JP2002250662A - トルクセンサおよびその製造方法 - Google Patents
トルクセンサおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量産性に優れるとともに耐久性にも優れた回
転方向の検出が可能な高感度磁歪式トルクセンサおよび
その製造方法を提供する。 【解決手段】 軸の表面に磁気歪み効果を有する磁歪膜
がめっき法、溶射法、スパッタ法または蒸着法により形
成され、前記軸に加えられるトルクを検出するトルクセ
ンサであって、前記軸と前記磁歪膜の間に前記軸および
前記磁歪膜より融点の低い中間膜がめっき法、溶射法、
スパッタ法または蒸着法により形成されている。また磁
歪膜の形成後に、前記軸の融点以下かつ前記磁歪膜の融
点以下で、前記中間膜の融点以上の温度において、軸に
トルクを印加した状態で前記中間膜の融点以下の温度ま
で降温し、その後前記トルクを除去する。
転方向の検出が可能な高感度磁歪式トルクセンサおよび
その製造方法を提供する。 【解決手段】 軸の表面に磁気歪み効果を有する磁歪膜
がめっき法、溶射法、スパッタ法または蒸着法により形
成され、前記軸に加えられるトルクを検出するトルクセ
ンサであって、前記軸と前記磁歪膜の間に前記軸および
前記磁歪膜より融点の低い中間膜がめっき法、溶射法、
スパッタ法または蒸着法により形成されている。また磁
歪膜の形成後に、前記軸の融点以下かつ前記磁歪膜の融
点以下で、前記中間膜の融点以上の温度において、軸に
トルクを印加した状態で前記中間膜の融点以下の温度ま
で降温し、その後前記トルクを除去する。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ひずみ効果磁
気異方性を利用して軸に印加されたトルクに対応して生
じる磁歪膜の磁気特性変化によりトルク検出を行うトル
クセンサおよびその製造する方法に関する。特に車両用
の電動式パワーステアリング装置として、補助操舵トル
クとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速し
て操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホィールに
印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように
構成したものにおいて、入力軸に伝達された操舵力、す
なわちトルクを検出するためのトルクセンサとして好ま
しく用いることができる。このトルクセンサの検出結果
に応じて電動モータが駆動され、補助操舵力を発生する
ことで、安定した車両の運転を実現できる。
気異方性を利用して軸に印加されたトルクに対応して生
じる磁歪膜の磁気特性変化によりトルク検出を行うトル
クセンサおよびその製造する方法に関する。特に車両用
の電動式パワーステアリング装置として、補助操舵トル
クとなる電動モータの回転出力を歯車装置により減速し
て操舵機構の出力軸に伝達し、ステアリングホィールに
印加された操舵力を補助して、車輪の操舵を行うように
構成したものにおいて、入力軸に伝達された操舵力、す
なわちトルクを検出するためのトルクセンサとして好ま
しく用いることができる。このトルクセンサの検出結果
に応じて電動モータが駆動され、補助操舵力を発生する
ことで、安定した車両の運転を実現できる。
【従来の技術】磁歪式トルクセンサは例えばステンレス
などの非磁性体、あるいはＳＣＭ材等の磁性体からなる
軸の表面に例えばＮｉ−Ｆｅ合金膜等の磁歪膜を設け、
応力による磁歪膜の磁気特性変化からトルクを検出する
ものであり、その動作原理は磁気ひずみ効果磁気異方性
（磁気弾性効果磁気異方性）、すなわち、磁歪膜にトル
クを印加することで生じる磁気異方性の変化により透磁
率や損失等の磁気特性が変化する現象を利用するもので
ある。より詳細には磁気異方性の変化を外部に設けた磁
気回路によりインダクタンス変化、インダクタンス変化
にともなうリアクタンス変化、インピーダンス変化、イ
ンピーダンスの中の抵抗変化等に変換し、それを計測す
ることによりトルクを検出する。例えば、正の磁歪定数
を有する磁歪膜に対して引っ張り応力が印加されたとき
に透磁率が増加し、反対に圧縮応力が印加されたときに
は透磁率が減少する。この応力による磁歪膜の透磁率の
変化を電気信号として計測することで軸に加えられたト
ルクを検出することができる。このような磁歪式トルク
センサは回転軸を軸としてねじりトルクを検出するトル
クセンサとして広く利用されている。そして、例えば、
電気学会マグネティクス研究会資料、ＭＡＧ−８１−７
１（１９８１年）や、特公平６−６３８７６号公報には
回転軸に対してあらかじめ所定の方向に所定のねじりト
ルクを加えた状態にして、磁気異方性を有する磁歪膜を
回転軸の表面に接着により設け、その後前記ねじりトル
クを除去することで、ねじりトルクゼロ近傍でのオフセ
ット電圧や左右のねじりトルクに対する感度の違いなど
の悪影響を除去した磁歪式トルクセンサの製造方法が開
示されている。しかし、磁歪膜を接着した場合、薄帯の
巻き始めと巻き終わりに起因する磁気特性が不均一とな
り、軸の回転にともない出力がドリフトするという問題
があった。特開昭６２−１８４３２３号公報には、溶射
法により、特開昭５９−１６４９３１公報にはめっき法
により、軸に直接、磁歪膜を設けたトルクセンサが開示
されている。これらのトルクセンサでは上述した磁歪膜
を接着した場合の磁気特性が不均一となる問題とそれに
起因する出力がドリフトする問題を解決している。ま
た、このトルクセンサでは軸の回転に対して均一な磁歪
膜が形成可能であり、コイルを軸方向に対して傾けて配
置することによりトルクを検出する。しかし、このよう
な複雑な構成の検出コイルを必要としており、ましてや
軸のトルクを検出するために好ましい斜め４５度方向へ
の異方性付与を行うことはできない。また、日本応用磁
気学会誌、２２号、１０７４ページには、ＮｉＦｅスパ
ッタ膜を軸上に形成したトルクセンサが開示されてい
る。スパッタ法により膜を形成するため、別の工程で作
製した磁歪膜を軸に貼り付ける必要が無く、さらに回転
させながら軸上に膜を形成することで、軸の円周方向の
均一性向上がはかられている。しかし、形成時の内部応
力と磁歪定数との関係から材料の選択の制約が多いこ
と、パターン形状に制約があることが述べられている。
特開平１０−１８５７１３号公報には、めっき法で軸に
直接設けられた磁歪膜が異方性の付き方が不完全である
問題を解決するために、起歪体に電流を通電しながら炉
内で熱処理を行う歪みセンサが開示されている。この方
法で付与されるのは軸長手方向に対して直角方向の誘導
磁気異方性であり、軸のトルクを検出するために好まし
い斜め４５度方向への異方性付与は不可能であった。
などの非磁性体、あるいはＳＣＭ材等の磁性体からなる
軸の表面に例えばＮｉ−Ｆｅ合金膜等の磁歪膜を設け、
応力による磁歪膜の磁気特性変化からトルクを検出する
ものであり、その動作原理は磁気ひずみ効果磁気異方性
（磁気弾性効果磁気異方性）、すなわち、磁歪膜にトル
クを印加することで生じる磁気異方性の変化により透磁
率や損失等の磁気特性が変化する現象を利用するもので
ある。より詳細には磁気異方性の変化を外部に設けた磁
気回路によりインダクタンス変化、インダクタンス変化
にともなうリアクタンス変化、インピーダンス変化、イ
ンピーダンスの中の抵抗変化等に変換し、それを計測す
ることによりトルクを検出する。例えば、正の磁歪定数
を有する磁歪膜に対して引っ張り応力が印加されたとき
に透磁率が増加し、反対に圧縮応力が印加されたときに
は透磁率が減少する。この応力による磁歪膜の透磁率の
変化を電気信号として計測することで軸に加えられたト
ルクを検出することができる。このような磁歪式トルク
センサは回転軸を軸としてねじりトルクを検出するトル
クセンサとして広く利用されている。そして、例えば、
電気学会マグネティクス研究会資料、ＭＡＧ−８１−７
１（１９８１年）や、特公平６−６３８７６号公報には
回転軸に対してあらかじめ所定の方向に所定のねじりト
ルクを加えた状態にして、磁気異方性を有する磁歪膜を
回転軸の表面に接着により設け、その後前記ねじりトル
クを除去することで、ねじりトルクゼロ近傍でのオフセ
ット電圧や左右のねじりトルクに対する感度の違いなど
の悪影響を除去した磁歪式トルクセンサの製造方法が開
示されている。しかし、磁歪膜を接着した場合、薄帯の
巻き始めと巻き終わりに起因する磁気特性が不均一とな
り、軸の回転にともない出力がドリフトするという問題
があった。特開昭６２−１８４３２３号公報には、溶射
法により、特開昭５９−１６４９３１公報にはめっき法
により、軸に直接、磁歪膜を設けたトルクセンサが開示
されている。これらのトルクセンサでは上述した磁歪膜
を接着した場合の磁気特性が不均一となる問題とそれに
起因する出力がドリフトする問題を解決している。ま
た、このトルクセンサでは軸の回転に対して均一な磁歪
膜が形成可能であり、コイルを軸方向に対して傾けて配
置することによりトルクを検出する。しかし、このよう
な複雑な構成の検出コイルを必要としており、ましてや
軸のトルクを検出するために好ましい斜め４５度方向へ
の異方性付与を行うことはできない。また、日本応用磁
気学会誌、２２号、１０７４ページには、ＮｉＦｅスパ
ッタ膜を軸上に形成したトルクセンサが開示されてい
る。スパッタ法により膜を形成するため、別の工程で作
製した磁歪膜を軸に貼り付ける必要が無く、さらに回転
させながら軸上に膜を形成することで、軸の円周方向の
均一性向上がはかられている。しかし、形成時の内部応
力と磁歪定数との関係から材料の選択の制約が多いこ
と、パターン形状に制約があることが述べられている。
特開平１０−１８５７１３号公報には、めっき法で軸に
直接設けられた磁歪膜が異方性の付き方が不完全である
問題を解決するために、起歪体に電流を通電しながら炉
内で熱処理を行う歪みセンサが開示されている。この方
法で付与されるのは軸長手方向に対して直角方向の誘導
磁気異方性であり、軸のトルクを検出するために好まし
い斜め４５度方向への異方性付与は不可能であった。
【発明が解決しようとする課題】上述したように磁歪式
トルクセンサでは、製造過程で軸にねじりトルクを加え
た状態で磁歪膜を形成または接着して磁気異方性を付与
する工程を加えることにより特性の向上がはかられてい
る。しかし、軸にトルクを加えた状態で磁歪膜を接着す
る場合、検出特性のばらつきを生じるという欠点があっ
た。特に、磁歪膜のみを高速急冷法等で作製し、軸に貼
り付ける方法では、磁歪膜の作製工程にさらに接着の工
程が加わり、さらには貼り付けることによる膜への応力
の発生、平面の磁歪膜を軸の円周上に貼り付けるために
円周上の少なくとも１カ所に張り合わせ箇所が生じる。
この部分の特性は他の部分と大きく異なることによるト
ルク出力値のバラツキが生じていた。また、軸にトルク
を加えた状態で磁歪膜を形成する場合、膜を形成する成
膜装置の成膜室は一般に小さく、磁歪膜の形成時に軸に
トルクを加えることは、装置上で大きな制約であった。
このため単位時間あたりの生産数量は小さくなり、結果
としてコスト高の原因となっていた。また、トルクを加
えるための治具などにも磁歪膜が形成されてしまうため
に、その防止のための対策が必要であると同時に、高価
な磁歪膜を不要な部分に形成してしまう経済的損失も無
視できないものであった。さらに例えば軸の中央部を固
定して、軸の両端を同じ方向にねじる等の複雑なねじり
トルク印加は膜を形成中に行うことは極めて困難であっ
た。このようにめっき法、溶射法、スパッタ法または蒸
着法で磁歪膜を形成することで、様々な利点があるが、
唯一、量産に適したバイアストルクを加える方法が無い
ことが大きな欠点であった。本発明の目的は、軸にトル
クを加えた状態で磁歪膜を形成する工程における装置上
の制約にともなう生産性の欠点と治具など余計な部分に
形成される経済的損失、軸にトルクを加えた状態で磁歪
膜を接着する工程に起因する検出特性のばらつき、軸の
円周方向での特性バラツキという欠陥を解決した磁歪式
トルクセンサとその製造方法を提供することにある。
トルクセンサでは、製造過程で軸にねじりトルクを加え
た状態で磁歪膜を形成または接着して磁気異方性を付与
する工程を加えることにより特性の向上がはかられてい
る。しかし、軸にトルクを加えた状態で磁歪膜を接着す
る場合、検出特性のばらつきを生じるという欠点があっ
た。特に、磁歪膜のみを高速急冷法等で作製し、軸に貼
り付ける方法では、磁歪膜の作製工程にさらに接着の工
程が加わり、さらには貼り付けることによる膜への応力
の発生、平面の磁歪膜を軸の円周上に貼り付けるために
円周上の少なくとも１カ所に張り合わせ箇所が生じる。
この部分の特性は他の部分と大きく異なることによるト
ルク出力値のバラツキが生じていた。また、軸にトルク
を加えた状態で磁歪膜を形成する場合、膜を形成する成
膜装置の成膜室は一般に小さく、磁歪膜の形成時に軸に
トルクを加えることは、装置上で大きな制約であった。
このため単位時間あたりの生産数量は小さくなり、結果
としてコスト高の原因となっていた。また、トルクを加
えるための治具などにも磁歪膜が形成されてしまうため
に、その防止のための対策が必要であると同時に、高価
な磁歪膜を不要な部分に形成してしまう経済的損失も無
視できないものであった。さらに例えば軸の中央部を固
定して、軸の両端を同じ方向にねじる等の複雑なねじり
トルク印加は膜を形成中に行うことは極めて困難であっ
た。このようにめっき法、溶射法、スパッタ法または蒸
着法で磁歪膜を形成することで、様々な利点があるが、
唯一、量産に適したバイアストルクを加える方法が無い
ことが大きな欠点であった。本発明の目的は、軸にトル
クを加えた状態で磁歪膜を形成する工程における装置上
の制約にともなう生産性の欠点と治具など余計な部分に
形成される経済的損失、軸にトルクを加えた状態で磁歪
膜を接着する工程に起因する検出特性のばらつき、軸の
円周方向での特性バラツキという欠陥を解決した磁歪式
トルクセンサとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】上記のような課題は以下
の（１）乃至（１１）の本発明により解決される。 （１）被トルク検出体である軸とその表面に形成された
磁歪膜と前記磁歪膜の磁気特性の変化を検出するための
コイルからなるトルクセンサであって、前記軸と前記磁
歪膜との間に前記軸および前記磁歪膜の融点よりも低い
融点を有する中間膜が形成されていることを特徴とする
トルクセンサ。 （２）被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜が形成さ
れたトルクセンサであって、前記軸と前記磁歪膜との間
の一部に前記軸および前記磁歪膜の融点よりも低い融点
を有する中間膜が形成されていることを特徴とするトル
クセンサ。 （３）前記中間膜が、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄの
いずれかの金属、あるいはいずれかを主成分とする合金
であることを特徴とする（１）または（２）に記載のト
ルクセンサ。 （４）前記中間膜がめっき法、溶射法、スパッタ法また
は蒸着法により形成されていることを特徴とする（１）
乃至（３）のいずれかに記載のトルクセンサ。 （５）前記磁歪膜がめっき法、溶射法、スパッタ法また
は蒸着法により形成されていることを特徴とする（１）
乃至（４）のいずれかに記載のトルクセンサ。 （６）前記磁歪膜は検出するトルクに対してバイアスと
なるトルクが印加された状態であることを特徴とする
（１）乃至（５）のいずれかに記載のトルクセンサ。 （７）被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜が形成さ
れたトルクセンサの製造方法であって、前記軸と前記磁
歪膜の間に前記軸の融点よりも低い融点を有する中間膜
を形成したのち、前記中間膜の融点よりも高い融点を有
する前記磁歪膜を形成し、前記軸の融点以下かつ前記磁
歪膜の融点以下かつ前記中間膜の融点以上の温度におい
て、前記軸にトルクを印加した状態で熱処理を行い、降
温後に前記トルクを除去することを特徴とするトルクセ
ンサの製造方法。 （８）被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜が形成さ
れたトルクセンサの製造方法であって、前記軸と前記磁
歪膜の間の一部に前記軸の融点よりも低い融点を有する
中間膜を形成したのち、前記中間膜の融点よりも高い融
点を有する前記磁歪膜を形成し、前記軸の融点以下かつ
前記磁歪膜の融点以下かつ前記中間膜の融点以上の温度
において、前記軸にトルクを印加した状態で熱処理を行
い、降温後に前記トルクを除去することを特徴とするト
ルクセンサの製造方法。 （９）前記中間膜をめっき法、溶射法、スパッタ法また
は蒸着法により形成することを特徴とする（７）または
（８）に記載のトルクセンサの製造方法。 （１０）前記磁歪膜をめっき法、溶射法、スパッタ法ま
たは蒸着法により形成することを特徴とする（７）乃至
（９）のいずれかに記載のトルクセンサの製造方法。 （１１）前記熱処理の少なくとも降温工程において、前
記被トルク検出体である軸を回転しながら行うことを特
徴とする（７）乃至（１０）のいずれかに記載のトルク
センサの製造方法。 上記の本発明を用いることにより、簡便な方法で量産性
に優れ製造ばらつきが少ないとともに軸の周方向均一性
にも優れた磁歪式トルクセンサおよびその製造方法を得
ることができる。そして、さらには製造工程で生じる不
良品を修正し、損失を低減することができる。
の（１）乃至（１１）の本発明により解決される。 （１）被トルク検出体である軸とその表面に形成された
磁歪膜と前記磁歪膜の磁気特性の変化を検出するための
コイルからなるトルクセンサであって、前記軸と前記磁
歪膜との間に前記軸および前記磁歪膜の融点よりも低い
融点を有する中間膜が形成されていることを特徴とする
トルクセンサ。 （２）被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜が形成さ
れたトルクセンサであって、前記軸と前記磁歪膜との間
の一部に前記軸および前記磁歪膜の融点よりも低い融点
を有する中間膜が形成されていることを特徴とするトル
クセンサ。 （３）前記中間膜が、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄの
いずれかの金属、あるいはいずれかを主成分とする合金
であることを特徴とする（１）または（２）に記載のト
ルクセンサ。 （４）前記中間膜がめっき法、溶射法、スパッタ法また
は蒸着法により形成されていることを特徴とする（１）
乃至（３）のいずれかに記載のトルクセンサ。 （５）前記磁歪膜がめっき法、溶射法、スパッタ法また
は蒸着法により形成されていることを特徴とする（１）
乃至（４）のいずれかに記載のトルクセンサ。 （６）前記磁歪膜は検出するトルクに対してバイアスと
なるトルクが印加された状態であることを特徴とする
（１）乃至（５）のいずれかに記載のトルクセンサ。 （７）被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜が形成さ
れたトルクセンサの製造方法であって、前記軸と前記磁
歪膜の間に前記軸の融点よりも低い融点を有する中間膜
を形成したのち、前記中間膜の融点よりも高い融点を有
する前記磁歪膜を形成し、前記軸の融点以下かつ前記磁
歪膜の融点以下かつ前記中間膜の融点以上の温度におい
て、前記軸にトルクを印加した状態で熱処理を行い、降
温後に前記トルクを除去することを特徴とするトルクセ
ンサの製造方法。 （８）被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜が形成さ
れたトルクセンサの製造方法であって、前記軸と前記磁
歪膜の間の一部に前記軸の融点よりも低い融点を有する
中間膜を形成したのち、前記中間膜の融点よりも高い融
点を有する前記磁歪膜を形成し、前記軸の融点以下かつ
前記磁歪膜の融点以下かつ前記中間膜の融点以上の温度
において、前記軸にトルクを印加した状態で熱処理を行
い、降温後に前記トルクを除去することを特徴とするト
ルクセンサの製造方法。 （９）前記中間膜をめっき法、溶射法、スパッタ法また
は蒸着法により形成することを特徴とする（７）または
（８）に記載のトルクセンサの製造方法。 （１０）前記磁歪膜をめっき法、溶射法、スパッタ法ま
たは蒸着法により形成することを特徴とする（７）乃至
（９）のいずれかに記載のトルクセンサの製造方法。 （１１）前記熱処理の少なくとも降温工程において、前
記被トルク検出体である軸を回転しながら行うことを特
徴とする（７）乃至（１０）のいずれかに記載のトルク
センサの製造方法。 上記の本発明を用いることにより、簡便な方法で量産性
に優れ製造ばらつきが少ないとともに軸の周方向均一性
にも優れた磁歪式トルクセンサおよびその製造方法を得
ることができる。そして、さらには製造工程で生じる不
良品を修正し、損失を低減することができる。
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面を参照しつつ説明する。本発明のトルクセンサの
最小構成要素は被トルク検出体である軸とその表面に形
成された磁歪膜と前記軸と前記磁歪膜との間の少なくと
も一部に形成された中間膜と前記磁歪膜の磁気特性の変
化を検出するためのコイルである。図１は、本発明の好
適な実施の一形態としての磁歪式トルクセンサの断面図
である。この磁歪式トルクセンサは軸である回転軸（１
１）とその表面に形成された磁歪膜（１２）、中間膜
（１６）、回転軸（１１）および磁歪膜（１２）から間
隙を設けて配置される励磁コイル（１３）、磁歪膜の磁
気特性の変化を検出するためのピックアップコイル（１
４）および軟磁性材料からなる円筒状のヨーク（１５）
から構成される。トルクの検出の原理を説明する。励磁
コイル（１３）は交流が印加され磁歪膜（１２）を励磁
する。このときピックアップコイル（１４）には誘起電
圧が生じる。磁歪膜（１２）はトルクが加わると応力が
生じ磁気ひずみ効果により透磁率が変化し、それに応じ
てピックアップコイル（１４）に生じる誘起電圧は変化
する。従って、この誘起電圧を測定することでトルクを
検出することができる。本発明においては、軸の表面に
磁気歪み効果を有する磁歪膜の形成方法はめっき法、溶
射法、スパッタ法または蒸着法などにより形成されるこ
とが望ましい。これらの手法で形成することにより、軸
に磁歪膜を接着剤等で貼り付ける工程が無くなると同時
に、軸円周方向に切れ目無く均一な磁歪膜を形成するこ
とが可能となる。しかしながら、軸に磁歪膜を接着剤等
で貼り付ける方法とは異なり、磁歪膜の形成時に加わっ
た応力を解放することが困難であり、かつトルクセンサ
として不可欠なバイアストルクを加えることが困難とな
ってしまう。このため本発明においては、図１（ｂ）に
示す軸の断面図のように磁歪膜との間に中間膜を形成す
る。この中間膜の形成方法は、磁歪膜の形成と同様にめ
っき法、溶射法、スパッタ法または蒸着法により形成さ
れることが望ましい。また、この中間膜の材質は、軸お
よび磁歪膜の融点よりも低い融点を有する材料から選択
される。一般に磁歪膜や軸の融点は８００℃以上である
ので、それ未満であれば良いが、融点４００℃以下が好
ましい。軸あるいは磁歪膜と、中間膜の融点の差は、１
００℃以上、好ましくは２００℃以上である。具体的に
は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄのいずれかの金属、
あるいはいずれかを主成分とする合金が特に好ましい。
上記主成分とする金属の融点は、例えばＳｎ（２３２
℃）、Ｐｂ（３２７℃）、ＳｎＰｂ（１８２℃）、Ｂｉ
（２７１℃）、Ｃｄ（３２１℃）、Ｉｎ（１５６℃）で
ある。また、中間膜の膜厚は、０．１〜５００μｍ、好
ましくは０．５〜５０μｍ、特に好ましくは０．５〜２
０μｍである。前記範囲未満では、十分なバイアストル
クを印加することが困難となり、前記範囲を超える膜厚
ではトルクが磁歪膜に十分に伝わらないため、いずれの
場合も検出感度が低下する。また、前記金属から選ばれ
る１種を主成分とし、副成分として前記金属から選ばれ
る１種以上の金属を含む合金や、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎ
ｉ等の高融点金属やＰ、Ｃ、Ｓ等の非金属をさらに１０
ｗｔ％以下含有する組成であっても、その合金の融点が
上記温度未満であれば問題はない。また、上記中間膜と
して、価格、安全性の観点からＳｎが好ましく、Ｓｎま
たはＳｎ合金めっき膜とする場合には、公知の各種のめ
っき浴、めっき条件を使用することが可能である。例え
ばホウフッ化物浴、硫酸浴、有機スルホン酸浴等であ
る。さらに錯化剤として、エチレンジアミンテトラ酢
酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、トリエチレンテ
トラミンヘキサ酢酸等を加えたりめっき被膜の粒子を微
細化させるために水溶性高分子化合物、例えば、スチレ
ン化フェノール、２価フェノール、１価フェノール、脂
肪族アミンおよび脂肪族アルコールのエチレンオキシド
およびプロピレンオキシド付加物、そしてゼラチンおよ
びペプトン等を併せて添加することが可能である。な
お、磁歪膜が形成される部分の表面粗さは下地膜、中間
膜の形成方法、形成条件により左右されることも多い。
めっき法で下地膜、中間膜を形成する場合に、表面粗さ
を小さくするために、公知の光沢めっき浴を用いること
が可能である。逆に密着強度を重視する場合には、半光
沢浴や無光沢浴を用いることができる。なお、特に中間
層の硬度が、磁歪層の硬度の５０％以下、好ましくは３
０％以下であるように選択することで、過負荷トルクが
印加された場合に、磁歪膜の破壊、剥離を防止すること
も可能である。例えば磁歪膜にＮｉＦｅ（ビッカース硬
度４００）を用い、中間膜にＳｎ（ビッカース硬度４
０）を用いた場合が、これに相当する。本発明のトルク
センサは、上記の構造をしているために、磁歪膜の形成
後に、前記軸の融点以下かつ前記磁歪膜の融点以下で、
前記中間膜の融点以上の温度において、軸にトルクを印
加した状態に保持し、そして前記中間膜の融点以下の温
度まで降温することで、バイアストルクを印加すること
が可能となる。前記軸の融点以下かつ磁歪膜の融点以下
で、中間膜の融点以上の温度の中でも、中間膜の融点よ
り１０〜２００℃高い温度にすることが好ましい。前記
温度未満では十分なバイアストルク印加が行われない。
前記範囲を越えることは、エネルギー的に無駄である。
上記熱処理は、通常のオーブン等による熱処理だけでな
く、高周波誘導加熱法やレーザー照射による加熱法等に
よる短時間昇温、冷媒等による急冷（降温）も可能であ
る。また、基体（軸）全体を熱処理する必要は無く、バ
イアストルクを印加したい磁歪膜の成膜された部分のみ
を上記温度以上とすれば良いことは明らかである。この
ため磁歪膜が形成されていない軸の両端にトルク印加の
ための治具等を設けることが容易となる。磁歪膜は、大
きな磁歪定数を持つ磁性膜が用いられる。具体的には正
の磁歪定数を持つ磁歪膜として公知の各種の組成膜、例
えばＮｉ−Ｆｅ（Ｆｅ＝３０〜６５ｗｔ％）合金膜、Ｆ
ｅ−Ｃｏ（Ｃｏ＝４０〜７０ｗｔ％）合金膜、ＴｂＦｅ
2に代表されるＴｂＦｅ合金膜、ＤｙＦｅ2に代表される
ＤｙＦｅ合金膜等や、負の磁歪定数を持つ磁歪膜として
は公知の各種の組成膜、例えばＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ膜や、
ＳｍＦｅ2に代表されるＳｍＦｅ合金膜等を用いること
ができる。また、これらの磁歪膜には主組成である金属
元素以外に１ｗｔ％以下のＣ、Ｓ、Ｈあるいは他の非金
属元素を含有していても差し支えない。めっき法は低温
での形成が可能であり湾曲した曲面であっても均一な膜
を形成することができるため好適である。例えば電気め
っき法により形成されるＮｉ−Ｆｅ合金膜は、その磁気
特性、膜形成の生産性から見て特に好ましい。Ｎｉ−Ｆ
ｅめっき膜は公知のめっき浴から形成することができ
る。特に応力緩和剤としてサッカリンナトリウムを添加
したり、鉄イオンの酸化防止剤として次亜リン酸イオン
やアスコルビン酸イオンを添加することも好ましく用い
ることができる。このようなめっき膜には、膜中に炭
素、硫黄等が共析し、磁気特性、耐食性に大きな影響を
及ぼすことが知られている。その含有量は、主として前
記めっき浴添加剤により変化するため、適宜選択するこ
とが好ましい。また、磁歪膜が形成される部分の表面粗
さは、磁歪膜の磁気特性に影響を及ぼすことがある。表
面粗さが大きいと磁気特性が劣化し、トルク検出感度が
低下する。一般的には最大表面粗さが０．００１〜０．
５μｍが好ましい。前記範囲未満にするにはコストが高
くなり量産に適さないと同時に密着強度が低下し膜剥が
れが発生しやすくなる。前記範囲を越えると磁歪膜の保
磁力が大きくなり結果として、トルク検出感度が低下す
る。但し、適度の方向性のあるすじ状の粗れの場合に
は、磁気異方性が誘導され逆にトルク検出感度の向上や
出力安定化に寄与する場合もある。例えば軸の円周方向
に平行に最大表面粗さ５μｍ、平均山間隔を１００μｍ
程度に設定すると円周方向に磁化容易軸が配向する。磁
歪膜の内部応力は、弱い引っ張り応力であることが、好
ましい。これは、熱処理の際に、軸から磁歪膜がリリー
スされやすいからである。もちろん強い圧縮応力は好ま
しくないが、無応力、弱い圧縮応力であっても特に問題
はない。本発明においては、磁歪膜の形状は従来のよう
に、回転軸に対して傾斜した方向にスリットを設ける必
要は特に無い。すなわち帯状であっても良い。このた
め、磁歪膜を所望の形状に形成するための、磁歪膜形成
をする際のマスキングを行う工程や形成後にエッチング
等により不要部分を除去する工程等を省くことが可能と
なる。もちろん、スリットを設けても差し支えない。な
お、磁歪膜形成の前処理として、軸との密着性向上、中
間膜と磁歪膜の間の拡散防止のためにさらに下地膜を軸
あるいは中間膜の上に形成しても差し支えない。下地膜
としては、例えば、ＡｕやＣｕ、Ｎｉ膜を用いることが
好ましい。保護膜としては、Ｎｉめっき膜や、Ｓｎめっ
き膜、エポキシ電着塗装膜等が好ましく、特に磁歪膜よ
りも自然電位が卑な合金からなるめっき膜を犠牲層保護
膜として設けることが好ましい。さらに必要に応じて液
体の油等の層を磁歪膜、あるいは、その保護膜上にさら
に設けることも可能である。また、磁歪膜の上に無機あ
るいは有機の保護膜を形成することも差し支えない。適
当な保護膜が形成された後に、バイアストルク印加のた
めの熱処理を行う場合には、特に不活性雰囲気中でなく
とも磁歪膜の酸化が起こらない場合もある。また、バイ
アストルク印加のための熱処理において同時に保護膜を
焼成、硬化することも可能である、例えば、ゾルゲル法
によるセラミック保護膜を熱処理時に焼成することが可
能である。軸にトルクを印加するには図２に示すよう軸
である回転軸（２１）に中間膜（２６）および磁歪膜
（２２）を形成の後、回転軸（２１）の一方の端部を固
定し、他方の端部をねじりトルクを加えた状態で固定す
ればよい。また、本発明においては中間膜は図２（ａ）
に示すように基体と磁歪膜の間の全体に形成されていて
もよいが、一部分にのみ形成されていてもよい。例えば
図２（ｂ）に示すように中間膜を軸と磁歪膜の間の一部
分にのみ形成し軸上に直接磁歪膜が形成されている部分
を有する構成としても良い。また、図２（ｃ）に示すよ
うに中間膜を軸に対して傾斜させたパターン状に形成し
ても良い。これらの構成ではバイアストルクを加える熱
処理工程において中間膜が形成されてなく磁歪膜が基体
に直接形成されている部分と中間膜が形成されている部
分との間で歪みを生じ効果的にバイアストルクを印加す
ることができる。昇温のための熱処理雰囲気は、磁歪膜
の酸化防止のために、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲
気、または真空中が好ましい。また、この熱処理は磁歪
膜の膜中に含まれる水素などの元素をガスとして放出さ
せる効果も有する。すなわち、製造時に使用温度よりも
高い温度で熱処理を行っているために、使用温度範囲に
おいてガスの放出が大幅に少ないため、磁歪膜の磁気特
性変化を防止することが可能である。例えばＴＤＳ（昇
温脱離ガス分析）法によれば、概ね１３０℃以上で膜か
らの放出が確認され、この放出につれて磁気特性、膜質
（硬度、脆性等）が変化する。この際に膜の結晶粒径の
粗大化等の現象も観察されている。言い換えれば本発明
のトルクセンサに用いられている熱処理を受けている磁
歪膜は、すでに製造時での熱処理工程でガス放出をして
いるために、従来の磁歪膜に比べて、熱処理温度以下で
はガス発生は大幅に少なく、結晶粒径の変化も小さいた
めに区別が可能となる。すなわち、製造された磁歪膜を
さらに熱処理するとき、本発明の磁歪膜は製造時の熱処
理温度以下では、従来の磁歪膜とガス発生に大きな差が
あり、製造時の熱処理温度以上では、大きな差は見られ
ないという特徴がある。熱処理の際に加えるねじりトル
クとしては０．５〜１００００Ｎ・ｍ程度が好ましく特
に好ましくは１〜１０００Ｎ・ｍである。前記範囲未満
では十分なトルクを膜に付与することができず出力が小
さくなる。前記範囲を超えるトルクの印加は、膜が軸か
ら剥離してしまうことがある。熱処理の際に加えるねじ
りトルクは、印加したいバイアストルクの大きさはもち
ろん、中間膜および磁歪膜の種類、膜厚を考慮して決定
されるが、概ね印加したいバイアストルクの１１０〜１
０００％が目安となる。本発明においては、所望の方向
にトルクを付与するだけでなくセンサとして無用な等方
的に作用している応力を除去することができる。このた
め磁歪膜の剥離の問題がなく密着力の強い膜を軸上に形
成することができる。さらに、本発明の磁歪式トルクセ
ンサは製造過程で生じる出力の小さい不良品であっても
再度、軸にトルクを加えた状態で熱処理を行うことで高
い出力を得るように修正が可能である。本発明による磁
歪式トルクセンサは単独で使用してもよいが図３に示す
ように２組の磁歪式トルクセンサを組み合わせて差動動
作させることが好ましい。この磁歪式トルクセンサは軸
である回転軸（３１）とその表面に形成された中間膜
（３８）、磁歪膜１（３２）、磁歪膜２（３３）、励磁
コイル（３４）、ピックアップコイル１（３５）、ピッ
クアップコイル２（３６）および軟磁性材料から成る円
筒状のヨーク（３７）から構成される。この場合、励磁
コイル（３４）は磁歪膜１（３２）、磁歪膜２（３３）
とも励磁するがそれぞれに励磁コイルを用いて励磁して
も差し支えない。また、２枚の磁歪膜は、連続した１枚
の膜でも差し支えない。図４は熱処理の際に２枚の磁歪
膜に与えるトルクの方向と熱処理後印加されるバイアス
トルクの方向を示す。２枚の磁歪膜に同符号の磁歪定数
を有する磁歪膜を用いる場合、トルク印加は図４（ａ）
に示すように行えばよい。すなわち、軸である回転軸
（４１）に中間膜（４６）、磁歪膜１（４２）、磁歪膜
２（４３）を形成の後、回転軸（４１）の中央に位置す
る部分を固定し、回転軸の両端を同じ方向にねじりトル
クを加えれば、両端から見て磁歪膜１（４２）、磁歪膜
２（４３）に異なる方向のトルクを加えることになる。
また、２枚の磁歪膜に磁歪定数の正負の符号が異なる磁
歪膜を用いることもできる。例えば一方を負の磁歪定数
を有するＮｉ膜とし、他方を正の磁歪定数を有するＮｉ
−Ｆｅ合金とすれば、磁歪膜の形成後、熱処理の際に２
枚の磁歪膜に同一方向のトルクを加える。この場合、図
４（ｂ）に示すように回転軸（４１）の中央部を固定し
回転軸の両端を反対方向にねじりトルクを加えるか、図
４（ｃ）に示すように一方の端部を固定し、他方の端部
をねじりトルクを加えれば、両端から見て磁歪膜１（４
２）、磁歪膜２（４３）に同一方向のトルクを加えるこ
とになる。さらに、中間膜を回転軸と２枚の磁歪膜それ
ぞれの間に形成せず図４（ｄ）に示すように磁歪膜の対
向する側の部分を回転軸に直接磁歪膜を形成する構成、
あるいは図４（ｅ）に示すように磁歪膜の対向する側の
部分にのみ中間膜を形成した構成とすることもできる。
これらの場合、効果的にバイアストルクを印加できるば
かりでなく、２つの磁歪膜を同符号の磁歪定数を有する
膜、特に同じ組成の膜で形成した場合であっても、一方
の端部を固定し、他方の端部をねじりトルクを加えれ
ば、２つの磁歪膜に逆向きのバイアストルクを印加する
ことができる。図４（ａ）、（ｄ）、（ｅ）において磁
歪膜（４２）、（４３）はそれぞれ別個に形成した構成
を示しているが１枚の磁歪膜として形成しても良い。そ
の場合、磁歪膜は、見かけ上１枚であるが、２枚の場合
と同様の効果を得ることができる。差動動作により使用
した場合には、図５に示すようにピックアップコイル１
の誘起電圧Ｖ１とピックアップコイル２の誘起電圧Ｖ２
の差Ｖ１−Ｖ２を出力とすればトルクの方向と大きさを
検出することができる。以上、本発明のトルクセンサ
は、軸の回転方向のトルクの検出について説明したが、
もちろん、被検出体である軸にトルクでは無く、軸の長
手方向に引張応力や圧縮応力が加えられた場合であって
もその応力に応じた出力を信号として検出する張力セン
サ等の応力センサとして適用することも可能である。す
なわち本発明におけるトルクセンサを応力センサと置き
換えることが可能である。また、本発明のトルクセンサ
の製造方法においては、好ましくは熱処理の工程におい
て、より好ましくは、少なくとも降温工程において、前
記被トルク検出体である軸を回転しながら行う。これは
低融点を有する中間膜が液体化あるいは軟性化した際
に、軸と磁歪膜の間で偏在することを防止するためであ
る。回転数は０．０１〜１００００回転／分、好ましく
は１〜１００回転／分であり、前記範囲以下では偏在を
十分に防止できないために、軸の回転方向でトルク出力
の変動が発生する等の問題がある。前記範囲以上では装
置が高価となり実用に適さない。さらに、軸はその長手
方向が、ほぼ水平になるような方向で保持し回転するこ
とが好ましい。これにより、軸長手方向で、低融点を有
する中間膜が液体化あるいは軟性化した際に、軸と磁歪
膜の間で偏在することを防止するためである。本発明の
トルクセンサにおいては、上記手法により磁歪膜に、検
出するトルクに対してバイアスとなるトルクが印加され
た状態で使用される。なお、バイアストルクが印加され
た状態か否かは外観からは判断することができない。し
かし、トルクに対する出力変化を評価すれば確認可能で
ある。さらに再度、トルクを印加しない状態で熱処理を
行い、バイアストルクを解放することが可能であり、再
熱処理前後の比較を行えばさらに確実である。なお、磁
歪膜、中間膜をめっき法、溶射法、スパッタ法または蒸
着法によれば、張り合わせ箇所が無く形成できる。
を図面を参照しつつ説明する。本発明のトルクセンサの
最小構成要素は被トルク検出体である軸とその表面に形
成された磁歪膜と前記軸と前記磁歪膜との間の少なくと
も一部に形成された中間膜と前記磁歪膜の磁気特性の変
化を検出するためのコイルである。図１は、本発明の好
適な実施の一形態としての磁歪式トルクセンサの断面図
である。この磁歪式トルクセンサは軸である回転軸（１
１）とその表面に形成された磁歪膜（１２）、中間膜
（１６）、回転軸（１１）および磁歪膜（１２）から間
隙を設けて配置される励磁コイル（１３）、磁歪膜の磁
気特性の変化を検出するためのピックアップコイル（１
４）および軟磁性材料からなる円筒状のヨーク（１５）
から構成される。トルクの検出の原理を説明する。励磁
コイル（１３）は交流が印加され磁歪膜（１２）を励磁
する。このときピックアップコイル（１４）には誘起電
圧が生じる。磁歪膜（１２）はトルクが加わると応力が
生じ磁気ひずみ効果により透磁率が変化し、それに応じ
てピックアップコイル（１４）に生じる誘起電圧は変化
する。従って、この誘起電圧を測定することでトルクを
検出することができる。本発明においては、軸の表面に
磁気歪み効果を有する磁歪膜の形成方法はめっき法、溶
射法、スパッタ法または蒸着法などにより形成されるこ
とが望ましい。これらの手法で形成することにより、軸
に磁歪膜を接着剤等で貼り付ける工程が無くなると同時
に、軸円周方向に切れ目無く均一な磁歪膜を形成するこ
とが可能となる。しかしながら、軸に磁歪膜を接着剤等
で貼り付ける方法とは異なり、磁歪膜の形成時に加わっ
た応力を解放することが困難であり、かつトルクセンサ
として不可欠なバイアストルクを加えることが困難とな
ってしまう。このため本発明においては、図１（ｂ）に
示す軸の断面図のように磁歪膜との間に中間膜を形成す
る。この中間膜の形成方法は、磁歪膜の形成と同様にめ
っき法、溶射法、スパッタ法または蒸着法により形成さ
れることが望ましい。また、この中間膜の材質は、軸お
よび磁歪膜の融点よりも低い融点を有する材料から選択
される。一般に磁歪膜や軸の融点は８００℃以上である
ので、それ未満であれば良いが、融点４００℃以下が好
ましい。軸あるいは磁歪膜と、中間膜の融点の差は、１
００℃以上、好ましくは２００℃以上である。具体的に
は、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｃｄのいずれかの金属、
あるいはいずれかを主成分とする合金が特に好ましい。
上記主成分とする金属の融点は、例えばＳｎ（２３２
℃）、Ｐｂ（３２７℃）、ＳｎＰｂ（１８２℃）、Ｂｉ
（２７１℃）、Ｃｄ（３２１℃）、Ｉｎ（１５６℃）で
ある。また、中間膜の膜厚は、０．１〜５００μｍ、好
ましくは０．５〜５０μｍ、特に好ましくは０．５〜２
０μｍである。前記範囲未満では、十分なバイアストル
クを印加することが困難となり、前記範囲を超える膜厚
ではトルクが磁歪膜に十分に伝わらないため、いずれの
場合も検出感度が低下する。また、前記金属から選ばれ
る１種を主成分とし、副成分として前記金属から選ばれ
る１種以上の金属を含む合金や、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎ
ｉ等の高融点金属やＰ、Ｃ、Ｓ等の非金属をさらに１０
ｗｔ％以下含有する組成であっても、その合金の融点が
上記温度未満であれば問題はない。また、上記中間膜と
して、価格、安全性の観点からＳｎが好ましく、Ｓｎま
たはＳｎ合金めっき膜とする場合には、公知の各種のめ
っき浴、めっき条件を使用することが可能である。例え
ばホウフッ化物浴、硫酸浴、有機スルホン酸浴等であ
る。さらに錯化剤として、エチレンジアミンテトラ酢
酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、トリエチレンテ
トラミンヘキサ酢酸等を加えたりめっき被膜の粒子を微
細化させるために水溶性高分子化合物、例えば、スチレ
ン化フェノール、２価フェノール、１価フェノール、脂
肪族アミンおよび脂肪族アルコールのエチレンオキシド
およびプロピレンオキシド付加物、そしてゼラチンおよ
びペプトン等を併せて添加することが可能である。な
お、磁歪膜が形成される部分の表面粗さは下地膜、中間
膜の形成方法、形成条件により左右されることも多い。
めっき法で下地膜、中間膜を形成する場合に、表面粗さ
を小さくするために、公知の光沢めっき浴を用いること
が可能である。逆に密着強度を重視する場合には、半光
沢浴や無光沢浴を用いることができる。なお、特に中間
層の硬度が、磁歪層の硬度の５０％以下、好ましくは３
０％以下であるように選択することで、過負荷トルクが
印加された場合に、磁歪膜の破壊、剥離を防止すること
も可能である。例えば磁歪膜にＮｉＦｅ（ビッカース硬
度４００）を用い、中間膜にＳｎ（ビッカース硬度４
０）を用いた場合が、これに相当する。本発明のトルク
センサは、上記の構造をしているために、磁歪膜の形成
後に、前記軸の融点以下かつ前記磁歪膜の融点以下で、
前記中間膜の融点以上の温度において、軸にトルクを印
加した状態に保持し、そして前記中間膜の融点以下の温
度まで降温することで、バイアストルクを印加すること
が可能となる。前記軸の融点以下かつ磁歪膜の融点以下
で、中間膜の融点以上の温度の中でも、中間膜の融点よ
り１０〜２００℃高い温度にすることが好ましい。前記
温度未満では十分なバイアストルク印加が行われない。
前記範囲を越えることは、エネルギー的に無駄である。
上記熱処理は、通常のオーブン等による熱処理だけでな
く、高周波誘導加熱法やレーザー照射による加熱法等に
よる短時間昇温、冷媒等による急冷（降温）も可能であ
る。また、基体（軸）全体を熱処理する必要は無く、バ
イアストルクを印加したい磁歪膜の成膜された部分のみ
を上記温度以上とすれば良いことは明らかである。この
ため磁歪膜が形成されていない軸の両端にトルク印加の
ための治具等を設けることが容易となる。磁歪膜は、大
きな磁歪定数を持つ磁性膜が用いられる。具体的には正
の磁歪定数を持つ磁歪膜として公知の各種の組成膜、例
えばＮｉ−Ｆｅ（Ｆｅ＝３０〜６５ｗｔ％）合金膜、Ｆ
ｅ−Ｃｏ（Ｃｏ＝４０〜７０ｗｔ％）合金膜、ＴｂＦｅ
2に代表されるＴｂＦｅ合金膜、ＤｙＦｅ2に代表される
ＤｙＦｅ合金膜等や、負の磁歪定数を持つ磁歪膜として
は公知の各種の組成膜、例えばＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ膜や、
ＳｍＦｅ2に代表されるＳｍＦｅ合金膜等を用いること
ができる。また、これらの磁歪膜には主組成である金属
元素以外に１ｗｔ％以下のＣ、Ｓ、Ｈあるいは他の非金
属元素を含有していても差し支えない。めっき法は低温
での形成が可能であり湾曲した曲面であっても均一な膜
を形成することができるため好適である。例えば電気め
っき法により形成されるＮｉ−Ｆｅ合金膜は、その磁気
特性、膜形成の生産性から見て特に好ましい。Ｎｉ−Ｆ
ｅめっき膜は公知のめっき浴から形成することができ
る。特に応力緩和剤としてサッカリンナトリウムを添加
したり、鉄イオンの酸化防止剤として次亜リン酸イオン
やアスコルビン酸イオンを添加することも好ましく用い
ることができる。このようなめっき膜には、膜中に炭
素、硫黄等が共析し、磁気特性、耐食性に大きな影響を
及ぼすことが知られている。その含有量は、主として前
記めっき浴添加剤により変化するため、適宜選択するこ
とが好ましい。また、磁歪膜が形成される部分の表面粗
さは、磁歪膜の磁気特性に影響を及ぼすことがある。表
面粗さが大きいと磁気特性が劣化し、トルク検出感度が
低下する。一般的には最大表面粗さが０．００１〜０．
５μｍが好ましい。前記範囲未満にするにはコストが高
くなり量産に適さないと同時に密着強度が低下し膜剥が
れが発生しやすくなる。前記範囲を越えると磁歪膜の保
磁力が大きくなり結果として、トルク検出感度が低下す
る。但し、適度の方向性のあるすじ状の粗れの場合に
は、磁気異方性が誘導され逆にトルク検出感度の向上や
出力安定化に寄与する場合もある。例えば軸の円周方向
に平行に最大表面粗さ５μｍ、平均山間隔を１００μｍ
程度に設定すると円周方向に磁化容易軸が配向する。磁
歪膜の内部応力は、弱い引っ張り応力であることが、好
ましい。これは、熱処理の際に、軸から磁歪膜がリリー
スされやすいからである。もちろん強い圧縮応力は好ま
しくないが、無応力、弱い圧縮応力であっても特に問題
はない。本発明においては、磁歪膜の形状は従来のよう
に、回転軸に対して傾斜した方向にスリットを設ける必
要は特に無い。すなわち帯状であっても良い。このた
め、磁歪膜を所望の形状に形成するための、磁歪膜形成
をする際のマスキングを行う工程や形成後にエッチング
等により不要部分を除去する工程等を省くことが可能と
なる。もちろん、スリットを設けても差し支えない。な
お、磁歪膜形成の前処理として、軸との密着性向上、中
間膜と磁歪膜の間の拡散防止のためにさらに下地膜を軸
あるいは中間膜の上に形成しても差し支えない。下地膜
としては、例えば、ＡｕやＣｕ、Ｎｉ膜を用いることが
好ましい。保護膜としては、Ｎｉめっき膜や、Ｓｎめっ
き膜、エポキシ電着塗装膜等が好ましく、特に磁歪膜よ
りも自然電位が卑な合金からなるめっき膜を犠牲層保護
膜として設けることが好ましい。さらに必要に応じて液
体の油等の層を磁歪膜、あるいは、その保護膜上にさら
に設けることも可能である。また、磁歪膜の上に無機あ
るいは有機の保護膜を形成することも差し支えない。適
当な保護膜が形成された後に、バイアストルク印加のた
めの熱処理を行う場合には、特に不活性雰囲気中でなく
とも磁歪膜の酸化が起こらない場合もある。また、バイ
アストルク印加のための熱処理において同時に保護膜を
焼成、硬化することも可能である、例えば、ゾルゲル法
によるセラミック保護膜を熱処理時に焼成することが可
能である。軸にトルクを印加するには図２に示すよう軸
である回転軸（２１）に中間膜（２６）および磁歪膜
（２２）を形成の後、回転軸（２１）の一方の端部を固
定し、他方の端部をねじりトルクを加えた状態で固定す
ればよい。また、本発明においては中間膜は図２（ａ）
に示すように基体と磁歪膜の間の全体に形成されていて
もよいが、一部分にのみ形成されていてもよい。例えば
図２（ｂ）に示すように中間膜を軸と磁歪膜の間の一部
分にのみ形成し軸上に直接磁歪膜が形成されている部分
を有する構成としても良い。また、図２（ｃ）に示すよ
うに中間膜を軸に対して傾斜させたパターン状に形成し
ても良い。これらの構成ではバイアストルクを加える熱
処理工程において中間膜が形成されてなく磁歪膜が基体
に直接形成されている部分と中間膜が形成されている部
分との間で歪みを生じ効果的にバイアストルクを印加す
ることができる。昇温のための熱処理雰囲気は、磁歪膜
の酸化防止のために、不活性雰囲気、例えば窒素雰囲
気、または真空中が好ましい。また、この熱処理は磁歪
膜の膜中に含まれる水素などの元素をガスとして放出さ
せる効果も有する。すなわち、製造時に使用温度よりも
高い温度で熱処理を行っているために、使用温度範囲に
おいてガスの放出が大幅に少ないため、磁歪膜の磁気特
性変化を防止することが可能である。例えばＴＤＳ（昇
温脱離ガス分析）法によれば、概ね１３０℃以上で膜か
らの放出が確認され、この放出につれて磁気特性、膜質
（硬度、脆性等）が変化する。この際に膜の結晶粒径の
粗大化等の現象も観察されている。言い換えれば本発明
のトルクセンサに用いられている熱処理を受けている磁
歪膜は、すでに製造時での熱処理工程でガス放出をして
いるために、従来の磁歪膜に比べて、熱処理温度以下で
はガス発生は大幅に少なく、結晶粒径の変化も小さいた
めに区別が可能となる。すなわち、製造された磁歪膜を
さらに熱処理するとき、本発明の磁歪膜は製造時の熱処
理温度以下では、従来の磁歪膜とガス発生に大きな差が
あり、製造時の熱処理温度以上では、大きな差は見られ
ないという特徴がある。熱処理の際に加えるねじりトル
クとしては０．５〜１００００Ｎ・ｍ程度が好ましく特
に好ましくは１〜１０００Ｎ・ｍである。前記範囲未満
では十分なトルクを膜に付与することができず出力が小
さくなる。前記範囲を超えるトルクの印加は、膜が軸か
ら剥離してしまうことがある。熱処理の際に加えるねじ
りトルクは、印加したいバイアストルクの大きさはもち
ろん、中間膜および磁歪膜の種類、膜厚を考慮して決定
されるが、概ね印加したいバイアストルクの１１０〜１
０００％が目安となる。本発明においては、所望の方向
にトルクを付与するだけでなくセンサとして無用な等方
的に作用している応力を除去することができる。このた
め磁歪膜の剥離の問題がなく密着力の強い膜を軸上に形
成することができる。さらに、本発明の磁歪式トルクセ
ンサは製造過程で生じる出力の小さい不良品であっても
再度、軸にトルクを加えた状態で熱処理を行うことで高
い出力を得るように修正が可能である。本発明による磁
歪式トルクセンサは単独で使用してもよいが図３に示す
ように２組の磁歪式トルクセンサを組み合わせて差動動
作させることが好ましい。この磁歪式トルクセンサは軸
である回転軸（３１）とその表面に形成された中間膜
（３８）、磁歪膜１（３２）、磁歪膜２（３３）、励磁
コイル（３４）、ピックアップコイル１（３５）、ピッ
クアップコイル２（３６）および軟磁性材料から成る円
筒状のヨーク（３７）から構成される。この場合、励磁
コイル（３４）は磁歪膜１（３２）、磁歪膜２（３３）
とも励磁するがそれぞれに励磁コイルを用いて励磁して
も差し支えない。また、２枚の磁歪膜は、連続した１枚
の膜でも差し支えない。図４は熱処理の際に２枚の磁歪
膜に与えるトルクの方向と熱処理後印加されるバイアス
トルクの方向を示す。２枚の磁歪膜に同符号の磁歪定数
を有する磁歪膜を用いる場合、トルク印加は図４（ａ）
に示すように行えばよい。すなわち、軸である回転軸
（４１）に中間膜（４６）、磁歪膜１（４２）、磁歪膜
２（４３）を形成の後、回転軸（４１）の中央に位置す
る部分を固定し、回転軸の両端を同じ方向にねじりトル
クを加えれば、両端から見て磁歪膜１（４２）、磁歪膜
２（４３）に異なる方向のトルクを加えることになる。
また、２枚の磁歪膜に磁歪定数の正負の符号が異なる磁
歪膜を用いることもできる。例えば一方を負の磁歪定数
を有するＮｉ膜とし、他方を正の磁歪定数を有するＮｉ
−Ｆｅ合金とすれば、磁歪膜の形成後、熱処理の際に２
枚の磁歪膜に同一方向のトルクを加える。この場合、図
４（ｂ）に示すように回転軸（４１）の中央部を固定し
回転軸の両端を反対方向にねじりトルクを加えるか、図
４（ｃ）に示すように一方の端部を固定し、他方の端部
をねじりトルクを加えれば、両端から見て磁歪膜１（４
２）、磁歪膜２（４３）に同一方向のトルクを加えるこ
とになる。さらに、中間膜を回転軸と２枚の磁歪膜それ
ぞれの間に形成せず図４（ｄ）に示すように磁歪膜の対
向する側の部分を回転軸に直接磁歪膜を形成する構成、
あるいは図４（ｅ）に示すように磁歪膜の対向する側の
部分にのみ中間膜を形成した構成とすることもできる。
これらの場合、効果的にバイアストルクを印加できるば
かりでなく、２つの磁歪膜を同符号の磁歪定数を有する
膜、特に同じ組成の膜で形成した場合であっても、一方
の端部を固定し、他方の端部をねじりトルクを加えれ
ば、２つの磁歪膜に逆向きのバイアストルクを印加する
ことができる。図４（ａ）、（ｄ）、（ｅ）において磁
歪膜（４２）、（４３）はそれぞれ別個に形成した構成
を示しているが１枚の磁歪膜として形成しても良い。そ
の場合、磁歪膜は、見かけ上１枚であるが、２枚の場合
と同様の効果を得ることができる。差動動作により使用
した場合には、図５に示すようにピックアップコイル１
の誘起電圧Ｖ１とピックアップコイル２の誘起電圧Ｖ２
の差Ｖ１−Ｖ２を出力とすればトルクの方向と大きさを
検出することができる。以上、本発明のトルクセンサ
は、軸の回転方向のトルクの検出について説明したが、
もちろん、被検出体である軸にトルクでは無く、軸の長
手方向に引張応力や圧縮応力が加えられた場合であって
もその応力に応じた出力を信号として検出する張力セン
サ等の応力センサとして適用することも可能である。す
なわち本発明におけるトルクセンサを応力センサと置き
換えることが可能である。また、本発明のトルクセンサ
の製造方法においては、好ましくは熱処理の工程におい
て、より好ましくは、少なくとも降温工程において、前
記被トルク検出体である軸を回転しながら行う。これは
低融点を有する中間膜が液体化あるいは軟性化した際
に、軸と磁歪膜の間で偏在することを防止するためであ
る。回転数は０．０１〜１００００回転／分、好ましく
は１〜１００回転／分であり、前記範囲以下では偏在を
十分に防止できないために、軸の回転方向でトルク出力
の変動が発生する等の問題がある。前記範囲以上では装
置が高価となり実用に適さない。さらに、軸はその長手
方向が、ほぼ水平になるような方向で保持し回転するこ
とが好ましい。これにより、軸長手方向で、低融点を有
する中間膜が液体化あるいは軟性化した際に、軸と磁歪
膜の間で偏在することを防止するためである。本発明の
トルクセンサにおいては、上記手法により磁歪膜に、検
出するトルクに対してバイアスとなるトルクが印加され
た状態で使用される。なお、バイアストルクが印加され
た状態か否かは外観からは判断することができない。し
かし、トルクに対する出力変化を評価すれば確認可能で
ある。さらに再度、トルクを印加しない状態で熱処理を
行い、バイアストルクを解放することが可能であり、再
熱処理前後の比較を行えばさらに確実である。なお、磁
歪膜、中間膜をめっき法、溶射法、スパッタ法または蒸
着法によれば、張り合わせ箇所が無く形成できる。
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。 （実施例１および比較例１）直径２０ｍｍの円柱状の自
動車用ステアリングシャフトであるＳＣＭ材の軸を通常
の電気めっき法で、広く使用されている工程（アルカリ
脱脂処理、酸洗処理、ストライクニッケルめっき）を用
いて前処理を行った後、軸上にＳｎ膜を電気めっき法に
より１０μｍの厚さに形成した。さらに、この上にＡｕ
膜を電気めっき法により０．５μｍの厚さに形成した。
そして磁歪膜として正の磁歪定数を有するＮｉ−Ｆｅ膜
を電気めっき法により４０μｍの厚さに形成した。Ｎｉ
−Ｆｅ合金めっき浴は、硫酸ニッケル、硫酸鉄（II）、
ホウ酸等からなる公知のＮｉＦｅ合金浴を用い、ｐＨ３
〜５、浴温２０〜７０℃、電流密度は２〜１０Ａ／ｄｍ
2とした。なお、均一性改善を目的に、軸を周方向に１
０回転／分で回転させながら膜を形成した。膜の組成
は、蛍光Ｘ線分析装置およびＩＣＰ（プラズマ発光分
析）により行ったが、Ｎｉ含有量４０〜７０ｗｔ％であ
った。以上の工程により作製された丸棒に２０Ｎ・ｍの
ねじりトルクを加えて、中間膜であるＳｎの融点、２３
２℃以上であり、ＮｉＦｅ膜およびＳＣＭ材の融点以下
である２８０℃にて１０分間の熱処理を行った。そして
２時間をかけて降温し、丸棒に加えてあった２０Ｎ・ｍ
のねじりトルクを除去し、トルクセンサの軸とした。比
較のために中間膜を形成せずにＳＣＭ材の軸に直接、Ｎ
ｉＦｅめっきを形成し、また、熱処理も行わなかったた
ものを比較例１とした。実施例１および比較例１の評価
結果を図６に示す。このように、左右のねじりトルクの
印加に対してピックアップコイルに誘起電圧が変化しト
ルクの大きさおよび方向が検出された。また、中間膜を
形成しなかった比較例１は左右のねじりトルクに対して
誘起電圧は変化したもののトルクの方向は検出されず、
ゼロトルク付近でのオフセットが存在すると同時に、ゼ
ロトルク付近での検出感度は低かった。さらに、実施例
１および比較例１を多数試作したところ、実施例１によ
るトルクセンサは比較例１に対して検出感度のばらつき
が少なく量産性も良好であった。また、比較例１では、
膜の形成時に生じた等方応力を原因として動作試験中に
基体から磁歪膜が剥離するという不良品が発生したが、
実施例１のトルクセンサでは、形成時の等方応力は解放
されているため磁歪膜の剥離は皆無であった。しかしな
がら実施例１においても少数ではあるが出力が小さいセ
ンサが発見された。このため、このセンサの磁歪膜が形
成された円柱状のＳＣＭ材の基体に最初の熱処理と同じ
温度で、２倍のねじりトルクを加えた状態で再度、熱処
理を行った。その結果、出力は基準値範囲内となった。 （実施例２および比較例２）次に磁歪膜とピックアップ
コイルを２組組み合わせた磁歪式トルクセンサを作製し
た。実施例２では実施例１と同様に、直径２０ｍｍの円
柱状の自動車用ステアリングシャフトであるＳＣＭ材の
軸を用い、磁歪膜１、２とも正の磁歪定数を有するＮｉ
−６５Ｆｅめっき膜とし、中間膜はＩｎ（融点１５６
℃）とし、それぞれ電気めっき法で２０μｍ、１０μｍ
を形成した。但し、図４に示すように磁歪膜１、２の一
部は中間膜を介さないで直接、軸上に形成した。ＮｉＦ
ｅめっきの前に０．２μｍのＡｕめっき下地膜を形成し
た。形成後、図４に示すように、軸の片方の端部を固定
し、３０Ｎ・ｍのねじりトルクを加えて２００℃の温度
で水平に保ち、６０回転／分の回転を与えながら、高周
波誘導加熱法により１分間の熱処理を行った。降温は軸
に水をかけることで急冷し、温度が１００℃になった５
秒後に回転を停止し、５０℃になった１５秒後に、３０
Ｎ・ｍのねじりトルクを解放した。また、比較のために
中間膜を形成せずにＳＣＭ材の軸に直接、ＮｉＦｅめっ
き膜を形成し、また熱処理も行わなかったたものを比較
例２とした。実施例２、比較例２、ともに励磁コイルに
交流を与え２枚の磁歪膜を励磁しピックアップコイル
１、２の誘起電圧を測定したところ、実施例２は図６に
示すように左右のねじりトルクに対してそれぞれ逆の電
圧変化が観測され差動動作が確認された。すなわち、目
的のトルク検出の範囲である−１０乃至＋１０Ｎ・ｍ
（左右に１０Ｎ・ｍ）のねじりトルクに対して動作が確
認された。しかし、中間膜を形成しなかった比較例２は
左右のねじりトルクに対して個々のコイルの誘起電圧は
変化したがトルクの方向は検出されなかった。これは左
右のコイルの出力が相殺されたことによる。さらに１０
０Ｎ・ｍの大トルク印加試験では、実施例２は問題を生
じなかったが、比較例２では、磁歪膜が剥離してしまっ
た。
をさらに詳細に説明する。 （実施例１および比較例１）直径２０ｍｍの円柱状の自
動車用ステアリングシャフトであるＳＣＭ材の軸を通常
の電気めっき法で、広く使用されている工程（アルカリ
脱脂処理、酸洗処理、ストライクニッケルめっき）を用
いて前処理を行った後、軸上にＳｎ膜を電気めっき法に
より１０μｍの厚さに形成した。さらに、この上にＡｕ
膜を電気めっき法により０．５μｍの厚さに形成した。
そして磁歪膜として正の磁歪定数を有するＮｉ−Ｆｅ膜
を電気めっき法により４０μｍの厚さに形成した。Ｎｉ
−Ｆｅ合金めっき浴は、硫酸ニッケル、硫酸鉄（II）、
ホウ酸等からなる公知のＮｉＦｅ合金浴を用い、ｐＨ３
〜５、浴温２０〜７０℃、電流密度は２〜１０Ａ／ｄｍ
2とした。なお、均一性改善を目的に、軸を周方向に１
０回転／分で回転させながら膜を形成した。膜の組成
は、蛍光Ｘ線分析装置およびＩＣＰ（プラズマ発光分
析）により行ったが、Ｎｉ含有量４０〜７０ｗｔ％であ
った。以上の工程により作製された丸棒に２０Ｎ・ｍの
ねじりトルクを加えて、中間膜であるＳｎの融点、２３
２℃以上であり、ＮｉＦｅ膜およびＳＣＭ材の融点以下
である２８０℃にて１０分間の熱処理を行った。そして
２時間をかけて降温し、丸棒に加えてあった２０Ｎ・ｍ
のねじりトルクを除去し、トルクセンサの軸とした。比
較のために中間膜を形成せずにＳＣＭ材の軸に直接、Ｎ
ｉＦｅめっきを形成し、また、熱処理も行わなかったた
ものを比較例１とした。実施例１および比較例１の評価
結果を図６に示す。このように、左右のねじりトルクの
印加に対してピックアップコイルに誘起電圧が変化しト
ルクの大きさおよび方向が検出された。また、中間膜を
形成しなかった比較例１は左右のねじりトルクに対して
誘起電圧は変化したもののトルクの方向は検出されず、
ゼロトルク付近でのオフセットが存在すると同時に、ゼ
ロトルク付近での検出感度は低かった。さらに、実施例
１および比較例１を多数試作したところ、実施例１によ
るトルクセンサは比較例１に対して検出感度のばらつき
が少なく量産性も良好であった。また、比較例１では、
膜の形成時に生じた等方応力を原因として動作試験中に
基体から磁歪膜が剥離するという不良品が発生したが、
実施例１のトルクセンサでは、形成時の等方応力は解放
されているため磁歪膜の剥離は皆無であった。しかしな
がら実施例１においても少数ではあるが出力が小さいセ
ンサが発見された。このため、このセンサの磁歪膜が形
成された円柱状のＳＣＭ材の基体に最初の熱処理と同じ
温度で、２倍のねじりトルクを加えた状態で再度、熱処
理を行った。その結果、出力は基準値範囲内となった。 （実施例２および比較例２）次に磁歪膜とピックアップ
コイルを２組組み合わせた磁歪式トルクセンサを作製し
た。実施例２では実施例１と同様に、直径２０ｍｍの円
柱状の自動車用ステアリングシャフトであるＳＣＭ材の
軸を用い、磁歪膜１、２とも正の磁歪定数を有するＮｉ
−６５Ｆｅめっき膜とし、中間膜はＩｎ（融点１５６
℃）とし、それぞれ電気めっき法で２０μｍ、１０μｍ
を形成した。但し、図４に示すように磁歪膜１、２の一
部は中間膜を介さないで直接、軸上に形成した。ＮｉＦ
ｅめっきの前に０．２μｍのＡｕめっき下地膜を形成し
た。形成後、図４に示すように、軸の片方の端部を固定
し、３０Ｎ・ｍのねじりトルクを加えて２００℃の温度
で水平に保ち、６０回転／分の回転を与えながら、高周
波誘導加熱法により１分間の熱処理を行った。降温は軸
に水をかけることで急冷し、温度が１００℃になった５
秒後に回転を停止し、５０℃になった１５秒後に、３０
Ｎ・ｍのねじりトルクを解放した。また、比較のために
中間膜を形成せずにＳＣＭ材の軸に直接、ＮｉＦｅめっ
き膜を形成し、また熱処理も行わなかったたものを比較
例２とした。実施例２、比較例２、ともに励磁コイルに
交流を与え２枚の磁歪膜を励磁しピックアップコイル
１、２の誘起電圧を測定したところ、実施例２は図６に
示すように左右のねじりトルクに対してそれぞれ逆の電
圧変化が観測され差動動作が確認された。すなわち、目
的のトルク検出の範囲である−１０乃至＋１０Ｎ・ｍ
（左右に１０Ｎ・ｍ）のねじりトルクに対して動作が確
認された。しかし、中間膜を形成しなかった比較例２は
左右のねじりトルクに対して個々のコイルの誘起電圧は
変化したがトルクの方向は検出されなかった。これは左
右のコイルの出力が相殺されたことによる。さらに１０
０Ｎ・ｍの大トルク印加試験では、実施例２は問題を生
じなかったが、比較例２では、磁歪膜が剥離してしまっ
た。
【発明の効果】上述したように本発明の効果は明らかで
ある。本発明によれば従来課題とされた、軸にトルクを
加えた状態で磁歪膜を形成する工程における装置上の制
約がなく、その制約にともなう生産性の欠点を解決し、
治具など余計な部分に膜が形成される経済的損失を最小
にとどめ、応力による膜の剥離を防止でき、平板状の磁
歪材料を円筒形の軸に接着する工程に起因する回転によ
る検出特性のばらつきの小さな、非常に優れた磁歪式ト
ルクセンサとその製造方法を提供することができる。そ
して、さらには製造工程で生じる不良品を修正し、損失
を低減することができる。
ある。本発明によれば従来課題とされた、軸にトルクを
加えた状態で磁歪膜を形成する工程における装置上の制
約がなく、その制約にともなう生産性の欠点を解決し、
治具など余計な部分に膜が形成される経済的損失を最小
にとどめ、応力による膜の剥離を防止でき、平板状の磁
歪材料を円筒形の軸に接着する工程に起因する回転によ
る検出特性のばらつきの小さな、非常に優れた磁歪式ト
ルクセンサとその製造方法を提供することができる。そ
して、さらには製造工程で生じる不良品を修正し、損失
を低減することができる。
【図１】本発明の磁歪式応力センサの構造を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明の磁歪式応力センサの構造を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の磁歪式応力センサの構造を示す断面図
である。
である。
【図４】本発明の磁歪式応力センサの熱処理時に印加す
る応力を示す図である。
る応力を示す図である。
【図５】本発明の磁歪式応力センサの応力と誘起電力、
差動出力を示す図である。
差動出力を示す図である。
【図６】本発明の実施例と比較例の出力を示す図であ
る。
る。
１１ 回転軸 １２ 磁歪膜 １３ 励磁コイル １４ ピックアップコイル １５ ヨーク １６ 中間膜 ２１ 回転軸 ２２ 磁歪膜 ２６ 中間膜 ３１ 回転軸 ３２ 磁歪膜１ ３３ 磁歪膜２ ３４ 励磁コイル ３５ ピックアップコイル１ ３６ ピックアップコイル２ ３７ ヨーク ３８ 中間膜 ４１ 回転軸 ４２ 磁歪膜１ ４３ 磁歪膜２ ４６ 中間膜
Claims (11)
- 【請求項１】 被トルク検出体である軸とその表面に形
成された磁歪膜と前記磁歪膜の磁気特性の変化を検出す
るためのコイルからなるトルクセンサであって、前記軸
と前記磁歪膜との間に前記軸および前記磁歪膜の融点よ
りも低い融点を有する中間膜が形成されていることを特
徴とするトルクセンサ。 - 【請求項２】 被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜
が形成されたトルクセンサであって、前記軸と前記磁歪
膜との間の一部に前記軸および前記磁歪膜の融点よりも
低い融点を有する中間膜が形成されていることを特徴と
するトルクセンサ。 - 【請求項３】 前記中間膜が、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｉ
ｎ、Ｃｄのいずれかの金属、あるいはいずれかを主成分
とする合金であることを特徴とする請求項１または２に
記載のトルクセンサ。 - 【請求項４】 前記中間膜がめっき法、溶射法、スパッ
タ法または蒸着法により形成されていることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクセンサ。 - 【請求項５】 前記磁歪膜がめっき法、溶射法、スパッ
タ法または蒸着法により形成されていることを特徴とす
る請求項１乃至４のいずれかに記載のトルクセンサ。 - 【請求項６】 前記磁歪膜は検出するトルクに対してバ
イアスとなるトルクが印加された状態であることを特徴
とする請求項１乃至５のいずれかに記載のトルクセン
サ。 - 【請求項７】 被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜
が形成されたトルクセンサの製造方法であって、前記軸
と前記磁歪膜の間に前記軸の融点よりも低い融点を有す
る中間膜を形成したのち、前記中間膜の融点よりも高い
融点を有する前記磁歪膜を形成し、前記軸の融点以下か
つ前記磁歪膜の融点以下かつ前記中間膜の融点以上の温
度において、前記軸にトルクを印加した状態で熱処理を
行い、降温後に前記トルクを除去することを特徴とする
トルクセンサの製造方法。 - 【請求項８】 被トルク検出体である軸の表面に磁歪膜
が形成されたトルクセンサの製造方法であって、前記軸
と前記磁歪膜の間の一部に前記軸の融点よりも低い融点
を有する中間膜を形成したのち、前記中間膜の融点より
も高い融点を有する前記磁歪膜を形成し、前記軸の融点
以下かつ前記磁歪膜の融点以下かつ前記中間膜の融点以
上の温度において、前記軸にトルクを印加した状態で熱
処理を行い、降温後に前記トルクを除去することを特徴
とするトルクセンサの製造方法。 - 【請求項９】 前記中間膜をめっき法、溶射法、スパッ
タ法または蒸着法により形成することを特徴とする請求
項７または８に記載のトルクセンサの製造方法。 - 【請求項１０】 前記磁歪膜をめっき法、溶射法、スパ
ッタ法または蒸着法により形成することを特徴とする請
求項７乃至９のいずれかに記載のトルクセンサの製造方
法。 - 【請求項１１】 前記熱処理の少なくとも降温工程にお
いて、前記被トルク検出体である軸を回転しながら行う
ことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の
トルクセンサの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001203944A JP3377519B2 (ja) | 2000-12-22 | 2001-07-04 | トルクセンサおよびその製造方法 |
| US09/940,433 US6574853B2 (en) | 2000-12-22 | 2001-08-29 | Torque sensor and manufacturing method of the same |
| EP20010130264 EP1217351B1 (en) | 2000-12-22 | 2001-12-20 | Torque sensor and manufacturing method of the same |
| DE60135299T DE60135299D1 (de) | 2000-12-22 | 2001-12-20 | Drehmomentmessfühler und Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391463 | 2000-12-22 | ||
| JP2000-391463 | 2000-12-22 | ||
| JP2001203944A JP3377519B2 (ja) | 2000-12-22 | 2001-07-04 | トルクセンサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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