(57)【要約】【課題】  焼結体部品を組み立てたり、或いは金属製の棒材から切削してパイプを作製するといった煩雑な工程を経ることのない、新規なトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法と、それによって得られるトルクセンサ用磁歪環素材を提供する。【解決手段】  マルエージング鋼板素材にスピニング加工を行って円筒鋼板とした後、該円筒鋼板を所定の長さに切断してトルクセンサ用磁歪環素材とするトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法である。また本発明のトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法で得られるトルクセンサ用磁歪環素材は、断面の金属組織が湾曲した繊維状組織を有するトルクセンサ用磁歪環素材となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルエージング鋼板素材にスピニング加工を行って円筒鋼板とした後、該円筒鋼板を所定の長さに切断してトルクセンサ用磁歪環素材とすることを特徴とするトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法。
【請求項２】
トルクセンサ用磁歪環素材であって、該トルクセンサ用磁歪環素材はマルエージング鋼でなり、且つ断面の金属組織が湾曲した繊維状組織を有することを特徴とするトルクセンサ用磁歪環素材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクセンサ用磁歪環素材の製造方法とトルクセンサ用磁歪環素材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用の磁歪式トルクセンサは、棒状のシャフト表面に環状の磁歪材料（以下、磁歪環）が固定されて配される。棒状のシャフトにねじりが加わって磁歪環の形状が歪ませられると、磁歪環を構成する材料の磁気特性（比透磁率）が変化するため、この磁歪環の比透磁率を検出することによりシャフトに加えられたトルクを非接触で検出できる。
この磁歪環は、例えば特開２００５−９３７９０号公報（特許文献１）に記されるように、複数の分割焼結体を組み合わせて筒状体にしたり、円筒形状に成形した成形体を２個重ね合わせて焼結や接着で接合する方法や円柱状に成形した成形体に工具で孔をあける方法により作製されるか、または特許第２５８２１６１号公報（特許文献２）に記されるように、非磁性金属棒を切削、研磨してパイプ状の金属基台を作製し、これを洗浄してメッキ前処理を行った後にスルファミン酸等を用いたメッキ液で上記金属基台の外周に鉄とニッケルの合金による厚さ１０μｍ程度のメッキ磁性膜を形成することにより作製されている。
【特許文献１】特開２００５−９３７９０号公報
【特許文献２】特許第２５８２１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した製造方法のうち、粉末を焼結した焼結体を組み立てて作製する磁歪環では、変形や位置ずれが発生し易く、また、金属製の棒材からパイプを切削、研磨で磁歪環を作製する方法では歩留まりが悪い上に、工程が煩雑であり、製造コストが高くなる結果となっていた。
本発明の目的は、焼結体部品を組み立てたり、或いは金属製の棒材から切削してパイプを作製するといった煩雑な工程を経ることのない、新規なトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法と、それによって得られるトルクセンサ用磁歪環素材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたものである。
すなわち本発明は、マルエージング鋼板素材にスピニング加工を行って円筒鋼板とした後、該円筒鋼板を所定の長さに切断してトルクセンサ用磁歪環素材とするトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法である。
また本発明は、トルクセンサ用磁歪環素材であって、該トルクセンサ用磁歪環素材はマルエージング鋼でなり、且つ断面の金属組織が湾曲した繊維状組織を有するトルクセンサ用磁歪環素材である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法では、マルエージング鋼板素材にスピニング加工を行うため、歩留まりを向上させることができる他、更にリング圧延を加えることにより、高い寸法制度も実現可能である。また、本発明のトルクセンサ用磁歪環素材の製造方法で得られたトルクセンサ用磁歪環素材は、溶接部が存在しない一体品であるため、磁気特性の均質化が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明では、マルエージング鋼板素材にスピニング加工を行って円筒鋼板とする。
本発明でマルエージング鋼を用いた理由から述べる。マルエージング鋼はその名が示す通り、マルテンサイト組織にエージング(時効硬化処理)を施すことで非常に高い強度と優れた延性が得られる合金であり、Ｎｉを質量％で８〜２５％含む、時効硬化型の超強力鋼である。このマルエージング鋼は化学組成を適正化することで２０００ＭＰａ前後までの高い強度が得られる。また、マルエージング鋼は、外部磁場により磁化した際の伸び量（磁歪定数）と弾性応力によって磁化した際の比透磁率の変化が大きい磁性材料である。それ故、マルエージング鋼を磁歪環素材として使用すると、棒状のシャフトに加えられるトルクが僅かな場合でも、比透磁率が顕著に変化するので、トルク検出感度が高くなる。そのため、磁歪環素材として好適なためである。
【０００７】
本発明で用いるマルエージング鋼板素材は強加工のスピニング加工を施すため、鋼板素材中には非金属介在物が少ない方が好ましい。
非金属介在物量は例えばＪＩＳ点算法でｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＝０．０１％以下であればよい。ＪＩＳ点算法でｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＝０．０１％を超えると加工中に鋼板に微細なクラックが発生する等の危険性が高まる。好ましくは０．００８％以下とすると良く、更に好ましくは、非金属介在物の最大サイズが２０μｍ以下であれば更に好ましい。
また、マルエージング鋼では、偏析を起こし易いＴｉとＭｏを含有するため、板厚方向にＥＰＭＡ（エックス線マイクロアナライザ）で線分析した時、ＴｉとＭｏそれぞれの最大値と最小値とを測定し、その比（最大値／最小値）を算出して１．３以下、望ましくは１．２以下のものを鋼板素材として用いるとよい。偏析の抑制は鋼塊を熱間鍛造した後に１０００〜１３００℃で少なくとも５時間以上の保持のソーキングを施すことが有効であり、成分偏析に起因する磁気特性のバラツキ抑制に効果的である。
【０００８】
次に、トルクセンサ用磁歪環素材の製造方法の一例を図２を用いて説明する。
上述のマルエージング鋼板素材１を用意する（図２（ａ））。鋼板とは板状のものを言い、その長さや大きさは問わない。例えば帯状であっても、帯状の鋼板を適当な大きさ、形状に切り出したものであっても良いが、スピニング加工を行うのであれば図２（ａ）に示すような円盤状の形状が好ましい。またその厚みについては１〜５ｍｍ程度であれば良い。好ましくは２〜３ｍｍである。
【０００９】
そして、上述のマルエージング鋼板素材１を、回転する金型２に押し当てながら押込みローラ５で上述のマルテンサイト系合金鋼の鋼板１を回転する金型２形状にあわせて扱き込むスピニング加工を施し（図２（ｂ））、図２（ｃ）に示すような円筒鋼板３とする。
スピニング加工中にマルエージング鋼板素材が硬化してクラックやシワが発生するおそれのある時は、マルエージング鋼板の硬度を下げる熱処理を行っても良い。
このマルエージング鋼板を加工した後の円筒鋼板３を用いて所定の幅に切断（図２（ｃ）中の破線部分）して、トルクセンサ用磁歪環素材材４とする（図２（ｄ））。
【００１０】
このトルクセンサ用磁歪環素材の金属組織は、湾曲した繊維状組織という特有の金属組織を呈する。観察面は図２（ｄ）の斜線部で示す面である。
図１に、図２（ｄ）で斜線部で示す面の顕微鏡写真を示す。図１（ｂ）に示すのが、図１（ａ）の金属写真の模式図であり、金属組織が湾曲した繊維状組織であることを模式的に示すものである。
上述の製造方法にて得られた本発明のトルクセンサ用磁歪環素材は、溶接部が無い一体品であり、トルクセンサ用磁歪環素材内での磁気特性のバラツキや、更には機械的特性のバラツキをなくすことが可能となる。
また、上述したトルクセンサ用磁歪環素材を用いて更にリング圧延を行うことで、トルクセンサ用磁歪環素材の寸法精度を向上させることが可能となる。
【実施例】
【００１１】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
非金属介在物量は例えばＪＩＳ点算法でｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＝０．０１％以下とするために、真空溶解で消耗電極を製造し、真空アーク再溶解を行って表１に示す化学組成のマルエージング鋼を製造した。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
次に、真空アーク再溶解で得られた鋼塊に１２５０℃×２０時間の均質化熱処理を行い、熱間鍛造、熱間圧延を施して厚さ３ｍｍの熱間圧延鋼板を得た。続いて、酸化スケールを除去し、図２（ａ）のように円盤状に切断してマルエージング鋼板素材１とした。
マルエージング鋼板素材の介在物品位と、最大サイズも測定したところ、ＪＩＳ点算法でｄ（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）＝０．００８％、自動車用動力伝達ベルト素材に見られた非金属介在物最大サイズは１５μｍであった。
板厚方向にＥＰＭＡでＴｉとＭｏを線分析して、それぞれの最大値と最小値とを測定し、その比（最大値／最小値）を算出た結果、Ｔｉ、Ｍｏともに１．１５程度の値となった。
【００１４】
そして、上述のマルエージング鋼板素材１に、図２（ｂ）に示すような回転する金型２を押し当てながら押込みローラ５で金型２の形状にあわせて扱き込むスピニング加工を施し（図２（ｂ））て、図２（ｃ）に示すような円筒鋼板３とした。
円筒鋼板３を用いて２０ｍｍ幅に切断（図２（ｃ）中の破線部分）して、トルクセンサ用磁歪環素材４とした（図２（ｄ））。
このトルクセンサ用磁歪環素材４の断面の金属組織を図２（ｄ）の斜線部で示す観察面にて光学顕微鏡観察した。顕微鏡写真を図１に示す。
図１に示すとおり、本発明のトルクセンサ用磁歪環素材は金属組織が湾曲した繊維状組織であることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明のトルクセンサ用磁歪環素材は、溶接部が無い一体品であり、トルクセンサ用磁歪環素材内での磁気特性のバラツキや、更には機械的特性のバラツキをなくすことが可能となる。そのため、環状の一体品で磁気特性の変化が問題となる用途に本発明を適用すると有効となることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のトルクセンサ用磁歪環素材の断面顕微鏡写真とその模式図である。
【図２】本発明のトルクセンサ用磁歪環素材の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１．  マルエージング鋼板素材
２．  金型
３．  円筒鋼板
４．  トルクセンサ用磁歪環素材
５．  押込みローラ
【図１】
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【図２】
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