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JP6880469B2 - Manufacturing method of shaft for magnetostrictive torque sensor - Google Patents
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JP6880469B2 - Manufacturing method of shaft for magnetostrictive torque sensor - Google Patents

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Description

本発明は、磁歪式トルクセンサ用シャフト及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a shaft for a magnetostrictive torque sensor and a method for manufacturing the same.

従来、磁歪式トルクセンサが知られている。磁歪式トルクセンサは、応力が付与された際に透磁率が変化する磁歪特性を有するシャフトを用い、トルクが付与されてシャフトが捩じれた際のシャフトの透磁率の変化を検出コイルのインダクタンスの変化として検出することにより、シャフトに付与されたトルクを検出する(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a magnetostrictive torque sensor is known. The magnetostrictive torque sensor uses a shaft with magnetostrictive characteristics that changes the magnetic permeability when stress is applied, and detects changes in the magnetic permeability of the shaft when torque is applied and the shaft is twisted. Changes in coil inductance The torque applied to the shaft is detected by detecting as (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−340701号公報JP-A-2002-340701

ところで、シャフトに用いられる鋼材には、オーステナイトと呼称される非磁性の組織が含まれていることが知られている。なお、オーステナイトは、面心立方格子構造のγ鉄に他元素が固溶したものである。 By the way, it is known that the steel material used for the shaft contains a non-magnetic structure called austenite. Austenite is a solid solution of other elements in γ-iron having a face-centered cubic lattice structure.

シャフトに非磁性のオーステナイトが多く含まれると、トルクを付与された際の透磁率の変化が小さくなり、磁歪式トルクセンサの感度低下につながる。 If the shaft contains a large amount of non-magnetic austenite, the change in magnetic permeability when torque is applied becomes small, leading to a decrease in the sensitivity of the magnetostrictive torque sensor.

しかしながら、熱処理の条件を調整すること等によりシャフト全体のオーステナイト量を少なくすると、シャフトの靱性が低下し、シャフトに割れが生じやすくなってしまう。 However, if the amount of austenite in the entire shaft is reduced by adjusting the heat treatment conditions or the like, the toughness of the shaft is lowered and the shaft is liable to crack.

また、ヒステリシスは誤差(直線性誤差、以下ヒステリシス誤差という)の原因となるため、できるだけ小さいことが望まれる。 Further, since hysteresis causes an error (linearity error, hereinafter referred to as hysteresis error), it is desired to be as small as possible.

そこで、本発明は、靱性を確保しつつも、センサ感度の向上及びヒステリシス誤差の低減が可能な磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法を提供することを目的とする。
The present invention, while still ensuring the toughness, and to provide a method for producing improved and hysteresis error reduction is available magnetostrictive shafts preparative torque sensor of the sensor sensitivity.

本発明は、上記課題を解決することを目的として、磁歪式トルクセンサのセンサ部が取り付けられる磁歪式トルクセンサ用シャフトであって、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる前記磁歪式トルクセンサ用シャフトの一部分に前記センサ部が取り付けられ、前記センサ部の取り付け部分における前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのマルテンサイト(200)及びマルテンサイト(211)のX線回折強度のピーク値が、センサ部の非取り付け部分における前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのマルテンサイト(200)及びマルテンサイト(211)のX線回折強度のピーク値のそれぞれ1.15倍以上となっている、磁歪式トルクセンサ用シャフトを提供する。
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、磁歪式トルクセンサのセンサ部が取り付けられる磁歪式トルクセンサ用シャフトであって、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる前記磁歪式トルクセンサ用シャフトの一部分に前記センサ部が取り付けられ、センサ部の非取り付け部分において、前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのオーステナイト(200)のX線回折強度のピーク値が、マルテンサイト(200)のX線回折強度のピーク値よりも大きく、前記センサ部の取り付け部分において、前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのオーステナイト(200)のX線回折強度のピーク値が、マルテンサイト(200)のX線回折強度のピーク値よりも小さい、磁歪式トルクセンサ用シャフトを提供する。
さらに、本発明は、上記課題を解決することを目的として、磁歪式トルクセンサのセンサ部が取り付けられる磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法であって、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる軸材に、浸炭焼入れ焼戻し処理を施す熱処理工程と、少なくとも前記熱処理工程後の軸材の前記センサ部が取り付けられる位置に、ショットピーニングを施すショットピーニング工程と、を備え、前記ショットピーニング工程では、粒径0.6mm以上0.8mm以下かつロックウェル硬さ60以上のショット材を用い、噴射圧力を0.4MPa以上0.6MPa以下、噴射時間を2分以上とする、磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法を提供する。
The present invention is a shaft for a magnetostrictive torque sensor to which a sensor portion of the magnetostrictive torque sensor is attached, for the purpose of solving the above problems, and the shaft for the magnetostrictive torque sensor made of chrome steel or chrome molybdenum steel. The sensor unit is partially attached, and the peak values of the X-ray diffraction intensities of the magnetostrictive torque sensor shafts Martensite (200) and Martensite (211) at the attachment portion of the sensor portion are not attached to the sensor portion. Provided is a shaft for a magnetostrictive torque sensor, which is 1.15 times or more each of the peak values of the X-ray diffraction intensities of Martensite (200) and Martensite (211) of the shaft for the magnetostrictive torque sensor in the portion. ..
Further, for the purpose of solving the above problems, the present invention is a shaft for a magnetostrictive torque sensor to which a sensor portion of a magnetostrictive torque sensor is attached, and is for the magnetostrictive torque sensor made of chrome steel or chrome molybdenum steel. The sensor unit is attached to a part of the shaft, and the peak value of the X-ray diffraction intensity of austenite (200) of the magnetostrictive torque sensor shaft is the X-ray diffraction of martensite (200) in the non-attached portion of the sensor unit. The peak value of the X-ray diffraction intensity of austenite (200) of the shaft for the magnetostrictive torque sensor is the peak of the X-ray diffraction intensity of martensite (200) at the mounting portion of the sensor portion, which is larger than the peak value of the intensity. A shaft for a magnetostrictive torque sensor, which is smaller than the value, is provided.
Further, the present invention is a method for manufacturing a shaft for a magnetic strain type torque sensor to which a sensor portion of the magnetic strain type torque sensor is attached, for the purpose of solving the above problems, and the shaft material made of chrome steel or chrome molybdenum steel is used. A heat treatment step of performing a carburizing, quenching and quenching treatment, and a shot peening step of performing shot peening at least at a position where the sensor portion of the shaft material after the heat treatment step is attached are provided. In the shot peening step, the particle size is 0. A method for manufacturing a shaft for a magnetic strain type torque sensor, which uses a shot material of 6 mm or more and 0.8 mm or less and a rockwell hardness of 60 or more, an injection pressure of 0.4 MPa or more and 0.6 MPa or less, and an injection time of 2 minutes or more. I will provide a.

本発明によれば、靱性を確保しつつも、センサ感度の向上及びヒステリシス誤差の低減が可能な磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法を提供できる。 According to the present invention, even while securing the toughness, it can provide a method for producing improved and hysteresis error reduction is available magnetostrictive shafts preparative torque sensor of the sensor sensitivity.

磁歪式トルクセンサのセンサ部の一例を示す図であり、(a)はシャフトに取り付けた際の側面図、(b)はそのA−A線断面図である。It is a figure which shows an example of the sensor part of a magnetostriction type torque sensor, (a) is a side view when it is attached to a shaft, and (b) is a sectional view taken along line AA. ボビンを展開した状態を模式的に示す平面図であって、(a)は第1検出コイル及び第4検出コイルを説明する図、(b)は第2検出コイル及び第3検出コイルを説明する図である。It is a top view which shows the state which expanded the bobbin schematically, (a) is a figure explaining the 1st detection coil and 4th detection coil, (b) is a figure explaining the 2nd detection coil and 3rd detection coil. It is a figure. トルクセンサの検出信号によりシャフトに付与されたトルクを測定する測定部の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the measuring part which measures the torque applied to a shaft by the detection signal of a torque sensor. 感度及びヒステリシス誤差を説明する図である。It is a figure explaining sensitivity and hysteresis error. 軸材としてクロム鋼(SCr420)を用いた場合の試験結果を示すグラフ図であり、(a)はショットピーニングの条件ごとのセンサ感度の測定結果、(b)はショットピーニングの条件ごとのヒステリシス誤差の測定結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the test result when chrome steel (SCr420) was used as a shaft material, (a) is the measurement result of the sensor sensitivity for each shot peening condition, and (b) is the hysteresis error for each shot peening condition. It is a graph which shows the measurement result of. (a)〜(c)は、図5におけるP5M10の試料、及びショットピーニングを施さない試料のX線回折試験の結果を示すグラフ図である。(A) to (c) are graphs showing the results of the X-ray diffraction test of the sample of P5M10 in FIG. 5 and the sample not subjected to shot peening. 軸材としてクロムモリブデン鋼(SCM420)を用いた場合の試験結果を示すグラフ図であり、(a)はショットピーニングの条件ごとのセンサ感度の測定結果、(b)はショットピーニングの条件ごとのヒステリシス誤差の測定結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the test result when the chrome molybdenum steel (SCM420) was used as a shaft material, (a) is the measurement result of the sensor sensitivity for each shot peening condition, and (b) is the hysteresis for each shot peening condition. It is a graph which shows the measurement result of an error. (a)〜(c)は、図7におけるP5M10の試料、及びショットピーニングを施さない試料のX線回折試験の結果を示すグラフ図である。(A) to (c) are graphs showing the results of the X-ray diffraction test of the sample of P5M10 in FIG. 7 and the sample not subjected to shot peening.

[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(磁歪式トルクセンサの説明)
まず、磁歪式トルクセンサ(以下、単にトルクセンサという)について図1乃至図3を用いて説明しておく。図1は、トルクセンサのセンサ部の一例を示す図であり、(a)はシャフトに取り付けた際の側面図、(b)はそのA−A線断面図である。図2は、ボビンを展開した状態を模式的に示す平面図であって、(a)は第1検出コイル及び第4検出コイルを説明する図、(b)は第2検出コイル及び第3検出コイルを説明する図である。図3は、トルクセンサの検出信号によりシャフトに付与されたトルクを測定する測定部の一例を示す回路図である。
(Explanation of magnetostrictive torque sensor)
First, a magnetostrictive torque sensor (hereinafter, simply referred to as a torque sensor) will be described with reference to FIGS. 1 to 3. 1A and 1B are views showing an example of a sensor unit of a torque sensor, FIG. 1A is a side view when the torque sensor is attached to a shaft, and FIG. 1B is a sectional view taken along line AA thereof. 2A and 2B are plan views schematically showing a state in which the bobbin is deployed. FIG. 2A is a diagram illustrating a first detection coil and a fourth detection coil, and FIG. 2B is a second detection coil and a third detection coil. It is a figure explaining the coil. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a measuring unit that measures the torque applied to the shaft by the detection signal of the torque sensor.

図1(a),(b)に示すように、トルクセンサ1のセンサ部2は、磁歪特性を有する磁歪式トルクセンサ用シャフト(以下、単にシャフトという)101の周囲に取り付けられている。トルクセンサ1は、シャフト100に付与されたトルク(回転トルク)を測定するものである。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the sensor unit 2 of the torque sensor 1 is attached around a magnetostrictive torque sensor shaft (hereinafter, simply referred to as a shaft) 101 having a magnetostrictive characteristic. The torque sensor 1 measures the torque (rotational torque) applied to the shaft 100.

シャフト100は、磁歪特性を有する材料から構成され、円柱状(棒状)に形成されている。シャフト100は、例えば、車両のパワートレイン系のトルク伝達に用いられるシャフト、あるいは車両のエンジンのトルク伝達に用いられるシャフトである。 The shaft 100 is made of a material having magnetostrictive characteristics and is formed in a columnar shape (rod shape). The shaft 100 is, for example, a shaft used for torque transmission of a vehicle power train system or a shaft used for torque transmission of a vehicle engine.

センサ部2は、コイル21と、磁性体リング22と、を備えている。磁性体リング22は、磁性体(強磁性体)からなり、中空円筒状に形成されている。磁性体リング22の中空部にはコイル21が挿入される。磁性体リング22は、コイル21の検出コイル3で生じた磁束が外部に漏れて感度が低下することを抑制する役割を果たす。 The sensor unit 2 includes a coil 21 and a magnetic ring 22. The magnetic ring 22 is made of a magnetic material (ferromagnetic material) and is formed in a hollow cylindrical shape. The coil 21 is inserted into the hollow portion of the magnetic ring 22. The magnetic ring 22 plays a role of suppressing the magnetic flux generated in the detection coil 3 of the coil 21 from leaking to the outside and lowering the sensitivity.

コイル21は、非磁性体である樹脂からなるボビン23と、ボビン23の外周に絶縁電線を巻き付けて構成される複数の検出コイル3と、を有している。ボビン23は、シャフト100と離間して同軸に設けられており、中空円筒状に形成されている。ボビン23の外周面には、シャフト100の軸方向に対して所定角度(ここでは+45度)傾斜した複数の第1傾斜溝4と、軸方向に対して第1傾斜溝4と反対方向に所定角度(ここでは−45度)傾斜した複数の第2傾斜溝5とが形成されている。第1傾斜溝4及び第2傾斜溝5は、ボビン23の径方向に窪んだ溝によって形成されている。 The coil 21 has a bobbin 23 made of a non-magnetic resin, and a plurality of detection coils 3 formed by winding an insulated wire around the bobbin 23. The bobbin 23 is provided coaxially with the shaft 100 and is formed in a hollow cylindrical shape. On the outer peripheral surface of the bobbin 23, a plurality of first inclined grooves 4 inclined by a predetermined angle (here, +45 degrees) with respect to the axial direction of the shaft 100, and a predetermined direction opposite to the first inclined groove 4 with respect to the axial direction. A plurality of second inclined grooves 5 inclined at an angle (here, −45 degrees) are formed. The first inclined groove 4 and the second inclined groove 5 are formed by grooves recessed in the radial direction of the bobbin 23.

図2(a),(b)に示すように、コイル21は、検出コイル3として、第1〜第4検出コイル31〜34を有している。第1検出コイル31及び第4検出コイル34は、第1傾斜溝4に沿って絶縁電線をボビン23に巻き付けて形成される。第2検出コイル32及び第3検出コイル33は、第2傾斜溝5に沿って絶縁電線をボビン23に巻き付けて形成される。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the coil 21 has first to fourth detection coils 31 to 34 as the detection coil 3. The first detection coil 31 and the fourth detection coil 34 are formed by winding an insulated wire around the bobbin 23 along the first inclined groove 4. The second detection coil 32 and the third detection coil 33 are formed by winding an insulated wire around the bobbin 23 along the second inclined groove 5.

図2(a)中、符号31a,31bは、それぞれ第1検出コイル31の1層分の入力端と出力端を示し、符号34a,34bは、それぞれ第4検出コイル34の1層分の入力端と出力端を示す。図2(b)中、符号32a,32bは、それぞれ第2検出コイル32の1層分の入力端と出力端を示し、符号33a,33bは、それぞれ第3検出コイル33の1層分の入力端と出力端を示す。なお、図2(a),(b)では1ターン分の絶縁電線の巻き付けを示しており、目的のターン絶縁電線の巻き付けを繰り返すことで、各検出コイル31〜34が形成される。また、図2(a),(b)に示した絶縁電線の巻き付け方法は一例であり、他の巻き付け方を用いて検出コイル31〜34を形成してもよい。 In FIG. 2A, reference numerals 31a and 31b indicate input ends and output ends for one layer of the first detection coil 31, respectively, and reference numerals 34a and 34b are inputs for one layer of the fourth detection coil 34, respectively. Indicates the end and the output end. In FIG. 2B, reference numerals 32a and 32b indicate input ends and output ends for one layer of the second detection coil 32, respectively, and reference numerals 33a and 33b are inputs for one layer of the third detection coil 33, respectively. Indicates the end and the output end. Note that FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the winding of the insulated wire for one turn, and each detection coil 31 to 34 is formed by repeating the winding of the target turn insulated wire. Further, the method of winding the insulated wire shown in FIGS. 2A and 2B is an example, and the detection coils 31 to 34 may be formed by using another winding method.

第1検出コイル31及び第4検出コイル34は、シャフト100の軸方向に対して所定角度(ここでは+45度)傾斜した第1方向でのシャフト100の透磁率変化を検出するためのものである。また、第2検出コイル32及び第3検出コイル33は、シャフト100の軸方向に対して第1方向と反対側に所定角度(ここでは−45度)傾斜した第2方向でのシャフト100の透磁率変化を検出するためのものである。 The first detection coil 31 and the fourth detection coil 34 are for detecting a change in the magnetic permeability of the shaft 100 in the first direction inclined by a predetermined angle (here, +45 degrees) with respect to the axial direction of the shaft 100. .. Further, the second detection coil 32 and the third detection coil 33 are transparent to the shaft 100 in the second direction inclined by a predetermined angle (here, −45 degrees) on the side opposite to the first direction with respect to the axial direction of the shaft 100. This is for detecting a change in magnetic coefficient.

図3に示すように、測定部41は、第1〜第4検出コイル31〜34のインダクタンスの変化を検出することにより、シャフト100に付与されたトルクを測定するものである。 As shown in FIG. 3, the measuring unit 41 measures the torque applied to the shaft 100 by detecting the change in the inductance of the first to fourth detection coils 31 to 34.

測定部41は、第1検出コイル31、第2検出コイル32、第4検出コイル34、第3検出コイル33をこの順序で環状に接続して構成されたブリッジ回路42と、第1検出コイル33と第2検出コイル32との間の接点aと第3検出コイル33と第4検出コイル34との間の接点bとの間に交流電圧を印加する発信器43と、第1検出コイル31と第3検出コイル33との間の接点cと第2検出コイル32と第4検出コイル34との間の接点d間の電圧を検出する電圧測定回路44と、電圧測定回路44で測定した電圧を基にシャフト100に付与されたトルクを演算するトルク演算部45と、を備えている。ブリッジ回路42は、第1検出コイル31及び第4検出コイル34を対向する一方の辺に配置し、第2検出コイル32及び第3検出コイル33を対向する他方の辺に配置して構成される。 The measuring unit 41 includes a bridge circuit 42 formed by connecting the first detection coil 31, the second detection coil 32, the fourth detection coil 34, and the third detection coil 33 in an annular shape in this order, and the first detection coil 33. The transmitter 43 that applies an AC voltage between the contact a between the second detection coil 32 and the contact b between the third detection coil 33 and the fourth detection coil 34, and the first detection coil 31. The voltage measuring circuit 44 that detects the voltage between the contact c between the third detection coil 33 and the contact d between the second detection coil 32 and the fourth detection coil 34, and the voltage measured by the voltage measuring circuit 44. A torque calculation unit 45 for calculating the torque applied to the shaft 100 is provided. The bridge circuit 42 is configured by arranging the first detection coil 31 and the fourth detection coil 34 on one opposite side, and arranging the second detection coil 32 and the third detection coil 33 on the other side facing each other. ..

測定部41では、シャフト100にトルクが付与されない状態では、第1〜第4検出コイル31〜34のインダクタンスL1〜L4は等しくなり、電圧測定回路44で検出される電圧は略0となる。 In the measuring unit 41, when no torque is applied to the shaft 100, the inductances L1 to L4 of the first to fourth detection coils 31 to 34 become equal, and the voltage detected by the voltage measuring circuit 44 becomes substantially 0.

シャフト100にトルクが付与されると、軸方向に対して+45度の方向の透磁率が減少(又は増加)し、軸方向に対して−45度方向の透磁率が増加(又は減少)する。よって、発信器43から交流電圧を印加した状態でシャフト100にトルクが付与されると、第1検出コイル31及び第4検出コイル34ではインダクタンスが減少(又は増加)し、第2検出コイル32及び第3検出コイル33ではインダクタンスが増加(又は減少)する。その結果、電圧測定回路44で検出される電圧が変化するので、この電圧の変化を基に、トルク演算部45がシャフト100に付与されたトルクを演算する。 When torque is applied to the shaft 100, the magnetic permeability in the direction of +45 degrees with respect to the axial direction decreases (or increases), and the magnetic permeability in the direction of −45 degrees with respect to the axial direction increases (or decreases). Therefore, when torque is applied to the shaft 100 while the AC voltage is applied from the transmitter 43, the inductance of the first detection coil 31 and the fourth detection coil 34 decreases (or increases), and the second detection coil 32 and Inductance increases (or decreases) in the third detection coil 33. As a result, the voltage detected by the voltage measuring circuit 44 changes, and the torque calculation unit 45 calculates the torque applied to the shaft 100 based on the change in the voltage.

第1検出コイル31及び第4検出コイル34と、第2検出コイル32及び第3検出コイル33とは、巻き付け方向が異なる以外は全く同じ構成であるから、図3のようなブリッジ回路42を用いることで、第1〜第4検出コイル31〜34のインダクタンスへの温度等の影響をキャンセルすることが可能であり、シャフト100に付与されたトルクを精度よく検出することができる。また、トルクセンサ1では、第1検出コイル31及び第4検出コイル34でインダクタンスが増加(又は低下)すれば、第2検出コイル32及び第3検出コイル33ではインダクタンスが低下(又は増加)するため、図3のようなブリッジ回路42を用いることで、検出感度をより向上することができる。 Since the first detection coil 31 and the fourth detection coil 34 and the second detection coil 32 and the third detection coil 33 have exactly the same configuration except that the winding directions are different, the bridge circuit 42 as shown in FIG. 3 is used. As a result, it is possible to cancel the influence of temperature and the like on the inductance of the first to fourth detection coils 31 to 34, and the torque applied to the shaft 100 can be detected with high accuracy. Further, in the torque sensor 1, if the inductance of the first detection coil 31 and the fourth detection coil 34 increases (or decreases), the inductance of the second detection coil 32 and the third detection coil 33 decreases (or increases). By using the bridge circuit 42 as shown in FIG. 3, the detection sensitivity can be further improved.

(シャフト100とその製造方法の説明)
本実施の形態では、シャフト100として、クロム鋼(SCr)又はクロムモリブデン鋼(SCM)からなる軸材に、浸炭焼入れ焼戻し処理を施した後に、ショットピーニングを施したものを用いる。
(Explanation of shaft 100 and its manufacturing method)
In the present embodiment, as the shaft 100, a shaft material made of chrome steel (SCr) or chrome molybdenum steel (SCM) is subjected to carburizing, quenching and tempering, and then shot peening.

つまり、本実施の形態に係るシャフト100の製造方法は、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる軸材に、浸炭焼入れ焼戻し処理を施す熱処理工程と、少なくとも熱処理工程後の軸材のセンサ部2が取り付けられる位置に、ショットピーニングを施すショットピーニング工程と、を備えている。 That is, in the method for manufacturing the shaft 100 according to the present embodiment, a heat treatment step of performing a carburizing, quenching and tempering treatment on a shaft material made of chrome steel or chrome molybdenum steel, and at least a sensor portion 2 of the shaft material after the heat treatment step are attached. It is provided with a shot peening process for performing shot peening at the position where it is to be used.

軸材の全体に浸炭焼入れ焼戻し処理を施すことによって、シャフト100の靱性を含む機械的強度を高めることができる。 By carburizing, quenching, and tempering the entire shaft material, the mechanical strength including the toughness of the shaft 100 can be increased.

さらに、熱処理後の軸材にショットピーニングを施すことで、シャフト100の表面(表面から所定深さの領域)においてマルテンサイト変態(無拡散変態)を生じさせ、非磁性のオーステナイトを減少させ、強磁性のマルテンサイトを増大させることができる。その結果、シャフト100の表面における非磁性領域が減少し磁性領域が増大することにより、トルクが付与された際の透磁率の変化が大きくなり、トルクセンサ1の感度を向上させることが可能になる。なお、オーステナイトは、面心立方格子構造の鉄(γ鉄)に他元素が固溶したものである。また、マルテンサイトは、体心正方格子の鉄の結晶中に炭素が侵入した固溶体である。 Furthermore, by applying shot peening to the shaft material after heat treatment, martensitic transformation (non-diffusion transformation) occurs on the surface of the shaft 100 (region at a predetermined depth from the surface), reducing non-magnetic austenite and making it stronger. Magnetic martensite can be increased. As a result, the non-magnetic region on the surface of the shaft 100 is reduced and the magnetic region is increased, so that the change in magnetic permeability when torque is applied becomes large, and the sensitivity of the torque sensor 1 can be improved. .. Austenite is a solid solution of other elements in iron (γ-iron) having a face-centered cubic lattice structure. Martensite is a solid solution in which carbon has penetrated into the iron crystals of the body-centered square lattice.

また、熱処理後の軸材にショットピーニングを施すことで、軸材の表面が加工硬化されヒステリシス特性が改善される。より詳細には、熱処理後の軸材にショットピーニングを施すことにより、シャフト100の表面における磁区(磁気モーメントの向きが揃った区域)が細分化されると共に、磁区の境界である磁壁の移動を妨げるピニングサイトとなるオーステナイトが低減される。その結果、付与しているトルクを開放した際に、磁区や磁壁がもとの状態に戻り易くなり、ヒステリシス誤差が低減される。 Further, by applying shot peening to the shaft material after the heat treatment, the surface of the shaft material is work-hardened and the hysteresis characteristics are improved. More specifically, by applying shot peening to the shaft material after the heat treatment, the magnetic domains (areas in which the directions of the magnetic moments are aligned) on the surface of the shaft 100 are subdivided, and the movement of the domain wall, which is the boundary of the magnetic domains, is performed. Austenite, which is an obstructive pinning site, is reduced. As a result, when the applied torque is released, the magnetic domain and the domain wall are likely to return to the original state, and the hysteresis error is reduced.

なお、トルクセンサ1の感度とは、図4に示すように、センサ出力V(mV)を、シャフト100に付与されるトルクT(Nm)で除したものであり、V/T(mV/Nm)で表される。シャフト100に付与するトルクTを−T1以上+T1以下とし、トルク−T1に対応するセンサ出力をV1、トルク+T1に対応するセンサ出力をV2とすると、センサ感度は(V2−V1)/(2×T1)=Vs/Tsで表される。また、ヒステリシス誤差は、直線性誤差とも呼称されるものであり、センサ出力Vs(=V2−V1)に対するトルク増加時及び減少時の同トルクでのセンサ出力差の最大値Vhの比率であり、Vh/Vs(%FS、FSはフルスケールを意味する)で表すことができる。 As shown in FIG. 4, the sensitivity of the torque sensor 1 is obtained by dividing the sensor output V (mV) by the torque T (Nm) applied to the shaft 100, and V / T (mV / Nm). ). Assuming that the torque T applied to the shaft 100 is −T1 or more and + T1 or less, the sensor output corresponding to the torque −T1 is V1, and the sensor output corresponding to the torque + T1 is V2, the sensor sensitivity is (V2-V1) / (2 ×). It is represented by T1) = Vs / Ts. The hysteresis error is also called a linearity error, and is the ratio of the maximum value Vh of the sensor output difference at the same torque when the torque is increased and decreased with respect to the sensor output Vs (= V2-V1). It can be expressed in Vh / Vs (% FS, FS means full scale).

本実施の形態では、シャフト100の軸材としてクロム鋼(SCr420)を用いた場合、及びクロムモリブデン鋼(SCM420)を用いた場合について、最適なショットピーニングの条件について検討した。使用したクロム鋼(SCr420)及びクロムモリブデン鋼(SCM420)の成分表を表1に示す。また、それぞれの熱処理条件を表2に示す。 In the present embodiment, the optimum shot peening conditions are examined when chrome steel (SCr420) is used as the shaft material of the shaft 100 and when chrome molybdenum steel (SCM420) is used. Table 1 shows the composition table of the chrome steel (SCr420) and chrome molybdenum steel (SCM420) used. Table 2 shows the respective heat treatment conditions.

Figure 0006880469
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表2に示すように、本実施の形態では、熱処理工程後の軸材の硬度を、HRC59以上62以下としている。これは、熱処理工程後の軸材の硬度が低いと、センサ感度が低下したりヒステリシス誤差が高くなったりする場合があるためである。センサ感度及びヒステリシス誤差の悪化を抑制するために、熱処理工程後の軸材の硬度はHRC58以上とすることが望ましい。つまり、熱処理工程では、熱処理工程後の軸材の硬度がHRC58以上となるように熱処理を行うことが望ましい。ただし、熱処理工程後の軸材の硬度が高すぎると、靱性が低下してシャフト100としての性能が低下するおそれがあるため、熱処理工程後の軸材の硬度は、HRC62以下とすることが望ましく、HRC59以上62以下とすることがより望ましい。 As shown in Table 2, in the present embodiment, the hardness of the shaft material after the heat treatment step is HRC59 or more and 62 or less. This is because if the hardness of the shaft material after the heat treatment step is low, the sensor sensitivity may decrease or the hysteresis error may increase. In order to suppress deterioration of sensor sensitivity and hysteresis error, it is desirable that the hardness of the shaft material after the heat treatment step is HRC58 or more. That is, in the heat treatment step, it is desirable to perform the heat treatment so that the hardness of the shaft material after the heat treatment step is HRC58 or more. However, if the hardness of the shaft material after the heat treatment step is too high, the toughness may decrease and the performance of the shaft 100 may deteriorate. Therefore, it is desirable that the hardness of the shaft material after the heat treatment step is HRC62 or less. , It is more desirable that the HRC is 59 or more and 62 or less.

本実施の形態では、ショットピーニングのショット材として、粒径0.6mm、HRC(ロックウェル硬さ)60のスチールからなるものを用いた。また、ショットピーニングにおける噴射圧力は0.4MPa(P4と表す)、あるいは0.55MPa(P5と表す)とし、噴射時間は2分(M2と表す)、5分(M5と表す)、あるいは10分(M10と表す)とした。 In this embodiment, a shot material made of steel having a particle size of 0.6 mm and an HRC (Rockwell hardness) of 60 was used as the shot material for shot peening. The injection pressure in shot peening is 0.4 MPa (expressed as P4) or 0.55 MPa (expressed as P5), and the injection time is 2 minutes (expressed as M2), 5 minutes (expressed as M5), or 10 minutes. (Represented as M10).

試験では、シャフト100に与えるトルクを、0、10、20、30、40、50、40、30、20、10、0、−10、−20、−30、−40、−50、−40、−30、−20、−10、0(単位はNm)と変化させて、トルクに対するセンサ出力の関係(図4参照)を取得し、当該関係からセンサ感度とヒステリシス誤差を演算した。また、温度を150℃、20℃、−40℃として同様の試験を行った。 In the test, the torque applied to the shaft 100 is 0, 10, 20, 30, 40, 50, 40, 30, 20, 10, 0, -10, -20, -30, -40, -50, -40, The relationship between the torque and the sensor output (see FIG. 4) was obtained by changing the values to -30, -20, -10, and 0 (unit: Nm), and the sensor sensitivity and hysteresis error were calculated from the relationship. Further, the same test was conducted at temperatures of 150 ° C., 20 ° C., and −40 ° C.

軸材としてクロム鋼(SCr420)を用いた場合の試験結果を図5(a),(b)に示す。図5(a),(b)の横軸において、例えばP4M2という表記は、噴射圧力が0.4MPaであり、噴射時間が2分であることを表している。図5(a),(b)の横軸では、概略として、左から右にかけてショットピーニングの噴射エネルギーが大きくなっている。 The test results when chrome steel (SCr420) is used as the shaft material are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). On the horizontal axis of FIGS. 5A and 5B, for example, the notation P4M2 indicates that the injection pressure is 0.4 MPa and the injection time is 2 minutes. On the horizontal axis of FIGS. 5A and 5B, the shot peening injection energy increases from left to right.

図5(a),(b)に示すように、クロム鋼(SCr420)では、噴射時間を長くするほど、また噴射圧力を高くするほど、センサ感度の向上、及びヒステリシス誤差の低減の効果が得られることが分かる。つまり、ショットピーニングの噴射エネルギーが大きくなるほど、センサ感度及びヒステリシス誤差が改善されている。 As shown in FIGS. 5A and 5B, in the chrome steel (SCr420), the longer the injection time and the higher the injection pressure, the more the sensor sensitivity is improved and the effect of reducing the hysteresis error is obtained. It turns out that it can be done. That is, the larger the shot peening injection energy, the better the sensor sensitivity and the hysteresis error.

ショットピーニングを行わない試料に対しても同様に試験を行ったところ、センサ感度は約2mV/Nmであり、ヒステリシス誤差は約6%FSであった。よって、軸材としてクロム鋼を用い、粒径0.6mmでHRC60のショット材を用いる場合には、少なくとも噴射圧力を0.4MPa以上、噴射時間を2分以上とすることで、センサ感度の向上、及びヒステリシス誤差の低減の効果が得られるといえる。 When the same test was performed on a sample not subjected to shot peening, the sensor sensitivity was about 2 mV / Nm and the hysteresis error was about 6% FS. Therefore, when chrome steel is used as the shaft material and an HRC60 shot material with a particle size of 0.6 mm is used, the sensor sensitivity is improved by setting the injection pressure to at least 0.4 MPa or more and the injection time to 2 minutes or more. , And the effect of reducing the hysteresis error can be obtained.

トルクセンサ1では、センサ感度が4mV/Nm以上であり、かつヒステリシス誤差が3%以下であることが望まれる。よって、センサ感度が4mV/Nm以上でかつヒステリシス誤差が3%以下となるように、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を5分以上とするか、あるいは噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とすることが好ましい。 In the torque sensor 1, it is desired that the sensor sensitivity is 4 mV / Nm or more and the hysteresis error is 3% or less. Therefore, the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa and the injection time is 5 minutes or more, or the injection pressure is 0.55 MPa so that the sensor sensitivity is 4 mV / Nm or more and the hysteresis error is 3% or less. It is preferable that the injection time is 2 minutes or more.

さらに、ノイズやシャフト100の回転の影響(回転軸の偏心の影響)を考慮して全体のヒステリシス誤差を3%以下に抑えるためには、これらの影響がない状況でのヒステリシス誤差を2%以下に抑えることがより望ましく、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を10分以上とするか、あるいは噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とすることがより好ましいといえる。なお、10分以上の噴射時間とした場合にはシャフト100の生産に時間がかかり、量産性が低下してしまうおそれがある。よって、量産性を高めるという観点からは、ショットピーニング工程において、噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間2分以上とすることがより好ましいといえる。 Furthermore, in order to suppress the overall hysteresis error to 3% or less in consideration of noise and the influence of rotation of the shaft 100 (the influence of eccentricity of the rotating shaft), the hysteresis error in the absence of these influences should be 2% or less. It is more preferable that the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa and the injection time is 10 minutes or more, or the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more. It can be said that. If the injection time is 10 minutes or more, it takes time to produce the shaft 100, which may reduce mass productivity. Therefore, from the viewpoint of improving mass productivity, it can be said that it is more preferable that the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more in the shot peening step.

上述のように、噴射エネルギーが大きいほどセンサ感度及びヒステリシス誤差が改善されることから、ショット材としては、できるだけ粒径が大きく硬度が高いものを用いることが望ましいといえる。図5の試験結果より、少なくとも、粒径0.6mm以上、HRC60以上(HV700以上)のショット材を用い、かつ噴射圧力0.4MPa以上、噴射時間2分以上の条件でショットピーニングを行うことで、センサ感度及びヒステリシス誤差を改善可能である。 As described above, the larger the injection energy, the better the sensor sensitivity and the hysteresis error. Therefore, it is desirable to use a shot material having as large a particle size as possible and a high hardness. From the test results of FIG. 5, by using a shot material having a particle size of at least 0.6 mm and HRC60 or more (HV700 or more), and performing shot peening under the conditions of an injection pressure of 0.4 MPa or more and an injection time of 2 minutes or more. , Sensor sensitivity and hysteresis error can be improved.

なお、本発明者が粒径0.35mmかつHV(ビッカース硬さ)1200のショット材を用いてショットピーニングを行ったところ、ヒステリシス誤差は低減したもののセンサ感度の十分な向上が認められなかった。また、粒径0.8mmかつHRC60のショット材を用いてショットピーニングを行ったところ、粒径0.6mmかつHRC60のショット材を用いた場合とほぼ同様の結果が得られた。なお、ショット材の粒径が大きすぎるとシャフト100の表面の凹凸が大きくなり、それによる誤差が大きくなるおそれがあるため、ショット材の粒径は、0.6mm以上0.8mm以下とすることが望ましい。 When the present inventor performed shot peening using a shot material having a particle size of 0.35 mm and an HV (Vickers hardness) of 1200, the hysteresis error was reduced, but the sensor sensitivity was not sufficiently improved. Further, when shot peening was performed using a shot material having a particle size of 0.8 mm and HRC60, almost the same result as in the case of using a shot material having a particle size of 0.6 mm and HRC60 was obtained. If the particle size of the shot material is too large, the unevenness of the surface of the shaft 100 becomes large, which may increase the error. Therefore, the particle size of the shot material should be 0.6 mm or more and 0.8 mm or less. Is desirable.

また、ショットピーニング時の噴射圧力を高くし過ぎると、安全性を確保するために特殊なショットピーニング装置を用いる必要が生じ、コストが高くなる。一般的なショットピーニング装置を使用することを考慮すると、安全性を確保する観点から、ショットピーニング時の噴射圧力は0.4MPa以上0.6MPa以下とすることが望ましい。 Further, if the injection pressure at the time of shot peening is too high, it becomes necessary to use a special shot peening device in order to ensure safety, and the cost increases. Considering the use of a general shot peening device, it is desirable that the injection pressure during shot peening is 0.4 MPa or more and 0.6 MPa or less from the viewpoint of ensuring safety.

次に、噴射圧力0.5MPaかつ噴射時間2分とした資料(P5M10)を用い、X線回折試験を行った。X線回折試験では、直径20mmかつ厚さ5mmの短円柱状の試料を用い、当該試料にCuKα線を照射して試験を行った。X線回折試験の結果を図6(a)〜(c)に示す。なお、図6(b),(c)は、図6(a)の一部を拡大したものである。また、図6(a)〜(c)では、比較のため、ショットピーニングを行わない試料についての結果も併せて示している。 Next, an X-ray diffraction test was performed using a material (P5M10) having an injection pressure of 0.5 MPa and an injection time of 2 minutes. In the X-ray diffraction test, a short columnar sample having a diameter of 20 mm and a thickness of 5 mm was used, and the sample was irradiated with CuKα rays to perform the test. The results of the X-ray diffraction test are shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c). Note that FIGS. 6 (b) and 6 (c) are enlargements of a part of FIG. 6 (a). In addition, FIGS. 6 (a) to 6 (c) also show the results for the samples not subjected to shot peening for comparison.

図6(a)〜(c)に示すように、本発明の試料(ショットピーニングありP5M10)では、ショットピーニングを行わない従来例の試料(ショットピーニングなし)と比較して、非磁性のオーステナイトが減少し、強磁性のマルテンサイトが増加しており、これによりセンサ感度が向上することが分かる。なお、図6(a)〜(c)における括弧内の数字はミラー指数を表している。また、図6(a)〜(c)の縦軸である回折強度の単位は、cps(counts per second)である。 As shown in FIGS. 6A to 6C, the sample of the present invention (P5M10 with shot peening) contains non-magnetic austenite as compared with the conventional sample without shot peening (without shot peening). It can be seen that there is a decrease and an increase in ferromagnetic martensite, which improves sensor sensitivity. The numbers in parentheses in FIGS. 6 (a) to 6 (c) represent the Miller index. The unit of diffraction intensity on the vertical axis of FIGS. 6 (a) to 6 (c) is cps (counts per second).

また、図6(c)に示すように、ミラー指数(200)におけるオーステナイトとマルテンサイトのピーク値の大小関係が、本発明と従来例とで逆転している。つまり、従来例では、オーステナイト(200)のピーク値がマルテンサイト(200)のピーク値よりも大きいが、本発明では、オーステナイト(200)のピーク値がマルテンサイト(200)のピーク値よりも小さくなっている。本発明者が検討したところ、特にマルテンサイト(200)及びマルテンサイト(211)のピーク値が高いほど、低温時のヒステリシス誤差を低減できることが分かった。低温時のヒステリシス誤差を低減するために、マルテンサイト(200)及びマルテンサイト(211)のピーク値は、ショットピーニングを行う前のピーク値の1.15倍以上であることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 6 (c), the magnitude relationship between the peak values of austenite and martensite in the Miller index (200) is reversed between the present invention and the conventional example. That is, in the conventional example, the peak value of austenite (200) is larger than the peak value of martensite (200), but in the present invention, the peak value of austenite (200) is smaller than the peak value of martensite (200). It has become. As a result of the examination by the present inventor, it was found that the higher the peak value of martensite (200) and martensite (211), the more the hysteresis error at low temperature can be reduced. In order to reduce the hysteresis error at low temperature, it is desirable that the peak values of martensite (200) and martensite (211) are 1.15 times or more the peak values before shot peening.

次に、クロムモリブデン鋼(SCM420)における試験結果を図7(a),(b)に示す。なお、試験条件は図5のクロム鋼における試験条件と同様とした。図7(a),(b)に示すように、クロムモリブデン鋼では、P4M2、P5M2、及びP5M10のいずれの場合でもセンサ感度が4mV/Nm以上であり、かつヒステリシス誤差が概略2%以下となっている。よって、少なくとも、粒径0.6mm以上、HRC60以上(HV700以上)のショット材を用い、噴射圧力を0.4MPa以上、噴射時間を2分以上とすることで、センサ感度の向上及びヒステリシス誤差の低減の効果を十分に得ることができる。 Next, the test results of the chromium molybdenum steel (SCM420) are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). The test conditions were the same as those for the chromium steel shown in FIG. As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), in the case of chrome molybdenum steel, the sensor sensitivity is 4 mV / Nm or more and the hysteresis error is approximately 2% or less in any of P4M2, P5M2, and P5M10. ing. Therefore, by using a shot material having a particle size of at least 0.6 mm and HRC60 or more (HV700 or more), the injection pressure is 0.4 MPa or more, and the injection time is 2 minutes or more, the sensor sensitivity is improved and the hysteresis error is improved. The effect of reduction can be sufficiently obtained.

また、クロムモリブデン鋼についても、噴射圧力0.5MPaかつ噴射時間2分とした資料(P5M10)を用い、クロム鋼と同様にX線回折試験を行った。結果を図8(a)〜(c)に示す。なお、図8(b),(c)は、図8(a)の一部を拡大したものである。また、図8(a)〜(c)では、比較のため、ショットピーニングを行わない試料(SCM420)についての結果も併せて示している。 Further, the chrome molybdenum steel was also subjected to an X-ray diffraction test in the same manner as the chrome steel using a material (P5M10) having an injection pressure of 0.5 MPa and an injection time of 2 minutes. The results are shown in FIGS. 8 (a) to 8 (c). Note that FIGS. 8 (b) and 8 (c) are enlargements of a part of FIG. 8 (a). In addition, FIGS. 8 (a) to 8 (c) also show the results for the sample (SCM420) without shot peening for comparison.

図8(a)〜(c)に示すように、本発明の試料(ショットピーニングありP5M10)では、ショットピーニングを行わない従来例の試料(ショットピーニングなし)と比較して、非磁性のオーステナイトが減少し、強磁性のマルテンサイトが増加しており、これによりセンサ感度の向上に寄与していることが分かる。また、ミラー指数(200)におけるオーステナイトとマルテンサイトのピーク値の大小関係が、本発明と従来例とで逆転している。さらに、マルテンサイト(200)及びマルテンサイト(211)のピーク値は、ショットピーニングを行う前のピーク値の1.15倍以上となっている。 As shown in FIGS. 8A to 8C, the sample of the present invention (P5M10 with shot peening) contains non-magnetic austenite as compared with the conventional sample without shot peening (without shot peening). It can be seen that the decrease and the increase of ferromagnetic martensite contribute to the improvement of sensor sensitivity. Further, the magnitude relationship between the peak values of austenite and martensite in the Miller index (200) is reversed between the present invention and the conventional example. Further, the peak values of martensite (200) and martensite (211) are 1.15 times or more the peak values before shot peening.

(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係るシャフト100の製造方法では、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる軸材に、浸炭焼入れ焼戻し処理を施す熱処理工程と、少なくとも熱処理工程後の軸材のセンサ部が取り付けられる位置に、ショットピーニングを施すショットピーニング工程と、を備え、ショットピーニング工程において、粒径0.6mm以上かつHRC60以上のショット材を用い、噴射圧力を0.4MPa以上、噴射時間を2分以上としている。
(Actions and effects of embodiments)
As described above, in the method for manufacturing the shaft 100 according to the present embodiment, a heat treatment step of carburizing, quenching and tempering a shaft material made of chrome steel or chrome molybdenum steel, and at least a sensor of the shaft material after the heat treatment step. A shot peening step of applying shot peening is provided at a position where the portion is attached. In the shot peening step, a shot material having a particle size of 0.6 mm or more and an HRC of 60 or more is used, the injection pressure is 0.4 MPa or more, and the injection time is set. It is set to 2 minutes or more.

ショットピーニング工程を備えることにより、シャフト100の表面のみで非磁性のオーステナイトを減少させることが可能となり、シャフト100の靱性の低下を抑制できる。また、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる軸材を用いた場合において、粒径0.6mm以上かつHRC60以上のショット材を用い、噴射圧力を0.4MPa以上、噴射時間を2分以上とする条件でショットピーニングを行うことにより、センサ感度を向上でき、かつヒステリシス誤差を低減することが可能となる。 By providing the shot peening step, it is possible to reduce non-magnetic austenite only on the surface of the shaft 100, and it is possible to suppress a decrease in the toughness of the shaft 100. Further, when a shaft material made of chrome steel or chrome molybdenum steel is used, a shot material having a particle size of 0.6 mm or more and HRC60 or more is used, and the injection pressure is 0.4 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more. By performing shot peening in, the sensor sensitivity can be improved and the hysteresis error can be reduced.

また、ショットピーニング工程において、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を5分以上とするか、あるいは噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とすることで、−40℃以上150℃以下の広い温度域において、センサ感度を4mV/Nm以上と高いセンサ感度を確保でき、かつ3%FS以下と低いヒステリシス誤差を実現できる。 Further, in the shot peening step, the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa and the injection time is 5 minutes or more, or the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more. In a wide temperature range of 40 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, a high sensor sensitivity of 4 mV / Nm or higher can be ensured, and a low hysteresis error of 3% FS or lower can be realized.

さらに、ショットピーニング工程において、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を10分以上とするか、あるいは噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とすることで、ヒステリシス誤差を2%FS以下とし、ノイズやシャフト100の回転の影響を考慮した場合においても、全体として3%FS以下の低いヒステリシス誤差を実現可能になる。 Further, in the shot peening step, the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa and the injection time is 10 minutes or more, or the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more. Even when the error is set to 2% FS or less and the influence of noise and rotation of the shaft 100 is taken into consideration, a low hysteresis error of 3% FS or less can be realized as a whole.

さらにまた、ショットピーニング工程において、噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とすることで、2%FS以下のヒステリシス誤差を維持しつつも、ショットピーニング工程にかかる時間を短縮でき、量産性を高めることができる。 Furthermore, in the shot peening step, by setting the injection pressure to 0.55 MPa or more and the injection time to 2 minutes or more, it is possible to shorten the time required for the shot peening step while maintaining a hysteresis error of 2% FS or less. Mass productivity can be increased.

また、熱処理工程において、熱処理工程後の軸材の硬度がHRC58以上となるように熱処理を行うことで、熱処理の影響によるセンサ感度及びヒステリシス誤差の悪化を抑制できる。 Further, in the heat treatment step, by performing the heat treatment so that the hardness of the shaft material after the heat treatment step becomes HRC58 or more, deterioration of the sensor sensitivity and the hysteresis error due to the influence of the heat treatment can be suppressed.

また、ショットピーニング工程において、ショットピーニング工程後のシャフト表面の表面粗さRaが0.2以下となるようにショットピーニングを行うことで、シャフト100表面の凹凸の影響による誤差を抑制し、より精度の高いトルク検出が可能になる。 Further, in the shot peening step, by performing shot peening so that the surface roughness Ra of the shaft surface after the shot peening step is 0.2 or less, the error due to the influence of the unevenness on the surface of the shaft 100 is suppressed, and the accuracy is improved. High torque detection is possible.

(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
(Summary of embodiments)
Next, the technical concept grasped from the above-described embodiment will be described with reference to the reference numerals and the like in the embodiment. However, the respective reference numerals and the like in the following description are not limited to the members and the like in which the components in the claims are specifically shown in the embodiment.

[1]磁歪式トルクセンサ(1)のセンサ部(2)が取り付けられる磁歪式トルクセンサ用シャフト(100)の製造方法であって、クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる軸材に、浸炭焼入れ焼戻し処理を施す熱処理工程と、少なくとも前記熱処理工程後の軸材の前記センサ部(2)が取り付けられる位置に、ショットピーニングを施すショットピーニング工程と、を備え、前記ショットピーニング工程では、粒径0.6mm以上かつロックウェル硬さ60以上のショット材を用い、噴射圧力を0.4MPa以上、噴射時間を2分以上とする、磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。 [1] A method for manufacturing a shaft (100) for a magnetic strain type torque sensor to which the sensor portion (2) of the magnetic strain type torque sensor (1) is attached. A heat treatment step of performing the treatment and a shot peening step of performing shot peening at least at a position where the sensor portion (2) of the shaft material after the heat treatment step is attached are provided. A method for manufacturing a shaft for a magnetic strain type torque sensor, which uses a shot material having a rockwell hardness of 60 or more and an injection pressure of 0.4 MPa or more and an injection time of 2 minutes or more.

[2]前記ショットピーニング工程では、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を5分以上とするか、あるいは噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とする、[1]に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。 [2] In the shot peening step, the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa and the injection time is 5 minutes or more, or the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more. 1] The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to.

[3]前記ショットピーニング工程では、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を10分以上とするか、あるいは噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とする、[1]に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。 [3] In the shot peening step, the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa and the injection time is 10 minutes or more, or the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more. 1] The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to.

[4]前記ショットピーニング工程では、噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とする、[1]に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。 [4] The method for manufacturing a magnetostrictive torque sensor shaft according to [1], wherein in the shot peening step, the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more.

[5]前記軸材がクロム鋼からなる、[2]乃至[4]の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。 [5] The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to any one of [2] to [4], wherein the shaft material is made of chrome steel.

[6]前記熱処理工程では、該熱処理工程後の軸材の硬度がロックウェル硬さ58以上となるように熱処理を行う、[1]乃至[5]の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。 [6] The magnetostrictive torque according to any one of [1] to [5], wherein the heat treatment is performed so that the hardness of the shaft material after the heat treatment step is Rockwell hardness 58 or more. Manufacturing method of shaft for sensor.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments described above do not limit the invention according to the claims. It should also be noted that not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means for solving the problems of the invention.

本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。 The present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.

1…トルクセンサ(磁歪式トルクセンサ)
2…センサ部
3…検出コイル
21…コイル
22…磁性体リング
23…ボビン
100…シャフト(磁歪式トルクセンサ用シャフト)
1 ... Torque sensor (magnetostrictive torque sensor)
2 ... Sensor unit 3 ... Detection coil 21 ... Coil 22 ... Magnetic ring 23 ... Bobbin 100 ... Shaft (magnetostrictive torque sensor shaft)

Claims (7)

磁歪式トルクセンサのセンサ部が取り付けられる磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法であって、
クロム鋼又はクロムモリブデン鋼からなる軸材に、浸炭焼入れ焼戻し処理を施す熱処理工程と、
少なくとも前記熱処理工程後の軸材の前記センサ部が取り付けられる位置に、ショットピーニングを施すショットピーニング工程と、を備え、
前記ショットピーニング工程では、粒径0.6mm以上0.8mm以下かつロックウェル硬さ60以上のショット材を用い、噴射圧力を0.4MPa以上0.6MPa以下、噴射時間を2分以上とする、
磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
It is a method of manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor to which the sensor part of the magnetostrictive torque sensor is attached.
A heat treatment process in which a shaft material made of chrome steel or chrome molybdenum steel is carburized, quenched and tempered.
A shot peening step of performing shot peening is provided at least at a position where the sensor portion of the shaft material after the heat treatment step is attached.
In the shot peening step, a shot material having a particle size of 0.6 mm or more and 0.8 mm or less and a Rockwell hardness of 60 or more is used, the injection pressure is 0.4 MPa or more and 0.6 MPa or less, and the injection time is 2 minutes or more.
A method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor.
前記ショットピーニング工程では、噴射圧力0.4MPa以上0.55MPa未満でかつ噴射時間を5分以上とする、
請求項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
In the shot peening step, the injection pressure is 0.4 MPa or more and less than 0.55 MPa, and the injection time is 5 minutes or more.
The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to claim 1.
前記ショットピーニング工程では、噴射圧力0.55MPa以上でかつ噴射時間を2分以上とする、
請求項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
In the shot peening step, the injection pressure is 0.55 MPa or more and the injection time is 2 minutes or more.
The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to claim 1.
前記軸材がクロム鋼からなる、
請求項乃至の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
The shaft material is made of chrome steel.
The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to any one of claims 1 to 3.
前記熱処理工程では、該熱処理工程後の軸材の硬度がロックウェル硬さ58以上となるように熱処理を行う、
請求項乃至の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
In the heat treatment step, the heat treatment is performed so that the hardness of the shaft material after the heat treatment step is Rockwell hardness 58 or more.
The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to any one of claims 1 to 4.
前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのマルテンサイト(200)及びマルテンサイト(211)のX線回折強度のピーク値が、前記ショットピーニング工程を行う前のピーク値の1.15倍以上となっている、
請求項乃至の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
The peak value of the X-ray diffraction intensity of martensite (200) and martensite (211) of the magnetostrictive torque sensor shaft is 1.15 times or more the peak value before the shot peening step is performed.
The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to any one of claims 1 to 5.
前記ショットピーニング工程を行う前は、前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのオーステナイト(200)のX線回折強度のピーク値が、マルテンサイト(200)のピーク値よりも大きく、
前記ショットピーニング工程を行った後は、前記磁歪式トルクセンサ用シャフトのオーステナイト(200)のX線回折強度のピーク値が、マルテンサイト(200)のピーク値よりも小さくなる、
請求項乃至の何れか1項に記載の磁歪式トルクセンサ用シャフトの製造方法。
Before the shot peening step is performed, the peak value of the X-ray diffraction intensity of the austenite (200) of the shaft for the magnetostrictive torque sensor is larger than the peak value of the martensite (200).
After the shot peening step, the peak value of the X-ray diffraction intensity of the austenite (200) of the shaft for the magnetostrictive torque sensor becomes smaller than the peak value of the martensite (200).
The method for manufacturing a shaft for a magnetostrictive torque sensor according to any one of claims 1 to 6.
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