(57)【要約】【課題】  カーエアコン電磁クラッチ部の軸受など、ベルト駆動で用いられる外輪回転軸受に適用される。ベルトの滑り検出等のための回転信号が検出でき、かつ回転センサの専用の設置空間が不要で軸受使用機器の小型化，軽量化，簡素化，組立容易化が図れるセンサ付軸受を提供する。【解決手段】  ベルト７による駆動で用いられる転がり軸受であって、内輪２１、外輪２２、および転動体２３を備え、内外輪２１，２２間の相対回転を検出する回転センサ３０を設ける。このセンサ付軸受１の外輪２２を、ベルト掛けされる回転部材６に固定してプーリ４とする。このプーリ４と、コイル９と、回転自在な従動部材１０とで、電磁クラッチ３を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト駆動で用いられる転がり軸受であって、内輪、外輪、およびこれら内外輪の間に介在した複数の転動体を備え、上記内輪と外輪との間の相対回転を検出する回転センサを設けたことを特徴とするセンサ付軸受。
【請求項２】
請求項１において、上記転がり軸受が複列アンギュラ玉軸受であるセンサ付軸受。
【請求項３】
請求項１において、上記転がり軸受が単列の多点接触玉軸受であるセンサ付軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかにおいて、上記転がり軸受が、電磁クラッチにおける駆動側の回転部材を支持するものであるセンサ付軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のセンサ付軸受を有し、このセンサ付軸受における外輪を、ベルト掛けされる回転部材に固定したことを特徴とするプーリ。
【請求項６】
ベルト掛けされる回転部材を転がり軸受の外輪に固定したプーリと、通電によって電磁力を発生するコイルと、回転自在な従動部材とを備え、上記コイルで発生した電磁力でプーリの回転部材と上記従動部材とを吸着させて上記回転部材の回転を上記従動部材に伝える電磁クラッチであって、上記プーリに請求項５に記載のプーリを用いたことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項７】
請求項６において、上記ベルトがエンジンによって駆動され、かつ従動部材がコンプレッサの駆動軸に連結される電磁クラッチ。
【請求項８】
請求項７に記載の電磁クラッチと、その従動部材に駆動軸を連結したコンプレッサとを有する車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カーエアコン電磁クラッチ部の軸受など、ベルト駆動で用いられる外輪回転軸受に回転センサ機能を付加したセンサ付軸受、およびこれを用いたプーリ，電磁クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カーエアコン用電磁クラッチには、エンジン状況，走行状態，コンプレッサ本体の状態に応じて、クラッチのオン／オフをコントロールするために、ロックセンサが取付けられている。このセンサの出力信号を制御ユニットに取り込むことで、タイミングベルトの滑りを検出する。上記ロックセンサには、例えばコンプレッサのケーシング端部等に設けられて駆動軸の回転を検出する回転センサ等が用いられる。
この種の電磁クラッチでは、ベルト掛けされる回転部材を転がり軸受の外輪に固定したプーリが用いられ、回転自在な従動部材をコイルの電磁力で上記回転部材に吸着させるものとされる（例えば、特許文献１）。回転部材を支持する転がり軸受には、複列アンギュラ玉軸受や、単列の多点接触玉軸受が用いられている。
また、転がり軸受において、回転センサを内蔵したものが提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２０００−１７０７５２号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の電磁クラッチの制御用のロックセンサは、上記のように、駆動軸の回転を検出する回転センサとされて、コンプレッサのケーシングの端部等に設けられる。そのため、コンプレッサの全体形状が、ロックセンサの設置場所分だけ軸方向に大きくなる。このことは、コンプレッサの小型化を妨げ、エンジンルームの小型化を妨げる要因となるうえ、重量増にもつながり、軽量化が厳しく求められる自動車において、重量増の要因となる。
また、電磁クラッチに限らず、ベルト駆動される機器では、ベルトの滑りの有無等を検出し、ベルト切れによる重大なトラブルを未然に回避することが望まれるが、その滑り検出のために専用の回転センサを設けると、機器全体の小型化の妨げ、および重量増の要因になる。
【０００４】
この発明の目的は、ベルトの滑り検出等のための回転信号が検出でき、かつ回転センサ専用の設置空間が不要で軸受使用機器の小型化，軽量化，簡素化，組立容易化が図れるセンサ付軸受を提供することである。
この発明の他の目的は、ベルトの滑り検出等のための回転信号が検出でき、かつ回転センサの専用の設置空間が不要で、設置機器の小型化，軽量化，簡素化，組立容易化が図れるプーリ、電磁クラッチ、および車両用空調装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のセンサ付軸受は、ベルト駆動で用いられる転がり軸受であって、内輪、外輪、およびこれら内外輪の間に介在した複数の転動体を備え、上記内輪と外輪との間の相対回転を検出する回転センサを設けたことを特徴する。上記転がり軸受は、例えば玉軸受である。上記回転センサは、転がり軸受に内蔵状態に設けても、一部または全体が突出する状態に設けても良い。
この構成のセンサ付軸受によると、回転センサの回転数出力により、この軸受を駆動するベルトの滑りの有無等を検出し、ベルト切れによる重大なトラブルを未然に回避する制御等に利用できる。また、単一の筐体に回転数の検出機能と軸受機能を併せ持たせることができるため、軸受使用機器の小型化，軽量化，簡素化，および組立容易化等が図れる。すなわち、軸受とは独立した専用部品の回転センサを設けて上記の制御に用いる場合と異なり、回転センサの専用の設置空間や、取付部品、ケーシング部分等が省略でき、またセンサ取付工程が省略される。転がり軸受に回転センサを設けることによって、軸受全体の軸方向寸法が大きくなることがあるが、軸受が軸方向に大きくなっても、ベルト駆動で用いられる転がり軸受では、例えばベルト掛けされる回転部材の内径側等に、軸受の軸方向に隣接して余裕空間が生じる場合が多く、その余裕空間を有効に利用することで、軸方向寸法の増加が問題とならなくなる。また、回転センサの取付けのために内外輪等の軸方向寸法が大きくなっても、内外輪等に回転センサを取付けることで、センサ取付用部品の省略または小型化が図れるため、軸受とは独立した専用部品の回転センサを設ける場合に比べて、軸受使用機器の全体として小型、軽量化が得られる。
【０００６】
この発明において、上記転がり軸受が複列アンギュラ玉軸受であっても良い。複列アンギュラ玉軸受は、ラジアル荷重に加えて、正逆両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、ベルト駆動される回転部品を単独で支持することができる。このような複列アンギュラ玉軸受に回転センサを備えることで、回転センサ付きとすることによる軸受使用機器のコンパクト化の効果が大きい。
【０００７】
上記転がり軸受は単列の多点接触玉軸受であっても良い。単列の多点接触玉軸受は、複列アンギュラ玉軸受に比べて小型であるうえ、正逆両方向のアキシアル荷重を負荷することができる。そのため、回転センサ付きとすることによる軸受使用機器のコンパクト化の効果が大きい。
【０００８】
この発明のセンサ付軸受は、上記転がり軸受が、電磁クラッチにおける駆動側の回転部材を支持するものであっても良い。
ベルト駆動される回転部材に用いられる電磁クラッチでは、そのオン／オフ制御のためにロックセンサが設置される。このロックセンサの代用として、このセンサ付軸受の回転センサが使用できる。
【０００９】
この発明のプーリは、この発明の上記いずれかの構成のセンサ付軸受を有し、このセンサ付軸受における外輪を、ベルト掛けされる回転部材に固定したものである。この構成のプーリによると、この発明のセンサ付軸受の上記各効果が有効に発揮される。
【００１０】
この発明の電磁クラッチは、ベルト掛けされる回転部材を転がり軸受の外輪に固定したプーリと、通電によって電磁力を発生するコイルと、回転自在な従動部材とを備え、上記コイルで発生した電磁力でプーリの回転部材と上記従動部材とを吸着させて上記回転部材の回転を上記従動部材に伝える電磁クラッチであって、上記プーリにこの発明のプーリを用いたことを特徴とする。
この構成の電磁クラッチによると、センサ付軸受における回転センサの回転数信号を、オン／オフ制御用のロックセンサの代用として使用できる。そのため、この発明のセンサ付軸受の上記各効果が有効に発揮される。
【００１１】
上記電磁クラッチは、上記ベルトがエンジンによって駆動され、かつ従動部材がコンプレッサの駆動軸に連結されるものであっても良い。例えば、自動車等に搭載されてエンジンで駆動される車両用空調装置に装備される電磁クラッチであっても良い。
自動車では小型化，軽量化が厳しく求められるため、この発明のセンサ付軸受の上記各効果が有効に発揮される。
【００１２】
この発明の車両用空調装置は、この発明の上記構成の電磁クラッチと、その従動部材に駆動軸を連結したコンプレッサとを有するものであるため、ベルトの滑り検出等のための回転信号が検出でき、かつ回転センサの専用の設置空間が不要で、小型化，軽量化，簡素化，組立容易化が図れる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明のセンサ付軸受は、ベルト駆動で用いられる転がり軸受であって、内輪、外輪、およびこれら内外輪の間に介在した複数の転動体を備え、上記内輪と外輪との間の相対回転を検出する回転センサを設けたものであるため、ベルトの滑り検出等のための回転信号が検出でき、かつ回転センサ専用の設置空間が不要で軸受使用機器の小型化や，軽量化，簡素化，組立容易化が図れる。
この発明のプーリ、電磁クラッチ、および車両用空調装置は、ベルトの滑り検出等のための回転信号が検出でき、かつ回転センサ専用の設置空間が不要で、小型化や，軽量化，簡素化，組立容易化が図れるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、このセンサ付軸受１を、車両用空調装置におけるコンプレッサ２の駆動系における電磁クラッチ３のプーリ４に用いた例を示す。コンプッサ２のハウジング５に設けられた筒部５ａの外周に、センサ付軸受１を介してプーリ４の回転部材６が回転自在に支持されている。回転部材６は、外周に駆動用のベルト７を掛装するベルト溝８を設けたリング状の部材である。プーリ４は、この回転部材６とセンサ付軸受１とで構成される。ベルト７は、例えば自動車のエンジン（図示せず）により回動駆動される。ベルト７は、タイミングベルト（すなわち歯付きベルト）であっても良く、その場合、回転部材６のベルト溝８は歯付きとされ、プーリ４は歯付きプーリとなる。
【００１５】
電磁クラッチ３は、上記プーリ４と、通電によって電磁力を発生するコイル９と、回転自在な従動部材１０とを備え、コイル９で発生した電磁力でプーリ４の回転部材６と従動部材１０とを吸着させて回転部材６の回転を従動部材１０に伝えるものである。コイル９は、ハウジング５に固定されており、プーリ４の回転部材６の裏面に設けられた円周溝内１１内に遊嵌している。回転部材６は磁性体であることが好ましい。従動部材１０は、リング状のクラッチ板１２を板ばね等のばね部材１３によってコンプレッサ駆動軸１１に取付けたものであり、クラッチ板１２は磁性体とされている。コンプレッサ駆動軸１１は、ハウジング５の上記筒部５ａ内に挿通されて軸受（図示せず）により回転自在に支持されている。コイル９を励磁すると、ばね部材１３が電磁力で撓んでクラッチ板１２が回転部材６に吸着され、従動部材１０が回転部材６と一体に回転する。励磁を解除すると、ばね部材１３の復元力でクラッチ板１２が離れる。
【００１６】
センサ付き軸受１は、転がり軸受であって、内輪２１、外輪２２、およびこれら内外輪２１，２２の間に介在した複数の転動体２３を備え、内外輪２１，２２の間の相対回転を検出する回転センサ３０を内蔵したものである。内輪２１は、ハウジング５の筒部５ａの外周に固定され、外輪２２は回転部材６の内径孔内に固定されている。
【００１７】
図２に拡大して示すように、転がり軸受１は複列のアンギュラ玉軸受からなり、各列の転動体２３は保持器２４により保持され、内外輪２１，２２間の軸受空間の両端はシール２５，２６により密封されている。片方のシール２６は、内外輪２１，２２の幅面よりも内部側に離れて設けられ、シール２６よりも外側の軸受空間に、上記回転センサ３０が設置されている。
【００１８】
回転センサ３０は、外輪２２と一体に回転する被検出部３１と、内輪２１に取付けられて被検出部３１を検出する検出部３２とで構成される。被検出部３１は、シール２６に取付けられた永久磁石からなり、シール２６は外輪２２に取付けられている。検出部３２は磁気センサからなり、内輪２１の外周に嵌合するリング状の取付部材３３に取付けられている。
【００１９】
回転センサ３０は、この実施形態では１回転で１パルスの原点信号を出力するものとされる。図３に示すように、被検出部３１は、シール２６の円周方向の１箇所に設けられた磁極部により構成されている。被検出部３１の検出部３２側に向いた面は、Ｓ極１極、またはＮ，Ｓ，Ｎの順番で最大３極までの着磁とし、検出部３２の特性がこれとは反対の場合、それぞれの極性は逆にする必要がある。Ｓ極が検出部３２に近づいた時点、検出部３２から出力されるパルスは、正または負側について、１回転で１パルスの原点信号となる。
【００２０】
回転センサ３０の回転検出信号は、例えば図１に示すように制御ユニット３５に入力される。制御ユニット３５は、例えばエンジンの回転数から得られる基準回転数信号ａと回転センサ３０の出力との偏差をとり、その偏差からベルト７の滑りの有無等を検出する。また、制御ユニット３５は、上記偏差によって電磁クラッチ３のロック判定を行い、コイル９の励磁制御を行うものとされる。
【００２１】
上記構成によると、電磁クラッチ３に組み込まれたセンサ付軸受１が回転する度に、１パルス／１回転の原点信号が出力される。この出力信号を制御ユニット３５に取り込むことで、センサ付軸受１の回転状態などを把握することができる。また、この出力信号と基準回転数との偏差を読み取ることで、ベルト７の滑りの有無等を検出することができる。これにより、ベルト切れによる重大なトラブルを未然に回避する制御等に利用できる。
また、このセンサ付軸受１は、単一の筐体に回転数の検出機能と軸受機能を併せ持つため、このセンサ付軸受１を装備した車両用空調装置やそのコンプレッサ２の小型化，簡素化等が図れる。すなわち、軸受とは独立した専用部品の回転センサを設けて上記の制御に用いる場合と異なり、回転センサ３０の専用の設置空間や、取付部品、ケーシング部分等が省略でき、またセンサ取付工程が省略される。なお、このセンサ付軸受１は、回転センサ３０の内蔵によって、センサ無しの軸受に比べて軸方向寸法が長くなっているが、回転部材６の内径孔はセンサ付軸受１の軸方向寸法よりも長いため、センサ無し軸受に比べて長くなったことによって回転部材６等の寸法増大を伴わない。
【００２２】
このセンサ付軸受１は、複列アンギュラ玉軸受としているが、そのためラジアル荷重に加えて、前後両方向のアキシアル荷重を負荷することができる。そのため、ベルト駆動やクラッチ動作のために軸方向力が作用する回転部品６を単独で支持することができる。このような複列アンギュラ玉軸受に回転センサ３０を備えることで、回転センサ付きとすることによる軸受使用機器のコンパクト化の効果が大きい。
【００２３】
上記実施形態では、センサ付軸受１の回転センサ３０を単パルス単相出力の原点検出用のものとしたが、回転センサ３０は、多パルス出力のものであっても、また多相出力のものであっても良い。
【００２４】
図４ないし図６は、図２に示すセンサ付軸受１において、回転センサ３０を、Ａ相，Ｂ相の出力が得られるものとしたセンサ付軸受１Ａの例を示す。この例では、回転センサ３０Ａの被検出部３１Ａを、図５のように円周方向に磁極Ｎ，Ｓが並ぶ多極に着磁された磁石、またはギヤー状の凹凸を施した磁性体リング等のパルサリングとしてある。このパルサリングからなる被検出部３１Ａは、外輪２２の内径面に取付けられている。検出部３２Ａは、磁気センサであって、被検出部３１Ａの磁気的周期に対して位相が略９０°離れた２箇所に位置するように、内輪２１に取付けられている。
【００２５】
この構成の場合、各検出部３２Ａより、図６に示すように、位相が９０°ずれた２パルス列（Ａ相，Ｂ相）の回転信号が出力される。その他の構成，効果は、図２，図３に示すセンサ付軸受１と同じである。
【００２６】
図７，図８は、この発明の他の実施形態にかかる電磁クラッチ３Ｂを示す。この電磁クラッチ３Ｂは、図１〜図３に示す第１の実施形態の電磁クラッチ３において、そのセンサ付き軸受１を、図８に示すセンサ付軸受１Ｂとしたものである。このセンサ付軸受１Ｂは単列の多点接触玉軸受としたものであり、４点接触玉軸受とされている。すなわち、センサ付軸受１Ｂは、正逆両方向の接触角θ１，θ２を有し、内外輪２１，２２に４点で接触する軸受とされている。内外輪２１，２２の軌道溝は、例えばいずれもゴシックアーチ形状の断面形状とされる。内輪２１は、この例では単独品としているが、軌道溝の底部で軸方向に並ぶ２つに分割されたものであっても良い。回転センサ３０は、図２に示すセンサ付軸受１のものと同じである。
【００２７】
この実施形態の場合、複列アンギュラ玉軸受と同じく、正逆両方向のアキシアル荷重を負荷することができ、また軸受全体の軸方向幅が狭いものとできる。そのため、回転センサ付きとすることによる軸受使用機器のコンパクト化の効果が大きい。また、単列の多点接触玉軸受をプーリ４に用いた場合、転動体２３が内外輪２１，２２に衝突することによる異音の発生が防止される。その他の構成，効果は図１ないし図３に示す第１の実施形態にかかる電磁クラッチ３、およびセンサ付軸受１と同じである。
【００２８】
なお、上記各実施形態では、転がり軸受に回転センサ３０，３０Ａを内蔵したが、例えば内外輪２１，２２にそれぞれ嵌合して内外輪２１，２２から突出する内外のリング状の取付部材（図示せず）を設け、それらの取付部材に検出部および被検出部を設けることなどによって、回転センサが内外輪２１，２２から軸方向に突出するように設けても良い。  また、上記各実施形態では、センサ付軸受に回転センサを設けたが、回転センサの他に温度や振動など、回転以外の検出対象を検出するセンサをセンサ付軸受に設けても良い。また、この発明とは異なるが、上記各実施形態におけるセンサ付軸受おいて、回転センサの代わりに回転以外の検出対象を検出するセンサを設けた軸受としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す電磁クラッチの断面図である。
【図２】そのセンサ付軸受の断面図である。
【図３】同センサ付軸受の正面図である。
【図４】この発明の他の実施形態を示すセンサ付軸受の断面図である。
【図５】その回転センサの被検出部の部分正面図である。
【図６】同回転センサの出力パルスの波形図である。
【図７】この発明の他の実施形態を示す電磁クラッチの断面図である。
【図８】そのセンサ付軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１Ａ，１Ｂ…センサ付軸受
２…コンプレッサ
３，３Ｂ…電磁クラッチ
４…プーリ
５…ハウジング
６…回転部材
７…ベルト
９…コイル
１０…従動部材
３０，３０Ａ…回転センサ
３１，３１Ａ…被検出部
３２，３２Ａ…検出部
【図１】
2005098461.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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