(57)【要約】【課題】耐久性及び信頼性に優れた応力センサを提供する。【解決手段】応力センサ１は、検出対象から外力を受けて応力が作用することにより透磁率が変化する磁歪部としての小径部１３を有する軸状部材１０と、小径部１３を通過する磁束を発生させる磁石３と、磁石３によって発生した磁界の強度を検出する磁界検出素子４と、磁石３を支持するモールド樹脂５とを備え、磁石３は、小径部１３に対して応力の作用方向に相対移動可能にモールド樹脂５に支持されている。【選択図】図２
2015215232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象から外力を受けて応力が作用することにより透磁率が変化する磁歪部を有する外力受け部材と、
前記磁歪部を通過する磁束を発生させる磁石と、
前記磁石によって発生した磁界の強度を検出する磁界検出素子と、
前記磁石を支持する支持部材と、を備え、
前記磁石は、前記磁歪部に対して前記応力の作用方向に相対移動可能に前記支持部材に支持されている
応力センサ。
【請求項２】
前記支持部材は、前記磁石と共に前記磁界検出素子を支持している、
請求項１に記載の応力センサ。
【請求項３】
前記支持部材は、前記磁石及び前記磁界検出素子を一括してモールドするモールド樹脂からなる、
請求項２に記載の応力センサ。
【請求項４】
前記支持部材は、前記磁歪部を囲む環状である、
請求項１乃至３の何れか１項に記載の応力センサ。
【請求項５】
前記外力受け部材は、前記磁歪部を前記応力の作用方向に挟む位置に前記磁歪部よりも剛性が高い第１及び第２の高剛性部を有し、
前記支持部材は、前記第１の高剛性部と前記第２の高剛性部との間に配置されている、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の応力センサ。
【請求項６】
前記支持部材は、前記外力受け部材に形成された凹部に収容されている、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の応力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体に加わる応力をその透磁率の変化によって検出する応力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁性体に圧力を加えることにより透磁率が変化する磁歪の逆効果（ビラリ効果）を利用した磁歪式の応力センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の応力センサは、磁歪を有する軸状の磁性体と、磁性体の一側面に配置された永久磁石と、永久磁石から発生した磁束を検出する磁気センサと、永久磁石との間に磁気センサを挟むように配置されたヨークとを備えている。磁性体は、検出対象の応力を受け、軸方向に圧縮される。磁性体には、断面積が他の部分よりも小さく形成された応力検知部に平坦なフラット面が形成され、このフラット面に永久磁石が密着している。
【０００４】
永久磁石で発生した磁束は、磁性体を通過する磁路、及び磁性体を通過せずにヨークを通過する磁路をそれぞれ形成する。磁性体に応力が作用すると、磁歪の逆効果によってその透磁率が変化し、磁性体を通過する磁路における磁束密度が変化する。これに伴ってヨークを通過する磁路における磁束も変化するので、ヨークを通過する磁路における磁束の変化を磁気センサで検出することにより、磁性体に作用する応力を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３３４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の応力センサでは、永久磁石と磁気センサとの相対的な位置関係が変動すると、磁性体に作用する応力を正確に検出することができなくなる。このため、永久磁石は、接着等によって磁性体に固定しておく必要がある。しかし、磁性体は、検出対象の応力によって軸方向に圧縮されるので、例えば磁性体に過大な応力が作用した場合には、永久磁石と磁性体との接合部に剥離や離脱が発生してしまうおそれがある。また、このような剥離や離脱は、応力センサが長期に亘って振動や温度変化に晒された場合等にも生じ得る。
【０００７】
すなわち、特許文献１に記載された構成の応力センサは、その耐久性や信頼性になお改善の余地があり、その用途や使用環境に制約が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性及び信頼性に優れた応力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、検出対象から外力を受けて応力が作用することにより透磁率が変化する磁歪部を有する外力受け部材と、前記磁歪部を通過する磁束を発生させる磁石と、前記磁石によって発生した磁界の強度を検出する磁界検出素子と、前記磁石を支持する支持部材と、を備え、前記磁石は、前記磁歪部に対して前記応力の作用方向に相対移動可能に前記支持部材に支持されている応力センサを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、応力センサの耐久性及び信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る応力センサの外観を示す全体斜視図である。
【図２】（ａ）は応力センサの軸方向に沿った断面における断面図、（ｂ）は応力センサの軸方向に直交する断面における断面図である。
【図３】軸状部材の外観を示す斜視図である。
【図４】カバー部材、及びカバー部材内に配置されたモールド樹脂等を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る応力センサの断面図であり、（ａ）は軸方向に沿った断面を、（ｂ）は軸方向に直交する断面を、それぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る応力センサは、例えば自動車や電動補助自転車（アシスト電動自転車）等に搭載され、その構成部材の応力を検出するために使用される。他にも、例えば全自動洗濯機に搭載され、洗濯物の重量を検出する重量センサとしても使用することができる。
【００１３】
（応力センサ１の全体構成）
この応力センサ１の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る応力センサ１の外観を示す全体斜視図である。図２（ａ）は、応力センサ１の軸方向に沿った断面における断面図、図２（ｂ）は、応力センサ１の軸方向に直交する断面における断面図である。
【００１５】
応力センサ１は、検出対象から外力を受ける外力受け部材としての軸状部材１０と、軸状部材１０の軸方向に沿って軸状部材１０の少なくとも一部を覆うカバー部材２と、軸状部材１０を通過する磁束を発生させる磁石３と、磁石３によって発生した磁束の強度を検出する磁界検出素子４と、磁石３及び磁界検出素子４を支持する支持部材としての環状のモールド樹脂５とを備えている。
【００１６】
本実施の形態では、軸状部材１０は、検出対象から外力を受けて応力が作用し、その軸方向に圧縮される。なお、軸状部材１０が検出対象から受ける外力の方向、及び軸状部材１０に作用する応力の方向を、図１及び図２（ａ）において矢印Ａで示す。本実施の形態では、この矢印Ａで示す方向が軸状部材１０の軸方向と一致している。以下、この軸状部材１０の軸方向を、単に「軸方向」ということがある。
【００１７】
軸状部材１０は、その中心部を軸方向に貫通する貫通孔１００が形成された円筒状をなす。図２（ａ）に示すように、軸状部材１０は、軸方向の両端に設けられた第１及び第２の大径部１１，１２と、第１及び第２の大径部１１，１２の間に設けられた小径部１３とを有している。すなわち、第１及び第２の大径部１１，１２は、小径部１３を応力の作用方向（矢印Ａの方向）に挟む位置に設けられている。
【００１８】
小径部１３の外周には、磁石３及び磁界検出素子４を覆うモールド樹脂５を収容する凹部１０ａが形成されている。モールド樹脂５は、小径部１３の外周、かつ第１及び第２の大径部１１，１２の間に配置されている。なお、小径部１３は、軸状部材１０に応力が作用することにより透磁率が変化する本発明に係る磁歪部の一態様である。
【００１９】
本実施の形態では、図２（ａ）に示すように、軸状部材１０は、蓋体１０１と本体１０２とを組み合わせることにより構成されている。蓋体１０１は、第１の大径部１１からなり、本体１０２は、第２の大径部１２及び小径部１３からなる。
【００２０】
蓋体１０１は、本体１０２の小径部１３の軸方向における一端に取り付けられている。本実施の形態では、小径部１３の軸方向における一端部に切られた雄ネジ１０２ａと蓋体１０１に切られた雌ネジ１０１ａとが螺合することにより、蓋体１０１が本体１０２に取り付けられている。ただし、例えば蓋体１０１に本体１０２を圧入することによって、蓋体１０１と本体１０２とを組み合わせてもよい。つまり、蓋体１０１と本体１０２とは、検出対象から受ける外力によって磁歪部としての小径部１３に応力が作用するように、一体化されていればよい。
【００２１】
カバー部材２は、第１部材２１と第２部材２２とを組み合わせてなる。図２（ｂ）に示すように、第１部材２１及び第２部材２２はそれぞれ、断面が半円状であり、周方向における互いの端面同士が突き合わされた状態で軸状部材１０に取り付けられている。
【００２２】
より具体的には、カバー部材２は、第１部材２１と第２部材２２とを組み合わせることにより円筒状となる。つまり、カバー部材２は、軸方向に沿って二分割された半割構造を有し、軸状部材１０の凹部１０ａの開口の全体を覆うと共に、凹部１０ａに収容されたモールド樹脂５の外周面５ａを覆っている。
【００２３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、軸状部材１０の径方向において、カバー部材２（第１部材２１及び第２部材２２）とモールド樹脂５との間には、隙間Ｓ２が形成されている。すなわち、本実施の形態では、カバー部材２とモールド樹脂５とが非接触である。ただし、この隙間Ｓ２を通過する磁束によって形成される磁路の磁気抵抗の増大を抑制するため、隙間Ｓ２の幅は狭いことが望ましく、モールド樹脂５がカバー部材２に対して摺動可能に接触していてもよい。
【００２４】
図１に示すように、第１部材２１及び第２部材２２は、軸方向における一端がボルト２３によって軸状部材１０にそれぞれ固定され、他端は軸状部材１０に固定されていない。つまり、カバー部材２は、軸方向における一端のみが軸状部材１０に固定されている。また、カバー部材２の他端と軸状部材１０との間には、軸状部材１０の周方向に延び、軸方向に幅を有する隙間Ｓ１が形成されている。
【００２５】
磁石３は、フェライト等の硬磁性体からなる永久磁石であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、軸状部材１０の小径部１３の外周側に配置され、Ｎ極及びＳ極が軸状部材１０の軸方向、すなわち応力の作用方向に並んでいる。なお、磁石３は、例えば電磁石であってもよい。
【００２６】
本実施の形態では、Ｎ極が第１の大径部１１側に、Ｓ極が第２の大径部１２側に、それぞれ配置されている。なお、Ｎ極及びＳ極の配置関係は、これに限らず、Ｎ極が第２の大径部１２側に、Ｓ極が第１の大径部１１側に、それぞれ配置されていてもよい。
【００２７】
磁石３は、小径部１３に対して応力の作用方向に相対移動可能にモールド樹脂５に支持されている。図２（ａ）に示すように、モールド樹脂５は、その内面５ｂが小径部１３の外周面１３ａに摺動可能に接触している。また、モールド樹脂５と第１の大径部１１（蓋体１０１）との間には、軸方向の隙間Ｓ３が形成されている。これにより、モールド樹脂５は、小径部１３に対して軸方向に相対移動可能である。
【００２８】
本実施の形態では、この隙間Ｓ３の幅は、応力センサ１で検出可能な最大の応力が軸状部材１０に作用した場合の小径部１３における軸方向の収縮量よりも大きく形成されている。つまり、軸状部材１０に応力が作用して小径部１３が軸方向に圧縮された場合でも、モールド樹脂５を介した磁石３への応力の伝達が抑制される。
【００２９】
なお、モールド樹脂５と第１の大径部１１との間には、必ずしも隙間Ｓ３が形成されている必要はなく、モールド樹脂５と第１の大径部１１とが接触していてもよい。この場合については、後述する第２の実施の形態の中にて詳しく説明する。
【００３０】
磁界検出素子４は、例えばホール素子やＧＭＲ（Giant Magneto Resistance）素子等であり、検出した磁界の強度に応じた電気信号を電線４０によって軸状部材１０の外部に出力する。本実施の形態では、応力センサ１が一対の磁界検出素子４を備え、これら一対の磁界検出素子４が磁石３と軸状部材１０の小径部１３との間に配置されている。そして、一方の磁界検出素子４が磁石３のＮ極の近傍に、他方の磁界検出素子４がＳ極の近傍に、それぞれ配置されている。
【００３１】
（軸状部材１０の構成）
次に、軸状部材１０の構成について、図３を参照して説明する。
【００３２】
図３は、軸状部材１０の外観を示す斜視図である。
【００３３】
軸状部材１０は、例えば鉄（Ｆｅ）を含み、かつコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、ガリウム（Ｇａ）よりなる群から選択された少なくとも１つの元素を含む磁性合金を用いてなり、応力が作用することによって歪み、その透磁率が変化する（磁歪の逆効果）。つまり、軸状部材１０は、磁歪を有する磁性体（磁歪材）からなる。
【００３４】
本実施の形態では、軸状部材１０の全体、すなわち蓋体１０１及び本体１０２が磁歪材からなっているが、これに限らず、少なくとも磁歪部としての小径部１３が磁歪を有していればよい。
【００３５】
軸状部材１０は、飽和磁歪量が１０×１０−６以上であることが望ましく、例えばＦｅＮｉ合金やＦｅＣｏ合金が用いられる。代表例として、ＦｅＮｉ合金はパーマロイが、ＦｅＣｏ合金はパーメンジュールが、それぞれ挙げられる。なお、ＦｅＮｉ合金の飽和磁歪量は約２０×１０−６（Ｎｉ組成比が６０％前後の場合）であり、ＦｅＣｏ合金の飽和磁歪量は約７０×１０−６であることから、飽和磁歪量の値が大きいＦｅＣｏ合金を用いることが望ましい。
【００３６】
凹部１０ａは、小径部１３の外周の全周に亘って環状に形成されている。すなわち、凹部１０ａは、第１及び第２の大径部１１，１２の外周面に対して軸状部材１０の径方向に窪んでおり、軸状部材１０に凹部１０ａが形成されることにより、その中心部に小径部１３が形成されている。
【００３７】
小径部１３は、外径が第１及び第２の大径部１１，１２よりも小さく、軸方向に直交する断面の面積が小さいため、その剛性が第１及び第２の大径部１１，１２よりも低い。換言すれば、第１及び第２の大径部１１，１２は、その剛性が小径部１３よりも高い。つまり、第１及び第２の大径部１１，１２は、小径部１３（磁歪部）よりも剛性が高い第１及び第２の高剛性部の一態様である。一方、小径部１３は、他の部分よりも剛性が低く、軸状部材１０に作用する応力が集中しやすい脆弱部として形成されている。
【００３８】
なお、本実施の形態では、軸状部材１０の周方向全周に亘って凹部１０ａが形成されているが、これに限らず、例えば軸状部材１０の外周の一部を切り欠くことにより凹部１０ａが形成されていてもよい。ただし、軸状部材１０に応力が作用した際の座屈を防ぐため、軸状部材１０の中心軸を対称軸として対をなす凹部が形成されていることが望ましい。
【００３９】
軸状部材１０の中心部を軸方向に貫通する貫通孔１００は、軸状部材１０の軸方向の両端面１１ａ，１２ａ間を連通している。この貫通孔１００が形成されていることにより、小径部１３に応力がさらに集中して作用するように構成されている。
【００４０】
軸方向の両端面１１ａ，１２ａのうち第１の大径部１１側の端面１１ａは、検出対象から外力を受ける外力受け面として形成されている。第１の大径部１１における小径部１３側の端部には、カバー部材２の一方の端部が嵌合する嵌合溝１１１が全周に亘って環状に形成されている。同様に、第２の大径部１２における小径部１３側の端部には、カバー部材２の他方の端部が嵌合する嵌合溝１２１が全周に亘って環状に形成されている。
【００４１】
本実施の形態では、嵌合溝１１１，１２１の溝深さは、カバー部材２の厚さ（第１部材２１及び第２部材２２の厚さ）と実質的に同一である。なお、これに限らず、嵌合溝１１１，１２１の溝深さとカバー部材２の厚さとが異なっていてもよい。
【００４２】
嵌合溝１１１，１２１は、軸状部材１０の周方向に沿った周面１１１ａ，１２１ａ、及び周面１１１ａ，１２１ａに直交するように形成された軸方向端面１１１ｂ，１２１ｂによって形成されている。第１の大径部１１の嵌合溝１１１における周面１１１ａには、ボルト２３（図１参照）が螺合する複数のねじ穴１１２が複数箇所に形成されている。カバー部材２の第１部材２１及び第２部材２２は、複数のボルト穴２１０，２２０（後述する図４に示す）を挿通したボルト２３がそれぞれねじ穴１１２に螺合することにより、軸状部材１０の第１の大径部１１に固定されている。
【００４３】
（カバー部材２及びモールド樹脂５の構成）
次に、カバー部材２及びモールド樹脂５の構成について、図４を参照して説明する。
【００４４】
図４は、カバー部材２、及びカバー部材２内に配置されたモールド樹脂５等を示す斜視図である。
【００４５】
カバー部材２を構成する第１部材２１及び第２部材２２は、例えば鉄（Ｆｅ）等の強磁性体からなり、カバー部材２の内側に収容された磁界検出素子４をシールドするシールド部材としての機能を有する。この場合、カバー部材２の比透磁率は、例えば５０００以上であることが望ましい。
【００４６】
カバー部材２は、軸方向における第１部材２１及び第２部材２２の一端面２１ａ，２２ａが、軸状部材１０の第１の大径部１１に形成された嵌合溝１１１の軸方向端面１１１ｂに対向し、他端面２１ｂ，２２ｂが、軸状部材１０の第２の大径部１２に形成された嵌合溝１２１の軸方向端面１２１ｂに対向している。
【００４７】
前述のように、第１部材２１及び第２部材２２の他端と第２の大径部１２との間には隙間Ｓ１が形成されているため、第１部材２１及び第２部材２２の他端面２１ｂ，２２ｂと軸状部材１０の第２の大径部１２に形成された嵌合溝１２１の軸方向端面１２１ｂとは、隙間Ｓ１を介して対向している（図２（ａ）参照）。
【００４８】
軸方向における隙間Ｓ１の幅は、応力センサ１で検出可能な最大の応力が軸状部材１０に作用した場合の小径部１３における軸方向の収縮量よりも大きく形成されている。つまり、カバー部材２の第２の大径部１２側の端面２１ａ，２２ａが第２の大径部１２の嵌合溝１２１の軸方向端面１２１ｂに当接しないように、隙間Ｓ１の幅が設定されている。
【００４９】
また、カバー部材２の第１部材２１の内面２１ｃは、軸方向の一端部において第１の大径部１１の嵌合溝１１１における周面１１１ａに対向し、軸方向の他端部において第２の大径部１２の嵌合溝１２１における周面１２１ａに対向している。同様に、カバー部材２の第２部材２２の内面２２ｃは、軸方向の一端部において第１の大径部１１の嵌合溝１１１における周面１１１ａに対向し、軸方向の他端部において第２の大径部１２の嵌合溝１２１における周面１２１ａに対向している。これにより、凹部１０ａは、軸方向の両端部がカバー部材２によって閉塞されている。
【００５０】
第１部材２１及び第２部材２２における一端面２１ａ，２２ａ側の端部には、カバー部材２を軸状部材１０に固定するためのボルト２３（図１参照）を挿通するための挿通孔２１０，２２０がそれぞれ２つずつ形成されている。
【００５１】
カバー部材２の内側に配置されたモールド樹脂５は、磁石３及び一対の磁界検出素子４を一括してモールドしている。モールド樹脂５は、軸状部材１０の小径部１３を挿通させる挿通孔５０が中心部に形成され、小径部１３を囲む環状に形成されている。本実施の形態では、軸状部材１０の軸方向に延びる円筒状をなしている。
【００５２】
モールド樹脂５は、外周面５ａがカバー部材２の第１部材２１及び第２部材２２の内面２１ｃ，２２ｃに対向している。なお、本実施の形態では、モールド樹脂５と第１部材２１及び第２部材２２との間には隙間Ｓ２が形成されているため、モールド樹脂５の外周面５ａと第１部材２１及び第２部材２２の内面２１ｃ，２２ｃとは、隙間Ｓ２を介して対向している。
【００５３】
（応力の検出方法）
次に、軸状部材１０に作用する応力の検出方法について、図２を参照して説明する。なお、図２において、第１の磁路Ｍ１及び第２の磁路Ｍ２を破線で示している。
【００５４】
磁石３で発生した磁束は、第１の磁路Ｍ１及び第２の磁路Ｍ２を形成する。第１の磁路Ｍ１は、磁石３のＮ極→軸状部材１０の小径部１３→磁石３のＳ極となり、第２の磁路Ｍ２は、磁石３のＮ極→カバー部材２の第２部材２２→磁石３のＳ極となる。
【００５５】
一対の磁界検出素子４は、磁石３と軸状部材１０の小径部１３との間に配置されているため、第１の磁路Ｍ１及び第２の磁路Ｍ２のうち第１の磁路Ｍ１における磁界の強度を検出する。なお、一対の磁界検出素子４を磁石３とカバー部材２との間に配置して第２の磁路Ｍ２における磁界の強度を検出してもよい。
【００５６】
軸状部材１０に応力が作用すると、軸状部材１０が歪んで透磁率が変化する。この透磁率の変化は、特に小径部１３において顕著に現れる。より具体的には、軸状部材１０に応力が作用すると、小径部１３の透磁率が小さくなる。軸状部材１０に作用する応力が大きくなれば、小径部１３の透磁率はより小さくなる。
【００５７】
小径部１３の透磁率の減少に伴い、第１の磁路Ｍ１における磁束（磁力線の本数）が減少し、一対の磁界検出素子４で検出される磁界の強度が小さくなる。この磁界の強度の減少量（変化量）に基づいて応力の大きさを求めることができる。
【００５８】
一方、小径部１３の透磁率の減少に伴い、第１の磁路Ｍ１における磁束が減少すると、第２の磁路Ｍ２における磁束が増加する。これは、磁石３のＮ極から出てＳ極に入る磁力線の総和が一定であるため、第１の磁路Ｍ１における磁力線の本数が減少すると、第２の磁路Ｍ２における磁力線の本数が増加するためである。したがって、第２の磁路Ｍ２における磁界の強度を一対の磁界検出素子４で検出する場合、第２の磁路Ｍ２における磁界の強度の増加量に基づいて応力の大きさを求めることができる。
【００５９】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
【００６０】
（１）磁石３は、小径部１３に対して応力の作用方向に相対移動可能にモールド樹脂５に支持されているため、軸状部材１０に応力が作用した場合であっても、磁石３に対して応力が直接伝達されることを抑制し、磁石３、ひいては応力センサ１の耐久性及び信頼性の向上を図ることができる。
【００６１】
（２）モールド樹脂５は、磁石３と共に磁界検出素子４を支持しているため、軸状部材１０に応力が作用した場合、磁界検出素子４に対しても応力が直接伝達されることが抑制され、磁石３と磁界検出素子４との位置関係が一定に保たれる。これにより、小径部１３の透磁率の変化に応じた磁界の強度の変化を磁界検出素子４によって精度よく検出することができる。
【００６２】
（３）磁石３及び磁界検出素子４を支持する支持部材としてモールド樹脂５を用いることによって、磁石３及び磁界検出素子４の支持を確実にすることが可能である。また、モールド樹脂５は、非磁性体であり、かつ軸状部材１０よりも弾性が高いので、磁界検出素子４によって検出される磁界に影響を与えることなく、その内面５ｂと小径部１３の外周面１３ａとの摺動により、磁石３及び磁界検出素子４を小径部１３に対して軸方向に相対移動可能に支持することができる。
【００６３】
（４）モールド樹脂５は、小径部１３を囲む環状であるため、軸状部材１０の小径部１３が軸方向に収縮した場合に、その内面５ｂが小径部１３の外周面１３ａと摺動し、径方向のがたつきを抑制しながら磁石３と小径部１３との距離を一定に保った状態で磁石３を保持することができる。また、軸状部材１０の本体１０２にモールド樹脂５を組み付ける作業が容易となる。
【００６４】
（５）軸状部材１０は、小径部１３を応力の作用方向に挟む位置に小径部１３よりも剛性が高い第１及び第２の大径部１１，１２を有し、モールド樹脂５は、第１及び第２の大径部１１，１２の間に配置されているため、軸状部材１０に作用した応力が小径部１３に集中し、小径部１３における透磁率の変化が顕著に現れると共に、モールド樹脂５への応力の伝達を抑制することができる。
【００６５】
（６）モールド樹脂５は、軸状部材１０に形成された凹部１０ａに収容されているため、軸状部材１０の径方向に沿った大きさを小さくすることができ、応力センサ１の小型化につながる。つまり、例えば凹部が形成されていない軸状部材の外周にモールド樹脂５を設けた場合と比較して、応力センサ１を小型化することが可能となる。
【００６６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。
【００６７】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る応力センサ１Ａの断面図であり、図５（ａ）は軸方向に沿った断面を、図５（ｂ）は軸方向に直交する断面を、それぞれ示す。なお、図５（ａ）において、第１の磁路Ｍ１及び第２の磁路Ｍ２を破線で示す。
【００６８】
図５において、第１の実施の形態に係る応力センサ１について説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態に係る応力センサ１Ａは、磁石３で発生した磁束を誘導するためのヨーク６を、磁石３とカバー部材２０との間に備えている。また、図５（ｂ）に示すように、カバー部材２０は、第１の実施の形態におけるカバー部材２の構成と異なり、１つの円筒状の部材によって形成されている。
【００７０】
これにより、カバー部材２０を軸状部材１０の小径部１３の外周に配置させた上で、蓋体１０１を本体１０２に組み付けることによって、カバー部材２０が軸状部材１０に取り付けられる。したがって、第１の実施の形態におけるカバー部材２のように、第１部材２１と第２部材２２とを突き合わせて、これらをボルト２３で軸状部材１０に固定させる必要がない。
【００７１】
なお、本実施の形態では、カバー部材２０が軸状部材１０に固定されていないため、カバー部材２０は、第１の大径部１１と第２の大径部１２との間で軸方向にスライド可能である。これにより、例えば図５に示すようにカバー部材２０が第２の大径部１２側に移動した場合には、カバー部材２０の軸方向端面と第１の大径部１１との間に、第１の実施の形態と同様の隙間Ｓ１が形成される。
【００７２】
磁石３で発生した磁束によって形成される第１の磁路Ｍ１は、第１の実施の形態と同様に、磁石３のＮ極→軸状部材１０の小径部１３→磁石３のＳ極となるが、第２の磁路Ｍ２は、磁石３のＮ極→ヨーク６→磁石３のＳ極となる。すなわち、本実施の形態では、第２の磁路Ｍ２における磁束は、カバー部材２０を通過しない。
【００７３】
また、本実施の形態では、一対の磁界検出素子４は、磁石３とヨーク６との間に配置されている。つまり、磁石３、一対の磁界検出素子４、及びヨーク６は、軸状部材１０の小径部１３の外周面１３ａ側からカバー部材２０の内面２０ａ側に向かって、磁石３、一対の磁界検出素子４、ヨーク６の順に軸状部材１０の径方向に沿って並んでいる。したがって、一対の磁界検出素子４は、第１の磁路Ｍ１及び第２の磁路Ｍ２のうち第２の磁路Ｍ２における磁界の強度を検出する。
【００７４】
軸状部材１０に応力が作用すると、小径部１３の透磁率が小さくなり、第１の磁路Ｍ１における磁束が減少する。これに伴い、第２の磁路Ｍ２における磁束が増加するため、一対の磁界検出素子４は、検出した磁界の強度の増加量に基づいて応力の大きさを求めることができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、モールド樹脂５は、その軸方向の両端面が第１の大径部１１及び第２の大径部１２に接触している。この場合、軸状部材１０に応力が作用して小径部１３が軸方向に圧縮されると、モールド樹脂５が軸方向に弾性変形する。このモールド樹脂５の弾性変形によって、軸状部材１０に作用した応力による小径部１３の収縮量を吸収し、磁石３及び磁界検出素子４に伝達される応力が抑制される。
【００７６】
なお、磁石３はモールド樹脂５よりも剛性が高いので、小径部１３が軸方向に圧縮された際、モールド樹脂５は、磁石３よりも軸方向の両端面に近い両端部において主として変形する。つまり、小径部１３は、その軸方向の全体に亘って略均一に圧縮変形するのに対し、モールド樹脂５は主として軸方向の両端部において弾性変形するので、この軸方向における変形量の分布の差異により、軸状部材１０に応力が作用すると、モールド樹脂５の内面５ｂは、小径部１３の外周面１３に対して摺動する。
【００７７】
（第２の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態の（１）〜（６）の作用及び効果と同様の作用及び効果が得られる。また、カバー部材２０が１つの部材からなるため、軸状部材１０にカバー部材２０を組み付ける作業が容易となる。またさらに、モールド樹脂５の軸方向の両端面が第１の大径部１１及び第２の大径部１２に接触しているので、モールド樹脂５の軸方向のがたつきが抑制される。
【００７８】
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【００７９】
［１］検出対象から外力を受けて応力が作用することにより透磁率が変化する磁歪部（小径部１３）を有する外力受け部材（軸状部材１０）と、小径部（１３）を通過する磁束を発生させる磁石（３）と、磁石（３）によって発生した磁界の強度を検出する磁界検出素子（４）と、磁石（３）を支持する支持部材（モールド樹脂５）と、を備え、磁石（３）は、小径部（１３）に対して応力の作用方向に相対移動可能にモールド樹脂（５）に支持されている応力センサ（１，１Ａ）。
【００８０】
［２］モールド樹脂（５）は、磁石（３）と共に磁界検出素子（４）を支持している、［１］に記載の応力センサ（１，１Ａ）。
【００８１】
［３］モールド樹脂（５）は、磁石（３）及び磁界検出素子（４）を一括してモールドするモールド樹脂からなる、［２］に記載の応力センサ（１，１Ａ）。
【００８２】
［４］モールド樹脂（５）は、小径部（１３）を囲む環状である、［１］乃至［３］の何れか１項に記載の応力センサ（１，１Ａ）。
【００８３】
［５］軸状部材（１０）は、小径部（１３）を応力の作用方向に挟む位置に小径部（１３）よりも剛性が高い第１及び第２の高剛性部（第１及び第２の大径部１１，１２）を有し、軸状部材（１０）は、第１の大径部（１１）と第２の大径部（１２）との間に配置されている、［１］乃至［４］の何れか１項に記載の応力センサ（１，１Ａ）。
【００８４】
［６］モールド樹脂（５）は、軸状部材（１０）に形成された凹部（１０ａ）に収容されている、［１］乃至［５］の何れか１項に記載の応力センサ（１，１Ａ）。
【００８５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００８６】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記第１及び第２の実施の形態では、カバー部材２が軸状部材１０の一部を覆うように配置された場合について説明したが、カバー部材２が軸状部材１０の外周面の全体を覆っていてもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態では、磁界検出素子４が第１の磁路Ｍ１又は第２の磁路Ｍ２の何れかにおける磁界の強度を検出する場合について説明したが、２つの磁界検出素子４の一方の磁界検出素子４によって第１の磁路Ｍ１の磁束を検出し、他方の磁界検出素子４によって第２の磁路Ｍ２の磁束を検出するようにしてもよい。この場合、両磁界検出素子４の検出値の差に基づいて、軸状部材１０が受ける応力を演算によって求めることができる。
【００８８】
また、上記第１の実施の形態では、カバー部材２の第１部材２１及び第２部材２２が軸状部材１０の第１の大径部１１に固定され、第２の大径部１２には固定されない場合について説明したが、これとは逆に、第１部材２１及び第２部材２２が第１の大径部１１に固定されず、第２の大径部１２に固定されていてもよい。
【００８９】
また、カバー部材２，２０は、非磁性体であってもよい。なお、第１の実施の形態ではヨークが備わっていないため、カバー部材２が非磁性体である場合には、一対の磁界検出素子４は、図２に示すように、磁石３と軸状部材１０の小径部１３との間に配置する必要がある。
【符号の説明】
【００９０】
１，１Ａ…応力センサ
３…磁石
４…磁界検出素子
５…モールド樹脂（支持部材）
１０…軸状部材（外力受け部材）
１０ａ…凹部
１１…第１の大径部（第１の高剛性部）
１２…第２の大径部（第２の高剛性部）
１３…小径部（磁歪部）
【図１】
2015215232.tif 000003
【図２】
2015215232.tif 000004
【図３】
2015215232.tif 000005
【図４】
2015215232.tif 000006
【図５】
2015215232.tif 000007