JPH07157825A - Production of magnetostrictive shaft - Google Patents

Production of magnetostrictive shaft

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Publication number
JPH07157825A
JPH07157825A JP33929093A JP33929093A JPH07157825A JP H07157825 A JPH07157825 A JP H07157825A JP 33929093 A JP33929093 A JP 33929093A JP 33929093 A JP33929093 A JP 33929093A JP H07157825 A JPH07157825 A JP H07157825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
shaft
magnetostrictive
shaft material
magnetic
heating
Prior art date
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Pending
Application number
JP33929093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kaise
聡 貝瀬
Nobuaki Kobayashi
信章 小林
Hideki Kano
英樹 狩野
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Priority to US08/345,751 priority patent/US5589645A/en
Publication of JPH07157825A publication Critical patent/JPH07157825A/en
Priority to US08/696,095 priority patent/US5741982A/en
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Abstract

PURPOSE:To produce a magnetostrictive shaft capable of reducing hysteresis and improved in sensitivity. CONSTITUTION:A heating stage for a shaft material 21 is done by performing heating at 800-900 deg.C for about 1hr in a state where an airtight chamber 22 is filled with argon gas of about 500-600Torr. Further, an oil quenching stage is done by immersing the shaft material 21 in a heated state into an oil liquid 17 in the airtight chamber 22 with argon atmosphere. The oxidation and nitriding of a thin magnetic film 2B on the surface of the shaft material 21 can be prevented and also the increase of hysteresis can be prevented, and further, cooling velocity for the shaft material 21 is increased and high torque detection sensitivity can be provided to the shaft material 21.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ンの出力軸トルク等を検出する磁歪式トルクセンサに用
いて好適な磁歪シャフトの製造方法に関し、特に、トル
クの検出性能を向上できるようにした磁歪シャフトの製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a magnetostrictive shaft which is suitable for use in a magnetostrictive torque sensor for detecting the output shaft torque of an automobile engine, and more particularly, to improve the torque detection performance. The present invention relates to a method for manufacturing a magnetostrictive shaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動変速機を備えたオートマチック車等
では、例えば自動変速機の変速タイミングを適正化する
目的でアウトプットシャフト等に磁歪式トルクセンサを
取付けることが提案されている。
2. Description of the Related Art In an automatic vehicle or the like equipped with an automatic transmission, it has been proposed to attach a magnetostrictive torque sensor to an output shaft or the like for the purpose of optimizing the shift timing of the automatic transmission.

【0003】そこで、図3ないし図8にこの種の従来技
術による磁歪式トルクセンサを示す。
Therefore, FIGS. 3 to 8 show a magnetostrictive torque sensor according to this type of prior art.

【0004】図において、1はトルクセンサ本体を構成
するケーシングを示し、該ケーシング1は非磁性材料に
より段付筒状に形成され、自動変速機のケース(図示せ
ず)等に固定されるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a casing which constitutes the main body of the torque sensor. The casing 1 is formed of a non-magnetic material into a stepped cylinder shape so as to be fixed to a case (not shown) of an automatic transmission or the like. It has become.

【0005】2はケーシング1内に軸受3,3を介して
回転自在に配設された磁歪シャフトを示し、該磁歪シャ
フト2は図4に示すように、炭素鋼(SC)、ニッケル
クロム鋼(SNC)、ニッケルクロムモリブデン鋼(S
NCM)、クロム鋼(SCr)、クロムモリブデン鋼
(SCM)、マンガン鋼(SMn )、マンガンクロム鋼
(SMn C)等の構造用鋼によって棒状に形成されたシ
ャフト母材2Aと、該シャフト母材2Aの外周面に全周
に亘って形成された、鉄−アルミニウム系合金等の磁歪
材料からなる磁性薄膜2Bとから大略構成されている。
そして、該磁歪シャフト2の両端側はケーシング1外に
突出してアウトプットシャフトを構成している。また、
該磁歪シャフト2の磁性薄膜2Bには軸方向中間部に位
置してスリット形成部2Cが設けられ、該スリット形成
部2Cの外周面には斜め下向きに45°の角度をもって
スリット溝4,4,…が刻設され、斜め上向きに45°
の角度をもって他のスリット溝5,5,…が刻設されて
いる。
Reference numeral 2 denotes a magnetostrictive shaft rotatably disposed in the casing 1 via bearings 3 and 3. As shown in FIG. 4, the magnetostrictive shaft 2 is made of carbon steel (SC) or nickel chrome steel ( SNC), nickel chrome molybdenum steel (S
NCM), chrome steel (SCr), chrome molybdenum steel (SCM), manganese steel (SMn), manganese chrome steel (SMn C) and the like, the shaft base material 2A formed in a rod shape and the shaft base material The thin film 2B is generally composed of a magnetic thin film 2B formed of a magnetostrictive material such as an iron-aluminum alloy on the outer peripheral surface of 2A.
Both ends of the magnetostrictive shaft 2 project outside the casing 1 to form an output shaft. Also,
The magnetic thin film 2B of the magnetostrictive shaft 2 is provided with a slit forming portion 2C located at an intermediate portion in the axial direction, and the outer peripheral surface of the slit forming portion 2C is slanted downward at an angle of 45 ° to form slit grooves 4, 4, 4. … Engraved, diagonally upward 45 °
The other slit grooves 5, 5, ... Are engraved at an angle of.

【0006】ここで、該各スリット溝4,5は磁歪シャ
フト2の軸方向に所定間隔をもって離間し、スリット形
成部2Cの外周面に全周に亘り等間隔をもって形成され
ている。そして、磁歪シャフト2のスリット形成部2C
には各スリット溝4間に第1の磁気異方性部6が形成さ
れると共に、各スリット5間に第2の磁気異方性部7が
形成され、これらの磁気異方性部6,7には表面磁界に
よる磁路が形成される。
The slit grooves 4 and 5 are spaced apart from each other in the axial direction of the magnetostrictive shaft 2 by a predetermined distance, and are formed on the outer peripheral surface of the slit forming portion 2C at equal intervals over the entire circumference. Then, the slit forming portion 2C of the magnetostrictive shaft 2
A first magnetic anisotropic portion 6 is formed between the slit grooves 4 and a second magnetic anisotropic portion 7 is formed between the slits 5. In 7, a magnetic path is formed by the surface magnetic field.

【0007】8はケーシング1の内周面に固着され、磁
歪シャフト2のスリット形成部2Cを径方向外側から取
囲んだコア部材を示し、該コア部材8は鉄等の磁性材料
により段付筒状に形成され、その内周側には後述の各コ
イル9,10が配設されている。
Reference numeral 8 denotes a core member which is fixed to the inner peripheral surface of the casing 1 and surrounds the slit forming portion 2C of the magnetostrictive shaft 2 from the outside in the radial direction. The core member 8 is a stepped cylinder made of a magnetic material such as iron. Each of the coils 9 and 10 described later is disposed on the inner peripheral side thereof.

【0008】9,10は磁歪シャフト2の磁気異方性部
6,7と径方向に対向する第1,第2のコイルとしての
励磁及び検出コイルを示し、該励磁及び検出コイル9,
10はコア部材8の内周側にそれぞれコイルボビン(図
示せず)を介して設けられ、後述の発振器13により交
流電圧Vが印加されて励磁作用と検出作用とを行う。ま
た、該励磁及び検出コイル9,10は図5に示す如く自
己インダクタンスL1,L2 を有し、その鉄損および直
流抵抗分はr1 ,r2 となっている。
Reference numerals 9 and 10 denote exciting and detecting coils as first and second coils which are opposed to the magnetic anisotropic portions 6 and 7 of the magnetostrictive shaft 2 in the radial direction.
10 are provided on the inner peripheral side of the core member 8 via coil bobbins (not shown), and an AC voltage V is applied by an oscillator 13 described later to perform an exciting action and a detecting action. The exciting and detecting coils 9 and 10 have self-inductances L1 and L2 as shown in FIG. 5, and their iron loss and DC resistance are r1 and r2.

【0009】次に、11は磁歪式トルクセンサの検出回
路を示しており、この検出回路11はブリッジ回路1
2、交流電圧印加手段としての発振器13、差動増幅器
14、同期検波処理回路15等によって構成されてい
る。ここで、ブリッジ回路12は励磁及び検出コイル
9,10および調整抵抗R,Rにより構成され、励磁及
び検出コイル9,10間の接続点aおよび調整抵抗R,
R間の接続点bは、例えば30KHz 程度の周波数fを
有する交流電圧Vの発振器13と接続されている。ま
た、励磁及び検出コイル9,10と調整抵抗R,Rとの
接続点c,dは差動増幅器14の入力端子にそれぞれ接
続され、励磁及び検出コイル9,10からの検出電圧V
1 ,V2 を差動増幅器14に出力する。そして、差動増
幅器14の出力端子14Aは発振器13と共に同期検波
処理回路15の入力側に接続され、該同期検波処理回路
15は差動増幅器14からの出力電圧E0 を発振器13
からの交流電圧Vに同期させて整流し、直流の出力電圧
Eを出力する。
Reference numeral 11 denotes a magnetostrictive torque sensor detection circuit. This detection circuit 11 is a bridge circuit 1.
2. An oscillator 13 as an AC voltage applying means, a differential amplifier 14, a synchronous detection processing circuit 15 and the like. Here, the bridge circuit 12 is composed of excitation and detection coils 9 and 10 and adjustment resistors R and R, and a connection point a between the excitation and detection coils 9 and 10 and adjustment resistors R and R
A connection point b between Rs is connected to an oscillator 13 of an AC voltage V having a frequency f of about 30 kHz, for example. Further, the connection points c and d between the excitation and detection coils 9 and 10 and the adjustment resistors R and R are connected to the input terminals of the differential amplifier 14, respectively, and the detection voltage V from the excitation and detection coils 9 and 10 is detected.
1 and V2 are output to the differential amplifier 14. The output terminal 14A of the differential amplifier 14 is connected to the input side of the synchronous detection processing circuit 15 together with the oscillator 13, and the synchronous detection processing circuit 15 outputs the output voltage E0 from the differential amplifier 14 to the oscillator 13
The output voltage E of the direct current is output by rectifying in synchronization with the alternating voltage V from the output.

【0010】従来技術の磁歪式トルクセンサは、上述の
如き構成を有するもので、次に磁歪シャフト2の製造工
程について図6を参照して述べる。
The magnetostrictive torque sensor of the prior art has the above-mentioned structure. Next, the manufacturing process of the magnetostrictive shaft 2 will be described with reference to FIG.

【0011】まず、プロセスI では構造用鋼からなるシ
ャフト母材2Aを、例えば750〜900℃程度の温度
まで熱して焼入れを行い、該シャフト母材2Aに所望の
強度を付与する。
First, in the process I, the shaft base material 2A made of structural steel is heated to a temperature of, for example, about 750 to 900 ° C. to be quenched to give the shaft base material 2A a desired strength.

【0012】次に、プロセスIIでは鉄−アルミニウム系
合金等の磁歪材料をシャフト母材2Aの外周面に全周に
亘って溶射し、シャフト母材2Aに磁性薄膜2Bを一体
形成してシャフト材16を形成する。
Next, in Process II, a magnetostrictive material such as an iron-aluminum alloy is sprayed on the outer peripheral surface of the shaft base material 2A over the entire circumference, and a magnetic thin film 2B is integrally formed on the shaft base material 2A to form a shaft material. 16 is formed.

【0013】そして、プロセスIII では、シャフト母材
2Aの外周を全周に亘って覆う磁性薄膜2Bに表面加工
を施すと共に、該磁性薄膜2Bの表面側に磁気異方性部
6,7を形成するため、各スリット溝4,5を機械加工
する。
Then, in the process III, the magnetic thin film 2B that covers the entire outer circumference of the shaft base material 2A is subjected to surface processing, and magnetic anisotropic portions 6 and 7 are formed on the surface side of the magnetic thin film 2B. In order to do so, each slit groove 4 and 5 is machined.

【0014】次に、プロセスIVの加熱工程では、前記ス
リット溝4,5を形成したシャフト材16全体を空気ま
たは窒素ガス中で、例えば800〜900℃、好ましく
は850℃前,後まで加熱し、1時間前,後この温度状
態に保持する。
Next, in the heating step of Process IV, the entire shaft material 16 in which the slit grooves 4 and 5 are formed is heated in air or nitrogen gas, for example, to 800 to 900 ° C., preferably 850 ° C. before and after. This temperature is maintained for one hour before and after.

【0015】次に、プロセスVの油冷工程では、前記加
熱工程で加熱されたシャフト材16全体を空気または窒
素ガス中で、図7に示す如く油液17に浸漬することに
より油冷する。こうして、前記加熱工程と該油冷工程に
よってシャフト材16の磁性焼鈍を行い、加工歪みを除
去したり、ヒステリシスを小さくしたり、個々のシャフ
ト材16毎の出力感度やヒステリシスのばらつきを少な
くする処理を経て、磁歪シャフト2として完成される。
Next, in the oil cooling step of process V, the entire shaft material 16 heated in the heating step is immersed in the oil liquid 17 in air or nitrogen gas as shown in FIG. In this manner, the magnetic annealing of the shaft material 16 is performed by the heating step and the oil cooling step, processing distortion is removed, hysteresis is reduced, and variations in output sensitivity and hysteresis of individual shaft materials 16 are reduced. After that, the magnetostrictive shaft 2 is completed.

【0016】ここで、次に従来技術による磁歪式トルク
センサの動作について述べる。
Now, the operation of the conventional magnetostrictive torque sensor will be described.

【0017】まず、発振器13からの交流電圧Vを励磁
及び検出コイル9,10に印加すると、磁歪シャフト2
のスリット形成部2Cには各スリット溝4,5間の磁気
異方性部6,7に沿ってそれぞれ表面磁界による磁路が
形成される。この場合、図5に示す調整抵抗Rは磁歪シ
ャフト2に作用するトルクが零の状態で差動増幅器14
からの出力電圧E0 が零となるように調整される。
First, when the AC voltage V from the oscillator 13 is applied to the exciting and detecting coils 9 and 10, the magnetostrictive shaft 2
In the slit forming portion 2C, magnetic paths due to the surface magnetic field are formed along the magnetic anisotropic portions 6 and 7 between the slit grooves 4 and 5, respectively. In this case, the adjustment resistor R shown in FIG. 5 is used in the differential amplifier 14 when the torque acting on the magnetostrictive shaft 2 is zero.
The output voltage E0 is adjusted to zero.

【0018】そして、この状態で磁歪シャフト2に図3
中の矢示T方向にトルクが作用すると、磁歪シャフト2
のスリット形成部2Cでは各スリット溝4間の磁気異方
性部6に沿って引張り応力+σが作用し、各スリット溝
5間の磁気異方性部7に沿って圧縮応力−σが作用する
から、磁歪シャフト2に正の磁歪材を用いている場合、
磁気異方性部6では引張り応力+σによって透磁率μが
増加し、磁気異方性部7では圧縮応力−σによって透磁
率μが減少する。
In this state, the magnetostrictive shaft 2 is shown in FIG.
When torque acts in the T direction indicated by the arrow, the magnetostrictive shaft 2
In the slit forming portion 2C, the tensile stress + σ acts along the magnetic anisotropic portion 6 between the slit grooves 4, and the compressive stress −σ acts along the magnetic anisotropic portion 7 between the slit grooves 5. Therefore, when a positive magnetostrictive material is used for the magnetostrictive shaft 2,
In the magnetic anisotropic portion 6, the magnetic permeability μ increases due to the tensile stress + σ, and in the magnetic anisotropic portion 7, the magnetic permeability μ decreases due to the compressive stress −σ.

【0019】これにより、磁歪シャフト2の磁気異方性
部6と対向配設された励磁及び検出コイル9は透磁率μ
の増加に基づき自己インダクタンスL1 が増大し、励磁
及び検出コイル9を流れる電流i1 が減少する。一方、
磁気異方性部7と対向配設された励磁及び検出コイル1
0は透磁率μの減少に基づき自己インダクタンスL2が
減少し、励磁及び検出コイル10を流れる電流i2 が増
大する。この結果、励磁及び検出コイル9からの検出電
圧V1 は減少し、励磁及び検出コイル10からの検出電
圧V2 は増大するので、差動増幅器14では、
As a result, the exciting and detecting coil 9 arranged opposite to the magnetic anisotropic portion 6 of the magnetostrictive shaft 2 has a magnetic permeability μ.
As a result, the self-inductance L1 increases and the current i1 flowing through the exciting and detecting coil 9 decreases. on the other hand,
Exciting and detecting coil 1 arranged opposite to the magnetic anisotropic portion 7
In the case of 0, the self-inductance L2 decreases due to the decrease of the magnetic permeability μ, and the current i2 flowing through the exciting and detecting coil 10 increases. As a result, the detection voltage V1 from the excitation / detection coil 9 decreases and the detection voltage V2 from the excitation / detection coil 10 increases, so that in the differential amplifier 14,

【0020】[0020]

【数1】E0 =A×(V1 −V2 ) 但し、 A:増幅率 なる増幅が行われ、差動増幅器14の出力端子14Aか
ら交流の出力電圧E0 が同期検波処理回路15へと出力
される。そして、該同期検波処理回路15は発振器13
からの交流電圧Vにより出力電圧E0 を同期検波処理し
て整流し、図8に示す如き直流の出力電圧Eを磁歪シャ
フト2に作用するトルクに対応した検出信号として出力
する。
[Equation 1] E0 = A × (V1−V2) However, A: Amplification with an amplification factor is performed, and the AC output voltage E0 is output from the output terminal 14A of the differential amplifier 14 to the synchronous detection processing circuit 15. . Then, the synchronous detection processing circuit 15 operates the oscillator 13
The output voltage E0 is synchronously detected and rectified by the AC voltage V from the DC voltage V, and the DC output voltage E as shown in FIG. 8 is output as a detection signal corresponding to the torque acting on the magnetostrictive shaft 2.

【0021】ここで、磁歪シャフト2に加えるトルクと
出力電圧Eとの関係は、図8中に示す特性線18として
表され、このときのトルク検出感度は傾きθとなり、ト
ルクを増減させたときのヒステリシスはヒステリシス幅
hで表される。
Here, the relationship between the torque applied to the magnetostrictive shaft 2 and the output voltage E is expressed as a characteristic line 18 shown in FIG. 8, and the torque detection sensitivity at this time has an inclination θ, and when the torque is increased or decreased. Is represented by a hysteresis width h.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による磁歪シャフトの製造方法では、加熱工程お
よび油冷工程でシャフト材16を空気または窒素中ガス
中で加熱して油冷するため、シャフト材16の表面の磁
性薄膜2Bが酸化または窒化し、これによってヒステリ
シスが増大し、トルク検出感度が低下してしまう。例え
ば、磁性薄膜2Bとしてアルミニウムを13%含む鉄−
アルミニウム系合金を用いた場合では、後述の表1にも
示すように、磁性薄膜2Bの表面が加熱工程および油冷
工程で酸化し、トルク検出感度が0.232V に低下
し、ヒステリシスが3.2%に増加してしまうという問
題がある。
By the way, in the above-described method of manufacturing a magnetostrictive shaft according to the prior art, since the shaft member 16 is heated in the gas in air or nitrogen in the heating step and the oil cooling step, the shaft is cooled. The magnetic thin film 2B on the surface of the material 16 is oxidized or nitrided, which increases the hysteresis and reduces the torque detection sensitivity. For example, as the magnetic thin film 2B, iron containing 13% of aluminum-
When an aluminum alloy is used, as shown in Table 1 below, the surface of the magnetic thin film 2B is oxidized in the heating process and the oil cooling process, the torque detection sensitivity is reduced to 0.232 V, and the hysteresis is 3. There is a problem that it increases to 2%.

【0023】一方、加熱工程および油冷工程を真空中で
行えば、シャフト材16の表面が酸化したり窒化したり
するのを防止できるものの、この場合には磁性薄膜2B
の冷却速度が遅くなるため、トルク検出感度を必ずしも
向上させることができないという問題がある。
On the other hand, if the heating step and the oil cooling step are carried out in vacuum, it is possible to prevent the surface of the shaft material 16 from being oxidized or nitrided, but in this case, the magnetic thin film 2B is used.
However, there is a problem in that the torque detection sensitivity cannot always be improved because the cooling rate is slowed.

【0024】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明はヒステリシスを小さくでき、ト
ルク検出感度を向上できるようにした磁歪シャフトの製
造方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetostrictive shaft which can reduce hysteresis and improve torque detection sensitivity.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明が採用する磁歪シャフトの製造方法は、少な
くとも表面側が磁歪材料からなるシャフト材に機械加工
を施す加工工程と、機械加工を施した該シャフト材を希
ガス中で加熱し、高温状態に保持する加熱工程と、加熱
されたシャフト材を希ガス中で油液に浸漬させる油冷工
程とからなる。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of manufacturing a magnetostrictive shaft adopted by the present invention comprises a machining step of machining a shaft material having a magnetostrictive material at least on the surface side, and a machining step. It comprises a heating step of heating the applied shaft material in a rare gas to maintain it in a high temperature state, and an oil cooling step of immersing the heated shaft material in an oil liquid in the rare gas.

【0026】[0026]

【作用】上記構成により、加熱工程ではシャフト材を希
ガス中で加熱するため、シャフト材の表面が酸化した
り、窒化したりするのを防止できる。また、油冷工程で
はシャフト材を希ガス中で油液に浸漬させることによ
り、シャフト材の冷却速度を速めることができる。
With the above structure, since the shaft material is heated in the rare gas in the heating step, it is possible to prevent the surface of the shaft material from being oxidized or nitrided. Further, in the oil cooling step, the shaft material can be cooled at a high speed by immersing the shaft material in an oil liquid in a rare gas.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1および図2に基
づき説明する。なお、実施例では前述した図3ないし図
7に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiment, the same components as those of the conventional technique shown in FIGS. 3 to 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0028】図1は本実施例による磁歪シャフトの製造
方法を示し、当該製造方法はプロセス1〜プロセス5に
より構成されている。
FIG. 1 shows a method of manufacturing a magnetostrictive shaft according to this embodiment, and the manufacturing method comprises processes 1 to 5.

【0029】まず、プロセス1ないしプロセス3は加工
工程を示し、該加工工程は従来技術で述べたプロセスI
〜プロセスIII とほぼ同様に、プロセス1では構造用鋼
からなるシャフト母材2Aを、例えば750〜900℃
程度の温度まで熱して焼入れを行う。
First, process 1 to process 3 indicate processing steps, which are the process I described in the prior art.
~ In almost the same manner as in Process III, in Process 1, the shaft base material 2A made of structural steel is heated to, for example, 750 to 900 ° C.
Quench by heating to a moderate temperature.

【0030】次に、プロセス2では鉄−アルミニウム系
合金等の磁歪材料をシャフト母材2Aの外周面に全周に
亘って溶射し、シャフト母材2Aに磁性薄膜2Bを一体
形成してシャフト材21を形成する。
Next, in process 2, a magnetostrictive material such as an iron-aluminum alloy is sprayed on the outer peripheral surface of the shaft base material 2A over the entire circumference, and the magnetic thin film 2B is integrally formed on the shaft base material 2A to form the shaft material. 21 is formed.

【0031】そして、プロセス3では、シャフト母材2
Aの外周を全周に亘って覆う磁性薄膜2Bに表面加工を
施すと共に、該磁性薄膜2Bの表面側に磁気異方性部
6,7を形成するため、各スリット溝4,5を機械加工
する。
Then, in the process 3, the shaft base material 2
The magnetic thin film 2B that covers the outer circumference of A over the entire circumference is subjected to surface processing, and the slit grooves 4 and 5 are machined in order to form the magnetic anisotropic portions 6 and 7 on the surface side of the magnetic thin film 2B. To do.

【0032】次に、プロセス4の加熱工程では、図2に
示すような気密室22中に、0.067〜0.080M
Pa (500〜600Torr )程度の希ガスとしてのア
ルゴン(Ar )ガス(または、ヘリウムガス、ネオンガ
ス等)を充満させた状態で、シャフト材21を電気炉
(図示せず)等の加熱手段により、例えば800〜90
0℃、好ましくは850℃前,後まで加熱し、1時間前
後この温度状態に保持することによりなされる。
Next, in the heating step of Process 4, 0.067 to 0.080 M is stored in the airtight chamber 22 as shown in FIG.
With the Ar (Ar) gas (or helium gas, neon gas, etc.) as a rare gas of about Pa (500 to 600 Torr) being filled, the shaft member 21 is heated by an electric furnace (not shown) or the like. For example 800-90
It is carried out by heating to 0 ° C., preferably 850 ° C. before and after, and maintaining this temperature state for about 1 hour.

【0033】次に、プロセス5の油冷工程では、前記加
熱工程で加熱されたシャフト材21全体を、例えばアル
ゴンガスが満たされた気密室22中で油液17に浸漬す
ることによって、シャフト材21を油冷し、磁性焼鈍を
行う。
Next, in the oil cooling step of the process 5, the entire shaft material 21 heated in the heating step is immersed in the oil liquid 17 in the airtight chamber 22 filled with, for example, argon gas to thereby obtain the shaft material. 21 is oil-cooled and magnetic annealing is performed.

【0034】而して、本実施例によれば、加熱工程はシ
ャフト材21を気密室22中に1気圧程度のアルゴンガ
スを充満させた状態で、850℃前,後の温度により、
1時間程度の加熱を行い、油冷工程では前記加熱工程で
加熱されたシャフト材21全体を、アルゴンガスが満た
された気密室22中で油液17に浸漬して油冷すること
により磁性焼鈍を行うようにしたから、以下に述べる作
用効果を奏する。
Thus, according to the present embodiment, in the heating step, the airtight chamber 22 of the shaft member 21 is filled with argon gas of about 1 atm, and the temperature before and after 850 ° C.
Magnetic annealing is performed by heating for about one hour, and in the oil cooling step, the entire shaft material 21 heated in the heating step is immersed in the oil liquid 17 in the airtight chamber 22 filled with argon gas and oil-cooled. Since this is performed, the following operational effects are achieved.

【0035】即ち、加熱工程ではシャフト材21の周囲
がアルゴンガスで満たされているため、シャフト材21
が高温状態に加熱されているときに、該シャフト材21
の表面の磁性薄膜2Bが酸化したり、窒化したりするの
を防止することができ、これによりヒステリシスが増大
するのを防止できる。
That is, in the heating step, since the periphery of the shaft material 21 is filled with argon gas, the shaft material 21
When the shaft material 21 is heated to a high temperature,
It is possible to prevent the magnetic thin film 2B on the surface of the substrate from being oxidized or nitrided, and thus it is possible to prevent the hysteresis from increasing.

【0036】また、シャフト材21をアルゴンガス中で
油液17に浸漬させることにより、シャフト材21の冷
却速度を速めることができ、これにより、磁歪シャフト
2に大きなトルク検出感度をもたせることができる。
Further, by immersing the shaft material 21 in the oil liquid 17 in argon gas, the cooling speed of the shaft material 21 can be increased, and thus the magnetostrictive shaft 2 can have a large torque detection sensitivity. .

【0037】ここで、磁性薄膜2Bを構成する鉄−アル
ミニウム系合金中のアルミニウムの含有量を10%,1
3%,15%と変化させた場合の感度、ヒステリシスの
数値を表1に示す。また、参考値として加熱工程、油冷
工程を真空中または空気中で行った場合の数値を掲示し
ている。
Here, the content of aluminum in the iron-aluminum alloy forming the magnetic thin film 2B is 10%, 1
Table 1 shows the numerical values of sensitivity and hysteresis when changed to 3% and 15%. Also, as reference values, the numerical values are shown when the heating step and the oil cooling step are performed in vacuum or in air.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】かくして、本実施例の製造方法によれば、
表1にも示す如く、従来技術の製造方法に比較して、ヒ
ステリシスを小さくでき、トルク検出感度を高めた磁歪
シャフトを提供することができる。
Thus, according to the manufacturing method of this embodiment,
As shown in Table 1, it is possible to provide a magnetostrictive shaft with a smaller hysteresis and a higher torque detection sensitivity as compared with the conventional manufacturing method.

【0040】なお、前記実施例では、シャフト母材2A
に鉄−アルミニウム系合金等の磁歪材料を溶射して磁性
薄膜21Bを形成するものとして説明したが、本発明は
これに限るものではなく、例えばシャフト母材21Aに
溶射する磁歪材料としてパーマロイ等の合金を用いても
よい。
In the above embodiment, the shaft base material 2A is used.
Although the magnetic thin film 21B is formed by thermally spraying a magnetostrictive material such as an iron-aluminum alloy on the above, the present invention is not limited to this, and for example, a magnetostrictive material sprayed on the shaft base material 21A such as Permalloy. Alloys may be used.

【0041】また、前記実施例では、シャフト母材2A
の表面に磁歪材料からなる磁性薄膜2Bを形成してシャ
フト材21を形成し、該シャフト材21から磁歪シャフ
ト2を製造する場合を例に挙げて説明したが、本発明は
これに限るものではなく、例えばシャフト材を全て磁歪
材料から形成してもよい。
In the above embodiment, the shaft base material 2A is used.
The case where the magnetic thin film 2B made of a magnetostrictive material is formed on the surface of the to form the shaft material 21 and the magnetostrictive shaft 2 is manufactured from the shaft material 21 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. Alternatively, for example, the shaft material may be entirely made of a magnetostrictive material.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明による磁歪シ
ャフトの製造方法は、少なくとも表面側が磁歪材料から
なるシャフト材に機械加工を施す加工工程と、機械加工
を施した該シャフト材を希ガス中で加熱し、高温状態に
保持する加熱工程と、加熱されたシャフト材を希ガス中
で油液に浸漬させる油冷工程とを有しているから、加熱
工程でシャフト材が高温状態となっても、該シャフト材
の周囲が希ガスで満たされているため、シャフト材の表
面が酸化したり、窒化するのを防止でき、これによりヒ
ステリシスを小さくすることができる。また、シャフト
材を希ガス中で油液に浸漬させることにより、シャフト
材の冷却速度を速めることができ、これによりトルク検
出感度を高めることができる。
As described above in detail, in the method for manufacturing a magnetostrictive shaft according to the present invention, a machining step of machining a shaft material having a magnetostrictive material at least on the surface side and a machining of the shaft material with a rare gas. It has a heating process in which it is heated in the air and kept at a high temperature, and an oil cooling process in which the heated shaft material is immersed in an oil liquid in a rare gas. However, since the circumference of the shaft material is filled with the rare gas, it is possible to prevent the surface of the shaft material from being oxidized or nitrided, and thereby to reduce the hysteresis. Further, by immersing the shaft material in the oil liquid in the rare gas, the cooling rate of the shaft material can be increased, and thereby the torque detection sensitivity can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例による磁歪シャフトの製造工程
を示す工程説明図である。
FIG. 1 is a process explanatory view showing a manufacturing process of a magnetostrictive shaft according to an embodiment of the present invention.

【図2】加熱工程および油冷工程の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a heating process and an oil cooling process.

【図3】従来技術による磁歪式トルクセンサを示す縦断
面図である。
FIG. 3 is a vertical sectional view showing a magnetostrictive torque sensor according to a conventional technique.

【図4】図3中の磁歪シャフトの要部を拡大して示す横
断面図である。
FIG. 4 is a transverse cross-sectional view showing an enlarged main part of the magnetostrictive shaft in FIG.

【図5】図3中の磁歪式トルクセンサの検出回路を示す
電気回路図である。
5 is an electric circuit diagram showing a detection circuit of the magnetostrictive torque sensor shown in FIG.

【図6】従来技術による磁歪シャフトの製造工程を示す
工程説明図である。
FIG. 6 is a process explanatory view showing a manufacturing process of a magnetostrictive shaft according to a conventional technique.

【図7】加熱工程および油冷工程の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a heating process and an oil cooling process.

【図8】磁歪シャフトに作用するトルクと検出回路から
の出力電圧との関係を示す特性線図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the torque acting on the magnetostrictive shaft and the output voltage from the detection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 磁歪シャフト 2A シャフト母材 2B 磁性薄膜 17 油液 21 シャフト材 22 気密室 2 Magnetostrictive shaft 2A Shaft base material 2B Magnetic thin film 17 Oil liquid 21 Shaft material 22 Airtight chamber

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも表面側が磁歪材料からなるシ
ャフト材に機械加工を施す加工工程と、機械加工を施し
た該シャフト材を希ガス中で加熱し、高温状態に保持す
る加熱工程と、加熱されたシャフト材を希ガス中で油液
に浸漬させる油冷工程とからなる磁歪シャフトの製造方
法。
1. A machining step of machining a shaft material, at least the surface side of which is made of a magnetostrictive material, and a heating step of heating the machined shaft material in a rare gas to keep it at a high temperature. A method of manufacturing a magnetostrictive shaft, which comprises an oil cooling step of immersing the shaft material in an oil liquid in a rare gas.
【請求項2】 前記加熱工程は、前記シャフト材を80
0〜900℃の温度下で希ガス中に1時間前,後配置し
てなる請求項1に記載の磁歪シャフトの製造方法。
2. The shaft material is heated to 80 in the heating step.
The method for producing a magnetostrictive shaft according to claim 1, wherein the magnetostrictive shaft is placed in a rare gas at a temperature of 0 to 900 ° C. for 1 hour before and after.
JP33929093A 1993-11-30 1993-12-03 Production of magnetostrictive shaft Pending JPH07157825A (en)

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