特開 2023-56768 センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023056768

(43)【公開日】2023-04-20

(54)【発明の名称】センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20230413BHJP

   G01L 5/1627 20200101ALI20230413BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 311

G01L5/1627

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021166174

(22)【出願日】2021-10-08

(71)【出願人】

【識別番号】000105659

【氏名又は名称】日本電産コパル電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大竹 ありさ

【テーマコード（参考）】

2F051

【Ｆターム（参考）】

2F051AB09

2F051DA03

2F051DB03

(57)【要約】

【課題】 二重化された検出回路のそれぞれの検出精度の差を低減するセンサを提供することにある。
【解決手段】 センサ１０は、環状に形成される第１構造体１１と、第１構造体１１の内周側に環状に形成される第２構造体１２と、第１構造体１１と第２構造体１２との間に設けられた起歪体２０と、第１系検出回路を構成し、起歪体２０の上面に配置された歪みを検出する複数の第１センサ素子２１ａ～２１ｄと、第１系検出回路と二重化される第２系検出回路を構成し、複数の第１センサ素子２１ａ～２１ｄの配置と起歪体２０を介して一致するように、起歪体２０の下面に配置された歪みを検出する複数の第２センサ素子２２ａ～２２ｄとを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状に形成される第１構造体と、
前記第１構造体の内周側に環状に形成される第２構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体との間に設けられた起歪体と、
第１系検出回路を構成し、前記起歪体の上面に配置された歪みを検出する複数の第１センサ素子と、
前記第１系検出回路と二重化される第２系検出回路を構成し、前記複数の第１センサ素子の配置と前記起歪体を介して一致するように、前記起歪体の下面に配置された歪みを検出する複数の第２センサ素子と
を備えることを特徴とするセンサ。

【請求項2】

前記複数の第１センサ素子は、線対称に配置され、
前記複数の第２センサ素子は、線対称に配置されたこと
を特徴とする請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記複数の第１センサ素子は、それぞれ他の第１センサ素子に近接して配置され、
前記複数の第２センサ素子は、それぞれ他の第２センサ素子に近接して配置されたこと
を特徴とする請求項２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記第１系検出回路及び前記第２系検出回路により検出された歪みを示すデータを処理するデータ処理回路と、
フレキシブル基板を用いて、前記データ処理回路と前記第１系検出回路及び前記第２系検出回路とを接続する接続手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。

【請求項5】

前記接続手段は、前記フレキシブル基板により、前記起歪体の上面で前記第１系検出回路と接続され、前記起歪体の下面で前記第２系検出回路と接続されること
を特徴とする請求項４に記載のセンサ。

【請求項6】

前記フレキシブル基板は、前記第２系検出回路と接続する部分が前記起歪体の上面から下面に配置されるように折り曲げられたこと
を特徴とする請求項５に記載のセンサ。

【請求項7】

前記接続手段は、１つの前記フレキシブル基板で、前記第１系検出回路及び前記第２系検出回路にそれぞれ接続すること
を特徴とする請求項５又は請求項６に記載のセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、力を検出するセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の歪センサを含むブリッジ回路が、第１構造体と第２構造体との間に伝達される力を検出するトルクセンサが知られている。例えば、複数の歪センサを含む２つのブリッジ回路の出力電圧の差に基づいて、異常を検出するトルクセンサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１３２３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、歪センサを用いた検出回路（ブリッジ回路等）を二重化する場合、２つの歪センサを同一箇所に配置することは物理的にできない。このため、二重化された検出回路の歪センサの配置が異なることにより、それぞれの検出回路の検出精度に差が生じる。このように、二重化された検出回路のそれぞれの検出精度が異なることは、センサとして望ましくない。
本実施形態は、二重化された検出回路のそれぞれの検出精度の差を低減するセンサを提供することにある。

【発明の効果】

【0005】

実施形態によれば、二重化された検出回路のそれぞれの検出精度の差を低減するセンサを提供することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態のセンサは、環状に形成される第１構造体と、前記第１構造体の内周側に環状に形成される第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に設けられた起歪体と、第１系検出回路を構成し、前記起歪体の上面に配置された歪みを検出する複数の第１センサ素子と、前記第１系検出回路と二重化される第２系検出回路を構成し、前記複数の第１センサ素子の配置と前記起歪体を介して一致するように、前記起歪体の下面に配置された歪みを検出する複数の第２センサ素子とを備える。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係るトルクセンサのセンサ部付近を拡大した斜視図。

【図2】第１実施形態に係るトルクセンサの構成を示す上面図。

【図3】第１実施形態に係るセンサ部の構成を示す上面図。

【図4】第１実施形態に係るセンサ部の構成を示す下面図。

【図5】第１実施形態に係るセンサ部の構成を示す側面図。

【図6】第１実施形態に係るトルクセンサの取り付け状態を示す正面図。

【図7】図６に示すトルクセンサ取付板をＡ－Ａ線で切断した断面図。

【図8】第１実施形態に係るトルクセンサ取付板に外部負荷が生じている時のトルクセンサの状態を示す簡易図。

【図9】第１実施形態に係る第１のフレキシブル基板の上面を示す上面図。

【図10】第１実施形態に係るセンサ部に第１のフレキシブル基板を取り付けた状態を第１構造体側から見た側面図。

【図11】第１実施形態に係るセンサ部に第２及び第３のフレキシブル基板を取り付けた状態の上面を示す上面図。

【図12】第１実施形態に係るセンサ部に第２及び第３のフレキシブル基板を取り付けた状態の下面を示す下面図。

【図13】第１実施形態に係るセンサ部に第２及び第３のフレキシブル基板を取り付けた状態の側面を示す側面図。

【図14】第１実施形態に係る第４のフレキシブル基板の外形を示す外形図。

【図15】第１実施形態に係る第４のフレキシブル基板の第１の状態を示す状態図。

【図16】第１実施形態に係る第４のフレキシブル基板の第２の状態を示す状態図。

【図17】第１実施形態に係る第４のフレキシブル基板の第３の状態を示す状態図。

【図18】第１実施形態に係る第５のフレキシブル基板の外形を示す外形図。

【図19】第１実施形態に係る第５のフレキシブル基板の折り曲げた状態を示す状態図。

【図20】第１実施形態に係る第５のフレキシブル基板の外形を変形した例を示す外形図。

【図21】本発明の第２実施形態に係るセンサ部の構成を示す上面図。

【図22】第２実施形態に係るセンサ部の構成を示す下面図。

【図23】第２実施形態に係るセンサ部の構成を示す側面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るトルクセンサ１０のセンサ部１４付近を拡大した斜視図である。図２は、本実施形態に係るトルクセンサ１０の構成を示す上面図である。図面において、同一部分には、同一符号を付している。

【0009】

なお、トルクセンサ１０は、ここで説明するものに限らず、様々な形状又は構成に変更してもよい。また、トルクセンサ１０は、少なくともトルク（ｚ軸モーメントＭｚ）を検出するセンサであれば、力覚センサなどの他の名称のセンサでもよい。例えば、力覚センサは、図２に示す直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）のそれぞれの並進力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ及びモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚを検出する。

【0010】

トルクセンサ１０は、第１構造体１１、第２構造体１２、複数の第３構造体１３、複数のセンサ部１４、ケース１５、及び、ケーブル１６を備える。

【0011】

第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３は、１つの弾性体として一体形成される。第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３は、ステンレス鋼等の金属により構成されるが、印加されるトルク等の力に対して機械的に十分な強度があれば、金属以外の材料（樹脂等）を使用してもよい。

【0012】

第１構造体１１及び第２構造体１２は、環状に形成される。第２構造体１２の径は、第１構造体１１の径より小さい。第２構造体１２は、第１構造体１１と同心円上で内周側に配置される。複数の第３構造体１３は、放射状に配置され、第１構造体１１と第２構造体１２を接続する梁として設けられる。なお、第３構造体１３は、いくつ設けられてもよい。

【0013】

第３構造体１３の厚さ（ｚ軸方向の長さ）は、第１構造体１１及び第２構造体１２の厚さよりも薄い。具体的には、第３構造体１３の厚さは、第１構造体１１又は第２構造体１２に接続される両端部から中央に向けて薄くなるように傾斜し、中央部分は均一の厚さ（平面）である。第３構造体１３は、厚さ（ｚ軸方向の長さ）を幅（周方向の長さ）より長くすることで、トルクを検出し易くしているが、これに限らず、第３構造体１３の厚さ及び幅は、任意に決定してよい。

【0014】

ケース１５は、第２構造体１２の中心部分に設けられた中空部を覆うように設けられる。中空部には、各センサ部１４により検出されたデータを処理するためのデータ処理回路が設けられる。データ処理回路は、各センサ部１４とフレキシブル基板（flexible printed circuit board）で電気的に接続される。データ処理回路は、ケーブル１６を介して、電源が供給され、データ処理したセンサ信号を外部に出力する。

【0015】

センサ部１４は、第１構造体１１と第２構造体１２が相対的に動くことで生じる歪みを検出する。センサ部１４により検出された歪みを示すデータは、電気信号としてデータ処理回路に送信される。データ処理回路は、センサ部１４で検出された歪みに基づいて、トルク等の印加された力を検出する。ここでは、センサ部１４は、円周方向に等間隔（９０度間隔）で４つ設けた構成を示したが、センサ部１４は、いくつ設けてもよい。

【0016】

センサ部１４は、起歪体２０、４つのＡ系センサ素子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、４つのＢ系センサ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、及び、２つの端子部Ｔａ，Ｔｂを備える。

【0017】

センサ部１４は、第１構造体１１と第２構造体１２の間を跨ぐように設けられる。センサ部１４の両端は、それぞれ第１構造体１１及び第２構造体１２に固定される。第１構造体１１及び第２構造体１２には、センサ部１４の両端を固定するために、他の部分よりも厚さが薄い凹部１１ａ，１２ａが形成される。例えば、防水及び防塵などの外部因子からセンサ部１４を保護するためのカバーがセンサ部１４の上面の凹部１１ａ，１２ａに嵌め込まれる。センサ部１４の下面も同様にカバーが設けられてもよい。

【0018】

起歪体２０の両端を第１構造体１１及び第２構造体１２に固定することで、センサ部１４が取り付けられる。具体的には、起歪体２０の両端をそれぞれ上面から抑えるように固定プレート３１を配置し、固定プレート３１と共に起歪体２０の両端をそれぞれ第１構造体１１及び第２構造体１２にネジ３２で固定する。なお、センサ部１４は、どのように取り付けられてもよい。

【0019】

Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄ及びＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、起歪体２０の第１構造体１１と第２構造体１２の間に配置される。Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄは、起歪体２０の上面（表面）に配置される。Ｂ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、起歪体２０の下面（裏面）に配置される。Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄ及びＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、Ａ系検出回路及びＢ系検出回路をそれぞれ形成するように配線される。２つの検出回路は、トルク等を検出するための二重化された検出回路であり、それぞれ独立してトルク等を検出する。トルクセンサ１０は、２つの検出回路による検出データに基づいて、検出結果としてトルク等を出力する。なお、トルクセンサ１０は、２つの検出回路の内１つの検出データに基づいて、検出結果としてのトルク等を決定してもよい。

【0020】

ここでは、Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄ及びＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、歪ゲージとし、検出回路は、フルブリッジ回路とするが、これに限らない。例えば、各系の検出回路は、起歪体２０に設けられた２つの歪ゲージ、及び、トルク等の印加で実質的に変形しない箇所（例えば、第２構造体１２に設けられたデータ処理回路）に設けられた参照抵抗により構成されたブリッジ回路でもよい。具体的には、各系の４つのセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの内任意に選択された２つのセンサ素子とデータ処理回路に設けられた２つの参照抵抗によりブリッジ回路を構成してもよい。以降の実施形態についても、フルブリッジ回路に限らず、同様のブリッジ回路を構成してもよい。

【0021】

図３は、本実施形態に係るセンサ部１４の構成を示す上面図である。図４は、本実施形態に係るセンサ部１４の構成を示す下面図である。図５は、本実施形態に係るセンサ部１４の構成を示す側面図である。なお、各センサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの配線は、ここで説明する構成に限らず、どのように配線してもよい。

【0022】

起歪体２０は、上面Ｐｔ及び下面Ｐｕが長方形の板形状である。センサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄは、上面及び下面が長方形の板形状である。起歪体２０の上面ＰｔにおけるＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄの配置は、起歪体２０の下面ＰｕにおけるＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄの配置と一致する。具体的には、第１から第４のＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄのそれぞれの位置には、起歪体２０を介して、それぞれに対応する第１から第４のＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄが位置する。

【0023】

ここで、第１から第４のＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄと第１から第４のＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、それぞれ対応する。Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄとＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄが対応するとは、例えば、Ａ系の検出回路（例えば、ブリッジ回路）におけるＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄが設けられた電気回路上の位置と、Ｂ系の検出回路（例えば、ブリッジ回路）におけるＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄが設けられた電気回路上の位置が同じであることを意味する。

【0024】

第１のＡ系センサ素子２１ａ及び第２のＡ系センサ素子２１ｂは、起歪体２０の第１構造体１１側の２つの隅にそれぞれ配置される。第１及び第２のＡ系センサ素子２１ａ，２１ｂは、第１構造体１１側の端部が外側に向くように、起歪体２０の長手方向に対して傾けて配置される。第１のＡ系センサ素子２１ａは、起歪体２０を長手方向に半分にする中心線に対して、第２のＡ系センサ素子２１ｂと線対称になるように配置される。

【0025】

第３のＡ系センサ素子２１ｃ及び第４のＡ系センサ素子２１ｄは、起歪体２０の第２構造体１２側の２つの隅にそれぞれ配置される。第３及び第４のＡ系センサ素子２１ｃ，２１ｄは、第２構造体１２側の端部が外側に向くように、起歪体２０の長手方向に対して傾けて配置される。第３のＡ系センサ素子２１ｃは、起歪体２０を長手方向に半分にする中心線に対して、第４のＡ系センサ素子２１ｄと線対称になるように配置される。第３及び第４のＡ系センサ素子２１ｃ，２１ｄは、起歪体２０を短手方向（長手方向と垂直の方向）に半分にする中心線に対して、第１及び第２のＡ系センサ素子２１ａ，２１ｂと線対称になるように配置される。

【0026】

Ａ系端子部Ｔａは、起歪体２０の上面の長手方向の中央に配置され、各端子が短手方向に隣接して並べられた構成である。Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄの各端子は、Ａ系端子部Ｔａの中央に位置する端子と２つの配線Ｗａで電気的に接続される。なお、Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄの各端子は、Ａ系端子部Ｔａのどの端子に接続してもよい。

【0027】

第１から第４のＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄ及びＢ系端子部Ｔｂは、起歪体２０の下面Ｐｕに、第１から第４のＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄ及びＡ系端子部Ｔａと同様に配置される。これにより、第１から第４のＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、起歪体２０を介して、それぞれ第１から第４のＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄが位置する。Ｂ系端子部Ｔｂは、起歪体２０を介して、Ａ系端子部Ｔａが位置する。即ち、起歪体２０の下面ＰｕにおけるＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄのそれぞれの位置は、起歪体２０の上面ＰｔにおけるＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄのそれぞれの位置を、長手方向を上下方向として左右反転させたものである。

【0028】

図６及び図７を参照して、トルクセンサ１０を取り付けた状態について説明する。図６は、トルクセンサ１０の取り付け状態を示す正面図である。図７は、図６に示すトルクセンサ取付板４１をＡ－Ａ線で切断した断面図である。なお、図７では、アダプタ４２、減速機４３及びモータ４４を簡易的に示している。

【0029】

トルクセンサ１０は、トルクセンサ取付板４１に取り付けられる。これにより、トルクセンサ１０の第１構造体１１は、トルクセンサ取付板４１に固定される。トルクセンサ取付板４１は、トルク等が印加される構造体に取り付けられる部材である。

【0030】

トルクセンサ１０の第２構造体１２は、アダプタ４２を介して、モータ４４に連結された減速機４３に固定される。モータ４４が駆動することで、モータ４４から出力されるトルクが、減速機４３、アダプタ４２及びトルクセンサ１０を介して、トルクセンサ取付板４１に印加される。これにより、トルクセンサ取付板４１及びこれが取り付けられた構造体が、モータ４４から出力されるトルクにより動作する。

【0031】

なお、トルクセンサ１０の第２構造体１２がトルク等を印加される側（トルクセンサ取付板４１等）に取り付けられ、トルクセンサ１０の第１構造体１１がトルク等を印加する側（モータ４４等）に取り付けられてもよい。

【0032】

図６及び図８を参照して、トルクセンサ取付板４１に外部負荷（荷重等）Ｆｗが生じた場合について説明する。図８は、トルクセンサ取付板４１に外部負荷が生じている時のトルクセンサ１０の状態を示す簡易図である。図６及び図８では、４つのセンサ部１４の２つの配置パターンＰ１，Ｐ２が示されており、センサ部１４は、２つの配置パターンＰ１，Ｐ２のうちいずれか一方の配置パターンで取り付けられる。なお、センサ部１４は、これらの２つの配置パターンＰ１，Ｐ２に限らず、その他の配置パターンを採用してもよい。

【0033】

図８に示すように、トルクセンサ取付板４１に矢印のような下向きの外部負荷Ｆｗが生じると、トルクセンサ取付板４１の上辺側には、引張応力が生じ、トルクセンサ取付板４１の下辺側には、圧縮応力が生じる。

【0034】

トルクセンサ取付板４１の変形により、トルクセンサ１０の弾性体（第１構造体１１、第２構造体１２及び第３構造体１３）は、点線で示す円形から実線で示す楕円のような形状に変形する。変形後の弾性体を楕円形とすると、弾性体は、長軸方向に引っ張られ、短軸方向に圧縮される。

【0035】

弾性体の変形により、いずれの配置パターンＰ１，Ｐ２の各センサ部１４も、点線で示す長方形から実線で示す四角形に変形する。このように、外部負荷Ｆｗが生じている場合、いずれの配置パターンＰ１，Ｐ２でも、センサ部１４は、配置された位置毎に外部負荷Ｆｗにより受ける応力は異なる。

【0036】

トルクセンサ１０では、各センサ部１４に、二重化されたＡ系検出回路及びＢ系検出回路をそれぞれ構成するＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄ及びＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄが設けられている。このため、各センサ部１４で受ける応力が異なる場合でも、各系の検出回路のそれぞれの検出精度は、ほぼ同じになる。

【0037】

これに対して、本実施形態のトルクセンサ１０とは異なり、配置パターンＰ１にＡ系検出回路のみが設けられたセンサ部１４を配置し、配置パターンＰ２にＢ系検出回路のみが設けられたセンサ部１４を配置して、二重化された検出回路を設けた場合を考える。

【0038】

外部負荷Ｆｗが全く生じずに、トルクセンサ１０に理想的なトルクが印加されれば、各配置パターンＰ１，Ｐ２の各センサ部１４で受ける応力は、ほぼ同じである。即ち、各センサ部１４の起歪体２０は、ほぼ同じように変形する。したがって、各系で検出される歪みはほぼ同じになるため、二重化された２つの検出回路の検出精度に差はあまり生じない。

【0039】

一方、外部負荷Ｆｗが生じた場合、トルクセンサ１０に理想的なトルクが印加されても、上述したように、センサ部１４の配置された位置に起因して、センサ部１４が受ける応力は異なる。即ち、各センサ部１４の起歪体２０は、それぞれ異なる変形をする。したがって、２つの系で検出される歪みは異なるため、二重化された２つの検出回路の検出精度に大きな差が生じる可能性がある。例えば、二重化された２つの検出回路の差で、異常を検出する機能を設けた場合、正常なトルク等の力が印加されても、意図しない異常を検出する可能性がある。

【0040】

次に、データ処理回路と接続するためのフレキシブル基板をセンサ部１４の２つの端子部Ｔａ，Ｔｂに取り付ける方法について説明する。なお、端子部Ｔａ，Ｔｂは、データ処理回路とどのように電気的に接続されてもよく、ここで説明するフレキシブル基板以外のフレキシブル基板を用いてもよいし、フレキシブル基板を全く用いずに配線してもよい。

【0041】

図９及び図１０を参照して、第１のフレキシブル基板ＦＰ１による第１の取り付け方法について説明する。図９は、第１のフレキシブル基板ＦＰ１の上面を示す上面図である。図１０は、センサ部１４に第１のフレキシブル基板ＦＰ１を取り付けた状態を第１構造体１１側から見た側面図である。

【0042】

第１のフレキシブル基板ＦＰ１は、センサ部１４とデータ処理回路を接続する方向を長手方向とし、長手方向のセンサ部１４側の端部が幅広に延びたＴ字形状である。第１のフレキシブル基板ＦＰ１は、４つのコネクタＣＮａ，ＣＮｂ１，ＣＮｂ２，ＣＮｄを備える。

【0043】

コネクタＣＮａは、第１のフレキシブル基板ＦＰ１の幅広に延びる部分の中央に位置する。コネクタＣＮｂ１，ＣＮｂ２は、幅広に延びる部分のそれぞれ両端に位置する。コネクタＣＮｄは、第１のフレキシブル基板ＦＰ１の長手方向のデータ処理回路側の端部に位置する。

【0044】

コネクタＣＮａは、起歪体２０の上面Ｐｔに設けられたＡ系端子部Ｔａに接続される。コネクタＣＮｂ１，ＣＮｂ２は、第１のフレキシブル基板ＦＰ１の幅広に延びる部分を起歪体２０の側面を覆うようにして、起歪体２０の下面Ｐｕに設けられたＢ系端子部Ｔｂに接続される。コネクタＣＮｄは、データ処理回路と接続される。

【0045】

図１１～１３を参照して、第２のフレキシブル基板ＦＰ２１及び第３のフレキシブル基板ＦＰ２２による第２の取り付け方法について説明する。図１１は、センサ部１４に２つのフレキシブル基板ＦＰ２１，ＦＰ２２を取り付けた状態の上面を示す上面図である。図１２は、センサ部１４に２つのフレキシブル基板ＦＰ２１，ＦＰ２２を取り付けた状態の下面を示す下面図である。図１３は、センサ部１４に２つのフレキシブル基板ＦＰ２１，ＦＰ２２を取り付けた状態の側面を示す側面図である。

【0046】

第２のフレキシブル基板ＦＰ２１及び第３のフレキシブル基板ＦＰ２２は、センサ部１４とデータ処理回路を接続する方向を長手方向とした直方形状である。第３のフレキシブル基板ＦＰ２２の長手方向の長さは、第２のフレキシブル基板ＦＰ２１の長手方向の長さよりも長いものが望ましいが、同じ長さでもよいし、短くてもよい。

【0047】

第２のフレキシブル基板ＦＰ２１の長手方向の一方の端部には、コネクタＣＮａが設けられ、もう一方の端部には、コネクタＣＮｄが設けられる。第３のフレキシブル基板ＦＰ２２の長手方向の一方の端部には、コネクタＣＮｂが設けられ、もう一方の端部には、コネクタＣＮｄが設けられる。

【0048】

第２のフレキシブル基板ＦＰ２１は、コネクタＣＮａを起歪体２０の上面Ｐｔに設けられたＡ系端子部Ｔａに接続し、コネクタＣＮｄをデータ処理回路に接続する。第３のフレキシブル基板ＦＰ２２は、第２のフレキシブル基板ＦＰ２１の上に重ねるように配置される。第３のフレキシブル基板ＦＰ２２のコネクタＣＮｂ側部分を起歪体２０の側面に巻き付けるようにして、コネクタＣＮｂを起歪体２０の下面Ｐｕ側に回す。このようにして、コネクタＣＮｂをＢ系端子部Ｔｂに接続する。第３のフレキシブル基板ＦＰ２２のコネクタＣＮｄは、データ処理回路に接続される。

【0049】

図１４～１７を参照して、第４のフレキシブル基板ＦＰ４による第３の取り付け方法について説明する。図１４は、第４のフレキシブル基板ＦＰ４の外形を示す外形図である。図１５～１７は、第４のフレキシブル基板ＦＰ４の第１から第３の状態を示す状態図である。

【0050】

第４のフレキシブル基板ＦＰ４は、第１形状部分Ｐ４１及び第２形状部分Ｐ４２を含む形状である。第１形状部分Ｐ４１は、センサ部１４とデータ処理回路を接続する方向を長手方向とした直方形状である。第１形状部分Ｐ４１の長手方向のセンサ部１４側の端部には、コネクタＣＮｂが設けられる。

【0051】

第２形状部分Ｐ４２は、センサ部１４とデータ処理回路を接続する方向を長手方向とし、長手方向のセンサ部１４側の端部が、短手方向で第１形状部分Ｐ４１と反対側に突き出たＬ字形状である。第２形状部分Ｐ４２の突き出た部分の端部には、コネクタＣＮａが設けられる。第２形状部分Ｐ４２の長手方向のデータ処理回路側の端部には、コネクタＣＮｄが設けられる。

【0052】

第１形状部分Ｐ４１と第２形状部分Ｐ４２は、長手方向が隣接して並ぶように接続される。第１形状部分Ｐ４１と第２形状部分Ｐ４２の接続部分は、長手方向のセンサ部１４側が切り離されるように切り込みが入れられる。第４のフレキシブル基板ＦＰ４は、図１４に示す折り曲げ線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３で折り曲げられ、センサ部１４の２つの端子部Ｔａ，Ｔｂに接続される。折り曲げ線Ｌ１，Ｌ３は、一点鎖線で示され、谷折りにされる。折り曲げ線Ｌ２は、点線で示され、山折りにされる。

【0053】

図１５に示すように、第４のフレキシブル基板ＦＰ４は、折り曲げ線Ｌ１で谷折りにされる。次に、図１６に示すように、第４のフレキシブル基板ＦＰ４は、折り曲げ線Ｌ２で山折りにされる。次に、図１７に示すように、第４のフレキシブル基板ＦＰ４は、折り曲げ線Ｌ３で谷折りにされる。このように折り曲げられた状態では、センサ部１４は、第１形状部分Ｐ４１と第２形状部分Ｐ４２のそれぞれの端部で挟まれた状態になる。この状態で、コネクタＣＮａは、センサ部１４のＡ系端子部Ｔａに接続され、コネクタＣＮｂは、センサ部１４のＢ系端子部Ｔｂに接続され、コネクタＣＮｄは、データ処理回路に接続される。

【0054】

図１８，１９を参照して、第５のフレキシブル基板ＦＰ５による第４の取り付け方法について説明する。図１８は、第５のフレキシブル基板ＦＰ５の外形を示す外形図である。図１９は、第５のフレキシブル基板ＦＰ５の折り曲げた状態を示す状態図である。

【0055】

第５のフレキシブル基板ＦＰ５は、第１形状部分Ｐ５１、第２形状部分Ｐ５２及び第３形状部分Ｐ５３を含む形状である。第１形状部分Ｐ５１は、センサ部１４とデータ処理回路を接続する方向を長手方向とした直方形状である。第１形状部分Ｐ５１の長手方向のデータ処理回路側の端部には、コネクタＣＮｄが設けられる。

【0056】

第２形状部分Ｐ５２及び第３形状部分Ｐ５３は、第１形状部分Ｐ５１からセンサ部１４側にそれぞれ突き出たような形状である。第２形状部分Ｐ５２のセンサ部１４側の端部には、コネクタＣＮｂが設けられる。第３形状部分Ｐ５３のセンサ部１４側の端部には、コネクタＣＮａが設けられる。

【0057】

第５のフレキシブル基板ＦＰ５は、図１８に示す折り曲げ線Ｌ４で折り曲げられ、図１９に示す状態になる。折り曲げ線Ｌ４は、一点鎖線で示され、谷折りにされる。このように折り曲げられた状態では、センサ部１４は、第２形状部分Ｐ５２と第３形状部分Ｐ５３のそれぞれの端部で挟まれた状態になる。この状態で、コネクタＣＮａは、センサ部１４のＡ系端子部Ｔａに接続され、コネクタＣＮｂは、センサ部１４のＢ系端子部Ｔｂに接続され、コネクタＣＮｄは、データ処理回路に接続される。

【0058】

なお、第５のフレキシブル基板ＦＰ５は、図１８に示す形状に限らず、様々な形状に変形してもよい。例えば、第５のフレキシブル基板ＦＰ５ａは、図２０に示す形状に変形してもよい。図２０に示す第５のフレキシブル基板ＦＰ５ａは、図１８に示す第５のフレキシブル基板ＦＰ５と比較して、第１形状部分Ｐ５１ａがより細い直方形状である。また、第１形状部分Ｐ５１ａと第２形状部分Ｐ５２ａのそれぞれの長手方向の一辺が１つの直線になるように接続される。第１形状部分Ｐ５１ａと第２形状部分Ｐ５２ａの間に形成される切り込み形状の空間は、任意に変形してよい。例えば、この切り込み形状の空間を小さくし、第１形状部分Ｐ５１ａと第２形状部分Ｐ５２ａの接続部分を増やしてもよい。

【0059】

本実施形態によれば、二重化された２つの検出回路の各系のセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄを同じセンサ部１４に設けることで、外部負荷Ｆｗが生じた場合でも、二重化された２つの検出回路の検出精度の差を抑制することができる。

【0060】

また、Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄとＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄが起歪体２０を介して同じ配置になるように、１つの起歪体２０の別々の面にそれぞれＡ系検出回路とＢ系検出回路を設けることで、Ａ系検出回路とＢ系検出回路のそれぞれで検出される歪みを示すデータが同じになるように近付けることができる。

【0061】

（第２実施形態）
図２１は、本発明の第２実施形態に係るセンサ部１４Ａの構成を示す上面図である。図２２は、本実施形態に係るセンサ部１４Ａの構成を示す下面図である。図２３は、本実施形態に係るセンサ部１４Ａの構成を示す側面図である。

【0062】

本実施形態に係るトルクセンサ１０は、第１実施形態に係るトルクセンサ１０において、センサ部１４の起歪体２０におけるセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの配置を変更した点以外は、第１の実施形態と同様である。

【0063】

次に、センサ部１４Ａの起歪体２０におけるセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの配置について説明する。ここでは、第１実施形態に係るセンサ部１４と異なる点について主に説明する。

【0064】

Ａ系センサ素子２１ａ～２１ｄは、起歪体２０の上面Ｐｔの第２構造体１２側の２つの隅に分けて配置される。第１のＡ系センサ素子２１ａ及び第２のＡ系センサ素子２１ｂは、電気絶縁距離を保つように接触しない範囲で近接して、ほぼ同一方向の向きで設けられる。第３のＡ系センサ素子２１ｃ及び第４のＡ系センサ素子２１ｄは、電気絶縁距離を保つように接触しない範囲で近接して、ほぼ同一方向の向きで設けられる。

【0065】

第１のＡ系センサ素子２１ａは、第２構造体１２側の端部が外側に向くように、起歪体２０の長手方向に対して傾けて配置される。第２のＡ系センサ素子２１ｂは、第１のＡ系センサ素子２１ａよりも内側に配置される。

【0066】

第４のＡ系センサ素子２１ｄは、起歪体２０を長手方向に半分にする中心線に対して、第１のＡ系センサ素子２１ａと線対称になるように配置される。第３のＡ系センサ素子２１ｃは、第４のＡ系センサ素子２１ｄよりも内側に配置される。即ち、第３のＡ系センサ素子２１ｃは、起歪体２０を長手方向に半分にする中心線に対して、第２のＡ系センサ素子２１ｂと線対称になるように配置される。

【0067】

第１から第４のＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、第１の実施形態と同様に、起歪体２０の下面Ｐｕに、第１から第４のＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄと同様に配置される。これにより、第１から第４のＢ系センサ素子２２ａ～２２ｄは、起歪体２０を介して、それぞれ第１から第４のＡ系センサ素子２１ａ～２１ｄが位置する。

【0068】

ここでは、全てのセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄを起歪体２０の第２構造体１２側に配置する構成について説明したが、起歪体２０の第１構造体１１側に配置してもよい。例えば、図２１～２３に示すセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄの配置を、起歪体２０を短手方向に半分にする中心線に対して、線対称になるように配置を変更してもよい。

【0069】

本実施形態によれば、二重化された２つの検出回路のセンサ素子２１ａ～２１ｄ，２２ａ～２２ｄを起歪体２０の両面の第２構造体１２側（又は、第１構造体１１側）に配置した構成で、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0070】

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0071】

１０…トルクセンサ、１１…第１構造体、１２…第２構造体、１３…第３構造体、１４…センサ部、１５…ケース、１６…ケーブル、２０…起歪体、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…Ａ系センサ素子、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…Ｂ系センサ素子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】