(57)【要約】  圧縮機は、シリンダ（２０）、ならびに第１および第２の端部分（４０ａ、４０ｂ）を有し、クランク軸（５０）が収容されるラジアル軸受（４１）を画定する軸受ハブ（４０）を担持するクランクケース（１０）と、シリンダ（２０）に収容されるピストン（３０）に結合され、クランク軸（５０）の偏心端部分（５５）に取り付けられる大端（６１）を有するコネクティングロッド（６０）とを備える。前記端部分（４０ａ、４０ｂ）の各々は、軸受ハブ（４０）の内部に取り付けられ、かつクランク軸（５０）の対向部分によって押圧されると弾性的に半径方向に変形されるように、軸受ハブ（４０）から外側に突出する端部分（４５ａ、４６ａ）を有するブッシュ延長部分（４５、４６）によって画定され、このクランク軸（５０）は、ラジアル軸受（４１）の軸線（Ｘ１）に対して同軸度のずれを有する。
2015535903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（２０）、およびラジアル軸受（４１）を画定する軸受ハブ（４０）を担持するクランクケース（１０）と、ラジアル軸受（４１）に取り付けられ、軸受ハブ（４０）のそれぞれ第１および第２の端部分（４０ａ、４０ｂ）から外側に突出する偏心端部分（５５）および自由端部分（５６）を有するクランク軸（５０）と、シリンダ（２０）に収容されるピストン（３０）と、クランク軸（５０）の偏心端部分（５５）をピストン（３０）に結合するコネクティングロッド（６０）とを備えるタイプの冷凍往復圧縮機の軸受装置であって、軸受ハブ（４０）の第１および第２の端部分（４０ａ、４０ｂ）が、軸受ハブ（４０）の内部に取り付けられ、かつ端部分（４５ａ、４６ａ）を有するそれぞれのブッシュ延長部分（４５、４６）によってそれぞれ画定され、この端部分（４５ａ、４６ａ）は、クランク軸（５０）の対向部分によって押圧されると外側に弾性的に半径方向に変形されるように、軸受ハブ（４０）から外側に軸方向に突出し、このクランク軸（５０）は、ラジアル軸受（４１）の軸線（Ｘ１）に対してその軸線（Ｙ１）の同軸度のずれを有することを特徴とする、軸受装置。
【請求項２】
ブッシュ延長部分（４５、４６）の端部分（４５ａ、４６ａ）の各々が、軸線方向および円周方向に、対向領域において油膜を保持することができる寸法を有する表面の前記対向領域（ＣＲ）を、クランク軸（５０）の対向部分によって、弾性的に変形された状態で画定し、この油膜は、表面の前記対向領域（ＣＲ）を形成する表面を少なくとも部分的に分離することを特徴とする、請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
ブッシュ延長部分（４５、４６）の端部分（４５ａ、４６ａ）が、ブッシュ延長部分（４５、４６）の残りの部分の同じ半径方向厚さを有することを特徴とする、請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
表面の対向領域（ＣＲ）が、ほぼ半楕円形状をとり、その端縁が、それぞれのブッシュ延長部分（４５、４６）の隣接する端部分（４５ａ、４６ａ）の周端縁と一致することを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項５】
ブッシュ延長部分（４５、４６）が、単一体の端部分を画定することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項６】
コネクティングロッド（６０）がクランク軸（５０）の偏心端部分（５５）の周りに取り付けられる大端（６１）を有し、反対の端部によってピストン（３０）に結合され、クランクケース（１０）に面する、コネクティングロッド（６０）の大端（６１）の端部分が、大端（６１）の内部に取り付けられ、かつ端部分（６５ａ）を有するブッシュ延長部分（６５）によって画定され、この端部分（６５ａ）は、大端（６１）の軸線（Ｘ２）に対してその軸線（Ｙ２）の同軸度のずれを有するクランク軸（５０）の偏心端部分（５５）の対向部分によって押圧されると外側に弾性的に半径方向に変形されるように、大端（６１）から軸線方向外側に突出することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項７】
ブッシュ延長部分（６５）の端部分（６５ａ）が、軸線方向および円周方向に、油膜を対向領域において保持することができる寸法を有する表面の前記対向領域（ＣＲ）を、クランク軸（５０）の偏心端部分（５５）の対向部分によって、かつ弾性的に変形された状態で画定し、この油膜は、表面の前記対向領域（ＣＲ）を形成する表面を少なくとも部分的に分離することを特徴とする、請求項６に記載の軸受装置。
【請求項８】
ブッシュ延長部分（６５）の端部分（６５ａ）が、ブッシュ延長部分（６５）の残りの部分の同じ半径方向厚さを有することを特徴とする、請求項７に記載の軸受装置。
【請求項９】
表面の対向領域（ＣＲ）が、ほぼ半楕円形状をとり、その端縁が、ラジアル軸受（４０ａ、４０ｂ、４５ａ、４６ａ）の部分のうちの１つの、および大端（６１）の、隣接する周端縁と一致することを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１０】
各ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）の端部分（４５ａ、４６ａ、６５ａ）が、それぞれのブッシュ延長部分（４５、４６、６５）の残りの部分の半径方向厚さに対して低減された半径方向厚さになっていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１１】
ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）のうちの少なくとも１つの端部分（４５ａ、４６ａ、６５ａ）の低減された半径方向厚さが、一定であることを特徴とする、請求項１０に記載の軸受装置。
【請求項１２】
ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）のうちの少なくとも１つが、鉄、アルミニウム、およびニッケルから選択される金属合金で作られることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１３】
ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）のうちの少なくとも１つが、非金属固体潤滑剤の分散を統合する金属合金マトリックスによって規定される自己潤滑性材料で作られることを特徴とする、請求項１２に記載の軸受装置。
【請求項１４】
ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）のうちの少なくとも１つには、摩耗および／または摩擦係数を低減するために表面処理が行われることを特徴とする、請求項１２に記載の軸受装置。
【請求項１５】
ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）のうちの少なくとも１つが、エンジニアリングポリマーによって規定される単一の材料で形成されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項１６】
ブッシュ延長部分（４５、４６、６５）のうちの少なくとも１つが、ポリマー材料で得られる内部減摩層（ＡＦ）を備え、この内部減摩層（ＡＦ）が、金属材料の、および軸受ハブ（４０）の内側に取り付けられるべき、ジャケット（Ｓ）の内側に収容され、保持されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、協働部品の製造または組立時の位置合わせ不良に起因し、あるいはそれらに作用し、かつ圧縮機の電気モータの作用、または冷媒ガスの圧縮から生じる力に起因する、該協働部品の公称相対位置決め時のずれを少なくとも部分的に補償するように、ラジアル軸受領域が制御された変形を受けることを可能とするために、密閉型または密閉型でない冷凍往復圧縮機のクランク軸と結合する該ラジアル軸受領域に導入される、軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動型の冷凍圧縮機の従来の構成は、添付の図面の図１に示されており、シェル（図示せず）の内部において、その内部でピストン３０が往復運動するシリンダ２０を担持するクランクケース１０を備える。
【０００３】
また、クランクケース１０には、クランク軸５０が取り付けられるラジアル軸受４１を内部に画定する軸受ハブ４０が設けられ、このクランク軸５０は、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａから外側に突出し、かつコネクティングロッド６０によってピストン３０に動作可能に結合される偏心端部分５５と、軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂから外側に突出する自由端部分５６とを組み入れている。
【０００４】
クランク軸５０の偏心端部分５５の周りに、コネクティングロッド６０の大端６１が取り付けられ、その小端６２が、ピストンピン６３によってピストン３０に結合される。クランク軸５０の自由端部分５６は、軸受ハブ４０から外側に突出するが、クランクケース１０に取り付けられる固定子７２を有する電気モータ７０の回転子７１に結合される。電気モータ７０の回転子７１は、クランク軸５０を回転させ、ピストン３０をコネクティングロッド６０によって往復移動させる。
【０００５】
コネクティングロッド６０と反対側のシリンダ２０の端部は、先行技術で知られているかまたは知られていない任意の適切な構成による、少なくとも１つの吸入弁および吐出弁が設けられる弁板（図示せず）によって閉鎖される。
【０００６】
これらの圧縮機に関連する第１の問題は、クランク軸５０において、およびまたコネクティングロッド６０の大小端において、シリンダ２０およびラジアル軸受４１を形成するために、クランクケース１０に機械加工作業を行うのに用いられるプロセスから生じる。前記プロセスの経済的に実現可能なタイプにかかわらず、位置誤差、たとえばクランク軸５０の軸線と取り付けられたアセンブリのピストン３０の軸線との間の直交性の喪失をもたらす位置誤差が、多かれ少なかれ常に生じることになる。
【０００７】
上述の位置決め誤差は、ピストン３０とシリンダ２０との間、ピストンピン６３とコネクティングロッド６０の小端６２との間、コネクティングロッド６０の大端６１とクランク軸５０の偏心部分５５との間、およびまたクランク軸５０とクランクケース１０の軸受ハブ４０に機械加工されるラジアル軸受４１との間の局部的な接触の原因となる。
【０００８】
本明細書において考慮され、上記で説明された圧縮機のタイプに関連する、第２の問題となる特徴は、シリンダ２０内でガスの圧縮中に、ピストン３０の頂部に作用する圧縮力Ｆが、コネクティングロッド６０に、およびクランク軸５０の偏心部分５５に伝達され、機械的アセンブリに変形を生じ、それにより、コネクティングロッド６０の大端６１の軸線に対するクランク軸５０の偏心部分５５の、およびラジアル軸受４１の軸線に対するクランク軸５０の位置合わせ不良が生じ、その結果、構成部品の製造および組立時の位置誤差から生じる上述の局部的な接触の問題が増加し、摩耗および高いエネルギー消費が生じるということに起因する。
【０００９】
この知られている構成においては、シリンダ２０内のガスの圧縮中に、ピストン３０の頂部に作用する圧縮力Ｆは、コネクティングロッド６０によって大端６１の端部分６１ａに伝達され、クランク軸５０の偏心端部分５５に反作用を生じ、これは、クランク軸５０によって、軸受ハブ４０の第１および第２の端部分４０ａ、４０ｂにおいて軸受ハブ４０のラジアル軸受４１に伝達され、圧縮力Ｆから得られる第１および第２の反力Ｆ１、Ｆ２をそれに生じ、第１の反力Ｆ１は、より強く、第１の端部分４０ａにおいて、クランク軸５０と、圧縮力Ｆの作用の軸線により接近して配置される軸受ハブ４０のラジアル軸受４１との間の油膜の保持に有害である。
【００１０】
上述した力は、滑り軸受に固有の、クランク軸５０とラジアル軸受４１との間の半径方向隙間の存在下で、いわゆるクランク軸５０の位置合わせ不良を生じる。クランク軸５０の前記位置合わせ不良を有する機構部品の高い剛性の理想的な状況を考慮すると、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａおよび、はるかに少ない程度であるが第２の端部分４０ｂは、ラジアル軸受４１が軸受ハブ４０に掛かる負荷およびモーメントを支持する端部分であり、これにより、上述の局部的な接触による同じ摩耗の問題、および高いエネルギー消費が生じる。
【００１１】
これらの圧縮機において考慮されるべき第３の側面は、それが軸受ハブ４０のラジアル軸受４１に対する同心度のずれを有する場合には固定子７２に、およびそれがその位置決めの半径方向誤差を有する場合には回転子７１に関する。前記ずれおよび誤差を有する電気モータ７０の始動時に、回転子７１に磁気的半径方向力が生じ、それにより、軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂにおいて、ラジアル軸受４１に局部的な摩耗が生じる。この不都合なもののほかにも、クランク軸５０と軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂとの間の接触力が最も高いと、運動を開始するのにモータ７０からより高いトルク、すなわちより高いモータ動力が必要であり、それによって、最小始動電圧が増加する。
【００１２】
軸受ハブの第１の端部分において、半径方向に弾性的に変形され得る領域が設けられた知られている構成があり、その領域は、軸受ハブに設けられる円周方向溝または切開部によって得られる。
【００１３】
この知られている構成においては、軸受ハブの第１の端部分は、ある一定のコンプライアンスを有することができ、クランク軸の表面に適応させるために、ピストンの圧縮ストロークの最終段階において、クランク軸の対向領域によって加えられる局部的な圧力によって半径方向に弾性的に変形されることができ、それにより、点接触、およびクランク軸と軸受ハブの第１の端部分における軸受ハブとの間の厚い油膜の中断が回避される。
【００１４】
前記以前の構成は軸受ハブ４０に柔軟な領域を提供するが、これは、ピストンによる冷媒ガスの圧縮から得られる最も高い力がクランク軸５０によって加えられる、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａの油膜の中断を扱うのみである。
【００１５】
軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａの（制御された弾性変形を有する）柔軟な領域がクランク軸５０により加えられる圧力によって弾性的に変形される動作状態においては、クランク軸５０および、したがってその端部分５５は、その軸線が軸受ハブ４０の、およびコネクティングロッド６０の大端６１の軸線に対してある傾斜を有する位置を占める傾向がある。クランク軸５０およびその偏心部分５５の前記傾斜は、クランクケース１０に面する、コネクティングロッド６０の大端６１の端部分６１ａにおいて油膜の中断を生じる傾向がある。
【００１６】
以前の構成による、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａのコンプライアンス（弾性変形）は、コネクティングロッド６０の大端６１の前記端部分の一層強められる摩耗の問題も、コネクティングロッド６０によってシリンダ２０に対してピストン３０を半径方向に押しつける、ピストン３０に対する力の伝達も排除することができない。
【００１７】
前記以前の構成によって考慮されないもう１つの側面は、電気モータ７０のトルクを増大させることであり、回転子７１を持つ電気モータ７０の始動における、軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂにおける局部的な接触による摩耗が、固定子７２に対する同心度のずれを有する。
【００１８】
前記以前の構成は、単に冷凍往復圧縮機のラジアル軸受の油膜の保持を目的としており、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａにおける潤滑不足および一層強められる摩耗の問題を考慮しているに過ぎない。
【００１９】
軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａの領域に単にコンプライアンスの可能性を与えることのほかに、先行技術には、コンプライアンスを有することができる領域を形成するために、およびまた軸受ハブ４０に画定されるべき端部ラジアル軸受延長部分を形成するためにクランクケース１０に追加の機械加工および仕上げ作業が必要である。また、柔軟な領域の、およびクランクケース１０における直接のラジアル軸受領域の形成は、やはり高価であり、それにより、圧縮機の各々のタイプについて機械加工および仕上げ作業時の正確な寸法調整が必要であり、軸受ハブ４０のラジアル軸受領域の通常の円筒形状の変化を使用することが困難になることを認められたい。
【００２０】
局部的な摩耗、高いエネルギー消費、電気モータの始動電圧の増大、ならびにクランクケース１０の特定の機械加工作業の複雑さおよび限界に関する問題を考えると、冷凍往復圧縮機のクランク軸の軸受に適用されるべき、かつ、始動においても圧縮機の運転中にもクランク軸の位置決め誤差に起因する不都合、ならびに各圧縮機モデルについてクランクケース１０の複雑かつ特定の機械加工作業を除去するかまたは少なくとも最小限にすることができる、技術的解決策を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
上述の作業上の問題を考慮して、本発明は、上記で議論したタイプの冷凍往復圧縮機の軸受装置を提供する目的を有し、それにより、軸受領域の提供が簡単にでき、軸受ハブの端部分に対するクランク軸のラジアル軸受領域の局部的な接触による摩耗が回避されるか、または少なくとも低減され得る。
【００２２】
より詳細には、本発明は、前記摩耗を回避するかまたは少なくとも低減し、軸受ハブにおけるラジアル軸受に対するクランク軸の同軸度のずれを少なくとも部分的に補償する目的を有し、この同軸度のずれは、通常、冷媒ガスの圧縮力による、あるいはまた特に電気モータの始動における該電気モータの回転子の磁気的半径方向力による前記可動協働部品の製造および組立時の幾何偏差に起因する。
【００２３】
本発明の追加的かつ補完的な目的は、軸受領域の提供を簡単にし、コネクティングロッドの大端に対するクランク軸のラジアル軸受領域の局部的な接触による摩耗を回避するかまたは少なくとも低減し、コネクティングロッドの大端に対するクランク軸の同軸度のずれを少なくとも部分的に補償することによって前記摩耗を回避するかまたは少なくとも部分的に低減することができる、上述のような軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本装置は、ピストンが収容されるシリンダと、その部分が軸受ハブのそれぞれ第１および第２の端部分から外側に突出する偏心端部分および自由端部分を有するクランク軸を収容するラジアル軸受を画定する、軸受ハブとを担持するクランクケースを備えるタイプの冷凍往復圧縮機に適用される。
【００２５】
圧縮機は、クランク軸の偏心端部分に取り付けられる、大端を画定する端部、および結合手段によってピストンに結合される反対側の端部を有するコネクティングロッドと、クランク軸の自由端部分に取り付けられる回転子、および回転子の周りにクランクケースに取り付けられる固定子を有する電気モータとをさらに備える。
【００２６】
本発明によれば、軸受ハブの第１および第２の端部分は、軸受ハブの内部に取り付けられ、かつ端部分を有するそれぞれのブッシュ延長部分によってそれぞれ画定され、この端部分は、ラジアル軸受の軸線に対してその軸線の同軸度のずれを有するクランク軸の対向部分によって押圧されると外側に弾性的に半径方向に変形されるように、軸受ハブから軸線方向外側に突出する。
【００２７】
また、本発明によれば、クランクケースに向けられる、コネクティングロッドの大端の端部分は、大端の内部に取り付けられ、かつ端部分を有するブッシュ延長部分によって画定されることができ、この端部分は、クランク軸の対向部分によって押圧されると外側に弾性的に半径方向に変形されるように、大端から軸線方向外側に突出し、このクランク軸は、大端の軸線に対してその軸線の同軸度のずれを有する。
【００２８】
本発明によって提案される構成により、軸受ハブについて、およびコネクティングロッドの大端についてそれぞれ、クランク軸の軸受状態ばかりでなくその偏心端部分の軸受状態も実質的に改善することができ、したがって、局部的な摩耗、効率損失を低減し、圧縮機の運転時の始動トルクの増大を回避することができる。
【００２９】
厚さが低減された、軸受ハブの、およびコネクティングロッドの大端の前記端部分のいずれかが、軸受ハブに関してはクランクケースに特殊な機械加工を用いることなく、かつ、焼結によって製造されるコネクティングロッドを圧縮するプロセスにおいて特殊な形状寸法を用いることなく、軸受ハブの、および大端の内部に固定されるブッシュ延長部分を用いることによって、容易に得られ得ることにさらに留意されたい。厚さが低減された前記端部分の半径方向の弾性変形は、２つの表面の直接接触により、または油膜に発生される分布圧力の場を通して力伝達によって発生することができ、この油膜は、２つの表面を全体としてまたは部分的に分離し、これは弾性流体力学的潤滑と呼ばれる効果である。
【００３０】
本発明は、例示として与えられる、添付の図面を参照して下記に説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本明細書において考慮されるタイプの冷凍圧縮機の簡易垂直断面図であり、クランク軸のラジアル軸受が先行技術により構成され、軸受ハブに画定されるラジアル軸受の軸線、およびコネクティングロッドの大端の軸線に対して角度傾斜されたクランク軸を拡大してさらに示す図である。
【図２】図１の図と同様の図であるが、本発明により構成されるクランク軸のラジアル軸受を示しており、クランク軸が、軸受ハブの、およびコネクティングロッドの大端の、軸線に対して傾斜される図である。
【図３】クランク軸のラジアル軸受を示す図２の一部の拡大詳細図である。
【図４】クランク軸部分の拡大した一部の簡易垂直断面図であり、このクランク軸部分が、本発明により、ブッシュについての構成的変形により構成される軸受ハブの第１の端部分を押圧し、外側に弾性的に半径方向に変形させる図である。
【図５】図４に示される軸受ハブの第１の端部分の領域の簡易正面図であり、前記図が、クランク軸を破線で示した、前図の矢印Ｖの方向で描かれた図である。
【図６】図５に示される、弾性的に変形された軸受領域の模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
既に添付の図面の図１および図２において先に説明され示されたように、本発明の軸受装置は、軸線Ｚを有するシリンダ２０と、軸線Ｘ１を有するラジアル軸受４１を内部に画定する軸受ハブ４０とを、通常単一の鋳造部品で画定するクランクケース１０をシェル（図示せず）の内部に備えるタイプの、冷凍圧縮機に適用される。
【００３３】
軸線Ｙ１を有するクランク軸５０は、軸受ハブ４０のラジアル軸受４１の内部に取り付けられ、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａから外側に突出する軸線Ｙ２を持つ偏心端部分５５と、軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂから外側に突出する自由端部分５６とを有する。
【００３４】
ピストン３０は、クランク軸５０の偏心端部分５５の周りに取り付けられる大端６１を画定する端部と、コネクティングロッド６０をピストン３０に結合できるようにする結合手段６２を担持する反対側の端部とを有するコネクティングロッド６０によって、往復運動でその中に変位されるように、シリンダ２０内に収容される。結合手段６２は、球面継手（図示せず）の、またはコネクティングロッド−ピストン結合を行うことができる任意の他の手段の、小端６２ａの形をとることができる。
【００３５】
示された構成においては、小端６２ａは、ピストンピン６３を使ってピストン３０に結合され、クランク軸５０は、クランク軸５０の自由端部分５６に取り付けられる回転子７１と、回転子７１の周りにクランクケース１０に取り付けられる固定子７２とを備える電気モータ７０によって回転駆動される。
【００３６】
上述のように、ピストンピン６３、およびコネクティングロッド６０の小端６２ａは、本発明の構成概念から逸脱することなく、球面継手、または任意の他の結合装置を有するピストン−コネクティングロッドアセンブリによって取り替えられ得る。
【００３７】
クランクケース１０およびクランク軸５０の部分は、たとえばクランクケース１０についてはアルミニウムまたは鋳鉄合金、およびクランク軸５０については鋼または鋳鉄合金などの、任意の適切なよく知られている先行技術の材料で構成され得る。
【００３８】
図３はシリンダ、ピストン、コネクティングロッドの一部、および電気モータを示していないが、これらは本軸受装置が適用される圧縮機のタイプの既に一部分であるので、この種の部品はただ単に前記図の簡単化の目的で隠されていることを理解されたい。
【００３９】
圧縮機（図示せず）の組立および運転の場合の理想的な状態においては、クランク軸５０の軸線Ｙ１は、軸受ハブ４０のラジアル軸受４１の軸線Ｘ１と一致し、コネクティングロッド６０の大端６１の軸線Ｘ２は、クランク軸５０の偏心端部分５５の軸線Ｙ２と一致する。この理想的な状態では、クランク軸５０の軸線Ｙ１およびその偏心端部分５５の軸線Ｙ２は、シリンダ２０の軸線Ｚに直交する。
【００４０】
本明細書の導入部で既に述べられたように、位置誤差が、構成部品の構成において、および圧縮機の組立において多かれ少なかれ常に生じることになり、それにより、ラジアル軸受４１の軸線Ｘ１およびコネクティングロッド６０の大端６１の軸線Ｘ２に対するクランク軸５０の軸線Ｙ１およびその偏心端部分５５の軸線Ｙ２に関していくらかの位置合わせ不良、ならびにシリンダ２０の軸線Ｚに対するクランク軸５０の軸線Ｙ１とその偏心端部分５５の軸線Ｙ２との間の直交性の喪失が生じる。
【００４１】
上述の位置誤差に加えて、クランク軸５０の偏心端部分５５に伝達される圧縮力Ｆの効果をさらに考慮されたく、これは、機構部品の変形、およびこれらの軸受領域に関与する部分の軸線間の位置合わせ不良を生じる傾向があり、それにより、以前に述べたように高いレベルの摩耗およびエネルギー消費が生じる。
【００４２】
位置誤差および圧縮力に関連する上記で引用した問題に加えて、軸受ハブ４０に画定されるラジアル軸受４１に対する同心度のずれを有するその固定子７２を持つ電気モータ７０の始動と同時に、ラジアル軸受４１に対する、および大端６１に対するクランク軸５０の部分の位置合わせ不良の問題が付加され得る。
【００４３】
固定子７２とラジアル軸受４１との間の前記位置および同軸度誤差、ならびにまた冷媒ガスの圧縮力により、図１、図２、および図３に示されるように、それぞれラジアル軸受４１の、およびコネクティングロッド６０の大端６１の内部において、クランク軸５０の、およびその偏心端部分５５の位置決め誤差が生じる。
【００４４】
図１に示されるように、ラジアル軸受部の従来の構成においては、それぞれラジアル軸受４１の、およびコネクティングロッド６０の大端６１の内部における、クランク軸５０の、およびその偏心端部分５５の位置決め誤差により、クランク軸５０は、軸受ハブ４０の第１および第２の端部分４０ａ、４０ｂの、およびコネクティングロッド６０の大端６１の端部分６１ａの、小さな軸線方向および円周方向寸法を持つ、端部円周方向領域に単に着座される、軸線方向および円周方向の小さな寸法を持つその表面の円周方向部分を有することになり、なぜなら、これらの相互接触領域または事実上の点軸受領域は、クランク軸の位置決め誤差によって、前記クランク軸を支持するラジアル軸受の部分に対するクランク軸の角度位置合わせ不良を受け入れないからである。
【００４５】
軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａにおいて、軸受ハブ４０に設けられる円周方向溝または切開部によって得られる弾性的に変形可能な半径方向領域が設けられる場合であっても、ピストンによる冷媒ガスの圧縮から得られる最も大きな力がクランク軸５０によって加えられる、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａにおける油膜の中断が考えられているのみである。
【００４６】
しかし、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａにおける柔軟な領域の提供は、固定子７２に対する同心度のずれを有する回転子７１を持つ電気モータ７０の始動時の、電気モータ７０のトルクの増加、および軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂにおける局部的な接触による摩耗に関する問題を扱っていない。
【００４７】
先行技術は軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａの領域にコンプライアンスの可能性を提供するのみであるということのほかに、これは、コンプライアンスを与えることができる領域、ならびに軸受ハブ４０に画定されるべき端部ラジアル軸受延長部分を形成するために、クランクケース１０に追加の機械加工作業を必要とする。
【００４８】
クランク軸５０の「傾斜」という動作条件によって生じる局部的な摩耗は激しく、これはまた、面域が低減された前記軸受領域の油膜の破断による効率の損失の原因となり、それにより、高粘度油、または高い負荷容量の軸受の使用が必要になることが多く、これは、粘性摩擦による損失を増大させる傾向がある。
【００４９】
本発明によれば、軸受ハブ４０の第１および第２の端部分４０ａ、４０ｂは、軸受ハブ４０の内部に取り付けられ、かつ端部分４５ａ、４６ａを有するそれぞれのブッシュ延長部分４５、４６によってそれぞれ画定され、この端部分４５ａ、４６ａは、クランク軸５０がラジアル軸受４１の軸線Ｘ１に対してその軸線Ｙ１の同軸度のずれを有する場合に、クランク軸５０の対向部分によって押圧されると外側に弾性的に半径方向に変形されるように、軸受ハブ４０から外側に軸方向に突出する。
【００５０】
ブッシュ延長部分４５、４６の前記端部分４５ａ、４６ａの半径方向厚さおよび軸線方向延長部分の寸法決めは、前記端部分４５ａ、４６ａの所望の半径方向変形を可能にするように行われ、これは、既に上述したクランク軸５０の位置決め誤差状態において、クランク軸５０のラジアル軸受４１との相互接触領域を最小限にするかまたは完全に除去するのに必要であり十分である。
【００５１】
換言すれば、ブッシュ延長部分４５、４６の端部分４５ａ、４６ａの各々は、軸線方向および円周方向に、対向領域において油膜を保持することができる寸法を有する表面の該対向領域ＣＲを、クランク軸５０の対向部分によって、かつ弾性的に変形された状態で画定し、この油膜は、表面の前記対向領域（ＣＲ）を形成する表面を少なくとも部分的に分離する。
【００５２】
柔軟な領域により、軸受ハブ４０の端部分において、ブッシュ延長部分４５、４６の半径方向変形が表面の対向領域ＣＲを生じるということが可能になり、その軸線方向および円周方向の寸法は、前記部分の間の直線接触の公称状態から、油膜の中断を回避するのに十分な軸線方向および円周方向延長部分によって提供される支持状態まで増加される。
【００５３】
図４、図５、および図６に示されるように、軸受ハブ４０の第１の端部分４０ａにおいて、クランク軸５０とブッシュ延長部分４５との間の、変形された端部分４５ａの表面の対向領域ＣＲは、ほぼ半楕円形状をとり、その端縁は、それぞれのブッシュ延長部分４５の隣接する端部分４５ａの周端縁と一致する。軸受ハブ４０の第２の端部分４０ｂにおいては、クランク軸５０とブッシュ延長部分４６との間の、表面の対向領域は、本発明によれば図５および図６に示される同じ形状構成を有することを理解されたい。
【００５４】
このように、軸受ハブ４０の第１および第２の端部分４０ａ、４０ｂにおいて、クランク軸５０とラジアル軸受４１のブッシュ延長部分４５、４６との間の、表面の対向領域ＣＲは、ほぼ半楕円形状をとり、その端縁は、それぞれのブッシュ延長部分４５、４６の隣接する端部分４５ａ、４６ａの周端縁と一致すると言われ得る。
【００５５】
したがって、本発明によって提案された解決策により、円周方向円弧線によって剛体とみなされている切れ切れの接線接触の状態から、前記接触が表面の対向領域ＣＲによって生じる状態まで、クランク軸５０の、およびブッシュ延長部分４５、４６によって画定されるラジアル軸受の、前記相対移動する部分間の効果的な軸受領域を増加させることができ、この接触は、軸線方向および円周方向に増加される。
【００５６】
ブッシュ延長部分４５、４６の端部分４５ａ、４６ａの弾性半径方向変形による、クランク軸５０の部分とラジアル軸受４１の部分との間の表面の対向領域ＣＲの軸線方向寸法の増加により、その避けられない位置決め誤差状態においてクランク軸５０に対してより良好な軸受が提供され、それにより、油膜の破断による局部的な摩耗、および効率の損失が排除され、トライボロジー対の表面の前記対向領域ＣＲにおいて、金属−金属摩擦を粘性摩擦に変える。
【００５７】
前記弾性的に変形可能な端部分の軸線方向および円周方向の寸法は、圧縮機の設計特性、圧縮機のサイズおよび動作状態によって、ならびに製造および組立プロセスで許容される寸法公差によって決定される。
【００５８】
鋳造金属合金で通常製造されるようなクランクケース１０を考慮して、ブッシュ延長部分４５、４６を収容し、保持するためのその内部構造は、クランクケース１０を機械加工することによって作られる。図２および図３に示されるように、クランクケース１０は、ラジアル軸受４１の周りに凹部１１を形成するために機械加工される、クランク軸５０の偏心端部分５５が突出するその端部領域を有し、クランク軸５０の、および回転子７１の重量を支持するように、この凹部１１の中にアキシャル軸受８０が収容され、これは、ころ軸受または滑り軸受などの任意の適切な構成になっていてもよい。
【００５９】
しかし、ブッシュ延長部分４５、４６の端部分４５ａ、４６ａは、ブッシュ延長部分４５、４６の残りの部分の同じ半径方向厚さになっていてもよいが、ブッシュ延長部分４５、４６に要求される半径方向厚さが、クランク軸５０の対向部分によって押圧される場合に、それらのそれぞれの端部分４５ａ、４６ａに対して、ラジアル軸受４１のそれぞれの部分の軸線に対してその軸線の同軸度のずれを有する、弾性変形の所望の能力を提供するのに必要な厚さよりも大きい場合には、半径方向厚さをその最も大きな直径に対して低減して、軸受ハブ４０から軸線方向外側に突出する端部分４５ａ、４６ａを提供することができる。前記低減された厚さは、圧縮機の設計特性に応じて、一定であるかまたは可変であってもよいことを理解されたい。
【００６０】
軸受ハブ４０の内側のブッシュ延長部分４５、４６の固定は、さまざまな方法で行われ得る。図２および図３に示されるように、軸受ハブ４０には、ブッシュ延長部分４５、４６に対するストッパを画定するように構成される、内部中央円周方向突出部分４８が内部的に設けられ得る。しかし、軸受ハブ４０の第１および第２の端部分４０ａ、４０ｂは、軸受ハブ４０の長手方向延長部分と適合する長手方向延長部分を有する単一の管状部品で形成されるそれぞれのブッシュ延長部分４５、４６によって画定され得ることを理解されたい。また図示していない構造変形においては、別個の部品になって２つのブッシュ延長部分を形成することができるが、これは、軸受ハブの内部中央領域において相互に軸線方向に向き合うことになる。
【００６１】
これらの２つの場合においては、図２および図３の構成に示される内部中央円周方向突出部分４８は設けられない。
【００６２】
ブッシュ延長部分４５、４６の使用は、たとえばポリマー材料、自己潤滑性を有する鉄またはニッケル合金、および経済的に実現可能な特別なコーティングなどの、鋳鉄または焼結鉄、アルミニウムまたはニッケル合金以外の材料の使用に有利に働き、なぜなら、前記材料は、前記構成部品について局所的な用途を有し得るからである。
【００６３】
図２および図３に示される構成においては、ブッシュ延長部分４５、４６は、上述したように、鉄合金、アルミニウムまたはニッケル合金、あるいはポリマー材料であることができる単一の材料で作られる。材料が金属合金、特に鉄またはニッケル合金に規定される場合には、これは、たとえば金属マトリックス中の非金属固体潤滑材の分散によって規定される自己潤滑特性を有するように形成され得る。
【００６４】
また、ブッシュ延長部分４５、４６は、ラジアル軸受として作用するように、かつまた軸受ハブの外部の軸線方向突出部分を画定するように適切に寸法決めされる、エンジニアリングポリマーによって規定される単一の材料で形成されることができ、これは、クランク軸５０とラジアル軸受４１の軸線Ｘ１との間の同軸度のずれの発生と同時に柔軟な領域を画定するのに関与する。
【００６５】
ブッシュ延長部分４５、４６の形成に使用される材料のタイプにかかわらず、前記端部分４５ａ、４６ａの半径方向厚さの、および軸線方向延長部分の寸法決めは、以前に述べられたように、クランク軸５０の位置決め誤差状態において前記端部分４５ａ、４６ａの所望の半径方向変形を可能にするように行われる。
【００６６】
上述の構成態様に加えて、ブッシュ延長部分４５、４６は、金属合金で形成される場合には、窒化処理などの摩耗を低減するための、および／あるいはダイアモンド状炭素蒸着（ＤＬＣ−Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）または物理蒸着（ＰＶＤ−Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（物理蒸着法））による他の材料などの摩擦係数を低減するための表面処理を受け入れることができることを理解されたい。
【００６７】
また、ブッシュ延長部分は、たとえばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのポリマー材料で得られるたとえば内部減摩層ＡＦを備える材料のような２つ以上の材料で構成されることができ、この内部減摩層ＡＦは、図４および図５に模式的に示されるように、金属材料の、および軸受ハブ４０の内側に等しく取り付けられるべき、ジャケットＳの内側に収容され、保持される。
【００６８】
さらに図２および図３によれば、クランクケース１０に面する、コネクティングロッド６０の大端６１の端部分は、大端６１の内部に取り付けられ、かつ端部分６５ａを有するブッシュ延長部分６５によって画定されることができ、この端部分６５ａは、大端６１の軸線Ｘ２に対してその軸線Ｙ２の同軸度のずれを有する、クランク軸５０の偏心端部分５５の対向部分によって押圧されると外側に弾性的に半径方向に変形されるように、大端６１から軸線方向外側に突出する。
【００６９】
ラジアル軸受４１に関して既に説明されたように、ブッシュ延長部分６５の端部分６５ａは、軸線方向および円周方向に、油膜を対向領域において保持することができる寸法を有する表面の該対向領域ＣＲを、クランク軸５０の偏心端部分５５の対向部分によって、かつ弾性的に変形された状態で画定し、この油膜は、表面の前記対向領域ＣＲを形成する表面を少なくとも部分的に分離する。
【００７０】
ブッシュ延長部分６５の端部分６５ａは、ラジアル軸受４１に結合するブッシュ延長部分４５、４６に関して既に説明されたように、ブッシュ延長部分６５の残りの部分の同じ半径方向厚さ、または低減された半径方向厚さになっていてもよい。
【００７１】
さらに、ラジアル軸受４１のブッシュ延長部分４５、４６に関して以前に説明されたように、表面の対向領域ＣＲは、大端６１のブッシュ延長部分６５に関しては、ほぼ半楕円形状をとり、その端縁は、大端６１の内部に取り付けられるそれぞれのブッシュ延長部分６５の端部分６５ａの隣接する周端縁と一致する。
【００７２】
また、ラジアル軸受４１のブッシュ延長部分４５、４６に関して以前に説明されたように、前記ブッシュ延長部分６５の端部分６５ａは、それぞれのブッシュ延長部分６５の残りの部分の半径方向厚さに対して低減された半径方向厚さになっていてもよく、その低減された厚さは、一定であるかまたは可変であってもよい。
【００７３】
また、大端６１のブッシュ延長部分６５は、軸受ハブ４０のブッシュ延長部分４５、４６に関して上記で既に説明されたように、同じ方法で、かつ同じ材料変化によって作られ得ることを理解されたい。
【００７４】
また、本明細書において説明された構成的変形は、特定の構成について、個々に、あるいはまた部分的にまたは全体として互いに組み合わされ得ることに留意されたい。
【００７５】
本発明は添付の図面に示される構成を参照して本明細書において説明されているが、本装置は、本明細書に添付する特許請求の範囲に規定される発明の概念から逸脱することなく、他の可能な圧縮機構成に適用され得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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