(57)【要約】【課題】トルク検出の精度向上と低コスト化とを両立可能なトルク検出装置の軸部材を提供すること。【解決手段】冷媒圧縮機の駆動軸１１には、軸線Ｌに沿って二つの小径部１４，１５が大径部１６を挟んで隣接して形成されている。二つの小径部１４，１５のうちの第１小径部１４は、第２小径部１５よりも小径でかつ軸長が長くなっている。トルク検出装置による圧縮機トルクの大きさの検出は、大径部１６の両端側に現れる磁極Ｎ，Ｓにより発生する磁界Ｈｘの強さを、磁気センサ１８によって検出することで行われる。そして、第１小径部１４の表面１４ａの少なくとも一部は、大径部１６の表面１６ａよりも磁気的に硬質とされている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力磁気効果によりトルクを検出するトルク検出装置を構成する軸部材であって、軸線に沿って二つの小径部が大径部を挟んで隣接して形成されており、前記二つの小径部のうちの第１小径部は第２小径部よりも小径でかつ軸長が長くなっており、前記トルク検出装置によるトルクの検出は、前記大径部の両端側に現れる磁極により発生する磁界を検出することで行われる軸部材において、
前記第１小径部の表面の少なくとも一部を、前記大径部の表面よりも磁気的に硬質としたことを特徴とするトルク検出装置の軸部材。
【請求項２】
前記第１小径部は軸部材の端部を構成し、該第１小径部には軸部材との間で動力伝達を行う回転体が取り付けられる請求項１に記載の軸部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の軸部材を駆動軸として用いてなり、さらには前記大径部の両端側に現れる磁極により発生する磁界を検出する検出手段を備えたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、応力磁気効果によりトルクを検出するトルク検出装置を構成する軸部材及び該トルク検出装置が適用される圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両空調装置の冷媒圧縮機は、車両の走行駆動源たる内燃機関によって駆動される。従って、内燃機関の出力制御を好適に行うためには、冷媒圧縮機を駆動するのに必要なトルク（圧縮機トルク）を、トルク検出装置を用いて把握する必要がある。
【０００３】
従来、トルク検出装置としては、応力磁気効果によりトルクの大きさを検出するタイプのものが存在する（例えば特許文献１参照）。このトルク検出装置を冷媒圧縮機に適用した場合、例えば、該冷媒圧縮機の駆動軸には、軸線に沿って二つの小径部が大径部を挟んで隣接して形成されることとなる。そして、前記トルク検出装置による圧縮機トルクの検出は、予め磁化された駆動軸において、トルクの作用に起因して大径部の両端側に現れる磁極により発生する磁界の強さを、磁気センサによって検出することで行われる。
【０００４】
ここで、前述した二つの小径部を、トルク検出の為だけにそれぞれ駆動軸に設けることは加工手間が増えることにつながる。従って、駆動軸において、内燃機関からの動力を受ける回転体を取り付けるために小径とされた端部を、二つの小径部のうちの一方（第１小径部）として利用することが考えられる。この場合、第１小径部は、回転体を取り付ける便宜上、トルク検出専用に設けられた他方の小径部（第２小径部）よりも小径でかつ軸長が長くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０１６９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１小径部が第２小径部よりも小径でかつ軸長が長いと、該第１小径部の表面における材料の形状異方性が第２小径部のそれよりも遙かに大きくなる。従って、特に第１小径部の形状異方性の影響を大きく受けて、大径部における周方向への磁化の初期設定（着磁）を安定的に行い得なかった。このため、トルク検出の精度が低下する問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、大径部の表面を高硬度として（磁気的に硬質として）、第１小径部の形状異方性の影響を受け難くすることが考えられる。
しかし、大径部の表面を磁気的に硬質とすると、着磁により形成された大径部における軸線の周りの周方向の磁界が、トルクの作用によっても偏向し難くなる。
従って、トルク変動を磁気センサで検知し難くなり、高感度な磁気センサを必要としてコスト高となる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、トルク検出の精度向上と低コスト化とを両立可能なトルク検出装置の軸部材及び該軸部材を駆動軸として用いた圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明の軸部材は、第１小径部の表面の少なくとも一部を、大径部の表面よりも磁気的に硬質とした。従って、第１小径部に形状異方性が出現し難くなり、該形状異方性にマイナス影響を受ける大径部の着磁性（言い換えればトルクがゼロの時の磁化方向の安定性）を向上させることができ、トルク検出の精度を向上させることができる。また、大径部の表面を高硬度としなくともよいため、該大径部における周方向の磁界はトルクの作用によって偏向し易くなる。従って、トルク変動を安価な構成によっても検知することができ、トルク検出装置の低コスト化を図り得る。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１の発明を適用するのに好適な一態様について言及するものである。すなわち、前記第１小径部は軸部材の端部を構成し、該第１小径部には軸部材との間で動力伝達を行う回転体が取り付けられる。
【００１１】
上記目的を達成するために請求項３の発明の圧縮機は、請求項１又は２に記載の軸部材を駆動軸として用いてなり、さらには前記大径部の両端側に現れる磁極により発生する磁界を検出する検出手段を備えている。従って、安価な検出手段によっても圧縮機トルクの高精度検出を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について詳述する。
図１には、トルク検出装置を備えた、車両用空調装置の冷媒圧縮機が模式的に示されている。冷媒圧縮機は、軸部材としての駆動軸１１がハウジング１２に回転可能に支持されてなる。駆動軸１１は、車両の走行駆動源たる内燃機関２１からの動力を受けて回転される。駆動軸１１が回転することで、ハウジング１２に収容された圧縮機構１３が動作されて、冷媒ガスの圧縮が行われる。トルク検出装置は、駆動軸１１に作用するトルクつまり冷媒圧縮機の駆動に必要な圧縮機トルクを、応力磁気効果を利用して検出する構成を有している。
【００１３】
前記駆動軸１１は、炭素鋼や合金鋼（例えばニッケル−クロム鋼）等の半硬質磁性体よりなっている。駆動軸１１には、軸線Ｌに沿って二つの小径部１４，１５が大径部１６を挟んで隣接して形成されている。駆動軸１１においてハウジング１２外に位置する端部は、内燃機関２１からの動力を受けるプーリ（回転体。二点鎖線で示す）１７を取り付けるために小径とされている。該端部が、二つの小径部１４，１５のうちの一方（第１小径部１４）として利用されている。第１小径部１４の表面１４ａには、プーリ１７が螺合されるネジ部１４ｂが、例えば転造の手法を用いて形成されている。転造の手法は、第１小径部１４の表面１４ａの高硬度化に寄与する。二つの小径部１４，１５のうちの他方（第２小径部１５）は、大径部１６に対して第１小径部１４と反対側で隣接して形成された軸線Ｌ周りの環状溝１１ａにより提供されている。
【００１４】
前記駆動軸１１には、磁石等を用いた着磁により、軸線Ｌの周りの周方向の磁界Ｈａが予め付与されている。駆動軸１１が軸線Ｌ周りにトルクを受けると、駆動軸１１の表面には軸線Ｌに対して傾斜した方向に引張り応力及び圧縮応力が作用する。この引張り応力又は圧縮応力の作用による応力磁気効果により、大径部１６における周方向の磁界Ｈａが、周方向に対して傾斜した方向の磁界Ｈｂ（点線で示す）に偏向される。この磁界Ｈｂの偏向度合は、駆動軸１１に作用するトルクの大きさに比例する。
【００１５】
前記大径部１６において周方向の磁界Ｈａが偏向されると、該大径部１６の軸線Ｌ方向の両端側に磁極Ｎ，Ｓが現れて、両磁極Ｎ，Ｓ間に磁界Ｈｘが発生する。この磁界Ｈｘの強さは磁界Ｈｂの偏向度合に比例する。そして、大径部１６の両端側に発生する磁界Ｈｘの強さが、冷媒圧縮機のハウジング１２に組み込まれた磁気センサ１８（検出手段）によって検出される。トルク検出装置のトルク演算手段として把握できるＥＣＵ（制御コンピュータ）１９は、磁気センサ１８からの検出情報基づいて圧縮機トルクの大きさを算出するとともに、該算出トルクを加味して内燃機関２１の出力制御を行う。
【００１６】
さて、前記駆動軸１１の第１小径部１４は、プーリ１７を取り付ける便宜上、トルク検出専用に設けられた第２小径部１５よりも小径でかつ軸長が長くなっている。この構成は、従来技術において述べた問題発生の要因となる。
【００１７】
しかし、本実施形態においては、前記第１小径部１４に限定して焼入処理を施すことや、前述したネジ部１４ｂの転造形成に起因して、該第１小径部１４の表面１４ａの全体が、大径部１６の表面１６ａよりも高硬度とされている（言い換えれば磁気的に硬質とされている）。例えば、本実施形態においては、第１小径部１４の表面１４ａの多くを占めるネジ部１４ｂについて、ロックウエル硬さが６０〜７０とされて、大径部１６の表面１６ａ（ロックウエル硬さ３０〜４０）よりも高硬度とされている。
【００１８】
このように、前記第１小径部１４の表面１４ａの少なくとも一部を、大径部１６の表面１６ａよりも磁気的に硬質とすることで、該第１小径部１４に形状異方性が出現し難くなる。従って、この形状異方性にマイナス影響を受ける大径部１６の着磁性（言い換えればトルクがゼロの時の磁化方向の安定性）を向上させて、高精度なトルク検出を行い得る。また、大径部１６の表面１６ａを高硬度としなくともよいため、該大径部１６における周方向の磁界Ｈａはトルクの作用によって偏向し易くなる。従って、低感度の磁気センサ１８でもトルク変動を確実に検知することができ、トルク検出装置の低コスト化を図り得る。
【００１９】
特に、前記第１小径部１４の表面１４ａの全体を、大径部１６の表面１６ａよりも磁気的に硬質とした本実施形態においては、トルク検出の精度向上と低コスト化とをより高次元で両立することができる。
【００２０】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。○上記実施形態では、駆動軸１１においてプーリ１７を取り付けるために小径とされた端部が、トルク検出用の第１小径部１４としても利用されていた。これを変更し、例えば、図２に示すように、駆動軸１１において軸線Ｌ周りに第２の環状溝１１ｂを形成することで、第１小径部１４もトルク検出専用として設けること。つまり、第１小径部が第２小径部よりも小径でかつ軸長が長い関係を有する軸部材であれば、本発明を適用することができる。
【００２１】
○本発明の軸部材を用いたトルク検出装置は、冷媒圧縮機に適用することに限定されるものではなく、空気圧縮機等のその他の圧縮機や、圧縮機以外にも例えば車両のステアリング装置等に適用してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、トルク検出の精度向上と低コスト化とを両立可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トルク検出装置を備えた冷媒圧縮機の模式図。
【図２】別例を示す図。
【符号の説明】
１１…軸部材としての駆動軸、１４…第１小径部（１４ａ…表面）、１５…第２小径部、１６…大径部（１６ａ…表面）、１７…回転体としてのプーリ、１８…検出手段としての磁気センサ、Ｌ…駆動軸の軸線、Ｎ，Ｓ…磁極。
【図１】
2005030857.tif 000003
【図２】
2005030857.tif 000004