JPH041541A - 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は磁歪式トルクセンサ軸の製造方法に関する。

従来の技術 ナーリング加工などにより形成された磁気異方性部を有
するトルク伝達軸を利用した磁歪式トルクセンサが、従
来から知られている。このような磁歪式トルクセンサで
は、トルク伝達軸にトルクが加わると、そのトルクに応
じて磁気異方性部の透磁率が変化するため、検出コイル
などを用いてこの透磁率の変化を検出することで、加え
らｊ、たトルクの大きさを求めることが可能でゐろ。

殆明が解決しようとする課題 しかし、従来のトルクセンサでは、軸引張り強度が６０
−１００ｋｇｆ　／ｍｍＪ程度の幀（ＪＩＳのＳＣＭ材
、ＳＮ０Ｍ材など）を使用しているため、軸剪断応力約
２０　ｋｇｆ　／ｍｍｊ程匿以１のトルクが印加されろ
と、磁束の通過する軸材最外表面層Ｃスネンデブス）の
結晶の中で最も強度的に弱い結晶から塑性変形を受け、
またはミクロ的なりラックが発生するという問題点かあ
った。そして、このような事態が生じると、軸最外表面
層の残留応力が再分布してセンサ出力の零点が変化した
り、ヒステリシスの増大やセンサ感度の低下が生じたり
するなど、センサにとって望ましくない悪影番がもたら
されるという問題点があった。

このような問題点に対し、従来たとえば特願昭６３−８
１９９３号においては、軸に浸炭処理を行って表面硬度
を上げることにより最外表面層の強度を上げ、結果とし
てセンサのダイナミックレンジのを司上をＡつでいる。

しかし、軸材料に通常の浸炭処理を施しただけの帆ので
は、その最外表面層において粒界酸化による異常層、即
ち不完全焼入層が表面層約２０μｍに発生する。この場
合、通常かかるａ！歪式トルク七ノサはｌＯ〜！＋）Ｏ
ｋｋｇ　の晶周波で励磁されるため大部分の磁束は最外
表面層直下１００μΦ以下（スキンデプス）のところを
通過することを考慮すれば、センサとして最も大事な表
面層（スキンデプス領域）に粒界酸化による不完全焼入
層が発生し十分な硬度すなわち十分な強度が得られない
こととなる。ζ、の結果軸剪断応力が２０ｋｇｆ　／ｍ
ｍ’以下でも大きなヒステリシス特性を示すようになり
、また疲労強度も大きく低下しトルクセンサとしては極
めて不都合な結果を示すこととなる。

そこで本発明はこのような問題点を解決し、異常層の発
生によるセンサ特性の悪化を防止できるようにすること
を目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明は、軸体の表面に磁気異
方性部を形成し・た後にこの軸体の表面に浸炭処理を施
すに際し、前記浸炭処理を酸化を防止した浸炭雰囲気下
で実施するものである。

作用 このＪう−こすれば、酸化を防止した浸炭雰囲気下で浸
炭処理を実施することで、軸体の最外表面層に粒界酸化
が起きろことが防止され、これにもとづく異常層の発生
が抑えられろ。このため、疲労強度の低下やヒステリシ
ス特性の悪化などの、センサ特性に対する悪影響が防止
される。

実施例 第１図は、本発明の方法によって製造されろ磁歪式トル
クセンサ軸の一例の要部を示す。このようなトルクセン
サ軸を製造する際には、まず軸体の表面に、磁気異方性
部どしてのナーリング部ｌを、転造などの機械加工によ
って形成する。

次に、真空雰囲気ｒＪどの酸化を防止した浸炭雰囲気下
においてこの軸体の表面に浸炭処理を施し、軸体の表面
から２−程度の深さまで、芯部より炭炭量が多くＵる浸
炭層２を形成して、その部分の強度の向上を図る。この
とき、酸化を防止した浸炭雰囲気下で浸炭処理を施丁こ
とによって、軸体の最外表面層に粒界酸化か起こること
が防止され、この粒界酸化にもとづく異常層の発生が抑
えられろ。このような異常層の発生が抑えられたトルク
センサ軸によると、この異常層の存在にもとづく疲労＠
度の低下、ヒステリシス特性の悪化、ダイナ石ツクレン
ジの低下などが防止され、経年変化の少ないセンサを得
ることができる。

なお、軸体の中心コア部分は母材層３として形成され、
この母材ＮＩ３は、浸炭処理による強度の向上は図られ
ないが、トルク伝達軸として必要な靭性を有するように
構成される。

第２図は、本発明の方法に↓つで製造される磁歪式トル
クセンサ軸の他の例の要部を示す。ここでは、まず１Ｍ
１図の場合と同様に酸化を防止した浸炭雰囲気下で浸炭
処理（？施し、軸体の最外表面層すなわちスキンデプス
領域の浸炭濃度を制御する処理を施す。これは、たとえ
ば浸炭後に拡散処理を行うことで実施できろ。このよう
にすると、図示のように、軸体のスキンデプス領域にセ
ンサとしての機能を満たす炭素濃度浸炭層４が形成され
、また、これに続いて強度部材として必要な炭素濃度浸
炭層５か形成される。３は、第１図の場合と同様の母材
層である。

次にこのように軸体のスキンデプス領域に形成された浸
炭層４の表面にショットピーニングなどにより徽小圧孔
をほぼ均一に分数形成する。こうすると、特許出願特願
平１−４２５４４号に記載された理由により、即ち軸体
の表層、特にスキンデプス領域が、圧縮緻密化されると
ともに加工硬化により硬質化され、その疲労強度や結晶
粒界のすべり抵抗が品められること及びショット圧孔周
りの円形安定残留応力分布により磁化過程が主として磁
化回転となることから、トルク検出特性のヒステリシス
が低減される。

また、第２図のような構成であると、軸体の最外表面層
の炭素濃度を残留オーステナイトの生成しｔＪい範囲に
抑えられるため、浸炭処理後の残留オーステナイトに帰
因する異常層の発生が抑えられ、このため安定性にすぐ
れたｆＢ歪式トルクセンサが得られろ。

なお、門１図および第２図のものは、ともに、最終的に
残留応力安定化熱処理を施工。

発明の効果 以上述べたように本発明ｊこよると、酸化を防止した浸
炭雰囲気下で浸炭処理を施すことから、軸体の最外表面
層に粒界酸化が起きることを防止できて、この粒界酸化
にもとづく異常層の発生を抑えることができ、このため
疲労強度の低下やヒステリシス特性の悪化などのセンサ
特性に対する悪影響を防止でき、経年変化の少ないトル
クセンナを得ることができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の方法を説明するための磁歪
式トルクセンサ軸の一部切欠斜視図、第２図は同方法を
説明するための他の磁歪式トルクセンサ軸の一部切欠斜
視図である。 】・−・ナーリング部、２・・・浸炭層、４・・・セン
サとしての機能を満足する炭素濃度浸炭層、５・−・強
度部材として必要な炭素ａ度浸炭層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、軸体の表面に磁気異方性部を形成した後にこの軸体
   の表面に浸炭処理を施すに際し、前記浸炭処理を酸化を
   防止した浸炭雰囲気下で実施することを特徴とする磁歪
   式トルクセンサ軸の製造方法。