(57)【要約】【課題】回転機器のロック状態を検出するための配線構造を簡素化することの可能なロック検出装置を提供する。【解決手段】ロック検出装置１０は、エンジンから電磁クラッチ３を介して動力が伝達される圧縮機のロック状態を検出する。ロック検出装置１０は、回転検出部１１と、判定部１３とを備える。回転検出部１１は、圧縮機の回転状態を検出するとともに、検出された圧縮機の回転状態に応じた信号を出力する。判定部１３は、回転検出部１１の出力信号のみに基づいて圧縮機がロック状態であるか否かを判定し、圧縮機がロック状態であると判定される場合には、電磁クラッチ３の通電を遮断する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機（２）から電磁クラッチ（３）を介して動力が伝達される回転機器（４）のロック状態を検出するロック検出装置（１０）であって、
前記回転機器の回転状態を検出するとともに、検出された前記回転機器の回転状態に応じた信号を出力する回転検出部（１１）と、
前記回転検出部の出力信号のみに基づいて前記回転機器がロック状態であるか否かを判定し、前記回転機器がロック状態であると判定される場合には、前記電磁クラッチの通電を遮断する判定部（１３）と、
を備えるロック検出装置。
【請求項２】
前記電磁クラッチの電源と前記電磁クラッチとを接続する給電線に配置され、オン状態からオフ状態への切り替えに基づいて前記電磁クラッチの通電を遮断するスイッチング素子（１２）を更に備え、
前記判定部は、前記スイッチング素子をオフ状態にすることにより、前記電磁クラッチへの通電を遮断する
請求項１に記載のロック検出装置。
【請求項３】
前記回転検出部の出力信号は、前記回転機器の回転速度に応じた周波数を有するパルス状の電圧信号である
請求項１又は２に記載にロック検出装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記回転検出部の出力信号に基づいて前記回転機器の回転速度を検出するとともに、検出された前記回転機器の回転速度が所定の回転速度未満であることに基づいて、前記回転機器がロック状態であると判定する
請求項１〜３のいずれか一項に記載のロック検出装置。
【請求項５】
前記所定の回転速度は、前記原動機がアイドル運転を行っているときの前記回転機器の回転速度よりも小さい値に設定されている
請求項４に記載のロック検出装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記回転機器の回転速度が所定の回転速度未満になった後、その状態が所定時間だけ継続することに基づいて、前記回転機器がロック状態であると判定する
請求項４又は５に記載のロック検出装置。
【請求項７】
前記判定部及び前記回転検出部は、前記回転機器の筐体（４１）に固定されている
請求項１〜６のいずれか一項に記載のロック検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機器のロック状態を検出するロック検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転機器の１つとして、車両用空調装置の圧縮機がある。この圧縮機は、走行用エンジンからベルトを介して駆動力を得ることにより作動する。このような圧縮機では、電磁クラッチのオン及びオフの切り替えにより、走行用エンジンから圧縮機への動力の伝達、及びその遮断が制御されている。
【０００３】
電磁クラッチは、一般に、プーリと、電磁コイルと、アーマチャとを備えている。プーリは、走行用エンジンからベルトを介して伝達されるトルクに基づいて回転する。電磁コイルは、プーリと、アーマチャとを連結させるための電磁力を通電により発生する。アーマチャは、ハブを介して圧縮機の回転軸に連結されている。プーリとアーマチャとが電磁力によって連結されると、すなわち電磁クラッチがオン状態になると、プーリのトルクがアーマチャ及びハブを介して圧縮機の回転軸に伝達され、圧縮機が駆動する。また、電磁コイルへの通電を遮断すると、電磁力に基づくプーリとアーマチャとの連結が解除されて、すなわち電磁クラッチがオフ状態になって、圧縮機が停止する。
【０００４】
このような圧縮機では、その可動部が何らかの要因により固定部に対して焼き付いて固着する、いわゆるロック状態となる可能性がある。圧縮機がロック状態になった場合、圧縮機の回転軸に連結されたアーマチャ及びプーリが回転しなくなるため、プーリに対してベルトが滑り、結果としてベルトが破断するおそれがある。
【０００５】
従来、このようなベルトの破断を回避するシステムとして、ロック検出システムがある。ロック検出システムは、ロックセンサを備えている。このロックセンサは、圧縮機の回転軸が回転しているときに所定の信号を出力する。ロック検出システムは、ロックセンサの出力信号に基づいて、エンジンの回転速度に対応する正常な回転速度で圧縮機の回転軸が回転しているか否かを判定する。ロック検出システムは、仮にロックセンサの出力信号に基づいて圧縮機の回転軸が正常に回転していないことが検出された場合には、電磁クラッチをオフ状態にすることにより、ベルトを保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３２６６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車両には、一般に、エンジンの回転速度に応じた信号を出力するエンジン回転速度センサと、このエンジン回転速度センサの出力信号に基づいてエンジンの回転速度を検出する制御装置とが搭載されている。したがって、上記のロック検出システムのように、エンジンの回転速度を用いるシステムを構成する場合、ロックセンサの出力信号を制御装置に取り込んだ上で、制御装置が、各センサを通じて検出されるエンジン回転速度及び圧縮機の回転軸の回転速度に基づいて、電磁クラッチがロック状態であるか否かを判定すればよい。
【０００８】
しかしながら、このようなシステムでは、制御装置とエンジン回転速度センサとを繋ぐ配線が必須となる。これが、配線の取り回しを複雑化させるとともに、コストの悪化を招く要因となっている。
【０００９】
なお、このような課題は、圧縮機のロック状態を検出するロック検出システムに限らず、所要の回転機器のロック状態を検出するロック検出システムに共通する課題である。
【００１０】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転機器のロック状態を検出するための配線構造を簡素化することの可能なロック検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するロック検出装置（１０）は、原動機（２）から電磁クラッチ（３）を介して動力が伝達される回転機器（４）のロック状態を検出する。ロック検出装置は、回転検出部（１１）と、判定部（１３）とを備える。回転検出部は、回転機器の回転状態を検出するとともに、検出された回転機器の回転状態に応じた信号を出力する。判定部は、回転検出部の出力信号のみに基づいて回転機器がロック状態であるか否かを判定し、回転機器がロック状態であると判定される場合には、電磁クラッチの通電を遮断する。
【００１２】
この構成のように、回転検出部の出力信号のみに基づいて判定部が回転機器のロック状態を判定するようにすれば、ロック状態の検出に原動機の回転速度を用いる必要がない。したがって、従来のロック検出システムのように、原動機の回転速度を検出する制御装置に回転検出部の出力信号を取り込む必要がない。よって、上記構成によれば、原動機の回転速度を検出する制御装置と回転検出部とを繋ぐ配線の取り回しが不要となる。これにより、回転検出部と判定部とを近接して配置することが可能となるため、回転機器のロック状態の検出するための配線構造を簡素化することができる。
【００１３】
なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回転機器のロック状態を検出するための配線構造を簡素化することの可能なロック検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のロック検出装置を備える動力伝達装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のロック検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態のロック検出装置により実行される処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、ロック検出装置の一実施形態について説明する。はじめに、本実施形態のロック検出装置が搭載された動力伝達装置の概要について説明する。
【００１７】
図１に示されるように、本実施形態の動力伝達装置１は、車両の走行用の駆動源として用いられるエンジン２の動力を電磁クラッチ３を介して圧縮機４に伝達することにより、圧縮機４を作動させる装置である。
【００１８】
圧縮機４は、車両用空調装置の冷凍サイクル装置に用いられている。車両用空調装置は、空調対象空間である車室内に送風される送風空気の温度を調整することにより、車室内の温度を調整する装置である。冷凍サイクル装置は、この車両用空調装置において、送風空気を冷却する装置として機能する。冷凍サイクル装置は、圧縮機４と、放熱器と、膨張弁と、蒸発器とを備えている。これらの要素には、冷媒が循環している。圧縮機４は、蒸発器から吐出される冷媒を圧縮する部分である。
【００１９】
電磁クラッチ３は、プーリ３０と、アーマチャ３１と、電磁コイル３２とを備えている。
プーリ３０は、Ｖベルト３３を介してエンジン側プーリ２０に連結されている。エンジン側プーリ２０は、エンジン２の駆動軸２１に連結されており、エンジン２の動力に基づいて回転する。すなわち、エンジン２の駆動に基づきエンジン側プーリ２０にトルクが付与されると、そのトルクがＶベルトを介してプーリ３０に伝達され、プーリ３０が回転する。
【００２０】
アーマチャ３１は、圧縮機４の回転軸４０に連結されている。アーマチャ３１は磁性体により形成されている。
【００２１】
電磁コイル３２は、通電に基づいてアーマチャ３１をプーリ３０に吸引する電磁力を発生することにより、アーマチャ３１とプーリ３０とを連結する。また、電磁コイル３２への通電が遮断されると、電磁コイル３２から発生する電磁力が消滅し、図示しない弾性部材から付与される弾性力によりプーリ３０からアーマチャ３１が引き離される。すなわち、アーマチャ３１とプーリ３０との連結が解除される。
【００２２】
電磁コイル３２への通電によりプーリ３０とアーマチャ３１とが連結されると、エンジン２の動力がエンジン側プーリ２０、Ｖベルト３３、プーリ３０、アーマチャ３１、圧縮機４の回転軸４０の順で伝達され、圧縮機４が駆動する。電磁コイル３２への通電が遮断されることによりプーリ３０とアーマチャ３１との連結が解除されると、エンジン２の動力がエンジン側プーリ２０、Ｖベルト３３、プーリ３０の順で伝達され、プーリ３０が空回りする。すなわち、エンジン２から圧縮機４への動力の伝達が遮断され、圧縮機４が停止する。
【００２３】
以下では、便宜上、電磁クラッチ３においてプーリ３０とアーマチャ３１とが連結されている状態を、電磁クラッチ３のオン状態と称する。また、電磁クラッチ３においてプーリ３０とアーマチャ３１との連結が解除されている状態を、電磁クラッチ３のオフ状態と称する。
【００２４】
電磁クラッチ３への通電、より詳しくは電磁コイル３２への通電は、制御装置５により制御される。制御装置５は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータを中心に構成されている。制御装置５は、車両用空調装置の制御を統括的に司る空調ＥＣＵから送信される指令に基づいて、電磁クラッチ３のオン状態及びオフ状態を切り替える。
【００２５】
具体的には、電磁クラッチ３への通電は、車両電源６から給電線７を介して行われている。車両電源６は、例えば車両に搭載されたバッテリである。給電線７には、リレー８が設けられている。リレー８は、リレースイッチ８０と、リレーコイル８１とにより構成されている。リレースイッチ８０は、給電線７に設けられている。リレーコイル８１は、リレースイッチ８０に対して並列に接続されている。
【００２６】
制御装置５は、スイッチング素子５０と、制御部５１とを備えている。スイッチング素子５０は、リレーコイル８１の接地ラインに設けられている。スイッチング素子５０は、例えばバイポーラトランジスタにより構成されている。制御部５１は、空調ＥＣＵからの指令に基づいて電磁クラッチ３をオン状態にする場合には、スイッチング素子５０をオンさせる。これにより、リレーコイル８１に電流が流れるため、リレースイッチ８０がオン状態になる。よって、車両電源６から給電線７を介して電磁クラッチ３への通電が行われ、電磁クラッチがオン状態になる。制御部５１は、空調ＥＣＵからの指令に基づいて電磁クラッチ３をオン状態にする場合には、スイッチング素子５０をオフさせる。これにより、リレーコイル８１に電流が流れなくなるため、リレースイッチ８０がオフ状態になる。よって、車両電源６から電磁クラッチ３への通電が遮断され、電磁クラッチ３がオフ状態になる。
【００２７】
圧縮機４の筐体４１には、ロック検出装置１０が固定して設けられている。ロック検出装置１０は、圧縮機４のロック状態を検出する装置である。
【００２８】
図２に示されるように、ロック検出装置１０は、回転検出部１１と、スイッチング素子１２と、判定部１３とを備えている。
【００２９】
回転検出部１１は、圧縮機４の回転軸４０の回転状態を検出するとともに、検出された回転状態に応じた信号を出力する。具体的には、回転検出部１１は、圧縮機４の回転軸４０の回転速度に応じた周波数を有するパルス状の電圧信号を出力する。回転検出部１１は、電磁クラッチ３の給電線７から常時通電されている。これにより、回転検出部１１の動作電源が確保されている。
【００３０】
回転検出部１１は、その被検出体が接近した際に論理ハイレベルの電圧信号を出力し、被検出体が離間した際に論理ローレベルの電圧信号を出力するように構成されている。回転検出部１１の被検出体は、圧縮機４の回転軸４０に一体的に設けられている。この被検出体は、回転軸４０と一体的に回転した際、回転検出部１１に対して接近及び離間を周期的に繰り返すように構成されている。このような被検出体としては、例えば圧縮機４の回転軸４０に一体的に設けられるカウンタウェイトを用いることができる。被検出体が回転検出部１１に対して接近及び離間を周期的に繰り返すことにより、回転検出部１１から論理ハイレベルの電圧信号及び論理ローレベルの電圧信号が交互に出力される。すなわち、回転検出部１１からパルス状の電圧信号が出力される。このように、回転検出部１１は、圧縮機４の回転軸４０が回転した際に、パルス状の電圧信号を出力する。また、圧縮機４の回転軸４０の回転速度が変化すると、回転検出部１１に対して被検出体が接近及び離間する周期も変化する。よって、回転検出部１１から出力されるパルス状の電圧信号の周期は、圧縮機４の回転軸４０の回転速度に応じて変化する。このような回転検出部１１としては、磁性体からなる被検出部の接近及び離間を磁気的に検出可能な磁気センサ等を用いることができる。
【００３１】
スイッチング素子１２は、例えばＦＥＴ（電界効果トランジスタ）により構成されている。スイッチング素子１２は、電磁クラッチ３の給電線７に設けられている。すなわち、スイッチング素子１２がオン状態になると、車両電源６から電磁クラッチ３への通電が行われる。また、スイッチング素子１２がオフ状態になると、車両電源６から電磁クラッチ３への通電が遮断される。スイッチング素子１２のオン及びオフの切り替えは、判定部１３により制御される。
【００３２】
判定部１３は、カウンタ１３０等を有している。判定部１３には、回転検出部１１の出力信号が取り込まれている。判定部１３は、電磁クラッチ３の給電線７から常時通電されている。これにより、判定部１３の動作電源が確保されている。判定部１３は、基本的にはスイッチング素子１２をオン状態にしている。また、判定部１３は、回転検出部１１の出力信号に基づいて圧縮機４の回転軸４０の回転速度Ｎｃを検出するとともに、検出された回転速度Ｎｃに基づいて圧縮機４がロック状態であるか否かを判定する。判定部１３は、圧縮機４がロック状態であると判定された場合には、スイッチング素子１２をオン状態からオフ状態に切り替えることにより、電磁クラッチ３を強制的にオフさせる。
【００３３】
次に、図３を参照して、判定部１３により実行される処理の手順を具体的に説明する。なお、判定部１３は、電磁クラッチ３がオン状態である期間、図３に示される処理を所定の周期で繰り返し実行する。なお、判定部１３が図３に示される処理を開始する際には、スイッチング素子１２がオン状態、すなわち電磁クラッチ３がオン状態になっている。
【００３４】
図３に示されるように、判定部１３は、まず、ステップＳ１０として、圧縮機４の回転軸４０の回転速度Ｎｃを検出する。判定部１３は、回転検出部１１出力信号のパルス周期から回転軸４０の回転速度Ｎｃを演算する。
【００３５】
判定部１３は、ステップＳ１０に続くステップＳ１１として、回転速度Ｎｃが所定の回転速度Ｎｔｈ未満であるか否かを判定する。所定の回転速度Ｎｔｈは、圧縮機４がロック状態であるか否かを判定することができるように予め実験等により求められている。所定の回転速度Ｎｔｈは、例えばエンジン２がアイドル運転を行っている状態であって、且つ電磁クラッチ３がオン状態であるときの圧縮機４の回転軸４０の回転速度よりも小さい値に設定される。所定の回転速度Ｎｔｈは、例えば「３００［ｒｐｍ］」に設定される。判定部１３は、回転速度Ｎｃが所定の回転速度Ｎｔｈ以上である場合には、すなわちステップＳ１１で否定判定した場合には、圧縮機４がロック状態でないと判定し、ステップＳ１０に戻る。
【００３６】
判定部１３は、回転速度Ｎｃが所定の回転速度Ｎｔｈ未満である場合には、すなわちステップＳ１１で肯定判定した場合には、圧縮機４がロック状態であると判定し、ステップＳ１２を実行する。すなわち、判定部１３は、圧縮機４がロック状態であると判定された時点からの経過時間Ｔをカウンタ１３０を用いて計測する。また、判定部１３は、ステップＳ１２に続くステップＳ１３として、計測時間Ｔが所定時間Ｔｔｈよりも大きくなったか否かを判定する。所定時間Ｔｔｈは、例えば「３秒」に設定される。
【００３７】
判定部１３は、計測時間Ｔが所定時間Ｔｔｈよりも大きくなる前に回転速度Ｎｃが所定回転速度Ｎｔｈ以上になった場合には、ステップＳ１３で否定判定する。換言すれば、判定部１３は、計測時間Ｔが所定時間Ｔｔｈよりも大きくなる前に、圧縮機４のロック状態が解除された場合には、ステップＳ１３で否定判定する。判定部１３は、ステップＳ１３で否定判定した場合、ステップＳ１０に戻る。
【００３８】
判定部１３は、回転速度Ｎｃが所定の回転速度Ｎｔｈ未満である状態が所定時間Ｔｔｈよりも長く維持されることにより、計測時間Ｔが所定時間Ｔｔｈよりも大きくなった場合には、ステップＳ１３で肯定判定する。換言すれば、判定部１３は、圧縮機４のロック状態が維持されたまま所定時間Ｔｔｈが経過した場合には、ステップＳ１３で肯定判定する。この場合、判定部１３は、ステップＳ１４として、スイッチング素子１２をオフ状態にすることにより、電磁クラッチ３の通電を遮断する。
【００３９】
以上説明した本実施形態のロック検出装置１０によれば、以下の（１）〜（７）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００４０】
（１）本実施形態のロック検出装置１０では、回転検出部１１から出力される信号のみに基づいて判定部１３が圧縮機４のロック状態を判定するため、ロック状態の検出にエンジン２の回転速度を用いる必要がない。したがって、従来のロック検出システムのように、エンジンの回転速度を検出する制御装置に回転検出部１１の出力信号を取り込む必要がない。よって、本実施形態のロック検出装置１０を用いれば、エンジンの回転速度を検出する制御装置と回転検出部１１とを繋ぐ配線の取り回しが不要となる。これにより、回転検出部１１と判定部１３とを近接して配置することが可能となるため、圧縮機４のロック状態を検出するための配線構造を簡素化することができる。
【００４１】
（２）ロック検出装置１０は、電磁クラッチ３の給電線７に配置されるスイッチング素子１２を備えている。スイッチング素子１２は、オン状態からオフ状態の切り替えに基づいて電磁クラッチ３の通電を遮断する。判定部１３は、スイッチング素子１２をオフ状態にすることにより、電磁クラッチ３の通電を遮断する。これにより、電磁クラッチ３の通電を容易に遮断することができるため、より的確に電磁クラッチ３を強制的にオフさせることができる。
【００４２】
（３）回転検出部１１の出力信号は、圧縮機４の回転軸４０の回転速度に応じた周波数を有するパルス状の電圧信号である。これにより、回転検出部１１の出力信号に基づいて、圧縮機４の回転軸４０の回転速度Ｎｃを容易に検出することができる。
【００４３】
（４）判定部１３は、回転検出部１１の出力信号に基づいて圧縮機４の回転軸４０の回転速度Ｎｃを検出するとともに、検出された回転速度Ｎｃが所定の回転速度Ｎｔｈ未満であることに基づいて、圧縮機４がロック状態であると判定する。これにより、圧縮機４のロック状態を容易に判定することができる。
【００４４】
（５）所定の回転速度Ｎｔｈは、エンジン２がアイドル運転を行っているときの圧縮機４の回転速度よりも小さい値に設定されている。これにより、圧縮機４がロック状態になった際に、その状態をより的確に検出することができる。
【００４５】
（６）判定部１３は、圧縮機４の回転軸４０の回転速度Ｎｃが所定の回転速度Ｎｔｈ未満になった後、その状態が所定時間Ｔｔｈだけ継続することをもって、圧縮機４がロック状態であると判定する。これにより、より的確に圧縮機４がロック状態であるか否かを判定することが可能となる。
【００４６】
（７）ロック検出装置１０は、圧縮機４の筐体４１に固定されている。これにより、ロック検出装置１０と圧縮機４とを繋ぐ配線を短くすることができるため、圧縮機４のロック状態を検出するための配線構造を更に簡素化することができる。
【００４７】
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・ロック検出装置１０のスイッチング素子１２及び判定部１３は、圧縮機４とは別に設けられていてもよい。
【００４８】
・所定の回転速度Ｎｔｈ及び所定時間Ｔｔｈのそれぞれの値は、任意に変更することが可能である。
【００４９】
・回転検出部１１の構成は、圧縮機４の回転軸４０の回転状態を検出できるものであれば、適宜変更可能である。
【００５０】
・ロック検出装置１０によりロック状態が検出される機器は、圧縮機４に限らず、適宜の回転機器を用いることができる。このとき、回転機器に動力を伝達する機器としては、エンジン２に限らず、任意の原動機を用いることができる。
【００５１】
・スイッチング素子１２は、ＦＥＴに限らず、バイポーラトランジスタ等の任意のスイッチング素子により構成されていてもよい。
【００５２】
・判定部１３が提供する手段及び／又は機能は、実体的な記憶装置に記憶されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組み合わせにより提供することができる。例えば判定部１３がハードウェアである電子回路により提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路により提供することができる。
【００５３】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５４】
２：エンジン（原動機）
３：電磁クラッチ
４：圧縮機（回転機器）
１０：ロック検出装置
１１：回転検出部
１２：スイッチング素子
１３：判定部
４１：筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017198273.tif 000005