JP2023180817A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成を有するセンサ装置を提供すること。【解決手段】シャフトＳと、シャフトＳに直接的または間接的に配置された軸受２０と、軸受２０に配置されたホルダ１０，２１０と、を備え、ホルダ１０，２１０は、内周部材１１と、外周部材１２，２１２と、内周部材１１と外周部材１２，２１２とを接続する接続部１３と、接続部１３に配置された第１のひずみセンサ１６と、を有し、径方向において、内周部材１１は、軸受２０の外側に配置され、接続部１３は、内周部材１１を、外周部材１２，２１２に対して回動可能に支持する、センサ装置１，１００，２００。【選択図】図１

Description

本発明は、センサ装置に関する。

シャフトにかかる複数方向の力を検出するためのセンサ装置として、従来、ひずみ発生部に貼り付けた複数のひずみゲージを互いに接続し、力に応じたひずみを検出するように構成したセンサ装置が知られている（特許文献１）。

特開平１０－７８３６０号公報

従来のセンサ装置は、機構が複雑化し、また、装置全体が大型化する傾向にあった。本発明は、簡易な構成を有するセンサ装置の提供を課題の一例とする。

本発明のセンサ装置は、シャフトと、前記シャフトに直接的または間接的に配置された軸受と、前記軸受に配置されたホルダと、を備え、前記ホルダは、内周部材と、外周部材と、前記内周部材と前記外周部材とを接続する接続部と、前記接続部に配置された第１のひずみセンサと、を有し、径方向において、前記内周部材は、前記軸受の外側に配置され、前記接続部は、前記内周部材を、前記外周部材に対して回動可能に支持する。

本発明の一例である第１の実施の形態にかかるセンサ装置の斜視図である。 本発明の一例である第１の実施の形態にかかるセンサ装置の使用状態の一例を示す模式図である。 本発明の一例である第２の実施の形態にかかるセンサ装置の斜視図である。 本発明の一例である第３の実施の形態にかかるセンサ装置の斜視図である。

本発明の各実施の形態の説明において、説明の便宜上、シャフトＳの中心軸（軸Ｘ）に沿った矢印ｂ方向を背面側または軸方向一方側とする。軸Ｘに沿った矢印ａ方向を正面側または軸方向他方側とする。ここで、軸Ｘに沿った方向、すなわち矢印ａｂ方向を奥行き方向または軸方向と称する。また、矢印ｃｄ方向、すなわち軸方向に直交する方向を径方向と称し、軸Ｘから離れる矢印ｃ方向を外側または径方向一方側、軸Ｘに近づく矢印ｄ方向を内側または径方向他方側と称する。さらに、軸Ｘの周りの円の接線に沿った方向を接線方向と称する。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の一例である第１の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態にかかるセンサ装置１の外観構成を示す斜視図である。ただし、シャフトＳと、出力ギヤＧのボス部Ｇ２は断面で示されている。図２は、センサ装置１の使用状態の一例を示す模式図である。

センサ装置１は、シャフトＳと、ホルダ１０と、軸受２０とを有する。本実施の形態において、軸受２０は、内輪２１、外輪２２および転動体を有するボールベアリングである。内輪２１はシャフトＳおよび後述する出力ギヤＧのボス部Ｇ２と一体に固定されており、外輪２２に対して回転可能に配置されている。なお、軸受２０は、ボールベアリングに限られず、例えばスリーブベアリング等、その他種々の軸受であってもよい。

シャフトＳは、軸方向に延びる略円柱状の部材である。径方向において、シャフトＳの外側（径方向一方側）には、出力ギヤＧが固定されている。出力ギヤＧは、歯車部Ｇ１（図２参照）と、歯車部Ｇ１と同軸に設けられた、歯車部Ｇ１から背面側（軸方向一方側）へ突出する略円筒状のボス部Ｇ２とを有する部材である。出力ギヤＧは、シャフトＳの外周面（径方向外側の面）に、接着または圧入されている。これにより、出力ギヤＧは、シャフトＳに固定され、シャフトＳと一体に回転する。

径方向において、出力ギヤＧのボス部Ｇ２の外側には、軸受２０が配置されている。すなわち、径方向において、軸受２０は、シャフトＳの外側に、他の部材を介して配置されている。具体的には、軸受２０は、シャフトＳの外側に、出力ギヤＧを介して間接的に配置されている。軸受２０の内輪２１は、出力ギヤＧのボス部Ｇ２の外周面（径方向外側の面）に接着または圧入されている。これにより、軸受２０の内輪２１は、出力ギヤＧのボス部Ｇ２に固定され、シャフトＳおよび出力ギヤＧと一体に回転する。

径方向において、軸受２０の外側には、ホルダ１０が配置されている。ホルダ１０は、軸方向視（平面視）略正方形の筒形状であり、内周部材１１および外周部材１２を有する。内周部材１１は、軸Ｘの周りに円筒状の内周面１１ｉおよび略円筒状の外周面１１ｏを有する、軸方向に延びる略円筒状の部材である。

径方向において、内周部材１１は、軸受２０の外側に配置されている。軸受２０の外輪２２は、ホルダ１０の内周部材１１の内周面１１ｉに圧入または接着されている。これにより、軸受２０は、ホルダ１０の内周部材１１を内側から支持している。また、軸受２０は、シャフトＳおよび出力ギヤＧを、ホルダ１０に対して回転可能に支持している。

外周部材１２は、軸Ｘの周りに略円筒状の内周面１２ｉを有する、軸方向視（平面視）略正方形の筒状の部材である。外周部材１２は、径方向において、内周部材１１よりも外側に配置されている。軸方向において、内周部材１１の寸法は、外周部材１２の寸法と同一である。軸方向において、内周部材１１の正面側（他方側）の端面および背面側（一方側）の端面は、それぞれ外周部材１２の正面側の端面および背面側の端面と同一平面上にある。

外周部材１２は、軸方向に延在する４つの外周面（径方向外側の面であり、軸方向視（平面視）時計回りにそれぞれ面１２ａ、面１２ｂ、面１２ｃ、面１２ｄと称する）を有する。面１２ａと面１２ｃは互いに平行であり、面１２ｂと面１２ｄは互いに平行である。面１２ａ、面１２ｂ、面１２ｃ、面１２ｄのうち、隣り合う２つの面（面１２ａと面１２ｂ、面１２ｂと面１２ｃ、面１２ｃと面１２ｄ、面１２ｄと面１２ａ）は互いに直交している。

外周部材の４つの角部の近傍には、それぞれ１つずつ、合計４つの軸方向視（平面視）円形の固定孔１２ｈが設けられている。それぞれの固定孔１２ｈは、外周部材１２を軸方向に貫通する。図２に示すように、固定孔１２ｈに挿通されたボルトＢにより、ホルダ１０（外周部材１２）は、センサ装置１が配置されるハウジングＨに固定される。

内周部材１１と、外周部材１２とは、２つの接続部１３によって一体に接続されている。２つの接続部１３は、軸Ｘに関して対称となる位置に配置されている。２つの接続部１３は、面１２ａに近い側と、面１２ｃに近い側に、それぞれ配置されている。具体的には、本実施の形態において、２つの接続部１３は、軸Ｘ、言い換えると、シャフトＳの中心に関して点対称に配置されている。軸方向において、接続部１３の正面側（他方側）の端面および背面側（一方側）の端面は、それぞれ内周部材１１（および外周部材１２）の正面側の端面および背面側の端面と同一平面上に延在している。２つの接続部１３を結ぶ軸Ｙは、軸Ｘを通り、軸Ｘと直交する。それぞれの接続部１３は、軸方向（軸Ｘに沿った方向）に対して直交する延び方向、すなわち軸Ｙに沿った延び方向を有する。

また、２つの接続部１３は、それぞれ、軸方向視（軸Ｘに関する軸方向視）において、軸Ｙに関して線対称の形状をしている。また、２つの接続部１３は、それぞれ、軸方向視（軸Ｘに関する軸方向視）において、内周部材１１と接続する部分の接線方向の幅および、外周部材１２と接続する部分の接線方向の幅が、内周部材１１と接続する部分と外周部材１２と接続する部分の間の部分の接線方向の幅よりも大きい。言い換えると、２つの接続部１３は、それぞれ、軸方向視において、内周部材１１と接続する部分と外周部材１２と接続する部分の間の部分に、接線方向に凹んだ凹部を有する。

径方向において、内周部材１１の外周面１１ｏと、外周部材１２の内周面１２ｉとは、接続部１３によって接続されている部分を除き、２つの略半円筒状の溝１４を介して対向している。２つの溝１４は、軸Ｘに関して対称に形成されている。それぞれの溝１４は、ホルダ１０を軸方向に貫通している。２つの溝１４は、面１２ｂに近い側と、面１２ｄに近い側に、それぞれ配置されている。

それぞれの溝１４の両端は、ホルダ１０を軸方向に貫通する、合計４つの軸方向視（平面視）円形の貫通孔１５に接続されている。すなわち、一つの溝１４の両端にそれぞれ貫通孔１５が接続されており、溝１４と２つの貫通孔１５とは連通している。貫通孔１５の直径は、外周部材１２の固定孔１２ｈの直径と同一または略同一であり、溝１４の幅（径方向における、内周部材１１と外周部材１２との間の距離）よりも大きい。

軸方向視（平面視）において、４つの固定孔１２ｈのうちの２つの固定孔１２ｈと、４つの貫通孔１５のうちの２つの貫通孔１５とは、外周部材１２の面１２ａの近傍において、面１２ａと平行に、直線上に並んで配置されている。また、軸方向視（平面視）において、４つの固定孔１２ｈのうちの他の２つの固定孔１２ｈと、４つの貫通孔１５のうちの他の２つの貫通孔１５とは、外周部材１２の面１２ｃの近傍において、面１２ｃと平行に、直線上に並んで配置されている。接続部１３は、隣接する２つの貫通孔１５の間の領域として形成されている。

接続部１３は、応力を受けることにより弾性変形または塑性変形をする変形部分である。接続部１３は、内周部材１１を、外周部材１２に対して、回動可能に支持している。具体的には、接続部１３は、内周部材１１を、外周部材１２に対して、ねじれ回転可能に支持している。言い換えると、接続部１３は、内周部材１１または外周部材１２に対して、ねじれ回転可能に配置されている。ここでいうねじれ回転とは、２つの接続部１３を結ぶ軸Ｙを中心とする周方向（矢印ｅで示された方向）のねじれ回転である。これにより、内周部材１１は、外周部材１２に対して、矢印ｅ方向にねじれて変位できるようになっている。

２つの接続部１３における軸方向正面側の面には、それぞれ第１のひずみセンサ１６が配置されている。すなわち、合計２つの第１のひずみセンサ１６が、軸Ｘに関して対称となる位置に取り付けられている。第１のひずみセンサ１６は、接続部１３の、ねじれによるひずみ変形を検出できる。軸方向視において、それぞれの第１のひずみセンサ１６は、接続部１３の延び方向（軸Ｙに沿った方向）に対して傾斜して配置されている。この傾斜角度等については後述する。

第１のひずみセンサ１６がひずみゲージである場合、グリッド（ゲージ）の向き（典型的には、ひずみゲージの長手方向）が、接続部１３の延び方向（軸Ｙに沿った方向）に対して傾斜するように、接続部１３に取り付けられている。第１のひずみセンサ１６がひずみゲージである場合、接続部１３のひずみ変形は抵抗値の変化として検出される。なお、第１のひずみセンサ１６は、ひずみゲージに限られず、圧電素子等の、その他種々のセンサであってもよい。

本実施の形態において、それぞれの第１のひずみセンサ１６は、２つの接続部１３を結ぶ軸Ｙに対して４５°傾斜するように取り付けられている。２つの第１のひずみセンサ１６は、同じ方向に傾斜するように取り付けられている。ただし、傾斜の角度は４５°に限られない。例えば、傾斜の角度は、軸Ｙに対して５°～８５°の範囲内であってもよく、軸Ｙに対して１０°～８０°の範囲内であってもよく、軸Ｙに対して２０°～７０°の範囲内であってもよく、軸Ｙに対して３０°～６０°の範囲内であってもよく、軸Ｙに対して４０°～５０°の範囲内であってもよい。なお、ここでいう傾斜の角度とは、軸Ｙと第１のひずみセンサ１６の延び方向がなす角度のうち、小さいほうの角度を指す。また、２つの第１のひずみセンサ１６がそれぞれ異なった角度で傾斜していてもよい。さらに、２つの第１のひずみセンサ１６は、異なる方向に傾斜するように取り付けられていてもよい。

外周部材１２の面１２ａおよび面１２ｃには、それぞれ２つずつ、合計４つの第２のひずみセンサ１７が配置されている。それぞれの第２のひずみセンサ１７は、貫通孔１５の近傍に取り付けられている。具体的には、軸Ｙに沿った方向において、第２のひずみセンサ１７は、貫通孔１５と対向する位置に配置されている。第２のひずみセンサ１７は、面１２ａおよび面１２ｃの、軸方向（軸Ｘに沿った方向）に対して垂直な平面に沿った方向のひずみを検出できるように取り付けられている。第２のひずみセンサ１７は、ホルダ１０の、軸方向（軸Ｘに沿った方向）と直交する方向の変形を検出することができる。

第２のひずみセンサ１７がひずみゲージである場合、グリッド（ゲージ）の向き（典型的には、ひずみゲージの長手方向）が面１２ａおよび面１２ｃの長手方向（軸方向に直交する方向）に沿うように取り付けられている。第２のひずみセンサ１７がひずみゲージである場合、ホルダ１０のひずみは抵抗値の変化として検出される。なお、第２のひずみセンサ１７は、ひずみゲージに限られず、圧電素子等の、その他種々のセンサであってもよい。

図２は、センサ装置１が電動アシスト自転車に装着された状態を示す模式図である。ホルダ１０は、ボルトＢにより、電動アシスト自転車のドライブユニット５のハウジングＨに固定されている。図２においては、センサ装置１は、ホルダ１０の軸方向背面側（軸方向一方側）がハウジングＨに対向する向きで装着されている。ただし、センサ装置１は、ホルダ１０の軸方向正面側（軸方向他方側）がハウジングＨに対向する向きで装着されていてもよい。ハウジングＨを挟んでホルダ１０の反対側（以下、「ドライブユニット５の外側」とも称する）には、シャフトＳおよび出力ギヤＧのボス部Ｇ２が貫通して突出している。ドライブユニット５の外側において、シャフトＳの端部には、図示しないペダルが固定されている。

ドライブユニット５の外側において、出力ギヤＧのボス部Ｇ２の外周面（径方向外側の面）には、チェーンリング（負荷部材）３０が、図示しないハブ等を介して固定されている。チェーンリング（負荷部材）３０は、シャフトＳの軸方向一方側に配置されている。軸方向において、チェーンリング（負荷部材）３０とホルダ１０とは離間している。電動アシスト自転車は後輪シャフト３を軸とする図示しない後輪を有し、後輪シャフト３には、径の異なる５つのスプロケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを含むカセットスプロケット２が、図示しないハブ等を介して固定されている。

チェーンリング（負荷部材）３０と、カセットスプロケット２のいずれかのスプロケットとを跨るように、ローラーチェーン４が架けられている。チェーンリング（負荷部材）３０の回転は、ローラーチェーン４により、カセットスプロケット２、ひいては後輪に伝達される。変速時には、図示しないディレーラーにより、ローラーチェーン４が架けられるスプロケットが変更される。

図２においては、ローラーチェーン４が、５つのスプロケットのうち最も径が大きく、また最も後輪に近い側に配置されたスプロケット２ａに架けられた状態（４ａ）と、５つのスプロケットのうち最も径が小さく、また最も後輪から遠い側に配置されたスプロケット２ｅに架けられた状態（４ｅ）とが、それぞれ仮想線で示されている。

ローラーチェーン４が４ａの位置にあるとき、チェーンリング（負荷部材）３０には、ローラーチェーン４の張力に由来する荷重Ｆａがかかる。荷重Ｆａの方向は、ホルダ１０の接続部１３の延び方向（軸Ｙに沿った方向）とは異なる。荷重Ｆａは、軸方向（軸Ｘに沿った方向）の成分Ｆａ１と、軸方向に対して直交する方向の成分Ｆａ２とを有する。また、ローラーチェーン４が４ｅの位置にあるとき、チェーンリング（負荷部材）３０には、ローラーチェーン４の張力に由来する荷重Ｆｅがかかる。荷重Ｆｅは、軸方向（軸Ｘに沿った方向）の成分Ｆｅ１と、軸方向に対して直交する方向の成分Ｆｅ２とを有する。荷重Ｆａの軸方向の成分Ｆａ１と、荷重Ｆｅの軸方向の成分Ｆｅ１とは、軸方向（軸Ｘに沿った方向）において互いに反対方向を向いている。

荷重Ｆａ，Ｆｅは、軸方向（軸Ｘに沿った方向）の成分Ｆａ１，Ｆｅ１を有するため、チェーンリング（負荷部材）３０を軸方向（軸Ｘに沿った方向）に傾けるような応力が発生する。このような応力は、出力ギヤＧおよび軸受２０を介してホルダ１０の内周部材１１に伝達される。すると、内周部材１１が、外周部材１２に対し、当該応力に応じた角度で僅かに回動する（ねじれる）。当該回動は、第１のひずみセンサ１６により検出することができる。以上のようにして、第１のひずみセンサ１６は、チェーンリング（負荷部材）３０にかかる荷重を、出力ギヤＧおよび軸受２０を介して検出することができる。

ローラーチェーン４がカセットスプロケット２のいずれのスプロケットに架けられているかによって、チェーンリング（負荷部材）３０にかかる荷重の軸方向の成分の大きさおよび向きは異なるため、それに応じて内周部材１１の回動の角度も異なる。したがって、第１のひずみセンサ１６によって、ローラーチェーン４がカセットスプロケット２のいずれのスプロケットに架けられているか（すなわち、電動アシスト自転車がいずれの変速段階にあるか）を検出することが可能である。

また、センサ装置１が電動アシスト自転車に用いられる場合、シャフトＳはペダルを備えるクランクシャフトである。一方のペダルが踏まれると、シャフトＳの当該ペダル側が鉛直方向下向きに傾こうとする力が作用するため、軸受２０が径方向に移動しようとし、ホルダ１０の一部が径方向外側（鉛直方向下側）に向かって押圧される。ホルダ１０においては、外周部材１２の貫通孔１５付近に応力が集中し、弾性的なひずみ変形が生じやすくなっている。このひずみ変形は、第２のひずみセンサ１７により検出することが可能である。

本実施の形態にかかるセンサ装置１は、接続部１３がホルダ１０の内周部材１１を外周部材１２に対して回動可能に支持しており、接続部１３に、第１のひずみセンサ１６が配置されているという簡易な構成によって、チェーンリング（負荷部材）３０にかかる荷重をねじれとして検出することができる。また、本実施の形態にかかるセンサ装置１は、ホルダ１０の外周部材１２に配置された第２のひずみセンサ１７によって、ペダルを踏みこむ力をひずみとして検出することもできる。このように、センサ装置１は、簡易な構成によって、複数種類の力を同時に検出することができる。

本実施の形態にかかるセンサ装置１においては、それぞれの第１のひずみセンサ１６が、２つの接続部１３を結ぶ軸Ｙに対して傾斜するように取り付けられている。これにより、第１のひずみセンサ１６が、ペダルを鉛直方向下向きに踏みこむ力に起因して発生する可能性のある、接続部１３の僅かなひずみの影響を受けにくくなるため、内周部材１１の回動に起因する接続部１３のひずみをより精度よく検出することができる。

本実施の形態にかかるセンサ装置１においては、外周部材１２の面１２ａおよびその反対側の面１２ｃに、それぞれ２つずつ、合計４つの第２のひずみセンサ１７が配置されているため、ペダルを踏みこむ際に生じやすい、軸Ｙに沿った方向の応力（典型的には鉛直方向の応力）を高感度に検出することができる。検出された応力に応じて、電動アシスト自転車のモータの出力を調節することができる。

［第２の実施の形態］
続いて、本発明の一例である第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図３は、本実施の形態にかかるセンサ装置１００の外観構成を示す斜視図である。ただし、シャフトＳおよび出力ギヤＧは断面で示されている。センサ装置１００は、第１のひずみセンサ１６の代わりに第１のひずみセンサ１１６を備える点を除き、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１と同様の構成を有する。以下、第１の実施の形態と同一の機能および構成を有する部材および部品については、第１の実施の形態と同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態において、それぞれの接続部１３の、軸方向正面側の面には、第１のひずみセンサ１１６が配置されている。すなわち、合計２つの第１のひずみセンサ１１６が、軸Ｘに関して対称となる位置に取り付けられている。それぞれの第１のひずみセンサ１１６は、それぞれの接続部１３の、ねじれ回転によるひずみ変形を検出できる。軸方向視において、それぞれの第１のひずみセンサ１１６は、接続部１３の延び方向（軸Ｙに沿った方向）に対して垂直に延在するように配置されている。

第１のひずみセンサ１１６がひずみゲージである場合、グリッド（ゲージ）の向き（典型的には、ひずみゲージの長手方向）が、接続部１３の延び方向（軸Ｙに沿った方向）に対して直交するように、接続部１３に取り付けられている。第１のひずみセンサ１１６がひずみゲージである場合、接続部１３のひずみ変形は抵抗値の変化として検出される。なお、第１のひずみセンサ１１６は、ひずみゲージに限られず、圧電素子等の、その他種々のセンサであってもよい。

本実施の形態にかかるセンサ装置１００においては、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１とは異なり、それぞれの第１のひずみセンサ１１６が、２つの接続部１３を結ぶ軸Ｙに対して傾斜するようには取り付けられていない。したがって、本実施の形態にかかるセンサ装置１００においては、第１のひずみセンサ１１６が、ペダルを鉛直方向下向きに踏みこむ力に起因して発生する可能性のある、接続部１３の僅かなひずみの影響を多少受ける可能性はある。

しかしながら、本実施の形態にかかるセンサ装置１００は、依然として、簡易な構成によって、チェーンリング（負荷部材）３０にかかる荷重およびペダルを踏みこむ力を同時に検出することができる。また、本実施の形態にかかるセンサ装置１００は、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１について上記したその他の特性も同様に有する。

また、本実施の形態にかかるセンサ装置１００においては、それぞれの第１のひずみセンサ１１６を、２つの接続部１３を結ぶ軸Ｙに対して傾斜するように取り付ける必要がない。したがって、センサ装置１００を製造する際、第１のひずみセンサ１１６の取り付け作業が単純化し、作業効率が向上する。

［第３の実施の形態］
続いて、本発明の一例である第３の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図４は、本実施の形態にかかるセンサ装置２００の外観構成を示す斜視図である。ただし、シャフトＳおよび出力ギヤＧは断面で示されている。センサ装置２００は、ホルダ１０の代わりにホルダ２１０を備える点を除き、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１と同様の構成を有する。以下、第１の実施の形態と同一の機能および構成を有する部材および部品については、第１の実施の形態と同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態において、軸受２０の径方向外側には、ホルダ２１０が配置されている。ホルダ２１０は、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１のホルダ１０において、外周部材１２の一部（面１２ｂの近傍の２つの固定孔１２ｈの間において、面１２ｂに沿って延在している部分と、面１２ｄの近傍の２つの固定孔１２ｈの間において、面１２ｄに沿って延在している部分）が切り落とされた形状となっている。

ホルダ２１０は、軸方向視（平面視）略正方形の筒形状であり、内周部材１１および２つの外周部材２１２を有する。外周部材２１２は、径方向において、内周部材１１よりも外側に配置されている。軸方向において、内周部材１１の寸法は、外周部材２１２の寸法と同一である。軸方向において、内周部材１１の正面側（他方側）の端面および背面側（一方側）の端面は、それぞれ外周部材２１２の正面側の端面および背面側の端面と同一平面上にある。

２つの外周部材２１２は、軸Ｘを含む平面に対して鏡面対称となるように、それぞれ接続部１３によって内周部材１１に接続されている。それぞれの外周部材２１２は、接線方向を長手方向とする略直方体状であり、長手方向の中央部において、径方向の寸法の半分程度まで、内周部材１１の外周面１１ｏに沿って略円弧状に欠けた形状をなしている。２つの外周部材２１２は同一の構成を有するため、以降、１つの外周部材２１２のみを詳細に説明し、他の外周部材２１２については詳細な説明を省略する。

外周部材の両端部近傍には、それぞれ１つずつ、軸方向視（平面視）円形の固定孔２１２ｈが設けられている。それぞれの固定孔２１２ｈは、外周部材２１２を軸方向に貫通する。固定孔２１２ｈに挿通される図示しないボルトＢによって、ホルダ２１０（外周部材２１２）は、図示しないハウジングＨに固定することができる。

外周部材２１２は、内周部材１１の外周面１１ｏと対向する、軸Ｘを中心とする軸方向視（平面視）円弧状の２つの内周面２１２ｉを有する。径方向において、外周部材２１２のそれぞれの内周面２１２ｉは、接続部１３によって接続されている部分および後述する貫通孔２１５が存在する部分を除き、それぞれ軸方向視円弧状の溝２１４を介して内周部材１１の外周面１１ｏと対向している。それぞれの溝２１４は、ホルダ２１０を軸方向に貫通している。

それぞれの溝２１４の端部（接続部１３に近い側の端部）は、ホルダ１０を軸方向に貫通する、軸方向視（平面視）円形の貫通孔２１５に接続されている。すなわち、一つの溝２１４の端部に貫通孔２１５が接続されており、溝２１４と貫通孔２１５とは連通している。貫通孔２１５の直径は、外周部材２１２の固定孔２１２ｈの直径と同一または略同一であり、溝２１４の幅（径方向における、内周部材１１と外周部材２１２との間の距離）よりも大きい。

軸方向視（平面視）において、２つの固定孔２１２ｈと、２つの貫通孔２１５とは、外周部材２１２の長手方向に直線上に並んで配置されている。接続部１３は、隣接する２つの貫通孔２１５の間の領域として形成されている。

外周部材２１２の、内周部材１１に接続されている側とは反対側の面２１２ａには、２つの第２のひずみセンサ１７が配置されている。それぞれの第２のひずみセンサ１７は、貫通孔２１５の近傍に取り付けられている。具体的には、軸Ｙに沿った方向において、第２のひずみセンサ１７は、貫通孔２１５と対向する位置に配置されている。第２のひずみセンサ１７は、面２１２ａの、軸方向（軸Ｘに沿った方向）に対して垂直な平面に沿った方向のひずみを検出できるように取り付けられている。第２のひずみセンサ１７は、ホルダ２１０の、軸方向（軸Ｘに沿った方向）と直交する方向の変形を検出することができる。なお、外周部材２１２は２つ存在するため、センサ装置２００は、全体として合計４つの第２のひずみセンサ１７を有する。

第２のひずみセンサ１７がひずみゲージである場合、グリッド（ゲージ）の向き（典型的には、ひずみゲージの長手方向）が面２１２ａの長手方向（軸方向に直交する方向）に沿うように取り付けられている。第２のひずみセンサ１７がひずみゲージである場合、ホルダ２１０のひずみは抵抗値の変化として検出される。なお、第２のひずみセンサ１７は、ひずみゲージに限られず、圧電素子等の、その他種々のセンサであってもよい。

本実施の形態にかかるセンサ装置は、第１の実施の形態にかかるセンサ装置１について上記した特性を同様に有する。加えて、本実施の形態にかかるトルクセンサは、ホルダ２１０が第１の実施の形態にかかるセンサ装置１のホルダ１０と比較して軽量であるため、装置の軽量化が可能となる。

以上、本発明のセンサ装置について、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のセンサ装置は上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態にかかるセンサ装置１，１００，２００は、電動アシスト自転車に用いられるものであるが、本発明のセンサ装置は、電動アシスト自転車に用いられるものに限られない。

上記実施の形態にかかるセンサ装置１，１００，２００において、負荷部材はチェーンリング３０であったが、負荷部材は、荷重によって軸方向に傾くような応力が発生するものであれば、他の部材であってもよい。

上記実施の形態にかかるセンサ装置１，１００，２００においては、ホルダ１０，２１０の外周部材１２，２１２に第２のひずみセンサ１７が取り付けられているが、本発明のセンサ装置は、第２のひずみセンサ１７を有していなくてもよい。

上記実施の形態にかかるセンサ装置１，１００，２００においては、軸受２０は、出力ギヤＧのボス部Ｇ２を介してシャフトＳに固定されていたが、本発明のセンサ装置は、軸受が直接シャフトに固定されていてもよい。なお、その場合、チェーンリング等の負荷部材も、出力ギヤＧのボス部Ｇ２を介さずにシャフトＳに固定される。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のセンサ装置を適宜改変し、また各種構成の組み合わせを変更することができる。かかる変更によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

１，１００，２００…センサ装置、１０，２１０…ホルダ、１１…内周部材、１２，２１２…外周部材、１３…接続部、１６…第１のひずみセンサ、１７…第２のひずみセンサ、２０…軸受、２１…内輪、２２…外輪、３０…チェーンリング（負荷部材）、Ｓ…シャフト、Ｆａ，Ｆｅ…荷重。

Claims (10)

1. シャフトと、
   前記シャフトに直接的または間接的に配置された軸受と、
   前記軸受に配置されたホルダと、を備え、
   前記ホルダは、内周部材と、外周部材と、前記内周部材と前記外周部材とを接続する接続部と、前記接続部に配置された第１のひずみセンサと、を有し、
   径方向において、前記内周部材は、前記軸受の外側に配置され、
   前記接続部は、前記内周部材を、前記外周部材に対して回動可能に支持する、センサ装置。
2. 前記接続部は、前記外周部材に対して、ねじれ回転可能に配置される、請求項１に記載のセンサ装置。
3. 軸方向視において、前記第１のひずみセンサは、前記接続部の延び方向に対して傾斜して配置されている、請求項１または２に記載のセンサ装置。
4. 前記軸受は、前記内周部材を支持する外輪と、前記外輪に対して回転可能に配置される内輪を有し、
   前記内輪は前記シャフトと一体に回転する、請求項１または２に記載のセンサ装置。
5. 前記シャフトの一方側に負荷部材を有し、
   前記第１のひずみセンサは、前記負荷部材にかかる荷重を、前記軸受を介して検出する、請求項１または２に記載のセンサ装置。
6. 前記負荷部材にかかる前記荷重は、軸方向に対して直交する方向の成分を有する、請求項５に記載のセンサ装置。
7. 前記接続部は、軸方向に対して直交する延び方向を有し、
   前記負荷部材にかかる前記荷重の方向は、前記接続部の前記延び方向とは異なる、請求項６に記載のセンサ装置。
8. 軸方向において、前記負荷部材と前記ホルダとは離間している、請求項５に記載のセンサ装置。
9. 前記ホルダの前記外周部材に配置される第２のひずみセンサを有する、請求項１または２に記載のセンサ装置。
10. 前記第２のひずみセンサは、前記ホルダの、軸方向と直交する方向の変形を検出する、請求項９に記載のセンサ装置。

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