JPH04246123A - 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

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JPH04246123A
JPH04246123A JP942891A JP942891A JPH04246123A JP H04246123 A JPH04246123 A JP H04246123A JP 942891 A JP942891 A JP 942891A JP 942891 A JP942891 A JP 942891A JP H04246123 A JPH04246123 A JP H04246123A
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sensor
shaft
heat treatment
torque sensor
tempering
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Yasushiro Ishino
連信郎 石野
Shigeo Yoshimura
吉村 茂夫
Taro Saito
太郎 齋藤
Yasuo Tanizaki
谷崎 康男
Mutsumi Sunahata
睦巳 砂畠
Yukio Endou
円藤 幸夫
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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。
【0002】
【従来の技術】磁気異方性部を有するトルク伝達軸をセ
ンサ軸として利用した磁歪式トルクセンサとして、特許
第169326号に開示されるナーリング方式のセンサ
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、センサ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
や磁気ヘッドなどを用いてこの透磁率の変化を検出する
ことで、加えられたトルクの大きさを求めることができ
る。
【0003】また、センサ軸の強度の向上を図るととも
に、磁気特性の安定化を図るため、アメリカ特許第4,
823,620号明細書には、特にその図35および図
36において、センサ軸に浸炭焼入れ焼戻し処理を施す
ことが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、浸炭焼入れ焼
戻し処理によりセンサ軸を製作した場合において、この
種のセンサ軸に通常使用されるSNCM420(JIS
のニッケルクロムモリブデン鋼)やSAE9310(S
AEニッケルクロムモリブデン鋼)では、浸炭時に、軸
の最外表面層の20μm程度の部分に浸炭異常層が発生
する。この浸炭異常層は、マルテンサイト組織ではなく
、不完全焼入れ組織としてのトルースタイト組織からな
る。この浸炭異常層が発生したセンサ軸に繰返し応力を
印加すると、最外表面層が疲労してマイクロクラックが
発生し、センサ特性に経年変化が生じやすくなる。
【0005】またセンサ軸にNi含有合金を使用すると
、浸炭焼入れ時に残留オーステナイトが発生し、繰返し
応力を印加するとこれが強磁性マルテンサイトに変化し
て、これも経年変化の原因となる。
【0006】そこで本発明はこのような問題点を解決し
、特にセンサ部の最外表面層の組織の健全化を図ってセ
ンサ特性に経年変化が生じないようにし、かつセンサの
ヒステリシスの低減をも図って、理想的なトルクセンサ
軸を得ることを目的とする。
【0007】
【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、軸体にナーリング加工によりセンサ部を形成
し、このセンサ部に異常層を発生させずかつ残留オース
テナイトを発生させない熱処理を前記軸体に施し、その
後、少なくとも前記センサ部にショットピーニング処理
を施すものである。
【0008】また本発明によれば、センサ部に異常層を
発生させずかつ残留オーステナイトを発生させない熱処
理として、(a)軸体におけるセンサ部以外の部分に浸
炭焼入れ焼戻し処理を施し、かつセンサ部に浸炭防止焼
入れ焼戻し処理を施すこと、(b)軸体の全体に無酸化
焼入れ焼戻し処理を施すこと、(c)軸体の全体に高周
波焼入れ焼戻し処理を施すことなどを適用することがで
きる。
【0009】
【作用】このようにすれば、センサ部に異常層を発生さ
せずかつ残留オーステナイトを発生させない熱処理を施
すことで、主として軸の最外表面層が健全な組織になり
、かつそのうえで、焼入れにより軸全体の強度が向上す
る。また、このままの状態ではセンサのヒステリシスが
大きいままであるが、ショットピーニングによってヒス
テリシスが低減することになる。
【0010】
【実施例】図1は、トルクセンサ軸の一例を示す。ここ
で1は軸体であり、その両端には他の軸との継手部2、
3がそれぞれ形成されている。軸体1の中央には一対の
センサ部4、5が形成され、これらセンサ部4、5は、
ナーリング加工によって形成された磁気異方性部によっ
て構成されている。6、7はベアリング取付け部で、軸
体1をベアリング支持するときに利用される。
【0011】次に、このような構成のトルクセンサ軸の
製造方法について説明する。軸体1を図示の構造となる
ように機械加工したなら、続いてこれに熱処理とショッ
トピーニング処理とを施す。熱処理は、センサ部4、5
に異常層を発生させずかつ残留オーステナイトを発生さ
せない熱処理とする。
【0012】このような熱処理の一方法として、軸体1
におけるセンサ部4、5以外の部分、すなわち継手部2
、3およびベアリング取付け部6、7に、浸炭焼入れ焼
戻し処理を施す。そして、センサ部4、5には、銅メッ
キなどを利用した浸炭防止熱処理を施す。
【0013】こうすると、センサ部4、5には浸炭処理
が行われないため、浸炭処理にともなう不都合が生じず
、その最外表面層の組織が健全なものとなる。しかも、
このセンサ部4、5には、後述するようにショットピー
ニングが行われ、センサ品質の向上と軸強度の向上とが
同時に達成される。これに対し他の部分では、浸炭処理
による強度の向上が図られる。このため、センサ軸全体
の強度が向上する。
【0014】熱処理の他の方法として、センサ部4、5
を含む軸体1の全体に無酸化焼入れ焼戻し処理すなわち
光輝焼入れ焼戻し処理を施す。この無酸化状態での処理
を行うと、結晶組織の粒界酸化による異常層の発生がな
く、やはり健全な最外表面層の組織が得られる。もちろ
ん、センサ軸全体の強度も確保される。
【0015】熱処理のさらに他の方法として、センサ部
4、5を含む軸体1の全体に高周波焼入れ焼戻し処理を
施す。高周波焼入れ焼戻し処理は短時間の作業であるた
め、やはり結晶組織の粒界酸化による異常層の発生がな
く、この場合も、健全な最外表面層の組織が得られる。
【0016】このような熱処理を行うことにより、上述
のように特にセンサ部4、5の最外表面層の組織の健全
化が図られ、センサ軸材の品質が安定化して、センサ特
性の経年変化が起こりにくくなる。また軸体1における
特にセンサ部4、5以外の部分では、熱処理による強度
の向上が図られる。一方、センサ部4、5では上述の組
織の健全化による強度の向上があり、センサ軸全体の疲
労強度の向上を達成することができる。
【0017】ところで、上述のように単にセンサ部4、
5の組織を健全化しただけの状態では、まだセンサのヒ
ステリシスが大きく、実用的なセンサとしては使用に耐
えない。
【0018】そこで、熱処理の後、少なくともセンサ部
4、5にショットピーニングを施す。このショットピー
ニングは、図示のように、センサ部4、5のみに施して
もよいし、あるいは軸体1の全体に施してもよい。ショ
ットピーニング処理の効果はアメリカ特許第4,933
,580 号明細書に開示されているが、このショット
ピーニング処理を行うことでヒステリシスの低減が可能
となり、感度の向上した高品質のセンサ特性が得られる
。この結果、組織が健全で、しかもヒステリシスの少な
い理想的なトルクセンサ軸が得られる。
【0019】図2は、実験結果をグラフ化して示す。こ
こでは、磁歪式トルクセンサ軸の材料として広く知らた
SAE9310 に相当するJISのSNCM815を
軸材として用い、(1) 軸体の全面に浸炭焼入れ焼戻
しを施した場合、(2)軸体の全面に浸炭焼入れ焼戻し
を施し、その後にショットピーニングを施した場合、(
3)センサ部への浸炭を防止した焼入れ焼戻しを施し、
その後にショットピーニングを施した場合のそれぞれを
プロットしている。
【0020】全面に浸炭処理を施しただけの場合に比べ
、これにショットピーニング処理を付加した場合の方が
、ヒステリシスおよび感度ともに大きな改善が見られる
。また、センサ部への浸炭を防止した焼入れ焼戻しの後
にショットピーニングを施すと、さらにヒステリシスお
よび感度が向上し、特性のすぐれたトルクセンサ軸とな
っている。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように本発明によると、セン
サ部に異常層を発生させずかつ残留オーステナイトを発
生させない熱処理を軸体に施すため、このセンサ部の最
外表面層の組織を健全化することが可能となって、セン
サ特性の経年変化の少ないトルクセンサ軸を得ることが
できるのみならず、熱処理の後、少なくともセンサ部に
ショットピーニング処理を施すため、ヒステリシスの低
減をも図ることができ、品質の高い理想的なトルクセン
サ軸を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にもとづくトルクセンサ軸の製造方法を
説明するための、軸体の全体図である。
【図2】本発明にもとづき得られたトルクセンサ軸の特
性を、従来例の特性とともに示す図である。
【符号の説明】
1    軸体 4    センサ部 5    センサ部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  軸体にナーリング加工によりセンサ部
    を形成し、このセンサ部に異常層を発生させずかつ残留
    オーステナイトを発生させない熱処理を前記軸体に施し
    、その後、少なくとも前記センサ部にショットピーニン
    グ処理を施すことを特徴とする磁歪式トルクセンサ軸の
    製造方法。
  2. 【請求項2】  熱処理として、軸体におけるセンサ部
    以外の部分に浸炭焼入れ焼戻し処理を施し、かつセンサ
    部に浸炭防止焼入れ焼戻し処理を施すことを特徴とする
    請求項1記載の磁歪式トルクセンサ軸の製造方法。
  3. 【請求項3】  熱処理として、軸体の全体に無酸化焼
    入れ焼戻し処理を施す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。
  4. 【請求項4】  熱処理として、軸体の全体に高周波焼
    入れ焼戻し処理を施す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。
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