JP2002303278A - スクロールコンプレッサおよびその組み立て方法 - Google Patents

スクロールコンプレッサおよびその組み立て方法

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JP2002303278A
JP2002303278A JP2002050211A JP2002050211A JP2002303278A JP 2002303278 A JP2002303278 A JP 2002303278A JP 2002050211 A JP2002050211 A JP 2002050211A JP 2002050211 A JP2002050211 A JP 2002050211A JP 2002303278 A JP2002303278 A JP 2002303278A
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crankcase
end cap
center shell
shaft
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JP2002050211A
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John R Williams
アール. ウィリアムズ ジョン
Joe T Hill
ティー. ヒル ジョー
Gene M Fields
エム. フィールズ ジーン
Tracy Milliff
ミリフ トレイシー
Michael R Young
アール. ヤング マイケル
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    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2230/60Assembly methods
    • F04C2230/603Centering; Aligning
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  • Compressor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロールコンプレッサの構成部品を共通の
基準に対して位置合わせして、構成部品全体のアライメ
ントを簡単且つ正確に達成することができるスクロール
コンプレッサおよびその組み立て方法を提供すること。 【解決手段】スクロールコンプレッサ内でベアリング部
品を位置合わせする改良された方法は、センタシェル内
に干渉的に嵌合するようにクランクケースを装着する工
程を含み、クランクケースはシェルの正確な上端と当接
する面を有する。これによって、クランクケース内のベ
アリングの軸は、センタシェルの中心軸上に理想的に中
心付けられる。同時に、下側ベアリングは、下端キャッ
プ上に装着され、所定の力で嵌入される下端キャップの
外面と同軸になるようにカットされる。これにより、下
側ベアリングもまたセンタシェルの内周面上に中心決め
される。センタシェルが正しい位置にあることが確保さ
れると、従って上側ベアリングおよび下側ベアリングが
共通の軸上に位置合わせされることも確保される。逆テ
ーパを有する改良された下側ベアリング構造も開示され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、スクロールコン
プレッサ、およびその組み立て方法に関し、特に、スク
ロールコンプレッサの上部および底部に隣接する構成部
品の全てを共通の基準に対して位置合わせして、構成部
品全体のアライメントを簡単且つ正確に達成することが
できる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】スクロールコンプレッサは、冷媒圧縮の
用途に広く利用されるようになってきている。スクロー
ルコンプレッサにおいて、第1および第2のスクロール
部材はそれぞれ、ベースと、ベースから延びる略螺旋状
の覆体とを有している。両覆体は、圧縮チャンバを形成
するように互いに嵌合する。シャフトは、スクロール部
材を互いに対して軌道周回させるように、一方のスクロ
ール部材に動作可能に接続されている。2つのスクロー
ル部材が軌道周回すると、2つのスクロール部材の覆体
間に形成された圧縮チャンバの容積が減少し、封入され
た冷媒が圧縮される。
【0003】従来、スクロールコンプレッサは、シール
されたハウジング内に装着される。ハウジングは、セン
タシェルと、上端キャップおよび下端キャップとを有し
ている。軌道周回するスクロール部材を駆動させるシャ
フトは、一般に、センタシェル内に装着された電気モー
タによって駆動される。シャフトは、回転軸に沿って延
びるとともに、軌道周回スクロールに動作可能に接続さ
れて、軌道周回スクロールの軌道周回運動を生じさせ
る。一般にシャフトは、上側位置および下側位置に隣接
するベアリング内に装着される。上側ベアリングは、軌
道周回するスクロール部材を支持するクランクケース内
に装着されている。下側ベアリングは、一般に、スクロ
ール部材に対してモータの反対側にある。従来、ベアリ
ング支持体は、ベアリングの下端部を支持するために、
センタシェルから径方向内側に延びていた。
【0004】最近、スクロールコンプレッサの下側ベア
リングを下端キャップに装着することが提案された。従
って、1999年8月18日に提出され「シールされた
コンプレッサのためのベアリングアセンブリ」と題され
た先の米国特許出願第09/376,915号、およ
び、2001年6月1日に提出され「スクロールコンプ
レッサのための下端キャップ」と題された同時係属出願
第09/872,972号には、ベアリングを装着する
ための下端キャップ構造が開示されている。
【0005】また、最近、クランクケースの位置がセン
タシェルに対して理想的に配置されるようにセンタシェ
ル内にクランクケースを所定の力で嵌入(圧力嵌合)さ
せることが提案された。そのような構造は、1998年
10月21日に提出されて「所定の力で嵌入スクロール
コンプレッサアセンブリ」と題され、現在米国特許第
6,193,484号として与えられた同時係属出願第
09/176,576号に開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のスクロールコンプレッサのアセンブリにおいて
は、十分に正確に構成部品をスクロールコンプレッサ内
に配置させることが容易ではなかった。また、上述した
2つの思想を組合せるという提案は全くなかった。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の開示された実
施形態において、下端キャップおよびクランクケースの
両者を共通の基準により理想的に決定され位置決めされ
た場所に装着することによって、下側ベアリングを理想
的に位置決めするために、センタシェルが基準点として
利用されている。好ましい実施形態において、共通の基
準はセンタシェルによって与えられる。センタシェルは
注意深く制御された端面を有するように機械加工され、
これら両方の端面は、センタシェルの中心軸と垂直であ
り、理想的に円筒状に近い。後述するように、クランク
ケースおよび下端キャップの両者のコンピュータカット
面によってシェルは完全な円形へと持って来られるた
め、最初のシェル形成は僅かに真円から外れてもよい
(すなわち、1.0mmのオーダーで)。
【0008】下端キャップは、下側ベアリングの孔と垂
直で且つ下側ベアリングから径方向に所定距離離間する
装着面を有するように機械加工される。この下端キャッ
プがこのセンタシェル内に装着されると、ベアリングは
センタシェルの中心軸に対して理想的に配置される。
【0009】さらに、クランクケースは、理想的な円筒
状外周面と、センタシェルの端面と当接する平坦な端面
とを有するように機械加工される。このクランクケース
が下端キャップとともにこのセンタシェル内に装着され
ると、クランクケースおよび下端キャップの両者は、互
いに対して適切な方向で装着されることが確実になる。
下端キャップおよびクランクケースの両者がそれ自身個
別に機械加工されて、これらがそれぞれ支持するシャフ
トのベアリング軸を個々の構成部品の外周面に対して正
しく位置付けられるので、2つのベアリングが互いに対
して理想的に配置されることが確実となる。シャフトの
これら2つのベアリングの装着が理想的に決められる
と、スクロールコンプレッサの他の構成部品は容易に確
実な整列位置に位置合わせされる。
【0010】従って、本発明は、構成部品をスクロール
コンプレッサ内に理想的に配置してそれらを適切に位置
させることを確実にする簡単な方法を提供する。
【0011】本発明のこれらおよび他の特徴は、以下の
明細書および図面から最も良く理解することができるで
あろう。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、軌道周回スクロール22
と非軌道周回スクロール24とを組み込むスクロールコ
ンプレッサ20を示す。ドライブシャフト26は、モー
タのステータ28により、ロータ30を介して駆動され
る。ドライブシャフトは、軌道周回スクロール22の軌
道運動を起こすように動作可能に接続されている。端部
キャップ34には下側ベアリング32が装着されてい
る。シャフト26の下端部33は下側ベアリング32と
係合する。端部キャップ34は、円周方向に離間された
U字形状部36を有し、これらのU字形状部36は、セ
ンタシェル40の下端部39の径方向内側に位置され
る。後述するように、センタシェル40の下端部38
は、端部キャップ34の表面に当接する軸方向端面39
を有している。
【0013】後述するように、位置合わせを容易にする
ため、センタシェルの内周面41は、理想的な円筒に近
い形状に形成されている。センタシェル40には上側端
部キャップ42が固定されている。既知のように、クラ
ンクケース44は軌道周回スクロール22を支持してい
る。クランクケース44の外周部46は、センタシェル
40内に所定の力で嵌入される外面47を有している。
【0014】クランクケース44内にはベアリング48
が装着されており、ベアリング48はシャフト26の上
端部を支持する。クランクケース44の径方向外側に延
びるリップ50は、ハウジング40の端部52と当接す
る。後述するように、所定の力で嵌入されたクランクケ
ースと下部端部キャップに装着されたベアリングとの組
み合わせが、共通の基準に基づいて両ベアリング32、
48をセットすることにより、共通の軸上にベアリング
32、48が配置されるのを確実にする。
【0015】図2Aに示されるように、クランクケース
44は、センタシェル40の内周面41内に所定の力で
嵌入される外周面47を有している。径方向外側に延び
るフランジ50は端面52に当接する。
【0016】フランジ50の下側に向く面90は、クラ
ンクケース44の中心軸に対して垂直に機械加工され
る。さらに、クランクケース44の外周面47も、ベア
リング48装着部と同軸になるように機械加工される。
このように、出願人は、既知のコンピュータ制御方法に
よって、ベアリング48の孔を外面47と同軸に理想的
に中心決めさせ、フランジ面90と垂直になることを確
実にする。面47がある程度不連続であっても構わない
が、面47が概して円筒を成しベアリング48の中心軸
と同軸であることは言うまでもない。好ましいクランク
ケースの詳細は、米国特許第6,193,484号に記
載されている。
【0017】ここで、図2Aに示されるように、センタ
シェル40内にクランクケースが装着されると、面52
と当接する面90により、また、所定の力で嵌入される
嵌入部47により、ベアリング48の中心軸を確実にセ
ンタシェル40の内部軸と平行且つ同軸にすることがで
きる。
【0018】同時に、下側端部プレート34上には同様
の端面54が形成されている。センタシェルハウジング
の下端部38の軸方向端部39は面54と当接する。ク
ランクケースと同様、これにより下端キャップ34が確
実にセンタシェル40内で適切に方向付けられる。ま
た、部位36の外周面91は、センタシェル40内での
少なくとも僅かな嵌め合い力をもたらすよう寸法付けら
れている。これにより、センタシェル40内での下端キ
ャップ34の方向性が理想的且つ正確になる。
【0019】後述するように、ベアリング32の中心軸
は、それが部位36の外周面と同軸で且つ面39と垂直
にカットされることが好ましい。これにより、ベアリン
グ32のベアリング軸もまたセンタシェル40の内周面
41の中心軸を基準とされることが確実となる。このよ
うに、これらの2つの技術を使用することにより、出願
人は、ベアリング48がベアリング32における軸と同
じ基準点に基づいて決定される軸上に中心付けられ且つ
この軸と平行になるようにすることを確実にする。この
ように、出願人は、ベアリングが従来技術における場合
よりもさらに適切に位置合わせされることを確実にす
る。
【0020】図3は、機械加工作業10を極めて概略的
に示す。スチールの部分を回転させてからそのスチール
を予備成形物に溶接し、径の内側から広げることによ
り、センタシェル40となるシェル予備成形物12が最
初に略円筒状のシェルに形成される。広がるマンドレル
16はシェル12の内周面内へと延び、その結果、内周
面が旋盤の中心間で回転することを確実にする。その
後、マンドレルは、センタシェルの端面をカットする一
対の対向する機械加工旋盤14へとシェル12を持って
来る。シェルを機械加工する作業は、既知の作業と同様
であり、この技術における作業者の能力の範囲内であ
る。このようにしてシェル予備成形物がセンタシェル4
0へと形成され、図4Aに示されるように、両方の端面
39、52は、内軸と垂直なほぼ正確な平坦な平行面と
なるようにコンピュータ制御される平坦面を形成する。
また、内周面41は正確な円筒孔に極めて近い。前述し
たように、クランクケースおよび下端キャップの面がい
ったん挿入されるとこれを真円にするので、この時点で
は、内周面41は円から僅かに外れてもよい。
【0021】スクロールコンプレッサを組立てる第1の
工程では、図4Aに示されるように、ステータ28が最
初にセンタシェル40内に配置される。センタシェル
は、ステータを受けるために加熱されても良く、またそ
の後、センタシェルがステータに固定されるよう冷却さ
れても良い。さらに、1999年10月8日に提出され
た「構成要素を収容する異形コンプレッサモータ巻線」
と題される米国の同時係属特許出願第09/415,1
22号に開示されているように、ステータの装着中に電
気的な接続が成されることが好ましい。
【0022】図4Bに示されるように、次の工程は、セ
ンタシェル40を下端キャップ34に向けて下側に押し
込むことである。前述したように、センタシェル40の
下端部38が部位36と所定の力で嵌合し、この時点
で、ベアリング32の中心軸がハウジングシェル40の
中心軸に対して理想的に中心付けられる。この時、次の
処理のためにセンタシェルを下端キャップ34に仮付け
溶接して、周囲の最終的な溶接がなされるまでこれら2
つの部材同士を固定しておいても良い。
【0023】次の工程は、図4Cに示されるように、ベ
アリング32内およびステータ28内にロータ30およ
びシャフト26を装着することである。
【0024】次の工程は、センタシェル40内にクラン
クケース44を押し込むことである。この押し進める動
作によって、フランジ50が端部52と当接するように
なる。この時点で、また、ベアリング孔48がクランク
ケース44の外周面47と真に同軸な孔になるように予
めカットされているため、両方のベアリング32,48
を、共通の基準に対してカットされた軸であるセンタシ
ェル40の中心軸上に中心付けることが確実にできる。
【0025】既知の全ての抗回転カップリングやシール
等を含む軌道周回スクロールおよび非軌道周回スクロー
ルの構成部品が、その後、コンプレッサ内に配置され
る。その後、端部キャップ42が下方に持って来られ、
構成部品が一緒に押し込められて、上端キャップが仮付
け溶接される。その時点で、両方の端部キャップがセン
タシェルに溶接されて、組立体全体が固定される。
【0026】図5Aは、ベアリング32と共に下端キャ
ップ34を示す。分かるように、U字形状の面36が円
周方向に離間されている。これらの部品の外周面91
は、この外周面がベアリング32の中心軸Xに対して正
確な位置に同軸となるようにカットされている。199
9年8月18日に提出された「シールされたコンプレッ
サのためのベアリングアセンブリ」と題される米国の同
時係属特許出願第09/376,915号に詳細に説明
されているように、これは、ベアリングの中心軸Xが部
位36の外周面91と同軸となるようにカットすること
により成される。図5Bは、部位36の外面91の他の
図を示す。
【0027】つまり、両方のベアリング32、48を共
通の基準に対して同軸となるようにコンピュータ制御さ
れた装置によりカットし測定することを確実にすること
により、出願人は、2つのベアリングが理想的に配置さ
れ互いに対して位置合わせされることを確実にする。こ
のように、本発明は従来技術に対し大きく改善されてい
る。
【0028】図6は、ベアリングの実施形態300を示
し、ベアリングハブは、下端部304から横方向内側に
傾斜する上端部302を有している。図7に示されるよ
うに、ベアリング本体310が挿入されると、上端部は
312で示されるように下端部314に対して後方に曲
がる。従来技術においては、ベアリングが挿入される
と、ベアリングが支持されていない上端部を径方向外側
に曲げ、その結果、ハブの自由端部が外側に曲がって円
筒面にならなくなっていた。従って、この逆方向のテー
パによって利益が得られる。
【0029】本質的に、クランクケースおよび下端キャ
ップのコンピュータカットされた同軸の外周面は、ベア
リング孔がそれぞれセンタシェルの内周面から径方向に
等しく離間されることを確実にする。同時に、平坦面
は、クランクケースおよび下端キャップが互いに平行に
なり、それらのベアリング孔の軸も同軸且つ平行になる
ことを確実にする。
【0030】本発明の好ましい実施形態について開示し
てきたが、当業者であればこの発明の範囲内で変形実施
することができることは分かるであろう。そのため、ク
レームがこの発明の真の範囲および内容を決定するよう
に検討されなければならない。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、スクロールコンプレッ
サの構成部品を共通の基準に対して位置合わせして、構
成部品全体のアライメントを簡単且つ正確に達成するこ
とができるスクロールコンプレッサおよびその組み立て
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明のスクロールコンプレッサの断面
図である。
【図2】図2Aは図1の円形部分2Aの拡大図、図2B
は図1の円形部分2Bの拡大図である。
【図3】図3はシェル部品の形成を概略的に示す。
【図4】図4Aは組み立ての第1の工程、図4Bは次の
工程を示し、図4Cはさらに他の工程を示し、図4Dは
さらに他の工程を示す。
【図5】図5Aは端部キャップの平面図であり、図5B
は図5Aの端部キャップの一箇所の拡大部を示す。
【図6】図6は本発明のベアリングの他の特徴的構成を
示す。
【図7】図7は図6の実施形態の特徴的構成を示す。
【符号の説明】
20 スクロールコンプレッサ 22 軌道周回スクロール 24 非軌道周回スクロール 26 ドライブシャフト 28 モータのステータ 32 ベアリング 34 端部キャップ 36 U字形状部 39 軸方向端面 40 センタシェル 44 クランクケース 48 ベアリング 50 フランジ 52 端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598161299 1 Scroll Drive,Clar k County Industrial Park,Arkadelphia,A rkansas,U.S.A. (72)発明者 ジョン アール. ウィリアムズ アメリカ合衆国 ヴァージニア州 24201 ブリストル アーリントン アヴェニュ ー 729 (72)発明者 ジョー ティー. ヒル アメリカ合衆国 ヴァージニア州 24201 ブリストル ヘリティジ ドライブ 149 (72)発明者 ジーン エム. フィールズ アメリカ合衆国 アーカンソー州 71923 アルカデルフィア ノース リッジ 2201 (72)発明者 トレイシー ミリフ アメリカ合衆国 ヴァージニア州 24201 ブリストル メドークレスト ドライブ 257 (72)発明者 マイケル アール. ヤング アメリカ合衆国 カンザス州 67226 ウ ィチタ エヌ. ワンハンドレッドトゥエ ンティセブンス ストリート イー. 2754 Fターム(参考) 3H029 AA02 AA14 AB03 BB31 BB32 CC08 CC09 3H039 AA03 AA06 AA12 BB07 BB08 BB15 CC33

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ベースと、前記ベースから延びる略螺旋
    状の覆体とを有する第1のスクロール部材と、 ベースと、このベースから延びる略螺旋状の覆体と、前
    記第1のスクロール部材に対して軌道周回するように第
    2のスクロール部材を駆動させるためのシャフトとを有
    する第2のスクロール部材と、 前記第2のスクロール部材を支持するとともに、所定の
    外径の外周面を有するクランクケースであって、前記ク
    ランクケースの前記外周面が前記クランクケースの中心
    軸にあるベアリング孔と同軸になるように機械加工され
    るクランクケースと、 前記第1および第2のスクロール部材における前記シャ
    フトとクランクケースとを取り囲むとともに、センタシ
    ェルと上端キャップと下端キャップとを有するハウジン
    グと、からなり、 前記下端キャップは、前記シャフトの下端を支持するた
    めの下側ベアリングを装着し、前記クランクケースのベ
    アリング孔は、前記シャフトの上端を支持するための上
    側ベアリングを装着し、 前記下側ベアリングは、前記下端キャップの外周面に対
    して同軸且つ垂直となるようにカットされたベアリング
    軸を有し、前記下端キャップの前記外周面は前記センタ
    シェルの内周面と同軸であり、前記クランクケースの前
    記外周面は、前記上側ベアリングと下側ベアリングとが
    互いに同軸となるように、前記センタシェルの前記内周
    面と同軸になっているスクロールコンプレッサ。
  2. 【請求項2】 前記センタシェルは、互いに平行となる
    ようにカットされた軸方向上端部および軸方向下端部を
    有し、前記クランクケースは、前記クランクケースが前
    記センタシェル内で適切に位置合わせされるように、前
    記センタシェルの前記上端部と当接し且つ前記ベアリン
    グの前記軸に対して垂直になるようにカットされた径方
    向外側に延びるフランジを有し、前記下端キャップは、
    前記下端キャップが前記センタシェル内に適切に装着さ
    れるように、そして前記上側ベアリングと前記下側ベア
    リングの前記軸が位置合わせされるように、前記ベアリ
    ングの回転軸と垂直になるようにカットされた面を有す
    る、請求項1に記載のスクロールコンプレッサ。
  3. 【請求項3】 前記下側ベアリングは、初めは逆テーパ
    を有するように形成され、前記ベアリング内への前記シ
    ャフトの挿入によって、前記逆テーパがより円筒面へと
    移動される請求項1に記載のスクロールコンプレッサ。
  4. 【請求項4】 1)互いに平行になるようにカットされ
    た対向する一対の軸方向端部を有するセンタシェルを設
    ける工程と、 略円筒状で、前記センタシェルの前記円筒状の内周面内
    に堅く嵌合する外周面を有するクランクケースであっ
    て、前記センタシェルの前記軸方向端部と当接する径方
    向外側に延びる面を有するクランクケースを形成する工
    程と、 前記センタシェルの前記内径内に密接に嵌合するように
    寸法付けられた外周面を有し、前記端部キャップ中央部
    上に装着されたベアリングの中心軸と垂直になるように
    形成された面を有する下端キャップを設ける工程と、 2)前記上側ベアリングおよび下側ベアリングの前記軸
    が共に共通の基準点と同軸になるように、前記センタシ
    ェル内に前記クランクケースを装着し、前記センタシェ
    ル内に前記下端キャップを装着する工程と、からなるス
    クロールコンプレッサの組み立て方法。
  5. 【請求項5】 前記クランクケースおよび前記下端キャ
    ップは共に、前記センタシェルの端面と垂直な面を有す
    るように形成され、これにより、前記クランクケースお
    よび前記下端キャップがセンタシェル内に装着されたと
    き、前記クランクケースおよび前記下端キャップの前記
    面が互いに平行となり、前記クランクケースおよび前記
    下端キャップに形成されるベアリング孔の中心軸が同軸
    且つ平行になる請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 ベースと、前記ベースから延びる略螺旋
    状の覆体とを有する第1のスクロール部材と、 ベースと、このベースから延びる略螺旋状の覆体と、前
    記第1のスクロール部材に対して軌道周回するように第
    2のスクロール部材を駆動させるためのシャフトとを有
    する第2のスクロール部材と、 前記第1および第2のスクロール部材における前記シャ
    フトとクランクケースとを取り囲むとともに、センタシ
    ェルと上端キャップと下端キャップとを有するハウジン
    グと、からなり、 前記下端キャップは、前記シャフトの下端を支持するた
    めの下側ベアリングを装着し、前記クランクケースのベ
    アリング孔は、前記シャフトの上端を支持するための上
    側ベアリングを装着し、 前記下端キャップは、ベアリングハブを介してベアリン
    グを装着し、前記ベアリングハブは、軸方向下端部から
    前記ハブの中心軸の方へ内側に傾斜する軸方向上端部を
    有し、ベアリングが前記ハブ内へと押し込まれて前記上
    端部が前記ハブの前記下端部と円筒状になる面へと元に
    曲げられるスクロールコンプレッサ。
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