(57)【要約】【課題】使用環境温度下でも、検出されるトルクの信号の大きさがシフトしない磁歪式トルクセンサの製造方法を提供する。【解決手段】軸２１の表面に設けられた磁歪膜３ａ、３ｂの歪を電気的に検出することで軸２１に加えられたトルクを検出する磁歪式トルクセンサ３の製造方法であって、めっきによって軸２１の表面に磁歪膜３ａ、３ｂを形成するめっき工程と、磁歪膜３ａ、３ｂを熱処理する熱処理工程とを有し、この熱処理工程は、磁歪膜３ａ、３ｂに含まれる１２０℃前後に水素の脱離のピークを持つ第１モードの水素の脱離を無くす熱処理を行う工程を有し、その熱処理工程では、熱処理工程にて脱離させる水素の脱離量が１１０℃で４００時間熱処理をした場合の水素の脱離量と等しくなるように、熱処理時間及び熱処理時間を設定する。【選択図】図１
2010044080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸の表面に設けられた磁歪膜の歪を電気的に検出することにより前記軸に加えられた操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサの製造方法であって、
めっきによって前記軸の表面に前記磁歪膜を形成するめっき工程と、
前記磁歪膜を熱処理する熱処理工程とを有し、
前記熱処理工程は、前記磁歪膜に含まれる１２０℃前後に水素の脱離のピークを持つ第１モードの水素の脱離を無くす熱処理を行う工程を有し、
前記熱処理工程では、前記熱処理工程にて脱離させる水素の脱離量が１１０℃で４００時間熱処理をした場合の水素の脱離量と等しくなるように、熱処理時間及び熱処理時間を設定することを特徴とする磁歪式トルクセンサの製造方法。
【請求項２】
前記熱処理工程は高周波加熱で行い、前記熱処理工程の後に前記軸に焼き戻し工程を行うことを特徴とする計求項１に記載の磁歪式トルクセンサの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の磁歪式トルクセンサの製造方法によって製造された磁歪式トルクセンサを備えたことを特徴とする電動パワーステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操舵軸の表面に設けられた磁歪膜の歪を電気的に検出することで操舵軸に加えられた操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサの製造方法、及び、これによって製造された磁歪式トルクセンサを備えた電動パワーステアリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪式トルクセンサは、自動車用の電動パワーステアリングシステムに用いられており、電動パワーステアリングシステムは、自動車の運転中に、運転者がハンドル（ステアリングホイール）を操舵するとき、モータを連動させて操舵力を補助する支援システムである。電動パワーステアリングシステムにおいて、磁歪式トルクセンサは、運転者のハンドルの操舵によりハンドルに連結された操舵軸に生じる操舵トルクを検出している。電動パワーステアリングシステムは、検出された操舵トルクと、自動車の車速を検出する車速センサからの車速信号とに基づいて、モータからの出力である補助操舵力を制御することで、運転者の操舵力を軽減している。
【０００３】
磁歪式トルクセンサとしては、操舵軸の表面に、Ｎｉ−Ｆｅ合金の２つの磁歪膜を上下２箇所で互いに逆方向の磁気異方性となるように設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。操舵軸に操舵トルクが作用すると、操舵軸がねじれて磁歪膜が歪み、磁気異方性に基づく逆磁歪特性により、磁歪膜の周囲に配設されたコイルの交流抵抗等が変化する。磁歪式トルクセンサは、この変化を検出することで、操舵軸にかかる操舵トルクを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、自動車、フォークリフトなどにおいては、使用環境温度が高くなる場合がある。例えば、エンジンや電動機などの機関の熱や、工場などの熱、更には直射日光による熱などにより、使用環境温度は、８０〜１１０℃に達する。このような使用環境温度で使用される、特に、自動車においては、ハンドルを右回転させたときと、左回転させたときで、補助操舵力の大きさが異なる場合があった。特に、自動車を使用環境温度下に長時間置いた後に停止状態でハンドル操作をしたとき、いわゆる、「据え切り」操作をしたときに、ハンドルの右回転と左回転とで補助操舵力の大きさが異なると運転者に認識される場合があった。この原因は、磁歪式トルクセンサによって検出された操舵トルクの信号の大きさが、使用環境温度下でシフトし、ハンドルの右回転と左回転とで異なっているためと考えられた。
【０００６】
本発明は、前記点に鑑み、使用環境温度下でも、検出される操舵トルクの信号の大きさのシフトが低減し、同じ操舵力でハンドルを切れば、右回転させたときと、左回転させたときで、検出される操舵トルクの信号の大きさが等しくなる磁歪式トルクセンサの製造方法、及び、これによって製造された磁歪式トルクセンサを備えた電動パワーステアリングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、軸の表面に設けられた磁歪膜の歪を電気的に検出することにより前記軸に加えられた操舵トルクを検出する磁歪式トルクセンサの製造方法であって、
めっきによって前記軸の表面に前記磁歪膜を形成するめっき工程と、
前記磁歪膜を熱処理する熱処理工程とを有し、
前記熱処理工程は、前記磁歪膜に含まれる１２０℃前後に水素の脱離のピークを持つ第１モードの水素の脱離を無くす熱処理を行う工程を有し、
前記熱処理工程では、該熱処理工程にて脱離させる水素の脱離量が１１０℃で４００時間熱処理をした場合の水素の脱離量と等しくなるように、熱処理時間及び熱処理時間を設定することを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、前記磁歪膜には成膜時に水素が混入しているが、この水素の含有量が低減できているので、使用環境温度下で、さらに磁歪膜から水素が抜けることはなく、磁歪式トルクセンサで検出される操舵トルクの信号の大きさのシフトが低減する。このため、自動車の使用前に、ハンドルを右回転させたときと左回転させたときとで検出される操舵トルクの信号の大きさが等しくなるように調整しておけば、自動車の使用中においては、使用環境温度下であっても、同じ操舵力でハンドルを切れば、右回転させたときと、左回転させたときで、検出される操舵トルクの信号の大きさを等しくすることができ、運転者は違和感なく快適な操舵をすることができる。
【０００９】
前記熱処埋工程は高周波加熱で行い、前記熱処埋工程の後に前記軸に焼き戻し工程を行うことが好ましい。
【００１０】
高周波加熱によれば、被加熱物の表層部を加熱できるところを応用して、磁歪膜は操舵軸の表面に設けられているので、操舵軸を加熱することなく磁歪膜のみを加熱することができる。
【００１１】
また、本発明は、本発明の磁歪式トルクセンサの製造方法によって製造された磁歪式トルクセンサを備えた電動パワーステアリングシステムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、使用環境温度下でも、検出される操舵トルクの信号の大きさのシフトが低減し、同じ操舵力でハンドルを切れば、右回転させたときと、左回転させたときで、検出される操舵トルクの信号の大きさが等しくなる磁歪式トルクセンサの製造方法を提供でき、また、そのような磁歪式トルクセンサの製造方法によって製造された磁歪式トルクセンサを備えた電動パワーステアリングシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る磁歪式トルクセンサを有する電動パワーステアリングシステムの構成図である。
【図２】電動パワーステアリングシステムにおける磁歪式トルクセンサの周辺の構成図である。
【図３】モータ電流制御部とブラシレスモータの構成図である。
【図４】第１磁歪膜に配置された第１メインコイルと第１サブコイルとが出力する出力特性と、第２磁歪膜に配置された第２メインコイルと第２サブコイルとが出力する出力特性とである。
【図５】図４の使用範囲に限った、第１メインコイルと第１サブコイルとが出力する出力特性と、第２メインコイルと第２サブコイルとが出力する出力特性と、ＶＴ３メイン、ＶＴ３サブ、トルク検出信号、故障検出信号の出力特性である。
【図６】（ａ）は使用環境の温度域に放置前の磁歪式トルクセンサの出力特性であり、（ｂ）は使用環境の温度域に放置後の磁歪式トルクセンサの出力特性である。
【図７】昇温脱離ガス分析によって測定した熱処理前の第１磁歪膜から脱離する水素脱離量の温度プロファイルである。
【図８】昇温脱離ガス分析によって測定した熱処理前の第１磁歪膜から脱離する水素の脱離速度の温度プロファイルである。
【図９】（ａ）は、第１磁歪膜の単位格子における図８のモード１の水素脱離に関わる水素原子の分布を示す分布図であり、（ｂ）は、第１磁歪膜の単位格子におけるモード２の水素脱離に関わる水素原子の分布を示す分布図である。
【図１０】熱処理装置の構成図である。
【図１１】（ａ）は操舵軸の側面図であり、（ｂ）は熱処理装置内に配置された操舵軸の側面図である。
【図１２】昇温脱離ガス分析によって測定した熱処理後の第１磁歪膜から脱離する水素脱離量の温度プロファイルである。
【図１３】昇温脱離ガス分析によって４００［℃］まで加熱したときの４００［℃］における水素脱離量に対する、トルク検出信号の傾き（感度）と中点との使用環境の温度域に放置した前後での変化率のグラフである。
【図１４】第１磁歪膜が昇温脱離ガス分析において満たすべき、温度プロファイルの通過領域を示す図である。
【図１５】同じ量の水素脱離量を脱離させるための、熱処理時間と熱処理温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）１の全体構成図である。ハンドル２は、自在継ぎ手１３ａ、１３ｂを介して、操舵軸２１の上端に連結されている。操舵軸２１の下端にはピニオンギヤ１１ｂが取り付けられている。ピニオンギヤ１１ｂはラックギヤ１１ａに噛み合っており、ラックギヤ１１ａとピニオンギヤ１１ｂとでラック＆ピニオンギヤ１１を構成している。ラック＆ピニオンギヤ１１は、操舵軸２１の操舵トルクＴｓをラック軸６の軸方向の推力に変換する。ラックギヤ１１ａは、ラック軸６に刻まれて設けられている。
【００１６】
ラック軸６にはボールねじ７も刻まれて設けられており、ウォームホイールギヤ５ｂの内側にボールナットが設けられ、このボールナットに複数のボールを介して係合されている。ウォームホイールギヤ５ｂの外歯は、ウォームギヤ５ａに噛み合わされている。ウォームギヤ５ａは、ブラシレスモータ４の回転軸に連結している。ブラシレスモータ４は、運転者の操舵に対して動力補助をする。ウォームギヤ５ａとウォームホィールギヤ５ｂとで減速装置５が構成されている。減速装置５は、ブラシレスモータ４の発生させる補助トルクＡＨを倍力する。ボールねじ７は、倍力された補助トルクＡＨをラック軸６の軸方向の推力に変換する。ラック軸６の両端にはタイロッド１４の一端が固定され、各タイロッド１４の他端には前輪となるタイヤ１０が取り付けられる。
【００１７】
ラック軸６は、一端がボールねじ７を介して軸受け２７によって、他端が図示されないラックガイドによって支持され、ステアリングギヤボックス１２内に回転させないで軸方向に移動が自在にできるように保持されている。操舵軸２１は、軸受け２４、２５、２６によって、ステアリングギヤボックス１２内に回転自在に保持されている。
【００１８】
操舵軸２１には、操舵軸２１と自在継ぎ手１３ｂとを締結する締結部２２が設けられている。また、操舵軸２１には、操舵軸２１とステアリングギヤボックス１２との間をシールするシール２３が設けられると共にフラット面２９と固定部２８も設けられている。
【００１９】
操舵軸２１には、磁歪式トルクセンサ３が設けられている。磁歪式トルクセンサ３は、ハンドル２から運転者によって入力される操舵トルクＴｓを検出する。磁歪式トルクセンサ３は、操舵軸２１の全周にわたり形成された円環状の、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとを有している。第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとには、Ｆｅ−Ｎｉ系やＦｅ−Ｃｒ系の磁歪材が好適である。第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとは、メッキ法や蒸着法等により、操舵軸２１上等、例えば、操舵軸２１の表面上や、操舵軸２１を圧入させる中空管に成膜し、操舵軸２１と第１磁歪膜３ａ、第２磁歪膜３ｂとを一体化してもよいし、あらかじめ作製された第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを、接着剤を用いて操舵軸２１に接着にて設けてもよい。
【００２０】
さらに、磁歪式トルクセンサ３は、第１磁歪膜３ａの周囲に第１メインコイル３１と第１サブコイル３２を有している。同様に、磁歪式トルクセンサ３は、第２磁歪膜３ｂの周囲に第２メインコイル３３と第２サブコイル３４を有している。
【００２１】
運転者がハンドル２を操舵することによって、操舵トルクＴｓが生じ、操舵トルクＴｓは操舵軸２１に伝達される。伝達された操舵トルクＴｓは、磁歪式トルクセンサ３に検出され、検出した信号として、第１メインコイル３１からＶＴ１メインを出力する。同様に、第１サブコイル３２からＶＴ１サブを出力する。第２メインコイル３３からＶＴ２メインを出力する。第２サブコイル３４からＶＴ２サブを出力する。ＶＴ１メイン、ＶＴ１サブ、ＶＴ２メイン、ＶＴ２サブは、制御装置ＥＣＵに入力される。制御装置ＥＣＵはコンピュータで構成され、自動車の車速を検出する車速センサ８から車速信号Ｖ等を受信する。また、制御装置ＥＣＵは、ブラシレスモータ４を流れるモータ電流を計測した電流計測信号Ｄｏと、ブラシレスモータ４の回転子の回転角を計測したモータ回転角信号ａなども受信する。
【００２２】
制御装置ＥＣＵは、受信したＶＴ１メイン、ＶＴ１サブ、ＶＴ２メイン、ＶＴ２サブと、車速信号Ｖ、電流計測信号Ｄｏ、モータ回転角信号ａ等に基づいて、ブラシレスモータ４の回転動作させるモータ電流信号Ｄを出力する。
【００２３】
ブラシレスモータ４は、モータ電流信号Ｄにより、操舵トルクＴｓを補助する補助トルクＡＨを出力し、補助トルクＡＨは、減速装置５を経由して、ラック軸６に伝達するとともに直線運動に変換される。なお、運転者が直に発生させた操舵トルクＴｓも、ラック＆ピニオンギヤ１１を経由して、ラック軸６に伝達するとともに直線運動に変換される。
【００２４】
ラック軸６に伝達した操舵トルクＴｓの直線運動と補助トルクＡＨの直線運動とは合わさって、タイロッド１４を動かし、タイヤ１０の走行方向を変化させる。操舵トルクＴｓに補助トルクＡＨが合わさることで、運転者の操舵に必要な操舵トルクＴｓを軽減することができる。そして、ハンドル２の回転θによりタイヤ１０の走行方向を回転αさせることができる。
【００２５】
例えば、操舵トルクＴｓの値の理解を容易にするためにＴｓとし、補助トルクＡＨの値をＡＨとし、補助トルクＡＨの係数を定数ｋＡとすると、ＡＨ＝ｋＡ×Ｔｓであり、負荷であるピニオントルクをＴｐとすると、ピニオントルクＴｐは操舵トルクＴｓと補助トルクＡＨの和（Ｔｐ＝Ｔｓ＋ＡＨ）であるから、Ｔｓ＝Ｔｐ／（１＋ｋＡ）となる。したがって操舵トルクＴｓは、ピニオントルクＴｐの１／（１＋ｋＡ）、（ｋＡ≧０）となりピニオントルクＴｐより小さくなり、操舵トルクＴｓは軽減されることになる。なお、上記では、理解を容易にするためにｋＡを定数としたが、ｋＡは車速の増大に伴って小さくなることが好ましい。このことにより、自動車が高速走行になるに従ってタイヤ１０を路面に対して回転αさせる負荷が減少しても、タイヤ１０を回転αさせるに要する操舵トルクＴｓを大きくして手応え感を付与することができる。
【００２６】
図２は、電動パワーステアリングシステム１における磁歪式トルクセンサ３の周辺の構成図である。図２に示すように、制御装置ＥＣＵは、インターフェイス部１５を有している。インターフェイス部１５は、変換回路３５と増幅回路ＡＭＰを有している。増幅回路ＡＭＰは、ＶＴ１メインを増幅する増幅回路３５ａと、ＶＴ２メインを増幅する増幅回路３５ｂと、ＶＴ１サブを増幅する増幅回路３５ｃと、ＶＴ２サブを増幅する増幅回路３５ｄとを有している。変換回路３５は、ＶＴ３メインを算出するＶＴ３メイン算出部３６と、ＶＴ３サブを算出するＶＴ３サブ算出部３７とを有している。また、制御装置ＥＣＵは、ＶＴ３メインとＶＴ３サブからトルク検出信号ＶＳを算出するトルク検出信号算出部１６と、ＶＴ３メインにＶＴ３サブを加算して故障検出信号ＶＥを算出する加算部１７とを有している。さらに、制御装置ＥＣＵは、トルク検出信号ＶＳと車速信号Ｖと電流計測信号Ｄｏとモータ回転角信号ａに基づいて、ブラシレスモータ４を回転動作させるモータ電流Ｄを出力するモータ電流制御部１８を有している。制御装置ＥＣＵは、故障検出信号ＶＥに基づいて、磁歪式トルクセンサ３の故障を検出する故障検出部１９を有している。
【００２７】
図３は、モータ電流制御部１８とブラシレスモータ４の構成図である。図３に示すように、モータ電流制御部１８は、アシスト制御部５１と、フィルタＦと、応答性向上（微分）制御部５２と、操舵軸回転速度算出部５４と、ダンパ制御部５３と、三相変換加減算部５５と、ＰＩＤ制御部５６とを有している。
【００２８】
アシスト制御部５１は、トルク検出信号ＶＳと車速信号Ｖに基づいて、補助トルクＡＨを出力可能なモータ電流信号ＤＴを決定する。モータ電流信号ＤＴは、トルク検出信号ＶＳが大きくなるにつれ大きくする必要があり、逆に車速信号Ｖが大きくなるにつれ小さくする必要がある。また、トルク検出信号ＶＳが大きい領域ではモータ電流ＤＴは一定となる領域を有している。これらのことにより、車速信号Ｖの増大に応じてしっかりとした操舵トルクの手応え感を付与することができる。なお、このことが、前記したｋＡが車速の増大に伴って小さくすることに対応している。また、このモータ電流信号ＤＴの決定には、トルク検出信号ＶＳと車速信号Ｖを引数とする関数ｆ（ＶＳ，Ｖ）として、モータ電流ＤＴを定義しておくことが好ましく、定義される関数は、数式に限らずテーブルによって定義してもよい。
【００２９】
フィルタＦは、ブラシレスモータ４の応答性や安定性を向上させることができ、具体的には、トルク検出信号ＶＳの微分値Ｆを算出する。応答性向上（微分）制御部５２では、算出された微分値ＦのゲインｋＴを車速信号Ｖに応じて調整する。ゲインｋＴは、車速信号Ｖが大きくなるにつれ小さくする傾向にある。なお、ゲインｋＴの調整には、車速信号Ｖを引数とする関数ｆ（Ｖ）として、ゲインｋＴを定義しておくことが好ましく、定義される関数は、数式に限らずテーブルによって定義してもよい。モータ電流信号ＤＴＤは、トルク検出信号ＶＳと微分値ＦとゲインｋＴを積算して（ＤＴＤ＝ＶＳ・Ｆ・ｋＴ）求めることができる。
【００３０】
操舵軸回転速度算出部５４は、モータ回転角信号ａを微分して求めたモータ回転（操舵）速度信号Ｓを算出する。ダンパ制御部５３は、モータ回転速度信号Ｓと車速信号Ｖに基づいて、モータ電流信号Ｄの削減量となるモータ電流信号Ｄｓを決定する。モータ電流Ｄｓは、モータ回転速度信号Ｓが大きくなっても、車速信号Ｖが大きくなっても、大きくする傾向にある。三相変換加減算部５５において、車速信号Ｖが高い程大きなモータ電流Ｄｓを減じ、ブラシレスモータ４の回転速度、即ちモータ回転速度信号Ｓが高い程大きなモータ電流Ｄｓを減じているので、ダンパ効果を持たせることができる。これによりハンドル２の収斂性などを向上させて車両の高速での安定性を向上させている。なお、このモータ電流信号Ｄｓの決定には、モータ回転速度信号Ｓと車速信号Ｖを引数とする関数ｆ（Ｓ，Ｖ）として、モータ電流信号Ｄｓを定義しておくことが好ましく、定義される関数は、数式に限らずテーブルによって定義してもよい。
【００３１】
三相変換加減算部５５では、モータ電流信号ＤＴとモータ電流信号ＤＴＤは加算され、モータ電流信号Ｄｓは減算されることにより、目標トルク電流信号が算出される。ブラシレスモータ４は、ブラシレスモータ本体４０とレゾルバ４１と電流センサ４２、４３とから構成されている。レゾルバ４１はブラシレスモータ本体４０の回転子のモータ回転角を検出し、モータ回転角信号ａを送信する。電流センサ４２、４３は、ブラシレスモータ本体４０を流れるモータ電流を計測した電流計測信号Ｄｏを送信する。三相変換加減算部５５では、電流計測信号Ｄｏは、モータ回転角信号ａにより三相からｄｑ変換される。
【００３２】
ＰＩＤ制御部５６では、三相変換加減算部５５で算出された目標トルク電流に、ｄｑ変換された電流計測信号Ｄｏを一致させるように、モータ電流Ｄをブラシレスモータ本体４０へ出力する。
【００３３】
図４は、ＶＴ１メイン、ＶＴ１サブ、ＶＴ２メイン、ＶＴ２サブの出力特性を示すグラフである。
【００３４】
第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂに、交流を通電しておき、トルク入力時におけるこれらの第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの磁歪特性である透磁率の変化を、第１メインコイル３１、第１サブコイル３２、第２メインコイル３３、第２サブコイル３４によって、出力特性（ＶＴ１メイン、ＶＴ１サブ、ＶＴ２メイン、ＶＴ２サブ）として検出する。
【００３５】
磁気異方性を付与される前の第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂによる出力特性ＶＴＯは、トルクの作用方向（右回転（＋）、左回転（−））に対して、略対称的な出力特性（例えば、インピーダンス特性）を示す。そこで、使用範囲Ｒｔより十分大きい右回転のトルク＋Ｔｏと十分大きく左回転のトルク−Ｔｏを、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂに残留させて磁気異方性を与える。トルク＋Ｔｏにより磁気異方性を付与された第１磁歪膜３ａの出力特性が、ＶＴ１メインとＶＴ１サブであり、トルク−Ｔｏにより磁気異方性を付与された第２磁歪膜３ｂの出力特性が、ＶＴ２メインとＶＴ２サブである。
【００３６】
そして、使用範囲Ｒｔにおいて、「ＶＴ３メイン＝ＶＴｌメイン−ＶＴ２メイン」のような演算処理と、「−ＶＴ３サブ＝ＶＴｌサブ−ＶＴ２サブ」のような演算処理を、ＶＴ３メイン算出部３６とＶＴ３サブ算出部３７（図２参照）で行っている。これらの演算処理により、トルクの作用方向と大きさの検出が可能になると共に、感度（図４のグラフの傾き）を向上させている。また、磁歪式トルクセンサ３の故障を検出するために、故障検出信号であるＶＥを、（ＶＴｌメイン＋ＶＴ２メイン）／２と、（ＶＴｌサブ＋ＶＴ２サブ）／２のように設定すると、正常であれば概ね一定になるので、適当な許容幅である出力最大値ＶＴｍａｘと出力最小値ＶＴｍｉｎとで上限と下限を規定する使用範囲Ｒｖｔを設定することができる。この故障検出信号ＶＥが、上限である出力最大値ＶＴｍａｘと下限である出力最小値ＶＴｍｉｎとの間に存在しない場合に故障であるとする検出が可能である。また、この故障検出信号ＶＥは、電圧に変換して約２．５[Ｖ]に設定する場合が多い。
【００３７】
図５は、使用範囲Ｒｔに限った、ＶＴ１メイン、ＶＴ１サブ、ＶＴ２メイン、ＶＴ２サブ、ＶＴ３メイン、ＶＴ３サブ、トルク検出信号ＶＳ、故障検出信号ＶＥの出力特性を示すグラフである。ＶＴ３メインは、ＶＴ３メイン算出部３６において、ＶＴｌメインからＶＴ２メインを減算し、この減算値に係数ｋを積算することによって算出（（ＶＴ３メイン）＝ｋ・（ＶＴｌメイン−ＶＴ２メイン））している。さらに、ＶＴ３メインは、トルクが０（ゼロ）のときに、２．５Ｖを出力するように、ＶＴ３メイン算出部３６によってシフトされている。
【００３８】
ＶＴ３サブは、ＶＴ３サブ算出部３７において、ＶＴ２サブからＶＴ１サブを減算し、この減算値に係数ｋを積算することによって算出（（ＶＴ３サブ）＝ｋ・（ＶＴ２サブ−ＶＴｌサブ））している。さらに、ＶＴ３サブは、トルクが０（ゼロ）のときに、２．５Ｖを出力するように、ＶＴ３サブ算出部３７によってシフトされている。
【００３９】
トルク検出信号ＶＳは、トルク検出信号算出部１６において、ＶＴ３メインからＶＴ３サブを減算することによって算出（ＶＳ＝（ＶＴ３メイン）−（ＶＴ３サブ））している。使用環境温度が変化したり、磁場環境が変化したりして、ＶＴｌメイン、ＶＴ２メイン、ＶＴｌサブ、ＶＴ２サブが変化しても、夫々同様に変化するので変化分をキャンセルすることができる。また、ＶＴ３メインとＶＴ３サブとは、トルクが０のときにともに２．５Ｖであるので、トルクが０のときにトルク検出信号ＶＳも０（ゼロ）に設定することができる。トルク検出信号ＶＳによれば、トルクの作用方向（右回転（＋）、左回転（−））と大きさの検出が可能になる。また、トルク検出信号ＶＳは、図５のグラフの傾きが大きいので、高感度にトルクの大きさを検出することができる。
【００４０】
故障検出信号ＶＥは、加算部１７において、ＶＴ３メインにＶＴ３サブを加算し、この加算値に１／２を積算することによって算出（ＶＥ＝（ＶＴ３メイン＋ＶＴ３サブ）／２）している。故障検出部１９において、故障検出信号ＶＥが、使用範囲Ｒｖｔ内に入っているか否かを判定し、入っていれば正常の判定を出力し、入っていなければ故障の判定を出力する。具体的には、故障検出信号ＶＥが、出力最大値ＶＴｍａｘより大きいか否かを判定し、大きければ故障の判定を出力し、大きくなければ正常の判定を出力する。同様に、故障検出信号ＶＥが、出力最小値ＶＴｍｉｎより大きいか否かを判定し、大きければ正常の判定を出力し、大きくなければ故障の判定を出力する。
【００４１】
以上では、磁歪式トルクセンサ３の構造とトルク検出のメカニズムについて説明したが、以下では、これらを踏まえて、いわゆる「据え切り」操作をしたときに、課題であるハンドルの右回転と左回転とで補助操舵力の大きさが異なることとなった現象について説明する。
【００４２】
図６（ａ）に示すように、磁歪式トルクセンサ３が、使用環境温度にさらされていない例えば雰囲気２０ [℃]では、初期値において、操舵トルクが加わっていないので、トルクが０であり使用範囲Ｒｖｔの中点Ｖｄで、ＶＴ３メインとＶＴ３サブは交わっているので、トルク検出信号ＶＳは、原点を通る。このときトルク＋Ｔ１を作用させると出力値Ｖａを得ることができるとすると、トルク＋Ｔ１に対して逆方向で同じ大きさのトルク−Ｔ１を作用させれば、出力値Ｖａに対して逆方向で同じ大きさの出力値−Ｖａを得ることができる。また、故障検出信号ＶＥの値は中点Ｖｄと同じ値になり、使用範囲Ｒｖｔ内に設定することができる。
【００４３】
ところが、図６（ｂ）に示すように、磁歪式トルクセンサ３が、使用環境温度にさらされた後、例えば、１１０℃の温度雰囲気で、４００時間程度放置した後には、たとえば、ＶＴ３サブよりもＶＴ３メインの方が、大きくドリフトしたとする。ＶＴ３メインとＶＴ３サブの交点の出力値Ｖｅは、初期の中点ＶｄよりＶｆだけ大きくなり、ＶＴｍａｘより大きくなっている。故障検出信号ＶＥの値も出力値Ｖｅと同じ値になるので、使用範囲Ｒｖｔ内に設定することができなくなって、故障が検出されることになる。トルク検出信号ＶＳは、トルクが０であるときに原点を通らず０でない出力値Ｖｇを出力する。このため、トルク＋Ｔ１を作用させると出力値Ｖｂを得ることができるとして、トルク＋Ｔ１に対して逆方向で同じ大きさのトルク−Ｔ１を作用させても、出力値Ｖａに対して逆方向ではあるが同じ大きさの出力値は得ることはできず、異なる大きさの出力値Ｖｃが得られる。この相異により、ハンドルを右回転させたときと、左回転させたときで、操舵トルクの大きさが異なるという現象が生じることになる。
【００４４】
なお、トルク検出信号ＶＳは、トルクが０であっても出力値Ｖｇを出力するので、操舵トルクが作用していないとき、即ち、ハンドルを操作していないときでも、トルク検出信号ＶＳが出力値Ｖｇだけ出力されて、ブラシレスモータ４にモータ電流制御部１８で設定されるモータ電流信号Ｄが通電されることが考えられる。
【００４５】
ＶＴ３メインとＶＴ３サブのドリフトは、ＶＴ１メイン、ＶＴ１サブ、ＶＴ２メイン、ＶＴ２サブのドリフトによって起こるので、使用環境温度下における第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとの何らかの変質に起因していると考えられる。
【００４６】
そこで、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂに対して、昇温脱離ガス分析法（ＴＤＳ）で試料中の水素量を測定した。測定では、まず第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを操舵軸２１上に例えば、電気めっき法で組成Ｎｉ−３５％Ｆｅ、厚さ４０[μｍ]に成膜し、成膜後に第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを操舵軸２１から機械的に剥離させ、剥離した第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを表面の面積が３０[ｍｍ２]程度になるようにカットして試料を作製した。なお、剥離した第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの膜厚は、成膜時と同じ４０[μｍ]であった。次に作製した試料をガラス製のアンプルに入れて真空に引き、５[℃／分]の昇温速度で５００[℃]まで加熱した。加熱中のアンプル内の圧力変化をピラニ真空計で測定し、試料から放出された水素のモル数を求めた。さらにこれから、試料重量に対する脱離した水素ガス重量比ｘ（水素脱離量）を算出した。算出結果を図７に示す。横軸は、試料を５[℃／分]の昇温速度で加熱した際の試料温度ｔである。縦軸は水素の脱離量ｘである。水素の脱離速度は、１００[℃]付近から急激に上昇し、４００[℃]付近まで脱離が続くことがわかった。また、５００[℃]までの加熱により放出されたガスは、質量分析計により、すべて水素（Ｈ２）であることを確認している。
【００４７】
次に、図８に示すように、脱離量ｘを試料温度ｔで微分し、脱離速度（ｄｘ／ｄｔ）を算出した。脱離速度のプロファイルは、１２０[℃]前後にピークを持つモード１の水素と、２５０[℃]から３５０[℃]の広い範囲に渡ってピークを持つモード２の水素の分布が重なっているものと考えられる。また、４００[℃]付近に鋭敏なピークが存在するが、このピークはピーク温度以下の熱処理によって変化が無いことから、相変化や熱分解によって脱離された水素と考えられる。ここでモード1の水素は、めっきしてからの時間経過に伴い、脱離量の減少やピーク温度が高温側にシフトすることから磁歪膜の状態変化の主因であると考えられる。このモード１の水素の脱離を加速し磁歪膜の状態を安定化するには、磁歪膜と母材の特性を損なわない範囲で、できるだけ高温で熱処理すれば良く、例えば構造用材料などの場合、焼戻し温度に設定することが望ましい。なお、低温で熱処理する場合は熱処理時間を延長すれば良い。エンジンなどの高温環境での使用においては、更に高温で脱離するモード２の水素も安定化しておくことが望ましく、２５０℃以上の高温で熱処理すれば良い。
【００４８】
図９（ａ）は、モード１の水素が、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂに含有されている際の状態を示している。第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを構成する金属原子Ｍの格子間（隙間）に水素原子Ｈが固溶している。この水素原子が移動するための活性化エネルギは小さく、室温程度でも拡散することができる。したがって、市場環境下でも拡散により水素は第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂから脱離していく。
【００４９】
図９（ｂ）は、モード２の水素が、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂに含有されている際の状態を示している。成膜時に、発生する多量の水素が空孔の生成を誘起し、空孔−水素クラスタを形成し準安定状態となる。この場合、格子間位置に固溶している場合よりも、結合エネルギが高いためより高温になって初めて、水素の移動（拡散）が起こる。この、空孔−水素クラスタからの水素の脱離は２００℃以上の温度域から急激に増加することがわかった。
【００５０】
そして、モード１とモード２の水素原子Ｈの拡散移動により、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂ中の内部応力変化が発生し、磁歪特性を変化させる。更に、モード２については、過剰に空孔５７が存在するため、ニッケル（Ｎｉ）原子および鉄（Ｆｅ）原子等の金属原子Ｍの拡散移動が容易になり、この拡散移動によっても内部応力が変化し磁歪特性を変化させていると考えられる。
【００５１】
したがって、磁歪特性を変化させないためには、水素原子Ｈと空孔５７を拡散移動させなければよいと考えられる。そこで、使用環境温度下で水素原子Ｈと空孔５７が拡散移動しないように、それ以前に、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとから水素原子Ｈと空孔５７を低減しておけばよく、特に、水素原子Ｈに関しては、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとから脱離させればよい。そこで、自動車の製造過程で、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとを熱処理し、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとから水素を脱離させ、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとの中の水素濃度を低減させることとした。
【００５２】
以下では、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとの熱処理工程について検討した。
【００５３】
図１０に熱処理工程に用いた熱処理装置６１を示す。熱処理装置６１には、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとが成膜された操舵軸２１が複数本入れられ、同時に同一条件で加熱することができる。操舵軸２１は、チャンバ６２内に入れられ、チャンバ６２内に配置された台６３に差し込まれて立てられる。そして、電源６４を用いて第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂが加熱される。なお、操舵軸２１の１本は、ＴＤＳ用試料６５として、ＴＤＳの測定に提供され、脱離可能な水素が第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの中にどの程度あったのかを評価される。他の操舵軸２１は、使用環境温度下で磁歪特性がどの程度変化するかが評価される。
【００５４】
ところで、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとには、磁気異方性を付与する必要がある。磁気異方性の付与方法としては、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂ自身のクリープ特性を利用する。第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂに同じ大きさで逆回転方向のトルクを同時にそれぞれ加えて、３００〜４００[℃]程度に加熱する。室温で放置して降温した後に、加えていたトルクから開放する。
【００５５】
なお、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを操舵軸２１に接着する場合は、同じ大きさで逆回転方向のトルクを同時にそれぞれ加えている操舵軸２１上に接着し固定した後に加えていたトルクを開放すればよいので、磁気異方性の付与方法において、必ずしも、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂを加熱する必要はない。
【００５６】
しかし、磁気異方性の付与方法において、加熱する場合は、熱処理工程を兼ねるので、磁気異方性を付与しつつ、水素を脱離させて残存する水素を低減できるはずである。
【００５７】
以下では、図１１（ａ）と図１１（ｂ）とを用いて、磁気異方性の付与方法を詳細に説明する。
【００５８】
まず、図１１（ｂ）に示すように、高周波数の交流電流を通電する高周波コイル６７ａと６７ｂを操舵軸２１に通し、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの周囲にそれぞれを配置する。そして、図１１（ａ）の締結部２２を固定冶具６５ａに取り付けて固定し、固定部２８を固定冶具６５ｂに取り付けて固定する。第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとの間に設けられたフラット面２９にトルク付加冶具６６をかみ合わせて操舵軸２１をねじるように固定し、操舵軸２１にトルクを作用させる。ここで作用させるトルクの大きさは、図４に示すトルク＋Ｔｏの大きさに相当し、使用範囲Ｒｔの上限値の１．５倍以上が望ましい。具体的には、１５〜１００[Ｎｍ]程度の大きさのトルクを作用させる。このトルクが操舵軸２１に作用することにより、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂには互いに反対方向のトルクが作用する。トルクを作用させたままの状態で、高周波数の交流電流を高周波コイル６７ａと６７ｂに同時に１〜１０[秒]程度の時間の間通電する。この通電により第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂは加熱されて、クリープし、互いに反対方向の入力されていたトルクが開放される。この高周波加熱（ＨＦＨ）において、特長的なことは、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂが加熱されても、操舵軸２１は殆ど加熱されないことである。したがって、高周波加熱によって、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの熱処理温度が例えば４００℃になっても、操舵軸２１は加熱されないので、操舵軸２１が、クリープしたり結晶構造が遷移したりする影響を受けることがない。そして、この高周波加熱が、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとの中の水素濃度を低減させるための熱処理工程を兼ねることができると考えられる。
【００５９】
最後に、トルクを作用させたままの状態で、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの温度を室温まで下げる。そして、トルク付加冶具６６をフラット面２９から除いて、操舵軸２１に作用しているトルク付加冶具６６からのトルクを開放する。この開放によって、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂには、互いに反対方向のトルクが操舵軸２１から作用し、いわゆる磁気異方性が付与されたことになる。
【００６０】
以上により、高周波加熱（ＨＦＨ）により、熱処理工程を行い、図１０のＴＤＳ用試料６５と出力変化率測定用試料６６を得た。高周波加熱の熱処理条件は、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの熱処理温度が４００[℃]であり、熱処理時間が１秒間以上１０秒間以下であった。
【００６１】
ＴＤＳ用試料６５を用いて、図１２に示すように、昇温脱離ガス分析法の測定を行った。測定は、図７で説明した測定方法と同じ手順で行った。図１２中、「４００℃（ＨＦＨ）」と記載されているスペクトルは、高周波加熱（ＨＦＨ）による熱処理工程を行った第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂのスペクトルである。また、図１２中、「熱処理前」と記載されているスペクトルは、熱処理工程を行っていない第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂのスペクトルであり、図７に示したスペクトルに対応している。
【００６２】
図１２中、「４００℃（ＨＦＨ）＋１８０℃で２時間（アニール処理）」と記載されているスペクトルは、２段階の熱処理工程を施した場合を示している、第１段階として、高周波加熱（ＨＦＨ）による磁気異方性付与を兼ねる熱処理工程を行い、この後に引き続き、第２段階の熱処理工程として、熱処理装置６１で１８０[℃]の熱処理温度で２[時間]の熱処理時間におよぶアニール処理を行っている。
【００６３】
これらの昇温脱離ガス分析法の測定から、高周波加熱（ＨＦＨ）による熱処理工程を行うことにより、熱処理を行わない場合に比べて、（室温から５００℃まで加熱したときの）水素の脱離量を１２[ｐｐｍ]低減できている。また、アニール処理を加えることにより、さらに水素脱離量を低減でき、熱処理を行わない場合に比べて１４[ｐｐｍ]低減できている。
【００６４】
このことから、熱処理工程は、磁気異方性付与工程とアニール工程のように、熱処理温度が互いに異なる、あるいは、熱処理時間が分けられた複数の熱処理により行われても、それぞれの段階の熱処理で水素を低減させることができるので、水素の低減を本来の目的としない熱処理も、水素低減のための熱処理の１段階として考慮することができる。
【００６５】
また、熱処理工程を行うことにより、熱処理を行わない場合に比べて、水素の脱離量を低減できていることから、熱処理工程により、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂから水素が脱離し、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとに含有される水素が低減している。このため、昇温脱離ガス分析法の測定では、脱離する水素の脱離量ｘが低減していると考えられる。このことから、熱処理工程を行った第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとが、使用環境温度下に置かれても、昇温脱離ガス分析法の測定時と同様に、脱離する水素の脱離量ｘを低減できると考えられる。使用環境温度下において脱離する水素の脱離量ｘが低減できていれば、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの内部では、水素の拡散移動も減少して、内部応力も変化しにくいので、磁歪特性も変化しにくいと考えられる。
【００６６】
以上のことを明らかにするために、図１０の出力変化率測定用試料６６を用いて、図１３に示すように、出力変化率を測定した。出力変化率として、トルク検出信号ＶＳの図５のグラフにおける傾き（感度）の変化率、いわゆる感度の変化率ΔＶＳと、故障検出信号ＶＥの図５のグラフの出力値（中点）の変化率、いわゆる中点の変化率ΔＶＥとを測定した。
【００６７】
また、測定では、まず、出力変化率測定用試料６６を用いて、出力変化率測定用試料６６を図１の電動パワーステアリングシステム１に組み込んで、初期値の感度と中点と測定した。この後、出力変化率測定用試料６６を使用環境温度１１０[℃]の下に４００[時間]放置した。そして、再度、出力変化率測定用試料６６を電動パワーステアリングシステム１に組み込んで、使用環境放置後の感度と中点と測定した。使用環境放置後の感度から初期値の感度を引いた差を、初期値の感度で割って感度の変化率ΔＶＳを算出した。同様に、使用環境放置後の中点から初期値の中点を引いた差を、初期値の中点で割って中点の変化率ΔＶＥを算出した。
【００６８】
そして、出力変化率測定用試料６６とＴＤＳ用試料６５としては、３種類の異なる熱処理工程を行ったものを用意した。１種類目は、図１３中に、「４００℃（ＨＦＨ）」と記載したもので、図１２中の「４００℃（ＨＦＨ）」と同じ条件で熱処理している。２種類目は、図１３中に、「４００℃（ＨＦＨ）＋１８０℃（アニール処理）」と記載したもので、図１２中の「４００℃（ＨＦＨ）＋１８０℃（アニール処理）」と同じ条件で熱処理している。３種類目は、図１３中に、「３４５℃（ＨＦＨ）」と記載したもので、図１２中の「４００℃（ＨＦＨ）」の熱処理条件に対して、熱処理温度のみを４００[℃]から３４５[℃]に変更した条件で熱処理している。
【００６９】
図１３の横軸は、３種類のＴＤＳ用試料６５を用いて昇温脱離ガス分析法の測定を行い、分析温度４００[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘである。縦軸は、３種類の出力変化率測定用試料６６を用いて算出した感度と中点の出力変化率である。出力変化率の−５[％]以上５[％]以下の使用範囲が、図５の使用範囲Ｒｖｔに対応していると考えることができる。出力変化率が−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を外れると、故障検出部１９によって故障と判定されたり、運転者がハンドル操作する際に違和感を覚えさせたりする。したがって、出力変化率が−５[％]以上５[％]以下の使用範囲に入るような熱処理工程を行えばよいことになる。実施した３種類の熱処理工程はどれも、出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足していた。３種類の熱処理工程から、分析温度４００[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘが増加するほど、感度と中点の出力変化率も増加する傾向があることがわかった。
【００７０】
この傾向は、前記した熱処理工程を行い、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂとから水素を多く脱離させておく程、使用環境温度下において脱離する水素の脱離量ｘが低減でき、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの内部では、水素の拡散移動も減少して、内部応力も変化しにくいので、磁歪特性も変化しにくいということを示している。
【００７１】
このことから、感度の変化率ΔＶＳによって規定するのであれば、５００[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘが１５[ｐｐｍ]以下であれば、出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足することができる。同様に、中点の変化率ΔＶＥによって規定するのであれば、５００[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘが２７[ｐｐｍ]以下であれば、出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足することができる。
【００７２】
図１４には、図１２に示した「熱処理前」のスペクトルと、「４００℃（ＨＦＨ）」のスペクトルを再度記載している。この２つのスペクトルから、分析温度４００[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘが１５[ｐｐｍ]であるスペクトルを慨そうしたものが、許容量６９である。すなわち、分析温度４００℃までに脱離した水素の脱離量ｘが１５[ｐｐｍ]であるスペクトルであれば、分析温度３００[℃]に脱離した水素の脱離量ｘは１０[ｐｐｍ]であると予想でき、分析温度１５０[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘは３[ｐｐｍ]であると予想できる。
【００７３】
このことから、逆に、分析温度３００[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘが１０[ｐｐｍ]以下であれば、感度の出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足すると判定することができる。同様に、分析温度１５０[℃]までに脱離した水素の脱離量ｘが３[ｐｐｍ]以下であれば、感度の出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足すると判定することができる。以上から、スペクトルが通過可能な通過可能領域６８を設定することができる。
【００７４】
図１５は、水素の脱離量ｘを同じにしたときの熱処理温度と熱処理時間の関係を示している。水素の脱離量ｘとしては、熱処理温度を、使用環境温度の１１０[℃]とし、熱処理時間を、「据え切り」操作をしたときに、ハンドルの右回転と左回転とで補助操舵力の大きさが異なると運転者に認識される時間である４００[時間]とした場合の脱離量とした。そして、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂの主成分であり、同じ結晶構造を持つＮｉ中の空孔（図９の５７に相当）の拡散移動の活性化エネルギと拡散係数から、シミュレーションにより、熱処理温度と熱処理時間の関係を求めた。これより、４００[℃]の熱処理温度では、１．８[秒間]の熱処理時間ですむことがわかった。この結果は、高周波加熱（ＨＦＨ）で４００[℃]の熱処理温度で１〜１０秒程度の熱処理時間で、感度と中点の出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足した図１３の結果とよい一致を示している。
【００７５】
また、図１５より、１５０[℃]の熱処理温度では、２０[時間]の熱処理時間で、感度と中点の出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足すると推察できる。同様に、３００[℃]熱処理温度では、３６[秒間]（１×１０−２ [時間]）の熱処理時間で、感度と中点の出力変化率−５[％]以上５[％]以下の使用範囲を満足すると推察できる。
【００７６】
これらのことによれば、熱処理工程における熱処理温度と熱処理時間を、熱処理装置６１に応じて設定することができる。例えば、熱処理温度を高温に設定できない低温用の恒温槽を熱処理装置６１として用いるのであれば、その恒温槽の低温の熱処理温度に応じて熱処理時間を設定することができる。熱処理温度を高温に設定する焼入れ装置や焼きならし装置を熱処理装置６１として用いるのであれば、高温の熱処理温度に応じて熱処理時間を設定することができる。このように、熱処理装置６１の選択の自由度を向上させることができる。
【００７７】
また、図１５に示す熱処理温度と熱処理時間の関係に基づいて、熱処理温度と熱処理時間とを設定する熱処理条件設定工程を、熱処理工程に先立って実施してもよい。熱処理条件設定工程では、熱処理温度に応じて、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂから水素を低減するのに必要な熱処理時間を設定することができる。逆に、熱処理時間に応じて、第１磁歪膜３ａと第２磁歪膜３ｂから水素を低減するのに必要な熱処理温度を設定することができる。
【００７８】
以上のように、自動車でいうと４００時間かかる一生分の経年変化を、短時間の熱処理工程により、加速させることができ、その後は、経年変化の変化率を抑制できる。このため、使用環境温度下でも、検出される操舵トルクの信号の大きさがシフトせず、同じ操舵力でハンドルを切れば、右回転させたときと、左回転させたときで、検出される操舵トルクの信号の大きさが等しくなる磁歪式トルクセンサを提供できる。
【符号の説明】
【００７９】
１      電動パワーステアリングシステム
３      磁歪式トルクセンサ
３ａ    第１磁歪膜
３ｂ    第２磁歪膜
２１    操舵軸
２２    締結部
２３    シール
２４、２５、２６、２７  軸受け
２８    固定部
２９    フラット面
３１    第１メインコイル
３２    第１サブコイル
３３    第２メインコイル
３４    第２サブコイル
３５    変換回路
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ  増幅回路
３６    ＶＴ３メイン算出部
３７    ＶＴ３サブ算出部
５７    空孔
５８    クラスタ
６１    熱処理装置
６５ａ、６５ｂ  固定冶具
６６    トルク付加冶具
６７ａ、６７ｂ  高周波コイル
６８    通過可能領域
６９    許容値
【図１】
2010044080.tif 000003
【図２】
2010044080.tif 000004
【図３】
2010044080.tif 000005
【図４】
2010044080.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010044080.tif 000010
【図９】
2010044080.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010044080.tif 000013
【図１２】
2010044080.tif 000014
【図１３】
2010044080.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2010044080.tif 000017