(57)【要約】【課題】簡単な構成で、磁歪膜とコイルとの位置関係に関するばらつきの発生源を有効に減らすようにして、磁歪膜の軸方向の長さを短くしても、特性のばらつきを引き起こすことがほとんどなく、装置の小型化、簡単化を図ることができる磁歪式トルクセンサを提供する。【解決手段】操舵軸２２の表面に設けられた１つの磁歪膜８０と、該磁歪膜８０の磁気特性の変化を検出する第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂとを有する磁歪式トルクセンサ５０であって、１つの磁歪膜８０は、それぞれ逆の磁気異方性を有する第１異方性部９２ａと第２異方性部９２ｂとを有し、第１異方性部９２ａに対向して第１コイル８２ａが配置され、第２異方性部９２ｂに対向して第２コイル８２ｂが配置される。【選択図】図２
2010249733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材に設けられた少なくとも１つの磁歪膜と、該磁歪膜の磁気特性の変化を検出するコイルとを有する磁歪式トルクセンサであって、
少なくとも１つの前記磁歪膜は、複数の異なる磁気異方性を有することを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
【請求項２】
請求項１記載の磁歪式トルクセンサにおいて、
前記コイルは、前記磁歪膜のうち、膜厚が一定の部分に対向して配置されていることを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の磁歪式トルクセンサにおいて、
前記軸部材に、１つの前記磁歪膜が形成され、
１つの前記磁歪膜は、それぞれ逆の磁気異方性を有する第１異方性部と第２異方性部とを有し、
前記第１異方性部と前記第２異方性部に対向してそれぞれコイルが配置されていることを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサにおいて、
少なくとも１つの前記磁歪膜は、前記軸部材に対するＮｉ−Ｆｅめっき処理にて形成されていることを特徴とする磁歪式トルクセンサ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁歪式トルクセンサの製造方法であって、
前記軸部材の表面に前記磁歪膜を形成する磁歪膜形成工程と、
前記軸部材に捩りトルクを加えた状態で高周波加熱する熱処理工程とを有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６】
請求項５記載の磁歪式トルクセンサの製造方法において、
前記熱処理工程は、
前記軸部材に形成された１つの前記磁歪膜の第１部位に対向する位置に加熱コイルを配置して、前記軸部材に一方向に捩りトルクを加えた状態で高周波加熱し、磁気異方性を付与する第１熱処理工程と、
前記軸部材に形成された１つの前記磁歪膜の第２部位に対向する位置に加熱コイルを配置して、前記軸部材に他方向に捩りトルクを加えた状態で高周波加熱し、磁気異方性を付与する第２熱処理工程とを有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７】
請求項５又は６記載の磁歪式トルクセンサの製造方法において、
前記磁歪膜形成工程は、
前記軸部材にＮｉ−Ｆｅめっき処理を施して、前記軸部材の表面に前記磁歪膜を形成することを特徴とする磁歪式トルクセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪に起因する磁気特性の変化に基づいてトルクを検出する磁歪式トルクセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電動パワーステアリング装置は、操舵系にモータを備え、モータから供給する動力を制御装置を用いて制御することにより、運転者の操舵トルクを軽減している。
【０００３】
従来の電動パワーステアリング装置２００は、図１１に示すように、ステアリングギヤボックス２０２内に、ステアリングホイール２０４に連結するステアリング軸２０６に作用する操舵トルクを検出するための操舵トルク検出部（トルクセンサ２０８）が設けられ、その検出値は制御装置へ入力されて、モータに適切な補助操舵トルクを発生させるための基準信号として供給される。
【０００４】
すなわち、運転者がステアリングホイール２０４を操作することによって生じた操舵トルクと操舵角が、ステアリング軸２０６等を経由してステアリングギヤボックス２０２の操舵軸２１０に入力されるようになっている。
【０００５】
ステアリングギヤボックス２０２は、上述した操舵軸２１０と、上述したトルクセンサ５０と、運転者の操舵に対して動力補助するモータ２１２と、このモータ２１２の回転トルクを倍力する減速装置２１４（ウォーム２１６及びウォームホイール２１８）と、ラック・ピニオンギヤ２２０と、該ラック・ピニオンギヤ２２０のラックギヤ２２２とボールねじ２２４のねじ溝２２６とが形成されたラック軸２２８とを有する。
【０００６】
操舵軸２１０は、一方の端部に、ステアリングホイール２０４が、ステアリング軸２０６等を介して連結され、他方の端部がラック・ピニオンギヤ２２０のピニオンギヤ２３０を構成している。
【０００７】
そして、減速装置２１８にて倍力された回転トルクは、ボールねじ２２４を介してラック軸２２８の軸方向の推力に変換され、タイロッド２３２ａ及び２３２ｂを介して左右のタイヤ２３４ａ及び２３４ｂに伝達される。これにより、ステアリングホイール２０４の操舵角に応じてタイヤ２３４ａ及び２３４ｂが鉛直方向を中心に回転し、車両の向きが変わることになる。
【０００８】
このとき、制御装置２３６（ＥＣＵ）は、少なくともトルクセンサ２０８からの信号を基本にして、例えば車速センサ２３８等の信号に基づいてモータ２１２を駆動制御する。
【０００９】
例えば運転者が操作したときの操舵トルクをトルクセンサ２０８により検出し、制御装置２３６を介してトルクセンサ２０８の出力信号を基に車速センサ２３８からの信号等に応じてモータ２１２を駆動制御する。このときのモータ発生トルクは、ラック・ピニオンギヤ２２０のピニオンギヤ２３０に作用され、その結果、ステアリングホイール２０４を回転するのに必要なトルクが軽減され、運転者の操舵トルク負担を軽減している。
【００１０】
上述のトルクセンサ２０８としては、ピニオンの入出力軸間に設けたトーションバーの捻れを利用するトーションバー式のほか、磁歪式が知られている。従来の磁歪式のトルクセンサ２０８の一例としては、図１１に示すように、運転者がステアリングホイール２０４を操作することによって生じた操舵トルクと操舵角が、連結部２４０（例えばセレーション）を経由して操舵軸２１０に入力されるようになっている。操舵軸２１０は、一方の端部寄りに設置された第１軸受け２４２ａ、中央部分に設置された第２軸受け２４２ｂ及び他方の端部に設置された第３軸受け２４２ｃによりステアリングギヤボックス２０２に回転自在に支持されている。
【００１１】
従来では、操舵軸２１０の表面に例えばＮｉ−Ｆｅめっき処理によって、２つの磁歪膜（第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂ）をそれぞれ上下の位置関係となるように、且つ、それぞれ逆方向の磁気異方性となるように軸方向所定幅で成膜するようにしている。そして、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂに操舵トルクが作用したとき、磁気異方性に基づいて発生する逆磁歪特性を、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの周囲に配設された第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂの交流抵抗等を利用して、操舵トルクを検知するものである。このような磁歪式トルクセンサ２０８は、例えば特許文献１、特許文献２で開示されている。
【００１２】
ここで、従来の磁歪式トルクセンサ２０８の具体的構成について図１２〜図１９を参照しながら説明する。
【００１３】
上述したＮｉ−Ｆｅめっき処理による第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂは、操舵軸２１０をマスキングした状態で膜厚約４０μｍのめっき処理をすることにより被着される（図１５参照）。
【００１４】
図１２は、従来の磁歪式トルクセンサ２０８における第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂと第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂとの配置関係を示す模式図である。操舵軸２１０の表面には、第１磁歪膜２４４ａと、第１磁歪膜２４４ａに間隔（間隙２４８）を設けて形成された第２磁歪膜２４４ｂとが設けられており、これら第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの近傍に微小の空隙（約０．５ｍｍ）を介して配置された第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂが配置されている。これら第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂには、図示されない検出回路が接続されている。第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂには、それぞれ磁気シールド用の第１バックヨーク２５０ａ及び第２バックヨーク２５０ｂが取り付けられ、これら第１バックヨーク２５０ａと第２バックヨーク２５０ｂとの間にスペーサ２５２が介在されている。
【００１５】
この従来の磁歪式トルクセンサ２０８において、このとき、操舵軸２１０にトルクが作用すると、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂにもトルクが作用し、このトルクに応じて第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂに逆磁歪効果が生じる。この逆磁歪効果によって第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの透磁率が変化し、これによって第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂのインダクタンスが変化する。検出回路から第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂに高周波の交流電圧（励磁電圧）が供給された状態であると、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂのインダクタンスの変化を電圧の変化としてトルクを検出することができる。
【００１６】
このような逆磁歪特性の一例を図１３に示す。図１３において、横軸は操舵トルク、縦軸は第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂに交流電圧を印可したときの第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂによって検出されるインピーダンスを示している。曲線Ｃ１０は、第１コイル２４６ａによって検出されるインピーダンスの変化を示し、曲線Ｃ１１は、第２コイル２４６ｂによって検出されるインピーダンスの変化を示している。
【００１７】
第１コイル２４６ａによる検出では、操舵トルクが負から正になるにつれてインピーダンスは増加し、操舵トルクが正の値Ｔ１となったとき、インピーダンスはピーク値Ｐ１をとり、操舵トルクがＴ１以上では減少する。また、第２コイル２４６ｂによる検出では、操舵トルクが正から負になるにつれてインピーダンスあるいは誘導電圧は増加し、操舵トルクが負の値−Ｔ１のときインピーダンスはピーク値Ｐ１をとり、さらに操舵トルクを増加すると減少する。このように、第１コイル２４６ａで得られる操舵トルク−インピーダンス特性と第２コイル２４６ｂで得られる操舵トルク−インピーダンス特性は略凸形状を示し、第１コイル２４６ａで得られる操舵トルク−インピーダンス特性と第２コイル２４６ｂで得られる操舵トルク−インピーダンス特性は、先に述べた第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂのそれぞれ逆方向となる磁気異方性を反映して縦軸に対してほぼ対称的になる。なお、図１３に示す特性曲線Ｃ１２は第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂに異方性を付与する前の特性である。
【００１８】
ここで、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂにそれぞれ異方性を付与して、曲線Ｃ１０及び曲線Ｃ１１の特性を与えるための手法を以下に示す。
【００１９】
先ず、図１４Ａに示すように、操舵軸２１０に所定トルク（１０ｋｇｍ）を加えた状態で、上側の第１磁歪膜２４４ａを、加熱コイル２５４による高周波加熱によって３００℃まで加熱し、その後、冷却し、冷却後、所定トルクを取り除くことによって異方性を付与する。
【００２０】
その後、図１４Ｂに示すように、図１４Ａとは反対方向に、操舵軸２１０に所定トルク（１０ｋｇｍ）を加えた状態で、今度は下側の第２磁歪膜２４４ｂを、加熱コイル２５４による高周波加熱によって３００℃まで加熱し、その後、冷却し、冷却後、所定トルクを取り除くことによって異方性を付与する。
【００２１】
このように、図１３において、直線Ｌ１０は、第１コイル２４６ａにより検出された特性曲線Ｃ１０から第２コイル２４６ｂにより検出された特性曲線Ｃ１１を引いた値を示すものであり、操舵トルクがゼロのときにその値はゼロとなり、操舵トルクの使用範囲Ｗにおいては、操舵トルクの変化にほぼ直線的に変化することを示す。磁歪式トルクセンサ２０８は、このような特性曲線Ｃ１０及びＣ１１の中でも、特に、トルク中立点付近のほぼ一定勾配とみなされる領域を使用することで、入力される操舵トルクの方向と大きさに対応した検出信号を出力している。また、直線Ｌ１０の特性を利用することで、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂの値から操舵トルクを検出することができる。
【００２２】
さらに、図１３において、直線Ｌ２０は、第１コイル２４６ａにより検出された特性曲線Ｃ１０と、第２コイル２４６ｂにより検出された特性曲線Ｃ１１を加えた値に一定値を加えた値であり、操舵トルクによらず一定の値を示す。この信号が所定範囲内にあることを監視することにより、検出回路や第１コイル２４６ａ、第２コイル２４６ｂの故障を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開２００２−２５７６４８号公報
【特許文献２】特開２００４−３４０７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、磁歪式トルクセンサ２０８においては、２つの磁歪膜（第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂ）を間隙２４８を置いて上下に形成するようにしている。そのため、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの成膜位置のばらつき、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの長さのばらつき、並びに第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂの取り付け位置のばらつき等によって、出力特性が変化してしまう。
【００２５】
そこで、従来では、これを避けるために、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向の寸法を第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂに対して長くして、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの各中央部に、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂが対向するように位置決めしていた。この場合、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向の寸法を大きくする必要があるため、磁歪式トルクセンサ２０８並びに該磁歪式トルクセンサ２０８が設置される電動パワーステアリング装置が大型化するという問題がある。
【００２６】
実例を挙げると、磁歪式トルクセンサ２０８においては、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの各上下端部では透磁率が不均一な部分が存在する。例えばＮｉ−Ｆｅメッキにて第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂを設ける場合、図１５に示すようにマスキングした状態で、めっき浴に浸して電界めっき処理にて設ける。この場合、マスクとしては、操舵軸２１０の一方の端部をマスキングする第１マスク２５６ａと、操舵軸２１０の他方の端部から軸方向中央部までをマスキングする第２マスク２５６ｂと、第１磁歪膜２４４ａと第２磁歪膜２４４ｂ間の間隙２４８をマスキングする第３マスク２５６ｃが用いられる。そして、めっき処理の際に、導電体である操舵軸２１０と第１マスク２５６ａ〜第３マスク２５６ｃとの各境界部は電気力線が集中する。そのため、図１６Ａに示すように、操舵軸２１０のうち、露出している部分（第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂが形成される部分）の軸方向上端と下端における電流密度が高くなり、その結果、図１６Ｂに示すように、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向上端と下端における膜厚が局部的に厚くなり、膜厚の不均一な部分が形成される。図１７に示すように、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂがこの不均一な部分に対向すると、出力特性（第１コイル２４６ａからの検出信号ＶＴ１及び第２コイル２４６ｂからの検出信号ＶＴ２）が変化してしまい、例えば、操舵トルクがゼロのときの電圧（中点電圧）及びゲインが、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂで異なる、若しくは電圧（中点電圧）及びゲインが不均一な部分に対向しない時と異なるという不都合が生じる。
【００２７】
第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの不均一な部分に対向する理由として以下の事項が挙げられる。例えば、図１１に示すように、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂを備えたコイルハウジング２５８と操舵軸２１０は、ステアリング・ギヤボックス２０２に固定されるが、このとき、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂの固定位置と第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの固定位置並びに、部品の公差がずれることにより生じる。
【００２８】
これを避けるために、従来では、図１８に示すように、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向寸法を第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂに対して長くして、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの各中央部の膜厚が一定の部分に、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂが対向するように位置決めして、中点電圧及びゲインが、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂで一致するようにしていた。
【００２９】
しかし、膜厚の不均一な部分は、第１磁歪膜２４４ａで上下２箇所、第２磁歪膜２４４ｂで上下２箇所、合計４箇所あり、これを避けて第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂを配置するためには、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向に沿った長さを大きくする必要があり、磁歪式トルクセンサ２０８並びに該磁歪式トルクセンサ２０８が設置される電動パワーステアリング装置が大型化するという問題がある。もちろん、第１磁歪膜２４４ａと第２磁歪膜２４４ｂ間の間隙２４８を狭くすることも考えられるが、間隙２４８を形成するための第３マスク２５６ｃは、例えば図１９に示すように、左右に分離する例えば半円状の２つのマスク本体２５８ａ及び２５８ｂを互いに端面を対向させ、片側から２つのボルト２６０をねじ込むことによって構成するようにしているため、マスク本体２５８ａ及び２５８ｂの高さ（幅）を狭くすることには、ボルト２６０の寸法との関係もあり、限界がある。
【００３０】
このように、従来の磁歪式トルクセンサ２０８は、特性（ゲインや中点）のばらつきが大きく、これを調整するための機構や回路が必要で、装置が大型化・複雑化していた。また、複雑なマスキングが必要なため、製造工程が煩雑で、生産効率を上げることができず、製造コストの低廉化に限界があった。
【００３１】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、ばらつきの発生源を有効に減らすことができ、しかも、磁歪膜の軸方向の長さを短くしても、特性のばらつきを引き起こすことがほとんどなく、装置の小型化、簡単化を促進させることができる磁歪式トルクセンサ及びその製造方法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】
【００３２】
［１］第１の本発明に係る磁歪式トルクセンサは、軸部材に設けられた少なくとも１つの磁歪膜と、該磁歪膜の磁気特性の変化を検出するコイルとを有する磁歪式トルクセンサであって、少なくとも１つの前記磁歪膜は、複数の異なる磁気異方性を有することを特徴とする。
【００３３】
これにより、磁歪膜に対するコイルの配置に関するばらつき要因を減らすことができ、ばらつき低減のために行われていた磁歪膜の軸方向の長さを長くするという対策が不要となるため、磁歪式トルクセンサの小型化、ひいては、該磁歪式トルクセンサを設置した装置の小型化を図ることができる。また、磁歪膜を形成する際に生じる磁歪膜の膜厚のばらつきによる出力特性の変化を防ぐことができるため、軸部材に加わったトルクを正確に検出することが可能となる。
【００３４】
［２］第１の本発明において、前記コイルは、前記磁歪膜のうち、膜厚が一定の部分に対向して配置されていてもよい。これにより、磁歪膜を形成する際に生じる磁歪膜の膜厚のばらつきによる出力特性の変化を防ぐことができるため、軸部材に加わったトルクを正確に検出することが可能となる。
【００３５】
［３］第１の本発明において、前記軸部材に、１つの前記磁歪膜が形成され、１つの前記磁歪膜は、それぞれ逆の磁気異方性を有する第１異方性部と第２異方性部とを有し、前記第１異方性部と前記第２異方性部に対向してそれぞれコイルが配置されていてもよい。これにより、磁歪式トルクセンサを電動パワーステアリング装置のトルクセンサとして適用することができ、電動パワーステアリング装置の小型化を図ることが可能となる。
【００３６】
［４］第１の本発明において、少なくとも１つの前記磁歪膜は、前記軸部材に対するＮｉ−Ｆｅめっき処理にて形成されていてもよい。これにより、磁歪膜のうち、膜厚が不均一な部分は、磁歪膜の両端部のみになり、それ以外は、膜厚がほぼ均一とされた部分となる。従って、コイルを配置するときは、磁歪膜の両端部のみを避ければよく、しかも、磁歪膜を分離するための間隙がないため、磁歪膜の軸方向の長さを短くすることができ、磁歪式トルクセンサの小型化、ひいては、該磁歪式トルクセンサを設置した装置の小型化を図ることができる。
【００３７】
［５］第２の本発明に係る磁歪式トルクセンサの製造方法は、軸部材に設けられた少なくとも１つの磁歪膜と、該磁歪膜の磁気特性の変化を検出するコイルとを有する磁歪式トルクセンサの製造方法であって、前記軸部材の表面に前記磁歪膜を形成する磁歪膜形成工程と、前記軸部材に捩りトルクを加えた状態で高周波加熱する熱処理工程とを有する。
【００３８】
これにより、高周波加熱によって、磁歪膜に対して局部的に異方性を付与することができるため、磁歪膜自体の軸方向の長さを短くすることができる。これは、磁歪式トルクセンサの小型化につながる。
【００３９】
［６］第２の本発明において、前記熱処理工程は、前記軸部材に形成された１つの前記磁歪膜の第１部位に対向する位置に加熱コイルを配置して、前記軸部材に一方向に捩りトルクを加えた状態で高周波加熱し、磁気異方性を付与する第１熱処理工程と、前記軸部材に形成された１つの前記磁歪膜の第２部位に対向する位置に加熱コイルを配置して、前記軸部材に他方向に捩りトルクを加えた状態で高周波加熱し、磁気異方性を付与する第２熱処理工程とを有するようにしてもよい。
【００４０】
これにより、前記磁歪膜に、それぞれ逆の磁気異方性を有する第１異方性部と第２異方性部をもたせることができ、しかも、高周波加熱によって異方性を付与することから、局部的に第１異方性部と第２異方性部を形成することができる。これは、磁歪膜の軸方向の長さを短くしながらも、磁歪膜に複数の磁気異方性を付与できることになり、磁歪式トルクセンサを例えば電動パワーステアリング装置のトルクセンサとして適用した場合に、電動パワーステアリング装置の小型化を図ることが可能となる。
【００４１】
［７］第２の本発明において、前記磁歪膜形成工程は、前記軸部材にＮｉ−Ｆｅめっき処理を施して、前記軸部材の表面に前記磁歪膜を形成するようにしてもよい。これにより、磁歪膜のうち、膜厚が不均一な部分は、磁歪膜の両端部のみになり、それ以外は、膜厚がほぼ均一とされた部分となる。従って、コイルを配置するときは、磁歪膜の両端部のみを避ければよく、しかも、磁歪膜を分離するための間隙がないため、磁歪膜の軸方向の長さを短くすることができ、磁歪式トルクセンサの小型化、ひいては、該磁歪式トルクセンサを設置した装置の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように、本発明に係る磁歪式トルクセンサ及びその製造方法によれば、簡単な構成で、ばらつきの発生源を有効に減らすことができ、しかも、磁歪膜の軸方向の長さを短くしても、特性のばらつきを引き起こすことがほとんどなく、装置の小型化、簡単化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置を示す構成図である。
【図２】本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサを信号処理の一例と共に示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサの操舵トルクに対するトルク検出値（検出データ）の変化を示す特性図である。
【図４】図４Ａは本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサの全体を一部省略して示す断面図であり、図４Ｂは従来例に係る磁歪式トルクセンサの全体を一部省略して示す断面図である。
【図５】図５Ａは本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサの要部を一部省略して示す側面図であり、図５Ｂは従来例に係る磁歪式トルクセンサの要部を一部省略して示す側面図である。
【図６】本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサの製造方法を示す工程ブロック図である。
【図７】操舵軸をマスキングして磁歪膜を形成した状態を示す工程図である。
【図８】図８Ａは磁歪膜をめっき処理にて形成する過程において、めっき膜表面の電流密度の軸方向のばらつきを示す特性図であり、図８Ｂは磁歪膜の膜厚の軸方向のばらつきを示す特性図である。
【図９】図９Ａは磁歪膜の上部を高周波加熱している状態を示す工程図であり、図９Ｂは磁歪膜の下部を高周波加熱している状態を示す工程図である。
【図１０】操舵軸へのトルク印加、高周波加熱、冷却、トルク開放のタイミングを示すシーケンス図である。
【図１１】従来例に係る磁歪式トルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置を示す構成図である。
【図１２】従来例に係る磁歪式トルクセンサの要部を一部省略して示す側面図である。
【図１３】従来例に係る磁歪式トルクセンサの操舵トルクに対するインピーダンスの変化を示す特性図である。
【図１４】図１４Ａは従来例に係る磁歪式トルクセンサにおいて、第１磁歪膜に異方性を付与する過程を示す工程図であり、図１４Ａは第２磁歪膜に異方性を付与する過程を示す工程図である。
【図１５】従来例に係る磁歪式トルクセンサにおいて、操舵軸をマスキングして磁歪膜を形成した状態を示す工程図である。
【図１６】図１６Ａは第１磁歪膜及び第２磁歪膜をめっき処理にて形成する過程において、めっき膜表面の電流密度の軸方向のばらつきを示す特性図であり、図１６Ｂは第１磁歪膜及び第２磁歪膜の膜厚の軸方向のばらつきを示す特性図である。
【図１７】第１磁歪膜及び第２磁歪膜のそれぞれ膜厚が不均一な部分に第１コイル及び第２コイルが対向した場合の出力特性を示す説明図である。
【図１８】第１磁歪膜及び第２磁歪膜のそれぞれ膜厚が均一な部分に第１コイル及び第２コイルが対向した場合の出力特性を示す説明図である。
【図１９】第１磁歪膜及び第２磁歪膜間の間隙を形成するための第３マスクを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明に係る磁歪式トルクセンサ及びその製造方法の実施の形態例を図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００４５】
先ず、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置１０について図１を参照しながら説明する。
【００４６】
この電動パワーステアリング装置１０は、図１に示すように、運転者がステアリングホイール１２を操作することによって生じた操舵トルクと操舵角が、ステアリング軸１４、第１自在継手１６ａ、中間軸１８、第２自在継手１６ｂ、連結部１７（例えばセレーション）を経由してステアリングギヤボックス２０の操舵軸２２に入力されるようになっている。
【００４７】
ステアリングギヤボックス２０は、上述した操舵軸２２と、運転者の操舵トルクを検出するセンサである本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ（以下、トルクセンサ５０と記す）と、運転者の操舵に対して動力補助するモータ５２（例えばブラシレスモータ）と、このモータ５２の回転トルクを倍力する減速装置５４（ウォーム５６及びウォームホイール５８）と、ラック・ピニオンギヤ６０と、該ラック・ピニオンギヤ６０のラックギヤ６２とボールねじ６４のねじ溝６６とが形成されたラック軸６８とを有する。減速装置５４のウォームホイール５８はボールねじ６４に固定されている。
【００４８】
操舵軸２２は、一方の端部に、ステアリングホイール１２が、ステアリング軸１４、第１自在継手１６ａ、中間軸１８及び第２自在継手１６ｂを介して連結され、他方の端部がラック・ピニオンギヤ６０のピニオンギヤ７０を構成している。
【００４９】
そして、減速装置５４にて倍力された回転トルクは、ボールねじ６４を介してラック軸６８の軸方向の推力に変換され、タイロッド７２ａ及び７２ｂを介して左右のタイヤ７４ａ及び７４ｂに伝達される。これにより、ステアリングホイール１２の操舵角に応じてタイヤ７４ａ及び７４ｂが鉛直方向を中心に回転し、車両の向きが変わることになる。
【００５０】
このとき、制御装置７６（ＥＣＵ）は、少なくともトルクセンサ５０からの信号を基本にして、例えば車速センサ７８等の信号に基づいてモータ５２を駆動制御する。なお、図１では、各種配線、例えば制御装置７６とトルクセンサ５０間の配線、制御装置７６とモータ５２間の配線等を省略して示してある。
【００５１】
例えば運転者が操作したときの操舵トルクをトルクセンサ５０により検出し、制御装置７６を介してトルクセンサ５０の出力信号を基に車速センサ７８からの信号等に応じてモータ５２を駆動制御する。このときのモータ発生トルクは、減速装置５４とボールねじ６４を介してラック軸６８に作用し、その結果、ステアリングホイール１２を回転するのに必要なトルクが軽減され、運転者の操舵トルク負担を軽減している。
【００５２】
例えば、操舵トルクをＴｓ、アシスト量ＡHの係数を、例えば一定のｋAとすると、
ＡH＝ｋA×Ｔｓ
であるから、負荷をピニオントルクＴｐ±で考えると、
Ｔｐ＝Ｔｓ＋ＡH
＝Ｔｓ＋ｋA×Ｔｓ
であり、その結果、操舵トルクＴｓは、
Ｔｓ＝Ｔｐ／（１＋ｋA）
となる。
【００５３】
従って、操舵トルクＴｓは、非アシスト時のピニオントルクＴｐの１／（１＋ｋA）に軽減される。この場合、ｋA＞０又はｋA＝０である。
【００５４】
なお、車速が高速走行になるに従って、路面からタイヤへの反力が減少することから、ステアリングホイール１２を操作する際の手応え感が減少することになるが、定数ｋAを車速の関数として、車速の増大に伴って小さくすることによって、車両が高速走行になるに従って手応え感が減少するのを抑制することができる。その際にも操舵トルクＴｓを大きくして手応え感を付与することができる。
【００５５】
そして、トルクセンサ５０は、図２に示すように、操舵軸２２の外周面に設けられた１つの磁歪膜８０と、操舵軸２２に作用される捩りトルクに応じて変化する磁歪膜８０の透磁率の変化を検出する第１コイル８２ａと第２コイル８２ｂと、少なくとも操舵軸２２、磁歪膜８０、第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂを収容するハウジング８３により構成される。また、第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂには、それぞれ磁気シールド用の第１バックヨーク８４ａ及び第２バックヨーク８４ｂが取り付けられ、これら第１バックヨーク８４ａと第２バックヨーク８４ｂとの間に、第１コイル８２ａと第２コイル８２ｂとの位置決め等を兼ねたスペーサ８５が介在されている。操舵軸２２は、一方の端部寄りに設置された第１軸受け８６ａ、中央部分に設置された第２軸受け８６ｂ及び他方の端部に設置された第３軸受け８６ｃによりハウジング８３に回転自在に支持されている。また、ハウジング８３は、操舵軸２２の一方の端部寄りに開口部８８を有し、該開口部８８には、シール部材９０が設けられて、ハウジング８３内及びステアリングギヤボックス２０内の気密が保たれている。
【００５６】
上述したように、操舵軸２２の一方の端部寄りの外周面には、例えばＮｉ−Ｆｅめっき処理によって、正の磁歪定数を示す磁歪材による所定の膜厚（例えば３５〜４５μｍ以下）の１つの磁歪膜８０が設けられている。この磁歪膜８０には、２つの互いに逆方向の磁気異方性を有する第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂが付与されている。これら第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂは、操舵軸２２に所定の捩りトルクを印加し、高周波加熱により加熱し、室温に戻し、捩りトルクを取り去ることにより付与されている。これにより、磁歪膜８０に捩りトルクが印加されていない場合においても、常に引っ張り応力がかかっており、引っ張りの歪が加わっているため、逆磁歪特性でのヒステリシスが小さくなっている。なお、操舵軸２２のうち、磁歪膜８０が形成される外周部分は、機械加工後にアルカリ洗浄や水洗いや酸洗浄等が適宜施され、磁歪膜８０との密着性が向上されている。
【００５７】
また、第１異方性部９２ａに対向して第１コイル８２ａが微小の空隙を介して配置され、第２異方性部９２ｂに対向して第２コイル８２ｂが微小の空隙を介して配置されている。従って、操舵軸２２にトルクが作用したとき、磁歪膜８０の第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂにもトルクが作用し、このトルクに応じて磁歪膜８０の第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂに逆磁歪効果が生じる。そのため、図示しないコネクタを介して制御装置７６によって第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂに高周波の交流電圧（励磁電圧）を供給したときに、トルクに基づく第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂの逆磁歪効果による磁界の変化を第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂによりインピーダンスあるいは誘導電圧の変化として検出することができる。このとき、捩りトルク以外にも常に引っ張り応力が磁歪膜８０に印加された状態となっているため、ヒステリシスが小さい特性が得られ、このインピーダンスあるいは誘導電圧の変化から、操舵軸２２に加えられたトルクを検出することができることになる。
【００５８】
すなわち、第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂへの交流通電により、操舵トルクに応じて生じる磁歪膜８０の第１異方性部９２ａと第２異方性部９２ｂの透磁率の変化が、それぞれインピーダンス変化として検出され、インターフェイス部９４の検出回路においてそれぞれ第１検出電圧ＶＴ１及び第２検出電圧ＶＴ２に変換され、さらに、インターフェイス部９４のＡ／Ｄ変換器においてデジタルの第１検出データＤＴ１、第２検出データＤＴ２に変換されて出力される。なお、このインターフェイス部９４は、制御装置７６内に設けても、ハウジング８３内に設けてもよい。
【００５９】
これらの透磁率の変化、すなわち、第１検出データＤＴ１、第２検出データＤＴ２は、インターフェイス部９４を介して制御装置７６内の演算部９６に取り込まれ、例えば下式に基づいて、図３の出力特性を有するデジタルデータ（トルク検出データＤＴ３）を得ることができる。
ＤＴ３＝ｋ・（ＤＴ１−ＤＴ２）＋Ｄａ
（ｋは比例定数）
【００６０】
得られたトルク検出データＤＴ３に基づいて、上述したように、モータ５２の制御が実施される。
【００６１】
このように、トルクセンサ５０においては、１つの磁歪膜８０に複数の異なる磁気異方性（第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂ）を設けるようにしたので、磁歪膜８０に対する第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂの配置に関するばらつき要因を減らすことができる。これにより、ばらつき低減のために行われていた磁歪膜８０の軸方向の長さを長くするという対策が不要となるため、トルクセンサ５０の小型化、ひいては、該トルクセンサ５０を設置した電動パワーステアリング装置１０の小型化を図ることができる。
【００６２】
しかも、第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂを、磁歪膜８０のうち、膜厚が一定とされた部分に対向させて配置することができるため、磁歪膜８０を形成する際に生じる磁歪膜８０の膜厚のばらつきによる出力特性の変化を有効に防ぐことができ、操舵軸２２に加わったトルクを正確に検出することが可能となる。
【００６３】
また、本実施の形態では、磁歪膜８０のうち、膜厚が不均一な部分は、磁歪膜８０の両端部のみになり、それ以外は、膜厚がほぼ均一とされた部分となる。従って、第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂを配置するときは、磁歪膜８０の両端部のみを避ければよく、しかも、磁歪膜８０を分離するための間隙２４８がないため、磁歪膜８０の軸方向の長さを短くすることができ、トルクセンサ５０の小型化、ひいては、該トルクセンサ５０を設置した電動パワーステアリング装置１０の小型化を図ることができる。
【００６４】
ここで、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０と従来の磁歪式トルクセンサ２０８とを比較して説明する。
【００６５】
従来の磁歪式トルクセンサ２０８は、図４Ｂに示すように、Ｎｉ−Ｆｅめっき処理にて第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂを設ける場合、操舵軸２１０をマスキングした状態で（第１マスク２５６ａ〜第３マスク２５６ｃを設置：図１５参照）、めっき浴に浸して電界めっき処理を行うことで、操舵軸２１０に第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂを設けていた。導電体である操舵軸２１０と第１マスク２５６ａ〜第３マスク２５６ｃとの境界部分は電気力線が集中し、電流密度が高いので、境界部分、すなわち、第１磁歪膜２４４ａの軸方向上端と下端並びに第２磁歪膜２４４ｂの軸方向上端及び下端では、膜厚が厚く不均一になる。図１７にも示したように、第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂがこの不均一な部分に対向して配置されると、出力特性が変化し、例えば中点電圧及びゲインが、第１磁歪膜２４４ａと第２磁歪膜２４４ｂで異なるという問題が起こる。
【００６６】
これを避けるために、従来は、図１８にも示したように、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向寸法を第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂに対して充分長くして、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの各中央部（膜厚が一定の部分）にそれぞれ第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂが対向配置できるようにしていた。膜厚の不均一な部分は、第１磁歪膜２４４ａで上下２箇所、第２磁歪膜２４４ｂで上下２箇所、合計４箇所あり、これを避けて第１コイル２４６ａ及び第２コイル２４６ｂを配置するためには、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂの軸方向に沿った長さを大きくする必要があり、しかも、第１磁歪膜２４４ａ及び第２磁歪膜２４４ｂ間の間隙２４８も、第３マスク２５６ｃの関係で、狭くできないことから、図４Ｂに示すように、磁歪式トルクセンサ２０８の全体の長さＬが大きくなり、磁歪式トルクセンサ２０８が設置される電動パワーステアリング装置が大型化するという問題がある。
【００６７】
一方、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０は、図４Ａに示すように、操舵軸２２の外周面に設けた１つの磁歪膜８０に、異なる複数の磁気異方性（第１異方性部９２ａ及び第２異方性部９２ｂ）を設けたので、図７に示すように、マスクとしては、第１マスク２５６ａ及び第２マスク２５６ｂで済み（第３マスク２５６ｃが不要）、膜厚の不均一な部分は、磁歪膜８０の上端と下端のみとなる。第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂは、この２箇所を避ければよいので、磁歪膜８０の軸方向長さを短くすることができ、図４Ａに示すように、トルクセンサ５０の全体の長さＬを従来よりも短くすることができる。
【００６８】
具体的な寸法を想定して、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０と従来の磁歪式トルクセンサ２０８との違いを説明する。
【００６９】
例えば従来の磁歪式トルクセンサ２０８では、図５Ｂに示すように、第１磁歪膜２４４ａの膜厚が均一な部分の軸方向の長さＬａは、第１コイル２４６ａとの位置ずれを考慮すると８〜１０ｍｍであり、膜厚が不均一な部分（上端部分及び下端部分）の軸方向の長さＬｂ１及びＬｂ２はそれぞれ１〜２ｍｍである。第２磁歪膜２４４ｂも、膜厚が均一な部分の軸方向の長さＬｃは第２コイル２４６ｂとの位置ずれを考慮すると８〜１０ｍｍであり、膜厚が不均一な部分（上端部分及び下端部分）の軸方向の長さＬｄ１及びＬｄ２はそれぞれ１〜２ｍｍである。しかも、第１磁歪膜２４４ａと第２磁歪膜２４４ｂ間の間隙２４８の長さＬｇは、第３マスク２５６ｃ（図１９参照）の寸法に支配され、７〜１０ｍｍ程度である。従って、第１磁歪膜２４４ａの上端から第２磁歪膜２４４ｂの下端までの長さＬｅは、２７〜３８ｍｍとなる。
【００７０】
一方、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０では、図５Ａに示すように、磁歪膜８０の膜厚が不均一な部分（上端部分及び下端部分）の軸方向の長さＬｆ１及びＬｆ２はそれぞれ１〜２ｍｍであるため、膜厚が均一な部分の軸方向の長さＬｉは全体の長さＬｈから２〜４ｍｍ差し引いた長さとなる。もちろん、磁歪膜８０の軸方向中央は、磁気異方性が区別できる程度の長さＬｊ（＝１〜２ｍｍ）が必要であることから、第１異方性部９２ａの軸方向長さＬｋ１を第１コイル８２ａとの位置ずれを考慮して８〜１０ｍｍに設定し、第２異方性部９２ｂの軸方向長さＬｋ２を第２コイル８２ｂとの位置ずれを考慮して８〜１０ｍｍに設定したとき、磁歪膜８０の上端から下端までの長さＬｈは、１９〜２６ｍｍとなり、従来の場合よりも大幅に短くすることができる。
【００７１】
このように、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０は、磁歪膜８０の軸方向の長さを従来と比して大幅に短くすることができ、その結果、操舵軸２２全体の軸方向の長さも短くすることができ、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０が設置される電動パワーステアリング装置１０の小型化を有効に図ることができる。
【００７２】
次に、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０の製造方法について図６〜図１０を参照しながら説明する。
【００７３】
本実施の形態の製造方法は、図６に示すように、磁歪膜形成工程Ｓ１と、第１トルク印加工程Ｓ２と、トルク印加状態での第１高周波加熱工程Ｓ３と、トルク印加状態での第１冷却工程Ｓ４と、第１トルク開放工程Ｓ５と、第２トルク印加工程Ｓ６と、トルク印加状態での第２高周波加熱工程Ｓ７と、トルク印加状態での第２冷却工程Ｓ８と、第２トルク開放工程Ｓ９と、コイル配置工程Ｓ１０とを有する。
【００７４】
磁歪膜形成工程Ｓ１は、図７に示すように、例えば操舵軸２２の一方の端部に第１マスク２５６ａを設置し、操舵軸２２の他方の端部から長手方向中央部に第２マスク２５６ｂを設置して、後に磁歪膜８０が形成される部分のみを露出させる。従来使用していた第３マスク２５６ｃは設置する必要はない。その後、第１マスク２５６ａ及び第２マスク２５６ｂが設置された操舵軸２２をめっき浴に浸して電界めっき処理（例えばＮｉ−Ｆｅめっき処理）を施して、露出した部分に、膜厚が約４０μｍの磁歪膜８０を形成する。
【００７５】
上述のめっき処理によって、導電体である操舵軸２２と第１マスク２５６ａ及び第２マスク２５６ｂとの各境界部は電気力線が集中する。そのため、図８Ａに示すように、操舵軸２２のうち、露出している部分（磁歪膜８０が形成される部分）の軸方向上端と下端における電流密度が高くなり、その結果、図８Ｂに示すように、磁歪膜８０の軸方向上端と下端における膜厚が局部的に厚くなり、磁歪膜８０の軸方向上端と下端に、膜厚の不均一な部分が形成される。
【００７６】
第１トルク印加工程Ｓ２は、操舵軸２２に捩りトルクを一方向に印加する工程である。操舵軸２２に印加する捩りトルクは、磁歪膜８０の主成分が鉄ニッケルであれば５０Ｎｍ以上、１００Ｎｍ以下である。
【００７７】
トルク印加状態での第１高周波加熱工程Ｓ３は、図９Ａに示すように、第１マスク２５６ａ及び第２マスク２５６ｂを取り外した後、操舵軸２２に所定の捩りトルクを加えた状態で熱処理を行う工程で、磁歪膜８０の上部に所定方向の磁気異方性を設ける目的で行う。このときの熱処理は、磁歪膜８０のうち、上部の周囲を加熱コイル１００で囲み、この加熱コイル１００に高周波の電流を流し、磁歪膜８０を所定時間加熱する。
【００７８】
トルク印加状態での第１冷却工程Ｓ４は、操舵軸２２に所定の捩りトルクを加えた状態で常温まで冷却する工程である。
【００７９】
第１トルク開放工程Ｓ５は、操舵軸２２から捩りトルクを開放することによって、磁歪膜８０の上部に磁気異方性を設ける工程である。これにより、磁歪膜８０の上部に第１異方性部９２ａが設けられることとなる。
【００８０】
次に、第２トルク印加工程Ｓ６は、操舵軸２２に捩りトルクを今度は他方向（一方向とは逆の方向）に印加する工程である。操舵軸２２に印加する捩りトルクは、５０Ｎｍ以上、１００Ｎｍ以下である。
【００８１】
トルク印加状態での第２高周波加熱工程Ｓ７は、図９Ｂに示すように、操舵軸２２に所定の捩りトルクを加えた状態で熱処理を行う工程で、磁歪膜８０の下部に所定方向の磁気異方性を設ける目的で行う。このときの熱処理は、磁歪膜８０のうち、下部の周囲を加熱コイル１００で囲み、この加熱コイル１００に高周波の電流を流し、磁歪膜８０を所定時間加熱する。
【００８２】
トルク印加状態での第２冷却工程Ｓ８は、操舵軸２２に所定の捩りトルクを加えた状態で常温まで冷却する工程である。
【００８３】
第２トルク開放工程Ｓ９は、操舵軸２２から捩りトルクを開放することによって、磁歪膜８０の下部に磁気異方性を設ける工程である。これにより、磁歪膜８０の下部に第２異方性部９２ｂが設けられることとなる。
【００８４】
コイル配置工程Ｓ１０は、磁歪膜８０の周囲に磁歪特性の変化を検出する多重巻きコイル（第１コイル８２ａ及び第２コイル８２ｂ）を配置する工程である。
【００８５】
上述の工程を経ることによって、本実施の形態に係る磁歪式トルクセンサ５０が作製される。
【００８６】
次に、上記の工程のうち主要な工程であるトルク印加工程（Ｓ２、Ｓ６）、高周波加熱工程（Ｓ３、Ｓ７）、冷却工程（Ｓ４、Ｓ８）、トルク開放工程（Ｓ５、Ｓ９）について詳細に説明する。
【００８７】
操舵軸２２の材質は、例えばクロムモリブデン鋼鋼材（ＪＩＳ−Ｇ−４１０５，記号；ＳＣＭ）である。磁歪膜８０は、操舵軸２２の外周面にめっき処理で形成したＮｉ−Ｆｅ系の合金膜である。この合金膜の厚みは、好ましくは５〜４０μｍである。Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜は、Ｆｅを概ね３５重量％含んだ場合、磁歪定数が大きくなるので磁歪効果が高まる傾向にあり、このようなＦｅ含有量の材料を使用することが望ましい。
【００８８】
そして、図９Ａに示すように、磁歪膜８０に一方向の異方性を付与するための処理を行う。すなわち、磁歪膜８０の上部（第１異方性部９２ａとなる部分）を囲むように加熱コイル１００を配置し、次いで、操舵軸２２に例えば１００Ｎｍの捩りトルクを一方向に印加する（第１トルク印加工程Ｓ２）。そして、捩りトルクを一方向に印加しながら、加熱コイル１００に５００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ程度の高周波の電流を１〜１０秒間流して、磁歪膜８０の上部を高周波加熱する（第１高周波加熱工程Ｓ３）。
【００８９】
図１０は、加熱時間と捩りトルクの印加の時間変化を示すグラフである。横軸は時間であり、縦軸は、印加するトルクあるいは温度である。高周波を印加する前に、操舵軸２２に捩りトルクＴｒを印加する。その後、加熱コイル１００に高周波の電流を時間Ｔｕ（＝１〜１０秒）流す。磁歪膜８０の上部の温度がＴｍｐ（３００℃）まで上がった時点で加熱コイル１００への高周波電流の供給を停止する。その後、捩りトルクＴｒを印加した状態で冷却を行う（第１冷却工程Ｓ４）。この冷却は自然冷却でもよい。磁歪膜８０の上部の温度が減少し、温度Ｔｍｈ（例えば室温）になったときに、捩りトルクＴｒの印加を停止する（第１トルク開放工程Ｓ５）。これらの工程を経ることによって、磁歪膜８０の上部に第１異方性部９２ａが形成される。
【００９０】
次に、磁歪膜８０に他方向の異方性を付与するための処理を行う。すなわち、図９Ｂに示すように、磁歪膜８０の下部（第２異方性部９２ｂとなる部分）を囲むように加熱コイル１００を配置し、次いで、操舵軸２２に例えば１００Ｎｍの捩りトルクを今度は他方向（一方向とは逆の方向）に印加する（第２トルク印加工程Ｓ６）。捩りトルクを他方向に印加しながら、加熱コイル１００に５００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ程度の高周波の電流をＴｕ＝１〜１０秒間流して、磁歪膜８０の上部を高周波加熱する（第２高周波加熱工程Ｓ７）。その後、上述と同様に、磁歪膜８０の下部の温度がＴｍｐ（３００℃）まで上がった時点で加熱コイル１００への高周波電流の供給を停止し、捩りトルクを印加した状態で冷却を行い（第２冷却工程Ｓ８）、磁歪膜８０の下部の温度が温度Ｔｍｈ（例えば室温）になったときに、トルク印加を停止する（第２トルク開放工程Ｓ９）。これらの工程を経ることによって、磁歪膜８０の下部に第２異方性部９２ｂが形成される。
【００９１】
このように、高周波加熱によって磁歪膜８０を加熱するため、図９Ａ及び図９Ｂに示すように磁歪膜８０を局所的に加熱することが可能となり、１つの磁歪膜８０に異なる複数の磁気異方性を正確に設けることができる。
【００９２】
なお、本発明に係る磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００９３】
１０…電動パワーステアリング装置      ２２…操舵軸
５０…トルクセンサ                    ５２…モータ
５４…減速装置                        ８０…磁歪膜
８２ａ…第１コイル                    ８２ｂ…第２コイル
９２ａ…第１異方性部                  ９２ｂ…第２異方性部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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