JPH0650831A

JPH0650831A - トルク検出装置

Info

Publication number: JPH0650831A
Application number: JP24635491A
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: 1991-09-26
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】小型で簡単な構成で、取付作業や経年変化に
よりトルク検出誤差が生じるのを防止することのでき、
しかも高いトルク検出精度を得ることができるトルク検
出装置を提供する。【構成】回転軸部材１０の外周面上に磁気記録層１２
ａ、１２ｂを形成し、この磁気記録層を利用した位置信
号の記録再生でトルク検出を行うことにより、小型で簡
単な構成のトルク検出装置を実現するとともに取付作業
によるトルク検出誤差をなくし、また、適宜記録更新可
能として経年変化によるトルク検出誤差を修正できるよ
うにする。さらに、磁気記録層１２ａ、１２ｂをプラズ
マ溶射により形成することにより、密着強度等を高め
て、より高いトルク検出精度を得ることができるように
する。

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、回転軸部材のねじれ角か
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ねじれ角を測定し、そのねじ
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からねじれ角を求め、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、ねじ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
もに構造上組付けの精度を要し、また回転軸部材にねじ
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
置が徐々にずれてしまい、トルク検出精度が経時劣化す
るという問題がある。

【０００５】このような問題を解決するため、次のよう
なトルク検出装置が考えられる。すなわち、回転軸部材
の周面上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１組の磁気ヘッドを配置
し、これら各磁気ヘッドを介して磁気記録層に位置信号
を記録するとともに再生し、各磁気ヘッドからの再生位
置信号相互間の位相差を検出し、この位相差をねじれ角
に換算して回転軸部材に作用するトルクを算出するトル
ク検出装置が考えられる。このようなトルク検出装置を
用いれば、磁気記録層に記録された位置信号は適宜その
書換えが可能であることから、上記問題を解決すること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ト
ルク検出装置を自動車の動力伝達軸等のトルク検出に実
際に適用するためには、トルクの検出精度等に関わる別
の問題を解決しなくてはならない。

【０００７】まず、記録および再生時の信号強度を十分
に得るために、磁気ヘッドと磁気記録層との間隙をでき
るだけ小さく、できれば接触させる必要がある。しかし
ながら、磁気ヘッドと磁気記録層とが接触すると、磁気
記録層が摩耗しやすく、最悪の場合磁気記録層が剥がれ
てしまい、トルク検出装置として全く機能できなくな
る。仮に、ぎりぎりで接触しないように上記間隙を取っ
たとしても、車両の振動などのために瞬時的に磁気ヘッ
ドが磁気記録層に接触してしまう可能性がある。

【０００８】また、磁気ヘッドと磁気記録層の間隙が回
転軸部材周上で変動すると記録・再生時の信号強度が大
きく変動してしまう。

【０００９】さらに、磁気記録層の記録信号の周波数特
性等のために、回転軸部材の回転速度が一定であっても
記録する信号によりその記録、再生特性が変化し、トル
ク検出精度に関わる磁気記録層上の信号の位相差検出精
度に影響する。

【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、小型で簡単な構成で、取付作業や経年変
化によりトルク検出誤差が生じるのを防止することので
き、しかも高いトルク検出精度を得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。

【００１１】

【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、回転軸部材の周面上に磁気記録層を形成し、こ
の磁気記録層を利用した位置信号の記録再生でトルク検
出を行うことにより、小型で簡単な構成のトルク検出装
置を実現するとともに取付作業によるトルク検出誤差を
なくし、また、適宜記録更新可能として経年変化による
トルク検出誤差を修正できるようにし、さらに、回転軸
部材の周面上の磁気記録層をプラズマ溶射により形成す
ることにより、より高いトルク検出精度を得ることがで
きるようにしたものである。

【００１２】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上にプラズマ溶射により
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、これら各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各磁気ヘッドからの位置信号相互
間の位相差を検出する位相差検出手段と、この位相差検
出手段により検出された位相差に基づいて、前記回転軸
部材に作用するトルク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。

【００１３】

【発明の作用および効果】上記構成に示すように、回転
軸部材の周面上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１組の磁気
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を検出し、
この検出された位相差に基づいて、回転軸部材に作用す
るトルク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。

【００１４】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ねじれ残留歪に
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。

【００１５】しかも、上記構成に示すように、回転軸部
材の周面上の磁気記録層がプラズマ溶射により形成され
ているが、このプラズマ溶射においては、プラズマガス
により溶融せしめられた磁性粒子が回転軸部材の周面上
に高速で飛散せしめられることから、この磁性粒子が回
転軸部材の周面部を形成する下地層粒子と互いに溶け合
った複合層が形成され、さらに、この複合層の上に磁性
層（磁気記録層）が形成されることとなる。

【００１６】これら下地層、複合層および磁性層各々の
境界は漸次遷移するような状態に形成されるため、磁性
記録層の密着強度は大きく、磁気ヘッドの接触にともな
う摩耗や剥離はなく、磁気ヘッドと磁気記録層との間隙
を接触、あるいはそれに近い状態にすることができる。

【００１７】また、プラズマ溶射による磁気記録層形成
後に磁気記録層を含めた回転軸部材の加工が可能となる
ため、面出し加工が可能となり、磁気ヘッドと磁気記録
層の間隙を周上で一定に保つことができる。

【００１８】プラズマ溶射により形成された磁気記録層
は、それを構成する磁性材料、膜厚、その下地層を構成
する材料の特性等により、例えば図１のグラフに示すよ
うに、記録時の信号周波数特性等が影響を受けるが、こ
の影響は一意的で、かつ、経時変化がない。したがっ
て、例えば書き込み周波数ｆo 以下の範囲内で記録・再
生することで記録周波数によらない一定した強度の信号
を得ることができる。また、仮に、書き込み周波数ｆo
以上で行う必要がある場合には、対応する特性で補正を
かけることも可能である。

【００１９】このように、プラズマ溶射により形成され
た磁性層からなる磁気記録層への記録およびその再生出
力は、安定し、かつ、向上し、それに伴いトルク検出の
精度も向上する。

【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２は、本発明に係るトルク検出装置の第
１実施例を示す概要構成図である。

【００２２】このトルク検出装置は、回転軸部材１０
（例えば自動者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、１２ｂ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、これら
各磁気ヘッド１４ａ、１４ｂを介して回転軸部材１０に
位置信号を記録する記録回路１６（記録手段）と、各磁
気ヘッド１４ａ、１４ｂを介して位置信号を再生する増
幅器２２、フィルタ２４および波形整形回路２６（再生
手段）と、これらにより再生された位置信号相互間の位
相差を検出する位相差検出回路１８（位相差検出手段）
と、この位相差検出回路１８により検出された位相差に
基づいて回転軸部材１０に作用するトルクを算出するト
ルク演算回路２０（トルク算出手段）とを備えてなって
いる。

【００２３】回転軸部材１０はアルミニウム製であっ
て、図の左端において図示しない駆動源に、右端におい
て負荷にそれぞれ連結されている。各磁気記録層１２
ａ、１２ｂは、磁性材料としてマグネタイト（Ｆｅ₃Ｏ
₄）を用いて、プラズマ溶射により、アルミニウムを下
地層とする膜厚１７０μｍの層に形成されている。これ
ら磁気記録層１２ａ、１２ｂの記録信号の周波数特性
は、図３に示すようになっている。第１および第２磁気
ヘッド１４ａ、１４ｂは、いずれも記録再生用の誘導型
の磁気ヘッドであって、図示しないハウジングに固定さ
れている。本実施例においては、回転軸部材１０と各磁
気ヘッド１４ａ、１４ｂとのクリアランスは２０μｍで
ある。これら磁気ヘッド１４ａ、１４ｂは記録回路１６
および増幅器２２に接続されており、増幅器２２はさら
にフィルタ回路２４および波形整形回路２６を経て位相
差検出回路１８に接続されている。記録回路１６は、周
波数２．０ｋＨｚまでの連続波形信号により位置信号を
記録するようになっている。

【００２４】次に、本実施例の作用について説明する。

【００２５】回転軸部材１０が負荷から解放され一定回
転数Ｎo で回転している際に、記録回路１６は所定の周
波数ｆo の記録用信号を発生させて両磁気ヘッド１４
ａ、１４ｂに同時に送り、それぞれの磁気ヘッド１４
ａ、１４ｂを介して回転軸部材１０上に同位相の位置信
号を記録させる。本実施例においては、図３に示すよう
に記録信号周波数ｆo ＝２．０ｋＨｚであることから、
記録回路１６が出力する連続波形信号で、一定した位置
信号の記録および再生が可能となる。

【００２６】この後、回転軸部材１０に負荷（トルク）
が加わった状態において、各磁気ヘッド１４ａ、１４ｂ
を介して各磁気記録層１２ａ、１２ｂに記録されている
位置信号を再生し、これらの再生信号Ｓa1およびＳb1
（図４）がそれぞれ増幅器２２に入力される。増幅器２
２に入力された信号は該増幅器２２において増幅された
後フィルタ回路２４において高周波ノイズをカットさ
れ、さらに波形整形回路２６において矩形波信号Ｓa2お
よびＳb2（図４）に波形整形されて位相差検出回路１８
に送出される。波形整形回路２６では、記録時の信号周
波数特性に依存することなく、回転軸部材１０の回転速
度に応じてトリガレベルを設定して波形整形を行う。位
相差検出回路１８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（パルス幅）Δｔを
検出し、トルク演算回路２０においては、これら周波数
ｆ（＝１／Ｔ）および位相差Δｔに基づき、式(1) に従
い回転軸部材１０に加わったトルク値Ｔｒを算出する。

【００２７】Ｔｒ＝π²Ｇｄ⁴・Δｔ・（ｆ／ｆo ）・Ｎo ／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の直径である。

【００２８】なお、本実施例においては、回転軸部材１
０に記録する位置信号として連続波形信号用いたが、こ
れに限られるものではなく、位相差Δｔを精度良く検出
できる信号であればその波形形状の如何を問うものでは
なく、パルス状波形信号であってもよい。パルス状波形
信号とする場合には、パルス幅５００μｓｅｃとすれ
ば、上記記録信号周波数ｆo ＝２．０ｋＨｚに対応させ
ることができる。

【００２９】また、記録再生に用いる２つの磁気ヘッド
１２ａ、１２ｂの設置位置は図１に示すように両ヘッド
を揃えて配置する必要はなく、一方の磁気ヘッドに対し
て他方の磁気ヘッドを回転軸部材１０の円周方向にずれ
た位置に配置することも可能である。

【００３０】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ことはいうまでもない。

【００３１】以上説明したように、本実施例に係るトル
ク検出装置によれば、回転軸部材１０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く、
また、回転軸部材１０に生じるねじれ残留歪により両磁
気ヘッド間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。したがって、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。

【００３２】しかも、回転軸部材１０の周面上の磁気記
録層１２ａ、１２ｂがプラズマ溶射により形成されてい
るが、このプラズマ溶射においては、プラズマガスによ
り溶融せしめられた磁性粒子が回転軸部材の周面上に高
速で飛散せしめられることから、この磁性粒子が回転軸
部材の周面部を形成する下地層粒子と互いに溶け合った
複合層が形成され、さらに、この複合層の上に磁性層
（磁気記録層）が形成されることとなる。

【００３３】これら下地層、複合層および磁性層各々の
境界は漸次遷移するような状態に形成されるため、磁性
記録層１２ａ、１２ｂの密着強度は大きく、磁気ヘッド
の接触にともなう摩耗や剥離はなく、磁気ヘッド１４
ａ、１４ｂと磁気記録層１２ａ、１２ｂとの間隙を接
触、あるいはそれに近い状態にすることができる。

【００３４】また、プラズマ溶射による磁気記録層形成
後に磁気記録層１２ａ、１２ｂを含めた回転軸部材１０
の加工が可能となるため、面出し加工が可能となり、磁
気ヘッド１４ａ、１４ｂと磁気記録層１２ａ、１２ｂの
間隙を周上で一定に保つことができる。

【００３５】プラズマ溶射により形成された磁気記録層
１２ａ、１２ｂは、それを構成する磁性材料、膜厚、そ
の下地層を構成する材料の特性等により、記録時の信号
周波数特性等が影響を受けるが、この影響は一意的で、
かつ、経時変化がない。したがって、例えば書き込み周
波数ｆo までの範囲内で記録・再生することで記録周波
数によらない一定した強度の信号を得ることができる。
また、仮に、書き込み周波数ｆo 以上で行う必要がある
場合には、対応する特性で補正をかけることも可能であ
る。

【００３６】このように、プラズマ溶射により形成され
た磁性層からなる磁気記録層１２ａ、１２ｂへの記録お
よびその再生出力は、安定し、かつ、向上し、それに伴
いトルク検出の精度も向上する。

【００３７】図５は、本発明に係るトルク検出装置の第
２実施例を示す概要構成図である。

【００３８】本実施例に係るトルク検出装置は、第１実
施例に係るトルク検出装置の構成に対して、磁気ヘッド
１４ａ、１４ｂから増幅器２２（図示せず）、フィルタ
回路２４（図示せず）、波形整形回路２６、位相差検出
回路１８およびトルク演算回路２０に至るトルク検出回
路については同様の構成であるが、第１磁気ヘッド１４
ａに対向する磁気記録層１２ａに予め位置信号が記録さ
れている点、第２磁気ヘッド１４ｂが位置信号記録専用
ヘッド１４b1と位置信号再生専用ヘッド１４ｂ２とから
なる点、磁気記録層１２ａに記録された位置信号に対し
て磁気記録層１２ｂに記録される位置信号の位相差が所
定値となるよう記録回路１６を制御する制御手段２８を
備えている点で異なる。

【００３９】本実施例においては、磁気記録層１２ａに
予め位置信号が記録されているので、磁気ヘッド１４ａ
は位置信号再生専用で足りるが、この磁気ヘッド１４ａ
とは別に、再生専用の磁気ヘッド３０が磁気記録層１２
ａと対向するようにして設けられている。記録回路１６
は、この磁気ヘッド３０と、この磁気ヘッド３０を介し
て再生された位置信号を矩形化する波形整形回路３２
と、矩形化された位置信号の移相を行う移相器３４と、
この移相器３４を通った位置信号を電力増幅して位置信
号記録専用ヘッド１４ｂ１へ出力する電力増幅器３６と
からなっている。

【００４０】制御手段２８は、位相差検出回路１８によ
り検出された位相差Δｔおよび周期Ｔから、Δｔ・３６
０／Ｔの演算式により位相差を電気角として求める位相
演算部３８と、この位相演算部３８からの位相差信号を
所定の目標位相差と比較してこの目標位相差に近付ける
よう移相器３４へ移相量制御信号を出力する移相器制御
回路４０とからなている。

【００４１】次に、本実施例の作用について説明する。

【００４２】磁気ヘッド３０および波形整形回路３２に
より再生され矩形化された位置信号は、移相器３４にお
いて移相器制御回路４０からの移相量制御信号に基づく
遅延あるいは進みで移相された後、電力増幅器３６およ
び位置信号記録専用ヘッド１４b1を介して磁気記録層１
２ｂに記録される。こうして磁気記録層１２ｂに記録さ
れた位置信号は、さらに、位置信号再生専用ヘッド１４
b2を介して再生され、これに基づく位相差信号が移相器
制御回路４０に入力される。このようなフィードバック
制御により、磁気記録層１２ｂに記録された位置信号
（記録信号）は磁気記録層１２ａに記録された位置信号
（基準信号）に対して目標位相差に近付くこととなる。

【００４３】次に、本実施例の効果について説明する。

【００４４】磁気記録型トルク検出装置においては、片
方の磁気スケール（位置信号の集合体）の情報をもとに
もう一方の磁気スケールを随時に書き換える方法が考え
られる。これには基準とする磁気スケールからの再生信
号を増幅し、それを記録する方の磁気ヘッドに記録電圧
として供給する方法がある。この場合、基準スケールか
ら磁気ヘッドで読み出す時点で、誘導型磁気ヘッドの原
理から信号電圧は９０°進むことになる。一方、この電
圧を記録側の磁気ヘッドに供給し、記録電流として記録
磁界を発生させる時点で、磁気ヘッドのリアクタンスと
抵抗損失のため信号の位相がずれる。その結果、記録さ
れた磁気スケールはこの２つの影響で基準スケールより
ある位相ずれをもった状態になる。リアクタンスと抵抗
分の影響は磁気ヘッドの特性、信号周波数によって変化
するため、書換えの際の初期位相の制御が非常に困難で
ある。

【００４５】これに対し、本実施例によれば、基準スケ
ールと記録側の磁気スケールとの位相差をフィードバッ
ク信号として、記録回路１６を制御して目標とする２つ
の磁気スケールの初期位相を調整することができるの
で、磁気記録による書換えの際に起こる、２つの磁気ス
ケール間の位相差をあらゆる回転状態において、精度良
く制御でき、高精度で高機能なトルク検出装置を提供す
ることができる。

【００４６】本実施例においては、磁気ヘッド１４ａと
は別に磁気ヘッド３０が設けられているが、両磁気ヘッ
ドを１つの磁気ヘッドで兼ねるようにしてもよい。

【００４７】図６は、本発明に係るトルク検出装置の第
３実施例を示す概要構成図である。

【００４８】本実施例に係るトルク検出装置は、第１実
施例に係るトルク検出装置の構成に加えて、回転軸部材
１０が所定回転速度以下のときには、位相差検出回路１
８により検出される位相差を所定値に固定する位相差固
定手段４０を備えている。この位相差固定手段４０は、
ゲート回路（ＡＮＤゲート）４２、積分器４４、増幅器
４６およびオフセット調整回路４８からなっている。

【００４９】また、位相差検出回路１８は２つの矩形波
信号の立ち上がりあるいは立ち下がりのタイミングの時
間差に比例したパルス幅の信号を出力する回路構成にな
っている。具体的には論理回路の排他的論理和で信号出
力を行うようになっている。なお、これに代えて、立ち
下がり時のタイミングで短いパルスを発生する回路の後
段にＲ−Ｓフリップフロップ回路を接続して構成するよ
うにしてもよい。

【００５０】回転軸部材１０が所定回転速度以下か否か
は、第１および第２磁気ヘッド１２ａ、１２ｂの出力信
号の電圧を所定の設定電圧と比較して回転軸部材１０の
回転無回転を判断する各電圧比較器５０ａ、５０ｂの判
断結果による。この回転無回転の判断結果は、設定電圧
以上では矩形波信号、それ以下では０ボルト信号が出る
ようになっている。各電圧比較器５０ａ、５０ｂからの
出力信号は積分器５２ａ、５２ｂにそれぞれ入力され、
各積分器５２ａ、５２ｂで矩形波信号をゲート回路４２
のＯＮ状態のレベルの直流電圧に変換されるようになっ
ている。

【００５１】各積分器５２ａ、５２ｂの出力信号は、位
相差検出回路１８からの出力信号とともにゲート回路４
２に入力される。回転軸部材１０が所定回転速度以上の
ときには、位相差検出回路１８により検出された位相差
（パルス幅）Δｔの信号Ｓ３はゲート回路４２に入った
後、積分器４９によってパルス幅Δｔに比例した直流電
圧Ｖに変換される（Ｓ４）。その後、増幅器４６とオフ
セット調整回路４８によって、トルク値Ｔｒと直流電圧
Ｖの関係の調整を行う。各部の信号波形を図７に示す。

【００５２】次に本実施例の作用について説明する。

【００５３】一例として、無回転時の磁気ヘッド１４
ａ、１４ｂからのノイズ出力１ｍＶｐ−ｐとする。この
とき、電圧比較回路５０ａ、５０ｂの比較電圧を調整
し、１ｍＶｐ−ｐを回転、無回転のしきい値に設定す
る。１ｍＶｐ−ｐ以上では信号は矩形化され、積分器５
２ａ，５２ｂを通してゲート回路４２にＯＮ信号が出力
されることになる。

【００５４】回転軸部材１０がトルクを伝達して回転し
ているとき、それぞれの磁気ヘッド１４ａ、１４ｂから
の信号は増幅器２２、フィルタ２４、波形整形回路２
６、位相差検出回路１８、を経てゲート回路４２に入
る。一方電圧比較回路５０ａ、５０ｂに入った信号は各
々１ｍＶｐ−ｐ以上で、ゲート回路４２にはＯＮ信号が
それぞれ入力される。この場合、位相差検出回路１８の
出力がそのまま出力され、最終的にトルク値に比例した
ＤＣ電圧が出力される。

【００５５】回転軸部材１０が回転していないと判断さ
れる場合は電圧比較器５０ａ，５０ｂは点弧せず、よっ
てゲート回路４２にはｏｆｆ信号が入力される。このと
き位相差検出回路１８からの信号にかかわらず、ゲート
回路４２は論理回路のＬｏｗ信号を出力することにな
る。最終的には、増幅器４６とオフセット調整回路４８
で設定した無回転時の値になる。

【００５６】次に本実施例の効果について説明する。

【００５７】磁気記録型トルク検出装置においては、２
つの磁気ヘッドからの再生信号の相対的に位相ずれを検
出するために、電圧比較器を用いて信号を矩形化するこ
とが考えられる。この場合、位相を正確に検出するため
に、信号のグランドレベル（０Ｖ）で点弧をするような
電圧比較器を用いた構成にする必要があるが、このよう
にすると、トルク検出部分の回転軸部材の回転が無いと
きに電気的なインピーダンスの高い磁気ヘッドがノイズ
信号を発生してしまい、これが前述のゼロボルト電圧比
較器を点弧させてしまう。したがってノイズ信号によっ
て最終的に誤ったトルク電圧が出力されてしまう。つま
り回転軸部材が回転しないようなトルクを計測できない
ときにも誤った出力がでてしまうことになる。

【００５８】ところで、誘導型磁気ヘッドでは、電磁誘
導効果から起電力を得ている。よって磁束の変化の速さ
に比例して再生電圧の大きさは増加する。磁気記録型ト
ルク検出装置の場合、回転軸部材上の磁気記録層に記録
された位相情報（エンコーダパターン）を２つの磁気ヘ
ッドで再生するが、この信号電圧は回転軸部材の回転速
度の大きさにほぼ比例して増加する。

【００５９】本実施例では、磁気ヘッド１４ａ、１４ｂ
からの出力電圧の大きさを用いて回転軸部材１０の回転
の状態を判断する。磁気ヘッド１４ａ、１４ｂからの信
号電圧（交流信号の絶対値）が磁気ヘッド１４ａ、１４
ｂが発生するノイズレベルの大きさよりも大きくなると
ころにスレッショルドレベルを設定して、これにより回
転軸部材１０の回転、無回転を決める。この信号をもと
に回転軸部材１０が回転していないという場合にはトル
クの出力をある所定の値にリセットする位相差固定手段
４０を構成する。

【００６０】磁気記録型トルク検出装置は駆動軸等が停
止しているときのトルク値は計測できない。しかし、磁
気ヘッドからの信号を高利得に増幅することによって極
低回転時の計測まで可能であるが、この場合に駆動軸が
静止しているときにはノイズ信号も増幅してしまい誤っ
たトルク信号を出力してしまう。

【００６１】本実施例の構成では、静止状態ではないが
トルクを計測できる回転数の下限を決めることにより、
それ以下のトルク出力を所定の値（ゼロ）、それ以上は
正常な値にすることができる。

【００６２】また、本実施例によれば、磁気ヘッド１４
ａ、１４ｂどれか片方でも故障して信号出力がでなくな
った際に、電圧比較器５０ａ、５０ｂとゲート回路４２
によりトルク出力が無回転時の所定の出力になる。よっ
て回転軸部材１０がある程度回転しているときに、所定
の出力になった場合は磁気ヘッド１２ａ、１２ｂが故障
しているか、信号ケーブルの断線と判断することができ
る。つまり、磁気ヘッド１２ａ、１２ｂ、信号ケーブル
の故障を判断の指標とすることができる。

【００６３】なお、上記各実施例において、図８に示す
ように、第１および第２磁気ヘッド１４ａ、１４ｂを、
単一のハウジング６０に固設するようにしてもよい。こ
のようにすることにより、曲げ・ねじり等の力がハウジ
ング６０に及ぶ状況においても、磁気ヘッド１４ａ、１
４ｂの相対位置関係に影響を受けることがなく、回転軸
部材１０に発生するトルクを精度良く検出することがで
きる。

【００６４】また、上記各実施例において、図９に示す
ように、第１および第２磁気ヘッド１４ａ、１４ｂを、
記録時にそのトラック幅を広く使用し（図中Ｂで示
す）、再生時に狭く使用する（図中Ａで示す）ように構
成された磁気ヘッド（Ｗ／Ｎヘッド）としてもよい。こ
のようにすることにより検出部に振動が発生する場合に
おいても、その影響を受けて信号のムラ、欠落を起こす
ことがなく、位置信号を精度良く記録再生することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を示すグラフ

【図２】本発明に係るトルク検出装置の第１実施例を示
す概要構成図

【図３】第１実施例の作用を示すグラフ

【図４】第１実施例の作用を示す、位置信号再生時の波
形図

【図５】本発明に係るトルク検出装置の第２実施例を示
す概要構成図

【図６】本発明に係るトルク検出装置の第３実施例を示
す概要構成図

【図７】第３実施例の作用を示す、位置信号再生時の波
形図

【図８】上記各実施例における磁気ヘッドの配設例を示
す図

【図９】上記各実施例における磁気ヘッドの構成例を示
す図

【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１４b1 位置信号記録専用ヘッド１４b2 位置信号再生専用ヘッド１６記録回路（記録手段）１８位相差検出回路（位相差検出手段）２０トルク演算回路（トルク算出手段）２２増幅器（再生手段）２４フィルタ（再生手段）２６波形整形回路（再生手段）２８制御手段４０位相差固定手段５０ａ、５０ｂ電圧比較器

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上にプラズマ溶射により形成され
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、これら各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各磁気ヘッドからの
位置信号相互間の位相差を検出する位相差検出手段と、この位相差検出手段により検出された位相差に基づい
て、前記回転軸部材に作用するトルクを算出するトルク
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】前記記録手段により記録される位置信号
が連続波形信号である、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】前記記録手段により記録される位置信号
がパルス状波形信号である、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】前記磁気記録層の前記第１磁気ヘッドに
対向する部分に記録された位置信号に対して、前記第２
磁気ヘッドを介して記録される位置信号の位相差が所定
値となるよう、前記記録手段を制御する制御手段を備え
ている、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】前記磁気記録層の前記第１磁気ヘッドに
対向する部分に、予め位置信号が記録されている、こと
を特徴とする請求項４記載のトルク検出装置。
【請求項６】前記第２磁気ヘッドが、位置信号記録専
用ヘッドと位置信号再生専用ヘッドとからなる、ことを
特徴とする請求項４または５記載のトルク検出装置。
【請求項７】前記回転軸部材が所定回転速度以下のと
きには、前記位相差検出手段により検出された位相差を
所定値に固定する位相差固定手段を備えている、ことを
特徴とする請求項１から６いずれかに記載のトルク検出
装置。
【請求項８】前記第１および第２磁気ヘッドの少なく
ともいずれか一方の出力信号に基づいて前記回転軸部材
の回転無回転を判断する回転状態検出手段を備えてい
る、ことを特徴とする請求項７記載のトルク検出装置。
【請求項９】前記回転状態検出手段が、所定の設定電
圧を基準として前記回転軸部材の回転無回転を判断する
電圧比較器からなる、ことを特徴とする請求項８記載の
トルク検出装置。