JPH02280024A - 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 - Google Patents
磁歪式トルクセンサ軸の製造方法Info
- Publication number
- JPH02280024A JPH02280024A JP10285789A JP10285789A JPH02280024A JP H02280024 A JPH02280024 A JP H02280024A JP 10285789 A JP10285789 A JP 10285789A JP 10285789 A JP10285789 A JP 10285789A JP H02280024 A JPH02280024 A JP H02280024A
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- JP
- Japan
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- stress
- compressive
- shaft
- residual stress
- torque
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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。
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、伝達トルクを、この伝達トルクにより発生す
る応力変化に伴う透磁率の変化として感知するようにし
た磁歪式トルクセンサ軸の製造方法に関する。
る応力変化に伴う透磁率の変化として感知するようにし
た磁歪式トルクセンサ軸の製造方法に関する。
従来の技術
この種の磁歪式トルクセンサ軸においては、透磁率の変
化を感知可能とするために、その表面の一部に螺旋方向
の磁気異方性が付与される。このような磁気異方性を付
与する方法として、従来、特開昭６３−２５２４８７号
公報に示されるものがある。
化を感知可能とするために、その表面の一部に螺旋方向
の磁気異方性が付与される。このような磁気異方性を付
与する方法として、従来、特開昭６３−２５２４８７号
公報に示されるものがある。
これは、軸体に過度の捩りひずみを加えて残留応力区域
を生成することにより、この残留応力にもとづく磁気異
方性を付与するものである。具体的には、たとえば熱硬
化させる軸では、マルエージング鋼からなる軸に熱硬化
前に過度の捩りひずみを与え、短時間で時効硬化させて
いる。
を生成することにより、この残留応力にもとづく磁気異
方性を付与するものである。具体的には、たとえば熱硬
化させる軸では、マルエージング鋼からなる軸に熱硬化
前に過度の捩りひずみを与え、短時間で時効硬化させて
いる。
発明が解決しようとする課題
しかし、単に過度の捩りひずみを加えて残留応力を付与
するのでは、捩った際の引張応力が残留するため１機械
的強度の面では著しく不利である。
するのでは、捩った際の引張応力が残留するため１機械
的強度の面では著しく不利である。
特にトルクセンサ軸用の材料として使用される確率の高
いＮｉ鉄合金のような材料では、切欠感度が高く亀裂進
展抵抗が小さいため、疲労強度が損なわれるという欠点
がある。たとえば、上記特開昭６３−２５２４．！１７
号公報には、「熱硬化後の軸では過度の捩りひずみを加
えると必ず軸を破損させた」とあり、問題である。
いＮｉ鉄合金のような材料では、切欠感度が高く亀裂進
展抵抗が小さいため、疲労強度が損なわれるという欠点
がある。たとえば、上記特開昭６３−２５２４．！１７
号公報には、「熱硬化後の軸では過度の捩りひずみを加
えると必ず軸を破損させた」とあり、問題である。
そこで本発明はこのような問題を解決して、機械的強度
、特に疲労強度にすぐれた磁歪式トルクセンサ軸の製造
方法を提供し、またこのトルクセンサ軸の磁化容易軸を
面垂直方向としてセンサ特性のヒステリシス低減と感度
向上とを図ることを目的とする。
、特に疲労強度にすぐれた磁歪式トルクセンサ軸の製造
方法を提供し、またこのトルクセンサ軸の磁化容易軸を
面垂直方向としてセンサ特性のヒステリシス低減と感度
向上とを図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の方法は、伝達トルクに
もとづく軸体の透磁率変化を感知するためこの軸体にお
いて励磁磁束を通過させる主たる部分に、圧縮残留応力
がほぼ−様に分布する処理を施し、 次に前記部分に捩りトルクを加えて、この捩りトルクに
もとづく圧縮主応力と前記圧縮残留応力との合計が圧縮
降伏応力よりも大きくなるように設定し。
もとづく軸体の透磁率変化を感知するためこの軸体にお
いて励磁磁束を通過させる主たる部分に、圧縮残留応力
がほぼ−様に分布する処理を施し、 次に前記部分に捩りトルクを加えて、この捩りトルクに
もとづく圧縮主応力と前記圧縮残留応力との合計が圧縮
降伏応力よりも大きくなるように設定し。
その後、前記捩りトルクを取り除き、前記合計が圧縮降
伏応力よりも大きくなった前記圧縮主応力の方向の残留
圧縮応力を解放して、前記軸体に残留応力の磁気異方性
を付与するものである。
伏応力よりも大きくなった前記圧縮主応力の方向の残留
圧縮応力を解放して、前記軸体に残留応力の磁気異方性
を付与するものである。
本発明の方法は、圧縮降伏応力が小さくなる温度条件下
で実施することができる。
で実施することができる。
本発明の方法によれば、軸体の中央部の両側の部分にそ
れぞれ圧縮残留応力をほぼ−様に分布させたのち、これ
ら両圧縮残留応力の分布部にそれぞれ逆方向の捩りトル
クを加えることができる。
れぞれ圧縮残留応力をほぼ−様に分布させたのち、これ
ら両圧縮残留応力の分布部にそれぞれ逆方向の捩りトル
クを加えることができる。
作用
すなわち、本発明によれば、第１段階として、軸体にお
いて励磁磁束を通過させる主たる部分に、方向性を有す
ることなく−様な分布を呈する圧縮残留応力を付与する
。第２段階では、この圧縮残留応力を付与した部分の両
端に捩りトルクを加える。すると、捩りにもとづく剪断
応力が発生し、軸心と４５度の方向に圧縮主応力を生じ
る。
いて励磁磁束を通過させる主たる部分に、方向性を有す
ることなく−様な分布を呈する圧縮残留応力を付与する
。第２段階では、この圧縮残留応力を付与した部分の両
端に捩りトルクを加える。すると、捩りにもとづく剪断
応力が発生し、軸心と４５度の方向に圧縮主応力を生じ
る。
このとき、この圧縮主応力と前記圧縮残留応力との合計
が軸材料の圧縮降伏応力よりも大きくなるように捩りト
ルクを加えても、実際には軸体には圧縮降伏応力以上の
応力は作用しない。一方。
が軸材料の圧縮降伏応力よりも大きくなるように捩りト
ルクを加えても、実際には軸体には圧縮降伏応力以上の
応力は作用しない。一方。
この捩りトルクは、圧縮主応力の方向以外の方向では両
応力の合計が圧縮降伏応力以下の大きさとなるように付
与される。
応力の合計が圧縮降伏応力以下の大きさとなるように付
与される。
したがって、捩りトルクを開放すると、前記合計が圧縮
降伏応力以下であった部分は元の−様な圧縮残留応力の
分布に戻るが１合計が圧縮降伏応力を越えていた部分に
ついては、圧縮残留応力が解放される。この結果、トル
ク除去後は、前記圧縮主応力の方向の圧縮残留応力が、
他の方向についての圧縮残留応力よりも小さな値となり
、残留応力の異方性すなわち残留応力にもとづく磁気異
方性が付与されることになる。
降伏応力以下であった部分は元の−様な圧縮残留応力の
分布に戻るが１合計が圧縮降伏応力を越えていた部分に
ついては、圧縮残留応力が解放される。この結果、トル
ク除去後は、前記圧縮主応力の方向の圧縮残留応力が、
他の方向についての圧縮残留応力よりも小さな値となり
、残留応力の異方性すなわち残留応力にもとづく磁気異
方性が付与されることになる。
通常の材料は温度が上昇するほど圧縮降伏応力が低下す
るため、このような圧縮降伏応力が小さくなる温度条件
下、すなわち高温条件下で、磁気異方性を与える処理を
実施するのが有利である。
るため、このような圧縮降伏応力が小さくなる温度条件
下、すなわち高温条件下で、磁気異方性を与える処理を
実施するのが有利である。
また本発明によれば、一対の圧縮残留応力の分布部にそ
れぞれ逆方向の捩りトルクを加えることにより、シェブ
ロン状の応力異方性が付ｒＪされる。
れぞれ逆方向の捩りトルクを加えることにより、シェブ
ロン状の応力異方性が付ｒＪされる。
実施例
第１図において、１はトルクセンサ軸を製造するための
軸体で、軟磁性体により構成されている。
軸体で、軟磁性体により構成されている。
まず、第１図の軸体１において、この軸体１によりトル
クセンサ軸を構成して伝達トルクを加えたときに、透磁
率変化を検知するために励磁磁束を通過させる主たる部
分に、圧縮残留応カーσＲを付与する。この圧縮残留路
カーσ貢（圧縮応力であるのでマイナスとする）は、方
向性を有しない−様な分布となるように付与される。第
１図では、この−様な分布を表わすため圧縮残留応力−
σＲを円で示している。この圧縮残留応カーσ騎は、浸
炭焼入、窒化、ショットピーニングなどの熱処理、機械
的処理などにより付与することができる。
クセンサ軸を構成して伝達トルクを加えたときに、透磁
率変化を検知するために励磁磁束を通過させる主たる部
分に、圧縮残留応カーσＲを付与する。この圧縮残留路
カーσ貢（圧縮応力であるのでマイナスとする）は、方
向性を有しない−様な分布となるように付与される。第
１図では、この−様な分布を表わすため圧縮残留応力−
σＲを円で示している。この圧縮残留応カーσ騎は、浸
炭焼入、窒化、ショットピーニングなどの熱処理、機械
的処理などにより付与することができる。
次に、第２図に示すように、前記上たる部分に対応する
軸体１の部分に、捩りトルクＴを加える。
軸体１の部分に、捩りトルクＴを加える。
すると、この捩りトルクＴにもとづく剪断応力が発生し
、この剪断応力によって、第２図に示すような分布の圧
縮応力が生じる。ここで軸体１の軸心２と一４５度の方
向には、圧縮主塔カーσ丁が生じる。なお、第２図では
、説明の簡単のために圧縮残留応力−σＲは図示されて
いない。また、捩りトルク１゛を加えると、圧縮応力の
ほかに引張応力も生じ、圧縮主塔カーσ丁と直交する方
向（軸心２と４５度の方向）に引張主応力σ丁が生じる
が、簡単のためこれも図示が省略されている。
、この剪断応力によって、第２図に示すような分布の圧
縮応力が生じる。ここで軸体１の軸心２と一４５度の方
向には、圧縮主塔カーσ丁が生じる。なお、第２図では
、説明の簡単のために圧縮残留応力−σＲは図示されて
いない。また、捩りトルク１゛を加えると、圧縮応力の
ほかに引張応力も生じ、圧縮主塔カーσ丁と直交する方
向（軸心２と４５度の方向）に引張主応力σ丁が生じる
が、簡単のためこれも図示が省略されている。
このように圧縮残留応力−σＲを付与したうえに捩りト
ルクＴによる圧縮応力を付与すると、軸体１にはこれら
の合力が付与されることになる。
ルクＴによる圧縮応力を付与すると、軸体１にはこれら
の合力が付与されることになる。
第３図は、このような合力の分布を示す。第３図には、
軸体１の圧縮降伏応力−σ。、が円で示されている。
軸体１の圧縮降伏応力−σ。、が円で示されている。
第３図において、軸体１における一４５度方向の圧縮応
力の合計は、圧縮残留応力−σＲと捩りトルクＴによる
圧縮主塔カーσ丁との合計−（σＲ＋σ丁）となる。し
かし、この合計が圧縮降伏応力−σ。、を越える程度に
大きな捩りトルクＴを加えると、実際は軸体１には圧縮
降伏応力−σ。アよりも大きな圧縮応力は作用せず、捩
りトルクＴによる圧縮ひずみが増大するだけである。
力の合計は、圧縮残留応力−σＲと捩りトルクＴによる
圧縮主塔カーσ丁との合計−（σＲ＋σ丁）となる。し
かし、この合計が圧縮降伏応力−σ。、を越える程度に
大きな捩りトルクＴを加えると、実際は軸体１には圧縮
降伏応力−σ。アよりも大きな圧縮応力は作用せず、捩
りトルクＴによる圧縮ひずみが増大するだけである。
捩りトルクＴを除去すると、合計−（σＲ＋σＴ）が圧
縮降伏応力−σ。、を越えていた場合（σＲ＋σ丁〉σ
。ｙ）は、圧縮残留応力が解放される。
縮降伏応力−σ。、を越えていた場合（σＲ＋σ丁〉σ
。ｙ）は、圧縮残留応力が解放される。
方、圧縮主応力−σＴの方向以外の方向で、第３図に示
すように合計が圧縮降伏応力−σ。ア以下の場合（σＲ
＋σ丁≦σ。ｙ）は、捩りトルクＴを除去すると、元の
−様な圧縮残留応力−σＲの分布に戻る。
すように合計が圧縮降伏応力−σ。ア以下の場合（σＲ
＋σ丁≦σ。ｙ）は、捩りトルクＴを除去すると、元の
−様な圧縮残留応力−σＲの分布に戻る。
この結果、捩りトルクＴを解除した後の圧縮残留応力の
分布は第４図のようになり、残留応力の異方性が生じる
。これにより、軸体１に、残留応力にもとづく磁気異方
性が付与されることになる。
分布は第４図のようになり、残留応力の異方性が生じる
。これにより、軸体１に、残留応力にもとづく磁気異方
性が付与されることになる。
なお、前述のように、捩りトルクＴを加えると圧縮′応
力のほかに引張応力も生じるが、この引張応力は、あら
かじめ与えられていた圧縮残留応力−σＲにて相殺され
ることになる。したがって、引張応力については、降伏
応力を越えるような大きな応力が生じることはなく、こ
れによっては残留応力の異方性が現われることはない。
力のほかに引張応力も生じるが、この引張応力は、あら
かじめ与えられていた圧縮残留応力−σＲにて相殺され
ることになる。したがって、引張応力については、降伏
応力を越えるような大きな応力が生じることはなく、こ
れによっては残留応力の異方性が現われることはない。
このように、あらかじめ圧縮残留路カーσ貢を付与した
うえで捩りトルクＴにもとづく圧縮力を付与し、そのと
きの圧縮主塔カーσ丁と圧縮残留応力−σＲとの合計−
（σＲ＋σＴ）が圧縮降伏応力−σｃｙよりも大きくな
るようにするものであるため、比較的小さな捩りトルク
Ｔを加えるだけで、容易に残留応力の異方性を付与する
ことができる。
うえで捩りトルクＴにもとづく圧縮力を付与し、そのと
きの圧縮主塔カーσ丁と圧縮残留応力−σＲとの合計−
（σＲ＋σＴ）が圧縮降伏応力−σｃｙよりも大きくな
るようにするものであるため、比較的小さな捩りトルク
Ｔを加えるだけで、容易に残留応力の異方性を付与する
ことができる。
このようにして圧縮残留応力による磁気異方性を付与す
る作業は、もちろん常温下において実施することができ
る。しかし、通常の材料は温度が上昇するほど圧縮降伏
応力が低下するため、このように圧縮降伏応力が小さく
なる温度条件下、すなわち高温下で異方性を付与する処
理を行うと。
る作業は、もちろん常温下において実施することができ
る。しかし、通常の材料は温度が上昇するほど圧縮降伏
応力が低下するため、このように圧縮降伏応力が小さく
なる温度条件下、すなわち高温下で異方性を付与する処
理を行うと。
加えるべき捩りトルクを小さなものとすることができる
利点がある。
利点がある。
また本発明によれば、圧縮残留応力の大小の差にもとづ
く磁気異方性を付与するものであるため、従来のように
引張応力で異方性を付与するものと異なって、磁化容易
軸が軸体１の表面に対して垂直方向を向くことになる。
く磁気異方性を付与するものであるため、従来のように
引張応力で異方性を付与するものと異なって、磁化容易
軸が軸体１の表面に対して垂直方向を向くことになる。
すなわち、磁性体としての軸体１の磁化過程には回転磁
化過程や磁壁移動過程などがあり、磁壁移動過程がセン
サ特性のヒステリシスを大きくし、感度を下げることが
知られている。しかし、本発明のように磁化容易軸が軸
表面に対し垂直方向を向いていれば、磁壁移動過程を経
ることなく回転磁化過程のみを利用できることから、ヒ
ステリシス小かつ感度大というセンサ性能を得ることが
できる。
化過程や磁壁移動過程などがあり、磁壁移動過程がセン
サ特性のヒステリシスを大きくし、感度を下げることが
知られている。しかし、本発明のように磁化容易軸が軸
表面に対し垂直方向を向いていれば、磁壁移動過程を経
ることなく回転磁化過程のみを利用できることから、ヒ
ステリシス小かつ感度大というセンサ性能を得ることが
できる。
磁歪式トルクセンサ軸の磁性材料としてよく用いられる
Ｎｉなどを含有する材料は、切欠感度が高く、引張残留
応力の分布する部分では亀裂の進展が速いという特性を
有する。しかし１本発明のように圧縮残留応力を分布さ
せることで、機械的強度、特に疲労強度を高めることが
できる。
Ｎｉなどを含有する材料は、切欠感度が高く、引張残留
応力の分布する部分では亀裂の進展が速いという特性を
有する。しかし１本発明のように圧縮残留応力を分布さ
せることで、機械的強度、特に疲労強度を高めることが
できる。
第５図は１本発明の方法により製造される磁歪式トルク
センサ軸の一具体例を示す、第５図において、センサ軸
を構成する軸体１１は、中央部１２と、この中央部１２
の両側に形成された一対の小径部１３゜１４と、これら
小径部１３．１４にそれぞれ連続する軸部１５，１６と
を有している。
センサ軸の一具体例を示す、第５図において、センサ軸
を構成する軸体１１は、中央部１２と、この中央部１２
の両側に形成された一対の小径部１３゜１４と、これら
小径部１３．１４にそれぞれ連続する軸部１５，１６と
を有している。
このような軸体１１において、小径部１３．１４に圧縮
残留応力をほぼ一様に分布させたのちに、中央部１２を
固定して、両車径部１３．１４を互いに逆方向に捩る。
残留応力をほぼ一様に分布させたのちに、中央部１２を
固定して、両車径部１３．１４を互いに逆方向に捩る。
すると、図示のように、小径部１３と１４とで、互いに
逆方向に傾斜したシェブロン状の残留応力の磁気異方性
部１７．１８が付与される。
逆方向に傾斜したシェブロン状の残留応力の磁気異方性
部１７．１８が付与される。
発明の効果
以上述べたように本発明によると、圧縮残留応力と捩り
トルクによる圧縮主応力との合計が軸材料の圧縮降伏応
力よりも大きくなるようにして、捩りトルク解除時の圧
縮主応力方向の残留圧縮応力を解放することにより、軸
体に圧縮残留応力による磁気異方性を付与するものであ
るため、機械的強度、特に疲労強度の高いトルクセンサ
軸を得ることができ、しかも磁化容易軸は軸表面に対し
垂直方向を向くため、回転磁化のみを利用できることに
なって、センサのヒステリシスを小さくできるうえに感
度を大きくできる。また、圧縮残留応力と捩りトルクに
よる圧縮主応力との合計を利用するものであるため、小
さな捩りトルクで容易に圧縮降伏応力を越えることが可
能になる。
トルクによる圧縮主応力との合計が軸材料の圧縮降伏応
力よりも大きくなるようにして、捩りトルク解除時の圧
縮主応力方向の残留圧縮応力を解放することにより、軸
体に圧縮残留応力による磁気異方性を付与するものであ
るため、機械的強度、特に疲労強度の高いトルクセンサ
軸を得ることができ、しかも磁化容易軸は軸表面に対し
垂直方向を向くため、回転磁化のみを利用できることに
なって、センサのヒステリシスを小さくできるうえに感
度を大きくできる。また、圧縮残留応力と捩りトルクに
よる圧縮主応力との合計を利用するものであるため、小
さな捩りトルクで容易に圧縮降伏応力を越えることが可
能になる。
圧縮降伏応力が小さくなる高温の温度条件下で異方性の
付与作業を実施すれば、加えるへき捩りトルクをさらに
小さくすることができる。
付与作業を実施すれば、加えるへき捩りトルクをさらに
小さくすることができる。
軸体の中央部の両側に圧縮残留応力をほぼ一様に分布さ
せた後にこれらに互いに逆方向の捩りトルクを加えるこ
とにより、容易にシェブロン状の磁気異方性を付与する
ことができる。
せた後にこれらに互いに逆方向の捩りトルクを加えるこ
とにより、容易にシェブロン状の磁気異方性を付与する
ことができる。
第１図〜第４図は、本発明による磁歪式トルクセンサ軸
の製造方法の説明図、第５図は本発明にもとづく磁歪式
トルクセンサ軸の一具体例の斜視図である。 １．１１・・・軸体、−σＲ・・・圧縮残留応力、−σ
↑・・・圧縮主応力、−σ。ア・・圧縮降伏応力。 代理人 森 本 義 弘 ！・−軸棒 ４１、斤」帛バ貿庄・力 第２図 第Ｊ図
の製造方法の説明図、第５図は本発明にもとづく磁歪式
トルクセンサ軸の一具体例の斜視図である。 １．１１・・・軸体、−σＲ・・・圧縮残留応力、−σ
↑・・・圧縮主応力、−σ。ア・・圧縮降伏応力。 代理人 森 本 義 弘 ！・−軸棒 ４１、斤」帛バ貿庄・力 第２図 第Ｊ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、伝達トルクにもとづく軸体の透磁率変化を感知する
ためこの軸体において励磁磁束を通過させる主たる部分
に、圧縮残留応力がほぼ一様に分布する処理を施し、 次に前記部分に捩りトルクを加えて、この捩りトルクに
もとづく圧縮主応力と前記圧縮残留応力との合計が圧縮
降伏応力よりも大きくなるように設定し、 その後、前記捩りトルクを取り除き、前記合計が圧縮降
伏応力よりも大きくなった前記圧縮主応力の方向の残留
圧縮応力を解放して、前記軸体に残留応力の磁気異方性
を付与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。 ２、圧縮降伏応力が小さくなる温度条件下で実施するこ
とを特徴とする請求項１記載の磁歪式トルクセンサ軸の
製造方法。 ３、軸体の中央部の両側の部分にそれぞれ圧縮残留応力
をほぼ一様に分布させたのち、これら両圧縮残留応力の
分布部にそれぞれ逆方向の捩りトルクを加えることを特
徴とする請求項１または２のいずれかに記載の磁歪式ト
ルクセンサ軸の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102857A JP2512553B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1102857A JP2512553B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02280024A true JPH02280024A (ja) | 1990-11-16 |
| JP2512553B2 JP2512553B2 (ja) | 1996-07-03 |
Family
ID=14338593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1102857A Expired - Lifetime JP2512553B2 (ja) | 1989-04-20 | 1989-04-20 | 磁歪式トルクセンサ軸の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2512553B2 (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009115762A (ja) * | 2007-11-09 | 2009-05-28 | Honda Motor Co Ltd | 磁歪式トルクセンサの製造方法 |
| US10983019B2 (en) | 2019-01-10 | 2021-04-20 | Ka Group Ag | Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation |
| US11486776B2 (en) | 2016-12-12 | 2022-11-01 | Kongsberg Inc. | Dual-band magnetoelastic torque sensor |
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-
1989
- 1989-04-20 JP JP1102857A patent/JP2512553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2512553B2 (ja) | 1996-07-03 |
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