小。由此，在第一輸出電極44與第二輸出電極45之間產(chǎn)生電位差。通過對該電位差進行信號處理，從而處理電路能夠形成與檢測載荷相應的輸出信號。

如上述那樣，通過對由于施加載荷F而在應變體32上產(chǎn)生的應變進行檢測，由此能夠測定載荷F的大小。然而，在借助墊圈而通過第一固定部35和第二固定部37將應變傳感器31安裝于被檢測體時，應變體32也會發(fā)生變形。此時，從第一固定部35和第二固定部37向應變體32沿著軸34的方向反向地施加有拉伸力。即，沿圖4中的上下方向拉伸的力(以下作為軸向力來說明)施加于應變體32。

圖5示出應變體32如圖4那樣發(fā)生變形時的應變體32的應變的大小的分布、和向被檢測體安裝時由于軸向力而在應變傳感器31上產(chǎn)生的應變的大小的分布。圖5中的橫軸將延出部42的前端設為0.0mm而示出應變體32的軸34的方向上的應變體32的位置?？v軸示出在應變體32的外周面上產(chǎn)生的應變的大小，將應變的大小的絕對值成為最大的位置(約4.1mm)的值設為1而進行標準化并示出。需要說明的是，在縱軸上，+側示出拉伸應力，-側示出壓縮應力。

圖5所示的數(shù)據(jù)是使用長度為5.0mm的應變體32的情況下的測定結果，該長度為從圖1所示的應變體32的延出部42的前端P1到應變體32的靠近第一固定部35的端部P2為止的長度。位置5.0意味著端部P2。另外，圖5將從第一固定部35沿軸34的方向施加1kN的載荷時的應變的分布作為應變分布A而示出，將以10kN的力借助墊圈向被檢測體固定應變傳感器31時的由于軸向力而在應變體32上產(chǎn)生的應變的分布作為應變分布B而示出。

第一連接部33的長度為1.2mm，第二連接部36的長度為2.0mm，延出部42的長度為1.0mm。從而，0.0mm～1.0mm的部分為延出部42，1.0mm～3.0mm的部分為第二連接部36，3.0mm～3.8mm的部分為空隙43，3.8mm～5.0mm的部分為第一連接部33。圖案48以及圖案50的在軸34的方向上的中心部位于圖5中的2.6mm的位置，圖案49以及圖案51的在軸34的方向上的中心部位于1.6mm的位置。

在以10kN的載荷將應變傳感器31向被檢測體固定的情況下，在4.2mm的位置處由于軸向力而產(chǎn)生大小為-1的應變。另一方面，在對應變傳感器31施加1kN的壓縮載荷時，應變體32上產(chǎn)生約0.78的應變。從而可知，由于軸向力的影響，在應變體32上產(chǎn)生與對應變傳感器31施加1kN的壓縮載荷時同等程度以上的應變。因此，在受到軸向力的較大影響的位置處設有應變檢測元件125的情況下，軸向力的影響大，施加于應變傳感器31的壓縮載荷的檢測精度降低。

在使用墊圈向被檢測體固定應變傳感器31的情況下，墊圈以與第一面38和第二面40抵接的方式緊固應變傳感器31。因此，以第一面38和第二面40為基準而在軸34的方向上以拉伸應變體32的方式施加軸向力。此時，與施加有軸向力的第一面38、第二面40越靠近的位置，越施加有大的軸向力，應變體32發(fā)生較大的應變。另外，設有空隙43的部分與第一連接部33、第二連接部36相比，與軸34正交的方向上的厚度變薄，因此應變體32在設有空隙43的部分容易發(fā)生應變。

因此，如圖5的應變分布B所示，將應變傳感器31向被檢測體安裝時產(chǎn)生的軸向力的影響(應變)在第一連接部33的靠近空隙43的端部(4.1mm的位置)處成為最大。而且，應變在第一連接部33與第二連接部36之間的中間點(3.4mm的位置)處成為一半以下(約-0.4)，軸向力的影響隨著接近第二連接部36而降低，在第二連接部36的靠近空隙43的端部(3.0mm的位置)處成為0。

如前述那樣，應變分布A示出在向被檢測體安裝應變傳感器31之后，由于從第一固定部35沿軸34的方向施加壓縮載荷F而在應變體32上產(chǎn)生的應變。在第一連接部33與第二連接部36之間的空隙43處，應變在靠近第一連接部33的端部(3.0mm的位置)處最小。應變的大小在該位置處也達到約0.6，與由于軸向力而產(chǎn)生的應變相比足夠大。即，在空隙43的靠近第一連接部33的端部附近，能夠降低軸向力的影響且靈敏度良好地檢測由于載荷而產(chǎn)生的應變。

因此，優(yōu)選將應變檢測元件125設置在比第一連接部33與第二連接部36的中間(3.4mm)更靠近第二連接部36的位置。即，應變檢測元件125配置為在軸34的方向上，應變檢測元件125的中心相對于空隙43的中心位于第二固定部37所在的一側即可。由此，能夠降低軸向力的影響且在施加有壓縮載荷時檢測到大的應變，因此能夠提高應變傳感器31的檢測精度。

另外，將應變檢測元件125設置為在軸34的方向上，其中心處于第二連接部36中的靠近空隙43的端部附近(2.9mm的位置)，由此能夠使軸向力的影響為0，能夠提高應變傳感器31的檢測精度。

并且，優(yōu)選將應變檢測元件125的圖案48、50設置在第二連接部36中的軸向力為0的位置(2.9mm的位置)，將圖案49、51設置在第二連接部36的靠近延出部42的位置(1.0mm～1.3mm的位置)、即空隙43的相反側?；蛘撸瑘D案49、51也可以設置在延出部42(0.0mm～1.0mm的位置)上。通過上述的配置，拉伸應力施加于圖案48、50，壓縮應力施加于圖案49、51。因此，能獲得大的檢測信號，從而能夠提高應變傳感器31的檢測靈敏度。

另外根據(jù)圖5，在第二連接部36的靠近延出部42的位置(1.2mm的位置)處施加壓縮載荷時產(chǎn)生的應變的絕對值成為最大(負值、最小)。因此，通過將圖案49、51設置在該位置(1.2mm的位置)，由此能夠提高應變傳感器31的檢測靈敏度。

將被檢測體向第一卡合部127緊固時，若被檢測體與第一面38接觸，則不能進一步緊固。同樣地，將被檢測體向第二卡合部126緊固時，若被檢測體與第二面40接觸，則不能進一步緊固。從而，第一面38、第二面40分別作為緊固被檢測體時的第一支承面、第二支承面而發(fā)揮功能。通過這樣設置第一厚壁部39、第二厚壁部41，從而在緊固被檢測體而在應變體32上產(chǎn)生應變時，能夠確保從被檢測體到應變體32的在軸34的方向上的距離。其結果是，能夠減少該應變。此外，第一厚壁部39、第二厚壁部41可以分別設置在第一固定部35、第二固定部37的外周面整體上，也可以僅設置在一部分上。

這樣，通過在將應變傳感器31向被檢測體安裝時產(chǎn)生的軸向力的影響較小的位置設置應變檢測元件125，由此能夠提高應變傳感器31的檢測精度。

需要說明的是，在以上的說明中，構成由圖案48、圖案49、圖案50以及圖案51構成的全橋電路來作為應變檢測元件125，但本發(fā)明不限于此。只要能夠通過檢測電阻變化等來對應變體32上產(chǎn)生的應變進行檢測即可。即，圖案48～51是第一至第四應變檢測元件的一例。該情況也適用于以下的實施方式2、3。

(實施方式2)

圖6是本發(fā)明的實施方式2中的應變傳感器120的側剖視圖。應變傳感器120具有應變體32、第一固定部35、第二固定部37以及應變檢測元件125。第一固定部35在第一連接部33處與應變體32的內(nèi)側連接，從應變體32的第一端的開口部沿軸34的方向延伸出。第二固定部37在第二連接部36處與應變體32的內(nèi)側連接，從應變體32的第二端的開口部以與應變體32之間隔著空隙43的方式向與第一固定部35相反的方向延伸出。即，以填埋應變體32的第一端的開口部的方式接合第一固定部35，以填埋第二端的開口部的方式接合第二固定部37，在第一固定部35與第二固定部37之間設有空隙43。另外，第一固定部35具有向被檢測體(未圖示)固定的第一卡合部127，第二固定部37具有向被檢測體固定的第二卡合部126。應變檢測元件125設于應變體32的外周面。以上的結構與實施方式1中的應變傳感器31相同。應變傳感器120與應變傳感器31的不同點在于，取代第一厚壁部39、第二厚壁部41，而在第二固定部37上，在第二卡合部126與和應變體32連接的第二連接部36之間設置承受部128。

承受部128從第二卡合部126的靠近應變體32的端部到應變體32為止設于第二固定部37的外周面整體。承受部128的徑向129的長度L1比第二固定部37的徑向129的長度L2長。

在向被檢測體安裝應變傳感器120的情況下，在被檢測體上設置用于安裝應變傳感器120的安裝孔(未圖示)，通過螺紋緊固將第二卡合部126固定于該安裝孔。在該固定時，由于長度L1比長度L2長，由此能夠在被檢測體與應變體32不接觸的狀態(tài)下向被檢測體安裝應變傳感器120。即，承受部128發(fā)揮與實施方式1中的第二厚壁部41同樣的效果。

應變檢測元件125的結構如在實施方式1中參照圖2、圖3進行說明的那樣，因而省略說明。另外，關于與實施方式1相同的結構，可以同樣地進行制作。

以下，對應變傳感器120的動作進行說明。圖7是示出作為輸入載荷的載荷(例如踏力)傳達至應變傳感器120的應變體32而使應變傳感器120變形后的狀態(tài)的局部放大圖。

在與被檢測體連接的應變傳感器120上，經(jīng)由第一固定部35或第二固定部37沿著軸34的方向在按壓應變體32的方向上施加有載荷。應變體32由于該載荷而變形。

當從被檢測體經(jīng)由第一固定部35或第二固定部37而向應變體32施加載荷F時，剪切載荷f施加于第一固定部35。由于該剪切載荷f，力矩作用于應變體32的外側面，在應變體32的第一連接部33與第二連接部36之間施加有拉伸應力。應變體32在第一連接部33與第二連接部36之間的部分以向外側位移的方式發(fā)生變形，且延出部42以向內(nèi)側位移的方式發(fā)生變形。與實施方式1同樣，延出部42從應變體32與軸34的方向平行地向設有第二固定部37的一側延伸。

通過應變體32這樣變形，從而在向第二固定部37施加有載荷的情況下，壓縮應力施加于第一應變電阻圖案48、第三應變電阻圖案50，拉伸應力施加于第二應變電阻圖案49、第四應變電阻圖案51。由于施加有上述的應力，從而第一應變電阻圖案48、第三應變電阻圖案50的電阻值變大，第二應變電阻圖案49、第四應變電阻圖案51的電阻值變小。由此，在圖2、圖3所示的第一輸出電極44與第二輸出電極45之間產(chǎn)生電位差，通過由處理電路對電位差進行信號處理，能夠形成與檢測載荷相應的輸出信號。即，應變傳感器120的動作原理與應變傳感器31的動作原理相同。

接下來，利用包括應變傳感器120在內(nèi)的車輛用的載荷檢測裝置139，對承受部128帶來的降低軸向力向應變體32傳遞的效果進行說明。圖8是示出載荷檢測裝置139的結構圖，圖9是載荷檢測裝置139的沿9-9線的剖視圖。

載荷檢測裝置139具有踏板臂140、U形夾銷141、U形夾142、應變傳感器120以及操作桿143。向作為輸入構件的踏板臂140輸入由使用者輸入的作為載荷的例子的踏力。U形夾銷141與踏板臂140及U形夾142連接。U形夾銷141和U形夾142構成連接構件。作為傳遞構件的操作桿143經(jīng)由應變傳感器120與連接構件連接，從而傳遞踏力。

即，U形夾142與操作桿143通過應變傳感器120連接。輸入至踏板臂140的踏力通過U形夾142與U形夾銷141并經(jīng)由應變傳感器120而向操作桿143傳遞。傳遞至操作桿143的踏力Ft向制動系統(tǒng)(未圖示)傳遞，與輸入的踏力相應地進行制動動作，從而對車輛實施制動。

如圖9所示，在操作桿143和U形夾142上分別設有用于安裝應變傳感器120的安裝孔144、145。在安裝孔144中螺紋緊固第二卡合部126，在安裝孔145中螺紋緊固第一固定部35。

在將應變傳感器120與U形夾142、操作桿143連接時產(chǎn)生軸向力。作為該軸向力的例子，對向操作桿143安裝時產(chǎn)生的軸向力f1進行說明。

在向操作桿143安裝應變傳感器120的情況下，對第二固定部37沿軸34的方向施加有軸向力f1。與此相伴，對與操作桿143相接的承受部128施加有反力f2。

若反力f2向應變體32直接傳遞，則應變體32發(fā)生變形，應變傳感器120的檢測精度降低。然而，在應變傳感器120上設有承受部128。因此，反力f2從操作桿143經(jīng)由承受部128而向應變體32傳遞。

承受部128從與操作桿143相接的面到應變體32為止具有長度L。由此，反力f2傳遞至應變體32為止的傳遞路徑的剛性變高，應變體32變得難以變形。尤其若增大長度L，則該效果變大。因此，向操作桿143安裝應變傳感器120時產(chǎn)生的軸向力f1的影響降低，應變傳感器120的檢測精度提高。

另外，通過使空隙43的徑向129的長度L11比承受部128的徑向129的長度(直徑)L12長，由此經(jīng)由承受部128傳遞的反力f2不會直接傳遞至應變體32。因此，能夠降低軸向力f1對應變體32的影響，應變傳感器120的檢測精度得以提高。另外，若進一步縮短長度L12，則應變體32與承受部128之間的距離變大，軸向力f2向應變體32的傳遞得以減輕。因此，能夠進一步降低軸向力f1對應變體32的影響。

圖10示出對于應變傳感器120，將承受部128的直徑L12以大、中、小這三個階段進行變更、并且對從與操作桿143相接的面到應變體32為止的長度L進行變更時，作為軸向力f1而施加了30kN的力時的應變的大小的變化。需要說明的是，在應變傳感器120中，應變體32的徑向129的長度為18mm，空隙43的徑向129的長度L11為15.4mm。

在承受部128的直徑L12最大的“大”的條件下，直徑L12為16mm，直徑L12比長度L11長。在承受部128的直徑L12為“中”的條件下，直徑L12為14mm，直徑L12比長度L11短。在承受部128的直徑L12最小的“小”的條件下，直徑L12為12mm，直徑L12比“中”的條件時更短。

橫軸以承受部128的與操作桿143接觸的接觸面為基準而示出到應變體32為止的長度L?？v軸示出應變體32的應變的大小，將承受部128的直徑為14mm(“中”)、長度L為1mm時在應變體32上產(chǎn)生的應變量作為1而進行標準化并示出。

如圖10所示，在將承受部128的直徑從“大”向“中”變更而使承受部128的直徑L12比空隙43的徑向129的長度L11短時，由于軸向力f1而在應變體32上產(chǎn)生的應變的大小減少約60％左右。即，可知在該構造中，由于軸向力f1而產(chǎn)生的反力f2難以直接傳遞至應變體32。在將承受部128的直徑進一步減小為“小”時，應變的大小比“中”時進一步減少約60％左右。這樣，通過使承受部128的直徑L12比空隙43的徑向129的長度L11短，由此能夠降低軸向力f1對應變體32的影響。而且，通過進一步縮短承受部128的直徑L12，由此能夠進一步降低軸向力f1對應變體32的影響。

另外，在承受部128的直徑L12的“大”、“中”、“小”的各條件下，若承受部128的從與操作桿143相接的面到應變體32為止的長度L變長，則在應變體32上產(chǎn)生的應變量減少。尤其在承受部128的直徑“小”且長度L為6mm的情況下，應變的大小幾乎為0。這樣，若增長承受部128的長度L，則從施加有軸向力f1的位置到應變體32為止的傳遞路徑的剛性變高，能夠降低軸向力f1對應變體32的影響。

另外，在載荷檢測裝置139中，在U形夾142上設有螺紋孔作為安裝孔145，第一固定部35螺紋緊固于U形夾142，將U形夾142向應變傳感器120緊固連結時產(chǎn)生的軸向力的影響由螺母146吸收。這樣，螺母146在遠離應變體32的位置受到軸向力f1。因此，能夠降低軸向力f1對應變體32的影響。另外，通過使用螺母146，由此能夠?qū)形夾142與應變體32之間的距離進行自由地調(diào)節(jié)，從而對載荷檢測裝置139的大小進行調(diào)節(jié)。因此，能夠在各種車種的制動系統(tǒng)中應用。

需要說明的是，也可以如圖11所示那樣將承受部128設置在與應變體32分離的位置。圖11是包括本實施方式中的另一應變傳感器在內(nèi)的載荷檢測裝置的剖視圖。

通過在與應變體32分離的位置設置承受部128，能夠大幅降低軸向力f1對應變體32的影響。另外，通過將承受部128設置在與應變體32分離的位置，從而在承受部128與應變體32之間形成與承受部128相比徑向129的長度更短的區(qū)域。因此，能夠進一步降低軸向力f1對應變體32的影響。

另外，若后來通過焊接等方法將承受部128設于第二固定部37，則容易調(diào)節(jié)承受部128的位置。因此，容易在各種制動系統(tǒng)中應用。

需要說明的是，在將承受部128設置在與應變體32分離的位置的情況下，也可以構成為不設置在應變體32的外周整面上，而例如設置從第二固定部37突出的突起。此時，若僅設置一個承受部128，則僅對一個承受部128產(chǎn)生反力f2，軸向力f1不會平衡地向應變體32傳遞，由于軸向力f1而產(chǎn)生的應變量根據(jù)應變體32的位置而發(fā)生偏倚。因此，若不是僅設置一個而是設置多個承受部128，則承受部128能夠平衡地承受軸向力f1。因此，應變傳感器120的檢測精度進一步提高。另一方面，若不設置多個承受部128而以包圍第二固定部37的外周的方式設置承受部128，則能夠由承受部128整體來承受軸向力f1。因此，應變傳感器120的檢測精度進一步提高。

需要說明的是，在本實施方式中，對制動系統(tǒng)用的載荷檢測裝置139進行了說明，但只要是從第一固定部35沿軸34的方向施加的載荷的檢測的用途，例如也可以在施加于車輛用座椅的重量的檢測等中應用。需要說明的是，取代應變傳感器120而使用實施方式1的應變傳感器31也能夠發(fā)揮同樣的效果。

(實施方式3)

圖12是本發(fā)明的實施方式3中的應變傳感器221的側剖視圖。應變傳感器221具有應變體32、第一固定部35、第二固定部37、以及第一應變電阻圖案48～第四應變電阻圖案51。第一應變電阻圖案48～第四應變電阻圖案51與實施方式1、2同樣構成圖2所示的應變檢測元件125。第一固定部35在第一連接部33處與應變體32的內(nèi)側連接，從應變體32的第一端的開口部沿軸34的方向延伸出。第二固定部37在第二連接部36處與應變體32的內(nèi)側連接，從應變體32的第二端的開口部以與應變體32之間隔著空隙43的方式向與第一固定部35相反的方向延伸出。另外，第一固定部35具有向被檢測體(未圖示)固定的第一卡合部127，第二固定部37具有向被檢測體固定的第二卡合部126。應變檢測元件125設于應變體32的外周面。以上的結構與實施方式1中的應變傳感器31相同。應變傳感器221與應變傳感器31的不同點在于，在面對空隙43的第一固定部35的面229上設有圓柱形狀的限動部230。

應變檢測元件125的結構如在實施方式1中參照圖2、圖3進行說明的那樣，因而省略說明。另外，關于與實施方式1相同的結構，可以同樣地進行制作。限動部230可以與第一固定部35通過焊接接合而一體化，或者通過對由同一材料構成的構件進行加工而形成。

以下，對應變傳感器221的動作進行說明。圖13是示出對應變傳感器221中應變體32施加載荷而使應變傳感器221變形后的狀態(tài)的局部放大圖。

在與被檢測體連接的應變傳感器221上，經(jīng)由第一固定部35或第二固定部37沿著軸34的方向在按壓應變體32的方向上施加有載荷。應變體32由于該載荷而變形。

當從被檢測體經(jīng)由第一固定部35或第二固定部37向應變體32施加載荷F時，剪切載荷f施加于第一固定部35。由于該剪切載荷f，力矩作用于應變體32的外側面，在應變體32的第一連接部33與第二連接部36之間施加有拉伸應力。應變體32在第一連接部33與第二連接部36之間的部分以向外側位移的方式發(fā)生變形，且延出部42以向內(nèi)側位移的方式發(fā)生變形。延出部42與實施方式1同樣從應變體32與軸34的方向平行地向設有第二固定部37的一側延伸。

通過應變體32這樣變形，從而在向第一固定部35施加有載荷的情況下，壓縮應力施加于第一應變電阻圖案48、第三應變電阻圖案50，拉伸應力施加于第二應變電阻圖案49、第四應變電阻圖案51。由于施加有上述的應力，從而第一應變電阻圖案48、第三應變電阻圖案50的電阻值變大，第二應變電阻圖案49、第四應變電阻圖案51的電阻值變小。由此，在圖2、圖3所示的第一輸出電極44與第二輸出電極45之間產(chǎn)生電位差，通過由處理電路對電位差進行信號處理，能夠形成與檢測載荷相應的輸出信號。即，應變傳感器221的動作原理與應變傳感器31的動作原理相同。

如上述那樣，當應變體32如圖13所示那樣發(fā)生變形時，對應變體32與第一固定部35的交界的第一連接部33施加有較大的力。在載荷F過大的情況下，應變體32與第一固定部35可能會在第一連接部33處斷裂。

對此，在應變傳感器221中，在第一固定部35上設有限動部230。因此，即使過度的載荷F施加于應變傳感器221而使得應變體32發(fā)生較大的變形，限動部230電會與第二固定部37接觸而妨礙應變體32的變形。其結果是，應變體32不能超出其耐久性地發(fā)生變形。這樣，由于應變體32的變形的大小受到限制，因此即使在載荷F大的情況下，應變體32也不會斷裂，從而能夠提高應變傳感器221的耐久性。

另外，即使施加通常的使用范圍內(nèi)的載荷，限動部230也與第二固定部37分離。因此，在通常的使用時，限動部230不會阻礙應變體32的變形，應變體32能夠充分地發(fā)生變形。因此，能夠不降低應變傳感器221的檢測精度地提高應變傳感器221的耐久性。

圖14是包含應變傳感器221在內(nèi)的載荷檢測裝置139A的結構圖，圖15是圖14所示的載荷檢測裝置139A的15-15線上的剖視圖。即，載荷檢測裝置139A在實施方式2的載荷檢測裝置139中，取代應變傳感器120而使用應變傳感器221。

安裝于載荷檢測裝置139A的應變傳感器221將使用者對踏板臂140施加的踏力Ft向操作桿143傳遞。而且，即使在使用者以超出設想的強度對踏板臂140施加踏力Ft的情況下，也通過限動部230對應變體32的變形量進行限制。因此，能夠防止應變體32與第一固定部35的交界的第一連接部33的斷裂。其結果是，抑制在使用者駕駛車輛時第一連接部33斷裂而使應變傳感器221損壞的情況，不會發(fā)生使用者無法制動的狀況，能夠提高車輛的安全性。

需要說明的是，在本實施方式中，限動部230的形狀除了圓柱形狀以外，例如也可以是圓錐形狀、半球形狀等形狀。另外，關于限動部230的大小、徑向的寬度，也可以根據(jù)空隙43的軸34的方向上的長度、使用用途、第一連接部33的截面積等而適當選擇。另外，在本實施方式中僅設有一個限動部230，但也可以設置多個。通過設置多個限動部230，由此例如在載荷沿與軸向不同的方向施加于第一固定部35、導致載荷偏倚地施加于應變體32那樣的使用環(huán)境下，也能夠根據(jù)使用環(huán)境來配置多個限動部230。因此，能夠進一步提高耐久性。

接下來，參照圖16對本實施方式中的另一應變傳感器251進行說明。圖16是應變傳感器251的側剖視圖。

應變傳感器251與應變傳感器221的不同點在于，在面對空隙43的第一固定部35的面229上取代限動部230而設有限動部252。并且，限動部252具有與設于第二固定部37的螺紋孔253連接的螺紋部252A。

根據(jù)上述的結構，在應變傳感器251中，與應變傳感器221相比進一步限制應變體32的變形。因此，應變體32的耐久性進一步提高。

需要說明的是，優(yōu)選最窄部分S的截面積(最小截面積)與限動部252的有效截面積之和比第一固定部35的第一卡合部127的有效截面積大，其中最窄部分S為應變體32與第一固定部35的連接部分的最窄部分。需要說明的是，在此，有效截面積是指根據(jù)成為螺紋構造的部分的螺紋的有效直徑而求出的截面積。

當沿軸34的方向施加載荷時，力同樣地施加于第一連接部33和限動部252。此時，只要最窄部分S的截面積與限動部252的有效截面積之和比第一固定部35的有效截面積大，則在施加過度的載荷時，第一固定部35比應變體32先斷裂。即，與第一固定部35相比，能夠使應變體32對載荷的耐久性更高。因此，能夠進一步提高應變傳感器221的耐久性。

限動部252與第二固定部37螺紋緊固，但限動部252能夠移動和第二固定部37的螺紋孔與限動部252之間的空間量相應的量。因此，不會妨礙應變體32的變形而能夠檢測出應變。

接下來，參照圖17對本實施方式中的又一應變傳感器261進行說明。圖17是應變傳感器261的側剖視圖。

應變傳感器251與應變傳感器221的不同點在于，在面對空隙43的第一固定部35的面229上取代限動部230而設有限動部262。并且，限動部262向設于第二固定部37的孔部263插入。在限動部262上，設有從前端262A向與限動部262延伸的方向(軸34的方向)不同的方向延伸的延伸部264。前端262A是指限動部262中在軸34的延伸方向上距第一卡合部127最遠的端部。

在過度的載荷施加于應變傳感器261時，限動部262與第二固定部37的底面接觸。因此，限動部262能夠與限動部230同樣地限制應變體32的變形的大小。從而，應變傳感器261的耐久性提高。另外，由于限動部262的前端262A與第二固定部37的底面分離，從而在載荷施加于應變傳感器261時，應變體32能夠充分地變形。因此，檢測精度不降低而應變傳感器261的耐久性提高。

另外，在限動部262上設有延伸部264，因此即使第一連接部33由于某種理由而斷裂使得應變體32與第一固定部35分離，延伸部264也與第二固定部37接觸。因此，能夠防止第一固定部35與第二固定部37分離。

如以上那樣，不僅應變傳感器261的耐久性提高，而且應變傳感器261即使在斷裂的情況下也不會分離。因此，能夠發(fā)揮作為載荷的傳遞構件的功能。從而，若將應變傳感器261在圖14所示的載荷檢測裝置139A中應用，則在應變傳感器261斷裂而失去作為傳感器的功能的情況下，也能夠從U形夾142向操作桿143傳遞踏力。因此，載荷檢測裝置139A的可靠性提高。

需要說明的是，限動部262與延伸部264可以通過焊接接合而一體化，或者通過對由同一材料構成的構件進行加工而形成。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的應變傳感器能夠降低向被檢測體安裝應變傳感器時產(chǎn)生的軸向力的影響，從而提高應變傳感器的檢測精度，因此在車輛用踏板類的踏入載荷的檢測、車輛用駐車制動的線纜張力的檢測、車輛用座椅的接觸面載荷的檢測等中有用。

附圖標記說明

31、120、221、251、261 應變傳感器

32 應變體

33 第一連接部

34 軸

35 第一固定部

36 第二連接部

37 第二固定部

38 第一面

39 第一厚壁部

40 第二面

41 第二厚壁部

42 延出部

43 空隙

44 第一輸出電極

45 第二輸出電極

46 電源電極

47 接地電極

48 第一應變電阻圖案(圖案)

49 第二應變電阻圖案(圖案)

50 第三應變電阻圖案(圖案)

51 第四應變電阻圖案(圖案)

125 應變檢測元件

126 第二卡合部

127 第一卡合部

128 承受部

129 徑向

139、139A 載荷檢測裝置

140 踏板臂

141 U形夾銷

142 U形夾

143 操作桿

144、145 安裝孔

146 螺母

229 面

230、252、262 限動部

252A 螺紋部

253 螺紋孔

262A 前端

263 孔部

264 延伸部