(57)【要約】【課題】  不均質な材料から構成されるすべり軸受において、正確に意図した厚みを持つように加工すること。【解決手段】  回転機械５０は、すべり軸受１０と、シャフト５３と、を備える。シャフト５３は、すべり軸受１０に軸支され、回転軸ＲＡの周りに回転可能である。すべり軸受１０は、回転軸ＲＡの方を向く第１対向部３１および第２対向部３２を有する。第１対向部３１は、金属および樹脂の両方から構成される。第２対向部３２は、金属および樹脂の一方から構成される。【選択図】図３
2017026038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
すべり軸受（１０；１０Ａ；１０Ｂ；１０Ｃ）と、
前記すべり軸受に軸支され、回転軸（ＲＡ）の周りに回転可能なシャフト（５４）と、
を備え、
前記すべり軸受は、前記回転軸の方を向く第１対向部（３１）および第２対向部（３２）を有し、
前記第１対向部は、金属および樹脂の両方から構成され、
前記第２対向部は、金属および樹脂の一方から構成される、
回転機械（５０；５０Ａ；５０Ｂ；５０Ｃ）。
【請求項２】
前記第１対向部は、多孔質材（Ｐ）と、前記多孔質材に含浸した樹脂（Ｒ）とを有する、
請求項１に記載の回転機械。
【請求項３】
前記多孔質材は、金属粉末（Ｍ）の焼結体を有する、
請求項２に記載の回転機械。
【請求項４】
前記第２対向部は、樹脂から構成される、
請求項１から３のいずれか１つに記載の回転機械（５０；５０Ｂ）。
【請求項５】
前記すべり軸受（１０Ａ；１０Ｃ）は、金属製のベース材（２０）をさらに有し、
前記第１対向部は、前記ベース材に積層されており、
前記第２対向部は、前記ベース材から前記シャフトに向かって延出した金属製の部位（３２Ａ、３２Ｃ）である、
請求項１から３のいずれか１つに記載の回転機械（５０Ａ；５０Ｃ）。
【請求項６】
前記シャフトは、前記第１対向部および前記第２対向部と対向するとともに、前記第２対向部との間に隙間が形成されるように前記第２対向部から離間している、
請求項１から５のいずれか１つに記載の回転機械。
【請求項７】
前記シャフトの外周面には、前記第２対向部に対向する溝（５５）が形成されている、
請求項６に記載の回転機械。
【請求項８】
前記シャフトが前記第２対向部と対向しないように、前記第２対向部がすべり軸受（１０Ｂ；１０Ｃ）の端部に配置されている、
請求項１から５のいずれか１つに記載の回転機械（５０Ｂ；５０Ｃ）。
【請求項９】
ベース材（２０）を準備するステップと、
前記ベース材の上に金属粉末（Ｍ）を置くステップと、
前記金属粉末を焼結させて多孔質材（Ｐ）を形成するステップと、
前記多孔質材の一部を切削除去することにより、前記多孔質材が存在する第１領域（Ｚ１）と、前記多孔質材が存在しない第２領域（Ｚ２）とを形成するステップと、
前記第１領域および前記第２領域の両方に液体の樹脂（Ｒ）を注入するステップと、
前記樹脂を固化させるステップと、
前記第１領域の表面および前記第２領域の表面の両方を同時に切削することにより、それらの厚みを調整する工程と、
を有する、すべり軸受の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の製造方法によってすべり軸受を準備するステップと、
シャフトを前記すべり軸受によって軸支させるステップと、
を有する、回転機械の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受を備える回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータやエンジンなど、回転するシャフトを備える回転機械においては、シャフトを軸支するためにすべり軸受が用いられることがある。
【０００３】
特許文献１（特開２００１−３２８４０号公報）が開示するすべり軸受は、炭素を主成分とする粉末の焼結体およびフッ素系樹脂からなる材料から構成されている。この材料は、微視的には、焼結体が存在する箇所と樹脂が存在する箇所が混在する不均質なものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
応用分野によっては、すべり軸受の厚みに高い加工精度が求められる。このため、製造工程において、すべり軸受の厚みは、他の寸法と同様に測定されて管理される。すべり軸受が不均質な材料から製造される場合、厚みの測定値には材料の不均質さに起因する変動が生じる。厚みの測定値が変動すると、高い加工精度の実現は難しい。
【０００５】
本発明の課題は、不均質な材料から製造されるすべり軸受において、正確に意図した厚みを持つように加工することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る回転機械は、すべり軸受と、シャフトと、を備える。シャフトは、すべり軸受に軸支され、回転軸の周りに回転可能である。すべり軸受は、回転軸の方を向く第１対向部および第２対向部を有する。第１対向部は、金属および樹脂の両方から構成される。第２対向部は、金属および樹脂の一方から構成される。
【０００７】
この構成によれば、第２対向部は、均質な材料から構成される。したがって、すべり軸受の製造工程においては、潤滑層の厚みは第２対向部を用いて安定して測定される。これにより、回転機械のすべり軸受は、正確に意図された厚みを持つように加工しやすくなる。
【０００８】
本発明の第２観点に係る回転機械は、第１観点に係る回転機械において、第１対向部が、多孔質材と、多孔質材に含浸した樹脂とを有する。
【０００９】
この構成によれば、第１対向部では、摩擦係数が小さい樹脂の形状が、一定の強度を有する多孔質材によって保持される。したがって、シャフトを軸支する第１対向部の摩擦係数を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の第３観点に係る回転機械は、第２観点に係る回転機械において、多孔質材が、金属粉末の焼結体を有する。
【００１１】
この構成によれば、金属粉末の焼結体によって、多孔質材が一定の強度を有する。
【００１２】
本発明の第４観点に係る回転機械は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る回転機械において、第２対向部が、樹脂から構成される。
【００１３】
この構成によれば、樹脂製の第２対向部は、均一な表面を有する。したがって、第２対向部の厚みの測定値がより安定する。
【００１４】
本発明の第５観点に係る回転機械は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る回転機械において、すべり軸受が、金属製のベース材をさらに有する。第１対向部は、ベース材に積層されている。第２対向部は、ベース材からシャフトに向かって延出した金属製の部位である。
【００１５】
この構成によれば、ベース材と同じ金属材料から構成される第２対向部は、安定した形状を有する。したがって、第２対向部の厚みの測定値がより安定する。
【００１６】
本発明の第６観点に係る回転機械は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る回転機械において、シャフトが、第１対向部および第２対向部と対向する。シャフトは、第２対向部との間に隙間が形成されるように第２対向部から離間している。
【００１７】
この構成によれば、シャフトと第２対向部とは離間している。したがって、シャフトは第１対向部のみによって安定して軸支される。
【００１８】
本発明の第７観点に係る回転機械は、第６観点に係る回転機械において、シャフトの外周面に、第２対向部に対向する溝が形成されている。
【００１９】
この構成によれば、シャフトと第２対向部が離間している領域にある溝を用いて、潤滑油などの流体を通過させることができる。
【００２０】
本発明の第８観点に係る回転機械は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る回転機械において、シャフトが第２対向部と対向しないように、第２対向部がすべり軸受の端部に配置されている。
【００２１】
この構成によれば、シャフトは、端部に配置された第２対向部とは対向しない。したがって、シャフトは第１対向部のみによって安定して軸支される。
【００２２】
本発明の第９観点に係るすべり軸受の製造方法は、ベース材を準備するステップと、ベース材の上に金属粉末を置くステップと、金属粉末を焼結させて多孔質材を形成するステップと、多孔質材の一部を切削除去することにより、多孔質材が存在する第１領域と、多孔質材が存在しない第２領域とを形成するステップと、第１領域および第２領域の両方に液体の樹脂を注入するステップと、樹脂を固化させるステップと、第１領域の表面および第２領域の表面の両方を同時に切削することにより、それらの厚みを調整する工程と、を有する。
【００２３】
この方法によれば、シャフトの軸支のために用いられる第１領域、および、すべり軸受の潤滑層の厚みの測定に用いられる第２領域につき、共通の樹脂を利用できる。したがって、厚みを調整しやすいすべり軸受を簡単に製造できる。
【００２４】
本発明の第１０観点に係る回転機械の製造方法は、第９観点に係る製造方法によってすべり軸受を準備するステップと、シャフトをすべり軸受によって軸支させるステップと、を有する。
【００２５】
この方法によれば、回転機械に搭載されるすべり軸受の厚みを、正確に調整することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１観点に係る回転機械によれば、回転機械のシャフトは、正確に意図された厚みを持つすべり軸受により軸支される。
【００２７】
本発明の第９観点に係るすべり軸受の製造方法によれば、厚みを調整しやすいすべり軸受を簡単に製造できる。
【００２８】
本発明の第１０観点に係る回転機械の製造方法によれば、回転機械に搭載されるすべり軸受の厚みを、正確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る回転機械５０を搭載した圧縮機の断面図。
【図２】回転機械５０の部分斜視図。
【図３】すべり軸受１０の断面図。
【図４Ａ】すべり軸受１０の製造の第１工程を示す断面図。
【図４Ｂ】すべり軸受１０の製造の第２工程を示す断面図。
【図４Ｃ】すべり軸受１０の製造の第３工程を示す断面図。
【図４Ｄ】すべり軸受１０の製造の第４工程を示す断面図。
【図４Ｅ】すべり軸受１０の製造の第５工程を示す断面図。
【図５】第１対向部３１の拡大図
【図６】本発明の第１変形例Ａに係る回転機械５０Ａの部分断面図。
【図７】本発明の第２変形例Ｂに係る回転機械５０Ｂの部分断面図。
【図８】本発明の第３変形例Ｃに係る回転機械５０Ｃの部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
（１）全体構成
図１は、本発明に係る回転機械５０が搭載された圧縮機１００を示す。圧縮機１００は、吸入した流体を圧縮して吐出するためのものであり、スクロール型の構造を有している。
【００３１】
圧縮機１００は、回転機械５０、流体圧縮機構６０、圧力容器９０、吸入管９１、吐出管９２を備える。回転機械５０が発生する動力によって、流体圧縮機構６０が駆動される。流体圧縮機構６０の動作により、吸入管９１から吸入された流体が圧縮され、吐出管９２から吐出される。
【００３２】
（２）回転機械５０の詳細構成
本実施形態に係る回転機械５０は、電動モータからなる。図１に示すとおり、回転機械５０は、固定子５１、回転子５２、シャフト５３、軸支部材５４、およびすべり軸受１０を有する。
【００３３】
（２−１）固定子５１
固定子５１は、回転子５２に対して磁気的作用を及ぼすためのものであり、図示しない電磁コイルを有している。
【００３４】
（２−２）回転子５２
回転子５２は、回転軸ＲＡを中心として回転するように構成されている。回転に必要な力を固定子５１の磁気的作用から生じさせるために、回転子５２は図示しない永久磁石を有している。
【００３５】
（２−３）シャフト５３
シャフト５３は、回転子５２に固定されており、回転子５２とともに回転軸ＲＡを中心として回転する。
【００３６】
（２−４）軸支部材５４
軸支部材５４は、シャフト５３を軸支するためのものである。固定子５１と軸支部材５４は、互いに相対的に移動しないように同じ部材、すなわち圧力容器９０に固定されている。
【００３７】
（２−５）すべり軸受１０
すべり軸受１０は、軸支部材５４に設けられており、シャフト５３と摺動する。
【００３８】
図２は、すべり軸受１０の斜視図である。すべり軸受１０は円筒形であり、ベース材２０および潤滑層３０からなる積層構造を有している。ベース材２０は金属製である。潤滑層３０は、多孔質材と、その多孔質材に含浸された樹脂とからなる。
【００３９】
図３は、本実施形態に係る回転機械５０の部分断面図である。本図から理解されるように、すべり軸受１０の潤滑層３０は、第１対向部３１および第２対向部３２を有しており、そのいずれもが回転軸ＲＡに対向している。第２対向部は、シャフト５３の溝５５に対向している。溝５５は、例えば潤滑油を通過させるためのものである。
【００４０】
（３）製造方法
（３−１）すべり軸受１０の製造方法
図４Ａ〜図４Ｅはすべり軸受１０の製造方法を示す。
【００４１】
図４Ａに示す第１工程では、ベース材２０の上に金属粉末Ｍを配置する。金属粉末は、例えば青銅からなる。
【００４２】
図４Ｂに示す第２工程では、金属粉末Ｍを加熱によって焼結させ、多孔質材Ｐを形成する。
【００４３】
図４Ｃに示す第３工程では、多孔質材Ｐの一部が旋盤などにより除去される。この結果、多孔質材Ｐが存在する第１領域Ｚ１と、多孔質材Ｐが存在しない第２領域Ｚ２とが形成される。
【００４４】
図４Ｄに示す第４工程では、樹脂Ｒが多孔質材Ｐに含浸され、固化される。
【００４５】
図４Ｅに示す第５工程では、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２の両方を同時に切削加工し、所望の厚みＴを有する潤滑層３０を形成する。この切削加工においては、樹脂Ｒからなる第２領域Ｚ２の厚みを計測する。計測された厚みが所望の厚みＴになるまで多孔質材Ｐと樹脂Ｒが同時に切削される。この工程が終了すると、第１領域Ｚ１および第２領域Ｚ２は、それぞれ、第１対向部３１および第２対向部３２になる。
【００４６】
最後に、第５工程の製造物が円筒形状を形成するように曲げられる。以上の工程により、すべり軸受１０が製造される。
【００４７】
図５は、第５工程によって作られた第１対向部３１の表面の拡大図である。樹脂Ｒは多孔質材Ｐよりも隆起しており、段差Ｄが生じている。段差Ｄが生じる過程は次の通りである。第５工程において、切削工具は多孔質材Ｐと樹脂Ｒの両方に圧力を与える。この時、硬い多孔質材Ｐが形状を維持する一方で、柔らかい樹脂Ｒは収縮する。その後、切削工具が切削を終えて第１対向部３１の表面から離れると、収縮していた樹脂Ｒが復元し、多孔質材Ｐの表面を越えて隆起することによって段差Ｄが生じる。
【００４８】
このような段差Ｄは、樹脂Ｒのみからなる第２対向部３２には生じない。
【００４９】
（３−２）回転機械５０の製造方法
回転機械５０は、例えば下記の手順で製造される。
【００５０】
上述の製造方法によってすべり軸受１０を準備する。次に、固定子５１と軸支部材５４を、例えば圧力容器９０を利用して、互いに相対的に移動しないように固定する。次いで、すべり軸受１０を軸支部材５４に設置する。次いで、回転子５２に固定されたシャフト５３を、すべり軸受１０に軸支させる。
【００５１】
このようにして完成した回転機械５０の中で、第１対向部３１および第２対向部３２はいずれも、図３に示すように、回転軸ＲＡに対向するように設置されている。
【００５２】
（４）軸支構造
図３に示すとおり、第１対向部３１はシャフト５３を接触により支えている。第１対向部３１は、多孔質材Ｐの存在により一定の強度を有するとともに、樹脂Ｒの存在により摩擦係数が小さい。したがって、第１対向部３１はシャフト５３を支えるのに適している。
【００５３】
一方、第２対向部３２は溝５５と対向しているので、シャフト５３とは接触していない。第２対向部は多孔質材Ｐを有しないので第１対向部３１よりも強度が劣る場合がある。そのような場合に備えて、回転機械５０の設計においては、第２対向部３２とシャフト５３との接触が回避されている。
【００５４】
（５）特徴
（５−１）
第２対向部３２は、多孔質材Ｐを含まない樹脂Ｒなどの、均質な材料から構成される。したがって、すべり軸受１０の製造工程においては、潤滑層３０の厚みＴは第２対向部３２を用いて安定して測定される。これにより、回転機械５０のすべり軸受１０は、正確に意図された厚みを持つように加工しやすくなる。
【００５５】
（５−２）
第１対向部３１では、摩擦係数が小さい樹脂Ｒの形状が、一定の強度を有する多孔質材Ｐによって保持される。したがって、シャフト５３を軸支する第１対向部３１の摩擦係数を小さくすることができる。
【００５６】
（５−３）
金属粉末Ｍの焼結体によって、多孔質材Ｐが一定の強度を有する。
【００５７】
（５−４）
樹脂製の第２対向部３２は、均一な表面を有する。したがって、第２対向部３２の厚みＴの測定値がより安定する。
【００５８】
（５−５）
シャフト５３と第２対向部３２とは離間している。したがって、シャフト５３は第１対向部３１のみによって安定して軸支される。
【００５９】
（５−６）
シャフト５３と第２対向部３２が離間している領域にある溝５５を用いて、潤滑油などの流体を通過させることができる。
【００６０】
（５−７）
シャフト５３の軸支のために用いられる第１領域Ｚ１、および、すべり軸受１０の潤滑層３０の厚みの測定に用いられる第２領域Ｚ２につき、共通の樹脂Ｒを利用できる。したがって、厚みＴを調整しやすいすべり軸受１０を簡単に製造できる。
【００６１】
（５−８）
このように製造されるすべり軸受１０を用いることによって、正確に厚みＴを調整されたすべり軸受１０を搭載した回転機械５０を製造することができる。
【００６２】
（６）変形例
（６−１）第１変形例Ａ
図６は、本発明の第１変形例Ａに係る回転機械５０Ａの部分断面図である。回転機械５０Ａは、すべり軸受１０Ａを搭載している点において回転機械５０とは異なる。
【００６３】
すべり軸受１０Ａの潤滑層３０Ａは、第１対向部３１および第２対向部３２Ａを有している。第１対向部３１は、多孔質材と、その多孔質材に含浸された樹脂とからなる。第２対向部３２Ａは、ベース材２０から内側へ延出した金属製の部分である。
【００６４】
この構成によれば、ベース材２０と同じ金属材料から構成される第２対向部３２Ａは、安定した形状を有する。したがって、第２対向部３２Ａの厚みの測定値がより安定する。
【００６５】
（６−２）第２変形例Ｂ
図７は、本発明の第２変形例Ｂに係る回転機械５０Ｂの部分断面図である。回転機械５０Ｂは、すべり軸受１０Ｂを搭載している点において回転機械５０とは異なる。
【００６６】
すべり軸受１０Ｂの潤滑層３０Ｂは、第１対向部３１および第２対向部３２Ｂを有している。すべり軸受１０と同様に、第１対向部３１は、多孔質材と、その多孔質材に含浸された樹脂とからなり、第２対向部３２Ｂは樹脂からなる。第２対向部３２Ｂは、すべり軸受１０Ｂの端部に配置されており、シャフト５３とは対向しない。
【００６７】
この構成によれば、シャフト５３は、端部に配置された第２対向部３２Ｂとは対向しない。したがって、シャフト５３は第１対向部３１のみによって安定して軸支される。
【００６８】
（６−３）第３変形例Ｃ
図８は、本発明の第３変形例Ｃに係る回転機械５０Ｃの部分断面図である。回転機械５０Ｃは、すべり軸受１０Ｃを搭載している点において回転機械５０とは異なる。
【００６９】
すべり軸受１０Ｃの潤滑層３０Ｃは、第１対向部３１および第２対向部３２Ｃを有している。第１対向部３１は、多孔質材と、その多孔質材に含浸された樹脂とからなる。第２対向部３２Ｃは、ベース材２０から内側へ延出した金属製の部分である。第２対向部３２Ｃは、すべり軸受１０Ｃの端部に配置されており、シャフト５３とは対向しない。
【００７０】
この構成によれば、ベース材２０と同じ金属材料から構成される第２対向部３２Ｃは、安定した形状を有する。したがって、第２対向部３２Ｃの厚みの測定値がより安定する。
【００７１】
さらに、シャフト５３は、端部に配置された第２対向部３２Ｃとは対向しない。したがって、シャフト５３は第１対向部３１のみによって安定して軸支される。
【００７２】
（６−４）その他の変形例
（６−４−１）すべり軸受の形状
これまで説明してきたすべり軸受１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、は円筒形状を有する単一の部材から構成されている。これに代えて、すべり軸受は、円弧形状を有する単数または複数の部材から構成されていてもよい。この構成によれば、回転機械の製造において、シャフトおよびすべり軸受の設置が容易になる。
【００７３】
（６−４−２）潤滑層の素材
これまで説明してきた潤滑層３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、金属粉末Ｍの焼結により作られた多孔質材Ｐを有している。これに代えて、潤滑層は、炭素粉末の焼結により作られた多孔質材を有してもよい。この構成によれば、金属粉末Ｍを利用する場合と比較して、すべり軸受を安価に製造できる場合がある。
【００７４】
（６−４−３）回転機械の種類
これまで説明してきた回転機械５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、圧縮機１００に搭載される電動モータである。これに代えて、回転機械は、圧縮機１００以外の装置に用いられる電動モータであってもよい。あるいは、回転機械は、電動モータ以外の、回転するシャフトを有する機械であってもよく、例えば、内燃機関エンジン、またはタービンであってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
Ｄ      段差
Ｐ      多孔質材
Ｒ      含浸した樹脂
ＲＡ    回転軸
Ｔ      厚み
Ｚ１    第１領域
Ｚ２    第２領域
１０    すべり軸受
１０Ａ  すべり軸受（第１変形例Ａ）
１０Ｂ  すべり軸受（第２変形例Ｂ）
１０Ｃ  すべり軸受（第３変形例Ｃ）
２０    ベース材
３０    潤滑層
３１    第１対向部
３２    第２対向部
３２Ａ  第２対向部（第１変形例Ａ）
３２Ｂ  第２対向部（第２変形例Ｂ）
３２Ｃ  第２対向部（第３変形例Ｃ）
５０    回転機械
５０Ａ  回転機械（第１変形例Ａ）
５０Ｂ  回転機械（第２変形例Ｂ）
５０Ｃ  回転機械（第３変形例Ｃ）
５１    固定子
５２    回転子
５３    シャフト
５４    軸支部材
５５    溝
６０    流体圧縮機構
６１    固定スクロール
６２    可動スクロール
９０    圧力容器
９１    吸入管
９２    吐出管
１００    圧縮機
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開２００１−３２８４０号公報
【図１】
2017026038.tif 000003
【図２】
2017026038.tif 000004
【図３】
2017026038.tif 000005
【図４Ａ】
2017026038.tif 000006
【図４Ｂ】
2017026038.tif 000007
【図４Ｃ】
2017026038.tif 000008
【図４Ｄ】
2017026038.tif 000009
【図４Ｅ】
2017026038.tif 000010
【図５】
2017026038.tif 000011
【図６】
2017026038.tif 000012
【図７】
2017026038.tif 000013
【図８】
2017026038.tif 000014