TW202344804A - 感測器裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種耐環境性優異的感測器裝置。本發明的感測器裝置100、感測器裝置200、感測器裝置300、感測器裝置400、感測器裝置500包括：軸S；軸承101、軸承501，包括內周側101a、內周側501a及外周側101b、外周側501b；及應變計102，直接或經由其他構件安裝於軸承101、軸承501的外周側101b、外周側501b，在徑方向上，軸S配置於軸承101、軸承501的內周側101a、內周側501a的內側，軸承101、軸承501與軸S彼此偏心。

Description

感測器裝置

本發明是有關於一種感測器裝置。

作為用以檢測旋轉體的旋轉角度的感測器裝置，已知有光學式的感測器裝置或磁式的感測器裝置。光學式的感測器裝置例如揭示於專利文獻1中。磁式的感測器裝置例如揭示於專利文獻2中。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平9-2368號公報 [專利文獻2]日本專利特開2002-321679號公報

[發明所欲解決之課題]

光學式的感測器裝置或磁式的感測器裝置容易受到塵埃等引起的污染或周圍的磁場等環境產生的影響，因此謀求一種耐環境性更高的感測器裝置。本發明的課題的一例在於提供一種耐環境性優異的感測器裝置。 [解決課題之手段]

本發明的感測器裝置包括：軸；軸承，包括內周側及外周側；及應變計，直接或經由其他構件安裝於所述軸承的所述外周側，在徑方向上，所述軸配置於所述軸承的所述內周側的內側，所述軸承與所述軸彼此偏心。

在本發明的各實施方式的說明中，為了方便說明，將沿著軸X（軸S的中心軸）的箭頭a方向設為上側或軸方向一側。將沿著軸X的箭頭b方向設為下側或軸方向另一側。此處，將箭頭ab方向稱為上下方向或軸方向。但上下方向未必與鉛垂方向一致。而且，將箭頭cd方向稱為徑方向，將遠離軸X的箭頭c方向稱為外側或徑方向一側，將靠近軸X的箭頭d方向稱為內側或徑方向另一側。進而，將沿繞著軸X的圓的切線的方向稱為切線方向。

[第一實施方式] 以下，參照圖式對作為本發明的一例的第一實施方式進行說明。圖1是本實施方式的感測器裝置100的截面圖。圖2是感測器裝置100的平面圖。

感測器裝置100包括：軸S；軸承101，包括內周側101a及外周側101b；及應變計102，經由保持器104安裝於軸承101的外周側101b。在本實施方式中，軸承101是包括內圈101i、外圈101o及滾動體的滾珠軸承。再者，軸承101並不限於滾珠軸承，例如亦可為套筒軸承等其他各種軸承。

軸S是沿著軸方向延伸的圓柱狀的構件。如圖1及圖2所示，在徑方向上，軸S配置於軸承101的內周側101a的內側（徑方向另一側、箭頭d方向）。在軸方向上，軸S的下側（軸方向另一側、箭頭b方向）的端部自外部裝置10的貫穿孔11向外部裝置10的外部突出。在軸承101的內周側101a與軸S之間配置有軸方向的尺寸與軸承101相同或大致相同的偏心構件103。偏心構件103使軸承101與軸S彼此偏心。換言之，偏心構件103使軸承101相對於軸S偏心。

偏心構件103為沿著軸方向延伸的圓柱狀的構件，包括具有與軸S的外徑（直徑）相同或大致相同的內徑的圓柱狀的貫穿孔。即，偏心構件103成為環狀構件。在偏心構件103中，外周面（徑方向外側（徑方向一側、箭頭c方向）的面）的中心軸與內周面（徑方向內側的面）的中心軸不一致。因此，偏心構件103包括徑方向的厚度最大的厚度最大部分103a、及徑方向的厚度最小的厚度最小部分103b。

軸S接著或壓入於偏心構件103的內周面（徑方向內側的面）。藉此，軸S與偏心構件103一體被固定。軸承101的內圈101i接著或壓入偏心構件103的外周面（徑方向外側的面）。藉此，軸承101的內圈101i被固定於偏心構件103。藉由以上結構，作為軸S的中心軸的軸X相對於偏心構件103及軸承101的中心軸Y發生偏離，因此形成軸承101與軸S彼此偏心的位置關係。

在徑方向上，在軸承101的外側，在繞著軸X旋轉90°時重合的成為旋轉對稱（以下稱為「四次對稱」）的位置配置有四個側面視圖下為大致L字狀的保持器104。各保持器104與軸承101的外周側101b接觸。如上所述，各保持器104保持軸承101。再者，在軸方向上，軸承101配置於較下文所述的固定部143更靠上側（軸方向一側、箭頭a方向）處。

各保持器104保持應變計102。即，感測器裝置100在俯視下順時針地包括由第一保持器104a所保持的第一應變計102a、由第二保持器104b所保持的第二應變計102b、由第三保持器104c所保持的第三應變計102c（圖2中被隱藏）、由第四保持器104d所保持的第四應變計102d的合計四個應變計102。

周方向上相鄰的兩個應變計102、例如第一應變計102a與第二應變計102b配置於關於包括軸X的某一平面而對稱的位置。在感測器裝置100中，自軸X朝向第一應變計102a的方向與自軸X朝向第二應變計102b的方向所形成的角度成為90°。四個保持器104全部具有相同的結構，因此，下文僅對一個保持器104進行詳細說明，關於其他保持器104，除了必要的情況以外，省略詳細說明。

如圖1所示，保持器104包括沿著軸方向延伸的長方形狀的板部141、及自板部141的軸方向下側的端部向徑方向外側延伸的俯視下為長方形狀的板狀的固定部143。在徑方向上，在板部141的內側的面形成有沿著切線方向延伸的側面視圖下為半圓形的凹部144。凹部144在板部141中相較於軸方向中央部而形成於稍微靠下側。

在板部141中，形成有凹部144的部分的壁厚變薄，成為能夠進行彈性的應變變形的彈性部分142。應變計102安裝於彈性部分142的徑方向外側的面。彈性部分142的應變變形能夠以應變計102的電阻值的變化的形式被檢測到。在軸方向上，軸承101的外周側101b在較凹部144更靠上側的部分與板部141的軸方向內側的面接觸。

應變計102以能夠檢測彈性部分142的沿著與切線方向垂直的平面的方向的應變的方式安裝。即，應變計102以柵格的朝向（典型而言為應變計的長度方向）成為軸方向的方式安裝於彈性部分142。

在保持器104的固定部143的中央部附近形成有圓形的貫穿孔143h。藉由插通於貫穿孔143h中的螺栓105，保持器104隔著間隔件106而被固定於外部裝置10。

在圖1及圖2中，偏心構件103的厚度最大部分103a處於靠近第三保持器104c的位置，偏心構件103的厚度最小部分103b處於靠近第一保持器104a的位置。因此，第三保持器104c的板部141被軸承101朝向徑方向外側推壓。再者，與第三保持器104c相鄰的第二保持器104b及第四保持器104d各自的板部141亦被軸承101稍微向徑方向外側推壓。

因此，在圖1及圖2中，第三保持器104c的彈性部分142發生最大程度的應變變形，板部141的軸方向上側成為朝向徑方向外側翹起的狀態。與第三保持器104c相鄰的第二保持器104b及第四保持器104d的彈性部分142處於稍微應變變形的狀態。第一保持器104a的彈性部分142處於應變變形的程度最小的狀態、或完全未發生應變變形的狀態。

若軸S旋轉，則固定於軸S的偏心構件103亦一起旋轉，伴隨於此，軸承101的中心軸Y亦繞著軸X旋轉。例如，若軸S在俯視下順時針旋轉，則軸承101的中心軸Y在俯視下繞著軸X順時針旋轉。若自圖1及圖2的狀態起，軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，則第四保持器104d的彈性部分142轉變為應變變形的程度最大的狀態。

如上所述，在本實施方式的感測器裝置100中，每次軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，第三保持器104c、第四保持器104d、第一保持器104a、第二保持器104b的彈性部分142依序轉變為應變變形的程度最大的狀態。因此，能夠藉由安裝於各保持器104的應變計102檢測軸S的旋轉角度。

在本實施方式的感測器裝置100中，軸承101與軸S以彼此偏心的狀態安裝。藉此，在感測器裝置100中，軸承101的內圈101i相對於軸S偏心旋轉，而能夠藉由經由保持器104安裝於軸承101的外周側101b的應變計102檢測旋轉角度。本實施方式的感測器裝置100未使用光學式或磁式的感測器，因此幾乎不會受到塵埃等引起的污染的影響或周圍的磁場產生的影響。因此，本實施方式的感測器裝置100的環境耐性優異。

本實施方式的感測器裝置100由於偏心構件103成為環狀構件，故而與使用楔子等的情況相比，強度尤其，壽命長。而且，本實施方式的感測器裝置100包括多個應變計102，所述多個應變計102包括第一應變計102a與第二應變計102b，第一應變計102a與第二應變計102b配置於關於包括軸S的中心軸（軸X）的平面而對稱的位置，自軸X朝向第一應變計102a的方向與自軸X朝向第二應變計102b的方向所形成的角度成為90°。因此，本實施方式的感測器裝置100能夠精度更高地檢測軸S的旋轉角度。

[第二實施方式] 繼而，參照圖式對作為本發明的一例的第二實施方式進行說明。圖3是本實施方式的感測器裝置200的截面圖。圖4是感測器裝置200的平面圖。感測器裝置200包括保持器204代替保持器104，除此以外，具有與第一實施方式的感測器裝置100同樣的結構。以下，對於具有與第一實施方式相同的功能及結構的構件及組件，標註與第一實施方式相同的符號，並省略其詳細說明。

感測器裝置200包括：軸S；軸承101，包括內周側101a及外周側101b；及應變計102，經由保持器204安裝於軸承101的外周側101b。

在徑方向上，在軸承101的外側配置有剖面視圖下為L字狀的圓環狀的保持器204。保持器204與軸承101的外周側101b接觸。如上所述，保持器204保持軸承101。再者，軸承101在軸方向上配置於較下文所述的固定部243更靠上側處。

保持器204在未發生應變變形的狀態下繞著軸X成為四次對稱的位置保持有四個應變計102。即，感測器裝置200在俯視下順時針地包括第一應變計102a、第二應變計102b、第三應變計102c（圖4中被隱藏）、第四應變計102d的合計四個應變計102。

周方向上相鄰的兩個應變計102、例如第一應變計102a與第二應變計102b配置於關於包括軸X的平面而對稱的位置。在感測器裝置200中，自軸X朝向第一應變計102a的方向與自軸X朝向第二應變計102b的方向所形成的角度成為90°。

如圖3所示，保持器204包括沿著軸方向延伸的圓筒部241、及自圓筒部241的軸方向下側的端部向徑方向外側延伸的俯視下為長方形狀的四個板狀的固定部243。四個固定部243配置於繞著軸X成為四次對稱的位置。在徑方向上，在圓筒部241的內周面（徑方向內側的面）241a以環狀形成有剖面視圖下為半圓形的凹部244。凹部244在圓筒部241中相較於軸方向中央部而形成於稍微靠下側。

在圓筒部241中，形成有凹部244的部分的壁厚變薄，成為能夠進行彈性的應變變形的彈性部分242。應變計102安裝於彈性部分242的徑方向外側的面。彈性部分242的應變變形能夠以應變計102的電阻值的變化的形式被檢測到。在軸方向上，軸承101的外周側101b在較應變計102的安裝位置更靠上側的部分與圓筒部241的內周面241a接觸。

應變計102以能夠檢測彈性部分242的沿著與切線方向垂直的平面的方向的應變的方式安裝。即，應變計102以柵格的朝向（典型而言為應變計的長度方向）成為軸方向的方式安裝於彈性部分242。

在保持器204的固定部243的中央部附近形成有圓形的貫穿孔243h。藉由插通於貫穿孔243h中的螺栓105，保持器204隔著間隔件106而被固定於外部裝置10。

在圖3及圖4中，偏心構件103的厚度最大部分103a處於靠近第三應變計102c的位置，偏心構件103的厚度最小部分103b處於靠近第一應變計102a的位置。因此，保持器204的圓筒部241在安裝有第三應變計102c一側被軸承101朝向徑方向外側推壓。再者，保持器204的圓筒部241的安裝有第二應變計102b及第四應變計102d一側亦被軸承101稍微向徑方向外側推壓。

因此，在圖3及圖4中，保持器204的彈性部分242的安裝有第三應變計102c一側發生最大程度的應變變形，圓筒部241的軸方向上側成為向徑方向外側翹起的狀態。保持器204的彈性部分242的安裝有第二應變計102b及第四應變計102d一側處於稍微應變變形的狀態。保持器204的彈性部分242的安裝有第一應變計102a一側處於應變變形的程度最小的狀態。

若軸S旋轉，則固定於軸S的偏心構件103亦一起旋轉，伴隨於此，軸承101的中心軸Y亦繞著軸X旋轉。例如，若軸S在俯視下順時針旋轉，則軸承101的中心軸Y在俯視下繞著軸X順時針旋轉。若自圖3的狀態起，軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，則保持器204的彈性部分242的安裝有第四應變計102d一側轉變為應變變形的程度最大的狀態。

如上所述，在本實施方式的感測器裝置200中，每次軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，保持器204的彈性部分242的安裝有第三應變計102c一側、安裝有第四應變計102d一側、安裝有第一應變計102a一側、安裝有第二應變計102b一側依序轉變為應變變形的程度最大的狀態。因此，能夠藉由安裝於保持器204的四個應變計102檢測軸S的旋轉角度。

本實施方式的感測器裝置200同樣地具有關於第一實施方式的感測器裝置100所述的特性。並且，本實施方式的感測器裝置200的保持器204包括一個構件，因此強度更優異，應變計102的定位容易，而且，容易安裝於外部裝置。

[第三實施方式] 繼而，參照圖式對作為本發明的一例的第三實施方式進行說明。圖5是本實施方式的感測器裝置300的截面圖。感測器裝置300包括偏心構件303代替偏心構件103，除此以外，具有與第一實施方式的感測器裝置100同樣的結構。以下，對於具有與第一實施方式相同的功能及結構的構件及組件，標註與第一實施方式相同的符號，並省略其詳細說明。

在軸承101的內周側101a與軸S之間配置有偏心構件303。偏心構件303使軸承101與軸S彼此偏心。換言之，偏心構件303使軸承101相對於軸S偏心。在本實施方式中，偏心構件303為剖面視圖下為大致直角三角形狀的楔子。在軸方向上，偏心構件303為隨著朝向下側而徑方向的尺寸變小的形狀，在軸方向上，偏心構件303自軸承101的上側向下側插入。但反之，亦可為在軸方向上，偏心構件303為隨著朝向上側而徑方向的尺寸變小的形狀，在軸方向上，偏心構件303自軸承101的下側向上側插入。

偏心構件303的徑方向內側的面接著或壓入於軸S的外周面（徑方向外側的面）。藉此，偏心構件303被一體固定於軸S。軸承101的內圈101i接著或壓入於偏心構件303的徑方向外側的面。藉此，軸承101的內圈101i被固定於偏心構件303。藉由以上結構，作為軸S的中心軸的軸X相對於軸承101的中心軸Y發生偏離，因此形成軸承101與軸S彼此偏心的位置關係。

在圖5中，偏心構件303處於靠近第三保持器104c的位置。因此，第三保持器104c的板部141被軸承101向徑方向外側推壓。再者，與第三保持器104c相鄰的第二保持器104b及第四保持器104d各自的板部141亦被軸承101稍微向徑方向外側推壓。

因此，在圖5中，第三保持器104c的彈性部分142發生最大程度的應變變形，板部141的軸方向上側成為向徑方向外側翹起的狀態。與第三保持器104c相鄰的第二保持器104b及第四保持器104d的彈性部分142處於稍微應變變形的狀態。第一保持器104a的彈性部分142處於應變變形的程度最小的狀態、或完全未發生應變變形的狀態。

若軸S旋轉，則固定於軸S的偏心構件303亦一起旋轉，伴隨於此，軸承101的中心軸Y亦繞著軸X旋轉。例如，若軸S在俯視下順時針旋轉，則軸承101的中心軸Y在俯視下繞著軸X順時針旋轉。若自圖5的狀態起，軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，則第四保持器104d的彈性部分142轉變為應變變形的程度最大的狀態。

如上所述，在本實施方式的感測器裝置300中，每次軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，第三保持器104c、第四保持器104d、第一保持器104a、第二保持器104b的彈性部分142依序轉變為應變變形的程度最大的狀態。因此，能夠藉由安裝於各保持器104的應變計102檢測軸S的旋轉角度。

本實施方式的感測器裝置300同樣地具有關於第一實施方式的感測器裝置100所述的特性。並且，本實施方式的感測器裝置300的偏心構件303為楔子，因此為輕量。

[第四實施方式] 繼而，參照圖式對作為本發明的一例的第四實施方式進行說明。圖6是本實施方式的感測器裝置400的截面圖。感測器裝置400包括保持器404代替保持器104，除此以外，具有與第一實施方式的感測器裝置100同樣的結構。以下，對於具有與第一實施方式相同的功能及結構的構件及組件標註與第一實施方式相同的符號，並省略其詳細說明。

感測器裝置400包括：軸S；軸承101，包括內周側101a及外周側101b；及應變計102，經由保持器404安裝於軸承101的外周側101b。

在徑方向上，在軸承101的外側，在繞著軸X成為四次對稱的位置配置有四個側面視圖下為大致L字狀的保持器404。各保持器404經由下文所述的傳導部445的徑方向內側的前端部445a而與軸承101的外周側101b接觸。如上所述，各保持器404保持軸承101。再者，軸承101在軸方向上配置於較下文所述的固定部143更靠上側處。

各保持器404保持應變計102。即，感測器裝置400在俯視下順時針地包括由第一保持器404a所保持的第一應變計102a、由第二保持器404b所保持的第二應變計102b、由第三保持器404c所保持的第三應變計102c、由第四保持器404d所保持的第四應變計102d的合計四個應變計102。

周方向上相鄰的兩個應變計102、例如第一應變計102a與第二應變計102b配置於關於包括軸X的平面而對稱的位置。在感測器裝置400中，自軸X朝向第一應變計102a的方向與自軸X朝向第二應變計102b的方向所形成的角度成為90°。四個保持器404全部具有相同的結構，因此，下文僅對一個保持器404進行詳細說明，關於其他保持器404，除了必要的情況以外，省略詳細說明。

如圖6所示，保持器404包括沿著軸方向延伸的長方形狀的板部441、及自板部441的軸方向下側的端部向徑方向外側延伸的俯視下為長方形狀的板狀的固定部143。在徑方向上，在板部441的內側的面形成有沿著切線方向延伸的側面視圖下為半圓形的凹部144。凹部144在板部441中相較於軸方向中央部而形成於稍微靠下側。

在板部441中，形成有凹部144的部分的壁厚變薄，成為能夠進行彈性的應變變形的彈性部分142。應變計102安裝於彈性部分142的徑方向外側的面。彈性部分142的應變變形能夠以應變計102的電阻值的變化的形式被檢測到。在板部441的切線方向中央部、且較凹部144更靠軸方向上側處形成有作為沿著徑方向貫穿的圓形的孔的開口部441h。在開口部441h中插入有銷狀的傳導部445。傳導部445藉由接著或壓入而被固定於開口部441h。

傳導部445包括尖突的前端部445a。傳導部445在徑方向上以前端部445a較板部441更向內側突出的方式配置。軸承101的外周側101b與傳導部445的前端部445a點接觸。因此，傳導部445能夠經由前端部445a將軸承101的位移向保持器404傳導。

若軸S旋轉，則固定於軸S的偏心構件103亦一起旋轉，伴隨於此，軸承101的中心軸Y亦繞著軸X旋轉。例如，若軸S在俯視下順時針旋轉，則軸承101的中心軸Y在俯視下繞著軸X順時針旋轉。若自圖6的狀態起，軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，則第四保持器404d的彈性部分142轉變為應變變形的程度最大的狀態。

如上所述，在本實施方式的感測器裝置400中，每次軸承101的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，第三保持器404c、第四保持器404d、第一保持器404a、第二保持器404b的彈性部分142依序轉變為應變變形的程度最大的狀態。因此，能夠藉由安裝於各保持器404的應變計102檢測軸S的旋轉角度。

本實施方式的感測器裝置400同樣地具有關於第一實施方式的感測器裝置100所述的特性。並且，本實施方式的感測器裝置400包括傳導部445，軸承101的外周側101b與傳導部445的前端部445a接觸。因此，根據本實施方式的感測器裝置400，能夠以點的形式獲取軸承101的位移，從而軸S的旋轉角度的檢測精度提高。

而且，在本實施方式的感測器裝置400中，保持器404在發生應變變形時被軸承101推壓，該情況不論軸S的旋轉角度如何均始終為一定。因此，根據本實施方式的感測器裝置400，軸S的旋轉角度的檢測精度亦提高。

[第五實施方式] 繼而，參照圖式對作為本發明的一例的第五實施方式進行說明。圖7是本實施方式的感測器裝置500的保持器504、應變計102及應變感測器603的立體圖。圖8是本實施方式的感測器裝置500的截面圖。感測器裝置500成為在第四實施方式的感測器裝置400的軸方向下側一體化配置轉矩感測器600而成的結構。以下，對於具有與第一實施方式及第四實施方式相同的功能及結構的構件及組件，標註與第一實施方式及第四實施方式相同的符號，並省略其詳細說明。

感測器裝置500包括：軸S；第一軸承501，包括內周側501a及外周側501b；應變計102，經由保持器504安裝於第一軸承501的外周側501b；及轉矩感測器600。保持器504與轉矩感測器600的保持器為一體形成，因此轉矩感測器600的保持器亦使用相同的符號而稱為保持器504。轉矩感測器600除了保持器504以外，包括第二軸承602、及應變感測器603。

在本實施方式中，第一軸承501是包括內圈501i、外圈501o及滾動體的滾珠軸承。第二軸承602是包括內圈602i、外圈602o及滾動體的滾珠軸承。再者，第一軸承501及第二軸承602並不限於滾珠軸承，例如亦可為套筒軸承等其他各種軸承。在軸方向上，第一軸承501隔開間隔配置於第二軸承602的上側。第一軸承501的結構與第一實施方式的感測器裝置100的軸承101的結構相同。

首先，對轉矩感測器600進行說明。如圖7所示，保持器504為在俯視下為大致正方形的筒形狀，包括內周構件610及外周構件620。內周構件610是在軸X的周圍包括圓筒狀的內周面610a的沿著軸方向延伸的筒狀的構件。外周構件620是在徑方向上配置於較內周構件610更靠外側處的構件。

在軸方向上，內周構件610的尺寸與外周構件620的尺寸相同。內周構件610的軸方向上側的端面及軸方向下側的端面分別與外周構件620的軸方向上側的端面及軸方向下側的端面處於同一平面上。在內周構件610的徑方向外側且軸方向上側的端部，四個俯視下為大致長方形狀的連接部630自內周構件610向徑方向外側以放射狀突出。四個連接部630配置於繞著軸X成為四次對稱的位置。

在各連接部630連接有俯視下為長方形狀且側面視圖下為大致L字狀的應變體621。應變體621是因受到應力而發生變形的變形部，因受到應力而發生彈性變形或塑性變形。四個應變體621成為本實施方式中的外周構件620。因此，連接部630將內周構件610與外周構件620連接。四個應變體621全部具有相同的結構，因此，下文僅對一個應變體621進行詳細說明，關於其他應變體621，省略詳細說明。

如圖8所示，在徑方向上，應變體621（外周構件620）隔著沿著切線方向延伸的間隙640而與內周構件610相向。間隙640包括側面視圖下為圓形或大致圓形的貫穿孔641、及與貫穿孔641的軸方向下側的稍微靠徑方向內側連接且寬度（徑方向的寬度）窄於貫穿孔641的直徑的狹縫642。

藉由形成有貫穿孔641，而在應變體621（外周構件620）中，在徑方向內側的面形成有向徑方向外側凹陷的凹部，在連接部630中，在軸方向下側的面形成有向軸方向上側凹陷的凹部，在內周構件610中，在徑方向外側的面形成有向徑方向內側凹陷的凹部。

應變體621（外周構件620）包括第二彈性部分622。即，應變體621（外周構件620）的一部分作為彈性部分622發揮功能。應變體621的沿著與徑方向垂直的平面延伸的部分中軸方向的中央部的稍微上側的區域（形成有凹部的區域）成為第二彈性部分622。在徑方向上，第二彈性部分622與內周構件610隔著間隙640而相向。第二彈性部分622在與內周構件610相向的面包括向徑方向凹陷的凹部。藉由形成有凹部，第二彈性部分622與應變體621（外周構件620）的其他部分相比，壁厚（徑方向的厚度）變薄，容易發生彈性的應變變形。

轉矩感測器600的各應變體621包括第二彈性部分622，因此整體包括多個（本實施方式中為四個）第二彈性部分622。多個第二彈性部分622在周方向上在保持器504的外側（較內周構件610更靠徑方向外側）排列配置於成為四次對稱的位置（圖7）。

在第二彈性部分622的徑方向外側的面安裝有應變感測器603。第二彈性部分622及應變感測器603分別沿著與軸方向平行的平面延伸。應變感測器603以能夠檢測第二彈性部分622的沿著與切線方向垂直的平面的方向的應變的方式安裝。因此，在應變感測器603為應變計的情況下，以柵格的朝向（典型而言為應變計的長度方向）成為軸方向的方式安裝於第二彈性部分622。在應變感測器603為應變計的情況下，第二彈性部分622的應變以電阻值的變化的形式被檢測到。

在徑方向上，在應變體621的較第二彈性部分622更靠外側處配置有與外部裝置10連接的固定部623。固定部623是自第二彈性部分622的軸方向下側的端部朝向徑方向外側延伸的四角形狀的板狀部分。在固定部623的中央部附近形成有圓形的貫穿孔623h。藉由插通於貫穿孔623h中的螺栓604，應變體621隔著間隔件605而被固定於外部裝置10。藉此，保持器504整體被固定於外部裝置10。

在徑方向上，第二軸承602配置於保持器504的內周構件610的內側。第二軸承602由保持器504的內周構件610所保持。第二軸承602的內圈602i接著或壓入於圓柱狀的軸S的外周面（徑方向外側的面）。藉此，第二軸承602的內圈602i被固定於軸S。第二軸承602的外圈602o被壓入於保持器504的內周構件610的內周面610a。第二軸承602以相對於保持器504能夠旋轉的方式支持軸S。軸S的軸方向下側的端部自外部裝置10的貫穿孔11向外部裝置10的外部突出。

保持器504在軸方向下側的端部包括向徑方向內側突出的圓環狀的接觸部611。在本實施方式中，接觸部611自保持器504的內周構件610向徑方向內側突出。接觸部611與第二軸承602的外圈602o的軸方向下側的端面接觸。藉此，接觸部611在軸方向上以限制朝向下方的移動的狀態支持第二軸承602。

在內周構件610的內周面610a的軸方向下側的端部附近形成有側面視圖下為半圓形或為大致半圓形的凹部612。凹部612在接觸部611的軸方向上側繞著軸X以圓環狀形成。凹部612的凹面的軸方向下側的端部順滑地連接於接觸部611的軸方向上側的端面。

在將感測器裝置500用於電動輔助腳踏車的情況下，軸S為包括踏板的曲柄軸。若踩下其中一踏板，則軸S的該踏板側將要朝向鉛垂方向下方傾斜的力發揮作用，因此第二軸承602有沿著徑方向移動的傾向，保持器504的一部分被朝向徑方向外側推壓。在保持器504中，由於應力容易集中於應變體621的第二彈性部分622，故而第二彈性部分622發生彈性的應變變形。

若存在多個安裝有應變感測器603的第二彈性部分622，則能夠檢測到與軸S的所有方向的傾斜相應的應力。尤其是在轉矩感測器600中，由於四個應變體621存在於繞著軸X成為四次對稱的位置，故而能夠更準確地檢測到全部方向的應力。能夠根據所檢測到的應力對電動輔助腳踏車的馬達的輸出進行調節。

轉矩感測器600不使用磁致伸縮式的感測器，為包括保持器504、第二軸承602及應變感測器603的簡單的結構，無需將使用磁致伸縮式的感測器的情況下所需的檢測線圈等配置於軸S的周圍，因此能夠實現裝置的小型化。而且，不需要針對軸S的磁性層的貼附等加工，因此製造容易。

在轉矩感測器600中，在徑方向上，應變體621（外周構件620）隔著間隙640與內周構件610相向。藉此，在轉矩感測器600中，應變體621的第二彈性部分622容易發生應變變形，而能夠高感度地檢測到應力。

在轉矩感測器600中，藉由形成有凹部612，內周構件610的軸方向下側的端部附近的壁厚變薄，因此接觸部611容易朝向軸方向下側而發生彈性變形。藉此，即使在針對第二軸承602朝向軸方向下側施加預壓的情況下，亦能夠藉由接觸部611發生彈性變形，而吸收預壓產生的影響。因此，在轉矩感測器600中，能夠抑制針對第二軸承602的預壓表現為第二彈性部分622的應變的情況，使得應變感測器603能夠高感度地檢測應力。

繼而，對感測器裝置500中的較轉矩感測器600更靠軸方向上側的部分進行說明。感測器裝置500中的較轉矩感測器600更靠軸方向上側的部分具有與第四實施方式的感測器裝置400大致相同的結構。但在感測器裝置500中，不存在與第四實施方式的感測器裝置400的保持器404的固定部143相當者，四個板部541朝向軸方向上側直接立設於保持器504的內周構件610的軸方向上側的端面。

四個板部541在徑方向上配置於第一軸承501的外側中繞著軸X成為四次對稱的位置。在周方向上，四個板部541配置於與四個應變體621相對應的位置。各板部541經由傳導部545的徑方向內側的前端部545a而與第一軸承501的外周側501b接觸。由此，保持器504保持第一軸承501。再者，第一軸承501在軸方向上配置於較內周構件610的軸方向上側的端面更靠上側處。

各板部541保持應變計102。即，感測器裝置500的保持器504在俯視下順時針地保持由第一板部541a所保持的第一應變計102a、由第二板部541b所保持的第二應變計102b、由第三板部541c所保持的第三應變計102c、由第四板部541d所保持的第四應變計102d的合計四個應變計102。

周方向上相鄰的兩個應變計102、例如第一應變計102a與第二應變計102b配置於關於包括軸X的平面而對稱的位置。在感測器裝置500中，自軸X朝向第一應變計102a的方向與自軸X朝向第二應變計102b的方向所形成的角度成為90°。四個板部541全部具有相同的結構，因此，下文僅對一個板部541進行詳細說明，關於其他板部541，除了必要的情況以外，省略詳細說明。

在徑方向上，在板部541的內側的面形成有沿著切線方向延伸的側面視圖下為半圓形的凹部544。凹部544形成於板部541的軸方向下側的端部附近。在板部541中，形成有凹部544的部分的壁厚變薄，成為能夠發生彈性的應變變形的第一彈性部分542。應變計102安裝於第一彈性部分542的徑方向外側的面。第一彈性部分542的應變變形能夠以應變計102的電阻值的變化的形式被檢測到。在板部541的切線方向中央部、且較凹部544更靠軸方向上側處形成有作為沿著徑方向貫穿的圓形的孔的開口部541h。在開口部541h中插入有銷狀的傳導部545。傳導部545藉由接著或壓入而被固定於開口部541h。

傳導部545包括尖突的前端部545a。傳導部545在徑方向上以前端部545a較板部541更向內側突出的方式配置。第一軸承501的外周側501b與傳導部545的前端部545a點接觸。因此，傳導部545能夠經由前端部545a將第一軸承501的位移向板部541傳導。

在圖8中，偏心構件103的厚度最大部分103a處於靠近第三板部541c的位置，偏心構件103的厚度最小部分103b處於靠近第一板部541a的位置。因此，第三板部541c被第一軸承501朝向徑方向外側推壓。再者，與第三板部541c相鄰的第二板部541b及第四板部541d亦被第一軸承501稍微向徑方向外側推壓。

因此，在圖8中，第三板部541c的第一彈性部分542發生最大程度的應變變形，第三板部541c的軸方向上側成為向徑方向外側翹起的狀態。與第三板部541c相鄰的第二板部541b及第四板部541d的第一彈性部分542處於稍微應變變形的狀態。第一板部541a的第一彈性部分542處於應變變形的程度最小的狀態、或完全未發生應變變形的狀態。

若軸S旋轉，則固定於軸S的偏心構件103亦一起旋轉，伴隨於此，第一軸承501的中心軸Y亦繞著軸X旋轉。例如，若軸S在俯視下順時針旋轉，則第一軸承501的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉。若自圖8的狀態起，第一軸承501的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，則第四板部541d的第一彈性部分542轉變為應變變形的程度最大的狀態。

如上所述，在本實施方式的感測器裝置500中，每次第一軸承501的中心軸Y繞著軸X在俯視下順時針旋轉90°，第三板部541c、第四板部541d、第一板部541a、第二板部541b的第一彈性部分542依序轉變為應變變形的程度最大的狀態。因此，能夠藉由安裝於各板部541的應變計102檢測軸S的旋轉角度。

本實施方式的感測器裝置500同樣地具有關於第四實施方式的感測器裝置400所述的特性。而且，本實施方式的感測器裝置500的轉矩感測器600與保持器504一體形成。因此，在應用於電動輔助腳踏車時等安裝用於旋轉角度的檢測的感測器（踏頻感測器等）及轉矩感測器的兩者的情況下，整體可實現小型化。

本實施方式的感測器裝置500在周方向上將安裝於板部541的應變計102與安裝於轉矩感測器600的應變感測器603配置於相對應的位置。而且，在應變感測器603為應變計的情況下，全部應變計102及應變感測器603成為相同的朝向（典型而言為長度方向與軸方向一致的朝向）。根據以上，安裝應變計102及應變感測器603時的作業性提高。

進而，在本實施方式的感測器裝置500中，因軸S將要傾斜的力導致保持器504產生的應力被配置於軸方向下側的轉矩感測器600的外周構件620吸收，因此能夠抑制該應力對配置於軸方向上側的應變計102造成影響。因此，在本實施方式的感測器裝置500中，能夠更高精度地檢測軸S的旋轉角度。

以上，已列舉較佳的實施方式對本發明的感測器裝置進行了說明，但本發明的感測器裝置並不限定於所述實施方式的結構。例如，已假定將所述實施方式的各感測器裝置用作電動輔助腳踏車的踏頻感測器而記載，但本發明的感測器裝置並不限於用作電動輔助腳踏車的踏頻感測器。

在所述實施方式的各感測器裝置中，在軸承與軸之間配置有偏心構件，但本發明的感測器裝置並不限於此，亦可不使用偏心構件，而是使軸承與軸彼此偏心。例如可使用其本身具有偏心的形狀的軸或軸承。而且，亦可藉由在軸與軸承之間填充樹脂等使其硬化，而使軸承與軸彼此偏心。進而，即使在使用偏心構件的情況下，偏心構件的形狀亦無特別限定。例如，可在軸的外周面設置突起部，並以其作為偏心構件。

在所述實施方式的各感測器裝置中，使用了四個應變計，但應變計的數量可為一個，亦可為兩個，亦可為三個，亦可為五個以上。即使在應變計的數量為一個的情況下，亦能夠檢測旋轉的速度。但為了檢測旋轉角度，應變計的數量較佳為兩個以上。

在所述實施方式的各感測器裝置中，第一應變計與所述第二應變計配置於關於包括軸的中心軸的平面而對稱的位置，自軸的中心軸朝向第一應變計的方向與自軸的中心軸朝向第二應變計的方向所形成的角度成為90°。然而，該角度可為任意角度。但為了檢測旋轉角度，該角度較佳為不為180°。

在第五實施方式的感測器裝置500中，較轉矩感測器600更靠軸方向上側的部分具有與第四實施方式的感測器裝置400大致相同的結構，但較轉矩感測器600更靠軸方向上側的部分亦可為與所述其他實施方式的感測器裝置大致相同的結構。

除此以外，業者可依照現有公知的見解，適當改變本發明的感測器裝置，或變更各種結構的組合。只要藉由該變更依然具備本發明的結構，則當然包括於本發明的範疇內。

10:外部裝置 11、143h、243h、623h、641:貫穿孔 100、200、300、400、500:感測器裝置 101、501:軸承（第一軸承） 101a、501a:內周側 101b、501b:外周側 101i、501i、602i:內圈 101o、501o、602o:外圈 102:應變計 102a:第一應變計 102b:第二應變計 102c:第三應變計 102d:第四應變計 103、303:偏心構件 103a:厚度最大部分 103b:厚度最小部分 104、204、404、504:保持器 104a、404a:第一保持器 104b、404b:第二保持器 104c、404c:第三保持器 104d、404d:第四保持器 105、604:螺栓 106、605:間隔件 141、441、541:板部 142、242:彈性部分 143、243、623:固定部 144、244、544、612:凹部 241:圓筒部 241a、610a:內周面 441h、541h:開口部 445、545:傳導部 445a、545a:前端部 541a:第一板部 541b:第二板部 541c:第三板部 541d:第四板部 542:第一彈性部分 600:轉矩感測器 602:第二軸承 603:應變感測器 610:內周構件 611:接觸部 620:外周構件 621:應變體 622:第二彈性部分 630:連接部 640:間隙 642:狹縫 S:軸

圖1是作為本發明的一例的第一實施方式的感測器裝置的截面圖。 圖2是作為本發明的一例的第一實施方式的感測器裝置的平面圖。 圖3是作為本發明的一例的第二實施方式的感測器裝置的截面圖。 圖4是作為本發明的一例的第二實施方式的感測器裝置的平面圖。 圖5是作為本發明的一例的第三實施方式的感測器裝置的截面圖。 圖6是作為本發明的一例的第四實施方式的感測器裝置的截面圖。 圖7是作為本發明的一例的第五實施方式的感測器裝置的保持器及應變計的立體圖。 圖8是作為本發明的一例的第五實施方式的感測器裝置的截面圖。

10:外部裝置

11、143h:貫穿孔

100:感測器裝置

101:軸承(第一軸承)

101a:內周側

101b:外周側

101i:內圈

101o:外圈

102:應變計

102a:第一應變計

102c:第三應變計

103:偏心構件

103a:厚度最大部分

103b:厚度最小部分

104:保持器

104a:第一保持器

104c:第三保持器

105:螺栓

106:間隔件

141:板部

142:彈性部分

143:固定部

144:凹部

S:軸

Claims (9)

1. 一種感測器裝置，包括： 軸； 軸承，包括內周側及外周側；及 應變計，直接或經由其他構件安裝於所述軸承的所述外周側， 在徑方向上，所述軸配置於所述軸承的所述內周側的內側， 所述軸承與所述軸彼此偏心。
2. 如請求項1所述的感測器裝置，其中在所述軸承的所述內周側與所述軸之間配置有偏心構件， 所述偏心構件使所述軸承與所述軸彼此偏心。
3. 如請求項2所述的感測器裝置，其中所述偏心構件為環狀構件。
4. 如請求項2所述的感測器裝置，其中所述偏心構件為楔子。
5. 如請求項1所述的感測器裝置，其中所述應變計為包括第一應變計與第二應變計的多個應變計， 所述第一應變計與所述第二應變計配置於關於包括所述軸的中心軸的平面而對稱的位置。
6. 如請求項1所述的感測器裝置，包括： 保持器，保持所述應變計。
7. 如請求項6所述的感測器裝置，包括： 傳導部，將所述軸承的位移傳導至所述保持器， 所述保持器包括開口部， 所述傳導部配置於所述開口部。
8. 如請求項1所述的感測器裝置，包括轉矩感測器， 所述應變計配置於軸方向的一側， 所述轉矩感測器配置於軸方向的另一側。
9. 如請求項8所述的感測器裝置，包括：保持器，保持所述應變計，所述保持器與所述轉矩感測器的保持器一體形成。