CN113302465A - 扭矩检测传感器和动力传递装置 - Google Patents

Abstract

扭矩检测传感器具有第1电阻线图案和第2电阻线图案。第1电阻线图案是沿周向排列多个相对于圆形体的半径方向朝向周向一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案。第2电阻线图案是沿周向排列多个相对于圆形体的半径方向朝向周向另一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案。第1电阻线和第2电阻线配置在相互不重叠的位置。因此，能够以单层构成这些电阻线图案。因此，能够实现圆形体用的廉价且薄型的扭矩检测传感器。

Description

扭矩检测传感器和动力传递装置

技术领域

本发明涉及扭矩检测传感器和动力传递装置。

背景技术

近年来，搭载于机器人的关节等的减速器的需求急速提高。关于现有的减速器，例如记载于日本特开2000-131160号公报和日本特开2005-69401号公报中。在这些公报中，在以减速后的转速进行旋转的齿轮上粘贴有应变仪。由此，能够检测施加于齿轮的扭矩。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-131160号公报

专利文献2：日本特开2005-69401号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在上述公报的构造中，在齿轮的周向的多处离散地粘贴有应变仪。各应变仪检测的扭矩是齿轮的局部的一部分的扭矩。在这样的构造中，难以高精度地检测施加于齿轮的整周的扭矩。

另外，在现有的构造中，需要与多个应变仪独立地设置对来自应变仪的输出信号进行处理的电路板。另外，为了连接应变仪和电路板，需要在应变仪上焊接导线。由此，与扭矩的检测相关的部分的制造成本增加，并且难以使与扭矩的检测相关的部分整体薄型化。

本发明的目的在于提供齿轮等圆形体用的廉价且薄型的扭矩检测传感器。

用于解决课题的手段

本申请的第1发明为检测施加于圆形体的扭矩的扭矩检测传感器，其具有第1电阻线图案和第2电阻线图案，所述第1电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案，所述第2电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向另一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案，所述第1电阻线和所述第2电阻线配置在相互不重叠的位置。

本申请的第2发明为检测施加于圆形体的扭矩的扭矩检测传感器，其具有：周向应变检测用电阻线图案，其检测所述圆形体的周向的应变；以及推力应变检测用电阻线图案，其检测所述圆形体的轴向的应变，所述周向应变检测用电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向倾斜的电阻线而成的图案，所述推力应变检测用电阻线图案是沿周向排列多个沿着所述圆形体的半径方向延伸的电阻线而成的图案，所述周向应变检测用电阻线图案和所述推力应变检测用电阻线图案配置在相互不重叠的位置。

发明效果

根据本申请的第1发明，能够根据来自包含第1电阻线图案和第2电阻线图案的桥式电路的输出信号来检测施加于圆形体的扭矩。第1电阻线图案和第2电阻线图案相互不重叠，因此能够以单层构成这些电阻线图案。因此，能够实现圆形体用的廉价且薄型的扭矩检测传感器。

根据本申请的第2发明，能够根据来自包含周向应变检测用电阻线图案的桥式电路的输出信号来检测施加于圆形体的扭矩。另外，基于推力应变检测用电阻线图案的电阻值，对来自包含周向应变检测用电阻线图案的桥式电路的输出信号进行修正，由此能够消除由圆形体的轴向的变形引起的分量。其结果为，能够更高精度地检测施加于圆形体的扭矩。另外，周向应变检测用电阻线图案与推力应变检测用电阻线图案相互不重叠，因此能够以单层构成这些电阻线图案。因此，能够实现圆形体用的廉价且薄型的扭矩检测传感器。

附图说明

图1是第1实施方式的动力传递装置的纵剖视图。

图2是第1实施方式的动力传递装置的横剖视图。

图3是第1实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图4是第1实施方式的桥式电路的电路图。

图5是第1实施方式的扭矩检测传感器和隔膜部的局部剖视图。

图6是第2实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图7是第3实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图8是第4实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图9是第4实施方式的桥式电路的电路图。

图10是第5实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图11是第6实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图12是第7实施方式的扭矩检测传感器的俯视图。

图13是第1变形例的扭矩检测传感器的俯视图。

图14是第2变形例的扭矩检测传感器和隔膜部的局部剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请例示的实施方式进行说明。另外，在本申请中，将与动力传递装置的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与动力传递装置的中心轴线垂直的方向称为“半径方向”，将沿着以动力传递装置的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。但是，上述“平行的方向”也包含大致平行的方向。另外，上述“垂直的方向”也包含大致垂直的方向。

＜1.第1实施方式＞

＜1-1.动力传递装置的结构＞

图1是第1实施方式的动力传递装置1的纵剖视图。图2是从图1的A-A位置观察的动力传递装置1的横剖视图。该动力传递装置1是将从马达得到的第1转速的旋转运动一边减速至比第1转速低的第2转速一边向后段传递的装置。动力传递装置1例如与马达一起组装在机器人的关节上来使用。但是，本发明的动力传递装置也可以用于辅助服、无人搬运车等其他装置。

如图1和图2所示，本实施方式的动力传递装置1具有内齿轮10、柔性齿轮20、波动发生器30以及扭矩检测传感器40。

内齿轮10是在内周面具有多个内齿11的圆环状的齿轮。内齿轮10例如通过螺钉紧固而固定于搭载有动力传递装置1的装置的框体上。内齿轮10与中心轴线9同轴地配置。另外，内齿轮10位于柔性齿轮20的后述的筒状部21的半径方向外侧。内齿轮10的刚性远高于柔性齿轮20的筒状部21的刚性。因此，内齿轮10实质上可视为刚体。内齿轮10具有圆筒状的内周面。多个内齿11在该内周面上沿周向以一定的间距排列。各内齿11朝向半径方向内侧突出。

柔性齿轮20是具有挠性的圆环状的齿轮。柔性齿轮20被支承为能够以中心轴线9为中心进行旋转。柔性齿轮20是本发明中的“圆形体”的一例。

本实施方式的柔性齿轮20具有筒状部21和平板部22。筒状部21在中心轴线9的周围沿轴向呈筒状延伸。筒状部21的轴向的前端位于波动发生器30的半径方向外侧且内齿轮10的半径方向内侧。筒状部21具有挠性，因此能够在半径方向上变形。特别是，由于位于内齿轮10的半径方向内侧的筒状部21的前端部是自由端，因此可在半径方向上比其他部分更大地位移。

柔性齿轮20具有多个外齿23。多个外齿23在筒状部21的轴向的前端部附近的外周面上沿周向以一定的间距排列。各外齿23朝向半径方向外侧突出。上述的内齿轮10所具有的内齿11的数量与柔性齿轮20所具有的外齿23的数量稍有不同。

平板部22具有隔膜部221和厚壁部222。隔膜部221从筒状部21的轴向的基端部朝向半径方向外侧呈平板状扩展，并且以中心轴线9为中心呈圆环状扩展。隔膜部221能够在轴向上稍微挠曲变形。厚壁部222是位于隔膜部221的半径方向外侧的圆环状的部分。厚壁部222的轴向的厚度比隔膜部221的轴向的厚度厚。厚壁部222例如通过螺钉紧固而固定于搭载有动力传递装置1的装置的作为驱动对象的部件。

波动发生器30是使柔性齿轮20的筒状部21产生周期性的挠曲变形的机构。波动发生器30具有凸轮31和挠性轴承32。凸轮31被支承为能够以中心轴线9为中心进行旋转。凸轮31具有沿轴向观察时为椭圆形的外周面。挠性轴承32介于凸轮31的外周面与柔性齿轮20的筒状部21的内周面之间。因此，凸轮31和筒状部21能够以不同的转速进行旋转。

挠性轴承32的内圈与凸轮31的外周面接触。挠性轴承32的外圈与柔性齿轮20的内周面接触。因此，柔性齿轮20的筒状部21变形为沿着凸轮31的外周面的椭圆形状。其结果为，在相当于该椭圆的长轴的两端的2个部位，柔性齿轮20的外齿23与内齿轮10的内齿11啮合。在周向的其他位置，外齿23与内齿11不啮合。

凸轮31直接或经由其他动力传递机构与马达连接。当驱动马达时，凸轮31以中心轴线9为中心以第1转速进行旋转。由此，柔性齿轮20的上述椭圆的长轴也以第1转速进行旋转。于是，外齿23与内齿11的啮合位置也在周向上以第1转速变化。另外，如上所述，内齿轮10的内齿11的数量与柔性齿轮20的外齿23的数量稍有不同。由于该齿数的差，凸轮31每旋转1圈，外齿23与内齿11的啮合位置在周向上稍微变化。其结果为，柔性齿轮20相对于内齿轮10以中心轴线9为中心以比第1转速低的第2转速进行旋转。因此，能够从柔性齿轮20取出减速后的第2转速的旋转运动。

＜1-2.关于扭矩检测传感器＞

扭矩检测传感器40是检测施加于柔性齿轮20的周向的扭矩的传感器。如图1所示，在本实施方式中，在圆板状的隔膜部221的圆形的表面固定有扭矩检测传感器40。

图3是沿轴向观察扭矩检测传感器40的俯视图。如图3所示，扭矩检测传感器40具有电路板41。本实施方式的电路板41是能够柔软地变形的柔性印刷基板(FPC)。电路板41具有以中心轴线9为中心的圆环状的主体部411和从主体部411朝向半径方向外侧突出的折翼部412。在电路板41上安装有信号处理电路43和包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42。第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2配置于主体部411。信号处理电路43配置于折翼部412。

第1电阻线图案R1是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状或圆环状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约360°的范围内设置有第1电阻线图案R1。第1电阻线图案R1的材料例如使用铜或包含铜的合金。在第1电阻线图案R1中包含多个第1电阻线r1。多个第1电阻线r1以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第1电阻线r1相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向一侧倾斜。第1电阻线r1相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。

第2电阻线图案R2是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状或圆环状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约360°的范围内设置有第2电阻线图案R2。第2电阻线图案R2的材料例如使用铜或包含铜的合金。第2电阻线图案R2位于比第1电阻线图案R1靠半径方向内侧的位置。即，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2配置在相互不重叠的位置。在第2电阻线图案R2中包含多个第2电阻线r2。多个第2电阻线r2以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第2电阻线r2相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向另一侧倾斜。第2电阻线r2相对于半径方向的倾斜角度例如为-45°。

图4是包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42的电路图。如图4所示，本实施方式的桥式电路42包含第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第1固定电阻Ra以及第2固定电阻Rb。第1电阻线图案R1与第2电阻线图案R2串联连接。第1固定电阻Ra与第2固定电阻Rb串联连接。而且，在电源电压的+极与-极之间，2个电阻线图案R1、R2的列与2个固定电阻Ra、Rb的列并联连接。另外，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的中点M1以及第1固定电阻Ra和第2固定电阻Rb的中点M2与电压计V连接。

第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2各自的电阻值根据施加于柔性齿轮20的扭矩而变化。例如，当以中心轴线9为中心而朝向周向的一侧的扭矩施加于柔性齿轮20时，第1电阻线图案R1的电阻值降低，第2电阻线图案R2的电阻值增加。另一方面，当以中心轴线9为中心而朝向周向的另一侧的扭矩施加于柔性齿轮20时，第1电阻线图案R1的电阻值增加，第2电阻线图案R2的电阻值降低。这样，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2表示相对于扭矩彼此反向的电阻值变化。

而且，当第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2各自的电阻值发生变化时，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的中点M1与第1固定电阻Ra和第2固定电阻Rb的中点M2之间的电位差发生变化，因此电压计V的测量值发生变化。因此，能够根据该电压计V的测量值来检测施加于柔性齿轮20的扭矩的朝向和大小。

信号处理电路43是用于根据由电压计V测量的中点M1、M2之间的电位差信号(桥式电路的输出信号)来检测施加于柔性齿轮20的扭矩的电路。包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42与信号处理电路43电连接。信号处理电路43例如包含放大中点M1、M2之间的电位差的放大器、用于根据放大后的电信号来计算扭矩的朝向和大小的电路。检测出的扭矩通过有线或无线向与信号处理电路43连接的外部的装置输出。

图5是隔膜部221和扭矩检测传感器40的局部剖视图。如图5所示，扭矩检测传感器40通过双面粘接带44固定于柔性齿轮20的隔膜部221。具体而言，隔膜部221的表面与电路板41的背面经由双面粘接带44而被固定。双面粘接带44是将具有粘接力的材料成型为带状并固化到能够维持形状的程度的带。如果使用这样的双面粘接带44，则与使用具有流动性的粘接剂的情况相比，扭矩检测传感器40相对于隔膜部221的固定作业变得容易。另外，能够降低作业者的固定作业的偏差。

另外，为了将隔膜部221的变形高精度地向扭矩检测传感器40传递，双面粘接带44优选不具有基膜而仅由粘接材料构成。

如上所述，在本实施方式的动力传递装置1中，能够通过扭矩检测传感器40检测施加于柔性齿轮20的扭矩。因此，能够将检测出的扭矩用于搭载有动力传递装置1的装置的控制、故障检测。特别是，在本实施方式中，扭矩检测传感器40固定于柔性齿轮20，该柔性齿轮20是动力传递装置1的构成部件中的最靠输出侧的部件。这样，能够通过扭矩检测传感器40高精度地检测从输出侧施加于柔性齿轮20的外力。因此，例如，能够响应性良好地进行在检测到外力时使装置紧急停止的控制。

特别是，在本实施方式的扭矩检测传感器40中，不是仅在柔性齿轮20的周向的一部分安装应变仪，而是遍及柔性齿轮20的周向的大致整周地设置第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2。由此，能够更高精度地检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

另外，在本实施方式的扭矩检测传感器40中，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2配置在相互不重叠的位置。因此，在电路板41上，能够将这些电阻线图案R1、R2形成为单一的层。由此，能够使电路板41成为简单的构造。其结果为，能够实现廉价且薄型的扭矩检测传感器40。

特别是，在本实施方式的扭矩检测传感器40中，桥式电路42和信号处理电路43安装在1片电路板41上。这样，不需要与搭载有桥式电路42的电路板41分开地准备搭载有信号处理电路43的电路板。因此，能够实现更廉价且薄型的扭矩检测传感器40。另外，通过将第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2安装于柔软的柔性印刷基板，能够进一步提高施加于柔性齿轮20的扭矩的检测精度。

第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的材料使用铜或包含铜的合金。如果使用铜或包含铜的合金，则与使用康铜(Constantan)等昂贵的材料的情况相比，能够抑制材料费。另外，通过使用一般的铜或包含铜的合金作为电路板的布线，能够以与通常的印刷布线基板同样的制造工序制造扭矩检测传感器40。因此，能够进一步抑制扭矩检测传感器40的制造成本。

＜2.第2实施方式＞

接着，对第2实施方式的扭矩检测传感器40进行说明。图6是第2实施方式的扭矩检测传感器40的俯视图。该扭矩检测传感器40在具有温度检测用电阻线图案Rh这一点上与第1实施方式不同。关于其他部分与第1实施方式相同，因此省略重复说明。

如上所述，若第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的材料使用铜或者包含铜的合金，则能够抑制扭矩检测传感器40的材料费。但是，与康铜等昂贵的材料相比，铜的电阻值容易根据环境温度而变化。因此，第2实施方式的扭矩检测传感器40为了校正温度的影响而在扭矩检测传感器40上设置有温度检测用电阻线图案Rh。

温度检测用电阻线图案Rh与第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2同样地安装在电路板41上。另外，温度检测用电阻线图案Rh与信号处理电路43电连接。温度检测用电阻线图案Rh的材料例如只要使用与第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2相同的铜或者包含铜的合金即可。

温度检测用电阻线图案Rh是沿着柔性齿轮20的周向呈圆弧状或圆环状延伸的图案。因此，由周向的扭矩引起的温度检测用电阻线图案Rh的电阻值的变化极小。因此，温度检测用电阻线图案Rh的电阻值主要取决于温度的变化。因此，若测定温度检测用电阻线图案Rh的电阻值，则能够取得反映了柔性齿轮20的温度或环境温度的信号。

信号处理电路43利用温度检测用电阻线图案Rh的电阻值对来自包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42的输出信号进行校正。具体而言，使来自桥式电路42的输出信号的值向消除由温度引起的变化的方向增加或减少。然后，根据校正后的输出信号来检测扭矩。这样，能够在使用廉价的铜或铜合金的同时抑制温度变化的影响，从而高精度地检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

特别是，在本实施方式中，在第1电阻线图案R1与第2电阻线图案R2之间的半径方向的间隙配置有温度检测用电阻线图案Rh。这样，能够在与第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2均接近的位置配置温度检测用电阻线图案Rh。因此，能够根据温度检测用电阻线图案Rh的电阻值而更适当地计算针对桥式电路42的输出信号的校正值。

另外，通过设置温度检测用电阻线图案Rh，能够估计包含柔性齿轮20的动力传递装置1的温度。因此，还能够监视动力传递装置1的温度是否变得过高。

＜3.第3实施方式＞

接着，对第3实施方式的扭矩检测传感器40进行说明。图7是第3实施方式的扭矩检测传感器40的俯视图。该扭矩检测传感器40的第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的形状与第1实施方式不同。关于其他部分与第1实施方式相同，因此省略重复说明。

如图7所示，第1电阻线图案R1是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约180°的范围内呈半圆状地设置有第1电阻线图案R1。在第1电阻线图案R1中包含多个第1电阻线r1。多个第1电阻线r1以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第1电阻线r1相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向一侧倾斜。第1电阻线r1相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。

第2电阻线图案R2是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约180°的范围内呈半圆状地设置有第2电阻线图案R2。在第2电阻线图案R2中包含多个第2电阻线r2。多个第2电阻线r2以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第2电阻线r2相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向另一侧倾斜。第2电阻线r2相对于半径方向的倾斜角度例如为-45°。

第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2同心且线对称地配置。具体而言，沿轴向观察时，相对于穿过中心轴线9的假想直线L，在一侧配置有第1电阻线图案R1，在另一侧配置有第2电阻线图案R2。即，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2配置在相互不重叠的位置。另外，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2相对于中心轴线9的直径是相同的。

在该第3实施方式的构造中，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2也表示相对于扭矩彼此反向的电阻值变化。因此，能够根据来自包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42的输出信号来检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

另外，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2配置在相互不重叠的位置。因此，在电路板41上，能够将这些电阻线图案R1、R2形成为单一的层。由此，能够使电路板41成为简单的构造。其结果为，能够实现廉价且薄型的扭矩检测传感器40。

在动力传递装置1驱动时，柔性齿轮20的隔膜部221在轴向上稍微位移。该轴向的位移量根据隔膜部221的半径方向的位置而不同。而且，隔膜部221的轴向的位移也会影响第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的电阻值。但是，在本实施方式中，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2相对于中心轴线9配置在相同直径的位置。因此，通过隔膜部221的轴向的位移，第1电阻线图案R1的电阻值与第2电阻线图案R2的电阻值以相同的方式变化。因此，桥式电路42的电压计V的检测值不易受到影响。因此，能够抑制隔膜部221的轴向的位移的影响，从而高精度地检测施加于柔性齿轮20的周向的扭矩。

＜4.第4实施方式＞

接着，对第4实施方式的扭矩检测传感器40进行说明。图8是第4实施方式的扭矩检测传感器40的俯视图。该扭矩检测传感器40在具有第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4这一点及具有温度检测用电阻线图案Rh这一点与第1实施方式的不同。关于其他部分与第1实施方式相同，因此省略重复说明。

如图8所示，在本实施方式的电路板41上安装有温度检测用电阻线图案Rh和包含第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4的桥式电路42。桥式电路42和温度检测用电阻线图案Rh分别与信号处理电路43电连接。各电阻线图案R1、R2、R3、R4、Rh的材料例如使用铜或包含铜的合金。

第1电阻线图案R1是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约180°的范围内呈半圆状地设置有第1电阻线图案R1。在第1电阻线图案R1中包含多个第1电阻线r1。多个第1电阻线r1以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第1电阻线r1相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向一侧倾斜。第1电阻线r1相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。

第2电阻线图案R2是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约180°的范围内呈半圆状地设置有第2电阻线图案R2。在第2电阻线图案R2中包含多个第2电阻线r2。多个第2电阻线r2以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第2电阻线r2相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向另一侧倾斜。第2电阻线r2相对于半径方向的倾斜角度例如为-45°。

第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2同心且线对称地配置。具体而言，沿轴向观察时，相对于穿过中心轴线9的假想直线L，在一侧配置有第1电阻线图案R1，在另一侧配置有第2电阻线图案R2。另外，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2相对于中心轴线9的直径是相同的。

第3电阻线图案R3是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约180°的范围内呈半圆状地设置有第3电阻线图案R3。在第3电阻线图案R3中包含多个第3电阻线r3。多个第3电阻线r3以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第3电阻线r3相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向另一侧倾斜。第3电阻线r3相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。

第4电阻线图案R4是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约180°的范围内呈半圆状地设置有第4电阻线图案R4。在第4电阻线图案R4中包含多个第4电阻线r4。多个第4电阻线r4以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第4电阻线r4相对于柔性齿轮20的半径方向朝向周向一侧倾斜。第4电阻线r4相对于半径方向的倾斜角度例如为-45°。

第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4位于比第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2靠半径方向内侧的位置。另外，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4同心且线对称地配置。具体而言，沿轴向观察时，相对于穿过中心轴线9的假想直线L，在一侧配置有第3电阻线图案R3，在另一侧配置有第4电阻线图案R4。另外，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4相对于中心轴线9的直径是相同的。

这样，第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4均配置在相互不重叠的位置。

图9是包含第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4的桥式电路42的电路图。如图9所示，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2串联连接。第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4串联连接。而且，在电源电压的+极与-极之间，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的列与第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的列并联连接。另外，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的中点M1及第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的中点M2与电压计V连接。

第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4各自的电阻值根据施加于柔性齿轮20的扭矩而变化。例如，当以中心轴线9为中心而朝向周向的一侧的扭矩施加于柔性齿轮20时，第1电阻线图案R1和第4电阻线图案R4的电阻值降低，第2电阻线图案R2和第3电阻线图案R3的电阻值增加。另一方面，当以中心轴线9为中心而朝向周向的另一侧的扭矩施加于柔性齿轮20时，第1电阻线图案R1和第4电阻线图案R4的电阻值增加，第2电阻线图案R2和第3电阻线图案R3的电阻值降低。这样，第1电阻线图案R1和第4电阻线图案R4及第2电阻线图案R2和第3电阻线图案R3表示相对于扭矩彼此反向的电阻值变化。

这样，当第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4各自的电阻值发生变化时，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的中点M1与第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的中点M2之间的电位差发生变化，因此电压计V的测量值发生变化。因此，能够根据该电压计V的测量值来检测施加于柔性齿轮20的扭矩的朝向和大小。

另外，第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4配置在相互不重叠的位置。因此，在电路板41上，能够将这些电阻线图案R1、R2、R3、R4形成为单一的层。由此，能够使电路板41成为简单的构造。其结果为，能够实现廉价且薄型的扭矩检测传感器40。

在动力传递装置1驱动时，柔性齿轮20的隔膜部221在轴向上稍微位移。该轴向的位移量根据隔膜部221的半径方向的位置而不同。而且，隔膜部221的轴向的位移也会影响各电阻线图案R1、R2、R3、R4的电阻值。但是，在本实施方式中，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2相对于中心轴线9配置在相同直径的位置。另外，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4相对于中心轴线9配置在相同直径的位置。因此，通过隔膜部221的轴向的位移，第1电阻线图案R1的电阻值与第2电阻线图案R2的电阻值以相同的方式变化，第3电阻线图案R3的电阻值与第4电阻线图案R4的电阻值以相同的方式变化。因此，桥式电路42的电压计V的检测值不易受到影响。因此，能够抑制隔膜部221的轴向的位移的影响，从而高精度地检测施加于柔性齿轮20的周向的扭矩。

温度检测用电阻线图案Rh是沿着柔性齿轮20的周向呈圆弧状或圆环状延伸的图案。因此，由周向的扭矩引起的温度检测用电阻线图案Rh的电阻值的变化极小。因此，温度检测用电阻线图案Rh的电阻值主要取决于温度的变化。因此，若测定温度检测用电阻线图案Rh的电阻值，则能够取得反映了柔性齿轮20的温度或环境温度的信号。

信号处理电路43利用温度检测用电阻线图案Rh的电阻值对来自桥式电路42的输出信号进行校正。然后，根据校正后的输出信号来检测扭矩。这样，能够在使用廉价的铜或铜合金的同时抑制温度变化的影响，从而高精度地检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

特别是，在本实施方式中，在第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2与第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4之间的半径方向的间隙中配置有温度检测用电阻线图案Rh。这样，能够在与第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4均接近的位置配置温度检测用电阻线图案Rh。因此，能够根据温度检测用电阻线图案Rh的电阻值而更适当地计算针对桥式电路42的输出信号的校正值。

另外，通过设置温度检测用电阻线图案Rh，能够估计包含柔性齿轮20的动力传递装置1的温度。因此，还能够监视动力传递装置1的温度是否变得过高。

＜5.第5实施方式＞

接着，对第5实施方式的扭矩检测传感器40进行说明。图10是第5实施方式的扭矩检测传感器40的俯视图。该扭矩检测传感器40的第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的位置与第4实施方式不同。关于其他部分与第4实施方式相同，因此省略重复说明。

如图10所示，沿轴向观察时，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2相对于穿过中心轴线9的假想直线L1线对称地配置。与此相对，沿轴向观察时，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4相对于穿过中心轴线9且与上述假想直线L1垂直的假想直线L2线对称地配置。即，作为第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的边界线的假想直线L1与作为第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的边界线的假想直线L2垂直。

这样，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的边界部的周向的位置与第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的边界部的周向的位置不重叠。即，电阻线图案的边界部的周向的位置分散。因此，能够降低由电阻线图案的边界部引起的输出信号的周期性的波动。其结果为，能够更高精度地检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

另外，假想直线L1和假想直线L2也可以不必垂直。假想直线L1与假想直线L2只要在中心轴线9的位置处相互交叉即可。假想直线L2相对于假想直线L1的角度在图10的例子中为90°，但也可以取而代之，将假想直线L2相对于假想直线L1的角度设为60°或45°。

＜6.第6实施方式＞

接着，对第6实施方式的扭矩检测传感器40进行说明。图11是第6实施方式的扭矩检测传感器40的俯视图。该扭矩检测传感器40的第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的形状与第3实施方式相同。但是，具有推力应变检测用电阻线图案Rt这一点与第3实施方式不同。关于其他部分与第3实施方式相同，因此省略重复说明。

如图11所示，在本实施方式的电路板41上安装有推力应变检测用电阻线图案Rt。推力应变检测用电阻线图案Rt与信号处理电路43电连接。推力应变检测用电阻线图案Rt的材料例如使用铜或包含铜的合金。

图11的扭矩检测传感器40具有外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri这2个电阻线图案作为推力应变检测用电阻线图案Rt。

外侧电阻线图案Ro是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状或圆环状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约360°的范围内设置有外侧电阻线图案Ro。外侧电阻线图案Ro位于比第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2靠半径方向外侧的位置。即，外侧电阻线图案Ro配置在不与第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2重叠的位置。在外侧电阻线图案Ro中包含多个外侧电阻线ro。多个外侧电阻线ro以相互大致平行的姿势沿周向排列。各外侧电阻线ro沿柔性齿轮20的半径方向延伸。

内侧电阻线图案Ri是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸的整体呈圆弧状或圆环状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约360°的范围内设置有内侧电阻线图案Ri。内侧电阻线图案Ri位于比第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2靠半径方向内侧的位置。即，内侧电阻线图案Ri配置在不与第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2以及外侧电阻线图案Ro重叠的位置。在内侧电阻线图案Ri中包含多个内侧电阻线ri。多个内侧电阻线ri以相互大致平行的姿势沿周向排列。各内侧电阻线ri沿柔性齿轮20的半径方向延伸。

这样，外侧电阻线图案Ro所包含的多个外侧电阻线ro和内侧电阻线图案Ri所包含的多个内侧电阻线ri均沿半径方向延伸。因此，由周向的扭矩引起的外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri的电阻值的变化极小。但是，当柔性齿轮20的隔膜部221沿轴向位移时，外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri的电阻值大幅变化。因此，如果测定外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri的各电阻值，则能够取得反映了隔膜部221的轴向的位移量的信号。

信号处理电路43利用外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri各自的电阻值对来自包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42的输出信号进行校正。具体而言，使来自桥式电路42的输出信号的值向消除隔膜部221的轴向的位移的影响的方向增加或减少。然后，根据校正后的输出信号来检测扭矩。这样，能够抑制隔膜部221的轴向的位移的影响，从而高精度地检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

特别是，本实施方式的扭矩检测传感器40具有外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri这2个电阻线图案作为推力应变检测用电阻线图案Rt。这样，能够构成包含外侧电阻线图案Ro和内侧电阻线图案Ri的桥式电路。因此，根据来自该桥式电路的输出信号，能够更高精度地检测出隔膜部221的轴向的位移量。因此，能够更适当地计算针对来自包含第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的桥式电路42的输出信号的校正值。

另外，推力应变检测用电阻线图案Rt能够追加于上述的任意实施方式的扭矩检测传感器40。例如，也可以在第1实施方式的扭矩检测传感器40中追加与本实施方式相同的推力应变检测用电阻线图案Rt。

＜7.第7实施方式＞

接着，对第7实施方式的扭矩检测传感器40进行说明。图12是第7实施方式的扭矩检测传感器40的俯视图。该扭矩检测传感器40在具有温度检测用电阻线图案Rh这一点上与第6实施方式不同。关于其他部分与第6实施方式相同，因此省略重复说明。

关于温度检测用电阻线图案Rh的形状和作用与上述第2实施方式和第4实施方式相同。在本实施方式中，在第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2与内侧电阻线图案Ri之间的间隙中配置有温度检测用电阻线图案Rh。但是，温度检测用电阻线图案Rh的位置也可以在第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2与外侧电阻线图案Ro之间。

＜8.变形例＞

以上，对本发明的第1实施方式～第7实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。

＜8-1.第1变形例＞

图13是第1变形例的扭矩检测传感器40的俯视图。在图13的例子中，扭矩检测传感器40的电路板41具有3个定位部413。各定位部413从电路板41的主体部411的外周部朝向半径方向外侧突出。在动力传递装置1制造时，在将扭矩检测传感器40固定于柔性齿轮20时，使3个定位部413与柔性齿轮20的厚壁部222的内周面在半径方向上接触。由此，将电路板41的主体部411相对于柔性齿轮20同轴地定位的作业变得容易。另外，能够提高主体部411相对于柔性齿轮20的定位精度。

另外，也可以在柔性齿轮20的厚壁部222的内周面上设置有向半径方向内侧突出的多个定位部。而且，也可以通过使该定位部与主体部411的外周部在半径方向上接触，进行电路板41相对于柔性齿轮20的定位。另外，也可以在柔性齿轮20和电路板41双方设置定位部。即，定位部只要设置于柔性齿轮20和电路板41中的至少任一方即可。

＜8-2.第2变形例＞

图14是第2变形例的扭矩检测传感器40和隔膜部221的局部剖视图。在图14的例子中，电路板41以安装有电阻线图案R1、R2的面朝向隔膜部221的表面的状态固定于隔膜部221。这样，隔膜部221的表面与电阻线图案R1、R2接近。由此，能够更高精度地检测施加于隔膜部221的扭矩。

电路板41和隔膜部221不是具有流动性的粘接剂，而是经由双面粘接带44固定。因此，能够在电路板41与隔膜部221的表面之间确保一定的间隔。因此，能够在金属制的隔膜部221与电阻线图案R1、R2之间保持绝缘。

＜8-3.其他变形例＞

在上述的实施方式中，桥式电路42和信号处理电路43双方被安装在电路板41上。然而，信号处理电路43也可以设置在电路板41的外部。

另外，在上述的实施方式中，各电阻线图案的材料使用铜或包含铜的合金。然而，电阻线图案的材料也可以使用康铜、SUS、铝等其他金属。另外，电阻线图案的材料也可以使用陶瓷、树脂等非金属材料。另外，电阻线图案的材料也可以使用导电性油墨。在使用导电性油墨的情况下，只要在电路板41的表面用导电性油墨印刷各电阻线图案即可。

另外，在上述实施方式的柔性齿轮20中，隔膜部221从筒状部21的基端部朝向半径方向外侧扩展。然而，隔膜部221也可以从筒状部21的基端部朝向半径方向内侧扩展。

另外，在上述的实施方式中，扭矩检测的对象物为柔性齿轮20。然而，也可以将具有与上述实施方式同等的构造的扭矩检测传感器40用于检测施加于柔性齿轮20以外的圆形体的扭矩。

上述实施方式的第1电阻线图案R1、第2电阻线图案R2、第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4全部是检测圆形体的周向的应变的周向应变检测用电阻线图案。这些电阻线图案的数量、位置能够适当地进行设计变更。此外，关于扭矩检测传感器和动力传递装置的细部的结构，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当地变更。另外，也可以在不产生矛盾的范围内适当组合在上述各实施方式和各变形例中出现的要素。

本申请主张基于作为在2019年1月18日申请的日本专利申请的日本特愿2019-007141号的优先权，引用该日本专利申请所记载的全部记载内容。

产业上的可利用性

本申请能够利用于扭矩检测传感器和动力传递装置。

标号说明

1：动力传递装置；9：中心轴线；10：内齿轮；11：内齿；20：柔性齿轮；21：筒状部；22：平板部；23：外齿；30：波动发生器；31：凸轮；32：挠性轴承；40：扭矩检测传感器；41：电路板；42：桥式电路；43：信号处理电路；44：双面粘接带；221：隔膜部；222：厚壁部；411：主体部；412：折翼部；413：定位部；L、L1、L2：假想直线；M1、M2：中点；R1：第1电阻线图案；R2：第2电阻线图案；R3：第3电阻线图案；R4：第4电阻线图案；Ra：第1固定电阻；Rb：第2固定电阻；Rh：温度检测用电阻线图案；Rt：推力应变检测用电阻线图案；Ro：外侧电阻线图案；Ri：内侧电阻线图案；V：电压计；r1：第1电阻线；r2：第2电阻线；r3：第3电阻线；r4：第4电阻线；ro：外侧电阻线；ri：内侧电阻线。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种扭矩检测传感器，其检测施加于圆形体的扭矩，其中，

该扭矩检测传感器具有第1电阻线图案和第2电阻线图案，

所述第1电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案，

所述第2电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向另一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案，

所述第1电阻线和所述第2电阻线配置在相互不重叠的位置。

2.(修改后)一种扭矩检测传感器，其检测施加于圆形体的扭矩，其中，

该扭矩检测传感器具有：

周向应变检测用电阻线图案，其检测所述圆形体的周向的应变；以及

推力应变检测用电阻线图案，其检测所述圆形体的轴向的应变，

所述周向应变检测用电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向倾斜的电阻线而成的图案，

所述推力应变检测用电阻线图案是沿周向排列多个沿着所述圆形体的半径方向延伸的电阻线而成的图案，

所述周向应变检测用电阻线图案和所述推力应变检测用电阻线图案配置在相互不重叠的位置。

3.(追加)根据权利要求1所述的扭矩检测传感器，其中，

所述第2电阻线图案位于比所述第1电阻线图案靠半径方向内侧的位置。

4.(追加)根据权利要求1所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器还具有第3电阻线图案和第4电阻线图案，

所述第1电阻线图案是圆弧状的图案，

所述第2电阻线图案是与所述第1电阻线图案同心且线对称地配置的圆弧状的图案，

所述第3电阻线图案位于比所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案靠半径方向内侧的位置，是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状的图案，

所述第4电阻线图案与所述第3电阻线图案同心且线对称地配置，是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向另一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状的图案。

5.(追加)根据权利要求4所述的扭矩检测传感器，其中，

所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案的边界线与所述第3电阻线图案和所述第4电阻线图案的边界线相互交叉。

6.(追加)根据权利要求1所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器还具有推力应变检测用电阻线图案，该推力应变检测用电阻线图案配置在与所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案不重叠的位置，是沿周向排列多个沿着所述圆形体的半径方向延伸的电阻线而成的。

7.(追加)根据权利要求6所述的扭矩检测传感器，其中，

所述第1电阻线图案是圆弧状的图案，

所述第2电阻线图案是与所述第1电阻线图案同心配置的圆弧状的图案，

所述推力应变检测用电阻线图案包含：

外侧电阻线图案，其位于比所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案靠半径方向外侧的位置；以及

内侧电阻线图案，其位于比所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案靠半径方向内侧的位置。

8.(追加)根据权利要求7所述的扭矩检测传感器，其中，

所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案线对称地配置。

9.(追加)根据权利要求1、3至8中的任意一项所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器还具有沿着所述圆形体的周向延伸的温度检测用电阻线图案。

10.(追加)根据权利要求1、3至9中的任意一项所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器具有桥式电路，该桥式电路至少包含所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案。

11.(追加)根据权利要求10所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器还具有信号处理电路，该信号处理电路根据所述桥式电路的输出信号来检测扭矩。

12.(追加)根据权利要求11所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器具有电路板，该电路板安装有所述桥式电路和所述信号处理电路中的至少一方。

13.(追加)根据权利要求12所述的扭矩检测传感器，其中，

所述电路板是柔性印刷基板。

14.(追加)根据权利要求12或13所述的扭矩检测传感器，其中，

所述电阻线图案的材料是铜或包含铜的合金。

15.(追加)根据权利要求12或13所述的扭矩检测传感器，其中，

所述电阻线图案的材料是导电性油墨。

16.(追加)一种动力传递装置，其具有：

权利要求12至15中的任意一项所述的扭矩检测传感器；以及

所述圆形体。

17.(追加)根据权利要求16所述的动力传递装置，其中，

所述圆形体和所述电路板中的任意一方具有与所述圆形体和所述电路板中的另一方在半径方向上接触的定位部。

18.(追加)根据权利要求16或17所述的动力传递装置，其中，

该动力传递装置还具有将所述电路板固定于所述圆形体的双面粘接带。

19.(追加)根据权利要求16至18中的任意一项所述的动力传递装置，其中，

所述电路板以安装有所述电阻线图案的面朝向所述圆形体的表面的状态固定于所述圆形体。

20.(追加)根据权利要求16至19中的任意一项所述的动力传递装置，其中，

所述圆形体具有：

挠性的筒状部，其沿轴向呈筒状延伸；

多个外齿，它们设置于所述筒状部的外周面；以及

平板状的隔膜部，其从所述筒状部的轴向的一端朝向半径方向外侧或半径方向内侧扩展，

所述电路板固定于所述隔膜部。

Claims (2)

1.一种扭矩检测传感器，其检测施加于圆形体的扭矩，其中，

该扭矩检测传感器具有第1电阻线图案和第2电阻线图案，

所述第1电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案，

所述第2电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向另一侧倾斜的电阻线而成的圆弧状或圆环状的图案，

所述第1电阻线和所述第2电阻线配置在相互不重叠的位置。

2.一种扭矩检测传感器，其检测施加于圆形体的扭矩，其中，

该扭矩检测传感器具有：

周向应变检测用电阻线图案，其检测所述圆形体的周向的应变；以及

推力应变检测用电阻线图案，其检测所述圆形体的轴向的应变，

所述周向应变检测用电阻线图案是沿周向排列多个相对于所述圆形体的半径方向朝向周向倾斜的电阻线而成的图案，

所述推力应变检测用电阻线图案是沿周向排列多个沿着所述圆形体的半径方向延伸的电阻线而成的图案，

所述周向应变检测用电阻线图案和推力应变检测用电阻线图案配置在相互不重叠的位置。

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