JPH04301517A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性材料からなる運動
体の位置検出を行う位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の動力伝達軸等の回転軸部材に作
用するトルクを検出するトルク検出装置等においては、
回転軸部材の回転角度位置等の検出を精度良く行い得る
ようにすることが肝要である。このため、特開昭６２−
２３９０３１号公報に開示されているように、例えばト
ルク検出装置においては、回転軸部材にロータリエンコ
ーダを設け、これにより、回転軸部材の回転角度位置検
出を精度良く行うようにする工夫がなされている。

【０００３】しかしながら、このような位置検出装置に
あっては、回転軸部材にスリット、歯車等を設ける必要
があり、装置が大きく重くなり、かつ、構造上組み付け
の精度を要する。しかも、これをトルク検出装置に用い
る場合、回転軸部材に１対のロータリエンコーダを設け
、各エンコーダの検出信号の位相差からねじれ角を求め
てトルク検出を行うこととなるが、回転軸部材にねじれ
残留歪が蓄積されると両エンコーダ間の相対位置がずれ
るため、トルク検出精度が経時劣化することとなる。 これを位置検出装置として考えると、位置検出のための
初期位置にずれを生ずることとなる。

【０００４】これに対し、回転軸部材等の運動体の表面
に磁気記録層を形成し、この磁気記録層と対向するよう
に該磁気記録層に近接して磁気ヘッドを配置し、この磁
気ヘッドを介して磁気記録層に対する位置信号の記録再
生を行うようにすることが考えられる。このようにすれ
ば、運動体に機械加工を施したり、スリップリング等の
余分な機構部品を付加したりする必要がなく、また、初
期位置にずれが生じても、位置信号の記録更新が可能で
あるため、このずれを容易に修正することができる。つ
まり、位置検出装置を、小型で簡単な構成とすることが
でき、かつ、取付作業や経年変化による位置検出誤差が
生じるのを防止することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな位置検出装置にあっては、上記運動体が炭素鋼製動
力伝達軸等のように磁性材料からなる場合には、磁気記
録層に対する位置信号の記録再生の際に、次のような問
題が生じる。

【０００６】すなわち、まず、位置信号記録の際に磁気
記録層のみならずその下の運動体をも磁化することとな
るため、上記運動体が非磁性材料からなる場合に比して
、位置信号再生の際に磁気ヘッドに作用する磁気記録層
からの漏洩磁束が減少する。そして、これにより、再生
信号出力の低下や、磁気ヘッドおよび磁気記録層間のス
ペーシング特性（磁気ヘッドおよび磁気記録層間の距離
の増加に対する信号電圧の減少割合）の悪化が発生する
。

【０００７】また、運動体の影響により、再生信号の信
号波形の歪が大きくなる。

【０００８】さらに、運動体が回転軸部材の場合には、
回転軸部材一回転分の位置信号記録がなされることとな
るが、その一回転の最後で位置信号を遮断する際に生じ
る誘導起電力により、位置信号の継ぎ目に大きなパルス
信号が記録されてしまうので、位置信号として信頼性に
欠けたものとなってしまう。例えば、このような位置信
号を用いて回転軸部材のトルク検出を行った場合には、
トルク検出誤差の発生要因となる。

【０００９】なお、運動体の表面に予め所定厚の非磁性
層を形成しておき、この非磁性層の上に磁気記録層を形
成するようにすれば、上記問題点を解決することが可能
であるが、このようにした場合には、運動体の表面に多
層膜を形成することとなるため、その製造工程が複雑に
なるという欠点がある。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、運動体が磁性材料からなる場合であっ
ても、位置検出精度に優れ、かつ、製造容易な位置検出
装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、位置信号記録の際に磁気ヘッドから磁気記録層に
作用する磁界よりも所定量弱い磁界を磁気記録層に作用
させることにより、位置信号記録の際に磁化された運動
体の消磁を行うようにし、もって、上記目的達成を図る
ようにしたものである。

【００１２】すなわち、磁性材料からなる運動体の位置
検出を行う位置検出装置であって、前記運動体の表面に
形成された磁気記録層と、◆この磁気記録層と対向する
ように該磁気記録層に近接して配置された磁気ヘッドと
、◆この磁気ヘッドを介して前記磁気記録層に対する位
置信号の記録再生を行う記録再生手段と、◆前記運動体
が運動したとき、前記磁気記録層における前記磁気ヘッ
ド対向部位の移動軌跡上の部位と対向するように、前記
磁気記録層に近接して配置され、前記記録再生手段によ
る位置信号記録の際に前記磁気ヘッドから前記磁気記録
層に作用する磁界よりも所定量弱い磁界を前記磁気記録
層に作用させる磁界発生体と、を備えてなることを特徴
とするものである。

【００１３】上記「運動体」は、回転軸部材等の回転運
動体はもちろん、直線運動体、らせん運動体等をも含む
概念である。

【００１４】上記「磁気記録層に作用する磁界よりも所
定量弱い磁界」とは、位置信号が記録された磁気記録層
についてはその記録磁化を消去することなく、かつ、こ
の位置信号記録の際に磁化された運動体についてはその
記録磁化を消去することができる強さの範囲内の磁界を
意味する。

【００１５】上記「磁界発生体」は、位置信号記録の際
に磁気ヘッドから磁気記録層に作用する磁界よりも所定
量弱い磁界を磁気記録層に作用させることができるもの
であれば、特定の構成に限定されるものではなく、例え
ば、磁石（永久磁石、電磁石）、磁気ヘッド等が採用可
能である。

【００１６】

【発明の作用および効果】上記構成に示すように、運動
体が運動したとき、磁気記録層における磁気ヘッド対向
部位の移動軌跡上の部位と対向するように、磁気記録層
に近接して配置された磁界発生体が、記録再生手段によ
る位置信号記録の際に磁気ヘッドから磁気記録層に作用
する磁界よりも所定量弱い磁界を磁気記録層に作用させ
るようになっているので、位置信号が記録された磁気記
録層については消磁することなく、この位置信号記録の
際に磁化された運動体の消磁をすることができる。

【００１７】したがって、本発明によれば、運動体が磁
性材料からなる場合であっても再生時に運動体から受け
る影響を最小限に押えることができ、これにより、位置
検出装置を製造容易でかつ位置検出精度に優れたものと
することができる。

【００１８】また、運動体の表面に磁気記録層を形成し
、この磁気記録層と対向するように該磁気記録層に近接
して磁気ヘッドを配置し、この磁気ヘッドを介して磁気
記録層に対する位置信号の記録再生を行うようになって
いるので、従来のように、位置検出のために運動体に機
械加工を施したりスリップリング等の余分な機構部品を
付加する必要がない。

【００１９】したがって、本発明によれば、位置検出装
置を小型で簡単な構成とすることができ、かつ、取付作
業や経年変化による位置検出誤差が生じるおそれをなく
すことができる。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る位置検出装置の一実
施例を示す概要構成図である。

【００２２】この位置検出装置は、図２に示すトルク検
出装置の一部をなしているので、このトルク検出装置に
ついてまず説明する。

【００２３】このトルク検出装置は、磁性材料である炭
素鋼（Ｓ４５Ｃ）からなる回転軸部材１０に作用するト
ルクを検出するトルク検出装置であって、回転軸部材１
０の外周面上の２箇所にリング状に形成された磁気記録
層１２ａ，１２ｂと、これら各磁気記録層１２ａ，１２
ｂと対向するように回転軸部材１０の外周面に近接して
該回転軸部材１０の軸線方向に所定間隔Ｌをおいて配置
された１組の誘導型の磁気ヘッド１４ａ，１４ｂと、こ
れら各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して磁気記録層１
２ａ，１２ｂに位置信号を記録する信号記録回路１６と
、各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂおよび波形整形回路１８
を介して再生された位置信号相互間の位相差Δｔを検出
する位相差検出回路２０と、この位相差検出回路２０に
より検出された位相差Δｔに基づいて、回転軸部材１０
に作用するトルクＴを算出するトルク算出回路２２とを
備えてなっている。

【００２４】上記磁気記録層１２ａ，１２ｂは、エポキ
シ系の樹脂バインダ中にマグネタイト（Ｆｅ３　Ｏ４　
）等の磁気粉末を分散させたものを回転軸部材１０の外
周面に塗布することにより形成することができるが、こ
れ以外にも、例えば回転軸部材１０の外周面にフェライ
ト、磁性金属を無電解メッキすることにより形成するこ
とができる。

【００２５】次に、上記トルク検出装置によるトルク検
出方法について説明する。回転軸部材１０が負荷から解
放された状態で回転している際に、記録回路１４は記録
用信号としてパルス信号を両磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ
に同時に送り、それぞれの磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを
介して各磁気記録層１２ａ，１２ｂに同位相の位置信号
を記録する。この後、回転軸部材１０にトルクが加わっ
た状態において、各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して
上記位置信号を再生し、これらの再生信号Ｓａ１および
Ｓｂ１（図３）がそれぞれ波形整形回路１８に入力され
、この波形整形回路１８によって方形波信号Ｓａ２およ
びＳｂ２（図３）に波形整形されて位相差検出回路２０
に送出される。位相差検出回路２０においては、Ｓａ２
およびＳｂ２両信号の周波数ｆとそれぞれの信号の位相
差Δｔを検出し、そして、トルク算出回路２２において
は、位相差Δｔに基づいて、式（１）　に従い回転軸部
材１０に加わったトルク値Ｔを算出する。

【００２６】 　　　　　　　　　　　　　　Ｔ＝π２　Ｇｄ４　・Δ
ｔ・Ｎ／１６Ｌ　　　　　　（１）　◆ここで、Ｇは回
転軸部材１０の横弾性係数、ｄは回転軸部材１０の直径
、Ｎは回転軸部材１０の回転数である。

【００２７】図１に示すように、上記トルク検出装置に
おいて回転軸部材１０の回転角度位置検出を行う２つの
位置検出装置３０ａ，３０ｂは、上述した磁気記録層１
２ａ，１２ｂと、磁気ヘッド１４ａ，１４ｂと、磁気ヘ
ッド１４ａ，１４ｂを介して磁気記録層１２ａ，１２ｂ
に対する位置信号の記録再生を行う記録再生手段３２（
両位置検出装置３０ａ，３０ｂに共通であり、図２に示
す信号記録回路１６と波形整形回路１８とからなってい
る。）と、回転軸部材１０が回転したとき、磁気記録層
１２ａ，１２ｂにおける磁気ヘッド対向部位の移動軌跡
上（すなわち、回転軸部材１０の同一回転面上）の部位
と対向するように、磁気記録層１２ａ，１２ｂに近接し
て配置され、記録再生手段３２による位置信号記録の際
に磁気ヘッド１４ａ，１４ｂから磁気記録層１２ａ，１
２ｂに作用する磁界よりも所定量弱い静止磁界を磁気記
録層１２ａ，１２ｂに作用させる永久磁石３４ａ，３４
ｂ（磁界発生体）とを備えてなっている。

【００２８】上記磁気ヘッド１４ａ，１４ｂおよび永久
磁石３４ａ，３４ｂはハウジング４０に取り付けられて
いる。

【００２９】上記各永久磁石３４ａ，３４ｂは、図４に
示すように、その着磁方向が回転軸部材１０の周方向（
図中矢印Ａは回転軸部材１０の回転方向を示す）と一致
するように配置されている。また、永久磁石３４ａ，３
４ｂは、その発生する磁界の強さが、位置信号が記録さ
れた磁気記録層１２ａ，１２ｂについてはその記録磁化
を消去することなく、かつ、この位置信号記録の際に磁
化された回転軸部材１０についてはその記録磁化を消去
することができる強さに設定されている。すなわち、本
実施例における磁気記録層１２ａ，１２ｂ中の磁性材料
はマグネタイト（Ｆｅ３　Ｏ４　）からなり、図５にヒ
ステリシスループＩで示すように、その保磁力が約３５
０Ｏｅであることから、上記各永久磁石３４ａ，３４ｂ
として、上記磁気記録層１２ａ，１２ｂの表面における
磁界の強さが例えば１００Ｏｅ程度になるものを使用す
ればよい。上記回転軸部材１０は炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）で
あり、図５にヒステリシスループＩＩで示すように、そ
の保磁力は１００Ｏｅより十分小さいので、上記磁界を
作用させることにより回転軸部材１０を飽和点まで磁化
させて記録磁化を完全に消去することができる。

【００３０】上記永久磁石３４ａ，３４ｂの磁界強さを
決定するための要因として、位置信号再生時における波
形の整形効果も考慮する必要がある。すなわち、図６に
示すように、記録する条件によっては磁気記録層１２ａ
，１２ｂにおける磁化の反転領域５０が広がるが、その
反転領域５０では磁化が弱く、かつその磁化方向が一定
しない状態になっている。このように反転領域が広がっ
た状況では、信号波形の歪が大きく図７（ａ）　に示す
ようになる。しかしながら、本実施例においては、永久
磁石３４ａ，３４ｂの発生磁界により、上記反転領域５
０の消磁を行うことができるので、このような波形の歪
をなくすことができる。本実施例では、約１００Ｏｅの
磁界で十分の効果をあげることができた。図７（ｂ）　
に本実施例の効果により波形の歪が減少する効果を示す
。

【００３１】図８は、本発明に係る位置検出装置の他の
実施例を示す概要構成図である。

【００３２】本実施例に係る位置検出装置３０ａ′，３
０ｂ′は、上記磁界発生手段として、上記実施例におけ
る永久磁石３４ａ，３４ｂに代えて、交番磁界を発生さ
せる磁極３４ａ′，３４ｂ′が用いられている点におい
て、上記実施例と異なる。交番磁界の強さは、上記実施
例と同様の効果が得られる程度に設定されている。上記
実施例においては、静止磁界を作用させることにより回
転軸部材１０の磁化を一方向に揃え、これにより消磁を
行うようにしたが、本実施例においては、交番磁界を作
用させることにより回転軸部材１０の磁化を磁気中性点
に収束させることにより消磁が行われる。交番磁界は、
消磁能力を考えて数１０ｋＨｚの周波数で作用させるよ
うになっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置検出装置の一実施例を示す概
要構成図

【図２】上記位置検出装置が組み込まれたトルク検出装
置を示す概要構成図

【図３】上記実施例の作用を示す、位置信号再生時の波
形図

【図４】上記実施例の磁界発生のようすを示す説明図

【
図５】上記実施例の磁気記録層および回転軸部材のヒス
テリシスループを示す図

【図６】上記実施例の位置信号記録状態を示す説明図

【
図７】上記実施例の作用を示す、再生信号出力波形図

【
図８】本発明の他の実施例を示す、図１と同様の図

【符号の説明】

１０　　　　回転軸部材 １２ａ，１２ｂ　　　　磁気記録層 １４ａ，１４ｂ　　　　磁気ヘッド ３０ａ，３０ｂ　　　　磁界発生手段 ３２　　　　記録再生手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　磁性材料からなる運動体の位置検出を
   行う位置検出装置であって、前記運動体の表面に形成さ
   れた磁気記録層と、この磁気記録層と対向するように該
   磁気記録層に近接して配置された磁気ヘッドと、この磁
   気ヘッドを介して前記磁気記録層に対する位置信号の記
   録再生を行う記録再生手段と、前記運動体が運動したと
   き、前記磁気記録層における前記磁気ヘッド対向部位の
   移動軌跡上の部位と対向するように、前記磁気記録層に
   近接して配置され、前記記録再生手段による位置信号記
   録の際に前記磁気ヘッドから前記磁気記録層に作用する
   磁界よりも所定量弱い磁界を前記磁気記録層に作用させ
   る磁界発生体と、を備えてなることを特徴とする位置検
   出装置。