JPH01247530A

JPH01247530A - トルクセンサ用被測定軸の熱処理方法

Info

Publication number: JPH01247530A
Application number: JP63074822A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Aoki; 青木　博幸; Shinichiro Yahagi; 慎一郎矢萩; Takanobu Saitou; 斉藤　貴伸
Original assignee: Daido Steel Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1989-10-03
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2592491B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【発明の目的】

（産業上の利用分野）本発明は、被測定軸に加えられるトルクを検出するのに
利用される磁歪方式のトルクセンサに関し、さらに詳し
くはトルクセンサによってトルクが測定される被測定軸
に適した熱処理を施すことによって、当該トルクセンサ
の感度を高めかつまたヒステリシスを小さなものにする
のに利用されるトルクセンサ用被測定軸の熱処理方法に
関するものである。（従来の技術）従来より、この種の磁歪方式のトルクセンサとしては、
例えば、第５図に示す構造のものがある。第５図に示す磁歪方式のトルクセンサ２１は、磁気ひず
み効果を持つ磁性体からなる被測定軸２２の外周部に、
当該被測定軸２２どの間に間隙２３をおいて１例えば、
パーマロイ等の高透磁率材料より形成されたヨーク２４
を配設し、このヨーク２４には、前記被測定軸２２を磁
路の一部とする磁気回路を形成する励磁手段としての励
磁コイル２５と、前記被測定軸２２を通る磁歪成分を検
出する検出手段としての検出コイル２６とを設けた構造
をなすものである。このような構造を持つ磁歪方式のトルクセンサ２１は、
励磁コイル２５に通電することにより、当該励磁コイル
２５から発せられた磁束が、被測定軸２２→間隙２３→
ヨーク２４→間隙２３→被測定軸２２を通ることによっ
て、磁気回路が形成され、このとき、検出コイル２６に
は、誘導起電力が生じる。前記誘導起電力が生じる状態において、被測定軸２２に
ねじりトルクが加わると、この被測定軸２２の磁気ひず
み効果によって、当該被測定軸２２自体の透磁率が変化
するため、前記磁気回路を通る磁束密度に変化が生じ、
自己誘導により検出コイル２６に発生する誘導起電力が
変化して、この誘導起電力の変化を検出することによっ
て、例えば第６図に示すようなトルク−出力特性が得ら
れ、前記被測定軸２２に加えられたねじりトルクを検出
することができる。（発明が解決しようとする課題）しかしながら、第５図に示すような構造の磁歪方式のト
ルクセンサ２１において、被測定軸２２として通常の機
械構造用鋼（ＪＩＳ　　ＳＣ。ＳＣｒ、ＳＣＭ、ＳＮＣＭなど）から製作されているも
のを用いた場合には、磁気ひずみ効果の検出量が小さく
、第６図に示す出力特性図において感度を示す角度θが
小さいことから、十分な検出感度を得ることができない
とともに、同じく第６図に示す出力特性図においてヒス
テリシスを示す％１ｈが大きくなり、正確なトルクの検
出が行い難いという課題を有していた。（発明の目的）本発明は、上述した従来の課題に着目してなされたもの
で、十分な検出感度を得ることができるとともに、ヒス
テリシスが小さく、静止軸や回転軸などの被測定軸に加
えられているトルクの検…を正確に行うことができるト
ルクセンサを提供すべく前記被測定軸に対して好適な熱
処理方法を提供することを目的としている。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段）本発明は、被測定軸と、前記被測定軸を磁路の一部とす
る磁気回路を形成する励磁手段と、前記被測定軸を通る
磁歪成分を検出する検出手段を備えたトルクセンサにお
いて、前記被測定軸の少なくとも一部、とくに前記磁路
を形成する部分、もしくは全体が、重量％で、Ａｌを１
１．０〜１５．０％含み、必要に応じて、Ｂ、Ｓｔ。Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ　。Ｃｏ　、　Ｍ　ｎ　、　Ｃｒ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｗ　、
　Ｖ　、　Ｎ　ｂ　、　Ｔ　ａ　。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素のうち
から選ばれる１種または２種以上の元素を合計で０．０
１〜５．０％含み、同じく必要に応じて、Ｃを０．０１
〜０．５０％と、Ｃｒ。Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｈｆのうち
から選ばれる１種または２種以上の元素を合計で０．０
１〜５．０％とを含み（ただし、前記Ｂ〜希土類元素と
前記Ｃｒ−Ｉｆとの合計が５．０％以下であることが望
ましい、）、残部が実質的にＦｅからなるＦｅ−ＡＩＬ
系合金を素材としており、前記被測定軸に対して、ｓｏ
ｏ’ｃ以上の温度から５００℃／ｈｒ以上の冷却速度で
冷却する熱処理を施すようにしたことを上述した従来の
課題を解決するための手段としたことを特徴としている
。本発明が適用されるトルクセンサは、上記のように、被
測定軸と、前記被測定軸を磁路の一部とする磁気回路を
構成する励磁手段と、前記被測定軸に発生する磁歪成分
を検出する検出手段を備えた構造をなすものとすること
ができ、この場合、例えば、前記励磁手段と検出手段は
、それぞれ別個のコイルすなわち励磁コイルと検出コイ
ルとから構成させたものとすることができ、あるいは共
通のコイルから形成して当該コイルの透磁率変化による
インタフタンス変化を検出するようにした構成のものに
も適用することができる。さらに、被測定軸には、その
軸心方向に対して所定の角度をなす凹凸状部を形成して
、形状的な磁気異方性を付４するようにしたものとする
こともできるが、このような構造のものに限定されるこ
となくその他種々の構造のものにも適用することが可能
である。本発明が適用される磁歪方式のトルクセンサでは、被測
定軸として、少なくともその一部、とくに磁路を形成す
る部分、もしくは被測定軸の全体が、上述した特定成分
を有するＦｅ−ＡｆＬ系合金を素材としたものを用いて
おり、以下にその成分組成（重量％）ならびに熱処理条
件の限定理由について説明する。Ａｌ：１１．０〜１５．０％Ａｉは、被測定軸の磁歪効果を高めて、磁歪成分の検出
感度を高める作用をするとともに、ヒステリシスを小さ
くする作用を有している特徴をもつものである。ところが、Ａｉ量が多すぎると、靭性が低下し、動力伝
達軸それ自体を被測定軸として用いる場合には強度的な
不安があり、また鍛造や切削などの加工が困難となるな
どの問題点が生じ、さらに磁歪成分の検出感度が低くな
り、ヒステリシスも大きくなる。また逆にＡＪＩ量が少
なすぎる場合にも、磁歪成分の検出感度が低くなり、さ
らにヒステリシスが大きくなる問題点を生ずるので、１
１、ＯＮ１５．０％の範囲とした。Ｂ、Ｓｉ　、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓｂ、Ｃｕ。Ｎ　ｉ　、　Ｇ　ｏ　、　Ｍ　ｎ　、　Ｃｒ　、　Ｍ　
ｏ　、　Ｗ　、　Ｖ　、　Ｎ　ｂ　。Ｔａ、Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元
素のうちから選ばれる１種または２種以上の元素の合計
：０．０１〜５．０％これらの元素は溶製時の脱酸、脱硫剤として作用したり
、またＦｅ−Ａｌ系合金に固溶して強度を高めたり、析
出硬化により強度を向上させたり、結晶粒の微細化を促
進させたり、靭性を向上させたり、ＣやＷやＯｒなどの
拡散移動を抑制させたり、可鍛性能を向上させたり、す
るなどに有効な元素であるが、多すぎると加工性を低下
させたり、靭性を低下させたり、磁歪成分の検出感度が
低くなりヒステリシスを増加させたり、するなどの問題
点を有しているので、これらの１種または２種以上の元
素を合計で０．Ｏ１〜５．０％以下とした。Ｃ：０．０１　〜０．５０　　％　と　、　　Ｃｒ　　
、　　Ｍ　　ｏ　　、　　Ｗ　　。Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｈｆのうちから選ばれ
る１種または２種以上の元素の合計＝０．０１〜５．０
％ＣおよびＣｒ　、　Ｍ　ｏ　、　Ｗ　、　Ｖ　、　Ｎ　
ｂ　、　Ｔ　ａ　。Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆは炭化物を形成して基地中に分散する
ことにより、被測定軸、例えばドライブシャフトやコラ
ムシャフトなどの動力伝達系その他の軸構造体として要
求される強度を確保するために有効な元素であり、必要
に応じてＦｅ−Ａｌ系合金中に含有させることが望まし
い、しかし、多すぎると加工性に悪影響を及ぼしたりす
るので、Ｃは０．０１〜０．５０％、Ｃｒ、Ｍｏ。Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｉｆのうちから選
ばれる１種または２種以上の合計はｏ、ｏｉ〜５．０％
の範囲とするのがよい。本発明が適用されるトルクセンサに用いる被測定軸は、
少なくともその一部分、とくに磁路を形成する部分、も
しくは全体が上記の組成を有するＦｅ−Ａｌ系合金を素
材としているものであるが、出力感度を向上させたり、
ヒステリシスをさらに小さくしたり、さらには個々の被
測定軸ごとの出力感度やヒステリシスのばらつきを少な
くしたりするために、５００℃以上の温度から５００”
Ｏ／　ｈ　ｒ以上の冷却速度で冷却する熱処理を施して
おく必要がある。そして、冷却速度が十分にコントロー
ルできない場合には、−度油冷等の急冷処理を施した後
に、さらに適当な温度に再加熱して、特性のばらつきを
少なくすることも可能である。（実施例）第１図は本発明の実施例に用いたトルクセンサを示して
いる。図に示すトルクセンサ１は、その全体が後出の第１表に
示す組成のＦ　ｅ−ＡｆＬ系合金からなる被測定軸２を
用いており、この被測定軸２の表面には、当該被測定軸
２の軸心方向に対し所定の角度をなす凹状部３ａ、３ｂ
と凸状部４ａ、４ｂとが適宜なる間隔をもって当該被測
定軸２と一体に形成してあり、これら凹状部３ａ、３ｂ
および凸状部４ａ　、４ｂによって形状磁気異方性を持
つようにしである。この場合、前記一方の凹状部３ａおよび凸状部４ａと、
他方の凹状部３ｂおよび凸状部４ｂとは、軸心方向に対
し同じ傾斜角度（例えば、この実施例では４５°）でか
つ互いに反対方向に傾斜した状態で一対をなすものとし
て設けてあ−る。また、このトルクセンサ１は、前記被測定軸２のほかに
、当該被測定軸２に形成した一方の凹状部３ａおよび凸
状部４ａと、他方の凹状部３ｂおよび凸状部４ｂに対向
して配置させた一対のコイル５ａ、５ｂを有しており、
前記コイル５ａ。５ｂの外側に、かつ被測定軸２との間で間隙６をおいて
、高透磁率材料よりなる円筒状のヨーク７を設けた構造
をなすものである。この場合、コイル５ａ、５ｂは、被
測定軸２を磁路の一部とする磁気回路を形成する励磁手
段と、前記被測定軸２を通る磁歪成分を検出する検出手
段とに共通して使用されるものとなっている。このような構造のトルクセンサ１において、コイル５ａ
、５ｂは、第２図に例示するように、抵抗器１１．１２
と組合わされてブリッジ回路を構成し、このブリッジ回
路にバランス用の可変抵抗器１３を設けると共に、ブリ
ッジ回路の接続点Ａ、Ｃ間には励磁用発振器１４を接続
して励磁方向を同一方向に合わせ、接続点Ｂ、Ｂ’間に
は差動増幅器１５を接続して、出力端′ｆ−１６，１７
より検出出力を取り出すことができるようにしである。次に、前記第１図に示したトルクセンサ１を第２図に示
した電気回路に接続した場合の動作について説明する。まず、作動に際しては、励磁用発振器１４より、コイル
５ａ、５ｂに一定振幅（Ｖ）および周波数（ｆ）の交流
を通電する。この通電によって、被測定軸２→間隙６→
ヨーク７→間隙６→被測定軸２を磁路とする磁力線が、
コイル５ａ。５ｂを取り囲むように発生する。ところで、通電する交流の周波数（ｆ）を高くすると、
被測定軸２にはうず電流が増加する。そして、うず電流
の分布は被測定軸２の中心に近いほど強く、表面では零
となる。そのため、表面での磁化は外部磁場の変化に追
従できても、内側になると磁化の変化は妨げられるよう
になる。したがって、前記の磁力線は被測定軸２の表面部分を流
れ、被測定軸２には凹状部３ａ、３ｂが、当該被測定軸
２の軸心方向と所定の角度をなすように形成しであるた
め、これが磁気抵抗となり、凸状部４ａ　、４ｂを主体
に流れることになる、それゆえ、前記凹状部３ａ、３ｂ
および凸状部４ａ　、４ｂによる形状磁気異方性の効果
が現われる。上記凹状部３ａ、３ｂおよび凸状部４ａ、４ｂの軸心方
向に対する角度は、一方の凹状部３ａおよび凸状部４ａ
と他方の凹状部３ｂおよび凸状部４ｂとが互いに逆方向
↑かつ等しい角度を有するものとしているが、前記角度
が最も望ましいのは、被測定軸２にトルクが印加された
場合の主応力方向、すなわち、右４５°方向および左４
５゜方向をなすようにすることである。この理由は、前
記磁力線は主応力方向を主体に流れ、かつ凸状部４ａ、
４ｂは被ａ疋軸２の最表面部であるから最もひずみが大
きいところであり、このひずみによる磁性体の透磁率変
化を最も効果的にひき出すことができるためである。そして、被測定軸２に対して第１図に示すＴ方向にトル
クが印加されると、一方の凸状部４ａは右４５°方向に
形成されているため、最大引張応力＋σが作用し、反対
に、他方の凸状部４ｂは左４５°方向に形成されている
ため、最大圧縮応力−σが作用する。ここで、被測定軸２が正の磁気ひずみ効果を有していれ
ば、一方の凸状部４ａの透磁率はトルク零のときに比べ
て増大し、逆に、他方の凸状部４ｂの透磁率はトルク零
のときに比べて減少する。したがって、一方のコイル５ａのインダクタンスは増大
し、他方のコイル５ｂのインダクタンスは減少するので
、第２図に示したブリッジ回路のバランスがくずれ、出
力端子１６．１７間にトルクに対応した円方が生じる。また、トルクが逆方向に印加された場合には、前述した
のと逆の作用により、一方のコイル５ａのインダクタン
スは減少し、他方のコイル５ｂのインダクタンスは増大
するので、第２図に示したブリッジ回路のバランスがく
ずれ、出力端子１６．１７間にトルクに対応した出力が
生じる。これをさらに具体的に説明すれば、コイル５ａ、５ｂの
インダクタンスをそれぞれＬｌ＋Ｌ２とし、抵抗１１．
１２の抵抗値をＲとし、励磁用発振器１斗の電圧を７９
周波数をｆとしたときに、ブリッジ回路Ａ−Ｂ−Ｃを流
れる電流を１１、回路Ａ−Ｂ’　−Ｃを流れる電流を１
２とすると、となり、Ｂ点ｃｎｉｔ位ｖ１は、　　Ｖ、＝ｉ、−ＲＢ′点の電
位ｖ２は、Ｖ２＝１２＊Ｒとなる。ソコテ、Ｂ−Ｂ’（７）電位差４＊ｌＶ＋−Ｖｚｌで表
わされ、これを差動増幅器１５で求めることによりトル
クの検出を行う。この実施例におけるトルクセンサ１では、凹状部３ａ、
３ｂおよび凸状部４ａ　、４ｂをその傾きが反対である
一対のものとし、それぞれにコイル５ａ、５ｂを対向さ
せて、前記凹状部３ａ、３ｂおよび凸状部４ａ、４ｂに
おける磁性変化の差をブリッジ回路により検出するよう
にしているので、被測定軸２の透磁率が温度によって変
化したとしても、出力の零点は動かないものとすること
ができ、トルクの検出精度の高いものとすることが可能
である。この実施例において、被測定軸２は第１表に示す化学成
分を有するＦ　ｅ−Ａｌ系合金を素材としている。そし
て、５０ＫｇのＦｅ−Ａｌ系合金をそれぞれ真空誘導炉
中で溶製したのち、ｆｎ’Ｚｉし、被測定軸２となる形
状に機械加工を施したあと、同じく第１表に示す条件で
熱処理を施して被測定軸２を作製した。上記被測定軸２は、直径が２０ｍｍの軸の表面部分に、
軸心方向に対し所定の角度（この実施例では４５°）を
有する１１１１２ｍｍ、段差１ｍｍの凹状部３ａ、３ｂ
および凸状部４ａ、４ｂが一体に形成しである構造をな
すものである。次に、上記被測定軸２を用いたトルクセンサ１において
、第２図に示す電気回路図の励磁発振器１４より、コイ
ル５ａ、５ｂに対して周波数３０ＫＨｚ、電流３０ｍＡ
の交流を供給することによって被測定軸２→間隙６→ヨ
ーク７→間隙６→被測定軸２を磁路とする磁気回路を形
成させておき、この状態で左右回転方向にそれぞれ１ｋ
ｇｆｅｍのトルクを印加した際の前記被測定軸２の透磁
率変化をコイル５ａ、５ｂにおいてインダクタンス変化
として第２図に示した交流ブリッジにより検出すると、
このときの各トルクセンサ１の出力は第３図のようにな
り、このときの出力感度（第３図の角度θ）およびヒス
テリシス（第３図の幅ｈ）を調べた。これらの結果を同
じく第１表に示す、また、機械的特性として同じ材質、
熱処理を施した材料において引張試験を行った際の引張
強さの結果をあわせて第１表に示す。第１表に示す結果より明らかなように。Ａ立置が１１．０〜１５．０％の範囲にあり、実質的に
ＦｅとＡｌのみからなるＦｅ−Ａｌ系合金から構成され
た被測定軸２に対して５００°Ｃ以上の温度から５００
℃／　ｈ　ｒ以上の冷却速度で冷却した本発明例Ｎｏ、
　１〜４の場合には、感度が１　、５〜３　、２Ｖ／Ｋ
ｇ　ｆ　φｍ　、ヒステリシスが０〜７％となっていて
、感度は良好であり、ヒステリシスはややばらつきがあ
るものの比較的良好な値となっている。これに対して、Ａｌ量が１１．０〜１５．０％の範囲に
あるものの、熱処理時の冷却速度が小さい比較例Ｎｏ、
１２の場合には、ヒステリシスが大きな値となっている
。一方、Ａ立置が１１．０％より少ない９．５％のＡｌ量
を含み、実質的にＦｅとＡｆＬのみからなるＦｅ−Ａｌ
系合金から構成された被測定軸を用いた比較例Ｎｏ、１
４の場合には、本発明の条件を満足する熱処理を施して
も、感度が１．０Ｖ／Ｋｇｆ＠ｍと低く、ヒステリシス
が１４％と太きくなっている。また、Ａ立置が１５．０％を超える１６．５％のＡｌ量
を含む比較例Ｎｏ、１５の場合にも、本発明の条件を満
足する熱処理を施しても、感度が０．９Ｖ／Ｋｇｆ１１
ｍと低く、ヒステリシスが７％とやや高めになっている
。他方、Ｂ、Ｓｔ　、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ。Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｊ　、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ。Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ。Ｓｃ、Ｙおよび希土類元素のうちから選ばれる１種また
は２種以上を合計でｏ、ｏｉ〜５．０％含む被測定軸２
に対して５００°Ｃ以上の温度から５００℃／　ｈ　ｒ
以上の冷却速度で冷却した本発明例Ｎｏ、　５　、６　
、７、およびＣを０．０１〜０．５０％と、Ｃｒ　、　
Ｍ　ｏ　、　Ｗ　、　Ｖ　、　Ｎ　ｂ　。Ｔａ、Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｈｆのうちから選ばれる１種また
は２種以上を合計で０．０１〜５．０％とを含む被測定
軸２に対して５００℃以上の温度から５００℃／　ｈ　
ｒ以上の冷却速度で冷却した本発明例Ｎｏ、　８　、９
、さらには上記Ｂ〜希土類元素の１種以上とＣとを含む
被測定軸２に対して５００℃以上の温度から５００℃／
　ｈ　ｒ以上の冷却速度で冷却した本発明Ｎｏ、１０．
１１の場合には、感度が１　、３〜２　、７Ｖ／Ｋｇ　
ｆ　・ｍと高く、ヒステリシスが２〜６％と比較的良好
な値となっている。そして、上記Ｂ〜希土類元素の１種以上および／または
ＣとＣｒ−Ｈｆの１種以上とを適量添加したＦｅ−Ａｊ
ｌ系合金を素材とする被測定軸２を用いた場合と、実質
的にＡｌとＦｅのみからなるＦｅ−Ａｌ系合金を素材と
する被測定軸２を用いた場合とを比較すると、感度やヒ
ステリシスに代表される特性にさほど大きな差はなく、
Ｆｅ−Ａｌ系合金に上記元素を添加することによって、
第１表に示すように強度を高めうることが確かめられ、
さらには靭性、加工性等を向上させうることが確められ
た。しかし、上記元素の添加量が適量を超える場合、例えば
比較例崩、１６のように６．８％を含んでいる場合には
、感度が０．７Ｖ／Ｋｇｆ＊ｍと低く、ヒステリシスが
１８％とかなり大きいものとなっていた。さらに、熱処理温度が５００℃よりも低い例えば比較例
Ｎｏ、１７のように４００℃である場合には、感度が０
．８ｖ／Ｋｇｆ・ｍと低く、ヒステリシスはかなり大き
いものとなっている。次に、先の実施例の本発明例Ｎｏ、　２　、Ｎｏ、　　
１０の成分をもつ被測定軸２を用いて、熱処理後の冷却
速度を変化させてトルクセンサの出力特性を調べた。こ
れらのうち、実施例Ｎ００２の場合には。１１００’ＣＸ３時間加、％後７００℃ｔ−ｔ’徐冷し
、７００℃から種々の冷却速度で冷却した。また、実施
例Ｎｏ、１０の場合には、１１００℃×３時間加熱後、
種々の冷却速度で冷却した。そして。トルクセンサの出力特性は、先の実施例と全く同様の条
件で調査した。その結果を第４図に示す。第４図に示すように、Ｈ２中または真空中で１００℃／
ｈｒ　、３００’０／ｈｒで冷却した場合には、いずれ
もヒステリシスが１０％以」二と太き〈なっている、し
かし、Ｎ２中または真空中で５００℃／　ｈ　ｒで冷却
した場合、Ｎ２中またはＮ２中で１０００℃／ｈｒ、５
０００℃／ｈｒ’ｔ’急冷した場合、さらに真空中で油
冷（約ｌＯＯ℃／　ｓ　ｅ　ｃ　＝約３．６Ｘ１０’−
℃／ｈｒ）した場合には、ヒステリシスは１０％以下と
小さくなっている。そして、一般には、トルクセンサの
トルク検出精度としてはヒステリシスが１０％以下であ
ることが必要とされるので１本発明におけるＦｅ−Ａｌ
系合金を用いた被測定軸２に対する熱処理方法としては
、５００℃以上の温度から５００℃／ｈｒ以上の冷却速
度で冷却することが必要であることが確かめられた。なお、上記実施例では、コイル５ａ、５ｂが励磁手段用
のコイルと検出手段用のコイルとに共通使用されている
トルクセンサ１を例にとって説明したが、そのほか、第
５図に例示したトルクセンサ２１のように、被測定軸２
２の外周部に、当該被測定軸２２との間に間隙２３をお
いて、高透磁率材料からなるヨーク２４を配設し、この
ヨーク２４には、励磁手段としての励磁コイル２５と検
出手段としての検出コイル２６とを設けた構造をなすも
のとすることもでき、特に限定されない。

【発明の効果】

以上説明してきたように１本発明は、被測定軸と、前記
被測定軸を磁路の一部とする磁気回路を形成する励磁手
段と、前記被測定軸を通る磁歪成分を検出する検出手段
を備えたトルクセンサにおいて、前記被測定軸の少なく
とも一部が、重量％で、Ａｌを１１．０−１５．０％含
み、必要に応じてＢ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓ
ｂ。Ｃｕ、Ｎｉ　、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ。Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ　、Ｚｒ、Ｈｆ　、Ｂｅ、Ｓｃ。Ｙ、！土類元素のうちから選ばれる１種または２種以上
の元素を合計で０．０１〜５．０％含み、同じく必要に
応じて、Ｃを０．０１〜０．５０％と、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ
、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ　。Ｚｒ、Ｈｆのうちから選ばれる１種または２種以上の元
素を合計で０．０１〜５．０％とを含み。残部が実質的にＦｅからなるＦ　ｅ−Ａｌ系合金を素材
としており、前記被測定軸に対して、５００°Ｃ以上の
温度から５００℃／　ｈ　ｒ以上の冷却速度で冷却する
熱処理を施すようにしているので、被測定軸の強度を十
分に確保したうえ、当該トルクセンサの出力感度を十分
良好なものにすることが可能であるとともに、ヒステリ
シスを小さなものにすることが可能であり、トルクの検
出を正確に実施することができるようになる。そして、特に動力伝達軸のような負荷の大きい回転軸そ
れ自体を被測定軸として使用し、当該回転軸に加えられ
るトルクを検出する場合において１回転軸の強度を十分
に確保したうえで、トルクセンサの検出感度を大きなも
のにすることができると同時に、ヒステリシスを小さな
ものにすることができ、トルクの検出をきわめて簡便な
構成にしてしかも正確に行うことができるという非常に
潰れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるトルクセンサの構造例を示
す軸方向断面説明図、第２図は第１図のトルクセンサに
接続する電気回路の構成を例示する説明図、第３図は第
１図のトルクセンサの出力特性を示すグラフ、第４図は
ｔ　ｔｏｏ℃×３時間加熱後に種々の冷却速度で冷却し
た場合のヒステリシスへの影響を調査した結果を示すグ
ラフ、第５図（ａ）（ｂ）はトルクセンサの他の構造例
を示す各々軸方向説明図および軸直角方向説明図、第６
図は第５図のトルクセンサの出力特性を示すグラフであ
る。１．２１・・・トルクセンサ、２，２２・・・被測定軸
、５ａ、５ｂ・・・コイル（励磁手段および検出手段）
、２５・・・励磁コイル（励磁手段）、２６・・・検出
コイル（検出手段）。特許出願人　　　　日産自動車株式会社同出願人　　　
　　大同特殊鋼株式会社代理人弁理士　　　小　　塩　
　　豊第２図（ｔ）　１４第３図第４図冷ｔｐ　ｔ　／Ｉ　（’ｃ／ｈ、）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被測定軸と、前記被測定軸を磁路の一部とする磁
気回路を形成する励磁手段と、前記被測定軸を通る磁歪
成分を検出する検出手段を備えたトルクセンサにおいて
、前記被測定軸の少なくとも一部が、重量％で、Ａｌを
１１．０〜１５．０％含み、残部が実質的にＦｅからな
るＦｅ−Ａｌ系合金を素材としており、前記被測定軸に
対して、５００℃以上の温度から５００℃／ｈｒ以上の
冷却速度で冷却する熱処理を施すことを特徴とするトル
クセンサ用被測定軸の熱処理方法。
（２）被測定軸と、前記被測定軸を磁路の一部とする磁
気回路を形成する励磁手段と、前記被測定軸を通る磁歪
成分を検出する検出手段を備えたトルクセンサにおいて
、前記被測定軸の少なくとも一部が、重量％で、Ａｌを
１１．０〜１５．０％含み、さらに、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、
Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓｂ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ
、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ
、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素のうちから選ばれる１種または
２種以上の元素を合計で０．０１〜５．０％含み、残部
が実質的にＦｅからなるＦｅ−Ａｌ系合金を素材として
おり、前記被測定軸に対して、５００℃以上の温度から
５００℃／ｈｒ以上の冷却速度で冷却する熱処理を施す
ことを特徴とするトルクセンサ用被測定軸の熱処理方法
。
（３）被測定軸と、前記被測定軸を磁路の一部とする磁
気回路を形成する励磁手段と、前記被測定軸を通る磁歪
成分を検出する検出手段を備えたトルクセンサにおいて
、前記被測定軸の少なくとも一部が、重量％で、Ａｌを
１１．０〜１５．０％含み、さらに、Ｃを０．０１〜０
．５０％と、Ｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｐ、Ｓｂ、
Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素
のうちから選ばれる１種または２種以上の元素を合計で
０．０１〜５．０％含み、残部が実質的にＦｅからなる
Ｆｅ−Ａｌ系合金を素材としており、前記被測定軸に対
して、５００℃以上の温度から５００℃／ｈｒ以上の冷
却速度で冷却する熱処理を施すことを特徴とするトルク
センサ用被測定軸の熱処理方法。