JP6450262B2

JP6450262B2 - Rotating machine

Info

Publication number: JP6450262B2
Application number: JP2015113981A
Authority: JP
Inventors: 勉細井; 松田　三起夫; 三起夫松田; 善則村瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-06-04
Also published as: JP2017003272A

Description

本発明は、ベルトによって回転駆動されるプーリを備える回転機械に関する。 The present invention relates to a rotating machine including a pulley that is rotationally driven by a belt.

従来、特許文献１には、回転機械のトルクを検出するトルクセンサが記載されている。
この従来技術のトルクセンサは、回転軸に対して非接触でトルクを検出する。 Conventionally, Patent Document 1 describes a torque sensor that detects torque of a rotating machine.
This prior art torque sensor detects torque without contact with the rotating shaft.

具体的には、この従来技術のトルクセンサは、磁気異方性部、励磁コイル、検出コイル、ボビンおよびヨークを備えている。磁気異方性部は、回転軸の外周面に設けられている。励磁コイル、検出コイル、ボビンおよびヨークは、磁気異方性部に対面して回転軸の周りに設けられており、磁気異方性部の透磁率変化を検出する。これにより、回転軸の歪みからトルクを検出できる。 Specifically, the torque sensor of this prior art, magnetic anisotropy unit, the exciting coil, detecting coil, a bobbin and a yoke. The magnetic anisotropic part is provided on the outer peripheral surface of the rotating shaft. The excitation coil, the detection coil, the bobbin, and the yoke are provided around the rotation axis so as to face the magnetic anisotropic portion, and detect a change in the magnetic permeability of the magnetic anisotropic portion. Thereby, torque can be detected from the distortion of the rotating shaft.

特開２００２−３５７４９３号公報JP 2002-357493 A

しかしながら、上記従来技術によると、非接触で回転軸の歪みを検出するため、磁気異方性部、励磁コイル、検出コイル、ボビンおよびヨークが必要であり、構成が複雑かつ大型化してしまうという問題がある。 However, according to the above prior art, in order to detect the distortion of the rotating shaft in a non-contact manner, the magnetic anisotropy part, the excitation coil, the detection coil, the bobbin and the yoke are necessary, and the configuration is complicated and enlarged. There is.

本発明は上記点に鑑みて、簡素かつ小型な構成によってトルクを検出可能な回転機械を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the rotary machine which can detect a torque with a simple and small structure in view of the said point.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
駆動源によって駆動されるベルト（１１）が掛けられ、ベルト（１１）によって回転駆動される円筒状のプーリ（２１）と、
プーリ（２１）の内側に配置された固定軸（２ｂ）と、
プーリ（２１）と固定軸（２ｂ）との間に配置され、プーリ（２１）を固定軸（２ｂ）に対して回転可能に支持する軸受（２３）と、
固定軸（２ｂ）と軸受（２３）との間に配置され、軸受（２３）側から固定軸（２ｂ）側に作用する圧力（Ｐ）を検出する圧力センサ（３０）とを備え、
圧力センサは、圧力（Ｐ）を受ける受圧部（３０）を有しており、
受圧部（３０）は、プーリ（２１）の軸方向における寸法（Ｓｗ）およびプーリ（２１）の径方向における寸法（Ｓｔ）がプーリ（２１）の周方向に一定になっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1,
A belt (11) driven by a drive source is hung and a cylindrical pulley (21) rotated by the belt (11);
A fixed shaft (2b) disposed inside the pulley (21);
A bearing (23) disposed between the pulley (21) and the fixed shaft (2b) and rotatably supporting the pulley (21) with respect to the fixed shaft (2b);
A pressure sensor (30) that is disposed between the fixed shaft (2b) and the bearing (23) and detects pressure (P) acting on the fixed shaft (2b) side from the bearing (23) side ;
The pressure sensor has a pressure receiving part (30) that receives pressure (P),
The pressure receiving portion (30) is characterized in that the dimension (Sw) in the axial direction of the pulley (21) and the dimension (St) in the radial direction of the pulley (21) are constant in the circumferential direction of the pulley (21). To do.

これによると、圧力センサ（３０）によって検出される圧力（Ｐ）はトルク（ｔ）と相関関係がある（後述する数式Ｆ１、Ｆ２を参照）。そのため、圧力センサ（３０）によって検出された圧力（Ｐ）に基づいてトルク（ｔ）を検出できるので、構成を簡素かつ小型化できる。
上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明では、
駆動源によって駆動されるベルト（１１）が掛けられ、ベルト（１１）によって回転駆動される円筒状のプーリ（２１）と、
プーリ（２１）の内側に配置された固定軸（２ｂ）と、
プーリ（２１）と固定軸（２ｂ）との間に配置され、プーリ（２１）を固定軸（２ｂ）に対して回転可能に支持する軸受（２３）と、
固定軸（２ｂ）と軸受（２３）との間に配置され、軸受（２３）側から固定軸（２ｂ）側に作用する圧力（Ｐ）を検出する圧力センサ（３０）とを備え、
圧力センサは、圧力（Ｐ）を受ける受圧部（３０）を有しており、
受圧部（３０）は、最小トルク（ｔｍｉｎ）以上、最大トルク（ｔｍａｘ）以下の各トルク（ｔ）に対応する軸荷重（Ｆ）の各方向と対向するように、プーリ（２１）の周方向に延びる形状になっていることを特徴とする。
これによると、上記請求項１と同様の作用効果を奏することができる。 According to this, the pressure (P) detected by the pressure sensor (30) has a correlation with the torque (t) (see formulas F1 and F2 described later). Therefore, since the torque (t) can be detected based on the pressure (P) detected by the pressure sensor (30), the configuration can be simplified and downsized.
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 2,
A belt (11) driven by a drive source is hung and a cylindrical pulley (21) rotated by the belt (11);
A fixed shaft (2b) disposed inside the pulley (21);
A bearing (23) disposed between the pulley (21) and the fixed shaft (2b) and rotatably supporting the pulley (21) with respect to the fixed shaft (2b);
A pressure sensor (30) that is disposed between the fixed shaft (2b) and the bearing (23) and detects pressure (P) acting on the fixed shaft (2b) side from the bearing (23) side;
The pressure sensor has a pressure receiving part (30) that receives pressure (P),
The pressure receiving portion (30) is arranged in the circumferential direction of the pulley (21) so as to face each direction of the axial load (F) corresponding to each torque (t) not less than the minimum torque (tmin) and not more than the maximum torque (tmax). It is the shape extended in this, It is characterized by the above-mentioned.
According to this, there can exist an effect similar to the said Claim 1.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第１実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。It is a whole lineblock diagram of the refrigerating cycle of a 1st embodiment. 第１実施形態の動力伝達装置の軸方向一部断面図である。It is a partial axial sectional view of the power transmission device of the first embodiment. 第１実施形態における回転機械のカラーを示す二面図である。It is a two-view figure which shows the color of the rotary machine in 1st Embodiment. 第１実施形態におけるトルクの算出手法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the calculation method of the torque in 1st Embodiment. 第２実施形態における回転機械のカラーを示す二面図である。It is a two-view figure which shows the color of the rotary machine in 2nd Embodiment. 第２実施形態における軸荷重の方向とトルクの大きさとの相関関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the correlation with the direction of the axial load in 2nd Embodiment, and the magnitude | size of a torque.

以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
図１に示す蒸気圧縮式の冷凍サイクル１は、車両用空調装置に適用されており、車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。冷凍サイクル１は、圧縮機２、放熱器３、温度式膨張弁４および蒸発器５を備えている。圧縮機２、放熱器３、温度式膨張弁４および蒸発器５は、冷媒配管で順次接続されている。 (First embodiment)
A vapor compression refrigeration cycle 1 shown in FIG. 1 is applied to a vehicle air conditioner, and functions to cool blown air blown into a vehicle interior. The refrigeration cycle 1 includes a compressor 2, a radiator 3, a temperature expansion valve 4 and an evaporator 5. The compressor 2, the radiator 3, the temperature type expansion valve 4, and the evaporator 5 are sequentially connected by refrigerant piping.

圧縮機２は、冷凍サイクル１において冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機２は、斜板式の可変容量型圧縮機である。可変容量型圧縮機では、吐出容量を略０％に減少させることで、圧縮機２を実質的に冷媒吐出能力を発揮しない作動停止状態とすることができる。 The compressor 2 compresses and discharges the refrigerant in the refrigeration cycle 1. The compressor 2 is a swash plate type variable displacement compressor. In the variable capacity compressor, by reducing the discharge capacity to approximately 0%, the compressor 2 can be brought into an operation stop state that does not substantially exhibit the refrigerant discharge capacity.

圧縮機２の駆動源は、車両に搭載されたエンジン１０（内燃機関）である。エンジン１０から出力された回転駆動力は、動力伝達装置２０によって圧縮機２へ伝達される。 The drive source of the compressor 2 is an engine 10 (internal combustion engine) mounted on the vehicle. The rotational driving force output from the engine 10 is transmitted to the compressor 2 by the power transmission device 20.

エンジン１０は、圧縮機２を駆動する駆動源である。動力伝達装置２０は、エンジン１０から出力された回転駆動力を圧縮機２へ伝達する動力伝達手段である。動力伝達装置２０は、エンジン１０から出力された回転駆動力によって回転する機構を有する回転機械である。 The engine 10 is a drive source that drives the compressor 2. The power transmission device 20 is a power transmission unit that transmits the rotational driving force output from the engine 10 to the compressor 2. The power transmission device 20 is a rotating machine having a mechanism that rotates by a rotational driving force output from the engine 10.

動力伝達装置２０は、エンジン１０と圧縮機２とをベルト１１を介して常時連結するクラッチレスの構成になっている。 The power transmission device 20 has a clutchless configuration in which the engine 10 and the compressor 2 are always connected via the belt 11.

圧縮機２の吐出容量制御弁(図示せず)は、制御装置(図示せず)から制御信号によって制御される。これにより、圧縮機２の吐出容量（冷媒吐出能力）が制御される。 A discharge capacity control valve (not shown) of the compressor 2 is controlled by a control signal from a control device (not shown). Thereby, the discharge capacity (refrigerant discharge capacity) of the compressor 2 is controlled.

放熱器３は、圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒と外気とを熱交換させて、冷媒を凝縮させる放熱用の熱交換器である。 The radiator 3 is a heat exchanger for radiating heat by exchanging heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 2 and the outside air to condense the refrigerant.

温度式膨張弁４は、蒸発器５出口側冷媒の温度および圧力に基づいて蒸発器５出口側冷媒の過熱度を検知する感温部を有し、蒸発器５出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準範囲内となるように機械的機構によって絞り開度を調整する減圧手段である。 The temperature-type expansion valve 4 has a temperature sensing unit that detects the degree of superheat of the evaporator 5 outlet-side refrigerant based on the temperature and pressure of the evaporator 5 outlet-side refrigerant. The pressure reducing means adjusts the throttle opening by a mechanical mechanism so as to be within a defined reference range.

蒸発器５は、温度式膨張弁４にて減圧された低圧冷媒と車室内へ送風される送風空気とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用の熱交換器である。 The evaporator 5 is an endothermic heat exchanger that exchanges heat between the low-pressure refrigerant decompressed by the temperature type expansion valve 4 and the blown air blown into the passenger compartment, and evaporates the low-pressure refrigerant to exert an endothermic effect. is there.

図２に示すように、動力伝達装置２０は、プーリ２１、インナーハブ２２、ボールベアリング２３、カラー２４およびボルト２５を備えている。 As shown in FIG. 2, the power transmission device 20 includes a pulley 21, an inner hub 22, a ball bearing 23, a collar 24 and a bolt 25.

プーリ２１は、エンジン１０から出力された回転駆動力によって回転する。インナーハブ２２は、プーリ２１と圧縮機２の回転軸２ａとを連結する連結部材である。ボールベアリング２３は、プーリ２１と圧縮機２のボス部２ｂとの間に配置された軸受である。カラー２４は、ボールベアリング２３と圧縮機ボス部２ｂとの間に介在する介在部材である。ボルト２５は、インナーハブ２２を圧縮機回転軸２ａに締結する締結部材である。 The pulley 21 is rotated by the rotational driving force output from the engine 10. The inner hub 22 is a connecting member that connects the pulley 21 and the rotating shaft 2 a of the compressor 2. The ball bearing 23 is a bearing disposed between the pulley 21 and the boss portion 2 b of the compressor 2. The collar 24 is an interposed member interposed between the ball bearing 23 and the compressor boss 2b. The bolt 25 is a fastening member that fastens the inner hub 22 to the compressor rotation shaft 2a.

プーリ２１は、円筒状に形成されており、圧縮機回転軸２ａに対して同軸上に配置されている。プーリ２１の外周面には、ベルト１１が掛けられるＶ溝が形成されている。ベルト１１は、エンジン１０から出力される回転駆動力をプーリ２１に伝達する。 The pulley 21 is formed in a cylindrical shape and is arranged coaxially with the compressor rotation shaft 2a. A V-groove on which the belt 11 is hung is formed on the outer peripheral surface of the pulley 21. The belt 11 transmits the rotational driving force output from the engine 10 to the pulley 21.

プーリ２１の内周面には、円筒状のボールベアリング２３が固定されている。ボールベアリング２３はプーリ２１に対して同軸上に配置されている。
、ボールベアリング２３の内周側には、円筒状の圧縮機ボス部２ｂが、円筒状のカラー２４を介して固定されている。圧縮機ボス部２ｂは、圧縮機２の外殻を形成するハウジングから動力伝達装置２０側へ軸方向に円筒状に突出している。圧縮機ボス部２ｂは、プーリ２１の内側に配置された固定軸である。 A cylindrical ball bearing 23 is fixed to the inner peripheral surface of the pulley 21. The ball bearing 23 is arranged coaxially with the pulley 21.
A cylindrical compressor boss portion 2 b is fixed to the inner peripheral side of the ball bearing 23 via a cylindrical collar 24. The compressor boss 2b protrudes in a cylindrical shape in the axial direction from the housing forming the outer shell of the compressor 2 to the power transmission device 20 side. The compressor boss portion 2 b is a fixed shaft disposed inside the pulley 21.

圧縮機ボス部２ｂおよびカラー２４は、プーリ２１およびボールベアリング２３に対して同軸上に配置されている。カラー２４は、樹脂にて形成されており、ボールベアリング２３と圧縮機ボス部２ｂとの間に圧入にて固定されている。 The compressor boss 2b and the collar 24 are arranged coaxially with respect to the pulley 21 and the ball bearing 23. The collar 24 is formed of resin, and is fixed by press-fitting between the ball bearing 23 and the compressor boss 2b.

これにより、プーリ２１は、圧縮機２のハウジングに対して、圧縮機回転軸２ａと同軸上に回転可能に支持されている。 Thus, the pulley 21 is supported so as to be rotatable coaxially with the compressor rotation shaft 2 a with respect to the housing of the compressor 2.

インナーハブ２２は、円板状の円板状部２２ａと円筒状の円筒状部２２ｂとを有している。円板状部２２ａおよび円筒状部２２ｂは互いに同軸上に配置されている。円筒状部２２ｂは、円板状部２２ａの中心部から圧縮機回転軸２ａに向かって突出している。円筒状部２２ｂには、圧縮機回転軸２ａが挿入されている。 The inner hub 22 has a disk-shaped disk-shaped part 22a and a cylindrical-shaped cylindrical part 22b. The disc-like portion 22a and the cylindrical portion 22b are arranged coaxially with each other. The cylindrical part 22b protrudes from the center part of the disk-like part 22a toward the compressor rotating shaft 2a. The compressor rotating shaft 2a is inserted into the cylindrical portion 22b.

円板状部２２ａの中心部には、ボルト２５が挿入される円形状の貫通孔が形成されている。ボルト２５の雄ネジは、圧縮機回転軸２ａの先端に形成された雌ネジに螺合されている。これにより、インナーハブ２２は、圧縮機回転軸２ａにボルト２５によって締結固定されている。 A circular through-hole into which the bolt 25 is inserted is formed at the center of the disc-like portion 22a. The male screw of the bolt 25 is screwed into a female screw formed at the tip of the compressor rotating shaft 2a. Thereby, the inner hub 22 is fastened and fixed to the compressor rotating shaft 2a by the bolt 25.

インナーハブ２２の円板状部２２の外周部にはプーリ２１が固定されている。例えば、インナーハブ２２とプーリ２１との固定は、ボルト締結によって行われている。 A pulley 21 is fixed to the outer peripheral portion of the disc-like portion 22 of the inner hub 22. For example, the inner hub 22 and the pulley 21 are fixed by bolt fastening.

図３（ａ）は、カラー２４を、その径方向外側から見た側面図である。図３（ｂ）は、カラー２４を、その軸方向から見た正面図である。 FIG. 3A is a side view of the collar 24 as seen from the outside in the radial direction. FIG. 3B is a front view of the collar 24 viewed from the axial direction.

カラー２４の外周面には、面圧センサの受圧部３０が取り付けられている。面圧センサは、カラー２４がボールベアリング２３から受ける面圧を検出する圧力センサ（圧力検出手段）である。 A pressure receiving portion 30 of a surface pressure sensor is attached to the outer peripheral surface of the collar 24. The surface pressure sensor is a pressure sensor (pressure detection means) that detects the surface pressure that the collar 24 receives from the ball bearing 23.

面圧センサの受圧部３０は、ボールベアリング２３側からカラー２４側へ作用する圧力を受ける。面圧センサは、受圧部３０が受けた圧力の値に対応する検出信号を出力する。面圧センサの受圧部３０は、カラー２４の周方向における所定の位置に点状に配置されている。 The pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor receives pressure acting from the ball bearing 23 side to the collar 24 side. The surface pressure sensor outputs a detection signal corresponding to the pressure value received by the pressure receiving unit 30. The pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor is arranged in a dot shape at a predetermined position in the circumferential direction of the collar 24.

面圧センサ３０の検出信号は、算出装置３１に入力される。算出装置３１は、面圧センサ３０が検出した圧力の値に基づいてトルクの値を算出する算出手段である。算出装置３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。 A detection signal of the surface pressure sensor 30 is input to the calculation device 31. The calculation device 31 is a calculation unit that calculates a torque value based on the pressure value detected by the surface pressure sensor 30. The calculation device 31 includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof.

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の動力伝達装置２０は、クラッチレスの構成となっているので、エンジン１０が始動すると、エンジン１０から出力された回転駆動力が、ベルト１１を介して、駆動側回転体であるプーリ２１に伝達され、プーリ２１が回転する。 Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. Since the power transmission device 20 of the present embodiment has a clutchless configuration, when the engine 10 is started, the rotational driving force output from the engine 10 is a pulley that is a driving side rotating body via the belt 11. 21 and the pulley 21 rotates.

さらに、このプーリ２１の回転に伴って、インナーハブ２２および圧縮機回転軸２ａが一体となって回転する。したがって、エンジン１０から出力された回転駆動力が圧縮機回転軸２ａに伝達されて、圧縮機２が冷凍サイクル１において冷媒を圧縮して吐出することができる。 Further, as the pulley 21 rotates, the inner hub 22 and the compressor rotating shaft 2a rotate together. Therefore, the rotational driving force output from the engine 10 is transmitted to the compressor rotating shaft 2a, and the compressor 2 can compress and discharge the refrigerant in the refrigeration cycle 1.

このとき、算出装置３１は、面圧センサ３０が検出した圧力の値に基づいてトルクの値を算出する。算出装置３１が算出したトルクの値は、エンジン制御装置（図示せず）等に出力される。エンジン制御装置は、算出装置３１が算出したトルクの値に基づいてエンジン１０の出力等を制御する。 At this time, the calculation device 31 calculates a torque value based on the pressure value detected by the surface pressure sensor 30. The torque value calculated by the calculation device 31 is output to an engine control device (not shown) or the like. The engine control device controls the output of the engine 10 and the like based on the torque value calculated by the calculation device 31.

以下では、算出装置３１によるトルクの算出手法を説明する。図４中、矢印Ｒは、プーリ２１の回転方向を示し、矢印Ｍｖは、ベルト１１の移動方向を示している。矢印ｘは、ベルト１１がプーリ２１から緩み側へ延びる方向を示している。矢印ｙは、プーリ２１の軸方向（図４の紙面垂直方向）およびｘ方向に垂直な方向を示している。 Below, the calculation method of the torque by the calculation apparatus 31 is demonstrated. In FIG. 4, the arrow R indicates the rotation direction of the pulley 21, and the arrow Mv indicates the moving direction of the belt 11. The arrow x indicates the direction in which the belt 11 extends from the pulley 21 toward the loose side. An arrow y indicates a direction perpendicular to the axial direction of the pulley 21 (the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4) and the x direction.

まず、算出装置３１は、面圧センサ３０が検出した圧力の値に基づいて軸荷重の値を算出する。具体的には、以下の数式Ｆ１を用いて軸荷重Ｆの値を算出する。 First, the calculation device 31 calculates the value of the axial load based on the pressure value detected by the surface pressure sensor 30. Specifically, the value of the axial load F is calculated using the following formula F1.

Ｆ＝Ｐ×Ａ …Ｆ１
数式Ｆ１において、Ｐは、面圧センサが検出した圧力の値であり、Ａは、面圧センサの面積である。 F = P × A ... F1
In Formula F1, P is the value of the pressure detected by the surface pressure sensor, and A is the area of the surface pressure sensor.

数式Ｆ１を用いて算出される軸荷重Ｆの方向は、面圧センサ３０が検出する圧力の方向と同じである。具体的には、軸荷重Ｆの方向は、面圧センサの受圧部３０からプーリ２１の中心Ｏ（換言すれば、カラー２４の中心）に向かう方向である。 The direction of the axial load F calculated using the mathematical formula F1 is the same as the direction of the pressure detected by the surface pressure sensor 30. Specifically, the direction of the axial load F is a direction from the pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor toward the center O of the pulley 21 (in other words, the center of the collar 24).

次いで、算出装置３１は、軸荷重Ｆの値に基づいて負荷トルクｔの値を算出する。具体的には、以下の数式Ｆ２を用いて負荷トルクｔの値を算出する。 Next, the calculation device 31 calculates the value of the load torque t based on the value of the axial load F. Specifically, the value of the load torque t is calculated using the following formula F2.

ｔ＝［｛ｃｏｓα＋ｃｏｓ（θ−α）｝Ｔ０−Ｆ］ｒ／｛ｃｏｓ（θ−α）｝ …Ｆ２
数式Ｆ２において、αは、軸荷重Ｆの方向とｘ方向とがなす角度である。換言すれば、αは、面圧センサの受圧部３０とプーリ２１の中心Ｏとを結ぶ線分と、ｘ方向とがなす角度である。 t = [{cosα + cos (θ−α)} T0−F] r / {cos (θ−α)} F2.
In Formula F2, α is an angle formed by the direction of the axial load F and the x direction. In other words, α is an angle formed by a line segment connecting the pressure receiving unit 30 of the surface pressure sensor and the center O of the pulley 21 and the x direction.

数式Ｆ２において、θはプーリ角度であり、Ｔ０は初期張力であり、ｒはプーリ半径である。プーリ角度θは、ベルト１１がプーリ２１から緩み側へ延びる方向ｘと、ベルト１１がプーリ２１から張り側へ延びる方向とがなす角度である。 In Formula F2, θ is the pulley angle, T0 is the initial tension, and r is the pulley radius. The pulley angle θ is an angle formed by a direction x in which the belt 11 extends from the pulley 21 toward the loose side and a direction in which the belt 11 extends from the pulley 21 toward the tension side.

数式Ｆ２は、以下のように導出される。まず、ベルト１１に作用する緩み側張力ＴＬは、オートテンショナ（図示せず）によって一定の初期張力Ｔ０に保たれている。したがって、ベルト１１に作用する緩み側張力ＴＬおよび張り側張力ＴＨは、以下の数式Ｆ３、Ｆ４によって表される。 Formula F2 is derived as follows. First, the loose side tension TL acting on the belt 11 is kept at a constant initial tension T0 by an auto tensioner (not shown). Therefore, the slack side tension TL and the tension side tension TH acting on the belt 11 are expressed by the following formulas F3 and F4.

ＴＬ＝Ｔ０ …Ｆ３
ＴＨ＝Ｔ０−ｔ／ｒ …Ｆ４
一方、軸荷重Ｆは、以下の数式Ｆ５で表される。 TL = T0 ... F3
TH = T0-t / r ... F4
On the other hand, the axial load F is represented by the following formula F5.

Ｆ＝ＴＬｃｏｓα＋ＴＨｃｏｓ（θ−α） …Ｆ５
数式Ｆ５に数式Ｆ３、Ｆ４を代入することによって、以下の数式Ｆ６が得られる。 F = TL cos α + TH cos (θ−α) F5
By substituting the formulas F3 and F4 into the formula F5, the following formula F6 is obtained.

Ｆ＝Ｔ０ｃｏｓα＋（Ｔ０−ｔ／ｒ）ｃｏｓ（θ−α） …Ｆ６
そして、数式Ｆ６を負荷トルクｔについて解くことによって、上述の数式Ｆ２が導出される。 F = T0cosα + (T0−t / r) cos (θ−α) F6
Then, by solving the mathematical formula F6 for the load torque t, the mathematical formula F2 described above is derived.

本実施形態では、面圧センサ３０は、固定軸２ｂと軸受２３との間に配置され、軸受２３側から固定軸２ｂ側に作用する圧力Ｐを検出する。 In the present embodiment, the surface pressure sensor 30 is disposed between the fixed shaft 2b and the bearing 23, and detects the pressure P acting on the fixed shaft 2b side from the bearing 23 side.

これによると、上述の数式Ｆ１、Ｆ２で説明したように、面圧センサ３０によって検出される圧力Ｐはトルクｔと相関関係があるので、面圧センサ３０によって検出された圧力Ｐに基づいてトルクｔを算出できる。そのため、構成を簡素かつ小型化できる。 According to this, since the pressure P detected by the surface pressure sensor 30 has a correlation with the torque t as described in the above formulas F1 and F2, the torque based on the pressure P detected by the surface pressure sensor 30 is used. t can be calculated. Therefore, the configuration can be simplified and downsized.

本実施形態では、面圧センサ３０は、固定軸２ｂと軸受２３との間に配置された円筒状のカラー２４に固定されている。これによると、面圧センサ３０が固定軸２ｂおよび軸受２３に直接固定される場合と比較して、面圧センサ３０を固定軸２ｂと軸受２３との間に確実かつ容易に配置できる。 In the present embodiment, the surface pressure sensor 30 is fixed to a cylindrical collar 24 disposed between the fixed shaft 2 b and the bearing 23. According to this, compared with the case where the surface pressure sensor 30 is directly fixed to the fixed shaft 2 b and the bearing 23, the surface pressure sensor 30 can be reliably and easily disposed between the fixed shaft 2 b and the bearing 23.

（第２実施形態）
上記実施形態では、面圧センサの受圧部３０は、カラー２４の外周面に点状に配置されているが、本実施形態では、図５に示すように、面圧センサの受圧部３０は、カラー２４の周方向に円弧状に延びて配置されている。 (Second Embodiment)
In the above embodiment, the pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor is arranged in a dot shape on the outer peripheral surface of the collar 24. However, in the present embodiment, as shown in FIG. The collar 24 is arranged extending in an arc shape in the circumferential direction.

面圧センサの受圧部３０の幅寸法Ｓｗおよび厚さ寸法Ｓｔは、カラー２４の周方向に一定になっている。受圧部３０の幅寸法Ｓｗは、カラー２４の軸方向における受圧部３０の寸法である。受圧部３０の厚さ寸法Ｓｔは、カラー２４の径方向における受圧部３０の寸法である。 The width dimension Sw and the thickness dimension St of the pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor are constant in the circumferential direction of the collar 24. The width dimension Sw of the pressure receiving part 30 is a dimension of the pressure receiving part 30 in the axial direction of the collar 24. The thickness dimension St of the pressure receiving part 30 is a dimension of the pressure receiving part 30 in the radial direction of the collar 24.

面圧センサの受圧部３０は、最小トルクｔｍｉｎに対応する軸荷重Ｆｍｉｎの角度αｍｉｎから、最大トルクｔｍａｘに対応する軸荷重Ｆｍａｘの角度αｍａｘまでの範囲を含むように、カラー２４の周方向に円弧状に延びている。 The pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor is circular in the circumferential direction of the collar 24 so as to include a range from the angle αmin of the axial load Fmin corresponding to the minimum torque tmin to the angle αmax of the axial load Fmax corresponding to the maximum torque tmax. It extends in an arc.

最小トルクｔｍｉｎは、検出したいトルクｔの最小値である。最大トルクｔｍａｘは、検出したいトルクｔの最大値である。 The minimum torque tmin is a minimum value of the torque t to be detected. The maximum torque tmax is a maximum value of the torque t to be detected.

軸荷重Ｆの実際の方向は負荷トルクｔの大きさに応じて変化する。すなわち、以下の数式Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９からわかるように、軸荷重Ｆの実際の方向とｘ方向とがなす角度αは、負荷トルクｔの大きさと相関関係がある。 The actual direction of the axial load F changes according to the magnitude of the load torque t. That is, as can be seen from the following formulas F7, F8, and F9, the angle α formed by the actual direction of the axial load F and the x direction has a correlation with the magnitude of the load torque t.

α＝ｔａｎ−１（Ｆｙ／Ｆｘ） …Ｆ７
Ｆｘ＝ＴＬ＋ＴＨｃｏｓθ＝（１＋ｃｏｓθ）Ｔ０−（ｔ／ｒ）ｃｏｓθ …Ｆ８
Ｆｙ＝ＴＨｓｉｎθ＝Ｔ０ｓｉｎθ−（ｔ／ｒ）ｓｉｎθ …Ｆ９
数式Ｆ７、Ｆ８、Ｆ９において、Ｆｘは軸荷重Ｆのｘ方向成分であり、Ｆｙは軸荷重Ｆのｙ方向成分である（図６を参照）。 α = tan-1 (Fy / Fx) ... F7
Fx = TL + THcos θ = (1 + cos θ) T0− (t / r) cos θ F8
Fy = THsinθ = T0sinθ− (t / r) sinθ... F9
In Formulas F7, F8, and F9, Fx is the x direction component of the axial load F, and Fy is the y direction component of the axial load F (see FIG. 6).

円弧状の受圧部３０の中心角α０は、αｍａｘとαｍｉｎとの差の絶対値以上になっている。すなわち、受圧部３０の中心角α０は、以下の数式Ｆ１０の関係を満たしている。 The central angle α0 of the arc-shaped pressure receiving part 30 is equal to or larger than the absolute value of the difference between αmax and αmin. That is, the central angle α0 of the pressure receiving unit 30 satisfies the relationship of the following formula F10.

α０≧｜αｍａｘ−αｍｉｎ｜ …Ｆ１０
カラー２４のうち面圧センサの近傍部位に温度センサ３２が配置されている。温度センサ３２は、温度を検出する温度検出手段である。算出装置３１は、温度センサ３２が検出した温度の値と、面圧センサ３０の既知の温度特性とに基づいて、面圧センサ３０が検出した面圧Ｐの値を補正する。 α0 ≧ | αmax−αmin |
A temperature sensor 32 is arranged in the vicinity of the surface pressure sensor in the collar 24. The temperature sensor 32 is temperature detection means for detecting temperature. The calculation device 31 corrects the value of the surface pressure P detected by the surface pressure sensor 30 based on the temperature value detected by the temperature sensor 32 and the known temperature characteristic of the surface pressure sensor 30.

算出装置３１は、温度補正された面圧Ｐの値と既知の較正データとに基づいて軸荷重Ｆの絶対値を算出する。較正データは、面圧Ｐの値と軸荷重Ｆの絶対値との関係を表すものであり、予め測定されて算出装置３１に記憶されている。 The calculation device 31 calculates the absolute value of the axial load F based on the temperature-corrected surface pressure P and known calibration data. The calibration data represents the relationship between the value of the surface pressure P and the absolute value of the axial load F, and is measured in advance and stored in the calculation device 31.

負荷トルクｔは軸荷重Ｆの絶対値の関数として表されることから、算出装置３１は、軸荷重Ｆの絶対値に基づいて負荷トルクｔの値を算出する。 Since the load torque t is expressed as a function of the absolute value of the axial load F, the calculation device 31 calculates the value of the load torque t based on the absolute value of the axial load F.

負荷トルクｔが軸荷重Ｆの絶対値の関数として表される理由を簡単に説明する。まず、軸荷重Ｆの絶対値は、以下の数式Ｆ１１で表される。 The reason why the load torque t is expressed as a function of the absolute value of the axial load F will be briefly described. First, the absolute value of the axial load F is expressed by the following mathematical formula F11.

｜Ｆ｜＝√（Ｆｘ２＋Ｆｙ２） …Ｆ１１
数式Ｆ１１のＦｘおよびＦｙに上述の数式Ｆ８、Ｆ９を代入し、負荷トルクｔについて解くことによって、負荷トルクｔが軸荷重Ｆの絶対値の関数として表される。 | F | = √ (Fx2 + Fy2)... F11
By substituting the above formulas F8 and F9 into Fx and Fy of the formula F11 and solving for the load torque t, the load torque t is expressed as a function of the absolute value of the axial load F.

本実施形態では、面圧センサの受圧部３０は、プーリ２１の軸方向における寸法Ｓｗおよびプーリ２１の径方向における寸法Ｓｔがプーリ２１の周方向に一定になっている。 In the present embodiment, in the pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor, the dimension Sw in the axial direction of the pulley 21 and the dimension St in the radial direction of the pulley 21 are constant in the circumferential direction of the pulley 21.

これにより、負荷トルクｔの大きさが変化して軸荷重Ｆの方向が変化しても、面圧センサ３０で面圧を精度よく検出できる。 Thereby, even if the magnitude | size of the load torque t changes and the direction of the axial load F changes, the surface pressure can be detected with the surface pressure sensor 30 accurately.

本実施形態では、面圧センサの受圧部３０は、最小トルクｔｍｉｎ以上、最大トルクｔｍａｘ以下の各トルクｔに対応する軸荷重Ｆの各方向と対向するように、プーリ２１の周方向に延びる形状になっている。 In the present embodiment, the pressure receiving portion 30 of the surface pressure sensor has a shape extending in the circumferential direction of the pulley 21 so as to face each direction of the axial load F corresponding to each torque t not less than the minimum torque tmin and not more than the maximum torque tmax. It has become.

これによると、受圧部３０が点状に配置されている場合と比較して、トルクｔの大きさに応じて方向が変化する軸荷重Ｆの絶対値(スカラー量)を精度良く検出できる。 According to this, the absolute value (scalar amount) of the axial load F whose direction changes in accordance with the magnitude of the torque t can be detected with higher accuracy than in the case where the pressure receiving portions 30 are arranged in a dot shape.

本実施形態では、圧縮機ボス部２ｂとボールベアリングとの間に温度センサ３２が配置されている。具体的には、温度センサ３２がカラー２４に固定されている。 In the present embodiment, the temperature sensor 32 is disposed between the compressor boss 2b and the ball bearing. Specifically, the temperature sensor 32 is fixed to the collar 24.

これによると、面圧センサの温度特性を、温度センサ３２が検出した温度に基づいて補正することによって、トルクｔの検出精度を向上することが可能になる。 According to this, it is possible to improve the detection accuracy of the torque t by correcting the temperature characteristic of the surface pressure sensor based on the temperature detected by the temperature sensor 32.

（第３実施形態）
上記実施形態では、算出装置３１は、面圧センサ３０が検出した圧力Ｐの瞬間値に基づいて軸荷重Ｆの瞬間値を算出するが、本実施形態では、算出装置３１は、面圧センサ３０が検出した圧力Ｐの時間平均値に基づいて軸荷重Ｆの時間平均値を算出する。 (Third embodiment)
In the embodiment described above, the calculation device 31 calculates the instantaneous value of the axial load F based on the instantaneous value of the pressure P detected by the surface pressure sensor 30. In the present embodiment, the calculation device 31 includes the surface pressure sensor 30. The time average value of the axial load F is calculated based on the time average value of the pressure P detected by.

面圧センサ３０が検出した圧力Ｐを時間平均化する手法としては、算出装置３１で演算処理することによって時間平均化してもよいし、算出装置３１とは別の電子回路でローパスすることによって時間平均化してもよい。 As a method for averaging the pressure P detected by the surface pressure sensor 30 with time, the calculation device 31 may perform time averaging by performing arithmetic processing, or by performing low-pass with an electronic circuit different from the calculation device 31. You may average.

そして、算出装置３１は、軸荷重Ｆの時間平均値に基づいて負荷トルクｔの時間平均値を算出する。 Then, the calculation device 31 calculates the time average value of the load torque t based on the time average value of the axial load F.

さらに、算出装置３１は、負荷トルクｔの時間平均値に一定倍率を乗算することによって最大トルクの値を算出する。負荷トルクｔの時間平均値に対する最大トルクの倍率は、圧縮機２の型式毎にほぼ一定になるからである。 Further, the calculation device 31 calculates the value of the maximum torque by multiplying the time average value of the load torque t by a constant magnification. This is because the magnification of the maximum torque with respect to the time average value of the load torque t becomes substantially constant for each type of the compressor 2.

本実施形態では、算出装置３１は、面圧センサ３０が検出した圧力Ｐの時間平均値に基づいてトルクの時間平均値および最大値を算出する。これにより、エンジン１０の回転変動が、負荷トルクｔの算出値に影響を与えることを抑制できる。 In the present embodiment, the calculation device 31 calculates the time average value and the maximum value of the torque based on the time average value of the pressure P detected by the surface pressure sensor 30. Thereby, it can suppress that the rotation fluctuation of the engine 10 affects the calculated value of the load torque t.

すなわち、エンジン１０の回転が小刻みに変動するとベルト１１の張力も小刻みに変動するので、面圧センサが検出する圧力の値もエンジン１０の回転変動の影響を受けて小刻みに変動し、ひいては負荷トルクｔの算出値も小刻みに変動してしまう。 That is, when the rotation of the engine 10 fluctuates in small increments, the tension of the belt 11 also fluctuates in small increments. Therefore, the pressure value detected by the surface pressure sensor also fluctuates in small increments under the influence of the rotation variation of the engine 10, and consequently the load torque The calculated value of t also varies in small increments.

しかるに、本実施形態では、面圧センサが検出した圧力の時間平均値に基づいて軸荷重Ｆの時間平均値を算出し、さらに負荷トルクｔの時間平均値を算出するので、エンジン１０の回転変動の影響によって負荷トルクｔの算出値が変動することを抑制できる。 However, in this embodiment, the time average value of the axial load F is calculated based on the time average value of the pressure detected by the surface pressure sensor, and further the time average value of the load torque t is calculated. The fluctuation of the calculated value of the load torque t due to the influence of can be suppressed.

（他の実施形態）
上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。 (Other embodiments)
The above embodiments can be combined as appropriate. The above embodiment can be variously modified as follows, for example.

（１）上記実施形態では、面圧センサ３０は、エンジン１０から出力された回転駆動力を圧縮機２へ伝達する動力伝達装置２０に配置されているが、面圧センサ３０は、ベルトによって駆動される種々の回転機械に配置されていてもよい。 (1) In the above embodiment, the surface pressure sensor 30 is disposed in the power transmission device 20 that transmits the rotational driving force output from the engine 10 to the compressor 2, but the surface pressure sensor 30 is driven by a belt. It may be arranged on various rotating machines.

（２）上記実施形態では、面圧センサ３０はカラー２４に固定されているが、面圧センサ３０はボールベアリング２３または圧縮機ボス部２ｂに固定されていてもよい。 (2) In the above embodiment, the surface pressure sensor 30 is fixed to the collar 24, but the surface pressure sensor 30 may be fixed to the ball bearing 23 or the compressor boss 2b.

２ｂ圧縮機固定軸（固定軸）
１１ベルト
２１プーリ
２３ボールベアリング（軸受）
２４カラー
３０面圧センサ（圧力センサ） 2b Compressor fixed shaft (fixed shaft)
11 Belt 21 Pulley 23 Ball bearing
24 color 30 surface pressure sensor (pressure sensor)

Claims

A belt (11) driven by a drive source is hung and a cylindrical pulley (21) driven to rotate by the belt (11);
A fixed shaft (2b) disposed inside the pulley (21);
A bearing (23) disposed between the pulley (21) and the fixed shaft (2b) and rotatably supporting the pulley (21) with respect to the fixed shaft (2b);
A pressure sensor (30) that is arranged between the fixed shaft (2b) and the bearing (23) and detects pressure (P) acting on the fixed shaft (2b) side from the bearing (23) side; Prepared ,
The pressure sensor has a pressure receiving part (30) that receives the pressure (P),
In the pressure receiving portion (30), the axial dimension (Sw) of the pulley (21) and the radial dimension (St) of the pulley (21) are constant in the circumferential direction of the pulley (21). A rotating machine characterized by that.

A belt (11) driven by a drive source is hung and a cylindrical pulley (21) driven to rotate by the belt (11);
A fixed shaft (2b) disposed inside the pulley (21);
A bearing (23) disposed between the pulley (21) and the fixed shaft (2b) and rotatably supporting the pulley (21) with respect to the fixed shaft (2b);
A pressure sensor (30) that is arranged between the fixed shaft (2b) and the bearing (23) and detects pressure (P) acting on the fixed shaft (2b) side from the bearing (23) side; Prepared ,
The pressure sensor has a pressure receiving part (30) that receives the pressure (P),
The pressure receiving portion (30) of the pulley (21) is opposed to each direction of the axial load (F) corresponding to each torque (t) not less than the minimum torque (tmin) and not more than the maximum torque (tmax). A rotating machine having a shape extending in a circumferential direction .

A cylindrical collar (24) disposed between the fixed shaft (2b) and the bearing (23);
The rotary machine according to claim 1 or 2 , wherein the pressure sensor (30) is fixed to the collar (24).

The rotating machine according to claim 1 or 2 , further comprising a temperature sensor (32) disposed between the fixed shaft (2b) and the bearing (23) for detecting temperature.

The rotating machine according to claim 3 , further comprising a temperature sensor (32) fixed to the collar (24) for detecting temperature.

Any of claims 1 to 3, characterized in that it comprises calculating means (31) for calculating a time average value and maximum value of the torque based on the time average value of the pressure (P) to said pressure sensor (30) detects A rotating machine according to claim 1.