JPH0390831A - トルクセンサ - 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、主として回転原動機のトルク特性を非接触で
電磁気的に検出する感度特性の優れたトルクセンサに関
するものである。すなわち、爆発圧接により得られる厚
さ数ＩＯμｍのアモルファス箔を表面に接合したアモル
ファス−金属複合体からなるトルクセンサに関するもの
である。

（従来の技術） アモルファス金属は急冷法の他にスパッタ法、気相化学
法、メツキ法等種々な方法で製造され得るが、何れも数
１００μｍ未満の薄板、細線、粉末状の製品としてしか
得られず、限られた用途に用いられるに過ぎなかった。

広範な用途に用いるには、より寸法の大きな材料を必要
とし、その為爆発によってアモルファス粉末を圧縮成形
体としたもの等が提案されて来たく特開昭６１−１９５
９０５号公報）。

また、厚さ１００μｍ以下のアモルファス薄板を金属の
板や丸棒に爆発圧接し、磁気特性を利用する部分につい
てはアモルファスに受は持たせ、強度については金属に
受は持たせることが考えられ、また提案されて来たが、
アモルファスは通常の金属に比べて熱膨張率が低く、爆
発で処理したことによってアモルファスに付与される残
留応力のために磁気特性が低下するのを回復しようとし
て熱処理をすると、アモルファスより熱膨張率が高い金
属に接合した場合、熱処理温度から室温まで冷却される
際にアモルファスの接合された金属の方がより多く収縮
する為、アモルファスには圧縮応力が負荷され、その為
に垂直方向の磁区が形成されて水平方向の磁気特性を測
定すると十分な値が得られない。それを防ぐ為にはアモ
ルファスと熱膨張率のほぼ等しい金属に接合してアモル
ファスに圧縮応力が負荷されないようにする必要があっ
た。（第１０回日本応用磁気学会学術講演概要集（１９
８６，１１）　６１ｐ、講演番号４ＰＣ−１０”爆着法
によるトルクセンサの特性”笹田一部他〉。

それを解決する手段として、熱処理後にアモルファスに
爆発圧接後の状態に対し相対的に引張り応力がかかるよ
うな弾−塑性変形加工を施こして（以後残留応力除去処
理）打ち消すことによって磁気特性を回復する手段があ
り、特開平１−８２１９号公報により公知である。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記の特開平１−８２１９号によって、アモルファスを
ほぼ任意の金属に接合してもアモルファスの優れた磁気
特性を利用したトルクセンサが得られるが、環状の金属
の外周にアモルファスが爆発圧接されたもの（以後環状
金属−アモルファス接合体）の中央の孔の部分に金属丸
棒を押し込んで環状金属−アモルファス接合体を押し広
げることにより、残留応力除去処理を施こしたちの以外
は、トルクセンサとすることに困難がある。

即ち、例えば金属平板表面にアモルファスを接合し、熱
処理と残留応力除去処理を加えたものを金属棒の表面に
接合して、トルクセンサこしようとする場合、溶接やロ
ウ付けのような方法によることは、材質により異なるが
、アモルファスが４００℃前後を越える高温にさらされ
ることによる結晶化のため、その優れた磁気特性を失う
ので、殆ど考えられない。また、機械的方法によって取
り付けるには、例えばボルトによる締めつけは、取り付
けのために金属板−アモルファス接合体に穴を開ける必
要があり、それによってセンサとしては不必要に大きな
金属板−アモルファス接合体を要すること、所謂がたつ
きにより応力が負荷された場合応力に応じた変形が得ら
れ難いこと、回転体のトルクを測定する場合はアモルフ
ァス表面はできるだけ回転外周面に沿った形状であるこ
とが望ましいが、平板であるからその条件に合致しない
こと等の問題がある。

環状金属−アモルファス接合体の場合についても、問題
がない訳ではない。トルクセンサに用いる金属−アモル
ファス接合体の寸法は、経済性、取扱性、部品の小型化
の要求等の面から可能な限り小さいことが望ましいが、
反面トルクセンサの性質上、トルクを伝達するための金
属棒の太さは、伝達するトルクの値によって定まり、大
きなトルクを伝達する場合はそれに応じたものを用いる
必要がある。ところが、環状金属−アモルファス接合体
はその金属棒の外側に嵌合する訳であるから。

大きなトルクを伝達するものであればあるほど、大きな
環状金属−アモルファス接合体が必要となる。できれば
トルクを伝達する金属棒の表面に、小さな金属−アモル
ファス接合体を取り付けてトルクセンサとしたいとの要
求があった。

更に、環状金属−アモルファス接合体、金属板−アモル
ファス接合体を使う場合の両方に共通した問題が未解決
のまま残されている。それは、アモルファス金属と金属
との間に熱膨張率の差があることに起因するもので、一
定の温度でトルクセンサを使用する場合には問題がない
が、環境温度が変化することによって生ずる問題である
。−船釣に、金属の方がアモルファス金属よりも熱膨張
率が大であるが、例えば室温でアモルファス金属に引張
応力も圧縮応力も負荷されていない状態に調整されてい
る場合、より高温になるとアモルファスより金属の方が
相対的に長くなるため、アモルファスには引張応力が負
荷される。逆に低温になると、金属はアモルファスより
収縮するため、アモルファスには圧縮応力が負荷される
。何れの場合についても、アモルファスの磁気特性は低
下することになり、正確な測定はできない。特に原動機
の場合は、マイナス数１０℃から１００数１０℃に及ぶ
広範な温度領域で使用される場合が多いので問題であっ
た。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、金属−アモルファス接合体を用いて、前
記の問題を解決したトルクセンサを開発するため、理論
的、実験的に検討を重ねて、次の結論に達した。

〈イ）金属−アモルファス接合体をがたつきがなく、金
属棒に負荷された応力に応じた変形がトルクセンサに伝
わるようにするには、金属板−アモルファス接合体の金
属側にキー溝を設け、トルク伝達体である金属棒（以後
トルク伝達体）側に設けた機械的取り付け座に嵌合し、
更にトルク伝達体が変形した場合、その変形が正確に機
械的取り付け座からキー溝を介して金属板−アモルファ
ス接合体に伝わるように、機械的取り付け座とキー溝の
間でずれが生じないようなずれ止めを設ける。

（ロ）トルクセンサ表面が、回転体の外表面に沿った形
状となるよう、アモルファスを金属丸棒の表面に爆発圧
接し、それを切り取って平板の一部が回転体外周面の一
部であり、そこにアモルファスが爆発圧接されている形
状の金属−アモルファス接合体を作り、トルクセンサと
する。

（ハ）従来金属板−アモルファス接合体をトルクセンサ
に利用する場合、予め弾−塑性変形加工をしてアモルフ
ァスに負荷されていた応力を除去することが考えられて
いたが、その技術を利用するか、トルクセンサとして組
込むときにそれが行なわれるようにする。

（ニ）金属の熱膨張率を利用して、アモルファスと金属
の熱膨張率差による変形を補償し、磁気特性の変化を防
止する機構を考える。

すなわち本発明の第１は金属円柱と、該金属円柱表面の
長手方向の略々中央部に設けられた機械的取り付け座と
、該機械的取り付け座に取り付けられた金属板−アモル
ファス接合体であって該アモルファス部分の表面が金属
円柱の軸を中心として回転させたとき回転外周面に沿っ
ているトルクセンサ素子とを具えるトルクセンサにおい
て、前記トルクセンサ素子である金属板−アモルファス
接合体が、アモルファス金属箔を金属円柱表面の所望部
分に爆発圧接し懲戒した接合部分を金属円柱の軸線を中
心とする放射状の切断線をもって一部扇状に切断しかつ
金属円柱の軸線に沿って所望の長さにて直角に切断し、
一面が円弧状の表面であり、その面にアモルファス箔が
接合されているその平面形が略々長方形を呈し、応力除
去焼鈍を施こし該応力除去焼鈍によってアモルファス金
属部分に発生した圧縮応力を弾−塑性変形加工により緩
和してから取り付け座に取り付けて構成されたことを特
徴とする。

本発明の第２は、前記トルクセンサにおいて、トルクセ
ンサ素子で応力除去焼鈍を施こしたものを、金属円柱の
長手方向の略々中央部に設けられた機械的取り付け座に
取り付ける際に、取り付けることにより弾−塑性変形を
誘起させ、応力除去焼鈍によってアモルファス箔部分に
発生した圧縮応力を緩和したことを特徴とする。

本発明の第３は、前記第１または第２の発明にさらに、
アモルファス箔と該アモルファス箔が接合された金属と
の熱膨張率の差によって環境温度の変化と共に特性が変
化するのを別に取り付けた金属の熱膨張特性と機械的取
り付け座の残留応力調整機構とを利用して補償すること
を付加したトルクセンサである。

以下、図面により本発明を具体的に説明する。

第１図は（イ）で説明した金属板−アモルファス接合体
の金属板側の面にキー溝を切り、トルク伝達体の表面に
設けたキー溝に対応する機械的取り付け座（以後マウン
ト）に嵌合した状況を示す伝達体の軸に直角な断面図で
ある。１はアモルファス箔で、金属２に爆発圧接により
接合されいる。

３はトルク伝達体で、一部分が加工されてマウント３′
が設けられ、金属板−アモルファス接合体が２の底面側
に設けられたキー溝の部分で嵌合されている。マウント
３′は上方が広がっていて、金属板−アモルファス接合
体が脱落するのを防止するようになっているが、金属板
−アモルファス接合体が図の上方に脱落するのを機械的
に防止できればこの形状に限らない。１のアモルファス
箔表面は、トルク伝達体の回転軸を中心とする同心円に
対して、できるだけ接近していることが好ましい。

第２図は、第１図に示した金属板−アモルファス接合体
をトルク伝達体に取り付けたものを、アモルファス画側
から見た図で、ｌａはアモルファス、３ａはトルク伝達
体で、アモルファス箔と接合された金属はアモルファス
１ａの陰に隠れている。またマウントの位置はｌａを示
す長方形の内部に点線で示される。４ａおよび４　ａ　
／は、断面図であったために第１図では示されなかった
伝達体に取り付けられた金属板−アモルファス接合体が
、伝達体が変形してもずれることなく、伝達体の変形に
対応した変形をするように意図して取り付けたずれ止め
で、この場合ビスをトルク伝達体にネジ止めし、金属板
−アモルファス接合体の両端に位置するビスの頭の部分
がそれぞれ金属板−アモルファス接合体を固定している
。

第３ａ図〜第３Ｃ図は、アモルファス爆発圧接によって
接合した面が、回転体外周面の一部であるような金属板
−アモルファス接合体を作るための説明図で、第３ａ図
は、金属円柱２ｂの外周面に、爆発圧接によってアモル
ファス箔１ｂが接合された部材を示す。第３ｂ図は、上
記部材をその中心軸を通る切断線で扇形に切断した状態
を示し、１ｂ’はアモルファス箔、２ｂ’は金属である
。第３Ｃ図は、第３ｂ図で得られた扇形の金属−アモル
ファス接合体の金属側の３角形の部分を切断除去し、金
属板−アモルファス接合体が得られた状態を示し、１ｂ
’はアモルファス箔、２ｂ’は金属である。何れの図で
も、点線の部分は切断除去された部分である。

第１図と第２図に示される形状の金属板−アモルファス
接合体とトルク伝達体の組み合わせでは、熱処理によっ
てアモルファスに発生した、アモルファスと金属の熱膨
張率差に起因する残留応力は、予め弾−塑性変形加工に
よって除去しておかなければならない。また、この形状
のものは、環境温度が変化することによってアモルファ
スとそれを接合した金属の間に歪みが発生して、磁気特
性が変化するのを補償することはできない。

第４ａ図〜第４ｂ図は、金属板−アモルファス接合体に
熱処理によってアモルファスに発生した、アモルファス
と金属の熱膨張率差に起因する残留応力が内在するもの
をそのまま、予め弾−塑性変形加工によって残留応力を
除去することなく、トルク伝達体に設けられたマウント
に取り付け、取り付けることによって弾−塑性変形を誘
起して、アモルファスに内在する残留応力を除去できる
ようにしたマウントを示すものである。第４ａ図は、主
にトル伝達体のマウント部分３ｍを示す平面図で、マウ
ント部分は、両側面が基準線りに対してθの角度を有し
ている。第４ｂ図は同マウン）３ｍ’を第４ａ図の矢印
Ｖの方向から見た側面図である。

第５ａ図〜第５ｂ図は、第４図に示すマウン）３ｍ／に
、金属板−アモルファス接合体を取り付けた状況を示す
図である。第５ａ図はその平面図で、３Ｃはマウント、
ＩＣは金属板−アモルファス接合体のアモルファス側の
面、４Ｃは金属板−アモルファス接合体をマウン）３ｃ
で嵌合してから、応力を負荷するためのスラストボルト
５Ｃを固定するための台で、マウント３ｃと同様にトル
ク伝達体と一体である。

第５ｂ図は第５ａ図をνｎの方向から見た側面図である
。

３Ｃ／　、　４Ｃ／　、　５Ｃ／はそれぞれ３ｃ、　４
ｃ、　５ｃに対応している。２　Ｃ／　は、第５ａ図で
ＩＣの陰に隠れて見えなかった金属板−アモルファス接
合体の金属部分を示す。

金属板−アモルファス接合体１Ｃと２Ｃ（ＩＧの陰にな
っていて第５ａ図では見えない〉、１Ｃ′　と２　Ｃ／
（以後ＩＣで代表する）はマウン）３ｃ、　３ｃ’　（
以下３Ｃで代表する）に嵌合し、テーパーになったキー
溝の幅の狭い方の端がスラストボルト５ｃ、　５ｃ’（
以下５Ｃで代表する）で抑えられている。これは、単に
固定のために押えているのでなく、固定するのと同時に
金属板−アモルファス接合体をテーパーしたキー溝に沿
ってマウント３Ｃ上に押し込み、溝の底面（図では上方
に位置しているので、以下天井とする）を押し広げよう
とする。よって天井部分の金属板−アモルファス接合体
は押し込み軸に対して直角な方向に引張り応力を受ける
。当然、スラストボルト５Ｃにはねじが切ってあり、台
４ｃ。

４Ｃ′（以下４Ｃで代表する）に切られたねじに嵌合し
ている。よって、最初に応力をかけずに金属板−アモル
ファス接合体ＩＣをマウン）３ｃに嵌合し、その後スラ
ストボルト５Ｃをねじこむことによって、任意の押し込
み量を与えることができる。

ここで、押し込み量Ｉとマウントの押し込み軸に対する
片側の傾きθ及び天井の変形ｄの間に次の関係が成り立
つ。

ｄ＝２１ｔａｎ　θ　　　　　　　　　　（１）右辺の
係数に２が用いられる理由は、金属板−アモルファス接
合体が左右対称で各側がθだけ傾いているからである。

押し込み前の天井部の長さを溝幅の狭い方でｌ。

広い方で２１とし、押し込み量Ｉで押し込んだ後の値を
それぞれｌｏ′　とｌ　、／　とすると、それらは（１
）から Ｒ６＝　　ｊ！ｏ　　＋　　２１ｔａｎ　　θ　　　−
−−−−−−（２）Ｃ＝　　Ｌ　　＋　２Ｉｔａｎ　　
θ　　　−−−−−−−−（３）になる。更に金属板−
アモルファス接合体の有効な溝の長さをＩ！ｇとすると
、幾何学的な形状関係から２１　はｅｏ　＋２　ｊ２ｇ
ｔａｎθであり、従って１　、／は、 Ｌ　　□　　Ｒｏ　＋２ｔａｎθ・（ｆｇ＋　Ｉ）　−
−−−−−−−（３）’で表わすこともできる。

天井の横幅の狭い方の押し込み後の相対的変形１直は、 ｄ／Ｌ＝（ｆｏ　　　−１ｏ）＃！ｏ＝２１ｔａｎθ／
　Ｒ，−−−−（４）同様にて広い方は、 ｄ／Ａ＋＝　ＬＬ’　−ｐ＋）／Ｉ！ｌ”　２１　ｔａ
ｎθ／Ｉ！＝２Ｉｔａｎ　θ／　（ｊ！ｏ　＋　２ｊ！
ｇｔａｎθ’）　　−−−−（５）で与えられ、相対的
変形値は狭い方と広い方で異なることが分る。

ここで、実際に金属板−アモルファス接合体に熱処理に
よってアモルファスに発生した、アモルファスと金属の
熱膨張率差に起因する残留応力が内在するものを、第５
図に示す形状のトルクセンサとして利用する場合、どの
ような押し込み量が必要か具体的な例で検討する。アモ
ルファスに発生した残留応力は、アモルファスと金属の
熱膨張率が異なるために発生し、本発明では金属の熱膨
張率〉アモルファスの熱膨張率の場合について扱うので
、アモルファスは常に圧縮応力を受ける。

また、応力の原因はアモルファスが金属に比べて十分に
薄いので、金属の収縮によって殆ど金属の寸法と同じ寸
法にまで圧縮されることによる。よって、アモルファス
に負荷された圧縮応力を打ち消すには、熱処理後に冷却
されたことによって生じたアモルファスと金属の寸法差
分だけ、天井部分を引き伸ばしてやれば良い。金属板−
アモルファス接合体の金属部分の線熱膨張率をα、アモ
ルファス部分の線熱膨張率をβとし、爆発圧接によって
発生した残留応力を除去する為の熱処理温度をＴ１とす
る。熱処理の目的は、爆発圧接によって強負荷を受けて
発生した残留応力を、可能な限り除去することにあるの
で、その温度で金属とアモルファス金属は一応残留応力
がない状態になったと考えて良い。その場合、熱処理温
度１１時の金属部分の単位長さをＬｌ、アモルファス部
分の単位長さをＬａ＋とすると、熱処理を終了し゛〔室
温Ｔ。迄冷却した際の金属部分の単位長さＬつ。と°γ
モルファス金属部分の単位長さし、。は以下によって得
られる。

Ｌ−０”　Ｌ＝＋　［１−α（Ｔ、−ＬＴ、）］　　−
−−−−−−−（６）Ｌａｏ−Ｌ、、　　［：１　−β
（Ｔ、−’ｒｏ）〕　　　−−−〕一−−−−　　（７
）と１：ろが、前記のように多くの金属の線熱膨張率α
はアモルファス金属の線熱膨張率βより大きく、従って
当初Ｌｌｌ　、＝ｌ、　ｌであるにもかかわらずり、ｏ
＞　Ｌ、。となる。しかし、前述のようにアモルファス
金属板は金属部分に比べて十分に薄い為、実際にはＬＡ
Ｏ＞　Ｌｍ。とならず、金属部分の収縮に合わせてＬａ
ｏ　Ｌ−８だけ圧縮され、し、。となる。即ち、圧縮率
δ。は、 δ　。＝（Ｌ、。−し　　、。〉／　　しａ。　　　　
　　　　　　　　−一−−−−−−　　　（８）となる
。

この圧縮率δ。分を引き伸ばせば、金属板−アモルファ
ス接合体のアモルファス部分は事実上圧縮されていない
ことになる。一方、（２）から押し込みＩＩに対する伸
びは、２）ｔａｎ　θであるから、押し込み後の天井長
の伸びＲ，−１，が、押し込み前の天井長ｌ。でのアモ
ルファスの被圧縮量ｌ。

δ。と等しくなるようにすれば、金属とアモルファスの
熱膨張率の差によるアモルファスの圧縮は除去されるこ
とになる。即ち、（６）、　（７）、　（８）より、ｆ
、δｏ　＝　Ｒｏ　（Ｌ、、　（１−α（Ｔ、−Ｔｏ）
）／Ｌ、、　　（＋　−β（Ｔ＋　　　Ｔｏ））　　−
−１３・　　２　　Ｔ　ｔａ、ｎ　θ　−−−−（９）
が得られる。ここでは引張り応力を正の値、圧縮応力を
負の値にとっているので、第２式は圧縮応力、第３式は
引張り応力を扱っているため、第２式と第３式の符号を
逆にして整合しである。また、［７，ニし、であるから
、（９）１ま、１ｏ　（（ｉ−α（Ｔ、−Ｔ。））　／
　（１−β（Ｔ、−Ｔｏ））　−１３＝　−２１ｔａｎ
　　θ　　−−−−−−−一（９）’と書き直せる。よ
って、アモルファスの圧縮歪みを打ち消すに必要な押し
込みｌＩは、 Ｉ＝　　１ｏ［１−（１−α（Ｔ、−Ｔ、））　／　（
１−β（ＴＩ−Ｔｏ））／　（２ｔａｎ　　θ）　　　
　　　　−−−−−−−−（１０）となる。

実際の場合について試算してみると仮にキー溝の片側の
テーパー度θをｌｏとした場合、金属板−アモルファス
接合体の金属を５ｔｌＳ３０４とすると、その線熱膨張
率は１８．７Ｘ１０−’／　ｔ：であり、またアモルフ
ァスの線熱膨弓Ｓ率を８．６　Ｘｌ０−６／　ｔとし、
４００℃で熱処理し、２０℃まで冷却したとすると、（
１０）より、 １＝　ｆｏ　　ｃｉ−（１−１８，７Ｘ１０−８／　ｔ
（３８０℃〉）／　（１−８，６ｘｌＯ−６／　ｔ（３
８０℃））］／（２Ｘｏ、　０１７５＞−０，１１・１
゜となり、即ち天井長Ｒ８の０，１１倍押し込めば良い
ことが分る。例えばｌ。を１０ｍｍとすると、押し込み
量■は１．１ｍｍになる。

（９）式以降の計算は、テーパーしたキー溝の狭い方の
天井長さｌｏに関するものである。キー溝の広い方の天
井長さＥ、＝１．＋　２ｇｇｔａｎθに関してはやや計
算が異なってくる。この場合は、押し込み〕 前の長さをｆ、としなければならないので、９）式のｌ
。を（Ｂ４ｏ４−２１’ｇｔａｎθで置き換える必要が
ある。１ｇを１ＯＩＩＩＩｌＩとし、具体的な数値を入
れて上の計算を繰り返す。

Ｉ：（ｊｌ！ｏ＋２０＋＋＋ｍＸＯ，０Ｌ７５）　［１
−（１−１８，７Ｘ１０−６／１（３８０℃））　／　
（１−８，６ｘｌＯ’／１（３８０℃））〕／（２ｘｏ
、　０１７５）＝０．１１　（ｉ　ｏ＋０．３５）であ
り、キー溝の広い方の天井部分では、この場合狭い方よ
り０．３８５　＋ｎｍ余分に押し込まないと圧縮歪みが
除去できないことが分る。

以上から明らかなことは、金属板−アモルファス接合体
にテーパーしたキー溝を設けて、対応したテーパーを有
するマウントに押し込む方法では、金属板−アモルファ
ス接合体のどの部分でも均一に圧縮歪みは除去できない
ことである。しかし、実用上は完全に均一に圧縮歪みを
除去できなくても、磁気特性はトルクセンサとして十分
に使用できる程度に回復するので、第５図に示されるよ
うな取り付け方法を利用しても、金属板−アモルファス
接合体の天井部分が平均として圧縮が取り除かれるよう
に配慮すれば問題はない。

第６ａ図〜第６Ｃ図は、第５ａ図〜第５ｂ図に示される
取り付け方法による場合、テーパーの広い方と狭い方で
は必要な変形量が異なってくるという欠点を除去した、
本発明によるトルクセンサの構成を示す。

第６ａ図は、マウン）３ｄと調整片３×を示す平面図、
第６ｂ図はそれを図のＶｐで示される矢印の方向から見
た側面図で「′」のついた番号は第６ａ図の同番号の部
品に対応する。マウン）３ｄは図下部のトルク伝達体と
一体であるが、調整片はそれ自体独立した部品であり、
便宜上マウント３ｄに接して描いであるに過ぎない。第
６Ｃ図は、第６ａ図及び第６ｂ図に示すマウント３ｄに
金属板−アモルファス接合体を取り付けた状態を示す。

図は平面図のためアモルファスｌｄは見えているが、ア
モルファスと接合している金属部分はその下に隠れて見
えない。簡単のため、第６ａ図のＶｐの方向から見た図
は略すが、金属板−アモルファス接合体のＶｐ力方向ら
の形状は、回転軸Ｌ′を起点とする同心円の一部をなし
ている点は、第５ａ図および第５ｂ図に示した金属板−
アモルファス接合体と同様である。第５ａ図の平面図と
異なる点として、スラストポル）５ｄが金属板−アモル
ファス接合体の中心からずれている点である。これは、
第５ａ図及び第５ｂ図に示すトルクセンサの場合、金属
板−アモルファス接合体をスラストボルトで押して、所
要の変形をさせることによったが、この場合、金属板−
アモルファス接合体は回転軸げに平行な方向に移動でき
ないように、ビス４ｄＯと４ｄｌで固定しである。この
固定はビスに限らず、金属板−アモルファス接合体は回
転軸Ｌ′に平行な方向に移動を防止できるものであれば
何でも良い。スラストポル）５ｄの先端は調整片３×′
の端に当っており、スラストポル）５ｄの先端がボルト
の回転によって図の左側に進むことにより、同様に左側
に進む。調整片３×′とマウン）３ｄ’は回転軸Ｌ′に
対して角度θの傾きを持って接しているので、調整片３
ｘ　ｔがＩ進むことによって調整片３ｘ′とマウン）３
ｄ’の回転軸Ｌ′に直角な方向の長さを合計したものの
最初の値を１゜とし、進んだ後の値を１１とすると、Ｒ
＋　は１０よす１ｔａｎ　θだけ多くなる。それを式で
表わしたのが、０１）である。

ｆｆ、−ｊｌ！ｏ＋Ｉｔａｎ　　θ　　　　　　　−−
−−一−−−αυ第６ａ図〜第６Ｃ図と構造のトルクセ
ンサによれば、金属板−アモルファス接合体に設けられ
たキー溝の幅は一定であり、調整片を押し込んで調整片
とマウントの幅を合計した幅を増して金属板−アモルフ
ァス接合体の天井部分を広げる場合、キー溝は平行関係
を維持したまま広げられる。即ち、天井部分の変形量は
どの部分をとっても一定である。

よって第５ａ図及び第５ｂ図に示す形状、構造のトルク
センサと異なり、金属板−アモルファス接合体のどの部
分でも所要の変形量にすることができる。

（９）′　と同様にして金属板−アモルファス接合体の
材料と熱処理温度に応じて必要な変形量求めてみる。た
だし、この場合は押し込みＩＩに対する天井部分の変形
量は（９）′の半分であるから（９）′　は次のように
なる。

１！ａ　　（ｌ　　ａ　　（Ｔ、Ｔｏ））　／　［：ｌ
−β　（ＴＩ−ＴＯ））　　−１）＝　　−１ｔａｎ　
　θ　　　　　　　　　　　　　　（９）′よって、ア
モルファスの圧縮歪みを打ち消すに必要な押し込み量Ｉ
は、 １＝Ｌ　Ｃ１−（１−α（Ｔ、−Ｔ、））　／　（１−
β（Ｔ、−Ｔ、））　）／ｌａｎ　θ　　　　　−−−
−−−−−（１０’となる。

第５ａ図及び第５ｂ図の場合と同様に、実際の例を計算
してみる。材料の種類や、熱処理温度を同じとすると、 １＝　ｎｏ　Ｏ−（１−１８，７ｘｌＯ−６／ｌ”（３
８０℃）／　　（１−８，６ｘ、１．０　　’／１（３
８０℃））　　　）　　／（０，０１７５）＝０２２・
ｌ。

となり、天井長さの０．２２倍押し込めば良いこととな
る。

第７ａ図〜第７ｃ図は、マウントを回転軸に直角な方向
に可動とし、かつ調整片の押し込みに対して２個のマウ
ントが動くようにしたものの例である。

第７ａ図はマウン）３ｙｏ　と３ｙ＋　がそれぞれ２個
づつの止め具６の間に挿入され、マウン）　３ｙｏと３
ｙ＋の間には調整片３Ｚが介在している状態を示す平面
図である。マウント３ｙｏ　と３ｙ＋　は、何れも軸り
に対して直角な方向には可動であるが、平行な方向には
止め具６で拘束されているため動けない。また、第７ａ
図のＶｎで示される矢印の方向から見た第７ｈ図で明ら
かなように、止め具６′はマウント３ｙ。

と３ｙ＋の上方に対しても拘束している。なお、止め具
６または６′はトルク伝達体に固着されている。第７Ｃ
図は第７ａ図及び第７ｂ図に示される形状のマウントと
調整片の組み合わせに、金属板−アモルファス接合体１
ｅとスラストボルト５ｅを取り付けた状態を示す。この
場合も第６Ｃ図と同様に、平面図のためアモルファス１
ｅは見えているが、アモルファスと接合している金属部
分はその下に隠れて見えない。また、止め具４ｅは雌ね
じを有し、トルク伝達体に固定され、スラストボルト５
ｅをその雌ねじによって取り付けたもので、スラストボ
ルト５ｅをねじ込むことによって、調整片３ｚがマウン
ト３ｙｏ　と３ｙ＋　の間に押し込まれ、マウント３Ｙ
ｏ　と３ｙ＋は軸りに対して直角な方向に押し広げられ
、金属板−アモルファス接合体１ｅを引張り変形させる
。

このような形態のマウントを使うことによって、第６ａ
図〜第６Ｃ図に示す形態に対して１／２の調整片進行で
同一の変形が得られ、しかも第６ａ図〜第６Ｃ図のもの
では、変形の方向は軸の片側だけであったが、第７ａ図
〜第７Ｃ図のものでは軸の両側に均等に変形する利点が
ある。

これまで、斜面を利用して金属板−アモルファス接合体
に引張り変形を与える機構につき説明したが、それ以外
にカム機構やリンク機構によっても同様なことができる
。それらについては、機械工学の基礎を知るものであれ
ば容易に恋着し得るものであるので、ここでは省略する
。

次に本発明の第３の発明である、温度によって特性が変
化するのを補償する機構について説明する。

まず、温度によって特性が変化する理由につき説明する
。

本発明によるトルクセンサを原動機のトルク検出に使用
することを考える場合、その使用環境温度は一４０℃か
ら２００℃の間を想定することができる。その場合、使
用温度の幅は２４０℃にも及び、４００℃で熱処理した
ものを２０℃まで冷却した場合の温度幅３８０　℃と近
く、同様にアモルファスと金属の熱膨張率の差が磁気特
性に大きく影響することは容易に理解できる。

ここで、−４０℃から２００℃の間でアモルファスと金
属の各々の線熱膨張係数は温度にかかわらず一定である
とし、更に熱処理後に２０℃でアモルファスに金属との
熱膨張率差による歪みがないように変形処理されたとす
る。また、試算する場合は、金属板−アモルファス接合
体の金属を５ＵＳ３０４とし、その線熱膨張率は１８．
７　Ｘ　１０−’／　ｔ’であり、またアモルファスの
線熱膨張率を８．６　Ｘ　１０−６／　ｔとする。

まず、２０℃から一４０℃まで環境温度が低下した場合
を考える。アモルファスの線熱膨張率を基準として考え
ると、金属のそれはより大きいから金属の方がアモルフ
ァスより縮み、アモルファスはそれによって圧縮変形を
受けることになる。即ち、アモルファスの歪みをεａと
し、正の値を引張り変形、負の値を圧縮変形とすると、 εａ・（８，６Ｘ１０−６／１−１８．７Ｘ１０−６／
　℃’）×（２０℃−（−４０℃）） ＝−１０，Ｉ　Ｘｌ０−’／ｌ　ｘ６０℃＝　−６０６
ｘ　１０−’の圧縮変形を受ける。

次に２０℃から２００℃まで環境温度が上昇した場合を
考える。同様にして、 ｇａ＝（８，６ｘｌＯ−’／ｌ−＋８．７ｘｌＯ−６／
ｌ＞×（２０℃−（２００℃）） １０、１　ｘ　１０−６／　”Ｃｘ　（−８０−ｔ）＝
１８１８　ｘｌＯ’の引張り変形を受ける。

この関係をグラフにしたのが第８図である。これから、
例えば環境温度が２０℃から１００℃に変った場合、ア
モルファスは８００　Ｘｌ０−６の引張り歪変形を示す
ので、感度を一定に保ちたければ、それを何等かの方法
で打消す必要があることが分る。

第９図は、アモルファスが圧縮及び引張り歪変形した場
合の感度の変動を、歪みがない場合の感度をｌとして示
したものである。第８図で示したように、温度と歪みの
間には直接関係があるので、第９図では両者を同一軸上
に記載しである。図から明らかなように、アモルファス
の感度は圧縮側でも引張り側でも変形によって低下する
。

第１Ｏ図は、本発明の第３の発明の機構を原理的に図示
したものである。本発明では、アモルファスの感度が温
度変化に伴う変形によって低下するのを、他の熱膨張率
の異なる金属の熱応力で防止するものである。図で７ａ
はアモルファスが接合された金属で、線熱膨張率がα６
、断面積がＳ４、ヤング率が８４であるものとする。こ
の場合アモルファスは図から省略されている。７ｂは７
ａが温度変化によって変形するのを防止するための７ａ
と異種の金属で、熱膨張率がα１、断面積がＳｂ、ヤン
グ率が８．であるものとする。７Ｃは７ａと７ｂをコの
字形の凹みの中に向い合せて収めた金属で、便宜上７ａ
と同じ材質であり、従って線熱膨張率とヤング率も７ａ
と等しくα６とε、であるものとする。また、７Ｃの断
面積はどの部分をとってもＳ。

とＳｂに比べて十分に大きく、７ａと７ｂが熱によって
変形したことによって応力が負荷されても、その応力に
よる７Ｃの変形は十分に小さく、計算上無視できるもの
とする。また、ａｂ〉ａａであるものとする。

まず、基準の温度をｔｏとし、その温度が正の値Ａｔだ
け変動したものとする。その場合、温度の変化によって
ＬａとＬｂがｌａ、　　とＬｂ、になったとすると、そ
れらは次式で与えられる。

しａ、＝Ｌａ（１＋　ａａ　　７ｊｔ）　　　　　　−
−−−−−一　　　　　αＤｔ、ｂ、＝ｔｂ（１＋　ａ
ｂ　　　、、ｊｔ）　　　　　　　−−−−−−−（１
７Ｊ更に７Ｃの７ａと７ｂを収めた凹みの部分の長さを
、１ｏでＬＣ，ｔｏ＋７ｊｔでＬｃ、　　とすると、そ
れらは次式％式％ ） これらから明らかなように、温度が変化する前の７ａと
７ｂの長さを足した値１ａ　＋　Ｌｂは凹みの長さと等
しいが、変化後は異なり凹みの長さより７ａと７ｂの長
さを合計したものの方が大きくなる。その差をＪＬとす
ると、 ７１Ｌ＝ＬＪｔ（αｂ−αａ）　　　−−−−−−−−
Ｑ＄で与えられる。ここで、７ａと７ｂが熱によって変
形した応力による７Ｃの変形は十分に小さく、計算上無
視できるという仮定から、７ａと７ｂは７ｊＬの変形が
許されず、その分だけ圧縮されなければならない。２［
］ち、７ａと７ｂは合計の圧縮量が７１Ｌだけ圧縮され
ることになる。更に、本発明によれば、アモルファスに
金属との熱膨張率差による歪みが生じないようにする必
要があるので、その熱変形に対する配慮をしなければな
らない。アモルファスの線熱膨張率をａａｍとし、１ｏ
での長さを７ａと等しくｌａ、　ｔｏ＋　、ｉ　ｔでの
長さをＬａｍ　、とすると、次式が得られる。

Ｌａｍ、＝Ｌａ（１＋　　ａａｍ　ｌ　　ｔ）　　　　
　　　　　　　−−ＱＩ’Ｄ一般にａａ＞ａａｍである
から、Ｌａ　＋　＞　Ｌａｍ　、であり、アモルファス
は７ａに接合されているから７ａの方が長くなることに
よって引張り変形を受け、その変形量ＡＬａｍは次式で
得られる。

７ｉ１．ａｍ＝：Ｌａ＋　−Ｌａｍ、＝Ｌａ（１−＋−
ｃｒａ　、１ｔ）　−Ｌａ（１＋αａｎ＋Ａｔ）＝Ｌａ
　７ｊ　ｔ（αａ−αａｍ）　　　　　　　　　　　−
・Ｑ’ｌ）ｒモルファスが自然に温度変化に伴う変形を
し、接合された金属によって強制的に変形させられない
ためには、この位置の変形を何等かの方法で打消さなけ
ればならない。言い換えれば、アモルファスが接合され
ている金属７ａの変形が、７ｊＬａｍ＝Ｌａαａｍ　Ａ
ｔと等しくなければ、７ａに接合したアモルファスの変
形は温度変化に伴う自然な変形に止まり、磁気特性は変
化しない。それには、７ａと並んで７Ｃのコの字形の凹
みに収っている金属７ｂの温度変化に伴う変形と熱応力
を利用する。０５）から７ａと７ｂの長さの変化値と７
Ｃの凹みの長さの変化値の差ＡＬはしｂ７ｊｔ（ａｂ−
ａａ　）であり、７ａと７ｂの熱変形応力に対して７Ｃ
の変形は十分に小さく計算上無視できるから、７ａと７
ｂはＡしだけ圧縮されることになる。ここで、７ａの圧
縮される分をＸ、７ｂの圧縮される分をＹとすると、 ７１Ｌ二Ｘ＋Ｙ　　　　　　−−−−−−−−ａのであ
り、更に７ａにアモルファスの磁気特性が変化しないよ
うな圧縮量を与えた場合は、（１７）から、Ｘ＝　−Ｌ
ａ　（α、−ａａｍ）　　Ａｔ　　−−−−−−−−Ｑ
ｇｌである。また、０つと０９）から、 Ｙ＝Ｌａ（ａａ　−αａｍ）　、４　ｔ−Ｌｂ（ａｂ　
−ｃｒａ）　Ａｔ　　−一−−（２［Ｄになる。（１）
ではＬｂ７ｊｔ（αｂ−αａ）の符号が０５）式と異な
り負となっているが、０９は７ａと７ｂの変化量の絶対
値を示すものであるのに対して、（イ）は正の値を引張
り変形、負を圧縮変形としているからである。

次に、７ａにＸ、７ｂにＹの変形を振り分けるための機
構について検討する。ヤング率Ｅ６　とＥ、は、温度に
かかわらず一定であるとすると、７ａと７ｂがＸとＹの
圧縮変形をすることによって発生する圧縮応力σａとａ
ｂは次式によって得られる。

ａａ　＝　−Ｌ　Ｓ、（ｃｒａ　−αａｍ）　７３　ｔ
　　−−−−（２１）σｂ＝　Ｂｂ　Ｓｂ　（Ｌａ（α
ａ−αａｍ）／Ｌｂ−＜ａｂ−ａａ））　Ａｔ−−−−
−−−（２２＞ ただし、ａａはａａ〉αａｍとすれば負の値であり、従
って、（２２）の（、）内の値も負となる必要があるか
ら、Ｌａ（ａａ　−αａｍ）／Ｌｂ＜　（ｃｒｂ　−ａ
ａ）でなければならない。また、両者は求める変形量に
達し、そこで平衡状態になる必要があるから、σａ＝σ
ｂでなければならない。よって、σａ＝σｂから、Ｓ、
／５ｂ＝Ｅ、　（（ａｂ　−ｃｒａｂ（ａａ　−αａｍ
）　−Ｌａ／Ｌｂ）　／Ｂａ−（２３）となり、７ａと
７ｂの断面積比が（２３）を満足する場合、７ａに接合
したアモルファスの変形は温度変化に伴う自然な変形に
止まり、磁気特性は変化しない。

ここで、実際のアモルファス及び金属の物理特性を用い
て、具体的な例について計算してみる。

アモルファスの接合された金属７ａを５ＵＳ３０４とす
ると、その線熱膨張率は１８．７　Ｘ　１０−’／　ｔ
、ヤング率は２２Ｘ１０３ｋｇｆ／ｍｍ２で、７ｂを亜
鉛とすると線熱膨張率は３１Ｘ１０−６／　ｔ、ヤング
率はｌ０ＸＩＯ’　ｋｇｆ／ｍｍ２であり、またアモル
ファスの線熱膨張率は８．６×１０−６／ｌ：とする。

更にＬａを１０＋ｎｍ５Ｌｂを２０ｍｍとしてそれらの
数値を（２３）に入れて計算すると以下が得られる。

Ｓ、／Ｓｂ　４０Ｘ１０３ｋｇｆ／ｍｍ２（（３１Ｘ１
０−６／１−Ｉ８．７　ｘ　１０−’　／　ｔ＞／　（
１８，７ｘ　１０−’／　’ｃ−８．６Ｘ１０−６／ｌ
）　−１Ｏｎ＋ｍ／２０ｍｍ）　／２２Ｘ１０３ｋｇｆ
／ｍｔｎ”　＝　０．３２６即ち、上記の諸元の場合、
ＳＵＳである７ａの断面積が、亜鉛である７ｂの０．３
２６倍になるようにすれば良いことになる。

また、７ｂを線熱膨張率が２３．５　Ｘ　１０−６／　
ｔ、ヤング率が７．７　ｘｉｏ’　ｋｇ　ｆ　７ｍ−の
アルミニウムで置き換え、アルミニウムの長さを４０ｍ
ｍとして計算してみると、上と同様に Ｓａ／５ｂ＝７．７　ＸｌＯ’ｋｇｆ／ｍｍ”　（（２
３，５ＸＩＰ’／　ｔ’−１８，７Ｘ１０−６／’Ｃ）
／（１８，７Ｘ１０−６／ｌ−８，６Ｘｌ０−６／　ｔ
）−１０ｍｍ／４０＋ｎｍ）　／２２ＸＩＯ３ｋｇｆ／
ｍｍ２＝　０．０７９が得られる。ここで、アルミニウ
ムの長さを２０＋ｎｍから４０１１Ｉｆｌｌとしたのは
、２０＋＋＋ｎ＋ではＬａ　（ａ　ａ−ａ　ａｍ）　／
Ｌｂ〈（αａ−αａ）の条件を満足しないからである。

ＳＯ３の断面積Ｓａを１とすると、アルミニウムの断面
積比は１２．６６になる。

最初の例の場合、金属７ｂの亜鉛の変形は２０〉　より
、 Ｙ　＝　（１０ｍｍＸ（１８，７Ｘ１０−’／ｌ−８．
６Ｘ１０　’／１）−２０ｍｍＸ（３１Ｘ１０−’／１
−１８．７ＸＬＯ−６／ｌ）　　、４ｔであり、Ａｔを
その上限と考えられる１８０℃とすると、 Ｙ”−０，０２６１＋ｎｍ の圧縮量になり、変形率は一〇、１３％であって弾性変
形域内にあると考えられる。また、その場合の圧縮応力
は、 σ＝Ｅδ　　　　　　　　　　　（２４）σ：変形によ
る応力、δ；変形率 より、 σ＝−ｘｏｘｔｏ３ｋｇｆ／ｍｍ２Ｘ０．００１３；−
１３ｋｇｆ／ｍｍ”であり、７ａと７ｂの接触部で応力
集中が発生しても、その値は亜鉛である７ｂに対する負
荷応力は両者の面積比に反比例するから、−１３ｋｇｆ
／ｍｍ’１０．３２６　□−３９，９ｋｇｆ／ｌｎｍ”
となる。

念のために、アモルファスを張り付けた金属７ａの５ｕ
ｓ３０４について計算してみると（１９）より、Ｘ＝−
１０ｍｍ（１８，７Ｘ　１０−’／　”Ｃ−８，６Ｘ　
１０−６／　℃）　Ｘ　１８０℃”−０，０１８２ｍｍ であり、圧縮率は０．１８２％である。その場合発生す
る圧縮応力は、（２４）より、 ａｍ２２　Ｘ　１０’　ｋｇｆ／ｍｍ”　ｘＱ、　００
１８２＝３９．６ｋｇｆ／ｍｍ’となって、計算誤差の
範囲で亜鉛の応力集中部での負荷と一致している。

２番目の例の場合は、同様にしてアルミニウムの変形は
、 Ｙ＝　（１０ａｕｎ　Ｘ　（１８，７Ｘｌ０−’／　ｔ
−８，６Ｘ　１０−６／　ｔ）−４０ｍｍＸ　（２３，
５Ｘ１０−’／１−１８．７ｘｌＯ−’／ｌ）　）’Ｘ
１ａｏ℃＝　−０，０１６４叩 の圧縮量になり、圧縮率は−０，０４１％であって弾性
変形域内にあると考えられる。また、その場合の圧縮応
力は、２４）から、 （７＝７，７Ｘ１０’　ｋｇｆ／ｍｍ２Ｘ０．０００４
１＝３．１５７　ｋｇｆ／＋ｍ２である。また、７ａと
７ｂの接触部の応力集中も同様にして、３．１５７　ｋ
ｇｆ／ｍｍ２１０．０７９＝３９．９６　ｋｇｆ／ｍｅ
”が得られる。

この場合問題になることは、７ｂが亜鉛とアルミニウム
の何れの場合についても接触部で大きな応力が集中する
ことで、面積の異なったものの端面を単純に接触させる
場合、避けることができない。

この大きな応力によって７ｂ側の金属が弾−塑性変形を
発生すると、以上詳細に説明した機構は成り立たなくな
るので、何等かの方法で避けなければならない。

第１１図は、それを避ける構造を説明する図である。図
で、部品番号は全て第１Ｏ図の同じものに対応し、「′
」を付けである。８は応力分散台であって、金属板−ア
モルファス接合体７　ａ　／の端と異種の金属７ｂ’の
間に介在し、応力分散台８の両端はそれぞれに接する７
ａ　／　と７ｂ’の面に密着しているものとする。応力
分散台８は、金属板−アモルファス接合体の７ａ′の金
属及び異種金属７ｂ’の両者より十分に高い降伏応力を
有し、少なくとも高い方の弾性率を有する材料の弾性率
と等しいか、より大きい弾性率を有する材料で作られて
いることが好ましい。また、両端の面積は、接する金属
の端面の面積とほぼ等しいか、より大きいことが必要で
ある。それによって、７　ａ　／　に接した面が７ｂ′
に接した面積より大きな単位面積当り応力を受けても、
応力分散台８は極く微小な変形をするだけでその応力を
分散して７ｂ’の面に伝えることかできる。応力分散台
８の材質として好ましいものは、具体的には、熱処理を
して高い硬度とした工具瀾、高速度鋼、型鋼、ベアリン
グ鋼、ばね鋼、高張力鋼、焼入れまたは時効硬化等によ
る硬化可能なステンレス鋼等の合金鋼、焼入れした炭素
鋼、超硬合金を含むサーメット、セラミック等が適当で
ある。その７ａ　／　と７ｂ’に接する面間の距離は、
図にθで示された７　ａ　／　と７ｂ’の端をつないだ
線の角度で決まるが、θの値を３０°から６０°の間に
設定することが好ましい。

厳密にいえば、金属板−アモルファス接合体７ａ’と異
種金属７ｂ’　の間に応力分散台８が介在することによ
って、式１１）から２３）の関係は変る。しかし、式１
１）から２３）までを導く原理を理解し、簡単な代数の
知識を有するものであれば、応力分散台８を導入したこ
とによる変化を、その材質に伴う物理特性を含めて考察
することによって容易に導き、適切な設計をなし得る。

ここまでは簡単のために温度が上昇する場合についての
み、金属板−アモルファス接合体の金属とアモルファス
の線熱膨張係数の差による変形の差を補償する機構につ
いて説明してきた。温度が降下する場合についても、数
学的な取扱は全く同じと考えて良い。ここで、例えば第
１０図のような構造で、温度が降下した場合どのような
ことが起るかを考えてみる。式０１）から（２３）は符
号によって材料が圧縮変形するか引張り変形するかを区
別しているので、原則として温度が降下する場合、即ち
７１ｔが負の場合でもそのまま使用できる。しかし、例
えば（１７）の値はＡｔが負となることによって負にな
り、この場合はアモルファスに引張り変形を与えなけれ
ばならないことになる。よって、第１０図及び第１１図
の構成は、７ａ、　７ｂ、　７ｃ、　　及び７ａ　／８
、７ｂ　’　、７ｃ　’が互に冶金的或いは機械的に接
合していて、寸法変化によって引き離されようとしても
引張り応力がかかった状態で支持されている構造になっ
ていなければならない。また、これらの構造は、温度に
よる変形を補償する原理を説明するためのものであって
、前に説明したトルクセンサとして組み込むことは考え
てないので、現実に使用できるトルクセンサとして完成
するには以下に説明するような構成にする必要がある。

第１２ａ図〜第１２Ｃ図は、第１０図と第１１図で原理
的に説明した温度補償機構を組み込んだ、実際に製作と
使用が可能な本発明によるトルクセンサを示すものであ
る。

第１２ａ図〜第１２Ｃ図は、実質的に第７ａ図〜第７Ｃ
図と同様なものを示し、第７ａ図〜第７Ｃ図の部品番号
に類似した番号は、それぞれ対応する部品を示す。異な
る点は温度補償用金属棒７ｄで加わっていることで、温
度補償機構の原理を説明した第１０図の７ｂに相当する
トルク伝達体４ｒｆ及び金属板−アモルファス接合体Ｉ
ｆ　（厳密にはアモルファス箔１ｆの裏側に金属が接合
されている）の金属と異なった熱膨張率を有する金属で
ある。

金属板−アモルファス接合体１ｒの熱膨張率差による歪
みを調整できる部分の長さは、第１２ａ図で示せばマウ
ン）３Ｖ２の上端と３ｙ３の下端の距離に相当すると考
えてよい。その値を既に常温で熱処理による応力を調整
し緩和された状態でし。とし、温度がＡｔ変化したこと
によって歪んだ量をＡＬとすると、その値は次式で与え
られる。

、！１Ｌ＝Ｌ、　　α、　　、Ｉｔ　　　　　　　　　
　−−−−−−−−（２５）ただし、α４は金属板−ア
モルファス接合体の金属の線熱膨張率係数。

金属板−アモルファス接合体のアモルファス側は、アモ
ルファスの線熱膨張率係数をαａｍとすると、金属の熱
変化に伴う変形によって、ａａ〉αａｍでは温度変化が
正で引張り応力、負で圧縮応力を受け、ａａ〈αａｍで
はその逆となる。それを−船釣に表わすと、まずアモル
ファスが金属による拘束を受けない場合、アモルファス
の熱歪みＪＬａｍは次式で得られる。

７ｊＬａｍ　＝　Ｌｏ　αａｍ７１ｔ　　　　　−−−
−−−−−（２６）また、温度変化が生じたことにより
、アモルファスが金属に拘束されて自分自身の変形以上
に強制変形を受ける値を、ＩＩＬ、とすると、その値は
（２７）によって与えられる。

ｌＬｘ　＝　Ｌｏ（αａ−αａｍ）　　ｌｔ　　−−−
−−−−−（２７）従って、温度がＡｔ変化した場合、
金属板−アモルファス接合体に−Ａし、の変形を生じさ
せれば、アモルファスは金属によって強制的に変形させ
られることを免れることになる。

一方、第１２ｃ図において、温度補償用金属棒７ｄの回
転軸りに平行な長さを１．とし、スラストポル）５ｆの
止め具４ｆの左側から温度補償用金属棒７ｄの右端まで
の長さや複数の止め具６ｆ″同土間の距離の変化等を簡
単のために無視し、温度補償用金属棒７ｄの線熱膨張率
係数をα、とすると、１カの温度変化に伴う寸法変化分
１１！、は以下によって得られる。

ｌＲ，＝ｊ７．　α、　Ａｔ　　−−−−−−−−（２
８）また、調整片３ｚｆの温度変化に伴う寸法化は、ト
ルク伝達体４ｒｆを同材質と考えればそれと相殺される
と考えてよいから、温度補償用金属棒７ｄ保持部分の初
期長さを温度補償用金属棒７ｄと等しく１、とし、材質
を金属板−アモルファス接合体１ｆの金属と等しく、よ
って線熱膨張率もａａであるとすると、その温度変化に
伴う寸法変化１１ａは式（２９）で与えられる。

ＡＩ！ａ　＝　１ｍ　ａａ　ｌｔ　　　　−−−−−−
−−（２９）よって、温度補償用金属棒７ｄの右側はス
ラストボルト５ｆで固定されているので、左端は相対的
にＡＲｍとｌＲａの差をＡＩ！こすると、（３０）成分
だけ移動することになる。

ｌ　１４１ｒｎ　Ａｔ（ａｍ　−ａａ）　　−−−−−
−−−（３Ｑ）即ち、αｍ〉ａａであれば正の温度変化
に対して（３０）式の値は正であるから、温度補償用金
属棒７ｄの左端は左側に移動して調整片３ｚｆをマウン
ト３ｙ２′と３ｙ３′の間に押し込み、金属板−アモル
ファス接合体ｉｆを引張り変形させる。一方、温度が上
昇する場合、アモルファスは引張り応力を受けることに
なるので、それを緩和するにはむしろ圧縮変形を与えな
ければならない。従って、そのような場合は、αｍ〈ａ
ａとするか、調整片３ｚｆのテーパーが図では右から左
に細くなっているのを逆テーパーとしなければならない
。逆テーパーとするについては、スラストポル）５ｆと
金属板−アモルファス接合体１ｒの接触方法を新たに設
定する必要があるが、その程度のことは、当業者であれ
ば本明細書を参考にして容易に設定できる程度のもので
り、特に説明を要しない。

以上で、温度補償用金属棒７ｄとトルク伝達体４ｒｆと
の温度変化に伴う寸法関係が明らかになったので、それ
を基にどのようにして適切な温度補償を行なう機構を設
定するかを説明する。

温度がｉｊ　ｔ−変化した場合、金属板−アモルファス
接合体に−ＩＬｘの変形を生じさせれば、アモルファス
が接合された金属の熱変形によって強制変形されること
はないことを説明し、その値は２７〉から得られること
を導いた。一方、温度補償用金属棒７ｄとトルク伝達体
４ｒｆの温度変化に伴う寸法変化差を求め、それによっ
て金属板−アモルファス接合体１ｆに寸法変化を与え得
ることも上に示した。即ち、以下の関係が成り立つこと
が明らかになっている。。

、ｄＬｘ＝ｆ（、ｄｔ）　　　　　　　　　−−−−−
−−−（３１ン第１２ａ図及び第１２ｂ図の機構の場合
、調整片３ｚｆをマウント３ｙ２′と３ｙ、′の間に押
し込むことによって金属板−アモルファス接合体１ｆの
寸法変化、ＪＬｘ　　と押し込み量ｌｘの間には次の関
係が成立する。

ＡＬｙ、　＝　２１Ｘ　ｔａｎ　　θ　　　　　−−−
−−−−−（３２）ここで、温度がＡｔ変化することに
よる押し込み量ｌｘは、（３０〉よりＡ１に等しいから
、７ｉＬｘ　＝２１１１　ｔａｎθ＝２１１ｍ　ｌｔ、
（ａｍ−ａａ　）ｔａｎθ−−−−−−−−（３２）　
’ となり、更に、（２７）から、 Ｌｏ（ｃｒａ−ｃｒａｍ）　　Ａｔ＝　２ｊ：ｍ　７ｉ
ｔ（αｍ−αａ）ｔａｎθ−−−−−−−−（３３） が得られる。ただし、この式はａａ〉ａａｍでαｍ〉ａ
ａか、ａａくａａｍでαｍ〈ａａの場合成り立ち、そう
でない場合は左辺に負の記号を付けなければならない。

これらの結果から、 θ＝ｔａｎ−’　Ｃｔｏ（ａａ−ａａｍ）／　（２１ｍ
＜ａｍ−ａａ　））　）−−−−−−−−（３４） が得られる。

式り３４）の意味は、金属板−アモルファス接合体１ｆ
の応力調整部分の長さＬＯ、金属板−アモルファス接合
体１ｆの金属の線熱膨張率αａ　、’ｒモルファスの線
熱膨張率αａｒｎ、温度補償用金属棒７ｄの長さＩｌｍ
　、温度補償用金属棒７ｄの線熱膨張率αｍとした場合
、各材料の線熱膨張率が使用温度範囲にわたって一定で
あり、各部材の摩擦やがたつき、寸法の微妙なずれを無
視し、金属板−アモルファス接合体１ｆはその強度に関
わりなく、調整片３ｚｆが押し込まれたらその幾何学的
形状に従って変形するとすれば、調整片３ｚｆの片側の
角度θを（３４）で得られる値に設定することによって
、金属板−アモルファス接合体１ｆのアモルファスにか
かる熱変形を補償して磁気特性を一定に維持できる温度
補償機構が得られることを示している。

ところが実際には、調整片３ｚｆを押し込んで金属板−
アモルファス接合体１［を変形させるには、その変形抵
抗に打ち勝たなければならず、また、それによって温度
補償用金属棒７ｄも変形する。また厳密には、調整片３
ｚｆの変形抵抗や、調整片３ｚｆとマウント３ｙ２′　
と３ｙ３′の摩擦抵抗も考慮する必要があり、調整片３
ｚｆの温度補償用金属棒７ｄと接する部分等も微小な変
形をするが、これらは変形が微小であることや、応力分
散が適切になされるという仮定の下に無視する。

しかし、金属板−アモルファス接合体１ｆの変形による
応力と、温度補償用金属棒７ｄの応力は釣り合っていな
いと、温度補償が行なわれるための熱変形の平衡状態か
ら大きくはずれるおそれがある。

そのため、以上の他に、金属板−アモルファス接合体１
ｆと温度補償用金属棒７ｄの変形応力が釣り合う条件を
設定する。

２Ｓａ　Ｂａ（αａ−αａｍ）ｓｉｎθｃｏｓ　θ＝Ｓ
ｍＥｍ　（αｒｎ−αａ）−−−−−−−−（３５） （３５）式で、金属板−アモルファス接合体１ｆの断面
積Ｓ４温度補償用金属棒７ｄの膜面積Ｓｍ以外は材料に
よって決まるので、ＳｍとＳａのどちらかが決まると、
他は（３５）を変形した次式によって自動的に定まる。

Ｓｍ＝　２Ｓ、　Ｈ，（ａａｍｃＸａｍ）ｓｉｎ＋！７
ｃｏｓ　　θ／Ｂｍ　（ａｍ−ａ　ａ）−−−−−−−
−＜３５） ここで、実際の材料の値を使って（３２）〜（３５）を
検証する。それぞれの既知の諸元を以下の通りとする。

温度補償用金属棒７ｄ： 材　　科　：炭化タングステン９４％、コバ用１６％超
硬合金 ヤング率　：　　６．３Ｘ１０’　ｋｇｆ／＋ｎｍ”線
熱膨張率：　５Ｘ１０−＠／ｌ： 長　　　　さ　　　：３０ｍｍ 金属板−アモルファス接合体（ｆ： 材　　質　　：　５ＵＳ３０４ ヤング率　：　２．２　Ｘ　１０４ｋｇｆ　／　ｍｍ”
線熱膨張率：　１８．７ｘｌＯ−”／を長　　　　さ：
１５ｍｍ 断面積　　：ｌ００ｍｍ’ トルク伝達体４ｒｆ 材　　　質　　：　５ＵＳ３０４ ヤング率　：　　２．２Ｘ１０’　ｋｇｆ／ｍｍ２線熱
膨張率：　８．６Ｘ１０−”／　ｔアモルファス１ｆ 線熱膨張率：　８．６Ｘ１０−’／　ｔ：まず、調整片
３ｚｆの角度を求める。３４）から、θ＝ｔａｒｒ’　
　［：　　Ｌ。（αａ−αａｒｎ）／　　（２４！ｍ（
ｃｚｍ−ｃｒａ））　　］＝ｔａｒｒ’　（１５ｍｍＸ
（１８，７Ｘｌ０−１ｌ／ｌ’−８，６ｘｌＯ−’／ｌ
）／（６０＋ｎｍＸ（５Ｘ１０−’／ｌ’−１８．７Ｘ
１０　’／ｆｆ：）　　）　　〕ｍ＝１０．４４゜ ここで、θく０である理由は、温度補償用金属棒は温度
が上昇する場合取り付けである金属に対して相対的に伸
びて金属板−アモルファス接合体に接する側の端が左に
移動する場合を正の値としているからで、収縮する場合
数値が負になるためである。即ち、３３）式の説明で、
ａａ〉αａｍでαｍ〉ａａか、ａａ〈αａｍでαｍくα
ａ以外の場合式の値を逆転させる必要があることを説明
しているが、この場合それに当る。よって、この場合、
温度補償用金属棒は温度上昇によって収縮し、第１２図
の形状のトルクセンサの場合、調整片３ｚｆは金属板−
アモルファス接合体Ｉｆから長袖に直角な圧縮力を受け
ているので、常に斜辺に沿って温度補償用金属棒７ｄ側
に動こうとする応力を負荷されているので、温度補償用
金属棒７ｄの収縮によって左方に動き、金属板−アモル
ファス接合体１ｆの長さは縮まり、アモルファスに負荷
されていた引張り応力は緩和される。

次に温度補償用金属棒の断面積Ｓｍを３５〉′から求め
る。この場合、α、くα６であるため、式には負の値を
付ける必要がある。

Ｓｍ＝−２Ｓ、　Ｈａ　（αａ−αａｍ）ｓｉｎｏｃｏ
ｓ　０７８ｍ　（ａｍ−ａ　ａ）２　Ｘ−Ｘ−１０Ｑ”
　Ｘ２．２　ｘｔｏ’　ｋｇｆ／ｗ２Ｘ　（，１８，７
Ｘ１０−６／ｌ’−８，６ＸＩ（１−１ｌ／ｌ）　　Ｘ
５ｉｎ１０．４４’　ｘｃｏｓｌＯ，４４゜／　（６，
３Ｘ１０’　ｋｇｆ／鮒２Ｘ　（５Ｘ　１０−６／　ｔ
−１８，７ｘｌＯ−６／ｌ）　） ・９．１８ｍｍ” が得られる。

では実際にこの設計で、正常に意図した温度補償を行な
うようにす機能しているか否かを検討する。

まず、（２７）より温度変化によってアモルファスが受
ける強制変形量を求める。

ＡＬｘ　　＝Ｌｏ（αａ−ｃｒａｍ）、４ｔ＝１５ｍｍ
Ｘ（Ｉｇ、７Ｘ１０−’／’ｔニー８．６Ｘ１０−’／
ｌ）　　Ｊｔ＝１．５２ｍ１Ｉ＋Ｘ１０−’／ｌ　・Ａ
ｔ次に、金属板−アモルファス接合体と温度補償用金属
棒の変形応力は温度補償用金属棒の断面積Ｓｍを適切に
設定したために釣り合っているとして、温度補償用金属
棒の相対的変形量を求める。（３０）より、 ＡＩ！＝　　１．ｌｔ（ａｍ−ａａ　）＝３０ｍｍＸ（
５ＸＩＱ−”／１−１８．７ＸＩＯ−’／ｌ）　Ａｔ＝
−４，１１ｍｍＸ１０−’／ｌ　・Ａｔが得られ、温度
上昇に伴って相対的に収縮し、下降により相対的に伸び
ることが分る。これにより調整片３ｚｆは、ｌｌだけ変
位しそれに伴って金属板−アモルファス接合体は温度上
昇の場合収縮、下降の場合延長させられる。その値は、
３２）から、ＡＬｘ　＝２　ｌ　ｙ、ｔａｎθ＝−２Ｘ
４．１１ａ＋ｍＸ１０−’／ｌ　・Ａｔｘ　ｔａｎｌＯ
，４４°＝−１，５１ｍ［ＩＩｘｌＯ−’／ｌ：　−、
／！　ｔとなり、先に求めたアモルファスの必要変形量
１゜５２＋ｎｍＸ１０−’／　ｔ・Ａｔ　　（正負の違
いは先に説明した題意により調整する〉と計算誤差の範
囲で一致することが分る。

第１２ａ図〜第１２ｃ図の形状の温度補償機構を有する
トルクセンサによって、容易に広い温度範囲で金属板−
アモルファス接合体の構成材料の熱膨張率差によって生
ずる磁気特性の変化を補償できることが分った。しかし
、実際の場合には、熱膨張係数が温度によって一定でな
いこと、構成部品の組み立てに微小なずれや暖み、或い
は応力負荷が伴うこと、調整片と金属板−アモルファス
接合体の間の変位に伴って摩擦が生ずることなどによっ
て、意図したような線形の温度補償ができない。

それを補正するには、例えばリンク機構によって温度補
償用金属棒の変位を非線形の変位に変えて調整片に伝え
たり、調整片と金属板−アモルファス接合体の接触面の
摩擦抵抗を研磨や鍍金によって減少させたり、磁気出力
を電子回路によって更に温度補償したりすることによっ
て対応することが可能であり、その程度のことは当業者
にとっては容易に実施できる問題である。

（作　用） 本発明の作用は、これ迄詳細に説明したようにアモルフ
ァス金属より線熱膨張率が高い金属丸棒にアモルファス
金属を爆発圧接によって接合したものの小片を、トルク
センサとするに当って、その際発生した残留応力を熱処
理によって除去し、室温迄冷却した後、アモルファス金
属に塑性加工前に比べて相対的に引張り応力を負荷し、
もって少なくとも一方向の圧縮応力を相殺して磁気特性
を復活させてからマウントに取り付けるか、又は、熱処
理後冷却してからマウントに取り付けることによって、
少なくとも一方向の圧縮応力を相殺して磁気特性を復活
させるもの、さらにそれに環境温度が変化しても磁気特
性をほぼ一定に維持できる温度補償機構を備えるもので
ある。

（発明の効果〉 本発明によるセンサの特徴は、上記のようにアモルファ
ス金属を事実上どのような線熱膨張率を持つ金属に接合
しても優れた特性を有するトルクセンサ等の磁気センサ
が得られ、特にセンサ部分を小型化できること、第２の
発明においては、応力除去焼鈍後にアモルファスに負荷
された圧縮応力を除去することなくトルクセンサとして
組みつけることによって、応力除去処理できること、更
に第３の発明によって使用環境温度が変化しても磁気特
性をほぼ一定に維持できる温度補償機構が得られること
等の従来のアモルファスを利用したセンサで得られない
優れた効果を有する。

すなわち、本発明では、原動機等のトルクを非接触で高
い精度で測定できる、センサ部分を小さくすることがで
きるため、経済性にも優れたものである。また、単にト
ルクセンサに限らず、非接触で各種強度部材の歪みを測
定できる、所謂歪みセンサとしても有効に利用できる。

（実施例） 次に本発明を実施例によって説明する。

実施例１ 外周の面粗さを旋盤加工によって調整し、２．ＩＲａと
した５ＵＳ３０４ステンレス鋼で長さ２００　＋ｎｍｘ
直径φ２２ｎ＋ｍのもの、長手方向の中央部に、幅５０
ｆｆｍのアモルファス薄板で厚さ２８μｍのものをステ
ンレス鋼の周囲を一周し、アモルファス薄板の端と端が
隙間なく突き合されるようにして巻き、塩化ビニールテ
ープでテープの縁と縁が接するようにしてテープを緊張
しながら巻いて固定した。その際、塩化ビニールテープ
はアモルファス薄板の周囲のみでなく、ステンレス鋼丸
棒の全周を覆うようにした。アモルファス薄板の組成は
Ｆｅ５ｔＣＯ□８ＢＩ４ＳＩＩ（原子比率）のものとし
た。塩化ビニールテープの外側に合成ゴム系接着剤で輻
２００１１１１１１Ｘ厚さ２ｍｍの黒ゴム板を周囲を一
周して端と端とが隙間なく突き合されるようにして接着
し、更にその外側に長さ２００ｍ＋ｍｘ外径３０ｍｍｘ
厚さ１．５ｍｍの鋼管を端がステンレス丸棒の端と一致
するようにして被せ、端を塩化ビニールテープで封じた
。以上の構成（以後アセンリー〉を長さ２８０ｍｍｘ直
径７０ｍｍの円柱状の爆発の軸中心にアセンブリーの軸
中心が一致し、アセンブリーの一端が爆発の一端から２
０關、他の端が６０ｍｍになるようにして埋め込んだ。

爆薬は爆発速度が５．９　ｋｍ／ｓｅｃで比重が１．３
のものとした。

爆薬のアセンブリーの端から長さ６０ｍ＋ｎの距離を取
った側の中央部に６号電気雷管を設置して爆発させた処
、アセンブリーはほぼ元の形状のまま回収された。ただ
し、最外周の鋼管の外径は平均して約２６ｍｍ程度に収
縮していた。鋼管を切断砥石で切開いて除去した処、ア
モルファス薄板とステンレス丸棒は強固に接合され、清
掃できない表面汚れ、波状の変形、アモルファスの破断
や不接合部分は認められなかった。

アモルファス薄板と５ＵＳ３０４ステンレス鋼丸棒の接
合した部分の一部を精密カッターにより冷却しながら切
取った後、イオンミーＩＪング装置を用いてアモルファ
ス部分から接合境界部分にかけて薄肉化して透過型電子
顕微鏡試料（ＴＢＭ）観察用試片を作成した。そしてＴ
ＩＥＭによって高分解能像観察及び電子線回折をアモル
ファス部分から接合境界部分にかけて丹念に行った。そ
の結果接合境界近傍のアモルファス部分に結晶化した領
域が観察されたが、アモルファス−８ＵＳの境界から１
．９μｍ以上離れた部分では結晶化が起きていないこと
が確認された。

次に、得られたアモルファス薄板と５ＵＳ３０４ステン
レス鋼丸棒の接合体（以後接合体）の中央部から丸棒の
軸に直角に長さ１５ｍｍの円柱状の試験片を切取り、中
心にドリルでφ１１ｍ＋ｅの穴を明け、室温から３２０
℃迄１時間かけて昇温しで２時間保持した後、室温迄炉
冷し、更に旋盤で一端で内径が１２．０２　ｍｍ、他の
端で１２．２８＋ｎｍのテーパー状の穴になるようにポ
ーリング加工した。その際のテーパーの片側の傾きは約
０．５°になった。その後、テーパー状穴に長さ１５０
　＋ｎｍ、太い側の端の径が１４．０６ｆｆｌｆｆｉ、
細い側の端の径が１１．４５１１１［１１のテーパー軟
鋼丸棒を油圧プレスで圧入し、接合体の外径の平均が２
２．０３　ｍｍであったものが２２゜１４ｍｍになるよ
うにしてから鋼棒を抜き去った。鋼棒を抜き去った後の
接合体の外径は、２２．１０ｍｍであり、アモルファス
部分は０．３％の引張り変形を受けたことになった。

この値は、アモルファスが熱処理を受けたことによって
、５ＵＳ３０４の熱膨張率差によって受ける圧縮歪み０
．３５を相殺する値である。

このアモルファス−Ｓ［ｌ５３０４のステンレスａｍ合
体を、流水で冷却しながら厚さ０．５ｍｍ、直径１５０
ｍｍの切断砥石で円筒軸に平行な切断線で放射状に６分
割し、アモルファスの接合されている面と反対側の５Ｕ
Ｓ３０４の面をペーパーで平面に仕上げたところ、最も
厚い部分の厚さ４．９ｍｌ１１．幅１０．３ａ＋ｍ、長
さ１５．０ｍｍの表面が半径１１關の弧である長方形と
なった。その後５ＵＳ３０４の面に溝を彫り込み、第１
図と第２図に示す形状のマウントに設置して、磁気特性
の測定を実施した。

磁気特性の測定は、第１３図および第１４図に示す装置
を用いて行なった。すなわちトルク伝達体の表面、言い
換えればトルクセンサ素子の表面より、約０．１〜０．
２　ｍｍ離れた部分に、ＳｉまたはＧａＡｓホール素子
等の検出素子１００を設置し、（第１３図参照）かつト
ルク伝達体の軸に対して第１４図に示すように傾きを有
した状態で設置して、磁力の検出を行なった。検出素子
１００により検出された信号はコンピュータ１０１に送
られ、処理され、このとき雰囲気温度検出装置１０２に
よって、検出素子１００の出力の値は補正される。

得られた出力は、トルクに対し４０ｎ＋Ｖ／　ｋｇ−ｍ
であった。

一方、前記の様な応力歪除去操作を行なわないトルクセ
ンサでは、０〜２ｍｖ／ｋｇ−ｍの出力しか得られなか
った。

なお、出力値は増幅率の大きさによって異なることから
、雑音成分に影響されない増幅率を選んだ。

実施例２ 実施例１の実験を繰り返した。ただし、アモルファスは
Ｆｅｓ＋８＋３．５Ｓ１３．ｓＣｚ　（原子比率）の組
成で厚さ３０μｍのものとし、シャフトは５ｌｌＳ３０
４ステンレス鋼の代りに工業用純銅を用い、形状や爆発
による接合方法等その他の要素は同じとした。接合後、
実施例１と同様の方法でアモルファスと銅の接合境界に
接した部分のアモルファスの結晶化状態を測定した処、
接合境界から２．３μｍ以上離れた部分では結晶化して
いないことが確認された。

次に、得られたアモルファス薄板と工業用純銅丸棒の接
合体の中央部から丸棒の軸に直角に長さ１５ｍｍの円柱
状の試験片を切取り、中心にドリルでφ１５＋ｎｍの穴
を明け、室温から３００℃迄１時間かけて昇温しで２時
間保持した後、２時間かけて室温迄除冷し、更に実施例
１のセンサと同形状に加工してセンサとした。ただし、
この場合は、円筒状にしてからテーパー状の穴にテーパ
ー軸を押し起んでアモルファスの応力緩和をすることは
行なｔなかった。

センサのアモルファスの反対側の面に平行な清を彫り込
み、第７図の形状のマウントに取り付けた。その際調整
片３Ｚの両側とマウント３ｙｏおよＱ３ｙ＋　に設けた
角度θは５゛とした。アモルファスの表面に抵抗線形歪
みゲージを貼りつけ、歪みを測定しながらスラストボル
ト５ｅをねじこみ、アモルファスが０．３％引張り変形
したところで止めた。

その際のスラストポル）５ｅの先端の移動量は０．１２
ｍｍであった。センサの天井部分幅は６．２ｍｍであり
その部分が０．３％変形したとすると調整片が０．１０
３紬押し込まれた場合に相当するので、構成部品Ｃ当り
が全面密着していないことや、天井部分が不均等変形す
ることを考えると、はぼ妥当な値と言える。

実施例１と同様の検出素子を用いて、変形割合と検出感
度との関係を調べる測定を行なった。紀果を第１５図に
示す。第１５図から明らかな如＜、０゜３％の変形割合
のとき検出感度として最高値が得られ、これより変形割
合が大きくても、小さくても検出感度が悪くなることが
確認された。

実施例３ 第１２図に示される形状の、温度補償機構を有するトル
クセンサを試作した。金属板−アモルファス接合体は実
施例１と同様なものを使用した。各部品の材質形状等は
以下の通りとした。

温度補償用金属棒７ｄ： 材　　料　：炭化タングステン９４％、コバ用１６％超
硬合金 ヤング率　：６．３　ＸＩＯ’　ｋｇｆ／＋ｎ＋ｎ２線
熱膨張係数：５Ｘ１０〜６７℃ 長　　　　さ　　　：３０ｍ１１１ 金属板−アモルファス接合体１ｆ： 材　　質　　：　５ｆＪＳ３０４ ヤング＊　　：２．２　ＸＩＯ’　ｋｇｆ／ｍｍ’線熱
膨張率：　１８．７　Ｘｌ０−’／ｌ：天井部分幅：６
，３ｔｎｍ 断面積　：４５ＩｌｌｌｌＩ１２ トルク伝達体４ｒｆ 材　　　質　　：　５ＵＳ３０４ ヤング率　：　２．２　Ｘ　１０’　ｋｇｆ／ｍｍ’線
熱膨張率二１ｇ、　７　Ｘｌ０−’／ｌ’アモルファス
１ｆ 線熱膨張率；８．６　Ｘｌ０−’／　を調整片３ｚｆの
角度は（３４〉式から、θ＝　　　ｉ　　ｔａｎ　　−
’　　（Ｌ。（αａ−αａｍ）／　　（２４２ｍ（αｍ
−αａ））　〕ｔａｎ　−’　Ｃ６，３ｎ＋ｍＸ（１ｇ
、７Ｘ１０−８／ｌ’−８，６Ｘ１０−６／ｌ＞／　（
６０ｍｍＸ（５Ｘ１０−’／１−１８．７Ｘ１０−’／
ｌ＞　）−４，４３゜ とした。

また、温度補償用金属棒の断面積Ｓｒｎは（３５）’か
ら、 Ｓｍ＝　　ｌ　２Ｓａ　８ａ　（αａ−αａｍ）ｓｉｎ
θｃｏｓθ／Ｅｒｎ（ｃｒｍ−αａ）　１１２Ｘ４５ｍ
ｍ２Ｘ２，２　　ＸＩＯ’　ｋｇｆ／ｍｌｌ１’Ｘ（１
８，７Ｘｌ０−６／ｌ−８，６ｘｌＯ−６／ｌ）　　Ｘ
５ｉｎ４．４３’　　ｘｃｏｓ４，４３／　（６，３Ｘ
１０’　ｋｇｆ／ｍｍ２ｘ（５Ｘ１０−’／ｌ：１ｇ、
７　　Ｘｌ０−’／ｌ）　　） ＝　１０．７５　ｍｔｎ２ であるので、直径３．７ｍｍに研削仕上げした長さ３０
關の炭化タングステン９４％、コバ用１６％超硬合金を
使用した。

実施例１と同様の検出素子を用いて、同様な測定を行な
った。

本実施例では、温度補償がなされているので、−２０℃
〜２００℃の温度範囲にわたって、はとんど検出感度の
変化はなく、約４０ｍＶ／　ｋｇ−ｍの値が得られた。

【図面の簡単な説明】 第ｉ図は、本発明の一実施例に係る金属板−アモルファ
ス接合体の金属板側の面にキー溝を切り、トルク伝達体
の表面に設けたキー溝に対応する機械的取り付け座てマ
ウントとも称する）に嵌合した状況を示す伝達体の軸に
直角な断面図である。 第２図は、第１図に示した本発明の一実施例に係る金属
板−アモルファス接合体をトルク伝達体に取り付けたも
のを、アモルファス画側から見た平面図である。 第３ａ図は、本発明の一実施例に係るアモルファスを爆
発圧接によって接合した面が、回転体外周面の一部であ
るような金属板−アモルファス接合体を作るための説明
図で、金属円柱２ｂの外周面に爆発圧接によってアモル
ファス箔１ｂが接合された部材を示す。 第３ｂ図は、同じく、この部材をその中心軸を通る切断
線で扇形に切断した状態を示す。 第３Ｃ図は、同じ（、第３ｂ図で得られた扇形の金属板
−アモルファス接合体の金属側の三角形の部分を切断除
去し、金属板−アモルファス接合体が得られた状態を示
す。 第４ａ図は、本発明の一実施例に係る主にトルク伝達体
のマウント部分３ｍを示す平面図で、マウント部分は、
両側面が基準線りに対してθの角度を有している。 第４ｂ図は、同じく、このマウン）　３　ｍ　／を第４
ａ図の矢印Ｖの方向から見た側面図である。 第５ａ図は、第４ｂ図に示すマウン）　３　ｍ　／　に
金属板−アモルファス接合体を取り付けた状況を示す平
面図である。 第５ｂ図は、第５ａ図をＶ。の方向から見た側面図であ
る。 第６ａ図は、本発明の一実施例に係るマウン）３ｄと調
整片３ｘを示す平面図である。 第６ｂ図は、同じく、それを図のｖＦで示される矢印の
方向から見た側面図である。 第６Ｃ図は、同じく、第６ａ図及び第６ｂ図に示すマウ
ント３ｄに金属板−アモルファス接合体を取り付けた状
態を示す平面図である。 第７ａ図は、本発明の一実施例に係るマウン）３ｙ。 と３ｙ＋がそれぞれ２個づつの止め具６の間に挿入され
、マウント３ｙｏ　と３ｙ＋　お間には調整片３Ｚが介
在している状態を示す平面図である。 第７ｂ図は、同じく、第７ａ図のり７で示される矢印の
方向から見た側面図である。 第７Ｃ図は、同じく、第７ａ図及び第７ｂ図に示される
形状のマウントと調整片の組みあわせに、金属板−アモ
ルファス接合体１ｅとスラストボルト５ｅを取り付けた
状態を示す平面図である。 第８図は、環境温度の変化に対応して、本発明に係る金
属に爆発圧接されたアモルファスに負荷される応力の変
化を示すグラフである。 第９図は、本発明に係るアモルファスが圧縮及び引張り
歪変形した場合の感度の変動を歪がない場合の感度を１
として示した温度−相対感度関係を示すグラフである。 第１０図は、本発明の第３の発明の機構を原理的に示す
。 第１１図は、本発明に係る調整片と温度補償用金属棒の
接触部で大きな応力が集中することを避ける構造を説明
する図面である。 第１２ａ図は、本発明の第３の発明である温度補償機構
を備えたトルクセンサを示す平面図である。 第１２ｂ図は、同じく、第１２ａ図のｖｌ、で示される
矢印の方向から見た側面図である。 第１２ｃ図は、同じく、第１２ａ図及び第ｉ２ｂ図に示
される形状のマウントと調整片の組みあわせに、金属板
−アモルファス接合体ｉｆとスラストボルト５Ｆを取り
付けた状態を示す平面図である。 第１３図及び第１４図は、第１図及び第２図を基にした
トルク検出方法を説明するための説明略図である。 第１５図は、本発明の実施例２の測定結果である検出感
度と変形割合の関係を示すグラフである。 １・・・アモルファスＭ　　１ａ・・・アモルファス１
ｂ・・・アモルファス箔　１ｂ　’・・・アモルファス
箔１ｂ’・・・アモルファス箔 １Ｃ・・・金属板−アモルファス接合体のアモルファス
側の面 １ｅ・・・金属板−アモルファス接合体１ｆ・・・金属
板−アモルファス接合体２・・・金属 ２ｂ・・・円柱状金属すなわち金属円柱２ｂ’・・・金
属　　　　　　２ｂ’・・・金属２Ｃ’・・・金属板−
アモルファス接合体の金属部分３・・・トルク伝達体 ３′・・・マウント（機械的取り付け座〉３ａ・・・ト
ルク伝達体　　　３ｂ・・・マウント３ｃ・・・マウン
ト　　　　　３ｃ′・・・マウント３ｄ・・・マウント ３Ｘ、　３Ｘ’　、　３Ｘ″・・・調整片３ｍ・・・マ
ウント部分　　　３　ｍ　／・・・マウント３ｙ２．３
ｙｓ、３ｙ２’　、３ｙｚ’　、　３ｙｓ　　・・・マ
ウント３ｚｆ・・・調整片 ４Ｃ・・・スラストボルト固定台 ４０′・・・スラストボルト固定台 ４ｆ・・・スラストボルト固定台 ４ｒｆ・・・トルク伝達体 ５Ｃ・・・スラストボルト　　５　ｃ　／・・・スラス
トポル５ｄ・・・スラストポル）　　　５ｆ・・・スラ
ストボルト６ｆ、６Ｆ’　、６ｒ　’・・・マウント止
め具７ｄ・・・温度補償用金属棒 １００・・・検出素子 １０１・・・信号を処理するためのコンピュータ１０２
・・・雰囲気温度検出装置 Ｌｏ・・・基準の温度　　　Ｓ６・・・断面積Ｓ、・・
・断面積　　　　　Ｅ、・・・ヤング率Ｅ、・・・ヤン
グ率　　　　α、・・・線熱膨張率α、・・・線熱膨張
率 ト 第１ 図 第２図 第３ａ図 第３ｂ図 第３Ｃ図 第４ａ図 第４ｂ図 第５ａ図 Ｖｎ 第５ｂ図 第６ａ図 第６ｂ図 ｘ 第６Ｃ図 第７ａ図 第７ｂ図 第７Ｃ図 ｒ ｒｅ　ｊｙｔ’　５”　４ｅ Ｃ 第８図 Ｊ已テ寸袴廣 第１５図 ＝４ε形＃ｌ１ｅ（ｚン ０．２　　　θ、！ 一圧廁 ０、Ｉ　　　Ｏ，２ 引張− ０，３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属円柱と、該金属円柱表面の長手方向の略々中央
   部に設けられた機械的取り付け座と、該機械的取り付け
   座に取り付けられた金属板−アモルファス接合体であっ
   て該アモルファス部分の表面が金属円柱の軸を中心とし
   て回転させたとき回転外周面に沿っているトルクセンサ
   素子とを具えるトルクセンサにおいて、前記トルクセン
   サ素子である金属板−アモ ルファス接合体が、アモルファス金属箔を金属円柱表面
   の所望部分に爆発圧接し形成した接合部分を金属円柱の
   軸線を中心とする放射状の切断線をもって一部扇状に切
   断しかつ金属円柱の軸線に沿って所望の長さにて直角に
   切断し、一面が円弧状の表面であり、その面にアモルフ
   ァス箔が接合されているその平面形が略々長方形を呈し
   、応力除去焼鈍を施こし該応力除去焼鈍によってアモル
   ファス金属部分に発生した圧縮応力を弾−塑性変形加工
   により緩和してから取り付け座に取り付けて構成された
   ことを特徴とするトルクセンサ。 ２、トルクセンサ素子で応力除去焼鈍を施こしたものを
   、金属円柱の長手方向の略々中央部に設けられた機械的
   取り付け座に取り付ける際に、取り付けることにより弾
   −塑性変形を誘起させ、応力除去焼鈍によってアモルフ
   ァス箔部分に発生した圧縮応力を緩和したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のトルクセンサ。 ３、トルクセンサにおいて、アモルファス箔と該アモル
   ファス箔が接合された金属との熱膨張率の差によって、
   環境温度の変化と共に特性が変化するのを、別に取り付
   けた金属の熱膨張特性と、機械的取り付け座の残留応力
   調整機構を利用して補償することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項いずれかに記載のトルクセンサ
   。