(57)【要約】【課題】歪検出素子が線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成されている場合、金属フレームからの歪検出素子の剥離や歪検出素子の破壊を抑制することができる歪センサを提供する。【解決手段】歪検出素子４０は、固定面４１の面方向において線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成されている。また、歪検出素子４０は、固定面４１の面方向のうちの第１方向に対応した第１線膨張係数と、当該面方向において第１方向とは異なる第２方向に対応した第２線膨張係数と、を有している。そして、ガラス５０は、第１線膨張係数と第２線膨張係数との間に含まれる第３線膨張係数を有している。これにより、第３線膨張係数と第１線膨張係数との差、及び、第３線膨張係数と第２線膨張係数との差を両方とも小さくなるので、歪検出素子４０がガラス５０に対して第１方向及び第２方向の両方向に変形しにくくなる。【選択図】図２
2017166827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪の測定対象であると共に棒状の金属軸（１０）に固定された台座部（３０、７０、８０、９０）と、
前記台座部に配置されていると共に固定面（４１）を有し、前記台座部を介して前記金属軸の歪を検出するＳＡＷ方式の歪検出素子（４０）と、
前記台座部と前記歪検出素子の前記固定面との間に配置されると共に、前記歪検出素子を前記台座部に固定するガラス（５０）と、
を備え、
前記歪検出素子は、前記固定面の面方向において線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成され、さらに、前記固定面の面方向のうちの第１方向に対応した第１線膨張係数と、前記面方向において前記第１方向とは異なる第２方向に対応した第２線膨張係数と、を有しており、
前記ガラスは、前記第１線膨張係数と前記第２線膨張係数との間に含まれる第３線膨張係数を有している歪センサ。
【請求項２】
前記台座部は、前記第１線膨張係数と前記第２線膨張係数との間に含まれる第４線膨張係数を有している請求項１に記載の歪センサ。
【請求項３】
前記金属軸の線膨張係数を第５線膨張係数と定義すると、
前記第１線膨張係数は前記第２線膨張係数よりも大きい値であると共に、前記第３線膨張係数は前記第２線膨張係数及び前記第５線膨張係数よりも大きい値である請求項１または２に記載の歪センサ。
【請求項４】
前記固定面は、前記第１方向を長手方向とすると共に、前記第２方向を短手方向とする長方形状になっており、
前記第３線膨張係数は、前記短手方向における前記第２線膨張係数よりも、前記長手方向における前記第１線膨張係数に近い値である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の歪センサ。
【請求項５】
前記歪検出素子は、前記固定面に対して傾斜した劈開面（４２）を有しており、
前記劈開面に垂直な方向の線膨張係数を第６線膨張係数と定義すると、前記第６線膨張係数は前記第１線膨張係数と前記第２線膨張係数との間に含まれており、
前記第３線膨張係数は、前記第１線膨張係数及び前記第２線膨張係数よりも前記第６線膨張係数に近い値である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の歪センサ。
【請求項６】
前記金属軸は、表面（１１）に設けられた平坦面（１２）と、当該平坦面の一部が凹んだ凹部（１８ｃ）と、前記凹部の底面（１８ａ）に形成されたネジ穴（１８ｂ）と、を有し、
前記凹部は、当該凹部の底面（１８ａ）の面方向における当該底面のサイズが前記凹部の深さ方向に向かって小さくなるようにテーパ状に形成されたテーパ面（１８ｃ）を有しており、
前記台座部は、
前記歪検出素子が前記ガラスによって固定された一面（７１）と、当該一面の反対側の他面（７２）と、前記一面及び前記他面に接すると共に前記一面側から前記他面に向かって当該他面のサイズが小さくなるようにテーパ状に形成された側面（７３）と、前記ネジ穴に対応する位置に設けられていると共に前記一面から前記他面までを貫通する貫通孔（７４）と、を有する板状をなしており、前記側面が前記凹部のテーパ面に接触するように前記凹部に嵌め込まれる金属フレーム（７０）と、
前記金属フレームの前記貫通孔を介して前記ネジ穴にネジ止めされることで前記金属フレームを前記金属軸に固定するボルト（８０）と、
を有している請求項１ないし５のいずれか１つに記載の歪センサ。
【請求項７】
前記貫通孔は、前記ボルトの頭部が接触するテーパ部（７５）を有している請求項６に記載の歪センサ。
【請求項８】
前記金属軸は、表面（１１）に設けられた平坦面（１２）と、当該平坦面の一部が凹んだ凹部（１８ｃ）と、を有し、
前記凹部は、当該凹部の底面（１８ａ）の面方向における当該底面のサイズが前記凹部の深さ方向に向かって小さくなるようにテーパ状に形成されたテーパ面（１８ｃ）を有しており、
前記台座部は、
前記歪検出素子が前記ガラスによって固定された一面（７１）と、当該一面の反対側の他面（７２）と、前記一面及び前記他面に接すると共に前記他面側が前記一面側から前記他面に向かって当該他面のサイズが小さくなるようにテーパ状に形成された側面（７３）と、を有する板状をなしており、前記側面が前記凹部の前記テーパ面に接触するように前記凹部に嵌め込まれる金属フレーム（７０）と、
前記金属フレームの前記一面に接触する押し込み部（９３）を有し、前記金属軸を当該金属軸の中心軸を中心として環状に囲むと共に前記押し込み部によって前記金属フレームを前記底面側に押し込むことにより前記金属フレームを前記金属軸に固定する環状締付部材（９０）と、
を有している請求項１ないし５のいずれか１つに記載の歪センサ。
【請求項９】
前記金属フレームの前記側面のうちの前記一面側は、前記他面側から前記一面に向かって当該一面のサイズが小さくなるようにテーパ状に形成されており、
前記押し込み部は、前記金属フレームの前記側面のうちの前記一面側に接触するテーパ状の接触面（９５）を有すると共に、当該接触面によって前記金属フレームを前記底面側に押し込む請求項８に記載の歪センサ。
【請求項１０】
前記歪検出素子は、１２８°回転Ｙカットニオブ酸リチウムを材料として形成されたものである請求項１ないし９のいずれか１つに記載の歪センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＡＷ（surface acoustic wave）方式の歪検出素子を備えた歪センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳＡＷ方式によって測定対象の金属軸の歪みを検出するように構成された歪センサが、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、金属軸に台座部が固定されていると共に、台座部の上に固定部を介して歪検出素子が固定された構成が提案されている。これにより、金属軸の歪みは台座部及び固定部を介して歪検出素子に伝わるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６４３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、歪検出素子は固定部を介して台座部に固定されている。このため、固定部の線膨張係数と歪検出素子の線膨張係数とに差があると、歪センサが低温または高温の環境に置かれることにより固定部と歪検出素子との変形量に差が生じてしまう。
【０００５】
そこで、各線膨張係数の差を小さくすることが考えられる。しかし、歪検出素子が線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成されている場合、歪検出素子は固定部に固定される固定面に２方向の線膨張係数を持つことになる。このため、２方向のうちのいずれか一方の線膨張係数を固定部に合わせると、他方の方向の線膨張係数と固定部の線膨張係数と差によって、歪検出素子が金属フレームから剥離したり、歪検出素子が割れたりしまうという問題が起こる。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、歪検出素子が線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成されている場合、台座部からの歪検出素子の剥離や歪検出素子の割れを抑制することができる歪センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、歪の測定対象であると共に棒状の金属軸（１０）に固定された台座部（３０、７０、８０、９０）を備えている。また、台座部に配置されていると共に固定面（４１）を有し、台座部を介して金属軸の歪を検出するＳＡＷ方式の歪検出素子（４０）を備えている。さらに、台座部と歪検出素子の固定面との間に配置されると共に、歪検出素子を台座部に固定するガラス（５０）を備えている。
【０００８】
そして、歪検出素子は、固定面の面方向において線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成され、さらに、固定面の面方向のうちの第１方向に対応した第１線膨張係数と、面方向において第１方向とは異なる第２方向に対応した第２線膨張係数と、を有している。ガラス部は、第１線膨張係数と第２線膨張係数との間に含まれる第３線膨張係数を有している。
【０００９】
これによると、固定部の第３線膨張係数が歪検出素子の第１線膨張係数と第２線膨張係数との間に設定されているので、第３線膨張係数と第１線膨張係数との差、及び、第３線膨張係数と第２線膨張係数との差を両方とも小さくすることができる。このため、歪検出素子が固定部に対して第１方向及び第２方向の両方向に変形しにくくなる。したがって、歪検出素子が線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成されていたとしても、台座部からの歪検出素子の剥離や歪検出素子の割れを抑制することができる。
【００１０】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る歪センサの断面斜視図である。
【図２】金属フレーム、ガラス、及び歪検出素子の拡大断面図である。
【図３】歪検出素子が金属フレームから剥離するメカニズムを説明するための図である。
【図４】歪検出素子に割れが発生するメカニズムを説明するための図である。
【図５】歪検出素子及びガラスの線膨張係数の温度特性を示した図である。
【図６】低温環境における歪検出素子の剥離や割れの限界温度を説明するための図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る歪センサの斜視図である。
【図８】図７のVIII−VIII断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る歪センサの断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る歪センサの斜視図である。
【図１１】図１０のXI−XI断面図である。
【図１２】本発明の第７実施形態に係る歪センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る歪センサは、測定対象である金属軸の歪を検出するものである。図１及び図２に示されるように、歪センサは、金属軸１０、ボルト２０、金属フレーム３０、歪検出素子４０、ガラス５０、及びプリント基板６０を備えて構成されている。
【００１４】
金属軸１０は、棒状のいわゆるシャフトであり、歪の測定対象である。図１に示されるように、金属軸１０は表面１１に平坦面１２を有している。平坦面１２はいわゆるザグリである。
【００１５】
また、金属軸１０は、平坦面１２に当該平坦面１２の一部が凹んだ円形の窪み１３と、当該窪み１３の底面１４の一部が凹んだ凹部１５と、を有している。窪み１３の壁面１６はネジ切り加工されている。すなわち、窪み１３の壁面１６にはボルト２０を固定するための雌ネジが形成されている。凹部１５は、金属フレーム３０の一部が配置される部分である。金属軸１０の材質として、例えばＳ４５Ｃが採用される。このＳ４５Ｃの線膨張係数αは１２．１ｐｐｍ／Ｋである。
【００１６】
ボルト２０は、金属軸１０の窪み１３にネジ止めされることで金属フレーム３０を金属軸１０に固定する締結手段である。すなわち、金属フレーム３０は、金属軸１０に対して脱着可能になっている。
【００１７】
図１に示されるように、ボルト２０は、正六角柱の頭部２１と、外壁面が雄ネジにネジ切り加工されたネジ部２２と、で構成されたいわゆる六角ボルトである。また、ボルト２０は、中空部２３を有する中空円筒状であり、中心軸の軸方向に貫通している。
【００１８】
金属フレーム３０は、歪検出素子４０を固定するための台座としての役割を果たす板状の部品である。金属フレーム３０は、突出部３１と、当該突出部３１の周囲に設けられた段差部３２と、突出部３１の一面３３とは反対側の他面３４と、段差部３２及び他面３４に接する側面３５と、を有して構成されている。
【００１９】
突出部３１は、ボルト２０の中空部２３に配置される部分である。段差部３２は、金属フレーム３０がボルト２０によって金属軸１０に固定される際に、ボルト２０によって押さえ付けられる部分である。側面３５は、突出部３１及び段差部３２側から他面３４側に向かって当該他面３４のサイズが小さくなるようにテーパ状に形成されている。
【００２０】
そして、金属軸１０の凹部１５は、窪み１３の底面１４の面方向における当該凹部１５のサイズが当該凹部１５の深さ方向に向かって小さくなるようにテーパ状に形成されたテーパ面１７を有している。テーパ面１７は、金属フレーム３０の側面３５と同じテーパ角度となるように形成されている。これにより、凹部１５のテーパ面１７と金属フレーム３０の側面３５に隙間が発生しないようになっている。
【００２１】
また、突出部３１及び段差部３２の平面形状は円形になっている。つまり、金属フレーム３０は円板状になっている。さらに、金属フレーム３０は、回り止め部３６を有している。回り止め部３６は、ボルト２０の中心軸を中心とした当該金属フレーム３０の回転を禁止する役割を果たす。本実施形態では、回り止め部３６は、金属フレーム３０の外縁部すなわち突出部３１及び段差部３２の一部が当該金属フレーム３０の中心軸側に窪んだノッチとして構成されている。
【００２２】
一方、金属軸１０には、引っ掛かり部として凹部１５に設けられた図示しないノックピンが設けられている。これにより、金属フレーム３０が凹部１５に嵌め込まれると、金属フレーム３０の回り止め部３６にノックピンが差し込まれるので、回り止め部３６とノックピンとが互いに引っ掛かる。したがって、金属フレーム３０の中心軸を中心とした金属フレーム３０の回転を禁止することができる。
【００２３】
したがって、金属フレーム３０は、側面３５が凹部１５のテーパ面１７に接触すると共に、回り止め部３６が凹部１５のノックピンに引っ掛かるように凹部１５に嵌め込まれる。金属フレーム３０の他面３４は凹部１５の底部には接触していない。さらに、ボルト２０が窪み１３にネジ止めされる。これにより、金属フレーム３０が金属軸１０側に押し込まれると共に金属軸１０に固定される。言い換えると、金属フレーム３０は金属軸１０に対して脱着可能な構造となっている。
【００２４】
金属フレーム３０は、オーステナイト系ステンレスを材料として形成されたものである。具体的には、金属フレーム３０としてＳＵＳ３０９Ｓが採用される。このＳＵＳ３０９Ｓの線膨張係数αは１４．９ｐｐｍ／Ｋである。
【００２５】
歪検出素子４０は、金属フレーム３０の突出部３１の一面３３に配置されていると共に、金属フレーム３０を介して金属軸１０の歪を検出するＳＡＷ方式の歪検出手段である。歪検出素子４０は、基板状に構成されていると共に、図２に示されるように固定面４１を有している。固定面４１は金属フレーム３０の一面３３に向けられる。また、固定面４１は、当該固定面４１の面方向において第１方向を長手方向とすると共に、第２方向を短手方向とする長方形状になっている。
【００２６】
そして、図１に示されるように、２つの歪検出素子４０が各歪検出素子４０の長手方向がそれぞれ所定の角度で交差するようにハの字状に配置されている。このような配置によると、金属軸１０にねじれ等により歪が生じた場合、圧縮ひずみが一方の歪検出素子４０に発生し、引張ひずみが他方の歪検出素子４０に発生する。各歪検出素子４０は、歪を２つのＳＡＷ共振子の発振周波数の差の変化として検出する。また、歪検出素子４０は、歪を金属軸１０のトルクとして検出する。
【００２７】
さらに、歪検出素子４０は、固定面４１の面方向において線膨張係数に異方性を持つ異方性結晶基板によって構成されている。異方性結晶基板は、例えば１２８°回転Ｙカットニオブ酸リチウムを圧電材料として形成されている。
【００２８】
歪検出素子４０は、線膨張係数に異方性を持っているので、複数の線膨張係数を有している。具体的には、歪検出素子４０は、固定面４１の面方向のうちの第１方向に対応した第１線膨張係数と、当該面方向において第１方向とは異なる第２方向に対応した第２線膨張係数と、を有している。第１線膨張係数は例えば１５．４ｐｐｍ／Ｋであり、第２線膨張係数は例えば１１ｐｐｍ／Ｋである。
【００２９】
ガラス５０は、金属フレーム３０の突出部３１の一面３３と歪検出素子４０との間に配置されると共に、歪検出素子４０を金属フレーム３０の一面３３に固定するためのガラス部材である。ガラス５０の材質として、例えば鉛系の材料が採用される。このような鉛系のガラス５０の第３線膨張係数は例えば１３．５ｐｐｍ／Ｋである。ガラス５０は、低融点ガラスが材料となっている。なお、図１ではガラス５０を省略している。
【００３０】
プリント基板６０は、歪検出素子４０を外部と電気的に接続するための中継部品である。このため、プリント基板６０は端子部６１を備えている。プリント基板６０は例えば接着剤によって金属フレーム３０の一面３３に設置されている。端子部６１は歪検出素子４０に対して図示しないボンディングワイヤによって電気的に接続されている。
【００３１】
以上が、本実施形態に係る歪センサの構成である。上記の歪センサは、例えば自動車等の車両に搭載されて車両の制御等に利用される。
【００３２】
次に、金属軸１０、金属フレーム３０、歪検出素子４０、及びガラス５０の各線膨張係数の関係について説明する。まず、歪検出素子４０の固定面４１の長手方向における第１線膨張係数をα１（＝１５．４）、固定面４１の短手方向における第２線膨張係数をα２（＝１１）、ガラス５０の第３線膨張係数をα３（＝１３．５）とすると、α３はα１とα２との間に含まれる値に設定されている。本実施形態では、α３はα１とα２の中間値に設定されている。
【００３３】
また、線膨張係数はサイズの影響を受けるので、α１及びα２はα１＞α２の関係になっている。つまり、α３は、α１＞α３＞α２を満たすように設定されている。
【００３４】
ここで、ガラス５０のα３がα２を考慮せずにα１に合わせて設定された場合、図３に示されるように、短手方向では歪検出素子４０が金属フレーム３０から剥離してしまう。具体的には、ガラス５０の焼成後の室温環境では、歪検出素子４０とガラス５０の変形量の差によって歪検出素子４０が凸に変形する。さらに低温環境になると、ガラス５０が歪検出素子４０よりも大きく縮むので、歪検出素子４０における凸の変形量が大きくなり、ひいては歪検出素子４０の一部が金属フレーム３０から剥がれてしまう。
【００３５】
一方、ガラス５０のα３がα１を考慮せずにα２に合わせて設定された場合、図４に示されるように、長手方向では歪検出素子４０が割れて破壊されてしまう。具体的には、ガラス５０の焼成後の室温環境では、歪検出素子４０の凸変形は小さい。しかし、低温環境になると、歪検出素子４０がガラス５０よりも大きく縮む。このため、歪検出素子４０の内部に大きな応力が加わるので、固定面４１に対して傾斜した劈開面４２で歪検出素子４０が割れてしまう。
【００３６】
上記のように、ガラス５０が従来品の場合には歪検出素子４０の剥離や割れが複合的に発生してしまう。しかし、図５に示されるように、ガラス５０が線膨張係数を考慮した対策品の場合、歪検出素子４０の剥離及び割れが発生しない範囲にガラス５０のα３が設定されている。このため、α３とα１との差、及び、α３とα２との差が両方とも小さくなるので、歪検出素子４０がガラス５０に対して長手方向及び短手方向の両方向に変形しにくくなる。
【００３７】
特に、図６に示されるように、低温環境においては、ガラス５０を対策品としたことで従来品に対して歪検出素子４０の剥離や割れの限界温度を−２０℃から−１００℃に改善することができた。これにより、−４０℃よりも低い温度においても歪検出素子４０の剥離や割れが発生しない。
【００３８】
したがって、歪検出素子４０が線膨張係数に異方性を持つ基板によって構成されていたとしても、金属フレーム３０からの歪検出素子４０の剥離や歪検出素子４０の割れを抑制することができる。言い換えると、金属フレーム３０に対する歪検出素子４０の固定の安定性を向上させることができ、歪センサの信頼性を向上させることができる。
【００３９】
なお、図５では、歪検出素子４０の厚さ方向、つまり固定面４１に垂直な方向の線膨張係数の温度特性も示されているが、歪検出素子４０の厚さは非常に薄いので歪検出素子４０の剥離や割れに対する影響は非常に低い。
【００４０】
また、金属フレーム３０の線膨張係数を第４線膨張係数と定義し、第４線膨張係数をα４とする。そして、α４（＝１４．９）はα１（＝１５．４）とα２（＝１１との間に含まれる値に設定されている。これにより、歪検出素子４０及びガラス５０が金属フレーム３０の変形の影響を受けにくくなる。このため、金属フレーム３０からの歪検出素子４０の剥離や歪検出素子４０の割れをさらに抑制することができる。
【００４１】
特に、高温環境においては、金属フレーム３０のα４を上記のように設定したことにより、歪検出素子４０の剥離や割れの限界温度を１００℃から１４０℃に改善することができた。
【００４２】
さらに、金属軸１０の線膨張係数を第５線膨張係数と定義し、第５線膨張係数をα５とする。そして、α５（＝１２．１）は、α１＞α５＞α２に設定されていると共に、α３（＝１３．５）＞α５に設定されている。このように、金属軸１０のα５を考慮することで、歪検出素子４０及びガラス５０が金属軸１０の変形の影響を受けにくくなる。したがって、金属フレーム３０からの歪検出素子４０の剥離や歪検出素子４０の割れをさらに抑制することができる。
【００４３】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、金属フレーム３０が特許請求の範囲の「台座部」に対応する。
【００４４】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ガラス５０のα３は、歪検出素子４０の固定面４１の短手方向におけるα２よりも、長手方向におけるα１に近い値に設定されている。物質は短手方向よりも長手方向に変形しやすい。このため、ガラス５０のα３を変形依存度が高い長手方向のα１に近づけることにより、歪検出素子４０を割れにくくすることができる。
【００４５】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。上述のように、歪検出素子４０は劈開面４２を有している。そして、劈開面４２に垂直な方向の線膨張係数を第６線膨張係数と定義し、第６線膨張係数をα６とすると、α６はα１とα２との間に含まれる値に設定されている。また、ガラス５０のα３はα６に近い値に設定されている。これにより、劈開面４２で割れやすい歪検出素子４０を割れにくくすることができる。
【００４６】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、ボルト２０によって金属フレーム３０を固定することができない小さな径の金属軸１０に対して金属フレーム３０を固定できるようにした構成が特徴となっている。
【００４７】
図７に示されるように、本実施形態では、歪センサは、金属フレーム７０、ボルト８０、歪検出素子４０、及びガラス５０を備えて構成されている。
【００４８】
図８に示されるように、金属軸１０は、表面１１に設けられた平坦面１２と、当該平坦面１２の一部が凹んだ凹部１８と、凹部１８の底面１８ａに形成されたネジ穴１８ｂと、を有している。底面１８ａは例えば四角形状である。ネジ穴１８ｂは凹部１８の底面１８ａに４カ所設けられている。
【００４９】
また、凹部１８は、当該凹部１８の底面１８ａの面方向における当該底面１８ａのサイズが凹部１８の深さ方向に向かって小さくなるようにテーパ状に形成されたテーパ面１８ｃを有している。なお、図７及び図８ではガラス５０を省略している。
【００５０】
金属フレーム７０は、歪検出素子４０がガラス５０によって固定された一面７１と、当該一面７１の反対側の他面７２と、一面７１及び他面７２に接する側面７３と、を有する板状をなしている。
【００５１】
本実施形態では、側面７３のうちの他面７２側が一面７１側から他面７２に向かって当該他面７２のサイズが小さくなるようにテーパ状に形成されている。そして、側面７３のテーパ角度は、金属軸１０のテーパ面１８ｃと同じテーパ角度となるように形成されている。これにより、金属フレーム７０の側面７３と凹部１８のテーパ面１８ｃとに隙間が発生しないようになっている。
【００５２】
また、金属フレーム７０は、一面７１から他面７２までを貫通する貫通孔７４を有している。貫通孔７４は、ネジ穴１８ｂに対応する位置に設けられていると共に、金属フレーム３０の一面３３の四隅に設けられている。そして、金属フレーム７０は、側面７３が金属軸１０の凹部１８のテーパ面１８ｃに接触するように凹部１８に嵌め込まれている。
【００５３】
ボルト８０は、金属フレーム７０を金属軸１０に固定する固定部材である。ボルト８０は、金属フレーム７０の貫通孔７４を介してネジ穴１８ｂにネジ止めされることで金属フレーム３０を金属軸１０に固定する。なお、ボルト８０は、金属フレーム７０と同じ材料で形成されていることが好ましい。これにより、ボルト８０及び金属フレーム７０の線膨張係数をほぼ同じにすることができる。
【００５４】
以上のように、ボルト８０によって金属フレーム７０が金属軸１０に固定されるので、中空状のボルト２０を固定するための窪み１３を形成できないほどの細い金属軸１０に対しても金属フレーム７０の固定が可能になる。したがって、細い金属軸１０の歪の検出を可能にすることができる。また、ネジ穴１８ｂによる軸断面積の減少を最小限に抑えつつトルクによる金属軸１０の歪を金属フレーム７０に伝達させることができる。
【００５５】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、金属フレーム７０及びボルト８０が特許請求の範囲の「台座部」に対応する。
【００５６】
（第５実施形態）
本実施形態では、第４実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、ボルト８０は、皿頭部８１を有する皿頭ボルトとして構成されている。これに伴い、金属フレーム７０の貫通孔７４は、皿頭部８１が接触するテーパ部７５を有している。言い換えると、貫通孔７４のうちの金属フレーム７０の一面７１側の開口部分は、当該一面７１側に向かって径が大きくなるようにテーパ状に開口している。
【００５７】
このように、金属フレーム７０とボルト８０との接触部がテーパ形状になっているので、トルクにより金属軸１０がねじれた際に、ボルト８０の歯面での滑りの影響を抑制することができる。したがって、トルクによる金属軸１０の歪を金属フレーム７０に効率良く伝達することができる。
【００５８】
なお、貫通孔７４の開口部分がテーパ状に開口していれば良く、ボルト８０が皿頭部８１を有していなくても良い。すなわち、ボルト８０の頭部が貫通孔７４のテーパ面に確実に締め付けられていれば、ボルト８０の頭部は六角頭等の他の形状でも良い。
【００５９】
（第６実施形態）
本実施形態では、第４、第５実施形態と異なる部分について説明する。図１０及び図１１に示されるように、本実施形態では、歪センサは、金属フレーム７０、環状締付部材９０、歪検出素子４０、及びガラス５０を備えて構成されている。なお、図１１ではガラス５０を省略している。
【００６０】
環状締付部材９０は、金属軸１０を当該金属軸１０の中心軸を中心として環状に囲むと共に、金属フレーム３０を金属軸１０に押し付けるためのリング状の部品である。環状締付部材９０は、２つの半リング部材９１、９２によって構成されていると共に、一方の半リング部材９１は金属フレーム７０の一面７１に接触する押し込み部９３を有している。図１１に示されるように、押し込み部９３は、金属フレーム７０の一面７１を２カ所で押し込むように一方の半リング部材９１に設けられている。
【００６１】
そして、図１０に示されるように、２つの半リング部材９１、９２は金属軸１０を当該金属軸１０の中心軸を中心として環状に囲むように組み合わされると共に、互いが近づくようにボルト９４によって固定される。また、半リング部材９１、９２がボルト９４によって固定される際に、押し込み部９３が金属フレーム７０を凹部１８の底面１８ａ側に押し込む。これにより、金属フレーム７０が金属軸１０に固定される。
【００６２】
なお、環状締付部材９０は、金属フレーム７０と同じ材料で形成されていることが好ましいが、少なくとも金属フレーム７０が上述の線膨張係数を満たすように構成されていれば良い。
【００６３】
以上のように、環状締付部材９０によって金属フレーム７０を金属軸１０に固定することによって、トルクによる金属軸１０の歪を金属フレーム７０に伝達することができる。特に、ネジ穴１８ｂを設けることが困難な細い金属軸１０に対して環状締付部材９０が有効である。
【００６４】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、金属フレーム７０及び環状締付部材９０が特許請求の範囲の「台座部」に対応する。
【００６５】
（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態と異なる部分について説明する。図１２に示されるように、金属フレーム７０の側面７３は、一面７１側及び他面７２側の両方がテーパ状に形成されている。すなわち、金属フレーム３０の側面７３のうちの一面７１側は、他面７２側から一面７１に向かって当該一面７１のサイズが小さくなるようにテーパ状に形成されている。
【００６６】
そして、押し込み部９３は、金属フレーム７０の側面７３のうちの一面７１側に接触するテーパ状の接触面９５を有している。したがって、一方の半リング部材９１は、当該押し込み部９３の接触面９５が側面７３のうちの一面７１側に接触することにより金属フレーム３０を底面１８ａ側に押し込む。このように、環状締付部材９０と金属フレーム７０との接触部分をテーパ嵌合することにより、トルクによる金属軸１０の歪を金属フレーム７０に効率良く伝達することができる。
【００６７】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された歪センサの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、歪センサには金属軸１０やボルト２０が含まれていたが、これは歪センサの構成の一例である。すなわち、歪センサには金属軸１０やボルト２０が含まれていない構成でも良い。
【００６８】
上記各実施形態では、歪検出素子４０の固定面４１が長方形状の例について示されているが、固定面４１は正方形状でも良い。第１方向と第２方向との長さが同じであっても、各方向における線膨張係数は異なっている。
【００６９】
第１〜第３実施形態では、ボルト２０は六角ボルトとして構成されていたが、これはボルト２０の形状の一例である。したがって、金属軸１０に対してネジ締めすることができる形状であれば他の形状でも良い。また、第４〜第７実施形態では、金属フレーム７０は一面７１が四角形状であったが、当該一面７１は円形状であっても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１０  金属軸
３０  金属フレーム（台座部）
４０  歪検出素子
４１  固定面
５０  ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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