JP5329711B2 - シャフト軸受、シャフト軸受を有する圧縮機及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に軸受支持構造に関し、より詳細には、圧縮機等、一の実施の形態ではスクロール圧縮機の特定の用途に用いられる軸受支持構造に関する。

スクロール圧縮機は圧縮機の一種であり、冷蔵、空調、産業用の冷却及び冷凍の各用途並びに／又は圧縮された流体を使用する他の用途において冷媒を圧縮するために用いられる。このような従来のスクロール圧縮機は公知であり、例えば、Ｈａｓｅｍａｎｎに発行された米国特許第６，３９８，５３０号、Ｋａｍｍｈｏｆｆ等に発行された米国特許第６，８１４，５５１号、Ｋａｍｍｈｏｆｆ等に発行された米国特許第６，９６０，０７０号及びＫａｍｍｈｏｆｆ等に発行された米国特許第７，１１２，０４６号に例示されているが、上記特許はいずれも、本願出願人と密接な関係にあるＢｉｔｚｅｒ事業体に譲渡されている。本発明は、これらのスクロール圧縮機又は他のスクロール圧縮機の設計に組み込み可能な改良を開示していることから、米国特許第６，３９８，５３０号、６，８１４，５５１号、６，９６０，０７０号及び７，１１２，０４６号は、その開示内容の全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。

これらの特許で例示するように、従来、スクロール圧縮機は、該スクロール圧縮機を収容する外側ハウジングを備える。スクロール圧縮機は、第１及び第２のスクロール圧縮機部材を有する。第１のスクロール圧縮機部材は、典型的には静止して配置され、外側ハウジング内に固定される。第２のスクロール圧縮機部材は、それぞれの基部の上方に立ち上げられて設けられ、互いに係合する、それぞれに設けられたスクロールリブの間において冷媒を圧縮するために、第１のスクロール圧縮機部材に対して相対的に運動可能に設けられる。従来、可動スクロール圧縮機部材は、冷媒を圧縮するために中心軸の周りの軌道経路（ｏｒｂｉｔａｌ ｐａｔｈ）を駆動されるように設けられている。通常は、適切な駆動ユニット（典型的には電動モータ）が同一のハウジング内に設けられて、可動スクロール部材を駆動する。

上記特許に示されると共に、米国特許第６，１０９，８９９号で一部詳しく考察されるように、スクロール圧縮機内の駆動シャフトの高速回転を支持するために、シャフト軸受が従来用いられている。そこで考察されているように、軸受は、グラファイトと、樹脂基材に沈着させた硬質炭素粒子を含有する耐熱樹脂複合層とを含む複合樹脂材料を取り入れている。かかる軸受は大豊工業株式会社製の商品名「Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｂｉｍｅｔａｌ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ＣＢ１００Ｇ」として、不可逆的に硬化された硬質熱硬化性樹脂材料で形成される。かかる熱硬化性材料は、硬化後に溶融させることも再成形することもできない。その結果、スクロール圧縮機等の用途で、この材料は、シャフトと上下の軸受部材の軸受面及び可動スクロール部材の駆動ハブとの間の嵌め合いとアライメントを実現するために、追加のマシニング（機械）加工が必要である。従って、こうしたやり方には幾らかの利点がある一方で、その欠点の一つとして、軸受面に必要なマシニング加工を施してシャフトと軸受面との間に極めて精密な嵌め合いを提供することに伴う追加のコストと複雑さとを有する。

従来、スクロール圧縮機の円筒形状の軸受は、次の材料、即ち、ブロンズ、鉛入りブロンズ、バビット（減摩）合金、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ複合材（鉛及び／又は微量の酸化ケイ素（１体積パーセント未満と考えられる）を含有する）、のいくつかでライニングされて設けられる。かかるスクロール圧縮機では多年にわたり多くの異なる材料が軸受材料として試されてきたにも拘わらず、現行技術水準には依然として実質的に不足があると考えられている。そこで、本発明は現行技術水準の向上に向けられる。

本発明は、少なくとも１つの軸受と金属材料製のシャフトとを含み、少なくとも１つの軸受に対して相対的に回転可能に取り付けられるシャフト部分を有する冷媒用の圧縮装置に用いることができる軸受材料の改良に向けられる。軸受は、支持部と支持部をライニングする複合材料部とを備える。軸受ライナ（裏張り）の複合材料部は、砥粒を含有する適合材料を含む。このような構造において、シャフトにおける少なくとも１つの軸受との間のミスアライメントは、それがいかに僅かであっても、間にエッジ荷重（集中荷重）を発生するように作用する。本発明の態様のこの独特な複合材料部により組み合わされた改善策が実現されるが、この組み合わされた改善策には、エッジ荷重が発生する位置（箇所）における研削（砥材）によるシャフトの金属材料の除去と、エッジ荷重における適合材料のクリープ（変形）との組み合わせが含まれ、それにより軸受もミスアライメントに適合することになる。

好ましくは、最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重（集中荷重）の少なくとも２０％は適合材料のクリープによって調整され、最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重の少なくとも２０％はシャフトの金属材料の研削（砥材）による除去により調整されることが想定される。例えば、図６に示す想定のように、エッジ荷重の大まかに５０％は各部材（シャフトと軸受）によって調整されると考えられ、それはシャフトと軸受ライナに対する、最大半径の初期状態からの変化の差によって測定される。砥粒はフィラー（充填材）として機能してもよいし、及び／又は、追加のフィラー（充填）材を適合材料中に用いることによりクリープ調整材として機能させて、複合材料部の適合材料が支持部の表面に沿ってどれ程容易に移動又はクリープできるかを決めるように設けてもよい。支持部は焼結金属面を有する金属スリーブの形態に設けられ、熱可塑性適合材料と砥粒とがその焼結金属面へ埋め込まれて機械的に固定されるようにモールド成形されることが好ましい。

本発明の更なる態様では、上記態様による装置を一体化してスクロール圧縮機の一部として設ける。このような装置は、ハウジング及び、固定スクロール圧縮機体と可動スクロール圧縮機体とを含むハウジング内の複数のスクロール圧縮機本体を更に含む。複数のスクロール圧縮機体は、それぞれの基部とそれぞれの基部から突出して互いに係合するそれぞれのスクロールリブとを有する。可動スクロール圧縮機体は排出ポートを通して流体を圧縮するために固定スクロール圧縮機体に対して相対的に移動可能に構成される。ハウジング内のモータは、回転軸を中心にシャフトを駆動するためのシャフトに対する回転出力を有する。シャフトは、回転軸からオフセットすると共に全体として回転軸に平行に設けられたオフセット駆動軸において可動スクロール圧縮機体に作用する駆動部材（これは前述の軸受に回転可能に取り付けられた部分として設けてもよい）を含む。このオフセット配置により、シャフトの回転は、駆動部材によって可動スクロール圧縮機体を固定スクロール圧縮機体に対して相対的に軌道経路上を移動させ、それにより冷媒又は他の流体の圧縮を可能とする。

適合材料は、（形状）記憶性がなく（メモリー・フリー）、クリープ（変形）してシャフトとの嵌合面に適合する熱可塑性材料のフィルム（膜）として設けられることが好ましい。適合材料としては、特定の実施の形態では、一度材料が硬化するとフローしなくなる、又はクリープしなくなることに伴う問題を回避するために、熱硬化性樹脂は除く。好ましくは、適合材料は、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン、即ちＰＴＦＥ）の商標名で販売されているようなフッ素重合体（樹脂）を含む。砥粒は、グラファイト、ガラス、シリカ、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、又は他の適切な研削（研磨）材料から成るグループから選ばれることができる。

本発明の他の態様は、そのようなシャフト及び軸受装置を組み立てる方法に向けられる。方法は、支持部上に適合材料をモールド成形して機械加工されないモールド成形仕上面の穴を提供するステップと；機械加工されないモールド成形仕上面を機械加工することなくシャフトを少なくとも１つの軸受に組み付けるステップと；シャフトと少なくとも１つの軸受との間の嵌合接触面における適合材料をクリープするステップと、嵌合接触面においてシャフトを適合材料内の砥粒で研削するステップとを含む組み合わせられた工程により、シャフトと少なくとも１つの軸受との間のミスアライメントを調整するステップとを含む。複合材料部は、少なくとも１つの軸受とシャフトとの間で調整されるように設計された最大のミスアライメント公差を調整するように選ばれた砥粒の量と適切な熱可塑性適合材料とを選択するステップにより構成することができる。

本発明の他の態様は、支持部と、支持部をライニングする複合材料部とを備える装置に向けられ、複合材料部は母材（マトリクス材）と、母材に埋め込まれる砥粒とを含む。砥粒は炭素粒子以外、及び炭素粒子とシリカとの組み合わせ以外により構成される。シャフトは、少なくとも１つの軸受に対して相対的に回転可能に取り付けられた部分を有して金属材料で構成される。少なくとも１つの軸受とシャフトとの間のミスアライメントは、少なくとも１つの軸受とシャフトとの間でエッジ荷重（集中荷重）を生み出すように設けられる。エッジ荷重は、エッジ荷重の位置でシャフトの金属材料の研削（砥材）による除去をもたらす。

本発明の他の態様、目的及び利点は、添付図面を併せ見れば、以下の詳細な説明により更に明らかになるであろう。

本明細書に組み入れられ、本明細書の一部を形成する添付図面は、本発明の複数の態様を例示し、記述と共に、本発明の原理の説明に資する。

図１は、本発明の一の実施の形態によるスクロール圧縮機の断面図である。

図２は、本発明の一の実施の形態による駆動シャフトを支持する軸受スリーブの断面図である。

図３は、図２に示す軸受部材の一部の拡大断面図である。

図４は、本発明の一の実施の形態におけるエッジ荷重を示すために駆動シャフトと対応する軸受との間のミスアライメントを極端に誇張して示す説明図である。

図５は、説明のために極端に誇張して示す、慣らし運転前の図４のミスアライメントの一部を切り取って示す、エッジ荷重接触面の拡大図である。

図６は、スクロール圧縮機の初期の慣らし運転を行って駆動シャフトからの材料の研削による除去と熱可塑性樹脂の軸受複合材料部のクリープとの組み合わせを例証的に示す以外は図５と同じ図である（研削により除去された軸受材料は示されていない）。

本発明は、ある好ましい実施の形態と関連付けて説明されるが、それら実施の形態に限定する意図はない。反対に、意図するところは、全ての代替物、変形、及び均等物を、特許請求の範囲に定義されているように本発明の精神と範囲の内に含まれるものとして、カバーすることである。

本発明の一の実施の形態は、スクロール圧縮機アセンブリ２０の環境及び適用において駆動シャフト１６に対して相対的に回転可能に取り付けられた１つ以上の軸受スリーブ１０、１２、１４として図示される。スクロール圧縮機アセンブリ２０は、潤滑油２２の環境下で作動し、流入口２４を介して流入する冷媒の圧縮に適する。スクロール圧縮機アセンブリ２０内で、冷媒は圧縮されて圧縮状態で流出口２６から流出する。

一以上の軸受スリーブ１０、１２、１４の詳細を述べる前に、オリエンテーションのために図示されるスクロール圧縮機アセンブリ２０の背景を少し説明する。但し、本発明は冷媒用等の他の圧縮機の構成にも適用可能であることはいうまでもない。概して、スクロール圧縮機アセンブリ２０は、流入口２４と流出口２６とを含む外側ハウジング２８を含む。概して、ハウジング２８は、囲まれた空間を作り出すために合わせて溶接された一以上のスタンピング加工された鋼板で形成されたシェルセクションを備えることができる。ハウジング２８は、ステータ３２とロータ３４とを含む電気モータの形態を取ることができる駆動ユニット３０を内蔵する。この構成では、ステータ３２の通電により中心軸３６を中心にロータ３４を回転させて、それによりロータ３４に固定された駆動シャフト１６を回転させる。

スクロール圧縮機アセンブリ２０は、また、複数のスクロール圧縮機体を備え、複数のスクロール圧縮機体には固定スクロール圧縮機体３８と可動スクロール圧縮機体４０とが含まれる。スクロール圧縮機体３８、４０は、それぞれの基部４２とそれぞれの基部４２から突出するそれぞれのスクロールリブ４４とを有し、それぞれのスクロールリブ４４は互いに係合して冷媒又は他の類似の流体を圧縮するための圧縮チャンバを形成する。駆動ユニット３０は、可動スクロール圧縮機体４０を固定スクロール圧縮機体３８に対して相対的に軌道経路上を駆動してそれにより流体の圧縮を可能とする、駆動シャフト１６に対する回転出力を有する。かかるスクロール圧縮機装置２０の更なる詳細は上記特許に記載されており、それらは引用によりその全体が本明細書に組み込まれる。

軸受スリーブ１０、１２、１４によって提供される軸受接触面にはつきものであるが、これらの軸受スリーブの各々は、駆動シャフト１６に対して相対的に回転可能に取り付けられていることが見てとれる。詳細には、中心軸３６を中心に駆動シャフト１６を回転自在に軸支するために、上部軸受部材４６及び下部軸受部材４８にはそれぞれの軸受スリーブ１２、１４が設けられ、中心軸３６を中心に駆動シャフト１６を回転自在に支持する。一方、他の軸受スリーブ１０は、可動スクロール圧縮機体４０の基部４２から延在する駆動ハブ５０の内側をライニングすると共に、中心軸３６に対して相対的にオフセットして設けられる一方で、駆動軸５４上で整列する（駆動シャフト１６の）オフセット駆動ピン５２を受容する。駆動ピン５２と駆動ハブ５０とは、駆動軸５４を中心に互いに相対的に回転可能に設けられ、駆動シャフト１６が回転する間、中心軸３６を中心とする駆動ピン５２の回転は、可動及び固定スクロール圧縮機体３８、４０の間の相対的な軌道運動を可能とする。このように、この構成には、回転中心軸３６を中心にシャフト１６を支持する下部軸受４８と、回転中心軸３６を中心にシャフト１６を支持する上部軸受４６と、オフセット駆動軸５４を中心にオフセット駆動ピン５２を軸支する駆動軸受５０とが含まれる。

スクロール圧縮機アセンブリ２０を組み立てるとき、中心軸３６を中心とする回転に対して駆動シャフト１６を上部及び下部軸受部材４６、４８に対して完全に心出ししようとする相当な努力が払われるが、残念ながら完全に一致することはなく、設計又は組立公差による幾らかのミスアライメントは不可避である。更に、追加の駆動軸５４及び駆動ハブ５０との接触面を有するオフセット駆動ピン５２の場合には、更なるミスアライメントの問題が発生し得る。図４のミスアライメントを極端に誇張した図に全体的に示すように、この問題は位置５６でエッジ荷重（集中荷重）を生ずる可能性がある。図４では、理解し易く説明するために誇張した表現により示されている。

図４の極端に誇張された図を見て判るように、現実には、殆どのエッジ荷重（集中荷重）はシャフトと穴（ボア）との間のクリアランス（隙間）におけるシャフトの移動によるもので、各軸受の穴のミスアライメントに起因するものは僅かに過ぎないことが理解されるだろう（この事実を誇張された図の中で表現することは困難である）。言い換えて極論すれば、各穴が完全に心出しされていても、複数の軸受の穴内でシャフトは「ガタつく程度にゆるい」。軸受１０ではシャフトに外部荷重が発生するが、それは、軸受１２と軸受１４における２つのシャフト支持部の外側において発生するため、片持ち荷重となる。これはシャフト１６を図４に示すように傾かせ（軸受のクリアランス（隙間）を通して移動させ）、エッジ荷重（集中荷重）を発生させる。上部及び下部軸受部材４６、４８のいかなるミスアライメントも、シャフト１６が１回転する一サイクルを通じてエッジ荷重の程度（大きさ）を変えるだけである。

荷重はシャフト１６に対して相対的な静荷重である。即ち、この荷重はシャフト１６と共に軸受１０、１２、１４の穴の回りを回転する。このことは、シャフト１６の同じ部分には常時エッジ荷重（集中荷重）が懸かり、エッジ荷重が軸受の穴の回りに分配されることを意味する。従って、シャフト１６は常に荷重の懸かる範囲と常に荷重の懸からない範囲とを有することになる。図４では、荷重が懸かるシャフト１６の範囲に陰影が施されている。荷重が懸かるこれらの範囲は、「指紋」のように見えるが、必ずしもシャフト１６に溝を形成するとは限らない。図４の陰影が施された部分は、シャフト１６上で摩耗することになる唯一の部分である（上部及び下部軸受部材４６、４８のミスアライメントが重大で（ひどく）ない限り、中間の軸受１２の下側の範囲が摩耗することも考えにくい）。

しかし、軸受ライナ中の変形可能な材料は至るところで変形し、シャフト１６に接触する位置では僅かな円錐形を成す。

他の状況において、荷重がハウジング２８に対して静荷重である場合には、研削材料（砥材）を用いない場合でも同じ効果を達成できる可能性がある。シャフト１６には僅かなテーパを付けるように予めマシニング（機械）加工することができ、適合可能な軸受材料には静荷重が懸かる部分を局所的に成形することができる。研削（砥材）ライナは荷重が回転する場合に最も利点を有する。

本実施の形態は、砥粒が埋め込まれた熱可塑性適合材料を含む独特な複合材料部を用いた組み合わせの改善策によりエッジ荷重（集中荷重）に対して効果を有する。結果として、エッジ荷重は、駆動シャフト１６の金属材料の研削（砥材）による除去を組み合わせ、そこに研削（砥材）による除去領域６２を生成し、同時にエッジ荷重の位置に適合材料のクリープ６４を生成する（例えば、軸受ライナ内に溝を生成する）。適合材料６０の熱可塑性及び、適合材料６０が架橋又は硬化（キュア）されていないことにより（例えば、適合材料６０は熱硬化性樹脂でないことが好ましい）、適合材料６０は「（形状）記憶性（メモリー）」を有することなくクリープすることになる。クリープは圧縮流れ及び圧縮永久歪としても知られる。好適な熱可塑性適合材料には、非架橋エラストマ（例えば熱可塑性材料）が含まれ、より好ましくは、フッ素重合体（樹脂）を用いることができ、例えばテフロン（登録商標）の商標名でＤｕＰｏｎｔより販売されているポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることができる。

熱可塑性については、熱可塑性適合材料６０は、十分に加熱すると技術的には液体になるまで溶解する。かかる熱可塑性材料には、ビニールや、ポリエチレン及びポリプロピレンを含む連鎖成長ポリマー等の付加重合体が含まれる。他の熱可塑性樹脂としては、ポリスチレンやナイロン等が含まれる。熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との違いは、熱可塑性樹脂は加熱されると軟化して再溶解及び再成形（再モールド成形）が可能となるのに対し、熱硬化性樹脂は加熱されると（架橋して）化学的に分解、溶解及び再成形（再モールド成形）できなくなり、一旦硬化した熱硬化性樹脂は元に戻らない不変形状となることである。

摂氏約２６０度に至るまで特性の劣化がなく高温に耐えることができ、融点が摂氏約３２７度と報告されているＰＴＦＥは好ましい選択である。従って、本発明の実施の形態に従い材料内に砥材等の想定されるフィラー（充填材）の添加が行われる場合でも、一般的に上記の温度を超えて作動しないスクロール圧縮機への適用にとって、この材料は特に好適である。更に、上記温度未満では、ＰＴＦＥの熱可塑性適合材料６０は、コールドフロー及び圧縮永久歪によるクリープを生じる。混合するフィラーを用いて望ましくないクリープや、摩耗、摩擦等の他の特性、この場合であれば摩損性の改善を調整することでこのクリープをある程度制御できる。低摩擦であることからＰＴＦＥは、ここでの軸受ライナ用途に特に有利である。それは潤滑油２２による潤滑においても好適である。潤滑油２２は、駆動シャフト１６が回転する間に作動して潤滑油２２が貯留される潤滑油槽から軸受接触面へ潤滑油２２を噴流させて供給するインペラ６６により、駆動シャフト１６内の中央チャネルを通して噴流（噴出）される。

熱可塑性適合材料６０内に好適なフィラー（充填）材を取り込んで、上記研削（砥材）及び／又はクリープ調整や潤滑性等の他の特性を有する他のフィラーを含ませる。例えば、フィラー材を体積比で複合材料部全体の２％乃至２５％含ませ（その一部又は全部を砥粒タイプとしてもよい）、残りは熱可塑性適合材料６０とすることが考えられる。更に、体積比で軸受支持部をライニングする複合材料部全体の少なくとも５％乃至１５％を砥粒タイプのフィラー材とすることが好ましい。好ましい砥粒は、グラファイト、ガラス、シリカ、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナから成るグループから選ばれる少なくとも１つを含むと考えられる。砥材は、エッチングを行い、それにより駆動シャフト１６から材料を研削除去して図に示すように研削（研磨）された領域６２を作りだす種類の材料である。典型的には、砥材の硬度は、駆動シャフト１６を構成する鋼材又は他の金属材料より高いことが好ましい。砥粒は、作動中に生ずる研削量を制御可能に制限できるように、十分に低い体積比及び百分率比により設けられる。

軸受の複合材料部は、上部軸受部材４６、下部軸受部材４８、及び駆動ハブ５０の内周面を直接にライニングしてもよい。あるいは、図示のように、例えば図２に示すように、これらの各位置で所定位置に取り付けて固定できる軸受スリーブ１０、１２、１４の形態で設けてもよい。軸受スリーブ１０においては（軸受スリーブ１０に関する下記コメント及び詳細な説明は軸受スリーブ１２、１４にも適用されることは理解されるだろう）、円筒形状の鋼製のシェル７０を含む支持セクションが設けられる。円筒形状の鋼製のシェル７０は、焼結されたブロンズ又は他の金属材料粒子７２でライニングされて多孔質面を提供し、その上へ（内部に砥粒を埋め込まれた）熱可塑性適合材料６０を含む軸受の複合材料部をモールド成形することで機械的に定位置に（強固に）固定される。モールド成形はいくつかの方法で行うことができるが、典型的には、スクロール圧縮機アセンブリ２０内に組み付ける前にマシニング（機械）加工する必要のない、機械加工されないモールド成形仕上面を有する内側穴７４を、熱可塑性適合材料６０が提供することになる。その理由は、熱可塑性適合材料６０はクリープできるので、不精確さ、即ち、穴の表面内の精度の不足を調整できるという点にある。従って、駆動シャフト１６の関連部分に対する相対的に同心の直径を内側穴７４に対して精度良く与えるために、それに続くホーニング加工及びマシニング（機械）加工の工程を必ずしも必要としない。一方、シャフトと少なくとも１つの軸受との間のミスアライメントは、シャフトと各々の軸受との間の嵌合接触面における熱可塑性適合材料をクリープするステップと、嵌合接触面においてシャフトを砥粒で研削するステップとを含む組み合わせられた工程により、調整することができる。スクロール圧縮機の初運転が行われて各軸受接触面が使い慣らされるスクロール圧縮機の初期の慣らし運転の間に、あらゆるミスアライメントは修正可能である。それは、図５（製造後の慣らし運転前）と図６（最初の慣らし運転並びに表面の使い慣らしの後）の比較により理解することができる。図６に示すように、軸受材料の硬いコーナー部７６は、衝突によるフローによって引き起こされた材料のクリープ６４により丸みが付けられる。材料のクリープを、図５との比較で示されるように図６にずらして示す。更に、熱可塑性材料６０内に含まれる砥粒は、駆動シャフト１６内に研削（研磨）された領域６２を形成する傾向がある。これらの特徴の組み合わせにより、従来技術に比べて全長がより長い軸受接触面が提供され、エッジ荷重（集中荷重）に関連する問題は、少なくとも部分的にはクリープと材料の研削（砥材）による除去との組み合わせにより改善できる。

熱可塑性複合材料部は、熱可塑性適合材料と、選ばれた砥粒の量とを選択するステップにより、シャフトからの金属材料の研削（砥材）による除去と、熱可塑性適合材料のクリープ変位との組み合わせによって、シャフトと軸受との間の最大のミスアライメント公差を調整するように構成することができる。例えば、最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重（集中荷重）の少なくとも２０％が適合材料のクリープによって調整され、最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重の少なくとも２０％がシャフトの金属材料の研削による除去によって調整されるように設けることができる。従って、それぞれが全体として軸受接触面の面積を著しく増加させて、エッジ荷重（集中荷重）の影響及びミスアライメントの問題を改善するように作用する。

本明細書中で引用する公報、特許出願及び特許を含む全ての文献は、各文献を個々に、具体的に示し、引用して組み込むかのように、又、その全体を本明細書に記載するかのように、引用して組み込まれる。

本発明の説明に関連して（特に以下の請求項に関連して）用いられる名詞及び同様な指示語の使用は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、単数及び複数の両方に及ぶものと解釈される。語句「備える」、「有する」、「含む」及び「包含する」は、特に断りのない限り、オープンエンドターム（即ち「〜を含むが限らない」という意味）として解釈される。本明細書中の数値範囲の具陳は、本明細書中で特に指摘しない限り、単にその範囲内に該当する各値を個々に言及するための略記法としての役割を果たすことだけを意図しており、各値は、本明細書中で個々に列挙されたかのように、明細書に組み込まれる。本明細書中で説明される全ての方法は、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、あらゆる適切な順番で行うことができる。本明細書中で使用するあらゆる例又は例示的な言い回し（例えば「など」）は、特に主張しない限り、単に本発明をよりよく説明することだけを意図し、本発明の範囲に対する制限を設けるものではない。明細書中のいかなる言い回しも、請求項に記載されていない要素を、本発明の実施に不可欠であるものとして示すものとは解釈されないものとする。

本明細書中では、本発明を実施するため本発明者が知っている最良の形態を含め、本発明の好ましい実施の形態について説明している。当業者にとっては、上記説明を読めば、これらの好ましい実施の形態の変形が明らかとなろう。本発明者は、熟練者が適宜このような変形を適用することを期待しており、本明細書中で具体的に説明される以外の方法で本発明が実施されることを予定している。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正及び均等物を全て含む。更に、本明細書中で特に指摘したり、明らかに文脈と矛盾したりしない限り、全ての変形における上記要素のいずれの組み合わせも本発明に包含される。

１０ 軸受スリーブ（駆動軸受）
１２ 軸受スリーブ（上部軸受）
１４ 軸受スリーブ（下部軸受）
１６ 駆動シャフト
２０ スクロール圧縮機アセンブリ
２２ 潤滑油
２４ 流入口
２６ 流出口
２８ 外側ハウジング
３０ 駆動ユニット
３２ ステータ（駆動ユニット）
３４ ロータ（駆動ユニット）
３６ 中心軸
３８ 固定スクロール圧縮機体（複数のスクロール圧縮機体）
４０ 可動スクロール圧縮機体（複数のスクロール圧縮機体）
４２ 基部（スクロール圧縮機体）
４４ スクロールリブ（スクロール圧縮機体）
４６ 上部軸受部材
４８ 下部軸受部材
５０ 駆動ハブ（可動スクロール圧縮機体）
５２ オフセット駆動ピン（駆動シャフト）
５４ 駆動軸
５６ エッジ荷重を生ずる位置
６０ 適合材料
６２ 研削（砥材）による除去領域（駆動シャフト）
６４ 適合材料のクリープ（軸受）
６６ インペラ（駆動シャフト）
７０ 円筒形状のシェル（軸受）
７２ 金属材料粒子（軸受）
７４ 内側穴（軸受）
７６ コーナー部（軸受）

Claims (19)

1. 支持部と、前記支持部をライニングする複合材料部とを有する少なくとも１つの軸受であって、前記複合材料部は適合材料と砥粒とを含み、前記砥粒は前記複合材料部の少なくとも２体積％を占めるように構成された、少なくとも１つの軸受と；
   前記少なくとも１つの軸受に対して相対的に回転可能に取り付けられた部分を有する金属材料で構成されたシャフトとを備え；
   前記少なくとも１つの軸受と前記シャフトとの間のミスアライメントは前記少なくとも１つの軸受と前記シャフトとの間でエッジ荷重を生み出すように設けられ、前記エッジ荷重は、前記エッジ荷重の位置で前記シャフトの金属材料の研削による除去と、前記エッジ荷重における前記適合材料のクリープとの組み合わせをもたらす；
   装置。
2. 最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重の少なくとも２０％は前記適合材料のクリープによって調整されると共に、最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重の少なくとも２０％は前記シャフトの金属材料の研削による除去によって調整される、請求項１に記載の装置。
3. 前記適合材料中にクリープ調整材として作用するフィラーを更に備える、請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 流入口と流出口とを有する圧縮機機構であって、前記圧縮機機構は前記シャフトに作用され、前記シャフトの回転作用に応じて前記流入口から前記流出口へ流体を圧送する圧縮機機構を更に備える、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の装置。
5. ハウジングを備え；
   前記圧縮機機構は、固定スクロール圧縮機体と可動スクロール圧縮機体とを含む前記ハウジング内の複数のスクロール圧縮機本体を含むスクロール圧縮機機構として設けられ、前記複数のスクロール圧縮機体は、それぞれの基部と前記それぞれの基部から突出して互いに係合するそれぞれのスクロールリブとを有し、前記可動スクロール圧縮機体は排出ポートを通して流体を圧縮するために前記固定スクロール圧縮機体に対して相対的に移動可能に構成され；
   回転軸を中心に前記シャフトを駆動するための前記シャフトに対する回転出力を有する前記ハウジング内のモータであって、前記シャフトは、前記回転軸からオフセットすると共に全体として前記回転軸に平行に設けられたオフセット駆動軸において前記可動スクロール圧縮機体に作用する駆動部材を含む、モータを備える；
   請求項４に記載の装置。
6. 前記少なくとも１つの軸受は：
   前記回転軸を中心に前記シャフトを支持する下部軸受と；
   前記回転軸を中心に前記シャフトを支持する上部軸受と；
   前記オフセット駆動軸を中心に前記駆動部材を軸支する駆動軸受とを含む少なくとも３つの軸受を備える；
   請求項５に記載の装置。
7. 前記適合材料は熱可塑性に設けられ、前記適合材料は記憶性がなく、かつクリープして前記シャフトとの嵌合面に適合し、前記砥粒の量は前記複合材料部の５乃至１５体積％に設けられた、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記適合材料はフッ素重合体を含む、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記適合材料はポリテトラフルオロエチレンを含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記砥粒は、グラファイト、ガラス、シリカ、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナから成るグループから選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記支持部は、円筒形状の内面と前記円筒形状の内面をライニングする焼結粒子材料とを有する円筒形状のシェルを備え、前記複合材料部は前記焼結粒子材料に埋め込まれて機械的に結合され、穴を画成する初期形状を有する、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記複合材料部は前記焼結粒子材料上にモールド成形され、前記穴は機械加工されないモールド成形仕上面により画成される、請求項１１に記載の装置。
13. 請求項１に記載の装置を組み立てる方法であって：
    前記支持部上に前記適合材料をモールド成形して機械加工されないモールド成形仕上面の穴を提供するステップと；
    前記機械加工されないモールド成形仕上面を機械加工することなく前記シャフトを前記少なくとも１つの軸受に組み付けるステップと；
    前記シャフトと前記少なくとも１つの軸受との間の嵌合接触面における熱可塑性の前記適合材料をクリープするステップと、前記嵌合接触面において前記シャフトを砥粒で研削するステップとを含む組み合わせられた工程により、前記シャフトと前記少なくとも１つの軸受との間のミスアライメントを調整するステップとを備え；
    前記砥粒は前記複合材料部の少なくとも２体積％を占めるように構成された；
    装置を組み立てる方法。
14. 前記少なくとも１つの軸受と前記シャフトとの間の最大のミスアライメント公差を設計するステップと；
    前記熱可塑性適合材料と、選ばれた前記砥粒の量とを選択するステップにより、前記シャフトからの金属材料の研削による除去と、前記最大のミスアライメント公差の設計に従うエッジ荷重の少なくとも２０％が前記熱可塑性適合材料のクリープにより調整される、前記熱可塑性適合材料のクリープ変位との組み合わせによって、前記最大のミスアライメント公差を調整するように前記複合材料部を構成するステップとを更に備え；
    前記最大のミスアライメント公差の設計に従う前記エッジ荷重の少なくとも２０％は前記シャフトの金属材料の研削による除去によって調整されるように構成された；
    請求項１３に記載の方法。
15. 支持部と前記支持部をライニングする複合材料部とを有する少なくとも１つの軸受であって、前記複合材料部は母材と前記母材に埋め込まれた砥粒とを含み、前記砥粒は前記複合材料部の少なくとも２体積％を占めるように構成され、前記砥粒は炭素粒子以外、及び前記炭素粒子とシリカとの組み合わせ以外により構成された、少なくとも１つの軸受と；
    前記少なくとも１つの軸受に対して相対的に回転可能に取り付けられた部分を有する金属材料で構成されたシャフトとを備え；
    前記少なくとも１つの軸受と前記シャフトとの間のミスアライメントは前記少なくとも１つの軸受と前記シャフトとの間でエッジ荷重を生み出すように設けられ、前記エッジ荷重は、前記エッジ荷重の位置で前記シャフトの金属材料の研削による除去をもたらす；
    装置。
16. 前記砥粒は、ガラス、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナから成るグループから選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１５に記載の装置。
17. 前記支持部は、円筒形状の内面と前記円筒形状の内面をライニングする焼結粒子材料とを有する円筒形状のシェルを備え、前記複合材料部は前記焼結粒子材料に埋め込まれて機械的に結合され、穴を画成する初期形状を有する、請求項１５又は請求項１６に記載の装置。
18. 流入口と流出口とを有する圧縮機機構であって、前記圧縮機機構は前記シャフトに作用され、前記シャフトの回転作用に応じて前記流入口から前記流出口へ流体を圧送する圧縮機機構を更に備え；
    ハウジングを備え；
    前記圧縮機機構は、固定スクロール圧縮機体と可動スクロール圧縮機体とを含む前記ハウジング内の複数のスクロール圧縮機本体を含むスクロール圧縮機機構として設けられ、前記複数のスクロール圧縮機体は、それぞれの基部と前記それぞれの基部から突出して互いに係合するそれぞれのスクロールリブとを有し、前記可動スクロール圧縮機体は排出ポートを通して流体を圧縮するために前記固定スクロール圧縮機体に対して相対的に移動可能に構成され；
    回転軸を中心に前記シャフトを駆動するための前記シャフトに対する回転出力を有する前記ハウジング内のモータであって、前記シャフトは、前記回転軸からオフセットすると共に全体として前記回転軸に平行に設けられたオフセット駆動軸において前記可動スクロール圧縮機体に作用する駆動部材を含む、モータを備える；
    請求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の装置。
19. 前記少なくとも１つの軸受は：
    前記回転軸を中心に前記シャフトを支持する下部軸受と；
    前記回転軸を中心に前記シャフトを支持する上部軸受と；
    前記オフセット駆動軸を中心に前記駆動部材を軸支する駆動軸受とを含む少なくとも３つの軸受を備える；
    請求項１８に記載の装置。

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