專利名稱：磁致伸縮扭矩傳感器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及^t致伸縮扭矩傳感器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置(electric power steering apparatus )，并且更具體地涉及具有合適結(jié)構(gòu)的f茲致伸縮扭矩傳感器 以及裝配有該磁致伸縮扭矩傳感器的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，所述合適結(jié)構(gòu)用于 減小在添加磁各向異性的步驟中由加熱旋轉(zhuǎn)軸引起的傳感器靈敏度特性變 化。
背景技術(shù)：
例如，在被提供作為交通工具的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中，通常 通過(guò)轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分檢測(cè)通過(guò)司機(jī)的轉(zhuǎn)向操作從方向盤添加至轉(zhuǎn)向軸的 轉(zhuǎn)向扭矩。通常通過(guò)扭力桿類型的扭矩傳感器組成轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分。最近， 已經(jīng)提出了磁致伸縮扭矩傳感器。轉(zhuǎn)向軸起旋轉(zhuǎn)軸的作用以通過(guò)轉(zhuǎn)向操作接 收旋轉(zhuǎn)力而被旋轉(zhuǎn)，并在轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分中充當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝 置控制轉(zhuǎn)向力的驅(qū)動(dòng)操作以幫助電動(dòng)機(jī)響應(yīng)通過(guò)轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分檢測(cè)的 扭矩信號(hào)，并減輕司機(jī)的轉(zhuǎn)向力以提供舒適的轉(zhuǎn)向感覺(jué)。如上面所述，已知磁致伸縮扭矩傳感器被用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向 扭矩檢測(cè)部分。磁致伸縮扭矩傳感器在轉(zhuǎn)向軸表面的兩個(gè)預(yù)定位置的彼此相 反方向上配備有具有磁各向異性的磁致伸縮薄膜。磁致伸縮扭矩傳感器具有 這種傳感器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)用于當(dāng)來(lái)自方向盤的扭矩作用于轉(zhuǎn)向軸時(shí)，非接觸 地檢測(cè)對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)向軸上產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)的磁致伸縮薄膜的磁致伸縮特性變化。在用于制造如上面所述的磁致伸縮扭矩傳感器的工藝中，必須提供在轉(zhuǎn) 向軸的一部分預(yù)定表面上形成磁致伸縮薄膜并且添加磁各向異性至-茲致伸 縮薄膜的步驟，該預(yù)定表面也就是在旋轉(zhuǎn)軸中在軸向上具有預(yù)定寬度的圓周 表面參照在磁致伸縮扭矩傳感器的制造中添加磁各向異性至磁致伸縮薄膜 的傳統(tǒng)方法，通過(guò)電解電鍍處理，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)扭矩以作用于具有磁致伸縮材料 鍍覆部分Q茲致伸縮薄膜)的旋轉(zhuǎn)軸上，例如，通過(guò)在施加應(yīng)力的狀態(tài)中高 頻加熱，應(yīng)力被施加至旋轉(zhuǎn)軸的圓周表面，以實(shí)現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)軸上的熱處理(例如見(jiàn)JP-A-2004-340744 )。當(dāng)轉(zhuǎn)向軸，也就是具有組成磁致伸縮扭矩傳感器的磁致伸縮薄膜的旋轉(zhuǎn) 軸被裝配進(jìn)入電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，通過(guò)軸承，旋轉(zhuǎn)軸被裝配進(jìn)入外殼。此時(shí)， 必須避免形成于旋轉(zhuǎn)軸上的磁致伸縮薄膜與軸承接觸而被損壞。為此，可以 建議在旋轉(zhuǎn)軸的軸向上具有預(yù)定寬度的區(qū)域的直徑被設(shè)定為小于相同區(qū)域 的兩端附近的直徑，并且在相同軸向上具有預(yù)定寬度的區(qū)域中形成兩個(gè)^f茲致 伸縮薄膜。然而，其中在旋轉(zhuǎn)軸的軸向上具有預(yù)定寬度的區(qū)域中的直徑被設(shè)定為小 于相同區(qū)域中兩端附近的直徑，并且在具有預(yù)定寬度的區(qū)域中形成兩個(gè)》茲致 伸縮薄膜的情況中， 一個(gè)磁致伸縮薄膜兩端附近的旋轉(zhuǎn)軸的直徑不彼此相 等。為此，當(dāng)通過(guò)利用由一繞組線圈部分組成的感應(yīng)加熱線圈實(shí)施高頻加熱， 以執(zhí)行在磁致伸縮薄膜上的熱處理時(shí)，磁致伸縮薄膜一端附近的旋轉(zhuǎn)軸外周 和感應(yīng)加熱線圈之間的距離不同于^f茲致伸縮薄膜另一端附近的旋轉(zhuǎn)軸外周 和感應(yīng)加熱線圈之間的距離。為此，磁致伸縮薄膜一端附近的旋轉(zhuǎn)軸的加熱 狀態(tài)不同于另一端附近的旋轉(zhuǎn)軸加熱狀態(tài)。因此，存在一個(gè)問(wèn)題磁致伸縮 薄膜的溫度分布不是均勻的，制備具有均勻的磁各向異性的磁致伸縮薄膜是 困難的，并且檢測(cè)靈敏度具有變化。參照?qǐng)D12至14描述內(nèi)容。圖12是徑向截面圖，其在這種情況下示出了描 述布置關(guān)系的主要部分，其中通過(guò)經(jīng)一繞組線圈部分形成的感應(yīng)加熱線圈加 熱設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸上的磁致伸縮薄膜。在旋轉(zhuǎn)軸100中，在其軸向上具有預(yù)定 寬度的區(qū)域101的直徑dnx)被設(shè)定為小于區(qū)域101的兩端上的鄰近部分102和 103的直徑d,(n。在旋轉(zhuǎn)軸100中，與其上和下端上的區(qū)域101—起形成階梯部 分。在軸向上具有預(yù)定寬度的區(qū)域101上形成兩個(gè)磁致伸縮薄膜104和105。 附圖標(biāo)記106表示通過(guò)一繞組線圈部分形成的感應(yīng)加熱線圈。如圖12中示出 的，例如，磁致伸縮薄膜104的端部104A的鄰近部分102中旋轉(zhuǎn)軸的直徑d,0, 不等于對(duì)于端部104B的鄰近部分101A中旋轉(zhuǎn)軸的直徑d,00。為此，鄰近部分 102和感應(yīng)加熱線圈106之間的距離D扁不同于鄰近部分101A和感應(yīng)加熱線 圈之間的距離D2w。因此，當(dāng)通過(guò)經(jīng)一繞組線圈形成的感應(yīng)加熱線圈106實(shí)施 高頻加熱，以實(shí)施在磁致伸縮薄膜104上的熱處理時(shí)，磁致伸縮薄膜104的端 部104A的鄰近部分102中旋轉(zhuǎn)軸的加熱狀態(tài)不同于另一端104B的鄰近部分 101A中旋轉(zhuǎn)軸的加熱狀態(tài)。當(dāng)通過(guò)感應(yīng)加熱線圈加熱其他-磁致伸縮薄膜105,
以添加義茲各向異性時(shí)，以相同的方式產(chǎn)生前述內(nèi)容。圖13是示出了加熱磁致伸縮薄膜104時(shí)的溫度分布圖。在圖13的圖示中， 橫坐標(biāo)軸表示與圖12中的磁致伸縮薄膜104上側(cè)上的端部104A的距離(mm )， 并且縱坐標(biāo)軸表示對(duì)于磁致伸縮薄膜104每一個(gè)位置來(lái)說(shuō)與溫度中心部分 104C的溫度差關(guān)于溫度中心部分104C的百分比(差％)。特性圖C100表示 溫度分布的特性。如從圖13顯而易見(jiàn)的，^F茲致伸縮薄膜104中的溫度分布是 不均勻的。此外，圖14是示出了關(guān)于用于相同扭矩傳感器的加熱溫度，配備有磁致 伸縮薄膜104和105的磁致伸縮扭矩傳感器的靈敏度特性的圖示。在圖14的圖 中，橫坐標(biāo)軸表示加熱溫度，縱坐標(biāo)軸表示靈敏度特性。特性圖C101表示加 熱溫度和靈敏度特性之間的關(guān)系。如從圖I4顯而易見(jiàn)的，靈敏度特性根據(jù)加 熱溫度而改變。為此，如圖13中所示顯而易見(jiàn)地，當(dāng)磁致伸縮薄膜的加熱溫 度不均勻時(shí)，靈敏度具有變化。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例提供一種磁致伸縮扭矩傳感器，當(dāng)在^f茲各向 異性添加步驟處在磁致伸縮薄膜上實(shí)施熱處理時(shí)，其引起磁致伸縮薄膜(磁 致伸縮材料鍍覆部分)中的溫度分布基本上是均勻的，該磁致伸縮扭矩傳感 器可被配備有具有均勻的磁各向異性的磁致伸縮薄膜，并具有變化小的檢測(cè) 靈敏度，以及在其上裝配磁致伸縮扭矩傳感器的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。第一磁致伸縮扭矩傳感器具有在其上形成至少一個(gè)磁致伸縮薄膜的旋 轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸具有小直徑部分和在小直徑部分的兩端側(cè)上定位的大直徑部 分，根據(jù)在高頻加熱步驟使用的感應(yīng)加熱線圈的線圈寬度確定在小直徑部分 的軸向上的長(zhǎng)度，并且^f茲致伸縮薄膜設(shè)置在小直徑部分上。依據(jù)第一磁致伸縮扭矩傳感器，當(dāng)通過(guò)利用由一繞組線圈部分形成的感 應(yīng)加熱線圈實(shí)施高頻加熱，以在,茲致伸縮薄膜上執(zhí)行熱處理時(shí)，在/f茲致伸縮 薄膜的兩端側(cè)上定位的各個(gè)大直徑部分和感應(yīng)加熱線圈之間的距離4皮設(shè)定 為彼此相等。因此，在磁致伸縮薄膜的兩端側(cè)附近被定位的旋轉(zhuǎn)軸的大直徑 部分的加熱狀態(tài)彼此相等。因此，磁致伸縮薄膜中的溫度分布變成均勻的， 從而可以形成具有均勻的磁各向異性的磁致伸縮薄膜。因此，可以獲得具有 檢測(cè)靈敏度變化小的的磁致伸縮扭矩傳感器。
依據(jù)第二磁致伸縮扭矩傳感器，在第 一磁致伸縮扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)中， 在小直徑部分的兩端側(cè)上定位的兩個(gè)大直徑部分的直徑可以彼此相等。依據(jù)第三磁致伸縮扭矩傳感器，在第 一或第二磁致伸縮扭矩傳感器的結(jié) 構(gòu)中，兩個(gè)相應(yīng)的大直徑部分和感應(yīng)加熱線圏的對(duì)應(yīng)部分之間的距離可以彼 此相等。此外，依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置配備有用于添加輔助扭矩至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)，用于;f企測(cè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向扭矩的轉(zhuǎn)向扭 矩傳感器，以及用于至少根據(jù)從轉(zhuǎn)向扭矩傳感器發(fā)送的轉(zhuǎn)向扭矩信號(hào)控制電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)操作的控制器，以及被設(shè)定為是第一、第二、第三磁致伸縮扭矩傳 感器的轉(zhuǎn)向扭矩傳感器。依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器，旋轉(zhuǎn)軸具 有小直徑部分和在其兩端側(cè)上定位的大直徑部分，并且進(jìn)一步地，小直徑部 分在軸向上具有預(yù)定長(zhǎng)度，并在小直徑部分中提供磁致伸縮薄膜。因此，當(dāng) 通過(guò)利用由一繞組線圈部分形成的感應(yīng)加熱線圈實(shí)施高頻加熱，以在》茲致伸 縮薄膜上執(zhí)行熱處理時(shí)，在磁致伸縮薄膜的兩端側(cè)上定位的各個(gè)大直徑部分 和感應(yīng)加熱線圈之間的距離被設(shè)定為彼此相等，并且在磁致伸縮薄膜的兩端 側(cè)附近被定位的旋轉(zhuǎn)軸的大直徑部分的加熱狀態(tài)彼此相等。因此，磁致伸縮 薄膜中的溫度可以是均勻的，并且可以形成具有均勻的磁各向異性的磁致伸 縮薄膜。從而可以獲得具有檢測(cè)靈敏度變化小的磁致伸縮扭矩傳感器。依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器，通過(guò)利用 作為轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的^t致伸縮扭矩傳感器，可以實(shí)施穩(wěn)定的操作。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)將從下面的描述和附加權(quán)利要求中顯而易見(jiàn)。


圖1是示出了依據(jù)本發(fā)明的磁致伸縮扭矩傳感器的示范性實(shí)施例的部分 截面?zhèn)纫晥D；圖2是概念性地示出了依據(jù)示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器的基本 結(jié)構(gòu)的側(cè)^L圖；圖3是示出了依據(jù)示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器的旋轉(zhuǎn)軸的特性 形狀的部分側(cè)視圖；圖4是示出了其中依據(jù)示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器作為轉(zhuǎn)向扭 矩檢測(cè)部分被結(jié)合進(jìn)入電功率操縱設(shè)備的轉(zhuǎn)向軸的具體結(jié)構(gòu)的主要部分的徑向截面圖；圖5是示出了涉及依據(jù)示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器中的每一個(gè) 探測(cè)線圈的磁致伸縮特性曲線和傳感器檢測(cè)特性的圖示；圖6是示出了制造依據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器的 方法的圖，其描述了用于制造旋轉(zhuǎn)軸的過(guò)程的步驟；圖7是示出了磁各向異性添加步驟的流程圖；圖8是示出了根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸的各個(gè)形狀和磁各向異性添加步驟處的感應(yīng)加 熱線圈的定位關(guān)系的徑向截面圖；圖9是示出了在磁各向異性添加步驟的各個(gè)步驟(a)至(d)處旋轉(zhuǎn)軸 中徑向上的溫度分布(1)和變形分布(distortion distribution ) (2)的圖；圖IO是示出了在形成磁致伸縮材料鍍覆部分后即時(shí)的磁致伸縮扭矩傳 感器的阻抗特性，以及在依據(jù)示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器中添加磁 各向異性之后使用磁致伸縮薄膜的磁致伸縮扭矩傳感器的阻抗特性的圖；圖ll是示出了依據(jù)示范性實(shí)施例的磁致伸縮扭矩傳感器的阻抗特性和 傳統(tǒng)的磁致伸縮扭矩傳感器的阻抗特性之間的比較的圖；圖12是解釋相關(guān)技術(shù)中關(guān)于磁各向異性添加步驟處旋轉(zhuǎn)軸和感應(yīng)加熱 線圈之間的關(guān)系的問(wèn)題的徑向截面圖；圖13是為了解釋該問(wèn)題而示出了加熱磁致伸縮薄膜時(shí)溫度分布的圖；圖14是為了解釋該問(wèn)題而示出了對(duì)于磁致伸縮薄膜的加熱溫度來(lái)說(shuō)磁 致伸縮扭矩傳感器的靈敏度特性的圖。<附圖標(biāo)記的描述>10致伸縮扭矩傳感器11旋轉(zhuǎn)軸llb、 llc、 lld大直徑部分 lle、 llf小直徑部分 12激勵(lì)線圈 13A、 13B探測(cè)線圈 14A、 14B磁致伸縮薄膜 20轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分 21轉(zhuǎn)向軸 31齒輪箱34齒條和小齒輪機(jī)構(gòu) 35功率傳送機(jī)構(gòu) 42 電動(dòng)機(jī)51A、 51B ,茲致伸縮特性曲線(阻抗特性曲線) Pl ^磁致伸縮薄膜形成步驟 P2 -茲各向異性添加步驟 P3特性穩(wěn)定化步驟具體實(shí)施方式
下面參照附圖描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例。參照?qǐng)D1至4描述^f茲致伸縮扭矩傳感器。圖1至4示出了依據(jù)示范性實(shí) 施例的磁致伸縮扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)的例子。圖l是示出了磁致伸縮扭矩傳感 器的基本結(jié)構(gòu)的部分截面?zhèn)纫晥D，圖2是概念性地示出了^f茲致伸縮扭矩傳感 器的基本結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，圖3是示出了僅組成磁致伸縮扭矩傳感器的旋轉(zhuǎn)軸 的一部分的側(cè)視圖，圖4是示出了其中磁致伸縮扭矩傳感器作為轉(zhuǎn)向扭矩檢 測(cè)部分被結(jié)合進(jìn)入電功率操縱設(shè)備的轉(zhuǎn)向軸的具體結(jié)構(gòu)的徑向截面圖。如圖1和2中示出，通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸11、設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸11周圍的激勵(lì)線圈 12以及兩個(gè)探測(cè)線圈13A和13B組成》茲致伸縮扭矩傳感器10。在圖1至3 中，旋轉(zhuǎn)軸11被示出具有為了方便解釋而被切除和省略的上和下部。參照在圖4中示出的使用實(shí)例，例如，旋轉(zhuǎn)軸11作為轉(zhuǎn)向軸21的一部 分而被組成。在圖1中，旋轉(zhuǎn)軸11在如軸中心lla周圍的箭頭A示出的向右(順時(shí) 針)或向左(逆時(shí)針)的方向上接收旋轉(zhuǎn)力(扭矩)。通過(guò)比如鉻鉬鋼產(chǎn)品 (SCM材料)的金屬棒形成旋轉(zhuǎn)軸11 。參照?qǐng)D3，針對(duì)旋轉(zhuǎn)軸ll自身的形狀給出描述。旋轉(zhuǎn)軸ll被處理成包 括三個(gè)大直徑部分llb、 llc和lld以形成具有大直徑的部分、以及包括兩 個(gè)小直徑部分lie和llf以形成具有小直徑的部分。所有大直徑部分llb、 llc和lid直徑彼此相等，并被表示為d"小直徑部分lie和llf的直徑也 彼此相等，并被表示為d2。在大直徑部分llb和大直徑部分llc之間形成小 直徑部分lie,并且在大直徑部分lib和大直徑部分lld之間形成小直徑部 分llf。因此，分別在小直徑部分lie的兩端側(cè)上形成大直徑部分llb和lie, 并且分別在小直徑部分llf的兩端側(cè)上形成大直徑部分lib和lld。在三個(gè) 大直徑部分llb、 11c和lid的每一個(gè)和兩個(gè)小直徑部分lle和llf的每一個(gè) 之間形成階梯部分。直徑d,和d2之間的差例如近似是0.3mm。因此，大直 徑部分llb、 11c和lid和小直徑部分lie和llf之間的階梯例如近似是 0.15mm。通過(guò)薄膜形成技術(shù)在兩個(gè)位置中的小直徑部分lle和llf的每一個(gè) 外圍表面上形成磁致伸縮薄膜。形成it致伸縮薄膜的小直徑部分lle和llf的軸向上的長(zhǎng)度(寬度)被 確定為關(guān)于下面在具有一繞組線圈部分的感應(yīng)加熱線圈(RC)中描述的一 繞組線圈部分的軸向上的長(zhǎng)度(寬度)基本上彼此相等。返回圖1,給出描述。在旋轉(zhuǎn)軸11中，在軸向上的兩個(gè)上和下部中的 小直徑部分lle和llf上分別提供磁致伸縮薄膜14A和14B。磁致伸縮薄膜 14A和14B在旋轉(zhuǎn)軸11的軸向上具有某一寬度，并在旋轉(zhuǎn)軸11的小直徑部 分lle和llf中的旋轉(zhuǎn)軸11的圓周方向上的整個(gè)外圍上被分別形成。根據(jù)環(huán) 境任意設(shè)置每一個(gè)磁致伸縮薄膜14A和14B的軸向上的寬度。通過(guò)電解電 鍍處理，磁致伸縮薄膜14A和14B在旋轉(zhuǎn)軸11的表面上被形成為磁致伸縮 材料鍍覆部分。在磁致伸縮材料鍍覆部分上實(shí)現(xiàn)磁各向異性處理，從而形成 具有石茲各向異性的磁致伸縮薄膜14A和MB。在下面的描述中，為了方便解釋，"磁致伸縮薄膜14A和14B"和"磁 致伸縮材料鍍覆部分(14A， 14B)"彼此相同，并根據(jù)制造的階段和情況而 被合適地使用。原則上，"磁致伸縮薄膜14A和14B"用于其中增加磁各向 異性而實(shí)現(xiàn)完成的階段，并且'^茲致伸縮材料鍍覆部分(14A， 14B)"用于 其之前階H如圖1中所示，對(duì)應(yīng)于形成在旋轉(zhuǎn)軸11的表面上兩個(gè)磁致伸縮薄膜14A 和14B而分別提供激勵(lì)線圈12和探測(cè)線圈13A和13B。更具體地，如圖1 中所示，探測(cè)線圈13A被設(shè)置在磁致伸縮薄膜14A的周圍，且其間具有間 隙。環(huán)形的探測(cè)線圈13A圍繞磁致伸縮薄膜14A的整個(gè)外圍，并且在探測(cè) 線圈13A的軸向上的寬度基本上等于在磁致伸縮薄膜14A的軸向上的寬度。 此外，探測(cè)線圈13B被設(shè)置在磁致伸縮薄膜14B的周圍，其間具有間隙。 類似地，環(huán)形的探測(cè)線圈13B圍繞磁致伸縮薄膜14B的整個(gè)外圍，并且在 探測(cè)線圈13B的軸向上的寬度基本上等于在磁致伸縮薄膜14B的軸向上的
寬度。此外，環(huán)形激勵(lì)線圈12分別設(shè)置在兩個(gè)探測(cè)線圈13A和13B的周圍。 如圖1中所示，分別對(duì)應(yīng)于f茲致伸縮薄膜14A和14B而單獨(dú)提供激勵(lì)線圈 12。實(shí)際上，分別示出一個(gè)激勵(lì)線圈12的兩個(gè)部分。通過(guò)利用在旋轉(zhuǎn)軸11 的外圍上提供的環(huán)形支撐構(gòu)架部件部分15A和15B，探測(cè)線圈13A和13B 和激勵(lì)線圈12纏繞在;茲致伸縮薄膜14A和14B的外圍空間上，從而圍繞旋 轉(zhuǎn)軸11。圖2概念性地示出了為了旋轉(zhuǎn)軸11的磁致伸縮薄膜14A和14B而設(shè)置 的激勵(lì)線圈12和探測(cè)線圈13A和DB之間的電關(guān)系。用于一直為激勵(lì)而供 給交流電的AC電源16連接至對(duì)磁致伸縮薄膜14A和14B共有設(shè)置的激勵(lì) 線圈12。此外，從對(duì)應(yīng)于磁致伸縮薄膜14A和14B而設(shè)置的探測(cè)線圈13A 和13B的輸出端分別輸出對(duì)應(yīng)于將成為檢測(cè)目標(biāo)的扭矩的感應(yīng)電壓Va和 Vb。通過(guò)例如利用Ni-Fe電鍍的電解電鍍處理制作在旋轉(zhuǎn)軸11的兩個(gè)位置 中的小直徑部分lle和llf的表面上形成的磁致伸縮薄膜14A和14B，并且 該磁致伸縮薄膜14A和14B具有磁各向異性。兩個(gè)磁致伸縮薄膜14A和14B 被制備成在彼此的反向上分別具有磁各向異性。當(dāng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)力產(chǎn)生的扭矩作 用于旋轉(zhuǎn)軸11時(shí)，通過(guò)利用在磁致伸縮薄膜14A和14B周圍提供的探測(cè)線 圈13A和13B檢測(cè)在磁致伸縮薄膜14A和14B上產(chǎn)生的反向磁致伸縮特性。如圖4中所示，例如，磁致伸縮扭矩傳感器IO作為轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分 被結(jié)合進(jìn)入電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向軸中。此外，當(dāng)具有組成磁致伸縮扭矩 傳感器的磁致伸縮薄膜的轉(zhuǎn)向軸(旋轉(zhuǎn)軸)被裝配進(jìn)入電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置中 時(shí)，它一皮通過(guò)軸承裝配進(jìn)入外殼中。如上面所述，在旋轉(zhuǎn)軸11的兩個(gè)位置中的小直徑部分lie和llf的直 徑d2被設(shè)定為小于在其三個(gè)位置中大直徑部分1 lb、 1 lc和1 Id的直徑d，， 并且在兩個(gè)位置中的小直徑部分lle和llf的外圍表面上分別形成磁致伸縮 薄膜14A和14B。因此可以避免在旋轉(zhuǎn)軸11上形成的磁致伸縮薄膜14A和 14B與軸承接觸而被損壞。在圖4中，如參照?qǐng)D1至3描述的那些基本上相 同的部件具有相同的附圖標(biāo)記。圖4示出了轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20、轉(zhuǎn)向軸 21 (對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸11)的支撐結(jié)構(gòu)、齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)34、功率傳送機(jī)構(gòu) 35和轉(zhuǎn)向力幫助電動(dòng)機(jī)42的結(jié)構(gòu)。在圖4中，轉(zhuǎn)向軸21的上部耦合至交通工具的方向盤(未示出)。方向
盤21的下部被組成為通過(guò)齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)34傳送轉(zhuǎn)向力至具有齒條軸的 軸。通過(guò)利用磁致伸縮扭矩傳感器10組成在方向盤21的上部上附加提供的 轉(zhuǎn)向扭矩4全測(cè)部分20。轉(zhuǎn)向扭矩4企測(cè)部分20對(duì)應(yīng)于磁致伸縮扭矩傳感器10， 并且進(jìn)一步地，在其上形成磁致伸縮薄膜14A和14B的轉(zhuǎn)向軸21的一部分 S十應(yīng)于凝」轉(zhuǎn)軸11。在形成齒輪箱31的外殼31a中，通過(guò)兩個(gè)軸承部分32和33旋轉(zhuǎn)支撐 轉(zhuǎn)向軸21。齒條和小齒輪機(jī)構(gòu)34和功率傳送機(jī)構(gòu)35被容納在外殼31a中。轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20 (磁致伸縮扭矩傳感器10)被附加提供至轉(zhuǎn)向軸 21。在轉(zhuǎn)向軸21上形成石茲致伸縮薄膜14A和14B，在支撐構(gòu)架部件部分15A 和15B和對(duì)應(yīng)于磁致伸縮薄膜14A和14B的軛部分36A和36B上支撐和提 供激勵(lì)線圈12和#:測(cè)線圈13A和13B。利用蓋37阻塞外殼31a的上部開(kāi)口 。在軸承部分32和33之間定位在 轉(zhuǎn)向軸21的下端上提供的小齒輪38。齒條軸39通過(guò)齒條導(dǎo)引40引導(dǎo)，并 通過(guò)壓縮彈簧41被激勵(lì)，并因此被朝向小齒輪38側(cè)推動(dòng)。通過(guò)固定至被耦 合至轉(zhuǎn)向力幫助電動(dòng)機(jī)42輸出軸的傳送軸43的蝸輪44,以及固定至轉(zhuǎn)向軸 21的蝸輪45,形成功率傳送機(jī)構(gòu)35。轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20連接至蓋37的 圓柱形部分37a的內(nèi)部部分。轉(zhuǎn)向扭矩4全測(cè)部分20 4僉測(cè)作用于轉(zhuǎn)向軸21的轉(zhuǎn)向扭矩。檢測(cè)值被輸入 至控制裝置(未示出)，并被用作為電動(dòng)機(jī)42產(chǎn)生合適的輔助轉(zhuǎn)向扭矩的參 考信號(hào)。當(dāng)從方向盤產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向扭矩作用于轉(zhuǎn)向軸21時(shí)，轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部 分20電檢測(cè)隨著來(lái)自探測(cè)線圈13A和13B的各個(gè)輸出端的感應(yīng)電壓Va和 Vb的交化，而在轉(zhuǎn)向軸21上產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于扭轉(zhuǎn)的》茲致伸縮薄膜14A和14B 的磁特性變化。當(dāng)轉(zhuǎn)向作用于轉(zhuǎn)向軸21時(shí)，在轉(zhuǎn)向軸21上產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。結(jié)果，在磁致伸 縮薄膜14A和14B上產(chǎn)生石茲致伸縮效應(yīng)。在轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20中， 一直 從AC電源16供給用于激勵(lì)的電流至激勵(lì)線圈12。因此，通過(guò)磁致伸縮薄 膜14A和14B中磁致伸縮效應(yīng)引起的磁場(chǎng)的變化^皮檢測(cè)為通過(guò)探測(cè)線圈13A 和13B感應(yīng)的電壓Va和Vb的變化。依據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩4全測(cè)部分20，根據(jù)感應(yīng) 電壓Va和Vb的変化，兩個(gè)感應(yīng)電壓Va和VB之間的差被作為檢測(cè)電壓值 輸出，因此，根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分.20的輸出電壓值(VA-VB)，可以檢測(cè) 被施加至轉(zhuǎn)向軸21的轉(zhuǎn)向扭矩的方向和振幅。
參照?qǐng)D4，更詳細(xì)地給出描述。圖5是示出了如上面描述的兩個(gè);茲致伸 縮薄膜14A和14B的各個(gè)f茲致伸縮特性曲線51A和51B的曲線圖。在圖5 中，橫坐標(biāo)軸表示被施加至轉(zhuǎn)向軸21的轉(zhuǎn)向扭矩，其中正側(cè)(+ )對(duì)應(yīng)于向 右旋轉(zhuǎn)，并且負(fù)側(cè)(-)對(duì)應(yīng)于向左旋轉(zhuǎn)。此外，圖5中的縱坐標(biāo)軸表示電 壓軸。
針對(duì)磁致伸縮薄膜14A和14B的i"茲致伸縮特性曲線51A和51B表示同 一時(shí)刻的探測(cè)線圈13A和13B的探測(cè)輸出特性。更具體地，通過(guò)公共激勵(lì) 線圈12供給用于激勵(lì)的交流電至具有磁致伸縮特性曲線51A和51B的磁致 伸縮薄膜14A和14B,并且探測(cè)線圈13A和13B響應(yīng)用于激勵(lì)的AC電流 輸出感應(yīng)電壓。因此，探測(cè)線圈13A和13B的感應(yīng)電壓的變化特性對(duì)應(yīng)于 磁致伸縮薄膜14A和14B的磁致伸縮特性曲線51A和51B。換句話說(shuō)，磁 致伸縮特性曲線51A表示從探測(cè)線圈13A輸出的感應(yīng)電壓Va的交化特性。 另一方面，石茲致伸縮特性曲線51B表示從探測(cè)線圈13B輸出的感應(yīng)電壓VB 的變化特性。
依據(jù)磁致伸縮特性曲線51A,從探測(cè)線圈13A輸出的感應(yīng)電壓Va的植 具有這樣的特性轉(zhuǎn)向扭矩的值從負(fù)區(qū)域變化至正區(qū)域，并且進(jìn)一步地，當(dāng) 逐漸達(dá)到轉(zhuǎn)向扭矩的正值Tl時(shí)，基本上線性特性地增加，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩具有 正值T1時(shí)獲得峰值，并當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩從T1進(jìn)一步增加時(shí)逐漸減小。另一方面， ^磁致伸縮特性曲線51B具有這樣的特性從探測(cè)線圈13B輸出的感應(yīng)電壓 VB的值逐漸增加，直至轉(zhuǎn)向扭矩的值達(dá)到負(fù)值-Tl，當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩具有負(fù)值-Tl 時(shí)獲得峰值，并當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩從-Tl進(jìn)一步增加時(shí)基本上線性特性地減小，并 從負(fù)區(qū)域至正區(qū)域而改變。
如圖5中所示，涉及探測(cè)線圈13A的-茲致伸縮特性曲線51A和涉及探 測(cè)線圈13B的磁致伸縮特性曲線51B關(guān)于包括點(diǎn)的縱坐標(biāo)軸具有基本上線 對(duì)稱的關(guān)系，在所述點(diǎn)上，磁致伸縮特性曲線通過(guò)事實(shí)的反映而彼此相交， 所述事實(shí)是它們?cè)诟鱾€(gè)磁致伸縮薄膜14A和14B中彼此反向的方向上具有 》茲各向異性。
在圖5中示出的直線52表示基于一值產(chǎn)生的圖，該值通過(guò)從磁致伸縮 特性曲線51A的每一個(gè)值減去磁致伸縮特性曲線51B的每一個(gè)對(duì)應(yīng)值來(lái)獲 得，磁致伸縮特性曲線51B的每一個(gè)對(duì)應(yīng)值被獲得作為探測(cè)線圈13B的輸 出電壓，在^f茲致伸縮特性曲線51A和51B的公共區(qū)域即具有基本上線性特
性的區(qū)域中，獲得^磁致伸縮特性曲線51A的每一個(gè)值作為探測(cè)線圈13A的 輸出電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)向扭矩是零時(shí)，從探測(cè)線圈13A和13B的輸出感應(yīng)電壓彼 此相等。因此，其之間的差具有零值。在轉(zhuǎn)向扭矩;險(xiǎn)測(cè)部分20中，使用被 認(rèn)為在^f茲致伸縮特性曲線51A和51B中的轉(zhuǎn)向扭矩的中性點(diǎn)(零點(diǎn))附近 具有基本上恒定的梯度的區(qū)域。因此，直線52被形成為具有基本上線性的 特性。參照直線52的特性圖，圖5中的縱坐標(biāo)軸意思是表示差分電壓的值 的軸。為特性圖的直線52是通過(guò)原點(diǎn)(0， 0)的直線，并存在于縱坐標(biāo)和 橫坐標(biāo)軸的正和負(fù)側(cè)上。獲得轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20的檢測(cè)輸出值作為如上 面所述的從探測(cè)線圈13A和13B的輸出感應(yīng)電壓之差(VA-VB)，因此4艮據(jù) 利用直線52的事實(shí)，可以檢測(cè)被施加至轉(zhuǎn)向軸21的轉(zhuǎn)向扭矩的方向和振幅。
如上面所述，根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20的輸出值，可以取得對(duì)應(yīng)于與 輸入到轉(zhuǎn)向軸21 (旋轉(zhuǎn)軸11)的轉(zhuǎn)向扭矩相關(guān)的旋轉(zhuǎn)方向和振幅的檢測(cè)信 號(hào)。更具體地，根據(jù)從轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20輸出的檢測(cè)值，可以知道作用 于轉(zhuǎn)向軸21的轉(zhuǎn)向扭矩的旋轉(zhuǎn)方向和振幅。
換句話說(shuō)，根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩輸出轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20的檢測(cè)值作為直線 52上的任何點(diǎn)。當(dāng)在橫坐標(biāo)軸中的正側(cè)上定位檢測(cè)值時(shí)，判定轉(zhuǎn)向扭矩具有 向右旋轉(zhuǎn)方向。當(dāng)在橫坐標(biāo)軸中的負(fù)側(cè)上定位檢測(cè)值時(shí)，判定轉(zhuǎn)向扭矩具有 向左旋轉(zhuǎn)方向。此外，檢測(cè)值的縱坐標(biāo)軸上的絕對(duì)值為轉(zhuǎn)向扭矩的振幅。因 此，通過(guò)轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20利用直線52的特性。因此，可以根據(jù)探測(cè)線 圈13A和13B的輸出電壓值檢測(cè)轉(zhuǎn)向扭矩。此外，通過(guò)利用磁致伸縮扭矩 傳感器，可以制備穩(wěn)定的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。
下面，參照?qǐng)D6至11，給出制造磁致伸縮扭矩傳感器10的方法的描述。 在圖6中示出的制造磁致伸縮扭矩傳感器10的方法的主要部分表示用于制 造磁致伸縮扭矩傳感器10的旋轉(zhuǎn)軸11的過(guò)程。
在圖6中，通過(guò)磁致伸縮薄膜形成步驟Pl,磁各向異性添加步驟P2， 特性穩(wěn)定化步驟P3和檢查步驟P4粗略地組成用于制造旋轉(zhuǎn)軸11的過(guò)程。 特性穩(wěn)定化步驟P3包括退火步驟P31。此外，在檢查步驟P4處，檢查被制 造的旋轉(zhuǎn)軸的質(zhì)量。為了完成磁致伸縮扭矩傳感器10，在檢查步驟P4之后 提供比如激勵(lì)線圖12和旋轉(zhuǎn)軸11上的探測(cè)線圈13A和13B的添加探測(cè)器 的探測(cè)器添加步驟。
首先，執(zhí)行磁致伸縮薄膜形成步驟P1。在磁致伸縮薄膜形成步驟P1處，
通過(guò)電解電鍍處理，作為是爽轉(zhuǎn)軸11的小直徑部分lle和llf的外圍表面上
的磁致伸縮薄膜的基礎(chǔ)的一部分地形成磁致伸縮電路部分。
在磁致伸縮薄膜形成步驟P1處，首先實(shí)施預(yù)處理，例如清洗被形成為
具有大直徑部分llb至lld和小直徑部分lle和llf的形狀的旋轉(zhuǎn)軸(步驟 Sll)。然后，實(shí)施電解電鍍(步驟S12)。在電解電鍍步驟處，應(yīng)用^f茲致伸 縮材料，以便在旋轉(zhuǎn)軸11的上和下部中的小直徑部分lle和llf中具有預(yù)定 薄膜厚度。通過(guò)將在下面被描述的后處理，上和下磁致伸縮材料鍍覆部分充 當(dāng)具有磁各向異性的磁致伸縮薄膜14A和14B。之后進(jìn)行干燥(步驟S13 )。 在磁致伸縮薄膜形成步驟P1處，電解電鍍方法用于在旋轉(zhuǎn)軸11的預(yù)定 部分的表面上形成^茲致伸縮薄膜14A和14B。然而，通過(guò)除電解電鍍方法之 外的方法也可以形成用于在旋轉(zhuǎn)軸11中形成;茲致伸縮薄膜14A和14B的基 礎(chǔ)部分，例如濺射方法，比如離子鍍方法之類的PVD方法，或等離子噴涂 方法。
下面，執(zhí)行磁各向異性添加步驟P2。在磁各向異性添加步驟P2處，磁 各向異性被添加至形成于旋轉(zhuǎn)軸11上的兩個(gè)上和下部中的小直徑部分lie 和llf的磁致伸縮材料鍍覆部分，因此形成磁致伸縮薄膜14A和14B。磁各 向異性添加步驟P2具有在上側(cè)上的磁致伸縮材料鍍覆部分上實(shí)現(xiàn)高頻加熱 的步驟S21和在下側(cè)上的^l致伸縮材料鍍覆部分上實(shí)現(xiàn)高頻加熱的步驟 S22。
圖7是示出了在磁各向異性添加步驟P2的步驟S21和S22處被執(zhí)行的 工藝步驟的流程圖。
通過(guò)以下步驟組成步驟S21,步驟S21用于在磁各向異性添加步驟P2 處的上磁致伸縮材料鍍覆部分上實(shí)現(xiàn)高頻加熱步驟S201，首先被執(zhí)行且 用于通過(guò)扭矩施加設(shè)備施加預(yù)定扭轉(zhuǎn)扭矩至旋轉(zhuǎn)軸11;熱處理步驟S202， 其接著被執(zhí)行，用于在其中施加預(yù)定扭轉(zhuǎn)扭矩的狀態(tài)中僅針對(duì)預(yù)定時(shí)間提供 高頻至旋轉(zhuǎn)軸11的上》茲致伸縮材料鍍覆部分，并通過(guò)電》茲感應(yīng)實(shí)施熱處理； 步驟S203，其隨后自然冷卻被加熱的旋轉(zhuǎn)軸11;以及用于添加磁各向異性 至上磁致伸縮材料鍍覆部分的最后釋放扭轉(zhuǎn)扭矩的扭矩釋放步驟S204,從 而形成石茲致伸縮薄膜14A。
在加熱處理步驟S202處，在旋轉(zhuǎn)軸11的上磁致伸縮材料鍍覆部分中設(shè) 置通過(guò)一繞組線圈部分形成的感應(yīng)加熱線圈，并從高頻電源供給預(yù)定高頻至
感應(yīng)加熱線圈，從而僅在上-茲致伸縮材料鍍覆部分上實(shí)現(xiàn)高頻加熱。
圖8是示出了在這種情況中旋轉(zhuǎn)軸11和感應(yīng)加熱線圈之間的定位關(guān)系 的截面圖。在圖8中，RC表示具有一繞組線圈部分的感應(yīng)加熱線圈。旋轉(zhuǎn)
軸11在兩個(gè)位置中具有小直徑部分lle和llf，以及在各個(gè)小直徑部分lie 和llf的徑向上在兩側(cè)上定位的大直徑部分llb、 llc和lld。在兩個(gè)位置中 的小直徑部分lle和llf的各個(gè)表面上形成磁致伸縮材料鍍覆部分，也就是 磁致伸縮薄膜14A和14B。根據(jù)磁致伸縮材料鍍覆部分被設(shè)定為磁致伸縮薄 膜14A和14B的假定給出描述。
當(dāng)通過(guò)感應(yīng)加熱線圈RC加熱磁致伸縮薄膜14A時(shí)，》茲致伸縮薄膜14A 的上部大直徑部分llb和感應(yīng)加熱線圈RC的對(duì)應(yīng)部分之間的距離與下部大 直徑部分11 c和感應(yīng)加熱線圈RC的對(duì)應(yīng)部分之間的距離被設(shè)定為彼此相等， 也就是一皮表示為DIO。因此，當(dāng)通過(guò)感應(yīng)加熱線圈RC的高頻加熱熱處理》茲 致伸縮薄膜14A時(shí)，磁致伸縮薄膜14A的上端附近的大直徑部分lib的一 部分中的加熱狀態(tài)等于下端附近大直徑部分lie的一部分的的加熱狀態(tài)。因 此，磁致伸縮薄膜14A上軸向上的溫度分布是均勻的，從而可以制備具有均 勻的磁各向異性的磁致伸縮薄膜14A。因此，可以獲得具有檢測(cè)靈敏度變化 非常小的^f茲致伸縮扭矩傳感器。
此外，在其上形成^茲致伸縮薄膜14A和14B的小直徑部分lie和llf 的軸向上的長(zhǎng)度(寬度)基本上等于其中感應(yīng)加熱線圈RC的內(nèi)周面上形成 有凹入部分的一部分RC1的寬度。為此，當(dāng)通過(guò)利用感應(yīng)加熱線圈RC實(shí)施 高頻加熱以熱處理石茲致伸縮薄膜時(shí)，可以以基本上均勻的溫度分布加熱石茲致 伸縮薄膜，從而可以制備具有均勻磁各向異性的磁致伸縮薄膜。因此，可以
獲得具有檢測(cè)靈敏度變化非常小的磁致伸縮扭矩傳感器。
通過(guò)步驟S201至S204,將石茲各向異性添加至旋轉(zhuǎn)軸11的上磁致伸縮 材料鍍覆部分。因此，形成具有磁各向異性的磁致伸縮薄膜14A。
類似地，也在用于旋轉(zhuǎn)軸11的下磁致伸縮材料鍍覆部分的高頻加熱步 驟S22中，執(zhí)行步驟S201至S204,并將如上面所迷的相同磁各向異性添加 至下磁致伸縮材料鍍覆部分。因此，形成具有磁各向異性的磁致伸縮薄膜 14B。在這種情況中，當(dāng)將磁各向異性添加至下^ 茲致伸縮材料鍍覆部分時(shí)， 至旋轉(zhuǎn)軸11的扭矩的施加方向被設(shè)定為與磁致伸縮薄膜14B的磁各向異性 反向。
此外，參照?qǐng)D9和10，將以原理詳細(xì)地描述用于添加磁各向異性至磁
致伸縮材料鍍覆部分以在磁各向異性添加步驟P2處形成磁致伸縮薄膜14A 的機(jī)構(gòu)。
在圖9中，參照在垂直方向上示出的旋轉(zhuǎn)軸11的徑向上的溫度分布(1 ) 和變形分布(2),描述了四種狀態(tài)，包括(a)扭矩施加狀態(tài)，(b)感應(yīng)加 熱狀態(tài)，(c)鍍覆部分變形釋放狀態(tài)，以及(d)在相反方向上扭矩釋放狀 態(tài)。扭矩施加狀態(tài)(a)，感應(yīng)加熱狀態(tài)(b)，鍍覆部分變形釋放狀態(tài)(c), 以及扭矩釋放狀態(tài)(d)分別對(duì)應(yīng)于圖7中的步驟S201、 S202、 S203和S204。 在圖9的(1)和(2)中，軸61和62分別表示溫度和變形。
在圖9的(a)中，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)扭矩Tq作用于旋轉(zhuǎn)軸11上，以施加應(yīng)力 至旋轉(zhuǎn)軸ll的圓周表面。因此，扭轉(zhuǎn)扭矩Tq起作用。在這種情況中，旋轉(zhuǎn) 軸11的徑向上的變形分布被設(shè)定為從外周緣方向上的旋轉(zhuǎn)軸11的中心上定 位的軸中心lla增加的分布ST1。也在考慮變形的分布方向，分布ST1在軸 中心lla的右和左側(cè)處反向。因此，在正側(cè)(+ )中示出右側(cè)上的變形分布， 并且在負(fù)側(cè)(-)中示出左側(cè)上的變形分布。此外，在圖9的(a)中，以虛 線示出在旋轉(zhuǎn)軸11的徑向上的溫度分布，該溫度分布并因此被從外周緣方 向上的旋轉(zhuǎn)軸11的軸中心lla設(shè)置為室溫下的恒定分布Tl。室溫是旋轉(zhuǎn)軸 11的參考溫度。
在圖9的(b)中，利用作用于旋轉(zhuǎn)軸11上的扭轉(zhuǎn)扭矩Tq，通過(guò)感應(yīng) 加熱線圈圍繞^磁致伸縮材料鍍;f隻部分，并且產(chǎn)生高頻電流流動(dòng)至感應(yīng)加熱線 圈，以熱處理磁致伸縮材料鍍覆部分。在圖9的(b)中，在旋轉(zhuǎn)軸ll的徑 向上的變形分布和圖9的(a)中的相同。此外，在旋轉(zhuǎn)軸ll的徑向上的溫 度分布被設(shè)定為從更接近的部分朝向外周緣至旋轉(zhuǎn)軸11的外周緣部分快速 增加的分布T2。
在圖9的(c)中，實(shí)施冷卻。結(jié)果，在磁致伸縮材料鍍覆部分中產(chǎn)生 蠕變，從而使磁致伸縮材料鍍覆部分中的變形是零。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸11的徑 向上的變形分布被表示為ST2。在圖9的(c)的狀態(tài)中示出的步驟是在熱 處理后自然進(jìn)行冷卻的步驟S203。旋轉(zhuǎn)軸11徑向上的溫度分布T2的形狀 基本上不變，但是隨著冷卻過(guò)程的過(guò)渡溫度整體上降低。
在圖9的(d)中，在冷卻之后釋放被施加至旋轉(zhuǎn)軸11的扭轉(zhuǎn)扭矩Tq。 因此，實(shí)現(xiàn)扭矩釋放。因此，如在變形分布ST3中示出的，旋轉(zhuǎn)軸ll中的
徑向上的變形分布是零。另一方面，如變形分布ST3中示出的，僅在石茲致伸 縮材料鍍覆部分中產(chǎn)生變形分布。結(jié)果，通過(guò)變形分布ST3，磁各向異性可 被添加至磁致伸縮材料鍍覆部分。因此，可以形成具有磁各向異性的磁致伸 縮薄膜14A。在圖9(d)中，溫度分布被減小至如T3中示出的整體上的平 滑分布。
當(dāng)形成磁致伸縮薄膜14B時(shí)，添加反向磁各向異性至》茲致伸縮薄膜14A 中。因此，施加與扭轉(zhuǎn)扭矩Tq反向的逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)扭矩，以便執(zhí)行該過(guò)程。
圖10示出了旋轉(zhuǎn)軸11的兩個(gè)上和下部中提供的磁致伸縮材料鍍覆部分 的阻抗特性ZQ和通過(guò)添加》茲各向異性至^f茲致伸縮鍍覆部分形成的石茲致伸縮 薄膜14A和14B的阻抗特性Za和Zb。在困10中，橫坐標(biāo)軸表示扭矩(Nm), 并且縱坐標(biāo)軸表示阻抗(Q )。在磁致伸縮薄膜14A的情況中，通過(guò)添加》茲 各向異性，在添加磁各向異性的先前階段中將磁致伸縮材料鍍覆部分的阻抗 特性Z。改變成阻抗特性ZA,或者在磁致伸縮薄膜14B的情況中，將其改變 成阻抗特性Zb。磁致伸縮薄膜14A具有阻抗特性Za。因此，對(duì)應(yīng)于磁致伸 縮薄膜14B的探測(cè)線圈13A具有磁致伸縮特性曲線51A。此外，磁致伸縮 薄膜14B具有阻抗Zb。因此，對(duì)應(yīng)于磁致伸縮薄膜14B的探測(cè)線圈13B具 有磁致伸縮特性曲線51B。
在圖10中，在范圍73中，獲得阻抗特性ZA和ZB的重疊部分作為基本 上線性的變化特性。范圍73被利用為磁致伸縮扭矩傳感器10的傳感器利用 范圍(sensor using range )。
圖11示出了依據(jù)實(shí)施例通過(guò)添加磁各向異性至旋轉(zhuǎn)軸100中的磁致伸 縮材料鍍覆部分形成的磁致伸縮薄膜104的阻抗特性Zw和通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸11 形成的磁致伸縮薄膜14A的阻抗特性Za。從圖11,明顯地，依據(jù)實(shí)施例通 過(guò)旋轉(zhuǎn)軸11提高了磁致伸縮薄膜14A的磁致伸縮特性。
返回圖6，給出描述。在磁各向異性添加步驟P2之后實(shí)施特性穩(wěn)定化 步驟P3。在特性穩(wěn)定化步驟P3處，實(shí)施退火步驟P31。在退火步驟P31處， 例如在其中使用轉(zhuǎn)向扭矩檢測(cè)部分20的情況中，在等于或高于使用溫度處， 實(shí)施熱處理預(yù)定時(shí)間。
在退火步驟P31之后，實(shí)施以采樣檢測(cè)為形式而執(zhí)行的檢測(cè)步驟P4。
然后，提供設(shè)置檢測(cè)器比如激勵(lì)線圈的檢測(cè)器設(shè)置步驟(未示出)，并 在旋轉(zhuǎn)軸11的磁致伸縮薄膜14A和14B周圍設(shè)置用于檢測(cè)磁致伸縮特性變
化的檢測(cè)裝置。通過(guò)這些步驟，完成磁致伸縮扭矩傳感器10。
如上面所述地，依據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，磁致伸縮薄膜中的溫度分 布可以是均勻的，并且在加熱磁致伸縮薄膜的步驟處可以制備具有均勻的磁 各向異性的磁致伸縮薄膜。因此，可以獲得具有檢測(cè)靈敏度變化非常小的磁 致伸縮扭矩傳感器。
以可以理解和實(shí)施本發(fā)明的這種方式已經(jīng)示意性示出了在實(shí)施例中描 述的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸和設(shè)置關(guān)系，并且進(jìn)一步地，每一結(jié)構(gòu)(材料)的數(shù) 值和成分僅是描迷性的。因此，本發(fā)明不局限于上面描述的實(shí)施例，而是可 以進(jìn)行成為各種結(jié)構(gòu)的變化，只要不脫離在權(quán)利要求中描述的技術(shù)思想的范 圍。
用于通過(guò)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)向扭矩的磁致伸縮扭矩傳感器采 用本發(fā)明。
本申請(qǐng)要求于2006年3月20日申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枮镹o.2006-077099的日本專 利申請(qǐng)的外國(guó)優(yōu)先權(quán)，在此將其整個(gè)內(nèi)容并入作為參考。
權(quán)利要求
1、一種磁致伸縮扭矩傳感器，包括在其上形成至少一個(gè)磁致伸縮薄膜的旋轉(zhuǎn)軸，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸具有小直徑部分和在該小直徑部分的兩端側(cè)上定位的大直徑部分，在所述小直徑部分的軸向上的長(zhǎng)度相對(duì)于在高頻加熱步驟使用的感應(yīng)加熱線圈的線圈寬度來(lái)確定，以及所述磁致伸縮薄膜設(shè)置在所述小直徑部分上。
2、 依據(jù)權(quán)利要求1的磁致伸縮扭矩傳感器，其中，在所述小直徑部分 的兩端側(cè)上定位的兩個(gè)大直徑部分的直徑彼此相等。
3、 依據(jù)權(quán)利要求1的磁致伸縮扭矩傳感器，其中，兩個(gè)相應(yīng)的大直徑 部分和感應(yīng)加熱線圈的對(duì)應(yīng)部分之間的距離彼此相等。
4、 一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，包括用于添加輔助4丑矩至轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動(dòng)才幾； 用于檢測(cè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向扭矩的轉(zhuǎn)向扭矩傳感器；以及 用于至少根據(jù)從轉(zhuǎn)向扭矩傳感器發(fā)送的轉(zhuǎn)向扭矩信號(hào)控制所述電動(dòng)機(jī) 的驅(qū)動(dòng)操作的控制器，其中轉(zhuǎn)向扭矩傳感器被設(shè)定為是依據(jù)權(quán)利要求1的磁致伸縮扭矩傳感器。
5、 一種旋轉(zhuǎn)軸，包括 具有第一直徑的第一部分，在軸向上鄰近第一部分并具有第二直徑的第二部分，其中第二直徑小于 第一直徑；第三部分，位于第一部分的相對(duì)側(cè)，在軸向上鄰近第二部分，并具有第 一直徑；第四部分，位于第二部分的相對(duì)側(cè)，在軸向上鄰近第三部分，并具有第 二直徑；第五部分，位于第三部分的相對(duì)側(cè)，在軸向上鄰近第四部分，并具有第 一直徑；設(shè)置在第二部分上的第 一磁致伸縮薄膜； 設(shè)置在第四部分上的第二磁致伸縮薄膜。
全文摘要
磁致伸縮扭矩傳感器是具有旋轉(zhuǎn)軸(11)的磁致伸縮扭矩傳感器(10)，在該旋轉(zhuǎn)軸(11)上形成至少一個(gè)磁致伸縮薄膜(14A或14B)，并具該磁致伸縮扭矩傳感器有這種結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸(11)具有小直徑部分(11e和11f)和在小直徑部分的兩端側(cè)上定位的大直徑部分(11b、11c和11d)，并且在小直徑部分的軸向上的長(zhǎng)度相對(duì)于在高頻加熱步驟使用的感應(yīng)加熱線圈的線圈寬度來(lái)確定，并且磁致伸縮薄膜在小直徑部分上形成。
文檔編號(hào)B62D5/04GK101126667SQ200710109738
公開(kāi)日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者吉本信彥, 唐澤均, 星智弘, 福田佑一 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社