JPH0634461A

JPH0634461A - トルク検出装置

Info

Publication number: JPH0634461A
Application number: JP4223067A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nakamura; 浩之中村; Yoriichi Tsuji; 頼一辻; Toshimi Okazaki; 俊実岡崎
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1992-08-21
Publication date: 1994-02-08
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JP2969309B2; DE4232040A1; DE4232040C2

Abstract

(57)【要約】【目的】回転軸部材の回転速度が変動する場合でも高
いトルク検出精度が得られるトルク検出装置を提供す
る。【構成】軸線方向に所定間隔をおいて配置された磁気
ヘッド１４ａ，１４ｂを介して磁気記録層１２ａ，１２
ｂに位置信号を記録し、その再生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，１４ｃからの再生位置信号相
互間の時間差ｔを検出する。この時間差ｔと上記位相差
Δｔとから回転軸部材１０の捩れ角θ、さらにはトルク
Ｔを算出する。トルク検出に、位相差Δｔと時間差ｔ
（回転速度ではなく）とを用いているので、信号記録時
の回転軸部材１０の回転速度やその変動による影響を受
けずに、所定角度θ₀を基準として直接トルクＴを検出
できる。

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
トルク検出装置に関し、特に、回転軸部材の捩れ角から
トルクを算出するトルク検出装置に関するものである。

【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】

【発明が解決しようとする課題】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】本発明は上述のような事情に鑑みてなされ
たもので、その第１の目的とするところは、小型で簡単
な構成を有し、かつ位置信号を随時書き替えることが可
能であり、しかも取付け時の誤差や経年変化に基づく誤
差のない正確なトルク検出を可能にしたトルク検出装置
を提供することにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、上記第１の目的に
加えて、回転軸部材の回転速度が変動する場合であって
も高いトルク検出精度を得ることが可能なトルク検出装
置を提供することにある。

【００１２】本発明の第３の目的は、上記目的に加え
て、回転軸部材に作用するトルクを、回転軸部材に作用
する負荷の方向にかかわりなく、精度良く検出できるト
ルク検出装置を提供することにある。

【００１３】本発明の第４の目的は、上記目的に加え
て、回転軸部材に作用する負荷の方向を容易に判別する
ことが可能なトルク検出装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るトルク検出
装置は、回転軸部材の軸線方向に所定間隔をおいて第１
および第２磁気ヘッドを配置し、これら第１および第２
磁気ヘッドを介して記録再生された位置信号相互間の位
相差Δｔを検出するのみならず、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
気ヘッドを配置し、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を検出し、この時間
差ｔと上記位相差Δｔとを用いて、回転軸部材の捩れ角
θさらにはこれに作用するトルクＴを算出するように構
成することにより、上記目的達成を図るようにしたもの
である。

【００１５】すなわち、請求項１に記載したように、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。

【００１６】上記「回転軸部材の周面部に形成された磁
気記録層」は、請求項２に記載したように、回転軸部材
の周面上に塗布あるいはプラズマ溶射等により磁性材料
を付着させることにより形成した磁気記録層であっても
よいことはもちろんであるが、請求項３に記載したよう
に、回転軸部材自体を磁性材料で構成することにより形
成した磁気記録層であってもよい。

【００１７】上記第１および第３磁気ヘッドは、請求項
４に記載したように、２つのギャップを有するマルチギ
ャップ磁気ヘッドによって一体的に構成されたものであ
ってもよい。

【００１８】また、本発明によるトルク検出装置は、請
求項５に記載したように、請求項１の構成に加えて、回
転軸部材の回転速度Ｖを検出する回転速度検出手段と、
この回転速度Ｖに応じて、磁気記録層に記録される位置
信号の特性を変える特性変更手段とを備えてなることを
特徴とするものである。

【００１９】上記特性変更手段によって変えられる記録
位置信号特性としては、請求項６、７、８に記載したよ
うに、位置信号の出力間隔、位置信号のパルス幅あるい
は信号強度を採用することができる。

【００２０】上記回転速度検出手段としては、ロータリ
エンコーダ等を用いてもよいことはもちろんであるが、
請求項９に記載したように、上記回転軸部材の周面部に
形成された磁気記録層に磁気ヘッドを介して位置信号を
記録するとともに磁気ヘッドを介してこの位置信号を再
生し、この再生された位置信号に基づいて回転速度検出
を行うように構成されたものを用いることが好ましい。

【００２１】その場合、請求項１０に記載したように、
回転速度検出手段は、回転軸部材の周方向に所定角度を
おいて配置された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と、上記一対の磁気ヘッドの
なす所定角度とに基づいて上記回転軸部材の回転速度を
演算する速度演算手段を設ければよい。

【００２２】上記一対の磁気ヘッドとしては、請求項１
１に記載したように、上記第１および第３磁気ヘッドを
兼用してもよいが、請求項１２に記載したように、トル
ク検出装置本体とは別に、回転軸部材の周面部に新たな
磁気記録層を設けるとともに、この新たな磁気記録層に
対向させて、回転軸部材の周方向に所定角度をおいて記
録用の第４磁気ヘッドと再生用の第５磁気ヘッドを配置
してもよい。また、上記第４および第５の磁気ヘッドを
記録再生用の１個の磁気ヘッドに代えてもよい。

【００２３】さらに本発明によるトルク検出装置は、請
求項１３に記載したように、請求項５の構成に加えて、
上記第２磁気ヘッドを介して磁気記録層に記録される位
置信号を所定時間遅延させて、上記第１および第２磁気
ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信号間にあらか
じめ所定の初期位相差をもたせる記録信号遅延手段を備
えていることを特徴とするものである。

【００２４】またさらに、本発明によるトルク検出装置
は、請求項１４に記載したように、請求項１３の構成に
加えて、回転軸部材に作用する負荷の方向を判別する負
荷方向判別手段を備えてなることを特徴とするものであ
る。

【００２５】この負荷方向判別手段としては、請求項１
５に記載したように、上記第１および第２磁気ヘッドを
介してそれぞれ再生される２つの位置信号間の位相差と
上記初期位相差との比較に基づいて、上記負荷の方向を
判別するように構成されたものでもよいし、あるいは請
求項１６に記載したように、上記第１および第２磁気ヘ
ッドを介してそれぞれ再生される２つの位置信号の検出
時間差と、上記第２および第３磁気ヘッドを介してそれ
ぞれ再生される２つの位置信号の検出時間差との比較に
基づいて、上記負荷の方向を判別するように構成された
ものでもよい。

【００２６】さらに、本発明によるトルク検出装置は、
請求項１７に記載したように、請求項１の構成に加え
て、第１、第２および第３磁気ヘッドを介してそれぞれ
再生される位置信号のうち、最初に検出される位置信号
と最後に検出される位置信号とに同期して、上記位相差
検出手段および上記時間差検出手段に対する検出タイミ
ング制御を行なう検出タイミング制御手段を備えてなる
ことを特徴とするものである。

【００２７】この検出タイミング制御手段としては、請
求項１８に記載したように、上記位相差検出手段および
上記時間差検出手段がそれぞれ備えているカウンタを制
御するカウンタ制御手段とすることができる。

【００２８】さらに本発明によるトルク検出装置は、請
求項１９に記載したように、請求項１７の構成に加え
て、回転軸部材に作用する負荷の方向を判別する負荷方
向判別手段を備えてなることを特徴とするものである。

【００２９】この負荷方向判別手段としては、請求項２
０に記載したように、上記第１および第２磁気ヘッドを
介してそれぞれ再生される位置信号の検出タイミングに
応じて、回転軸部材に作用する負荷の方向を判別するフ
ラグを出力する手段とすることができる。

【００３０】

【発明の作用および効果】本発明によるトルク検出装置
は、回転軸部材の周面部に形成された磁気記録層に、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磁気ヘッドを介して位置信号を記録し、そ
して、各磁気ヘッドにより再生された位置信号相互間の
位相差Δｔを検出し、この検出された位相差Δｔに基づ
いて、回転軸部材の捩れ角θさらにはこれに作用するト
ルクＴを算出するようになっているので、つまり、回転
軸部材の周面を利用して位置信号を記録再生することに
よりトルク検出を行うようになっているので、従来のよ
うに、トルク検出のために回転軸部材に機械加工や表面
処理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。

【００３１】したがって、本発明によれば、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。

【００３２】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。

【００３３】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
ができるが、Ｔ＝２πＧｄ⁴・θ／６４Ｌ（３）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。

【００３４】上記第１および第２磁気ヘッドを介して磁
気記録層に記録する位置信号は、同一位相の位置信号で
あってもよいことはもちろんであるが、異なる位相の位
置信号であってもよく、このようにした場合にも同様の
作用効果を得ることができる。

【００３５】上記構成に加え、請求項４に記載したよう
に、上記第１および第３磁気ヘッドを、２つのギャップ
を有するマルチギャップ磁気ヘッドで一体的に構成すれ
ば、次のような効果がある。すなわち、より小型で簡単
な構成のトルク検出装置を実現できるとともに、基準角
度に対する時間差を検出するための機構部品として複雑
な磁気ヘッドを設ける必要がない。また、マルチギャッ
プ磁気ヘッドにおいては、ギャップ間隔を回転軸部材の
直径に比べ十分小さく設定することができ、かつこのギ
ャップ間隔をμｍ単位の高精度で管理することが可能で
あるため、取付作業による構造上の誤差をなくし、精度
良く回転軸部材に作用するトルクを検出することができ
る。

【００３６】上記回転軸部材の周面部の磁気記録層に記
録する位置信号は、原理的には単一の位置信号であって
もよいが、再生位置信号に基づくトルク演算を行う際の
サンプリングタイム、検出精度、回転軸部材の回転速度
等を考慮すると、実用上はできるだけ多くの位置信号を
記録することが好ましい。この場合、各位置信号の角度
間隔が上記第１および第３磁気ヘッドの角度間隔θ₀よ
りも大きくなるように位置信号記録を行わないと、時間
差ｔを正しく検出することができなくなる。

【００３７】このような点に鑑み、上記構成に加え、請
求項５に記載したように、上記回転軸部材の回転速度Ｖ
を検出する回転速度検出手段と、この回転速度Ｖに応じ
て上記磁気記録層に記録される位置信号の特性を変える
特性変更手段と、を備えてなる構成とすれば、記録位置
信号特性を適当に変えることにより、回転軸部材の回転
速度が変動した場合であっても、誤差なくトルク検出を
行うことができる。具体的には、上記特性変更手段によ
って変えられる記録位置信号特性として、請求項６に記
載したように、位置信号の出力間隔を採用すれば、この
出力間隔が上記第１および第３磁気ヘッドの間隔よりも
狭くならないようして回転変動に対する補正を行うこと
ができる。

【００３８】また、この回転変動に対する補正を別の観
点からとらえ、上記特性変更手段によって変えられる記
録位置信号特性として、請求項７、８に記載したよう
に、位置信号のパルス幅あるいは信号強度を採用すれ
ば、再生位置信号の波形がいびつにならないようにする
ことができる。

【００３９】上記回転速度検出手段として、請求項９に
記載したように、上記回転軸部材の周面部に形成された
磁気記録層に磁気ヘッドを介して位置信号を記録すると
ともに磁気ヘッドを介してこの位置信号を再生し、この
再生された位置信号に基づいて回転速度検出を行うよう
に構成されたものを採用することにより、小型で簡単な
構成でかつ精度の良い回転速度検出を行うことができ
る。

【００４０】その場合、請求項１０に示すように、上記
回転速度検出手段として、回転軸部材の周方向に所定角
度をおいて配置された一対の磁気ヘッドを介してそれぞ
れ再生される２つの位置信号間の時間差と、上記一対の
磁気ヘッドのなす上記所定角度とに基づいて回転軸部材
の回転速度を演算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。

【００４１】Ｖ＝θ₁・ｄ／２ｔ₀ （４）ここでθ₁は一対の磁気ヘッドをなす所定角度（但し単
位はradian）、ｔ₀は上記一対の磁気ヘッドからそれぞ
れ再生される位置信号間の時間差である。

【００４２】そして、上記一対の磁気ヘッドとして、請
求項１１に示すように、上記トルク検出用の第１、第３
磁気ヘッドを兼用する場合は、上記（４）式のθ₁をθ
₀とすればよい。また、請求項１２に示すように、トル
ク検出装置本体とは別に、回転軸部材の周面部に新たな
磁気記録層を設けるとともに、この新たな磁気記録層に
対向させて、回転軸部材の周方向に所定角度θ₁をおい
て記録用の第４磁気ヘッドと再生用の第５磁気ヘッドを
配置した場合は、これら磁気ヘッドとしてトルク検出装
置本体の第１および第３磁気ヘッドを兼用する場合に比
較して、速度検出用に記録した位置信号をトルク検出に
先立って消去する手間が不要になる。

【００４３】さらに、請求項１３に記載したように、請
求項５の構成に加えて、上記第２磁気ヘッドを介して磁
気記録層に記録される位置信号を所定時間遅延させて、
上記第１および第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生さ
れる位置信号にあらかじめ初期位相差をもたせる信号遅
延手段を設けることにより、回転軸部材に作用するトル
クの正負にかかわらず、すなわち負荷の方向の如何にか
かわらず、第２磁気ヘッドを介して再生される位置信号
の検出時点を、常に第１および第３磁気ヘッドを介して
それぞれ再生される２つの位置信号の検出時点の間に介
在させることが可能になり、信号処理すべき３つの再生
位置信号の組合せを常に正しく選択することができる利
点がある。

【００４４】さらに請求項１４に記載したように、請求
項13の構成に加えて、回転軸部材に作用する負荷の方向
を判別する負荷方向判別手段を設けたことにより、負荷
の方向の判別をも含めた正確なトルクの検出が可能にな
る。

【００４５】そして、上記負荷方向判別手段を、請求項
１５に記載したように、第１および第２磁気ヘッドを介
してそれぞれ再生される位置信号間の位相差と、上記初
期位相差との比較に基づいて、上記回転軸部材に作用す
る負荷の方向を判別するように構成した場合、式（２）
であらわされる回転軸部材の捩れ角θは、下記の式
（５）に従って算出される。

【００４６】 θ＝Ｋ・（Δｔ／ｔ）・θ₀ （５）但し、上記初期位相差をΔｔ₀、第１および第２磁気ヘ
ッドを介してそれぞれ再生される位置信号間の位相差
（検出時間差）をΔｔ₁₂として、Δｔ₁₂≧Δｔ₀の場合
はＫ＝１、Δｔ₁₂＜Δｔ₀の場合はＫ＝−１となる。そ
してこの場合の位相差Δｔは、Δｔ₁₂とΔｔ₀との差の
絶対値に等しくなる。

【００４７】また、Δｔ₀を前記時間差ｔの１／２に設
定した場合は、上記負荷方向判別手段を、請求項１６に
記載したように、上記第１および第２磁気ヘッドを介し
てそれぞれ再生される位置信号の検出時間差Δｔ₁₂と、
上記第２および第３磁気ヘッドを介してそれぞれ再生さ
れる位置信号の検出時間差Δｔ₂₃との比較に基づいて、
上記回転軸部材に作用する負荷の方向を判別するように
構成することができる。その場合、式（５）のＫは、 Δｔ₁₂≧Δｔ₂₃ であればＫ＝１ Δｔ₁₂＜Δｔ₂₃ であればＫ＝−１さらに、請求項１７に記載したように、請求項１の構成
に加えて、上記第１、第２および第３磁気ヘッドを介し
てそれぞれ再生される位置信号のうちの、最初に検出さ
れる位置信号と最後に検出される位置信号とに同期し
て、上記位相差検出手段および上記位相差検出手段に対
する検出タイミングを制御する検出タイミング制御手段
を設けることにより、回転軸部材に作用する負荷の方向
にかかわりなく、検出される位相差Δｔと時間差ｔとを
１対１で対応させることが可能になり、これにより、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。

【００４８】そして上記検出タイミング制御手段とし
て、請求項１８に記載したように、上記位相差検出手段
および上記時間差検出手段がそれぞれ備えているカウン
タを制御するカウンタ制御手段とすることにより、タイ
ミング制御を容易なものとすることができる。

【００４９】この場合も、請求項１９に記載したよう
に、請求項１７の構成に加えて、回転軸部材に作用する
負荷の方向を判別する負荷方向判別手段を設けることに
より、負荷の方向の判別をも含めた正確なトルクの検出
が可能になる。

【００５０】そして、上記負荷方向判別手段を、請求項
２０に記載したように、上記第１および第２の磁気ヘッ
ドを介してそれぞれ再生される位置信号の検出タイミン
グに応じて、回転軸部材に作用する負荷方向の判別フラ
グを出力するように構成し、この判別フラグを、第１磁
気ヘッドからの位置信号が検出された後に第２磁気ヘッ
ドからの位置信号が検出されたときには負荷方向が正の
フラグ（Ｋ＝１）、その反対のときには負荷方向が負の
フラグ（Ｋ＝−１）とすることにより、負荷の方向の判
別をきわめて容易に行なうことができる。

【００５１】

【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。

【００５２】図１は、本発明に係るトルク検出装置の第
１実施例を示す概略的構成図である。

【００５３】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、回転軸部材１０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，１２
ｂと、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１２ａと
対向するように回転軸部材１０の外周面に近接して第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（本実施例においては１０゜に設定されて
いる。）をおいて配置された第３磁気ヘッド１４ｃと、
第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して回転
軸部材１０に同一位相の位置信号Ｓ_Wを記録する記録回
路１６（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（再生手段）と、こ
れら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を検出する時間差検出回路
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。

【００５４】上記各磁気記録層１２ａ，１２ｂは、例え
ば、エポキシ系などの樹脂バインダ中にフェライトなど
の磁気粉末を分散させた磁気塗料を、回転軸部材１０の
外周面上の２箇所にリング状に塗布することにより、あ
るいは、金属コバルトなどの磁性膜を回転軸部材１０の
外周面の所要部位にメッキすることにより形成すること
ができる。

【００５５】上記各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
と回転軸部材１０の外周面とのクリアランスは約１０μ
ｍに設定されている。

【００５６】次に、本実施例の作用について説明する。

【００５７】回転軸部材１０が負荷から解放されて回転
している無負荷状態で、記録回路１６は、所定の記録用
パルス信号を発生させて第１および第２磁気ヘッド１４
ａ，１４ｂに同時に送り、各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ
を介して回転軸部材１０の磁気記録層１２ａ，１２ｂ上
に同一位相の位置信号（磁気パターン）を記録する。こ
のとき、回転軸部材１０の周方向に等間隔となるように
位置信号を記録する必要はなく、第１磁気ヘッド１４ａ
および第３磁気ヘッド１４ｃがなす角度θ₀によって定
まる間隔よりも広い間隔であれば、位置信号は任意の間
隔で記録可能である（原理的には位置信号として単一パ
ルス信号を記録するだけでも足りるが、後のトルク算出
を行う際のサンプリングタイム、検出精度、回転軸部材
１０の回転速度等を考慮すると、実用上は、できるだけ
等間隔で数多くのパルスを記録することが好ましい）。

【００５８】上記無負荷状態では、第１および第２磁気
ヘッド１４ａ，１４ｂを介して各磁気記録層１２ａ，１
２ｂ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２に示すように、同一位相の波形と
なる。

【００５９】一方、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
３に示すように、位相がΔｔだけずれた波形となる。ま
た、このとき、磁気ヘッド１４ｃを介して磁気記録層１
２ｃ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３に示すように、再生信号Ｓa1に対して時
間差ｔをもった波形となる。これら各再生信号Ｓa1，Ｓ
b1およびＳc1は、それぞれ増幅器１８に入力される。増
幅器１８に入力された信号は該増幅器１８において増幅
された後、フィルタ回路２０において高周波ノイズ成分
をカットされ、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３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１
４ｃ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は時間差検出回路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。時間差検出回路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Ｓ４はトルク演算回路２８へ送出され
る。

【００６０】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、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。

【００６１】回転軸部材１０の捩れ角θは、前述の式
（２）により算出され、回転軸部材のトルクＴは、前述
の式（３）により算出される。

【００６２】以上詳述したように、本実施例において
は、回転軸部材１０の外周面上に形成された磁気記録層
１２ａ，１２ｂに、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１
４ａ，１４ｂを介して位置信号を記録し、そして、各磁
気ヘッド１４ａ，１４ｂにより再生された位置信号相互
間の位相差Δｔを検出し、この検出された位相差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
るようになっているので、つまり、回転軸部材１０の外
周面を利用して位置信号を記録再生することによりトル
ク検出を行うようになっているので、従来のように、ト
ルク検出のために回転軸部材１０に機械加工や表面処理
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。

【００６３】したがって、本実施例によれば、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１４ａ，１４ｂ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。

【００６４】しかも、本実施例においては、第１磁気ヘ
ッド１４ａに対して回転軸部材１０の周方向に所定角度
θ₀をおいて第３磁気ヘッド１４ｃが配置され、これら
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が検出され、そして、従来用いられ
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１０のトルクＴが算出されるようになっているので、
信号記録時の回転軸部材１０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１４ａ，
１４ｃ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。したがって、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。

【００６５】なお、本実施例においては、記録再生に用
いる第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂが図１に
示すように周方向に対して同一位置に配置されている
が、必ずしもこのように配置する必要はなく、第１磁気
ヘッド１４ａに対して第２磁気ヘッド１４ｂを回転軸部
材１０の周方向にずれた位置に配置することも可能であ
る。

【００６６】さらに、本実施例においては、回転軸部材
１０の外周面上の２箇所に磁気記録層１２ａ，１２ｂが
形成されているが、両磁気記録層１２ａ，１２ｂを連続
して一体で形成してもよい。また、回転軸部材１０自体
が磁性材料で構成されている場合（例えば構造用鋼であ
るＳ４５Ｃの焼入れ材からなる場合）には、このような
磁気記録層１２ａ，１２ｂを新たに形成することを必要
とすることなく、回転軸部材１０に対して直接的に位置
信号の記録再生を行うことができる。

【００６７】ところで、上記第１実施例においては、各
磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃが、図４に示すよう
に、１つのギャップ３２を有する１つのコア３４に１つ
のコイル３６が巻かれた通常の磁気ヘッドで構成されて
いるが、これに代えて、第１および第３磁気ヘッド１４
ａ，１４ｃを、図５に示すように、２つのギャップ３８
ａ、３８ｃを有するマルチギャップ磁気ヘッド４０で一
体的に構成してもよい。両ギャップ３８ａ、３８ｃの中
間位置にはシールド板４２が介装されており、そのギャ
ップ間隔ｗは、約２００μｍに設定されている。図６
は、このマルチギャップ磁気ヘッド４０の使用状態を示
す図である。図中参照符号Ｓは、マルチギャップ磁気ヘ
ッド４０の記録用のギャップ３８ａで記録された位置信
号を示す。なお、図から明らかなように、両ギャップ３
８ａ、３８ｃのなす角度θ₀は、θ₀＝２ｔａｎ^-1（ｗ
／ｄ）によって定まる。

【００６８】このようなマルチギャップ磁気ヘッド４０
を採用することにより、より小型で簡単な構成のトルク
検出装置を実現できるとともに、基準角度に対する時間
差ｔを検出するための機構部品として複雑な磁気ヘッド
を設ける必要がない。また、マルチギャップ磁気ヘッド
４０においては、ギャップ間隔ｗを回転軸部材１０の直
径ｄに比べ十分小さく設定することができ、かつこのギ
ャップ間隔ｗをμｍ単位の高精度で管理することが可能
であるため、取付作業による構造上の誤差をなくし、精
度良く回転軸部材１０に作用するトルクＴを検出するこ
とができる。

【００６９】なお、上記マルチギャップ磁気ヘッド４０
は、両ギャップ３８ａ、３８ｃの中間位置にシールド板
４２が介装された、いわゆるスリーインワンヘッド型で
あるが、図７に示すように、上記シールド板４２が介装
されていない、いわゆるツーギャップ型のマルチギャッ
プ磁気ヘッド４０′を用いるようにしてもよい。

【００７０】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。

【００７１】図８は、本実施例に係るトルク検出装置を
示す概略的構成図である。

【００７２】上述したように、磁気記録層１２ａに記録
する位置信号は、実用上はできるだけ多くの等間隔の位
置信号を記録することが好ましいが、一方、この場合、
各位置信号の角度間隔が上記第１および第３磁気ヘッド
１４ａ，１４ｃの角度間隔θ₀よりも大きくなるように
位置信号記録を行わないと、時間差ｔを正しく検出する
ことができなくなる。

【００７３】本実施例においては、このような点に鑑
み、図１に示した本発明の第１実施例の構成に加えて、
回転軸部材１０の回転速度Ｖを検出する回転速度検出回
路５２（回転速度検出手段）が設けられるとともに、上
記記録回路１６に、この回転速度Ｖに応じて磁気記録層
１２ａに記録される位置信号の特性を変える特性変更手
段としての機能が与えられており、これにより、回転軸
部材の回転速度が変動した場合であっても、誤差なくト
ルク検出を行うことができるようになっている。

【００７４】本実施例の作用について具体的に説明する
と次のとおりである。

【００７５】すなわち、図８において、記録回路１６
は、回転軸部材１０が負荷から解放されて回転している
無負荷状態で、図９に示すような単パルス信号を基準信
号Ｓ_W′として発生させて第１磁気ヘッド１４ａに出力
し、該第１磁気ヘッド１４ａを介して回転軸部材１０の
磁気記録層１２ａに基準信号Ｓ_W′を記録する。その
際、上記基準信号Ｓ_W′は、回転速度検出回路５２にも
同時に出力される。回転速度検出回路５２では、この基
準信号Ｓ_W′入力時を基準として時間計測用のカウンタ
が動作を開始する。磁気記録層１２ａに記録された基準
信号Ｓ_W′は、回転軸部材１０の回転に伴い第３磁気ヘ
ッド１４ｃを介して再生され、図９に示すような再生信
号Ｓ_R′として回転速度検出回路５２に入力される。

【００７６】回転速度検出回路５２では、この再生信号
Ｓ_R′入力時を基準としてカウンタの動作を停止し、回
転軸部材１０が所定角度θ₀回転する間の経過時間ｔ₀
を計測し、前述の式（４）で示される経過時間ｔ₀に比
例した回転速度Ｖをあらわす速度信号を記録回路１６に
出力する。

【００７７】上記記録回路１６には、上記所定角度θ₀
よりも大きい角度間隔で位置信号Ｓ_Wが記録されるよう
に設定されており（本実施例においてはｎ＝１２）、記
録回路１６は、第１磁気ヘッド１４ａを介して上記基準
信号Ｓ_W′をＤＣ消去するとともに、回転速度検出回路
５２からの速度信号と、予め設定された回転軸部材１０
の１回転当たりの記録パルス数ｎとに応じて、図１０に
示すように、磁気記録層１２ａに記録すべき位置信号Ｓ
_Wの出力間隔（周期）Ｉ、パルス幅Ｗおよび信号強度Ｈ
を決定し、第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを
介して回転軸部材１０の磁気記録層１２ａ，１２ｂに複
数の等間隔の位置信号Ｓ_W（ｎ₁〜ｎ₁₂）を同一位相で
記録する。

【００７８】このようにして、回転軸部材１０の無負荷
状態において、図２と同様の再生信号Ｓa1，Ｓb1を第１
および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂから得ることがで
きる。

【００７９】以降の動作は、前述した第１実施例と同様
であるから、重複する説明は省略するが、本実施例の場
合、位置信号Ｓ_Wの出力間隔（周期）Ｉおよび１回転当
りの数ｎを下記の式（６）、（７）を満足するように設
定することにより、記録された位置信号Ｓ_Wの回転軸部
材１０上の間隔が、上記第１，第３磁気ヘッド１４ａ，
１４ｃのなす所定角度θ₀よりも狭くなることなく、す
なわち、時間差ｔを誤検出することなく、トルク検出を
することができる。

【００８０】Ｉ＞θ₀・ｄ／（２・Ｖ）（＝ｔ₀）（６）ｎ＜２π／θ₀ （７）以上詳述したように、本実施例によれば、位置信号Ｓ_W
の出力間隔が第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ
の間隔よりも狭くならないように、回転軸部材１０の回
転速度Ｖに応じて位置信号Ｓ_Wの出力間隔（周期）Ｉを
決定するようになっているので、記録時の回転軸部材１
０の回転状況の如何にかかわらず、トルクを精度良くよ
く検出することができる。

【００８１】また、位置信号Ｓ_Wのパルス幅Ｗ、信号強
度Ｈについても、回転軸部材１０の回転速度Ｎに応じて
これらを決定するようになっているので、記録時の回転
軸部材１０の回転状況にかかわらず、記録するパルス信
号のパルス幅が広すぎたり、記録信号強度が強すぎたり
することによって、再生位置信号の波形がいびつになる
のを防止することができる。

【００８２】なお、本実施例においては、基準信号
Ｓ_W′として単パルス信号を用いたが、もちろんこれに
限定されるわけではなく、複数のパルス信号を基準とし
たり、連続波信号を用い、その再生周波数を基準とする
ようにしてもよい。

【００８３】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。

【００８４】図１１は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。

【００８５】上記第２実施例においては、回転軸部材１
０の回転速度Ｖの検出が、第１および第３磁気ヘッド１
４ａ，１４ｃに接続された回転速度検出回路５２によっ
て行われるように構成されているが、本実施例において
は、トルク検出装置本体とは独立して設けられた回転速
度検出装置６２により、回転軸部材１０の回転速度Ｖの
検出を行うようになっている。

【００８６】この回転速度検出装置６２は、上記回転軸
部材１０の外周面上にリング状に新たに形成された磁気
記録層１１２と、これら磁気記録層１１２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１
０の周方向に所定角度θ₁をおいて配置された第４およ
び第５磁気ヘッド１１４ｄ，１１４ｅと、第４磁気ヘッ
ド１１４ｄを介して回転軸部材１０に基準信号Ｓd1を記
録する記録回路１１６と、各磁気ヘッド１１４ｄ，１１
４ｅを介して検出された上記基準信号を再生信号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と、これらにより再生された
信号相互間の時間差ｔ₀を検出する時間差検出回路１２
６と、上記所定角度θ₁および時間差ｔ₀に基づいて、
回転軸部材１０の回転速度Ｖを算出する回転速度演算回
路６４とを備えている。

【００８７】上記磁気記録層１１２、第４磁気ヘッド１
１４ｄ、第５磁気ヘッド１１４ｅ、記録回路１１６、増
幅器１１８、フィルタ回路１２０、波形整形回路１２２
および時間差検出回路１２６は、第１および第２実施例
における磁気記録層１２、第１磁気ヘッド１４ａ、第３
磁気ヘッド１４ｃ、記録回路１６、増幅器１８、フィル
タ回路２０、波形整形回路２２および時間差検出回路２
６と、それぞれ同様の構成となっている。

【００８８】図１２および１３は、時間差検出回路１２
６および回転速度演算回路６４をそれぞれ示す回路図で
ある。

【００８９】図１１に示された磁気ヘッド１４ｄを介し
て再生された再生信号Ｓd1が波形整形回路１２２で波形
整形されて得られる矩形波信号Ｓd2は、図１２に示され
た時間差検出回路１２６のフリップフロップ７６のセッ
ト端子に入力され、かつ磁気ヘッド１４ｅを介して再生
された再生信号Ｓe1が波形整形回路１２２で波形整形さ
れて得られる矩形波信号Ｓe2は、上記フリップフロップ
７６のリセット端子に入力される。

【００９０】フリップフロップ７６の出力端子はフリッ
プフロップ７８のセット端子に接続され、フリップフロ
ップ７８のＱ端子は、クロック発振器６６からの１０Ｍ
Ｈｚの基準クロックが一方の入力端子に印加されるＡＮ
Ｄ回路８０の他方の入力端子に接続されている。ＡＮＤ
回路８０の出力端子はカウンタ７０のクロック端子に接
続されている。カウンタ７０は、矩形波信号Ｓd2とＳe2
との時間差ｔ₀を基準クロックで計数し、その結果を１
２ビットパラレル信号で図１３の回転速度演算回路６４
へ出力するようになっている。

【００９１】本実施例における回転軸部材１０の回転速
度Ｖの検出ロジックを、図１４に示すフローチャートに
基づいて説明する。

【００９２】まず、電源が投入されると、回転速度演算
回路６４のマイクロコンピュータ６８は初期化処理を行
った後、時間差検出回路１２６のカウンタ７０に計数開
始信号（ＳＴＡＲＴ）を送る。カウンタ７０は、この信
号によりリセットされ、基準信号Ｓd2と信号Ｓe2との時
間差ｔ₀の計数を開始する。マイクロコンピュータ６８
は、カウンタ７０からの計数終了信号（ＳＴＯＰ）が送
られるまで待ち、計数終了信号を受信するとインターフ
ェースＩＣ７２を介して時間差ｔ₀（１２ｂｉｔ）を読
み取る。そして、この時間差ｔ₀に基づき、回転速度Ｖ
を前述の式（４）によって演算する。

【００９３】次にこの演算結果をＤ／Ａコンバータ７４
に転送し、これをアナログ出力する。その後、マイクロ
コンピュータ６８は、再びカウンタ７０に計数開始信号
（ＳＴＡＲＴ）を送り、上記動作を繰り返すようになっ
ている。

【００９４】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。

【００９５】図１５は本発明に係るトルク検出装置の第
４実施例を示す概略的構成図である。

【００９６】前述の各実施例においては、記録回路１６
から第１および第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して
各磁気記録層１２ａ，１２ｂに同一位相の位置信号Ｓ_W
が記録されるように構成されているが、両記録位置信号
は必ずしも同一位相とする必要はない。

【００９７】むしろ、第１磁気ヘッド１４ａからの記録
位置信号Ｓ_Wに対して第２磁気ヘッド１４ｂからの記録
位置信号Ｓ_Wの位相を所定時間だけ意識的に遅らせるよ
うにすることが望ましい。

【００９８】この点について詳述すると、仮に、第１お
よび第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して各磁気記録
層１２ａ，１２ｂに同一位相の位置信号を記録するよう
にした場合、回転軸部材１０に正のトルクが作用した状
態では、図１６に示すように、第１磁気ヘッド１４ａか
らの再生位置信号Ｓa1に対して第２磁気ヘッド１４ｂか
らの再生位置信号Ｓb1の位相は位相差Δｔだけ遅れる。
この位相遅れは、再生位置信号Ｓa1に対する第３磁気ヘ
ッド１４ｃからの再生位置信号Ｓc1の位相遅れ（時間差
ｔ分だけ遅れる）に対して十分小さい。したがって、回
転軸部材１０が順方向に回転している場合には再生位置
信号Ｓa1を、逆方向に回転している場合には再生位置信
号Ｓc1を基準として、１組の再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，
Ｓc1を選択し、これを信号処理すれば、特に問題はない
のであるが、回転軸部材１０に負のトルクが作用した状
態では、図１７に示すように、再生位置信号Ｓa1に対し
て再生位置信号Ｓb1の位相は位相差Δｔだけ進むため、
上記基準により、１組の再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1
を選択すると、信号処理すべき組合せを誤ってしまうこ
ととなる。

【００９９】このため、本実施例においては、図１５に
示すように、図８に示した第２実施例の構成に加えて遅
延回路５４（記録信号遅延手段）を設け、第１磁気ヘッ
ド１４ａからの再生位置信号Ｓa1に対して第２磁気ヘッ
ド１４ｂからの再生位置信号Ｓb1の位相が無負荷状態に
おいて所定時間Δｔ₀だけ遅れるよう、第１磁気ヘッド
１４ａからの記録位置信号に対して第２磁気ヘッド１４
ｂからの記録位置信号の位相を所定時間Δｔ₀だけ意識
的に遅らせている。これにより、回転軸部材１０に作用
するトルクの正負にかかわらず、信号処理すべき１組の
再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1の組合せを常に正しく選
択することができるようにしている。

【０１００】図１８は、図１５に示すトルク検出装置に
おける回転軸部材１０に負荷が加わっていないときに各
磁気ヘッド１４ａ〜１４ｃから再生される位置信号Ｓa1
〜Ｓc1の検出タイミングを示す。すなわち、本実施例で
は、第２磁気ヘッド１４ｂを介して位置信号Ｓ_Wを磁気
記録層１２ｂに記録する際に、この位置信号Ｓ_Wの位相
をΔｔ₀だけ遅延させて初期位相差を設けることによ
り、回転軸部材１０に負荷が加わっているときも含め常
に位置信号Ｓb1が位置信号Ｓa1とＳc1との間に存在する
ようにしている。

【０１０１】このようにすれば、位置信号Ｓa1（トルク
検出時の回転軸部材１０の回転方向によっては位置信号
Ｓc1）を検出した後に位置信号Ｓb1を検出した場合のみ
を正しい検出であると判断でき、位置信号Ｓa1の次に位
置信号Ｓc1を検出した場合には組合わせが誤りであると
してリセットをかけることが可能になり、上述の問題を
容易に解決することができる。

【０１０２】但しこの場合、再生位置信号Ｓa1に対する
再生位置信号Ｓb1の意識的な位相遅延時間Δｔ₀を一定
値にすると、回転軸部材１０の回転速度Ｖによっては、
信号処理すべき１組の再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1の
組合せを正しく選択することができなくなってしまう場
合がある。すなわち、各再生位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1
の出力周期は回転速度Ｖが大きくなると短くなるため、
これら出力周期に対して位相遅延時間Δｔ₀は相対的に
長くなる。そして、回転速度Ｖが所定値以上になると、
図１９に示すように、ある再生位置信号Ｓa1に対応する
再生位置信号Ｓb1が次の再生位置信号Ｓa1よりも遅く出
力されることとなり、この場合には、組合せを誤ってし
まうこととなる。

【０１０３】このため、本実施例においては、さらに、
上記位相遅延時間Δｔ₀が、回転速度Ｖに応じて設定さ
れるようになっている。この位相遅延時間Δｔ₀として
は、再生位置信号Ｓa1の出力周期よりも短く設定すれば
よいのであるが、再生位置信号Ｓb1が常に再生位置信号
Ｓa1とＳc1との間に位置するように（つまり０＜Δｔ₀
＜ｔとなるように）位相遅延時間Δｔ₀を設定すること
が、より好ましい。すなわち、このようにすれば、回転
軸部材１０が順方向（逆方向）に回転している場合に
は、Ｓa1（Ｓc1）の検出後Ｓc1（Ｓa1）を検出する前に
Ｓb1を検出したときのみ正しい組合せで検出がなされた
と判断し、Ｓa1（Ｓc1）の検出後Ｓb1を検出する前にＳ
c1（Ｓa1）を検出したときには組合せに誤りがあるとし
て信号処理をリセットすることが可能となり、上記問題
を容易に解決することができる。

【０１０４】本実施例では、前記式（４）で示される回
転速度Ｖをあらわす速度信号が、回転速度検出回路５２
から遅延回路５４に出力される。遅延回路５４では、入
力された速度信号と、上記所定角度θ₀とに基づいて位
相遅延時間（初期位相差）Δｔ₀を決定し、記録回路１
６から与えられる位置信号Ｓ_WをΔｔ₀だけ遅延させて
磁気ヘッド１４ｂに出力するように構成されている。

【０１０５】この場合の上記位相遅延時間Δｔ₀として
は、例えばΔｔ₀＝ｔ／２に設定すれば、正負両方向の
トルクに対して位相差Δｔ検出範囲を均等に確保するこ
とができるが、回転軸部材１０の特性によって適宜設定
すればよい。例えば、回転軸部材１０の特性として、正
のトルクは大きなトルクが作用するが負のトルクはあま
り大きくならないようなものである場合には、位相遅延
時間Δｔ₀は、ｔ／２よりやや小さく設定すればよい。

【０１０６】次に本発明の第５実施例について説明す
る。

【０１０７】図２０は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。

【０１０８】本実施例では、図１５に示した本発明の第
４実施例の構成に加えて、回転軸部材１０に作用する負
荷（トルク）の方向を判別するための符号判別回路（負
荷方向判別手段）５６を備えていることを特徴とするも
のである。

【０１０９】符号判別回路５６には、第１〜第３磁気ヘ
ッド１４ａ〜１４ｃを介してそれぞれ再生された位置信
号Ｓa1〜Ｓc1を波形整形回路２２で波形整形した矩形波
信号Ｓa2〜Ｓc2が供給される。符号判別回路５６の出力
は符号判別フラグＦとしてトルク演算回路２８に供給さ
れる。

【０１１０】符号判別回路５６の一例構成を図２１に示
す。また符号判別回路５６の動作説明に供するタイミン
グチャートを図２２〜図２４に示す。この符号判別回路
５６は、３個のフリップフロップ８２，８４，８６と、
クロック発振器８８と、２個のＡＮＤ回路９０，９２
と、４個のＮＯＴ回路９４，９６，９８，１００と、ア
ップダウンカウンタ１０２とを備えている。

【０１１１】遅延回路５４では、第２磁気ヘッド１４ｂ
に印加する位置信号Ｓ_Wの位相遅延時間（初期位相差）
Δｔ₀を、第１および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃか
ら再生される位置信号間の時間差ｔの１／２に設定して
いる。したがって、回転軸部材１０に負荷が作用してい
ない場合には、再生位置信号Ｓa1〜Ｓc1およびこれらか
ら派生される矩形波信号Ｓa2〜Ｓc2は図２２に示すよう
な関係を有し、位置信号Ｓa1，Ｓb1間の位相差をΔ
ｔ₁₂、位置信号Ｓb1，Ｓc1間の位相差をΔｔ₂₃とすれ
ば、Δｔ₁₂＝Δｔ₂₃＝Δｔ₀＝ｔ／２となる。

【０１１２】図２１のフリップフロップ８２のセット端
子には、矩形波信号Ｓa2がＮＯＴ回路９４を介して印加
され、フリップフロップ８２のリセット端子およびフリ
ップフロップ８４のセット端子には、矩形波信号Ｓb2が
ＮＯＴ回路９６を介して印加される。また、フリップフ
ロップ８４のリセット端子には、矩形波信号Ｓc2がＮＯ
Ｔ回路９８を介して印加されるようになっている。

【０１１３】フリップフロップ８２の出力は、クロック
発振器８８の出力とともにＡＮＤ回路９０に供給され、
アンド回路９０の出力はカウンタ１０２のアップカウン
ト端子に供給される。また、フリップフロップ８４の出
力は、クロック発振器８８の出力とともにＡＮＤ回路９
２に供給され、アンド回路９２の出力はカウンタ１０２
のダウンカウント端子に供給される。

【０１１４】さらに、矩形波信号Ｓa2がＮＯＴ回路１０
０を介してカウンタ１０２のリセット端子およびフリッ
プフロップ８６のリセット端子に供給され、カウンタ１
０２のBorrow信号出力がフリップフロップ８６のセット
端子に供給される。

【０１１５】矩形波信号Ｓa2が符号判別回路５６に入力
されると、カウンタ１０２およびフリップフロップ８６
がリセットされ、かつ直ちにカウンタ１０２がアップカ
ウントを開始する。そして続いて矩形波信号Ｓb2が入力
されると、カウンタ１０２のカウント動作は、アップカ
ウントからダウントカウントに切替わり、次に矩形波信
号Ｓc2が入力されると、ダウントカウント動作が終了す
る。

【０１１６】したがって、回転軸部材１０に負荷が作用
しない場合には、Δｔ₁₂＝Δｔ₂₃＝Δｔ₀となり、図２
２に示すように、カウンタ１０２からBorrow信号が出力
されず、フリップフロップ８６はリセットされたままと
なり、符号判別フラグＦは「０」を保つ。

【０１１７】次に、回転軸部材１０に負のトルクが作用
している場合には、図２３に示すようにΔｔ₁₂＜Δｔ₀
＜Δｔ₂₃となるから、カウンタ値が負となりBorrow信号
が発生してフリップフロップ８６がセットされ、符号判
別フラグＦは「１」となる。このように符号判別フラグ
Ｆが「１」となったことにより、回転軸部材１０に作用
するトルクの方向を負と判別することができる。

【０１１８】一方、回転軸部材１０に正のトルクが作用
している場合には、図２４に示すように、Δｔ₁₂＞Δｔ
₀＞Δｔ₂₃となるから、カウンタ値は正となり、Borrow
信号は発生しない。したがって、フリップフロップ８６
はリセットされたままとなり、符号判別フラグＦは
「０」であるから、回転軸部材１０に正のトルクが作用
していることが判別できる。

【０１１９】トルク演算回路２８では、位相差Δｔ（Δ
ｔはΔｔ₁₂とΔｔ₀との差の絶対値）時間差ｔおよび第
１，第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｃのなす角度θ₀と、
符号判別回路５６からの符号判別フラグＦ（符号判別フ
ラグＦが「１」であればＫ＝−１、「０」であればＫ＝
１）により、前述の式（５）から回転軸部材１０の捩れ
角θを求め、さらにこの捩れ角θに基づいて、回転軸部
材１０に加わるトルクＴを前述の式（３）から算出して
いる。

【０１２０】以上説明したように、本実施例のトルク検
出装置によれば、回転軸部材１０に加わる負荷の方向の
判別をも含めた正確なトルクの検出が可能になる。

【０１２１】なお、本実施例においては、初期位相差Δ
ｔ₀＝ｔ／２の場合で説明したが、必ずしもΔｔ₀＝ｔ
／２とする必要はなく、設定した初期位相差Δｔ₀に応
じて符号判別回路５６のカウンタ１０２の初期値を決定
すればよい。本実施例ではその初期値をゼロとしてい
る。

【０１２２】さらに本発明の第６実施例について説明す
る。

【０１２３】図２５は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。

【０１２４】前述した第１実施例において、トルク演算
回路２８によるトルク算出に誤差が生じないようにする
ためには、位相差検出回路２４で検出する位相差Δｔ
と、時間差検出回路２６で検出する時間差ｔとを１対１
に対応させる必要がある。その結果、回転軸部材１０に
対して、上記第１〜第３磁気ヘッド１４ａ〜１４ｃの取
付位置関係によって定まる特定の方向に負荷が作用した
場合にしかトルクを検出することができないという問題
が生じる。

【０１２５】本実施例は、このような点に鑑み、図１に
示した第１実施例の構成に加えて、カウンタ制御回路３
０を設けたものである。このカウンタ制御回路３０に
は、第１〜第３磁気ヘッド１４ａ〜１４ｃからそれぞれ
再生される位置信号Ｓa1〜Ｓc1を波形整形回路２２で波
形整形して得られる矩形波信号Ｓa2〜Ｓc2が入力され
る。カウンタ制御回路３０は、上記位置信号Ｓa1〜Ｓc1
のうちの最初に検出された位置信号と最後に検出された
位置信号とに同期して、位相差検出回路２４および時間
差検出回路２６のカウンタの制御を行なうように構成さ
れている。

【０１２６】次に、本実施例におけるトルク検出動作に
ついて説明する。

【０１２７】図２５に示す矢印方向、すなわち、第１磁
気ヘッド１４ａから第３磁気ヘッド１４ｃの方向に回転
軸部材１０が回転しているとする。

【０１２８】この場合、図２６に示すように、回転軸部
材１０に負荷が加わっていない状態で、第３磁気ヘッド
１４ｃで検出する位置信号Ｓc1に同期してカウンタ制御
回路３０はリセット信号を時間差検出回路２６および位
相差検出回路２４に出力する。この処理により、図２６
に示すようにタイミングずれによるエラーが生じていて
も、リセット信号によりそれを除去し、正常なタイミン
グにする。

【０１２９】次に、図２５に示す矢印方向と同方向に回
転軸部材１０に捩れが生じるように、回転軸部材１０に
負荷がかかると（負のトルク）、第１および第２磁気ヘ
ッド１４ａ，１４ｂを介して再生される位置信号Ｓa1，
Ｓb1には、図２７に検出信号Ｓ３として示されているよ
うに、位相差Δｔが生じる。一方、第１および第３磁気
ヘッド１４ａ，１４ｃによって第１磁気ヘッド１４ａを
介して記録された位置信号を読み出す際には、両磁気ヘ
ッド１４ａ，１４ｃの配置角度と再生時の回転軸部材１
０の回転速度に基づき、それぞれの再生信号Ｓa1，Ｓc1
には、図２７に検出信号Ｓ４として示されているよう
に、時間差ｔが生じる。

【０１３０】第１，第２および第３磁気ヘッド１４ａ，
１４ｂおよび１４ｃを介して再生された各再生信号Ｓa
1，Ｓb1，Ｓc1は、増幅器１８で増幅され、フィルタ回
路２０介して、波形整形回路２２に入力され、波形整形
を受けて矩形波信号Ｓa2，Ｓb2，Ｓc3とされる第１およ
び第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して再生された位
置信号Ｓa1，Ｓb1の処理信号である矩形波信号Ｓa2，Ｓ
b2は位相差検出回路２４に入力され、第１および第３磁
気ヘッド１４ａ，１４ｃを介して再生された位置信号Ｓ
a1，Ｓc1の処理信号である矩形波信号Ｓa2，Ｓc2は時間
差検出回路２６に入力される。また、矩形波信号Ｓa2〜
Ｓc2はカウンタ制御回路３０に入力される。カウンタ制
御回路３０では、位置信号Ｓa1〜Ｓc1のうちの、最初に
検出される位置信号と最後に検出される位置信号から、
図２７に示されているように、カウンタ制御信号Ｓ５を
作り出し、位相差検出回路２４および時間差検出回路２
６にそれぞれ出力する。

【０１３１】位相差検出回路２４では、カウンタ制御信
号Ｓ５に同期して動作するカウンタにより位置信号Ｓa
1，Ｓb1間の位相差Δｔ（図２７の検出信号Ｓ３）を検
出し、これをトルク演算回路２８に与える。また、時間
差検出回路２６でも、同様に、カウンタ制御信号Ｓ５に
同期して動作するカウンタにより位置信号Ｓa1とＳc1と
の時間差ｔ（図２７の検出信号Ｓ４）を検出し、これを
トルク演算回路２８に与える。

【０１３２】図１の実施例では、図３から明らかなよう
に位相差検出回路２４が位置信号Ｓa1，Ｓc1の再生時間
差ｔに同期して動作するため、図２７に示すように、位
置信号Ｓb1が位置信号Ｓa1よりも先に検出される場合は
位置信号Ｓa1，Ｓb1間の位相差Δｔを検出することがで
きないが、本実施例においては、位相差信号Ｓ３がカウ
ンタ制御信号Ｓ５に同期しているため、位置信号Ｓa1，
Ｓc1の再生時間差ｔと位置信号Ｓa1，Ｓb1間の位相差Δ
ｔとを常に１対１に対応させて検出することが可能とな
る。

【０１３３】したがって、トルク演算回路２８では、位
相差Δｔ、時間差ｔおよび第１および第３磁気ヘッド１
４ａ，１４ｃのなす角度θ₀とにより式（１）によって
捩れ角θを求め、さらに、この捩れ角θを基に回転軸部
材１０に加わったトルクＴを式（２）により算出でき
る。

【０１３４】なお、本実施例の説明において、回転方向
を図２５に示す矢印方向としたが、矢印と逆方向に回転
する場合は、タイミングずれによる検出エラーを防ぐた
めに無負荷時に出力するカウンタ制御回路３０のリセッ
ト信号を第１磁気ヘッド１４ａが検出する位置信号Ｓa1
に同期させれば同様に動作する。また、負荷の作用する
方向を特定して説明したが、本実施例では回転軸部材１
０に作用する負荷の方向にかかわりなく、正確にトルク
を検出することができる。

【０１３５】以上詳述したように、本実施例において
は、第１，第２および第３磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，
１４ｃから再生される位置信号Ｓa1，Ｓb1，Ｓc1のうち
の、最初に検出される位置信号と最後に検出される位置
信号とに同期して、位相差検出回路２４および時間差検
出回路２６の検出タイミング制御が行われるようになっ
ているので、回転軸部材１０に作用する負荷の方向にか
かわりなく、検出する位相差Δｔと時間差ｔとを１対１
で対応させることが可能となり、これにより、回転軸部
材１０に作用するトルクを精度よく、検出することが可
能となる。

【０１３６】このように、本実施例によれば、回転軸部
材１０に作用する負荷の方向にかかわりなく、また、回
転軸部材１０の回転速度あるいは回転変動に影響される
ことなく、回転軸部材１０の捩れ角を誤差なく検出し、
正確にトルクを検出することが可能となる。

【０１３７】最後に本発明の第７実施例について説明す
る。

【０１３８】図２８は、本実施例に係るトルク検出装置
を示す概略的構成図である。

【０１３９】本実施例は、図２５に示した第６実施例の
構成に加えて、回転軸部材１０に加わる負荷の方向を、
第１，第２磁気ヘッド１４ａ，１４ｂから再生された位
置信号Ｓa1，Ｓb1の検出タイミングに応じて判別できる
符号判別フラグＦを出力する符号判別回路５８を設けた
ことを特徴とするものである。

【０１４０】符号判別回路５８には、上記位置信号Ｓa
1，Ｓb1が波形整形回路２２で波形整形されて得られる
矩形波信号Ｓa2，Ｓb2が入力される。符号判別回路５８
から出力された符号判別フラグＦはトルク演算回路２８
に入力される。

【０１４１】図２９は符号判別回路５８の構成を示すブ
ロック図で、符号判別フラグＦを出力する１個のフリッ
プフロップ１０４と、このフリップフロップ１０４の２
つの入力端子にそれぞれ接続されたＮＯＴ回路１０６，
１０８とから構成されている。矩形波信号Ｓa2はＮＯＴ
回路１０６を介してフリップフロップ１０４のセット端
子に入力され、矩形波信号Ｓb2はＮＯＴ回路１０８を介
してフリップフロップ１０４のリセット端子に入力され
る。

【０１４２】次に、符号判別回路５８の動作について、
図３０および図３１のタイミングチャートを参照しなが
ら説明する。

【０１４３】回転軸部材１０に負のトルクが作用した場
合には、図３０に示すように、位置信号Ｓa1よりも位置
信号Ｓb1が先に検出されるから、矩形波信号Ｓa2よりも
先に矩形波信号Ｓb2が符号判別回路５８に入力される。
したがって、フリップフロップ１０４は矩形波信号Ｓb2
でリセットされた後、矩形波信号Ｓa2でセットされ、符
号判別フラグＦが「１」のレベルでトルク演算回路２８
に出力される。

【０１４４】一方、回転軸部材１０に正のトルクが作用
した場合には、図３１に示すように、位置信号Ｓb1より
も位置信号Ｓa1が先に検出されるから、フリップフロッ
プ１０４は矩形波信号Ｓa2でセットされた後、直ちに矩
形波信号Ｓb2でリセットされる。したがって、トルク演
算回路２８に出力された符号判別フラグＦは「０」レベ
ルとなる。

【０１４５】トルク演算回路２８では、上記符号判別フ
ラグＦをチェックし、フラグＦが「１」であれば係数Ｋ
＝−１、フラグＦが「０」であればＫ＝１にセットし、
位相差Δｔ、時間差ｔおよび第１，第３磁気ヘッド１４
ａ，１４ｃのなす角度θ₀により、前述した式（５）か
ら回転軸部材１０の捩れ角θを求め、さらにこの捩れ角
θに基づいて、回転軸部材１０に加わるトルクＴを前述
した式（３）から算出する。

【０１４６】以上説明したように、本実施例のトルク検
出装置によれば、前述した第６実施例と同様に、回転軸
部材１０に加わる負荷の方向の判別を含め、正確にトル
クを検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルク検出装置の第１実施例を示
す概略的構成図

【図２】第１実施例の作用を示す、無負荷状態での位置
信号再生時のタイミングチャート

【図３】第１実施例の作用を示す、負荷状態での位置信
号再生時のタイミングチャート

【図４】第１実施例の磁気ヘッドを単品で示す図

【図５】第１実施例の磁気ヘッドの変形例を示す図

【図６】上記変形例の作用を示す図

【図７】第１実施例の磁気ヘッドの他の変形例を示す図

【図８】本発明に係るトルク検出装置の第２実施例を示
す概略的構成図

【図９】第２実施例の作用を示す、基準信号記録および
再生時のタイミングチャート

【図１０】第２実施例の作用を示す、無負荷状態での位
置信号記録および再生時のタイミングチャート

【図１１】本発明に係るトルク検出装置の第３実施例で
用いられる回転速度検出装置を示す概略的構成図

【図１２】図１１における時間差検出回路の一例構成を
示す回路図

【図１３】図１１における回転速度演算回路の一例構成
を示す回路図

【図１４】図１２および図１３の回路の動作を示すフロ
ーチャート

【図１５】本発明に係るトルク検出装置の第４実施例を
示す概略的構成図

【図１６】第４実施例を提案するに至った理由を説明す
るための位置信号再生時のタイミングチャート

【図１７】第４実施例を提案するに至った理由を説明す
るための位置信号再生時のタイミングチャート

【図１８】第４実施例の作用を説明するための位置信号
再生時のタイミングチャート

【図１９】第４実施例の作用を説明するための位置信号
再生時のタイミングチャート

【図２０】本発明に係るトルク検出装置の第５実施例を
示す概略的構成図

【図２１】図２０の符号判別回路の一例構成を示す回路
図

【図２２】回転軸部材に負荷が作用していない状態にお
ける図２０の符号判別回路の動作を示すタイミングチャ
ート

【図２３】回転軸部材に負のトルクが作用している状態
における図２１の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート

【図２４】回転軸部材に正のトルクが作用している状態
における図２１の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート

【図２５】本発明に係るトルク検出装置の第６実施例を
示す概略的構成図

【図２６】図２５のカウンタ制御回路におけるタイミン
グエラーの除去制御動作を示すタイミングチャート

【図２７】第６実施例の負荷状態での作用を示すタイミ
ングチャート

【図２８】本発明に係るトルク検出装置の第７実施例を
示す概略的構成図

【図２９】図２８における符号判別回路の一例構成を示
す回路図

【図３０】回転軸部材に負のトルクが作用している状態
における図２９の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート

【図３１】回転軸部材に正のトルクが作用している状態
における図２９の符号判別回路の動作を示すタイミング
チャート

【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（記録手段）、（特性変更手段）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時間差検出回路（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カウンタ制御回路（検出タイミング制御手段）４０、４０′ マルチギャップ磁気ヘッド５２回転速度検出回路（回転速度検出手段）５４遅延回路（記録信号遅延手段）５６，５８符号判別回路（負荷方向判別手段）６４回転速度検出装置

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】前記磁気記録層が、前記回転軸部材の周
面上に磁性材料を付着させることにより形成されてなる
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】前記磁気記録層が、前記回転軸部材を磁
性材料で構成することにより形成されてなることを特徴
とする請求項１記載のトルク検出装置。
【請求項４】前記第１および第３磁気ヘッドが、２つ
のギャップを有するマルチギャップ磁気ヘッドによって
一体的に構成されてなることを特徴とする請求項１、２
または３記載のトルク検出装置。
【請求項５】前記回転軸部材の回転速度を検出する回
転速度検出手段と、この回転速度に応じて、前記磁気記
録層に記録される位置信号の特性を変える特性変更手段
と、を備えてなることを特徴とする請求項１、２、３ま
たは４記載のトルク検出装置。
【請求項６】前記特性変更手段によって変えられる位
置信号の特性が、該位置信号の出力間隔であることを特
徴とする請求項５記載のトルク検出装置。
【請求項７】前記特性変更手段によって変えられる位
置信号の特性が、該位置信号のパルス幅であることを特
徴とする請求項５記載のトルク検出装置。
【請求項８】前記特性変更手段によって変えられる位
置信号の特性が、該位置信号の信号強度であることを特
徴とする請求項５記載のトルク検出装置。
【請求項９】前記回転速度検出手段が、前記回転軸部
材の周面部に形成された磁気記録層に磁気ヘッドを介し
て位置信号を記録するとともに磁気ヘッドを介してこの
位置信号を再生し、この再生された位置信号に基づいて
回転速度検出を行うように構成されてなることを特徴と
する請求項５、６、７または８記載のトルク検出装置。
【請求項１０】前記回転速度検出手段が、前記回転軸
部材の周方向に所定角度をおいて配置された１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
と、前記１対の磁気ヘッドのなす前記所定角度とに基づ
いて前記回転軸部材の回転速度を演算する速度演算手段
を備えてなることを特徴とする請求項９記載のトルク検
出装置。
【請求項１１】前記１対の磁気ヘッドとして、前記第
１および第３磁気ヘッドが兼用されてなることを特徴と
する請求項１０記載のトルク検出装置。
【請求項１２】前記回転軸部材の周面部に新たな磁気
記録層が形成され、前記１対の磁気ヘッドが、前記新た
な磁気記録層に対向して、前記回転軸部材の周方向に所
定角度をおいて配置され第４および第５磁気ヘッドより
なることを特徴とする請求項１０記載のトルク検出装
置。
【請求項１３】前記第２の磁気ヘッドを介して前記磁
気記録層に記録される位置信号を所定時間遅延させて、
前記第１および第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生さ
れる位置信号にあらかじめ所定の初期位相差をもたせる
記録信号遅延手段を備えてなることを特徴とする請求項
５記載のトルク検出装置。
【請求項１４】前記回転軸部材に作用する負荷の方向
を判別する負荷方向判別手段を備えてなることを特徴と
する請求項１３記載のトルク検出装置。
【請求項１５】前記負荷方向判別手段が、前記第１お
よび第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信
号間の位相差と前記初期位相差との比較に基づいて、前
記回転軸部材に作用する負荷の方向を判別するように構
成されてなることを特徴とする請求項１４記載のトルク
検出装置。
【請求項１６】前記負荷方向判別手段が、前記第１お
よび第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信
号の検出時間差と、前記第２および第３磁気ヘッドを介
してそれぞれ再生される位置信号の検出時間差との比較
に基づいて、前記回転軸部材に作用する負荷の方向を判
別するように構成されてなることを特徴とする請求項１
４記載のトルク検出装置。
【請求項１７】前記第１、第２および第３磁気ヘッド
を介してそれぞれ再生される前記位置信号のうちの、最
初に検出される位置信号と最後に検出される位置信号と
に同期して、前記位相差検出手段および前記時間差検出
手段に対する検出タイミング制御を行なう検出タイミン
グ制御手段を備えてなることを特徴とする請求項１、
２、３または４記載のトルク検出装置。
【請求項１８】前記検出タイミング制御手段が、前記
位相差検出手段および前記時間差検出手段がそれぞれ備
えているカウンタを制御するカウンタ制御手段よりなる
ことを特徴とする請求項１７記載のトルク検出装置。
【請求項１９】前記回転軸部材に作用する負荷の方向
を判別する負荷方向判別手段を備えてなることを特徴と
する請求項１７または１８記載のトルク検出装置。
【請求項２０】前記負荷方向判別手段が、前記第１お
よび第２磁気ヘッドを介してそれぞれ再生される位置信
号の検出タイミングに応じて、前記回転軸部材に作用す
る負荷の方向を判別するフラグを出力する手段よりなる
ことを特徴とする請求項１９記載のトルク検出装置。