应变传感器以及使用了该应变传感器的载荷检测装置的制作方法

本发明涉及在施加有载荷时对应变体上产生的应变进行测定，从而对载荷的大小进行检测的应变传感器以及使用了该应变传感器的载荷检测装置。

背景技术：

以往，为了测定载荷的大小，使用通过对应变体上产生的应变进行检测来测定载荷的大小的应变传感器。图18是以往的应变传感器1的立体图。图19是应变传感器1的应变体2的外周面的放大图。

应变传感器1具有应变体2、和第一至第四电阻元件(以下称为电阻元件)3A、3B、3C、3D。应变体2由于载荷而产生应变。电阻元件3A、3B、3C、3D配置于应变体2的外周面。电阻元件3A、3B、3C、3D的电阻值根据应变量而变化。电阻元件3A、3B、3C、3D与对应变体2的应变量进行检测的信号处理电路(未图示)连结。应变体2形成为在轴向上具有空洞(未图示)的圆筒状，螺纹部4以夹着应变体2的方式沿着应变体2的轴向配置。而且，应变体2与螺纹部4通过焊接接合而一体化。

在应变体2的周面上，配置有相互对置的第一输出电极(以下称为输出电极)5A和第二输出电极(以下称为输出电极)5B。在输出电极5A、5B之间设有电源电极6和接地电极7。上述的电极分别与焊盘电极8连接。输出电极5A、5B、电源电极6、接地电极7是通过烧结银而形成的线状的Ag电极。输出电极5A、5B在应变体2的轴向上对置。电源电极6与接地电极7配置在大致同一直线上。另外，电源电极6和接地电极7配置为与输出电极5A、5B大致平行。

电阻元件3A以连接接地电极7与输出电极5A的方式形成，电阻元件3B以连接接地电极7与输出电极5B的方式形成。电阻元件3C以连接电源电极6与输出电极5A的方式形成，电阻元件3D以连接电源电极6与输出电极5B的方式形成。除了电源电极6与接地电极7相对置的部分90以外，将输出电极5A与输出电极5B相对置的之间的部分10、以及输出电极5A、5B、电源电极6、接地电极7用应变电阻体覆盖，由此来形成电阻元件3A、3B、3C、3D(例如，专利文献1)。

图20是现有的另一应变传感器11的剖视图，图21是应变传感器11的局部放大图。应变传感器11具有由析出硬化型不锈钢构成为圆筒形状的应变体12。在应变体12的外侧面，以相互靠近的方式设有由Ag构成的电源电极、第一输出电极、第二输出电极以及接地(GND)电极(均未图示)。

如图21所示，在应变体12的下侧的外侧面，设有与电源电极电连接的第一下侧应变检测元件(以下称为检测元件)13。在与检测元件13相反的一侧，设有与第二输出电极电连接的第二下侧应变检测元件(以下称为检测元件)14。在应变体12的上侧的外侧面，在检测元件13的上侧设有与检测元件13和第一输出电极电连接的第一上侧应变检测元件(以下称为检测元件)350。另外，在应变体12的上侧的外侧面的与第一上侧应变检测元件350相反的一侧，设有与检测元件14以及第二输出电极电连接的第二上侧应变检测元件(以下称为检测元件)16。检测元件13、14、350、16构成桥接电路。

另外，在圆筒形状的应变体12的内侧设有延出部17，并且在延出部17的前端侧设有柱部18。在应变体12的上端隔着间隙19而设有上侧安装部(未图示)。下侧安装部(未图示)对在应变体12的延出部17的前端设置的柱部18进行支承。而且，上侧安装部与下侧安装部构成支承构件(未图示)。由轴构成的金属制的按压构件21固接在应变体12的上端侧内侧面，并且沿应变体12的长度方向移动。在上侧安装部与按压构件21之间设有间隙20，上侧安装部发挥限动部的作用。树脂制的壳体22具有铆接部23，通过对铆接部23的前端进行铆接，从而将支承构件的下侧安装部固定于壳体22。

另外，在壳体22上设有环氧玻璃制的电路基板24，电路基板24与应变体12的电源电极、第一输出电极、第二输出电极、以及GND电极电连接。并且，在电路基板24上设有由集成电路(IC)构成的处理电路25。处理电路25对由应变体12中的第一下侧应变检测元件13、第二下侧应变检测元件14、第一上侧应变检测元件350、第二上侧应变检测元件16以及电路图案18构成的桥接电路的输出信号进行处理。另外，在壳体22上设有具有连接器端子26的连接器部27。连接器端子26与电路基板24电连接，并且将输出信号向外部输出。(例如，专利文献2)

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4760485号公报

专利文献2：日本特开2013-061217号公报

技术实现要素：

本发明提供一种获得大的输出信号且降低应变传感器上产生的轴向力的影响，从而提高应变的检测精度的应变传感器。

本发明的应变传感器具有沿着轴向延伸的筒状的应变体、第一固定部、第二固定部、以及应变检测元件。第一固定部与应变体在第一连接部处连接，从应变体的第一端的开口部沿着轴向延伸出。另外，第一固定部具有向被检测体固定的第一卡合部。第二固定部与应变体在第二连接部处连接，从应变体的第二端的开口部以与应变体之间隔着空隙的方式向与第一固定部相反的方向延伸出。另外，第二固定部具有向被检测体固定的第二卡合部。应变检测元件设于应变体的外周面。应变检测元件配置为在轴向上，应变检测元件的中心相对于空隙的中心位于第二固定部所在的一侧。

通过上述结构，能够降低将应变传感器向被检测体安装时的轴向力，从而能够提高应变传感器的检测精度。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的应变传感器的剖视图。

图2是图1所示的应变传感器的应变体的外周面的展开图。

图3是在图2所示的应变体上设置的应变检测元件的电路图。

图4是示出图1所示的应变传感器变形后的状态的局部放大图。

图5是示出由于轴向力而在图1所示的应变传感器上产生的应变的大小的分布的图。

图6是本发明的实施方式2中的应变传感器的剖视图。

图7是示出图6所示的应变传感器变形后的状态的局部放大图。

图8是包括图6所示的应变传感器在内的载荷检测装置的结构图。

图9是图8所示的载荷检测装置的局部剖视图。

图10是示出通过图6所示的应变传感器中的承受部的尺寸变更而引起的、在轴向力的作用下在该应变传感器上产生的应变的大小的变化的图。

图11是包括本发明的实施方式2中的另一应变传感器在内的载荷检测装置的剖视图。

图12是本发明的实施方式3中的应变传感器的剖视图。

图13是示出图12所示的应变传感器变形后的状态的局部放大图。

图14是包括图12所示的应变传感器在内的载荷检测装置的结构图。

图15是图14所示的载荷检测装置的局部剖视图。

图16是本发明的实施方式3中的另一应变传感器的剖视图。

图17是本发明的实施方式3中的又一应变传感器的剖视图。

图18是以往的应变传感器的立体图。

图19是图18所示的应变传感器的局部放大图。

图20是另一以往的应变传感器的侧剖视图。

图21是图20所示的应变传感器的局部放大图。

具体实施方式

在对本发明的实施方式进行说明之前，对以往的应变传感器中存在的问题点简单地进行说明。在专利文献1公开的应变传感器中，输出信号小。在专利文献2公开的应变传感器中，由于向被检测体安装时产生的轴向力的影响，检测精度降低。

以下，参照附图对本发明的各种实施方式中的应变传感器进行说明。需要说明的是，在实施方式2、3中，对与在先实施方式具有相同结构的部件标注相同的附图标记，有时省略详细说明。另外，在不脱离本发明的主旨的范围内，各实施方式所特有的结构也可以与其他实施方式的结构组合。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1中的应变传感器31的侧剖视图。图2是应变传感器31的应变体32的外周面的展开图。

应变传感器31具有沿着轴34的方向延伸的筒状的应变体32、第一固定部35、第二固定部37以及应变检测元件125。第一固定部35在第一连接部33处与应变体32的内侧连接，从应变体32的第一端的开口部沿着轴34的方向延伸出。另外，第一固定部35具有向被检测体(未图示)固定的第一卡合部127。第二固定部37在第二连接部36处与应变体32的内侧连接，从应变体32的第二端的开口部以与应变体32之间隔着空隙43的方式向与第一固定部35相反的方向延伸出。另外，第二固定部37具有固定于被检测体的第二卡合部126。应变检测元件125设于应变体32的外周面。

第一卡合部127和第二卡合部126由螺纹构成。以使垫圈(未图示)与第一面38、第二面40抵接的方式将第一卡合部127和第二卡合部126紧固于被检测体，由此将应变传感器31固定于被检测体。

需要说明的是，优选延出部42从第二连接部36向与第二固定部37延伸出的方向相同的方向延伸出。后面将对此进行叙述。

第一固定部35具有向与轴34的方向正交的方向突出的第一厚壁部39，第二固定部37具有向与轴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的位置具有与轴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的位置具有与轴34的方向正交的第二面40。

而且，应变检测元件125在轴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，应变检测元件125配置为在轴34的方向上，应变检测元件125的中心相对于空隙43的中心位于第二固定部37所在的一侧。

如图2所示，在应变体32的外周面上，设有包括第一输出电极44、第二输出电极45、电源电极46以及接地电极47在内的电路图案。应变检测元件125包括第一应变电阻图案48、第二应变电阻图案49、第三应变电阻图案50以及第四应变电阻图案51。以下称为图案48～51。

图案48连接在电源电极46与第一输出电极44之间，图案49连接在接地电极47与第一输出电极44之间。图案50连接在电源电极46与第二输出电极45之间，图案51连接在接地电极47与第二输出电极45之间。图案48和图案50配置在与图案49和图案51相比更靠近第一固定部35的位置。应变检测元件125与电路图案构成图3所示的全桥电路。

应变体32由不锈钢等金属构成。首先，在应变体32的外周面上印刷玻璃糊剂之后，将应变体32在约550℃下烧成约10分钟，由此形成绝缘被膜(未图示)。接下来，在该绝缘被膜上印刷银糊剂并将应变体32在约550℃下烧成约10分钟，由此形成电路图案。而且，在绝缘被膜上印刷电阻糊剂，将应变体32在约550℃下烧成约10分钟，由此形成图案48～50。第一固定部35及第二固定部37可以与圆筒状的应变体32通过焊接接合而一体化，或者通过对由同一材料构成的构件进行加工而形成。

需要说明的是，在本实施方式中，作为一例而说明了根据电阻值的变化对应变体32的应变量进行检测的应变电阻方式的应变传感器31，但也可以使用频率根据应变量而变化的方式、静电电容根据应变量而变化的方式。该情况在后述的实施方式2、3中也是同样的。

以下，对应变传感器31的动作进行说明。图4是示出应变体32上施加有载荷时的应变传感器31的变形的局部放大图。在与被检测体连接的应变传感器31上，施加有经由第一固定部35或第二固定部37而沿轴34的方向按压应变体32的载荷。应变体32由于该载荷而变形。

当从被检测体经由第一固定部35或第二固定部37而向应变体32施加载荷F时，剪切载荷f施加于第二固定部37。由于剪切载荷f，力矩作用于应变体32的外侧面，拉伸应力在第一连接部33与第二连接部36之间施加于应变体32。其结果是，在第一连接部33与第二连接部36之间的部分应变体32以向外侧位移的方式发生变形，延出部42以向内侧位移的方式发生变形。

通过应变体32这样变形，由此压缩应力施加于图案48、50，拉伸应力施加于图案49、51。由于这样的应力，图案48、50的电阻值变大，图案49、51的电阻值变小。由此，在第一输出电极44与第二输出电极45之间产生电位差。通过对该电位差进行信号处理，从而处理电路能够形成与检测载荷相应的输出信号。

如上述那样，通过对由于施加载荷F而在应变体32上产生的应变进行检测，由此能够测定载荷F的大小。然而，在借助垫圈而通过第一固定部35和第二固定部37将应变传感器31安装于被检测体时，应变体32也会发生变形。此时，从第一固定部35和第二固定部37向应变体32沿着轴34的方向反向地施加有拉伸力。即，沿图4中的上下方向拉伸的力(以下作为轴向力来说明)施加于应变体32。

图5示出应变体32如图4那样发生变形时的应变体32的应变的大小的分布、和向被检测体安装时由于轴向力而在应变传感器31上产生的应变的大小的分布。图5中的横轴将延出部42的前端设为0.0mm而示出应变体32的轴34的方向上的应变体32的位置。纵轴示出在应变体32的外周面上产生的应变的大小，将应变的大小的绝对值成为最大的位置(约4.1mm)的值设为1而进行标准化并示出。需要说明的是，在纵轴上，+侧示出拉伸应力，-侧示出压缩应力。

图5所示的数据是使用长度为5.0mm的应变体32的情况下的测定结果，该长度为从图1所示的应变体32的延出部42的前端P1到应变体32的靠近第一固定部35的端部P2为止的长度。位置5.0意味着端部P2。另外，图5将从第一固定部35沿轴34的方向施加1kN的载荷时的应变的分布作为应变分布A而示出，将以10kN的力借助垫圈向被检测体固定应变传感器31时的由于轴向力而在应变体32上产生的应变的分布作为应变分布B而示出。

第一连接部33的长度为1.2mm，第二连接部36的长度为2.0mm，延出部42的长度为1.0mm。从而，0.0mm～1.0mm的部分为延出部42，1.0mm～3.0mm的部分为第二连接部36，3.0mm～3.8mm的部分为空隙43，3.8mm～5.0mm的部分为第一连接部33。图案48以及图案50的在轴34的方向上的中心部位于图5中的2.6mm的位置，图案49以及图案51的在轴34的方向上的中心部位于1.6mm的位置。

在以10kN的载荷将应变传感器31向被检测体固定的情况下，在4.2mm的位置处由于轴向力而产生大小为-1的应变。另一方面，在对应变传感器31施加1kN的压缩载荷时，应变体32上产生约0.78的应变。从而可知，由于轴向力的影响，在应变体32上产生与对应变传感器31施加1kN的压缩载荷时同等程度以上的应变。因此，在受到轴向力的较大影响的位置处设有应变检测元件125的情况下，轴向力的影响大，施加于应变传感器31的压缩载荷的检测精度降低。

在使用垫圈向被检测体固定应变传感器31的情况下，垫圈以与第一面38和第二面40抵接的方式紧固应变传感器31。因此，以第一面38和第二面40为基准而在轴34的方向上以拉伸应变体32的方式施加轴向力。此时，与施加有轴向力的第一面38、第二面40越靠近的位置，越施加有大的轴向力，应变体32发生较大的应变。另外，设有空隙43的部分与第一连接部33、第二连接部36相比，与轴34正交的方向上的厚度变薄，因此应变体32在设有空隙43的部分容易发生应变。

因此，如图5的应变分布B所示，将应变传感器31向被检测体安装时产生的轴向力的影响(应变)在第一连接部33的靠近空隙43的端部(4.1mm的位置)处成为最大。而且，应变在第一连接部33与第二连接部36之间的中间点(3.4mm的位置)处成为一半以下(约-0.4)，轴向力的影响随着接近第二连接部36而降低，在第二连接部36的靠近空隙43的端部(3.0mm的位置)处成为0。

如前述那样，应变分布A示出在向被检测体安装应变传感器31之后，由于从第一固定部35沿轴34的方向施加压缩载荷F而在应变体32上产生的应变。在第一连接部33与第二连接部36之间的空隙43处，应变在靠近第一连接部33的端部(3.0mm的位置)处最小。应变的大小在该位置处也达到约0.6，与由于轴向力而产生的应变相比足够大。即，在空隙43的靠近第一连接部33的端部附近，能够降低轴向力的影响且灵敏度良好地检测由于载荷而产生的应变。

因此，优选将应变检测元件125设置在比第一连接部33与第二连接部36的中间(3.4mm)更靠近第二连接部36的位置。即，应变检测元件125配置为在轴34的方向上，应变检测元件125的中心相对于空隙43的中心位于第二固定部37所在的一侧即可。由此，能够降低轴向力的影响且在施加有压缩载荷时检测到大的应变，因此能够提高应变传感器31的检测精度。

另外，将应变检测元件125设置为在轴34的方向上，其中心处于第二连接部36中的靠近空隙43的端部附近(2.9mm的位置)，由此能够使轴向力的影响为0，能够提高应变传感器31的检测精度。

并且，优选将应变检测元件125的图案48、50设置在第二连接部36中的轴向力为0的位置(2.9mm的位置)，将图案49、51设置在第二连接部36的靠近延出部42的位置(1.0mm～1.3mm的位置)、即空隙43的相反侧。或者，图案49、51也可以设置在延出部42(0.0mm～1.0mm的位置)上。通过上述的配置，拉伸应力施加于图案48、50，压缩应力施加于图案49、51。因此，能获得大的检测信号，从而能够提高应变传感器31的检测灵敏度。

另外根据图5，在第二连接部36的靠近延出部42的位置(1.2mm的位置)处施加压缩载荷时产生的应变的绝对值成为最大(负值、最小)。因此，通过将图案49、51设置在该位置(1.2mm的位置)，由此能够提高应变传感器31的检测灵敏度。

将被检测体向第一卡合部127紧固时，若被检测体与第一面38接触，则不能进一步紧固。同样地，将被检测体向第二卡合部126紧固时，若被检测体与第二面40接触，则不能进一步紧固。从而，第一面38、第二面40分别作为紧固被检测体时的第一支承面、第二支承面而发挥功能。通过这样设置第一厚壁部39、第二厚壁部41，从而在紧固被检测体而在应变体32上产生应变时，能够确保从被检测体到应变体32的在轴34的方向上的距离。其结果是，能够减少该应变。此外，第一厚壁部39、第二厚壁部41可以分别设置在第一固定部35、第二固定部37的外周面整体上，也可以仅设置在一部分上。

这样，通过在将应变传感器31向被检测体安装时产生的轴向力的影响较小的位置设置应变检测元件125，由此能够提高应变传感器31的检测精度。

需要说明的是，在以上的说明中，构成由图案48、图案49、图案50以及图案51构成的全桥电路来作为应变检测元件125，但本发明不限于此。只要能够通过检测电阻变化等来对应变体32上产生的应变进行检测即可。即，图案48～51是第一至第四应变检测元件的一例。该情况也适用于以下的实施方式2、3。

(实施方式2)

图6是本发明的实施方式2中的应变传感器120的侧剖视图。应变传感器120具有应变体32、第一固定部35、第二固定部37以及应变检测元件125。第一固定部35在第一连接部33处与应变体32的内侧连接，从应变体32的第一端的开口部沿轴34的方向延伸出。第二固定部37在第二连接部36处与应变体32的内侧连接，从应变体32的第二端的开口部以与应变体32之间隔着空隙43的方式向与第一固定部35相反的方向延伸出。即，以填埋应变体32的第一端的开口部的方式接合第一固定部35，以填埋第二端的开口部的方式接合第二固定部37，在第一固定部35与第二固定部37之间设有空隙43。另外，第一固定部35具有向被检测体(未图示)固定的第一卡合部127，第二固定部37具有向被检测体固定的第二卡合部126。应变检测元件125设于应变体32的外周面。以上的结构与实施方式1中的应变传感器31相同。应变传感器120与应变传感器31的不同点在于，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与和应变体32连接的第二连接部36之间设置承受部128。

承受部128从第二卡合部126的靠近应变体32的端部到应变体32为止设于第二固定部37的外周面整体。承受部128的径向129的长度L1比第二固定部37的径向129的长度L2长。

在向被检测体安装应变传感器120的情况下，在被检测体上设置用于安装应变传感器120的安装孔(未图示)，通过螺纹紧固将第二卡合部126固定于该安装孔。在该固定时，由于长度L1比长度L2长，由此能够在被检测体与应变体32不接触的状态下向被检测体安装应变传感器120。即，承受部128发挥与实施方式1中的第二厚壁部41同样的效果。

应变检测元件125的结构如在实施方式1中参照图2、图3进行说明的那样，因而省略说明。另外，关于与实施方式1相同的结构，可以同样地进行制作。

以下，对应变传感器120的动作进行说明。图7是示出作为输入载荷的载荷(例如踏力)传达至应变传感器120的应变体32而使应变传感器120变形后的状态的局部放大图。

在与被检测体连接的应变传感器120上，经由第一固定部35或第二固定部37沿着轴34的方向在按压应变体32的方向上施加有载荷。应变体32由于该载荷而变形。

当从被检测体经由第一固定部35或第二固定部37而向应变体32施加载荷F时，剪切载荷f施加于第一固定部35。由于该剪切载荷f，力矩作用于应变体32的外侧面，在应变体32的第一连接部33与第二连接部36之间施加有拉伸应力。应变体32在第一连接部33与第二连接部36之间的部分以向外侧位移的方式发生变形，且延出部42以向内侧位移的方式发生变形。与实施方式1同样，延出部42从应变体32与轴34的方向平行地向设有第二固定部37的一侧延伸。

通过应变体32这样变形，从而在向第二固定部37施加有载荷的情况下，压缩应力施加于第一应变电阻图案48、第三应变电阻图案50，拉伸应力施加于第二应变电阻图案49、第四应变电阻图案51。由于施加有上述的应力，从而第一应变电阻图案48、第三应变电阻图案50的电阻值变大，第二应变电阻图案49、第四应变电阻图案51的电阻值变小。由此，在图2、图3所示的第一输出电极44与第二输出电极45之间产生电位差，通过由处理电路对电位差进行信号处理，能够形成与检测载荷相应的输出信号。即，应变传感器120的动作原理与应变传感器31的动作原理相同。

接下来，利用包括应变传感器120在内的车辆用的载荷检测装置139，对承受部128带来的降低轴向力向应变体32传递的效果进行说明。图8是示出载荷检测装置139的结构图，图9是载荷检测装置139的沿9-9线的剖视图。

载荷检测装置139具有踏板臂140、U形夹销141、U形夹142、应变传感器120以及操作杆143。向作为输入构件的踏板臂140输入由使用者输入的作为载荷的例子的踏力。U形夹销141与踏板臂140及U形夹142连接。U形夹销141和U形夹142构成连接构件。作为传递构件的操作杆143经由应变传感器120与连接构件连接，从而传递踏力。

即，U形夹142与操作杆143通过应变传感器120连接。输入至踏板臂140的踏力通过U形夹142与U形夹销141并经由应变传感器120而向操作杆143传递。传递至操作杆143的踏力Ft向制动系统(未图示)传递，与输入的踏力相应地进行制动动作，从而对车辆实施制动。

如图9所示，在操作杆143和U形夹142上分别设有用于安装应变传感器120的安装孔144、145。在安装孔144中螺纹紧固第二卡合部126，在安装孔145中螺纹紧固第一固定部35。

在将应变传感器120与U形夹142、操作杆143连接时产生轴向力。作为该轴向力的例子，对向操作杆143安装时产生的轴向力f1进行说明。

在向操作杆143安装应变传感器120的情况下，对第二固定部37沿轴34的方向施加有轴向力f1。与此相伴，对与操作杆143相接的承受部128施加有反力f2。

若反力f2向应变体32直接传递，则应变体32发生变形，应变传感器120的检测精度降低。然而，在应变传感器120上设有承受部128。因此，反力f2从操作杆143经由承受部128而向应变体32传递。

承受部128从与操作杆143相接的面到应变体32为止具有长度L。由此，反力f2传递至应变体32为止的传递路径的刚性变高，应变体32变得难以变形。尤其若增大长度L，则该效果变大。因此，向操作杆143安装应变传感器120时产生的轴向力f1的影响降低，应变传感器120的检测精度提高。

另外，通过使空隙43的径向129的长度L11比承受部128的径向129的长度(直径)L12长，由此经由承受部128传递的反力f2不会直接传递至应变体32。因此，能够降低轴向力f1对应变体32的影响，应变传感器120的检测精度得以提高。另外，若进一步缩短长度L12，则应变体32与承受部128之间的距离变大，轴向力f2向应变体32的传递得以减轻。因此，能够进一步降低轴向力f1对应变体32的影响。

图10示出对于应变传感器120，将承受部128的直径L12以大、中、小这三个阶段进行变更、并且对从与操作杆143相接的面到应变体32为止的长度L进行变更时，作为轴向力f1而施加了30kN的力时的应变的大小的变化。需要说明的是，在应变传感器120中，应变体32的径向129的长度为18mm，空隙43的径向129的长度L11为15.4mm。

在承受部128的直径L12最大的“大”的条件下，直径L12为16mm，直径L12比长度L11长。在承受部128的直径L12为“中”的条件下，直径L12为14mm，直径L12比长度L11短。在承受部128的直径L12最小的“小”的条件下，直径L12为12mm，直径L12比“中”的条件时更短。

横轴以承受部128的与操作杆143接触的接触面为基准而示出到应变体32为止的长度L。纵轴示出应变体32的应变的大小，将承受部128的直径为14mm(“中”)、长度L为1mm时在应变体32上产生的应变量作为1而进行标准化并示出。

如图10所示，在将承受部128的直径从“大”向“中”变更而使承受部128的直径L12比空隙43的径向129的长度L11短时，由于轴向力f1而在应变体32上产生的应变的大小减少约60％左右。即，可知在该构造中，由于轴向力f1而产生的反力f2难以直接传递至应变体32。在将承受部128的直径进一步减小为“小”时，应变的大小比“中”时进一步减少约60％左右。这样，通过使承受部128的直径L12比空隙43的径向129的长度L11短，由此能够降低轴向力f1对应变体32的影响。而且，通过进一步缩短承受部128的直径L12，由此能够进一步降低轴向力f1对应变体32的影响。

另外，在承受部128的直径L12的“大”、“中”、“小”的各条件下，若承受部128的从与操作杆143相接的面到应变体32为止的长度L变长，则在应变体32上产生的应变量减少。尤其在承受部128的直径“小”且长度L为6mm的情况下，应变的大小几乎为0。这样，若增长承受部128的长度L，则从施加有轴向力f1的位置到应变体32为止的传递路径的刚性变高，能够降低轴向力f1对应变体32的影响。

另外，在载荷检测装置139中，在U形夹142上设有螺纹孔作为安装孔145，第一固定部35螺纹紧固于U形夹142，将U形夹142向应变传感器120紧固连结时产生的轴向力的影响由螺母146吸收。这样，螺母146在远离应变体32的位置受到轴向力f1。因此，能够降低轴向力f1对应变体32的影响。另外，通过使用螺母146，由此能够对U形夹142与应变体32之间的距离进行自由地调节，从而对载荷检测装置139的大小进行调节。因此，能够在各种车种的制动系统中应用。

需要说明的是，也可以如图11所示那样将承受部128设置在与应变体32分离的位置。图11是包括本实施方式中的另一应变传感器在内的载荷检测装置的剖视图。

通过在与应变体32分离的位置设置承受部128，能够大幅降低轴向力f1对应变体32的影响。另外，通过将承受部128设置在与应变体32分离的位置，从而在承受部128与应变体32之间形成与承受部128相比径向129的长度更短的区域。因此，能够进一步降低轴向力f1对应变体32的影响。

另外，若后来通过焊接等方法将承受部128设于第二固定部37，则容易调节承受部128的位置。因此，容易在各种制动系统中应用。

需要说明的是，在将承受部128设置在与应变体32分离的位置的情况下，也可以构成为不设置在应变体32的外周整面上，而例如设置从第二固定部37突出的突起。此时，若仅设置一个承受部128，则仅对一个承受部128产生反力f2，轴向力f1不会平衡地向应变体32传递，由于轴向力f1而产生的应变量根据应变体32的位置而发生偏倚。因此，若不是仅设置一个而是设置多个承受部128，则承受部128能够平衡地承受轴向力f1。因此，应变传感器120的检测精度进一步提高。另一方面，若不设置多个承受部128而以包围第二固定部37的外周的方式设置承受部128，则能够由承受部128整体来承受轴向力f1。因此，应变传感器120的检测精度进一步提高。

需要说明的是，在本实施方式中，对制动系统用的载荷检测装置139进行了说明，但只要是从第一固定部35沿轴34的方向施加的载荷的检测的用途，例如也可以在施加于车辆用座椅的重量的检测等中应用。需要说明的是，取代应变传感器120而使用实施方式1的应变传感器31也能够发挥同样的效果。

(实施方式3)

图12是本发明的实施方式3中的应变传感器221的侧剖视图。应变传感器221具有应变体32、第一固定部35、第二固定部37、以及第一应变电阻图案48～第四应变电阻图案51。第一应变电阻图案48～第四应变电阻图案51与实施方式1、2同样构成图2所示的应变检测元件125。第一固定部35在第一连接部33处与应变体32的内侧连接，从应变体32的第一端的开口部沿轴34的方向延伸出。第二固定部37在第二连接部36处与应变体32的内侧连接，从应变体32的第二端的开口部以与应变体32之间隔着空隙43的方式向与第一固定部35相反的方向延伸出。另外，第一固定部35具有向被检测体(未图示)固定的第一卡合部127，第二固定部37具有向被检测体固定的第二卡合部126。应变检测元件125设于应变体32的外周面。以上的结构与实施方式1中的应变传感器31相同。应变传感器221与应变传感器31的不同点在于，在面对空隙43的第一固定部35的面229上设有圆柱形状的限动部230。

应变检测元件125的结构如在实施方式1中参照图2、图3进行说明的那样，因而省略说明。另外，关于与实施方式1相同的结构，可以同样地进行制作。限动部230可以与第一固定部35通过焊接接合而一体化，或者通过对由同一材料构成的构件进行加工而形成。

以下，对应变传感器221的动作进行说明。图13是示出对应变传感器221中应变体32施加载荷而使应变传感器221变形后的状态的局部放大图。

在与被检测体连接的应变传感器221上，经由第一固定部35或第二固定部37沿着轴34的方向在按压应变体32的方向上施加有载荷。应变体32由于该载荷而变形。

当从被检测体经由第一固定部35或第二固定部37向应变体32施加载荷F时，剪切载荷f施加于第一固定部35。由于该剪切载荷f，力矩作用于应变体32的外侧面，在应变体32的第一连接部33与第二连接部36之间施加有拉伸应力。应变体32在第一连接部33与第二连接部36之间的部分以向外侧位移的方式发生变形，且延出部42以向内侧位移的方式发生变形。延出部42与实施方式1同样从应变体32与轴34的方向平行地向设有第二固定部37的一侧延伸。

通过应变体32这样变形，从而在向第一固定部35施加有载荷的情况下，压缩应力施加于第一应变电阻图案48、第三应变电阻图案50，拉伸应力施加于第二应变电阻图案49、第四应变电阻图案51。由于施加有上述的应力，从而第一应变电阻图案48、第三应变电阻图案50的电阻值变大，第二应变电阻图案49、第四应变电阻图案51的电阻值变小。由此，在图2、图3所示的第一输出电极44与第二输出电极45之间产生电位差，通过由处理电路对电位差进行信号处理，能够形成与检测载荷相应的输出信号。即，应变传感器221的动作原理与应变传感器31的动作原理相同。

如上述那样，当应变体32如图13所示那样发生变形时，对应变体32与第一固定部35的交界的第一连接部33施加有较大的力。在载荷F过大的情况下，应变体32与第一固定部35可能会在第一连接部33处断裂。

对此，在应变传感器221中，在第一固定部35上设有限动部230。因此，即使过度的载荷F施加于应变传感器221而使得应变体32发生较大的变形，限动部230电会与第二固定部37接触而妨碍应变体32的变形。其结果是，应变体32不能超出其耐久性地发生变形。这样，由于应变体32的变形的大小受到限制，因此即使在载荷F大的情况下，应变体32也不会断裂，从而能够提高应变传感器221的耐久性。

另外，即使施加通常的使用范围内的载荷，限动部230也与第二固定部37分离。因此，在通常的使用时，限动部230不会阻碍应变体32的变形，应变体32能够充分地发生变形。因此，能够不降低应变传感器221的检测精度地提高应变传感器221的耐久性。

图14是包含应变传感器221在内的载荷检测装置139A的结构图，图15是图14所示的载荷检测装置139A的15-15线上的剖视图。即，载荷检测装置139A在实施方式2的载荷检测装置139中，取代应变传感器120而使用应变传感器221。

安装于载荷检测装置139A的应变传感器221将使用者对踏板臂140施加的踏力Ft向操作杆143传递。而且，即使在使用者以超出设想的强度对踏板臂140施加踏力Ft的情况下，也通过限动部230对应变体32的变形量进行限制。因此，能够防止应变体32与第一固定部35的交界的第一连接部33的断裂。其结果是，抑制在使用者驾驶车辆时第一连接部33断裂而使应变传感器221损坏的情况，不会发生使用者无法制动的状况，能够提高车辆的安全性。

需要说明的是，在本实施方式中，限动部230的形状除了圆柱形状以外，例如也可以是圆锥形状、半球形状等形状。另外，关于限动部230的大小、径向的宽度，也可以根据空隙43的轴34的方向上的长度、使用用途、第一连接部33的截面积等而适当选择。另外，在本实施方式中仅设有一个限动部230，但也可以设置多个。通过设置多个限动部230，由此例如在载荷沿与轴向不同的方向施加于第一固定部35、导致载荷偏倚地施加于应变体32那样的使用环境下，也能够根据使用环境来配置多个限动部230。因此，能够进一步提高耐久性。

接下来，参照图16对本实施方式中的另一应变传感器251进行说明。图16是应变传感器251的侧剖视图。

应变传感器251与应变传感器221的不同点在于，在面对空隙43的第一固定部35的面229上取代限动部230而设有限动部252。并且，限动部252具有与设于第二固定部37的螺纹孔253连接的螺纹部252A。

根据上述的结构，在应变传感器251中，与应变传感器221相比进一步限制应变体32的变形。因此，应变体32的耐久性进一步提高。

需要说明的是，优选最窄部分S的截面积(最小截面积)与限动部252的有效截面积之和比第一固定部35的第一卡合部127的有效截面积大，其中最窄部分S为应变体32与第一固定部35的连接部分的最窄部分。需要说明的是，在此，有效截面积是指根据成为螺纹构造的部分的螺纹的有效直径而求出的截面积。

当沿轴34的方向施加载荷时，力同样地施加于第一连接部33和限动部252。此时，只要最窄部分S的截面积与限动部252的有效截面积之和比第一固定部35的有效截面积大，则在施加过度的载荷时，第一固定部35比应变体32先断裂。即，与第一固定部35相比，能够使应变体32对载荷的耐久性更高。因此，能够进一步提高应变传感器221的耐久性。

限动部252与第二固定部37螺纹紧固，但限动部252能够移动和第二固定部37的螺纹孔与限动部252之间的空间量相应的量。因此，不会妨碍应变体32的变形而能够检测出应变。

接下来，参照图17对本实施方式中的又一应变传感器261进行说明。图17是应变传感器261的侧剖视图。

应变传感器251与应变传感器221的不同点在于，在面对空隙43的第一固定部35的面229上取代限动部230而设有限动部262。并且，限动部262向设于第二固定部37的孔部263插入。在限动部262上，设有从前端262A向与限动部262延伸的方向(轴34的方向)不同的方向延伸的延伸部264。前端262A是指限动部262中在轴34的延伸方向上距第一卡合部127最远的端部。

在过度的载荷施加于应变传感器261时，限动部262与第二固定部37的底面接触。因此，限动部262能够与限动部230同样地限制应变体32的变形的大小。从而，应变传感器261的耐久性提高。另外，由于限动部262的前端262A与第二固定部37的底面分离，从而在载荷施加于应变传感器261时，应变体32能够充分地变形。因此，检测精度不降低而应变传感器261的耐久性提高。

另外，在限动部262上设有延伸部264，因此即使第一连接部33由于某种理由而断裂使得应变体32与第一固定部35分离，延伸部264也与第二固定部37接触。因此，能够防止第一固定部35与第二固定部37分离。

如以上那样，不仅应变传感器261的耐久性提高，而且应变传感器261即使在断裂的情况下也不会分离。因此，能够发挥作为载荷的传递构件的功能。从而，若将应变传感器261在图14所示的载荷检测装置139A中应用，则在应变传感器261断裂而失去作为传感器的功能的情况下，也能够从U形夹142向操作杆143传递踏力。因此，载荷检测装置139A的可靠性提高。

需要说明的是，限动部262与延伸部264可以通过焊接接合而一体化，或者通过对由同一材料构成的构件进行加工而形成。

工业上的可利用性

本发明的应变传感器能够降低向被检测体安装应变传感器时产生的轴向力的影响，从而提高应变传感器的检测精度，因此在车辆用踏板类的踏入载荷的检测、车辆用驻车制动的线缆张力的检测、车辆用座椅的接触面载荷的检测等中有用。

附图标记说明

31、120、221、251、261 应变传感器

32 应变体

33 第一连接部

34 轴

35 第一固定部

36 第二连接部

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 第一输出电极

45 第二输出电极

46 电源电极

47 接地电极

48 第一应变电阻图案(图案)

49 第二应变电阻图案(图案)

50 第三应变电阻图案(图案)

51 第四应变电阻图案(图案)

125 应变检测元件

126 第二卡合部

127 第一卡合部

128 承受部

129 径向

139、139A 载荷检测装置

140 踏板臂

141 U形夹销

142 U形夹

143 操作杆

144、145 安装孔

146 螺母

229 面

230、252、262 限动部

252A 螺纹部

253 螺纹孔

262A 前端

263 孔部

264 延伸部