JP2865279B2 - トルクセンサ - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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式のトルクセ
ンサに関するものである。 【０００２】この種の磁歪式のトルクセンサとしては、
例えば図１に示す構造のものがある。 【０００３】図１に示す磁歪式のトルクセンサ１は、磁
気ひずみ効果を有する磁性体からなる被測定軸２の外周
部に、当該被測定軸２との間で間隙３をおいて高透磁率
物質よりなるヨーク４を配設し、このヨーク４には、前
記被測定軸２を磁路の一部とする磁気回路を形成する励
磁手段としての励磁コイル５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しての検出コイル６とを
設けた構造をなすものである。 【０００４】このような構造をもつ磁歪式のトルクセン
サ１を作動させるに際しては、励磁コイル５に通電する
ことによって、被測定軸２，間隙３，ヨーク４，間隙
３，被測定軸２を通る磁気回路を形成させておく。この
とき、検出コイル６には誘導起電力が発生している。 【０００５】このような状態において、被測定軸２にね
じりトルクが加わると、この被測定軸２の磁気ひずみ効
果によって当該被測定軸２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が変化することとな
り、これに対応して検出コイル６に発生する誘導起電力
も変化して、この誘導起電力の変化を読み取ることによ
って、前記被測定軸２に加えられたねじりトルクを検出
することができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする問題点】ところが、一般に使
われている動力伝達軸（たとえば、ドライブシャフトや
コラムシャフトなど）に加えられるねじりトルクを検出
しようとした場合に、図１に示した構造の磁歪式のトル
クセンサ１を使用し、動力伝達軸そのものを被測定軸２
として採用しようとしたときには、当該動力伝達軸は通
常の構造用鋼（ＪＩＳ ＳＣ，ＳＣｒ，ＳＣＭ，ＳＮＣ
Ｍなど）から製作されていることが多いため、磁気ひず
み効果が小さく、図２に示す出力特性図における角度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、同じく図２に示す出力特性図における幅ｈが
大きくなってヒステリシスを生じやすく、正確なトルク
の検出を行うことが困難であるという問題点があった。 【０００７】一方、トルクセンサの被測定軸として、Ｓ
ＡＥ ９３１０鋼を用いることが記載された文献（ＡＩ
ＡＡ−８４−１２８０）や、ＡＭＳ ６２６５鋼を用い
ることが記載された文献（ＴＨＩＲＴＥＥＮＴＨ ＴＲ
ＡＮＳＤＵＣＥＲ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ＪＵＮＥ ４−
６，１９８５）もあるが、これらのＳＡＥ ９３１０鋼
やＡＭＳ ６２６５鋼では、動力伝達軸（たとえば、ド
ライブシャフトやコラムシャフトなど）として要求され
る強度が十分でない場合がありうると共に、感度が低く
かつヒステリシスが大きなものになりやすいという問題
点があった。 【０００８】 【発明の目的】本発明は、上述した従来の問題点に着目
してなされたもので、とく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、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、動力伝達軸
などの回転軸の強度を十分に確保したうえで、トクセン
サの被測定軸として使用される場合の当該トルクセンサ
の検出感度が大きく、ヒステリシスも小さく、トルクの
検出を正確に行うことができるようにすることを目的と
しているものである。 【０００９】 【問題点を解決するための手段】本発明は、磁性体から
なる被測定軸と、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とを備えたトルクセンサにおい
て、前記被測定軸が、重量％で、Ｃ：０．１５〜０．５
％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、および
Ｎｉ：５．０％以下とＣｒ：５．０％以下のいずれか一
方または両方を含み、Ｎｉ＋Ｃｒ：１．５％超過〜４．
０％未満であり、さらにＣｕ：１．０％以下，Ｍｏ：
１．０％以下，Ｂ：０．０００５〜０．０５％，Ｖ：
０．０３〜０．５％，Ｔｉ：０．０１〜０．１％，Ｎｂ
および／またはＴａ：０．０１〜０．５％，Ｚｒ：０．
０１〜０．５％のうちの少なくとも１種以上を含み、残
部がＦｅおよび不純物からなる組成を有する鋼を素材と
していることを特徴としている。 【００１０】本発明によるトルクセンサは、上記のよう
に、磁性体からなる被測定軸と、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とを備えた構造を
なすものであるが、具体的な構造としては、図１に例示
したトルクセンサ１のように、被測定軸２の外周部に、
当該被測定軸２との間で間隙３をおいて高透磁率物質よ
りなるヨーク４を配設し、このヨーク４には、励磁コイ
ル（すなわち励磁手段）５と検出コイル（すなわち検出
手段）６とを設けた構造のものとすることができる。 【００１１】また、被測定軸の外周部に二つのコイルを
配設し、前記二つのコイルに交流電源（すなわち励磁手
段）を接続して、前記被測定軸を磁路の一部とする磁気
回路を形成させ、トルクの付加による前記被測定軸の透
磁率変化を前記コイルのインダクタンス変化として交流
ブリッジ（すなわち検出手段）により検出する構造のも
のとすることもでき、特に限定されない。 【００１２】そして、本発明においては、磁歪式のトル
クセンサ１における被測定軸２として、上記した特定成
分の組成を有する鋼を用いていることを特徴とするもの
であるが、以下にその成分組成（重量％）の限定理由に
ついて説明する。 【００１３】Ｃ：０．１５〜０．５％ Ｃは被測定軸、例えばドライブシャフトやコラムシャフ
トなどの動力伝達軸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必要な元素であり、このためには
０．１５％以上含有させる。しかし、多すぎるとかえっ
て靭性を低下させたり、冷間での塑性加工性に悪影響を
及ぼしたりするので、０．５％以下とした。 【００１４】Ｓｉ：１．０％以下 Ｓｉは製鋼時に脱酸剤として作用すると共に、強度を高
めるのに有効な元素であるが、多すぎると靭性を低下さ
せるので１．０％以下とした。 【００１５】Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは製鋼時に脱酸剤および脱硫剤として作用し、鋼の
焼入性を向上して強度を高めるのに有効な元素である
が、多すぎると加工性を低下させるので２．０％以下と
した。 【００１６】Ｎｉ：５．０％以下 Ｃｒ：５．０％以下 Ｎｉ，Ｃｒは鋼の焼入性を改善したり、基地を強化した
りして強度を向上させるのに有効な元素である。 【００１７】この場合、Ｎｉの含有量を多くすれば感度
は向上する（すなわち、図２の角度θが大きくなる）
が、ヒステリシスが増大する（すなわち、図２の幅ｈが
大きくなる）ので、５．０％以下とする必要がある。ま
た、Ｃｒの含有量をある程度多くすればヒステリシスは
減少する（すなわち、図２の幅ｈが小さくなる）傾向と
なるが、感度が低下する（すなわち、図２の角度θが小
さくなる）ようになり、Ｃｒ含有量が多すぎるとヒステ
リシスは再び増大する傾向となるので、５．０％以下と
する必要がある。 【００１８】このように、ＮｉおよびＣｒは被測定軸の
強度を向上させるという共通の作用を有しているもの
の、被測定軸の磁気特性に対しては異なる作用をもって
おり、磁歪式のトルクセンサの感度が良好であってかつ
ヒステリシスも小さいものとするためには、Ｎｉ＋Ｃｒ
量で１．５％超過〜４．０％未満の範囲とするのが望ま
しく、とくにヒステリシスを小さなものとするためには
Ｎｉ＋Ｃｒ量が２．０〜３．０％の範囲となるようにす
るのが良い。 【００１９】Ｃｕ：１．０％以下 Ｍｏ：１．０％以下 Ｃｕ，Ｍｏはともに鋼の基地を強化して強度の向上をは
かるのに有効な元素であるので、必要に応じて添加する
のもよい。しかし、Ｃｕ量が多すぎると熱間加工性が低
下し、Ｍｏ量が多すぎると靭性が低下するので、添加す
るとしてもＣｕは１．０％以下、Ｍｏも１．０％以下と
するのがよい。 【００２０】そのほか、鋼の焼入性を向上させるため
に、Ｂを０．０００５〜０．０５％添加したり、結晶粒
の微細化や析出硬化によって強度の向上をはかるため
に、Ｖを０．０３〜０．５％，Ｔｉを０．０１〜０．１
％，Ｎｂ＋Ｔａを０．０１〜０．５％，Ｚｒを０．０１
〜０．５％の１種以上を添加することもできる。 【００２１】本発明によるトルクセンサに用いる被測定
軸は、上記の組成を有する鋼を素材としているものであ
るが、必要に応じて、ヒステリシスをさらに低くし、ま
た個々の被測定軸ごとの出力感度やヒステリシスのばら
つきを少なくするために、また表面の耐摩耗性や疲労強
度を増大させるために、通常の焼入れ・焼もどし処理の
ほかに、例えば浸炭・焼入れ処理や、浸炭・焼入れ・焼
もどし処理や、浸炭・窒化処理や、窒化処理などを施す
ことも必要に応じて望ましく、例えば浸炭層のＣ量が
０．１５％超過〜１．５％以下となっているようにして
おくことも必要に応じて望ましい。 【００２２】 【実施例】表１に示すか化学成分の鋼をそれぞれ溶製し
たのち造塊し、分塊圧延および製品圧延を行って直径１
７ｍｍの丸棒を作製した。 【００２３】次いで、各丸棒に対して９００℃×２時間
の条件で浸炭処理を施したのち油中に投入して焼入れ
し、次いで１７０℃で焼もどしを行った。なお、浸炭層
中のＣ量を表１に合わせて示す。 【００２４】次に、熱処理後の各丸棒を図１に示した構
造のトルクセンサ１の被測定軸２として用い、励磁コイ
ル５に対して周波数４０ｋＨｚ，電流１００ｍＡの交流
を供給することによって、被測定軸２，間隙３，ヨーク
４，間隙３，被測定軸２を通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３０ｋｇｆ・ｍ
のトルクを印加した際の各トルクセンサ１の出力電圧を
検出コイル６で測定し、このときの各トルクセンサ１の
出力感度（図２の角度θ）およびヒステリシス（図２の
幅ｈ）を調べた。これらの結果を同じく表１に示す。 【００２５】 【表１】【００２６】表１に示す結果から明らかなように、Ｎｉ
量が５．０％以下でかつＣｒ量が５．０％以下であっ
て、Ｎｉ＋Ｃｒ量が１．５％超過〜４．０％未満の範囲
にある参考例Ｎｏ．１，２，本発明例Ｎｏ．５〜１０の
場合には、感度が１２〜２４ｍＶ／ｋｇｆ・ｍ，ヒステ
リシスが０〜３％となっていて、感度およびヒステリシ
スの両方共が良好な値を示している。 【００２７】また、Ｎｉ量が５．０％以下でかつＣｒ量
が５．０％以下であって、Ｎｉ＋Ｃｒ量が１．５％より
も少ない参考例Ｎｏ．４の場合には、Ｎｉ＋Ｃｒ量が
１．５％超過の場合に比べて感度が低く、かつまたヒス
テリシスが大きくなっていることが明らかである。反対
に、Ｎｉ＋Ｃｒ量が４．０％よりも多い参考例Ｎｏ．１
１，１２においては、感度は良好であるもののヒステリ
シスが大きくなっている。 【００２８】さらに、Ｃｒを含まずかつＮｉ量が５．０
％よりも多いＮｏ．１３の場合には感度は良好であるも
ののヒステリスが大きくなっており、Ｎｉを含まずかつ
Ｃｒ量が５．０％より多いＮｏ．１４の場合にはヒステ
リシスが大きくなっているとともに感度も低いものとな
っていることが明らかである。 【００２９】また、図３には、本発明例Ｎｏ．５とＮ
ｏ．７の２種類につき、表１に示す浸炭処理を施したも
のと、表１に示す浸炭処理を施さないものとをそれぞれ
用意し、上述と同じ実験方法により感度θとヒステリシ
スｈを測定した結果を示す。図３から明らかなように、
浸炭材も非浸炭材も共に、良好な結果を示しているが、
浸炭材の方が低ヒステリシスでかつ特性のばらつきが小
さく、より望ましいことがわかる。 【００３０】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は、磁
性体からなる被測定軸と、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とを備えたトルクセンサ
において、前記被測定軸が、重量％で、Ｃ：０．１５〜
０．５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、
およびＮｉ：５．０％以下とＣｒ：５．０％以下のいず
れか一方または両方を含み、Ｎｉ＋Ｃｒ：１．５％超過
〜４．０％未満であり、さらにＣｕ：１．０％以下，Ｍ
ｏ：１．０％以下，Ｂ：０．０００５〜０．０５％，
Ｖ：０．０３〜０．５％，Ｔｉ：０．０１〜０．１％，
Ｎｂおよび／またはＴａ：０．０１〜０．５％，Ｚｒ：
０．０１〜０．５％のうちの少なくとも１種以上を含
み、残部がＦｅおよび不純物からなる組成を有する鋼を
素材としているものであるから、被測定軸の強度を十分
に確保したうえで当該トルクセンサの出力感度を大きな
ものにすると同時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、とく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、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、動力
伝達軸などの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、
トルクの検出を正確に行うことができるという非常に優
れた効果がもたらされる。
れるトルクを検出するのに利用される磁歪式のトルクセ
ンサに関するものである。 【０００２】この種の磁歪式のトルクセンサとしては、
例えば図１に示す構造のものがある。 【０００３】図１に示す磁歪式のトルクセンサ１は、磁
気ひずみ効果を有する磁性体からなる被測定軸２の外周
部に、当該被測定軸２との間で間隙３をおいて高透磁率
物質よりなるヨーク４を配設し、このヨーク４には、前
記被測定軸２を磁路の一部とする磁気回路を形成する励
磁手段としての励磁コイル５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しての検出コイル６とを
設けた構造をなすものである。 【０００４】このような構造をもつ磁歪式のトルクセン
サ１を作動させるに際しては、励磁コイル５に通電する
ことによって、被測定軸２，間隙３，ヨーク４，間隙
３，被測定軸２を通る磁気回路を形成させておく。この
とき、検出コイル６には誘導起電力が発生している。 【０００５】このような状態において、被測定軸２にね
じりトルクが加わると、この被測定軸２の磁気ひずみ効
果によって当該被測定軸２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が変化することとな
り、これに対応して検出コイル６に発生する誘導起電力
も変化して、この誘導起電力の変化を読み取ることによ
って、前記被測定軸２に加えられたねじりトルクを検出
することができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする問題点】ところが、一般に使
われている動力伝達軸（たとえば、ドライブシャフトや
コラムシャフトなど）に加えられるねじりトルクを検出
しようとした場合に、図１に示した構造の磁歪式のトル
クセンサ１を使用し、動力伝達軸そのものを被測定軸２
として採用しようとしたときには、当該動力伝達軸は通
常の構造用鋼（ＪＩＳ ＳＣ，ＳＣｒ，ＳＣＭ，ＳＮＣ
Ｍなど）から製作されていることが多いため、磁気ひず
み効果が小さく、図２に示す出力特性図における角度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、同じく図２に示す出力特性図における幅ｈが
大きくなってヒステリシスを生じやすく、正確なトルク
の検出を行うことが困難であるという問題点があった。 【０００７】一方、トルクセンサの被測定軸として、Ｓ
ＡＥ ９３１０鋼を用いることが記載された文献（ＡＩ
ＡＡ−８４−１２８０）や、ＡＭＳ ６２６５鋼を用い
ることが記載された文献（ＴＨＩＲＴＥＥＮＴＨ ＴＲ
ＡＮＳＤＵＣＥＲ ＷＯＲＫＳＨＯＰ ＪＵＮＥ ４−
６，１９８５）もあるが、これらのＳＡＥ ９３１０鋼
やＡＭＳ ６２６５鋼では、動力伝達軸（たとえば、ド
ライブシャフトやコラムシャフトなど）として要求され
る強度が十分でない場合がありうると共に、感度が低く
かつヒステリシスが大きなものになりやすいという問題
点があった。 【０００８】 【発明の目的】本発明は、上述した従来の問題点に着目
してなされたもので、とく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、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、動力伝達軸
などの回転軸の強度を十分に確保したうえで、トクセン
サの被測定軸として使用される場合の当該トルクセンサ
の検出感度が大きく、ヒステリシスも小さく、トルクの
検出を正確に行うことができるようにすることを目的と
しているものである。 【０００９】 【問題点を解決するための手段】本発明は、磁性体から
なる被測定軸と、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とを備えたトルクセンサにおい
て、前記被測定軸が、重量％で、Ｃ：０．１５〜０．５
％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、および
Ｎｉ：５．０％以下とＣｒ：５．０％以下のいずれか一
方または両方を含み、Ｎｉ＋Ｃｒ：１．５％超過〜４．
０％未満であり、さらにＣｕ：１．０％以下，Ｍｏ：
１．０％以下，Ｂ：０．０００５〜０．０５％，Ｖ：
０．０３〜０．５％，Ｔｉ：０．０１〜０．１％，Ｎｂ
および／またはＴａ：０．０１〜０．５％，Ｚｒ：０．
０１〜０．５％のうちの少なくとも１種以上を含み、残
部がＦｅおよび不純物からなる組成を有する鋼を素材と
していることを特徴としている。 【００１０】本発明によるトルクセンサは、上記のよう
に、磁性体からなる被測定軸と、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とを備えた構造を
なすものであるが、具体的な構造としては、図１に例示
したトルクセンサ１のように、被測定軸２の外周部に、
当該被測定軸２との間で間隙３をおいて高透磁率物質よ
りなるヨーク４を配設し、このヨーク４には、励磁コイ
ル（すなわち励磁手段）５と検出コイル（すなわち検出
手段）６とを設けた構造のものとすることができる。 【００１１】また、被測定軸の外周部に二つのコイルを
配設し、前記二つのコイルに交流電源（すなわち励磁手
段）を接続して、前記被測定軸を磁路の一部とする磁気
回路を形成させ、トルクの付加による前記被測定軸の透
磁率変化を前記コイルのインダクタンス変化として交流
ブリッジ（すなわち検出手段）により検出する構造のも
のとすることもでき、特に限定されない。 【００１２】そして、本発明においては、磁歪式のトル
クセンサ１における被測定軸２として、上記した特定成
分の組成を有する鋼を用いていることを特徴とするもの
であるが、以下にその成分組成（重量％）の限定理由に
ついて説明する。 【００１３】Ｃ：０．１５〜０．５％ Ｃは被測定軸、例えばドライブシャフトやコラムシャフ
トなどの動力伝達軸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必要な元素であり、このためには
０．１５％以上含有させる。しかし、多すぎるとかえっ
て靭性を低下させたり、冷間での塑性加工性に悪影響を
及ぼしたりするので、０．５％以下とした。 【００１４】Ｓｉ：１．０％以下 Ｓｉは製鋼時に脱酸剤として作用すると共に、強度を高
めるのに有効な元素であるが、多すぎると靭性を低下さ
せるので１．０％以下とした。 【００１５】Ｍｎ：２．０％以下 Ｍｎは製鋼時に脱酸剤および脱硫剤として作用し、鋼の
焼入性を向上して強度を高めるのに有効な元素である
が、多すぎると加工性を低下させるので２．０％以下と
した。 【００１６】Ｎｉ：５．０％以下 Ｃｒ：５．０％以下 Ｎｉ，Ｃｒは鋼の焼入性を改善したり、基地を強化した
りして強度を向上させるのに有効な元素である。 【００１７】この場合、Ｎｉの含有量を多くすれば感度
は向上する（すなわち、図２の角度θが大きくなる）
が、ヒステリシスが増大する（すなわち、図２の幅ｈが
大きくなる）ので、５．０％以下とする必要がある。ま
た、Ｃｒの含有量をある程度多くすればヒステリシスは
減少する（すなわち、図２の幅ｈが小さくなる）傾向と
なるが、感度が低下する（すなわち、図２の角度θが小
さくなる）ようになり、Ｃｒ含有量が多すぎるとヒステ
リシスは再び増大する傾向となるので、５．０％以下と
する必要がある。 【００１８】このように、ＮｉおよびＣｒは被測定軸の
強度を向上させるという共通の作用を有しているもの
の、被測定軸の磁気特性に対しては異なる作用をもって
おり、磁歪式のトルクセンサの感度が良好であってかつ
ヒステリシスも小さいものとするためには、Ｎｉ＋Ｃｒ
量で１．５％超過〜４．０％未満の範囲とするのが望ま
しく、とくにヒステリシスを小さなものとするためには
Ｎｉ＋Ｃｒ量が２．０〜３．０％の範囲となるようにす
るのが良い。 【００１９】Ｃｕ：１．０％以下 Ｍｏ：１．０％以下 Ｃｕ，Ｍｏはともに鋼の基地を強化して強度の向上をは
かるのに有効な元素であるので、必要に応じて添加する
のもよい。しかし、Ｃｕ量が多すぎると熱間加工性が低
下し、Ｍｏ量が多すぎると靭性が低下するので、添加す
るとしてもＣｕは１．０％以下、Ｍｏも１．０％以下と
するのがよい。 【００２０】そのほか、鋼の焼入性を向上させるため
に、Ｂを０．０００５〜０．０５％添加したり、結晶粒
の微細化や析出硬化によって強度の向上をはかるため
に、Ｖを０．０３〜０．５％，Ｔｉを０．０１〜０．１
％，Ｎｂ＋Ｔａを０．０１〜０．５％，Ｚｒを０．０１
〜０．５％の１種以上を添加することもできる。 【００２１】本発明によるトルクセンサに用いる被測定
軸は、上記の組成を有する鋼を素材としているものであ
るが、必要に応じて、ヒステリシスをさらに低くし、ま
た個々の被測定軸ごとの出力感度やヒステリシスのばら
つきを少なくするために、また表面の耐摩耗性や疲労強
度を増大させるために、通常の焼入れ・焼もどし処理の
ほかに、例えば浸炭・焼入れ処理や、浸炭・焼入れ・焼
もどし処理や、浸炭・窒化処理や、窒化処理などを施す
ことも必要に応じて望ましく、例えば浸炭層のＣ量が
０．１５％超過〜１．５％以下となっているようにして
おくことも必要に応じて望ましい。 【００２２】 【実施例】表１に示すか化学成分の鋼をそれぞれ溶製し
たのち造塊し、分塊圧延および製品圧延を行って直径１
７ｍｍの丸棒を作製した。 【００２３】次いで、各丸棒に対して９００℃×２時間
の条件で浸炭処理を施したのち油中に投入して焼入れ
し、次いで１７０℃で焼もどしを行った。なお、浸炭層
中のＣ量を表１に合わせて示す。 【００２４】次に、熱処理後の各丸棒を図１に示した構
造のトルクセンサ１の被測定軸２として用い、励磁コイ
ル５に対して周波数４０ｋＨｚ，電流１００ｍＡの交流
を供給することによって、被測定軸２，間隙３，ヨーク
４，間隙３，被測定軸２を通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３０ｋｇｆ・ｍ
のトルクを印加した際の各トルクセンサ１の出力電圧を
検出コイル６で測定し、このときの各トルクセンサ１の
出力感度（図２の角度θ）およびヒステリシス（図２の
幅ｈ）を調べた。これらの結果を同じく表１に示す。 【００２５】 【表１】【００２６】表１に示す結果から明らかなように、Ｎｉ
量が５．０％以下でかつＣｒ量が５．０％以下であっ
て、Ｎｉ＋Ｃｒ量が１．５％超過〜４．０％未満の範囲
にある参考例Ｎｏ．１，２，本発明例Ｎｏ．５〜１０の
場合には、感度が１２〜２４ｍＶ／ｋｇｆ・ｍ，ヒステ
リシスが０〜３％となっていて、感度およびヒステリシ
スの両方共が良好な値を示している。 【００２７】また、Ｎｉ量が５．０％以下でかつＣｒ量
が５．０％以下であって、Ｎｉ＋Ｃｒ量が１．５％より
も少ない参考例Ｎｏ．４の場合には、Ｎｉ＋Ｃｒ量が
１．５％超過の場合に比べて感度が低く、かつまたヒス
テリシスが大きくなっていることが明らかである。反対
に、Ｎｉ＋Ｃｒ量が４．０％よりも多い参考例Ｎｏ．１
１，１２においては、感度は良好であるもののヒステリ
シスが大きくなっている。 【００２８】さらに、Ｃｒを含まずかつＮｉ量が５．０
％よりも多いＮｏ．１３の場合には感度は良好であるも
ののヒステリスが大きくなっており、Ｎｉを含まずかつ
Ｃｒ量が５．０％より多いＮｏ．１４の場合にはヒステ
リシスが大きくなっているとともに感度も低いものとな
っていることが明らかである。 【００２９】また、図３には、本発明例Ｎｏ．５とＮ
ｏ．７の２種類につき、表１に示す浸炭処理を施したも
のと、表１に示す浸炭処理を施さないものとをそれぞれ
用意し、上述と同じ実験方法により感度θとヒステリシ
スｈを測定した結果を示す。図３から明らかなように、
浸炭材も非浸炭材も共に、良好な結果を示しているが、
浸炭材の方が低ヒステリシスでかつ特性のばらつきが小
さく、より望ましいことがわかる。 【００３０】 【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は、磁
性体からなる被測定軸と、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とを備えたトルクセンサ
において、前記被測定軸が、重量％で、Ｃ：０．１５〜
０．５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、
およびＮｉ：５．０％以下とＣｒ：５．０％以下のいず
れか一方または両方を含み、Ｎｉ＋Ｃｒ：１．５％超過
〜４．０％未満であり、さらにＣｕ：１．０％以下，Ｍ
ｏ：１．０％以下，Ｂ：０．０００５〜０．０５％，
Ｖ：０．０３〜０．５％，Ｔｉ：０．０１〜０．１％，
Ｎｂおよび／またはＴａ：０．０１〜０．５％，Ｚｒ：
０．０１〜０．５％のうちの少なくとも１種以上を含
み、残部がＦｅおよび不純物からなる組成を有する鋼を
素材としているものであるから、被測定軸の強度を十分
に確保したうえで当該トルクセンサの出力感度を大きな
ものにすると同時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、とく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、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、動力
伝達軸などの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、
トルクの検出を正確に行うことができるという非常に優
れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるトルクセンサの構造例を示
す断面説明図である。 【図２】トルクセンサの出力特性を示すグラフである。 【図３】本発明例Ｎｏ．５とＮｏ．７に対して浸炭・焼
入れを施した場合と浸炭・焼入れを施さない場合の各々
出力感度とヒステリシスとを測定した実験結果を示すグ
ラフである。 【符号の説明】 １ トルクセンサ ２ 被測定軸 ３ 間隙 ４ ヨーク ５ 励磁コイル（励磁手段） ６ 検出コイル（検出手段）
す断面説明図である。 【図２】トルクセンサの出力特性を示すグラフである。 【図３】本発明例Ｎｏ．５とＮｏ．７に対して浸炭・焼
入れを施した場合と浸炭・焼入れを施さない場合の各々
出力感度とヒステリシスとを測定した実験結果を示すグ
ラフである。 【符号の説明】 １ トルクセンサ ２ 被測定軸 ３ 間隙 ４ ヨーク ５ 励磁コイル（励磁手段） ６ 検出コイル（検出手段）
フロントページの続き
(56)参考文献 ＡＩＡＡ−84−1280，ＩＭＰＲＯＶＥ
Ｄ ＡＣＣＵＲＡＣＹ ＭＡＧＮＥＴＯ
ＳＴＲＩＣＴＩＶＥ ＴＯＲＱＵＥＭＥ
ＴＥＲ，ＦＲＡＮＣＩＳ Ｅ，ＳＣＯＰ
ＰＥ ＡＮＤ ＫＥＮＮＥＴＨ Ｓ，Ｃ
ＯＬＬＩＮＧＥ，ＡＶＣＯ ＬＹＣＯＭ
ＩＮＧ ＤＩＶＩＳＩＯＮ，ＳＴＡＮＦ
ＯＲＤ，ＣＯＮＮＥＣＴＩＣＵＴ；ＡＩ
ＡＡ／ＳＡＥ／ＡＳＭＥ，20ｔｈ Ｊｏ
ｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ Ｊｕｎｅ 11−13,
1984／Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ
ＪＩＳハンドブック鉄鋼 1973年度版
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G01L 3/10
C22C 38/00 303
C22C 38/58
H01L 41/12
H01L 41/20
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．磁性体からなる被測定軸と、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とを備えたトルク
センサにおいて、前記被測定軸が、重量％で、Ｃ：０．
１５〜０．５％、Ｓｉ：１．０％以下、Ｍｎ：２．０％
以下、およびＮｉ：５．０％以下とＣｒ：５．０％以下
のいずれか一方または両方を含み、Ｎｉ＋Ｃｒ：１．５
％超過〜４．０％未満であり、さらにＣｕ：１．０％以
下，Ｍｏ：１．０％以下，Ｂ：０．０００５〜０．０５
％，Ｖ：０．０３〜０．５％，Ｔｉ：０．０１〜０．１
％，Ｎｂおよび／またはＴａ：０．０１〜０．５％，Ｚ
ｒ：０．０１〜０．５％のうちの少なくとも１種以上を
含み、残部がＦｅおよび不純物からなる組成を有する鋼
を素材としていることを特徴とするトルクセンサ。 ２．Ｎｉ＋Ｃｒが２．０〜３．０％であることを特徴と
する特許請求の範囲（１）項記載のトルクセンサ。 ３．被測定軸は浸炭処理されていて浸炭層のＣ量が０．
１５％超過〜１．５％以下となっていることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載のト
ルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9201438A JP2865279B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9201438A JP2865279B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | トルクセンサ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61226062A Division JPH0758810B2 (ja) | 1986-09-26 | 1986-09-26 | トルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10142081A JPH10142081A (ja) | 1998-05-29 |
| JP2865279B2 true JP2865279B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16441098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9201438A Expired - Lifetime JP2865279B2 (ja) | 1997-07-28 | 1997-07-28 | トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865279B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4069016B2 (ja) * | 2003-05-28 | 2008-03-26 | 三菱電機株式会社 | 検査装置および検査方法 |
-
1997
- 1997-07-28 JP JP9201438A patent/JP2865279B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＡＩＡＡ−８４−１２８０，ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＡＣＣＵＲＡＣＹ ＭＡＧＮＥＴＯＳＴＲＩＣＴＩＶＥ ＴＯＲＱＵＥＭＥＴＥＲ，ＦＲＡＮＣＩＳ Ｅ，ＳＣＯＰＰＥ ＡＮＤ ＫＥＮＮＥＴＨ Ｓ，ＣＯＬＬＩＮＧＥ，ＡＶＣＯ ＬＹＣＯＭＩＮＧ ＤＩＶＩＳＩＯＮ，ＳＴＡＮＦＯＲＤ，ＣＯＮＮＥＣＴＩＣＵＴ；ＡＩＡＡ／ＳＡＥ／ＡＳＭＥ，２０ｔｈ Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｊｕｎｅ １１−１３，１９８４／Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ |
| ＪＩＳハンドブック鉄鋼 １９７３年度版 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10142081A (ja) | 1998-05-29 |
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