(57)【要約】【課題】感度向上を図り得る磁歪リング式トルクセンサ、及び磁歪リング式トルクセンサの製造方法を提供する。【解決手段】磁歪リング式トルクセンサ１０は、回動軸１１０と、回動軸に嵌合するとともに接合した、磁歪を有する磁歪リング１００と、回動軸のまわりに配置され磁歪リングからの漏れ磁束を検知する磁気センサ１２０と、を有する。そして、磁歪リングが、回動軸に嵌合した磁歪を有するリング本体１０１と、リング本体に対し径方向に直交する方向の両側でリング本体より薄肉に形成された薄肉部１０２と、を有し、薄肉部において回動軸と接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動軸と、
当該回動軸に嵌合するとともに接合した、磁歪を有する磁歪リングと、
前記回動軸のまわりに配置され、前記磁歪リングからの漏れ磁束を検知する磁気センサと、を有し、
前記磁歪リングは、前記回動軸に嵌合した磁歪を有するリング本体と、当該リング本体に対し径方向に直交する方向の両側で前記リング本体より薄肉に形成された薄肉部と、を有し、当該薄肉部において前記回動軸と接合した、磁歪リング式トルクセンサ。
【請求項２】
前記磁歪リングは、前記リング本体と前記薄肉部との間に形成された溝を有する、請求項１に記載の磁歪リング式トルクセンサ。
【請求項３】
前記溝は円弧状の底部を有する、請求項２に記載の磁歪リング式トルクセンサ。
【請求項４】
前記回動軸と前記リング本体との間に隙間を有する、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の磁歪リング式トルクセンサ。
【請求項５】
前記回動軸は、ＳＵＳ材によって形成された、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１つに記載の磁歪リング式トルクセンサ。
【請求項６】
前記磁歪リングは、ＦｅＣｏＶ合金又はＦｅＧａＡｌ合金によって形成された、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１つに記載の磁歪リング式トルクセンサ。
【請求項７】
断面が環状で且つ磁歪を有するリング本体、及び当該リング本体に対し径方向に直交する方向の両側で前記リング本体より薄肉に形成された薄肉部を有する磁歪リングを、回動軸に嵌合する嵌合工程と、
当該嵌合工程後、前記磁歪リングを前記回動軸に接合する接合工程と、
当該接合工程後、前記磁歪リングからの漏れ磁束を検知する磁気センサを前記回動軸のまわりに配置する磁気センサ配置工程と、を有し、
前記接合工程において、前記磁歪リングは、前記薄肉部において前記回動軸に接合される、磁歪リング式トルクセンサの製造方法。
【請求項８】
前記接合工程において、前記磁歪リングと前記回動軸とは、高エネルギービームによって接合される、請求項７に記載の磁歪リング式トルクセンサの製造方法。
【請求項９】
前記高エネルギービームは、電子ビームである、請求項８に記載の磁歪リング式トルクセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記高エネルギービームは前記回動軸の軸方向に対し垂直に照射される、請求項８又は請求項９に記載の磁歪リング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、磁歪を利用して回動軸に作用するトルクを検出する磁歪リング式トルクセンサ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁歪を利用した様々なトルクセンサが提案されているが、車両用として実用化されているものはないようである。車両のミッションの出力軸に作用するトルクをモニタできると、自動変速機で変速時に生じる衝撃を抑制するための制御がより簡単になる。さらには車両の総合的な制御が可能になり、その結果、低燃費な車両の実現につながる。また、燃費向上等のため、現在では電動パワーステアリングが車両に標準装備されており、このことにともなってトルクセンサは車両に必須のものとなっている。以上のような事情から、廉価で小型なトルクセンサの要望は潜在的にあり、そのためトルクセンサの研究開発が継続的に行われている。
【０００３】
本発明者らは、構成がシンプルであることから低コスト化の可能性が高い磁歪リング式トルクセンサの開発を行っている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の磁歪リング式トルクセンサは、トルクが作用する回動軸と、回動軸に嵌合した磁歪を有する磁歪リングと、磁歪リングを回動軸に押圧して固定する押圧固定部材と、磁歪リングの近傍で磁歪リングからの漏れ磁束を検出する磁気検出部とを有する。押圧固定部材が磁歪リングを押圧して回動軸に固定しているため、回動軸にトルクが作用すると磁歪リングにトルクが伝わり、そして磁歪リングの逆磁歪機能によって生じる漏れ磁束を磁気検出部が検知することによって、トルクが求められる。しかしながら押圧固定部材から磁歪リングへ加わる押圧力が磁歪リングに塑性変形を生じさせるような大きなものであると、感度が低下してしまう。そこで特許文献１の磁歪リング式トルクセンサでは、押圧力を制限する押圧力制限部材を設けることによって感度が良好に保たれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０３１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように特許文献１に開示された磁歪リング式トルクセンサでは、感度が良好に保たれているが、実用化に向けた更なるセンサ性能向上のため、感度の一層の向上が要請されている。そこで、本発明の目的は、更なる感度向上を図り得る磁歪リング式トルクセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための磁歪リング式トルクセンサは、回動軸と、回動軸に嵌合するとともに接合した、磁歪を有する磁歪リングと、回動軸のまわりに配置され磁歪リングからの漏れ磁束を検知する磁気センサと、を有する。そして、磁歪リングが、回動軸に嵌合した磁歪を有するリング本体と、リング本体に対し径方向に直交する方向の両側でリング本体より薄肉に形成された薄肉部と、を有し、薄肉部において回動軸と接合する。
【０００７】
また、上記目的を達成するための磁歪リング式トルクセンサの製造方法は、磁歪リングを回動軸に嵌合する嵌合工程と、磁歪リングを回動軸に接合する接合工程と、漏れ磁束を検知する磁気センサを回動軸のまわりに配置する磁気センサ配置工程を有する。嵌合工程では、断面が環状で且つ磁歪を有するリング本体と、このリング本体に対し径方向に直交する方向の両側でリング本体より薄肉に形成された薄肉部とを有する磁歪リングが、回動軸に嵌合される。そして、接合工程において、磁歪リングは、薄肉部において回動軸に接合される。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した磁歪リング式トルクセンサでは、磁歪リングが回動軸に接合されている。このため、磁歪リングが押圧されて回動軸に固定される従来のような押圧力が磁歪リングに作用せず、従って、磁歪リングの塑性変形を防止するための押圧力の制限にともなって磁歪リングと回動軸との固定強度が制限されない。よって磁歪リングと回動軸との固定強度が一段と高い。そして磁歪リングと回動軸との固定強度が一段と高いため、回動軸に作用するトルクが磁歪リングへとより正確に伝わる。また、磁歪リングが回動軸に接合されることから、これら両者の熱膨張差に起因して磁歪リングに力が加わるものの、薄肉部が優先的に変形することによってリング本体に作用するそのような力が緩和される。このためリング本体における塑性変形の発生が防止されるので、磁歪リングの逆磁歪機能が良好に発揮される。つまり、上記のように構成した磁歪リング式トルクセンサにあっては、回動軸に加わるトルクがより正確に磁歪リングに伝わり、その上、磁歪リングの逆磁歪機能が良好に発揮されるため、感度向上を図り得る。
【０００９】
また、磁歪リング式トルクセンサの上記製造方法では、磁歪リングが回動軸に接合される。このため、磁歪リングが押圧されて回動軸に固定される従来のような押圧力が磁歪リングに作用せず、従って、磁歪リングの塑性変形を防止するための押圧力の制限にともなって磁歪リングと回動軸との固定強度が制限されない。よって磁歪リングと回動軸との固定強度を上げられる。そして磁歪リングと回動軸との固定強度を上げられるため、回動軸に作用するトルクが磁歪リングへとより正確に伝わるようになる。また、磁歪リングが回動軸に接合されることから、これら両者の熱膨張差に起因して磁歪リングに力が加わるものの、薄肉部が優先的に変形することによってリング本体に作用するそのような力が緩和される。このためリング本体における塑性変形の発生が防止されるので、磁歪リングの逆磁歪機能が良好に発揮される。つまり、磁歪リング式トルクセンサの上記製造方法によれば、回動軸に作用するトルクがより正確に磁歪リングに伝わるようになり、その上、磁歪リングの逆磁歪機能が良好に発揮されるため、感度向上を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の磁歪リング式トルクセンサの概略構成を示す図である。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿う断面図である。
【図４】磁歪リングと回動軸との接合部分を拡大して示す断面図である。
【図５】磁歪リング式トルクセンサの製造方法のフローチャートである。
【図６】実施形態における磁歪リングと回動軸との接合を示す断面図である。
【図７】比較例の磁歪リング式トルクセンサの概略構成を示す図である。
【図８】比較例における磁歪リングと回動軸との接合を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。
【００１２】
図１〜図３に示すように、実施形態の磁歪リング式トルクセンサ１０は、回動軸１１０と、回動軸１１０に嵌合した磁歪リング１００と、回動軸１１０のまわりに配置され磁歪リング１００からの漏れ磁束を検知する磁気センサ１２０と、を有する。
【００１３】
回動軸１１０は、例えばＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４等の一般的に流通しているＳＵＳ材によって形成される。回動軸１１０は、例えば、車輌のステアリングシャフトである。回動軸１１０は、軸心まわりに形成された溝１１１を外周面に有する。
【００１４】
磁歪リング１００は、磁歪を有するリング本体１０１と、リング本体１０１に対し径方向に直交する方向の両側でリング本体１０１より薄肉に形成された薄肉部１０２と、を有する。また、磁歪リング１００は、リング本体１０１と薄肉部１０２との間に形成された溝１０３を有する。溝１０３は、円弧状の底部を有する。磁歪リング１００は、例えば、ＦｅＣｏＶ合金、又はＦｅＧａＡｌ合金によって形成される。
【００１５】
磁歪リング１００は、リング本体１０１において回動軸１１０と接合せず薄肉部１０２において回動軸１１０と接合している。また、磁歪リング１００は、図４に示すように、リング本体１０１が溝１１１と対向した状態で回動軸１１０に接合している。このため回動軸１１０とリング本体１０１との間に隙間１３０が形成されている。
【００１６】
軸方向において、溝１１１の端部は、好ましくはリング本体１０１の端部よりも薄肉部１０２側に位置する。即ち、好ましくはリング本体１０１と回動軸１１０との間全体に隙間１３０が形成される。
【００１７】
リング本体１０１は、環状の断面を有し、また、周方向に着磁されているため、周方向に向いた磁化Ｍを有する。リング本体１０１は、回動軸１１０にトルクがかかったときに漏れ磁束を発生させるという、磁歪リング１００の本質的機能を果たす。
【００１８】
一方、薄肉部１０２は、回動軸１１０に加わるトルクをリング本体１０１に伝達する機能を果たす。磁歪リング１００と回動軸１１０とは単に嵌合しているだけでなく、薄肉部１０２で接合しているため、回動軸１１０に大きなトルクがかかっても磁歪リング１００と回動軸１１０とのすべりが抑制される。特に本実施形態では、磁歪リング１００は、薄肉部１０２で溶融して回動軸１１０に接合しており、従って接合が強固であるため、比較的大きなトルクがかかっても磁歪リング１００と回動軸１１０とのすべりが抑制される。
【００１９】
回動軸１１０にトルクがかかると、薄肉部１０２からリング本体１０１にトルクが伝わり、そして、リング本体１０１では、軸方向に対し４５度の方向に引張応力が作用（引張応力と直交して圧縮応力が作用）する。その結果、磁歪の逆効果によって、磁化Ｍが軸方向へ倒れる。そのため、径方向に直交する方向におけるリング本体１０１の端部に磁極が現れるとともに、漏れ磁束が発生する。漏れ磁束は、リング本体１０１に作用するトルクに依存して変化する。
【００２０】
また、薄肉部１０２は、リング本体１０１に作用する力を緩和する機能を果たす。ここでリング本体１０１に作用する力とは、磁歪リング１００と回動軸１１０との接合時に加わる熱によって生じるこれらの熱膨張差に起因し、冷却後にリング本体１０１に作用する力である。
【００２１】
熱膨張差に起因したこのような力のうち、薄肉部１０２は、特に、軸方向の圧縮力を緩和する。例えば、磁歪リング１００がＦｅＣｏＶ合金によって形成され、また回動軸１１０がＳＵＳ材によって形成される場合を想定する。この場合、磁歪リング１００の線膨張係数は回動軸１１０のそれより７ｐｐｍ／℃程度小さい（ＦｅＣｏＶ合金の線膨張係数が１０ｐｐｍ／℃程度あり、ＳＵＳ材の線膨張係数が１７ｐｐｍ／℃程度ある。）。そのため、磁歪リング１００と回動軸１１０との接合の際、薄肉部１０２が溶融して接合した直後に、磁歪リング１００と回転軸１１０の温度が、例えば５００℃〜８００℃まで上昇すると、冷却後、磁歪リング１００には、３５００〜５６００ｐｐｍ程度の歪に相当する圧縮力が作用する。
【００２２】
軸方向の圧縮力が磁歪リング１００に作用すると、薄肉部１０２は、溝１０３が設けられている部分とともに変形することによって、リング本体１０１に作用する軸方向の圧縮力を緩和する。
【００２３】
リング本体１０１に作用する軸方向の圧縮力がどの程度緩和されるかは、薄肉部１０２の肉厚ｔ１、溝が形成されている部分の肉厚ｔ２、及びリング本体１０１の肉厚ｔ３に依存して変化する。
【００２４】
概して、熱膨張差に起因してリング本体１０１に作用する軸方向の圧縮力は、薄肉部１０２がない場合に比べ、肉厚ｔ１と肉厚ｔ３との比に相当する大きさに低減する。その上、本実施形態では溝１０３が設けられているため、圧縮力は更に緩和される。
【００２５】
肉厚ｔ１は、好ましくは、肉厚ｔ３の半分程度以下である。但し、肉厚ｔ１が小さくなるとともに、これにともなって肉厚ｔ２が小さくなると、トルク伝達性が低下する虞がある。このため、肉厚ｔ２は、好ましくは０．３ｍｍ以上である。
【００２６】
磁気センサ１２０は、リング本体１０１からの漏れ磁束を検知する。磁気センサ１２０の配置される位置は、漏れ磁束を検知できる位置であれば特に限定されないが、好ましくは、漏れ磁束が比較的大きい位置である。漏れ磁束は、径方向に直交する方向におけるリング本体１０１の端部に近づくにつれて増大する。このため、磁気センサ１２０は、好ましくは、リング本体１０１の端部に近接して配置される。
【００２７】
また、図１では主要な構成を明確に示すため、磁気センサ１２０が浮いた状態で示されているが、磁気センサ１２０は、例えば、図示していない磁気センサ保持ケースによって回動軸１１０のまわりに保持される。
【００２８】
磁気センサ１２０は、例えば、省電力で小型なリニアホールＩＣである。また、磁気センサ１２０は、リニアホールＩＣに限定されず、省電力化および小型化の観点から、ホール素子やＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｅｆｆｅｃｔ）センサを適用することも可能である。
【００２９】
次に磁歪リング式トルクセンサ１０の製造方法について述べる。
【００３０】
図５において概説すると、磁歪リング式トルクセンサ１０の製造方法は、磁歪リング１００を回動軸１１０に嵌合する嵌合工程Ｓ１０と、嵌合工程Ｓ１０後、磁歪リング１００を回動軸１１０に接合する接合工程Ｓ１１と、接合工程Ｓ１１後、回動軸１１０のまわりに磁気センサ１２０を配置する磁気センサ配置工程Ｓ１２と、を有する。また、磁歪リング１００は、嵌合工程Ｓ１０の前に作製されるとともに熱処理される。
【００３１】
磁歪リング１００は、環状断面を有する中空部材を機械加工することによって作製される。中空部材の材料は、例えばＦｅＣｏＶ合金又はＦｅＧａＡｌ合金である。機械加工では、径方向に直交する方向における中空部材の両端を、薄肉に切削加工する。このような切削加工によってリング本体１０１、薄肉部１０２、及び溝１０３が形成される。
【００３２】
磁歪リング１００の作製後、磁歪リング１００を熱処理する。熱処理とは、磁歪リング１００を高温下で一定時間放置する処理である。熱処理後、嵌合工程Ｓ１０において、回動軸１１０が磁歪リング１００に挿入されることによって、磁歪リング１００は回動軸１１０に嵌合する。
【００３３】
図６に示すように、接合工程Ｓ１１では、高エネルギービームＢ１、Ｂ２を薄肉部１０２に照射することによって、磁歪リング１００と回動軸１１０とを接合する。高エネルギービームＢ１、Ｂ２として電子ビームを用いる。高エネルギービームＢ１、Ｂ２は、回動軸１１０の軸方向に対し垂直に照射される。また、回動軸１１０とともに磁歪リング１００を回転させつつ、高エネルギービームＢ１、Ｂ２を薄肉部１０２に照射する。薄肉部１０２は全周にわたって回動軸１１０と接合される。２つの薄肉部１０２のうちの一方を接合し、その後、他方を接合する。例えば、高エネルギービームＢ１によって先に接合し、その後、高エネルギービームＢ２によって切合する。この順序は逆であってもよい。
【００３４】
高エネルギービームＢ１、Ｂ２の照射によって、回動軸１１０の表面及び薄肉部１０２が溶融して接合する。接合後、高エネルギービームＢ１、Ｂ２の照射によって薄肉部１０２の表面に生じた荒れを取り除くため、薄肉部１０２の外周表面は整形加工される。
【００３５】
磁気センサ配置工程Ｓ１２では、磁気センサ１２０が、回動軸１１０のまわり、その中でも好ましくは、リング本体１０１の端部に近接して配置され、また、例えば図示していない磁気センサ保持ケースによってその位置で保持される。
【００３６】
本実施形態の作用効果を述べる。
【００３７】
磁歪リング式トルクセンサ１０では、磁歪リング１００が回動軸１１０に接合されている。このため、磁歪リング１００が押圧されて回動軸１１０に固定される従来のような押圧力が磁歪リング１００に作用せず、従って磁歪リング１００の塑性変形を防止するための押圧力の制限にともなって磁歪リング１００と回動軸１１０との固定強度が制限されない。よって磁歪リング１００と回動軸１１０との固定強度が一段と高い。そして磁歪リング１００と回動軸１１０との固定強度が一段と高いため、回動軸１１０に作用するトルクが磁歪リング１００へとより正確に伝わる。また、磁歪リング１００が回動軸１１０に接合されることから、これら両者の熱膨張差に起因して磁歪リング１００に圧縮力が加わるものの、薄肉部１０２が優先的に塑性変形することによってリング本体１０１に作用するそのような圧縮力が緩和される。このためリング本体１０１における塑性変形の発生が防止されるので、磁歪リング１００の逆磁歪機能が良好に発揮される。
【００３８】
つまり、磁歪リング式トルクセンサ１０にあっては、回動軸１１０に加わるトルクがより正確に磁歪リング１００に伝わり、その上、磁歪リング１００の逆磁歪機能が良好に発揮されるため、感度向上を図り得る。
【００３９】
また、磁歪リング１００が溝１０３を有するため、磁歪リング１００は溝１０３が設けられている部分で更に塑性変形し易く、その結果、熱膨張差に起因してリング本体１０１に作用する軸方向の圧縮力が、より緩和されている。従って感度が一層向上する。
【００４０】
また、薄肉部１０２がリング本体１０１に対し径方向に直交する方向の両側で回動軸に接合する。このため、冷却後、熱膨張差によって生じる軸方向の圧縮力が緩和されつつ、そのような圧縮力よりも小さな圧縮力が両薄肉部１０２からリング本体１０１へ作用した状態が維持される。そして、そのようにリング本体１０１へ軸方向の圧縮力が若干加わった状態が維持される結果、リング本体１０１では周方向の磁化Ｍが生じ易いため、トルクが作用したとき漏れ磁束が発生し易い。従って感度が向上する。
【００４１】
また、溝１０３は円弧状の底部を有するため、溝１０３が設けられている部分が変形するとき、例えば溝１０３がＶ字状の断面を有するような場合に比べ、応力集中が生じ難い。従って磁歪リング１００は破損し難い。
【００４２】
また、回動軸１１０とリング本体１０１との間に隙間１３０が形成されているため、熱膨張差に起因してリング本体１０１に加わる力、その中でも特に、膨張する回動軸１１０からリング本体１０１へ作用する径方向の力が緩和されている。従って感度が一層向上する。また、リング本体１０１と回動軸１１０との間全体に隙間１３０が形成されることによって、リング本体１０１へ径方向に作用する力がより効果的に遮断される。
【００４３】
また、回動軸１１０がＳＵＳ材によって形成されており、また、ＳＵＳ材は比較的入手容易であるため、磁歪リング式トルクセンサ１０は、製造コストを抑えられる。
【００４４】
また、磁歪リング１００がＦｅＣｏＶ合金又はＦｅＧａＡｌ合金によって形成されるため、例えばＮｉ等の磁歪を有する他の金属に比べ、磁歪、ひいては漏れ磁束が大きい。従って感度が向上する。また、漏れ磁束が大きいため、磁歪リング１００が他の金属によって形成される場合に比べ、磁気センサ１２０は磁歪リング１００から離れた位置でも漏れ磁束を検知できる。従って磁気センサ１２０の配置の自由度が増す。
【００４５】
また、磁歪リング式トルクセンサ１０の製造方法では、磁歪リング１００が回動軸１１０に接合される。このため、磁歪リング１００が押圧されて回動軸１１０に固定される従来のような押圧力が磁歪リング１００に作用せず、従って磁歪リング１００の塑性変形を防止するための押圧力の制限にともなって磁歪リング１００と回動軸１１０との固定強度が制限されない。よって磁歪リング１００と回動軸１１０との固定強度を上げられる。そして磁歪リング１００と回動軸１１０との固定強度を上げられるため、回動軸１１０に作用するトルクが磁歪リング１００へとより正確に伝わるようになる。また、磁歪リング１００が回動軸１１０に接合されることから、これら両者の熱膨張差に起因して磁歪リング１００に圧縮力が加わるものの、薄肉部１０２が優先的に塑性変形することによってリング本体１０１に作用するそのような圧縮力が緩和される。このためリング本体１０１における塑性変形の発生が防止されるので、磁歪リング１００の逆磁歪機能が良好に発揮される。
【００４６】
つまり、磁歪リング式トルクセンサ１０の製造方法によれば、回動軸１１０に作用するトルクがより正確に磁歪リング１００に伝わるようになり、その上、磁歪リング１００の逆磁歪機能が良好に発揮されるため、感度向上を図り得る。
【００４７】
また、接合工程Ｓ１１において、磁歪リング１００と回動軸１１０とは高エネルギービームＢ１、Ｂ２によって接合されるため、例えばロウ付け等の他の接合に比べ、局所的な接合が容易である。このため、リング本体１０１と回動軸１１０との接合幅を抑制しつつ薄肉部１０２を回動軸１１０へ接合でき、その結果、リング本体１０１へ力が加わり難くなるため、感度をより向上させることができる。
【００４８】
また、高エネルギービームＢ１、Ｂ２が電子ビームであるため、例えば高エネルギービームＢ１、Ｂ２がレーザービームの場合に比べ、接合に用いる装置がコンパクトであり、従って生産設備の小型化を図り易い。
【００４９】
また、高エネルギービームＢ１、Ｂ２は回動軸１１０の軸方向に対し垂直に照射されるため、回動軸１１０を回転しながら薄肉部１０２と回動軸１１０とを接合すると、薄肉部１０２が全周にわたって均一に接合され易い。また、その結果、接合後のリング本体１０１の歪が均一になり易い。リング本体１０１の歪が均一化すると、リング本体１０１にトルクがかかっていないときの漏れ磁束の変動、すなわち磁気センサ１２０が漏れ磁束の変化を検知する上で基準となるゼロ点の変動が小さくなる。従って、磁気センサ１２０が漏れ磁束の変化を正確に検知し易くなる。
【００５０】
次に、磁歪リング式トルクセンサ１０の実施例、及びこれと比較するための比較例について述べる。
【００５１】
＜実施例１＞
本発明者らは、磁歪リング１００をＦｅ４９Ｃｏ４９Ｖ２合金によって作製した。径方向に直交する方向におけるリング本体１０１の長さを１２ｍｍとするとともに、リング本体１０１の肉厚を１ｍｍとした。
【００５２】
また、本発明者らは、半径０．５ｍｍの円弧状の底部を有する溝１０３を形成した。溝１０３の底部における肉厚ｔ２を０．３ｍｍとした。また、径方向に直交する方向における薄肉部１０２の長さを３ｍｍとするとともに、薄肉部１０２の肉厚を０．５ｍｍとした。また、リング本体１０１、薄肉部１０２、及び溝１０３が形成された部分、すなわち磁歪リング１００の内径を１２．６ｍｍとした。本発明者らは、以上のような磁歪リング１００の作製後、これを、真空中に８５０℃で３時間放置することによって熱処理した。
【００５３】
本発明者らは、回動軸１１０をＳＵＳ３０３によって作製した。回動軸１１０の外径は、１２．６ｍｍであった。回動軸１１０においてリング本体１０１の下に位置する部分（この部分の軸方向の長さは１２ｍｍである）の外径を、１２．４ｍｍとした。また、回動軸１１０において薄肉部１０２と接する部分を、薄肉部１０２の内径より１０μｍ太くなるように加工した。
【００５４】
熱処理した磁歪リング１００を回動軸１１０に嵌合した後、本発明者らは、電子ビームＢ１、Ｂ２によって磁歪リング１００と回動軸１１０とを接合した。接合後、薄肉部１０２の外表面を研磨することによって、薄肉部１０２の肉厚を０．４ｍｍにした。
【００５５】
その後、回動軸１１０に通電することによって着磁した。電流を約８５００Ａとした。通電時間は０．１秒であった。周方向の着磁磁界は約１ｋＧである。
【００５６】
本発明者らは、以上のようにして試作した磁歪リング式トルクセンサ１０について、回動軸１１０に５Ｎｍのトルクを加えたときのねじり感度を評価した。その結果、試作した磁歪リング式トルクセンサ１０の感度は、１Ｇ／Ｎｍであった。
【００５７】
＜実施例２＞
実施例２の磁歪リング式トルクセンサ１０は、磁歪リング１００がＦｅＧａＡｌ合金又はＦｅＧａＡｌＺｒＣ合金によって形成される点で、実施例１と異なる。他の構成については、実施例２は実施例１と略同様であり、また、作製方法についても、磁歪リング１００の熱処理を除き、実施例２は実施例１と同様である。本発明者らは、真空中に５５０℃で２．５時間放置することによって、磁歪リング１００を熱処理した。
【００５８】
本発明者らは、以上のような実施例２の磁歪リング式トルクセンサ１０について、回動軸１１０に５Ｎｍのトルクを加えたときのねじり感度を評価した。その結果、ＦｅＧａＡｌ合金の場合、感度は１Ｇ／Ｎｍ程度であった。また、ＦｅＧａＡｌＺｒＣ合金の場合、感度は０．８Ｇ／Ｎｍ程度であった。また、ＦｅＧａＡｌ系合金の線膨張係数は、１２ｐｐｍ／℃程度であった。
【００５９】
＜比較例＞
図７に示すように、比較例の磁歪リング式トルクセンサ２０は、概して、薄肉部１０２、溝１０３、及び溝１１１を有しない点で実施例１、２と異なる。
【００６０】
比較例では、磁歪リング２００の内径を１２．６ｍｍとし、また、磁歪リング２００の肉厚を１ｍｍとした。径方向に直交する方向における磁歪リング２００の長さは、１４ｍｍである。また、本発明者らは、磁歪リング２００をＦｅＣｏＶ合金によって作製した。
【００６１】
磁歪リング２００の作製後、本発明者らは、これに実施例１と同様の熱処理を施した。また、本発明者らは、ＳＵＳ３０３によって回動軸２１０を作製した。回動軸２１０の寸法は実施例１と同様である。
【００６２】
本発明者らは、磁歪リング２００の両端が、回動軸２１０において外径が１２．４ｍｍの部分（実施例１、２ではリング本体１００の下の回動軸２１０の部位に相当）の外側にかかるように、磁歪リング２００を回動軸２１０に嵌合した。回動軸２１０における外径が１２．４ｍｍの部分より外側にかかった磁歪リング２００の両端の長さは、１ｍｍである。
【００６３】
磁歪リング２００と回動軸２１０との嵌合後、図８に示すように、本発明者らは、軸方向に対して斜めに電子ビームＢ３、Ｂ４を照射することによって、回動軸２１０と磁歪リング２００の両端とを全周にわたって接合した。着磁は、実施例１と同様である。
【００６４】
本発明者らは、このようにして作製した比較例の磁歪リング式トルクセンサ２０について、回動軸２１０に５Ｎｍのトルクを加えたときのねじり感度を評価した。その結果、感度は、０．２５Ｇ／Ｎｍ程度であった。
【００６５】
以上の結果から、実施例１、２では、薄肉部１０２及び溝１０３によって、リング本体１０１に作用する軸方向の圧縮力が緩和されるとともに、溝１１１によって、リング本体１０１に作用する径方向の力が緩和され、そのため感度が向上したと推察される。
【００６６】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。
【００６７】
例えば、上記実施形態では回動軸１１０に設けられた溝１１１によって、回動軸１１０とリング本体１０１との間に隙間１３０が形成されているが、本発明はこれに限定されない。即ち、リング本体の内周面に溝が形成されることによって、回動軸とリング本体との間に隙間が形成されてもよい。
【００６８】
また、回動軸がＳＵＳ材以外の材料によって形成されたものを本発明は含む。また、磁歪リングがＦｅＣｏＶ合金又はＦｅＧａＡｌ合金以外の材料によって形成されたものを本発明は含む。また、本発明は、高エネルギービームとしてレーザービームを用いたものを含む。
【符号の説明】
【００６９】
１０    磁歪リング式トルクセンサ、
２０    比較例の磁歪リング式トルクセンサ、
１００    磁歪リング、
１０１    リング本体、
１０２    薄肉部、
１０３    溝、
１１０    回動軸、
１１１    溝、
１２０    磁気センサ、
１３０    隙間、
２００    比較例の磁歪リング、
２１０    比較例の回動軸、
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４    電子ビーム（高エネルギービーム）、
Ｍ    磁化。
【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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