JP2025158366A - 磁歪式トルクセンサの組立方法および磁歪式トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減を図りやすい組立方法を実現する。
【解決手段】回転軸２の外周面の全周にわたってフレキシブル基板８の本体部１２が対向する場合を１００％とした場合の、回転軸２の外周面に本体部１２が対向する割合が所定の範囲にある場合に、本体部１２の円周方向長さが同じである共通のフレキシブル基板８を使用する。
【選択図】図１

Description

本開示は、回転軸に付与されたトルクを測定する、磁歪式トルクセンサに関する。

回転軸に付与されたトルクを測定するセンサとして、回転軸にトルクを付与した際に、該回転軸に生じる逆磁歪効果を利用して、回転軸に付与されたトルクを測定する磁歪式トルクセンサが、特開２０２２－７４４０５号公報に記載されるなどにより、従来から知られている。

特開２０２２－７４４０５号公報に記載の従来の磁歪式トルクセンサは、複数の検出コイルからなり、回転軸の周囲に配置された検出部を有するフレキシブル基板を備える。磁歪式トルクセンサは、前記検出コイルのインダクタンスの変化に基づいて、前記回転軸に付与されたトルクを検出する。

特開２０２２－７４４０５号公報

特開２０２２－７４４０５号公報に記載の従来の磁歪式トルクセンサは、母材に打ち抜き加工を施すことで、検出部が備えられた略矩形板状の本体部を有するフレキシブル基板を得た後、該本体部を、ホルダ（第１の樹脂部材）のボビン部（内側円筒部）に巻き付けて欠円筒状に成形することにより得られる。

ところで、回転軸の外径は、伝達するトルクの大きさ、回転軸を構成する金属材料などに応じて、多くの種類が存在する。そこで、回転軸の外径ごとに、検出部が備えられた本体部の円周方向長さが異なるフレキシブル基板を用意することが行われている。このため、フレキシブル基板の種類数が多くなって、磁歪式トルクセンサの製造コストの低減を図りにくいといった問題が生じている。

本開示は、製造コストの低減を図りやすい磁歪式トルクセンサの組立方法を実現することを目的とする。

本開示の発明者らは、磁歪式トルクセンサにおいて、回転軸の外周面の全周にわたってフレキシブル基板の本体部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記本体部が対向する割合がトルク測定精度に与える影響について、鋭意研究を重ねた結果、前記割合が所定の範囲であれば、トルク測定精度を十分に確保することができるとの知見を得た。本開示の一態様の磁歪式トルクセンサの組立方法、および、本開示の一態様の磁歪式トルクセンサは、このような知見に基づいて完成されたものである。

本開示の第１態様の磁歪式トルクセンサの組立方法の対象となる磁歪式トルクセンサは、
測定対象となる回転軸の周囲に配置されるボビン部を有するホルダと、
前記ボビン部の周囲に配置され、かつ、複数の検出コイルからなる検出部が備えられた本体部を有するフレキシブル基板と、
を備える。

本開示の第１態様の磁歪式トルクセンサの組立方法は、前記回転軸の外周面の全周にわたって前記本体部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記本体部が対向する割合が所定の範囲にある場合に、前記本体部の円周方向長さが同じである共通の前記フレキシブル基板を使用する。

本開示の第２態様の磁歪式トルクセンサの組立方法では、本開示の第１態様の磁歪式トルクセンサの組立方法において、前記所定の範囲が、７５％以上１００％未満の範囲である。

本開示の第２態様の磁歪式トルクセンサの組立方法において、前記所定の範囲は、８０％以上９０％以下の範囲であることが好ましい。

本開示の第３態様の磁歪式トルクセンサは、
回転軸の周囲に配置されるボビン部を有するホルダと、
前記ボビン部の周囲に配置され、かつ、複数の検出コイルからなる検出部が備えられた本体部を有する、フレキシブル基板と、
を備える。

特に本開示の第３態様の磁歪式トルクセンサでは、前記回転軸の外周面の全周にわたって前記本体部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記本体部が対向する割合が、７５％以上９２％未満である。

本開示の第３態様の磁歪式トルクセンサにおいて、前記所定の範囲は、８０％以上９０％以下であることが好ましい。

本開示の一態様の磁歪式トルクセンサおよびその組立方法によれば、製造コストの低減を図りやすくすることができる。

図１は、本開示の実施の形態の１例の磁歪式トルクセンサの、回転軸の中心軸を含む仮想平面で切断した断面の模式図である。 図２は、図１のＸ－Ｘ断面図である。 図３は、フレキシブル基板の検出部を示す部分拡大断面図である。 図４（ａ）～図４（ｄ）は、第１の配線層～第４の配線層を径方向外側から見た展開図である。 図５は、４つの検出コイルを含んで構成される検出回路を模式的に示す図である。 図６は、フレキシブル基板の展開状態を示す平面図である。

本開示の発明者らは、回転軸の外周面の全周にわたってフレキシブル基板の本体部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記本体部が対向する割合が、磁歪式トルクセンサによる回転軸のトルク検出精度に与える影響について鋭意研究を重ねた結果、前記割合が、７５％以上１００％未満の範囲、好ましくは８０％以上９０％以下の範囲にあれば、トルク検出精度を十分に確保することができるとの知見を得た。本開示は、このような知見に基づいて完成されたものである。

本開示の実施の形態の１例について、図１～図６を用いて説明する。

磁歪式トルクセンサ１は、回転軸２が伝達しているトルクを測定するために用いられる。

以下の説明において、磁歪式トルクセンサ１の軸方向、径方向、および円周方向とは、特に断らない限り、回転軸２の軸方向、径方向、および円周方向をいう。回転軸２の軸方向、径方向、および円周方向は、ホルダ５の軸方向、径方向、および円周方向と一致し、かつ、磁性体リング２６の軸方向、径方向、および円周方向と一致する。また、軸方向一方側とは、図１の左側を指し、軸方向他方側とは、図１の右側を指す。

回転軸２は、軸方向一部の外周面に、軸方向に関して外径が変化しない円筒面である被検出部３を備える。回転軸２は、使用時にも回転しない固定部分に対して、図示しない軸受を介して回転可能に支持される。

回転軸２は、少なくとも被検出部３を含む一部または全部が、磁歪特性を有する材料により構成されている。具体的には、回転軸２の一部または全部は、これに限定されるものではないが、ＳＣ（機械構造用炭素鋼）、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＣｒ（クロム鋼）、ＳＣＭ（クロムモリブデン鋼）、ＳＮＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）などの鉄鋼材料により構成することができる。

磁歪式トルクセンサ１は、回転軸２の周囲に配置されるボビン部４を有するホルダ５と、ボビン部４の周囲に配置され、かつ、複数の検出コイル６ａ～６ｄからなる検出部７を有するフレキシブル基板８とを備える。磁歪式トルクセンサ１は、逆磁歪効果に基づいて回転軸２がトルクを伝達する際に生じる該回転軸２の透磁率の変化を複数の検出コイル６ａ～６ｄからなる検出部７により検出し、回転軸２が伝達するトルクを測定する。

ホルダ５は、非磁性および非伝導性（絶縁性）を有する材料である合成樹脂により構成されている。具体的には、ホルダ５は、エポキシ樹脂や、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）などの熱可塑性樹脂により構成されている。本例では、ホルダ５は、合成樹脂の射出成形により全体を一体に構成されている。ただし、本開示の磁歪式トルクセンサを実施する場合、ホルダを、複数の部品を組み合わせることで構成することもできる。

ホルダ５は、ボビン部４を、回転軸２の被検出部３の周囲に該回転軸２と同軸に配置した状態で、ハウジングなどの使用時に回転しない固定部分に支持固定される。

ボビン部４は、円筒状に構成されている。すなわち、ボビン部４は、軸方向に関して内径が変化しない円筒面状の内周面と、軸方向に関して外径が変化しない円筒面状の外周面とを有する。

ただし、本開示の一態様の磁歪式トルクセンサを実施する場合、ボビン部を欠円筒状に構成することもできる。

ボビン部４の内周面は、回転軸２の被検出部３に径方向隙間１１を介して対向する。

本例では、ホルダ５は、任意の要素として、ボビン部４の軸方向一方側の端部から全周にわたり径方向外側に向けて伸長する第１外向フランジ部９と、ボビン部４の軸方向他方側の端部から全周にわたり径方向外側に向けて伸長する第２外向フランジ部１０とを備える。

第１外向フランジ部９は、ホルダ５を前記固定部分に対し支持固定するための取付部、並びに／または、検出コイル６ａ～６ｄと外部装置とを電気的に接続するケーブルおよび／若しくは信号線を収容する配線収容部などを有する。

本例では、第１外向フランジ部９の外径が、第２外向フランジ部１０の外径よりも大きくなっている。ただし、第１外向フランジ部９の外径は、第２外向フランジ部１０の外径と同じにすることもできるし、第２外向フランジ部１０の外径よりも小さくすることもできる。

フレキシブル基板８は、絶縁体により構成されたベースフィルム１４ａ、１４ｂの表面または内部に、導体により構成された配線層１３ａ～１３ｄを配置することにより、弾性変形可能に構成されている。図６に示すようなフレキシブル基板８の展開状態において、検出部７が備えられた本体部１２は、帯状または略矩形板状に構成されている。磁歪式トルクセンサ１の組立状態において、本体部１２は、ホルダ５のボビン部４に巻き付けられて、欠円筒状または円筒状に成形される。

フレキシブル基板８は、検出コイル６ａ～６が備えられた複数の配線層１３ａ～１３ｄを有する積層構造を備える。それぞれの配線層１３ａ～１３ｄは、導体である銅箔をエッチングすることにより形成された配線パターンにより構成されている。

それぞれの配線層１３ａ～１３ｄは、ベースフィルム１４ａ、１４ｂの表面に形成され、かつ、カバーレイフィルム１６ａ～１６ｄにより覆われている。カバーレイフィルム１６ａ～１６ｄと配線層１３ａ～１３ｄとベースフィルム１４ａ、１４ｂとは、接着層１５ａ～１５ｄにより接着されている。

本例では、フレキシブル基板８は、検出コイル６ａ～６ｄの個数および配置に応じて、４つの配線層１３ａ～１３ｄを有する。

具体的には、フレキシブル基板８は、図３に示すように、径方向外側から順に、第１のカバーレイフィルム１６ａ、第１の接着層１５ａ、第１の配線層１３ａ、第１のベースフィルム１４ａ、第２の配線層１３ｂ、第２の接着層１５ｂ、第２のカバーレイフィルム１６ｂ、第３の接着層１７、第３のカバーレイフィルム１６ｃ、第４の接着層１５ｃ、第３の配線層１３ｃ、第２のベースフィルム１４ｂ、第４の配線層１３ｄ、第５の接着層１５ｄ、第４のカバーレイフィルム１６ｄを積層することにより構成されている。

カバーレイフィルム１６ａ～１６ｄおよびベースフィルム１４ａ、１４ｂのそれぞれは、ポリイミド、ポリエステルなどの絶縁体により薄膜状に構成されている。カバーレイフィルム１６ａ～１６ｄは、配線層１３ａ～１３ｄを保護するための保護フィルムである。

第１の配線層１３ａは、第１のベースフィルム１４ａの径方向外側面に形成され、かつ、第２の配線層１３ｂは、第１のベースフィルム１４ａの径方向内側面に形成されている。第３の配線層１３ｃは、第２のベースフィルム１４ｂの径方向外側面に形成され、かつ、第４の配線層１３ｄは、第２のベースフィルム１４ｂの径方向内側面に形成されている。

第１の接着層１５ａ、第２の接着層１５ｂ、第４の接着層１５ｃ、および第５の接着層１５ｄのそれぞれは、カバーレイフィルム１６ａ～１６ｄと配線層１３ａ～１３ｄ、または、配線層１３ａ～１３ｄとベースフィルム１４ａ、１４ｂを互いに接着する接着剤により構成されている。第３の接着層１７は、２層のカバーレイフィルム１６ｃ、１６ｄ同士を互いに接着する接着剤により構成されている。具体的には、接着層１５ａ～１５ｄ、１７のそれぞれは、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、またはポリイミド樹脂系の接着剤により構成されている。

本例では、第１の検出コイル６ａは第１の配線層１３ａに形成され、第２の検出コイル６ｂは第２の配線層１３ｂに形成され、第３の検出コイル６ｃは第３の配線層１３ｃに形成され、かつ、第４の検出コイル６ｄは第４の配線層１３ｄに形成されている。

検出部７は、ボビン部４の周囲に配置され、かつ、複数の検出コイル６ａ～６ｄにより構成されている。

本例では、検出部７が備えられた本体部１２がボビン部４の外周面に巻き付けられている。本体部１２は、ボビン部４の外周面に該ボビン部４の外周面から浮き上がらないように巻き付けられている。このために、本体部１２を、ボビン部４の外周面に接着固定したり、図示しない抑え部材により径方向外側から押さえつけたりすることができる。

本体部１２の円周方向両側の端部同士は、径方向に重畳していない。

本例では、外径が異なる複数種類の回転軸２のトルク測定に用いる複数種類の磁歪式トルクセンサ１の間で、フレキシブル基板８が共通部品として使用されている。具体的には、ホルダ５および磁性体リング２６は、回転軸２の外径ごとに専用に設計されたものが使用されているのに対し、フレキシブル基板８は、回転軸２の外径が所定の範囲の場合には、本体部１２の円周方向長さ（図６に示す展開状態における長辺寸法Ｌ_１２）が同じものが使用されている。したがって、回転軸２の被検出部３の全周にわたって本体部１２が対向する場合を１００％とした場合の、回転軸２の被検出部３に本体部１２が対向する割合は、回転軸２の外径によって異なった大きさとなる。

具体的には、本体部１２の円周方向長さが同じフレキシブル基板８が使用される複数種類の回転軸２のうち、最も外径が小さい回転軸２のトルク測定用の磁歪式トルクセンサ１においては、前記割合は、９２％以上１００％未満、好ましくは９６％以上９８％以下となる。これに対し、本体部１２の円周方向長さが同じフレキシブル基板８が使用される複数種類の回転軸２のうち、最も外径が大きい回転軸２のトルク測定用の磁歪式トルクセンサ１においては、前記割合は、全周の７５％以上９１％以下、好ましくは８０％以上９０％以下である。

磁歪式トルクセンサ１の組立状態において、本体部１２は、測定対象となる回転軸２の外径にかかわらず、欠円筒形状を有することが好ましい。すなわち、本体部１２の円周方向長さが同じフレキシブル基板８が使用される複数種類の回転軸２のうち、最も外径が小さい回転軸２のトルク測定用の磁歪式トルクセンサ１においても、本体部１２が欠円筒形状を有することが好ましい。換言すれば、最も外径が小さい回転軸２のトルク測定用の磁歪式トルクセンサ１において、本体部１２の円周方向両側の端部同士の間に円周方向隙間１８が存在していることが好ましい。

複数の検出コイル６ａ～６ｄの個数、構成、および配置態様は、回転軸２の透磁率の変化を検出することができる限り、特に限定されるものではない。たとえば、複数の検出コイル６ａ～６ｄは、径方向に重畳して配置する、および／または、軸方向に並べて配置することができる。

複数の検出コイル６ａ～６ｄは、径方向に重畳して配置された４つの検出コイル６ａ～６ｄにより構成されている。具体的には、４つの検出コイル６ａ～６ｄは、径方向外側から順に、第１の検出コイル６ａ、第２の検出コイル６ｂ、第３の検出コイル６ｃ、第４の検出コイル６ｄの順に重畳するように配置されている。

また、検出コイル６ａ～６ｄのそれぞれは、図４（ａ）～図４（ｄ）に示すように、複数のコイル片１９ａ～１９ｄ、２０ａ～２０ｄを、円周方向、すなわち欠円筒状に湾曲させる以前の状態（図６に示す展開状態）における本体部１２の長辺方向に複数個配置することにより構成されている。

具体的には、第１の検出コイル６ａは、円周方向に配置された複数のコイル片１９ａ、２０ａを直列に接続することにより構成され、第２の検出コイル６ｂは、円周方向に配置された複数のコイル片１９ｂ、２０ｂを直列に接続することにより構成され、第３の検出コイル６ｃは、円周方向に配置された複数のコイル片１９ｃ、２０ｃを直列に接続することにより構成され、かつ、第４の検出コイル６ｄは、円周方向に配置された複数のコイル片１９ｄ、２０ｄを直列に接続することにより構成されている。

コイル片１９ａ～１９ｄ、２０ａ～２０ｄのうち、円周方向両側の端部に配置されたコイル片１９ａ～１９ｄは、配線パターンを径方向から見て略三角形状に巻き回すように配置することにより構成されており、残りのコイル片２０ａ～２０ｄは、配線パターンを径方向から見て略平行四辺形に巻き回すように配置することにより構成されている。

第１の検出コイル６ａを構成するコイル片１９ａ、２０ａ、および、第３の検出コイル６ｃを構成するコイル片１９ｃ、２０ｃは、回転軸２の軸方向（フレキシブル基板８の展開状態における本体部１２の短辺方向）に対して所定方向に所定角度（たとえば＋４５度）だけ傾斜した直線部を有する。第２の検出コイル６ｂを構成するコイル片１９ｂ、２０ｂ、および、第４の検出コイル６ｄを構成するコイル片１９ｄ、２０ｄは、回転軸２の軸方向に対して前記所定方向と反対方向に所定角度（たとえば－４５度）だけ傾斜した直線部を有する。

４つの検出コイル６ａ～６ｄは、外部装置２１に電気的に接続されている。

外部装置２１は、２点間に電圧を印加する発振器２２と、２点間の電圧を検出する電圧計２３とを備える。

検出コイル６ａ～６ｄと外部装置２１とを電気的に接続する態様については、特に限定されるものではない。本例では、それぞれの検出コイル６ａ～６ｄと外部装置２１とは、フレキシブル基板８の配線層１３ａ～１３ｄに形成された信号線２４ａ～２４ｄ、および、外部装置２１に接続されたケーブルにより電気的に接続されている。

すなわち、本例のフレキシブル基板８は、本体部１２から径方向および／または軸方向に引き出された帯状の信号線路部２５（図６参照）を備える。信号線路部２５は、積層された４つの信号線２４ａ～２４ｄを有する。

４つの信号線２４ａ～２４ｄのうち、第１の信号線２４ａは、第１の検出コイル６ａの一方側の端部と第２の検出コイル６ｂの一方側の端部とを直列に接続し、かつ、前記ケーブルとを介して発振器２２の一方の端子に電気的に接続されている。

第２の信号線２４ｂは、第３の検出コイル６ｃの一方側の端部と第４の検出コイル６ｄの一方側の端部とを直列に接続し、かつ、前記ケーブルを介して、発振器２２の他方の端子に電気的に接続されている。

第３の信号線２４ｃは、第１の検出コイル６ａの他方側の端部と第３の検出コイル６ｃの他方側の端部とを直列に接続し、かつ、前記ケーブルを介して、電圧計２３の一方の端子に電気的に接続されている。

第４の信号線２４ｄは、第２の検出コイル６ｂの他方側の端部と第４の検出コイル６ｄの他方側の端部とを直列に接続し、かつ、前記ケーブルを介して、電圧計２３の他方の端子に電気的に接続されている。

発振器２２は、第１の検出コイル６ａの一方側の端部と第２の検出コイル６ｂの一方側の端部との接点Ａと、第３の検出コイル６ｃの一方側の端部と第４の検出コイル６ｄの一方側の端部との接点Ｂとの間に交流電圧を印加する。電圧計２３は、第１の検出コイル６ａの他方側の端部と第３の検出コイル６ｃの他方側の端部との接点Ｃと、第２の検出コイル６ｂの他方側の端部と第４の検出コイル６ｄの他方側の端部との接点Ｄとの間の電圧を検出する。すなわち、検出部７を構成する４つの検出コイル６ａ～６ｄは、発振器２２および電圧計２３とともに、ブリッジ回路を構成する。

回転軸２にトルクＴが加わると、回転軸２の外周面には、軸方向に対して＋４５ ゜傾斜した方向と、軸方向に対して－４５゜傾斜した方向とに、＋－の符号が互いに異なる応力σが作用する。そして、逆磁歪効果により、引張応力（＋σ）が作用する方向での透磁率が増加し、圧縮応力（－σ）が作用する方向での透磁率が減少する。本例の磁歪式トルクセンサ１では、回転軸２の透磁率の変化に伴って変化する前記ブリッジ回路の電圧を電圧計２３により検出し、この検出値に基づいて、回転軸２が伝達するトルクの方向および大きさを求める。

本例の磁歪式トルクセンサ１は、任意の構成要素として、磁性体リング２６を備える。

磁性体リング２６は、バックヨークとも呼ばれ、検出コイル６ａ～６ｄで生じた磁束が外部に漏れるのを抑制する機能を有する。磁性体リング２６は、磁性材料により、全体を一体に構成されている。磁性体リング２６を構成する磁性材料としては、たとえば、機械構造用合金鋼やステンレス鋼などの鉄系合金を使用することができる。

磁性体リング２６は、円筒形状を有する。磁性体リング２６は、フレキシブル基板８の本体部１２（検出部７）の周囲に該本体部１２と同軸に配置され、かつ、ホルダ５に対して結合固定されている。本例では、磁性体リング２６の軸方向他方側の端部を、第２外向フランジ部１０に外嵌固定することで、磁性体リング２６をホルダ５に対して結合固定している。

以上のような構成を有する磁歪式トルクセンサ１の組立方法について、次に説明する。

磁歪式トルクセンサ１の組立方法では、回転軸２の外周面（被検出部３）の全周にわたってフレキシブル基板８の本体部１２が対向する場合を１００％とした場合の、回転軸２の外周面に本体部１２が対向する割合が所定の範囲にある場合に、本体部１２の円周方向長さが同じである共通のフレキシブル基板８を使用する。

本例では、前記割合が、７５％以上１００％未満の範囲、好ましくは８０％以上９０％以下の範囲にある場合に、本体部１２の円周方向長さが同じである共通のフレキシブル基板８を使用するようにしている。

本例の磁歪式トルクセンサ１の組立方法は、図６に展開状態を示すようなフレキシブル基板８のうち、検出部７が備えられた帯状または略矩形板状の本体部１２をボビン部４の周囲に巻き付けることで、欠円筒状または円筒状に成形する曲げ工程を備える。

前記曲げ工程を実施するための準備として、まず、ボビン部４の内径および外径が異なる、複数種類のホルダ５を用意する。ホルダ５の種類数は、回転軸２の外径の種類数以下である。

本例では、ホルダ５の種類数は、回転軸２の外径の種類数と同じである。すなわち、ホルダ５は、回転軸２の外径ごとに専用に設計されたもの、具体的にはボビン部４の内径および外径が回転軸２の外径ごとに異なるものが使用される。

ただし、ホルダ５の種類数は、回転軸２の外径の種類数よりも少なくすることもできる。この場合でも、ホルダ５の種類数は、フレキシブル基板８の種類数よりも多い。

また、本体部１２の円周方向長さ（図６に示す展開状態における長辺寸法Ｌ_１２）が異なる、複数種類のフレキシブル基板８を用意する。フレキシブル基板８の種類数は、回転軸２の外径の種類数未満かつホルダ５の種類数未満である。

本例では、測定対象となり得る回転軸２の外径の範囲において、前記割合が、７５％以上１００％未満の範囲、好ましくは８０％以上９０％以下の範囲に収まるように、２種以上の複数のフレキシブル基板８を用意する。

さらに、本例では、任意の構成要素である磁性体リング２６についても、内径が異なる複数種類を用意する。磁性体リング２６の種類数は、回転軸２の外径の種類数以下である。

本例では、磁性体リング２６の種類数は、回転軸２の外径の種類数と同じである。すなわち、磁性体リング２６の種類数は、ホルダ５の種類数と同じである。

ただし、磁性体リング２６の種類数は、回転軸２の外径の種類数よりも少なくすることもできる。この場合、磁性体リング２６の種類数は、ホルダ５の種類数と同じにすることもできるし、ホルダ５の種類数よりも少なく若しくは多くすることもできる。

次いで、測定対象となる回転軸２の外径に合わせて、最適な外径および内径を有するボビン部４を備えるホルダ５を、複数種類のホルダ５の中から選択する。本例では、測定対象となる回転軸２の外径に合わせて専用に設計されたホルダ５を、複数種類のホルダ５の中から選択する。

また、測定対象となる回転軸２の外径に合わせて、前記割合が所定の範囲となるフレキシブル基板８を、複数種類のフレキシブル基板８の中から選択する。本例では、前記割合が、７５％以上１００％未満、好ましくは８０％以上９０％以下となるフレキシブル基板８を、複数種類のフレキシブル基板８の中から選択する。より具体的には、選択したホルダ５のボビン部４に本体部１２を巻き付けることにより、欠円筒状または円筒状に成形した状態で、本体部１２の円周方向端部同士の間の間隔が、０ｍｍよりも大きく、かつ、最も小さくなるフレキシブル基板８を、用意された複数種類のフレキシブル基板８の中から選択する。

さらに、本例では、測定対象となる回転軸２の外径に合わせて、最適な内径を有する磁性体リング２６を、複数種類の磁性体リング２６の中から選択する。本例では、測定対象となる回転軸２の外径に合わせて専用に設計された磁性体リング２６を、複数種類の磁性体リング２６の中から選択する。

次いで、選択したホルダ５とフレキシブル基板８と磁性体リング２６とを組み合わせる。

このため、まず、フレキシブル基板８のうち、検出部７が備えられた本体部１２を、ホルダ５のボビン部４の周囲に巻き付けて、欠円筒状または円筒状に成形する曲げ工程を実施する。

なお、ボビン部４からの本体部１２の浮き上がりを防止するために、必要に応じて、ボビン部４の外周面に接着固定したり、図示しない抑え部材により径方向外側から押さえつけたりしてもよい。

また、フレキシブル基板８の信号線路部２５を、ホルダ５に備えられた配線収容部を通じて、ホルダ５から軸方向または径方向に引き出す。

次に、磁性体リング２６を、本体部１２の周囲に該本体部１２と同軸に配置した状態で、ホルダ５に対して結合固定する。具体的には、磁性体リング２６の軸方向他方側の端部を、第２外向フランジ部１０に外嵌固定して、磁性体リング２６をホルダ５に対して結合固定する。

本例では、以上のようにして、磁歪式トルクセンサ１の組み立てを行う。

本例の磁歪式トルクセンサ１およびその組立方法によれば、磁歪式トルクセンサ１の製造コストの低減を図りやすくできる。この理由について、以下で説明する。

本例では、回転軸２の外周面（被検出部３）の全周にわたってフレキシブル基板８の本体部１２が対向する場合を１００％とした場合の、回転軸２の外周面に本体部１２が対向する割合が所定の範囲にある場合に、本体部１２の円周方向長さが同じである共通のフレキシブル基板８を使用するようにしている。このために、測定対象となる回転軸２の外径に合わせて、前記割合が所定の範囲となるフレキシブル基板８を、複数種類のフレキシブル基板８の中から選択するようにしている。より具体的には、前記割合が、７５％以上１００％未満、好ましくは８０％以上９０％以下となるフレキシブル基板８を、複数種類のフレキシブル基板８の中から選択するようにしている。したがって、フレキシブル基板８の種類数は、測定対象となり得る回転軸２の外径の種類数よりも少なくなる。したがって、本例の磁歪式トルクセンサ１およびその組立方法によれば、従来のように、回転軸の外径ごとに、本体部の円周方向長さが異なる複数種類のフレキシブル基板を用意する場合と比較して、用意すべきフレキシブル基板８の種類数を削減することができて、製造コストの低減を図りやすくできる。

なお、従来は、検出部が備えられた略矩形板状の本体部を有するフレキシブル基板は、回転軸の外径ごとに専用に設計されたものを使用していた。このように、フレキシブル基板として回転軸の外径ごとに専用に設計されたものを使用する場合、回転軸の外周面の全周にわたってフレキシブル基板の本体部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記本体部が対向する割合は、９２％以上９８％以下になる。

これに対し、本例では、回転軸２の外周面（被検出部３）の全周にわたって本体部１２が対向する場合を１００％とした場合の、回転軸２の外周面に本体部１２が対向する割合が、７５％以上１００％未満、好ましくは８０％以上９０％以下となっている。したがって、フレキシブル基板８を、該フレキシブル基板８を適用するのに最適な外径以外の外径を有する回転軸２のトルクを有する磁歪式トルクセンサ１に適用した場合、前記割合は、７５％以上９２％未満、好ましくは８０％以上９０％以下となるか、または、９８％よりも大きく、１００％未満となる。

１ 磁歪式トルクセンサ
２ 回転軸
３ 被検出部
４ ボビン部
５ ホルダ
６ａ 第１の検出コイル
６ｂ 第２の検出コイル
６ｃ 第３の検出コイル
６ｄ 第４の検出コイル
７ 検出部
８ フレキシブル基板
９ 第１外向フランジ部
１０ 第２外向フランジ部
１１ 径方向隙間
１２ 本体部
１３ａ 第１の配線層
１３ｂ 第２の配線層
１３ｃ 第３の配線層
１３ｄ 第４の配線層
１４ａ 第１のベースフィルム
１４ｂ 第２のベースフィルム
１５ａ 第１の接着層
１５ｂ 第２の接着層
１５ｃ 第４の接着層
１５ｄ 第５の接着層
１６ａ 第１のカバーレイフィルム
１６ｂ 第２のカバーレイフィルム
１６ｃ 第３のカバーレイフィルム
１６ｄ 第４のカバーレイフィルム
１７ 第３の接着層
１８ 円周方向隙間
１９ａ～１９ｄ コイル片
２０ａ～２０ｄ コイル片
２１ 外部装置
２２ 発振器
２３ 電圧計
２４ａ～２４ｄ 信号線
２５ 信号線路部
２６ 磁性体リング
２７ 径方向隙間

Claims (3)

1. 測定対象となる回転軸の周囲に配置されるボビン部を有するホルダと、
   前記ボビン部の周囲に配置され、かつ、複数の検出コイルからなる検出部が備えられた本体部を有するフレキシブル基板と
   を備える、磁歪式トルクセンサの組立方法であって、
   前記回転軸の外周面の全周にわたって前記本体部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記本体部が対向する割合が所定の範囲にある場合に、前記本体部の円周方向長さが同じである共通の前記フレキシブル基板を使用する、磁歪式トルクセンサの組立方法。
2. 前記所定の範囲が、７５％以上１００％未満の範囲である、
   請求項１に記載の磁歪式トルクセンサの組立方法。
3. 回転軸の周囲に配置されるボビン部を有するホルダと、
   前記ボビン部の周囲に配置され、かつ、複数の検出コイルからなる検出部が備えられた本体を有する、フレキシブル基板と、
   を備え、
   前記回転軸の外周面の全周にわたって前記検出部が対向する場合を１００％とした場合の、前記回転軸の外周面に前記検出部が対向する割合が、７５％以上９２％未満である、
   磁歪式トルクセンサ。