JPH08511076A - 重み補償方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バランスのくずれた回転部材を動的にバランスさせる釣合い重り装置。同じ寸法および重量の第一群の重りは、シャフトまたは他の回転部材に取り付けた後に装置が回転するときに第一の溝内を自由に移動できるように取り付けられる。同じ寸法および重量の第二群の重りは、同様に、第一の溝の内側に配置された第二の溝に自由に移動できるように取り付けられる。第一群の重りは第二群の重りと寸法も重量も異なる。

Description

【発明の詳細な説明】 重み補償方法および装置 〔序〕 本発明はバランスをとる方法および装置に関し、特にバランスのとれていない 回転体を動的にバランスさせるための方法および装置に関する。 〔発明の背景〕 バランスがとれていない状態の回転体をバランスさせるための種々の装置が知 られている。そのような装置では一般に、あらかじめ定められた重量の釣合い重 りを用い、回転軸に対して回転体のアンバランスの位置とは逆側のあらかじめ定 められた位置に配置する。アンバランスの大きさは一般には既知であり、したが って、必要な釣合い重りの重量および位置を計算でき、重りを既知のアンバラン スに対抗して作用する位置に配置することができる。このような装置の性能は多 くの場合には満足できるものであるが、利用分野によっては精度あるいは有用性 の点で不十分である。 動的な条件下、すなわち物体が軸のまわりに回転し外部条件その他により回転 体内のアンバランスが拡大する場合には、従来技術では十分に対応することはで きない。例えば、ドリルビットやドリルストリングでは、動作中の振動により引 き起こされた力により、ひどいアンバランスが生じることがある。このようなア ンバランスを消す技術としては、米国特許第４９０５７７６号（ベイネット他） に開示されたものがある。ベイネットらは、周囲に多数の環状溝すなわち軌道輪 を軸方向に設けた振動減衰アセンブリを開示している。それぞれの軌道輪には複 数の球またはローラーが配置される。球またはローラーは軌道輪に沿って自由に 動くことができ、アンバランスな力と逆に作用する。 さらに、同様の構造が米国特許第４６７４３５６号（キルゴア）に開示されて いる。キルゴアは、外側周囲面に形成された軌道輪内に複数の球を自由に移動さ せ、この球を回転部材のアンバランスに釣り合わせる技術を開示している。 しかし、このような従来技術には欠点がある。ベイネットらの特許は、回転体 から大きなアンバランスを取り除く点では満足できるものであるが、バランス装 置の長さが限定されるようなよくある用途では利用が困難である。同様にベネッ トらの特許では、一般にドリルストリングから大きなアンバランスを取り除くこ とについては満足できるが、残留しているアンバランス、特にアンバランスに対 抗するために軌道輪内の球がその最適の位置に配置されたときに残っているアン バランスについては、そのすべてまたは大部分を取り除くことはできない。 この後者の問題はまた、上述したキルゴアの特許でも避けることができない。 キルゴアは、シャフトの両端にそれぞれ一方が配置された二つの釣合い重り構造 を開示しており、シャフトのアンバランスまたはシャフトと共に移動可能な回転 構造のアンバランスな力を相殺する。球がその最適位置に配置されていないとき には、シャフトのアンバランスを取り除くことはできない。 〔発明の概要〕 本発明のひとつの観点によると、ひとつの回転軸を中心として回転可能な釣合 い重り構造部材が提供される。この構造部材は、前記回転軸を中心としてこの回 転軸のまわりに設けられた第一および第二の環状溝と、前記第一の環状溝内を自 由に移動可能な第一の複数の重りと、前記第二の環状溝内を自由に移動可能な第 二の複数の重りとを備え、前記第一の環状溝内の前記第一の複数の重りは実質的 に同一の重量および寸法であり、前記第二の環状溝内の前記第二の複数の重りも また実質的に同一の重量および寸法であり、前記第二の複数の重りの重量および 寸法は前記第一の複数の重りの重量および寸法と異なることである。 本発明の別の観点によると、回転部材を動的にバランスさせる方法が提供され る。この方法では、回転構造内の第一の環状溝内に同一の寸法および重量の第一 の複数の重りを配置し、前記回転構造内の第二の環状溝内に同一の寸法および重 量であり前記第一の複数の重りとは寸法および重量が異なる第二の複数の重りを 配置し、前記第一および第二の環状溝（３４、３５）内で前記第一および第二の 複数の重りが自由に移動できる状態で前記回転構造を回転させる。 本発明のさらに別の観点によると、回転部材のアンバランスに対抗する方法を 提供する。この方法では、前記回転部材の軸に釣合い重り構造を配置し、この構 造の周囲の前記軸と同心の第一の環状溝に同一の重量および寸法をもつ第一の複 数の重りを配置し、この第一の複数の重りがそれぞれ前記第一の環状溝内を自由 に移動できるようにし、前記軸と同心で前記第一の環状溝の内側に配置された第 二の溝に同一の重量および寸法の第二の複数の重りを配置し、この第二の複数の 重りがそれぞれ前記第二の環状溝内を自由に移動できるようにし、前記第二の複 数の重りは前記第一の複数の重りと異なる重量および寸法にする。 本発明のさらに別の観点によると、回転部材のアンバランスに対抗する方法を 提供する。この方法では、第一および第二の環状溝が設けられそれぞれの環状溝 内に配置された可動重りが自由に移動できる構造部材の第一の半分を回転部材に 配置し、この第一の半分の前記第一および第二の環状溝と対称な第三および第四 の環状溝が設けられた前記構造部材の第二の半分を前記回転部材に配置し、前記 第一の半分と前記第二の半分とを接続し、前記回転部材を回転させて前記可動重 りを前記溝内で自律的に配置させて前記アンバランスを実質的にすべて取り除く 。 本発明のさらに別の観点によると、釣合い重り装置が提供される。この装置は 、シャフトと、このシャフト内に形成された少なくとも二つの溝とを備え、この 溝は前記シャフトの軸と同心で一方が他方の内側に形成され、外側の溝は前記シ ャフトの外側より内側に形成され、それぞれの溝に自由に移動可能な重りが配置 され、この重りを前記溝内で保持する手段を備える。 本発明のさらに別の観点によると、軸のまわりに回転可能な釣合い重り構造部 材が提供される。この構造部材内には少なくともひとつの溝が前記軸と同心に設 けられ、少なくともひとつの重りがこの溝内を移動可能であり、前記構造部材が 前記軸のまわりに回転したときに、前記重りが前記軸から上に延びる鉛直放射方 向の線の一方の側から他方の側に移動するまで、前記重りを前記溝に対して安定 に保持する手段を備える。 本発明のさらに別の観点によると、水を蓄えて軸を中心として回転可能なシリ ンダと、前記軸と同心に取り付けられる少なくともひとつの円筒状釣合い重り装 置とを備え、この釣合い重り装置は、少なくとも二つの通路と、この二つの通路 のそれぞれの内部に設けられた可動重りとを含み、前記二つの通路の一方に設け られた前記可動重りはすべて実質的に同じ寸法であり、前記二つの通路の他方に 設けられた前記可動重りはすべて実質的に同じ寸法であり、前記他方の通路の可 動重りは前記一方の通路の可動重りと寸法が異なる洗濯機が提供される。 本発明のさらに別の観点によると、水を蓄えて軸を中心として回転可能なシリ ンダと、前記軸と同心に取り付けられる少なくともひとつの円筒状釣合い重り装 置とを備え、この釣合い重り装置は可動重りを保持する少なくともひとつの通路 を含み、この可動重りは前記釣合い重り装置と共に回転して前記通路に対して相 対的に移動可能であり、前記通路内にすべての重りは実質的に同じ寸法である洗 濯機が提供される。 本発明のさらに別の観点によると、回転部材の軸に同心に接続されて動作する 釣合い装置が提供される。この装置は、軸を中心として周辺に設けられた少なく ともひとつの通路と、この通路内に設けられこの通路内を相対的に移動可能な複 数の重りと、前記釣合い装置があらかじめ定められた回転速度に達するまで前記 複数の重りを前記通路に対して実質的に安定に保持する手段とを備える。 本発明のさらに別の観点によると、自動車その他の車軸が提供される。この車 軸は軸を中心として回転可能であり、この車軸に動作的に接続されてこの車軸の 軸のまわりに設けられた通路を含む釣合い装置と、この通路内に設けられこの通 路内を移動可能な複数の重りとを備え、前記通路内の重りは実質的に同一寸法で ある。 本発明のさらに別の観点によると、回転可能なクランクアャフトに動作的に接 続された少なくともひとつのピストンを備えたコンプレッサが提供される。この コンプレッサは、前記クランクシャフトに動作的に接続されたその周囲に前記ク ランクシャフトの軸を中心とする通路を備え、この通路にはこの通路に対して相 対的に移動可能な複数の重りを備え、この複数の重りはそれぞれ実質的に同一の 寸法である。 〔図面の簡単な説明〕 本発明の実施例について添付図面を用いて説明する。 図１は本発明による釣合い重り装置の第一実施例を示す概略的な横断面図。 図２は図１のII−IIからの端面図。 図３は本発明による釣合い重り装置の第二実施例を示す概略的な横断面図。 図４は図３のIV−IVからの端面図。 図５は本発明による釣合い重り装置の別の実施例を示す概略的な横断面図。 図６は本発明による釣合い重り装置のさらに別の実施例を示す概略的な横断面 図。 図７は図６に示した装置の横断面図であり、その動作位置を示す図。 図８Ａおよび図８Ｂは本発明のさらに別の実施例をシャフトに取り付けた状態 を示す端面図であり、それぞれ釣合い重り装置をシャフトに取り付けた状態と取 り外した状態とを示す図。 図９はさらに別の実施例の概略的な側面図であり、本発明による釣合い重り装 置がシャフト内で動作するように配置された状態を示す図。 図１０は図９のＸ−Ｘに沿った概略的な端面図であり、装置が配置されている シャフトの回転中における可動重りの位置を表す図。 図１１は本発明による釣合い重り装置を示す図であり、装置の軸から放射する 方向の垂直面を示す図。 図１２は本発明のさらに別の実施例における球保持装置の概略的な断面図。 図１３は本発明のさらに別の実施例における球保持ピン装置の概略的な断面図 。 図１４は本発明による釣合い装置の二つの例を示す断面図であり、通常のボー ルベアリングと共に用いることができる部材を示す図。 図１５Ａは釣合い装置が取り付けられた洗濯機の洗濯槽の外観を概略的に示す 図。 図１５Ｂは図１５Ａの１５Ｂ−１５Ｂから見た概略的な図。 図１５Ｃは図１５Ａの１５Ｃ−１５Ｃから見た概略的な図。 図１６は自動車の後端から見た駆動車軸およびディファレンシャルを概略的に 示す図。 図１７は本発明により取り付けられた釣合い装置を備えたコンプレッサのピス トンに接続された典型的なクランクシャフトを示す図。 〔実施例の説明〕 図面を参照すると、本発明による釣合い重り装置を図１の符号１０により示す 。この装置は環状の溝１１、１２、１３、１４および１５を備え、向かいあって 配置された溝１１、１５が同等で、向かいあって配置された溝１２、１４が同等 であることが便利である。 複数の重り２１、２２、２３、２４、２５はボール状の球形であることが便利 であり、それぞれ溝１１、１２、１３、１４、１５に取り付けられる。各溝内の 複数の重りはすべて寸法も重さも同じである。すなわち、溝１１内の重り２１（ 複数）はすべて同一の寸法および重量であり、溝１２内の重り２２（複数）もす べて同一の寸法および重量であり、他も同様である。しかし、少なくとも二つの 溝の間ではその重りの寸法も重量も異なる。すなわち、溝１３内の重り２３は溝 １４内の重り２４より大きく重いことが望ましい。 球形の重り２１、２２、２３、２４、２５は、釣合い重り装置１０の周囲近く をそれぞれの溝１１、１２、１３、１４、１５に沿って自由に移動することがで きる。重りとそれぞれの溝との間の摩擦を削減し、また釣合い重り装置が動作す るときに重りにより生じる雑音を削減するため、釣合い重り装置１０にはシリコ ン潤滑剤３０が塗布される。 球形の重り２１、２２、２３、２４、２５は焼結炭化物合金のような硬質材料 により製造される。同様に、溝１１、１２、１３、１４、１５もまた硬質に形成 される。硬質にするのは重りまたは溝が平べったく変形することを防止するため であり、このような変形があると、重りが溝内を自由に移動できなくなり、重り の釣合い移動の有効性が低下するからである。 〔動作〕 動作中は、釣合い重り装置１０がシャフト３２に取り付けられ、この釣合い重 り装置１０とシャフト３２との間のキイ３１を用いることにより、釣合い重り装 置１０がシャフト３２に固定されてこのシャフト３２と共に回転する。バランス がくずれた状態を引き起こすアンバランス部材３３の動作が開始され、シャフト ３２は図示したようにアンバランス部材３３および釣合い重り装置１０と共に回 転する。 バランスのくずれた状態は部材３３によって生じており、溝１１、１２、１３ 、１４、１５のそれぞれの球形の重り２１、２２、２３、２４、２５は、移動し てバランスのくずれた状態に釣り合うように動作する。 球形の重りが移動する原理を詳しく説明することは困難であるが、経験的なデ ータから法則が見いだされ、釣合い重り装置１０の最適な動作を予測することが できると考えられている。以下の説明は予測に基づいているが、現在のところ知 られていない情報が得られれば、以下の説明は袖強、修正または変更されること になろう。 溝１３内の大きな重り２３は、部材３３のバランス状態からの大きなくずれを 取り除くと考えられる。溝１２、１４内のいくらか小さい重り２２、２４は、部 材３３のバランス状態からのいくらか小さいくずれを取り除くように動作する。 溝１１、１５内の最も小さい重り２１、２５は、部材３３のバランス状態からの 最も小さいくずれを取り除くように動作する。したがって、「微細チューニング 」、すなわち個々の溝に配置された複数の大きさの異なる重りの動的な条件によ りアンバランスを取り除き、大きさの異なる重りが程度の異なるアンバランスを 最適に取り除くことにより、部材３３のバランス状態からのくずれが全体として 取り除かれる。 図２を参照すると、この図は図１における最も左側の溝１１を示しており、シ ャフトの回転に合わせて調整したタイミングの光で照らしたときのようすを示す 。 重り２１は部材３３のアンバランスを相殺するような動的バランス位置にある。 この動的バランス位置では、重り２１が互いに接していないときに最適に動作す ることがわかっている。また、多くの重り２１が互いに接するようになると釣合 い動作が最適にはならず、構造または重さを変更することによる釣合い重り装置 １０の修正が必要となる。 図１および図２に示した実施例は、動的動作条件の下で部材３３に大きなアン バランスが生じる可能性のあるときに利用することができる。部材３３にそれほ ど大きなアンバランスが生じる可能性がないときには、溝およびそれに関連する 重りを２組まで減らし、それぞれの溝内のすべての重りの寸法および重さは等し く、第一の溝の重りは第二の溝の重りと寸法も重さも異なるようにし、第一の溝 の重りは大きなアンバランスを取り除くように動作し、第二の溝の重りは小さい アンバランスを取り除くように動作するようにする。 図３および図４には、図３に示した幅「Ｗ」が制限されているときに適した実 施例を示す。この実施例では、三つの溝３４、３５、３６が設けられ、これらの 溝３４、３５、３６にそれぞれ球形の重り４０、４１、４２が取り付けれる。溝 ３４内の重り４０はすべて同一の寸法および重さである。溝３５内の重り４１も またすべて同一の寸法および重さであり、溝３６内の重り４２も同一の寸法およ び重さである。しかし、溝３４内の重り４０は溝３５内の重り４１より大きくて 重く、さらに、重り４１は溝３６内の重り４２より大きくて重い。動作状態にお いてシャフト３２の回転中に部材３３でアンバランスが発生した場合には、重り ４０、４１、４２はアンバランスに対向する位置にあるものとする。図４に例示 した重り４０、４１、４２の位置は、アンバランスが最適に除去される位置であ る。すなわち、上述したように、各溝の重りは互いに接してはいない。 本発明の別の実施例を図５に示す。この実施例もまた幅「Ｗ」に制限がある場 合のものであり、溝４３、４４、４５にはそれぞれ、自由に移動できる複数の円 筒ディスク状の重り５０、５１、５２が配置される。溝４３、４４、４５は、ハ ブ６０上にスペーサ６１、６２、６３を介して配置されたデバイダ５３、５４、 ５５により形成される。筐体６４の内側にはシリコン潤滑剤３０が塗布され、閉 じ蓋７０が押さえねじ７１により筐体６４に接続される。 動作時には、図１を参照して説明したと同様に、筐体６４が回転シャフト３２ に固定的に取り付けられる。部材３３によりアンバランスが生じると、そのアン バランスとの釣合いがとれるまで、円筒形の重り５０、５１、５２が溝４３、４ ４、４５内を自由に動く。円筒形の重り５０、５１、５２の側部にはわずかに曲 げが設けられ、重り５０、５１、５２が最小の領域でデバイダ５３、５４、５５ に接するようになっている。これにより、デバイダ５３、５４、５５、シリコン 潤滑剤６５および重り５０、５１、５２の間に生じる可能性のある吸引の影響を なくすことができる。円筒形またはディスク状の重り５０、５１、５２は、図１ および図３のそれぞれの実施例における球形の重りの場合と同様に、デバイダ５ ３、５４、５５の間の溝４３、４４、４５内をできるだけ自由に動くことが望ま しい。 本発明のさらに別の実施例を図６および図７に示す。図６は四つの溝を示し、 図７は三つの溝のみを示す。この実施例では釣合い重り装置７０が軸７１、７２ の双方に対して対称形であり、図１に示した実施例と同様にシャフト３２に取り 付けられる（図７）。 ただしこの実施例では、堅い材料片からできた中央部材７３の両面に多数の環 状溝７４が機械形成される。球形の重り（図７）が溝８０、８１、８４内に取り 付けられ、最も外側の溝８０に取り付けられる重りは最も大きく、最も内側の溝 ８３に取り付けられる重りは最も小さい。溝７４のそれぞれにシリコン潤滑剤を 塗布した後に、二つの終端プレート８１を中央部材７３に押さえねじ８２を用い て取り付ける。動作は図３に示した実施例と同等であり、部材３３にアンバラン スが生じたときに、各溝の重りがそのアンバランスを取り除く位置に移動する。 これも何故かは現在のところわかっていないが、それぞれの実施例において、 各溝には７個の重りを設けることが最適であることがわかっている。ただし、そ れより多くても少なくても、種々の動作状態で種々のアンバランスを取り除くた めには有効であると考えられる。 経験則が出願人の製品開発に役立っている。バランスをくずす部材から釣り合 い重り装置によって取り除くことのできるアンバランスの量は、その釣合い重り 装置の各溝の重りの総和となることがわかっている。 本発明のさらに別の実施例を図８Ａおよび図８Ｂに示す。この実施例では、本 発明による釣合い重り装置７４が二つの部分９０、９１により形成される。これ らの部分９０、９１は押さえねじ９２、９３によりシャフト３２に取り付けられ 、押さえねじ９２、９３を外すことによりシャフト３２から自由に取り外すこと ができる。この実施例は特に、回転シャフト３２またはバランスをくずす部材３ ３に最小限の修正が必要となるような用途に有用である。それどころか、可能な 位置であればどこにでも、釣合い重り装置７４をシャフト３２に簡単に取り付け ることができる。すなわち、釣合い重り装置７４を合わせ、押さえねじ９２、９ ３で装置７４をシャフト３２にしっかりと結合させることができる。 図９および図１０はさらに別の実施例を示す。この実施例では、釣合い重り装 置７４が回転シャフト３２の内部に取り付けられるようになっている。図９に示 すように、溝１００、１０１、１０２はシャフト３２の硬質材料内に直接に機械 加工され、球形の重り１０３、１０４、１０５がその内部に直接に自由に相対移 動できるように配置される。カバー１１０がシャフト３２に接続され、重り１０ ３、１０４、１０５がそこに保持される。動作時にバランスをくずす部材３３（ 図１）またはシャフト３２自身のいずれかでバランスくずれの状態が発生すると 、重り１０３、１０４、１０５が自分自身で図１０に示したような配置に向かう 。このような位置では、動的動作条件下での重り１０３、１０４、１０５の位置 により、シャフト３２およびまたは部材３３の釣合いがとれる。 ある条件下、特に釣合い重り装置１０が低回転の場合には、重り２１が溝１１ の内径に沿った部分のうち最も高い位置にある点を越えるまで、すなわち図１１ に示した放射方向の線２５の一方の側から他方の側に運ばれるまで、あるいは重 り２１が溝１１の外側面に接してある程度の摩擦力が生じ、重り２１が溝１１と 共に動きだすようになるまで、重り２１（図１１）は溝１内の実質的に安定な位 置に留まる傾向がある。動作速度になると、重りは最小の移動により速やかに自 ら再配列し、どのようなアンバランス状態に対しても所望のバランスを得ること ができる。例えば、釣合い重り装置が高速回転しているときには、溝内の重り２ １は自ら速やかに再配列し、装置内のどのようなアンバランスをも相殺できる。 しかし、低速では常にそのようになるわけではないので、重りを溝と共に動かす 手段、あるいは、少なくとも、溝がその軸のまわりに回転したときにその溝と共 に重りを動かすように重りに力を供給する手段を用いることが便利である。 アンバランスを取り除くとき、どのような遅延も望ましいものではない。例え ば、バランスのとれた状態で回転しているシャフトが急激にバランスのとれない 状態になると、システムに損傷が生じる前にバランスのくずれた状態を取り除く ことができる程度に十分に速やかに重り２１が動くことはできないと考えられる 。 バランスのくずれた状態を取り除くためにシステムが応答するための即応性を 改善する手段として、種々の形式のものを用いることができる。例えば、溝１１ に物を置き、重り２１に力を加えて重り２１を図示した安定位置から部材１０の 「てっぺん」の位置に動かし、部材１０の軸２６から延びる放射方向の線２５の 一方の側から他方の側に動かすことが考えられる。また、これとは別に、機械的 または電気的な手段を用いることもできる。 図１１を参照すると、重り２１の溝１１内を動かし始めるため、動作開始時に 重り２１にある程度の力を加えるような物質を溝１１内に設け、この物質により 重り２１の移動を開始させる。そのような物質としては、例えば、グリースのよ うな重りの回転移動を引き起こす程度の密度をもつ液体を用いることができる。 そのような物質のずべてを表す網羅的なリストはすぐにはできないが、そのよう なリストには、重り２１の移動を開始させるどのような物質を含んでもよい。そ のような物質として砂を含むこともできるが、砂は汚染の原因となる可能性があ り、また、溝１１内の重り２１に付着して重りの動きの即応性が要求されるわけ ではない通常の動作に影響を与える可能性がある。 釣合い重り装置１０の外部から重りの移動を開始させることもできる。例えば 、重り２１が磁性材料でできている場合には、アンバランス状態となったときに 重り２１が速やかに動くことができるように、外部プローブ（図示せず）から重 り２１に適当な磁界を与えることもできる。これにより、重り２１の回転時間が 削減され、アンバランスの状況を取り除くことができ、アンバランスとなった装 置が損傷するおそれを削減することができる。 釣合い重り装置１００が示された図１２を参照する。液体１０１が釣合い重り 装置１００に加えられ、そのレベル１０２は球形の可動重り１０３の上にきてい る。重り１０３が内部を動く溝１１０にはＶ字溝１０４が形成される。Ｖ字溝１ ０４には複数の通路１１１が設けられ、この通路１１１は溝１０４から液体貯蔵 容器（図示せず）に延びている。 動作時に釣合い重り装置１００が回転を開始すると、液体１０３は溝１１０と 共に回転しようとし、このため、重り１０３を溝１１０と共に回転させようとす る力が生じる。釣合い重り装置の回転速度が増加すると、液体に加わる遠心力が 増加する。これにより液体１０１が通路１１１を通過して排出され、重り１０３ の動きへの影響がなくなる。このとき重り１０３は、釣合い重り装置１００と同 じ速度で回転する。これは上述した理由で都合がよい。すなわち、重り１０３が 速やかに動き、発生したいかなるアンバランスも急速に補正することができる。 本発明のさらに別の実施例を図１３を参照して説明する。釣合い装置２００は 球形の可動重り２０１を備え、また、放射方向の内側に向いた開口２０４内にば ねにより取り付けられたピン２０２を備える。圧縮ばね２０３がピン２０２に作 動し、そのピン２０２を図示した外側の位置に押し出す。これにより、釣合い装 置の回転時に重り２０１の動きを阻止する。 釣合い装置２００が回転を始めると、ピン２０２が重り２０１を溝２０５と共 に回転させる。速度が増加すると、ピン２０２に作用する遠心力によりピン２０ ２が開口２０４内の方向に動く。これにより、重り２０１が溝２０５内を自由に 回転できるようになり、釣合い装置２００が取り付けられている回転する機械の アンバランスに対応した位置に自由に動くことができるようになる。 図１４は本発明の二つの実施例を概略的に示す。これらの実施例は、それぞれ 別々に、ベアリング３００と共に用いられる。ベアリング３００には、少ない摩 擦でシャフト３０２が回転できるように取り付けられた標準的な球３０１を備え る。図１４では、二つの異なる装置を便宜的にひとつの図に示している。シャフ ト３０２のアンバランスを取り除くため、釣合い装置３０３または３０４のいず れを用いることもできる。 釣合い装置３０３はシャフト３０２と共に回転するように接続され、球形の可 動重り３０５、３０７、３０８がシャフト３０２の軸３０６を中心とする同心円 上を軸３０６の方向を横切る回転面を形成するように動く。釣合い装置３０４の 場合には、球形の重り３１０、３１１、３１２が周囲を回転し、シャフト３２の 軸３０６の長さ方向すなわち平行に回転面を形成する。 重り３０５、３０７、３０８は直径が異なり、これは重り３１０、３１１、３ １２の直径についても同様である。どちらの構成も、シャフト３０２およびベア リング３００を含んで使用されるシステムの幾何学的構造に依存して使用できる 。 次に、図１５Ａを参照する。この図は、通常の洗濯機の水を溜めるシリンダ、 すわなち洗濯槽４００を示す。二つの釣合い装置４０２、４０３を洗濯槽４００ に接続し、動作中のあらゆるアンバランスを取り除く。ただし、当然に、ひとつ でもアンバランスを取り除くには十分である。二つの釣合い装置４０２、４０３ はその形状が異なっていてもよい。 図１５Ｂを参照すると、釣合い装置４０２には複数の溝４０３、４０３が形成 され、これらは軸４０６の周囲に軸４０６の長さ方向に沿って平行に配置される 。球形の可動重り４０７、４０８が溝４０４、４０５内に取り付けられ、洗濯槽 ４００が回転したときにアンバランスを取り除く。 これとは別に、釣合い装置４０２は、軸４０６を横切る面に機械加工された溝 ４０９、４１０を備えることもできる。重り４１１、４１２は対応する溝４０９ 、４１０内を移動でき、洗濯槽４００が軸４０６のまわりに回転するときのアン バ ランスを取り除くことができる。 本発明のさらに別の実施例を図１６に示す。この図は、自動車５００の後端を 概略的に示す。ギアボックスまたはディファレンシャル５０１にはそこから外側 に延びる二つの車軸５０２、５０３が設けられ、後輪５０４、５０５に接続され る。後輪５０４、５０５もまた当然に、自動車が走行するときには車軸５０２、 ５０３と共に回転する。 このシステムにもアンバランスが生じることがある。例えば、タイヤがパンク するなどの種々の理由により、後輪５０４、５０５のバランスがくずれることが ある。これは特にフォーミュラレース用の自動車の場合に顕著である。このよう な自動車では、サーキットを通して速度が非常に大きく変化し、タイヤには大き く変動する力が加わる。 アンバランスを修正するため、釣合い装置５０６、５０７を車軸５０２、５０ ３に取り付ける。ひとつの車軸に対して釣合い装置がひとつだけでもよい。これ らは、車軸５０２、５０３が図示したように軸方向およびギアボックスまたはデ ィファレンシャル５０１のまわりの双方に回転すると、上述したと同様の方法に より機能する。この場合、ギアボックスまたはディファレンシャル５０１のまわ りの回転はそれほど問題ではなく、図１６に示したように、釣合い装置５０８、 ５０９を車軸５０２、５０３に取り付けることが便利である。 図１７を参照すると、この図はクランクシャフト６００を示し、このクランク シャフト６００はクランクピン６０５を備え、このクランクピン６０５にピスト ンロッド６０１が取り付けられ、このピストンロッド６０１がピストン６０２に 接続される。ピストン６０２は、例えばコンプレッサ内で使用される。二つの釣 合い装置６０３、６０４が、図示のようにクランクシャフト６００に接続される 。それぞれの動作は上述の動作と同等であり、上述のようにシステム内のアンバ ランスを連続的に取り除くことができる。 本発明の釣合い重り装置は金属材料により製造されることが望ましいが、釣合 い重り装置をどのように利用するかの動作条件により、他の材料、例えば合成材 料構造やプラスチックなどを用いることもできる。 本発明のいくつかの実施例について説明したが、これらの実施例は本発明の一 例を示したものであり、請求の範囲で定義された範囲を限定するものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年６月３０日 【補正内容】 明細書 重み補償方法および装置 〔序〕 本発明はバランスをとる方法および装置に関し、特にバランスのとれていない 回転体を動的にバランスさせるための方法および装置に関する。 〔発明の背景〕 バランスがとれていない状態の回転体をバランスさせるための種々の装置が知 られている。そのような装置では一般に、あらかじめ定められた重量の釣合い重 りを用い、回転軸に対して回転体のアンバランスの位置とは逆側のあらかじめ定 められた位置に配置する。アンバランスの大きさは一般には既知であり、したが っで、必要な釣合い重りの重量および位置を計算でき、重りを既知のアンバラン スに対抗して作用する位置に配置することができる。このような装置の性能は多 くの場合には満足できるものであるが、利用分野によっては精度あるいは有用性 の点で不十分である。 動的な条件下、すなわち物体が軸のまわりに回転し外部条件その他により回転 体内のアンバランスが拡大する場合には、従来技術では十分に対応することはで きない。例えば、ドリルビットやドリルストリングでは、動作中の振動により引 き起こされた力により、ひどいアンバランスが生じることがある。このようなア ンバランスを消す技術としては、米国特許第４９０５７７６号（ベイネット他） に開示されたものがある。ベイネットらは、周囲に多数の環状溝すなわち軌道輪 を軸方向に設けた振動減衰アセンブリを開示している。それぞれの軌道輪には複 数の球またはローラーが配置される。軌道輪の大きさはすべて同じであり、それ がこの技術の特徴である。球またはローラーは軌道輪に沿って自由に動くことが でき、アンバランスな力と逆に作用する。 さらに、同様の構造が米国特許第４６７４３５６号（キルゴア）に開示されて いる。キルゴアは、外側周囲面に形成された軌道輪内に複数の球を自由に移動さ せ、この球を回転部材のアンバランスに釣り合わせる技術を開示している。 しかし、このような従来技術には欠点がある。ベイネットらの特許は、回転体 から大きなアンバランスを取り除く点では満足できるものであるが、バランス装 置の長さが限定されるようなよくある用途では利用が困難である。同様にベネッ トらの特許では、一般にドリルストリングから大きなアンバランスを取り除くこ とについては満足できるが、残留しているアンバランス、特にアンバランスに対 抗するために軌道輪内の球がその最適の位置に配置されたときに残っているアン バランスについては、そのすべてまたは大部分を取り除くことはできない。 この後者の問題はまた、上述したキルゴアの特許でも避けることができない。 キルゴアは、シャフトの両端にそれぞれ一方が配置された二つの釣合い重り構造 を開示しており、シャフトのアンバランスまたはシャフトと共に移動可能な回転 構造のアンバランスな力を相殺する。球がその最適位置に配置されでいないとき には、シャフトのアンバランスを取り除くことはできない。 オランダの文献ＮＬ、Ｃ９７０５９（フレーム・エスエイ）には、二つの周囲 軌道輪とそれぞれの軌道輪に配置された可動重りとを備えた洗濯機が開示されて いる。しかし、それらの重りは同等であり、大きさが異なるものではない。この 文献に示された技術では上述したベイネットらの特許と同様の欠点を免れること ができず、フレーム・エスエイの示した技術やベイネットらの示した技術を使用 しても、小さいアンバランスを取り除くことはできない。 〔発明の概要〕 本発明のひとつの観点によると、ひとつの回転軸を中心として回転可能な釣合 い重り構造部材が提供される。この構造部材は、前記回転軸を中心としてこの回 転軸のまわりに設けられた第一および第二の環状溝（３４、３５）と、前記第一 の環状溝（３４）内を自由に移動可能な第一の複数の重り（４０）と、前記第二 の環状溝（３５）内を自由に移動可能な第二の複数の重り（４１）とを備え、前 記第一の環状溝（３４）内の前記第一の複数の重り（４０）は実質的に同一の重 量および寸法であり、前記第二の環状溝（３５）内の前記第二の複数の重り（４ １）もまた実質的に同一の重量および寸法である。ここで本発明の特徴とすると ころは、前記第二の環状溝（３５）内の前記第二の複数の重り（４１）の重量お よび寸法は前記第一の環状溝（３４）内の前記第一の複数の重り（４０）の重量 および寸法と異なることである。 本発明の別の観点によると、回転部材を動的にバランスさせる方法が提供され る。この方法は、回転構造内の第一の環状溝（３４）内に同一の寸法および重量 の第一の複数の重り（４０）を配置し、前記回転構造内の第二の環状溝（３５） 内に同一の寸法および重量の第二の複数の重り（４１）を配置し、前記第一およ び第二の環状溝（３４、３５）内で前記第一および第二の複数の重りが自由に移 動できる状態で前記回転構造を回転させる。ここで本発明の特徴とするところは 、前記第二の環状溝（３５）内の前記第二の複数の重り（４１）の重量および寸 法は前記第一の環状溝（３４）内の前記第一の複数の重り（４０）の重量および 寸法と異なることである。 本発明のさらに別の観点によると、水を蓄えて軸（４０６）を中心として回転 可能なシリンダ（４００）と、前記軸（４０６）と同心に取り付けられた少なく ともひとつの釣合い重り構造部材（４０２）とを備え、前記釣合い重り構造部材 （４０２）は、少なくとも二つの通路（４０４、４０５）と、この二つの通路（ ４０４、４０５）のそれぞれの内部に設けられた可動重り（４０７、４０８）と を含み、前記二つの通路の一方（４０５）に設けられた前記可動重り（４０７） はすべて実質的に同じ寸法であり、前記二つの通路の他方（４０４）に設けられ た前記可動重り（４０８）はすべて実質的に同じ寸法である洗濯機において、前 記他方の通路（４０４）の可動重り（４０８）は前記一方の通路（４０５）の可 動重り（４０５）と寸法が異なることを特徴とする洗濯機が提供される。 〔図面の簡単な説明〕 本発明の実施例について添付図面を用いて説明する。 図１は本発明による釣合い重り装置の第一実施例を示す概略的な横断面図。 図２は図１のII−IIからの端面図。 図３は本発明による釣合い重り装置の第二実施例を示す概略的な横断面図。 図４は図３のIV−IVからの端面図。 図５は本発明による釣合い重り装置の別の実施例を示す概略的な横断面図。 図６は本発明による釣合い重り装置のさらに別の実施例を示す概略的な横断面 図。 図７は図６に示した装置の横断面図であり、その動作位置を示す図。 図８Ａおよび図８Ｂは本発明のさらに別の実施例をシャフトに取り付けた状態 を示す端面図であり、それぞれ釣合い重り装置をシャフトに取り付けた状態と取 り外した状態とを示す図。 図９はさらに別の実施例の概略的な側面図であり、本発明による釣合い重り装 置がシャフト内で動作するように配置された状態を示す図。 図１０は図９のＸ−Ｘに沿った概略的な端面図であり、装置が配置されている シャフトの回転中における可動重りの位置を表す図。 図１１は本発明による釣合い重り装置を示す図であり、装置の軸から放射する 方向の垂直面を示す図。 図１２は本発明のさらに別の実施例における球保持装置の概略的な断面図。 図１３は本発明のさらに別の実施例における球保持ピン装置の概略的な断面図 。 図１４は本発明による釣合い重り構造部材の二つの例を示す断面図であり、通 常のボールベアリングと共に用いることができる部材を示す図。 図１５Ａは釣合い重り構造部材が取り付けられた洗濯機の洗濯槽の外観を概略 的に示す図。 図１５Ｂは図１５Ａの１５Ｂ−１５Ｂから見た概略的な図。 図１５Ｃは図１５Ａの１５Ｃ−１５Ｃから見た概略的な図。 図１６は自動車の後端から見た駆動車軸およびディファレンシャルを概略的に 示す図。 図１７は本発明により取り付けられた釣合い重り構造部材を備えたコンプレッ サのピストンに接続された典型的なクランクシャフトを示す図。 〔実施例の説明〕 図面を参照すると、本発明による釣合い重り装置を図１の符号１０により示す 。この装置は環状の溝１１、１２、１３、１４および１５を備え、向かいあって 配置された溝１１、１５が同等で、向かいあって配置された溝１２、１４が同等 であることが便利である。 複数の重り２１、２２、２３、２４、２５はボール状の球形であることが便利 であり、それぞれ溝１１、１２、１３、１４、１５に取り付けられる。各溝内の 複数の重りはすべて寸法も重さも同じである。すなわち、溝１１内の重り２１（ 複数）はすべて同一の寸法および重量であり、溝１２内の重り２２（複数）もす べて同一の寸法および重量であり、他も同様である。しかし、少なくとも二つの 溝の間ではその重りの寸法も重量も異なる。すなわち、溝１３内の重り２３は溝 １４内の重り２４より大きく重いことが望ましい。 球形の重り２１、２２、２３、２４、２５は、釣合い重り装置１０の周囲近く をそれぞれの溝１１、１２、１３、１４、１５に沿って自由に移動することがで きる。重りとそれぞれの溝との間の摩擦を削減し、また釣合い重り装置が動作す るときに重りにより生じる雑音を削減するため、釣合い重り装置１０にはシリコ ン潤滑剤３０が塗布される。 球形の重り２１，２２、２３、２４、２５は焼結炭化物合金のような硬質材料 により製造される。同様に、溝１１、１２、１３、１４、１５もまた硬質に形成 される。硬質にするのは重りまたは溝が平べったく変形することを防止するため であり、このような変形があると、重りが溝内を自由に移動できなくなり、重り の釣合い移動の有効性が低下するからである。 〔動作〕 動作中は、釣合い重り装置１０が釣合い重り構造部材としてシャフト３２に取 り付けられ、この釣合い重り装置１０とシャフト３２との間のキイ３１を用いる ことにより、釣合い重り装置１０がシャフト３２に固定されてこのシャフト３２ と共に回転する。バランスがくずれた状態を引き起こすアンバランス部材３３の 動作が開始され、シャフト３２は図示したようにアンバランス部材３３および釣 合い重り装置１０と共に回転する。 バランスのくずれた状態は部材３３によって生じており、溝１１、１２、１３ 、１４、１５のそれぞれの球形の重り２１、２２、２３、２４、２５は、移動し てバランスのくずれた状態に釣り合うように動作する。 球形の重りが移動する原理を詳しく説明することは困難であるが、経験的なデ ータから法則が見いだされ、釣合い重り装置１０の最適な動作を予測することが できると考えられている。以下の説明は予測に基ついているが、現在のところ知 られていない情報が得られれば、以下の説明は補強、修正または変更されること になろう。 溝１３内の大きな重り２３は、部材３３のバランス状態からの大きなくずれを 取り除くと考えられる。溝１２、１４内のいくらか小さい重り２２、２４は、部 材３３のバランス状態からのいくらか小さいくずれを取り除くように動作する。 溝１１、１５内の最も小さい重り２１、２５は、部材３３のバランス状態からの 最も小さいくずれを取り除くように動作ずる。したがって、「微細チューニング 」、すなわち個々の溝に配置された複数の大きさの異なる重りの動的な条件によ りアンバランスを取り除き、大きさの異なる重りが程度の異なるアンバランスを 最適に取り除くことにより、部材３３のバランス状態からのくずれが全体として 取り除かれる。 図２を参照すると、この図は図１における最も左側の溝１１を示しており、シ ャフトの回転に合わせて調整したタイミングの光で照らしたときのようすを示す 。重り２１は部材３３のアンバランスを相殺するような動的バランス位置にある 。この動的バランス位置では、重り２１が互いに接していないときに最適に動作 することがわかっている。また、多くの重り２１が互いに接するようになると釣 合い動作が最適にはならず、構造または重さを変更することによる釣合い重り装 置１０の修正が必要となる。 図１および図２に示した実施例は、動的動作条件の下で部材３３に大きなアン バランスが生じる可能性のあるときに利用することができる。部材３３にそれほ ど大きなアンバランスが生じる可能性がないときには、溝およびそれに関連する 重りを２組まで減らし、それぞれの溝内のすべての重りの寸法および重さは等し く、第一の溝の重りは第二の溝の重りと寸法も重さも異なるようにし、第一の溝 の重りは大きなアンバランスを取り除くように動作し、第二の溝の重りは小さい アンバランスを取り除くように動作するようにする。 図３および図４には、図３に示した幅「Ｗ」が制限されているときに適した実 施例を示す。この実施例では、三つの溝３４、３５、３６が設けられ、これらの 溝３４、３５、３６にそれぞれ球形の重り４０、４１、４２が取り付けれる。溝 ３４内の重り４０はすべて同一の寸法および重さである。溝３５内の重り４１も またすべて同一の寸法および重さであり、溝３６内の重り４２も同一の寸法およ び重さである。しかし、溝３４内の重り４０は溝３５内の重り４１より大きくて 重く、さらに、重り４１は溝３６内の重り４２より大きくて重い。動作状態にお いてシャフト３２の回転中に部材３３でアンバランスが発生した場合には、重り ４０、４１、４２はアンバランスに対向する位置にあるものとする。図４に例示 した重り４０、４１、４２の位置は、アンバランスが最適に除去される位置であ る。すなわち、上述したように、各溝の重りは互いに接してはいない。 本発明の別の実施例を図５に示す。この実施例もまた幅「Ｗ」に制限がある場 合のものであり、溝４３、４４、４５にはそれぞれ、自由に移動できる複数の円 筒ディスク状の重り５０、５１、５２が配置される。溝４３、４４、４５は、ハ ブ６０上にスペーサ６１、６２、６３を介して配置されたデバイダ５３、５４、 ５５により形成される。筐体６４の内側にはシリコン潤滑剤３０が塗布され、閉 じぶた７０が押さえねじ７１により筐体６４に接続される。 動作時には、図１を参照して説明したと同様に、筐体６４が回転シャフト３２ に固定的に取り付けられる。部材３３によりアンバランスが生じると、そのアン バランスとの釣合いがとれるまで、円筒形の重り５０、５１、５２が溝４３、４ ４、４５内を自由に動く。円筒形の重り５０、５１、５２の側部にはわずかに曲 げが設けられ、重り５０、５１、５２が最小の領域でデバイダ５３、５４、５５ に接するようになっている。これにより、デバイダ５３、５４、５５、シリコン 潤滑剤６５および重り５０、５１、５２の間に生じる可能性のある吸引の影響を なくすことができる。円筒形またはディスク状の重り５０、５１、５２は、図１ および図３のそれぞれの実施例における球形の重りの場合と同様に、デバイダ５ ３、５４、５５の間の溝４３、４４、４５内をできるだけ自由に動くことが望ま しい。 本発明のさらに別の実施例を図６および図７に示す。図６は四つの溝を示し、 図７は三つの溝のみを示す。この実施例では、釣合い構造部材７５が軸７６、７ ２の双方に対して対称形であり、図１に示した実施例と同様にシャフト３２に取 り付けられる（図７）。 ただしこの実施例では、堅い材料片からできた中央部材７３の両面に多数の環 状溝７７が機械形成される。球形の重り８５、８６、８８（図７）が溝８０、９ ５、８４内に取り付けられる。重り８５は最も外側の最も大きい溝８０に取り付 けられ、重り８８（図７）は最も内側の最も小さい溝８４内に取り付けられる。 それぞれの溝にシリコン潤滑剤を塗布した後に、二つの終端プレート８１を中央 部材７３に押さえねじを用いて取り付ける。動作は図３に示した実施例と同等で あり、部材３３にアンバランスが生じたときに、各溝の重りがそのアンバランス を取り除く位置に移動する。 これも何故かは現在のところわかっていないが、それぞれの実施例において、 各溝には７個の重りを設けることが最適であることがわかっている。ただし、そ れより多くても少なくても、種々の動作状態で種々のアンバランスを取り除くた めには有効であると考えられる。 経験則が出願人の製品開発に役立っている。バランスをくずす部材から釣り合 い重り装置によって取り除くことのできるアンバランスの量は、その釣合い重り 装置の各溝の重りの総和となることがわかっている。 本発明のさらに別の実施例を図８Ａおよび図８Ｂに示す。この実施例では、本 発明による釣合い重り構造部材７８が二つの部分９０、９１により形成される。 これらの部分９０、９１は押さえねじ９２、９３によりシャフト３２に取り付け られ、押さえねじ９２、９３を外すことによりシャフト３２から自由に取り外す ことができる。この実施例は特に、回転シャフト３２またはバランスをくずす部 材３３に最小限の修正が必要となるような用途に有用である。それどころか、可 能な位置であればどこにでも、釣合い重り構造部材７８をシャフト３２に簡単に 取り付けることができる。すなわち、釣合い重り構造部材７８を合わせ、押さえ ねじ９２、９３で部材７８をシャフト３２にしっかりと結合させることができる 。 図９および図１０はさらに別の実施例を示す。この実施例では、釣合い重り構 造部材８７が回転シャフト３２の内部に取り付けられるようになっている。図９ に示すように、溝１００、１０１、１０２はシャフト３２の硬質材料内に直接に 機械加工され、球形の重り１０３、１０４、１０５がその内部に直接に自由に相 対移動できるように配置される。カバー１１０がシャフト３２に接続され、重り １０３、１０４、１０５がそこに保持される。動作時にバランスをくずす部材３ ３（図１）またはシャフト３２自身のいずれかでバランスくずれの状態が発生す ると、重り１０３、１０４、１０５が自分自身で図１０に示したような配置に向 かう。このような位置では、動的動作条件下での重り１０３、１０４、１０５の 位置により、シャフト３２およびまたは部材３３の釣合いがとれる。 ある条件下、特に釣合い重り装置１０が低回転の場合には、重り２１が溝１１ の内径に沿った部分のうち最も高い位置にある点を越えるまで、すなわち図１１ に示した放射方向の線２５の一方の側から他方の側に運ばれるまで、あるいは重 り２１が溝１１の外側面に接してある程度の摩擦力が生じ、重り２１が溝１１と 共に動きだすようになるまで、重り２１（図１１）は溝１内の実質的に安定な位 置に留まる傾向がある。動作速度になると、重りは最小の移動により速やかに自 ら再配列し、どのようなアンバランス状態に対しても所望のバランスを得ること ができる。例えば、釣合い重り構造部材が高速回転しているときには、溝内の重 り２１は自ら速やかに再配列し、装置内のどのようなアンバランスをも相殺でき る。しかし、低速では常にそのようになるわけではないので、重りを溝と共に動 かす手段、あるいは、少なくとも、溝がその軸のまわりに回転したときにその溝 と共に重りを動かすように重りに力を供給する手段を用いることが便利である。 アンバランスを取り除くとき、どのような遅延も望ましいものではない。例え ば、バランスのとれた状態で回転しているシャフトが急激にバランスのとれない 状態になると、システムに損傷が生じる前にバランスのくずれた状態を取り除く ことができる程度に十分に速やかに重り２１が動くことはできないと考えられる 。 バランスのくずれた状態を取り除くためにシステムが応答するための即応性を 改善する手段として、種々の形式のものを用いることができる。例えば、溝１１ に物を置き、重り２１に力を加えて重り２１を図示した安定位置から部材１０の 「てっぺん」の位置に動かし、部材１０の軸２６から延びる放射方向の線２５の 一方の側から他方の側に動かすことが考えられる。また、これとは別に、機械的 または電気的な手段を用いることもできる。 図１１を参照すると、重り２１の溝１１内を動かし始めるため、動作開始時に 重り２１にある程度の力を加えるような物質を溝１１内に設け、この物質により 重り２１の移動を開始させる。そのような物質としては、例えば、グリースのよ うな重りの回転移動を引き起こす程度の密度をもつ液体を用いることができる。 そのような物質のずべてを表す網羅的なリストはすぐにはできないが、そのよう なリストには、重り２１の移動を開始させるどのような物質を含んでもよい。そ のような物質として砂を含むこともできるが、砂は汚染の原因となる可能性があ り、また、溝１１内の重り２１に付着して重りの動きの即応性が要求されるわけ ではない通常の動作に影響を与える可能性がある。 釣合い重り装置１０の外部から重りの移動を開始させることもできる。例えば 、重り２１が磁性材料でできている場合には、アンバランス状態となったときに 重り２１が速やかに動くことができるように、外部プローブ（図示せず）から重 り２１に適当な磁界を与えることもできる。これにより、重り２１の回転時間が 削 減され、アンバランスの状況を取り除くことができ、アンバランスとなった装置 が損傷するおそれを削減することができる。 釣合い重り構造部材１０６が示された図１２を参照する。液体１０７が釣合い 重り構造部材１０６に加えられ、そのレベル１０８は球形の可動重り１０３の上 にきている。重り１０３が内部を動く溝１１０にはＶ字溝１０９が形成される。 Ｖ字溝１０９には複数の通路１１１が設けられ、この通路１１１は溝１０９から 液体貯蔵容器（図示せず）に延びている。 動作時に釣合い重り構造部材１０６が回転を開始すると、液体１０７は溝１１ ０と共に回転しようとし、このため、重り１０３を溝１１０と共に回転させよう とする力が生じる。釣合い重り構造部材の回転速度が増加すると、液体に加わる 遠心力が増加する。これにより液体１０７が通路１１１を通過して排出され、重 り１０３の動きへの影響がなくなる。このとき重り１０３は、釣合い重り構造部 材１０６と同じ速度で回転する。これは上述した理由で都合がよい。すなわち、 重り１０３が速やかに動き、発生したいかなるアンバランスも急速に補正するこ とができる。 本発明のさらに別の実施例を図１３を参照して説明する。釣合い重り構造部材 ２００は球形の可動重り２０１を備え、また、放射方向の内側に向いた開口２０ ４内にばねにより取り付けられたピン２０２を備える。圧縮ばね２０３がピン２ ０２に作動し、そのピン２０２を図示した外側の位置に押し出す。これにより、 釣合い重り構造部材の回転時に重り２０１の動きを阻止する。 釣合い重り構造部材２００が回転を始めると、ピン２０２が重り２０１を溝２ ０５と共に回転させる。速度が増加すると、ピン２０２に作用する遠心力により ピン２０２が開口２０４内の方向に動く。これにより、重り２０１が溝２０５内 を自由に回転できるようになり、釣合い重り構造部材２００が取り付けられてい る回転する機械のアンバランスに対応した位置に自由に動くことができるように なる。 図１４は本発明の二つの実施例を概略的に示す。これらの実施例は、それぞれ 別々に、ベアリング３００と共に用いられる。ベアリング３００には、少ない摩 擦でシャフト３０２が回転できるように取り付けられた標準的な球３０１を備え る。図１４では、二つの異なる装置を便宜的にひとつの図に示している。シャフ ト３０２のアンバランスを取り除くため、釣合い重り構造部材３０３または３０ ４のいずれを用いることもできる。 釣合い重り構造部材３０３はシャフト３０２と共に回転するように接続され、 球形の可動重り３０５、３０７、３０８がシャフト３０２の軸３０６を中心とす る同心円上を軸３０６の方向を横切る回転面を形成するように動く。釣合い重り 構造部材３０４の場合には、球形の重り３１０、３１１、３１２が周囲を回転し 、シャフト３２の軸３０６の長さ方向すなわち平行に回転面を形成する。 重り３０５、３０７、３０８は直径が異なり、これは重り３１０、３１１、３ １２の直径についても同様である。どちらの構成も、シャフト３０２およびベア リング３００を含んで使用されるシステムの幾何学的構造に依存して使用できる 。 次に、図１５Ａを参照する。この図は、通常の洗濯機の水を溜めるシリンダ、 すわなち洗濯槽４００を示す。二つの釣合い重り構造部材４０２、４０３を洗濯 槽４００に接続し、動作中のあらゆるアンバランスを取り除く。ただし、当然に 、ひとつでもアンバランスを取り除くには十分である。二つの釣合い重り構造部 材４０２、４０３はその形状が異なっていてもよい。 図１５Ｂを参照すると、釣合い重り構造部材４０２には複数の溝４０３、４０ ３が形成され、これらは軸４０６の周囲に軸４０６の長さ方向に沿って平行に配 置される。球形の可動重り４０７、４０８が溝４０４、４０５内に取り付けられ 、洗濯槽４００が回転したときにアンバランスを取り除く。 これとは別に、釣合い重り構造部材４０２は、軸４０６を横切る面に機械加工 された溝４０９、４１０を備えることもできる。重り４１１、４１２は対応する 溝４０９、４１０内を移動でき、洗濯槽４００が軸４０６のまわりに回転すると きのアンバランスを取り除くことができる。 本発明のさらに別の実施例を図１６に示す。この図は、自動車５００の後端を 概略的に示す。ギアボックスまたはディファレンシャル５０１にはそこから外側 に延びる二つの車軸５０２、５０３が設けられ、後輪５０４、５０５に接続され る。後輪５０４、５０５もまた当然に、自動車が走行するときには車軸５０２、 ５０３と共に回転する。 このシステムにもアンバランスが生じることがある。例えば、タイヤがパンク するなどの種々の理由により、後輪５０４、５０５のバランスがくずれることが ある。これは特にフォーミュラレース用の自動車の場合に顕著である。このよう な自動車では、サーキットを通して速度が非常に大きく変化し、タイヤには大き く変動する力が加わる。 アンバランスを修正するため、釣合い重り構造部材５０６、５０７を車軸５０ ２、５０３に取り付ける。ひとつの車軸に対して釣合い重り構造部材がひとつだ けでもよい。これらは、車軸５０２、５０３が図示したように軸方向およびギア ボックスまたはディファレンシャル５０１のまわりの双方に回転すると、上述し たと同様の方法により機能する。この場合、ギアボックスまたはディファレンシ ャル５０１のまわりの回転はそれほど問題ではなく、図１６に示したように、釣 合い重り構造部材５０８、５０９を車軸５０２、５０３に取り付けることが便利 である。 図１７を参照すると、この図はクランクシャフト６００を示し、このクランク シャフト６００はクランクピン６０５を備え、このクランクピン６０５にピスト ンロッド６０１が取り付けられ、このピストンロッド６０１がピストン６０２に 接続される。ピストン６０２は、例えばコンプレッサ内で使用される。二つの釣 合い重り構造部材６０３、６０４が、図示のようにクランクシャフト６００に接 続される。それぞれの動作は上述の動作と同等であり、上述のようにシステム内 のアンバランスを連続的に取り除くことができる。 本発明の釣合い重り装置は金属材料により製造されることが望ましいが、釣合 い重り装置をどのように利用するかの動作条件により、他の材料、例えば合成材 料構造やプラスチックなどを用いることもできる。 本発明のいくつかの実施例について説明したが、これらの実施例は本発明の一 例を示したものであり、請求の範囲で定義された範囲を限定するものではない。 請求の範囲 １．ひとつの回転軸を中心としてこの回転軸のまわりに設けられた第一および第 二の環状溝（３４、３５）と、 前記第一の環状溝（３４）内を自由に移動可能な第一の複数の重り（４０）と 、 前記第二の環状溝（３５）内を自由に移動可能な第二の複数の重り（４１）と を備え、 前記第一の環状溝（３４）内の前記第一の複数の重り（４０）は実質的に同一 の重量および寸法であり、 前記第二の環状溝（３５）内の前記第二の複数の重り（４１）もまた実質的に 同一の重量および寸法である 前記ひとつの回転軸を中心として回転可能な釣合い重り構造部材において、 前記第二の環状溝（３５）内の前記第二の複数の重り（４１）の重量および寸 法は前記第一の環状溝（３４）内の前記第一の複数の重り（４０）の重量および 寸法と異なる ことを特徴とする釣合い重り構造部材。 ２．前記第一および第二の環状溝（１１、１２）は前記構造部材（１０）の外側 周辺部に配置され、前記第一および第二の環状溝（１１、１２）は前記外側周辺 部の一部により長さ方向に分離された請求項１記載の釣合い重り構造部材。 ３．前記第一および第二の複数の重り（２１、２２）は球形である請求項２記載 の釣合い重り構造部材。 ４．前記第一および第二の複数の重り（５０、５１）は円筒形でディスク状の形 状である請求項２記載の釣合い重り構造部材。 ５．前記第一の環状溝（３４）は前記部材の外側周辺部の近傍に配置された外側 溝であり、前記第二の環状溝（３５）は前記外側溝（３４）の内側に同心に配置 された内側溝である請求項１記載の釣合い重り構造部材。 ６．前記外側溝の前記第一の複数の重り（４０）は前記内側溝の第二の複数の重 り（４１）より重い請求項５記載の釣合い重り構造部材。 ７．第一および第二の実質的に対称な半部分（９０、９１）と、この半部分（９ ０、９１）を接続する手段（９２、９３）とを備え、前記半部分は回転シャフト （３２）のまわりに配置されて動作する請求項６記載の釣合い重り構造部材。 ８．前記第一および第二の環状溝（８０、８１）は前記部材の第一の面（７３） に形成され、 前記第一の面（７３）の反対側に第二の面（７４）を備え、 この第二の面（７４）には、第三および第四の環状溝（８０、９５）と、この 第三の環状溝（８０）内を自由に移動可能な第三の複数の重り（８５）と、前記 第四の環状溝（９５）内を自由に移動可能な第四の複数の重り（８６）とを含み 、前記第三の環状溝内の前記第三の複数の重り（８５）は実質的に同一の重量お よび寸法であり、前記第四の環状溝（９５）内の前記第四の複数の重り（８６） もまた実質的に同一の重量および寸法であり、前記第四の複数の重り（８６）の 重量および寸法は前記第三の複数の重り（８５）の重量および寸法と異なる 請求項５記載の釣合い重り構造部材。 ９．前記第一ないし第四のそれぞれの複数の重りは球形である請求項８記載の釣 合い重り構造部材。 １０．回転構造内の第一の環状溝（３４）内に同一の寸法および重量の第一の複 数の重り（４０）を配置し、 前記回転構造内の第二の環状溝（３５）内に同一の寸法および重量の第二の複 数の重り（４１）を配置し、 前記第一および第二の環状溝（３４、３５）内で前記第一および第二の複数の 重りが自由に移動できる状態で前記回転構造を回転させる 回転部材の動的バランス方法において、 前記第二の環状溝（３５）内の前記第二の複数の重り（４１）の重量および寸 法は前記第一の環状溝（３４）内の前記第一の複数の重り（４０）の重量および 寸法と異なる ことを特徴とする回転部材の動的バランス方法。 １１．前記第一および第二の環状溝（１１、１２）の外側の内周は同等である請 求項１０記載の回転部材の動的バランス方法。 １２．前記第一の環状溝（３４）は前記第二の環状溝（３５）の外側に同心に配 置された請求項１０記載の回転部材の動的バランス方法。 １３．水を蓄えて軸（４０６）を中心として回転可能なシリンダ（４００）と、 前記軸（４０６）と同心に取り付けられた少なくともひとつの釣合い重り構造部 材（４０２）とを備え、 前記釣合い重り構造部材（４０２）は、少なくとも二つの通路（４０４、４０ ５）と、この二つの通路（４０４、４０５）のそれぞれの内部に設けられた可動 重り（４０７、４０８）とを含み、 前記二つの通路の一方（４０５）に設けられた前記可動重り（４０７）はすべ て実質的に同じ寸法であり、 前記二つの通路の他方（４０４）に設けられた前記可動重り（４０８）はすべ て実質的に同じ寸法である 洗濯機において、 前記他方の通路（４０４）の可動重り（４０８）は前記一方の通路（４０５） の可動重り（４０５）と寸法が異なる ことを特徴とする洗濯機。 １４．前記他方の通路（４０４）の可動重り（４０８）および前記一方の通路（ ４０７）の可動重り（４０５）は球形である請求項１３記載の洗濯機。 １５．水を蓄える部材（４００）をさらに備え、前記釣合い重り構造部材（４０ ２）はこの水を蓄える部材（４００）と共に動作する請求項２または３記載の釣 合い重り構造部材。 【図５】 【図６】 【図７】 【図１１】 【図１２】 【図１３】 【図１４】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，Ｊ Ｐ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者 ガサフィ アントン カナダ国アルバータ・カルガリ・エス・ダ ブリュー 505―19スアベニュー402番地

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ひとつの回転軸を中心として回転可能な釣合い重り構造部材において、この 部材は、前記回転軸を中心としてこの回転軸のまわりに設けられた第一および第 二の環状溝と、前記第一の環状溝内を自由に移動可能な第一の複数の重りと、前 記第二の環状溝内を自由に移動可能な第二の複数の重りとを備え、前記第一の環 状溝内の前記第一の複数の重りは実質的に同一の重量および寸法であり、前記第 二の環状溝内の前記第二の複数の重りもまた実質的に同一の重量および寸法であ り、前記第二の複数の重りの重量および寸法は前記第一の複数の重りの重量およ び寸法と異なる釣合い重り構造部材。 ２．前記第一および第二の環状溝は前記構造部材の外側周辺部に配置され、前記 第一および第二の環状溝は前記外側周辺部の一部により長さ方向に分離された請 求項１記載の釣合い重り構造部材。 ３．前記第一および第二の複数の重りは球形である請求項２記載の釣合い重り構 造部材。 ４．前記第一および第二の複数の重りは円筒形でディスク状の形状である請求項 ２記載の釣合い重り構造部材。 ５．前記第一の環状溝は前記部材の外側周辺部の近傍に配置された外側溝であり 、前記第二の環状溝は前記外側溝の内側に同心に配置された内側溝である請求項 １記載の釣合い重り構造部材。 ６．前記外側溝の前記第一の複数の重りは前記内側溝の第二の複数の重りより重 い請求項５記載の釣合い重り構造部材。 ７．第一および第二の実質的に対称な半部分と、この半部分を接続する手段とを 備え、前記半部分は回転シャフトのまわりに配置されて動作する請求項６記載の 釣合い重り構造部材。 ８．前記第一および第二の環状溝は前記部材の第一の面に形成され、前記第一の 面の反対側に第二の面を備え、この第二の面には、第三および第四の環状溝と、 この第三の環状溝内を自由に移動可能な第三の複数の重りと、前記第四の環状溝 内を自由に移動可能な第四の複数の重りとを含み、前記第三の環状溝内の前記第 三の複数の重りは実質的に同一の重量および寸法であり、前記第四の環状溝内の 前記第四の複数の重りもまた実質的に同一の重量および寸法であり、前記第四の 複数の重りの重量および寸法は前記第三の複数の重りの重量および寸法と異なる 請求項５記載の釣合い重り構造部材。 ９．前記第一ないし第四のそれぞれの複数の重りは球形である請求項８記載の釣 合い重り構造部材。 １０．前記溝のそれぞれに収容される重りの数は７である請求項９記載の釣合い 重り構造部材。 １１．前記溝のそれぞれに収容される重りの数は７である請求項５記載の釣合い 重り構造部材。 １２．回転構造内の第一の環状溝内に同一の寸法および重量の第一の複数の重り を配置し、前記回転構造内の第二の環状溝内に同一の寸法および重量であり前記 第一の複数の重りとは寸法および重量が異なる第二の複数の重りを配置し、前記 第一および第二の環状溝内で前記第一および第二の複数の重りが自由に移動でき る状態で前記回転構造を回転させる回転部材を動的にバランスさせる方法。 １３．前記第一および第二の環状溝の外側の内側面は同等である請求項１２記載 の回転部材を動的にバランスさせる方法。 １４．第一の環状溝は前記第二の環状溝の外側に同心に配置された請求項１２記 載の回転部材を動的にバランスさせる方法。 １５．回転部材の軸に釣合い重り構造を配置し、この構造の周囲の前記軸と同心 の第一の環状溝に同一の重量および寸法をもつ第一の複数の重りを配置し、この 第一の複数の重りがそれぞれ前記第一の環状溝内を自由に移動できるようにし、 前記軸と同心で前記第一の環状溝の内側に配置された第二の溝に同一の重量およ び寸法の第二の複数の重りを配置し、この第二の複数の重りがそれぞれ前記第二 の環状溝内を自由に移動できるようにし、前記第二の複数の重りは前記第一の複 数の重りと異なる重量および寸法にする回転部材のアンバランスに対抗する方法 。 １６．第一および第二の環状溝が設けられそれぞれの環状溝内に配置された可動 重りが自由に移動できる構造部材の第一の半分を回転部材に配置し、この第一の 半分の前記第一および第二の環状溝と対称な第三および第四の環状溝が設けられ た前記構造部材の第二の半分を前記回転部材に配置し、前記第一の半分と前記第 二の半分とを接続し、前記回転部材を回転させて前記可動重りを前記溝内で自律 的に配置させて前記アンバランスを実質的にすべて取り除く回転部材のアンバラ ンスに対抗する方法。 １７．シャフトと、このシャフト内に形成された少なくとも二つの溝とを備え、 この溝は前記シャフトの軸と同心で一方が他方の内側に形成され、外側の溝は前 記シャフトの外側より内側に形成され、それぞれの溝に自由に移動可能な重りが 配置され、この重りを前記溝内で保持する手段を備えた釣合い重り装置。 １８．前記重りは球形である請求項１７記載の釣合い重り装置。 １９．前記外側の溝の球形の重りのそれぞれの重量は同等であり、前記内側の溝 のそれぞれの重りより重い請求項１８記載の釣合い重り装置。 ２０．前記外側の溝の球形の重りの寸法は同等であり、前記内側の溝の球形の重 りより寸法が大きい請求項１９記載の釣合い重り装置。 ２１ 前記内側の溝の球形の重りのそれぞれの重量は同等である請求項１９記載 の釣合い重り装置。 ２２．少なくともひとつの溝が軸のまわりに設けられ、少なくともひとつの重り がこの溝内を移動可能であり、前記軸のまわりに回転したときに、前記重りが前 記軸から上に延びる鉛直放射方向の線の一方の側から他方の側に移動するまで、 前記重りを前記溝に対して安定に保持する手段を備えた前記軸のまわりに回転可 能な釣合い重り構造部材。 ２３．前記保持手段は液体である請求項２２記載の釣合い重り構造部材。 ２４．前記保持手段はグリースである請求項２２記載の釣合い重り構造部材。 ２５．前記保持手段は研磨剤である請求項２２記載の釣合い重り構造部材。 ２６．前記保持手段は砂である請求項２５記載の釣合い重り構造部材。 ２７．前記保持手段は前記構造部材の外部に配置された請求項２２記載の釣合い 重り構造部材。 ２８．前記保持手段は磁気プローブである請求項２７記載の釣合い重り構造部材 。 ２９．水を蓄えて軸を中心として回転可能なシリンダと、前記軸と同心に取り付 けられる少なくともひとつの円筒状釣合い重り装置とを備え、この釣合い重り装 置は、少なくとも二つの通路と、この二つの通路のそれぞれの内部に設けられた 可動重りとを含み、前記二つの通路の一方に設けられた前記可動重りはすべて実 質的に同じ寸法であり、前記二つの通路の他方に設けられた前記可動重りはすべ て実質的に同じ寸法であり、前記他方の通路の可動重りは前記一方の通路の可動 重りと寸法が異なる洗濯機。 ３０．水を蓄えて軸を中心として回転可能なシリンダと、前記軸と同心に取り付 けられる少なくともひとつの円筒状釣合い重り装置とを備え、この釣合い重り装 置は可動重りを保持する少なくともひとつの通路を含み、この可動重りは前記釣 合い重り装置と共に回転して前記通路に対して相対的に移動可能であり、前記通 路内にすべての重りは実質的に同じ寸法である洗濯機。 ３１．軸を中心として周辺に設けられた少なくともひとつの通路と、この通路内 に設けられこの通路内を相対的に移動可能な複数の重りと、あらかじめ定められ た回転速度に達するまで前記複数の重りを前記通路に対して実質的に安定に保持 する手段とを備えた回転部材の軸に同心に接続されて動作する釣合い装置。 ３２．前記保持する手段は前記釣合い装置に付加された液体である請求項３１記 載の釣合い装置。 ３３．前記保持する手段は水を排出する通路に接続された溝である請求項３１記 載の釣合い装置。 ３４．前記保持する手段は、前記釣合い装置の回転に対して外側の位置から突出 して動作時には引っ込むばねにより取り付けられたピンである請求項３１記載の 釣合い装置。 ３５．自動車その他の車軸であり、この車軸は軸を中心として回転可能であり、 この車軸に動作的に接続されてこの車軸の軸のまわりに設けられた通路を含む釣 合い装置と、この通路内に設けられこの通路内を移動可能な複数の重りとを備え 、前記通路内の重りは実質的に同一寸法である車軸。 ３６．回転可能なクランクシャフトに動作的に接続された少なくともひとつのピ ストンを備えたコンプレッサであり、このコンプレッサは、前記クランクシャフ トに動作的に接続されたその周囲に前記クランクシャフトの軸を中心とする通路 を備え、この通路にはこの通路に対して相対的に移動可能な複数の重りを備え、 この複数の重りはそれぞれ実質的に同一の寸法であるコンプレッサ。