(57)【要約】【課題】本発明の目的は、透磁率、磁束密度などの磁気的特性が優れ、且つ衝撃や荷重に強いクランクポジションセンサーホイール及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールは、コア部と表面部とに区分され、表面部は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０２重量％以下であり、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含み、コア部は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％以上０．２０重量％以下であり、残部は、鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2016130359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と表面部とに区分され、
前記表面部は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０２重量％以下であって、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含み、
前記コア部は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％以上０．２０重量％以下であり、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含むことを特徴とするクランクポジションセンサーホイール。
【請求項２】
前記表面部及びコア部において、
モリブデン（Ｍｏ）０．７重量％以上０．９重量％以下、及びリン（Ｐ）０．４重量％以上０．５重量％以下を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のクランクポジションセンサーホイール。
【請求項３】
前記表面部は、クランクポジションセンサーホイールの外周側から２００ｍｍ乃至３００ｍｍの深さであることを特徴とする請求項２に記載のクランクポジションセンサーホイール。
【請求項４】
前記表面部は、フェライト上の体積分率が９５％以上であることを特徴とする請求項３に記載のクランクポジションセンサーホイール。
【請求項５】
前記コア部は、パーライト上の体積分率が５％以上１０％以下であることを特徴とする請求項２に記載のクランクポジションセンサーホイール。
【請求項６】
下記［式１］の値が１３００以上であることを特徴とする請求項１乃至項５の何れか一項に記載のクランクポジションセンサーホイール。
［式１］
３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８
（但し、［Ｃ］は炭素（Ｃ）の重量％、［Ｐ］はリン（Ｐ）の重量％、［Ｍｏ］はモリブデン［Ｍｏ］の重量％を意味する。）
【請求項７】
前記クランクポジションセンサーホイールの強度は、４５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項６に記載のクランクポジションセンサーホイール。
【請求項８】
炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％以上０．２０重量％以下であり、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含む金属粉末を成形するステップと、
前記成形が完了した成形体を焼結炉に装入して焼結するステップと、
を含み、
前記焼結炉の雰囲気は、カーボンポテンシャル（ｃｐ）が０．０５体積％以下であることを特徴とするクランクポジションセンサーホイールの製造方法。
【請求項９】
前記金属粉末は、モリブデン（Ｍｏ）０．７重量％以上０．９重量％以下、及びリン（Ｐ）０．４重量％以上０．５重量％以下を更に含むことを特徴とする請求項８に記載のクランクポジションセンサーホイールの製造方法。
【請求項１０】
前記焼結炉は、予熱部、高温焼結部、及び、冷却部を含み、
前記予熱部は、４２５℃乃至１０４０℃の温度範囲のいずれか一温度を有し、
前記高温焼結部は、１１００℃乃至１２００℃の温度範囲のいずれか一温度を有することを特徴とする請求項９に記載のポジションセンサーホイールの製造方法。
【請求項１１】
前記金属粉末は、下式［１］の値が１３００以上であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載のクランクポジションセンサーホイールの製造方法。
［式１］
３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８
（但し、［Ｃ］は炭素（Ｃ）の重量％、［Ｐ］はリン（Ｐ）の重量％、［Ｍｏ］はモリブデン（Ｍｏ）の重量％を意味する。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクポジションセンサーホイール及びその製造方法に係り、より詳しくは、透磁率、磁束密度などの磁気的特性が優れ、且つ衝撃や荷重に強いククランクポジションセンサーホイール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクポジションセンサーホイールは、純鉄の粉末を成形及び焼結して製造される。センシングの機能を具現するために、純鉄の磁気的特性を利用する。しかし、このように製造されたクランクポジションセンサーホイールは、衝撃や荷重に弱いという問題点がある。
しかし、強度を向上させるために、クランクポジションセンサーホイールの炭素の含量を増加させた場合、透磁率、磁束密度などの磁気的特性が急激に落ちるという問題点があり、これを解決するための研究が必要な状況である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９６４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施例の目的は、透磁率、磁束密度などの磁気的特性が優れ、且つ衝撃や荷重に強いクランクポジションセンサーホイールを提供することにある。
本発明の他の実施例の目的は、透磁率、磁束密度などの磁気的特性が優れ、且つ衝撃や荷重に強いクランクポジションセンサーホイールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールは、コア部と表面部とに区分され、前記表面部は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０２重量％以下であって、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含み、前記コア部は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％以上０．２０重量％以下であり、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含むことを特徴とする。
【０００６】
前記表面部及びコア部において、モリブデン（Ｍｏ）０．７重量％以上０．９重量％以下、及びリン（Ｐ）０．４重量％以上０．５重量％以下を更に含むことを特徴とする。
前記表面部は、クランクポジションセンサーホイールの外側から２００ｍｍ乃至３００ｍｍの深さであることを特徴とする。
【０００７】
前記表面部は、フェライト上の体積分率が９５％以上であることを特徴とする。
前記コア部は、パーライト上の体積分率が５％以上１０％以下であることを特徴とする。
また、下記［式１］の値が１３００以上であることを特徴とする。
［式１］
３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８
（但し、［Ｃ］は炭素（Ｃ）の重量％、［Ｐ］はリン（Ｐ）の重量％、［Ｍｏ］はモリブデン（Ｍｏ）の重量％を意味する。）
【０００８】
前記クランクポジションセンサーホイールの強度は、４５０ＭＰａ以上であることを特徴とする。
本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールの製造方法は、炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％以上０．２０重量％以下であり、残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避な不純物を含む金属粉末を成形するステップと、前記成形が完了した成形体を焼結炉に送入して焼結するステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記金属粉末は、モリブデン（Ｍｏ）０．７重量％以上０．９重量％以下、及びリン（Ｐ）０．４重量％以上０．５重量％以下を更に含むことを特徴とする。
前記焼結ステップは、カーボンポテンシャル（ｃｐ）０．０５体積％以下の雰囲気で行われることを特徴とする。
【００１０】
前記焼結ステップは、水素と窒素との混合ガス雰囲気で行われ、前記混合ガスで水素は１５体積％乃至２５体積％であることを特徴とする。
前記焼結ステップは、１１００℃以上及び  １３００℃以下で行われることを特徴とする。
【００１１】
金属粉末は、下式［１］の値が１３００以上であることを特徴とする。
［式１］
３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８
（但し、［Ｃ］は炭素（Ｃ）の重量％、［Ｐ］はリン（Ｐ）の重量％、［Ｍｏ］はモリブデン（Ｍｏ）の重量％を意味する。）
【発明の効果】
【００１２】
本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールは、強度に優れながらも磁気的特性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールを示した図面である。
【図２】本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールの組織を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されることができ、但し、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたって、同一の参照符号は同一の構成要素を称する。
【００１５】
従って、幾つかの実施例において、よく知られた技術は、本発明が曖昧に解釈されることを避けるために、具体的に説明されない。他の定義がなければ、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解できる意味で使用されることができる。明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするときは、これは特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素を更に含むことができることを意味する。また、単数形は、文句で特に言及しない限り、複数形も含む。
【００１６】
以下、本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイール及びそれを製造する方法を説明する。
先ず、炭素（Ｃ）の含有量が０．０５重量％以上０．２０重量％以下、及び残部の鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含む金属粉末を、プレスで成形する。前記金属粉末は更に、モリブデン（Ｍｏ）：０．７重量％以上０．９重量％以下、及びりん（Ｐ）：０．４重量％以上０．５重量％以下を更に含む。
【００１７】
炭素（Ｃ）は、クランクポジションセンサーホイールの強度を向上させることができる元素であって、その含有量が０．０５重量％未満の場合は、クランクポジションセンサーホイールの強度が低下し、０．１０重量％を超える場合は、クランクポジションセンサーホイールの磁気的特性が低下する。
【００１８】
モリブデン（Ｍｏ）は、鉄系材質の硬度を強化させる元素であって、含有量が０．７重量％未満の場合は強度が低下し、０．９重量％を超える場合は経済性が低下する。
リン（Ｐ）は、クランクポジションセンサーホイールの強度を向上させることができる元素であって、含有量が０．４重量％未満の場合、強度及び磁性が低下し、０．５重量％を超える場合、クランクポジションセンサーホイールの脆性が増加する。
【００１９】
金属粉末は、下式［１］の値が１３００以上であることが好ましい。３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８の値が１３００未満の場合、クランクポジションセンサーホイールの磁気的特性が低下し得る。
［式１］
３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８
（但し、［Ｃ］は炭素（Ｃ）の重量％、［Ｐ］はリン（Ｐ）の重量％、［Ｍｏ］はモリブデン（Ｍｏ）の重量％を意味する。）
【００２０】
金属粉末を製造する方法は、アトマイジング、ミーリングなど当業界に広く知られている方法を用いることができるので、詳細な説明は省略する。
成形が完了すれば、成形体を脱炭雰囲気下の焼結炉に装入して焼結する。
焼結炉は、予熱部、高温焼結部、及び冷却部を含む。
【００２１】
予熱部は、４２５℃乃至１０４０℃の温度範囲の何れか一温度を有する。成形体が焼結炉に装入され、予熱部の温度まで徐々に加熱される。予熱部で４２５℃乃至１０４０℃の温度範囲の何れか一温度を有するように加熱して、成形体に残留する潤滑剤を燃焼させ、成形体の還元性を高めることができる。
【００２２】
高温焼結部は、１１００℃乃至１２００℃の温度範囲の何れか一温度を有する。予熱部で予熱が完了した成形体は、高温焼結部の温度まで加熱される。高温焼結部の温度を１１００℃乃至１２００℃の温度範囲の何れか一温度で維持すれば、成形体の還元が起こりながら成形体の脱炭が行われる。以後、成形体は、冷却部を通過しながら冷却される。
【００２３】
成形体が焼結炉を通可視ながら焼結される時間は、６０分乃至２１０分である。焼結時間が６０分未満であれば、成形体が十分に焼結されず、２１０分を超えれば、焼結時間が長すぎて機械的特性が低下し得る。
また、焼結炉の雰囲気は、カーボンポテンシャル（ｃｐ）０．０５体積％以下であることが好ましい。また、水素と窒素との混合ガス雰囲気で行われ、水素と窒素との混合ガスで、水素は１５体積％乃至２５体積％であることが好ましい。
【００２４】
成形体は、焼結炉を通りながら脱炭が行われ、クランクポジションセンサーホイールの外側から一定の深さまで脱炭層が形成される。このような脱炭層は、炭素（Ｃ）：０．０２重量％以下であることが好ましい。炭素含量が０．０２重量％を超える場合、センシング特性が低下し得る。
また、脱炭層は、フェライト上の体積分率が９５％以上であることが好ましい。フェライト上の体積分率が９５％未満の場合、センシング特性が低下し得る。
【００２５】
脱炭層は、クランクポジションセンサーホイールの外側から２００ｍｍ乃至３００ｍｍの深さであることができる。
このような脱炭層は、磁気が通過し易い部位となり、センサーで発生した磁束（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｌｕｘ）が通過しやすい部位となる。そこで、センサーが作動する時にセンシング特性が向上する。
脱炭層以外の部分は、炭素（Ｃ）：０．０５重量％以上及び０．２０重量％以下を含むことが好ましい。
また、脱炭層以外の部分は、パーライト上の体積分率が５％以上１０％以下であることが好ましい。
【００２６】
図１は、本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールを示した図面である。
図１に示すように、本発明の一実施例に係るクランクポジションセンサーホイールは、コア部と表面部とに区分される。表面部は、炭素（Ｃ）：０．０２重量％以下、及び残部は鉄（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含むことができる。
【００２７】
また、コア部は、炭素（Ｃ）：０．０５重量％以上０．２０重量％以下、及び残部は（Ｆｅ）及びその他の不可避不純物を含むことができる。
表面部及びコア部において、モリブデン（Ｍｏ）：０．７重量％以上０．９重量％以下、及び、リン（Ｐ）：０．４重量％以上０．５重量％以下を更に含むことが好ましい。
表面部は、クランクポジションセンサーホイールの外側から内部に２００ｍｍ乃至３００ｍｍであることができる。
【００２８】
表面部は、フェライト上の体積分率が９５％以上であることが好ましい。
コア部は、パーライト上の体積分率が５％以上１０％以下であることが好ましい。
また、クランクポジションセンサーホイールは、３４２５．０９・ｅ−１７．４７［Ｃ］＋９２７２．４・［Ｐ］２−７３４０．１６・［Ｐ］−７５７．６２・［Ｍｏ］＋２７８２．２９８の値が１３００以上であることが好ましい。
【００２９】
クランクポジションセンサーホイールの強度は、４５０ＭＰａ以上であることが好ましい。
以下、実施例を通じて詳しく説明する。但し、下記の実施例は、本発明を例示するだけであり、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
【００３０】
＜実施例１＞
リン（Ｐ）：０．４５重量％、モリブデン（Ｍｏ）：０．８５重量％、及び炭素（Ｃ）：０．１重量％を含み、残部は、鉄（鉄）及び不可避の不純物を含む粉末を焼結して、クランクポジションセンサーホイール形態に製作した後、脱炭雰囲気で焼結した。
焼結時に成形体を６５０℃まで加熱しながら総６０分間予熱し、水素２０体積％、窒素８０体積％雰囲気中で、１２００℃まで加熱しながら総６０分間高温焼結した後、冷却した。
【００３１】
図２は、本発明の一実施例によって製造されたクランクポジションセンサーホイール組織を示す写真である。図２Ａが表面部の組織の写真であり、図２Ｂがコア部の組織の写真である。
図２Ａに示すように、クランクポジションセンサーホイールの表面部は、フェライト上の体積分率が９５％以上であることが分かる（図２Ａにおいて、白色で表れた部分がフェライトである）。また、クランクポジションセンサーホイールの表面部は、脱炭によって炭素の含量が０．０７８重量％になった。
【００３２】
また、図２Ｂに示すように、コア部は、炭素の含量が０．１重量％になった。また、コア部において、パーライト上の体積分率が５％乃至１０％であることが分かる（図２Ｂにおいて淡灰色、原図では茶色の部分がパーライトである）。
従って、表面部は、センサーで発生した磁束が通過しやすい雰囲気になり、センサーが作動する時にセンシング特性が向上し、コア部は、パーライト組織が形成されて材料の強度が向上する。
【００３３】
＜実施例２＞
粉末の成分を下記の表１のように変更させてクランクポジションセンサーホイールを製作した。
【００３４】
【表１】
2016130359.tif 000003
【００３５】
表１に示すように、Ｐ、Ｍｏ、Ｃの含量が本発明の範囲に含まれる時に、磁気的特性に優れ、優れた強度が表れることが分かる。比較材１０の場合、成形焼結時に脆性が増加して、部品の形状公差範囲を満足し難かった。
【００３６】
以上、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的な思想や必須の特徴を変更せずとも他の具体的な形態に実施されることができることが理解できるはずである。
【００３７】
従って、以上で記述した実施例は、全ての面で例示的なものであり、限定的ではないことを理解すべきである。本発明の範囲は、上記の詳細な説明より後述する特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の意味及び  範囲、そしてその均等概念から導出される全ての変更または変更された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
【図１】
2016130359.tif 000004
【図２】
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