JP4283263B2 - 磁歪式トルクセンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁歪式トルクセンサの製造方法に関し、特に、回転軸の材料の磁気特性のバラツキの問題を製造プロセスを改善することで解消してセンサ感度特性のバラツキを少なくした磁歪式トルクセンサの製造方法に関するものである。

例えば自動車の操舵系として装備される電動パワーステアリング装置では、一般的に、運転者の操舵操作によってステアリングホイールからステアリング軸に加えられる操舵トルクを操舵トルク検出部によって検出する。操舵トルク検出部には、最近では、磁歪式トルクセンサが提案されている。上記のステアリング軸は、操舵操作による回転力を受けて回転する回転軸として機能し、操舵トルク検出部でその回転軸となっている。電動パワーステアリング装置は、当該操舵トルク検出部から検出されたトルク信号に応じて、操舵力補助用のモータを駆動制御し、運転者の操舵力を軽減して快適な操舵フィーリングを与える。

上記電動パワーステアリング装置に用いられる操舵トルク検出部として、上記のごとく磁歪式トルクセンサが知られている。この磁歪式トルクセンサは、ステアリング軸の表面の所定の２箇所に、互いに逆向きの磁気異方性を持つ磁歪膜を備えている。磁歪式トルクセンサは、ステアリング軸にステアリングホイールからトルクが作用したときに、ステアリング軸に生じる捩れに応じた磁歪膜の磁歪特性の変化を非接触で検出するセンサ構成を有している。

上記のごとき磁歪式トルクセンサを製造するプロセスでは、上記ステアリング軸の一部の所定表面、すなわち回転軸における所定の軸方向幅の円周表面に磁歪膜を形成し、この磁歪膜に磁気異方性を付加する工程が必要である。磁歪式トルクセンサの製造において磁歪膜に磁気異方性を付加する従来の方法は、例えば電解めっき処理により磁歪材めっき部（磁歪膜）を形成した回転軸に対して捩りトルクを作用させ、回転軸の円周表面に応力を付与し、この応力付与状態にて恒温槽において当該回転軸を加熱処理するという方法であった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−８２０００号公報

電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出部に用いられる磁歪式トルクセンサは、高機能でセンサ特性のバラツキが少ないものであることが望まれている。磁歪式トルクセンサの磁歪膜が形成されるステアリング軸には、低コストで、強度・加工性に優れる構造用鋼材が用いられる。

上記の構造用鋼材としては例えばＳＫ材、ＳＣＭ材、ＳＮＣ材等が使用される。これらの材料は磁性材料であるが、成分としては、非磁性の残留オーステナイトが含まれている。上記の構造用鋼材から成るステアリング軸は、その製造段階での熱処理条件（焼入れ、焼戻し等）、組成などによって、残留オーステナイト含有量が異なる。残留オーステナイト含有量が異なると、これによりステアリング軸の磁気特性が変化する。一般的なステアリング軸の製造方法によれば、通常、５〜１５％程度の範囲で含有量のバラツキを有する残留オーステナイトを含むステアリング軸が納品される。その後、このステアリング軸に対して磁歪膜作製のための加熱処理が行われる。この加熱処理によれば、ステアリング軸の磁気特性の違いに応じて磁歪膜の加熱状態が変化し、最終的な磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性が大きく変化することが判明した。例えば、残留オーステナイト含有量が１０％変化すると、最終的なセンサ感度特性は１０％以上変化してしまう。

以上のごとく、本発明者らは、ステアリング軸の残留オーステナイトの含有量の違いにより、ステアリング軸の表面に形成された磁歪膜に磁気異方性を付加するときの加熱処理時において、同一条件の加熱でも、ステアリング軸表面付近の温度に違いが生じてしまうということを発見した。そのため、残留オーステナイト含有量に違いがあると、製造した磁歪式トルクセンサにセンサ感度特性のバラツキが生じてしまうという問題があることを見出した。

そのような磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性のバラツキを低減させる１つの方法として、ステアリング軸自体における残留オーステナイト含有量のバラツキを低減することが考えられる。しかしながら、実際に、ステアリング軸の製造段階でその残留オーステナイト含有量の制御を数％のオーダで行うことは高い技術的困難性を要求される。そのため、仮に残留オーステナイト含有量が制御されたステアリング軸が製造されたとしても、当該ステアリング軸は非常に高価なものとなる。

一方、一般的に用いられている残留オーステナイト含有量の異なるステアリング軸を使用し、従来の製造方法で磁歪式トルクセンサを製造した場合、その製造された磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性はバラツキが大きいため、作業者は、磁歪式トルクセンサを電動パワーステアリング装置に組み付ける際に、磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性を調整しなければならない。そのため、電動パワーステアリング装置などを製造する組立工程が複雑になり、その製造コストも増加してしまう。

実際上、前述のごとく、完成した磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性が１０％以上変化する場合には、センサ歩留まりが下がり、組立工程での特性調整を極めて困難なものにしている。

本発明の目的は、上記の課題を鑑み、磁性材料で作られた回転軸の中の非磁性相である残留オーステナイト含有量を把握して磁性膜の加熱処理時間等を制御することによりセンサ感度特性のバラツキを少なくすることができ、これによりセンサ歩留まりを向上し、さらに、低コストで、かつ磁歪式トルクセンサの組付けを容易に行うことができ、組立工程全体を簡素化し、作業者の負担を軽減することができる磁歪式トルクセンサの製造方法を提供することにある。

本発明に係る磁歪式トルクセンサの製造方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。

第１の磁歪式トルクセンサの製造方法（請求項１に対応）は、磁歪式トルクセンサの回転軸の残留オーステナイト含有量を測定する残留オーステナイト含有量測定工程と、回転軸に磁歪膜を形成する磁歪膜形成工程と、残留オーステナイト含有量測定工程で得られた測定情報に応じた加熱処理条件に基づき磁歪膜に磁気異方性を付加する磁気異方性付加工程とを有することで特徴づけられる。

上記の製造方法によれば、最初に、ステアリング軸等の回転軸の残留オーステナイト含有量を測定する。そして、磁気異方性付加工程で磁歪膜基礎材（磁歪材めっき部）に所定の捩りトルクを加えた状態で回転軸の残留オーステナイト含有量ごとに異なる加熱処理条件で熱処理を行うようにすることによって、残留オーステナイト含有量が異なり磁気特性の異なる回転軸でも、磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性のバラツキをなくし、均一なセンサ感度特性を得ることを可能にする。なお上記の「加熱処理条件」とは、加熱処理時間や加熱出力などを含む広い概念である。

第２の磁歪式トルクセンサの製造方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは、磁気異方性付加工程は、回転軸に対して、所定の捩りトルクを加えた状態で、残留オーステナイト含有量測定工程で測定した残留オーステナイト含有量に応じた加熱処理時間に基づき熱処理を行う熱処理工程を含むことを特徴とする。

第３の磁歪式トルクセンサの製造方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは、残留オーステナイト含有量測定工程では、回転軸の周囲に検出コイルを配置し、この検出コイルに交流電流を給電して励磁し、検出コイルで間接的に回転軸のシャフトインピーダンスを測定し、測定されたシャフトインピーダンスに基づいて残留オーステナイト含有量を求めることを特徴とする。

本発明によれば次の効果を奏する。本発明によれば、磁歪膜作製時に磁歪式トルクセンサに使用する回転軸の残留オーステナイト含有量を非破壊検査で測定し、当該回転軸の残留オーステナイト含有量に基づいてランク付けを行い、回転軸の磁歪膜に磁気異方性を付加する工程においてランク付けされた回転軸ごとに異なる加熱処理条件を設定して加熱処理を行うようにしたため、もともと残留オーステナイト含有量が少ない高価な回転軸材料を用いることなく、従来の回転軸材を用いて、加熱処理装置を変更することなく加熱処理を行って、低コストでセンサ感度特性のバラツキを少なくすることができる。これによりセンサ歩留まりを向上することができる。さらに、センサ感度特性のバラツキを少なくできるので、磁歪式トルクセンサの組付けを容易に行うことができ、組立工程全体を簡素化し、作業者の負担を軽減することができる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

最初に図１〜図３を参照して磁歪式トルクセンサについて説明する。図１〜図３は本発明に係る磁歪式トルクセンサの製造方法で製造される磁歪式トルクセンサの一構造例を示している。図１は磁歪式トルクセンサの基本的構造を示す一部断面側面図を示し、図２は磁歪式トルクセンサの基本的構成を概念的に示す側面図を示し、図３は上記磁歪式トルクセンサを操舵トルク検出部として電動パワーステアリング装置のステアリング軸に組み込んだ具体的構造の縦断面図を示している。

図１と図２に示すように磁歪式トルクセンサ１０は、回転軸１１と、この回転軸１１の周囲に配置される１つの励磁コイル１２と２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂとから構成されている。回転軸１１は、図１と図２では、説明の便宜上、上部および下部を切断し省略して示している。

回転軸１１は、図３に示した利用例を参照すると、例えばステアリング軸２１の一部として構成される。回転軸１１は、その軸心１１ａの周りに矢印Ａのごとく右回転（時計回り）または左回転（反時計回り）の回転力（トルク）を受ける。回転軸１１は例えばクロムモリブデン鋼材（ＳＣＭ材）等の金属棒で形成されている。回転軸１１には、軸方向にて上下２箇所に磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが設けられている。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの各々は、回転軸１１の軸方向にて一定の幅を有しかつ回転軸１１の円周方向の全周に渡って形成されている。各磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの軸方向の幅寸法、および２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの間隔寸法は条件に応じて任意に設定される。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂは、実際には、電解めっき加工処理等により回転軸１１の表面に磁歪材めっき部として形成される。この磁歪材めっき部に磁気異方性加工を施すことにより、磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが形成される。

以下の説明では、説明の便宜上、「磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ」と「磁歪材めっき部（１４Ａ，１４Ｂ）」は同一物を指すが、製造の段階・状況に応じて使い分けている。原則的に、磁気異方性を付加されて完成した段階を「磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ」といい、その前の段階では「磁歪材めっき部（１４Ａ，１４Ｂ）」という。

上記の励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂは、図１に示すごとく、回転軸１１の表面に形成された２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して設けられる。すなわち、図１に示されるように、磁歪膜１４Ａの周囲には隙間を介在させて検出コイル１３Ａが配置される。リング状の検出コイル１３Ａは、磁歪膜１４Ａの全周囲を囲み、かつ検出コイル１３Ａの軸方向の幅寸法は磁歪膜１４Ａの軸方向の幅寸法と略等しい。また磁歪膜１４Ｂの周囲には隙間を介在させて検出コイル１３Ｂが配置される。同様に、リング状の検出コイル１３Ｂは、磁歪膜１４Ｂの全周囲を囲み、かつ検出コイル１３Ｂの軸方向の幅寸法は磁歪膜１４Ｂの軸方向の幅寸法と略等しい。さらに、２つの検出コイル１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの周囲にはリング状の励磁コイル１２が配置される。図１では、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して個別に励磁コイル１２が設けられるように図示されているが、実際には１つの励磁コイル１２の２つの部分を分けて示したものである。検出コイル１３Ａ，１３Ｂと励磁コイル１２は、回転軸１１の周囲に回転軸１１を囲むように設けられたリング状の支持枠体部１５Ａ，１５Ｂを利用して磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの周囲スペースに巻設されている。

図２では、回転軸１１の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して配置される励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂを電気的関係として概念的に示している。磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して共通に配置される励磁コイル１２には、励磁用交流電流を常時に供給する交流電源１６が接続されている。また、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれに対応して配置される検出コイル１３Ａ，１３Ｂの各出力端子からは、検出対象であるトルクに対応する誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂが出力される。

上記磁歪式トルクセンサ１０は、例えば図３に示すごとく電動パワーステアリング装置のステアリング軸に操舵トルク検出部として組み込まれる。図３において、図１と図２で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。図３では、操舵トルク検出部２０、ステアリング軸２１（回転軸１１に対応）の支持構造、ラック・ピニオン機構３４、動力伝達機構３５、操舵力補助用モータ４２の構成が示されている。

図３において、ステアリング軸２１の上部は車両のステアリングホイール（図示せず）に結合される。ステアリング軸２１の下部は、ラック・ピニオン機構３４を介して、ラック軸を備えた車軸に操舵力を伝達するように構成される。ステアリング軸２１の上部に付設された操舵トルク検出部２０は、上記の磁歪式トルクセンサ１０を利用して構成されている。操舵トルク検出部２０は磁歪式トルクセンサ１０に対応し、また磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが形成されたステアリング軸２１の部分が上記回転軸１１に対応している。

ギヤボックス３１を形成するハウジング３１ａ内で、ステアリング軸２１は、２つの軸受け部３２，３３によって回転自在になるよう支持されている。ハウジング３１ａの内部にはラック・ピニオン機構３４と動力伝達機構３５が収納される。

ステアリング軸２１に対して操舵トルク検出部２０（磁歪式トルクセンサ１０）が付設されている。ステアリング軸２１には前述した磁歪膜１４Ａ，１４Ｂが形成され、これらの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対応して励磁コイル１２と検出コイル１３Ａ，１３Ｂが支持枠体部１５Ａ，１５Ｂおよびヨーク部３６Ａ，３６Ｂに支持され、設けられている。

ハウジング３１ａの上部開口はリッド３７で塞がれている。ステアリング軸２１の下端部に設けられたピニオン３８は軸受け部３２，３３の間に位置している。ラック軸３９は、ラックガイド４０で案内され、かつ圧縮されたスプリング４１で付勢され、ピニオン３８側へ押し付けられている。動力伝達機構３５は、操舵力補助用モータ４２の出力軸に結合された伝動軸４３に固定されるウォームギヤ４４と、ステアリング軸２１に固定されたウォームホイール４５とによって形成される。上記操舵トルク検出部２０はリッド３７の円筒部３７ａの内部に取り付けられている。

操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸２１に作用する操舵トルクを検出する。その検出値は、制御装置（図示しない）に入力され、モータ４２に適切な補助操舵トルクを発生させるための基準信号として使用される。操舵トルク検出部２０は、ステアリング軸２１に対してステアリングホイールからの操舵トルクが作用したとき、ステアリング軸２１に生じる捩れに応じた磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁気特性の変化を、検出コイル１３Ａ，１３Ｂの各出力端子から誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの変化として電気的に検出する。

ステアリング軸２１に操舵トルクが作用したときステアリング軸２１に捩れが生じ、その結果、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに磁歪効果が生じる。操舵トルク検出部２０では、交流電源１６から励磁コイル１２に励磁用電流が常に供給されているので、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂでの磁歪効果に起因する磁界変化を検出コイル１３Ａ，１３Ｂによって誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの変化として検出する。操舵トルク検出部２０によれば、誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの変化に基づき、２つの誘導電圧Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂの差を検出電圧値として出力する。従って操舵トルク検出部２０の出力電圧値（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）に基づいてステアリング軸２１に加えられた操舵トルクの方向と大きさを検出することができる。

図４は、２つの磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを示す図である。図４において、横軸は、ステアリング軸２１に加えられた操舵トルクを意味し、正側（＋）が右回転に対応し、負側（−）が左回転に対応している。また図４の縦軸は電圧軸を意味する。

磁歪膜１４Ａ，１４Ｂについての上記磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂは同時に検出コイル１３Ａ，１３Ｂの検出出力特性を表している。すなわち、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂを有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂに対して共通の励磁コイル１２により励磁用交流電流を供給し、この励磁用交流電流に感応して検出コイル１３Ａ，１３Ｂは誘導電圧を出力していることから、検出コイル１３Ａ，１３Ｂの誘導電圧の変化特性は、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂに対応している。換言すれば、磁歪特性曲線５１Ａは検出コイル１３Ａから出力される誘導電圧Ｖ_Ａの変化特性を示し、他方、磁歪特性曲線５１Ｂは検出コイル１３Ｂから出力される誘導電圧Ｖ_Ｂの変化特性を示している。

磁歪特性曲線５１Ａによれば、検出コイル１３Ａから出力される誘導電圧Ｖ_Ａの値は、操舵トルクの値が負領域から正領域に変化しさらに操舵トルクの正の値Ｔ１に到るにつれて略線形特性にて増加し、操舵トルクが正の値Ｔ１となったときにピーク値となり、操舵トルクがＴ１よりさらに増加すると徐々に減少するという特性を有する。他方、磁歪特性曲線５１Ｂによれば、検出コイル１３Ｂから出力される誘導電圧Ｖ_Ｂの値は、操舵トルクの値が負の値−Ｔ１に到るまでは徐々に増加し、操舵トルクが負の値−Ｔ１のときにピーク値をとり、操舵トルクがさらに−Ｔ１よりも増加して負領域から正領域に変化すると略線形特性にて減少するという特性を有する。

図４に示すように、検出コイル１３Ａに関連する磁歪特性曲線５１Ａと検出コイル１３Ｂに関連する磁歪特性曲線５１Ｂは、磁歪膜１４Ａ，１４Ｂのそれぞれで互いに逆方向となる磁気異方性を有することが反映して、両磁歪特性曲線が交わる点を含む縦軸に関して略線対称との関係になっている。

図４において示された線５２は、磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂの共通領域であって略線形特性を有する領域において、検出コイル１３Ａの出力電圧として得られる磁歪特性曲線５１Ａの各値から、検出コイル１３Ｂの出力電圧として得られる磁歪特性曲線５１Ｂの対応する各値を差し引いた値に基づいて作成されるグラフを示す。操舵トルクがゼロのときに、各検出コイル１３Ａ，１３Ｂから出力される誘導電圧は等しいので、その差の値はゼロとなる。操舵トルク検出部２０では、上記の磁歪特性曲線５１Ａ，５１Ｂにおける操舵トルクの中立点（ゼロ点）付近の略一定勾配とみなされる領域を使用することで、上記線５２を略直線特性を有するものとして形成している。なお線５２の特性グラフに関しては、図４の縦軸は差電圧の値を示す軸を意味している。特性グラフである直線５２は、原点（０，０）を通る直線であって、縦軸および横軸の正側・負側に存在する。操舵トルク検出部２０の検出出力値は前述のごとく検出コイル１３Ａ，１３Ｂから出力される誘導電圧の差（Ｖ_Ａ−Ｖ_Ｂ）として得られることから、上記直線５２を利用することに基づいて、ステアリング軸２１に加えられた操舵トルクの方向と大きさを検出することができる。

上記のごとく、操舵トルク検出部２０の出力値に基づき、ステアリング軸２１（回転軸１１）に入力された操舵トルクに関してその回転方向と大きさに対応した検出信号を取り出すことが可能となる。すなわち、操舵トルク検出部２０から出力される検出値によって、ステアリング軸２１に作用した操舵トルクの回転方向と大きさを知ることができる。

換言すれば、操舵トルク検出部２０の検出値は、操舵トルクに応じて直線５２上のいずれかの点として出力される。当該検出値が、横軸で正側に位置するときには操舵トルクは右回転と判断され、横軸で負側に位置するときには操舵トルクは左回転と判断される。また上記検出値の縦軸上での絶対値が操舵トルクの大きさとなる。このようにして、操舵トルク検出部２０によって、直線５２の特性を利用することにより、検出コイル１３Ａ，１３Ｂの出力電圧値を基礎に操舵トルクを検出することが可能となる。

次に、図５〜図１４を参照して、前述した磁歪式トルクセンサ１０の製造方法を説明する。図５に示した磁歪式トルクセンサ１０の製造方法の主要部は、磁歪式トルクセンサ１０の回転軸１１すなわちステアリング軸２１の製造工程である。図５は主に回転軸１１の製造工程の全体を示している。

図５において、回転軸１１の製造プロセスは、大きく分けると、通常の工程である磁歪膜形成工程Ｐ１、磁気異方性付加工程Ｐ２、特性安定化工程Ｐ３、検査工程Ｐ４と、特徴的工程である残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０とから構成されている。残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０は磁歪膜形成工程Ｐ１の前段に設けられている。また、後述するごとく、残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０を設けた関係で、磁気異方性付加工程Ｐ２における回転軸１１を加熱処理するための熱処理ステップでは、回転軸１１のランクに応じて加熱処理時間を変更するようにしている。

なお特性安定化工程Ｐ３は、通常、アニール工程Ｐ３１を含む。また磁歪式トルクセンサ１０として完成するためには、検査工程Ｐ４の後に、回転軸１１に対して励磁コイル１２や検出コイル１３Ａ，１３Ｂ等の検出器を付設する検出器付設工程Ｐ５が設けられている。

磁歪膜形成工程Ｐ１は、納品された回転軸１１（ステアリング軸２１）に対して磁歪膜を形成する工程である。この磁歪膜形成工程Ｐ１の前工程として、本実施形態では、上記のごとく残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０を設けている。実際には、残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０の前に、さらに、納品された回転軸１１の受入検査が行われる（ステップＳ１０）。

先ず最初に、磁歪膜形成工程Ｐ１、磁気異方性付加工程Ｐ２、特性安定化工程Ｐ３、検査工程Ｐ４を説明する。

磁歪膜形成工程Ｐ１では、電解めっき処理により回転軸１１の表面の所定箇所に磁歪材めっき部が磁歪膜の基礎となる部分として形成される。磁歪膜形成工程Ｐ１では、まず、回転軸１１の洗浄等の前処理が行われる（ステップＳ１１）。その後に電解めっきが行われる（ステップＳ１２）。この電解めっき工程では、回転軸１１の上下の箇所で磁歪材が所定の膜厚になるように施される。上下の磁歪材めっき部は、後述する後処理によって磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａ，１４Ｂになる部分である。その後、乾燥が行われる（ステップＳ１３）。

上記の磁歪膜形成工程Ｐ１では、回転軸１１の表面に前述した磁歪膜１４Ａ，１４Ｂを形成するために電解めっき処理法を用いた。しかしながら、回転軸１１における磁歪膜１４Ａ，１４Ｂを形成する基礎部分は、電解めっき法以外の方法、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法、プラズマ溶射法などの方法によって形成することもできる。

次に、磁気異方性付加工程Ｐ２が実行される。この磁気異方性付加工程Ｐ２は、回転軸１１に形成された上下２箇所の磁歪材めっき部に対して磁気異方性を付加し前述の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂを形成する工程である。磁気異方性付加工程Ｐ２は、上側の磁歪材めっき部に対して高周波加熱を行うステップＳ２１と、下側の磁歪材めっき部に対して高周波加熱を行うステップＳ２２とを有している。

図６は、磁気異方性付加工程Ｐ２の各ステップＳ２１，Ｓ２２で実施される処理工程のフローチャートを示す。

磁気異方性付加工程Ｐ２における上側磁歪材めっき部を高周波加熱するステップＳ２１について説明する。ステップＳ２１では、最初に、トルク印加装置により回転軸１１に所定の捩りトルクを印加するステップＳ２０１が実行される。次に、所定の捩りトルクを印加した状態の回転軸１１で上側磁歪材めっき部に対して所定時間だけ高周波を供給し電磁誘導により加熱処理を行う熱処理ステップＳ２０２が実行される。次に加熱した回転軸１１を自然に冷却するステップＳ２０３が実行され、最後に捩りトルクを解放することによって上側磁歪材めっき部に磁気異方性を付加して上記磁歪膜１４Ａを形成するトルク解放ステップＳ２０４が実行される。

上記の熱処理ステップＳ２０２では、回転軸１１の上側磁歪材めっき部に対して誘導加熱コイルを配置し、この誘導加熱コイルに高周波電源から所定の高周波電流を供給して上側磁歪材めっき部のみを加熱する。

上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０４により、回転軸１１の上側磁歪材めっき部は磁気異方性が付加され、これにより磁気異方性を有する磁歪膜１４Ａが形成される。

回転軸１１の下側磁歪材めっき部に対する高周波加熱ステップＳ２２について、同様に上記のステップＳ２０１〜Ｓ２０４が実行され、下側磁歪材めっき部に対して磁気異方性が付加され、これにより磁気異方性を有する磁歪膜１４Ｂが形成される。この場合、下側磁歪材めっき部に磁気異方性を付加するときに、磁歪膜１４Ｂの磁気異方性とは逆向きになるように、回転軸１１に与えるトルクの印加方向を逆向きにする。

上記の磁気異方性付加工程Ｐ２では、加熱処理を行う熱処理ステップＳ２０２での加熱処理条件（加熱処理時間等）を、後述のごとく、回転軸１１の残留オーステナイト含有量に応じて回転軸１１ごとにランクに応じて異ならせるように制御している。

上記の磁気異方性付加工程Ｐ２の後に特性安定化工程Ｐ３が行われる。特性安定化工程Ｐ３では、アニール工程Ｐ３１が行われ、例えば操舵トルク検出部２０が使用される状況での使用温度以上の温度で、所定時間加熱処理を行う。

特性安定化工程Ｐ３の後には検査工程Ｐ４が行われる。その後に、励磁コイル等の検出器を配置する検出器付設工程Ｐ５を設け、回転軸１１の磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの周囲に磁歪特性の変化を検出する検出手段を配置する。以上の工程により磁歪式トルクセンサ１０が完成する。

次に、前述の残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０を設けた意義と測定方法について詳細に説明する。

先ず、残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０を設けた意義を説明する。
磁歪式トルクセンサの回転軸１１（ステアリング軸２１）には、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ材）、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣ材）等の構造用鋼材が用いられている。前述した通り、回転軸１１は、回転軸作製時の残留オーステナイト含有量により回転軸そのものの磁気特性が異なる。通常、鋼材表面に浸炭処理を行う際の焼き入れ温度、焼き戻し温度、Ｃｐ（カーボンポテンシャル）値、組成等に依存して、５〜１５％程度の残留オーステナイトを含む回転軸１１が納入される。納入される回転軸１１は、メーカやロットによっても残留オーステナイト含有量が異なる。このような回転軸１１に対して、磁気異方性付加工程Ｐ２で熱処理ステップＳ２０２を実行する時に加熱処理条件を同じにすると、最終的に作製された磁歪式トルクセンサのセンサ特性（中点特性、感度特性）に大きなバラツキが生じる。

そこで本実施形態に係る製造方法によれば、納入されたすべての回転軸１１について、残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０によって回転軸１１ごとに残留オーステナイト含有量を非接触方式で測定する。納入されたすべての回転軸１１は、測定で得られた残留オーステナイト含有量に応じてランク付け（またはクラス分け）が行われる。そして、前述の磁気異方性付加工程Ｐ２における熱処理ステップＳ２０２では、残留オーステナイト含有量に基づいてランク付けされた回転軸１１について、各ランクごとに加熱処理条件（以下「加熱処理時間」とする）を異ならせ、加熱処理時間等を制御する。

磁気異方性付加工程Ｐ２における熱処理ステップＳ２０２において、回転軸１１ごとにランクに応じて加熱処理時間を制御することによって、加熱処理状態のバラツキを低減し、センサ感度特性のバラツキを低減する。これにより、磁歪式トルクセンサ１０の製造プロセスにおける生産性の向上および品質の向上を図ることができる。なお、回転軸１１の納入時に残留オーステナイト含有量を数％のオーダで一定量に指定することは非常に困難であり、これを実行すると、コスト高になる。製造コストの低減を図るためには残留オーステナイト含有量について或る程度の幅を持ったものを用いることが望ましい。

次に、残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０の測定方法を説明する。
残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０では、回転軸１１の残留オーステナイト含有量を測定するために、回転軸１１に対してコイル（以下「検出コイル」と記す）を利用した非破壊検査が実施される。すなわち、本実施形態では、検出コイルの中に回転軸１１を挿通させて回転軸１１の周囲に当該検出コイルを設置し、この検出コイルに交流電流を給電して励磁し、当該検出コイルによりそのコイル端子間インピーダンスを測定することにより間接的に回転軸１１のシャフトインピーダンスを測定する。そして、回転軸１１のシャフトインピーダンス測定値に基づいて回転軸１１の材料の磁気状態を判定し、それに基づいて残留オーステナイト含有量を算出する。ここで、回転軸１１の「シャフトインピーダンス」とは、上記検出コイルのコイルインピーダンスとして測定され、間接的に求められる回転軸１１の磁気特性を表す特性値を意味する。

回転軸１１の上記シャフトインピーダンスの測定工程は、高周波による誘導加熱によって回転軸１１の磁歪膜に磁気異方性を付加する前で実施されるのが、好ましい。さらに回転軸１１に磁歪膜１４Ａ，１４Ｂの基礎材である磁歪材めっき部を形成する前であれば、より好ましい。

図７は、回転軸１１における残留オーステナイト含有量と磁気特性との関係を示すグラフである。図７において、横軸は磁場（Ｈ）であり、縦軸は磁束密度（Ｂ）である。回転軸１１は、その残留オーステナイト含有量が少ないときは、図７の（ａ）に示されるように磁場方向の幅が狭いヒステリシス曲線特性６１を有する。また残留オーステナイト含有量が多いときは、図７の（ｂ）で示されるように、回転軸１１は磁場方向の幅が広いヒステリシス曲線特性６２を有する。透磁率μはＢ／Ｈで与えられるので、ヒステリシス曲線特性６１，６２を比較すれば、任意の磁界Ｈで回転軸１１の残留オーステナイト含有量が少ないほど、回転軸１１の透磁率μは大きくなるという特性を有することが分かる。つまり、ヒステリシス曲線特性６１での透磁率μ（ａ）はＢ（ａ）／Ｈ（ａ）で与えられ、ヒステリシス曲線特性６２での透磁率μ（ｂ）はＢ（ｂ）／Ｈ（ｂ）で与えられるので、μ（ａ）＞μ（ｂ）となる。従って、回転軸１１に関して透磁率μに依存する電気量を測定することによって当該回転軸１１の残留オーステナイト含有量の多少を判定することが可能となる。

そこで、本実施形態による回転軸１１の残留オーステナイト含有量の測定方法では、前述のごとく回転軸１１の周りに検出コイルを設置し、この検出コイルで回転軸１１のシャフトインピーダンス（Ｚ）を測定し、シャフトインピーダンス（Ｚ）の大きさ（｜Ｚ｜）によって回転軸１１の残留オーステナイト含有量の多少を判定する。すなわち、シャフトインピーダンス（Ｚ）は下記の式（１）で表され、この式（１）が透磁率μに依存し、また透磁率μが残留オーステナイト含有量に依存して変化することから、シャフトインピーダンス（Ｚ）と残留オーステナイト含有量との関係が求められる。

｜Ｚ｜＝√（(ωＬ)^２＋Ｒ^２） …（１）

上記の式（１）で、「ω」は上記検出コイルに供給される交流電流の角周波数、「Ｌ」はインダクタンス、「Ｒ」は抵抗である。また、インダクタンスＬは透磁率μと下記の式（２）によって関係づけられる。

Ｌ＝μ（Ｋ・ｎ^２・Ｓ）／Ｉ …（２）

上記の式（２）において、「Ｋ」は長岡係数、「ｎ」は励磁コイルの巻数、「Ｓ」は励磁コイルの断面積、「Ｉ」は検出コイルの軸方向の長さを表す。

本実施形態では、予めＸ線回折法などにより回転軸１１の残留オーステナイト含有量とシャフトインピーダンス（Ｚ）の相関関係を算出しておく。それにより、例えば、残留オーステナイト含有量ごとに対応したシャフトインピーダンス値がランク付けされた表を予め作成しておく。

下記の表１は、回転軸１１ごとのシャフトインピーダンス（Ｚ）に対するＸ線回折によって得られた残留オーステナイト含有量と回転軸１１のランク付けとを示す表を示す。

上記の表１で、欄Ｃ１は回転軸１１の試料番号（Ｓ１〜Ｓ６）を示し、欄Ｃ２は１００ＫＨｚの交流電流の給電によって測定した回転軸１１のシャフトインピーダンス値（Ｚ）を示し、欄Ｃ３は３０ＫＨｚの交流電流を給電によって測定した回転軸１１のシャフトインピーダンス値（Ｚ）を示す。表１では一例として６つの回転軸１１（試料Ｓ１〜Ｓ６）の測定例が示されている。また、欄Ｃ４の「積分強度γ」は回転軸１１のＸ線回折での残留オーステナイトによる回折線の積分強度を示し、欄Ｃ５の「積分強度α」は回転軸１１のＸ線回折でのマルテンサイトによる回折線の積分強度を示す。また欄Ｃ６の「比率」は、「積分強度γ」の数値を「Ｉγ」と表現しかつ「積分強度α」の数値を「Ｉα」と表現した時に、下記の式（３）に基づいて求めたものである。式（３）においてオーステナイトの体積比を「ｃγ」、マルテンサイトの体積比を「ｃα」、物質の種類に依存する定数を「Ｒγ」、「Ｒα」としている。なお「Ｒ」は回折ビームの角度θと結晶面のミラー指数ｈｋｌに依存している。

Ｉγ／Ｉα＝（Ｒγ／Ｒα）（ｃγ／ｃα） …（３）

すなわち、欄Ｃ６の「比率」は、上記の式（３）に基づいて求めた比率（ｃγ／ｃα）である。さらに欄Ｃ７の「残留オーステナイト」はｃγ＋ｃα＝１の関係式を用いて求めたｃγの値である。

回転軸１１の全試料（Ｓ１〜Ｓ６）について検出コイルを用いて交流励磁し、各回転軸１１のインピーダンス値を測定し、これに基づいて各回転軸１１の残留オーステナイト残留量を算出し、シャフトインピーダンス値（または残留オーステナイト含有量）に基づき、後述のランク分け表に従って回転軸１１をランク付けする。すなわち、上記表１の欄Ｃ８において、試料Ｓ１〜Ｓ６に係る回転軸１１のそれぞれについて０〜６の７段階のランクのいずれかが示されている。

ここでランク分け表について説明する。下記の表２にランク分け表の一例を示す。この表２では、欄Ｃ１１の「ランク」に０〜６の７段階のランクが示され、欄Ｃ１２ではランクに対応するシャフトインピーダンス値の範囲（上限値と下限値）が示されている。欄Ｃ１２ａはシャフトインピーダンス値の下限値を示し、欄Ｃ１２ｂはシャフトインピーダンス値の上限値を示している。なお欄Ｃ１２で示されたシャフトインピーダンス値は、３０ＫＨｚの交流電流によるシャフトインピーダンス値に基づいている。なおランク分けについては、３０ＫＨｚでのシャフトインピーダンスを用いる代わりに、１００ＫＨｚのシャフトインピーダンスによるランク分けをしてもよい。

上記の表２に基づいて、表１の欄Ｃ８に示すごとく、試料Ｓ１〜Ｓ６の各回転軸１１について０〜６のランクでランク付けがなされる。

図８は、表１の欄Ｃ８で示されたランクをグラフ化して示したものである。図８において、横軸は表１の欄Ｃ３に示した回転軸１１のシャフトインピーダンス（Ｚ）を示し、縦軸は表１の欄Ｃ７に示した残留オーステナイト（ｃγ）を示している。図８のグラフでの６つのプロットは、表１の欄Ｃ１に記載された試料Ｓ１〜Ｓ６に関するものである。また破線で示した直線７１は、各プロットＳ１〜Ｓ６の各データから最小二乗法により求めた直線である。

図８に示すごとく、試料Ｓ１〜Ｓ６に係る回転軸１１に関してその残留オーステナイト含有量に応じて各回転軸１１のランクが異なる場合に、仮に、後段に実施される磁界異方性付加工程Ｐ２の熱処理ステップＳ２０２での加熱処理時間をランクに関係なく一定にすると、最終的に完成する磁歪式トルクセンサにおいて検出感度の中点および検出感度それ自体が変化し、センサ感度特性にバラツキが生じる。

ここで、図９〜図１１を参照して、回転軸１１の残留オーステナイト含有量が異なるときに、すなわち回転軸１１のランクが異なるときに、熱処理ステップ２０２での加熱処理時間を同じにすると、何故、磁歪式トルクセンサのセンサ感度特性にバラツキが生じるのかということを説明する。

図９は、回転軸１１のシャフトインピーダンスと、回転軸１１の磁歪材めっき部（磁歪膜１４Ａ，１４Ｂ）を加熱するときのグリッド電流Ｉｇとの関係を示すグラフである。ここで「グリッド電流Ｉｇ」は、上記熱処理ステップＳ２０２で誘導加熱コイルに高周波電流（Ｉｐ）を給電したときに回転軸１１と磁歪材めっき部に発生する渦電流に反比例する電流を意味している。図９で、横軸は回転軸１１のシャフトインピーダンス（Ｚ：Ω）を示し、縦軸はグリッド電流（Ｉｇ：ｍＡ）を示す。図９では、６つの回転軸試料に関する測定データＤ１〜Ｄ６がプロットされている。６つの測定データＤ１〜Ｄ６は、直線７２に沿ってプロットされた状態になり、１次相関の関係がある。従って、図９の直線７２で示されるように、回転軸１１のシャフトインピーダンス値が増加するに従って、グリッド電流Ｉｇが減少するという特性があることが分かる。

図１０は、グリッド電流Ｉｇと、回転軸１１の磁歪材めっき部を加熱するときの加熱温度との関係を示すグラフである。図１０で、横軸はグリッド電流（Ｉｇ：ｍＡ）を示し、縦軸は回転軸１１の加熱温度（℃）を示す。

なお図１０では、グリッド電流Ｉｇの範囲を６つに分け、グリッド電流Ｉｇの数値範囲と前述したランク１〜６との関係付けが示されている。ランク１はグリッド電流の約１４５．７〜１４７．６ｍＡの範囲に対応し、ランク２はグリッド電流の１４３．８〜１４５．７ｍＡの範囲に対応し、ランク３はグリッド電流の約１４２〜１４３．８ｍＡの範囲に対応し、ランク４はグリッド電流の約１４０．２〜１４２ｍＡの範囲に対応し、ランク５はグリッド電流の約１３８．３〜１４０．２ｍＡの範囲に対応し、ランク６はグリッド電流の約１３６〜１３８．３ｍＡの範囲に対応している。

図１０のグラフによれば、２０以上の多数の測定データがプロットされている。これらの多数の測定データのプロットに基づいて直線７３を想定することができ、１次相関の関係がある。図１０に示された直線７３によれば、グリッド電流Ｉｇが増大すると加熱温度が減少するという反比例の関係にあることが分かる。またランク１〜６との関係で云えば、ランク６からランク１に移行するに従って、加熱温度が減少するという関係にある。

図９に示した回転軸１１のシャフトインピーダンスとグリッド電流の関係、図１０に示したグリッド電流と加熱温度の関係を考慮すると、回転軸１１のシャフトインピーダンスと回転軸１１の磁歪材めっき部を加熱するときの加熱温度との関係では、シャフトインピーダンスの違いに応じて加熱温度が異なることが分かる。つまり、上記の熱処理ステップＳ２０２で磁歪材めっき部に高周波加熱を行って回転軸１１の磁歪膜（１４Ａ，１４Ｂ）に磁気異方性を付加する工程Ｐ２において、同じ加熱処理時間で加熱を行っても、回転軸１１の残留オーステナイト含有量の違いに依存して加熱温度に差が生じることになり、前述したセンサ感度特性にバラツキの原因になる。

回転軸１１の残留オーステナイト含有量の違いに依存して加熱温度に差が生じる理由を、図１１を参照して、さらに詳しく説明する。

図１１は、残留オーステナイト含有量が異なる回転軸１１を高周波加熱するときの回転軸１１に浸入する磁束の分布状態を示す図である。図１１の（ａ）は残留オーステナイト含有量が少ない回転軸１１（ランク６に対応）の例を示し、図１１の（ｂ）は残留オーステナイト含有量が多い回転軸１１（ランク１に対応）の例を示す。

図１１の（ａ）と（ｂ）において、符号８１は上記回転軸１１の一部を示し、符号８２は磁歪膜（１４Ａ，１４Ｂ）となる磁歪材めっき部を示す。符号８３は誘導加熱コイルを示す。また点線８４は磁束の分布状態を示す。図１１（ａ）で示されるように、残留オーステナイト含有量が少ない場合に、回転軸８１の透磁率μは大きな値であり、回転軸８１と磁歪材めっき部８２の透磁率は総合的に大きな値になる。これにより、磁束８４は回転軸１１の内部には侵入せず、磁歪材めっき部８２と回転軸８１の表面領域に磁束８４が集中し、その領域での磁束密度が増加する。そのため、磁歪材めっき部８２での渦電流が増すので、高周波電流Ｉｐが上がってグリッド電流Ｉｇが低下し、磁歪材めっき部での加熱温度が上昇する。一方、図１１（ｂ）で示されるように、残留オーステナイト含有量が多い場合に、回転軸８１の透磁率μは小さな値であり、回転軸８１と磁歪材めっき部８２の透磁率は総合的に小さな値になる。これにより、磁束８４は回転軸１１の内部にまで侵入し、磁歪材めっき部８２と回転軸８１の表面領域では磁束８４が相対的に分散し、その領域での磁束密度が減少する。そのため、磁歪材めっき部８２での渦電流が減るので、高周波電流Ｉｐが下がってグリッド電流Ｉｇが上昇し、磁歪材めっき部８２での加熱温度が低下する。

以上のごとく、回転軸１１の残留オーステナイト含有量の違いに依存して磁歪材めっき部等での加熱温度に差が生じることになり、前述したセンサ感度特性にバラツキの原因になる。

本実施形態に係る磁歪式トルクセンサの製造方法によれば、残留オーステナイト含有量が異なる回転軸１１を、残留オーステナイト含有量測定工程Ｐ１０でそのシャフトインピーダンスを測定することによりランク付けし（ランク０〜６）、磁気異方性付加工程Ｐ２の熱処理ステップＳ２０２でランクに応じて加熱処理時間を設定して加熱処理を行い、これにより、回転軸１１の残留オーステナイト含有量が異なったとしても、各回転軸１１での磁歪材めっき部の加熱温度を実質的に等しくし、結果的に、完成した磁歪式トルクセンサ１０でのセンサ感度特性のバラツキをなくすようにしている。

磁気異方性付加工程Ｐ２における上めっき高周波加熱ステップＳ２１と下めっき高周波加熱ステップＳ２２での熱処理ステップＳ２０２において、処理対象となる回転軸１１の残留オーステナイト含有量が多く（シャフトインピーダンスが高い、またはランク０の側）、磁歪材めっき部での磁束密度が低く、温度上昇しにくい場合には加熱処理時間を長くする。また回転軸１１の残留オーステナイト含有量が少なく（シャフトインピーダンスが低い、またはランク６の側）、 磁歪材めっき部での磁束密度が高く、温度上昇しやすい場合には加熱処理時間を短くする。加熱処理時間の制御は、実際には、グリッド電流を時間で積分した値が一定となるように行われる。

以上のごとく、納入される回転軸１１のそれぞれの残留オーステナイト含有量の違いにより分類したランク０〜６に依存して、磁気異方性付加工程Ｐ２での熱処理ステップＳ２０２における加熱処理時間が設定される。実際には、それぞれのグリッド電流Ｉｇを利用して加熱処理時間は設定される。

図１２は、６つの試料に係る回転軸についてグリッド電流（Ｉｇ）と加熱処理時間との関係を示すグラフである。図１２において、横軸はグリッド電流Ｉｇ（ｍＡ）を表し、縦軸は加熱処理時間（秒）を示す。６つの試料でのグリッド電流Ｉｇが小さくなるほど、加熱処理時間を長くしていることが分かる。

次に、本実施形態に係る磁歪式トルクセンサの製造方法によって製造した磁歪式トルクセンサ１０の特性に関する試験結果を、図１３と図１４に示す。

図１３は、シャフトインピーダンス（残留オーステナイト含有量）の異なる回転軸に形成した磁歪式トルクセンサの「感度」を示す。感度は、例えば磁歪式トルクセンサ１０における入力トルク・インピーダンス特性（図４で示された特性５１Ａ，５１Ｂに相当）での入力トルク１Ｎ・ｍ当りのシャフトインピーダンス変化量を表す。

図１３において、横軸は回転軸のシャフトインピーダンス、縦軸は各回転軸に形成した磁歪式トルクセンサの感度を示す。プロットＰＬ１０，ＰＬ１１，ＰＬ１２は、本実施形態に係る製造方法で製造された磁歪式トルクセンサ１０の感度、プロットＰＬ２０，ＰＬ２１，ＰＬ２２は、従来の製造方法で製造された磁歪式トルクセンサの感度を示す。

従来の製造方法ではシャフトインピーダンスの異なる回転軸に作製された磁歪式トルクセンサの感度はそのシャフトインピーダンスの違いに伴って変化しているのに対して、本実施形態の製造方法で製造した磁歪式トルクセンサ１０の感度は、回転軸１１のシャフトインピーダンスに依存せずほぼ一定であることが分かる。

図１４は、シャフトインピーダンス（残留オーステナイト含有量）の異なる回転軸に形成した磁歪式トルクセンサの「０点Ｚ」を示す。「０点Ｚ」は、Ｚ基準線における入力トルク０のときのシャフトインピーダンス値である。図１４で、横軸は回転軸のシャフトインピーダンス、縦軸は各回転軸に形成した磁歪式トルクセンサの０点Ｚを示す。プロットＰＬ３０，ＰＬ３１，ＰＬ３２は、本実施形態の製造方法で製造された磁歪膜トルクセンサ１０の０点Ｚ、プロットＰＬ４０，ＰＬ４１，ＰＬ４２は、従来の製造方法で製造された磁歪式トルクセンサの０点Ｚを示す。従来の方法では、シャフトインピーダンスの異なる回転軸に作製された磁歪式トルクセンサの０点Ｚはそのシャフトインピーダンスの違いに伴って変化しているのに対して、本実施形態の製造方法で製造した磁歪式トルクセンサの０点Ｚは、回転軸のシャフトインピーダンスによらず、ほぼ一定であることが分かる。

以上のように、本発明によれば、納入時の回転軸１１は従来のものを使用し、また加熱に用いる装置を特別に変更することなく、加熱処理時間の制御を容易に行うだけで、磁歪式トルクセンサのセンサ出力特性のバラツキを低減することができる。

本発明は、電動パワーステアリング装置などで操舵トルク検出部として使用される磁歪式トルクセンサを製造する方法であって、センサ感度特性のバラツキが少ない製造方法として利用される。

本発明に係る磁歪式トルクセンサの製造方法で製造される磁歪式トルクセンサの基本的構造を示す一部断面側面図である。 磁歪式トルクセンサの基本的構成を概念的に示す側面図である。 磁歪式トルクセンサを操舵トルク検出部として電動パワーステアリング装置のステアリング軸に組み込んだ具体的構造の要部縦断面図である。 磁歪式トルクセンサにおける各検出コイルに関する磁歪特性曲線とセンサ検出特性を示すグラフである。 本発明に係る磁歪式トルクセンサの製造方法であり、主に回転軸の製造プロセスを示す工程図である。 磁気異方性付加工程のフローチャートである。 回転軸の残留オーステナイト含有量の少ないものと多いものに依存した磁気特性を示すグラフである。 回転軸のシャフトインピーダンス（Ｚ）と残留オーステナイト含有量（％）の関係を示すグラフである。 回転軸のシャフトインピーダンス（Ｚ）と磁歪材めっき部を加熱するときのグリッド電流（Ｉｇ）との関係を示すグラフである。 グリッド電流（Ｉｇ）と磁歪材めっき部を加熱するときの加熱温度との関係を示すグラフである。 残留オーステナイト含有量が異なる回転軸に磁歪材めっき部（磁歪膜）を形成したものを高周波加熱するときの磁束分布を示す断面図である。 グリッド電流（Ｉｇ）と加熱処理温度との関係を示すグラフである。 シャフトインピーダンスの異なる種々の回転軸に形成した磁歪式トルクセンサの感度（Ｚ傾き）を示すグラフである。 シャフトインピーダンスの異なる種々の回転軸に形成した磁歪式トルクセンサの０点Ｚを示すグラフである。

符号の説明

１０ 磁歪式トルクセンサ
１１ 回転軸
１２ 励磁コイル
１３Ａ，１３Ｂ 検出コイル
１４Ａ，１４Ｂ 磁歪膜
２０ 操舵トルク検出部
２１ ステアリング軸
３１ ギヤボックス
３４ ラック・ピニオン機構
３５ 動力伝達機構
４２ モータ
５１Ａ，５１Ｂ 磁歪特性曲線（インピーダンス特性曲線）
Ｐ１ 磁性膜形成工程
Ｐ２ 磁気異方性付加工程
Ｐ３ 特性安定化工程
Ｐ１０ 残留オーステナイト含有量測定工程

Claims (3)

1. 磁歪式トルクセンサの回転軸の残留オーステナイト含有量を測定する残留オーステナイト含有量測定工程と、
   前記回転軸に磁歪膜を形成する磁歪膜形成工程と、
   前記残留オーステナイト含有量測定工程で得られた測定情報に応じた加熱処理条件に基づき前記磁歪膜に磁気異方性を付加する磁気異方性付加工程と、
   を有することを特徴とする磁歪式トルクセンサの製造方法。
2. 前記磁気異方性付加工程は、前記回転軸に対して、所定の捩りトルクを加えた状態で、前記残留オーステナイト含有量測定工程で測定した残留オーステナイト含有量に応じた加熱処理時間に基づき熱処理を行う熱処理工程を含むことを特徴とする請求項１記載の磁歪式トルクセンサの製造方法。
3. 前記残留オーステナイト含有量測定工程では、前記回転軸の周囲に検出コイルを配置し、この検出コイルに交流電流を給電して励磁し、前記検出コイルで間接的に前記回転軸のシャフトインピーダンスを測定し、測定された前記シャフトインピーダンスに基づいて前記残留オーステナイト含有量を求めることを特徴とする請求項１または２記載の磁歪式トルクセンサの製造方法。
   

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