力敏感元件及轴力传感器的制作方法

本申请涉及传感器，具体涉及一种力敏感元件及轴力传感器。

背景技术：

1、cn115931188a、cn116576998a公开了一种力传感器，其在作为力敏感元件的金属基座的上表面设置有四个周向间隔分布的压敏电阻，这四个压敏电阻组成惠斯通全桥来测量金属基座的变形程度，进而得到轴向力的大小。由于厚膜电阻均设置于其上表面，因此其表面的弯曲应力均为正(即张应力)，这也导致其理论精度不佳。为提高其理论精度，可以在电子模块组件中设置两个固定电阻与压敏电阻一同组成惠斯通全桥，但这样做会导致固定电阻与压敏电阻的温度不同，因而产生温度漂移。

2、另外，由于金属基座本身的加工精度(平面度、表面粗糙度)以及与施力件的同轴度等导致的机械配合偏差，通常导致相对桥臂上的电阻阻值的增减程度并不相同，而给测量精度带来十分不利的影响，极大地阻碍了实际应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本申请致力于提供一种力敏感元件，以提高其测量精度。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种力敏感元件，其包括：

4、轴向沿上下方向设置且为环形或圆形的受力件，具有设置于其上侧的环形的第一受力部、设置于其下侧的环形的第二受力部以及朝上凸出于第一受力部的一凸台；第二受力部同心地设置于第一受力部径向外侧及凸台的径向外侧，凸台为与受力件形状相对应的环形或圆形；所述凸台的外壁沿径向朝外凸出而形成的周向上被隔开的多个半岛状的凸出部；

5、在受力件的整个周向上间隔地且绝缘地附着于所述受力件的上侧表面并位于所述第一受力部的径向内侧的四组应变电阻，每组应变电阻数量相同且具有至少一个应变电阻，第一组应变电阻和第三组应变电阻周向间隔地分布于朝上凸出于第一受力部的一凸台的上侧表面的第一环形区域，第二组应变电阻和第四组应变电阻周向间隔地分布于受力件的上侧表面的第二环形区域，所述第二环形区域位于所述第一环形区域的外侧；第二组应变电阻和四组应变电阻的应变电阻一一对应地分布由所述凸台的外壁沿径向朝外凸出而形成的周向上被隔开的多个半岛状的凸出部之上侧表面；

6、其中，所述四组应变电阻分别对应地组合为惠斯通全桥的四个桥臂电阻，第一组应变电阻和第三组应变电阻对应的桥臂电阻位于相对一侧的两个桥臂上；每组应变电阻单独地或以并联、串联或混合串并联的方式组合成对应的桥臂电阻。

7、优选地，所述凸出部的外壁下部设有切向延伸的孔。

8、优选地，所述孔为直孔。

9、优选地，所述凸出部自身关于沿受力件的径向延伸的一对称中线对称设置，所述凸出部上设置的所述应变电阻布置于凸出部的对称中线上。

10、优选地，周向相邻的每两个所述凸出部之间相对形成轴向延伸的内凹部

11、优选地，所述应变电阻通过外部电路或设置于所述受力件的上侧表面的导电迹线电连接而形成为对应的桥臂电阻。

12、优选地，所述第一组应变电阻和第三组应变电阻的应变电阻在周向上等角度间隔分布，所述第二组应变电阻和第四组应变电阻的应变电阻在周向上等角度间隔分布。

13、本发明还要求保护一种轴力传感器，其包括：

14、上述的力敏感元件；

15、设置于所述力敏感元件上侧的电子模块组件，其电连接至所述应变电阻；及

16、从上侧罩设于所述电子模块组件及所述应变电阻外的壳体，所述第一受力部位于所述壳体外部。

17、优选地，所述受力件和所述凸台为环形，所述受力件的中心设有上下贯通的轴孔；所述壳体包括内外同轴且轴向上下设置的外筒壳、内筒壳及连接外筒壳和内筒壳两者上端的盖板，外筒壳的下端密封地固定至力敏感元件；内筒壳的下端伸入所述轴孔内并与所述轴孔之间密封连接。

18、优选地，所述受力件和所述凸台为圆形；所述轴力传感器还包括一端与电子模块组件电性接触的阶梯状的导电螺旋弹簧，导电螺旋弹簧被保持于一端子保持座内；壳体的上部朝内侧收卷形成一抱压部，抱压部朝下将端子保持座朝下压紧。

技术特征：

1.一种力敏感元件(11)，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的力敏感元件(11)，其特征在于，所述凸出部(113)的外壁下部设有切向延伸的孔(113b)。

3.根据权利要求2所述的力敏感元件(11)，其特征在于，所述孔(113b)为直孔。

4.根据权利要求1所述的力敏感元件(11)，其特征在于，所述凸出部(113)自身关于沿受力件的径向延伸的一对称中线(m)对称设置，所述凸出部(113)上设置的所述应变电阻(12a,12b,12c,12d)布置于凸出部(113)的对称中线上。

5.根据权利要求1所述的力敏感元件(11)，其特征在于，周向相邻的每两个所述凸出部(113)之间相对形成轴向延伸的内凹部(116)。

6.根据权利要求1所述的力敏感元件(11)，其特征在于，所述应变电阻通过外部电路或设置于所述受力件(11)的上侧表面的导电迹线(119)电连接而形成为对应的桥臂电阻。

7.根据权利要求1所述的力敏感元件(11)，其特征在于，所述第一组应变电阻(11a、11c)和第三组应变电阻(11b、11d)的应变电阻在周向上等角度间隔分布，所述第二组应变电阻(21a、21c)和第四组应变电阻(21b、12d)的应变电阻在周向上等角度间隔分布。

8.一种轴力传感器，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的轴力传感器，其特征在于，所述受力件(110)和所述凸台(115)为环形，所述受力件(110)的中心设有上下贯通的轴孔(113)；所述壳体(15)包括内外同轴且轴向上下设置的外筒壳(151)、内筒壳(152)及连接外筒壳(151)和内筒壳(152)两者上端的盖板(153)，外筒壳(151)的下端密封地固定至力敏感元件(21)；内筒壳(152)的下端伸入所述轴孔(113)内并与所述轴孔(113)之间密封连接。

10.根据权利要求8所述的轴力传感器，其特征在于，所述受力件(110)和所述凸台(115)为圆形；所述轴力传感器还包括一端与电子模块组件(14)电性接触的阶梯状的导电螺旋弹簧，导电螺旋弹簧被保持于一端子保持座(26a)内；壳体(25)的上部朝内侧收卷形成一抱压部，抱压部朝下将端子保持座(25)朝下压紧。

技术总结一种力敏感元件，包括：环形或圆形的受力件，具有第一受力部、第二受力部以及朝上凸出于第一受力部的一凸台；凸台为与受力件形状相对应的环形或圆形；凸台的外壁沿径向朝外凸出而形成的周向上被隔开的多个半岛状的凸出部；在受力件的整个周向上间隔地且绝缘地附着于受力件的上侧表面并位于第一受力部的径向内侧的四组应变电阻，每组应变电阻数量相同且具有至少一个应变电阻,第二组应变电阻和四组应变电阻的应变电阻一一对应地分布由凸台的外壁沿径向朝外凸出而形成的周向上被隔开的多个半岛状的凸出部之上侧表面。通过周向间隔分布的凸出部，能够使受力件的合适区域具有负的应力，以提高惠斯通桥的测量精度。技术研发人员：李凡亮,王小平,曹万,吴登峰,马鸣,李兵受保护的技术使用者：武汉飞恩微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2