JP4486616B2 - 磁歪式トルクセンサの製造方法と電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用の電動パワーステアリング装置の操舵トルクを検出するのに最適な磁歪式トルクセンサの製造方法と、この製造方法で製作された磁歪式トルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置に関するものである。

電動パワーステアリング装置は、自動車を運転中、運転者がステアリングホイール（操舵ハンドル）を操作するとき、モータを連動させて操舵力を補助する支援装置である。電動パワーステアリング装置では、運転者のハンドル操舵によりステアリング軸に生じる操舵トルクを検出する操舵トルク検出部からの操舵トルク信号、および車速を検出する車速検出部からの車速信号を利用し、モータ制御部（駆動制御回路）の制御動作に基づいて、補助操舵力を出力する支援用のモータをＰＷＭ駆動し、運転者の操舵力を軽減している。

例えば、操舵トルクをTH、アシスト量AHの係数を一定のkAとすると、AH＝kA×THであるから、負荷であるピニオントルクをTPとすると、TP＝TH＋AHからTH＝TP／（1＋kA）となる。したがって操舵トルクTHは、ピニオントルクTPの1／（1＋kA）、（kA≧0）となり軽減される。このような電動パワーステアリング装置における操舵トルク検出部として、ピニオンの入出力軸間に設けたトーションバーの捻れを利用するトーションバー式の他、磁歪式トルクセンサが知られている。

磁歪式トルクセンサの一例としては、例えば、ステアリングホイールに連結されたステアリング軸の表面に、Ｎｉ−Ｆｅメッキの磁歪膜を上下２箇所でそれぞれ逆方向の磁気異方性となるように軸方向所定幅で設け、磁歪膜に操舵トルクが作用したとき、磁気異方性に基づいて発生する逆磁歪特性を、磁歪膜の周囲に配設されたコイルの交流抵抗等を利用して、ステアリング軸にかかるトルクを検出するものがある。

図９は、磁歪式トルクセンサ１００の模式図である。磁歪式トルクセンサ１００はステアリング軸１０１の周囲に形成された磁歪膜１０２とその磁歪膜１０２の下方に間隔を設けて形成された磁歪膜１０３と、磁歪膜１０２，１０３の近傍に微小の空隙を介して配置された励磁コイル１０４と、磁歪膜１０２に対応して設けられる検出コイル１０６と、磁歪膜１０３に対応して設けられる検出コイル１０７とから構成される。励磁コイル１０４には、励磁電圧供給源１０５が接続される。

図９で示した磁歪式トルクセンサ１００において、ステアリング軸１０１にトルクが作用したとき、磁歪膜１０２，１０３にもトルクが作用する。このトルクに応じて磁歪膜１０２，１０３に磁歪効果が生じる。そこで、励磁電圧供給源１０５から励磁コイル１０４に高周波の交流電圧（励磁電圧）を供給し、トルクに応じた磁歪膜１０２，１０３の磁歪効果による磁界の変化を検出コイル１０６，１０７によりインピーダンスの変化として検出する。このインピーダンスの変化に基づいてステアリング軸１０１に加えられたトルクを検出することができる。また、インピーダンスの変化として検出する以外にも、誘導電圧の変化として検出することもできる。以下では、インピーダンスの変化で検出する場合について説明する。

図１０は磁歪特性を示す図である。横軸はステアリング軸１０１に加えられた操舵トルク、縦軸は励磁コイル１０４に交流電圧を印加したときに検出コイル１０６，１０７によって検出されるインピーダンスを示している。曲線Ｃ１１０は、検出コイル１０６によって検出されるインピーダンスの変化を示し、曲線Ｃ１１１は、検出コイル１０７によって検出されるインピーダンスの変化を示している。

検出コイル１０６による検出値は、操舵トルクが負から正になるにつれてインピーダンスが増加し、操舵トルクが正の値Ｔ１となったときにインピーダンスがピーク値となり、操舵トルクがＴ１以上では減少する。また、検出コイル１０７による検出値は、操舵トルクが負の値−Ｔ１のときにインピーダンスがピーク値をとり、操舵トルクの絶対値が増加すると減少する。

図１０に示すように、検出コイル１０６で得られる操舵トルク−インピーダンス特性と検出コイル１０７で得られる操舵トルク−インピーダンス特性はほぼ凸形状を示す。また、検出コイル１０６で得られる操舵トルク−インピーダンス特性（曲線Ｃ１１０）と検出コイル１０７で得られる操舵トルク−インピーダンス特性（曲線Ｃ１１１）は、磁歪膜の上下２箇所でそれぞれ逆方向となる磁気異方性であることを反映して、それぞれの特性曲線が交わる点を通る縦軸に対してほぼ対称的になる。

直線Ｌ１０は、検出コイル１０６により検出された特性曲線Ｃ１１０から検出コイル１０７により検出された特性曲線Ｃ１１１を引いた値を示すものであり、操舵トルクがゼロのときにその値はゼロとなる。磁歪式トルクセンサ１００はトルク中立点付近のほぼ一定勾配とみなされる領域を使用することで、入力トルクの方向と大きさに対応した検出信号を出力する。また、直線Ｌ１０の特性を利用することで、検出コイル１０６，１０７の値から操舵トルクを検出することができる。

図１１は、従来の磁歪式トルクセンサの製造方法のフロー図である。従来の磁歪式トルクセンサでは、ステアリング軸の下端にピニオンを加工する工程（ステップＳ１０１）と、ピニオンを焼入れする工程（ステップＳ１０２）と、ピニオンを焼戻す工程（ステップＳ１０３）と、磁歪膜を付与する工程（ステップＳ１０４）と、捩りトルクを付与する工程と（ステップＳ１０５）と、磁歪膜を加熱処理する工程（ステップＳ１０６）と、磁歪膜を冷却する工程（ステップＳ１０７）と、捩りトルクを除去する工程（ステップＳ１０８）と、再度加熱処理する工程（ステップＳ１０９）とから成っていた（例えば、特許文献１参照）。なお、図３のように磁歪膜が複数設けられている場合は、それぞれについてＳ１０５〜Ｓ１０８の工程により磁気異方性を付与する。
特許第３７３０２３４号公報

従来の製造方法によって製造された磁歪式トルクセンサは、ピニオンを焼戻す工程の後、磁歪膜を付与する工程があり、また、磁歪膜に異方性を付与した後に再度加熱処理する工程を行う。従って製作工程が多くなっていた。また、加熱処理が多くなるために、ステアリング軸が膨張し、製造後の磁歪膜の磁気特性にバラツキが生じる要因となっていた。またピニオンについても過度に焼戻しがなされて所望の強度が得られないおそれがあった。

ここで、上記の問題を、図１２を参照して説明する。図１２は、ステアリング軸に用いている金属材料の焼入れ後に、加熱処理を行ったときの膨張の量を熱処理の保持時間に対する変化として示すグラフである（参考文献：内藤武志著「浸炭焼入れの実際」、日刊工業新聞社１９７９年８月発行）。横軸は、加熱処理での一定の温度の保持時間を示し、縦軸は、測定試料の標準試料との膨張の差（示差熱膨張）を示している。曲線Ｃ１００は、加熱処理温度が１４０℃のときの変化を示し、曲線Ｃ１０１は、加熱処理温度が１６０℃のときの変化を示し、曲線Ｃ１０２は、加熱処理温度が１８０℃のときの変化を示し、曲線Ｃ１０３は、加熱処理温度が２００℃のときの変化を示す。従来の磁歪式トルクセンサの製造方法での焼戻し工程と再加熱処理工程では加熱処理温度を１８０℃以上にしている。そこで、１８０℃での加熱処理での熱膨張を考えると、まず、温度を１８０℃に加熱したとき、ステアリング軸の膨張は、点Ａで示す量となっている。焼戻しで１８０℃に２時間保持するとステアリング軸は、膨張の量が点Ｂで示す量となる。その後、再加熱処理のために１８０℃で２時間保持すると膨張の量は点Ｃで示す量となる。一方、２００℃で保持する場合は、２００℃に加熱したときの膨張の量は、点Ｄで示す量であり、焼戻し工程で２００℃で２時間保持すると膨張の量は点Ｅで示す量となり、さらに２００℃で再加熱処理すると膨張の量は、点Ｆで示す量となる。それゆえ、全工程終了後では、膨張の量の差は１８０℃と２００℃で点Ｃと点Ｆで示す膨張の量の差ΔＶ２で示す大きさとなる。そのため、室温に戻したときの磁歪膜に加わる引っ張り応力は、この１８０℃と２００℃での２０℃程度の温度の違いで大きな違いが生じる。その結果、磁歪膜の磁気特性にバラツキが生じないようにし、磁歪式トルクセンサの検出精度に悪影響を与えないようにするために、再加熱処理時の温度の制御を精密に行う必要があった。また、ピニオンを焼戻す工程と再度加熱処理する工程を別々に設けているため、製造工程が多くなり、量産性を低下させていた。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、磁歪膜の磁気特性のバラツキが生じないようにするための再度加熱処理する工程での温度の制御を容易にし、量産性に優れた磁歪式トルクセンサの製造方法およびこの製造方法で製造された磁歪式トルクセンサを搭載した電動パワーステアリング装置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と電動パワーステアリング装置は、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、回転軸に駆動力を伝達するためのギヤを設ける工程と、回転軸に焼入れを行う工程と、回転軸に磁歪膜を付与する工程と、回転軸に所定の捩りトルクを加えた状態で加熱処理する工程と、捩りトルクを解放することによって磁歪膜に磁気異方性を設ける工程と、磁歪膜を再度加熱処理する工程と、磁歪膜周囲に磁歪特性の変化を検出する多重巻きコイルを配置する工程と、を含み、再度加熱処理する工程は、ギヤを焼戻す工程を兼ねており、焼入れ後に、焼戻し前の状態のギヤを磁歪膜と共に再度加熱処理することで焼戻す、ことで特徴づけられる。

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、好ましくは回転軸を再度加熱処理する工程の温度を磁歪式トルクセンサが実際に使用される状況での使用温度以上としたことで特徴づけられる。

本発明に係る電動パワーステアリング装置（請求項３に対応）は、ステアリング系に補助トルクを付加するモータと、ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいてモータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、操舵トルクセンサを、上記の第１または第２の製造方法によって作製された磁歪式トルクセンサとしたことで特徴づけられる。

本発明によれば、再度加熱処理する工程が焼戻しする工程を兼ねているので、製造工程が短縮でき、磁歪式トルクセンサの量産性が向上する。また、高温での加熱時間が従来に比べて短くなるので、再度加熱処理する工程による回転軸の不要な膨張や、ピニオンの強度低下を抑制することができる。これにより、ピニオン強度を満足させるとともに磁歪膜の残留応力のバラツキが小さい、検出精度が良好な磁歪式トルクセンサを得ることができる。さらに、上記製造方法によって製造された磁歪式トルクセンサを電動パワーステアリング装置に搭載することにより、操舵フィーリングを良好にすることができる。

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。

図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。電動パワーステアリング装置１０は、ステアリングホイール１１に連結されるステアリング軸１２ａに対して補助用の操舵力（操舵トルク）を与えるように構成されている。ステアリング軸１２ａはステアリング軸１２ｂと自在軸継手１２ｃを介して連結されており、ステアリング軸１２ａの上端はステアリングホイール１１に連結され、ステアリング軸１２ｂの下端にはピニオン１３が取り付けられている。ピニオン１３に対して、これに噛み合うラックギヤ１４ａを設けたラック軸１４が配置されている。ピニオン１３とラックギヤ１４ａによってラック・ピニオン機構１５が形成される。ラック軸１４の両端にはタイロッド１６が設けられ、各タイロッド１６の外側端には前輪１７が取り付けられる。

ステアリング軸１２ｂに対し動力伝達機構１８を介してモータ１９が設けられている。動力伝達機構１８は、ウォームギヤ１８ａとウォームホイール１８ｂによって形成されている。モータ１９は、操舵トルクを補助する回転力（トルク）を出力し、この回転力を、動力伝達機構１８を経由して、ステアリング軸１２ｂ，１２ａに与える。

ステアリング軸１２ｂには操舵トルク検出部（操舵トルクセンサ）２０が設けられている。操舵トルク検出部２０は、運転者がステアリングホイール１１を操作することによって生じる操舵トルクをステアリング軸１２ａ，１２ｂに加えたとき、ステアリング軸１２ａ，ｂに加わった当該操舵トルクを検出する。２１は車両の車速を検出する車速検出部であり、２２はコンピュータで構成される制御装置である。制御装置２２は、操舵トルク検出部２０から出力される操舵トルク信号Ｔと車速検出部２１から出力される車速信号Ｖを取り入れ、操舵トルクに係る情報を車速に係る情報に基づいて、モータ１９の回転動作を制御する駆動制御信号ＳＧ１を出力する。上記のラック・ピニオン機構１５等は図１中で図示しないギヤボックス２４（図２、図３参照）に収納されている。

電動パワーステアリング装置１０は、通常のステアリング系の装置構成に対し、操舵トルク検出部２０、車速検出部２１、制御装置２２、モータ１９、動力伝達機構１８を付加することによって構成されている。

運転者がステアリングホイール１１を操作して自動車の走行運転中に走行方向の操舵を行うとき、ステアリング軸１２ａ，１２ｂに加えられた操舵トルクに基づく回転力はラック・ピニオン機構１５を介してラック軸１４の軸方向の直線運動に変換され、さらにタイロッド１６を介して前輪１７の走行方向を変化させようとする。このときにおいて、同時に、ステアリング軸１２ｂに付設された操舵トルク検出部２０は、ステアリングホイール１１での運転者による操舵に応じた操舵トルクを検出して電気的な操舵トルク信号Ｔに変換し、この操舵トルク信号Ｔを制御装置２２へ出力する。また、車速検出部２１は、車両の車速を検出して車速信号Ｖに変換し、この車速信号Ｖを制御装置２２へ出力する。

制御装置２２は、操舵トルク信号Ｔ、車速信号Ｖに基づいてモータ１９を駆動するためのモータ電流を発生する。モータ電流によって駆動されるモータ１９は、動力伝達機構１８を介して補助操舵力をステアリング軸１２ｂ，１２ａに作用させる。以上のごとくモータ１９を駆動することにより、ステアリングホイール１１に加えられる運転者による操舵力が軽減される。

図２は、電動パワーステアリング装置１０の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す。ラック軸１４の左端部および右端部の一部は断面で示されている。ラック軸１４は、車幅方向（図２中左右方向）に配置される筒状ハウジング３１の内部に軸方向へスライド可能に収容されている。ハウジング３１から突出したラック軸１４の両端にはボールジョイント３２がネジ結合され、これらのボールジョイント３２に左右のタイロッド１６が連結されている。ハウジング３１は、図示しない車体に取り付けるためのブラケット３３を備えると共に、両端部にストッパ３４を備えている。

３５はイグニションスイッチ、３６は車載バッテリ、３７は車両エンジンに付設された交流発電機（ＡＣＧ）である。交流発電機３７は車両エンジンの動作で発電を開始する。制御装置２２に対してバッテリ３６または交流発電機３７から必要な電力が供給される。制御装置２２はモータ１９に付設されている。また３８はラック軸の移動時にストッパ３４に当たるラックエンドであり、３９はギヤボックスの内部を水、泥、埃等から保護するためのダストシール用ブーツである。

図３は図２中のＡ−Ａ線断面図である。図３では、ステアリング軸１２ｂの支持構造、操舵トルク検出部２０、動力伝達機構１８、ラック・ピニオン機構１５の具体的構成が明示される。

ギヤボックス２４を形成するハウジング２４ａにおいてステアリング軸１２ｂは２つの軸受け部４１，４２によって回転自在に支持されている。ハウジング２４ａの内部にはラック・ピニオン機構１５と動力伝達機構１８が収納され、さらに上部には操舵トルク検出部２０が付設されている。ステアリング軸１２ｂには磁歪膜２０ｕ，２０ｄが形成され、これらに対応してコイル２０ｒ，２０ｓ，２０ｒ’，２０ｓ’がヨーク部２０ｙに囲まれて設けられている。

ハウジング２４ａの上部開口はリッド４３で塞がれ、リッド４３はボルトで固定されている。ステアリング軸１２ｂの下端部に設けられたピニオン１３は軸受け部４１，４２の間に位置している。ラック軸１４は、ラックガイド４５で案内され、かつ圧縮されたスプリング４６で付勢されピニオン１３側へ押さえ付けられている。動力伝達機構１８は、モータ１９の出力軸に結合される伝動軸４８に固定されたウォームギヤ１８ａとステアリング軸１２ｂに固定されたウォームホイール１８ｂとによって形成される。操舵トルク検出部２０はリッド４３に取り付けられている。

操舵トルク検出部２０は、図３に示されるように鉄材等の強磁性材からなるステアリング軸（シャフト）１２ｂの周囲２箇所に設けられた磁歪膜２０ｕ，２０ｄと、磁歪膜２０ｕ，２０ｄを励磁する励磁コイル２０ｒ，２０ｒ’と、磁歪膜２０ｕ，２０ｄの磁歪特性の変化を検出する検出コイル２０ｓ，２０ｓ’とから構成されている。

また、励磁コイル２０ｒ，２０ｒ’および検出コイル２０ｓ，２０ｓ’の外周にはヨーク部２０ｙが設けられている。操舵トルク検出部２０は、ステアリング・ギヤボックス２４内に設けられており、ステアリング軸１２ｂに作用する操舵トルクを検出し、その検出値は制御装置２２へ入力されて、モータ１９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供給される。

ここで用いられる操舵トルク検出部２０は、磁歪式トルクセンサであり、図３に示すように、ステアリング軸１２ｂの表面に例えばＮｉ−Ｆｅメッキで磁気異方性を有する磁歪膜を、上下２箇所（２０ｕおよび２０ｄ）にそれぞれ逆方向の異方性となるように軸方向所定幅で設け、磁歪膜２０ｕ，２０ｄに操舵トルクが作用したときに発生する逆磁歪特性を、磁歪膜２０ｕ，２０ｄの周囲に配設したコイル２０ｓ，２０ｓ’の交流抵抗等を利用して検知するものである。

電動パワーステアリング装置１０の制御装置２２は、操舵トルク検出部２０からの操舵トルク信号Ｔ、および車速検出部２１からの車速信号Ｖを利用し、補助操舵力を出力する支援用のモータ１９をＰＷＭ駆動し、運転者の操舵力を軽減している。

図４を参照して、本発明に係る磁歪式トルクセンサの製造方法を説明する。図４は、磁歪式トルクセンサの製造方法を示すフロー図である。磁歪式トルクセンサでは、ステアリング軸の下端にピニオンを加工する工程（ステップＳ１１）と、ピニオンを焼入れする工程（ステップＳ１２）と、磁歪膜を付与する工程（ステップＳ１３）と、捩りトルクを付与する工程（ステップＳ１４）と、磁歪膜を加熱処理する工程（ステップＳ１５）と、磁歪膜を冷却する工程（ステップＳ１６）と、捩りトルクを除去する工程（ステップＳ１７）と、再度加熱処理する工程（ステップＳ１８）と、多重巻きコイルを配置する工程（ステップＳ１９）から成っている。

以下に各工程を説明する。
ステップＳ１１：ステアリング軸１２ｂの下端にピニオン１３を加工する。
ステップＳ１２：ピニオン１３を焼き入れる。
ステップＳ１３：ステアリング軸１２ｂに磁歪膜２０ｕ，２０ｄをメッキ処理する。メッキ処理は、磁歪材が所定の膜厚（例えば、３０μｍ）で施される。
ステップＳ１４：メッキ処理後に、捩りトルクＴｑ（ステアリング軸１２ｂの上部を反時計方向へ、下部を時計方向へ加える）を作用させてステアリング軸１２ｂの円周表面に応力を付与する。ここで、捩りトルクＴｑは従来の製造時に作用させる捩りトルクＴｑよりも大きな捩りトルクＴｑを作用させる。例えば、従来の捩りトルクＴｑを７０N・mとするのに対して捩りトルクＴｑとして７５N・mを作用させる。
ステップＳ１５：この捩りトルクＴｑを作用させたまま、磁歪膜２０ｕの周囲をコイルで囲み、このコイルに対して高周波の電流を流し、磁歪膜２０ｕを加熱処理する。
ステップＳ１６：加熱処理後は自然に冷却させる。
ステップＳ１７：冷却後、捩りトルクＴｑを取り除く。ここで、プリロードトルク（ステアリング軸１２ｂに残っている捩りトルク）は−６０N・m程度になっている。
ステップＳ１８：捩りトルクＴｑ除去後、再び加熱処理を行う。この再度加熱処理では、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、例えば２００℃で２時間加熱処理を行う。ここで、プリロードトルクは−５５N・m程度になっている。
ステップＳ１９：再加熱処理後、磁歪膜２０ｕ，２０ｄに対応する位置に多重巻きコイルを配置する。
なお、ここでは磁歪膜２０ｕについてのみ記載したが、磁歪膜２０ｄについてもＳ１４〜Ｓ１７の工程により磁気異方性を付与する。ただし、捩りトルクの方向は互いに異なる方向となる。

図５は捩りトルク付与工程から捩りトルク除去工程までの間での捩りトルクＴｑの印加と温度変化を示した図である。矩形の線はトルクを示し、破線は温度を示す。図６は加熱処理工程でのステアリング軸１２ｂを示す図である。ステアリング軸１２ｂに対して捩りトルクＴｑとして７５N・mを付与し、コイルに高周波電流を流すことによって加熱する。加熱処理は図６に示すようにコイル５０を加熱処理する部位である磁歪膜２０ｕに対して配置し、例えばこのコイル５０に対して５００ＫＨｚ〜２ＭＨｚの高周波の電流を、ｔｕ＝１〜１０［秒］の間流すことによって行う。これにより、ｔｕ秒後には温度３００℃となる。この時点で加熱を停止、つまり電流の供給を停止し、冷却する。所定の温度まで下がったとき（例えば、ｔｅ秒後）に、捩りトルクＴｑを解放する。

図７は、再度加熱処理する工程でのステアリング軸１２ｂを示す図である。ステアリング軸１２ｂをコイルに高周波電流を流すことによって加熱する。加熱処理は図７に示すようにコイル５０，５１をそれぞれ加熱処理する部位である磁歪膜２０ｕ，２０ｄとピニオン１３に対して配置し、例えばこのコイル５０，５１に対して５００ＫＨｚ〜２ＭＨｚの高周波の電流を、数分間流すことによって行う。ここでは、温度が２００℃になるように電流を調整する。

図８は、別の再度加熱処理する方法を示す。ステアリング軸１２ｂを恒温槽５２に入れて２００℃の温度で２時間加熱する。

上記の製造方法によれば、ピニオンの焼入れ後に、焼戻し工程を入れず、再度加熱工程（Ｓ１８）で焼戻し工程を兼ねている。このときのステアリング軸の膨張は、前述した図１２で示すように、２００℃で再度加熱処理する場合、２００℃にしたとき、点Ｄで示す膨張の量である。２００℃の加熱温度で２時間、保持すると、点Ｅで示す膨張の量となる。また、１８０℃では、点Ｂで示す膨張の量となる。そのとき、１８０℃と２００℃での膨張の量の差は、点Ｂでの膨張の量と点Ｅでの膨張の量との差になり、この２０度の温度の違いによる差は、ΔＶ１の差となる。これは、図１２で示した膨張の量の差ΔＶ２で示す従来の方法での差に対して約２分の１である。それゆえ、常温に戻したときの磁歪膜に係る引っ張り応力のバラツキが生じないようにするために、再度加熱処理する工程における温度の制御を、従来の製造方法に比べて容易にすることができる。

このように、本発明での製造方法では、従来、磁歪膜を付与する工程の前に行っていたピニオンの焼戻し工程をなくし、再加熱処理工程でピニオンの焼戻し工程を兼ねるので、製造工程が短縮でき量産性を向上させることができる。また加熱処理によるステアリング軸の膨張やピニオン強度の低下を小さくできる。この結果、良好な検出精度を有する磁歪式トルクセンサと良好な強度を有するピニオンが得られる。

また、再加熱処理により、ステアリング軸の焼戻しを行うと同時に、ステアリング軸に設けた磁歪膜を、使用温度(80〜100℃)より高い温度(例えば180〜200℃)にて予めクリープさせることにより、磁歪式トルクセンサのシャフトおよび磁歪膜が通常使用時にクリープすることが無いので、温度変化に対するタフネスが向上し、常に良好な検出精度が得られる。

本発明は、電動パワーステアリング装置の操舵トルクを検出するための磁歪式トルクセンサの製造方法として利用される。また、自動車等に用いる電動パワーステアリング装置として利用される。

本発明の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。 電動パワーステアリング装置の機械的機構の要部と電気系の具体的構成を示す。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 磁歪式トルクセンサの製造方法を示すフロー図である。 捩りトルク付与工程から捩りトルク除去工程までの間での捩りトルクＴｑの印加と温度変化を示した図である。 加熱処理工程を示す図である。 再度加熱処理する工程を示す図である。 別の再度加熱処理する工程を示す図である。 磁歪式トルクセンサの模式図である。 磁歪特性を示す図である。 従来の磁歪式トルクセンサの製造方法を示すフロー図である。 回転軸に用いられる金属材料の焼入れ後の熱処理により、熱処理保持時間と金属材料の膨張の量を示すグラフである。

符号の説明

１０ 電動パワーステアリング装置
１１ ステアリングホイール
１２ａ，１２ｂ ステアリング軸
１９ モータ
２０ 操舵トルク検出部
２０ｕ 磁歪膜
２０ｄ 磁歪膜
２０ｒ 励磁コイル
２０ｓ 検出コイル
２２ 制御装置
５０ コイル
５１ コイル
５２ 恒温槽

Claims (3)

1. 回転軸に、駆動力を伝達するためのギヤを設ける工程と、
   前記回転軸に焼入れを行う工程と、
   前記回転軸に磁歪膜を付与する工程と、
   前記回転軸に所定の捩りトルクを加えた状態で加熱処理する工程と、
   前記捩りトルクを解放することによって前記磁歪膜に磁気異方性を設ける工程と、
   前記磁歪膜を再度加熱処理する工程と、
   前記磁歪膜周囲に磁歪特性の変化を検出する多重巻きコイルを配置する工程と、を含み、
   前記再度加熱処理する工程は、前記ギヤを焼戻す工程を兼ねており、焼入れ後に、焼戻し前の状態の前記ギヤを前記磁歪膜と共に再度加熱処理することで焼戻す、ことを特徴とする磁歪式トルクセンサの製造方法。
2. 前記回転軸を再度加熱処理する工程の温度を磁歪式トルクセンサが実際に使用される状況での使用温度以上とした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. ステアリング系に補助トルクを付加するモータと、前記ステアリング系の操舵トルクを検出する操舵トルクセンサと、少なくとも前記操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて前記モータを駆動制御する制御手段と、を備えた電動パワーステアリング装置において、
   前記操舵トルクセンサを、請求項１または２に記載された製造方法によって作製された磁歪式トルクセンサとしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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