(57)【要約】【課題】製造コストの低減を実現したうえで、低ヒステリシスでトルク検出精度に優れ、自動車の駆動トルクのような大トルクを正確に計測することが可能であるトルクセンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】回転可能に支持された回転軸１に伝わるトルクの大きさを検出するトルクセンサであって、回転軸１に配置した磁歪機能を有する感磁手段と、この感磁手段の周囲に配置されて感磁手段を励磁し且つ回転軸１に伝わるトルクにより回転軸１の表面に発生する歪の変化を感磁手段の透磁率変化を介して自己インダクタンス変化として検出するコイル５ａ，５ｂを備え、感磁手段は、回転軸１の軸方向の少なくとも一部において全周にわたって表面に露出する金属ガラス２を具備している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持された被測定軸に伝わるトルクの大きさを検出するトルクセンサであって、上記被測定軸に配置した磁歪機能を有する感磁手段と、この感磁手段の周囲に配置されて上記被測定軸に伝わるトルクにより被測定軸の表面に発生する歪の変化を検出する歪検出手段を備え、上記感磁手段は、上記被測定軸の軸方向の少なくとも一部において表面に露出する金属ガラスを具備していることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
上記感磁手段を励磁し且つ上記被測定軸に伝わるトルクにより被測定軸の表面に発生する歪の変化を感磁手段の透磁率変化を介して自己インダクタンス変化として検出するコイルを歪検出手段とし、感磁手段が具備している金属ガラスを上記被測定軸の軸方向の少なくとも一部において全周にわたって表面に露出させている請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
上記被測定軸の外周に接近して外部磁界の変化を検出する磁気抵抗素子，強磁性体磁気抵抗素子及び磁気インピーダンス素子のうちのいずれかの素子を歪検出手段とし、感磁手段が具備している金属ガラスを上記被測定軸の軸方向の一部において周方向に所定の間隔をもって複数配置した請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
上記感磁手段の金属ガラスは、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｌｎ−Ｂ系金属ガラスである請求項１〜３のいずれか一つの項に記載のトルクセンサ。
【請求項５】
上記感磁手段の金属ガラスには、被測定軸の軸方向に対して所定角度傾斜するスリットが設けてある請求項１〜４のいずれか一つの項に記載のトルクセンサ。
【請求項６】
上記感磁手段の金属ガラスに設けたスリットは、上記被測定軸の軸方向に対して、時計回り方向及び反時計回り方向のうちの少なくともいずれか一方の方向に４２．５〜４７．５°傾斜している請求項５に記載のトルクセンサ。
【請求項７】
上記感磁手段の金属ガラスに設けたスリットの傾斜角度を４５°とした請求項６に記載のトルクセンサ。
【請求項８】
自動車の出力軸トルク，パワーステアリングの軸トルク，自動車の各種制御用モータの出力軸トルクの検出に適用する請求項１〜７のいずれか一つの項に記載のトルクセンサ。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載のトルクセンサを製造するに際して、金属ガラス粉末のＳＰＳ焼結法により、被測定軸に感磁手段の金属ガラスの層を一体で成形することを特徴とするトルクセンサの製造方法。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれかに記載のトルクセンサを製造するに際して、バルク金属ガラスを上記被測定軸に接合することにより、感磁手段の金属ガラスの層を上記被測定軸の表面に形成することを特徴とするトルクセンサの製造方法。
【請求項１１】
摩擦接合，摩擦撹拌接合，電子ビーム溶接，レーザ溶接のうちのいずれかの接合手段により、上記被測定軸の表面にバルク金属ガラスを接合する請求項１０に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項１２】
上記バルク金属ガラスを鋳造法又はＳＰＳ焼結法により成形する請求項１０又は１１に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項１３】
上記バルク金属ガラスの鋳造法が溶湯鍛造法である請求項１２に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項１４】
金属ガラスの層の成形時にスリットを一体で形成する請求項９〜１３のいずれか一つの項に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項１５】
金属ガラスの層を成形した後、この金属ガラスの層が過冷却液体となる温度域まで加熱し、この領域で型加圧することによりスリットを一体で形成する請求項９〜１３のいずれか一つの項に記載のトルクセンサの製造方法。
【請求項１６】
上記バルク金属ガラスと上記被測定軸との接合部分における該被測定軸の表面に、金属ガラス材を溶接肉盛する請求項１０に記載の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、被測定軸に伝わるトルクを非接触にて検出するのに利用されるトルクセンサに係わり、特に、自動車の車軸のような高トルク伝達軸のトルクを検出するのに好適なトルクセンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、応用磁気効果を利用するトルク検出技術としては、例えば、磁歪効果を有するアモルファス合金薄帯を被測定軸の周方向にわたって接着し、印加トルクによる透磁率変化を軸近傍に設置した励磁コイルと検出コイルとの組合せにより検出する方式のものが提案されているほか、アモルファス合金薄帯に代えて磁歪効果を有するパーマロイを用いたトルクセンサが提案されている。
【０００３】
また、自動車の分野においては、近年のパワーステアリングの増加及び電動化に伴い、ステアリングシャフトに入力されるトルクをトーションビームを用いて測定する方式のトルクセンサが広く用いられるようになってきている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−１８２６３０号公報
【特許文献２】特開平０７−１５９２５７号公報
【非特許文献１】電気学会全国大会講演予稿集（Ｎｏ．１２７７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、アモルファス合金薄帯等を接着してなるトルクセンサの場合には、アモルファス合金薄帯の成形のためにひずみ取り焼鈍のような工程が必要となるうえ、非常に薄いアモルファス合金薄帯を軸上に接着する都合上、接着自体や接着剤の塗布に特殊な工程を必要とすることから、製造コストが高くついてしまうという問題があった。
【０００６】
また、このトルクセンサにおいては、アモルファス薄帯が回転軸に接着されているために、自動車の駆動トルクのような大トルクの入力に対して強度的に耐え難く、車輌運動性能及び安全性のレベルアップに不可欠な車輌運動制御にとって非常に有用な情報である駆動トルクを正確に計測することができないという問題を有していた。
【０００７】
一方、トーションビームを用いたトルクセンサも、その構造上の理由から大トルク入力に対して強度的に耐え難く、アモルファス合金薄帯等を接着してなるトルクセンサと同様に、駆動トルクを正確に計測することができないという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、製造コストの低減を実現したうえで、低ヒステリシスでトルク検出精度に優れ、自動車の駆動トルクのような大トルクを正確に計測することが可能である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している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転可能に支持された被測定軸に伝わるトルクの大きさを検出するトルクセンサであって、上記被測定軸に配置した磁歪機能を有する感磁手段と、この感磁手段の周囲に配置されて上記被測定軸に伝わるトルクにより被測定軸の表面に発生する歪の変化を検出する歪検出手段を備え、上記感磁手段は、上記被測定軸の軸方向の少なくとも一部において表面に露出する金属ガラスを具備している構成としたことを特徴としており、このトルクセンサの構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記した構成としたから、自動車の駆動トルクのような大トルクを低コストで且つ高精度で測定することが可能になるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
感磁手段を備えたトルクセンサにより、高精度のトルク測定を行う場合には、上記感磁手段が低ヒステリシスであることが重要であり、低ヒステリシス化を図るためには、感磁手段の表面硬さを高く、しかも結晶磁気異方性を低くする必要がある。例えば、Ｆｅ系金属ガラスの表面硬さは１０００Ｈｖ程度と高く且つ結晶磁気異方性がないため、低ヒステリシスで精度の良いトルク検出が可能であり、したがって、感磁手段の金属ガラスには、Ｆｅ系金属ガラスを用いることが望ましい。
【００１２】
また、本発明のトルクセンサにおいて、感磁手段を励磁し且つ上記被測定軸に伝わるトルクにより被測定軸の表面に発生する歪の変化を感磁手段の透磁率変化を介して自己インダクタンス変化として検出するコイルを歪検出手段とし、感磁手段が具備している金属ガラスを上記被測定軸の軸方向の少なくとも一部において全周にわたって表面に露出させている構成を採用することができる。
【００１３】
さらに、本発明のトルクセンサにおいて、上記被測定軸の外周に接近して外部磁界の変化を検出する磁気抵抗素子（ＭＲ素子；Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ），強磁性体磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子；Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）及び磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子；Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）のうちのいずれかの素子を歪検出手段とし、感磁手段が具備している金属ガラスを上記被測定軸の軸方向の一部において周方向に所定の間隔をもって複数配置した構成を採用することができる。歪検出手段として磁気抵抗素子，強磁性体磁気抵抗素子及び磁気インピーダンス素子のうちのいずれかを用いる場合、配置する個数は１個でも複数個でもよく、僅かな磁界の変化を高精度で検出することができる磁気インピーダンス素子を用いることが望ましい。
【００１４】
ここで、感磁手段である金属ガラスと被測定軸を構成する材料とでは、同じ歪が生じた際の磁界の変化量が大きく相違することから、外部磁界の変化を検出する磁気抵抗素子，強磁性体磁気抵抗素子及び磁気インピーダンス素子のうちのいずれかの素子を歪検出手段として用いた場合には、これらの素子で検知する両者の信号が大きく異なることとなり、その結果、上記信号の大小の検知時間間隔から被測定軸の回転位置及び回転速度をも高精度で測定可能である。
【００１５】
このように、外部磁界の変化を検出する磁気抵抗素子，強磁性体磁気抵抗素子及び磁気インピーダンス素子のうちのいずれかの素子を歪検出手段として用いた場合には、モータ駆動により種々の制御を行う機器や自動車に取り付けられていたレゾルバ等の回転検出装置を設置する必要がなくなり、すなわち、モータの出力トルクを検出するトルクセンサとは別個にレゾルバを設置する必要がなくなり、その分だけコストの低減及び省スペース化が図られることとなる。
【００１６】
さらにまた、本発明のトルクセンサにおいて、感磁手段の金属ガラスに、被測定軸の軸方向に対して所定角度傾斜するスリットを設ける構成を採用することができる。このスリットの傾斜角度は、被測定軸の軸方向に対して、時計回り方向及び反時計回り方向のいずれの方向にも４５°とすることが理想であるが、製造ばらつき等の理由により、±２．５°程度の角度のばらつきが生じていたとしても、性能上への大きな影響は無い。なお、感磁手段の金属ガラスにスリットを設けずに、感磁手段の金属ガラス自体を被測定軸の軸方向に対して所定角度傾斜させるようにしてもよい。
【００１７】
この際、トルクセンサのトルク検出精度の観点からは、スリットが形成される部位に適用される感磁手段の金属ガラスは、微小な入力トルクすなわち金属ガラスの微小な歪による透磁率変化が大きいほど、また高透磁率であるほど検出精度が優れたものとなることから、本発明のトルクセンサにおいて、感磁手段の金属ガラスをＦｅ−Ｃｏ−Ｌｎ−Ｂ系金属ガラスとしている。
【００１８】
感磁手段の金属ガラスにおいて、金属ガラス粉末をＳＰＳ焼結することにより強度が１ＧＰａを超えるバルク材を製造することができる。そこで、本発明において、金属ガラス粉末のＳＰＳ焼結法により、被測定軸の表面に感磁手段の金属ガラスの層を一体で成形するようにしている。このような製造方法により、被測定軸と金属ガラスとを一体成形することで、従来のアモルファス合金薄帯を用いたトルクセンサで必要としていた接着の際の特殊な工程を用いることなく、非常に高強度な感磁手段を得ることが可能である。
【００１９】
さらに、本発明のトルクセンサにおいて、バルク金属ガラスを被測定軸に接合することができ、この場合には、バルク金属ガラスと被測定軸との結合が非常に強固であり、従来のアモルファス合金薄帯を接着したトルクセンサとは異なり、従来では適用出来なかった自動車の車軸トルクの検出にも適用することが可能になる。
【００２０】
ここで、バルク金属ガラスと被測定軸との接合に際しては、接合の際に大きな入熱があってバルク金属ガラス及び被測定軸の温度が上がってしまうと、バルク金属ガラスの組織が壊れてしまうので、可能な限り低入熱で接合を行う必要がある。このような観点から、接合に用いられる接合工法としては、摩擦接合，摩擦撹拌接合，電子ビーム溶接，レーザ溶接のうちのいずれかの接合手段を用いることが望ましい。
【００２１】
さらにまた、接合されるバルク金属ガラスの製造方法としては、前述のＳＰＳ焼結法の他に鋳造法、例えば、溶湯鍛造法が挙げられる。なお、上記のような一体成形や接合の他に、バルク金属ガラスと被測定軸とを強固に固定する方法として、被測定軸上に金属ガラス粉末を溶接肉盛してもよい。
【００２２】
上記したように、バルク金属ガラスの硬さは非常に硬いことから、複数のスリットを形成するに際して、切削加工のような除去加工を行うことはコストを増加させる要因となる。そこで、低コストで複数のスリットを形成する方法として、バルク金属ガラスを鋳造成形する際に一体成形するという手法の他に、金属ガラスが過冷却液体領域で完全ニュートン粘性流動を示すことを利用して、鋳造法あるいはＳＰＳ焼結法により作製したバルク金属ガラスを過冷却液体領域となる温度域まで再加熱した後、その温度で鍛造等の型加圧による超塑性変形により複数のスリットを形成することも可能である。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２４】
［実施例１］
図１は本発明のトルクセンサの一実施例を示している。
【００２５】
図１に示すように、このトルクセンサは、鋼からなる回転軸（被測定軸）１に配置した磁歪機能を有する感磁手段としての金属ガラス２と、この金属ガラス２の周囲に配置されて金属ガラス２を励磁し且つ回転軸１に伝わるトルクにより回転軸１の表面に発生する歪の変化を感磁手段の透磁率変化を介して自己インダクタンス変化として検出する励磁兼検出コイル５ａ，５ｂを備えている。
【００２６】
感磁手段としての金属ガラス２は、回転軸１の表面に、軸方向の２箇所において全周にわたって接合してある。この金属ガラス２の図示左側に位置する金属ガラス２には、軸方向に対して時計回り方向に４５°傾斜させたスリット３が複数本形成してあると共に、金属ガラス２の図示右側に位置する金属ガラス２には、軸方向に対して反時計回り方向に４５°傾斜させたスリット３が複数本形成してある。
【００２７】
上記のようにして金属ガラス２が接合された回転軸１は、ハウジング７の両端部に設けたボールベアリング４を介して回転自在に取り付けてあり、このハウジング７内における回転軸１に配置した２個の金属ガラス２，２と対向する位置に、上記励磁兼検出コイル５ａ，５ｂが回転軸１と同心円状に装着してある。そして、励磁兼検出コイル５ａ，５ｂの外側には、磁気ヨーク６が取り付けてある。
【００２８】
上記した構成のトルクセンサでは、回転軸１にトルクが加わると、回転軸１の軸方向の２箇所に接合してある金属ガラス２，２に歪が発生し、軸方向に対して時計回り方向に４５°傾斜させた複数のスリット３及び軸方向に対して反時計回り方向に４５°傾斜させた複数のスリット３が形成された左右の金属ガラス２，２の透磁率がそれぞれ変化する。その結果、左右の励磁兼検出コイル５ａ，５ｂの各自己インダクタンスが変化することから、この左右の自己インダクタンスの差からトルクの大きさを検出することが可能となる。
【００２９】
［実施例２］
図２は本発明のトルクセンサの他の実施例を示している。
【００３０】
図２に示すように、回転軸１１は、感磁手段としての金属ガラスを金属ガラス粉末のＳＰＳ焼結により一体成形して成るものであり、強度部材としての強度と感磁手段としての磁気特性を兼ね備えている。
【００３１】
この感磁手段としての磁気特性を兼ね備えた金属ガラス製回転軸１１には、その軸方向の２箇所において、軸方向に対して時計回り方向に４５°傾斜させたスリット３が複数本形成してあると共に、金属ガラス２の図示右側に位置する金属ガラス２には、軸方向に対して反時計回り方向に４５°傾斜させたスリット３が複数本形成してある。
【００３２】
上記回転軸１１は、ハウジング７の両端部に設けたボールベアリング４を介して回転自在に取り付けてあり、このハウジング７内における回転軸１の２箇所に配置したスリット３，３と対向する位置に、励磁兼検出コイル５ａ，５ｂが回転軸１と同心円状に装着してある。そして、励磁兼検出コイル５ａ，５ｂの外側には、磁気ヨーク６が取り付けてある。
【００３３】
上記した構成のトルクセンサでは、回転軸１１にトルクが加わると、回転軸１１の軸方向の２箇所に設けたスリット３，３の部分に歪が発生し、軸方向に対して時計回り方向に４５°傾斜させた複数のスリット３及び軸方向に対して反時計回り方向に４５°傾斜させた複数のスリット３の部分の透磁率がそれぞれ変化する。その結果、左右の励磁兼検出コイル５ａ，５ｂの各自己インダクタンスが変化することから、この左右の自己インダクタンスの差からトルクの大きさを検出することが可能となる。
【００３４】
［実施例３］
図３は本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示している。
【００３５】
図３に示すように、このトルクセンサは、鋼からなる回転軸（被測定軸）２１に配置した磁歪機能を有する感磁手段としての金属ガラス２と、この金属ガラス２の周囲に配置されて金属ガラス２を励磁し且つ回転軸１に伝わるトルクにより回転軸２１の表面に発生する歪の変化を感磁手段の透磁率変化を介して自己インダクタンス変化として検出する励磁兼検出コイル５を備えている。
【００３６】
感磁手段としての金属ガラス２は、回転軸２１の表面に、軸方向の１箇所において全周にわたって接合してある。この金属ガラス２には、軸方向に対して反時計回り方向に（あるいは時計回り方向に）４５°傾斜させたスリット３が複数本形成してある。
【００３７】
上記のようにして金属ガラス２が接合された回転軸２１は、ハウジング７の両端部に設けたボールベアリング４を介して回転自在に取り付けてあり、このハウジング７内における回転軸２１に配置した金属ガラス２と対向する位置に、上記励磁兼検出コイル５が回転軸２１と同心円状に装着してある。そして、励磁兼検出コイル５の外側には、磁気ヨーク６が取り付けてある。
【００３８】
上記した構成のトルクセンサでは、回転軸２１にトルクが加わると、回転軸２１の軸方向の１箇所に接合してある金属ガラス２に歪が発生し、軸方向に対して反時計回り方向に（あるいは時計回り方向に）４５°傾斜させた複数のスリット３が形成された金属ガラス２の透磁率が変化する。その結果、励磁兼検出コイル５の自己インダクタンスが変化することから、このときの自己インダクタンスと０トルク時の自己インダクタンスとの差からトルクの大きさを検出することが可能となる。
【００３９】
［実施例４］
図４は本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示している。
【００４０】
図４に示すように、回転軸３１は、感磁手段としての金属ガラスを金属ガラス粉末のＳＰＳ焼結により一体成形して成るものであり、強度部材としての強度と感磁手段としての磁気特性を兼ね備えている。
【００４１】
この感磁手段としての磁気特性を兼ね備えた金属ガラス製回転軸３１には、その軸方向の１箇所において、軸方向に対して反時計回り方向に（あるいは時計回り方向に）４５°傾斜させたスリット３が複数本形成してある。
【００４２】
上記回転軸３１は、ハウジング７の両端部に設けたボールベアリング４を介して回転自在に取り付けてあり、このハウジング７内における回転軸１の１箇所に配置したスリット３と対向する位置に、励磁兼検出コイル５が回転軸３１と同心円状に装着してある。そして、励磁兼検出コイル５の外側には、磁気ヨーク６が取り付けてある。
【００４３】
上記した構成のトルクセンサでは、回転軸３１にトルクが加わると、回転軸３１の軸方向の１箇所に設けたスリット３の部分に歪が発生し、軸方向に対して反時計回り方向に（あるいは時計回り方向に）４５°傾斜させた複数のスリット３の部分の透磁率が変化する。その結果、左右の励磁兼検出コイル５の各自己インダクタンスが変化することから、このときの自己インダクタンスと０トルク時の自己インダクタンスとの差からトルクの大きさを検出することが可能となる。
【００４４】
［実施例５］
図５は本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示している。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、このトルクセンサは、鋼からなる回転軸（被測定軸）４１に配置した磁歪機能を有する感磁手段としての金属ガラス４２と、この金属ガラス４２の周囲に配置されて回転軸４１の外周に接近して外部磁界の変化を検出する歪検出手段としての磁気抵抗素子４５を備えている。
【００４６】
感磁手段としての金属ガラス４２は、図５（ｂ）に示すように、回転軸４１の表面に、軸方向の１箇所において９０°の間隔をもって４個接合してある。これらの金属ガラス４２には、軸方向に対して時計回り方向に（あるいは反時計回り方向に）４５°傾斜させたスリット４３が１本ずつ形成してある。
【００４７】
上記のようにして金属ガラス４２が接合された回転軸４１は、図６に示すように、ハウジング４７の両端部に設けたボールベアリング４４を介して回転自在に取り付けてあり、上記した２個の磁気抵抗素子４５は、回転軸４１のハウジング４７の外部に位置する金属ガラス４２を上下から挟むようにしてハウジング４７に装着してある。なお、図６における符号４８はロータ、符号４９はステータである。
【００４８】
上記した構成のトルクセンサでは、回転軸４１にトルクが加わると、回転軸４１に接合してある４個の金属ガラス４２に歪が発生し、軸方向に対して時計回り方向に（あるいは反時計回り方向に）４５°傾斜させたスリット４３が形成された金属ガラス４２の磁界が変化する。その結果、外部磁界の変化を検出するための磁気抵抗素子４５から出力される電気的信号が変化し、この電気的信号の大きさからトルクの大きさを検出することができる。
【００４９】
この際、回転軸４１と金属ガラス４２とでは磁界の大きさが異なるので、磁気抵抗素子４５から出力される信号の大きさが図７に示す波形を描くようになり、これにより、金属ガラス４２と磁気抵抗素子４５の配設数との関係から、回転速度を求めることができる。なお、図２は、負荷されるトルクが徐々に増加している場合を示している。
【００５０】
［実施例６］
図８は本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示している。
【００５１】
図８に示すように、このトルクセンサでは、磁歪機能を有する感磁手段としての金属ガラス５２を２個備えていると共に、歪検出手段としての磁気抵抗素子５５を１個備えており、金属ガラス５２は、回転軸５１の表面に、軸方向の１箇所において１８０°の間隔をもって２個接合してある。
【００５２】
このトルクセンサにおいても、上記した実施例５のトルクセンサと同様のメカニズムにより、トルク及び回転数を検出することが可能である。このように、感磁手段の配設数及び歪検出手段の数は１以上であればその数が制限されるものではない。
【００５３】
上記した各実施例では、いずれも感磁手段の金属ガラス２，４２，５２にスリット３，４３，５３を設けた構成としているが、金属ガラス２，４２，５２にスリット３，４３，５３を設けずに、感磁手段の金属ガラス２，４２，５２自体を回転軸の軸方向に対して所定角度傾斜させる構成としてもよい。
【００５４】
また、上記した各実施例における感磁手段としての金属ガラスに用いる材料としては、磁歪定数が大きいという観点から、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｌｎ−Ｂ系の金属ガラスが好ましい。さらに、被測定軸としての回転軸に用いられる鋼材としては、構造用炭素鋼，構造用低合金高張力鋼，構造用合金鋼等、特にその種類を限られるものでは無い。さらにまた、磁気ヨークに用いられる材料としては、純鉄，低炭素鋼，Ｆｅ−Ｓｉ合金，パーマロイ等、特にその種類を限られるものでは無い。加えて、実施例１〜４において、ハウジング７は、トルクセンサのために専用に構成されたものとして説明を行ってきたが、このような構成に限られるものではない。
【００５５】
そして、磁界の変化を検出するための歪検出手段は、実施例５のように、モータのハウジング４７を利用して保持したりすることができるほか、エンジンやトランスミッションのケースやハウジングに同様に保持したりすることも可能であるし、専用の保持具を用いて取り付けても構わない。
【００５６】
［実施例７］
図９は、本発明のトルクセンサにおける感磁手段としての金属ガラス２が接合された回転軸６１の軸方向に沿う断面を示している。
【００５７】
この実施例では、半リング状（あるいは１／４リング状）の金属ガラス部品２Ａを鋳造法あるいはＳＰＳ焼結法によって成形した後、回転軸４１に予め設けた溝６１ａに上記金属ガラス部品２Ａをセットし、その後、突合せ外周部８を電子ビーム溶接法，レーザ溶接法，あるいは摩擦撹拌接合法を用いて接合することにより、感磁手段としてのリング状のバルク金属ガラス２を一体化した回転軸６１を得ることが可能となる。
【００５８】
なお、ここでは、半リング状（あるいは１／４リング状）の金属ガラス部品２Ａを合わせてリング状のバルク金属ガラス２を成形する場合を例に挙げて説明したが、リング状のバルク金属ガラス２の分割数は２個や４個である必要は無く、３個や５個以上でも一向に問題ない。
【００５９】
［実施例８］
図１０は、本発明のトルクセンサにおける感磁手段としての金属ガラス２が接合された回転軸７１の軸方向に沿う断面を示している。
【００６０】
この実施例では、円盤状ないしは円柱状の金属ガラス部品２を鋳造法又はＳＰＳ焼結法により成形した後、予め２分割された回転軸７１を構成する鋼部品７１Ａ，７１Ａの間に設置し、その後、突合せ外周部８を電子ビーム溶接法，レーザ溶接法，あるいは摩擦撹拌接合法を用いて接合したり、金属ガラス２と鋼部品７１Ａとの接触面９を摩擦接合法を用いて接合したりすることにより、感磁手段としてのバルク金属ガラス２を一体化した回転軸７１を得ることが可能となる。
【００６１】
［実施例９］
図１１は、本発明のトルクセンサにおける感磁手段としての金属ガラス２が接合された回転軸８１の軸方向に沿う断面を示している。
【００６２】
この実施例では、所定の形状に金属ガラス部品２を鋳造法又はＳＰＳ焼結法により成形した後、予め２分割された回転軸８１を構成する鋼部品８１Ａの端面を金属ガラス部品２を挿入可能な形状に加工し、この加工した端面に金属ガラス部品２を挿入した後、２分割した回転軸８１を構成するもう一方の鋼部品８１Ｂを金属ガラス部品２を挟み込むようにして突合せ、その後、突合せ外周部８を電子ビーム溶接法，レーザ溶接法，あるいは摩擦撹拌接合法を用いて接合する。これにより、感磁手段としてのバルク金属ガラスが一体化された回転軸８１を得ることが可能である。なお、金属ガラス部品２と鋼部品８１Ａとの接触面９を電子ビーム溶接法、レーザ溶接法あるいは摩擦撹拌接合法で接合すれば、より強度の高い回転軸８１を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のトルクセンサは、上記したように、高精度，低コスト，高強度で且つ高トルクの検出が可能であることから、パワーステアリングの軸トルクの検出のみならず、自動車の出力軸トルクの検出や自動車の各種制御用モータの出力軸トルクの検出にも適用することが可能であるほか、工作機械のスピンドルの出力軸トルクの検出にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明のトルクセンサの一実施例を示す断面説明図である。（実施例１）
【図２】本発明のトルクセンサの他の実施例を示す断面説明図である。（実施例２）
【図３】本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示す断面説明図である。（実施例３）
【図４】本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示す断面説明図である。（実施例４）
【図５】本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示す回転軸の斜視説明図（ａ）及び断面説明図である。（実施例５）
【図６】図５のトルクセンサをモータに搭載した状態を示す断面説明図である。（実施例５）
【図７】図５のトルクセンサに徐々にトルクを負荷した際の磁気抵抗素子から出力される電気信号の変化を示すグラフである。（実施例５）
【図８】本発明のトルクセンサのさらに他の実施例を示す回転軸の斜視説明図（ａ）及び断面説明図である。（実施例６）
【図９】本発明のトルクセンサにおける金属ガラスの他の接合例を示す断面説明図である。（実施例７）
【図１０】本発明のトルクセンサにおける金属ガラスのさらに他の接合例を示す断面説明図である。（実施例８）
【図１１】本発明のトルクセンサにおける金属ガラスのさらに他の接合例を示す断面説明図である。（実施例９）
【符号の説明】
【００６５】
１，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１  回転軸（被測定軸）
２，４２，５２   感磁手段としての金属ガラス
３，４３，５３   スリット
５，５ａ，５ｂ   歪検出手段としての励磁兼検出コイル
４５，５５       歪検出手段としての磁気抵抗素子
【図１】
2006046987.tif 000003
【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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