JPH07318442A

JPH07318442A - トルク検出装置

Info

Publication number: JPH07318442A
Application number: JP10840094A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hata; ▲慎▼一秦; Toshio Yamanaka; 敏雄山中
Original assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Current assignee: Toyo Advanced Technologies Co Ltd
Priority date: 1994-05-23
Filing date: 1994-05-23
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】回転軸部材の回転速度にかかわらず、そのト
ルクを高い精度で検出する。【構成】回転軸部材１０の回転中、磁気ヘッド１２
ａ，１２ｂは磁気記録層１４ａ，１４ｂにそれぞれ記録
された第１位置信号及び第２位置信号を再生し、増幅回
路１８は各再生信号を増幅して位相差検出回路２４に入
力する。位相差検出回路２４は、上記第１位置信号の再
生時点から第２位置信号の再生時点までの位相差時間に
おいてクロック発生器２２から発生するクロック信号を
カウントし、そのカウント数をトルク・回転数演算回路
３０に入力する。トルク・回転数演算回路３０は、上記
カウント数等に基づいて上記回転軸部材１０に作用する
トルクを演算するとともに、回転軸部材１０の回転速度
が低いほど、上記増幅回路１８における増幅倍率を上
げ、上記クロック信号の周波数を下げる。

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
をはじめとする回転軸部材に作用するトルクを検出する
ための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような回転軸部材のトルク
を検出する手段として、特開平６−３４４６１号公報に
示されるような磁気記録型トルク検出装置が知られてい
る。この装置は、上記回転軸部材の周面上に磁気記録体
を形成し、この磁気記録体に対し、互いに軸方向に離間
した位置に第１位置信号及び第２位置信号をそれぞれ記
録した後、回転軸部材の回転中に上記各位置信号をそれ
ぞれ第１磁気ヘッド及び第２磁気ヘッドで再生し、これ
らの磁気ヘッドによる位置信号の再生時点の時間差（す
なわち位相差）と、回転軸部材の回転速度とに基づいて
回転軸部材のねじれ角を演算し、このねじれ角と上記回
転軸部材の形状寸法とに基づいてトルクを演算するよう
に構成されている。

【０００３】このような装置によれば、簡単な構造で正
確に回転軸部材のトルクを検出することが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記装置には、次のよ
うな解決すべき課題がある。

【０００５】Ａ）図７（ａ）に示すように、各磁気ヘッ
ドで再生される信号の強度（すなわち電圧）は、軸の回
転速度に比例する。すなわち、各磁気ヘッドと磁気記録
体との相対速度が小さい低速回転時には信号電圧が低
く、上記相対速度が大きい高速回転時には信号電圧が高
くなる。従って、上記磁気ヘッドで再生される信号を増
幅する場合、その増幅倍率を低く設定すると、低速回転
時において検出に十分な信号強度が得られず、逆に増幅
倍率を高く設定すると、アンプ出力が飽和して正確な波
形が得られなくなり、測定精度が悪化するおそれがあ
る。このため、増幅倍率の設定が非常に難しく、特に、
回転速度の変動幅が大きい場合にはその全域にわたって
正確なトルク検出を行うことはできない。

【０００６】Ｂ）一般に、上記第１磁気ヘッドによる信
号再生時点から上記第２磁気ヘッドによる信号再生時点
までのインターバル時間（すなわち位相差）の計測は、
クロック発生器によりクロック信号（パルス信号）を発
生させながら、上記第１磁気ヘッドにより信号再生され
てから上記第２磁気ヘッドにより信号再生されるまで上
記クロック信号をカウントするといった手段がよく用い
られる。ここで、上記インターバル時間は図７（ｂ）に
示すように回転軸の軸速度に反比例するため、低速回転
時には上記インターバル時間でのクロックカウント数が
多く、逆に高速回転時にはクロックカウント数が少なく
なる。このカウントを行うカウンタの容量には限りがあ
るので、上記クロック発生器によるクロック信号の発信
周波数を高く設定すると、低速運転時において上記イン
ターバル時間にカウントされるクロックカウント数が上
記カウンタの容量をオーバーしてしまい（カウントオー
バーフロー）、測定不可能となってしまい、逆に上記発
信周波数を低く設定すると、高速回転時において上記イ
ンターバル時間に得られるクロックカウント数が非常に
小さくなって精度の高い測定を行うことができなくな
る。従って、クロック信号の周波数設定が非常に難し
く、特に、回転速度の変動幅が大きい場合にはその全域
にわたって正確なトルク検出を行うことはできない。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、磁気記
録型トルク検出装置において、回転軸部材の回転速度が
大きく変動する場合にもこれに対応して正確なトルク検
出を行うことができるものを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、本発明は、回転軸部材の周面上に設けら
れる磁気記録体と、上記回転軸部材の軸方向に互いに離
間した位置に設けられ、上記磁気記録体に対向する第１
磁気ヘッド及び第２磁気ヘッドと、上記回転軸部材にト
ルクが作用していない状態で上記第１磁気ヘッド及び第
２磁気ヘッドを各々介して上記磁気記録体に第１位置信
号及び第２位置信号をそれぞれ記録させる記録手段と、
上記回転軸部材の回転中に上記第１磁気ヘッドにより上
記第１位置信号が再生される時点と上記第２磁気ヘッド
により上記第２位置信号が再生される時点との差である
位相差を検出する位相差検出手段と、上記第１磁気ヘッ
ド及び第２磁気ヘッドで再生された位置信号を増幅して
から上記位相差検出手段に入力する増幅手段と、上記回
転軸部材の回転速度に対応する値を検出する回転速度検
出手段と、この回転速度検出手段で検出された値と上記
位相差検出手段で検出された位相差とに基づいて上記回
転軸部材に作用するトルクを演算し出力するトルク演算
手段とを備えたトルク検出装置において、上記増幅手段
を増幅倍率変更可能に構成するとともに、上記回転軸部
材の回転速度が低いほど上記増幅手段による増幅倍率を
上げる倍率制御手段を備えたものである（請求項１）。

【０００９】また本発明は、回転軸部材の周面上に設け
られる磁気記録体と、上記回転軸部材の軸方向に互いに
離間した位置に設けられ、上記磁気記録体に対向する第
１磁気ヘッド及び第２磁気ヘッドと、上記回転軸部材に
トルクが作用していない状態で上記第１磁気ヘッド及び
第２磁気ヘッドを各々介して上記磁気記録体に第１位置
信号及び第２位置信号をそれぞれ記録させる記録手段
と、クロック信号を発生させるクロック発生手段と、上
記第１磁気ヘッドにより上記第１位置信号が再生される
時点から上記第２磁気ヘッドにより上記第２位置信号が
再生される時点までの期間内で上記クロック信号をカウ
ントすることにより両位置信号の再生時点の差である位
相差を検出する位相差検出手段と、上記回転軸部材の回
転速度に対応する値を検出する回転速度検出手段と、こ
の回転速度検出手段で検出された値と上記位相差検出手
段で検出された位相差とに基づいて上記回転軸部材に作
用するトルクを演算し出力するトルク演算手段とを備え
たトルク検出装置において、上記クロック発生手段を上
記クロック信号の周波数が可変となるように構成すると
ともに、上記回転軸部材の回転速度が低いほど上記クロ
ック信号の周波数を低下させる周波数制御手段を備えた
ものである（請求項２）。

【００１０】この装置では、上記回転速度検出手段とし
て、上記第１磁気ヘッドから回転軸部材の周方向に所定
離間角度だけ離れた位置に第３磁気ヘッドを設けるとと
もに、上記第１磁気ヘッドにより上記第１位置信号が再
生される時点から上記第３磁気ヘッドにより上記第１位
置信号が再生される時点までの期間内で上記クロック発
生手段より発生したクロック信号をカウントすることに
より上記第１磁気ヘッドによる再生時点と上記第３ヘッ
ドによる再生時点との時間差を検出する時間差検出手段
を備えたものが好適である（請求項３）。

【００１１】これに加え、上記時間差検出手段によるク
ロックカウント数を予め設定された範囲内に収める方向
に上記クロック信号の周波数を制御するように上記周波
数制御手段を構成したり（請求項４）、増幅倍率変更可
能に構成され、上記第１磁気ヘッド、第２磁気ヘッド、
及び第３磁気ヘッドで再生された位置信号を上記増幅倍
率で増幅してから上記位相差検出手段に入力する増幅手
段と、上記周波数制御手段により制御されるクロック信
号周波数が低いほど上記増幅手段による増幅倍率を上げ
る倍率制御手段とを備えたりする（請求項５）ことによ
り、さらに好ましいものとなる。

【００１２】

【作用】請求項１記載の装置によれば、低速回転時、す
なわち、両磁気ヘッドと磁気記録体との相対速度が小さ
くて両磁気ヘッドによる再生信号の強度が低い時には、
比較的高い倍率で上記再生信号が増幅される一方、上記
相対速度が大きくて上記再生信号の強度が高い高速回転
時には、比較的低い倍率で上記再生信号が増幅される。
このため、回転軸部材の回転速度にかかわらず、位相差
検出手段には常に適当な強度の増幅済再生信号が入力さ
れることになり、この再生信号に基づいて正確な位相差
検出及びトルク演算が実行される。

【００１３】請求項２記載の装置によれば、低速回転
時、すなわち、第１磁気ヘッドにより上記第１位置信号
が再生された時点から上記第２磁気ヘッドにより上記第
２位置信号が再生された時点までの時間が長い運転時に
は、上記時間（すなわち位相差）を計測するためのクロ
ック信号の周波数として比較的低い周波数が設定され、
逆に、上記時間が短い高速回転時には、上記クロック信
号の周波数として比較的高い周波数が設定される。この
ため、回転軸部材の回転速度にかかわらず、上記時間内
にクロック信号がカウントされる数は適当な範囲に収め
られることになり、このカウント数に基づいて正確な位
相差検出及びトルク演算が実行される。

【００１４】ここで、請求項３記載の装置では、上記第
１磁気ヘッドで上記第１位置信号が再生される時点よ
り、この第１磁気ヘッドから回転軸部材の周方向に所定
離間角度だけ離れた第３磁気ヘッドで上記第１位置信号
が再生される時点まで、上記クロック発生手段によるク
ロック信号がカウントされる。このカウント数と上記ク
ロック周波数とにより、回転軸部材の回転速度を把握す
ることが可能である。

【００１５】より具体的に、請求項４記載の装置では、
上記時間差検出手段によるクロックカウント数を予め設
定された範囲内に収める方向に上記クロック信号の周波
数が制御されるため、特に回転軸部材の回転速度を演算
しなくても、上記クロックカウント数をそのまま用いて
迅速な周波数制御が実行される。

【００１６】また、この装置では、結果的に回転軸部材
の回転速度の大小に応じてクロック周波数が制御される
ため、請求項５記載の装置のように、上記クロック信号
周波数が低いほど増幅手段による増幅倍率を高める制御
を行うことにより、上記クロック周波数制御と同時に、
前記請求項１記載の装置と同様の適切な増幅倍率制御を
迅速に行うことが可能になる。

【００１７】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図５に基づいて説
明する。

【００１８】図１に示す回転軸部材１０は、図略の回転
駆動装置に支持され、その中心軸回りに回転駆動される
ようになっている。この回転軸部材の周面上において互
いに軸方向に離間した位置には、リング状の第１磁気記
録層１２ａ及び第２磁気記録層１２ｂが配設されてい
る。これら第１磁気記録層１２ａ及び第２磁気記録層１
２ｂは、エポキシ系等の樹脂バインダ中にフェライト等
の磁気粉末を分散させた磁気塗料を回転軸部材の外周面
上にリング状に塗布したり、金属コバルト膜をリング状
にメッキしたりすることにより、形成が可能である。

【００１９】上記第１磁気記録層１２ａ及び第２磁気記
録層１２ｂにそれぞれ対向する位置には、第１磁気ヘッ
ド１４ａ及び第２磁気ヘッド１４ｂが配設され、上記第
１磁気ヘッド１４ａから周方向に所定離間角度θo だけ
離間した位置に第３磁気ヘッド１４ｃが設けられてい
る。

【００２０】さらに、この装置は、記録回路１６、増幅
回路１８、フィルタ回路２０、クロック発生器２２、位
相差検出回路２４、インターバル検出回路２６、及びト
ルク・回転数演算回路３０を備えている。

【００２１】記録回路１６は、回転軸部材１０がトルク
を受けずに静止した状態で、所定の記録用パルス信号を
第１磁気ヘッド１４ａ及び第２磁気ヘッド１４ｂに同時
に送り、これら磁気ヘッド１４ａ，１４ｂを介して第１
磁気記録層１２ａ及び第２磁気記録層１２ｂ上に磁気パ
ターンである第１位置信号及び第２位置信号をそれぞれ
記録させるものである。

【００２２】増幅回路１８は、回転軸部材１０の回転
中、各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより再生さ
れる位置信号を増幅するものであり、その増幅倍率が可
変となるように構成されている。フィルタ回路２０は、
上記増幅回路１８で増幅された信号のうちトルク検出に
必要な周波数成分のみを取り出して位相差検出回路２４
及びインターバル検出回路２６に入力するものである。

【００２３】クロック発生器２２は、パルス信号である
クロック信号を発生させ、これを上記位相差検出回路２
４及びインターバル検出回路２６に同時に出力するもの
であり、上記クロック信号の周波数が可変となるように
構成されている。

【００２４】位相差検出回路２４は、上記回転軸部材１
０の回転中、第１磁気ヘッド１４ａにより第１位置信号
が再生された時点から第２磁気ヘッド１４ｂにより第２
位置信号が再生される時点までの時間（以下、位相差時
間と称する。）内でのみ、上記クロック発生器２２より
出力されるクロック信号のパルス数をカウントし、その
カウント数（位相差カウント数）ｍ₁₂をトルク・回転数
演算回路３０に入力するものである。

【００２５】インターバル検出回路（時間差検出手段）
２６は、上記回転軸部材１０の回転中、第１磁気ヘッド
１４ａにより第１位置信号が再生された時点から第３磁
気ヘッド１４ｃにより再び上記第１位置信号が再生され
る時点までの時間（以下、インターバル時間と称す
る。）内でのみ、上記クロック発生器２２より出力され
るクロック信号のパルス数をカウントし、そのカウント
数（インターバルカウント数）ｍ₁₃をトルク・回転数演
算回路３０に入力するものである。

【００２６】トルク・回転数演算回路３０は、上記位相
差検出回路２４及びインターバル検出回路２６の出力信
号に基づいて演算制御動作を実行するものであり、具体
的には図２に示すような機能構成を有している。

【００２７】同図において周波数制御手段３２は、上記
インターバル検出回路２６から出力されるインターバル
カウント数ｍ₁₃に基づき、このインターバルカウント数
ｍ₁₃を上記インターバル検出回路２６の最大可能カウン
ト数Ｍmaxよりも小さい設定上限値Ｍ１以下でかつ予め
設定された下限値Ｍ２（＜Ｍ１）以上の範囲内に収める
方向にクロック発生器２２のクロック信号発振周波数
（以下、クロック周波数と称する。）ｆを制御するもの
である。ここで、図３（ａ）に示すように回転軸部材１
０の低速回転時にはインターバル時間ｔ１が長くなり、
同図（ｂ）に示すように回転軸部材１０の高速回転時に
はインターバル時間ｔ２が短くなるため、低速回転時に
は比較的低いクロック周波数ｆ１が設定され、逆に高速
回転時には比較的高いクロック周波数ｆ２が設定される
ことになる。

【００２８】トルク演算手段３４は、上記位相差検出回
路２４から出力される位相差カウント数ｍ₁₂と、インタ
ーバル検出回路２６から出力されるインターバルカウン
ト数ｍ₁₃と、第１磁気ヘッド１４ａと第３磁気ヘッド１
４ｃとの離間角度θo とに基づき、回転軸部材１０のね
じれ角θを演算するとともに、このねじれ角θに基づ
き、回転軸部材１０に作用しているトルクＴを演算し、
出力するものである。具体的に、これらねじれ角θ及び
トルクＴは、位相差時間をΔｔ、インターバル時間をｔ
とすると、次式により演算される。

【００２９】

【数１】θ＝（Δｔ／ｔ)・θo ＝（ｍ₁₂／ｍ₁₃)・θo Ｔ＝２πＧｄ⁴・θ／６４Ｌここで、Ｇは回転軸部材１０の横弾性係数、ｄは回転軸
部材の直径、Ｌは磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ同士の軸方
向離間距離である。

【００３０】回転数演算手段３６は、上記インターバル
カウント数ｍ₁₃と、上記離間角度θo と、上記周波数制
御手段３２により制御されるクロック周波数ｆとに基づ
いて回転軸部材１０の単位時間当たりの回転数（以下、
単に回転数と称する。）Ｎを演算し、出力するものであ
る。

【００３１】倍率制御手段３８は、上記増幅回路１８の
増幅倍率ｇとして複数の値を記憶しており、上記周波数
制御手段３２で制御されるクロック周波数ｆが低いほ
ど、すなわち回転軸部材１０の回転速度が低いほど、上
記増幅倍率ｇとして高い値を選択し、この倍率で上記増
幅回路１８に増幅動作を行わせるものである。従って、
低速回転時には図４（ａ）に示すように比較的大きな倍
率ｇ１が設定され、高速回転時には同図（ｂ）に示すよ
うに比較的低い倍率ｇ２が設定されることになる。

【００３２】次に、この装置の作用を説明する。

【００３３】まず、回転軸部材１０がトルクを受けずに
静止した状態で、記録回路１６から第１磁気ヘッド１４
ａ及び第２磁気ヘッド１４ｂに所定の記録用パルス信号
が同時に出力され、これにより、第１磁気記録層１２ａ
及び第２磁気記録層１２ｂ上において各磁気ヘッド１４
ａ，１４ｂが対向する位置に、磁気パターンである第１
位置信号及び第２位置信号がそれぞれ記録される。

【００３４】その後、回転軸部材１０が回転駆動され、
この回転軸部材１０と各磁気ヘッド１４ａ，１４ｂ，１
４ｃとの間に相対速度が生じると、上記第１位置信号の
記録位置が第１磁気ヘッド１４ａ及び第３磁気ヘッド１
４ｃと対向する度にこの第１位置信号が両磁気ヘッド１
４ａ，１４ｃにより再生され、また、上記第２位置信号
の記録位置が第２磁気ヘッド１４ｂと対向する度にこの
第２位置信号が第２磁気ヘッド１４ｂにより再生され
る。詳しくは、上記回転軸部材１０にねじれ変形が生じ
ている場合には、第１磁気ヘッド１４ａによる第１位置
信号の再生時点からねじれ角θ分だけ遅れて第２磁気ヘ
ッド１４ｂによる第２位置信号の再生が行われ、また、
上記第１磁気ヘッド１４ａによる第１位置信号の再生時
点から前記離間角度θo 分だけ遅れてこの第１位置信号
が第３磁気ヘッド１４ｃにより再び再生される。

【００３５】これらの再生位置信号は、増幅回路１８に
より増幅され、フィルタ回路２０で整形された状態で位
相差検出回路２４及びインターバル検出回路２６に入力
される。

【００３６】位相差検出回路２４は、上記回転軸部材１
０の回転中、位相差時間、すなわち、第１磁気ヘッド１
４ａにより第１位置信号が再生された時点から第２磁気
ヘッド１４ｂにより第２位置信号が再生される時点まで
の時間内で、クロック発生器２２より出力されるクロッ
ク信号のパルス数をカウントし、そのカウント数（位相
差カウント数）ｍ₁₂をトルク・回転数演算回路３０に入
力する。同様に、インターバル検出回路２６は、インタ
ーバル時間、すなわち、第１磁気ヘッド１４ａにより第
１位置信号が再生された時点から第３磁気ヘッド１４ｃ
により再び上記第１位置信号が再生される時点までの時
間内で、上記クロック発生器２２より出力されるクロッ
ク信号のパルス数をカウントし、そのカウント数（イン
ターバルカウント数）ｍ₁₃を上記トルク・回転数演算回
路３０に入力する。

【００３７】ここで、トルク・回転数演算回路３０は、
図５のフローチャートに示すような演算制御動作を実行
する。すなわち、各カウント数ｍ₁₃，ｍ₁₂を読み込み
（ステップＳ１）、インターバルカウント数ｍ₁₃に基づ
いてクロック周波数ｆの制御を行う。まず、装置始動当
初は、上記クロック周波数ｆとして変更可能範囲で最高
の値を設定する。そして、上記インターバルカウント数
ｍ₁₃が、インターバル検出回路２６の最大可能カウント
数Ｍmax 未満であり（ステップＳ２でＮＯ）、かつ、予
め設定された許容範囲（すなわち上限値Ｍ１以下で下限
値Ｍ２以上の範囲）内にある場合には（ステップＳ３，
Ｓ４でＮＯ）、現在のクロック周波数ｆを維持する。上
記インターバルカウント数ｍ₁₃が上記最大可能カウント
数Ｍmax未満であっても上記上限値Ｍ１を超える場合
（ステップＳ３でＹＥＳ）には、このインターバルカウ
ント数ｍ₁₃が上記最大可能カウント数Ｍmaxを超える
（すなわちカウントオーバーフローが発生する）のを未
然に防ぐため、カウント周波数ｆを下げる（ステップＳ
５）。逆に、上記インターバルカウント数ｍ₁₃が下限値
Ｍ２を下回る場合には（ステップＳ４でＹＥＳ）、イン
ターバルカウント数ｍ₁₃を増やすべく上記クロック周波
数ｆを増加する（ステップＳ６）。

【００３８】このように、クロック周波数ｆの大小は現
時点でのインターバルカウント数ｍ₁₃の大小と概ね対応
しているので、このクロック周波数ｆが高い場合（すな
わち実際の回転速度が大きいと予想し得る場合）には低
い増幅倍率ｇを選出し、逆にクロック周波数ｆが低い場
合には高い増幅倍率ｇを選出して、この増幅倍率ｇで増
幅回路１８に上記増幅動作を行わせる（ステップＳ
７）。そして、前記各カウント数ｍ₁₂，ｍ₁₃等に基づい
てトルクＴ及び回転数Ｎの演算を行い、これを出力する
（ステップＳ８）。

【００３９】一方、上記ステップＳ２でインターバルカ
ウント数ｍ₁₃が最大可能カウント数Ｍmax に達している
場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、すなわち、カウントオ
ーバーフローが既に発生している場合には、インターバ
ルカウント数ｍ₁₃を低減させるべく前記ステップＳ７と
同様にクロック周波数ｆを下げるが（ステップＳ９）、
ここでは上記カウントオーバーフローの発生で実際のイ
ンターバル時間の正確な測定が不可能な状態となってい
るので、トルクＴ及び回転数Ｎの演算及びその出力は行
わない。

【００４０】なお、図５には示していないが、カウント
オーバーフローが発生していて（ステップＳ２でＹＥ
Ｓ）しかもカウント周波数ｆが既に下限値まで下がって
いる場合（例えば回転軸部材１０の回転速度が極めて小
さい場合や回転軸部材１０が急停止した場合）には、そ
れ以上カウント周波数ｆを下げることができないため、
測定不能である旨の警告信号を出力する等の処理を行う
ことが好ましい。これに対し、インターバルカウント数
ｍ₁₃が下限値Ｍ２未満で（ステップＳ４でＹＥＳ）しか
もカウント周波数ｆが既に上限値まで上がっている場合
（回転軸部材１０の回転が非常に速い場合）には、それ
以上カウント周波数ｆを上げることはできず、その分精
度は悪くなるが測定は可能であるので、そのまま測定動
作を実行しても良いし、演算出力を止めて警告を行うよ
うにしてもよい。

【００４１】以上のような制御動作が繰り返されること
により、基本的に、実際のクロック周波数ｆは上記イン
ターバルカウント数ｍ₁₃を好ましい範囲内に収める方向
に制御され、このように周波数制御が行われるクロック
信号を用いることにより、回転速度にかかわらず、位相
差時間及びインターバル時間が正確に測定されることに
なる。また、上記クロック周波数ｆに基づいて上記ステ
ップＳ５で増幅倍率ｇが制御されることにより、図４
（ａ）（ｂ）に示すように、低速回転時には大きな増幅
倍率ｇ１で増幅が行われ、逆に高速回転時には小さな増
幅倍率ｇ２で増幅が行われることになり、増幅後の信号
強度は回転速度にかかわらず測定に適した強度に調節さ
れる。従って、この装置によれば、回転軸部材１０の回
転速度に大きな変動がある場合にも、常に高いトルク検
出精度を確保することが可能である。

【００４２】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れず、次のような態様を採ることも可能である。

【００４３】(1) 上記実施例では、クロック周波数ｆに
基づいて増幅倍率ｇを選定するものを示したが、回転数
演算手段３６により演算される回転数Ｎに基づいて倍率
制御を行うことにより、より実際の回転速度に即した増
幅倍率を設定できる。この場合、回転数Ｎが高いほど、
低い倍率を設定するようにすればよい。ただし、増幅倍
率ｆにあまり高い精度が要求されない場合には、上記の
ように実際の回転速度にある程度対応するクロック周波
数ｆに基づいて増幅倍率ｇを設定することにより、回転
数Ｎの演算結果を待つまでもなくより迅速に好ましい倍
率を設定することが可能になる。

【００４４】(2) 上記実施例では、共通のクロック発生
器２２を用いて位相差時間の検出及びインターバル時間
の検出を行い、インターバルカウント数ｍ₁₃に基づいて
クロック周波数ｆを制御しているが、図６に示すように
位相差検出専用のクロック発生器２２Ａとインターバル
検出専用のクロック発生器２２Ｂとを併用する場合に
は、位相差検出回路２４による位相差カウント数ｍ₁₂に
基づいてクロック発生器２２Ａのクロック周波数制御を
行うようにすればよい。ただし、この位相差カウント数
ｍ₁₂は実際のねじれ角θに対応するものなので、急激な
変動が生じやすいのに対し、上記実施例のように共通の
クロック発生器２２を用いたインターバルカウント数ｍ
₁₃に基づきクロック周波数制御を行うようにすれば、回
転数演算結果を待つまでもなく高精度の測定値をより安
定して得ることができるとともに、クロック発生器２２
の共通化によって装置全体の低廉化及び小型化を進める
ことができる利点がある。

【００４５】(3) 上記実施例に示した第３磁気ヘッド１
４ｃを省略して別の手段で回転軸部材１０の回転速度を
検出し、この回転速度が高いほど、クロック周波数ｆを
上げ、また増幅倍率ｆを下げるような制御を行うことも
可能である。また、位相差検出回路２４としてカウント
容量が非常に大きいものを用いる場合には、クロック周
波数制御を省略して増幅倍率制御のみを行うようにして
もよいし、逆に、再生信号の強度の許容範囲が大きい場
合には、増幅倍率制御を省略してクロック周波数制御の
みを行うようにしてもよい。

【００４６】(4) 図１及び図６には、回転軸部材１０の
全周にわたるリング状の磁気記録層１２ａ，１２ｂを示
したが、本発明における磁気記録体は、周方向の一部に
のみ配される円弧状のものであっても良いし、上記のよ
うに２つの磁気記録層１２ａ，１２ｂに分割されずに軸
方向に一体化されたものであってもよい。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の装置では、位相差検出用
の第１磁気ヘッド及び第２磁気ヘッドによる再生信号を
増幅してから位相差検出手段に入力するのに際し、上記
再生信号の強度が低い低速回転時には高い増幅倍率を設
定し、上記再生信号の強度が高い高速回転時には低い増
幅倍率を設定するようにしているので、回転軸部材の回
転速度にかかわらず、常に適当な増幅済再生信号の強度
を得ることができ、この再生信号に基づいて正確な位相
差検出ひいてはトルク演算を行うことができる効果があ
る。

【００４８】請求項２記載の装置では、上記第１磁気ヘ
ッドにより上記第１位置信号が再生された時点から上記
第２磁気ヘッドにより上記第２位置信号が再生される時
点までの位相差時間をクロック信号を用いて計測するの
に際し、上記位相差時間が長くなる低速回転時には、上
記クロック信号の周波数を低くし、上記位相差時間が長
くなる高速回転時には、上記クロック信号の周波数を高
めるようにしているので、回転軸部材の回転速度にかか
わらず、上記時間内におけるクロックカウント数を常に
適当な範囲に収めることができ、このカウント数に基づ
いて正確な位相差検出ひいてはトルク演算を行うことが
できる効果がある。

【００４９】さらに、請求項３記載の装置では、上記第
１磁気ヘッドで上記第１位置信号が再生される時点よ
り、この第１磁気ヘッドから回転軸部材の周方向に所定
離間角度だけ離れた第３磁気ヘッドで上記第１位置信号
が再生される時点までの時間差を上記クロック発生手段
によるクロック信号を利用して検出し、この検出された
時間差によって回転軸部材の回転速度に対応する値を求
めるようにしているので、特別な回転速度検出手段を付
設することなく、既設の第１磁気ヘッド及びクロック発
生手段を利用して簡素な構造で回転速度に見合った値を
検出することができ、これにより装置全体を低廉化及び
小型化することができる効果がある。

【００５０】そして、請求項４記載のように、上記時間
差検出手段によるクロックカウント数を予め設定された
範囲内に収める方向に上記クロック信号の周波数を制御
することにより、特別に回転軸部材の回転速度を演算し
なくても、上記クロックカウント数をより確実に適当な
範囲内に収めることができる効果がある。

【００５１】また、請求項５記載の装置では、上記クロ
ック信号周波数が低いほど増幅手段による増幅倍率を高
める制御を行うようにしているので、簡単な構造で、上
記クロック周波数制御と増幅倍率制御の双方を適切に行
うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるトルク検出装置の全
体構成図である。

【図２】上記トルク検出装置に設けられるトルク・回転
数演算回路の機能構成を示すブロック図である。

【図３】（ａ）は低速回転時に設定されるクロック周波
数を示す説明図、（ｂ）は高速回転時に設定されるクロ
ック周波数を示す説明図である。

【図４】（ａ）は低速回転時に設定される増幅倍率を示
す説明図、（ｂ）は高速回転時に設定される増幅倍率を
示す説明図である。

【図５】上記トルク・回転数演算回路において行われる
演算制御動作を示すフローチャートである。

【図６】上記トルク検出装置の変形例を示す全体構成図
である。

【図７】（ａ）は磁気記録型トルク検出装置における回
転速度と再生信号強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は
上記装置における回転速度と位相差時間との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１０回転軸部材１２ａ第１磁気記録層１２ｂ第２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１８増幅回路２２クロック発生器２４位相差検出回路２６インターバル検出回路（時間差検出手段）３０トルク・回転数演算回路３２周波数制御手段３４トルク演算手段３８倍率制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転軸部材の周面上に設けられる磁気記
録体と、上記回転軸部材の軸方向に互いに離間した位置
に設けられ、上記磁気記録体に対向する第１磁気ヘッド
及び第２磁気ヘッドと、上記回転軸部材にトルクが作用
していない状態で上記第１磁気ヘッド及び第２磁気ヘッ
ドを各々介して上記磁気記録体に第１位置信号及び第２
位置信号をそれぞれ記録させる記録手段と、上記回転軸
部材の回転中に上記第１磁気ヘッドにより上記第１位置
信号が再生される時点と上記第２磁気ヘッドにより上記
第２位置信号が再生される時点との差である位相差を検
出する位相差検出手段と、上記第１磁気ヘッド及び第２
磁気ヘッドで再生された位置信号を増幅してから上記位
相差検出手段に入力する増幅手段と、上記回転軸部材の
回転速度に対応する値を検出する回転速度検出手段と、
この回転速度検出手段で検出された値と上記位相差検出
手段で検出された位相差とに基づいて上記回転軸部材に
作用するトルクを演算し出力するトルク演算手段とを備
えたトルク検出装置において、上記増幅手段を増幅倍率
変更可能に構成するとともに、上記回転軸部材の回転速
度が低いほど上記増幅手段による増幅倍率を上げる倍率
制御手段を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
【請求項２】回転軸部材の周面上に設けられる磁気記
録体と、上記回転軸部材の軸方向に互いに離間した位置
に設けられ、上記磁気記録体に対向する第１磁気ヘッド
及び第２磁気ヘッドと、上記回転軸部材にトルクが作用
していない状態で上記第１磁気ヘッド及び第２磁気ヘッ
ドを各々介して上記磁気記録体に第１位置信号及び第２
位置信号をそれぞれ記録させる記録手段と、クロック信
号を発生させるクロック発生手段と、上記第１磁気ヘッ
ドにより上記第１位置信号が再生される時点から上記第
２磁気ヘッドにより上記第２位置信号が再生される時点
までの期間内で上記クロック信号をカウントすることに
より両位置信号の再生時点の差である位相差を検出する
位相差検出手段と、上記回転軸部材の回転速度に対応す
る値を検出する回転速度検出手段と、この回転速度検出
手段で検出された値と上記位相差検出手段で検出された
位相差とに基づいて上記回転軸部材に作用するトルクを
演算し出力するトルク演算手段とを備えたトルク検出装
置において、上記クロック発生手段を上記クロック信号
の周波数が可変となるように構成するとともに、上記回
転軸部材の回転速度が低いほど上記クロック信号の周波
数を低下させる周波数制御手段を備えたことを特徴とす
るトルク検出装置。
【請求項３】請求項２記載のトルク検出装置におい
て、上記回転速度検出手段として、上記第１磁気ヘッド
から回転軸部材の周方向に所定離間角度だけ離れた位置
に第３磁気ヘッドを設けるとともに、上記第１磁気ヘッ
ドにより上記第１位置信号が再生される時点から上記第
３磁気ヘッドにより上記第１位置信号が再生される時点
までの期間内で上記クロック発生手段より発生したクロ
ック信号をカウントすることにより上記第１磁気ヘッド
による再生時点と上記第３ヘッドによる再生時点との時
間差を検出する時間差検出手段を備えたことを特徴とす
るトルク検出装置。
【請求項４】請求項３記載のトルク検出装置におい
て、上記時間差検出手段によるクロックカウント数を予
め設定された範囲内に収める方向に上記クロック信号の
周波数を制御するように上記周波数制御手段を構成した
ことを特徴とするトルク検出装置。
【請求項５】請求項３または４記載のトルク検出装置
において、増幅倍率変更可能に構成され、上記第１磁気
ヘッド、第２磁気ヘッド、及び第３磁気ヘッドで再生さ
れた位置信号を上記増幅倍率で増幅してから上記位相差
検出手段に入力する増幅手段と、上記周波数制御手段に
より制御されるクロック信号周波数が低いほど上記増幅
手段による増幅倍率を上げる倍率制御手段とを備えたこ
とを特徴とするトルク検出装置。