DE102022206333A1 - Sensor und antriebskraftübertragungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Ein Sensor weist einen Basisabschnitt, mehrere erste Widerstandsleitungen und mehrere zweite Widerstandsleitungen auf. Der Basisabschnitt erstreckt sich in einer Richtung, die die Mittelachse kreuzt. Die mehreren ersten Widerstandsleitungen sind in Umfangsrichtung an einer Vorderseitenfläche des Basisabschnitts aufgereiht. Die mehreren zweiten Widerstandsleitungen sind an der Vorderseitenfläche des Basisabschnitts konzentrisch zu den mehreren ersten Widerstandsleitungen und in Umfangsrichtung zwischen den ersten Widerstandsleitungen angeordnet. Bei den ersten Widerstandsleitungen beträgt die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung eins oder weniger und die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche in Radialrichtung beträgt eins oder weniger.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Sensor und eine Antriebskraftübertragungsvorrichtung.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Seit einigen Jahren nimmt der Bedarf an Untersetzungsgetrieben, die in Gelenken von Robotern und dergleichen installiert werden, rapide zu. Ein übliches Untersetzungsgetriebe ist beispielsweise in der JP 2004-198400 A offenbart. In dieser Schrift ist an ein biegsames Außenverzahnungszahnrad, das sich mit einer Drehzahl nach dem Heruntersetzen dreht, ein Dehnungsmessstreifen geklebt. Dies ermöglicht die Erfassung des auf das biegsame Außenverzahnungszahnrad einwirkenden Drehmoments.
  • Allerdings wiederholt sich an einem solchen in Untersetzungsgetrieben verwendeten biegsamen Außenverzahnungszahnrad eine periodischen Biegeverformung. Der Ausgabewert des Dehnungsmessstreifens enthält daher eine Komponente, die auf das eigentlich zu messende Drehmoment zurückgeht, und eine Fehlerkomponente, die auf die periodische Biegeverformung des biegsamen Außenverzahnungszahnrads zurückgeht. Diese Fehlerkomponente verändert sich entsprechend dem Drehwinkel der auf das biegsame Außenverzahnungszahnrad ausgeübten Drehbewegung.
  • Daher ist es denkbar, an dem Dehnungsmessstreifen eine Widerstandsleitung bereitzustellen, um den Drehwinkel der auf das biegsame Außenverzahnungszahnrad ausgeübten Drehbewegung zu erfassen. Auf diese Weise kann die dem mittels der Widerstandsleitung erfassten Drehwinkel entsprechende Fehlerkomponente vom Erfassungswert des Drehmoments subtrahiert und so das auf das biegsame Außenverzahnungszahnrad ausgeübte Drehmoment mit hoher Präzision ausgegeben werden.
  • Dazu müssen jedoch eine Widerstandsleitung zum Erfassen des Drehmoments und eine Widerstandsleitung zum Erfassen des Drehwinkels auf beengtem Raum angeordnet werden. Daher wird verlangt, dass der durch die Widerstandsleitung zum Erfassen des Drehwinkels eingenommene Bereich äußerst klein ist.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein Sensor gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist einen Basisabschnitt, der sich in einer Richtung erstreckt, die eine Mittelachse kreuzt, an einer Vorderseitenfläche des Basisabschnitt mehrere in Umfangsrichtung aufgereihte erste Widerstandsleitungen und an der Vorderseitenfläche des Basisabschnitts mehrere konzentrisch mit den mehreren ersten Widerstandsleitungen und in Umfangsrichtung der ersten Widerstandsleitungen angeordnete zweite Widerstandsleitungen auf, wobei an wenigstens einer der ersten Widerstandsleitungen eine Anzahl von Widerstandsleitungsbereichen entlang der Umfangsrichtung eins oder weniger beträgt und eine Anzahl von Widerstandsleitungsbereichen entlang einer Radialrichtung eins oder weniger beträgt.
  • Die vorstehenden sowie weitere Elemente, Merkmale, Schritte, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen deutlicher, bei der auf die beigefügten Figuren Bezug genommen wird.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine Längsschnittansicht einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung;
    • 2 eine Querschnittansicht der Antriebskraftübertragungsvorrichtung;
    • 3 eine Draufsicht auf einen Sensor;
    • 4 eine Teilschnittansicht eines Membranabschnitts und des Sensors;
    • 5 ein Schaltbild einer ersten Brückenschaltung mit vier ersten Widerstandsleitungen;
    • 6 ein Schaltbild einer zweiten Brückenschaltung mit vier zweiten Widerstandsleitungen;
    • 7 ein Kurvendiagramm, das einen Messwert eines ersten Spannungsmessers und einen Messwert eines zweiten Spannungsmessers veranschaulicht;
    • 8 eine Teildraufsicht auf den Sensor;
    • 9 ein Schaltbild einer dritten Brückenschaltung mit einer dritten Widerstandsleitung bis sechsten Widerstandsleitung;
    • 10 eine Ansicht, die auf verallgemeinernde Weise eine Korrekturverarbeitung veranschaulicht;
    • 11 eine Draufsicht auf einen Sensor gemäß einem ersten Abwandlungsbeispiel;
    • 12 eine Draufsicht auf den Sensor gemäß dem zweiten Abwandlungsbeispiel;
    • 13 eine Draufsicht auf den Sensor gemäß dem dritten Abwandlungsbeispiel; und
    • 14 eine Draufsicht auf den Sensor gemäß dem vierten Abwandlungsbeispiel.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
  • In der vorliegenden Anmeldung wird eine Richtung parallel zur Mittelachse einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung als „Axialrichtung“, eine Richtung orthogonal zur Mittelachse der Antriebskraftübertragungsvorrichtung als „Radialrichtung“ und eine Richtung entlang einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt die Mittelachse der Antriebskraftübertragungsvorrichtung ist, als „Umfangsrichtung“ bezeichnet. Allerdings schließt die parallele Richtung auch eine im Wesentlichen parallele Richtung ein. Zudem schließt die orthogonale Richtung auch eine im Wesentlichen orthogonale Richtung ein.
  • Auch gibt in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Drehzahl“ die Anzahl Drehungen pro Zeiteinheit, also die Drehgeschwindigkeit, an.
  • 1 ist eine Längsschnittansicht einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. 2 ist eine Querschnittansicht der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 bei Betrachtung an einer Position A-A aus 1. Bei der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 handelt es sich um eine Vorrichtung, welche eine von einem Motor erlangte Drehbewegung mit einer ersten Drehzahl auf eine zweite Drehzahl herabsetzt, die niedriger als die erste Drehzahl ist. Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 wird beispielsweise benutzt, indem sie zusammen mit dem Motor in das Gelenk eines Roboters eingebaut ist. Allerdings kann die Antriebskraftübertragungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung auch auf andere Vorrichtungen wie etwa ein Exoskelett oder ein unbemanntes Transportfahrzeug angewandt werden.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Hohlrad 10, ein flexibles Zahnrad 20, einen Wellenbewegungsgenerator 30 und einen Sensor 40.
  • Durch Ausstatten der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 mit dem Sensor 40 kann die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 kompakter gestaltet werden.
  • Das Hohlrad 10 ist ein ringförmiges Zahnrad, das mehrere Innenzähne 11 an seiner Innenumfangsfläche aufweist. Das Hohlrad 10 wird beispielsweise mittels Schrauben an einem Rahmenkörper der Vorrichtung, an der die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 installiert wird, fixiert. Das Hohlrad 10 ist koaxial zu einer Mittelachse 9 angeordnet. Außerdem ist das Hohlrad 10 auf einer in Radialrichtung äußeren Seite eines nachstehend beschriebenen rohrförmigen Abschnitts 21 des flexiblen Zahnrads 20 gelegen. Die Festigkeit des Hohlrads 10 ist wesentlich höher als die Festigkeit des rohrförmigen Abschnitts 21 des flexiblen Zahnrads 20. Daher kann das Hohlrad 10 im Wesentlichen als starrer Körper betrachtet werden. Das Hohlrad 10 weist einen rundrohrförmige Innenumfangsfläche auf. Die mehreren Innenzähne 11 sind an der Innenumfangsfläche mit konstanten Abständen in Umfangsrichtung aufgereiht. Die Innenzähne 11 springen jeweils in Radialrichtung nach innen vor.
  • Das flexible Zahnrad 20 ist ein biegeverformbares ringförmiges Zahnrad. Das flexible Zahnrad 20 ist um die Mittelachse 9 drehbar gelagert. Das flexible Zahnrad 20 ist ein Beispiel für das „biegsame Element“ der vorliegenden Offenbarung.
  • Das flexible Zahnrad 20 der vorliegenden Ausführungsform weist den rohrförmigen Abschnitt 21 und einen flachen Abschnitt 22 auf. Der rohrförmige Abschnitt 21 erstreckt sich rohrförmig in Axialrichtung um den Umfang der Mittelachse 9. Ein in Axialrichtung des rohrförmigen Abschnitts 21 vorderer Endabschnitt ist auf der in Radialrichtung äußeren Seite des Wellenbewegungsgenerators 30 und der in Radialrichtung inneren Seite des Hohlrads 10 gelegen. Da der rohrförmige Abschnitt 21 biegsam ist, ist er in Radialrichtung verformbar. Insbesondere da der auf der in Radialrichtung inneren Seite des Hohlrads 10 gelegene vordere Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 21 ein freies Ende ist, kann dieser sich stärker in Radialrichtung verlagern als die übrigen Teile.
  • Das flexible Zahnrad 20 weist mehrere Außenzähne 23 auf. Die mehreren Außenzähne 23 sind an einer in Radialrichtung äußeren Fläche im Bereich des in Axialrichtung des rohrförmigen Abschnitts 21 vorderen Endabschnitts bereitgestellt. Die mehreren Außenzähne 23 sind in Umfangsrichtung mit einem konstanten Abstand aufgereiht. Die Außenzähne 23 springen in Radialrichtung nach außen vor. Die Anzahl der Innenzähne 11 des Hohlrads 10 und die Anzahl der Außenzähne 23 des flexiblen Zahnrads 20 weichen geringfügig voneinander ab.
  • Der flache Abschnitt 22 weist einen Membranabschnitt 221 und einen dicken Abschnitt 222 auf. Der Membranabschnitt 221 erstreckt sich von einem in Axialrichtung unteren Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 21 zu der in Radialrichtung äußeren Seite hin plattenförmig und erstreckt sich ringförmig um die Mittelachse 9 herum. Der Membranabschnitt 221 ist in Axialrichtung geringfügig biegeverformbar. Der dicke Abschnitt 222 ist ein auf der in Radialrichtung äußeren Seite des Membranabschnitts 221 gelegener ringförmiger Teil. Eine Dicke des dicken Abschnitts 222 in Axialrichtung ist größer als eine Dicke des Membranabschnitts 221 in Axialrichtung. Der dicke Abschnitt 222 wird beispielsweise mittels Schrauben an einem angetriebenen Bauteil der Vorrichtung, an der die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 installiert wird, fixiert.
  • Der Wellenbewegungsgenerator 30 ist ein Mechanismus, der eine periodische Biegeverformung am rohrförmigen Abschnitt 21 des flexiblen Zahnrads 20 erzeugt. Der Wellenbewegungsgenerator 30 weist einen Nocken 31 und ein biegsames Wellenlager 32 auf. Der Nocken 31 ist um die Mittelachse 9 drehbar gelagert. Eine in Radialrichtung äußere Fläche des Nockens 31 ist bei Betrachtung in Axialrichtung oval. Das biegsame Wellenlager 32 ist zwischen der in Radialrichtung äußeren Fläche des Nockens 31 und der in Radialrichtung inneren Fläche des rohrförmigen Abschnitts 21 des flexiblen Zahnrads 20 angeordnet. Daher können sich der Nocken 31 und der rohrförmige Abschnitt 21 mit unterschiedlicher Drehzahl drehen.
  • Ein Innenring des biegsamen Wellenlagers 32 steht mit der in Radialrichtung äußeren Fläche des Nockens 31 in Kontakt. Ein Außenring des biegsamen Wellenlagers 32 steht mit der in Radialrichtung inneren Fläche des flexiblen Zahnrads 20 in Kontakt. Daher verformt sich der rohrförmige Abschnitt 21 des flexiblen Zahnrads 20 entlang der in Radialrichtung äußeren Fläche des Nockens 31 oval. Infolgedessen greifen die Außenzähne 23 des flexiblen Zahnrads 20 und die Innenzähne 11 des Hohlrads 10 an zwei Stellen, die den beiden Enden der Längenachse des Ovals entsprechen, ineinander. An den übrigen Positionen in Umfangsrichtung greifen die Außenzähne 23 und die Innenzähne 11 nicht ineinander.
  • Der Nocken 31 ist unmittelbar oder über einen anderen Antriebsübertragungsmechanismus mit dem Motor verbunden. Wenn der Motor angetrieben wird, dreht sich der Nocken 31 mit einer ersten Drehzahl um die Mittelachse 9. Dadurch dreht sich auch die Längenachse des Ovals des flexiblen Zahnrads 20 mit der ersten Drehzahl. Auch die Eingriffspositionen der Außenzähne 23 und der Innenzähne 11 ändern sich in Umfangsrichtung mit der ersten Drehzahl. Wie oben erörtert, weichen die Anzahl der Innenzähne 11 des Hohlrads 10 und die Anzahl der Außenzähne 23 des flexiblen Zahnrads 20 geringfügig voneinander ab. Aufgrund dieser Differenz in der Anzahl der Zähne verändert sich mit einer Drehung des Nockens 31 die Eingriffspositionen der Außenzähne 23 und der Innenzähne 11 in Umfangsrichtung geringfügig. Infolgedessen dreht sich das flexible Zahnrad 20 in Bezug auf das Hohlrad 10 mit einer zweiten Drehzahl, die kleiner als die erste Drehzahl ist, um die Mittelachse 9. Daher kann von dem flexiblen Zahnrad 20 eine Drehbewegung mit der heruntergesetzten zweiten Drehzahl erzielt werden.
  • Der Sensor 40 ist ein Erfassungsgerät zum Erfassen des in Umfangsrichtung auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehmoments. Der Sensor 40 ist an dem Membranabschnitt 221 des flexiblen Zahnrads 20 fixiert. Der Membranabschnitt 221 weist eine Vorderseitenfläche 223 auf, die die Mittelachse 9 kreuzt und sich ringförmig um die Mittelachse 9 erstreckt. Die Vorderseitenfläche 223 ist eine in Axialrichtung gewandte Fläche. Der Sensor 40 ist an der Vorderseitenfläche 223 des Membranabschnitts 221 fixiert.
  • 3 ist eine Draufsicht auf den Sensor 40. 4 ist eine Teilschnittansicht des Membranabschnitts 221 und des Sensors 40. Wie in 3 und 4 gezeigt, weist der Sensor 40 eine Leiterplatte 41 auf. Bei der Leiterplatte 41 der vorliegenden Ausführungsform sind an einer Vorderseitenfläche einer elastisch verformbaren Isolationsschicht 42 Leiter gebildet. Die Leiterplatte 41 weist einen Grundkörperabschnitt 411 und einen Laschenabschnitt 412 auf. Der Grundkörperabschnitt 411 ist ein ringförmiger Teil, dessen Mittelpunkt die Mittelachse 9 ist. Der Laschenabschnitt 412 ist ein Teil, der von dem Grundkörperabschnitt 411 in Radialrichtung nach außen vorspringt.
  • Wie in 4 gezeigt, weist die Leiterplatte 41 eine Isolationsschicht 42, eine erste leitende Schicht 43 und eine zweite leitende Schicht 44 auf. Die Isolationsschicht 42 erstreckt sich in einer die Mittelachse 9 kreuzenden Richtung. Die Isolationsschicht 42 ist aus einem Kunststoff, der ein Isolator ist, oder einem anorganischen Isolationsmaterial gebildet. Die Isolationsschicht 42 ist ein Beispiel für den „Basisabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung. Die Isolationsschicht 42 ist an der Vorderseitenfläche 223 der Membranabschnitt 221 angeordnet. Somit erstreckt sich die Isolationsschicht 42 in der die Mittelachse 9 kreuzenden Richtung und ist an der Vorderseitenfläche des biegeverformbaren flexiblen Zahnrads 20 angeordnet. Aufgrund dessen kann die Biegung des Membranabschnitts 42 durch den Sensor 40 präzise erfasst werden. Die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 sind aus einem Metall gebildet, das ein Leiter ist. Die erste leitende Schicht 43 ist an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 gebildet. Als das Material der ersten leitenden Schicht 43 kann beispielsweise ein kupferhaltiges Material oder ein chromhaltiges Material verwendet werden. Die zweite leitende Schicht 44 ist auf die Vorderseitenfläche der ersten leitenden Schicht 43 laminiert. Als das Material der zweiten leitenden Schicht 44 kann beispielsweise Kupfer, Silber oder Gold verwendet werden.
  • Beim Herstellen der Leiterplatte 41 wird zunächst auf die gesamte Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 eine dünne Schicht eines Metalls aufgebracht, das die erste leitende Schicht 43 ausbildet. Die gebildete dünne Metallschicht wird in Anpassung an die Form einer nachstehend beschriebenen ersten Widerstandsleitung R1 bis siebten Widerstandsleitung R7 und von Verbindungsleitungen W1 bis W3 teilweise geätzt. Dadurch wird die erste leitende Schicht 43 gebildet. Anschließend wird auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 und der ersten leitenden Schicht 43 eine dünne Schicht aus Metall gebildet, das die zweite leitende Schicht 44 ausbildet. Die gebildete dünne Metallschicht wird in Anpassung an die Form der Verbindungsleitungen W1 bis W3 teilweise geätzt. Dadurch wird die zweite leitende Schicht 44 gebildet. Da die zweite leitende Schicht 44 aus einem anderen Metallmaterial als die erste leitende Schicht 43 gebildet ist, kann die zweite leitende Schicht 44 geätzt werden, ohne dass die erste leitende Schicht 43 geätzt wird. Allerdings ist das Herstellungsverfahren der Leiterplatte 41 nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
  • Wie in 4 gezeigt, ist die Leiterplatte 41 durch doppelseitiges Klebeband 45 an der Vorderseitenfläche 223 des Membranabschnitts 221 fixiert. Konkret sind die Vorderseitenfläche des Membranabschnitts 221 und die Rückseitenfläche der Leiterplatte 41 mittels des doppelseitigen Klebebands 45 aneinander fixiert. Das doppelseitige Klebeband 45 ist durch bandförmiges Formen eines Materials mit Haftkraft gebildet und wird in einem Maß ausgehärtet, dass es seine Form beibehalten kann. Durch Verwenden eines solchen doppelseitigen Klebebands 45 wird der Fixierungsvorgang des Sensors 40 am Membranabschnitt 221 gegenüber der Verwendung eines flüssigen Klebstoffs vereinfacht. Auch können Ungleichmäßigkeiten im Fixierungsvorgang durch einen Bediener reduziert werden.
  • Um die Verformung des Membranabschnitts 221 mit hoher Präzision auf den Sensor 40 zu übertragen, weist das doppelseitige Klebeband 45 vorzugsweise keine Trägerfolie auf und ist ausschließlich aus Klebstoff ausgebildet.
  • Wie in 3 gezeigt, weist der Sensor 40 in der vorliegenden Ausführungsform eine Signalverarbeitungsschaltung C0 auf. Die Signalverarbeitungsschaltung C0 ist an dem Laschenabschnitt 412 angeordnet. Der Sensor 40 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Drehwinkelerfassungssensor S1, einen Drehmomenterfassungssensor S2 und einen Temperaturerfassungssensor S3. Die einzelnen Erfassungssensoren werden im Folgenden ausführlich beschrieben.
  • Der Drehwinkelerfassungssensor S1 ist ein Sensor, der den Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst, um den Erfassungswert des Drehmomenterfassungssensors S2 zu korrigieren. Das heißt, durch Vorhandensein des Drehwinkelerfassungssensors S1 kann der Erfassungswert des Drehmomenterfassungssensors S2 korrigiert werden.
  • Wie in 3 gezeigt, weist der Drehwinkelerfassungssensor S1 vier erste Widerstandsleitungen R1 und vier zweite Widerstandsleitungen R2 auf. Die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 sind auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 angeordnet. Die vier ersten Widerstandsleitung R1 und die vier zweiten Widerstandsleitung R2 werden durch die oben beschriebene erste leitende Schicht 43 ausgebildet.
  • Die mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 sind in Umfangsrichtung auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 aufgereiht. Die vier ersten Widerstandsleitungen R1 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung um die Mittelachse 9 aufgereiht. Bei den vier ersten Widerstandsleitungen R1 handelt es sich jeweils um einen einzelnen Leiter. Die ersten Widerstandsleitungen R1 erstrecken sich jeweils kreisbogenförmig entlang der Umfangsrichtung. Die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 sind in gleichen Abständen in Umfangsrichtung um die Mittelachse 9 aufgereiht. Bei den vier zweiten Widerstandsleitungen R2 handelt es sich jeweils um einen einzelnen Leiter. Die zweiten Widerstandsleitungen R2 erstrecken sich jeweils kreisbogenförmig entlang der Umfangsrichtung.
  • Die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 sind konzentrisch angeordnet. Die zweiten Widerstandsleitungen R2 sind jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung zueinander benachbarten ersten Widerstandsleitungen R1 angeordnet. Ein in Umfangsrichtung mittlerer Abschnitt der ersten Widerstandsleitungen R1 und ein in Umfangsrichtung mittlerer Abschnitt der zweiten Widerstandsleitungen R2 sind wechselweise in Abständen von 45° um die Mittelachse 9 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 insgesamt ringförmig um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt angeordnet. Das heißt, die mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 sind an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 konzentrisch zu den mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 und in Umfangsrichtung zwischen den ersten Widerstandsleitungen R1 angeordnet. Indem auf diese Weise mehrere erste Widerstandsleitungen R1 und zweite Widerstandsleitungen R2 angeordnet sind, kann der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung mit hoher Präzision erfasst werden.
  • 5 ist ein Schaltbild einer ersten Brückenschaltung C1 mit den vier ersten Widerstandsleitungen R1. Zur Unterscheidung sind die vier ersten Widerstandsleitung R1 im Beispiel von 5 mit Ra, Rb, Rc, Rd bezeichnet. Die ersten Widerstandsleitungen Ra, Rb, Rc, Rd sind in 3 ausgehend von Ra entgegen dem Uhrzeigersinn in der Reihenfolge Ra, Rb, Rc, Rd aufgereiht.
  • Wie in 5 gezeigt, sind die vier ersten Widerstandsleitungen Ra, Rb, Rc, Rd in die erste Brückenschaltung C1 eingebaut. Die erste Widerstandsleitung Ra und die erste Widerstandsleitung Rb sind in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Die erste Widerstandsleitung Rd und die erste Widerstandsleitung Rc sind in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Zwischen einem Pluspol und einem Minuspol einer Spannungsversorgung sind die Reihe mit den beiden ersten Widerstandsleitungen Ra, Rb und die Reihe mit den beiden ersten Widerstandsleitungen Rd, Rc parallel geschaltet. Ein Zwischenpunkt M11 der ersten Widerstandsleitung Ra und der ersten Widerstandsleitung Rb und ein Zwischenpunkt M12 der ersten Widerstandsleitung Rd und der ersten Widerstandsleitung Rc sind mit einem ersten Spannungsmesser V1 verbunden.
  • 6 ist ein Schaltbild einer zweiten Brückenschaltung C2 mit vier zweiten Widerstandsleitungen R2. Zur Unterscheidung sind die vier zweiten Widerstandsleitung R2 im Beispiel von 6 mit Re, Rf, Rg, Rh bezeichnet. Die zweite Widerstandsleitung Re ist in 3 zwischen der ersten Widerstandsleitung Ra und der ersten Widerstandsleitung Rd gelegen. Die zweiten Widerstandsleitung Re, Rf, Rg, Rh sind in 3 ausgehend von Re im Uhrzeigersinn in der Reihenfolge Re, Rf, Rg, Rh aufgereiht.
  • Wie in 6 gezeigt, sind die vier zweiten Widerstandsleitungen Re, Rf, Rg, Rh in die zweite Brückenschaltung C2 eingebaut. Die zweite Widerstandsleitung Re und die zweite Widerstandsleitung Rf sind in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Die zweite Widerstandsleitung Rh und die zweite Widerstandsleitung Rg sind in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Spannungsversorgung sind die Reihe mit den beiden zweiten Widerstandsleitungen Re, Rf und die Reihe mit den beiden zweiten Widerstandsleitungen Rh, Rg parallel geschaltet. Ein Zwischenpunkt M21 der zweiten Widerstandsleitung Re und der zweiten Widerstandsleitung Rf und ein Zwischenpunkt M22 der zweiten Widerstandsleitung Rg und der zweiten Widerstandsleitung Rh sind mit einem zweiten Spannungsmesser V2 verbunden.
  • Wenn die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 angetrieben wird, werden an der Membranabschnitt 221 ein sich in Umfangsrichtung ausdehnender Teil (im Folgenden als „Ausdehnungsabschnitt“ bezeichnet) und ein in Umfangsrichtung kontrahierender Teil (im Folgenden als „Kontraktionsabschnitt“ bezeichnet) erzeugt. Konkret werden in Umfangsrichtung wechselweise zwei Ausdehnungsabschnitte und zwei Kontraktionsabschnitt erzeugt. Der Ausdehnungsabschnitt und der Kontraktionsabschnitt werden somit mit der Mittelachse 9 als Mittelpunkt in Abständen von 90° in Umfangsrichtung wechselweise erzeugt. Die Stellen, an denen der Ausdehnungsabschnitt und der Kontraktionsabschnitt erzeugt werden, drehen sich mit der oben beschriebenen ersten Drehzahl.
  • Jeweilige Widerstandswerte der ersten Widerstandsleitungen Ra, Rb, Rc, Rd und zweiten Widerstandsleitungen Re, Rf, Rg, Rh ändern sich mit dem Ausdehnen und Kontrahieren des Membranabschnitts 221 in Umfangsrichtung. Wenn der Ausdehnungsabschnitt beispielsweise eine Widerstandsleitung überlagert, so steigt der Widerstandswert dieser Widerstandsleitung an. Wenn der Kontraktionsabschnitt eine Widerstandsleitung überlagert, so nimmt der Widerstandswert dieser Widerstandsleitung ab.
  • Wenn im Beispiel von 3 die Kontraktionsabschnitte die ersten Widerstandsleitungen Ra, Rc überlagern, so überlagern die Ausdehnungsabschnitte die ersten Widerstandsleitungen Rb, Rd. Wenn die Ausdehnungsabschnitte die ersten Widerstandsleitungen Ra, Rc überlagern, so überlagern die Kontraktionsabschnitte die ersten Widerstandsleitungen Rb, Rd. Somit weisen bei der ersten Brückenschaltung C1 die ersten Widerstandsleitungen Ra, Rc und die ersten Widerstandsleitungen Rb, Rd eine zueinander entgegengesetzte Widerstandswertänderung auf.
  • Wenn im Beispiel von 3 die Kontraktionsabschnitte die zweiten Widerstandsleitungen Re, Rg überlagern, so überlagern die Ausdehnungsabschnitte die ersten Widerstandsleitungen Rf, Rh. Wenn die Ausdehnungsabschnitte die zweiten Widerstandsleitungen Re, Rg überlagern, so überlagern die Kontraktionsabschnitte die zweiten Widerstandsleitungen Rf, Rh. Somit weisen bei der zweiten Brückenschaltung C2 die zweiten Widerstandsleitungen Re, Rg und die zweiten Widerstandsleitungen Rf, Rh eine zueinander entgegengesetzte Widerstandswertänderung auf.
  • 7 ist ein Kurvendiagramm, das einen Messwert v1 des ersten Spannungsmessers V1 der ersten Brückenschaltung C1 und einen Messwert v2 des zweiten Spannungsmessers V2 der zweiten Brückenschaltung C2 veranschaulicht. Wenn die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 angetrieben wird, geben, wie in 7 gezeigt, der erste Spannungsmesser V1 und der zweite Spannungsmesser V2 jeweils einen sinuswellenförmigen Messwert v1, v2 aus, der sich periodisch verändert. Die Periode T der Messwerte v1, v2 entspricht dem 1/2-Fachen der Periode der ersten Drehzahl. Eine Phase des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 in Bezug auf eine Phase des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 eilt jeweils um den Anteil von 1/8 Periode der ersten Drehzahl (Anteil von 1/4 Periode der Messwerte v1, v2) vor oder eilt um den Anteil von 1/8 Periode der ersten Drehzahl (Anteil von 1/4 Periode der Messwerte v1, v2) nach, wodurch die Ausrichtung der ausgeübten Drehbewegung beurteilt werden kann.
  • Auf Grundlage des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 kann somit der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden. Konkret kann beispielsweise eine Nachschlagtabelle im Voraus vorbereitet werden, in der Kombinationen des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 und Drehwinkel miteinander in Beziehung gesetzt sind, und durch Eingeben der Messwerte v1, v2 in diese Nachschlagtabelle kann der Drehwinkel ausgegeben werden.
  • Auf diese Weise dienen in der vorliegenden Ausführungsform die erste Brückenschaltung C1 und die zweite Brückenschaltung C2 als Erfassungsschaltung zum Erfassen des Drehwinkels der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung. Der an dem flexiblen Zahnrad 20 angebrachte Sensor 40 weist somit eine Erfassungsschaltung auf. Im Vergleich dazu, dass der Sensor 40 keine Erfassungsschaltung aufweist, kann daher aus dem Sensor 40 heraus verlaufende Verdrahtung reduziert werden. Infolgedessen wird die Anbringung des Sensors 40 an dem flexiblen Zahnrad 20 vereinfacht. Die Erfassungsschaltung beinhaltet die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2. Indem die Erfassungsschaltung die erste Brückenschaltung C1 und die zweite Brückenschaltung C2 aufweist, kann somit der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20, welches ein biegsames Element ist, ausgeübten Drehbewegung angemessen erfasst werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 jeweils bogenförmig, indem sie sich in Umfangsrichtung von einem Ende bis zum anderen Ende entlang der Umfangsrichtung erstrecken. Das heißt, die ersten Widerstandsleitungen R1 sind jeweils in einem Bereich einer einzelnen Widerstandsleitung entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Im Vergleich zu dem Fall, dass die ersten Widerstandsleitungen R1 mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung aufweisen, kann somit an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der durch die ersten Widerstandsleitungen R1 eingenommene Bereich verkleinert werden.
  • Ebenso sind in der vorliegenden Ausführungsform die mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils bogenförmig, indem sie sich in Umfangsrichtung von einem Ende bis zum anderen Ende entlang der Umfangsrichtung erstrecken. Das heißt, die zweiten Widerstandsleitungen R2 sind jeweils in einem Bereich einer einzelnen Widerstandsleitung entlang der Umfangsrichtung ausgebildet. Im Vergleich zu dem Fall, dass die zweiten Widerstandsleitungen R2 mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung aufweisen, kann somit an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der durch die zweiten Widerstandsleitungen R2 eingenommene Bereich verkleinert werden.
  • 8 ist eine Teildraufsicht auf den Sensor 40. Konkret ist 8 eine vergrößerte Ansicht um einen Bereich, der in 3 von einer strichpunktierten Linie umgeben ist. Wie in 3 und 8 gezeigt, weist der Sensor 40 mehrere Verbindungsleitungen W1 auf. Ein Teil der Verbindungsleitungen W1 erstreckt sich von einem Endabschnitt der ersten Widerstandsleitungen R1 und verbindet die mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 miteinander. Dadurch wird die oben beschriebene erste Brückenschaltung C1 gebildet. Ein anderer Teil der Verbindungsleitungen W1 erstreckt sich von einem Endabschnitt der zweiten Widerstandsleitungen R2 und verbindet die mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 miteinander. Dadurch wird die oben beschriebene zweite Brückenschaltung C2 gebildet.
  • Wie in 8 gezeigt, werden die ersten Widerstandsleitung R1 und die zweiten Widerstandsleitung R2 durch die erste leitende Schicht 43 ausgebildet. Die erste leitende Schicht 43 liegt somit an der Vorderseitenfläche der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 frei. Die Verbindungsleitungen W1 hingegen sind durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet. Die zweite leitende Schicht 44 ist somit auf die Vorderseitenfläche der Verbindungsleitungen W1 laminiert.
  • Da die Verbindungsleitungen W1 auf diese Weise durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet sind, verringert sich im Vergleich zu dem Fall, dass die Verbindungsleitungen W1 ausschließlich durch die erste leitende Schicht 43 ausgebildet sind, der Widerstandswert der Verbindungsleitungen W1. Daher nimmt der relative Widerstandswert der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 zu. Somit kann der Einfluss der Veränderung des Widerstandswerts der Verbindungsleitungen W1 an der ersten Brückenschaltung C1 und der zweiten Brückenschaltung C2 auf die Messwerte v1, v2 verringert werden. Der Messwert v1 des ersten Spannungsmessers V1 spiegelt somit die Veränderung des Widerstandswerts der ersten Widerstandsleitungen R1 präziser wider. Auch spiegelt der Messwert v2 des zweiten Spannungsmessers V2 die Veränderung des Widerstandswerts der zweiten Widerstandsleitungen R2 präziser wider.
  • Obschon die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 nicht mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung aufweisen, kann somit auf Grundlage des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Der spezifische Widerstand des Materials der zweiten leitenden Schicht 44 ist vorzugsweise niedriger als der spezifische Widerstand des Materials der ersten leitenden Schicht 43. Alternativ ist vorzugsweise der Dehnungsfaktor des Materials der zweiten leitenden Schicht 44 niedriger als der spezifische Widerstand des Materials der ersten leitenden Schicht 43. Wenn ein Material, dessen spezifischer Widerstand oder Dehnungsfaktor niedrig ist, für die zweite leitende Schicht 44 benutzt wird, kann durch Auflaminieren der zweiten leitenden Schicht 44 der Widerstandswert der Verbindungsleitungen W1 noch wirkungsvoller gesenkt werden. Die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels mittels der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 kann somit weiter verbessert werden. Obschon die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 nicht mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung aufweisen, kann somit auf Grundlage des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Das Material der ersten leitenden Schicht 43 kann beispielsweise ein kupferhaltiges Material wie etwa eine Cu-Ni-Legierung sein und das Material der zweiten leitenden Schicht 44 kann Kupfer sein. Alternativ kann das Material der ersten leitenden Schicht 43 ein chromhaltiges Material sein und das Material der zweiten leitenden Schicht 44 kann Gold sein. Bei dem Material der ersten leitenden Schicht 43 kann es sich allerdings auch um Chrom, Chromnitrid, Chromoxid oder dergleichen handeln. Wenn das Material der ersten leitenden Schicht 43 ein kupferhaltiges Material oder ein chromhaltiges Material ist und das Material der zweiten leitenden Schicht 44 Kupfer, Silber oder Gold ist, können wie oben beschrieben bevorzugte Bedingungen für den spezifischen Widerstand und den Dehnungsfaktor der ersten leitenden Schicht 43 und der zweiten leitenden Schicht 44 erzielt werden.
  • Wie in 8 gezeigt, ist eine Leitungsbreite d0 der Verbindungsleitungen W1 größer als eine Leitungsbreite d1 der ersten Widerstandsleitungen R1 und eine Leitungsbreite d2 der zweiten Widerstandsleitungen R2. Auf diese Weise kann der Widerstandswert der Verbindungsleitungen W1 weiter gesenkt werden. Die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels mittels der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 kann somit weiter verbessert werden. Obschon die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 nicht mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung aufweisen, kann somit auf Grundlage des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Es ist dabei nicht zwingend notwendig, dass die gesamte Leitungsbreite der Verbindungsleitungen W1 größer als die Leitungsbreite d1 der ersten Widerstandsleitungen R1 und die Leitungsbreite d2 der zweiten Widerstandsleitungen R2 ist. Es reicht aus, wenn wenigstens ein Teil der Leitungsbreite der Verbindungsleitungen W1 größer als die Leitungsbreite d1 der ersten Widerstandsleitungen R1 und die Leitungsbreite d2 der zweiten Widerstandsleitungen R2 ist.
  • Wenn die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 in Axialrichtung dünn gebildet sind, kann der Widerstandswert der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 weiter erhöht werden. Dadurch kann die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels mittels der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 weiter verbessert werden. Obschon die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 nicht mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung aufweisen, kann somit auf Grundlage des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Beispielsweise beträgt die Dicke der ersten Widerstandsleitungen R1 in Axialrichtung und die Dicke der zweiten Widerstandsleitungen R2 in Axialrichtung vorzugsweise 1000 nm oder weniger. Eine Dicke h der ersten leitenden Schicht 43 in Axialrichtung beträgt somit, wie in 4 gezeigt, vorzugsweise 1000 nm oder weniger.
  • Der Drehmomenterfassungssensor S2 ist ein Sensor zum Erfassen des in Umfangsrichtung auf das flexible Zahnrad 20 einwirkenden Drehmoments.
  • Wie in 3 gezeigt, weist der Drehmomenterfassungssensor S2 eine dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 auf. Die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 sind an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 angeordnet. Die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 werden durch die oben beschriebene erste leitende Schicht 43 ausgebildet.
  • Die dritte Widerstandsleitung R3 weist ein insgesamt kreisbogenförmiges Muster auf, bei dem sich ein einzelner Leiter zickzackförmig gebogen in Umfangsrichtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die dritte Widerstandsleitung R3 halbkreisförmig in einem Bereich von etwa 180° um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt bereitgestellt. Die dritte Widerstandsleitung R3 beinhaltet mehrere Erfassungsleitungen r3. Die mehreren Erfassungsleitungen r3 sind in einer im Wesentlichen parallelen Stellung in Umfangsrichtung aufgereiht. Die Erfassungsleitungen r3 sind jeweils in Bezug auf die Radialrichtung in Umfangsrichtung zu einer Seite geneigt. Der Neigungswinkel der Erfassungsleitungen r3 in Bezug auf die Radialrichtung beträgt beispielsweise 45°. Endabschnitte von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Erfassungsleitungen r3 sind auf der in Radialrichtung inneren Seite oder äußeren Seite miteinander verbunden. Dadurch sind die mehreren Erfassungsleitungen r3 insgesamt in Reihe geschaltet.
  • Die vierte Widerstandsleitung R4 weist ein insgesamt kreisbogenförmiges Muster auf, bei dem sich ein einzelner Leiter zickzackförmig gebogen in Umfangsrichtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vierte Widerstandsleitung R4 halbkreisförmig in einem Bereich von etwa 180° um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt bereitgestellt. Die vierte Widerstandsleitung R4 beinhaltet mehrere Erfassungsleitungen r4. Die mehreren Erfassungsleitungen r4 sind in einer im Wesentlichen parallelen Stellung in Umfangsrichtung aufgereiht. Die Erfassungsleitungen r4 sind jeweils in Bezug auf die Radialrichtung in Umfangsrichtung zur anderen Seite geneigt. Der Neigungswinkel der Erfassungsleitungen r4 in Bezug auf die Radialrichtung beträgt beispielsweise 45°. Endabschnitte von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Erfassungsleitungen r4 sind auf der in Radialrichtung inneren Seite oder äußeren Seite miteinander verbunden. Dadurch sind die mehreren Erfassungsleitungen r4 insgesamt in Reihe geschaltet.
  • Die dritte Widerstandsleitung R3 und die vierte Widerstandsleitung R4 sind konzentrisch und achssymmetrisch angeordnet. Eine Entfernung in Radialrichtung von der Mittelachse 9 zur dritten Widerstandsleitung R3 und eine Entfernung in Radialrichtung von der Mittelachse 9 zur vierten Widerstandsleitung R4 sind gleich.
  • Die fünfte Widerstandsleitung R5 weist ein insgesamt kreisbogenförmiges Muster auf, bei dem sich ein einzelner Leiter zickzackförmig gebogen in Umfangsrichtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die fünfte Widerstandsleitung R5 halbkreisförmig in einem Bereich von etwa 180° um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt bereitgestellt. Die fünfte Widerstandsleitung R5 beinhaltet mehrere Erfassungsleitungen r5. Die mehreren Erfassungsleitungen r5 sind in einer im Wesentlichen parallelen Stellung in Umfangsrichtung aufgereiht. Die Erfassungsleitungen r5 sind jeweils in Bezug auf die Radialrichtung in Umfangsrichtung zur anderen Seite geneigt. Der Neigungswinkel der Erfassungsleitungen r5 in Bezug auf die Radialrichtung beträgt beispielsweise 45°. Endabschnitte von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Erfassungsleitungen r5 sind auf der in Radialrichtung inneren Seite oder äußeren Seite miteinander verbunden. Dadurch sind die mehreren Erfassungsleitungen r5 insgesamt in Reihe geschaltet.
  • Die sechste Widerstandsleitung R6 weist ein insgesamt kreisbogenförmiges Muster auf, bei dem sich ein einzelner Leiter zickzackförmig gebogen in Umfangsrichtung erstreckt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die sechste Widerstandsleitung R6 halbkreisförmig in einem Bereich von etwa 180° um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt bereitgestellt. Die sechste Widerstandsleitung R6 beinhaltet mehrere Erfassungsleitungen r6. Die mehreren Erfassungsleitungen r6 sind in einer im Wesentlichen parallelen Stellung in Umfangsrichtung aufgereiht. Die Erfassungsleitungen r6 sind jeweils in Bezug auf die Radialrichtung in Umfangsrichtung zu einer Seite geneigt. Der Neigungswinkel der Erfassungsleitungen r6 in Bezug auf die Radialrichtung beträgt beispielsweise 45°. Endabschnitte von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten Erfassungsleitungen r6 sind auf der in Radialrichtung inneren Seite oder äußeren Seite miteinander verbunden. Dadurch sind die mehreren Erfassungsleitungen r6 insgesamt in Reihe geschaltet.
  • Die fünfte Widerstandsleitung R5 und die sechste Widerstandsleitung R6 sind konzentrisch und achssymmetrisch angeordnet. Eine Entfernung in Radialrichtung von der Mittelachse 9 zur fünften Widerstandsleitung R5 und eine Entfernung in Radialrichtung von der Mittelachse 9 zur sechsten Widerstandsleitung R6 sind gleich. Die fünfte Widerstandsleitung R5 und die sechste Widerstandsleitung R6 sind in Bezug auf die dritte Widerstandsleitung R3 und die vierte Widerstandsleitung R4 in Radialrichtung innen gelegen.
  • 9 ist ein Schaltbild einer dritten Brückenschaltung C3 mit der dritten Widerstandsleitung R3 bis sechsten Widerstandsleitung R6. Wie in 9 gezeigt, sind die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 in die dritte Brückenschaltung C3 eingebaut. Die dritte Widerstandsleitung R3 und die vierte Widerstandsleitung R4 sind in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Die fünfte Widerstandsleitung R5 und die sechste Widerstandsleitung R6 sind in dieser Reihenfolge in Reihe geschaltet. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Spannungsversorgung sind die Reihe mit der dritten Widerstandsleitung R3 und der vierten Widerstandsleitung R4 und die Reihe mit der fünften Widerstandsleitung R5 und der sechsten Widerstandsleitung R6 parallel geschaltet. Ein Zwischenpunkt M31 der dritten Widerstandsleitung R3 und der vierten Widerstandsleitung R4 und ein Zwischenpunkt M32 der fünften Widerstandsleitung R5 und der sechsten Widerstandsleitung R6 sind mit einem dritten Spannungsmesser V3 verbunden.
  • Der Widerstandswert der Erfassungsleitungen r3 bis r6 der dritten Widerstandsleitung R3 bis sechsten Widerstandsleitung R6 verändert sich jeweils entsprechend dem auf das flexible Zahnrad 20 einwirkenden Drehmoment. Wenn beispielsweise auf das flexible Zahnrad 20 ein zu einer Seite in Umfangsrichtung um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt gerichtetes Drehmoment einwirkt, so sinken die Widerstandswerte der Erfassungsleitungen r3 der dritten Widerstandsleitung R3 und der Erfassungsleitungen r6 der sechsten Widerstandsleitung R6, während die Widerstandswerte der Erfassungsleitungen r4 der vierten Widerstandsleitung R4 und der Erfassungsleitungen r5 der fünften Widerstandsleitung R5 ansteigen. Wenn hingegen auf das flexible Zahnrad 20 ein zu der anderen Seite in Umfangsrichtung um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt gerichtetes Drehmoment einwirkt, so steigen die Widerstandswerte der Erfassungsleitungen r3 der dritten Widerstandsleitung R3 und der Erfassungsleitungen r6 der sechsten Widerstandsleitung R6 an, während die Widerstandswerte der Erfassungsleitungen r4 der vierten Widerstandsleitung R4 und der Erfassungsleitungen r5 der fünften Widerstandsleitung R5 sinken. Auf diese Weise weisen die dritte Widerstandsleitung R3 und die sechste Widerstandsleitung R6 eine zur vierten Widerstandsleitung R4 und fünften Widerstandsleitung R5 entgegengesetzte Änderung des Widerstandswerts auf.
  • Wenn sich der jeweilige Widerstandswert der dritten Widerstandsleitung R3 bis sechsten Widerstandsleitung R6 verändert, verändert sich auch die Potenzialdifferenz zwischen dem Zwischenpunkt M31 der dritten Widerstandsleitung R3 und vierten Widerstandsleitung R4 und dem Zwischenpunkt M32 der fünften Widerstandsleitung R5 und sechsten Widerstandsleitung R6, weshalb sich der Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 ebenfalls ändert. Auf Grundlage des Messwerts v3 des dritten Spannungsmessers V3 lassen sich somit Ausrichtung und Größe des auf das flexible Zahnrad 20 einwirkenden Drehmoments erfassen.
  • Die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 sind jeweils durch Verbindungsleitungen W2 miteinander verbunden. Dadurch wird die oben beschriebene dritte Brückenschaltung C3 gebildet. Die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 werden durch die erste leitende Schicht 43 ausgebildet. Die erste leitende Schicht 43 liegt somit an der Vorderseitenfläche der dritten Widerstandsleitung R3 bis sechsten Widerstandsleitung R6 frei. Die Verbindungsleitungen W2 hingegen sind durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet. Die zweite leitende Schicht 44 ist somit auf die Vorderseitenfläche der Verbindungsleitungen W2 laminiert.
  • Da die Verbindungsleitungen W2 auf diese Weise durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet sind, verringert sich im Vergleich zu dem Fall, dass die Verbindungsleitungen W2 ausschließlich durch die erste leitende Schicht 43 ausgebildet sind, der Widerstandswert der Verbindungsleitungen W2. Daher nimmt der relative Widerstandswert der dritten Widerstandsleitung R3 bis der sechsten Widerstandsleitung R6 zu. Somit kann der Einfluss der Veränderung des Widerstandswerts der Verbindungsleitungen W2 an der dritten Brückenschaltung C3 auf den Messwert v3 verringert werden. Der Messwert v3 des ersten Spannungsmessers V3 spiegelt somit die Veränderung des Widerstandswerts der dritten Widerstandsleitung R3 bis sechsten Widerstandsleitung R6 präziser wider. Auf Grundlage des Messwerts v3 des dritten Spannungsmessers V3 lässt sich somit das auf das flexible Zahnrad 20 einwirkende Drehmoment präzise erfassen.
  • Wie oben beschrieben, ist bei dem Sensor 40 der auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 durch die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 und mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 eingenommene Bereich klein. Die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 und mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 und die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildenden dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 sind daher an derselben Fläche der Isolationsschicht 42 angeordnet. Auf diese Weise ist es beim Herstellen des Sensors 40 nicht erforderlich, auf beiden Flächen der Isolationsschicht 42 eine leitende Schicht zu bilden. Folglich können die Herstellungskosten des Sensors 40 gesenkt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Widerstandsleitungen R1 bogenförmig, indem sie sich in Umfangsrichtung von einem Ende bis zum anderen Ende entlang der Umfangsrichtung erstrecken. Ebenso sind in der vorliegenden Ausführungsform die zweiten Widerstandsleitungen R2 bogenförmig, indem sie sich in Umfangsrichtung von einem Ende bis zum anderen Ende entlang der Umfangsrichtung erstrecken. Anders als für den Fall einer Erstreckung der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 in Radialrichtung können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitung R2 daher in einem in Radialrichtung schmalen Bereich angeordnet werden. Daher steht auf der in Radialrichtung inneren Seite oder in Radialrichtung äußeren Seite der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitung R2 Platz zum Anordnen der dritten Widerstandsleitung R3 bis sechsten Widerstandsleitung R6 zur Verfügung.
  • Die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 und mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 sind in der vorliegenden Ausführungsform in Bezug auf die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitungen R6 auf der in Radialrichtung äußeren Seite gelegen. Auf diese Weise können sich die Verbindungsleitungen W1, die sich von den Endabschnitten der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 erstrecken, ohne Behinderung durch die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 bis zu der Signalverarbeitungsschaltung C0 auf der in Radialrichtung äußeren Seite erstrecken.
  • Wenn die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 angetrieben wird, entsteht an dem flexiblen Zahnrad 20 eine periodische Biegeverformung. Der Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 enthält somit eine Komponente, die das eigentlich zu messende Drehmoment widerspiegelt, und eine Fehlerkomponente (Welligkeit), die auf die periodische Biegeverformung des flexiblen Zahnrads 20 zurückgeht. Diese Fehlerkomponente verändert sich entsprechend dem Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung.
  • Daher führt die Signalverarbeitungsschaltung C0 an dem Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 eine Korrekturverarbeitung zum Aufheben der Fehlerkomponente durch. 10 ist eine Ansicht, die auf verallgemeinernde Weise die Korrekturverarbeitung der Signalverarbeitungsschaltung C0 veranschaulicht. Wie in 10 gezeigt, werden in die Signalverarbeitungsschaltung C0 die Messwerte v1, v2, v3 des ersten Spannungsmessers V1, zweiten Spannungsmessers V2 und dritten Spannungsmessers V3 eingegeben. Die Signalverarbeitungsschaltung C0 erfasst zunächst auf Grundlage des Messwerts v1 des ersten Spannungsmessers V1 und des Messwerts v2 des zweiten Spannungsmessers V2 den Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung. Entsprechend dem erfassten Drehwinkel berechnet sie sodann die oben beschriebene Fehlerkomponente. Anschließend korrigiert sie den Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 anhand der berechneten Fehlerkomponente. Das heißt, die Signalverarbeitungsschaltung C0 korrigiert auf Grundlage des durch den Drehwinkelerfassungssensor S1 erfassten Drehwinkels den Messwert des Drehmomenterfassungssensors S2. Infolgedessen kann das auf das flexible Zahnrad 20 einwirkende Drehmoment präzise erfasst werden.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung C0 kann auch ohne Berechnung des oben beschriebenen Drehwinkels einen bestimmten Koeffizienten auf die Messwerte v1, v2 des ersten Spannungsmessers V1 und des zweiten Spannungsmessers V2 anwenden und mit dem Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 synthetisieren. Da auf diese Weise die Verarbeitungslast zum Berechnen des Drehwinkels verringert wird, kann die Rechengeschwindigkeit der Signalverarbeitungsschaltung C0 erhöht werden.
  • Der Sensor 40 der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet einen Temperaturerfassungssensor S3 zum Korrigieren des Einflusses der Temperatur.
  • Wie in 3 gezeigt, weist der Temperaturerfassungssensor S3 eine siebte Widerstandsleitung R7 auf. Die siebte Widerstandsleitung R7 ist auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 angeordnet. Die siebte Widerstandsleitung R7 ist durch die oben beschriebene erste leitende Schicht 43 und zweite leitende Schicht 44 ausgebildet. Die siebte Widerstandsleitung R7 erstreckt sich bogenförmig um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt. Daher ist eine Veränderung des Widerstandswerts der siebten Widerstandsleitung R7 aufgrund des Drehmoments in Umfangsrichtung äußerst klein. Die siebte Widerstandsleitung R7 erstreckt sich zudem im Wesentlichen um den gesamten Umfang der Mittelachse 9. Daher unterliegt der Widerstandswert der siebten Widerstandsleitung R7 auch nicht ohne Weiteres dem Einfluss der Ausdehnung und Kontraktion aufgrund der Biegeverformung des Membranabschnitts 221. Somit sind in dem Widerstandswert der siebten Widerstandsleitung R7 Veränderungen aufgrund der Temperatur vorherrschend. Durch Messen des Widerstandswerts der siebten Widerstandsleitung R7 kann daher ein Signal erlangt werden, welches die Temperatur des flexiblen Zahnrads 20 widerspiegelt. Der Temperaturerfassungssensor S3 erfasst somit durch die sich bogenförmig um die Mittelachse 9 als Mittelpunkt erstreckende Widerstandsleitung die Temperatur des flexiblen Zahnrads 20.
  • Die Signalverarbeitungsschaltung C0 korrigiert den Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 nicht nur unter Berücksichtigung des Drehwinkels, sondern auch des Widerstandswerts der siebten Widerstandsleitung R7. Konkret wird der Messwert v3 des dritten Spannungsmessers V3 in Richtung einer Aufhebung der Veränderung aufgrund der Temperatur erhöht oder gesenkt. Auf diese Weise kann durch Unterdrücken des Einflusses der Temperatur das auf das flexible Zahnrad 20 einwirkende Drehmoment noch präziser erfasst werden.
  • Wenn für das Material der ersten leitenden Schicht 43 eine Cu-Ni-Legierung benutzt wird, bei der die Veränderung des Widerstands aufgrund der Temperatur äußerst gering ist, so ist die siebte Widerstandsleitung R7 wie oben erörtert durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet. Wenn allerdings für das Material der ersten leitenden Schicht 43 Kupfer oder dergleichen benutzt wird, dessen Widerstandswert sich stark aufgrund der Temperatur verändert, so kann die siebte Widerstandsleitung R7 ausschließlich durch die erste leitende Schicht 43 ausgebildet sein.
  • Die siebte Widerstandsleitung R7 und die Signalverarbeitungsschaltung C0 sind durch eine Verbindungsleitung W3 miteinander verbunden. Die Verbindungsleitung W3 ist durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet. Die zweite leitende Schicht 44 ist somit auf die Vorderseitenfläche der Verbindungsleitungen W3 laminiert.
  • Da die Verbindungsleitungen W3 auf diese Weise durch die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 ausgebildet sind, verringert sich im Vergleich zu dem Fall, dass die Verbindungsleitungen W3 ausschließlich durch die erste leitende Schicht 43 ausgebildet sind, der Widerstandswert der Verbindungsleitungen W3. Daher nimmt der relative Widerstandswert der siebten Widerstandsleitung R7 zu. Somit kann der Einfluss der Veränderung des Widerstandswerts der Verbindungsleitung W3 auf den Erfassungswert des Temperaturerfassungssensors S3 gering gehalten werden. Daher kann auf Grundlage des Widerstandswerts der siebten Widerstandsleitung R7 die Temperatur des flexiblen Zahnrads 20 mit hoher Präzision erfasst werden.
  • Vorstehend wurde eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
  • 11 ist eine Draufsicht auf einen Sensor 40 gemäß einem ersten Abwandlungsbeispiel. In 11 wurden die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6, die den Temperaturerfassungssensor S3 ausbildende siebte Widerstandsleitung R7 und die Verbindungsleitungen W1 bis W3 weggelassen.
  • In der obenstehenden Ausführungsform erstrecken sich die die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils in Form einer gekrümmten Linie von dem in Umfangsrichtung einen Ende bis zum anderen Ende. In dem ersten Abwandlungsbeispiel aus 11 dagegen erstrecken sich die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils in Form einer Geraden von dem in Umfangsrichtung einen Ende bis zum anderen Ende. Auch mit einer solchen Form ändern sich jeweilige Widerstandswerte der ersten Widerstandsleitungen R1 und zweiten Widerstandsleitungen R2 mit dem Ausdehnen und Kontrahieren des Membranabschnitts 221 in Umfangsrichtung. Auf Grundlage der Veränderung der Widerstandswerte der vier ersten Widerstandsleitungen R1 und der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann somit der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Auf diese Weise kann von den vier ersten Widerstandsleitungen R1 wenigstens eine erste Widerstandsleitung R1 entweder gekrümmt oder gerade sein. Auch von den vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann wenigstens eine zweite Widerstandsleitung R2 entweder gekrümmt oder gerade sein. Auf diese Weise lässt sich der Freiheitsgrad der Anordnung der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 erhöhen. Beispielsweise können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Vermeidung anderer Verdrahtung auf der Leiterplatte 41 angeordnet werden. Alternativ können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Berücksichtigung der Form des flexiblen Zahnrads 20 angeordnet werden. Insbesondere wenn die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 gerade sind, können die Widerstandsleitungen mit geringer Länge und auf einfache Weise gebildet werden.
  • 12 ist eine Draufsicht auf einen Sensor 40 gemäß einem zweiten Abwandlungsbeispiel. In 12 wurden die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6, die den Temperaturerfassungssensor S3 ausbildende siebte Widerstandsleitung R7 und die Verbindungsleitungen W1 bis W3 weggelassen.
  • In dem zweiten Abwandlungsbeispiel aus 12 erstrecken sich die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils im Wesentlichen in Umfangsrichtung als geknickte Linien zwischen dem in Umfangsrichtung einen Ende und anderen Ende. Auch mit einer solchen Form ändern sich jeweilige Widerstandswerte der ersten Widerstandsleitungen R1 und zweiten Widerstandsleitungen R2 mit dem Ausdehnen und Kontrahieren des Membranabschnitts 221 in Umfangsrichtung. Auf Grundlage der Veränderung der Widerstandswerte der vier ersten Widerstandsleitungen R1 und der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann somit der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Auf diese Weise kann von den vier ersten Widerstandsleitungen R1 wenigstens eine erste Widerstandsleitung R1 eine sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende geknickte Linie sein. Auch von den vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann wenigstens eine zweite Widerstandsleitung R2 eine sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung erstreckende geknickte Linie sein. Auf diese Weise lässt sich der Freiheitsgrad der Anordnung der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 erhöhen. Beispielsweise können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Vermeidung anderer Verdrahtung auf der Leiterplatte 41 angeordnet werden. Alternativ können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Berücksichtigung der Form des flexiblen Zahnrads 20 angeordnet werden. Wenn die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 geknickte Linien sind, lässt sich anders als für den Fall, dass die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 Geraden sind, ein Erfassungsergebnis erlangen, das die Ausdehnung und Kontraktion in Umfangsrichtung genauer widerspiegelt.
  • 13 ist eine Draufsicht auf einen Sensor 40 gemäß einem dritten Abwandlungsbeispiel. In 13 wurden die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6, die den Temperaturerfassungssensor S3 ausbildende siebte Widerstandsleitung R7 und die Verbindungsleitungen W1 bis W3 weggelassen.
  • Im dritten Abwandlungsbeispiel aus 13 erstrecken sich die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils in Bezug auf die Umfangsrichtung und die Radialrichtung schräg. Auch mit einer solchen Form ändern sich jeweilige Widerstandswerte der ersten Widerstandsleitungen R1 und zweiten Widerstandsleitungen R2 mit dem Ausdehnen und Kontrahieren des Membranabschnitts 221 in Umfangsrichtung. Auf Grundlage der Veränderung der Widerstandswerte der vier ersten Widerstandsleitungen R1 und der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann somit der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Auf diese Weise kann sich von den vier ersten Widerstandsleitungen R1 wenigstens eine erste Widerstandsleitung R1 in Bezug auf die Umfangsrichtung und die Radialrichtung schräg erstrecken. Auch von den vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann sich wenigstens eine zweite Widerstandsleitung R2 in Bezug auf die Umfangsrichtung und die Radialrichtung schräg erstrecken. Auf diese Weise lässt sich der Freiheitsgrad der Anordnung der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 erhöhen. Beispielsweise können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Vermeidung anderer Verdrahtung auf der Leiterplatte 41 angeordnet werden. Alternativ können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Berücksichtigung der Form des flexiblen Zahnrads 20 angeordnet werden.
  • Wenn die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 in Bezug auf die Umfangsrichtung schräg sind, so verändert sich der jeweilige Widerstandswert der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 entsprechend dem auf das flexible Zahnrad 20 einwirkenden Drehmoment. Um diese Veränderung des Widerstandswerts aufgrund des Drehmoments aufzuheben, sind von den vier ersten Widerstandsleitungen Ra bis Rd die zwei um die Mittelachse 9 um 180° voneinander entfernten ersten Widerstandsleitungen Ra, Rc vorzugsweise in Bezug auf die Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen schräg. Von den vier ersten Widerstandsleitungen Ra bis Rd sind zudem vorzugsweise auch die zwei um die Mittelachse 9 um 180° voneinander entfernten ersten Widerstandsleitungen Rb, Rd in Bezug auf die Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen schräg. Die schräge Ausrichtung von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten ersten Widerstandsleitungen R1 in Bezug auf die Umfangsrichtung hingegen kann gleich oder umgekehrt sein.
  • Ebenso sind von den vier zweiten Widerstandsleitungen Re bis Rh vorzugsweise die zwei um die Mittelachse 9 um 180° voneinander entfernten zweiten Widerstandsleitungen Re, Rg in Bezug auf die Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen schräg. Von den vier zweiten Widerstandsleitungen Re bis Rh sind zudem vorzugsweise auch die zwei um die Mittelachse 9 um 180° voneinander entfernten zweiten Widerstandsleitungen Rf, Rh in Bezug auf die Umfangsrichtung in entgegengesetzten Richtungen schräg. Die schräge Ausrichtung von in Umfangsrichtung zueinander benachbarten zweiten Widerstandsleitungen R2 in Bezug auf die Umfangsrichtung hingegen kann gleich oder umgekehrt sein.
  • 14 ist eine Draufsicht auf einen Sensor 40 gemäß einem vierten Abwandlungsbeispiel. In 14 wurden die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6, die den Temperaturerfassungssensor S3 ausbildende siebte Widerstandsleitung R7 und die Verbindungsleitungen W1 bis W3 weggelassen.
  • In der obenstehenden Ausführungsform erstrecken sich die die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils in Umfangsrichtung. Dies dient zum Erfassen der periodischen Verformung des Membranabschnitts 221 in Umfangsrichtung. Allerdings verformt sich der Membranabschnitt 221 bei angetriebenem Antriebskraftübertragungsvorrichtung 1 nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in Radialrichtung periodisch. Daher können sich, wie in 14 gezeigt, die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 auch jeweils in Radialrichtung erstrecken. Auch in diesem Fall ändern sich jeweilige Widerstandswerte der ersten Widerstandsleitungen R1 und zweiten Widerstandsleitungen R2 mit dem Ausdehnen und Kontrahieren des Membranabschnitts 221 in Radialrichtung. Auf Grundlage der Veränderung der Widerstandswerte der vier ersten Widerstandsleitungen R1 und der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann somit der Drehwinkel der auf das flexible Zahnrad 20 ausgeübten Drehbewegung erfasst werden.
  • Im Beispiel von 14 erstrecken sich die mehreren ersten Widerstandsleitungen R1 jeweils von dem in Radialrichtung einen Ende bis zum anderen Ende gerade entlang der Radialrichtung. Das heißt, die ersten Widerstandsleitungen R1 sind jeweils in einem Bereich einer einzelnen Widerstandsleitung entlang der Radialrichtung ausgebildet. Im Vergleich zu dem Fall, dass die ersten Widerstandsleitungen R1 mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Radialrichtung aufweisen, kann somit an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der durch die ersten Widerstandsleitungen R1 eingenommene Bereich verkleinert werden.
  • Ebenso erstrecken sich im Beispiel von 14 die mehreren zweiten Widerstandsleitungen R2 jeweils von dem in Radialrichtung einen Ende bis zum anderen Ende gerade entlang der Radialrichtung. Das heißt, die zweiten Widerstandsleitungen R2 sind jeweils in einem Bereich einer einzelnen Widerstandsleitung entlang der Radialrichtung ausgebildet. Im Vergleich zu dem Fall, dass die zweiten Widerstandsleitungen R2 mehrere Widerstandsleitungsbereiche entlang der Radialrichtung aufweisen, kann somit an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der durch die zweiten Widerstandsleitungen R2 eingenommene Bereich verkleinert werden.
  • In der obenstehenden Ausführungsform beträgt bei den einzelnen der vier ersten Widerstandsleitungen R1 der Widerstandsleitungsbereich entlang der Umfangsrichtung jeweils eins. In der obenstehenden Ausführungsform beträgt auch bei den einzelnen der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung jeweils eins. Allerdings kann von den vier ersten Widerstandsleitungen R1 bei wenigstens einer ersten Widerstandsleitung R1 die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Radialrichtung eins betragen. Auch von den vier zweiten Widerstandsleitungen R2 kann bei wenigstens einer zweiten Widerstandsleitung R2 die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Radialrichtung eins betragen.
  • Das heißt, bei wenigstens einer ersten Widerstandsleitung R1 kann die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung eins oder weniger betragen und die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche in Radialrichtung eins oder weniger betragen. Dadurch kann an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der durch die ersten Widerstandsleitungen R1 eingenommene Bereich verkleinert werden. Bei wenigstens einer zweiten Widerstandsleitung R2 kann die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung eins oder weniger betragen und die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche in Radialrichtung eins oder weniger betragen. Dadurch kann an der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der durch die zweiten Widerstandsleitungen R2 eingenommene Bereich verkleinert werden.
  • In der obenstehenden Ausführungsform sind die Position der vier ersten Widerstandsleitungen R1 in Radialrichtung und die Position der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 in Radialrichtung gleich. Die Position der vier ersten Widerstandsleitungen R1 in Radialrichtung und die Position der vier zweiten Widerstandsleitungen R2 in Radialrichtung können jedoch auch unterschiedlich sein. Auf diese Weise lässt sich der Freiheitsgrad der Anordnung der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 erhöhen. Beispielsweise können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Vermeidung anderer Verdrahtung auf der Leiterplatte 41 angeordnet werden. Alternativ können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 unter Berücksichtigung der Form des flexiblen Zahnrads 20 angeordnet werden.
  • In der obenstehenden Ausführungsform sind die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen angeordnet. Allerdings können die vier ersten Widerstandsleitungen R1 und die vier zweiten Widerstandsleitungen R2 in Umfangsrichtung auch in ungleichmäßigen Abständen angeordnet sein.
  • Die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden vier ersten Widerstandsleitungen R1 und vier zweiten Widerstandsleitungen R2 sind in der obenstehenden Ausführungsform in Bezug auf die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 auf der in Radialrichtung äußeren Seite gelegen. Die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden vier ersten Widerstandsleitungen R1 und vier zweiten Widerstandsleitungen R2 können jedoch in Bezug auf die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 auch auf der in Radialrichtung inneren Seite gelegen sein.
  • Die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden vier ersten Widerstandsleitungen R1 und vier zweiten Widerstandsleitungen R2 und die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 sind in der obenstehenden Ausführungsform an derselben Fläche der Isolationsschicht 42 angeordnet. Allerdings können die den Drehwinkelerfassungssensor S1 ausbildenden vier ersten Widerstandsleitungen R1 und vier zweiten Widerstandsleitungen R2 und die den Drehmomenterfassungssensor S2 ausbildende dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6 auch an unterschiedlichen Flächen der Isolationsschicht 42 angeordnet sein. In diesem Fall können die erste leitende Schicht 43 und die zweite leitende Schicht 44 an beiden Flächen der Isolationsschicht 42 gebildet sein.
  • Der Sensor 40 der obenstehenden Ausführungsform weist vier erste Widerstandsleitungen R1 und vier zweite Widerstandsleitungen R2 auf. Die Anzahl der ersten Widerstandsleitungen R1 und der zweiten Widerstandsleitungen R2 des Sensors 40 kann jedoch auch eine andere Anzahl als vier sein.
  • In der obenstehenden Ausführungsform sind die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht 42 der Leiterplatte 41 angeordnet. Allerdings können die ersten Widerstandsleitungen R1 und die zweiten Widerstandsleitungen R2 auch auf der Vorderseitenfläche 223 des Membranabschnitts 221 angeordnet sein. Beispielsweise kann auf der Vorderseitenfläche 223 des Membranabschnitt 221 eine Isolationsschicht gebildet sein, und auf der Vorderseitenfläche der Isolationsschicht kann durch Sputtern oder dergleichen eine leitende Schicht gebildet sein. Dann wird durch ein chemisches Mittel wie Ätzen oder dergleichen oder ein physikalisches Mittel wie Laser oder dergleichen der nicht benötigte Teil der leitenden Schicht entfernt. Die auf der Vorderseitenfläche 223 des Membranabschnitt 221 gebildete Isolationsschicht stellt in diesem Fall den „Basisabschnitt“ in der vorliegenden Offenbarung dar. Für die Isolationsschicht kann beispielsweise ein anorganisches isolierendes Material benutzt werden.
  • Der Sensor 40 kann auch andere Sensoren außer dem Drehwinkelerfassungssensor S1, dem Drehmomenterfassungssensor S2 und dem Temperaturerfassungssensor S3 beinhalten. Beispielsweise kann der Sensor 40 einen Sensor zum Erfassen einer Biegung des flexiblen Zahnrads 20 in Axialrichtung beinhalten.
  • Der Drehmomenterfassungssensor S2 weist vier Widerstandsleitungen auf, nämlich die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6. Die dritte Brückenschaltung C3 stellt eine Vollbrückenschaltung dar, die vier Widerstandsleitungen aufweist, nämlich die dritte Widerstandsleitung R3 bis sechste Widerstandsleitung R6. Allerdings kann der Drehmomenterfassungssensor S2 auch nur zwei Widerstandsleitungen aufweisen. In diesem Fall ist die dritte Brückenschaltung C3 eine Halbbrückenschaltung, die durch die zwei Widerstandsleitungen und zwei feste Widerstände ausgebildet ist.
  • In der obenstehenden Ausführungsform ist die Signalverarbeitungsschaltung C0 auf die Leiterplatte 41 montiert. Allerdings kann die Signalverarbeitungsschaltung C0 auch außerhalb der Leiterplatte 41 bereitgestellt sein.
  • Bei dem flexiblen Zahnrad 20 der obenstehenden Ausführungsform erstreckt sich der Membranabschnitt 221 von dem axialen Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 21 in Radialrichtung nach außen. Allerdings kann sich der Membranabschnitt 221 von dem axialen Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts 21 auch in Radialrichtung nach innen erstrecken.
  • In der obenstehenden Ausführungsform ist das Erfassungsobjekt des Sensors 40 das flexible Zahnrad 20. Allerdings ist das Erfassungsobjekt des Sensors 40 nicht auf das flexible Zahnrad 20 beschränkt. Ein Sensor 40 mit der gleichen Struktur wie in der obenstehenden Ausführungsform kann verwendet werden, um den Drehwinkel einer Drehbewegung, die auf ein anderes biegsames Element als das flexible Zahnrad 20 ausgeübt wird, zu erfassen.
  • Die genaue Ausgestaltung der Sensoren und der Antriebskraftübertragungsvorrichtung kann zudem nach Bedarf geändert werden, solange nicht vom Wesen der vorliegenden Offenbarung abgewichen wird. Die in den obenstehenden Ausführungsformen und Abwandlungsbeispielen genannten Elemente können zudem nach Bedarf kombiniert werden, solange sich hieraus kein Widerspruch ergibt.
  • Die vorliegenden Anmeldung kann beispielsweise auf Sensoren und Antriebskraftübertragungsvorrichtungen angewandt werden.
  • Merkmale der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und deren Abwandlungen können nach Bedarf kombiniert werden, solange sich hieraus kein Widerspruch ergibt.
  • Obwohl vorstehend bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, versteht es sich, dass für den Fachmann Variationen und Abwandlungen auf der Hand liegen, die nicht vom Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abweichen. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung ergibt sich daher ausschließlich aus den nachfolgenden Ansprüchen.
    • 1
    Antriebskraftübertragungsvorrichtung
    9
    Mittelachse
    10
    Hohlrad
    20
    flexibles Zahnrad
    30
    Wellenbewegungsgenerator
    40
    Sensor
    41
    Leiterplatte
    42
    Isolationsschicht
    43
    erste leitende Schicht
    44
    zweite leitende Schicht
    221
    Membranabschnitt
    411
    Hauptkörperabschnitt
    412
    Laschenabschnitt
    C0
    Signalverarbeitungsschaltung
    C1
    erste Brückenschaltung
    C2
    zweite Brückenschaltung
    C3
    dritte Brückenschaltung
    R1, Ra bis Rd
    erste Widerstandsleitung
    R2, Re bis Rh
    zweite Widerstandsleitung
    R3
    dritte Widerstandsleitung
    R4
    vierte Widerstandsleitung
    R5
    fünfte Widerstandsleitung
    R6
    sechste Widerstandsleitung
    R7
    siebte Widerstandsleitung
    S1
    Drehwinkelerfassungssensor
    S2
    Drehmomenterfassungssensor
    S3
    Temperaturerfassungssensor
    W1
    Verbindungsleitung
    W2
    Verbindungsleitung
    W3
    Verbindungsleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2004198400 A [0002]

Claims (21)

  1. Sensor, aufweisend: einen Basisabschnitt, der sich in einer Richtung erstreckt, die eine Mittelachse kreuzt, an einer Vorderseitenfläche des Basisabschnitts mehrere in Umfangsrichtung aufgereihte erste Widerstandsleitungen und an der Vorderseitenfläche des Basisabschnitts mehrere konzentrisch mit den mehreren ersten Widerstandsleitungen und in Umfangsrichtung der ersten Widerstandsleitungen angeordnete zweite Widerstandsleitungen, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einer der ersten Widerstandsleitungen eine Anzahl von Widerstandsleitungsbereichen entlang der Umfangsrichtung eins oder weniger beträgt und eine Anzahl von Widerstandsleitungsbereichen entlang einer Radialrichtung eins oder weniger beträgt.
  2. Sensor nach Anspruch 1, wobei bei wenigstens einer zweiten Widerstandsleitung die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche entlang der Umfangsrichtung eins oder weniger beträgt und die Anzahl der Widerstandsleitungsbereiche in Radialrichtung eins oder weniger beträgt.
  3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich wenigstens eine der ersten Widerstandsleitungen in Form einer geraden, gekrümmten oder geknickten Linie erstreckt und sich wenigstens eine der zweiten Widerstandsleitungen in Form einer geraden, gekrümmten oder geknickten Linie erstreckt.
  4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die mehreren ersten Widerstandsleitungen jeweils in Bezug auf die Umfangsrichtung und die Radialrichtung schräg erstrecken und sich die mehreren zweiten Widerstandsleitungen jeweils in Bezug auf die Umfangsrichtung und die Radialrichtung schräg erstrecken.
  5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Basisabschnitt eine Isolationsschicht ist und eine auf einer Vorderseitenfläche der Isolationsschicht gebildete erste leitende Schicht und eine auf eine Vorderseitenfläche der ersten leitenden Schicht laminierte zweite leitende Schicht aufweist, wobei die ersten Widerstandsleitungen und die zweiten Widerstandsleitungen durch die erste leitende Schicht ausgebildet sind und eine Verbindungsleitung, die sich von einem Endabschnitt der ersten Widerstandsleitungen und der zweiten Widerstandsleitung erstreckt, durch die erste leitende Schicht und die zweite leitende Schicht ausgebildet ist.
  6. Sensor nach Anspruch 5, wobei der spezifische Widerstand des Materials der zweiten leitenden Schicht niedriger als der spezifische Widerstand des Materials der ersten leitenden Schicht ist.
  7. Sensor nach Anspruch 5, wobei der Dehnungsfaktor des Materials der zweiten leitenden Schicht niedriger als der Dehnungsfaktor des Materials der ersten leitenden Schicht ist.
  8. Sensor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Material der ersten leitenden Schicht ein kupferhaltiges Material oder ein chromhaltiges Material ist und das Material der zweiten leitenden Schicht Kupfer, Silber oder Gold ist.
  9. Sensor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei eine Leitungsbreite von wenigstens einem Teil der Verbindungsleitung größer als eine Leitungsbreite der ersten Widerstandsleitungen und eine Leitungsbreite der zweiten Widerstandsleitungen ist.
  10. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich die ersten Widerstandsleitungen bogenförmig von einem in Umfangsrichtung einen Ende zu einem anderen Ende erstrecken und sich die zweiten Widerstandsleitungen bogenförmig von einem in Umfangsrichtung einen Ende zu einem anderen Ende erstrecken.
  11. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei eine Position der zweiten Widerstandsleitungen in Radialrichtung sich von einer Position der ersten Widerstandsleitungen in Radialrichtung unterscheidet.
  12. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, aufweisend vier erste Widerstandsleitungen und vier zweite Widerstandsleitung, wobei ein Mittelabschnitt in Umfangsrichtung der ersten Widerstandsleitungen und ein Mittelabschnitt in Umfangsrichtung der zweiten Widerstandsleitungen um die Mittelachse in Abständen von 45° wechselweise angeordnet sind.
  13. Sensor nach Anspruch 12, aufweisend eine Erfassungsschaltung, die die ersten Widerstandsleitungen und die zweiten Widerstandsleitungen beinhaltet.
  14. Sensor nach Anspruch 13, wobei die Erfassungsschaltung eine erste Brückenschaltung, die die vier ersten Widerstandsleitung beinhaltet, und eine zweite Brückenschaltung aufweist, die die vier zweiten Widerstandsleitung beinhaltet.
  15. Sensor nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Basisabschnitt einen Drehwinkelerfassungssensor, der sich in einer die Mittelachse schneidenden Richtung erstreckt, auf einer Vorderseitenfläche eines biegeverformbaren biegsamen Elements angeordnet ist und mittels der Erfassungsschaltung einen Drehwinkel einer auf das biegsame Element ausgeübten Drehbewegung erfasst, und einen Drehmomenterfassungssensor beinhaltet, der ein auf das biegsame Element einwirkendes Drehmoment erfasst.
  16. Sensor nach Anspruch 15, umfassend eine Signalverarbeitungsschaltung, die auf Grundlage des durch den Drehwinkelerfassungssensor erfassten Drehwinkels einen Messwert des Drehmomenterfassungssensors korrigiert.
  17. Sensor nach Anspruch 15 oder 16, wobei eine den Drehmomenterfassungssensor ausbildende Widerstandsleitung, die mehreren ersten Widerstandsleitungen und die mehreren zweiten Widerstandsleitungen auf derselben Fläche des Basisabschnitts angeordnet sind.
  18. Sensor nach Anspruch 17, wobei die mehreren ersten Widerstandsleitungen und die mehreren zweiten Widerstandsleitungen in Bezug auf die Widerstandsleitung, die den Drehmomenterfassungssensor ausbildet, in Radialrichtung außen gelegen sind.
  19. Sensor nach einem der Ansprüche 15 bis 18, der ferner einen Temperaturerfassungssensor beinhaltet, der durch eine Widerstandsleitung, die sich bogenförmig um die Mittelachse als Mittelpunkt erstreckt, eine Temperatur des biegsamen Elements erfasst.
  20. Antriebskraftübertragungsvorrichtung, aufweisend den Sensor nach einem der Ansprüche 15 bis 19 und das biegsame Element.
  21. Antriebskraftübertragungsvorrichtung nach Anspruch 20, wobei das biegsame Element einen sich rohrförmig in Axialrichtung erstreckenden rohrförmigen Abschnitt, mehrere Außenzähne, die an in Radialrichtung äußeren Fläche des rohrförmigen Abschnitts bereitgestellt sind, und einen Membranabschnitt aufweist, der sich von einem axialen Endabschnitt des rohrförmigen Abschnitts in Radialrichtung nach außen oder in Radialrichtung nach innen erstreckt, wobei der Basisabschnitt auf einer Vorderseitenfläche des Membranabschnitts angeordnet ist.
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