JP2002340143A

JP2002340143A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2002340143A
Application number: JP2001238379A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawada; 剛史川田; Masahiro Kawaguchi; 真広川口; Masaki Ota; 太田　　雅樹; Akira Nakamoto; 昭中本; Hiroshi Ataya; 拓安谷屋; Akinobu Kanai; 明信金井; Takayasu Suzuki; 隆容鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-08-06
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】共振を抑えるためのチューニングが容易で、
プーリ本体及び該プーリ本体が作動連結される回転機械
の小型軽量化を可能とする圧縮機を提供する。【解決手段】駆動軸１６に一体回転可能に固定された
プーリ１７のプーリ本体４２には、遠心振り子として作
用する剛体振り子４６が設けられている。剛体振り子４
６は、該振り子４６の固有振動数に等しい振動数におけ
るトルク変動を抑え込む作用をなす。比Ｒ／ｒの平方根
値を積ｎ・Ｎの値に等しく設定することで、ｎ番目に大
きなピークにおける前記トルク変動を抑えることが可能
になる。なお、Ｒはプーリ本体４２の回転中心軸線と剛
体振り子４６の支点との距離であり、ｒは剛体振り子４
６の該支点と該振り子４６の重心との距離である。ま
た、Ｎは気筒数（シリンダボア２４の数）であり、ｎは
自然数である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機構を作動さ
せるための回転軸に外部駆動源からの回転力を伝達する
ためのプーリを備えた圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開平９−３１７６２８公報には、回転
機械である圧縮機の共振を抑えるために、外部駆動源に
作動連結された駆動シャフトにダイナミックダンパを設
けた構成が開示されている。

【０００３】このダイナミックダンパは、前記駆動シャ
フトの一端に取着された弾性部材と、該弾性部材を介し
て同駆動シャフトに取着された質量部（マス）とからな
っている。この構成によれば、ピストンの圧縮動作に伴
い前記駆動シャフトに捻り振動が発生したときには、前
記質量部が共振されて、前記捻り振動の運動エネルギが
消費され、該捻り振動に起因するトルク変動のピークが
抑えられる。これにより、前記圧縮機自身や、該圧縮機
に作動連結された外部機器（外部の回転機械）と該圧縮
機との間に発生する共振が抑えられる。

【０００４】また、その他、エンジンなどの回転機械の
クランクシャフトに回転体を固定し、該回転体に振り子
を取着し、該振り子の振り子運動によって該クランクシ
ャフトの捻り振動に起因するトルク変動のピークを抑え
るようにした構成も知られている。なお、前記振り子
は、前記回転体の回転中心軸線から所定距離だけ離間
し、かつ該回転中心軸線と平行な軸線を中心として振り
子運動を行うようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
構成では、ハウジングに内蔵された前記質量部の重量及
び体格が比較的大きなものとなるため、前記圧縮機が重
く大きなものとなる。また、この構成では、前記質量部
が、温度変化等の影響を受け易い弾性部材を介して前記
駆動シャフトに取着されている。そのため、該駆動シャ
フトの捻り振動のピークの振動数（すなわち前記トルク
変動のピークの振動数）に前記ダイナミックダンパの固
有振動数を一致させるためのチューニングが容易ではな
い。

【０００６】また、後者の構成では、前記クランクシャ
フトに、前記回転体を設けた上で、これを介して前記振
り子を取着する必要があるため、前記回転機械が重く大
きなものになる。

【０００７】本発明の目的は、共振を抑えるためのチュ
ーニングが容易で、プーリ本体及び該プーリ本体が作動
連結される回転機械の小型軽量化を可能とする圧縮機を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、請求項１に記載の発明は、圧縮機構を作動させ
るための回転軸に外部駆動源からの回転力を伝達するた
めのプーリを備えた圧縮機であって、前記プーリのプー
リ本体に、該プーリ本体の回転中心軸線から所定間隔だ
け離間した点を通過し、かつ該回転中心軸線にほぼ平行
な軸線を中心とした振り子運動を行なう質量体を設ける
とともに、前記質量体を、前記プーリ本体の外周よりも
内側で移動可能に配設したことを要旨とする。

【０００９】この発明によれば、質量体の振り子運動に
より、圧縮機自身や該圧縮機に作動連結された外部の回
転系（回転機械等）と該圧縮機との間に発生する共振が
抑えられる。この共振を抑えるための構造はプーリに設
けられているため、圧縮機構側に特段に共振抑止手段を
設ける必要がなくなる。つまり、圧縮機構側を変更する
ことなく共振抑止要望に対応することができ、圧縮機構
側に共振抑止手段を設けた場合に比較して軽量かつ小型
なものにできるようになる。また、たとえば、前記プー
リを備えた回転軸に、弾性部材を介して、または直接的
にマスを固定して共振を抑えるようにした構成に比較し
て、共振を抑えるための構造が、小型軽量で、チューニ
ングの容易なものになる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記質量体は、前記プーリ本体に回動
可能に軸支された剛体であることを要旨とする。たとえ
ば、質量体が柔軟な索体を介してプーリ本体に連結され
た構成では、該プーリ本体の回転に基づいて該質量体に
作用する遠心力が重力よりも小さくなった状態で、該質
量体が該プーリ本体の回転中心軸線の上方に配置された
場合に、該質量体が前記回転中心軸線側の部材に当接し
て異音を発生させる虞がある。本発明では、質量体を、
プーリ本体に回動可能に軸支された剛体としているた
め、前述の虞がない。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記質量体は、前記プーリ本体に設け
られた案内部の断面円弧状の案内面に沿って移動可能に
配設された断面円形状の剛体であることを要旨とする。

【００１２】この発明によれば、質量体を軸支する必要
がないため、質量体を軸支した構造に比較して、支軸と
該支軸が挿通される該質量体の軸孔との隙間の存在に起
因する、該質量体の振り子運動中心（支点）と重心との
距離の変化がなくなる。したがって、共振の抑制が、よ
り良好に行なわれる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記案内部は、断面円形状の内周面を
有しており、前記案内面は、該内周面の一部であること
を要旨とする。

【００１４】この場合、案内部が断面円形状を呈してい
るため、該案内部を形成する際の加工が容易になる。請
求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に
記載の発明において、前記プーリ本体には複数の前記質
量体が設けられ、該質量体のうちの一部は、前記プーリ
本体の回転中心軸線と前記質量体の振り子運動の中心と
の距離と、該振り子運動中心と前記質量体の重心との距
離との比率が、他の前記質量体とは異なるように配設さ
れていることを要旨とする。

【００１５】この発明によれば、前記比率を複数設定す
ることで、複数の回転次数成分（トルク変動のピーク）
に対応可能になる。したがって、前記比率を一つのみに
設定し、一つの前記回転次数成分のみに対応させた場合
に比較して、全体としての共振抑制効果が大きくなる。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の
いずれか一項に記載の発明において、前記圧縮機構は、
シリンダボアに挿入配置されたピストンの往復動に基づ
いて流体の圧縮を行なうピストン式圧縮機構であること
を要旨とする。

【００１７】この発明によれば、流体の圧縮反力やピス
トンの往復動に基づく反力による回転軸のトルク変動に
起因する共振の抑制が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の一実施形態を図１及び図２に従って説明する。なお、
図１では、図面左方を圧縮機の前方、右方を後方として
いる。

【００１９】図１に示すように、圧縮機Ｃは、シリンダ
ブロック１１と、その前端に接合固定されたフロントハ
ウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁形成
体１３を介して接合固定されたリヤハウジング１４とを
備えている。シリンダブロック１１、フロントハウジン
グ１２、弁形成体１３及びリヤハウジング１４は、圧縮
機Ｃのハウジングを構成している。

【００２０】シリンダブロック１１とフロントハウジン
グ１２とで囲まれた領域には、クランク室１５が区画さ
れている。前記ハウジングには、クランク室１５を貫通
するように配設された回転軸としての駆動軸１６が回転
可能に支持されている。

【００２１】駆動軸１６の前端部はフロントハウジング
１２の前壁を貫通して外部に突出するように配置されて
いる。この駆動軸１６の前端部は、後述するプーリ１７
及び該プーリ１７に掛装されたベルト１８を介して外部
駆動源としての車両エンジンＥに作動連結されている。

【００２２】駆動軸１６には、クランク室１５において
ラグプレート１９が一体回転可能に固定されている。ク
ランク室１５には、カムプレートとしての斜板２０が収
容されている。斜板２０は、駆動軸１６に対してスライ
ド移動可能かつ傾動可能に支持されている。斜板２０
は、ヒンジ機構２１を介してラグプレート１９に作動連
結されている。斜板２０は、ヒンジ機構２１を介したラ
グプレート１９との前記作動連結、及び駆動軸１６の支
持により、ラグプレート１９及び駆動軸１６と同期回転
可能であるとともに、駆動軸１６の回転中心軸線方向へ
のスライド移動を伴いながら該駆動軸１６に対して傾動
可能となっている。

【００２３】斜板２０は、駆動軸１６に固定された係止
リング２２、及び、該係止リング２２と斜板２０との間
に配設されたバネ２３によって、該斜板２０の最小傾斜
角度が規定されるようになっている。なお、斜板２０の
最小傾斜角度とは、該斜板２０の、駆動軸１６の軸線方
向との角度が９０°に最も近づいた状態における傾斜角
度を指している。

【００２４】シリンダブロック１１には、複数（図１で
は一つのみ図示）のシリンダボア２４が駆動軸１６の回
転中心軸線方向に沿うようにして貫通形成されている。
シリンダボア２４には、片頭型のピストン２５が往復動
可能に収容されている。シリンダボア２４の前後開口
は、弁形成体１３及びピストン２５によって閉塞されて
おり、このシリンダボア２４内にはピストン２５の往復
動に応じて体積変化する圧縮室が区画形成されている。
各ピストン２５は、シュー２６を介して斜板２０の外周
部に係留されている。これにより、駆動軸１６の回転に
伴う斜板２０の回転運動が、シュー２６を介してピスト
ン２５の往復直線運動に変換されるようになっている。

【００２５】なお、駆動軸１６、ラグプレート１９、斜
板２０、ヒンジ機構２１、ピストン２５及びシュー２６
によって、ピストン式圧縮機構が構成されている。リヤ
ハウジング１４には、吸入室２７及び吐出室２８がそれ
ぞれ区画形成されている。吸入室２７及び吐出室２８の
前方側は、弁形成体１３によって閉塞されている。吸入
室２７の冷媒ガス（流体）は、各ピストン２５の上死点
側から下死点側への移動により、弁形成体１３に形成さ
れた吸入ポート２９及び吸入弁３０を介してシリンダボ
ア２４（圧縮室）に導入される。シリンダボア２４に導
入された低圧な冷媒ガスは、ピストン２５の下死点側か
ら上死点側への移動により所定の圧力にまで圧縮され、
弁形成体１３に形成された吐出ポート３１及び吐出弁３
２を介して吐出室２８に導入される。

【００２６】吸入室２７と吐出室２８とは、図示しない
外部冷媒回路で接続されている。吐出室２８から吐出さ
れた冷媒は、前記外部冷媒回路に導入される。この外部
冷媒回路では、前記冷媒を利用した熱交換が行われる。
前記外部冷媒回路から排出された冷媒は、吸入室２７に
導入され、シリンダボア２４に吸入されて再度圧縮作用
を受ける。

【００２７】前記ハウジングには、クランク室１５と吸
入室２７とを連通する抽気通路３３が設けられている。
また、前記ハウジングには、吐出室２８とクランク室１
５とを連通する給気通路３４が設けられている。給気通
路３４は、該給気通路３４上（給気通路３４の途中）に
配設された制御弁３５によってその開度が調節され得る
ようになっている。

【００２８】制御弁３５の開度を調節することで給気通
路３４を介したクランク室１５への高圧冷媒ガスの導入
量と抽気通路３３を介したクランク室１５からのガス排
出量とのバランスが制御され、クランク圧（クランク室
１５の内圧）Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更
に応じて、ピストン２５を介してのクランク圧Ｐｃと前
記圧縮室の内圧との差が変更され、斜板２０の傾斜角度
が変更される結果、ピストン２５のストロークすなわち
吐出容量が調節される。

【００２９】図１及び図２（ｂ）に示すように、前述の
プーリ１７は、フロントハウジング１２の前側外壁面に
設けられた支持筒部４０の外周面上に配設されたベアリ
ング４１によって回転可能に支持された状態で、駆動軸
１６に一体回転可能に固定されている。

【００３０】図１及び図２に示すように、プーリ１７の
プーリ本体４２には、ベアリング４１の外輪に取着され
るボス部４３と、ベルト１８が掛装されるベルト掛装部
４４との間に、環状の凹部４５が形成されている。凹部
４５には、質量体としての剛体振り子４６が収容されて
いる。

【００３１】剛体振り子４６は、プーリ本体４２に固定
された支軸４７によって振り子運動可能に支持されてい
る。支軸４７は、剛体振り子４６自体に形成された孔に
挿通された状態になっている。支軸４７は、プーリ本体
４２の回転中心軸線から所定距離だけ離間し、かつ該回
転中心軸線と平行な中心軸線を有する。なお、プーリ本
体４２の回転中心軸線は、駆動軸１６の回転中心軸線と
一致している。剛体振り子４６は、支軸４７の反固定部
側に形成された頭部によって該支軸４７から抜け落ちな
いようになっている。

【００３２】剛体振り子４６は、プーリ本体４２の回転
時には、遠心振り子として作用する。本実施形態では、
駆動軸１６の捻り振動等に起因するトルク変動を、剛体
振り子４６の振り子運動によって抑え込むべく、該剛体
振り子４６の配置位置や形状、質量などを設定してい
る。

【００３３】ここで、遠心振り子として作用する剛体振
り子４６に対する前述の各設定について説明する。剛体
振り子４６は、該振り子４６の固有振動数に等しい振動
数における前記トルク変動（該トルク変動の変動幅）を
抑え込む作用をなす。したがって、剛体振り子４６の固
有振動数が、前記トルク変動のピークの振動数と等しく
なるように該振り子４６の配置位置や形状等を設定する
ことで、このピークの前記トルク変動を抑え、前記トル
ク変動による全体としての影響を有効に抑え込むことが
可能となる。なお、前記トルク変動のピークは、該トル
ク変動の変動幅のピーク、すなわち、回転次数成分を指
している。

【００３４】前記トルク変動の振動数及び剛体振り子４
６の固有振動数は、駆動軸１６の回転速度に相関する該
駆動軸１６の角速度ω₁に比例する。また、圧縮機Ｃの
前記トルク変動のピークのうち最も大きな変動幅となる
ピークが現れる際の該トルク変動の振動数は、駆動軸１
６の単位時間あたりの回転数（＝ω₁／２π）と気筒数
（シリンダボア２４の数）Ｎとの積（ω₁／２π）・Ｎ
によって与えられる。なお、圧縮機Ｃにおいては、前記
トルク変動のピークのうちｎ番目（ｎは自然数）に大き
なものの振動数が、積ｎ・（ω₁／２π）・Ｎと同等の
値を示す傾向にあることが実験などにより求まってい
る。

【００３５】一方、剛体振り子４６の固有振動数は、駆
動軸１６の単位時間あたりの回転数（＝ω₁／２π）
と、比Ｒ／ｒの平方根値との積によって与えられる。な
お、Ｒはプーリ本体４２の回転中心軸線と剛体振り子４
６の支点（支軸４７の中心軸線）との距離であり、ｒは
剛体振り子４６の該支点と該振り子４６の重心との距離
である。

【００３６】したがって、比Ｒ／ｒの平方根値を積ｎ・
Ｎの値に等しく設定することで、前記トルク変動のｎ番
目に大きなピークの振動数と剛体振り子４６の固有振動
数とを合わせることができる。これにより、ｎ番目に大
きなピークの振動数における前記トルク変動を抑えるこ
とが可能になる。

【００３７】このことに従い、本実施形態では、前記ト
ルク変動の最も大きなピークを抑え込むべく、比Ｒ／ｒ
の平方根値がＮ（ｎ＝１のときのｎ・Ｎの値）の値と等
しくなるように、Ｒ及びｒの大きさを設定している。

【００３８】剛体振り子４６の振り子運動によって前記
トルク変動を効率的に押さえ込むためには、該振り子４
６によって作用されるプーリ本体４２の回転中心軸線回
りのトルクＴを、前記トルク変動の変動幅と等しい大き
さにして対抗させる必要がある。前記トルク変動のピー
クの振動数と剛体振り子４６の固有振動数が一致した状
態での前記トルクＴの大きさは、以下の式によって与え
られることが解かっている。

【００３９】（式１）Ｔ＝ｍ・（ω_a）² ・（Ｒ＋ｒ）・Ｒ・φ ここで、ｍは剛体振り子４６の質量であり、ω_aは、微
小振り角度φで振り子運動を行なう剛体振り子４６の平
均角速度である。

【００４０】本実施形態の剛体振り子４６においては、
質量ｍをできるだけ大きく設定することで、値Ｒ，ｒ及
びφを小さく抑え、プーリ本体４２を大型化することな
く、トルクＴを可能な限り大きく確保するようにしてい
る。

【００４１】なお、前述の振り子運動においては、剛体
振り子４６をその重心に質量が集中した質点として各種
設定がなされている。次に、前述のように構成された圧
縮機Ｃの作用について説明する。

【００４２】車両エンジンＥからプーリ１７等を介して
駆動軸１６に動力が供給されると、駆動軸１６とともに
斜板２０が回転する。斜板２０の回転に伴って各ピスト
ン２５が斜板２０の傾斜角度に対応したストロークで往
復動され、各シリンダボア２４において冷媒の吸入、圧
縮及び吐出が順次繰り返される。

【００４３】なお、制御弁３５の開度が小さくなると、
吐出室２８から給気通路３４を経由してクランク室１５
へ供給される高圧冷媒ガスの量が少なくなり、クランク
圧Ｐｃが低下し、斜板２０の傾斜角度が大きくなって、
圧縮機Ｃの吐出容量が大きくなる。逆に、制御弁３５の
開度が大きくなると、吐出室２８から給気通路３４を経
由してクランク室１５へ供給される高圧冷媒ガスの量が
多くなり、クランク圧Ｐｃが上昇し、斜板２０の傾斜角
度が小さくなって、圧縮機Ｃの吐出容量が小さくなる。

【００４４】駆動軸１６の回転時には、冷媒の圧縮反力
やピストン２５の往復動に基づく反力が斜板２０やヒン
ジ機構２１などを介して該駆動軸１６に伝えられること
で、該駆動軸１６には捻り振動が発生する。この捻り振
動はトルク変動を発生させる。前記トルク変動は、圧縮
機Ｃ自身や、プーリ１７にベルト１８を介して作動連結
された外部の回転機械（車両エンジンＥや補機など）と
該圧縮機Ｃとの間に共振を発生させる原因となるもので
ある。

【００４５】前記トルク変動が発生すると、プーリ１７
に設けられた剛体振り子４６が振り子運動を始める。こ
の振り子運動によってプーリ本体４２の回転中心軸線回
りに作用されるトルクが、前記トルク変動を抑えるよう
に作用する。剛体振り子４６は、その固有振動数が前記
トルク変動の最も大きなピークの振動数に等しく設定さ
れているため、この最大ピークの前記トルク変動が抑え
られ、全体として有効にプーリ１７のトルク変動が低減
される。この結果、このトルク変動に起因する前記共振
が効果的に抑えられる。

【００４６】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。（１）プーリ本体４２に、該プーリ本体４２の回転中
心軸線から所定間隔Ｒだけ離間し、かつ該回転中心軸線
に平行な軸線を中心とした振り子運動を行なう剛体振り
子４６を設けた。これによれば、剛体振り子４６の振り
子運動によって前記捻り振動が抑えられ、プーリ本体４
２や、これを備えた圧縮機Ｃ、該プーリ本体４２にベル
ト１８を介して作動連結された前記回転機械と該圧縮機
Ｃとの間に発生する共振が抑えられる。

【００４７】この共振を抑えるための構造はプーリ１７
に設けられているため、該プーリ１７が固定された駆動
軸１６側に特段に共振抑止手段を設ける必要がなくな
る。つまり、圧縮機Ｃの構造が軽量かつ小型なものにな
る。

【００４８】また、たとえば、プーリ本体に作動連結さ
れる回転軸に、弾性部材を介してマスを固定して共振を
抑えるようにした構成に比較して、温度変化等の影響を
受け難いため、前記トルク変動のピークの振動数に剛体
振り子４６の固有振動数を一致させるためのチューニン
グが容易になる。

【００４９】また、たとえば、プーリ本体に作動連結さ
れる回転軸に、直接的に、または、弾性部材を介してマ
スを固定して共振を抑えるようにした構成に比較して、
マス（質量体）自体の大きさや重さを抑えることができ
るため、共振を抑えるための構造が、小型軽量なものに
なる。

【００５０】（２）剛体振り子４６を、プーリ本体４
２の外周よりも内側で移動可能に配設した。つまり、剛
体振り子４６は、プーリ本体４２の外周よりも外側に突
出しない。これによれば、共振を抑えるための構造を設
けるためのスペースを抑えることができる。

【００５１】（３）剛体振り子４６は、これ自身に形
成された孔に貫挿された支軸４７によってプーリ本体４
２に回動可能に軸支されている。たとえば、質量体が柔
軟な索体を介してプーリ本体に連結された構成では、該
プーリ本体の回転に基づいて該質量体に作用する遠心力
が重力よりも小さくなった状態で、該質量体が該プーリ
本体の回転中心軸線の上方に配置された場合に、該質量
体が前記回転中心軸線側の部材に当接して異音を発生さ
せる虞がある。本実施形態では、剛体振り子４６は前記
柔軟な索体を介することなく直接的にプーリ本体４２に
対して軸支されているため、前述の虞がない。

【００５２】（第２の実施形態）この第２の実施形態
は、前記第１の実施形態においてプーリの構成を変更し
たものであり、その他の点では第１の実施形態と同様の
構成になっている。従って、第１の実施形態と共通する
構成部分については図面上に同一符号を付して重複した
説明を省略する。

【００５３】図３に示すように、プーリ６０のプーリ本
体６１には、ベアリング４１の外輪に取着されるボス部
６２と、ベルト１８が掛装されるベルト掛装部６３との
間に、案内部としての凹部６４が二つ形成されている。
各凹部６４は、プーリ本体６１の回転中心軸線を挟んで
互いに対称に配置されている。

【００５４】各凹部６４には、断面円弧状の案内面６５
が形成されている。案内面６５は、各凹部６４におい
て、プーリ本体６１の外周寄りの部分に形成されてい
る。案内面６５は、プーリ本体６１の回転中心軸線から
所定間隔Ｒ₁だけ離間し、かつ該回転中心軸線に平行な
軸線を中心とした半径ｒ₁の仮想円筒内周面の一部を構
成している。

【００５５】各凹部６４には、各案内面６５から、プー
リ本体６１の中心側に所定間隔だけ離間し、かつ断面円
弧状の案内補助面６６が形成されている。つまり、各凹
部６４は、圧縮機Ｃの前方側からプーリ本体６１の回転
中心軸線方向に見たとき、その中間部が両端部よりもプ
ーリ本体６１の外周側に凸の円弧状の、幅の均一な溝状
に形成されている。なお、各凹部６４は、圧縮機Ｃの前
方側からプーリ本体６１の回転中心軸線方向に見たと
き、プーリ本体６１の回転中心と前記仮想円筒の中心と
を通る仮想直線に対して対称となるように形成されてい
る。

【００５６】各凹部６４には、質量体としての円柱状の
剛体であるコロ６７（このコロ６７の一つ当たりの質量
をｍ₁とする）が一つずつ収容されている。コロ６７の
直径ｄ₁は、前述の案内面６５と案内補助面６６との間
隔よりもやや小さく設定されている。コロ６７の軸方向
の長さは、凹部６４の深さ（プーリ本体６１の軸線方向
の深さ）よりもやや小さく設定されている。つまり、各
コロ６７は、各凹部６４内を案内面６５に沿って移動可
能な状態で収容されている。各コロ６７は、各凹部６４
の開口側（前方側）にネジで固定（図３ではネジの図示
を省略）された環状の蓋部６８によって、各凹部６４の
外部に転げ落ちないようになっている。

【００５７】各コロ６７は、車両エンジンＥによる圧縮
機Ｃの駆動時には、遠心力が作用して案内面６５に当接
した状態になるようになっている（図３の状態）。この
状態で、前記トルク変動が発生すると、各コロ６７は、
各凹部６４において、それぞれ、案内面６５に沿って往
復動を始める。つまり、各コロ６７（の重心）は、前記
第１の実施形態における振り子運動に相当する運動を行
う。したがって、各コロ６７は、車両エンジンＥによる
圧縮機Ｃの駆動時には、遠心振り子として作用する。

【００５８】この運動における、前記第１の実施形態の
各値Ｒ及びｒに相当する値は、それぞれ、以下のように
なる。本実施形態では、案内面６５によってその一部が
構成される前記仮想円筒の中心軸線が、各コロ６７の前
記振り子運動の中心軸線（該振り子運動の支点はこの中
心軸線上にある）と一致する。すなわち、プーリ本体６
１の回転中心軸線と前記仮想円筒の中心軸線との距離Ｒ
₁が、前記第１の実施形態における距離Ｒに相当する。

【００５９】また、各コロ６７の前記振り子運動の中心
軸線と、各コロ６７の重心との距離は、前記仮想円筒内
周面の半径ｒ₁から、各コロ６７の直径ｄ₁の半分を差し
引いた数値に等しい。すなわち、差｛ｒ₁−（ｄ₁／
２）｝が、前記第１の実施形態における距離ｒに相当す
る。

【００６０】本実施形態では、最も大きな前記トルク変
動のピークを抑え込むべく、前記第１の実施形態の比Ｒ
／ｒの平方根値に相当する、比Ｒ₁／｛ｒ₁−（ｄ₁／
２）｝の平方根値がＮ（ｎ＝１のときのｎ・Ｎの値）の
値と等しくなるように、Ｒ₁、ｒ₁及びｄ₁の大きさを設
定している。

【００６１】また、式１におけるｍに相当する値は、本
実施形態では、全コロ６７の質量の合計（全質量）２・
ｍ₁となる。本実施形態の各コロ６７においては、全コ
ロ６７の全質量２・ｍ₁をできるだけ大きく設定するこ
とで、値Ｒ₁，｛ｒ₁−（ｄ₁／２）｝及びφを小さく抑
え、プーリ本体４２を大型化することなく、トルクＴを
可能な限り大きく確保するようにしている。

【００６２】なお、前述の振り子運動においては、前記
第１の実施形態と同様に、コロ６７をその重心に質量が
集中した質点として各種設定がなされている。本実施形
態では、上記の（１）及び（２）と同様な効果の他に、
以下のような効果を得ることができる。

【００６３】（４）断面円形状の剛体であるコロ６７
を、プーリ本体６１に設けた凹部６４の断面円弧状の案
内面６５に沿って移動可能に配設した。これによれば、
コロ６７は振り子運動の支点に軸支されていないため、
質量体を軸支した構造に比較して、支軸と該支軸が挿通
される該質量体の軸孔との隙間の存在に起因する、該質
量体の振り子運動中心（支点）と重心との距離の変化が
なくなる。したがって、共振の抑制が、より良好に行な
われる。

【００６４】（５）プーリ本体６１において、複数の
コロ６７が振り子運動を行なうようにした。これによれ
ば、一つのコロ６７のみが振り子運動を行なう場合に比
較して、質量体の全体としての質量を大きく確保するこ
とが容易になる。つまり、前述の式１におけるｍに相当
する値を大きく確保することが容易になるため、プーリ
本体６１を大型化することなく、前記トルクＴを大きく
確保することが容易になる。

【００６５】（第３の実施形態）この第３の実施形態
は、前記第２の実施形態において案内部（凹部）及び質
量体（コロ）の数などを変更したものであり、その他の
点では第２の実施形態と同様の構成になっている。従っ
て、第２の実施形態と共通する構成部分については図面
上に同一符号を付して重複した説明を省略する。

【００６６】図４に示すように、プーリ本体６１には、
案内部としての凹部８０が、六つ形成されている。各凹
部８０は、プーリ本体６１の周方向に等間隔に配置され
ている。各凹部８０は、前記第２の実施形態の凹部６４
に比較して、プーリ本体６１の径方向の幅が大きくなる
ように該プーリ本体６１の中心側に拡張された状態にな
っている。また、各凹部８０は、圧縮機Ｃの前方側から
プーリ本体６１の回転中心軸線方向に見たときの形状
が、幅の均一な溝状ではなくなっている。

【００６７】各凹部８０において、プーリ本体６１の外
周寄りに形成された断面円弧状の案内面８２は、プーリ
本体６１の回転中心軸線から所定間隔Ｒ₂だけ離間し、
かつ該回転中心軸線に平行な軸線を中心とした半径ｒ₂
の仮想円筒内周面の一部を構成している。

【００６８】各凹部８０には、質量体としての円柱状の
剛体であるコロ８３（このコロ８３の直径をｄ₂とし、
質量をｍ₂とする）が一つずつ収容されている。各コロ
８３は、前記第２の実施形態のコロ６７と同様に、車両
エンジンＥによる圧縮機Ｃの駆動時には、遠心力が作用
して案内面８２に当接した状態になるようになっている
（図４の状態）。この状態で、前記トルク変動が発生す
ると、各コロ８３は、各凹部８０において、それぞれ、
案内面８２に沿って往復動（前記第１の実施形態におけ
る振り子運動に相当する）を行う。

【００６９】本実施形態の各値Ｒ₂，ｒ₂及びｄ₂は、そ
れぞれ、前記第２の実施形態の各値Ｒ₁，ｒ₁及びｄ₁に
相当する。本実施形態では、最も大きな前記トルク変動
のピークを抑え込むべく、比Ｒ₂／｛ｒ₂−（ｄ₂／
２）｝の平方根値がＮ（ｎ＝１のときのｎ・Ｎの値）の
値と等しくなるように、Ｒ₂、ｒ₂及びｄ₂の大きさを設
定している。

【００７０】また、式１におけるｍに相当する値は、本
実施形態では、全コロ８３の質量の合計（全質量）６・
ｍ₂となる。本実施形態の各コロ８３においては、全コ
ロ８３の質量の合計（全質量６・ｍ ₂）をできるだけ大
きく設定することで、値Ｒ₂，｛ｒ₂−（ｄ₂／２）｝及
びφを小さく抑え、プーリ本体６１を大型化することな
く、トルクＴを可能な限り大きく確保するようにしてい
る。

【００７１】なお、前述の振り子運動においては、前記
第１及び第２の実施形態と同様に、コロ８３をその重心
に質量が集中した質点として各種設定がなされている。
本実施形態では、上記の（１），（２），（４）及び
（５）と同様な効果の他に、以下のような効果を得るこ
とができる。

【００７２】（６）第２の実施形態に比較して、凹部
８０及びコロ８３の数量が（六つに）増加している。し
たがって、プーリ本体６１を大型化することなく、トル
クＴをより大きく確保することができる。

【００７３】（７）第２の実施形態に比較して、凹部
８０の前記幅がプーリ本体６１の中心側に拡大されてい
る。これによれば、各コロ８３の径を大きく設定するこ
とが容易になるとともに、これに伴なって各コロ８３の
一つあたりの質量を大きく設定することが容易になる。
したがって、トルクＴをより大きく確保することが容易
になる。

【００７４】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、以下の様態としてもよい。 ○ 第１の実施形態において、剛体振り子４６自体に支
軸を設け、該支軸をプーリ本体４２に形成した孔に挿通
させて、剛体振り子４６をプーリ本体４２上で振り子運
動可能に支持するようにしてもよい。

【００７５】○ 第１の実施形態で、プーリ本体４２に
おいて、該プーリ本体４２の回転中心軸線を挟んだ剛体
振り子４６と対向する位置に、該剛体振り子４６と同様
の剛体振り子を設けてもよい。また、プーリ本体４２の
周方向に等間隔に、三つ以上の剛体振り子４６を設けて
もよい。

【００７６】○ 第１の実施形態で、プーリ本体４２に
おいて、錘などのバランサを設けたり、肉盗み部を形成
することで、剛体振り子４６を設けたことによるプーリ
本体４２の重心の偏りをなくすようにしてもよい。

【００７７】○ 第２及び第３の実施形態において、凹
部６４，８０の断面形状を、溝状などの非円形状とした
が、円形状に設定してもよい。つまり、前記案内面を、
断面円形状の凹部（案内部）の内周面の一部としてもよ
い。この場合、前記凹部を形成する際の加工が容易にな
る。

【００７８】○ 第２及び第３の実施形態において、前
記質量体を、球状に形成してもよい。 ○ 第２及び第３の実施形態では、蓋部６８をプーリ本
体６１に対してネジを用いて取着したが、ネジ以外の部
材を用いて取着してもよい。この部材としては、例え
ば、カシメピンや圧入ピンなどが挙げられる。前記両ピ
ンは、蓋部６８に形成された孔と該孔に対応するように
プーリ本体６１に形成された孔との両方を貫通するよう
に挿入される。前記カシメピンはその端部がカシメによ
って変形されることで抜け止めされ、前記圧入ピンは前
記孔に圧入されることで抜け止めされる。また、例え
ば、図５に示すように、弾性変形可能な係止片９０Ａを
有する係止ピン９０を用いて取着してもよい。図５は、
プーリ６０の概要を示す模式断面図である。係止ピン９
０は、蓋部６８に形成された孔６８Ａと、該孔６８Ａと
ほぼ同径であるとともに孔６８Ａに対応するようにプー
リ本体６１に形成された孔６１Ａとの両方を貫通するよ
うに挿入されている。係止ピン９０の本体部９０Ｂは両
孔６１Ａ，６８Ａの内径とほぼ等しい外径の円柱状を呈
し、その一端には孔６８Ａの内径よりも大きい外径を有
する頭部９０Ｃが一体形成されている。本体部９０Ｂの
他端には、複数（図では２つ）の前述の係止片９０Ａが
一体形成されている。係止片９０Ａは、自然状態におい
て、基端に対して先端が本体部９０Ｂの径方向における
外側に位置するように形成されている。この自然状態で
は、係止片９０Ａの先端が孔６１Ａの開口よりも該孔６
１Ａの径方向の外側に位置するようになっている。これ
により、係止ピン９０は係止片９０Ａ及び頭部９０Ｃに
よって抜け止めされるとともに、蓋部６８がプーリ本体
６１に取着された状態が保持されるようになっている。
係止片９０Ａは、外力によって弾性変形され得るように
なっており、この弾性変形によってその先端が両孔６１
Ａ，６８Ａの開口よりも該孔の径方向の内側に移動され
得るようになっている。つまり、係止ピン９０は、係止
片９０Ａを弾性変形させることで両孔６１Ａ，６８Ａに
対して抜き差し自在となっている。この係止ピン９０を
用いた場合、蓋部６８をプーリ本体６１に取着する作業
時に、前記ピン９０に対して回動動作やカシメ作業を行
う必要がなくなる。つまり、作業性が向上する。

【００７９】○ 前述の全実施形態において、比Ｒ／ｒ
の平方根値に相当する値を、ｎ＝１としたｎ・Ｎの値つ
まり、Ｎに等しく設定したが、ｎを２以上の自然数（た
とえば、２，３など）としたｎ・Ｎの値に等しく設定し
てもよい。

【００８０】○ 前述の全実施形態において、質量体
（剛体振り子、コロ）が、一つ以上であれば何個設けら
れていてもよい。圧縮機Ｃの気筒数等に相関した個数に
する必要はない。

【００８１】○ 前述の全実施形態において、質量体
（剛体振り子、コロ）を複数設け、各質量体について、
比Ｒ／ｒ（の平方根値）に相当する値を、それぞれ異な
る値に設定するようにしてもよい。これによれば、前記
比率Ｒ／ｒに相当する値が複数設定されることで、前記
トルク変動の複数のピーク（回転次数）に対してその変
動幅を抑え込むことができるようになる。この場合、こ
の比Ｒ／ｒに相当する値の平方根値を合わせる対象の値
を、たとえば、ｎの値を１から順に数種類（たとえば、
３種類の値を対象とする場合は、１，２および３）選ん
で、これらとＮとを掛け合わせた値（積ｎ・Ｎ）とする
ことが好ましい。これによれば、前記トルク変動のピー
クのうち最も大きなものから数種類（この場合３種類）
のものを抑えることができるようになり、共振抑制効果
が大きなものになる。

【００８２】○ 一つのプーリに、剛体振り子４６及び
コロ６７，８３のうちの２種類以上の質量体を混在させ
た構成としてもよい。 ○ 前記実施形態では、前記振り子運動において、前記
質量体をその重心に質量が集中した質点として各種設定
を行ったが、望ましくは、前記質量体の慣性質量を考慮
して前述の各種設定を行ったほうがよい。この場合、例
えば、前記第２及び第３の実施形態の円柱状のコロ（６
７，８３）の前記振り子運動においては、前記第１の実
施形態の比Ｒ／ｒに相当する値を比２Ｒ／３ｒに相当す
る値に置き換えることで前記慣性質量を考慮した設定が
可能になる。また、この場合、前記トルク変動のピーク
の振動数と前記コロの固有振動数が一致した状態での前
記トルクＴの大きさを示す前記第１の実施形態の式１に
相当する式は、以下の式に置き換えられる。

【００８３】（式２）Ｔ＝（３／２）・ｍ・（ω_a）² ・（Ｒ＋ｒ）・Ｒ・φ また、前記案内面に沿って転動することで前記振り子運
動を行う前記質量体を球状とした場合には、前述の比Ｒ
／ｒに相当する値を比５Ｒ／７ｒに相当する値に置き換
えることで前記慣性質量を考慮した設定が可能になる。
また、この場合、前記トルク変動のピークの振動数と前
記質量体の固有振動数が一致した状態での前記トルクＴ
の大きさを示す前記第１の実施形態の式１に相当する式
は、以下の式に置き換えられる。

【００８４】（式３）Ｔ＝（７／５）・ｍ・（ω_a）² ・（Ｒ＋ｒ）・Ｒ・φ なお、前記質量体を上記の円柱状や球状以外の形状とし
た場合にも、それぞれの形状等に対応した慣性質量を考
慮した前記各種設定を行うことで、前記共振抑制をより
効果的に行うことが可能になる。

【００８５】○ プーリ１７，６０は、圧縮機Ｃのよう
な、片頭型のピストンに圧縮動作を行なわせる片側式の
圧縮機にではなく、クランク室を挟んで前後両側に設け
られたシリンダボアにおいて両頭型のピストンに圧縮動
作を行なわせる両側式の圧縮機に設けられていてもよ
い。

【００８６】○ 圧縮機Ｃを、カムプレート（斜板２
０）が駆動軸１６と一体回転する構成に代えて、カムプ
レートが駆動軸に対して相対回転可能に支持されて揺動
するタイプ、例えば、揺動（ワッブル）式圧縮機として
もよい。

【００８７】○ 圧縮機Ｃは、ピストン２５のストロー
クを変更不可能な固定容量タイプであってもよい。 ○ 前述の全実施形態において、ピストンが往復動を行
うピストン式圧縮機の適用例を示したが、スクロール型
圧縮機等の回転型圧縮機に適用してもよい。

【００８８】○ 前述の全実施形態において、圧縮機の
適用例を示したが、プーリが一体回転可能に連結された
回転軸を備え、該回転軸に捻り振動が発生し得る構成の
回転機械であれば、どのようなものに適用してもよい。

【００８９】○ 前述の全実施形態において、前記質量
体の前記振り子運動の中心軸線は、前記質量体が設けら
れた前記プーリ本体の回転中心軸線に対して必ずしも平
行となっていなくてもよい。この場合、前記伝達トルク
変動の抑制において所望の効果を得ることができる範囲
内において、前記振り子運動の中心軸線を前記プーリ本
体の回転中心軸線に対して傾斜させてもよい。なお、前
記振り子運動の中心軸線が前記プーリ本体の回転中心軸
線に対して傾斜した状態では、例えば、以下に述べる距
離Ｒｓを、前記振り子運動の中心と前記プーリ本体の回
転中心軸線との距離とすることとする。すなわち、前記
振り子運動の中心軸線に対して直交するとともに前記質
量体の重心を通過する平面と前記振り子運動の中心軸線
との交点と、前記プーリ本体の回転中心軸線との距離
を、前記距離Ｒｓとする。

【００９０】次に、前記実施形態から把握できる技術的
思想について以下に記載する。（１）前記質量体は、前記プーリ本体の回転中心軸線
と前記質量体の振り子運動の中心との距離と、該振り子
運動中心と前記質量体の重心との距離との比率が、前記
プーリ本体に伝達されるトルク変動のピークのうち最大
ピークの振動数に対応するように設定されている請求項
１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機。

【００９１】（２）前記複数の質量体の少なくとも一
つは、前記プーリ本体の回転中心軸線と前記質量体の振
り子運動の中心との距離と、該振り子運動中心と前記質
量体の重心との距離との比率が、前記プーリ本体に伝達
されるトルク変動のピークのうち最大ピークの振動数に
対応するように設定されている請求項５に記載の圧縮
機。

【００９２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜６に記
載の発明によれば、圧縮機において、共振を抑えるため
のチューニングが容易になるとともに、該圧縮機の小型
軽量化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の圧縮機の概要を示す模式断面
図。

【図２】（ａ）同じく、プーリの概要を示す正面図、
（ｂ）図２（ａ）のｂ−ｂ線における部分模式断面図。

【図３】（ａ）第２の実施形態のプーリの概要を示す正
面図、（ｂ）図３（ａ）のｂ−ｂ線における部分模式断
面図。

【図４】（ａ）第３の実施形態のプーリの概要を示す正
面図、（ｂ）図４（ａ）のｂ−ｂ線における部分模式断
面図。

【図５】別例のプーリの概要を示す模式断面図。

【符号の説明】

１６…回転軸としての駆動軸、１７，６０…プーリ、１
９…ラグプレート、２０…斜板、２１…ヒンジ機構、２
４…シリンダボア、２５…ピストン、２６…シュー（１
６，１９，２０，２１，２５及び２６はピストン式圧縮
機構を構成する）、４２，６１…プーリ本体、４６…質
量体としての剛体振り子、６４，８０…案内部としての
凹部、６５，８２…案内面、６７，８３…質量体として
のコロ、Ｃ…圧縮機、Ｅ…外部駆動源としての車両エン
ジン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田雅樹愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者中本昭愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者安谷屋拓愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者金井明信愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内 (72)発明者鈴木隆容愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機内Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB01 CC12 CC40 3J031 AA03 AC06 BA08 BC07 CA03 CA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機構を作動させるための回転軸に外
部駆動源からの回転力を伝達するためのプーリを備えた
圧縮機であって、前記プーリのプーリ本体に、該プーリ本体の回転中心軸
線から所定間隔だけ離間した点を通過し、かつ該回転中
心軸線にほぼ平行な軸線を中心とした振り子運動を行な
う質量体を設けるとともに、前記質量体を、前記プーリ
本体の外周よりも内側で移動可能に配設した圧縮機。
【請求項２】前記質量体は、前記プーリ本体に回動可
能に軸支された剛体である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】前記質量体は、前記プーリ本体に設けら
れた案内部の断面円弧状の案内面に沿って移動可能に配
設された断面円形状の剛体である請求項１に記載の圧縮
機。
【請求項４】前記案内部は、断面円形状の内周面を有
しており、前記案内面は、該内周面の一部である請求項
３に記載の圧縮機。
【請求項５】前記プーリ本体には複数の前記質量体が
設けられ、該質量体のうちの一部は、前記プーリ本体の
回転中心軸線と前記質量体の振り子運動の中心との距離
と、該振り子運動中心と前記質量体の重心との距離との
比率が、他の前記質量体とは異なるように配設されてい
る請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項６】前記圧縮機構は、シリンダボアに挿入配
置されたピストンの往復動に基づいて流体の圧縮を行な
うピストン式圧縮機構である請求項１〜５のいずれか一
項に記載の圧縮機。