CN100400932C - 压缩机皮带轮的转动支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种三点接触式或四点接触式的径向滚珠轴承14，这种径向轴承被用作压缩机皮带轮的滚动轴承。偏离量δ小于等于节圆直径的40%，所说的偏离量δ是指从环形带11施加到从动皮带轮4上的径向荷载的中心α与径向滚珠轴承14的中心β之间的距离。此外，径向滚珠轴承14的径向间隙小于等于所说节圆直径的0.2%。采用这种结构，能确保支撑着从动皮带轮4的滚动轴承的耐用性，同时还能使这种结构很紧凑。

Description

压缩机皮带轮的转动支撑装置

技术领域

本发明涉及一种压缩机皮带轮的转动支撑装置，更具体地说，是涉及这样一种压缩机皮带轮的支撑装置，即这种压缩机皮带轮的支撑装置被安装成在汽车空调装置的压缩机的转动驱动装置中，以便把从动皮带轮支撑在诸如压缩机外壳的静止部分，使从动皮带轮能自由转动，以便对压缩进行转动驱动。

背景技术

安装在汽车空调装置中用于压缩制冷剂的压缩机被用于驱动汽车的发动机转动。因此，在从动皮带轮和驱动皮带轮之间设置有运形的环形带，所说的从动皮带轮被设置在压缩机的转动轴的端部，所说的驱动皮带轮被连接在发动机的曲柄轴的端部，通过这条环形带的转动来使压缩机的转动轴进行转动。

图7表示出了压缩机的转动轴1的转动驱动部的结构。转动轴1被一滚动轴承(图中未示)支撑在一箱体2内，从而使该转动轴1能自动转动。利用多排径向滚珠轴承5把一从动皮带轮4可转动地支撑在支撑缸部3周围，所说的支撑缸部属被设置在箱体2端部的外表面上。这个从动皮带轮4整体上呈环形，并具有U形断面，在从动皮带轮4的内侧的空间中设置一电磁线圈6，该电磁线圈6被连接到箱体2的端面上。

另一方面，在从箱体2突出的部分中，在转动轴1的端部连接一安装支架7，利用一板簧9把一环形板8支撑在安装支架7的周围，所说的环形板8是由磁性材料制成的。如图7所示，在没有电流通过电磁线圈6时，在板簧9的弹力作用下，所说的环形板8与从动皮带轮4分离开，而当有电流通过电磁线圈6时，所说的环形板8被吸引向从动皮带轮4，从而使转动力从动皮带轮4自由地传递到转动轴1。换句话说，电磁线圈6、环形板8和板簧9形成一电磁离合器10，用于与从动皮带轮4和转动轴1接合和脱开。

如上所述，当从动皮带轮4被双排径向滚珠轴承5支撑着以便使该动皮带轮4能自由转动时，以及当偏心荷载从环形带11被稍微地施加到从动皮带轮4时，所说的双排径向滚珠轴承5的外部轴承座圈12的中轴线很少会与内部轴承座圈13的中轴线不对齐(变倾斜)。此外，这种结构还能充分地确保所说双排径向滚珠轴承5的耐用性，并且可以防止从动皮带轮4的转动轴线发生倾斜，以及防止环形带11发生偏心磨损。

然而，通过利用双排径向滚珠轴承5，可以避免在轴向方向上的尺寸的增加。在许多情况中，从动皮带轮4的转动支撑部必须被设置在有限的空间内，因此，在轴向方向上任何尺寸的增加都是不利的。此外，随着轴向方向上的尺寸的增加，部件的成本也会相应地增大。

如果不采用双排径向滚珠轴承5，而是采用单排的深槽的径向滚珠轴承来作为支撑着从动皮带轮4的滚珠轴承，那么，就会变得更易于减小轴向方向上的尺寸，并且更易于把该轴承安装在有限的空间内。然而，在采用单排深槽径向滚珠轴承的情况中，当从动皮带轮4受到一力矩荷载时，用于防止从动皮带轮4发生倾斜的作用力是很小的，因此，径向滚珠轴承的外部轴承座圈的中轴线与内部轴承座圈的中轴线之间会发生严重的不对齐现象。从而会使径向滚珠轴承的耐用性变得不足够，并且使环绕在从动皮带轮4周围的环形带11容易发生偏心磨损。

考虑到前面所提到的问题，采用单排四点接触的径向滚珠轴承来支撑着从动皮带轮，这在日本专利公开hei No.9-119510和No.11-336795中被公开，这是已知的。图8和图9表示出了在日本专利公开hei No.9-119510中所公开的现有技术中的结构的第二个例子。

在现有技术中的第二个例子中，从动皮带轮4是由金属板通过弯曲加工例如挤压来制成的，从而利用一单排四点接触的径向滚珠轴承14来把从动皮带轮4可转动地支撑在一支撑部(图中未示)周围。这个径向滚珠轴承14包括：一外部轴承座圈15和一内部轴承座圈16，它们被同心地支撑着；许多滚珠17。其中，一外环座槽18被设置在外部轴承座圈15的内周面周围。一内环座槽19被设置在内部轴承轴圈16的外周面周围。两个座槽18，19的断面都呈尖拱门形，这种断面具有一对弧，这对弧的曲率半径大于滚珠17的直径的1/2，并且在中部相交。因此，滚珠17的滚动表面分别在两个接触点与所说的座槽18，19相接触，从而每个滚珠17总共有四个接触点。

这种四点接触式的径向滚珠轴承14比通常的单排深槽的径向轴承更能刚硬地抵抗力矩荷载，并且当受到一个力矩荷载时，外部轴承座圈15的中轴线很难与内部轴承座圈子6的中轴线变得不对齐。因此，与利用通常的单排深槽的径向滚珠轴承的压缩机的皮带轮转动支撑装置相比，可以减轻环绕在从动皮带轮4周围的环形带11(见图7)的偏心磨损。

在日本专利公开hei No.11-336795中，上面所描述的四点接触式径向滚珠轴承被装配在从动皮带轮的转动支撑部中，用于压缩机驱动，而且，在从动皮带轮和压缩机的转动轴之间设置一电磁离合器。

此外，如图10所示，即使在三点接触式的单排滚珠轴承14的情况中，抵抗力矩荷载的刚硬性也大于通常的单排深槽径向滚珠轴承，并且当受到一力矩时，外部轴承座圈15的中轴线也不易变得与内部轴承座圈16的中轴线不对齐。这种三点接触式滚珠轴承14具有：一内环座槽19，该内环座槽被设置在内部轴承座圈16的外周面周围，并且把它的断面做成具有单一曲率半径的弧形，并且与滚珠17的滚动表面在一个点接触；一尖拱门形的外环座槽18，该外环座槽被设置在外部轴承座圈15的内周面周围，并且按照图9所示的四点接触式的径向滚珠轴承14相同的方式在两个点与滚珠17的滚动表面接触。在支撑这种具有三点接触的滚珠轴承14的压缩机的皮带轮的情况中，与采用通常的单排深槽的径向滚珠轴承的压缩机的皮带轮转动支撑装置相比，可以减轻环绕在从动皮带轮4周围的环形带11的偏心磨损。

与图10所示的结构相比，三点接触式的滚珠轴承具有相同的效果，在三点接触式的滚珠轴承中，滚珠的滚动表面在一点与外环座槽相接触，并且在两点与内环座槽相接触。

如上所述，如果把三点接触的径向滚珠轴承或四点接触的径向滚珠轴承装配在支撑部中，可转动地支撑着从动皮带轮，以便用于压缩机驱动，那么，就能充分确保尺寸紧凑、重量轻，并且能充分确保轴承经久耐用。然而，在这些现有技术中，由于所有部件的尺寸都未被充分检查，因此，并不总是能获得适当的效果。

本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置是通过考虑上问题而制成的。

发明内容

本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置包括：用于压缩机的一转动轴；一静止支撑部，被设置在所说转动轴周围；一滚动轴承，由所说的静止支撑部支撑着；一皮带轮，被所说支撑部周围的滚动轴承可转动地支撑着，并且在该皮带轮周围绕有环形带，所说的滚动轴承是单排三点接触式的径向滚珠轴承，该径向滚珠轴承包括：一内部轴承座圈，该内部轴承座圈具有一外周面，该外周面设置有一内环座槽；一外部轴承座圈，该外部轴承座圈具有一内周面，该内周面设置有一外环座槽；许多滚珠，这些滚珠被设置在内环座槽和外环座槽之间并且可以自由转动，所说内部轴承座圈的外周面的形状被制造成使它在一点或两点与滚珠的滚动表面接触，所说的外部轴承座圈的内周面的形状被制造成使它在一点或两点与滚珠的滚动表面接触，从而使得内环座槽和外环座槽之一与每个滚珠的滚动表面在两点接触，皮带轮的外周部与环形带接触，使得在与皮带轮的外周面部分相接触的环形带的中心在轴向方向上与径向滚珠轴承的中心之间的距离小于等于径向滚珠轴承的节圆直径的20％并且为大于等于1毫米，内环座槽和外环座槽的槽深大于或等于滚珠直径的18％。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一部分的剖面图；

图2是取自图1所示实施例的径向滚珠轴承的放大的剖面图；

图3是具有滚珠的座槽的部分剖面图，用于解释槽深概念；

图4是一曲线图，用于表示有效的径向间隙与接触椭圆的高度之间的相互关系；

图5是一曲线图，表示表示滚珠从正常位置的移动量和周向位置之间的相互关系；

图6是一曲线图，用于表示耐用性测试的结果，该耐用性测试是为了了解偏离量与节圆直径的对耐用性的影响；

图7是局部剖面图，用于表示传统结构的第一个例子；

图8是局部剖面图，用于表示传统结构的第二个例子；

图9是一局部放大图，用于表示四点接触式的径向滚珠轴承；

图10是局部放大图，用于表示三点接触式的径向滚珠轴承；

图11是局部剖面图，用于表示采用了本发明的结构的另一个例子。

发明的最佳实施例

本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置，包括：与上述传统压缩机皮带轮支撑装置相同的方式，一转动轴；一静止支撑部，该静止支撑部被设置在所说转动轴周围；一滚动轴承，被所说的静止支撑部支撑着；一皮带轮，被所说滚动轴承支撑着，从而使得该皮带轮可绕着所说支撑部自由转动，在该皮带轮周围绕有一环形带。

此外，与上述日本专利公开Hei No.9-119510和11-336795所公开的滚动轴承相类似，所说的滚动轴承是单排三点接触式或四点接触式的径向滚珠轴承，它包括：一内部轴承座圈，在该内部轴承座圈的外周面周围设置有一内环座槽，该内环座槽的形状被制造成在一点或两点与滚珠的滚动表面相接触；一外部轴承座圈，该外部轴承座圈具的内周面周围设置有一外环座槽，该外环麻槽的形状被制造成在一点或两点与滚珠的滚动表面相接触；许多滚珠，这些滚珠被设置在所说内环座槽和外环座槽之间并可自由转动；其中，所说的内环座槽和外环座槽至少之一与每个滚珠的滚动表面在两点相互接触。

尤其是，在本发明的压缩机皮带轮的转动支撑装置中，偏离量，具体地说是沿轴向方向在与皮带轮的外周面部分相接触的环形带的中心与径向滚珠轴承的中心之间的距离，等于或小于径向滚珠轴承的节圆直径的40％.

优选地是，单独的径向滚珠轴承的径向间隙(在内部轴承座圈和外部轴承座圈被装配啮合元件之前)小于或等于径向滚珠轴承的节圆直径的0.2％，或小于或等于滚珠直径的1.5％.

此外，优选地是，前面所述的偏离量小于或等于节圆直径的20％，更优选地是，小于或等于10％.此外，在需要时，偏离量的下限可为1毫米或更大。

此外，优选地是，本发明的结构是下面1至5项中的一项或两项或更多项的组合。

1.内环座槽和外环座槽的槽深大于或等于滚珠直径的18％.

2.径向滚珠轴承被充填含有基油的润滑脂，该基油是选择下面所列出的一组物质中的一种或两种或更多种合成油，这组物质为：醚，酯和聚α烯烃油，脲增稠剂，至少Ba，Zn和ZnDTC作为添加剂。

3.对于内部轴承座圈、外部轴承座圈和滚珠中至少之一元件，进行至少一种渗氮和尺寸稳定的加工。

4.滚珠被保持在一保持器的窝穴中，从而使这些滚珠能自由转动，这些窝穴沿保持器的周向方向的内部尺寸大于或等于滚珠直径的1.03倍。

5.径向滚珠轴承的断面的宽度尺寸大于等于沿径向方向的高度尺寸的1.3倍。

上述结构方面的1至5项，独立于本发明之外，可单独地或任意地进行组合地应用于压缩机皮带轮的转动支撑装置的三点或四点接触式的径向滚珠轴承。

采用本发明的具有上述结构的压缩机皮带轮的转动支撑装置，就可以抑制径向滚珠轴承转动阻力的增大，同时还可以抑制径向滚珠轴承的内部轴承座圈的中轴线与外部轴承座圈的中轴线变得不对齐。换句话说，环形带的环绕位置偏离径向滚珠轴承的偏离量被保持在小于或等于径向滚珠轴承的节圆直径的40％，从而就可以使通过皮带轮作用到外部轴承座圈上的力矩荷载保持最小。

这样就能抑制皮带轮和外部轴承座圈相对于内部轴承座圈发生倾斜，并且还能防止在径向滚珠轴承的滚动接触部分产生过大的表面压力，从而能确保径向滚珠轴承的耐用性。此外，还能使环绕在皮带轮周围的环形带的偏心磨损保持最小，从而也就能确保环形带的耐用性。

此外，通过把径向滚珠轴承的径向间隙保持在小于等于径向滚珠轴承的节圆直径的0.2％，或者小于等于滚珠直径的1.5％，就可以使同心的中轴线不易变得不对齐，从而能改善操作性能。

此外，在需要的时候，通过加入上述第1项至第5项中的一项或两项或更多项，还可以提高径向滚珠轴承的耐用性。

首先，通过确保内部座槽和外部座槽的槽深大于等于第(1)项所述的滚珠的直径的18％，就可以防止滚珠的滚动表面移动到内环座槽或外环座槽的边缘上，并且能防止向滚动表面施加过大的表面压力，从而能确保滚动表面的滚动疲劳寿命，从而可提高径向滚珠轴承的耐用性。

此外，通过充填含有上述第(2)项中所指定的组合物的润滑脂，就能提高润滑脂的寿命，从而就能提高径向滚珠轴承的耐用性。

此外，通过如上述第(3)项所述进行渗氮或尺寸稳定处理，就能使那些经处理的部件以及那些与所说经处理的部件相接触的部件的疲劳寿命被提高，从而能提高径向滚珠轴承的耐用性。

此外，通过确保保持窝穴的内部尺寸，就能防止这些窝穴中的滚珠强有力地挤压着这些窝穴的内表面，从而就能防止对保持器造成损害，并且能提高包括该保持器的径向滚珠轴承的耐用性。

此外，根据上面第(5)项所述，通过确保径向滚珠轴承断面的宽度尺寸，就能增大径向滚珠轴承内部的空间，并且能增大能被充填到这个空间内的润滑脂的是，从而也就能延长润滑脂的寿命，并且能提高径向滚珠轴承的耐用性。

从上面的描述可以知道，第(1)项至第(5)项中的结构可以单独地或可任意组合地应用于本发明的压缩机皮带轮的转动支撑装置。此外，这些项中的结构能被应用于单排的滚珠轴承，并且无论该排排的滚珠轴承是三点接触式还是四点接触式的径向滚珠轴承都能用，并且独立于与本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置。在这种情况中，上面所述的第(1)项至第(5)项中的结构能被单独地或任意组合地应用。

下面将参照附图来描述本发明的实施例。

图1和图2表示出了本发明的第一实施例。这个实施例的特征在于采用了四点接触式的径向滚珠轴承14结构来作为滚珠轴承，以便在静止的支撑部例如箱体2的支撑缸周围可转动地支撑着从动皮带轮4，并且通过规定径向滚珠轴承14和从动皮带轮4之间的相互位置关系，以及与径向滚珠轴承14的尺寸的相互关系，就能确保径向滚珠轴承14和环绕在从动皮带轮4上的环形带11的耐用性，其它部件的结构和功能与图7所示的以及上面所描述的现有技术结构中的情况基本相同，从而在此相同的部件采用相同的附图标记，因此将简化描述，不再作多余的描述，并且主要针对这个实施例的特征部分进行描述。

前述所说的径向滚珠轴承14包括：一外部轴承座圈15和一内部轴承座圈16，所说的外部轴承座圈15和内部轴承座圈16被支撑成相互同心；许多滚珠17。在所说外部轴承座圈15的内周面周围设置有一外环座槽18，在内部轴承座圈16的外周面周围设置有一内不座槽19。这些环形座槽18，19的断面呈尖拱门形，该尖拱门形具有两条弧，这两条弧在弧的中部相连，并且具有不同的圆心和曲率半径Ro，Ri，这些曲率半径大于滚珠17的直径Da的1/2。在这个例子中，外环座槽18的曲率半径是滚珠17直径Da的0.53倍(Ro＝0.53Da)，内环座槽19的曲率半径Ri是滚珠17直径Da的0.515倍(Ro＝0.515Da)。

采用上述结构，对于每个滚珠17的总共四个接触点而言，环形座槽18，19与滚珠17的滚动表面在两点相接触。在这个例子中，静止角θ以从座槽18，19移动的角度来表示座槽18，19和滚珠17的滚动表面之间滚动接触部的位置，这个静止角θ为20度。

此外，当径向滚珠轴承14装配有前面所提到的外部轴承座圈15、内部轴承座圈16和滚珠17时，在径向滚珠轴承14中具有正的或负的径向间隙，然而，即使具有正的间隙时，这个值也被保持为小于等于径向滚珠轴承14的节圆直径Dp的0.2％，或小于等于滚珠17的直径Da的1.5％。

把外环座槽18的曲率半径Ro制造成大于内环座槽18的曲率半径Ro的原因在于相对于座槽18，19的圆周方向的凹凸形变得与外环座槽18和内环座槽19相对。换句话说，通过把相对于圆周方向具有凸面形状的外环座槽18的曲率半径Ro制造得大于相对于圆周方向具有凸面形状的内环座槽19的曲率半径Ri，使得在接触区域中没有大的间隙，在接触部也不会产生大的接触压力，从而使座槽18，19的滚动疲劳寿命相匹配，从而使设计被简化。

此外，根据操作条件，为了提高座槽18，19的滚动疲劳寿命，对外部轴承座圈15和内部轴承座圈16在190℃至230℃或230℃至270℃的温度范围内进行高温回火。实际上，当高温回火被执行时，是在200℃，210℃，220℃，240℃或260℃的标称温度的温度范围内来进行的。

在图示实施例中，在对座槽18，19进行加工处理时，为了防止对所用工具造成干扰，在座槽18，19的宽度方向的中心设置一些逃逸槽20a，20b。然而，象图9所示且在前面所描述的现有技术中的结构那样，这些逃逸槽20a，20b能被省去。

在任何情况下，外部轴承座圈15中的槽的底部的材料厚度T15(部分位于外环座槽18的中心，具有最小厚度)大于或等于滚珠17的直径Da的20％，优选地是，为滚珠17的直径Da的20％至40％，即{T15＝(0.2至0.4)Da}。当设置了逃逸槽20a时，材料厚度T15就是该逃逸槽20a的底部与外部轴承座圈15的外周面之间的距离。通过把这个材料厚度T15规定在前面所提到的范围内，就能防止径向滚珠轴承14的直径的无用的增大，从而能防止含有外部轴承座圈15的径向滚珠轴承14的尺寸的增大，从而确保了外部轴承座圈15的强度。

此外，优选地是，内环座槽19和外环座槽18的槽深大于等于滚珠17的直径Da的18％。如图3所示，四点接触式的径向滚珠轴承的内环座槽19和外环座槽18的槽深是指从具有前述曲率半径Ri(Ro)的弯曲的底部到内环座槽19和外环座槽18的边缘的距离H(在削边的情况中，它是指到该削边部分的距离)。通过把这个槽深制造得大于等于滚珠17的直径Da的18％，就能防止滚珠17的滚动表面注滚动到内环座槽19和外环座槽18的边缘上，于是可防止向滚动表面施加大的表面压力，从而也就能确保滚动表面的滚动疲劳寿命，并能提高径向滚珠轴承14的耐用性。其中的原因将参照图3和图4来进行解释。

在滚珠17的滚动表面和内环座槽19及外环座槽18之间的接触部设置一对已知的接触椭圆33，分别位于座槽18，19的左侧和右侧(相对于在图3中的左右方向而言)，然而，这些接触椭圆33的尺寸大小可根据施加到径向滚珠轴承14的径向荷载或力矩荷载而变化。当施加一力矩荷载时，这对接触椭圆33的尺寸大小就相互不同。

在任何情况中，当接触椭圆33整个地存在于内环座槽19和外环座槽18部分中时，就不会向滚珠17的滚动表面施加无穷大的表面压力。然而，当任何一个接触椭圆33与内环座槽18或外环座槽19相分离时(严格地说，是当这些椭圆相分开从而使它们不再是相接触的椭圆时，但是为了描述简单，即使当接触区域到达边缘时，在此也采用“接触椭圆”这个术语)，由于边缘荷载的缘故，从而在滚动表面上施加一个很大的压力。

此外，为了确保滚珠17的滚动表面的滚动疲劳寿命和径向滚珠轴承14的耐用性，需要使接触椭圆33不要与内环座槽19或外环座槽18相分离，或换句话说，需要使接触椭圆不要到达环状座槽19，18的边缘。

因此，发明人作了一些实验，发现了在力矩荷载作用下操作的四点接触式的径向滚珠轴承14有效径向间隙与接触椭圆33的高度之间的相互关系。这些实验是利用上面参照图2所描述的规定来进行的，其中，在把1000牛的径向荷载施加到节圆直径Dp为43.5mm，偏离量为8.7mm(在图1中，δ＝8.7mm，δ/D＝0.2＝20％)的径向滚珠轴承14上的情况下，发现了因有效径向间隙的波动而造成的接触椭圆33的高度变化情况。

接触椭圆33存在于四点接触式的径向滚珠轴承14的每个滚珠17的四个点处，然而，其中，到达最靠近座槽的边缘部的接触椭圆33的边缘部的高度h被作为径向滚珠轴承14的接触椭圆33的高度。此外，还发现了这个高度h与滚珠17的直径Da的比率(h/Da)与有效径向间隙之间的相互关系。

在图4中表示出了这些实验的结果。本发明所针对的压缩机皮带轮的转动支撑部中所装配的四点接触式的径向滚珠轴承14在-40℃至160℃的温度条件下被使用，并且在这种情况中，径向滚珠轴承14的有效径向间隙在-0.010mm(负间隙)至0.020mm(正间隙)的范围内。在这个范围内，由于有效径向间隙最大，因此，接触椭圆33的高度h是最高的，并且当有效径向间隙为0.020mm，接触椭圆33的高度h和滚珠17的直径Da的比率(h/Da)为18％。

从这些结果可以看出，象上面第(1)项中所描述的那样，当内环座槽19和外环座槽18的槽深H被确保为大于或等于滚珠17的直径Da的18％时，就能防止滚珠17的滚动表面滚上内环座槽19和外环座槽18的边缘上。通过防止滚动表面滚上所说的边缘，就可以防止过大的表面压力被施加到滚珠17的滚动表面上，从而可以确保滚动表面的滚动疲劳寿命，并且可以提高径向滚珠轴承14的耐用性。考虑到把滚珠17装配到内环座槽19和外环座槽18之间的装配工作，槽深H和滚珠17的直径Da的比率的最大值被取为40％或更小。这种通过使内环座槽19和外部座槽18的槽深H保持为大于等于滚珠17的直径Da的18％从而提高径向滚珠轴承14的耐用性的技术当然能与本发明所针对的压缩机皮带轮的转动支撑部结合使用，也可以被用作其它的用途。

此外，如图2所示，在外部轴承座圈15的两端的内周面周围设置连接槽21，密封环22的外周边就被连接在该连接槽21内。这些密封环22包括一弹性材料24，该弹性材料被金属芯23加强，该弹性材料24的外周边被弹性地装配在前面所提到的连接槽21内。在这种情况中，设置弹性材料24的内周边上的密封唇25边缘的尖端始终与内部轴承座圈16的一部分滑动接触，从而把滚珠17所处的内部空间26的两个开口密封住。优选地是，密封环22的弹性材料24采用丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶。

这样，内部空间26就与外部分开，然后，象上面第(2)项所述的那样，在40℃的情况下向所说空间内充填醚族润滑脂(图中未示出)，这种润滑脂的粘度为70到90mm²/s(cst)，优选地是77至82mm²/s。优选地是，这种润滑脂是一种合成油，这种合成油以醚族油作为基油，并且含有脲增稠剂例如双脲，并且至少以Ba，Zn和ZnDTC(超压添加剂二代氨基甲酸酯锌)作为添加剂。这种润滑脂在滚珠17和座槽18，19的滚动接触表面上形成油膜，从而有利于确保座槽18，19的滚动疲劳寿命。换句话说，当由于在很大的偏离荷载条件下进行操作而使径向滚珠轴承14的内部变热时，充填在内部空间26中的润滑脂的寿命会因热降解而被缩短。具有上述组合物的润滑脂具有很强的热阻，因此，因内部空间26内的温度升高所造成的润滑脂的寿命的缩短是很小的，这就有助于提高径向滚珠轴承14的耐用性。

除了充填具有上述组合物的润滑脂以外，还可以在所说的内部空间26内充填以醚族或聚α烯烃族合成油为基油的润滑脂。

在本发明的这个例子中，滚珠17被一冠状保持器或罩27保持着，从而使得这些滚珠17能自由转动。通过利用合成树脂的注模把这个保持器27制造成一个单一部件，所说的合成树脂例如有聚酰氨树脂或聚苯硫醚树脂，其含有重量百分比为5至35％(优选地是10至25％)的玻璃纤维作为加强材料。这个保持器27的底部，或换句话说，圆形边缘部28的最薄且与窝穴29的最内部相对应的部分，沿轴向方向的厚度T28是滚珠17的直径的10％至40％{T28＝(0.1～0.4)Da}。通过象上面所描述的那样规定保持器27的尺寸，就可以使保持器27在径向方向上尺寸的增大保持最小，同时，确保保持器27的强度，并且当从动皮带轮4高速转动时无论所施加的离心力如何，都可使这个保持器27的弹性变形保持在一个不会造成实际问题的范围内。

此外，优选地是，保持器27的圆周方向(图1和图2的前后方向)上的窝穴29的内部尺寸是滚珠17的1.03倍或更大。通过这种方式来确保保持器27的窝穴29的内部尺寸，就能防止窝穴29内的滚珠17在窝穴29的内表面上施加很大的挤压力，从而就能防止保持器27受到损害，并且能提高具有这种保持器27的径向滚珠轴承14的耐用性。其原因将参照图5来进行解释。

前面所提到的保持器27随着滚珠17的旋转而转动，然而，滚珠17的旋转速度受外环座槽18和内环座槽19的接触角的影响。此外，当径向滚珠轴承14在力矩荷载状态下转动时，与滚珠17的接触角会在外环座槽18和内环座槽19的周向方向上变化一点。

于是，在这个周向上，滚珠17的旋转速度就会变得不均匀。换句话说，根据在周向方向上的相位，滚珠的旋转速度会稍微增大或减小。结果是，在滚珠17的旋转是均匀的(在周向方向上旋转速度没有变化的)情况中，在周向方向上的滚珠17的位置会相对于正常位置发生稍微地变动。

图5表示出了当径向滚珠轴承14a在力矩荷载作用下进行转动时，滚珠17偏离正常位置的距离与滚珠17的直径Da的比值。图5中的横坐标表示在圆周方向上的角度位置，纵坐标表示偏离正常位置的偏离量与滚珠直径Da的比值。

从图5中可清楚地看出，当这些滚珠17转动一周时，这些滚珠就在转动方向上在正常位置周围向前或向后移动约±1.7％。结果是，当滚珠17的滚动表面靠近窝穴29的内表面时，滚珠17快速地沿旋转方向挤压着窝穴29的前部内表面，类似地，滚珠17慢慢地挤压着后部内表面。因此，在圆周方向上，在一对相邻的窝穴29之间的突片部(见图2)上被施加很大的作用力，从而使作用力的方向沿着圆周方向发生改变，于是，就会使具有这种突片部32的保持器27失去耐用性。

与此相比，如果象上面所描述的那样，把保持器27的圆周方向上窝穴29的内部尺寸制造成滚珠17的直径Da的1.03倍或更大，那么，就能防止这些窝穴29中的滚珠17用力挤压着窝穴29的内表面。当所说的内部尺寸是所说直径Da的1.03倍时，滚珠17的滚动表面有可能挤压窝穴29的内表面，然而，这个挤压力非常小，从而通过突片部32的不会产生问题的变形就能充分地吸收这个挤压力。此外，通过把所说的内部尺寸制造成所说的直径Da的1.035倍或更大，那么，就能充分地防止滚珠17的滚动表面挤压窝穴29的内表面。

为了在保持器27的圆周方向上增大窝穴29的内部尺寸，可以增大窝穴29的整个内部直径，或者也可以把窝穴29制造成在圆击方向上较长的卵形的形状。

在任何一种情况中，考虑到保持器27的总体强度，沿圆周方向的内部尺寸的最大值都由与直径Da的相互关系来规定。通常，该内部尺寸的最大值被规定为所说直径Da的1.1倍或更小，优选地是，被规定为所说直径Da的1.05倍或更小。

此外，用于通过增大沿圆周方向的窝穴29的内部尺寸来提高保持器的耐用性的技术并不局限用于图中所示的冠状的保持器，也可以应用于沿轴向方向在两端都具有边缘部的机加工成的罩或保持器。此外，这种技术还能应用于本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置，也可以应用于实施本发明的其它用途。

如图1所示，上述结构的径向滚珠轴承14被安装在从动皮带轮4的内周面和箱体2的支撑缸3之间，以便形成本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置。当以种方式来构造压缩机皮带轮的转动支撑装置时，在环绕于从动皮带轮4的外周面周围的环形带11的宽度方向上的中心位置(由图1中的点划线α表示)、中心位置(由图1中的点划线β表示)、在径向滚珠轴承14的宽度方向上滚珠的中心都被沿着轴向方向(图1中的左右方向)移动一个量δ(偏离量)，如图1所示。在本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置中，前面所说的偏离量δ小于等于径向滚珠轴承14的节圆的直径Dp(见图2)的40％(0.4Dp≥δ)。优选地是，这个偏离量δ小于等于节圆直径Dp的20％(0.2Dp≥δ)，更优选地是小于等于节圆直径Dp的10％(0.1Dp≥δ)，以便确保径向滚珠轴承14的稳定性。

对于这一点将参照图6作进一步地描述，在图6中表示出了发明人所作的一些实验的结果。图6是表示耐久测试结果的曲线图，执行耐久测试是为了找出比值(δ/Dp)对径向滚珠轴承14的影响，所说的比值(δ/Dp)是指径向荷载的作用位置偏离径向滚珠轴承14的中心(每个滚珠17的中心)的偏离量δ与径向滚珠轴承14的滚珠的节圆直径Dp的比值。图6中的横坐标表示偏离量δ和节圆的直径Dp的比值(δ/Dp)，纵坐标表示寿命比值(无因次数)。

纵坐标上的寿命比值表示出，1是实际使用所需的寿命，当这个寿命比值大于等于1时，结构就能经受得住实际的使用，然而，当这个寿命比值小于1时，结构就不能经受住实际的使用了。在下面的条件下，通过利用固定的内部轴承座圈16来操作径向滚珠轴承14，并转动所说的外部轴承座圈15，从而得出这个寿命比值，所说的条件为：

转/分钟：10000转/分钟

温度：通常的室温

径向荷载：2254牛

发明人在11.5％至46％的范围内五次改变了偏离量δ，并且对于许多样本测定出每个样本的寿命(耐用性)。图6中沿着与五个偏离量δ相对应的虚线a的竖直线表示对于许多样本的测试结果中的变化范围，这些竖直线上的黑点表示这些样本的平均值。

从图6中的这些测试结果可以看出，当偏离量δ小于等于径向滚珠轴承14的节圆直径Dp的40％时，就能实现这样一种结构，即这种结构能够经受得住实际的使用，从而能确保实际使用所需的寿命。

然而，与此相比，当偏离量δ超过径向滚珠轴承14的节圆直径Dp的40％时，径向滚珠轴承14的耐用性就会迅速变差。而且，当偏离量δ小于等于节圆直径Dp的20％时，就能确保径向滚珠轴承14的寿命大于等于实际使用所需的8倍。此外，当偏离量δ小于等于节圆直径Dp的10％时，就能确保径向滚珠轴承14的寿命大约为实际使用所需寿命的10倍。

当利用这种压缩机皮带轮的转动支撑装置时，由于环形带11的张力的缘故，与前面所提到的偏离量δ成正比的力矩荷载通过从动皮带轮4被施加到径向滚珠轴承14上。此外，外部轴承座圈15的中轴线和内部轴承座圈16的中轴线具有变得不对齐(倾斜)的趋势。然而，在本发明的例子中，即使在这种情况中，也能抑制径向滚珠轴承14转动阻力的增大，同时，还能抑制径向滚珠轴承14的外部轴承座圈15的中轴线和内部轴承座圈16的中轴线变得不对齐。

换句话说，单独的径向滚珠轴承14的径向间隙被保持成小于等于径向滚珠轴承14的节圆直径Dp的0.2％，或被保持成小于等于滚珠17的直径Da的1.5％，从而使得前面所说的中心线不易变得不对齐。此外，环形带11的环绕位置相对于径向滚珠轴承14的偏离量δ被保持成小于等于节圆直径Dp的40％，优选地是被保持成小于等于节圆直径Dp的20％，更优选地是被保持成小于等于节圆直径Dp的10％，从而能使通过从动皮带轮4被施加到外部轴承座圈15上的力矩荷载保持很小。

这就能抑制从动皮带轮4和外部轴承座圈15相对于内部轴承座圈16发生倾斜，从而可以防止在径向滚珠轴承14中在滚动接触区域上施加过大的表面压力。此外，还可以防止环绕在从动皮带轮4周围的环形带11发生偏心磨损，从而确保环形带11的耐用性。

为了防止前面所说的中轴线发生不对齐，并且为了消除由这种不对剂所造成的力矩荷载，使所说的偏离量δ为零，换句话说，在环形带11环绕着从动皮带轮4的外周面周围的位置在轴向方向上的中心位置α能与径向滚珠轴承14的轴向方向上的中心位置β配合。

然而，通过这样做，由于在滚珠17的滚动表面和外环座槽18以及内环座槽19之间的接触点处会发生打滑，从而容易产生磨损和产生热量。也就是说，当为了消除力矩荷载而使偏离量δ为零时，在所说四个接触点处，在滚珠17的滚动表面和外环座槽18以及内环座槽19之间的两个接触点处的表面压力在轴向方向的两侧变得几乎相同。当从动皮带轮4在这种状态下转动时，就容易在这些接触点处发生大的打滑，从而容易在径向滚珠轴承14中产生热量。此外，当产生热量时，就会使径向滚珠轴承14的滚动疲劳寿命降低。

考虑到上述问题，采用本发明，就能使偏离量δ的最小值保持成大于等于1mm(δ≥1mm)。通过使这个偏离量δ大于等于1mm，就会在轴向方向的两侧在接触点处的表面压力中产生一压差，从而就能防止在接触点处发生很大的打滑，从而能延长径向滚珠轴承14的滚动疲劳寿命。

上面的描述是针对四点接触式的径向滚珠轴承14来进行的，在这种四点接触式的径向滚珠轴承14中，滚珠17的滚动表面与外环座槽18及内环座槽19在总共四个点中的两个点相接触，然而，如图10所示，对于三点接触式的径向滚珠轴承14而言，同样也能获得类似的结果，在这种三点接触式的径向滚珠轴承中，滚珠17的滚动表面在一个点与内环座槽19相接触，在两个点与所说的外环座槽18相接触。

对于这种三点接触式的径向滚珠轴承而言，发明人也找出了偏离量和寿命比值之间的相互关系。这些实验的结构与针对四点接触式的径向滚珠轴承14的结果一起都在图6中被表示出来了。沿着图6中的线b的竖直线与一个偏离量δ相对应，这些竖直线表示出了针对三点接触式的径向滚珠轴承14的许多样本的测试结果的变化范围，而这些竖直线上的白点表示这些样本的平均值。

从图6的测试结果中可以看出，对于三点接触式的径向滚珠轴承14而言，当偏离量δ小于等于径向滚珠轴承的节圆直径Dp的40％时，就能实现这样一种结构，即这种结构能够经受得住实际的使用，从而能确保实际使用所需的寿命。然而，与此相比，当偏离量δ超过径向滚珠轴承14的节圆直径Dp的40％时，径向滚珠轴承14的耐用性就会迅速变差。而且，当偏离量δ小于等于节圆直径Dp的20％时，就能确保径向滚珠轴承14的寿命大于等于实际使用所需的12倍。此外，当偏离量δ小于等于节圆直径Dp的10％时，就能确保径向滚珠轴承14的寿命大约为实际使用所需寿命的13倍。从图6中可以看出，当比较这些径向滚珠轴承的寿命时，三点接触式的径向滚珠轴承14的寿命要比四点接触式的径向滚珠轴承14的寿命长。

然而，关于从动皮带轮的倾斜角，当力矩荷载被施加到由滚珠轴承14所支撑着的从动皮带轮上时，由三点接触式的滚珠轴承14所支撑着的从动皮带轮的倾斜角要大于由四点接触式的滚珠轴承所支撑着的从动皮带轮的倾斜角。此外，环绕在由三点接触式的滚珠轴承14所支撑着的从动皮带轮周围的环形带的寿命要短于由四点接触式的滚珠轴承14所支撑着的从动皮带轮周围的环形带的寿命。因此，在实际情况中，根据使用情况，在选用三点接触式的还是四点接触式的径向滚珠轴承14时，要权衡径向滚珠轴承14的寿命和环形带的寿命。

此外，上面所描述的发明已被应用在了具有电磁离合器的结构中，其中的电磁离合器用于接合或脱离皮带轮和转动轴，然而，只要这种结构允许转动力被自由地从皮带轮传递到转动轴，那么，这个发明还能被用于不具有电磁离合器的结构中。换句话说，在旋转斜盘式可变容压缩机的情况中，例如在日本专利公开HeiNo.11-210619或Sho 64-27482中所公开的那样，通过使旋转斜盘的倾斜角很小(甚至为零)，就可以使压缩机的转动轴的转动力矩很小。

在这种结构中，如图11所示，也存在这样的情况，即，利用缓冲材料31把从动皮带轮4连接到转动轴1上，其中的从动皮带轮4被滚动轴承30可转动地支撑在支撑缸部3周围，所说的支撑缸部3被设置在箱体2的端部，所说的缓冲材料用作一力矩管。于是，只要没有施加过大的力矩，转动力就能被自由地传递，在这种情况中，没有电磁离合器。

采用这种结构，如图所示，单排三点接触式或四点接触式的径向滚珠轴承被用作滚珠轴承30，通过规定滚动轴承30和图1所示的从动皮带轮4的位置之间的相互关系，就获得本发明的功能和效果。这种结构也是本发明的一部分。当本发明被用于这种结构时，三点接触式或四点接触式的滚动轴承30的部件的规格，以及滚动轴承30和从动皮带轮4的位置相互关系都与图1和图2中所示的相同。

此外，如果径向滚珠轴承14的内部轴承座圈16、外部轴承座圈15、滚珠17(见图1，2，10)和滚动轴承30中的至少一个元件是由钢制成的，例如由碳钢或不锈钢制成的，那么，优选地是，这些元件16，15，17中的至少一个被渗氮处理或尺寸稳定处理，以便确保径向轴承14或滚动轴承30的耐用性。

换句话说，当单排的滚珠轴承例如径向滚珠轴承14或滚动轴承30在被施加了一偏离荷载的情况下操作时，在滚珠17的滚动表面和内环座槽19以及外环座槽18之间的接触区域的表面压力就会变得很高。当因这个表面压力而使弹性变形变得很大时，这些元件的滚动疲劳寿命以及径向滚珠轴承1414或滚动轴承30的耐用性就会降低，从而通过进行渗氮处理，就能增大这些元件的表面硬度，从而就能抑制弹性变形，于是就能防止磨损。

此外，在具有偏离荷载条件下进行运作期间，所产生的热量会增大，径向滚珠轴承14或滚动轴承30的一些部件的尺寸大小就容易发生变化，因此，无论产生的热量怎样，通过尺寸稳定处理，也能抑制尺寸发生变化。

其中，渗氮处理是一种利用固态的C和N的溶液来使表面层变硬的过程，在处理之后，表面的硬度就会增大。通过进行渗氮处理，在内部轴承座圈16、外部轴承座圈15和滚珠17的表面上就会具有非常坚硬的氮化层。至于内部轴承座圈16和外部轴承座圈15，当在内环座槽19或外环座槽18上具有氮化层时，就无需对其它区域进行渗氮处理。然而，由于只在内环座槽19或外环座槽18的部分上形成氮化层是很麻烦的，因此，在实际情况中，优选地是，在内部轴承座圈16和外部轴承座圈15的整个表面上都形成氮化层。

对于内部轴承座圈16、外部轴承座圈15或滚珠17，不会因表面压力而产生相同的弹性变形，这根据形状和材料而不同。例如，当材料相同时，外环座槽18和内环座槽19就容易发生弹性变形，然而，滚珠的滚动表面就不易发生弹性变形。此外，优选地是，对所有的元件都进行渗氮处理，然而，根据材料、尺寸或形状，也可以只对一部分例如对内部轴承座圈16和外部轴承座圈15进行渗氮处理。

此外，前面所提到的尺寸稳定是一个以减小剩余的沃斯田体γR的量为目的的热处理过程，其中，例如通过逐渐地冷却那么用于制造内部轴承座圈16和外部轴承座圈15的材料，把剩余的沃斯田体γR的量减小到6％或更小。通过执行这种尺寸稳定处理，即使径向滚珠轴承14或滚动轴承30的部件材料的温度增大，也能防止部件材料的尺寸和形状从正常的值发生大的变化，并且还能防止径向滚珠轴承14和滚动轴承30从正常状态发生变化，从而也就能提高轴承14，30的耐用性。

当然，对于应用了本发明的压缩机皮带轮转动支撑装置和其它的用途而言，也能进行这种渗氮处理或尺寸稳定处理。

此外，尽管在图中未表示出，但是，通过使径向滚珠轴承的断面的宽度尺寸大于等于沿径向方向的高度尺寸的1.3倍，就能增大径向滚珠轴承的内部空间的容积，从而能增大能被充填到这个内部空间内的润滑脂的量。结果是，可以延长润滑脂的寿命，并且可以提高径向滚珠轴承的耐用性。当然，对于采用了本发明的压缩机皮带轮转动支撑装置或其它用用途而言，也能执行这种增大断面的宽度尺寸的技术。

工业实用性

本发明中的压缩机皮带轮的转动支撑装置能按照上面所描述的那样被构成并且能起作用，并且能确保可允许的力矩荷载，而且不会增大轴向方向上的尺寸，并且还能抑制在运作期间产生热量和磨损。因此，可以延长装配在压缩机皮带轮的转动支撑装置中的这种滚动轴承的寿命，并且可以延长环绕在被这种滚动轴承所支撑着的皮带轮周围的环形带的寿命，这有助于使各种机械设备例如汽车的空调设备中的压缩机的结构更紧凑、质量更高。

Claims (1)

1.一种压缩机皮带轮的转动支撑装置，包括：用于压缩机的一转动轴；一静止支撑部，被设置在所说转动轴周围；一滚动轴承，由所说的静止支撑部支撑着；一皮带轮，被所说支撑部周围的滚动轴承可转动地支撑着，并且在该皮带轮周围绕有环形带，所说的滚动轴承是单排三点接触式的径向滚珠轴承，该径向滚珠轴承包括：一内部轴承座圈，该内部轴承座圈具有一外周面，该外周面设置有一内环座槽；一外部轴承座圈，该外部轴承座圈具有一内周面，该内周面设置有一外环座槽；许多滚珠，这些滚珠被设置在内环座槽和外环座槽之间并且可以自由转动，所说内部轴承座圈的外周面的形状被制造成使它在一点或两点与滚珠的滚动表面接触，所说的外部轴承座圈的内周面的形状被制造成使它在一点或两点与滚珠的滚动表面接触，从而使得内环座槽和外环座槽之一与每个滚珠的滚动表面在两点接触，皮带轮的外周部与环形带接触，使得在与皮带轮的外周面部分相接触的环形带的中心在轴向方向上与径向滚珠轴承的中心之间的距离小于等于径向滚珠轴承的节圆直径的20％并且为大于等于1毫米，内环座槽和外环座槽的槽深大于或等于滚珠直径的18％。

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