JPH07508337A - 往復密閉圧縮機用のアキシャル・ベアリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 往復密閉圧縮機用のアキシャル・ベアリング技術分野 本発明は小型冷凍システムに使用されるタイプの、垂直シャフトを備えた往復密 閉圧縮機用のアキシャル・ベアリングに関する 背景技術 往復密閉圧縮機は通常、気密シェル内に取り付けられたモータからなっている。

これらの圧縮機はメイン・ベアリングを支持するシリンダ・ブロックを備えてお り、このシリンダ・ブロック内で、底部にポンプ・ロータが設けられている垂直 なりランクシャフトが回転する。圧縮機の作動中に、クランクシャフトが回転す ると、ポンプ拳ロータによって圧縮機シェルの下部に設けられている油だめから 、ベアリングその他の構成要素へ潤滑油が送られる。流体力学的なこの潤滑には 、相互相対運動を行う部品の間に油膜を形成するという働きがあり、これによっ てこれらの部品が接触し、したがって磨耗することを防止する。しかしながら、 油膜の形成に望ましい形状をもたらさない構成部品においては、潤滑が限界的な ものとなり、したがって、構成部品が受ける摩擦は大きくなり、圧縮機の機械的 損失を引き起こす。このような限界的な潤滑は主として、アキシャル・ベアリン グとクランクシャフトの間で生じる。このアキシャル・ベアリングはメイン・ベ アリングの上部との間でシリンダ・ブロック・アセンブリに取り付けられ、メイ ン・ベアリングと支持基部ないしクランクシャフト偏心部の周辺フラノンとの間 の相対運動が生しないようにする。該アキシャル・ベアリングは支持シリンダ状 リングの形状であり、対向端面は互いに平行となっている。該アキシャル・ベア リングにかかる負荷は電気モータおよびクランクシャフトの重量である。

理論的にいえば、平行ベアリングは流体力学的支持をもたらさない。しかしなが ら、クランクシャフトの製造時の不完全性、熱変形、あるいはその回転時の傾斜 によって、アキシャル・ベアリングの環状表面とクランクシャフトの隣接面との 間に油膜が生じるが、該油膜は良好なベアリング性能を保証するには不十分なも のである。クランクシャフトのわずかな傾斜は回転時の該クランクシャフトの偏 心に対する一時的な負荷、の蓄積によって生じる。この影響が目立つのは主とし て、クランクシャフトにかかる力が吸引時に該クランクシャフトにかかる力より もはるかに高くなる圧縮時である。

平行面アキシャル・ベアリングにおいて都合のよい流体力学力を得るためには、 該ベアリングに大きな表面を与えることであるが、これは他方において、摩擦損 失を増加させるものとなる。

発明の開示 それ故、本発明の総括的な目的は、往復密閉圧縮機用の、圧縮機の垂直クランク シャフトとともに作動するアキシャル・ベアリングを提供し、これによってそれ ぞれの接触面の間の摩擦損失を最小限のものとし、したがって、圧縮機の効率を 向上させることである。

本発明のより特定的な目的は、アキシャル・ベアリングとクランクシャフトの接 触表面の間の領域に薄い潤滑油膜をもたらすことである。

本発明のこれらおよびその他の目的は、上部でアキシャル・ベアリングを担持し ており、クランクシャフトを支持しているメイン・ベアリングを備えた、内部に シリンダ・ブロックが取り付けられている密閉シェルと、前記シェルの下部に規 定された油だめを含んでおり、前記アキシャル・ベアリングがクランクシャフト の周辺フランジの隣接下方面を支持する接触面をもたらすタイプの往復密閉圧縮 機用のアキシャル・ベアリングにおいて、アキシャル・ベアリングの接触面の少 なくとも一部が前記第１端而と周面の隣接する下面との間の接触平面に関して下 げられており、クランクシャフトと直交しており、少なくとも１つの陥没部分を 規定しており、該陥没部分に、周辺フランジを支持するためのそれぞれの流体力 学的くさびを規定するために油だめから油が連続的に供給される往復密閉圧縮機 用のアキシャル・ベアリングによって達成される。

図面の簡単な説明 本発明を添付図面にしたがって以下で説明する。

第１図は、本発明で使用されるタイプの圧縮機の中央断面図である。

第２図は、従来技術によるアキシャル・ベアリングの斜視図である。

第３ａ図−第３ｆ図は、本発明によるアキシャル・ベアリングのさまざまな構成 の斜視図である。

発明の好ましい実施例 上記の図によれば、往復密閉圧縮機は密閉シェル１を備えており、その内部には シリンダ・ブロック３によって形成されたモーター圧縮機・アセンブリが適宜支 持されており、前記シリンダ・ブロック３には電気モータ４が取り付けられてお り、該モータのロータ４ａはクランクシャフト５に取り付けられ、ベアリング６ によって支持されており、該ベアリングはシリンダ・ブロック３に機械加工され ている。クランクシャフト５はクランクシャフト５の偏心端部５ｂを支持するた めの周辺フランジ５ａを上部に備えており、また圧縮機の作動中の潤滑の必要に 応じて油だめ８からシリンダ・ブロック３の各部分へ油を搬送するポンプ・モー タを下部に備えている。周辺フランジ５ａは、第２図に示すように、クランクシ ャフト５に直交する接触平面にしたがって前記クランクシャフト５を支持するた めの２次アキシャル・ベアリング９との恒久的な接触を維持している。

アキシャル・ベアリング９は環状のシリンダ状をなしており、接触面９ａが周辺 フランジ５ａの表面部分に接触し、対向する取付は面９ｂがメイン・ベアリング ６の上部に取り付けられている。従来技術によれば、アキシャル・ベアリング９ の前記対向面は互いに平行であり、クランクシャフト５に直交している。

クランクシャフト５がその幾何学軸を中心として回転すると、前記クランクシャ フト５の周辺フランジ５ａの下面とアキシャル・ベアリング９の接触面９ａの間 で相対運動が生じる。この相対運動は適切な潤滑油膜を形成できないことによっ て深刻な摩擦特性をもたらし、これによってこのベアリングにおいて過剰な動力 損失を引き起こすことがある。部品の機械加工が不完全なことにより、クランク シャフトの回転中にクランクシャフトの熱変形やわずかな傾斜が生じると、脆弱 な油膜が形成されるが、このベアリングにおける粘機械的摩擦による損失を実質 的に軽減するのに十分な強さのものではない。

本発明によれば、アキシャル・ベアリング９とクランクシャフト５の間の摩擦に よる圧縮機の動力損失の軽減が、アキシャル・ベアリング１０の摩擦面とクラン クシャフト５の摩擦面の間に油膜を恒久的に形成するのを可能とする流体力学的 アキシャル・ベアリング１０を使用することによって達成される。この油膜は前 記クランクシャフト５に作用し、クランクシャフトを回転中に上昇させ、摩擦面 間の接触を最小限とする。この領域における油膜の形成はアキシャル・ベアリン グ１０の接触面１０ａと周辺フランジ５ａの下面との間の収束くさび形スペース によってもたらされる。本発明の１実施例において、収束くさび形のこのスペー スは前記接触面１０ａと周辺フランジ５ａの下方隣接面とが平行ではなくなるこ とによってもたらされる。

平行でなくなるのは前記アキシャル・ベアリング１０の接触面１０ａの表面に行 った改変によるものである。このような改変は前記第１面１０ａの少なくとも一 部がクランクシャフト５に関して傾斜することを意味する。

第３ａ図に示す好ましい実施例において、接触面１０ａは周辺フランジ５ａの下 面との接触面に関与する前記接触面１０ａの領域からの、アキシャル・ベアリン グ１０の幾何学軸に関する前記接触面１０ａの円周方向延長部に沿った漸進的な 連続傾斜部をもたらし、この傾斜部はクランクシャフト５の周辺フランジ５ａの 隣接面から離隔した前記接触面１０ａの部分の間に配置された空間に潤滑油を充 填することによって生じる流体力学的くさびを形成する。この空間は油を収集す るものであり、かつ２つの隣接する表面を潤滑し、周辺フランジ５ａに作用する 流体力学的圧力を生じさせ、圧縮機の作動中に前記フランジを上昇させるのに必 要な容積の油を保持することのできる凹所を形成する。クランクシャフト５０回 転中に、この油収集凹所に収められている油は引きずられて、潤滑油流の方向と 反対の方向で、前記凹所の壁部へ向かって流され、該壁部とともに流体力学的く さびを形成する。

他の解決策も可能である。この場合、アキシャル・ベアリング１０の接触面の表 面は、互いに平行で鋸歯状の表面（第３ｂ図）をもたらす２つまたはそれ以上の 傾斜面にしたがって、あるいは直径上またはほぼ直径上で切片となる而（第３Ｃ 図）にしたがって改変される。さらに、このような解決策は段状の傾斜面をもた らすこともできる。

第３ｄ図および第３ｅ図に示す他の可能な解決策において、アキシャル・ベアリ ング１０の摩擦面と周辺フランジ５ａの摩擦面の間の収束くさび形部は、アキシ ャル・ベアリング１０の接触面１０ａにおいて、該接触面１０ａ上に角度をつけ て分散されている上部陥没部１１を機械加工し、該面上にクランクシャフト５の 回転中に油だめ８から送られて（る油のたまる段状部を交互に形成することによ って達成される。上部陥没部１１の数ならびにその形状および寸法は、希望する 作動特性、機械加工施設、部品の構造強度などの関数で規定される。

図示の解決策において、上部陥没部１１はベアリング１０とクランクシャフト５ の間の接触平面に直交する半径方向壁部を備えており、この壁部はそれぞれを第 ３ｄ図および第３ｅ図に示すように直線状または湾曲した半径方向壁部で、ある 。解決策が上部陥没部１１を使用しているときの流体力学的くさび部の効果は前 記陥没部１１の端部壁が存在していることによる油膜の厚さの変化によってもた らされるものであり、該端部壁はクランクシャフト５の回転方向と反対の方向に あり、したがって、前記陥没部１１にたまる潤滑油の回転方向と反対の方向にあ る。

前記潤滑流体がもたらす圧力は、上述したように、周辺フランジ５ａに作用する 。図示していないが、前記陥没部１１がそれぞれの端部壁に対して明確な半径方 向断面をもたらすことができ、該断面は前記陥没部１１の内面の平面に対して正 確には直交していない。

これらの解決策において、上部陥没部１１はクランクシャフト５との接触平面に 平行であることが好ましいそれぞれの内面を備えている。

ベアリング１０の接触面１０ａと周辺フランジ５ａの間にたまった油が、クラン クシャフト５の回転によって生じる、この領域に作用する遠心力の作用によって 、油だめ８へ流れ出ざないようにするため、第１面１０ａの機械加工を前記接触 面の外縁部から該面の内縁部へ向かって放射状に行い、アキシャル・ベアリング １０と周辺フランジ５ａの隣接する表面の間の最大距離が前記アキシャル・ベア リング１０の前記合縁部で生じるようにすることもできる（第３ｆ図）。この構 成は遠心流体力学くさび部をもたらし、このくさび部において、油圧もアキシャ ル・ベアリング１０の第１面１０ａの外縁部の近傍で発生し、アキシャル・ベア リング１０を上昇させる、すなわち、クランクシャフト５が回転している間アキ シャル・ベアリングを一時的に上昇させる。

アキシャル・ベアリング１０の第１面の表面におけるこれらの改変により、クラ ンクシャフト５に対する大きな単一の支持領域を、数は少ないが、アキシャル・ ベアリング１０とクランクシャフト５の周辺フランジ５ａの間の領域における連 続的な油の供給を保証し、これによって潤滑流体のせん断応力を軽減し、したが って前記ベアリングの動力損失を軽減する１つまたは複数の支持領域と置き換え ることが可能である。

上述の解決策を組み合わせて使用すること、ならびにクランクシャフトと直交す るシリンダ・ブロックのリングを維持し、かつ上述した形状変更をクランクシャ フトのフランジ５ａに設けることによって、直交面一機械加工面の対を逆にする ことが可能である。

ＦＩＧ、３ｄ ＦＩＧ、３ｆ フロントページの続き （７２）発明者　リリー、デイクトマー・エリツク・ベルナート ブラジル国、８９２１９−９０トジョインビリーエシ・セー、ルア・アドリアノ ・ションデルマツク、３６５ （７２）発明者　マンヶ、アデイルソン・ルイズブラジル国、８９２１９−９０ トジョインピリーエシ・セー、ルア・エドガー・シュネイデル、１０７、アパー トメント・２０３・ベー

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．上部でアキシャル・ベアリング（９、１０）を担持しており、クランクシャ フト（５）を支持しているメイン・ベアリング（６）を備えた、内部にシリンダ ・ブロック（３）が取り付けられている密閉シェル（１）と、前記シェル（１） の下部に規定された油だめ（８）を含んでおり、前記アキシャル・ベアリング（ ９、１０）がクランクシャフト（５）の周辺フランジ（５ａ）の隣接下方面を支 持する接触面（９ａ、１０ａ）をもたらすタイプの往復密閉圧縮機用のアキシャ ル・ベアリングにおいて、アキシャル・ベアリング（１０）の接触面（１０ａ） の少なくとも一部が前記第１端面（１０ａ）と周面の隣接する下面との間の接触 平面に関して下げられており、クランクシャフト（５）と直交しており、少なく とも１つの陥没部分（１１）を規定しており、該陥没部分に、周辺フランジ（５ ａ）を支持するためのそれぞれの流体力学的くさびを規定するためにクランクシ ャフト（５）が回転している間油だめ（８）から油が連続的に供給されることを 特徴とする往復密閉圧縮機用のアキシャル・ベアリング。
2. ２．各陥没部分（１１）がその上部延長部全体にわたって軸方向接触平面に関し て変化する距離をもたらすことを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のアキシ ャル・ベアリング。
3. ３．各陥没部分（１１）が接触面（１０ａ）と周辺フランジ（５ａ）の下面の隣 接部分とが平行でなくなることによって得られることを特徴とする、請求の範囲 第２項に記載のアキシャル・ベアリング。
4. ４．アキシャル・ベアリング（１０）の接触面（１０ａ）の全表面が、少なくと も１つの傾斜平面にしたがって、クランクシャフト（５）の幾何学軸に関して傾 斜していることを特徴とする、請求の範囲第３項に記載のアキシャル・ベアリン グ。
5. ５．陥没部分（１１）の平面が前記第１端面（１０ａ）と周辺フランジ（５ａ） の面の隣接部分との間の軸方向接触平面と平行であることを特徴とする、請求の 範囲第１項に記載のアキシャル・ベアリング。
6. ６．各陥没部分（１１）がアキシャル・ベアリング（１０）の接触面（１０ａ） の上部不連続部によって得られることを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の アキシャル・ペブリング。
7. ７．各陥没部分（１１）の端部壁が軸方向の段部を規定しており、該段部の横方 向壁部が接触平面にしたがって傾斜していることを特徴とする、請求の範囲第６ 項に記載のアキシャル・ベアリング。
8. ８．前記端部壁の少なくとも１つが半径方向の直線状壁部であることを特徴とす る、請求の範囲第７項に記載のアキシャル・ベアリング。
9. ９．前記端部壁の少なくとも１つが半径方向の湾曲へ基部であることを特徴とす る、請求の範囲第７項に記載のアキシャル・ベアリング。
10. １０．各陥没部分（１１）がその円周方向延長部全体にわたって、アキシャル・ ベアリング（１０）の外縁部と内縁部の間で変化する半径方向距離をもたらすこ とを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のアキシャル・ベアリング。
11. １１．各陥没部分（１１）と軸方向接触平面の間の最大距離が幾何学軸上で得ら れ、これがアキシャル・ベアリング（１０）の内周縁部で切片を形成し、クラン クシャフト（５）に平行であることを特徴とする、請求の範囲第１項に記載のア キシャル・ベアリング。