JPH06235668A

JPH06235668A - トルク検出装置および回転速度検出装置

Info

Publication number: JPH06235668A
Application number: JP2387593A
Authority: JP
Inventors: Yoriichi Tsuji; 頼一辻; Hiroyuki Nakamura; 浩之中村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】回転軸部材に作用するトルクを精度良く検出
することができるトルク検出措置を提供する。【構成】静止状態にある回転軸部材１０の磁気記録層
１２ａ，１２ｂに対し、軸線方向に所定間隔Ｌをおいて
配置された磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して位置信号
を記録し、かつ回転する回転軸部材１０に負荷が作用し
ている状態で、両磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して再
生される位置信号相互間の位相差Δｔを検出する。また
磁気ヘッド１４ａに対して周方向に所定角度θ₀をおい
て磁気ヘッド１４ｃを配置し、両磁気ヘッド１４ａ，１
４ｃを介して再生される位置信号相互間の時間差ｔを検
出する。そして時間差ｔと位相差Δｔとから回転軸部材
の捩れ角θを式（２）により算出し、回転軸部材のトル
クＴを式（３）により算出する。 θ＝（Δｔ／ｔ）・θ₀ （２）Ｔ＝２πＧｄ⁴・θ／６４Ｌ（３）但し、Ｇは回転軸部材１０の横弾性係数、ｄは回転軸部
材の直径である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の動力伝達軸
のような回転軸部材に作用するトルクを検出するための
トルク検出装置および回転軸部材の回転速度を検出する
ための回転速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車等におけるトルク検出の必
要性は増大しつつある。特に、四輪駆動における前後輪
のトルク配分においては、走行状態に対する特性曲線を
設定し、推定による間接的な制御を行う制御手段を用い
ており、車両による特性のばらつき等に伴いその精度は
必ずしも十分なものとはいえない。同様な問題は、自動
変速機をはじめとする出力軸を有する車両の各機構部に
おいても生じている。

【０００３】これに対し、回転軸部材に作用するトルク
を直接検出するようにしたトルク検出装置として、トル
ク負荷による回転軸部材の捩れ角を測定し、その捩れ角
からトルクを求めるトルク検出装置が、従来より広く知
られている。より具体的には、測定対象である回転軸部
材に少なくとも２つのロータリーエンコーダを配設した
ものが知られている。すなわち、個々のエンコーダから
の検出信号の位相差Δｔから捩れ角を求め、トルクに換
算するというものである。

【０００４】上記エンコーダの種類としては、光学的手
段を用いたもの、磁気的手段を用いたものがある（例え
ば特開昭62-239031 号公報には磁気式エンコーダを配設
したものが開示されている）が、これらを自動車用等の
トルク検出装置に適用するには、いずれの手段も、捩れ
角を検出するために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るとともにロータ
リーエンコーダを取り付ける作業を行う際に不可避の取
付誤差を生じるという問題、さらには回転軸部材に捩れ
歪が残留して蓄積されると、２つのエンコーダの相対位
置が徐々にずれて、トルク検出精度が経時劣化するとい
う問題があった。

【０００５】上記以外にも、回転軸部材の捩れ角に基づ
いてトルクを検出する方法としては、歪みにより電気抵
抗が変化する歪みゲージ式、応力の作用により磁化が変
化する磁歪効果を用いる磁歪式などがあるが、歪みゲー
ジ式においては歪みゲージの接着方法や信号の取出方法
に問題があり、磁歪式においては回転軸部材に磁歪材料
を接着したり、軸部材そのものに溝を設ける等の機械加
工を施さねばならないという問題があった。

【０００６】このような問題を解決するために、特開平
3-115940号公報に開示されているようなトルク検出装置
が提案されている。

【０００７】上記公報に記載されたトルク検出装置は、
回転軸部材に、その軸線方向に所定の間隔Ｌをおいて第
１および第２の磁気記録媒体（例えば磁気ディスク）を
取付け、各磁気記録媒体に対向する位置にそれぞれ磁気
ヘッドを配置し、回転軸部材が無負荷状態にあるときに
両磁気記録媒体に同一位相の周期信号を記録するととも
に、回転軸部材に負荷が作用しているとき上記周期信号
を再生し、各磁気ヘッドからの再生信号相互間の位相差
Δｔを検出し、この位相差Δｔに基づいて式（１）によ
り回転軸部材に作用するトルクＴを算出しようとするも
のである。

【０００８】Ｔ＝π²Ｇｄ⁴・Δｔ・（ｆ／ｆ₀）・Ｎ₀／１６Ｌ（１）ここで、Ｇは回転軸部材の横弾性係数、ｄは回転軸部材
の直径である。ｆは再生信号の周波数、ｆ₀は記録信号
の周波数、Ｎ₀は信号記録時の回転軸部材の回転数であ
る。

【０００９】上記構成のトルク検出装置においては、周
期信号を随時書き換えることが可能であり、取付け時の
誤差や経時変化に基づく誤差の無い正確なトルク検出が
可能となるが、別の問題を有している。すなわち、磁気
記録媒体に周期信号を記録する際に、回転軸部材の回転
速度が変動していると、正確な周期信号を記録すること
ができなくなり、演算の結果得られたトルク値には誤差
を含んでしまうという問題がある。一般に、車両等の駆
動系の回転軸部材は、回転速度が頻繁に変動しており、
その変動を抑えて回転速度を正確に制御することは困難
である。

【００１０】以上の問題を解決する手段として、本発明
者等は改良されたトルク検出装置を先に提案した（特願
平3-248052号）。

【００１１】この特願平3-248052号明細書によって提案
されたトルク検出装置は、回転軸部材の周面部に磁気記
録層を設け、この磁気記録層と対向するように回転軸部
材の周面に近接して、かつ該回転軸部材の軸線方向に所
定間隔をおいて、第１および第２磁気ヘッドを配置し、
さらに、第１磁気ヘッドに対して回転軸部材の周方向に
所定角度θ₀をおいて第３磁気ヘッドを配置したもので
ある。

【００１２】そして、無負荷時に、第１、第２磁気ヘッ
ドにより同一位相の位置信号を上記磁気記録層に記録
し、負荷が作用しているトルク検出時には、第１および
第２磁気ヘッドからそれぞれ再生される位置信号相互間
の位相差Δｔと、第１および第３磁気ヘッドからそれぞ
れ再生される位置信号相互間の時間差ｔおよび所定角度
θ₀に基づいて回転軸部材の捩れ角θを求め、この捩れ
角θからトルクＴを検出しようとするものである。

【００１３】このような構成により、小型で簡単な構成
のトルク検出装置を実現することができるとともに取付
作業や経年変化によるトルク検出誤差をなくすことがで
きる。また、回転軸部材に生じる捩れ残留歪により両磁
気ヘッド間で初期位相にずれが生じても、記録の更新が
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。

【００１４】しかも、上記構成に示すように、第１磁気
ヘッドに対して回転軸部材の周方向に所定角度θ₀をお
いて第３の磁気ヘッドが配置され、これら第１および第
３磁気ヘッドからの再生位置信号相互間の時間差ｔが検
出され、そして、従来用いていた回転速度に代えてこの
時間差ｔを用いて回転軸部材のトルクＴが算出されるよ
うになっているので、回転軸部材の回転速度が変動して
もその影響を受けずにトルク検出を行うことができる。

【００１５】これについて詳述すると、回転軸部材の捩
れ角θは、式（２）により算出することができ、 θ＝（Δｔ／ｔ）・θ₀ （２）回転軸部材のトルクＴは、式（３）により算出すること
ができる。

【００１６】Ｔ＝２πＧｄ⁴・θ／６４Ｌ（３）ここで、Ｇは回転軸部材の横弾性係数、ｄは回転軸部材
の直径、Ｌは第１および第２磁気ヘッドの回転軸部材の
軸線方向の配置間隔である。

【００１７】上記式（２）において、（Δｔ／ｔ）によ
り時間因子は相殺されるので、たとえ位置信号が正確な
周期信号として記録されていなくても誤差なくトルク検
出を行うことができる。つまり、信号記録時の回転軸部
材の回転速度やその変動による影響を受けずに、第１お
よび第３磁気ヘッドのなす角度θ₀を基準として直接ト
ルク検出を行うことができるというきわめて優れた長所
を有するものである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、先願発
明によるトルク検出装置は、数々の長所を備えているも
のであるが、以下に示すような問題がある。

【００１９】すなわち、磁気記録層に位置信号を記録す
る際の回転軸部材の回転速度が異なっていたり、あるい
は回転変動により回転速度が異なると、場合により記録
した位置信号のピーク位置にずれを生じ、その結果、位
相差Δｔ、時間差ｔの検出値に誤差を生じ、演算によっ
て得られるトルク値に誤差を含んでしまうという問題が
ある。

【００２０】この問題について詳述すると、いま、例え
ば図９（Ａ）に示すような記録電流により位置信号の記
録を行ない、さらにこの信号を再生した場合、再生され
た位置信号は、図９（Ｂ）に示すように、それぞれ電流
の反転タイミングに対応する位置にピークを持つ独立再
生波形（図中波線）が合成された波形（図中実線）とし
て得られる。この再生波形の形状は独立再生波形の相互
干渉度合いによって異なり、そのピーク位置も相互干渉
度合いにより記録位置からシフトする（ピークシフ
ト）。ここで、磁気記録層上に記録された位置信号を再
生した際の独立再生波形の間隔は、記録電流の反転間隔
ｂと記録を行なった際の回転軸部材の回転速度によって
決まる。一般に、記録電流については制御を行なうこと
は可能であるが、車両等の駆動系の回転軸部材の回転速
度を正確に制御するのは困難であり、回転変動などによ
り記録時の回転速度が異なると独立再生波形間隔が異な
り、結果として、再生波形のピーク位置が本来位置信号
が再生されるべき点に対しズレを生じることとなる。

【００２１】この問題に対しては、独立再生波形の間隔
が十分広くなるよう記録電流の幅を制御し、相互干渉の
影響を除外する方法も考えられるが、磁気記録層上の複
数箇所に位置信号の記録を行なう場合には、記録位置信
号相互間の干渉も考慮しなければならなず、特に多くの
位置信号を記録する場合には、この方法により問題を解
決することは困難である。

【００２２】また、別の問題として、位相差Δｔ、時間
差ｔを検出するためには、急峻なピークを有し、再生出
力の大きな再生信号が得られることが望ましいのである
が、磁気記録層に対し位置信号の記録が十分行なえず、
再生信号強度が小さく波形が広がっているような場合に
は、位置信号の検出が困難となり、トルク検出が行なえ
なくなるという問題がある。特に、回転軸部材が磁性材
料からなり磁気記録層を回転軸部材により形成する場合
には、必要とする磁気記録層以外の部材からの影響のた
め位置信号の記録は容易ではなく、この問題は重大とな
る。

【００２３】位置信号の記録を十分に行なうためには記
録電流を大きくするか、あるいは電流の通電時間を長く
する等の方法が考えられるが、磁気ヘッドに過剰な電流
を流すことは磁気ヘッドの性能劣化・破損を招くという
問題があり、一方電流の通電時間を長くすると上述した
記録位置信号相互間の干渉を生ずるという問題がある。

【００２４】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであって、上記先願発明が有する数々の長所を
損うことなしに、回転軸部材に作用するトルクを精度良
く検出することができるトルク検出装置を提供すること
を目的とするものである。

【００２５】さらに本発明は、回転軸部材の回転速度を
精度良く検出することができる回転速度検出装置を提供
することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明によるトルク検出
装置は、請求項１に記載したように、前記回転軸部材の
周面部に形成された磁気記録層と、この磁気記録層と対
向するように前記回転軸部材の周面に近接して、かつ該
回転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて配置された第
１および第２磁気ヘッドと、前記磁気記録層と対向する
ように前記回転軸部材の周面に近接して、かつ前記第１
磁気ヘッドに対して前記回転軸部材の周方向に所定角度
θ₀をおいて配置された第３磁気ヘッドと、前記回転軸
部材の静止時に前記第１および第２磁気ヘッドを介して
前記磁気記録層に位置信号を記録する静止記録手段と、
前記各磁気ヘッドを介して位置信号を再生する再生手段
と、この再生手段により再生された前記第１および第２
磁気ヘッドからの位置信号相互間の位相差Δｔを検出す
る位相差検出手段と、前記再生手段により再生された前
記第１および第３磁気ヘッドからの位置信号相互間の時
間差ｔを検出する時間差検出手段と、前記所定角度
θ₀、位相差Δｔおよび時間差ｔに基づいて、前記回転
軸部材の捩れ角θを算出する捩れ角算出手段と、この捩
れ角θに基づいて、前記回転軸部材に作用するトルクＴ
を算出するトルク算出手段と、を備えてなることを特徴
とするものである。

【００２７】本発明によるトルク検出装置の好ましい態
様によれば、請求項２に記載されているように、前記静
止記録手段が、前記回転軸部材が回転している状態で、
前記第１および／または第３磁気ヘッドと前記第２磁気
ヘッドとを所定の直流電流で励磁して、前記磁気記録層
に対する直流消去を行なった後、前記回転軸部材が静止
している状態で、前記第１および／または第３磁気ヘッ
ドと前記第２磁気ヘッドとを前記消去時における直流電
流とは逆極性の直流電流により所定時間励磁して位置信
号を記録する記録手段よりなる。

【００２８】また、本発明による回転速度検出装置は、
請求項３に記載されているように、回転軸部材の静止状
態を検出する静止状態検出手段と、前記回転軸部材の周
面部に形成された磁気記録層と、この磁気記録層と対向
するように前記回転軸部材の周面に近接して、かつ該回
転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて配置された磁気
ヘッドと、前記静止状態検出手段による前記回転軸部材
の静止状態の検出時に前記磁気ヘッドを介して前記磁気
記録層に位置信号を記録する静止記録手段と、前記磁気
ヘッドを介して位置信号を再生する再生手段と、この再
生手段により再生された前記磁気ヘッドからの位置信号
に基づいて、前記回転軸部材の回転速度を算出する回転
速度算出手段と、を備えてなることを特徴とするもので
ある。

【００２９】本発明による回転速度検出装置の好ましい
態様によれば、請求項４に記載されているように、前記
磁気ヘッドが、前記回転軸部材の周方向に所定角度θ₁
をおいて配置された一対の磁気ヘッドよりなり、前記回
転速度算出手段が、前記一対の磁気ヘッドを介してそれ
ぞれ再生される位置信号の時間差ｔと、前記一対の磁気
ヘッドのなす前記所定角度θ₁とに基づいて前記回転軸
部材の回転速度を算出する演算手段よりなる。

【００３０】さらに本発明による回転速度検出装置の好
ましい態様によれば、請求項５に記載されているよう
に、前記静止記録手段が、前記回転軸部材が回転してい
る状態で、前記磁気ヘッドを所定の直流電流で励磁し
て、前記磁気記録層に対する直流消去を行なった後、前
記回転軸部材が静止している状態で、前記磁気ヘッドを
前記消去時における直流電流とは逆極性の直流電流によ
り所定時間励磁して位置信号を記録する記録手段よりな
る。

【００３１】

【作用および効果】本発明によるトルク検出装置は、回
転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて配置された第１
および第２磁気ヘッドを介して位置信号を記録し、この
位置信号を第１〜第３磁気ヘッドを介して再生するよう
に構成されているので、特願平3-248052号明細書によっ
て提案されたトルク検出装置と同様に、回転軸部材の捩
れ角θを、第１および第３磁気ヘッドの配置角度θ₀、
位相差Δｔおよび時間差ｔに基づいて、前述の式（２）
により算出することができ、さらに回転軸部材に作用す
るトルクＴを前述の式（３）により算出することができ
る。

【００３２】それに加えて、本発明によるトルク検出装
置は、回転軸部材が静止している状態でこの回転軸部材
に位置信号を記録するように構成されているので、回転
軸部材の回転状態で記録を行なう場合に生じる独立再生
波形の相互干渉によるピークシフトの影響を受けること
なく、精度良くトルク検出を行なうことができる。

【００３３】さらに本発明によるトルク検出装置は、静
止記録を行なうことにより、磁気記録層上の１点で記録
電流を通電することが可能であり、すなわち、その１点
で記録磁化の方向を急峻に反転されることが可能であ
り、かつ電流を通電する時間も任意に設定できるため、
急峻なピークを有する再生強度の大きな再生信号を容易
に得ることができる。

【００３４】また、磁気ヘッドに直流電流を流すことに
より位置信号を回転軸部材の磁気記録層に記録する手段
を用いることにより、記録する信号波形の形態を限定す
る必要がなく（例えば図８（Ａ）における電流幅ｂを特
定する必要がなく）、位置信号を記録する手段をスイッ
チ等の簡単な構成で実現することができる。

【００３５】一方、本発明による回転速度検出装置は、
１個の磁気ヘッドを用いても実現できるものであるが、
回転軸部材の周方向に所定角度をおいて一対の磁気ヘッ
ドを介して構成される２つの位置信号間の時間差ｔと、
上記一対の磁気ヘッドのなす所定角度θ₁とに基づいて
回転軸部材の回転速度を算出する演算手段を備えたもの
とすることにより、回転速度Ｖを下記の式（４）から求
めることができる。

【００３６】Ｖ＝θ₁・ｄ／２ｔ（４）但し、ｄは回転軸部材の直径であり、所定角度θ₁の単
位はradianである。

【００３７】また、本発明による回転速度検出装置にお
いても、静止記録を行なうことにより、さらには磁気ヘ
ッドに直流電流を流して位置信号を記録する手段を用い
ることにより、上述したトルク検出装置における効果と
同様の効果を奏することができる。

【００３８】

【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。

【００３９】図１は、本発明に係るトルク検出装置の実
施例を示す概略的構成図である。

【００４０】このトルク検出装置は、左端部が駆動源、
右端部が負荷に接続された回転軸部材１０（例えば自動
車用自動変速機の出力軸）に作用するトルクを検出する
トルク検出装置であって、磁性材料からなる回転軸部材
１０の外周面上の２箇所を磁気記録層１２ａ，１２ｂと
し、これら磁気記録層１２ａ，１２ｂと対向するように
回転軸部材１０の外周面に近接して、かつ該回転軸部材
１０の軸線方向に所定間隔Ｌをおいて配置された第１お
よび第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂと、磁気記録層１２
ａと対向するように回転軸部材１０の外周面に近接し
て、かつ第１磁気ヘッド１４ａに対して回転軸部材１０
の回転方向に所定角度θ₀をおいて配置された第３磁気
ヘッド１４ｃと、回転軸部材１０の静止状態を検出する
検出器３０と、この検出器３０により回転軸部材１０の
静止状態が検出されたときに、第１および第２磁気ヘッ
ド１４ａ，１４ｂを介して回転軸部材１０に同時に位置
信号を記録する記録回路１６（静止記録手段）と、各磁
気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃを介して位置信号を再
生する増幅器１８、フィルタ回路２０および波形整形回
路２２からなる再生手段と、該再生手段により再生され
た位置信号のうち、第１および第２磁気ヘッド１４ａ，
１４ｂからの位置信号相互間の位相差Δｔを検出する位
相差検出回路２４（位相差検出手段）と、第１および第
３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃからの位置信号相互間の時
間差ｔを検出するインターバル検出回路２６（時間差検
出手段）と、上記所定角度θ₀、位相差Δｔおよび時間
差ｔに基づいて、回転軸部材１０の捩れ角θを算出する
とともに、この捩れ角θに基づいて、回転軸部材１０に
作用するトルクＴを算出するトルク演算回路２８（捩れ
角算出手段、トルク算出手段）とを備えている。

【００４１】上記回転軸部材１０は磁性材料である構造
用鋼（例えばＳ４５Ｃ）により形成されており、磁気記
録層１２ａ，１２ｂは回転軸部材そのもので構成されて
いるが、回転軸部材１０の外周面上の２箇所に、磁性材
料の塗布あるいは磁性材料の溶射等により、磁気記録層
１２ａ，１２ｂを形成することができる。

【００４２】本実施例においては、上記第１および第２
磁気ヘッド１４ａ，１４ｂの配置間隔Ｌは１００ｍｍ
に、また、第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃの
配置間隔θ₀は１０°に設定されている。

【００４３】次に、本実施例の動作について説明する。

【００４４】まず、回転軸部材１０が回転している状態
で、記録回路１６は、所定の直流電流−ｉ₀を第１およ
び第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂに流し、各磁気ヘッド
１４ａ，１４ｂを介して磁気記録層１２ａ，１２ｂを一
方向に飽和磁化（直流消去）する。

【００４５】次に、検出器３０が回転軸部材１０の静止
状態を検出している時に、記録回路１６は、図２に示す
ように、上記消去電流とは逆極性の直流電流＋ｉを第１
および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂに５ミリ秒間ステ
ップ状に通電し、磁気記録層１２ａ，１２ｂ上に位置信
号を記録する。

【００４６】この位置信号の記録は、原理的には各磁気
記録層１２ａ，１２ｂの１箇所への位置信号記録のみで
トルクを検出することが可能であるが、トルク演算のサ
ンプリングタイム等を考慮する場合には、第１および第
３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃのなす角度θ₀によって回
転軸部材１０の周方向に定まる間隔よりも十分広い間隔
で複数箇所に位置信号を記録するのが好ましい。

【００４７】その際、記録する位置信号の間隔は等間隔
である必要はない。そして複数箇所に位置信号を記録す
る場合には、次の位置信号を記録する部分まで回転軸部
材１０を所定角度回転させて位置設定した上で、回転軸
部材１０を静止させ、再度上述のような位置信号記録操
作を行なえばよい。

【００４８】このように、回転軸部材１０にその静止状
態において記録した位置信号を、回転軸部材１０を回転
させて各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して再生した再
生信号の電圧波形は、図３に示すような急峻なピークを
有するものとなる。

【００４９】次に、回転軸部材１０に負荷（トルク）が
加わった負荷状態において、各磁気ヘッド１４ａ，１４
ｂを介して各磁気記録層１２ａ，１２ｂに記録されてい
る位置信号を再生したときの再生信号Ｓa1，Ｓb1は、図
４に示すように、ピークの位相がΔｔだけずれた波形と
なる。また、このとき、第３磁気ヘッド１４ｃを介して
磁気記録層１２ａに記録されている位置信号を再生した
ときの再生信号Ｓc1は、図４に示すように、再生信号Ｓ
a1に対してピークの位置が時間差ｔをもった波形とな
る。

【００５０】これら各再生信号Ｓa1，Ｓb1およびＳc1
は、それぞれ増幅器１８に入力され、増幅器１８におい
て所定の増幅度をもって増幅された後、フィルタ回路２
０において高周波ノイズを除去され、さらに波形整形回
路２２において矩形波信号Ｓa2,Sb2およびＳc2（図４に
は図示を省略）に波形整形される。さらに、これら矩形
波信号のうち、磁気ヘッド１４ａおよび１４ｂでそれぞ
れ再生され、かつ波形整形された矩形波信号Ｓa2および
Ｓb2は位相差検出回路２４へ送出される。また、磁気ヘ
ッド１４ａおよび１４ｃでそれぞれ再生され、かつ波形
整形された矩形波信号Ｓa2およびＳc2はインターバル検
出回路２６へ送出される。位相差検出回路２４において
は、矩形波信号Ｓa2およびＳb2の位相差Δｔが検出さ
れ、この検出信号Ｓ３はトルク演算回路２８へ送出され
る。インターバル検出回路２６においては、矩形波信号
Ｓa2およびＳc2の時間差ｔが検出され、この検出信号Ｓ
４はトルク演算回路２８へ送出される。

【００５１】トルク演算回路２８においては、所定角度
θ₀、位相差Δｔおよび時間差ｔに基づいて、前述の式
（２）に従い回転軸部材１０の捩れ角θを算出するとと
もに、この捩れ角θに基づいて、前述の式（３）に従い
回転軸部材１０に作用するトルクＴを算出する。

【００５２】以上詳述したように、本実施例において
は、特願平3-248052号明細書によって提案されたトルク
検出装置の長所を備ていることに加えて、回転軸部材１
０が静止した状態で磁気ヘッド１４ａ，１４ｂに直流電
流を流して位置信号を記録するように構成されているか
ら、ピークシフトを生ずることなく、急峻なピークを有
する再生信号を得ることができ、これによって、位相差
Δｔおよび時間差ｔを精度良く検出することができ、精
度良くトルクを算出することができる。

【００５３】なお、上述の実施例では、回転軸部材１０
の磁気記録層１２ａ，１２ｂへの位置信号の記録を、磁
気ヘッド１４ａ，１４ｂに対し図２に示すように直流電
流をステップ状に流すことにより行なっているが、これ
に代り直流電流を図５に示すような態様で流すことによ
り行なうこともできる。

【００５４】このようにして記録された位置信号を磁気
ヘッド１４ａ，１４ｂあるいは１４ｃを介して再生した
再生信号の電圧波形は、図６に示すように、図３に示す
ものと同様に急峻なピークを有するものとなる。

【００５５】さらに、例えば図７（Ａ）〜（Ｃ）に示す
ような態様で直流電流を磁気ヘッド１４ａ，１４ｂに流
して位置信号の記録を行なうようにしても、図６と同様
の再生信号を得ることが可能であり、記録に必要な電流
値および時間だけ磁気ヘッド１４ａ，１４ｂに直流電流
を流すことができればどのような態様で電流を流しても
同様の効果を得ることができる。

【００５６】ちなみに、回転軸部材１０が無負荷状態で
回転数１０００ｒｐｍをもって回転しているときに、図
２に示すステップ状の直流電流により磁気ヘッド１４
ａ，１４ｂを励磁して位置信号の記録を行ない、記録さ
れた位置信号を本実施例と同一の条件で磁気ヘッド１４
ａを介して再生した場合には、独立再生波形の相互干渉
により再生波形の形状に図１０に示すような歪を生じ、
また磁気記録層を十分に磁化することが容易ではないた
め、ピーク強度が低く、かつピーク位置が不明瞭とな
る。

【００５７】したがってこのような再生信号から、位相
差Δｔおよび時間差ｔを精度良く検出することが困難と
なり、結果としてトルク検出に誤差を生じたり、場合に
よってはトルク検出が不可能な事態となる。

【００５８】次に、本発明による回転速度検出装置の実
施例について説明する。

【００５９】図８は、本実施例に係る回転速度検出装置
を示す概略的構成図である。

【００６０】この回転速度検出装置は、回転軸部材１１
０の外周面上に形成された磁気記録層１１２と、この磁
気記録層１１２と対向するように回転軸部材１１０の外
周面に近接して該回転軸部材１１０の周方向に所定角度
θ₁をおいて配置された磁気ヘッド１１４ｄ，１１４ｅ
と、回転軸部材１１０の静止状態を検出する検出器１３
０と、この検出器１３０により回転軸部材の静止状態が
検出されたときに、磁気ヘッド１１４ｄを介して回転軸
部材１１０に位置信号を直流電流によって記録する記録
回路１１６（静止記録手段）と、各磁気ヘッド１１４
ｄ，１１４ｅを介して検出された位置信号Ｓd1，Ｓe1を
再生信号Ｓd2，Ｓe2として再生する増幅器１１８、フィ
ルタ回路１２０および波形整形回路１２２からなる再生
手段と、該再生手段により再生された信号相互間の時間
差ｔを検出するインターバル検出回路１２６（時間差検
出手段）と、上記所定角度θ₁および時間差ｔに基づい
て、回転軸部材１１０の回転速度Ｖを算出する回転速度
演算回路１２９（回転速度算出手段）とを備えている。

【００６１】上記磁気記録層１１２、磁気ヘッド１１４
ｄ、磁気ヘッド１１４ｅ、静止状態検出回路１３０、１
１４ｅ、静止記録回路１１６、増幅器１１８、フィルタ
回路１２０、波形整形回路１２２およびインターバル検
出回路１２６は、図１のトルク検出回路における磁気記
録層１２ａ、第１磁気ヘッド１４ａ、第３磁気ヘッド１
４ｃ、静止状態検出回路３０、静止記録回路１６、増幅
器１８、フィルタ回路２０、波形整形回路２２およびイ
ンターバル検出回路２６と、それぞれ同様の構成となっ
ている。

【００６２】本実施例における回転速度検出回路の場合
も、まず、回転軸部材１１０が回転している状態で、記
録回路１１６は、所定の直流電流−ｉ₀を磁気ヘッド１
４ｄに流し、磁気ヘッド１４ｄを介して磁気記録層１１
２を一方向に飽和磁化（直流消去）する。

【００６３】次に、検出器１３０が回転軸部材１１０の
静止状態を検出している時に、記録回路１１６は、図２
に示すように、上記消去電流とは逆極性の直流電流＋ｉ
を磁気ヘッド１４ｄに５ミリ秒間ステップ状に通電し、
これによって磁気記録層１１２に位置信号を記録する。

【００６４】次に回転軸部材１１０が回転している状態
で、磁気記録層１１２に記録されている位置信号が磁気
ヘッド１１４ｄ，１１４ｅを介して再生され、各再生信
号Ｓd1，Ｓe1が増幅器１１８、フィルタ回路１２０およ
び波形成形回路１２２を介して矩形波信号Ｓd2，Ｓe2に
変換された後、インターバル検出回路１２６で、両矩形
波信号Ｓd2，Ｓe2の時間差ｔが検出され、回転速度演算
回路１２９において前述の式（４）を用いて回転速度Ｖ
が演算される。

【００６５】本実施例による回転速度検出装置において
も、前述したトルク検出装置と同様に、回転軸部材１１
０が静止している状態で位置信号を記録するように構成
されているため、トルク検出装置と同様の効果を奏する
こと明らかである。

【００６６】なお、回転検出には１個の磁気ヘッドのみ
を用いた構成も可能ではあるが、本実施例のように、回
転軸部材１１０の周方向に所定角度θ₁を隔てて配置さ
れた一対の磁気ヘッド１４ｄ，１４ｅを用いた方がより
正確に回転速度を検出できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルク検出装置の実施例を示す概
略的構成図

【図２】記録信号の一例を示すす波形図

【図３】同さうの説明に供する位置信号の再生波形図

【図４】同作用の説明に供する位置信号の再生波形図

【図５】同記録信号の他の系を示す波形図

【図６】同作用の説明に供する位置信号の再生波形図

【図７】同記録信号のさらに他の例を示す波形図

【図８】本発明に係る回転速度検出装置の実施例を示す
概略図構成図

【図９】従来技術の問題点の説明に供する位置信号の記
録・再生波形図

【図１０】同位置信号の再生波形図

【符号の説明】

１０回転軸部材１２ａ，１２ｂ磁気記録層１４ａ第１磁気ヘッド１４ｂ第２磁気ヘッド１４ｃ第３磁気ヘッド１６記録回路（静止記録手段）１８増幅器（再生手段）２０フィルタ回路（再生手段）２２波形整形回路（再生手段）２４位相差検出回路（位相差検出手段）２６インターバル検出回路（時間差検出手段）２８トルク演算回路（捩れ角算出手段、トルク算出
手段）３０静止状態検出器

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】また、本発明による回転速度検出装置は、
請求項３に記載されているように、回転軸部材の静止状
態を検出する静止状態検出手段と、前記回転軸部材の周
面部に形成された磁気記録層と、この磁気記録層と対向
するように前記回転軸部材の周面に近接して配置された
磁気ヘッドと、前記静止状態検出手段による前記回転軸
部材の静止状態の検出時に前記磁気ヘッドを介して前記
磁気記録層に位置信号を記録する静止記録手段と、前記
磁気ヘッドを介して位置信号を再生する再生手段と、こ
の再生手段により再生された前記磁気ヘッドからの位置
信号に基づいて、前記回転軸部材の回転速度を算出する
回転速度算出手段と、を備えてなることを特徴とするも
のである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】同作用の説明に供する位置信号の再生波形図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸部材に作用するトルクを検出する
トルク検出装置であって、前記回転軸部材の周面部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前記回転軸部材の周面
に近接して、かつ該回転軸部材の軸線方向に所定間隔を
おいて配置された第１および第２磁気ヘッドと、前記磁気記録層と対向するように前記回転軸部材の周面
に近接して、かつ前記第１磁気ヘッドに対して前記回転
軸部材の周方向に所定角度θ₀をおいて配置された第３
磁気ヘッドと、前記回転軸部材の静止時に前記第１および第２磁気ヘッ
ドを介して前記磁気記録層に位置信号を記録する静止記
録手段と、前記各磁気ヘッドを介して位置信号を再生する再生手段
と、この再生手段により再生された前記第１および第２磁気
ヘッドからの位置信号相互間の位相差Δｔを検出する位
相差検出手段と、前記再生手段により再生された前記第１および第３磁気
ヘッドからの位置信号相互間の時間差ｔを検出する時間
差検出手段と、前記所定角度θ₀、位相差Δｔおよび時間差ｔに基づい
て、前記回転軸部材の捩れ角θを算出する捩れ角算出手
段と、この捩れ角θに基づいて、前記回転軸部材に作用するト
ルクＴを算出するトルク算出手段と、を備えてなること
を特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】前記静止記録手段が、前記回転軸部材が
回転している状態で、前記第１および／または第３磁気
ヘッドと前記第２磁気ヘッドとを所定の直流電流で励磁
して、前記磁気記録層に対する直流消去を行なった後、
前記回転軸部材が静止している状態で、前記第１および
／または第３磁気ヘッドと前記第２磁気ヘッドとを前記
消去時における直流電流とは逆極性の直流電流により所
定時間励磁して位置信号を記録する記録手段よりなるこ
とを特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項３】回転軸部材の回転速度を検出する回転速
度検出装置であって、前記回転軸部材の静止状態を検出する静止状態検出手段
と、前記回転軸部材の周面部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前記回転軸部材の周面
に近接して、かつ該回転軸部材の軸線方向に所定間隔を
おいて配置された磁気ヘッドと、前記静止状態検出手段による前記回転軸部材の静止状態
の検出時に前記磁気ヘッドを介して前記磁気記録層に位
置信号を記録する静止記録手段と、前記磁気ヘッドを介して位置信号を再生する再生手段
と、この再生手段により再生された前記磁気ヘッドからの位
置信号に基づいて、前記回転軸部材の回転速度を算出す
る回転速度算出手段と、を備えてなることを特徴とする
回転速度検出装置。
【請求項４】前記磁気ヘッドが、前記回転軸部材の周
方向に所定角度θ₁をおいて配置された一対の磁気ヘッ
ドよりなり、前記回転速度算出手段が、前記一対の磁気
ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信号の時間差ｔ
と、前記一対の磁気ヘッドのなす前記所定角度θ₁とに
基づいて前記回転軸部材の回転速度を算出する演算手段
よりなることを特徴とする請求項３記載の回転速度検出
装置。
【請求項５】前記静止記録手段が、前記回転軸部材が
回転している状態で、前記磁気ヘッドを所定の直流電流
で励磁して、前記磁気記録層に対する直流消去を行なっ
た後、前記回転軸部材が静止している状態で、前記磁気
ヘッドを前記消去時における直流電流とは逆極性の直流
電流により所定時間励磁して位置信号を記録する記録手
段よりなることを特徴とする請求項３または４記載の回
転速度検出装置。