KR101950241B1 - 스크롤 압축기 하부 베어링 - Google Patents

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에머슨 클리메이트 테크놀로지즈 인코퍼레이티드
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Abstract

쉘, 모터 어셈블리, 구동샤프트 및 베어링 어셈블리는 포함하는 압축기. 베어링 어셈블리는 쉘 내에 배치되고 회전을 위해 구동샤프트를 지지한다. 베어링 어셈블리는 브라켓, 허브 및 부싱을 포함한다. 브라켓은 쉘에 결합하고 구멍을 구비한다. 허브는 구멍 내에 배치되며, 반경방향으로 내측으로 신장하는 립을 구비하는 보어를 정의한다. 부싱은 근위부와 원위부를 포함한다. 부싱의 근위부는 반경방향으로 신장하는 다수의 체결 구조체를 포함한다. 부싱의 원위단은 체결 구조체들이 허브의 립에 체결되도록 허브의 보어 내에 배치된다.

Description

스크롤 압축기 하부 베어링
본 발명은 압축기에 대한 것으로서, 더 상세하게는 스크롤 압축기용 하부 베어링에 대한 것이다.
본 출원은 2016년 4월 6일 출원된 특허출원 15/092,402와 2015년 4월 10일 출원된 임시출원 62/145,935를 우선권 주장하며, 동 출원들에 개시된 전체 내용이 본 명세서에 원용된다.
본 섹션의 내용은 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공하며 반드시 선행기술은 아니다.
베어링과 베어링 어셈블리는 다양한 기계류 및 산업 장비 예를 들어 회전형 압축기에 사용된다. 스크롤 압축기는 예를 들어 하나 이상의 베어링 어셈블리를 구비할 수 있다. 베어링 어셈블리는 축을 중심으로 회전하기 위해 구동샤프트를 지지할 수 있다. 어떤 구성들에서, 스크롤 압축기는 상부 베어링 어셈블리와 하부 베어링 어셈블리를 구비할 수 있다.
알려진 베어링 어셈블리가 그 목적하는 바에 부합한 것으로 알려졌지만, 관련 분야에서 여전히 개선이 계속 요구되고 있다. 이와 관련하여, 더 조용하고 효율적으로 동작하는 스크롤 압축기 또는 다른 기계류를 제공하는 강하고, 비용-효율적인 베어링 어셈블리를 제공하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 어떤 상황에서는 구동샤프트가 생성하는 큰 축방향 힘을 견딜 수 있는 베어링 어셈블리를 제공하는 것이 바람직하다.
본 섹션은 본 발명의 일반적인 개요를 제공하며 전체 범위 혹은 모든 특징에 대한 종합적인 개시는 아니다.
일 형태에서, 본 발명은 압축기를 제공한다. 이 압축기는 쉘, 압축 메카니즘, 모터 어셈블리, 구동샤프트 그리고 베어링 어셈블리를 포함한다. 압축 메카니즘 및 모터 어셈블리는 쉘 내에 배치된다. 구동샤프트는 축 중심 회전을 위해서 압축 메카니즘과 모터 어셈블리에 체결된다. 구동샤프트는 근위단에서 축 방향으로 신장하는 통로를 구비한 원위단으로 신장한다. 베어링 어셈블리는 쉘 내에 배치되고 회전을 위해 구동샤프트를 지지한다. 베어링 어셈블리는 브라켓, 허브 및 부싱을 포함한다. 브라켓은 쉘에 결합하며 구멍을 포함한다. 허브는 구멍 내에 배치되고 근위단에서 원위단으로 신장한다. 허브는 허브의 근위단에서 허브의 원위단으로 신장하는 보어를 정의한다. 보어는 근위부, 원위부 및 반경방향으로 내측으로 신장하는 립을 포함한다. 근위부는 제1 직경을 정의한다. 원위부는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 정의한다. 반경방향으로 내측으로 신장하는 립은 제1 직경 및 제2 직경보다 작은 제3 직경을 정의한다. 부싱은 근위부 및 원위부를 포함한다. 부싱의 원위부는 다수의 반경방향으로 신장하는 체결 구조체를 포함한다. 부싱의 근위부는 보어의 원위부 내에 배치된다. 부싱의 원위부는 체결 구조체가 허브의 립에 체결되도록 보어의 원위부 내에 배치된다.
어떤 구성에서, 부싱의 근위부는 반경방향으로 신장하는 플랜지를 포함하며 이 플랜지는 상부 스러스트 표면과 상기 상부 스러스트 표면의 반대 면인 하부 스러스트 표면을 구비한다. 상부 스러스트 표면은 구동샤프트의 원위단에 체결될 수 있다. 하부 스러스트 표면은 허브의 립에 체결될 수 있다.
어떤 구성에서, 부싱의 근위부는 제4 직경을 정의하고 부싱의 원위부는 제4 직경보다 작은 제5 직경을 정의한다.
어떤 구성에서, 부싱은 상부 스러스트 표면에 적어도 하나의 채널을 포함한다. 채널은 부싱에서 구멍으로부터 부싱의 근위부로 반경방향으로 외측으로 신장할 수 있다.
어떤 구성에서, 제4 직경은 제2 직경보다 작다.
어떤 구성에서 다수의 체결 구조체는 최대 외측 직경이 제2 직경보다 크고 최소 외측 직경이 제2 직경보다 작은 다각형 단면을 나타낸다.
어떤 구성에서, 허브의 원위단은 보어의 원위부와 유체 소통하고 쉘과 유체 소통하는 다수의 개구를 포함한다.
어떤 구성에서, 브라켓은 축방향으로 신장하는 핀을 구비하는 측면으로 신장하는(laterally extending) 적어도 하나의 가장자리를 가진다.
어떤 구성에서, 브라켓은 측면으로 신장하는 제1 가장자리와 측면으로 신장하며 상기 제1 가장자리 맞은편인 제2 가장자리를 포함한다. 상기 제1 가장자리는 축방향으로 신장하는 제1 핀을 포함하고, 상기 제2 가장자리는 축방향으로 신장하는 제2 핀을 포함한다.
다른 형태에서, 본 발명은 허브와 부싱을 구비하는 베어링 어셈블리를 제공한다. 허브는 근위단에서 원위단으로 신장한다. 허브는 근위단과 원위단에서 그리고 근위단과 원위단 사이에서 신장하는 보어를 포함한다. 보어는 근위부, 원위부 그리고 립을 포함한다. 근위부는 제1 직경을 가진다. 원위부는 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가진다. 립은 원위부로부터 반경방향으로 내측으로 신장하며 어깨부와 체결 표면을 포함한다. 어깨부는 원위부에서 반경방향으로 내측으로 신장한다. 체결 표면은 어깨부로부터 허브의 원위단까지 축방향으로 신장한다. 부싱은 근위부와 원위부를 포함한다. 부싱의 근위부는 상부 스러스트 표면과 상기 상부 스러스트 표면 반대편인 하부 스러스트 표면을 정의한다. 하부 스러스트 표면은 허브의 어깨부에 체결된다. 부싱의 원위부는 허브의 보어 내에 배치되고 제2 직경보다 작은 제3 직경을 정의한다. 부싱의 원위부는 허브의 체결 표면에 체결되며 반경방향으로 외측으로 신장하는 다수의 체결 구조체를 포함한다.
어떤 구성에서, 다수의 체결 구조체 각각은 부싱의 원위부를 따라 축방향으로 신장한다.
어떤 구성에서, 다수의 체결 구조체 각각은 부싱의 원위단 근처에 모따기 한 표면을 포함한다.
어떤 구성에서, 허브의 원위단은 적어도 하나의 통로를 포함한다.
어떤 구성에서, 적어도 하나의 통로는 구멍의 원위부와 유체 소통한다.
어떤 구성에서, 체결 구조체는 다각형 형태를 정의한다.
어떤 구성에서, 압축기는 윤활유 저수조를 구비한 쉘을 포함한다. 베어링 어셈블리는 보어가 윤활유 저수조와 유체 소통하도록 쉘에 의해 지지가 될 수 있다.
어떤 구성에서, 베어링 어셈블리는 측면으로 신장하는 적어도 하나의 가장자리와 구멍을 구비하는 반경방향으로 신장하는 플레이트부를 구비하는 브라켓을 포함한다. 허브는 구멍 내에 배치될 수 있다. 측면으로 신장하는 적어도 하나의 가장자리는 축방향으로 신장하는 핀을 포함할 수 있다.
어떤 구성에서, 브라켓은 측면으로 신장하는 제1 가장자리와 측면으로 신장하며 상기 제1 가장자리 맞은편인 제2 가장자리를 포함한다. 상기 제1 가장자리는 축방향으로 신장하는 제1 핀을 포함하고, 상기 제2 가장자리는 축방향으로 신장하는 제2 핀을 포함한다.
또 다른 형태에서, 본 발명은 구동샤프트를 회전가능하게 지지하기 위한 베어링 어셈블리를 제공한다. 구동샤프트는 원위단에서 근위단으로 신장한다. 베어링 어셈블리는 허브와 부싱을 포함한다. 허브는 근위단에서 원위단으로 신장하고, 허브의 근위단에서 허브의 원위단으로 신장하는 보어를 정의한다. 보어는 제1 직경을 정의하는 근위부, 제2 직경을 정의하는 원위부, 제3 직경을 정의하며 반경방향으로 내측으로 신장하는 립을 포함하며, 제2 직경은 제1 직경보다 크고, 제3 직경은 제1 직경 및 제2 직경보다 작다. 부싱은 반경방향으로 신장하는 플랜지와 반경방향으로 신장하는 다수의 체결 구조체를 포함한다. 반경방향으로 신장하는 플랜지는 구동샤프트의 원위단에 체결되는 상부 스러스트 표면과 허브의 립에 체결되는 스러스트 표면을 포함한다. 부싱의 적어도 일 부분은 체결 구조체가 허브의 립과 체결하도록 보어의 원위부 내에 배치된다.
본 발명의 또 다른 적용은 본 명세서에 제공된 설명들로부터 명백해질 것이다. 본 섹션의 설명들 및 특정 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
첨부된 도면들은 단지 선택된 실시예들을 도시하는 것으로서 가능한 모든 구현은 아니며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
도 1a는 본 발명의 원리에 따른 하부 베어링 어셈블리를 구비하는 압축기에 대한 단면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 도 1a의 따른 하부 베어링 어셈블리의 일 부분에 대한 단면도이다.
도 2는 도 1a의 하부 베어링 어셈블리에 대한 확대도이다.
도 3은 도 1a의 하부 베어링 어셈블리에 대한 밑바닥을 도시한다.
도 4는 도 1a의 하부 베어링 어셈블리의 스러스트 부싱의 사시도이다.
도 5는 도 1a의 하부 베어링 어셈블리의 다른 스러스트 부싱의 사시도이다.
도면 전체에서 대응하는 참조번호는 대응하는 부분을 가리킨다.
예시적인 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다. 예시적인 실시예들은 본 발명에 대한 개시가 완전해지고 통상의 기술자에게 범위를 완전히 전달하도록 제공될 것이다. 특정 구성, 장치 및 방법 같은 다양한 상세한 사항이 본 발명의 실시예를 완전히 이해할 수 있도록 설명된다. 통상의 기술자는 특정 사항이 적용될 필요는 없고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되는 예시적인 실시예가 다양한 형태로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 어떤 예시적인 실시예에서, 잘 알려진 프로세서, 장치 구조 및 기술은 상세히 설명되지 않는다.
도 1a를 참조하면, 압축기(10)가 제공되며 이 압축기(10)는 쉘 어셈블리(shell assembly)(12), 모터 어셈블리(motor assembly)(18), 압축 메카니즘(compression mechanism)(20) 및 베어링 하우징 어셈블리(bearing housing assembly)(22)를 포함할 수 있다. 쉘 어셈블리(12)는 모터 어셈블리(18), 베어링 하우징 어셈블리(22) 및 압축 메카니즘(20)을 수용할 수 있다. 쉘 어셈블리(12)는 전반적으로 원통형인 쉘(34), 말단 마개(end cap)(36), 가로방향으로 신장하는 구획 플레이트(partition plate)(37) 그리고 베이스(base)(38)를 포함할 수 있다. 말단 마개(36)는 쉘(34)의 상부 말단에 고정될 수 있다. 베이스(38)는 쉘(34)의 하부 말단에 고정될 수 있고, 윤활유(미도시)를 유지하기 위한 저수조(lubricant sump)(40)를 정의한다. 말단 마개(36) 및 구획 플레이트(37)는 그 사이에 방출 챔버(discharge chamber)(42)(즉, 방출-압력 영역)를 정의며 이 방출 챔버(42)는 압축 메카니즘(20)으로부터 압축된 작동 유체를 받는다. 구획 플레이트(37)는 개구(opening)(39)를 포함할 수 있으며 이 개구(39)를 통해 압축 메카니즘(20)과 방출 챔버(42) 간의 소통(communication)을 한다. 방출 챔버(42)는 압축기(10)를 위해 방출 머플러를 형성할 수 있다. 방출 장치(discharge fitting)(미도시)가 말단 마개(36)에 부착될 수 있고 방출 챔버(42)와 유체 소통할 수 있다. 흡인 주입구 장치(suction inlet fitting)(미도시)가 쉘(34)에 부착될 수 있고 흡인 챔버(43)(즉 흡인-압력 영역)와 유체 소통할 수 있다. 구획 플레이트(37)는 방출 챔버(42)를 흡인 챔버(43)와 분리시킨다.
모터 어셈블리(18)는 모터 고정자(stator)(44), 회전자(rotor)(46) 및 구동샤프트(driveshaft)(48)를 포함할 수 있다. 고정자(44)는 쉘(34) 내에 압입(press fit) 될 수 있다. 구동 샤프트(48)는 회전자(46)에 의해 회전가능하게 구동될 수 있고 축(50) 중심 회전을 위해 베어링 하우징 어셈블리(22)에 의해 지지가 된다. 구동샤프트(48)는 편심성 크랭크 핀(eccentric crank pin)(52)을 포함하여 이 편심성 크랭크 핀(52)은 압축 메카니즘(20)과 구동 체결을 위해 평탄부를 구비한다. 회전자(46)는 구동샤프트(48) 상에 압입될 수 있다.
압축 메카니즘(20)은 모터 어셈블리(18)에 의해 구동될 수 있고 선회 스크롤(orbiting scroll)(56)과 비-선회 스크롤(58)을 포함할 수 있다. 선회 스크롤(56)은, 나선형 베인(spiral vane) 혹은 랩(wrap)을 그 상부 표면에 구비하고 환형 평탄 스러스트(annular flat thrust)를 그 하부 표면에 구비하는 말단 플레이트(60)를 포함할 수 있다. 원통형 허브(66)는 스러스트 표면(64)에서 아래쪽으로 돌출할 수 있고 그 내에 배치된 구동 부싱(drive bushing)(68)을 포함할 수 있다. 구동 부싱(68)은 그 안에 크랭크 핀(52)이 구동 배치되는 내측 보어(70)를 포함할 수 있다. 크랭크 핀(52)은 구동 부싱(68)의 내측 보어(70)의 일 부분에서 평탄한 표면에 구동 체결될 수 있다.
비-선회 스크롤(58)은 말단 플레이트(74)와, 그 하부 표면으로부터 신장하는 나선형 랩(spiral wrap)(76)을 포함할 수 있다. 나선형 랩들(62), (76)은 서로 협동하여 그 사이에 다수의 유체 주머니(80)를 형성한다. 비록 여기서 압축 메카니즘(20)이 스크롤 압축 메카니즘인 것으로 도시되고 설명되었지만, 압축 메카니즘(20)은 본 발명의 범위 내에서 다른 회전형의 압축 메카니즘을 포함할 수 있다.
베어링 하우징 어셈블리(22)는 주요 또는 상부 베어링 어셈블리(84)와 하부 베어링 어셈블리(86)를 포함할 수 있다. 주요 베어링 어셈블리(84)와 하부 베어링 어셈블리(86)는 쉘(34) 내에 고정될 수 있다. 주요 베어링 어셈블리(84)는 주요 베어링 하우징(88)과 주요 또는 상부 베어링(90)을 포함할 수 있다. 주요 베어링 하우징(88)은 그 상에 압축 메카니즘(20)을 지지하는 환형 평탄한 스러스트 베어링 표면(91)을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 환형 평탄한 스러스트 베어링 표면(91)은 선회 스크롤(56)의 말단 플레이트(60) 상의 스러스트 표면(64)과 인터페이스 할 수 있다. 상부 베어링(90)은 그 내에서의 회전을 위해 구동샤프트(48)를 지지할 수 있다.
도 1a 내지 도 3을 참조하면, 하부 베어링 어셈블리(86)는 브라켓(94), 허브(96) 및 부싱(100)을 포함할 수 있다. 하부 베어링 어셈블리(86)가 여기서는 상부 베어링 어셈블리(84) 아래에 위치하는 것으로 설명 및 도시 되었으나, 상부 베어링 어셈블리(84)에 대한 하부 베어링 어셈블리(86)의 상대적인 위치관계는 압축기(10)의 방향에 따를 것이다. 따라서, 본 발명의 범위를 벗어남 없이 하부 베어링 어셈블리(86)가 상부 베어링 어셈블리(84)의 위에 있을 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 브라켓(94)은 반경방향으로(radially) 신장하는 반경방향 신장부(94a), 축방향으로(axially) 신장하는 적어도 하나의 축방향 신장부(94b), 그리고 적어도 하나의 플랜지부(flange portion) 혹은 핀부(fin portion)(94c)를 포함할 수 있다. 반경방향 신장부(94a)는 서로 반대 편에 있는 제1 말단(101) 및 제2 말단(102) 사이에서 신장한다. 반경방향 신장부(94a)는 중앙 구멍(central aperture)(103)과, 제1 말단(101)과 제2 말단(102) 사이에서 신장하며 서로 맞은 편에 있는 한 쌍의 가장자리(104a), (104b)를 포함할 수 있다. 축방향 신장부(94b)는, 반경방향 신장부(94a)의 제1 말단(101) 및/또는 제2 말단(102)으로부터 축방향으로 위쪽으로(도 2의 지면에 대해서) 신장할 수 있다. 브라켓(94)은 다양한 기술 예를 들어 용접, 적층(stacking), 기계적 고정 또는 압입 등에 의해서 쉘(34)에 장착 혹은 다른 방식으로 고정될 수 있다. 이와 관련하여 도 2에 도시된 바와 같이, 어떤 구성에서, 브라켓(94)의 축방향 신장부(94b)는 브라켓(94)을 쉘(34)에 적층하기 위해 하나 이상의 구멍(105)을 포함할 수 있다.
브라켓(94)의 핀부(94c)는 반경방향 신장부(94a)의 가장자리들(104a), (104b) 중 적어도 하나에서 신장할 수 있다. 이와 관련하여 도 2에 도시된 바와 같이, 어떤 구성에서, 브라켓(94)은 가장자리(104a), (104b) 각각에서부터 축방향으로 아래쪽으로 (도 2의 지면에 대해서) 신장할 수 있다. 핀부(94c)들은 가장자리(104a), (104b)를 따라 거리 X 만큼 (도 3) 신장할 수 있고, 반경방향 신장부(94a)의 아래 표면(107) 아래에 깊이 Y 만큼 (도 1a) 신장할 수 있다. 거리 X는 반경방향 신장부(94a)의 제1 말단(101)과 제2 말단(102) 간의 거리의 40% 내지 90% 사이일 수 있다. 어떤 구성에서, 거리 X는 반경방향 신장부(94a)의 제1 말단(101)과 제2 말단(102) 간의 거리의 80%일 수 있다. 깊이 Y는 거리 X의 2% 내지 20% 범위일 수 있다. 어떤 구성에서, 깊이 Y는 거리 X의 5%일 수 있다. 따라서, 핀부(94c)들은 브라켓(94)의 축방향 강도(stiffness)를 증가시킬 수 있다. 이와 관련하여, 거리 X와 제1 말단(101) 및 제2 말단(102)간의 거리의 비, 그리고 깊이 Y와 거리 X의 비는 하부 베어링 어셈블리(86)의 고유 진동수(natural frequency)를 조절하는데 도움을 줄 수 있다. 구체적으로, 거리 X 그리고/또는 깊이 Y의 값은 하부 베어링 어셈블리(86)의 고유 주파수 혹은 공진 주파수를 변경시킬 수 있다. 따라서, 핀부(94c)의 거리 X 및 깊이 Y는, 구동샤프트(48)가 다양한 각속도로 회전할 때, 하부 베어링 어셈블리(86)가 공진하는 것을 방지할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하면, 허브(96)는 축(111)을 따라서 근위단(108)에서 원위단(110)으로 신장하는 원통형 몸통(cylindrical body)(106)을 포함할 수 있다. 어떤 구성에서, 몸통(106)은 다이-캐스트 알루미늄으로 만들어질 수 있다. 하지만, 몸통(106)은 본 발명의 범위 내에서 다른 물질 예를 들어 다른 금속으로 만들어질 수 있다. 조립된 구성에서, 허브(96)는 브라켓(94)의 구멍(103) 내에 배치될 수 있다.
도 1a를 참조하면, 몸통(106)은 보어 또는 구멍(112)과 플랜지(114)를 포함할 수 있다. 구멍(112)은 근위단(108)에서 원위단(110)으로 몸통(106)을 통과해 신장할 수 있다. 어떤 구성에서, 구멍(112)은 윗부분(upper portion)(112a)과 아랫부분(lower portion)(112b)을 포함하거나 이와 달리 이들에 의해 정의될 수 있다. 윗부분(112a)은 제1 직경 D1을 포함하거나 정의할 수 있고, 아랫부분(112b)은 제1 직경 D1보다 큰 제2 직경 D2을 포함하거나 정의할 수 있다. 이와 관련하여 구멍(112)은 윗부분(112a)에서 아랫부분(112b)으로 반경방향으로 외측으로(radially outwardly) 신장하는 환형 언더컷(undercut) 혹은 어깨부(shoulder)(118)를 포함할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 조립된 구성에서 어깨부(118) 및 아랫부분(112b)은 하부 베어링 어셈블리(86)에 챔버(120)를 정의할 수 있다. 어떤 구성에서, 어깨부(118)는 윗부분(112a) 및 아랫부분(112b) 사이에서 경사질 수 있다. 다른 구성에서, 어깨부(118)는 윗부분(112a) 그리고/또는 아랫부분(112b)에 수직한 방향으로 신장할 수 있다.
플랜지 혹은 립(lip)(116)이 구멍(112) 내에 그리고 구멍(112)에 대해서 반경방향으로 내측으로(radially inwardly) 신장할 수 있다. 이와 관련하여, 어떤 구성에서, 립(116)은 몸통(106)의 원위단(110) 근처에서 구멍(112)의 아랫부분(112b)으로부터 반경방향으로 내측으로 신장할 수 있다. 따라서, 립(116)은 축방향으로 신장하는 주변 혹은 체결 표면(peripheral or engagement surface)(124)과 반경방향으로 내측으로 신장하는 어깨부(126)를 정의할 수 있다. 체결 표면(124)은 제3 직경 D3을 정의하며 이는 구멍(112)의 윗부분(112a)의 제1 직경 D1보다 작다. 도 3을 참조하면, 립(116)은 축(111)에 대해 대칭으로 배치된, 축방향으로 신장하는 하나 이상의 통로(passage) 혹은 구멍(128)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 어떤 구성에서, 립(116)은 두 개의 구멍(128)을 포함한다. 구멍(128)들은 립(116)의 체결 표면(124)에 반경방향으로 외측으로 돌출하는 슬롯 혹은 우묵부(recess)를 정의할 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되듯이, 조립된 구성에서, 구멍(128)들은 저수조(40) 및 챔버(120)와 유체 소통할 수 있다.
도 2를 참조하면, 플랜지(114)는 몸통(106)에서 반경방향으로 외측으로 신장할 수 있다. 조립된 구성에서, 플랜지(114)는 브라켓(94)에 결합하여 허브(96)를 브라켓(94)에 대해 고정할 수 있다. 이와 관련하여, 플랜지(114)는 다양한 기술 예를 들어 용접 또는 볼트(130) 같은 기계적 고정을 사용하여 브라켓(94)에 결합할 수 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 4를 참조하면, 부싱(100)은 축(140)을 따라서 근위단(136)에서 원위단(138)으로 신장하는 원통형 몸통(134)을 포함할 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되듯이, 조립된 구성에서, 부싱(100)은 허브(96)의 구멍(112) 내에 고정될 수 있다. 어떤 구성에서, 부싱(100)은 소결된 파우더 금속으로부터 만들어질 수 있다. 적절한 파우더 금속(예를 들어 FLN-4205), 확산-합금된 파우더(예를 들어 FD-0405) 및 이들의 등가물을 포함할 수 있다. 어떤 측면에서, 부싱(100)을 위한 특히 적절한 파우더 금속 물질은 하이브리드 낮은-합금 강 예를 들어 FLN2C-4005, FLN4C-4005, FLN-4205, FLNC-2-3905, FLN2-4400, FLN2-4405, FLN4-4400, FLN4-4405, FLN6-4405, FLNC-4405, 또는 Hoeganaes Corp. 에서 상업적으로 입수가능한 ANCORSTEEL 4300이다. 하지만, 부싱(100)은 본 발명의 범위 내에서 다른 물질 예를 들어 다른 금속으로 만들어질 수 있다. 이와 관련하여, 부싱(100) 및 허브(96) 물질은 하부 베어링 어셈블리(86)를 위한 바람직한 고유 주파수를 생성하도록 선택될 수 있다.
부싱(100)의 몸통(134)은 윗부분 또는 근위부(proximal portion)(142), 아랫부분 또는 원위부(distal portion)(144) 그리고 구멍(145)을 포함할 수 있다. 근위부(142)는 몸통(134)의 근위단(136)으로부터 신장하고, 원위부(144)는 몸통(134)의 원위단(138)으로부터 신장하여 조인트(146)에서 서로 만날 수 있다. 조인트(146)는 아치 형상 혹은 오목한 형상을 나타낼 수 있다. 구멍(145)은 근위단(136)과 원위단(18)으로부터 그리고 이들 사이에서 신장할 수 있다.
몸통(134)의 근위부(142)는 제4 너비 또는 제4 직경 D4(도 1b)을 가질 수 있고 이는 구멍(112)의 제1 직경 D1보다 작고 립(116)의 제3 직경 D3보다 크다. 몸통(134)의 원위부(144)는 제5 너비 또는 제5 직경 D3(도 3)을 가질 수 있고 이는 립(116)의 제3 직경 D3보다 작고 근위부(142)의 제4 직경 D4보다 작다. 이와 관련하여, 근위부(142)는 몸통(134) 내에 하나로(monolithically) 형성된, 반경방향으로 신장하는 플랜지를 포함하거나 정의할 수 있다. 따라서, 근위부(142)는 상부 스러스트 표면(upper thrust surface)(150)과 반대편(맞은편)의 하부 스러스트 표면(lower thrust surface)(152)을 포함할 수 있다. 상부 스러스트 표면(150)은 하나 이상의 채널(154)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 어떤 구성에서, 상부 스러스트 표면(150)은 부싱(100)의 축(140) 중심으로 대칭으로 배치된 채널(154) 두 개를 포함할 수 있다. 하지만, 상부 스러스트 표면(150)은 본 발명의 범위 내에서 채널(154)을 두 개 초과하여 포함할 수 있다. 채널(154)은 구멍(145)에서 근위부(142)의 주변 표면(156)으로 반경방향으로 외측으로 신장할 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 조립된 구성에서, 근위부(142)의 상부 스러스트 표면(150)은 구동샤프트(48)의 원위단(155)에 체결될 수 있고, 하부 스러스트 표면(152)은 챔버(120)와, 구동샤프트(48)에 형성된 축방향으로 신장하는 보어(157)와 유체 소통할 수 있다.
도 4를 참조하면, 몸통(134)의 원위부(144)는 하나 이상의 립 또는 체결 구조체(engagement feature)(158)를 포함할 수 있다. 체결 구조체(158)는 부싱(100)의 원위단(138) 근처에서 경사진(tapered) 혹은 모따기한(chamfered) 말단(159)을 포함할 수 있다. 체결 구조체(158)들은 부싱(100)의 원위부(144)로부터 반경방향으로 외측으로 신장할 수 있다. 체결 구조체(158)들은 하부 스러스트 표면(152)으로부터 부싱(100)의 원위단(138)을 향해 축방향으로 신장할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 체결 구조체(158)는 외측 직경 D6을 정의할 수 있다. 외측 직경 D6은 부싱(100)의 근위부(142)의 직경 D4 보다 작을 수 있고, 허브(96)의 립(116)의 직경 D3보다 클 수 있고, 부싱(100)의 원위부(144)의 직경 D5보다 클 수 있다. 따라서, 조립된 구성에서, 체결 구조체(158)는 허브(96)의 체결 표면(124)에 압입 방식으로 체결될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되듯이, 허브(96)에 대한 부싱(100)의 압입 체결 방식은 모놀리식 구성 혹은 하나의 구성으로 작용할 수 있고 하부 베어링 어셈블리(86)가 선형 고유 주파수를 가질 수 있도록 한다.
도 5를 참조하면, 또 다른 부싱(200)이 도시되어 있다. 이 부싱(200)의 구조 및 기능은, 아래에서 서술되고 그리고/또는 도면에 도시된 예외를 제외하고는, 전술한 부싱(100)과 실질적으로 유사할 수 있다. 따라서, 비슷한 특징의 구조 및/또는 기능은 다시 상세히 설명되지 않으며 비슷한 참조번호는 비슷한 특징 및 구성을 설명하는데 사용될 수 있다.
도시된 바와 같이, 부싱(200)은 원위부(244)를 구비하는 몸통(234)을 포함할 수 있다. 원위부(244)는, 하나 이상의 체결 구조체(258)를 구비하는 다각형상 혹은 다각형태(예를 들어 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등)를 포함하거나 정의할 수 있다. 조립된 구성에서, 체결 구조체(258)는 허브(96)의 체결 표면(124)에 압입 체결 방식으로 체결될 수 있다.
압축기(10)의 조립 중에, 직경들 D1~D6의 구성은 전술한 바와 같이 사용자가 부싱(100), (200)을 허브(96)에 대해서 허브(96)의 구멍(112) 내에 축방향으로 부싱(100), (200)을 삽입함으로써 조립할 수 있도록 한다. 허브(96)의 체결 표면(124)에 대한 체결 구조체(158), (258) 압입 체결 구성은 구멍(112) 내에 부싱(100), (200)을 안전하게 고정시킨다. 몸통(134)의 근위부(142)와 원위부(144)의 모놀리식 구성, 구동샤프트(48)와 근위부(142)의 상부 스러스트 표면(150)의 체결 그리고 직경들 D1~D6의 구성이 또한 부싱(100), (200)의 강도(예를 들어 전단력)를 향상시킬 수 있다.
압축기(10)의 동작 중에, 브라켓(94)의 핀부(94c)들, 허브(96)의 재질, 부싱(100), (200)의 재질 그리고/또는 몸통(134), (234)의 근위부(142)와 원위부(144)의 모놀리식 구성이 하부 베어링 어셈블리(86)가 소정의 고유 주파수를 가지도록 한다. 이와 관련하여, 하부 베어링 어셈블리(86)는 구동샤프트(48)가 하부 베어링 어셈블리(86) 내에서 다양한 각속도로 회전할 때 공명을 제거하거나 감소시키는 고유 주파수를 가지도록 제조될 수 있다.
전술한 실시예의 상술한 설명이 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이러한 설명은 모든 것을 망라하거나 본 발명을 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 특정 실시예의 개별 요소 또는 특징들은 일반적으로 그 특정 실시예에 한정되지 않지만, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않더라도, 적용 가능한 곳에서, 호환 가능하며, 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 또한, 이는 다수의 방식으로 변화될 수 있다. 이러한 변화는 본 발명을 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 이러한 수정 모두는 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
본원에서 사용된 용어는 특정 예시적인 실시예를 설명하는 것만을 목적으로 하는 것이며, 한정하고자 하는 것이 아니다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 문맥이 명확하게 달리 표시하지 않는다면, 단수형은 복수형 역시 포함하는 것으로 의도될 수 있다. "포함하는(comprises, comprising, including)" 및 "구비하는(having)"이라는 용어는 개방적인 것이므로, 명시된 특징, 정수(integer), 단계, 작동, 요소 및/또는 부품의 존재를 구체화하는 것이지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 부품 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본원에 설명된 방법 단계, 과정 및 작동은, 수행 순서로서 구체적으로 식별되지 않는 한, 반드시 설명되거나 도시된 특정 순서로 수행할 것을 필요로 하는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 추가 적이거나 대안적인 단계가 채용될 수 있음이 이해될 것이다.
하나의 요소 또는 층이 다른 요소 또는 층 "상에(on) 있거나", "에 체결되거나", "에 연결되거나", "에 결합되는" 것이라고 할 때, 다른 요소 또는 층의(에) 바로 위에 있거나, 직접 체결되거나, 연결되거나, 결합되는 것일 수 있거나, 그 사이에 요소 또는 층이 존재할 수 있다. 반면, 하나의 요소가 다른 요소 또는 층의(에) "바로 위에 있거나", "직접 체결되거나", "직접 연결되거나", "직접 결합된 다"고 할 때, 그 사이에 요소 또는 층이 존재하지 않을 수 있다. 요소 간의 관계를 설명하는 데에 사용되는 다른 단어는 마찬가지의 방식(예를 들면, "그 사이" 대 "직접적으로 그 사이", "인접하는" 대 "직접 인접하는" 등)으로 해석되어야 한다. 본원에 사용되는 바와 같이, "및/또는"이라는 용어는 연관된 열거 항목의 임의의 항목 그리고 하나 이상의 항목의 모든 조합을 포함한다.
본원에서는 다양한 요소, 부품, 영역, 층 및/또는 부분을 설명하기 위해, 제1, 제2, 제3 등의 용어가 사용될 수 있지만, 이들 요소, 부품, 영역, 층 및/또는 부분은 이러한 용어에 의해 한정되지 않아야 한다. 이러한 용어는 단지 하나의 요소, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위해서 사용될 수 있다. 문맥이 명확하게 표시하지 않는다면, "제1", "제2"와 같은 용어 및 다른 수치적인 용어는 본원에서 사용될 때 시퀀스 또는 순서를 암시하지 않는다. 그러므로 아래에서 설명되는 제1 요소, 부품, 영역, 층 또는 부분은, 예시적인 실시예의 교시를 벗어나지 않는 범위에서, 제2 요소, 부품, 영역, 층 또는 부분으로 칭할 수 있다.
"내측", "외측", "아래", "하부", "하측", "상부", "상측" 등과 같이 공간적으로 관련된 용어가 도면에 도시된 바와 같은 다른 요소 또는 특징부에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 설명하는 데에 있어 용이한 설명을 위해 본원에서 사용될 수 있다. 공간적으로 관련된 용어는 도면에 도시된 배향 외에도 사용 또는 작동 시의 장치의 상이한 배향을 포함하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들면, 도면에서 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소 또는 특징부의 "아래로" 또는 "하측으로" 설명된 요소가 다른 요소 또는 특징부의 "위로" 배향될 수 있다. 그러므로, "아래"라는 예시적인 용어는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 또는, 장치가 다르게 배향될 수 있고(90도 또는 다른 배향으로 회전됨), 본원에 사용된 공간적으로 상대적인 설명어가 이에 따라 해석된다.

Claims (20)

  1. 쉘;
    상기 쉘 내에 배치된 압축 메카니즘;
    상기 쉘 내에 배치된 모터 어셈블리;
    축 둘레 회전을 위해 상기 모터 어셈블리와 상기 압축 메카니즘에 체결된 구동샤프트; 그리고
    상기 쉘 내에 배치되고 회전을 위해 상기 구동샤프트를 지지하는 베어링 어셈블리를 포함하며,
    상기 구동샤프트는 근위단에서 원위단으로 신장하고 상기 원위단은 축방향으로 신장하는 통로를 구비하며,
    상기 베어링 어셈블리는:
    상기 쉘에 결합하고 구멍을 구비하는 브라켓;
    상기 구멍 내에 배치되고 근위단에서 원위단으로 신장하는 허브; 그리고
    근위부와 원위부를 구비하는 부싱을 포함하며;
    상기 허브는 상기 허브의 근위단에서 상기 허브의 원위단으로 신장하는 보어를 정의하고, 상기 보어는 제1 직경을 정의하는 근위부, 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 정의하는 원위부 그리고 상기 제1 직경과 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 정의하며 반경방향으로 내측으로 신장하는 립을 포함하고,
    상기 부싱의 원위부는 반경방향으로 신장하는 체결 구조체들을 구비하고, 상기 부싱의 근위부는 상기 보어의 원위부 내에 배치되고, 상기 부싱의 원위부는 상기 체결 구조체들에 상기 허브의 상기 립에 체결되도록 상기 보어의 원위부 내에 배치되는,
    압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부싱의 근위부는 상부 스러스트 표면과 하부 스러스트 표면을 구비하는 반경방향 신장부를 포함하고, 상기 상부 스러스트 표면은 상기 구동샤프트의 원위단에 체결되고, 상기 하부 스러스트 표면은 상기 허브의 상기 립에 체결되는 압축기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 부싱의 근위부는 제4 외측 직경을 정의하고 상기 부싱의 원위부는 상기 제4 외측 직경보다 작은 제5 외측 직경을 정의하는 압축기.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 부싱은 상기 상부 스러스트 표면에 적어도 하나의 채널을 포함하고, 상기 채널은 상기 부싱의 구멍에서 상기 근위부로 반경방향으로 외측으로 신장하는 압축기.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제4 외측 직경은 상기 제2 직경보다 작은 압축기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결 구조체들은 상기 제3 직경보다 큰 최대 외측 직경과 상기 제3 직경보다 작은 최소 외측 직경을 갖는 다각형 단면을 정의하는 압축기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 허브의 원위단은 상기 보어의 원위부와 그리고 상기 쉘과 유체 소통하는 구멍들을 포함하는 압축기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 브라켓은 축방향으로 신장하는 핀을 구비하는 적어도 하나의 측면으로 신장하는 가장자리를 포함하는 압축기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 브라켓은 측면으로 신장하는 제1 가장자리와 상기 제1 가장자리 반대편에 측면으로 신장하는 제2 가장자리를 포함하고, 상기 제1 가장자리는 축방향으로 신장하는 제1 핀을, 상기 제2 가장자리는 축방향으로 신장하는 제2 핀을 구비하는 압축기.
  10. 근위단에서 원위단으로 신장하는 허브 및 근위부와 원위부를 구비하는 부싱을 포함하는 베어링 어셈블리로서,
    상기 허브는 상기 근위단과 원위단 사이에서 신장하는 보어를 포함하고, 상기 보어는 근위부, 원위부 및 립을 포함하고, 상기 보어의 근위부는 제1 직경을 가지며, 상기 보어의 원위부는 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 가지며, 상기 립은 상기 보어의 원위부로부터 반경방향으로 내측으로 신장하며 어깨부와 체결 표면을 구비하며, 상기 어깨부는 상기 보어의 원위부로부터 반경방향으로 내측으로 신장하며, 상기 체결 표면은 상기 어깨부로부터 상기 허브의 원위단으로 축방향으로 신장하며,
    상기 부싱의 근위부는 상부 스러스트 표면과 하부 스러스트 표면을 정의하고, 상기 하부 스러스트 표면은 상기 허브의 상기 어깨부에 체결되고, 상기 부싱의 원위부는 상기 허브의 상기 보어 내에 배치되고 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 정의하며, 상기 부싱의 원위부는 상기 허브의 상기 체결 표면에 체결되는 반경방향으로 외측으로 신장하는 다수의 체결 구조체를 포함하는,
    베어링 어셈블리.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 다수의 체결 구조체는 상기 부싱의 상기 원위부를 따라 축방향으로 신장하는 베어링 어셈블리.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 다수의 체결 구조체 각각은 상기 부싱의 원위단 근처에 모따기한 표면을 포함하는 베어링 어셈블리.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 허브의 상기 원위단은 적어도 하나의 통로를 포함하는 베어링 어셈블리.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 적어도 하나의 통로는 상기 보어의 원위부와 유체 소통하는 베어링 어셈블리.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 체결 구조체는 다각형 형태를 정의하는 베어링 어셈블리.
  16. 청구항 10의 베어링 어셈블리를 포함하는 압축기로서,
    상기 압축기는 윤활유 저수조를 구비하는 쉘을 포함하며, 상기 베어링 어셈블리는 상기 보어가 상기 윤활유 저수조와 유체 소통하도록 상기 쉘에 의해 지지가 되는 압축기.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 베어링 어셈블리는 측면으로 신장하는 적어도 하나의 가장자리와 구멍을 구비하는 반경방향으로 신장하는 플레이트부를 구비하는 브라켓을 더 포함하는 베어링 어셈블리.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 브라켓은 상기 브라켓은 측면으로 신장하는 제1 가장자리와 상기 제1 가장자리 반대편에 측면으로 신장하는 제2 가장자리를 포함하고, 상기 제1 가장자리는 축방향으로 신장하는 제1 핀을, 상기 제2 가장자리는 축방향으로 신장하는 제2 핀을 구비하는 베어링 어셈블리.
  19. 근위단에서 원위단으로 신장하는 구동샤프트를 회전가능하게 지지하기 위한 베어링 어셈블리로서, 상기 베어링 어셈블리는:
    근위단에서 원위단으로 신장하는 허브와 반경방향으로 신장하는 플랜지와 반경방향으로 신장하는 다수의 체결 구조체를 구비하는 부싱을 포함하며,
    상기 허브는 상기 허브의 근위단에서 상기 허브의 원위단으로 신장하는 보어를 정의하고, 상기 보어는 근위부, 원위부 및 반경방향으로 내측으로 신장하는 립을 포함하고, 상기 보어의 근위부는 제1 직경을 정의하며, 상기 보어의 원위부는 상기 제1 직경보다 큰 제2 직경을 정의하며, 상기 립은 상기 제1 직경 및 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 정의하고,
    상기 플랜지는 상기 구동샤프트의 원위단에 체결하는 상부 스러스트 표면과 상기 허브의 상기 립에 체결되는 하부 스러스트 표면을 포함하며, 상기 부싱의 적어도 일부분은 상기 다수의 체결 구조체가 상기 허브의 상기 립에 체결되도록 상기 보어의 원위부 내에 배치되는,
    베어링 어셈블리.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 베어링 어셈블리는, 측면으로 신장하는 적어도 하나의 가장자리와 구멍을 구비하는 반경방향으로 신장하는 플레이트부를 구비하는 브라켓을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 가장자리는 축방향으로 신장하는 핀을 구비하는 베어링 어셈블리.
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