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JPH04104023A - Torque detecting apparatus - Google Patents

Torque detecting apparatus

Info

Publication number
JPH04104023A
JPH04104023A JP2222096A JP22209690A JPH04104023A JP H04104023 A JPH04104023 A JP H04104023A JP 2222096 A JP2222096 A JP 2222096A JP 22209690 A JP22209690 A JP 22209690A JP H04104023 A JPH04104023 A JP H04104023A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
magnetic
magnetic recording
rotating shaft
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2222096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoriichi Tsuji
辻 頼一
Seiji Okada
誠二 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2222096A priority Critical patent/JPH04104023A/en
Priority to US07/745,884 priority patent/US5265480A/en
Priority to DE4127965A priority patent/DE4127965C2/en
Priority to KR1019910014594A priority patent/KR950015066B1/en
Publication of JPH04104023A publication Critical patent/JPH04104023A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect the accurate torque by obtaining the phase difference based on the position signals of two magnetic recording layers on a rotary shaft, obtaining the number of rotations of the rotary shaft, and operating the torque generated in the rotary shaft. CONSTITUTION:Magnetic recording layers 11 and 12 are formed on the outer surface of a rotary shaft 10 with a specified distance L being provided. Specified magnetic patterns are recorded and reproduced with magnetic heads 13 and 14. Magnetic signals are generated in a recording circuit 15 and imparted into the heads 13 and 14. The reproduced signals of the magnetic patterns which are reproduced in the heads 13 and 14 are inputted into a phase-difference detecting circuit 19. In the circuit 19, the phase difference between the reproduced signals is detected. The difference is imparted into a torque operating circuit 20. Meanwhile, a number-of-rotation detector 32 generates a signal indicating the number of rotations N of the rotary shaft 10. The signal is imparted to the torque operating circuit 20. In this way, the phase difference and the number of rotations are imparted into the circuit 20, and the torque T which is applied on the rotary shaft 10 is operated and outputted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は回転駆動される回転軸のトルク検出装置、特に
、自動車の自動変速機などの回転軸のトルクを軸のねし
れ量から求める車載用のトルク検出装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a torque detection device for a rotary shaft that is rotationally driven, and particularly to an in-vehicle device that detects the torque of a rotary shaft such as an automatic transmission of an automobile from the amount of torsion of the shaft. The present invention relates to a torque detection device for use in a vehicle.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、自動車におけるトルク検出の必要性は増大しつつ
ある。特に、トルクコンバータを用いた自動変速機では
、出力軸のトルクを検出する二とによりその特性の大幅
な向上か期待されている。
In recent years, the need for torque detection in automobiles has been increasing. In particular, it is expected that the characteristics of automatic transmissions using torque converters will be greatly improved by detecting the torque of the output shaft.

また、四輪駆動の車両においては、前後輪のトルク配分
を検出することが非常に重要である。
Furthermore, in a four-wheel drive vehicle, it is very important to detect the torque distribution between the front and rear wheels.

このような回転軸のトルクを検出する装置としては、ト
ルクの負荷によって生しる回転軸のねしれ角を測定し、
このねじれ角からトルクを演算によって求める装置が従
来から広く知られている。
As a device for detecting the torque of such a rotating shaft, there is a device that measures the twist angle of the rotating shaft caused by the torque load.
Devices that calculate torque from this torsion angle by calculation have been widely known.

一般的には、測定の対象となる回転軸に、軸方向に所定
距離だけ離して2つのロータリエンコーダを配設し、両
エンコーダからの出力信号の位相差からねじれ角を求め
、このねじれ角からトルクを演算している。ロータリエ
ンコーダとしては、光学的手段を用いたものや磁気的手
段を用いたものが一般的である。たとえば、特開昭62
−239031号公報には、磁気抵抗効果素子を利用し
たロータリエンコーダを用いた例か開示されている。
Generally, two rotary encoders are placed on the rotating shaft to be measured, separated by a predetermined distance in the axial direction, and the torsion angle is determined from the phase difference between the output signals from both encoders. Calculating torque. Rotary encoders generally use optical means or magnetic means. For example, JP-A-62
Japanese Patent No. 239031 discloses an example using a rotary encoder using a magnetoresistive element.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、上述したロータリエンコーダを用いたト
ルク検出装置には、高精度のトルク検出を行うことがで
きないという問題がある。その第1の要因は、回転軸に
ロータリエンコーダを取り付ける作業を行うときに不可
避の取り付は誤差である。このような取り付は誤差が存
在すると、無負荷時にも2つのロータリエンコーダ間に
位相差を生じさせることになる。そして第2の要因は、
回転軸自身の経時変化である。すなわち、時間とともに
回転軸にねじれ歪が残留してしまい、これが2つのロー
タリエンコーダ間の位相差に対する誤差となるのである
However, the torque detection device using the above-mentioned rotary encoder has a problem in that highly accurate torque detection cannot be performed. The first factor is an unavoidable installation error when attaching a rotary encoder to a rotating shaft. If there is an error in such a mounting, a phase difference will occur between the two rotary encoders even when there is no load. And the second factor is
This is the change over time of the rotating shaft itself. That is, torsional strain remains on the rotating shaft over time, and this causes an error in the phase difference between the two rotary encoders.

このような問題を解決するために、特願平1−2545
61号明細書には、新規なトルク検出装置が開示されて
いる。この装置では、回転軸に所定距離をおいて2つの
磁気記録媒体が設けられる。そして無負荷時に、この2
つの磁気記録媒体に同位相の周期信号を書き込んでおく
。負荷かかかったトルク検出時には、この周期信号を読
出して位相差を検出してねじれ角を求め、このねじれ角
からトルクを演算する。このような再生にすれば、周期
信号を随時書き替えることが可能なので、取り付は時の
誤差や経時変化に基づく誤差のない正確な測定が可能に
なる。ところが、この装置にもまだ解決すべき問題が残
っている。それは、磁気記録媒体に周期信号を書き込む
必要がある点である。トルクの演算には、周期信号の周
波数の数値を用いることになるが、書き込まれた周期信
号の周期か変動していると、正確な周波数を定義するこ
とができなくなり、演算の結果得られたトルク値は誤差
を含んだものとなる。一般に、車両の駆動系の回転軸は
、回転数か頻繁に変動しているため、この回転軸に設け
られた磁気記録媒体に正確に一定周期の信号を書き込む
ことは困難である。したがって、書き込まれた周期信号
は、正確には所定ピッチの周期的な信号にはならず、結
局トルク値には誤差か含まれることになる。
In order to solve such problems, Japanese Patent Application No. 1-2545
No. 61 discloses a novel torque detection device. In this device, two magnetic recording media are provided at a predetermined distance from a rotating shaft. And when there is no load, these two
Periodic signals of the same phase are written on two magnetic recording media. When detecting torque under load, this periodic signal is read out and the phase difference is detected to determine the torsion angle, and the torque is calculated from this torsion angle. With such reproduction, it is possible to rewrite the periodic signal at any time, so that accurate measurements can be made without errors due to time errors or changes over time. However, there are still problems with this device that need to be resolved. The point is that it is necessary to write periodic signals on the magnetic recording medium. The numerical value of the frequency of the periodic signal will be used to calculate the torque, but if the period of the written periodic signal fluctuates, it will not be possible to define the exact frequency, and the value obtained as a result of the calculation will be The torque value will include an error. In general, the rotational speed of a rotating shaft of a vehicle drive system frequently fluctuates, so it is difficult to accurately write a signal with a constant period to a magnetic recording medium provided on this rotating shaft. Therefore, the written periodic signal does not accurately become a periodic signal with a predetermined pitch, and the torque value ends up containing an error.

そこで本発明は、小形化に適し、しかも回転数か変動す
る回転軸についても正確なトルクを検出することのでき
るトルク検出装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a torque detection device that is suitable for downsizing and that can accurately detect torque even on a rotating shaft whose rotational speed varies.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願発明は、回転軸の周方向に互いに所定間隔をおいて
2つの磁気記録媒体を形成しておき、これらに対して所
定の位置信号を記録再生する2つの磁気ヘッドと、この
2つの磁気ヘッドに対して同一位相をもった位置信号を
与えて記録を行わせる記録手段と、この2つの磁気ヘッ
ドから再生される装置信号の位相差を検出する位F[]
差検出手段と、回転軸の回転数を検出する回転数検出手
段と、検出した位相差と回転数とに基づいて回転軸のね
しれ角を求め、このねしれ角に基づいて回転軸に加わる
トルクを演算するトルク演算手段と、を設け、トルクを
検出するようにしたものである。
The present invention includes two magnetic recording media formed at a predetermined distance from each other in the circumferential direction of a rotating shaft, two magnetic heads for recording and reproducing predetermined position signals on and from the two magnetic recording media, and the two magnetic heads. A recording means for performing recording by applying a position signal having the same phase to the two magnetic heads, and a position F[] for detecting the phase difference between the device signals reproduced from these two magnetic heads.
A difference detection means, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the rotation shaft, a helix angle of the rotation shaft is determined based on the detected phase difference and the rotation speed, and the rotation angle is applied to the rotation shaft based on this helix angle. A torque calculation means for calculating torque is provided to detect the torque.

〔作 用〕[For production]

回転軸のねしれ角θは、検出した位相差をΔt、検出し
た回転数をNとすれば、θ−2πΔtNて与えられる。
The torsion angle θ of the rotating shaft is given by θ−2πΔtN, where Δt is the detected phase difference and N is the detected rotational speed.

ここで、位相差Δtは2つの磁気ヘッドから再生される
装置信号によって検出でき、回転数Nは回転数検出手段
によって検出できる。
Here, the phase difference Δt can be detected by the device signals reproduced from the two magnetic heads, and the rotation speed N can be detected by the rotation speed detection means.

したがって、ねじれ角を求めるために、位置信号の周波
数の値は必要なくなる。このため、位置信号が正確な周
期的信号として書き込まれていなくても、ねじれ角を求
める際に誤差は生してこない。
Therefore, the frequency value of the position signal is no longer required to determine the twist angle. Therefore, even if the position signal is not written as an accurate periodic signal, no error occurs when determining the twist angle.

また、位置信号は2つの磁気記録媒体に同一位相をもっ
て随時書き込むことができるので、取り付は作業に基づ
く誤差や経時変化に基づく誤差も生じない。
Further, since position signals can be written on two magnetic recording media at any time with the same phase, errors due to installation work or changes over time do not occur.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第1
図は本発明の一実施例に係るトルク検出装置の再生図で
ある。この装置は、回転軸10に加わるトルクを検出す
る機能を有する。この実施例では、回転軸10は自動車
用自動変速機の出力軸であり、図の左端が駆動源に連結
され、図の右端が負荷に連結されている。回転軸10の
外周面には、磁気記録層11および12が所定距離りだ
けおいて形成されている。これらの磁気記録層は、エポ
キン系などの樹脂バインダー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10の表面所定部
に塗布することにより形成することができる。この磁気
記録層11および12の表面に近接対向して、誘導型の
磁気ヘッド13および14が配置されている。これらの
磁気ヘッド13および14は、磁気記録層11および1
2に対して所定の磁気パターンを記録再生することがで
きる。磁気パターンを記録するための記録信号は、記録
回路15によって生成され、各磁気へ・ソド13.14
に与えられる。また、各磁気ヘッド13.14で再生さ
れた磁気パターンの各再生信号は、増幅器16て増幅さ
れ、フィルタ17でノイズ成分が除去され、波形整形回
路18で波形整形を受けた後、それぞれ位相差検出回路
19に人力される。位相差検出回路19ては、この2系
統の再生信号間の位相差Δtを検出し、これをトルク演
算回路20に与える。
The present invention will be described below based on illustrated embodiments. 1st
The figure is a reproduction diagram of a torque detection device according to an embodiment of the present invention. This device has a function of detecting torque applied to the rotating shaft 10. In this embodiment, the rotating shaft 10 is an output shaft of an automatic transmission for an automobile, and its left end in the figure is connected to a drive source, and its right end in the figure is connected to a load. Magnetic recording layers 11 and 12 are formed on the outer circumferential surface of the rotating shaft 10 at a predetermined distance apart. These magnetic recording layers can be formed by applying a magnetic paint in which magnetic powder such as ferrite is dispersed in a resin binder such as Epoquin resin to a predetermined portion of the surface of the rotating shaft 10. Inductive magnetic heads 13 and 14 are arranged close to and opposite the surfaces of the magnetic recording layers 11 and 12. These magnetic heads 13 and 14 have magnetic recording layers 11 and 1.
A predetermined magnetic pattern can be recorded and reproduced with respect to 2. A recording signal for recording the magnetic pattern is generated by the recording circuit 15 and sent to each magnetic field 13.14.
given to. Further, each reproduction signal of the magnetic pattern reproduced by each magnetic head 13, 14 is amplified by an amplifier 16, noise components are removed by a filter 17, and waveform shaped by a waveform shaping circuit 18. The detection circuit 19 is manually operated. The phase difference detection circuit 19 detects the phase difference Δt between the two systems of reproduced signals and provides this to the torque calculation circuit 20.

一方、回転軸10には、回転数を検8するための歯車3
0が固着されている。この歯車30の周面には、電磁ピ
ックアップ31か配置されており、歯車30の外周に等
間隔ピッチで形成された各歯の通過が検出される。この
検出信号は回転数検出器32に与えられる。回転数検出
器32ては、この検出信号に基づいて回転軸10の回転
数Nを示す信号を発生し、これをトルク演算回路20に
与える。こうして、トルク演算回路20には、位相差Δ
tと回転数Nとが与えられ、これらに基づいて回転軸1
0に加わったトルクTが演算され出力される。
On the other hand, the rotating shaft 10 has a gear 3 for detecting the number of rotations.
0 is fixed. An electromagnetic pickup 31 is arranged on the circumferential surface of the gear 30, and the passage of each tooth formed at equal pitches on the outer circumference of the gear 30 is detected. This detection signal is given to the rotation speed detector 32. The rotational speed detector 32 generates a signal indicating the rotational speed N of the rotating shaft 10 based on this detection signal, and supplies this to the torque calculation circuit 20. In this way, the torque calculation circuit 20 has a phase difference Δ
t and the rotation speed N are given, and based on these, the rotation axis 1
The torque T added to 0 is calculated and output.

続いて、この装置によるトルク検出の動作を説明する。Next, the operation of torque detection by this device will be explained.

この検出動作は、磁気記録層に所定の磁気パターンを書
き込む準備段階と、この磁気パターンを読み出す検出段
階と、の二段階から再生される。!a鑞段階は、回転軸
10か負荷から開放されて回転している状態て行われる
。この状態で、記録回路15は所定の周期信号を発生し
、これを磁気ヘッド13および14に同時に与える。具
体的には所定周波数fOのパルス信号が発生され、磁気
ヘッド13および14は、それぞれ磁気記録層11およ
び12にこのパルス信号に対応した磁気パターンを書き
込むことになる。ここでは、この書き込まれる信号を位
置信号と呼ぶことにする。
This detection operation is reproduced in two stages: a preparation stage in which a predetermined magnetic pattern is written in the magnetic recording layer, and a detection stage in which this magnetic pattern is read out. ! The soldering stage (a) is performed while the rotating shaft 10 is rotating with no load applied to it. In this state, the recording circuit 15 generates a predetermined periodic signal and applies it to the magnetic heads 13 and 14 simultaneously. Specifically, a pulse signal of a predetermined frequency fO is generated, and the magnetic heads 13 and 14 write a magnetic pattern corresponding to this pulse signal into the magnetic recording layers 11 and 12, respectively. Here, this written signal will be referred to as a position signal.

この位置信号の書き込み動作中、回転軸10は回転して
いるため、パルスのピーク位置を示すマークが磁気記録
層の周方向に並んだような磁気パターンが形成されるこ
とになる。第2図に、このようにして書き込まれた磁気
パターンの一例を示す。
Since the rotary shaft 10 is rotating during the writing operation of the position signal, a magnetic pattern is formed in which marks indicating the peak positions of the pulses are lined up in the circumferential direction of the magnetic recording layer. FIG. 2 shows an example of a magnetic pattern written in this manner.

回転軸10が等速回転している場合には、磁気記録層上
に書き込まれる位置信号のピッチは一定となり、記録さ
れた位置信号の空間的な周波数は記録回路15の発生す
るパルス信号の周波数fOに対応したものとなる。とこ
ろか、実際には回転軸10の回転数は一定ではなく常に
変動したものとなる。したがって、第2図に示すように
、磁気記録層11および12に記録される位置信号の周
期は一定ではなく、変動したものとなる。たたし、磁気
ヘッド13および14には、記録回路15で発生した同
一のパルス信号を同時に与えているので、磁気記録層1
1および12に書き込まれた位置信号の位相は等しくな
る。第3図は、このようにして磁気記録層11および1
2に書き込まれた位置信号を、無負荷の状態て読出した
ときの信号波形を示す。ここで、信号Aは磁気記録層1
1から読出した位置信号、信号Bは磁気記録層12から
読み出した位置信号を示す。前述のように、これらの位
置信号は必ずしも周期的な信号にはならないが、位相は
等しくなる。たとえば、第3図に示すように、各信号の
第1周期P1と第2周期P2とは必ずしも等しくはなら
ないが、信号Aの第1周期と信号Bの第1周期はいずれ
もPlと等しくなり、信号Aの第2周期と信号Bの第2
周期もいずれもP2と等しくなる。
When the rotating shaft 10 is rotating at a constant speed, the pitch of the position signal written on the magnetic recording layer is constant, and the spatial frequency of the recorded position signal is the frequency of the pulse signal generated by the recording circuit 15. This corresponds to fO. However, in reality, the rotational speed of the rotating shaft 10 is not constant, but constantly fluctuates. Therefore, as shown in FIG. 2, the period of the position signals recorded on the magnetic recording layers 11 and 12 is not constant but varies. However, since the magnetic heads 13 and 14 are simultaneously given the same pulse signal generated by the recording circuit 15, the magnetic recording layer 1
The phases of the position signals written in 1 and 12 become equal. FIG. 3 shows the magnetic recording layers 11 and 1
2 shows a signal waveform when the position signal written in 2 is read out with no load. Here, signal A is the magnetic recording layer 1
The position signal read from the magnetic recording layer 12 and the signal B indicate the position signal read from the magnetic recording layer 12. As mentioned above, these position signals will not necessarily be periodic signals, but will have equal phases. For example, as shown in FIG. 3, the first period P1 and the second period P2 of each signal are not necessarily equal, but the first period of signal A and the first period of signal B are both equal to Pl. , the second period of signal A and the second period of signal B
Both periods are equal to P2.

このように、磁気記録層11および12に同位相の位置
信号を書き込んでおけば、後段の検出段階を行うことが
できる。この検出段階は、回転軸10に負荷がかかった
状態で行われる。この状態では、負荷に基づいて生じる
トルクにより、回転軸10にはねじれが生じることにな
り、両磁気記録層11および12から読出した位置信号
には位相差か生じることになる。第4図は、磁気記録層
11および12に書き込まれた位置信号を、負荷がかか
った状態で読出したときの信号波形を示す。
By writing position signals of the same phase into the magnetic recording layers 11 and 12 in this way, the subsequent detection stage can be performed. This detection step takes place with the rotating shaft 10 under load. In this state, the rotating shaft 10 will be twisted due to the torque generated based on the load, and a phase difference will occur between the position signals read from both magnetic recording layers 11 and 12. FIG. 4 shows signal waveforms when the position signals written in the magnetic recording layers 11 and 12 are read out under load.

第3図と同様に、信号Aは磁気記録層11から読出した
位置信号、信号Bは磁気記録層12から読み出した位置
信号を示し、信号Cは両者の位相差に相当する信号を示
す。信号Aの各パルスに対し、信号Bの各パルスはいず
れも位相差Δt(時間の単位で求まる)たけ遅れること
になる。位相差検出回路1つは、このようにして、波形
整形回路18から与えられる2つの位置信号についての
位相差Δtを検出し、これをトルク演算回路20に与え
る。
Similarly to FIG. 3, signal A indicates a position signal read from the magnetic recording layer 11, signal B indicates a position signal read from the magnetic recording layer 12, and signal C indicates a signal corresponding to the phase difference between the two. Each pulse of signal B is delayed by a phase difference Δt (calculated in units of time) with respect to each pulse of signal A. The single phase difference detection circuit thus detects the phase difference Δt between the two position signals given from the waveform shaping circuit 18 and supplies it to the torque calculation circuit 20.

続いて、トルク演算回路20における演算処理について
説明する。回転軸のねじれ角θと、時間の単位で求まっ
た位相差Δtとの関係は、θ−2π Δt  N   
    (1)で与えられる。ここで、Nは単位時間あ
たりの回転軸の回転数である。前掲の特願平1−254
561号明細書に開示されたトルク検出装置では、この
回転数Nを磁気記録層11あるいは12に記録された位
置信号から求めている。すなわち、準備段階において位
置信号を書き込んだときの回転軸の回転数をNO1書き
込まれた位置信号の周波数をfOとし、検出段階におい
て読み出された位置信号の周波数をfとすれば、 N−(f/fO)/NO(2) なる式により、検出段階における単位時間あたりの回転
数Nが求まる。こうして、式(1)と(2)により、ね
じれ角θが求まれば、 T−2πθGd4/64L     (3)なる式によ
り、トルクTか演算される。ここで、Gは回転軸の横弾
性係数、dは回転軸の直径、Lは磁気記録層11と12
との間の距離である。前掲明細書に開示された装置では
、式(2)により回転数Nを求め、式(1)によりねじ
れ角θを求め、式(3)によってトルクTを演算してい
る。この方法では、式(2)の演算において周波数fお
よびfOを用いる必要かあるが、実際には回転軸は等速
回転を行っていないため、記録された位置信号のピンチ
は一定にならず、周波数fおよびfOの値は正確には定
まらない。このため、前掲明細書に開示された方法によ
る検出値は誤差を含んだものとなる。
Next, the calculation processing in the torque calculation circuit 20 will be explained. The relationship between the torsion angle θ of the rotating shaft and the phase difference Δt determined in units of time is θ−2π Δt N
It is given by (1). Here, N is the number of rotations of the rotating shaft per unit time. Above mentioned patent application Hei 1-254
In the torque detection device disclosed in the specification of No. 561, this rotational speed N is determined from the position signal recorded on the magnetic recording layer 11 or 12. That is, if the rotational speed of the rotating shaft when the position signal is written in the preparation stage is NO1, the frequency of the written position signal is fO, and the frequency of the position signal read out in the detection stage is f, then N-( f/fO)/NO(2) The number of rotations N per unit time in the detection stage is determined by the formula: f/fO)/NO(2). In this way, once the torsion angle θ is determined using equations (1) and (2), the torque T is calculated using the equation T-2πθGd4/64L (3). Here, G is the transverse elastic coefficient of the rotating shaft, d is the diameter of the rotating shaft, and L is the magnetic recording layer 11 and 12.
is the distance between In the apparatus disclosed in the above specification, the rotational speed N is determined by equation (2), the twist angle θ is determined by equation (1), and the torque T is calculated by equation (3). In this method, it is necessary to use frequencies f and fO in the calculation of equation (2), but since the rotating shaft does not actually rotate at a constant speed, the pinch of the recorded position signal is not constant. The values of frequencies f and fO are not accurately determined. Therefore, the values detected by the method disclosed in the above specification include errors.

本願検出装置は、この検出誤差をなくす意図で発明され
たものであり、回転数Nを位置信号から求めるのではな
く、回転数検出器32によって直接検出するようにして
いる。前述のように歯車30は等間隔のピッチで形成さ
れた歯をもっているため、電磁ピックアップ31でこの
歯の通過を検出することにより、回転数検出器32は回
転軸10の単位時間あたりの回転数Nを正確に求めるこ
とができる。式(1)を式(3)に代入すれば、T−π
2Gd4・Δt−N/16L  (4)を得る。ここで
、G、  d、  Lは既知の定数であり、位相差Δt
は位相差検出回路19により与えられ、回転数Nは回転
数検出器32から与えられるため、トルク演算回路20
は式(4)に基づいてトルクTを演算することができる
The detection device of the present application was invented with the intention of eliminating this detection error, and the rotation speed N is not determined from a position signal, but is directly detected by the rotation speed detector 32. As mentioned above, the gear 30 has teeth formed at equal pitches, so by detecting the passage of these teeth with the electromagnetic pickup 31, the rotation speed detector 32 detects the rotation speed per unit time of the rotating shaft 10. N can be determined accurately. Substituting equation (1) into equation (3), T-π
2Gd4·Δt-N/16L (4) is obtained. Here, G, d, and L are known constants, and the phase difference Δt
is given by the phase difference detection circuit 19, and the rotation speed N is given from the rotation speed detector 32, so the torque calculation circuit 20
can calculate the torque T based on equation (4).

以上のように、本願発明によるトルク検出装置は、前掲
明細書に開示された装置に比べて、磁気記録層に記録す
る位置信号を等間隔にしなくてもかまわないという利点
をもち、回転軸の回転に変動が生じてもトルクの検出値
には誤差は発生しない。したかって原理的には、磁気記
録層11゜12上には位置信号として単一のパルスにつ
いての記録(すなわち、ピーク位置がそれぞれの磁気記
録層に1つだけ記録される)を行うだけでもかまわない
。ただ、トルク演算を行う際のサンプリングタイム、想
定される最大トルク値、回転軸10の回転数などを考慮
した場合、実用上は、できるだけ等間隔になるように複
数のパルスを記録するのが好ましい。
As described above, the torque detection device according to the present invention has an advantage over the device disclosed in the above-mentioned specification in that the position signals recorded on the magnetic recording layer do not need to be arranged at equal intervals, and Even if variations occur in the rotation, no error occurs in the detected torque value. Therefore, in principle, it is possible to record only a single pulse as a position signal on the magnetic recording layers 11 and 12 (that is, only one peak position is recorded on each magnetic recording layer). do not have. However, when considering the sampling time when performing torque calculation, the expected maximum torque value, the rotation speed of the rotating shaft 10, etc., it is practically preferable to record multiple pulses at as equal intervals as possible. .

以上、本発明を図示する一実施例に基づいて説明したが
、本発明はこの実施例のみに限定されるものではなく、
種々の態様で実施可能である。たとえば、上述の実施例
では、回転軸10の回転数を検出する手段として、歯車
30および電磁ピックアップ31の組み合わせを用いて
いるか、この他、どのような手段で回転数を検出しても
かまわない。たとえば、回転軸の周方向に等間隔て多数
並ぶスリットを形成したスリット板を回転軸に固定し、
このスリットを介して相対向する位置に発光素子と受光
素子からなる光学式ピックアップを設け、スリットの通
過を検出するような再生のものを用いてもよい。あるい
は、磁気記録層11゜12と同様に、第3の磁気記録層
を回転軸10上に形成し、ここに等間隔に磁気パターン
を記録しておき、この磁気パターンを磁気ヘッドで検出
するような再生にしてもよい。また、前述の実施例では
、磁気記録層11.12として回転軸lOに磁性塗料を
塗布したものを例示したが、リング帯状の別体の表面に
磁気記録層を形成しておき、この別体を回転軸に固定す
るようにしてもよい。あるいは、オーディオテープレコ
ーダなどに用いられている磁気テープを回転軸上に巻き
付けて接着するようにしてもよい。
Although the present invention has been described above based on an illustrated embodiment, the present invention is not limited to this embodiment only.
It can be implemented in various ways. For example, in the embodiment described above, the combination of gear 30 and electromagnetic pickup 31 is used as a means for detecting the rotation speed of the rotating shaft 10, or any other means may be used to detect the rotation speed. . For example, a slit plate with many slits arranged at equal intervals in the circumferential direction of the rotating shaft is fixed to the rotating shaft,
An optical pickup consisting of a light-emitting element and a light-receiving element may be provided at opposing positions across the slit to detect passage through the slit. Alternatively, in the same way as the magnetic recording layers 11 and 12, a third magnetic recording layer is formed on the rotating shaft 10, and magnetic patterns are recorded thereon at equal intervals, and the magnetic patterns are detected by a magnetic head. You can also play it back. Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the magnetic recording layer 11.12 was coated with magnetic paint on the rotating shaft lO, but the magnetic recording layer is formed on the surface of a ring-shaped separate body. may be fixed to the rotating shaft. Alternatively, a magnetic tape used in audio tape recorders or the like may be wound around the rotating shaft and bonded.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のとおり本発明によれば、回転軸上の2つの磁気記
録層から読出した位置信号から位相差Δtを求め、別に
用意した回転数検出手段から回転軸の単位時間あたりの
回転数Nを求め、これらから回転軸に生じるトルクを演
算するようにしたため、回転数か変動する回転軸につい
ても正確なトルクを検出することかできる。
As described above, according to the present invention, the phase difference Δt is determined from the position signals read from the two magnetic recording layers on the rotating shaft, and the number of rotations N per unit time of the rotating shaft is determined from the separately prepared rotational speed detection means. Since the torque generated on the rotating shaft is calculated from these, it is possible to accurately detect torque even for a rotating shaft whose rotational speed fluctuates.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係るトルク検出装置の再生
図、第2図は第1図の装置において磁気記録層に書き込
まれた磁気パターンの一例を示す図、第3図は磁気記録
層に書き込まれた位置信号を無負荷の状態て読み出した
ときの信号波形図、第4図は磁気記録層に書き込まれた
位置信号を負荷をかけた状態で読み出したときの信号波
形図である。 10・回転軸、11.12・・磁気記録層、13゜14
・磁気ヘット、15・・・記録回路、16・・・増幅器
、17・フィルタ、18・・・波形整形回路、19・・
位相差検出口路、20・・・トルク演算回路、30・・
・歯車、31 ・電磁ピックアップ、32・・・回転数
検出器、A・・磁気記録層11から読出した位置信号、
B・・磁気記録層12から読出した位置信号、C・・・
同位置信号の位相差信号、Δt・・・位相差、N・・・
単位時間あたりの回転軸の回転数。 第1 図
FIG. 1 is a reproduction diagram of a torque detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a magnetic pattern written on a magnetic recording layer in the device of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a magnetic recording layer. Figure 4 is a signal waveform diagram when the position signal written in the magnetic recording layer is read out under no load, and Figure 4 is a signal waveform diagram when the position signal written in the magnetic recording layer is read out under load. . 10.Rotation axis, 11.12.Magnetic recording layer, 13°14
・Magnetic head, 15... Recording circuit, 16... Amplifier, 17. Filter, 18... Waveform shaping circuit, 19...
Phase difference detection port path, 20...torque calculation circuit, 30...
- Gear, 31 - Electromagnetic pickup, 32... Rotation speed detector, A... Position signal read from the magnetic recording layer 11,
B...Position signal read from the magnetic recording layer 12, C...
Phase difference signal of same position signal, Δt...phase difference, N...
Number of rotations of the rotating shaft per unit time. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  回転軸の周方向に形成される第1の磁気記録媒体と、
同じく前記回転軸の周方向に前記第1の磁気記録媒体に
対して軸方向に所定間隔をおいて形成される第2の磁気
記録媒体と、前記第1の磁気記録媒体に所定の位置信号
を記録再生するための第1の磁気ヘッドと、前記第2の
磁気記録媒体に所定の位置信号を記録再生するための第
2の磁気ヘッドと、前記回転軸を回転させながら、前記
第1および第2の磁気ヘッドに対して、同一位相をもっ
た位置信号を与えて記録を行わせる記録手段と、前記回
転軸を回転させながら、前記第1および第2の磁気ヘッ
ドから再生される位置信号の位相差を検出する位相差検
出手段と、前記回転軸の回転数を検出する回転数検出手
段と、前記位相差と前記回転数とに基づいて前記回転軸
のねじれ角を求め、このねじれ角に基づいて前記回転軸
に加わるトルクを演算するトルク演算手段と、を備える
ことを特徴とするトルク検出装置。
a first magnetic recording medium formed in the circumferential direction of the rotating shaft;
A second magnetic recording medium is also formed at a predetermined interval in the axial direction with respect to the first magnetic recording medium in the circumferential direction of the rotating shaft, and a predetermined position signal is transmitted to the first magnetic recording medium. A first magnetic head for recording and reproducing a predetermined position signal on the second magnetic recording medium, a second magnetic head for recording and reproducing a predetermined position signal on the second magnetic recording medium, a recording means for applying a position signal having the same phase to the second magnetic head to perform recording; and a recording means for causing the second magnetic head to perform recording by applying a position signal having the same phase; a phase difference detection means for detecting a phase difference; a rotation speed detection means for detecting a rotation speed of the rotation shaft; a torsion angle of the rotation shaft is determined based on the phase difference and the rotation speed; A torque detection device comprising: torque calculation means for calculating the torque applied to the rotating shaft based on the rotational shaft.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8061028B2 (en) 2005-01-31 2011-11-22 Daikin Industries, Ltd. Fixed scroll positioning apparatus and fixed scroll positioning method

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