[go: up one dir, main page]

JPH10176966A - Magnetostriction-detecting body for torque sensor - Google Patents

Magnetostriction-detecting body for torque sensor

Info

Publication number
JPH10176966A
JPH10176966A JP33801196A JP33801196A JPH10176966A JP H10176966 A JPH10176966 A JP H10176966A JP 33801196 A JP33801196 A JP 33801196A JP 33801196 A JP33801196 A JP 33801196A JP H10176966 A JPH10176966 A JP H10176966A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
magnetostrictive
transmission shaft
torque transmission
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33801196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Mizumura
雄一 水村
Kenji Miyai
研二 宮井
Masashi Takahashi
正志 高橋
Masahiro Kato
昌弘 加藤
Shigeaki Mitsuoka
重日 密岡
Kazuyoshi Ishikawa
和義 石川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
Priority to JP33801196A priority Critical patent/JPH10176966A/en
Publication of JPH10176966A publication Critical patent/JPH10176966A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve durability against breaking and separation, by continuously setting a magnetostriction film and a non-magnetic film at an outer circumferential face of a torque transmission shaft, and thinning an end part of the magnetostriction film gradually. SOLUTION: A masking jig is set so that a gap is formed between an inner face of the masking jig and a torque transmission shaft 5. After the masking jig is preheated, a magnetic material is plasma sprayed to form a magnetostriction film 3. A thickness of an end part of the magnetostriction film 3 is gradually reduced, so that the magnetostriction film is resistant to separation. The masking jig is separated, and a non-magnetic material is sprayed to the torque transmission shaft 5 to form a non-magnetic film 6. Thereafter, the torque transmission shaft 5 is treated with heat in vacuum. The magnetostriction film 3 is exposed and cut until the film becomes a predetermined thickness. The end part of the magnetostriction film 3 is inclined and the non-magnetic film 6 swells over the end part, whereby the magnetostriction film 3 is improved in durability. Moreover, since a part other than the magnetostriction film 3 is coated with the non-magnetic film 6, influences by a ferromagnetic body can be shut even if the ferromagnetic body is used as the torque transmission shaft 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非接触でトルクを
検出できる磁歪式トルクセンサに用いる磁歪検出体に関
する。さらに詳しくは、磁歪膜と非磁性膜を形成したト
ルクセンサの磁歪検出体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetostrictive detector for use in a magnetostrictive torque sensor capable of detecting torque in a non-contact manner. More specifically, the present invention relates to a magnetostrictive detector of a torque sensor having a magnetostrictive film and a nonmagnetic film.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、このトルクセンサは、磁歪検出層
を設けたトルク伝達軸に回転トルクが加わると、磁歪検
出層にも回転方向に対して45°の方向に主応力がかか
り歪みが発生する。それが磁気的な異方性となって透磁
率の変化が生じ、このトルクに依存した透磁率の変化を
ソレノイドコイルのインダクタンスの変化として電気信
号で出力することにより、トルクの大きさおよび方向を
検出するものである。上記従来のトルク伝達軸の側面図
を図19に示す。図中101がトルク伝達軸102の外
周面に設けられた磁歪膜である。
2. Description of the Related Art Normally, when a torque is applied to a torque transmitting shaft provided with a magnetostriction detecting layer, a main stress is applied to the magnetostrictive detecting layer in a direction of 45.degree. I do. It becomes magnetically anisotropic, causing a change in magnetic permeability. By outputting the change in magnetic permeability depending on this torque as a change in the inductance of the solenoid coil as an electric signal, the magnitude and direction of the torque can be changed. It is to detect. FIG. 19 is a side view of the conventional torque transmission shaft. In the figure, reference numeral 101 denotes a magnetostrictive film provided on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft 102.

【0003】上記トルクセンサの磁歪検出体について、
あらゆる技術が提案されている。このうち、溶射法によ
りトルク伝達軸の外周面に磁歪膜を形成する方法とし
て、主なものに以下の3点がある。まず、マスキングを
用いて所定形状にトルク伝達軸102に磁歪材料を溶射
して磁歪膜101を形成する方法である。この方法によ
って作成されたトルク伝達軸102の横断面図は図20
に示すとおりである。トルク伝達軸102の外周面に磁
歪膜101を不連続で設けている。次は、磁歪膜101
を軸全周にわたって形成したのち、この磁歪膜101を
切削加工またはエッチングにより所定形状に加工する方
法である。この場合もトルク伝達軸102の横断面形状
は、図20に示すとおりである。そして、図21に示す
ように、予めトルク伝達軸102の表面を加工して凹凸
103を設け、その表面に磁歪膜101を形成する方法
である。
[0003] Regarding the magnetostrictive detector of the torque sensor,
All technologies have been proposed. Of these methods, the following three methods are mainly used to form a magnetostrictive film on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft by thermal spraying. First, there is a method of forming a magnetostrictive film 101 by spraying a magnetostrictive material onto a torque transmission shaft 102 in a predetermined shape using masking. FIG. 20 is a cross-sectional view of the torque transmission shaft 102 created by this method.
As shown in FIG. The magnetostrictive film 101 is provided discontinuously on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft 102. Next is the magnetostrictive film 101
Is formed over the entire circumference of the shaft, and then the magnetostrictive film 101 is processed into a predetermined shape by cutting or etching. Also in this case, the cross-sectional shape of the torque transmission shaft 102 is as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 21, a method is provided in which the surface of the torque transmission shaft 102 is processed in advance to provide the unevenness 103, and the magnetostrictive film 101 is formed on the surface.

【0004】しかしながら、上記従来のトルクセンサ用
磁歪検出体においては、以下の問題点があった。 (1) マスキングにより磁歪膜101を形成する方法にお
いては、磁歪膜101の接着面積が小さく、耐久性が劣
っていた。また、トルク伝達軸102が強磁性体の場
合、その影響をなくすため、磁歪膜101を厚くしなけ
ればならなかった。 (2) 磁歪膜101を形成したのち切削加工またはエッチ
ングをする方法においては、形成した磁歪膜101を部
分的に除去すると、被膜強度が低下して、耐久性が悪化
した。また、トルク伝達軸102が強磁性体の場合、そ
の影響をなくすため、磁歪膜101を厚くしなければな
らなかった。
However, the conventional magnetostrictive detector for a torque sensor has the following problems. (1) In the method of forming the magnetostrictive film 101 by masking, the adhesion area of the magnetostrictive film 101 was small and the durability was poor. When the torque transmission shaft 102 is made of a ferromagnetic material, the magnetostrictive film 101 has to be made thick to eliminate the influence. (2) In the method of cutting or etching after forming the magnetostrictive film 101, when the formed magnetostrictive film 101 is partially removed, the film strength is reduced and the durability is deteriorated. When the torque transmission shaft 102 is made of a ferromagnetic material, the magnetostrictive film 101 has to be made thick to eliminate the influence.

【0005】(3) トルク伝達軸102に設けた凹凸10
3の表面に磁歪膜101を形成する方法においては、磁
歪膜101の耐久性は高くなったが、凹凸103を設け
たために、トルク伝達軸102の強度が低下した。ま
た、全周に磁歪膜101が形成されているため、凹部の
磁歪膜101の影響が出やすかった。この影響が出やす
い理由を説明すると、溶射皮膜は、電極の老朽化や溶射
材料間の粒度分布の違い等、様々な要因から被膜厚さや
表面粗さにばらつきが発生する。したがって、トルクセ
ンサのような機器部品の場合、十分な膜厚を設けた後、
研削を行って設定膜厚にあわせなくてはならない。しか
し、凹凸を設けたトルクセンサでは、凸部の膜厚は研削
により一定にできるが、凹部の磁歪膜の厚さおよび表面
粗さにはバラツキが多いため、凹凸部の差は製品によっ
て違ってくる。また、凹部の磁歪膜の表面には大気溶射
の場合、酸化膜が形成されており、磁歪感度に悪影響を
及ぼす。したがって、凹凸を設けたトルクセンサの場
合、溶射時の膜厚や表面粗さのバラツキおよび凹部表面
の酸化膜の影響を考慮して、理論的に必要な凹凸部の差
以上の凹凸を予め加工しておかなければならなかった
り、凹部もさらに加工しなくてはならない。ここで、必
要以上の凹凸を設けることは、上述したようにトルク伝
達軸の強度を低下させてしまう。さらに、トルク伝達軸
が強磁性体の場合、磁歪膜を厚くしなくてはならず、凹
部の影響も大きくなってしまう。
(3) Unevenness 10 provided on torque transmission shaft 102
In the method of forming the magnetostrictive film 101 on the surface of No. 3, the durability of the magnetostrictive film 101 was increased, but the strength of the torque transmission shaft 102 was reduced due to the provision of the irregularities 103. Further, since the magnetostrictive film 101 is formed on the entire circumference, the influence of the magnetostrictive film 101 in the concave portion is likely to occur. Explaining the reason why this effect is likely to occur, the sprayed coating varies in film thickness and surface roughness due to various factors such as aging of electrodes and difference in particle size distribution between sprayed materials. Therefore, in the case of equipment parts such as torque sensors, after providing a sufficient film thickness,
Grinding must be performed to match the set film thickness. However, in a torque sensor provided with irregularities, the thickness of the convex portions can be made constant by grinding, but the thickness and surface roughness of the magnetostrictive film in the concave portions vary widely. come. In the case of atmospheric spraying, an oxide film is formed on the surface of the magnetostrictive film in the concave portion, which adversely affects the magnetostrictive sensitivity. Therefore, in the case of a torque sensor having unevenness, unevenness larger than the theoretically necessary difference in unevenness is preliminarily processed in consideration of the unevenness of the film thickness and surface roughness at the time of thermal spraying and the influence of the oxide film on the concave surface. And the recesses must be further processed. Here, providing the irregularities more than necessary reduces the strength of the torque transmission shaft as described above. Further, when the torque transmission shaft is a ferromagnetic material, the magnetostrictive film must be thickened, and the influence of the concave portion increases.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、コストが安価で、耐久性がよ
く、酸化鉄の生成を抑制するトルクセンサ用磁歪検出体
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a magnetostrictive detector for a torque sensor which is inexpensive, has good durability, and suppresses generation of iron oxide. It is in.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決するためになされたものであり、その要旨は、トルク
伝達軸の外周面に磁歪膜を形成し、この磁歪膜の上に非
磁性膜を設け、または、上記トルク伝達軸の外周面に非
磁性膜を形成し、この非磁性膜の上に磁歪膜を設け、こ
れらの磁歪膜と非磁性膜を研削することを特徴とするト
ルクセンサ用磁歪検出体にある。また、外周面に凹凸を
有するトルク伝達軸に磁歪膜を形成し、この磁歪膜の上
に非磁性膜を設け、または、外周面に凹凸を有するトル
ク伝達軸に非磁性膜を形成し、この非磁性膜の上に磁歪
膜を設け、これらの磁歪膜と非磁性膜を研削することを
特徴とするトルクセンサ用磁歪検出体にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned object, and the gist of the present invention is to form a magnetostrictive film on the outer peripheral surface of a torque transmission shaft, and form a non-magnetic film on the magnetostrictive film. A magnetic film is provided, or a non-magnetic film is formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft, a magnetostrictive film is provided on the non-magnetic film, and the magnetostrictive film and the non-magnetic film are ground. In the magnetostrictive detector for a torque sensor. Further, a magnetostrictive film is formed on a torque transmission shaft having irregularities on the outer peripheral surface, and a nonmagnetic film is provided on the magnetostrictive film, or a nonmagnetic film is formed on the torque transmitting shaft having irregularities on the outer peripheral surface. A magnetostrictive film for a torque sensor is characterized in that a magnetostrictive film is provided on a nonmagnetic film, and the magnetostrictive film and the nonmagnetic film are ground.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態および実施例】以下に図面を参照し
ながら、本発明に係るトルクセンサ用磁歪検出体を詳細
に説明する。トルク伝達軸の外周面に磁歪膜と非磁性膜
が連続したトルクセンサ用磁歪検出体を溶射法によって
作成する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a magnetostrictive detector for a torque sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. A magnetostrictive detector for a torque sensor in which a magnetostrictive film and a nonmagnetic film are continuous on the outer peripheral surface of a torque transmission shaft is formed by a thermal spraying method.

【0009】第1の実施の形態 本実施の形態では、まず、トルク伝達軸にブラスト処理
を施し、マスキング治具を取り付ける。マスキング治具
1は、図1および図2に示すように、材質が金属製の中
空円筒であり、内径dがトルク伝達軸の直径より若干大
きい。また、円筒の長手方向に対して斜め方向にスリッ
ト2が設けられている。次いで、マスキング治具1の内
面とトルク伝達軸との間に、間隙が生じるようにマスキ
ング治具1をセットし、予熱したのちに磁性材料をプラ
ズマ溶射して磁歪膜を形成させる。マスキング治具1と
トルク伝達軸との間に間隙を設けることにより、磁歪膜
形成後もマスキング治具1をトルク伝達軸から取り外す
ことができる。そして、図3に示すように、磁歪膜3の
端部4の膜厚Tが徐々に薄くなり、剥離に対して強い被
膜ができる。磁歪膜3は、磁性材料をトルク伝達軸5に
プラズマ溶射することにより形成する。
First Embodiment In this embodiment, first, a blast process is performed on a torque transmission shaft, and a masking jig is mounted. As shown in FIGS. 1 and 2, the masking jig 1 is a hollow cylinder made of metal and has an inner diameter d slightly larger than the diameter of the torque transmission shaft. Further, a slit 2 is provided obliquely to the longitudinal direction of the cylinder. Next, the masking jig 1 is set so that a gap is formed between the inner surface of the masking jig 1 and the torque transmission shaft, and after preheating, the magnetic material is plasma-sprayed to form a magnetostrictive film. By providing a gap between the masking jig 1 and the torque transmission shaft, the masking jig 1 can be removed from the torque transmission shaft even after the formation of the magnetostrictive film. Then, as shown in FIG. 3, the thickness T of the end portion 4 of the magnetostrictive film 3 gradually decreases, and a film resistant to peeling is formed. The magnetostrictive film 3 is formed by plasma spraying a magnetic material on the torque transmission shaft 5.

【0010】そして、マスキング治具1を取り外し、非
磁性材料をトルク伝達軸5に溶射し、非磁性膜を形成す
る。こののち、トルク伝達軸5を真空中で熱処理する。
さらに、磁歪膜3が露出し、かつ、その膜厚Tが所定膜
厚になるまで磁歪膜3を研削する。このように作成され
るトルク伝達軸5の横断面図を図4に示す。第1の実施
の形態では、磁歪膜端部4が、上述したように傾斜角θ
を成しており、この端部4の上に非磁性膜6が肉盛され
た状態であるため、磁歪膜3の耐久性が向上する。さら
に、磁歪膜3以外の部位が非磁性膜6で覆われているた
め、トルク伝達軸5に強磁性体を用いてもその影響が遮
断できる。
Then, the masking jig 1 is removed, and a non-magnetic material is sprayed on the torque transmission shaft 5 to form a non-magnetic film. Thereafter, the torque transmission shaft 5 is heat-treated in a vacuum.
Further, the magnetostrictive film 3 is ground until the magnetostrictive film 3 is exposed and its thickness T reaches a predetermined thickness. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the torque transmission shaft 5 thus created. In the first embodiment, the end 4 of the magnetostrictive film has the inclination angle θ as described above.
Since the nonmagnetic film 6 is overlaid on the end 4, the durability of the magnetostrictive film 3 is improved. Further, since the portion other than the magnetostrictive film 3 is covered with the non-magnetic film 6, even if a ferromagnetic material is used for the torque transmission shaft 5, the influence can be cut off.

【0011】第2の実施の形態 本実施の形態では、図5に示すように、凹凸を設けたト
ルク伝達軸に磁歪膜および非磁性膜を設けている。この
トルク伝達軸7の長手方向に対して斜め方向に溝を複数
本設ける。次いで、トルク伝達軸7にブラスト処理を施
したのち、予熱し、磁性材料をプラズマ溶射して磁歪膜
3を形成させる。そして、非磁性材料を該トルク伝達軸
7にプラズマ溶射して、非磁性膜6を形成させる。この
のち、トルク伝達軸7を真空中で熱処理する。さらに、
磁歪膜3が露出し、かつ、該磁歪膜3の膜厚が一定にな
るようにトルク伝達軸7を研削すると、溝部8に非磁性
膜6が形成され、外周面に磁歪膜3と非磁性膜6が交互
に連続して設けられたトルク伝達軸7が作成される。こ
の方法では、磁歪膜3が全周にわたって形成され、溝部
8に非磁性膜6が形成されているため、被膜強度が上が
り外周の研削加工時の剥離が起こりにくくなると同時
に、耐久性も向上する。また、トルク伝達軸7が強磁性
体の場合に、溝部8に形成された非磁性膜6により、そ
の下層の磁歪膜3およびトルク伝達軸7の影響が排除さ
れるため、磁歪特性が向上する。
Second Embodiment In this embodiment, as shown in FIG. 5, a magnetostrictive film and a non-magnetic film are provided on a torque transmission shaft provided with irregularities. A plurality of grooves are provided obliquely to the longitudinal direction of the torque transmission shaft 7. Next, after performing blast processing on the torque transmission shaft 7, the magnetic material is plasma-sprayed by preheating and the magnetostrictive film 3 is formed. Then, a non-magnetic material is plasma-sprayed on the torque transmission shaft 7 to form the non-magnetic film 6. Thereafter, the torque transmission shaft 7 is heat-treated in a vacuum. further,
When the torque transmission shaft 7 is ground so that the magnetostrictive film 3 is exposed and the film thickness of the magnetostrictive film 3 is constant, the nonmagnetic film 6 is formed in the groove 8 and the nonmagnetic film 6 is formed on the outer peripheral surface. A torque transmission shaft 7 having the films 6 alternately and continuously provided is created. In this method, since the magnetostrictive film 3 is formed over the entire circumference and the nonmagnetic film 6 is formed in the groove 8, the strength of the coating is increased, the peeling of the outer circumference during grinding is less likely to occur, and the durability is improved. . When the torque transmission shaft 7 is a ferromagnetic material, the non-magnetic film 6 formed in the groove 8 eliminates the influence of the magnetostrictive film 3 and the torque transmission shaft 7 thereunder, so that the magnetostrictive characteristics are improved. .

【0012】以下に、上記第1または第2の実施の形態
に基づき、本発明に係るトルクセンサ用磁歪検出体を製
造した実施例1および2を示す。実施例1 本実施例では、まず、トルク伝達軸にブラスト処理を施
し、マスキング治具を取り付けた。このマスキング治具
1は、図1および図2に示すように、材質がS45C、
外径Dの大きさがφ12mmの中空円筒であり、内径d
がトルク伝達軸の直径より1〜2mm大きくなってい
る。また、円筒の長手方向に対して±45°方向に幅
2.3mmのスリット2が設けられている。次いで、マ
スキング治具1の内面とトルク伝達軸との間に、500
μm〜1mmの間隙が生じるようにマスキング治具1を
セットし、予熱したのちに磁性材料をプラズマ溶射して
磁歪膜を形成させた。マスキング治具1とトルク伝達軸
との間に間隙を設けることにより、磁歪膜形成後もマス
キング治具1をトルク伝達軸から取り外すことができ、
かつ、形成された磁歪膜の端部4の膜厚Tが徐々に薄く
なり(つまり、図3において10°≦θ<90°)剥離
に対して強い被膜ができる。磁歪膜3は、磁性材料であ
るFe−40Ni−6Alを表1に示した条件でプラズ
マ溶射して形成させたものである。
Hereinafter, Examples 1 and 2 in which the magnetostrictive detector for a torque sensor according to the present invention is manufactured based on the first or second embodiment will be described. Example 1 In this example, first, a blast process was performed on the torque transmission shaft, and a masking jig was attached. As shown in FIGS. 1 and 2, the masking jig 1 is made of S45C,
A hollow cylinder with an outer diameter D of φ12 mm and an inner diameter d
Is larger than the diameter of the torque transmission shaft by 1 to 2 mm. Further, a slit 2 having a width of 2.3 mm is provided in a direction of ± 45 ° with respect to the longitudinal direction of the cylinder. Next, 500 between the inner surface of the masking jig 1 and the torque transmitting shaft.
The masking jig 1 was set so that a gap of 1 μm to 1 mm was formed, and after preheating, a magnetic material was plasma-sprayed to form a magnetostrictive film. By providing a gap between the masking jig 1 and the torque transmission shaft, the masking jig 1 can be removed from the torque transmission shaft even after the formation of the magnetostrictive film,
In addition, the thickness T of the end portion 4 of the formed magnetostrictive film gradually decreases (that is, 10 ° ≦ θ <90 ° in FIG. 3), and a film resistant to peeling is formed. The magnetostrictive film 3 is formed by plasma spraying Fe-40Ni-6Al, which is a magnetic material, under the conditions shown in Table 1.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】そして、マスキング治具1を取り外し、非
磁性材料であるAl−12Siを表1に示した条件でト
ルク伝達軸5に溶射し、非磁性膜を形成させた。このの
ち、400℃で1時間、トルク伝達軸5を真空中で熱処
理した。さらに、磁歪膜が露出し、かつ、その膜厚Tが
150μmになるまで磁歪膜を研削した。このように作
製されたトルク伝達軸5の横断面図を図4に示す。実施
例1では、磁歪膜端部4が、上述したように傾斜角θを
成しており、この端部4の上にAlが肉盛された状態で
あるため、磁歪膜3の耐久性が向上する。さらに、磁歪
膜3以外の部位が非磁性膜6で覆われているため、トル
ク伝達軸5に強磁性体を用いてもその影響が遮断でき
る。
Then, the masking jig 1 was removed, and Al-12Si as a nonmagnetic material was sprayed on the torque transmitting shaft 5 under the conditions shown in Table 1 to form a nonmagnetic film. Thereafter, the torque transmission shaft 5 was heat-treated in a vacuum at 400 ° C. for 1 hour. Furthermore, the magnetostrictive film was ground until the magnetostrictive film was exposed and the film thickness T became 150 μm. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the torque transmission shaft 5 thus manufactured. In the first embodiment, the end 4 of the magnetostrictive film forms the inclination angle θ as described above, and the end 4 is overlaid with Al. improves. Further, since the portion other than the magnetostrictive film 3 is covered with the non-magnetic film 6, even if a ferromagnetic material is used for the torque transmission shaft 5, the influence can be cut off.

【0015】実施例2 材質がS45C、外径の大きさがφ12mmのトルク伝
達軸5に、長手方向に対して±45°方向に幅2.4m
mの溝を8本形成した。このトルク伝達軸7にブラスト
処理を施したのち、予熱し、磁性材料をプラズマ溶射し
て磁歪膜3を形成させた。このとき、用いた材料および
溶射条件は、実施例1と同じである。次に、実施例1と
同条件で、非磁性材料であるAl−12Siをプラズマ
溶射して、非磁性膜6を形成させた。こののち、400
℃で1時間、トルク伝達軸7を真空中で熱処理した。
Example 2 A torque transmission shaft 5 having a material of S45C and an outer diameter of φ12 mm, having a width of 2.4 m in a ± 45 ° direction with respect to the longitudinal direction.
Eight grooves were formed. After blasting the torque transmission shaft 7, it was preheated and the magnetic material was plasma sprayed to form the magnetostrictive film 3. At this time, the materials used and the spraying conditions were the same as those in Example 1. Next, under the same conditions as in Example 1, non-magnetic material Al-12Si was plasma-sprayed to form non-magnetic film 6. After this, 400
The torque transmission shaft 7 was heat-treated in vacuum at 1 ° C. for 1 hour.

【0016】さらに、磁歪膜3が露出し、かつ、該磁歪
膜3の膜厚が150μmで一定になるようにトルク伝達
軸7を研削すると、溝部8にAl非磁性膜6が形成さ
れ、外周面に磁歪膜3と非磁性膜6が交互に連続して設
けられたトルク伝達軸7が作成された。このトルク伝達
軸7の横断面図を図5に示す。この方法では、磁歪膜3
が全周にわたって形成され、溝部8に非磁性膜6が形成
されているため、被膜強度が上がり外周の研削加工時の
剥離が起こりにくくなると同時に、耐久性も向上する。
また、トルク伝達軸7が強磁性体の場合に、溝部8に形
成された非磁性膜6により、その下層の磁歪膜3および
トルク伝達軸7の影響が排除されるため、磁歪特性が向
上する。
Further, when the torque transmitting shaft 7 is ground so that the magnetostrictive film 3 is exposed and the film thickness of the magnetostrictive film 3 is constant at 150 μm, the Al nonmagnetic film 6 is formed in the groove 8 and the outer periphery is formed. A torque transmission shaft 7 having a magnetostrictive film 3 and a non-magnetic film 6 alternately and continuously provided on the surface was prepared. FIG. 5 shows a cross-sectional view of the torque transmission shaft 7. In this method, the magnetostrictive film 3
Is formed over the entire circumference and the non-magnetic film 6 is formed in the groove portion 8, so that the film strength is increased, the peeling of the outer periphery during grinding is less likely to occur, and the durability is also improved.
When the torque transmission shaft 7 is a ferromagnetic material, the non-magnetic film 6 formed in the groove 8 eliminates the influence of the magnetostrictive film 3 and the torque transmission shaft 7 thereunder, so that the magnetostrictive characteristics are improved. .

【0017】磁歪材料の改良 また、これまではトルク伝達軸5,7の外周面に磁歪膜
3と非磁性膜6を溶射したトルクセンサ用磁歪検出体に
ついて説明したが、溶射に用いられる磁歪材料の改良に
ついて以下に述べる。従来用いられている主な溶射用磁
歪材料は、Ni、15%〜60%Fe−Ni系合金(特
開平4−346043号に示されているように、特に酸
化物の還元のために、水素中で900℃〜1100℃の
熱処理が行われている)、30%〜60%Co−Fe系
合金(特開平5−52678号)、5%〜15%Al−
Fe系合金(特開平5−322673号)、およびアモ
ルファス合金(特公平2−42418号に示すアモルフ
ァス磁性合金簿帯)などである。
Improvement of Magnetostrictive Material Further, a magnetostrictive detector for a torque sensor in which the magnetostrictive film 3 and the nonmagnetic film 6 are sprayed on the outer peripheral surfaces of the torque transmission shafts 5 and 7 has been described. The improvement of is described below. The main conventionally used magnetostrictive material for thermal spraying is Ni, 15% to 60% Fe-Ni alloy (as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-34643, particularly, hydrogen reduction for oxide reduction). In which a heat treatment at 900 ° C. to 1100 ° C. is performed), a 30% to 60% Co—Fe alloy (JP-A-5-52678), and a 5% to 15% Al—
Fe-based alloys (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 5-322573) and amorphous alloys (amorphous magnetic alloys listed in Japanese Patent Publication No. 2-42418).

【0018】しかしながら、上記従来の磁歪材料には次
に示すような問題点があった。 (1) Fe系材料を大気中で溶射する場合、皮膜内に空気
中の酸素が取り込まれ、酸化鉄(FeO)が形成した。
こののち、残留応力除去のために、無酸化雰囲気で熱処
理したが、その熱処理により上記FeOがFe3 4
変化した。このFe3 4 は、マグネタイトと呼ばれる
強磁性体であるため、磁歪測定時に磁場を残留させ、ヒ
ステリシスやドリフトを引き起こすおそれがあった。 (2) 上述したマグネタイトの発生を抑制するために、減
圧状態で溶射する減圧溶射による方法がある。しかし、
この方法は処理方法がバッチ処理となったり、高額な設
備投資が必要となり、コスト的に高かった。 (3) 酸化鉄の還元には、水素等の還元雰囲気中で900
℃〜1100℃で熱処理する方法もとられているが、コ
スト的にも高く管理が困難であった。そこで、本発明で
は、Fe−Ni合金、Fe−Co合金に酸化鉄生成を抑
制する元素を複合して溶射することにより、残留応力除
去のための熱処理をしてもFe3 4 (マグネタイト)
が生成しない磁歪溶射材料を用いて、トルクセンサ用磁
歪検出体を作製することとした。この第3の実施の形態
について説明する。
However, the conventional magnetostrictive material has the following problems. (1) When spraying an Fe-based material in the atmosphere, oxygen in the air was taken into the film, and iron oxide (FeO) was formed.
Thereafter, heat treatment was performed in a non-oxidizing atmosphere to remove residual stress, but the heat treatment changed the FeO into Fe 3 O 4 . Since Fe 3 O 4 is a ferromagnetic material called magnetite, there is a possibility that a magnetic field may remain during magnetostriction measurement, causing hysteresis and drift. (2) In order to suppress the generation of magnetite as described above, there is a method using reduced pressure spraying in which spraying is performed under reduced pressure. But,
This method requires a batch processing as a processing method, requires a large capital investment, and is costly. (3) Reduce iron oxide in a reducing atmosphere such as hydrogen.
Although a method of performing heat treatment at from 1 to 1100 ° C. has been proposed, the cost is high and management is difficult. Therefore, in the present invention, Fe 3 O 4 (magnetite) is obtained by heat-treating the Fe—Ni alloy and the Fe—Co alloy in combination with an element that suppresses the formation of iron oxide even after heat treatment for removing residual stress.
A magnetostrictive detector for a torque sensor was manufactured using a magnetostrictive sprayed material that does not generate. The third embodiment will be described.

【0019】第3の実施の形態 トルク伝達軸9に、複数本の溝10をシェブロン形状に
施す。図6からわかるように、この溝10は、トルク伝
達軸9の軸方向に対して斜め方向に形成されている。
Third Embodiment A plurality of grooves 10 are formed on a torque transmission shaft 9 in a chevron shape. As can be seen from FIG. 6, the groove 10 is formed obliquely to the axial direction of the torque transmission shaft 9.

【0020】このトルク伝達軸9に合金粉末をプラズマ
溶射して一定膜厚の磁歪膜を形成させる。こののち、非
磁性材料を溶射して非磁性膜を形成させ、真空中で熱処
理をしたのち、上記磁歪膜および非磁性膜を研削する。
したがって、このトルク伝達軸9の断面は、図8に示し
たように、上記磁歪膜3が露出した部位と非磁性膜6が
肉盛られた部位が交互に存在する。この非磁性材料の肉
盛りにより、溝10の磁歪が遮断されて凸部11に設け
た磁歪膜3の形状磁気異方性が引き立てられる。
An alloy powder is plasma-sprayed on the torque transmission shaft 9 to form a magnetostrictive film having a constant thickness. Thereafter, a non-magnetic material is sprayed to form a non-magnetic film, and a heat treatment is performed in a vacuum. Then, the magnetostrictive film and the non-magnetic film are ground.
Therefore, in the cross section of the torque transmission shaft 9, as shown in FIG. 8, a portion where the magnetostrictive film 3 is exposed and a portion where the nonmagnetic film 6 is thickened alternately exist. The build-up of the non-magnetic material blocks the magnetostriction of the groove 10 and enhances the shape magnetic anisotropy of the magnetostrictive film 3 provided on the projection 11.

【0021】次に、上記第3の実施の形態に係る実施例
3および4を示す。実施例3 材質がS45C、直径φ12mmのトルク伝達軸に、予
め、幅が3mmで深さが200μmの溝を4本、シェブ
ロン形状に施した。このトルク伝達軸の側面図を図6
に、図6のVII −VII 線による横断面図を図7に示す。
図6からわかるように、この溝10は、トルク伝達軸9
の軸方向に対して45°の角度を成している。このトル
ク伝達軸9に、Fe−38Ni−6Al合金粉末(以
下、試料1という)、またはFe−40Ni合金粉末
(以下、試料2という)をプラズマ溶射して膜厚約25
0μmの磁歪膜を形成させた。溶射条件は、表2に示す
とおりである。
Next, Examples 3 and 4 according to the third embodiment will be described. Example 3 A chevron-shaped four grooves having a width of 3 mm and a depth of 200 μm were previously formed on a torque transmission shaft having a material of S45C and a diameter of 12 mm. FIG. 6 is a side view of the torque transmission shaft.
FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line VII-VII of FIG.
As can be seen from FIG. 6, this groove 10 is
At an angle of 45 ° with respect to the axial direction. This torque transmission shaft 9 is plasma-sprayed with Fe-38Ni-6Al alloy powder (hereinafter, referred to as sample 1) or Fe-40Ni alloy powder (hereinafter, referred to as sample 2) to have a film thickness of about 25.
A 0 μm magnetostrictive film was formed. Thermal spraying conditions are as shown in Table 2.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】こののち、非磁性材料であるAlを溶射し
て膜厚150μm以上の非磁性膜6を形成させ、真空中
で温度が400℃、1時間の間熱処理をしたのち、研削
によりφ12.3mmのトルク伝達軸に仕上げた。した
がって、このトルク伝達軸9の断面は、図8に示したよ
うに、上記磁歪膜3が露出した部位と非磁性膜6である
Alが肉盛られた部位が交互に存在する。この非磁性材
料であるAlの肉盛りにより、溝10の磁歪が遮断され
て凸部11に設けた磁歪膜3の形状磁気異方性が引き立
てられる。
Thereafter, a non-magnetic material Al is sprayed to form a non-magnetic film 6 having a thickness of 150 μm or more, and a heat treatment is performed at 400 ° C. for 1 hour in a vacuum. Finished to 3 mm torque transmission shaft. Therefore, in the cross section of the torque transmission shaft 9, as shown in FIG. 8, a portion where the magnetostrictive film 3 is exposed and a portion where the non-magnetic film 6 is overlaid with Al are alternately present. The build-up of Al, which is a nonmagnetic material, blocks the magnetostriction of the groove 10 and enhances the shape magnetic anisotropy of the magnetostrictive film 3 provided on the convex portion 11.

【0024】実施例4 上記試料1と試料2の溶射後および熱処理後のX線回析
チャートを図9〜図12に示す。これらのチャートから
わかるように、試料1と試料2は、溶射を施した直後、
大気中での溶射でよく見られる酸素の巻き込みによる酸
化鉄(FeO)が存在した。しかし、400℃で1時
間、真空中で熱処理を行うと、試料2では、皮膜中に取
り込まれた酸素による酸化が進行し、FeOからFe3
4 (マグネタイト)に変化した。このFe3 4 (マ
グネタイト)は、強磁性体のため、磁力を保持する働き
があり、磁歪材料として好ましくない物質である。これ
に対し、試料1では、Alの添加によりFe3 4 (マ
グネタイト)の生成は抑制されて、Fe3 4 (マグネ
タイト)のピークは見られなかった。
Example 4 FIGS. 9 to 12 show X-ray diffraction charts of Samples 1 and 2 after thermal spraying and after heat treatment. As can be seen from these charts, Samples 1 and 2 were obtained immediately after thermal spraying.
There was iron oxide (FeO) due to entrainment of oxygen, which is common in thermal spraying in the atmosphere. However, when heat treatment was performed at 400 ° C. for 1 hour in a vacuum, in Sample 2, oxidation due to oxygen taken into the coating proceeded, and Fe 3
It changed to O 4 (magnetite). Since Fe 3 O 4 (magnetite) is a ferromagnetic material, it has a function of retaining a magnetic force, and is an undesirable substance as a magnetostrictive material. In contrast, in Sample 1, the generation of Fe 3 O 4 (magnetite) is suppressed by the addition of Al, the peak of Fe 3 O 4 (magnetite) was observed.

【0025】磁歪特性の測定方法 ここで、磁歪特性の測定方法について説明する。片持ち
固定した磁歪検出体に、図13に示すようにコイル12
を配置し、トルク伝達軸の一端に捩りトルクを加えて出
力電圧の関係を測定した。表3に測定条件を、表4にそ
の結果を示す。
The method of measuring the magnetostriction will now be described measuring method of the magnetostrictive properties. As shown in FIG. 13, a coil 12
Were arranged, a torsional torque was applied to one end of the torque transmission shaft, and the relationship between the output voltages was measured. Table 3 shows the measurement conditions, and Table 4 shows the results.

【0026】[0026]

【表3】 [Table 3]

【0027】[0027]

【表4】 [Table 4]

【0028】表4において、出力感度は、1N・m当た
りの出力電圧を示す。直線性は、トルクを正転方向およ
び逆転方向へ等しく印加したときの出力電圧値をグラフ
上にプロットしておき、正逆各最大トルクの出力電圧値
を直線で結び、この直線からプロットした電圧値の最大
ずれ量をフルスケール電圧の百分率で示した値である。
ヒステリシスは、正逆のトルクを連続して印加した中
で、同一トルク印加時で電圧値の最大ずれ量をフルスケ
ール電圧の百分率で示した値である。温度安定性は、セ
ンサ周囲温度が−30℃〜80℃のときの出力電圧変動
幅をフルスケール電圧の百分率で示した値である。
In Table 4, the output sensitivity indicates an output voltage per 1 N · m. The linearity is calculated by plotting the output voltage values when the torque is applied equally in the forward and reverse directions on a graph, connecting the output voltage values of the maximum forward and reverse torques with a straight line, and plotting the voltage from this straight line. This is a value indicating the maximum deviation of the value as a percentage of the full-scale voltage.
The hysteresis is a value in which the maximum deviation amount of the voltage value is expressed as a percentage of the full-scale voltage when the same torque is applied while continuously applying the reverse torque. The temperature stability is a value indicating the output voltage fluctuation width when the sensor ambient temperature is -30 ° C to 80 ° C, as a percentage of the full-scale voltage.

【0029】また、トルク伝達軸を加工して所定形状に
なるように凹凸部を設け、その表面に磁歪膜を形成した
従来のトルク伝達軸の磁歪特性も比較対象として同時に
示した。このトルク伝達軸は、材質S45C、溝の凹凸
差を500μmとした軸材を用い、表1に示す条件で膜
厚が約250μmになるまで溶射し、1000℃還元雰
囲気で熱処理したのち、凸部の膜厚が150μmとなる
ように研削したものである。この従来のトルク伝達軸に
比較して、実施例1、2のトルク伝達軸は、感度、直線
性、ヒステリシスおよび温度安定性のすべての項目にお
いて、磁歪特性が向上した。これは、非磁性材料のシー
ルド効果により、トルク伝達軸の凹部または磁歪膜の影
響が遮断できるため、凸部で露出した磁歪膜の形状磁気
異方性の効果が強められたものである。そして、磁歪感
度は、磁歪膜の膜厚および組成によって向上することが
できる。
The magnetostriction characteristics of a conventional torque transmission shaft in which a torque transmission shaft is machined to form a predetermined shape with a concavo-convex portion and a magnetostrictive film is formed on the surface are also shown for comparison. This torque transmission shaft is made of a material S45C, a shaft material having a groove unevenness of 500 μm, sprayed under the conditions shown in Table 1 until the film thickness becomes about 250 μm, and heat-treated in a reducing atmosphere at 1000 ° C. Is ground to a thickness of 150 μm. Compared to this conventional torque transmission shaft, the torque transmission shafts of Examples 1 and 2 have improved magnetostriction characteristics in all items of sensitivity, linearity, hysteresis, and temperature stability. This is because the effect of the concave portion of the torque transmission shaft or the magnetostrictive film can be cut off by the shielding effect of the nonmagnetic material, and the effect of the shape magnetic anisotropy of the magnetostrictive film exposed at the convex portion is enhanced. The magnetostriction sensitivity can be improved by the thickness and composition of the magnetostrictive film.

【0030】また、表5に示した測定条件で、上記実施
例3で示した試料1と試料2の磁歪特性(出力感度、直
線性、ヒステリシスおよび温度安定性)を測定した。測
定結果を表6に示す。
Further, under the measurement conditions shown in Table 5, the magnetostriction characteristics (output sensitivity, linearity, hysteresis, and temperature stability) of the samples 1 and 2 shown in Example 3 were measured. Table 6 shows the measurement results.

【0031】[0031]

【表5】 [Table 5]

【0032】[0032]

【表6】 [Table 6]

【0033】この表6からわかるように、試料2は、試
料1に対して直線性およびヒステリシスの2つの磁歪特
性が劣っている。これは、Fe3 4 (マグネタイト)
生成による着磁の影響であり、荷重の印加と解放を繰り
返した場合、零点が少しずつシフトしてしまうからであ
る。これに対し、FeOの生成が少なく、かつ、Fe3
4 (マグネタイト)が生成しなかった試料1は、出力
感度、直線性、ヒステリシスおよび温度安定性のすべて
が優れた結果を示した。また、熱処理は、無酸化雰囲気
において400℃、1時間でよく、900℃〜1100
℃水素雰囲気等の熱処理は必要ない。
As can be seen from Table 6, Sample 2 is inferior to Sample 1 in the two magnetostrictive characteristics of linearity and hysteresis. This is Fe 3 O 4 (magnetite)
This is the effect of the magnetization due to generation, and the zero point shifts little by little when the application and release of the load are repeated. On the other hand, the generation of FeO is small, and Fe 3
Sample 1 in which O 4 (magnetite) was not generated showed excellent results in all of output sensitivity, linearity, hysteresis, and temperature stability. The heat treatment may be performed at 400 ° C. for 1 hour in a non-oxidizing atmosphere.
No heat treatment in a hydrogen atmosphere or the like is required.

【0034】実施の他の形態 1) 上記実施例1および2では、トルク伝達軸の外周面
に幅2.3mmの磁歪膜を8本形成したが、幅や本数は
これにとらわれるものではなく、必要性能に応じて変更
してもよい。 2) 上記実施例1〜3では、溶射用材料としてFe−4
0Ni−6Al合金粉末、Fe−38Ni−6Al合金
粉末またはFe−40Ni合金粉末を用いた。しかし、
これらの材料にとらわれる必要はなく、必要に応じて他
成分のFe−Ni−Al系合金、Fe−Ni系合金、C
o−Fe系合金、Fe−Al系合金、アモルファス材料
等で磁歪膜を形成してもよい。また、非磁性膜としてA
l皮膜を形成したが、これもAl皮膜に限定されるもの
ではなく、CuやTi、その他磁気遮蔽効果を示すもの
を用いてもよい。
Other Embodiments 1) In the first and second embodiments, eight magnetostrictive films having a width of 2.3 mm are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft. However, the width and the number of the magnetostrictive films are not limited to these. It may be changed according to the required performance. 2) In Examples 1 to 3, Fe-4 was used as the material for thermal spraying.
0Ni-6Al alloy powder, Fe-38Ni-6Al alloy powder or Fe-40Ni alloy powder was used. But,
It is not necessary to be limited to these materials, and other components such as Fe-Ni-Al-based alloys, Fe-Ni-based alloys,
The magnetostrictive film may be formed of an o-Fe alloy, an Fe-Al alloy, an amorphous material, or the like. A non-magnetic film A
Although the l film was formed, the film is not limited to the Al film, and Cu, Ti, or other materials exhibiting a magnetic shielding effect may be used.

【0035】3) 熱処理については、用いる磁歪膜によ
って条件が異なり、Fe−Ni系合金では、900℃〜
1100℃、Co−Fe系合金では、成分均一化のため
に約1200℃に加熱急冷したのちに、800℃〜85
0℃で熱処理をする。また、Fe−Al系合金では、成
分均一化のために、約800℃に加熱し急冷したのち
に、400℃で加熱後徐冷することがよいことは公知で
ある。しかし、これらの条件では、非磁性材料としてA
lを溶射した後に、熱処理することは困難であり、熱処
理条件によって非磁性膜6を選択する必要がある。Fe
−Ni−Al系合金では、残留応力を除去するため、4
00℃で1時間、無酸化雰囲気で熱処理すればよい。こ
のため、非磁性合金に、加工性がよくて安価なAlが使
用でき、熱処理にかかるコストも他に比較して安価であ
り好ましい。 4) 磁歪膜3および非磁性膜の形態については、本実施
例1〜3で述べたもの以外に、例えば、図14に示され
るものでもよい。つまり、凹凸をもったトルク伝達軸1
2全体に非磁性膜6を形成し、その上から磁歪膜3を設
けたのち、熱処理して研削し、凹部13に磁歪膜3を残
すこともできる。この場合、非磁性膜6を形成した後
に、熱処理しなくてはならないため、熱処理温度または
非磁性膜材質の選定には、非磁性膜が軟化したり溶けた
りしないよう注意が必要である。
3) The conditions for the heat treatment differ depending on the magnetostrictive film used.
1100 ° C, Co-Fe alloy is heated and quenched to about 1200 ° C in order to make the components uniform, then 800 ° C to 85 ° C.
Heat treatment at 0 ° C. In addition, it is known that, in order to make the components uniform, it is preferable that the Fe-Al alloy be heated to about 800 ° C. and rapidly cooled, then heated at 400 ° C. and then gradually cooled. However, under these conditions, non-magnetic material A
After the thermal spraying of l, it is difficult to perform a heat treatment, and it is necessary to select the nonmagnetic film 6 according to the heat treatment conditions. Fe
-In the case of a Ni-Al alloy, 4
The heat treatment may be performed at 00 ° C. for one hour in a non-oxidizing atmosphere. For this reason, Al which has good workability and is inexpensive can be used for the non-magnetic alloy, and the cost for the heat treatment is preferably inexpensive as compared with the others. 4) The forms of the magnetostrictive film 3 and the nonmagnetic film may be, for example, those shown in FIG. 14 other than those described in the first to third embodiments. In other words, the torque transmission shaft 1 having irregularities
After forming the non-magnetic film 6 on the entire surface 2 and providing the magnetostrictive film 3 thereon, heat treatment and grinding are performed to leave the magnetostrictive film 3 in the concave portion 13. In this case, since the heat treatment must be performed after the nonmagnetic film 6 is formed, care must be taken in selecting the heat treatment temperature or the material of the nonmagnetic film so that the nonmagnetic film is not softened or melted.

【0036】5) 実施例1では、図4に示すように磁歪
膜が不連続となるように形成したが、図15に示すよう
に磁歪膜3が連続していてもよい。つまり、外周方向に
連続した磁歪膜3に凹凸を設け、この凹部14に非磁性
膜6を形成してもよい。 6)また、図16のように、凹凸を設けた非磁性膜6の凹
部15に磁歪膜3を設けてもよい。さらに、実施例1で
は、図3に示したように皮膜端部4の傾斜を、10°≦
θ<90°としたが、その傾斜は一定でなくてもよく、
図17または図18のようでもよい。
5) In the first embodiment, the magnetostrictive film is formed to be discontinuous as shown in FIG. 4, but the magnetostrictive film 3 may be continuous as shown in FIG. That is, irregularities may be provided in the magnetostrictive film 3 continuous in the outer peripheral direction, and the nonmagnetic film 6 may be formed in the concave portion 14. 6) Further, as shown in FIG. 16, the magnetostrictive film 3 may be provided in the concave portion 15 of the nonmagnetic film 6 having the unevenness. Further, in Example 1, as shown in FIG.
θ <90 °, but the inclination may not be constant,
FIG. 17 or FIG.

【0037】7) 本実施例1〜3では、プラズマ溶射で
磁歪膜3および非磁性膜6を形成したが、このプラズマ
溶射に限定されず、アーク溶射、高速ガス炎溶射(H.
V.O.F.)等の他の溶射法でもよい。さらに、溶射
に限定されず、めっき等により皮膜形成をしてもよい。
例えば、図5または図15のような断面形状のトルク伝
達軸4において、磁歪膜3をFe−Ni合金めっき皮
膜、非磁性膜6をCuめっき皮膜としてもよい。他に
も、図4、図5および図15のような断面形状のトルク
伝達軸4であれば、凹部に形成する非磁性膜5を非磁性
合金粉末またはフレークを含んだ樹脂系接着剤で形成し
てもよい。但し、磁気シールド性が低くなるため、適用
する場合には、非磁性合金粉末またはフレークの材質お
よび含有量に注意しなくてはならない。 8) Fe3 4 (マグネタイト)の生成を押さえるため
に、上記実施例3ではAlを添加したが、酸化鉄の生成
を抑制する効果があれば、例えばTiやCrを添加して
もよい。
7) In the first to third embodiments, the magnetostrictive film 3 and the non-magnetic film 6 are formed by plasma spraying. However, the present invention is not limited to the plasma spraying, and arc spraying and high-speed gas flame spraying (H.
V. O. F. ) May be used. Further, the coating is not limited to thermal spraying, and a film may be formed by plating or the like.
For example, in the torque transmission shaft 4 having a sectional shape as shown in FIG. 5 or FIG. 15, the magnetostrictive film 3 may be a Fe—Ni alloy plating film, and the nonmagnetic film 6 may be a Cu plating film. In addition, in the case of the torque transmission shaft 4 having a sectional shape as shown in FIGS. 4, 5, and 15, the nonmagnetic film 5 formed in the concave portion is formed of a nonmagnetic alloy powder or a resin adhesive containing flakes. May be. However, since the magnetic shielding property is low, when applying, attention must be paid to the material and content of the nonmagnetic alloy powder or flake. 8) In Example 3, Al was added to suppress the generation of Fe 3 O 4 (magnetite). However, Ti or Cr, for example, may be added as long as it has the effect of suppressing the generation of iron oxide.

【0038】9) 上記実施例3では、磁歪膜3の膜厚を
150μm、非磁性膜6(Al)の膜厚を100μmと
したが、必要な磁歪感度によって、これらの膜厚を調整
してもよい。基本的に、膜厚を厚くすると、磁歪感度は
向上するが、それに伴ってコストも向上するため、状況
に応じた膜厚に設定することが好ましい。 10) また、実施例3では、Fe−38Ni−6Al合金
粉末を用いたが、この成分比率にとらわれるものでな
く、磁歪材料として公知なFe−Ni系合金およびCo
−Fe系合金に15%以下のAlを複合化した磁歪材料
を溶射してもよい。ここで、Alを15%以下としたの
は、Alの過剰添加による磁歪感度の低下を押さえるた
めである。なお、本案のAl添加は、あくまでも被膜中
のFe3 4 (マグネタイト)の生成を押さえるための
ものであり、従来から提案されているFe3 Alの磁歪
材料を生成させるものではない。
9) In Example 3, the thickness of the magnetostrictive film 3 was 150 μm and the thickness of the nonmagnetic film 6 (Al) was 100 μm, but these thicknesses were adjusted according to the required magnetostrictive sensitivity. Is also good. Basically, if the film thickness is increased, the magnetostriction sensitivity is improved, but the cost is also increased. Accordingly, it is preferable to set the film thickness according to the situation. 10) In Example 3, the Fe-38Ni-6Al alloy powder was used. However, the composition ratio is not limited to this, and the Fe-Ni-based alloy and Co, which are known as magnetostrictive materials, are used.
A magnetostrictive material in which 15% or less of Al is combined with an Fe-based alloy may be sprayed. Here, the reason why the content of Al is set to 15% or less is to suppress a decrease in magnetostriction sensitivity due to excessive addition of Al. It should be noted that the addition of Al in the present invention is intended only to suppress the generation of Fe 3 O 4 (magnetite) in the film, and does not generate a conventionally proposed magnetostrictive material of Fe 3 Al.

【0039】[0039]

【発明の効果】上述したように、本発明に係るトルクセ
ンサ用磁歪検出体によれば、 (1) トルク伝達軸の外周面に磁歪膜および非磁性膜を連
続して設けたため、研削加工、トルクセンサ組付および
搬送時における皮膜の破損や剥離に対する耐久性が向上
する。 (2) トルク伝達軸が捩りトルクを受けた場合に皮膜の破
損や剥離に対する耐久性が向上する。 (3) トルク伝達軸本体に凹凸を設けない場合は、強度が
向上する。 (4) 非磁性膜を設けたために、磁歪膜やトルク伝達軸に
よる磁気的影響が排除され、磁歪特性が向上する。つま
り、軸材質は、特に限定されないため、安価な材料が選
択できる。
As described above, according to the magnetostrictive detector for a torque sensor according to the present invention, (1) since the magnetostrictive film and the nonmagnetic film are continuously provided on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft, The durability against damage and peeling of the film during assembly and transport of the torque sensor is improved. (2) The durability against damage or peeling of the film is improved when the torque transmission shaft receives a torsional torque. (3) When no irregularities are provided on the torque transmission shaft main body, the strength is improved. (4) Since the non-magnetic film is provided, the magnetic influence of the magnetostrictive film and the torque transmission shaft is eliminated, and the magnetostrictive characteristics are improved. That is, since the shaft material is not particularly limited, an inexpensive material can be selected.

【0040】(5) トルク伝達軸の後加工が外周面の研削
だけであり、工程が少ない。このため、手間がかからず
コストも安価である。 (6) 磁歪検出部には、溶射皮膜が外周面の全周にわたっ
て形成されているため、耐食性が向上する。 (7) 磁歪膜端部の膜厚を徐々に薄くすることにより、皮
膜の耐久性が向上する。 (8) あらかじめトルク伝達軸に凹凸を設けた場合、磁歪
膜および非磁性膜を形成したのちに、研削を行うと、露
出している部分の磁歪膜形状の再現性が高く、磁歪検出
体間の特性の差が小さくなる。 (9) 磁歪膜の材質にFe−Ni−Al系合金を用いる場
合、熱処理温度が低くてもよいため、非磁性合金として
Alを溶射した後に熱処理することが可能となり、製造
工程上、溶射工程の間に熱処理を挟む必要がなくなり、
製造工程の簡略化が図れる。 (10)本願は、皮膜形成の過程において、酸化鉄の生成を
抑制するため、溶射以外にも溶接等においても効果があ
る。
(5) The post-processing of the torque transmission shaft is only grinding of the outer peripheral surface, and the number of steps is small. Therefore, no labor is required and the cost is low. (6) Since the thermal spray coating is formed on the entire surface of the outer peripheral surface of the magnetostriction detecting portion, the corrosion resistance is improved. (7) The durability of the film is improved by gradually reducing the film thickness at the end of the magnetostrictive film. (8) If the torque transmission shaft is provided with irregularities in advance, grinding is performed after forming the magnetostrictive film and non-magnetic film. Are smaller. (9) When an Fe-Ni-Al alloy is used as the material of the magnetostrictive film, the heat treatment temperature may be low, so that heat treatment can be performed after spraying Al as a nonmagnetic alloy. There is no need to interpose a heat treatment between
The manufacturing process can be simplified. (10) The present application is effective in welding as well as thermal spraying in order to suppress the formation of iron oxide in the process of film formation.

【0041】(11)酸化鉄抑制作用をもつAlを複合化し
て溶射することにより、酸化還元雰囲気で熱処理をしな
くてもFe3 4 (マグネタイト)の生成を抑制するこ
とができる。このため、磁歪特性の直線性およびヒステ
リシスを改善できる。 (12)Ni−Alの自己発熱作用により、皮膜生成段階に
おいて自己結合し、緻密な磁歪膜が形成できる。
(11) By compounding and spraying Al having an iron oxide suppressing action, it is possible to suppress the generation of Fe 3 O 4 (magnetite) without heat treatment in a redox atmosphere. For this reason, the linearity and hysteresis of the magnetostriction characteristics can be improved. (12) Due to the self-heating effect of Ni-Al, self-bonding occurs at the film formation stage, and a dense magnetostrictive film can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例におけるマスキング治具の側面
図である。
FIG. 1 is a side view of a masking jig according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のII−II線による縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】本発明の実施例1における磁歪膜端部の形状を
示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the shape of the end of the magnetostrictive film in Example 1 of the present invention.

【図4】本発明の実施例1におけるトルク伝達軸の縦断
面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a torque transmission shaft according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2におけるトルク伝達軸の縦断
面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a torque transmission shaft according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例3におけるトルク伝達軸本体の
側面図である。
FIG. 6 is a side view of a torque transmission shaft main body according to a third embodiment of the present invention.

【図7】図6のVII −VII 線による縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view taken along line VII-VII in FIG. 6;

【図8】本発明の実施例3における溶射皮膜を設けたト
ルク伝達軸の縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a torque transmission shaft provided with a thermal spray coating according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例3における試料1を溶射した後
の溶射皮膜のX線回析チャートである。
FIG. 9 is an X-ray diffraction chart of a sprayed coating after spraying Sample 1 in Example 3 of the present invention.

【図10】本発明の実施例3における試料2を溶射した
後の溶射皮膜のX線回析チャートである。
FIG. 10 is an X-ray diffraction chart of a sprayed coating after spraying Sample 2 in Example 3 of the present invention.

【図11】本発明の実施例3における試料1を溶射し、
熱処理をした後の溶射皮膜のX線回析チャートである。
FIG. 11 shows a sample 1 in Example 3 of the present invention,
It is an X-ray diffraction chart of a thermal spray coating after heat treatment.

【図12】本発明の実施例3における試料2を溶射し、
熱処理をした後の溶射皮膜のX線回析チャートである。
FIG. 12 shows a sample 2 in Example 3 of the present invention sprayed,
It is an X-ray diffraction chart of a thermal spray coating after heat treatment.

【図13】本発明に係る磁歪特性の測定方法を示す概念
図である。
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a method for measuring magnetostriction characteristics according to the present invention.

【図14】実施の他の形態において、凹凸を有するトル
ク伝達軸に溶射皮膜を設けたものの横断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention in which a thermal spray coating is provided on a torque transmission shaft having irregularities.

【図15】実施の他の形態において、連続した磁歪膜を
設けたトルク伝達軸の横断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a torque transmission shaft provided with a continuous magnetostrictive film in another embodiment.

【図16】実施の他の形態において、連続した非磁性膜
を設けたトルク伝達軸の横断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of a torque transmission shaft provided with a continuous nonmagnetic film in another embodiment.

【図17】実施の他の形態において、端部が湾曲した磁
歪膜を示す縦断面図である。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing a magnetostrictive film having a curved end in another embodiment.

【図18】実施の他の形態において、端部が湾曲した磁
歪膜を示す縦断面図である。
FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing a magnetostrictive film having a curved end in another embodiment.

【図19】従来のトルク伝達軸を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing a conventional torque transmission shaft.

【図20】従来の磁歪膜を設けたトルク伝達軸を示す横
断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a conventional torque transmission shaft provided with a magnetostrictive film.

【図21】従来の磁歪膜を設けたトルク伝達軸を示す横
断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a conventional torque transmission shaft provided with a magnetostrictive film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスキング治具 2 スリット 3 磁歪膜 4 被膜端部 5 トルク伝達軸 6 非磁性膜 7 トルク伝達軸 8 溝部 9 トルク伝達軸 10 溝 11 凸部 12 コイル 13 凹部 14 凹部 15 凹部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Masking jig 2 Slit 3 Magnetostrictive film 4 Coating end 5 Torque transmitting shaft 6 Non-magnetic film 7 Torque transmitting shaft 8 Groove 9 Torque transmitting shaft 10 Groove 11 Convex portion 12 Coil 13 Concave portion 14 Concave portion 15 Concave portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 昌弘 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 (72)発明者 密岡 重日 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 (72)発明者 石川 和義 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Kato 300, Takatsukacho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Suzuki Co., Ltd. Inventor Kazuyoshi Ishikawa 300 Takatsukacho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Suzuki Co., Ltd.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 トルク伝達軸の外周面に磁歪膜と非磁性
膜を連続して設けたことを特徴とするトルクセンサ用磁
歪検出体。
1. A magnetostrictive detector for a torque sensor, wherein a magnetostrictive film and a nonmagnetic film are continuously provided on an outer peripheral surface of a torque transmission shaft.
【請求項2】 上記トルク伝達軸の外周面に磁歪膜を形
成し、この磁歪膜の上に非磁性膜を設け、または、上記
トルク伝達軸の外周面に非磁性膜を形成し、この非磁性
膜の上に磁歪膜を設け、これらの磁歪膜と非磁性膜を研
削したことを特徴とする請求項1に記載のトルクセンサ
用磁歪検出体。
2. A magnetostrictive film is formed on an outer peripheral surface of the torque transmission shaft, and a non-magnetic film is provided on the magnetostrictive film, or a non-magnetic film is formed on an outer peripheral surface of the torque transmission shaft. The magnetostrictive detector for a torque sensor according to claim 1, wherein a magnetostrictive film is provided on the magnetic film, and the magnetostrictive film and the nonmagnetic film are ground.
【請求項3】 上記磁歪膜または非磁性膜の被膜端部の
膜厚を徐々に薄くしたことを特徴とする請求項1または
2に記載のトルクセンサ用磁歪検出体。
3. The magnetostrictive detector for a torque sensor according to claim 1, wherein the thickness of the end of the film of the magnetostrictive film or the nonmagnetic film is gradually reduced.
【請求項4】 外周面に凹凸を有するトルク伝達軸に磁
歪膜を形成し、この磁歪膜の上に非磁性膜を設け、また
は、外周面に凹凸を有するトルク伝達軸に非磁性膜を形
成し、この非磁性膜の上に磁歪膜を設け、これらの磁歪
膜と非磁性膜を研削したことを特徴とする請求項1から
3のいずれか一に記載のトルクセンサ用磁歪検出体。
4. A magnetostrictive film is formed on a torque transmitting shaft having irregularities on the outer peripheral surface, and a nonmagnetic film is provided on the magnetostrictive film, or a nonmagnetic film is formed on the torque transmitting shaft having irregularities on the outer peripheral surface. The magnetostrictive detector for a torque sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a magnetostrictive film is provided on the nonmagnetic film, and the magnetostrictive film and the nonmagnetic film are ground.
【請求項5】 上記磁歪膜の材質をFe−Ni−Al系
合金としたことを特徴とする請求項1から4のいずれか
一に記載のトルクセンサ用磁歪検出体。
5. The magnetostrictive detector for a torque sensor according to claim 1, wherein the material of the magnetostrictive film is an Fe—Ni—Al alloy.
【請求項6】 材質がFe−Ni系合金またはFe−C
o系合金である磁歪材料に酸化鉄抑制作用をもつ材料を
複合化した材料を溶射したことを特徴とするトルクセン
サ用磁歪検出体。
6. The material is Fe—Ni alloy or Fe—C.
A magnetostrictive detector for a torque sensor, characterized by spraying a material obtained by compounding a material having an iron oxide suppressing effect on a magnetostrictive material which is an o-based alloy.
【請求項7】 上記酸化鉄抑制作用をもつ材料としてA
lを用いることを特徴とする請求項6に記載のトルクセ
ンサ用磁歪検出体。
7. The material having an iron oxide suppressing action is A
The magnetostrictive detector for a torque sensor according to claim 6, wherein 1 is used.
【請求項8】 上記Al添加量が15%以下であること
を特徴とする請求項7に記載のトルクセンサ用磁歪検出
体。
8. The magnetostrictive detector for a torque sensor according to claim 7, wherein the amount of Al added is 15% or less.
JP33801196A 1996-12-18 1996-12-18 Magnetostriction-detecting body for torque sensor Pending JPH10176966A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33801196A JPH10176966A (en) 1996-12-18 1996-12-18 Magnetostriction-detecting body for torque sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33801196A JPH10176966A (en) 1996-12-18 1996-12-18 Magnetostriction-detecting body for torque sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10176966A true JPH10176966A (en) 1998-06-30

Family

ID=18314116

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33801196A Pending JPH10176966A (en) 1996-12-18 1996-12-18 Magnetostriction-detecting body for torque sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10176966A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001044770A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-21 Abb Ab A torque sensor
US7055399B2 (en) * 2003-05-01 2006-06-06 Visteon Global Technologies, Inc. Unshunted collarless torsion shaft for electronic power-assisted steering systems
JP2007285793A (en) * 2006-04-14 2007-11-01 Honda Motor Co Ltd Magnetostriction-type torque sensor
JP2008058171A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Namiki Precision Jewel Co Ltd Magnetic torque sensor
WO2011016399A1 (en) 2009-08-03 2011-02-10 トピー工業株式会社 Magnetostrictive film, magnetostrictive element, torque sensor, force sensor, pressure sensor, and process for production of magnetostrictive film
JP4975174B1 (en) * 2011-04-14 2012-07-11 パナソニック株式会社 Magnetostrictive torque sensor manufacturing method and magnetostrictive torque sensor
JP5000022B1 (en) * 2012-03-13 2012-08-15 パナソニック株式会社 Magnetostrictive torque sensor manufacturing method and magnetostrictive torque sensor
WO2012173261A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 株式会社中山製鋼所 Torque sensor and manufacturing method therefor
WO2017057750A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 ヤマハ発動機株式会社 Magnetostrictive sensor

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4892153B2 (en) * 1999-12-14 2012-03-07 エービービー アクチボラゲット Torque sensor
US6701793B2 (en) 1999-12-14 2004-03-09 Abb Ab Torque sensor
WO2001044770A1 (en) * 1999-12-14 2001-06-21 Abb Ab A torque sensor
US7055399B2 (en) * 2003-05-01 2006-06-06 Visteon Global Technologies, Inc. Unshunted collarless torsion shaft for electronic power-assisted steering systems
JP2007285793A (en) * 2006-04-14 2007-11-01 Honda Motor Co Ltd Magnetostriction-type torque sensor
JP2008058171A (en) * 2006-08-31 2008-03-13 Namiki Precision Jewel Co Ltd Magnetic torque sensor
US9506824B2 (en) 2009-08-03 2016-11-29 Japan Science And Technology Agency Magnetostrictive film, magnetostrictive element, torque sensor, force sensor, pressure sensor, and manufacturing method therefor
WO2011016399A1 (en) 2009-08-03 2011-02-10 トピー工業株式会社 Magnetostrictive film, magnetostrictive element, torque sensor, force sensor, pressure sensor, and process for production of magnetostrictive film
JP4975174B1 (en) * 2011-04-14 2012-07-11 パナソニック株式会社 Magnetostrictive torque sensor manufacturing method and magnetostrictive torque sensor
WO2012140828A1 (en) * 2011-04-14 2012-10-18 パナソニック株式会社 Process for producing magnetostrictive torque sensor, and magnetostrictive torque sensor
WO2012173261A1 (en) * 2011-06-17 2012-12-20 株式会社中山製鋼所 Torque sensor and manufacturing method therefor
JPWO2012173261A1 (en) * 2011-06-17 2015-02-23 株式会社中山アモルファス Torque sensor and manufacturing method thereof
JP5000022B1 (en) * 2012-03-13 2012-08-15 パナソニック株式会社 Magnetostrictive torque sensor manufacturing method and magnetostrictive torque sensor
WO2017057750A1 (en) * 2015-10-01 2017-04-06 ヤマハ発動機株式会社 Magnetostrictive sensor
JPWO2017057750A1 (en) * 2015-10-01 2018-07-26 ヤマハ発動機株式会社 Magnetostrictive sensor
US10281346B2 (en) 2015-10-01 2019-05-07 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Magnetostrictive sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3377519B2 (en) Torque sensor and method of manufacturing the same
EP2466662B1 (en) Magnetostrictive film, magnetostrictive element, torque sensor, force sensor, pressure sensor, and process for production of magnetostrictive film
WO1994004896A1 (en) Method for manufacturing magnetostriction type torque sensor shaft, and the shaft
JPS63252487A (en) Magnetoelastic torque transducer
JPH10176966A (en) Magnetostriction-detecting body for torque sensor
GB1598874A (en) Grain oriented electromagnetic steel sheet
JPH05109520A (en) Composite soft magnetic material
WO2021177282A1 (en) Detecting circuit and detecting method for magnetostrictive torque sensor
JP2000241264A (en) Magnetostrictive element for torque sensor and method of manufacturing the same
JPH0634460A (en) Manufacture of magnetostriction detector for magnetostriction type torque sensor
JPH1137864A (en) Manufacture of magnetostrictive film of magnetostrictive torque sensor
JPH05231967A (en) Magnetostrictive torque sensor
JP3526750B2 (en) Magnetostrictive torque sensor
JP3024817B2 (en) Magnetostrictive detector for magnetostrictive torque sensor and method of manufacturing the same
JPH0610327B2 (en) Torque sensor
JPH0634459A (en) Magnetostriction detector for magnetostriction type torque sensor and its manufacture
JPH0131570B2 (en)
JPH04155232A (en) Manufacture of magnetostrictive detector for torque sensor
JP2001041833A (en) Torque sensor element and its manufacture
JPH0552678A (en) Magnetostriction detector for magnetostriction torque sensor and manufacture thereof
JPH01123487A (en) torque sensor
JPH04221726A (en) Manufacture of magnetostriction detector for torque sensor
JPH0634458A (en) Magnetostriction detector for magnetostriction type torque sensor and its manufacture
JP3948113B2 (en) Soft magnetic ribbon
JP2002228526A (en) Torque sensor