CN1646818A - 用于发动机辅件皮带轮的轴承 - Google Patents

Abstract

在本发明的轴承内，内圈和外圈中至少一个的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大。此外，该轴承包括一个外圈和多个滚珠，外圈具有65mm或更小的外径，而滚珠具有4mm或更小的直径，轴承的宽度尺寸为其内径尺寸的45％或更小，其中滚珠的节圆直径比轴承截面的中心更接近轴承的外侧，使用了EP钢，外滚道凹槽的外侧为锥形，成角度布置的外滚道凹槽的内侧被定位得比外滚道凹槽的外侧更接近轴承中心轴，保持架的外部后侧的倾斜等大于截面宽度的一半或者提供了一个具有多个唇缘的密封件，这些唇缘配装在设置于所述内圈上的内圈密封凹槽内。

Description

用于发动机辅件皮带轮的轴承

技术领域

本发明涉及一种轴承，该轴承用于在发动机辅件通过环带被发动机驱动的过程中承载设置在发动机辅件如汽车空调压缩机内的皮带轮，更具体地说，本发明涉及一种发动机辅件的皮带轮轴承，它能够防止由轴承内因轴承固定元件等的热膨胀产生的间隙变化所带来的不利影响。

技术背景

汽车具有各种由发动机驱动的辅件，其中之一为空调压缩机，而一条环带在设置于压缩机旋转轴端部的从动皮带轮和发动机的驱动皮带轮之间延伸，使得压缩机得以运行。这种压缩机的一个实例示于图4中。

在图6所示车辆压缩机的压缩机51中，活塞54以这样一种方式设置在形成于机壳52内的多个汽缸53内，使得它可以前后运动，并且一个旋转斜盘56被可滑动地夹在半圆滑靴55之间，55，而该半圆滑靴彼此相对设置在活塞的基端，以至当旋转斜盘56被旋转时活塞54前后运动。这样，为了使活塞54在形成于机壳52内的汽缸53内平稳滑动，并减轻压缩机51的重量，机壳通常由铝合金构成，如硅材料含量很高的铝合金。

一个设置在臂57端部的销78被安装到一个椭圆形孔62内，其中臂57被固定到旋转斜盘56上，而椭圆形孔62被设置在与旋转轴60一体旋转的旋转驱动件61内，并且一个具有球形表面的衬套63被安装到旋转轴60上，以至该衬套在轴向上由一个弹簧59供能，并在其外围可旋转地支撑旋转斜盘56。

如同压缩机51中那样，可设置一个变量泵，该变量泵包括一个压力传感元件49，该元件随着吸入腔64内的压力而伸展或收缩，以打开或关闭阀门，使得作用于活塞54后表面上的平衡压力由压缩机的吸入压力来调节，从而使得旋转斜盘56的倾斜角按照平衡压力而变化，并因此调节活塞54的冲程，保持吸入压力恒定。

在图6所示的压缩机51中，设置有一个电磁离合器65，一个板簧67被固定到设置于旋转轴60端部的一个安装支架66上，并且板簧67具有一个由磁性材料构成、被固定到其外围前端的环形板68。在所示实施例中，一个具有U形截面的从动皮带轮73被支撑在一个支撑轴部分71的外围，该支撑轴部分通过一个轴承72从压缩机51的端壳(end casing)70伸出。

在具有U形截面的空间内设置有一个被固定到端壳70的螺线管74，而上述由磁性材料构成的环形板68被设置为关于从动皮带轮73的环形壁75与螺线管74相对。此外，对于上述轴承72，通常使用一种用于车辆压缩机的皮带轮轴承，其外径为65mm或更小，或者作为选择，使用一种其内部密封有润滑脂的轴承。

如上所述，机壳52由铝合金构成，而端壳70同样由铝合金构成，以减轻其重量，于是，其上安装轴承72的内圈69的支撑轴71也由铝合金构成。

在图6所示的电磁离合器65中，当螺线管74没有通电时，如图所示，上述环形板68远离从动皮带轮73的环形壁75定位，以至于即使当从动皮带轮73被环带旋转时，环形板68也不会旋转，并因此压缩机51也不会运行。相反，当螺线管74通电时，所产生的磁力使螺线管74吸引由磁性材料构成的环形板68，以至环形壁75被压向从动皮带轮73的环形壁75。这样，电磁离合器65处于连接状态，以至于当从动皮带轮73旋转时，环形板68与其一体旋转，并如上所述通过板簧67、安装支架66和旋转轴60转动旋转斜盘56，使活塞54前后运动以操作压缩机51。

作为承载用于可旋转地相对于机壳旋转所述压缩机51的旋转轴60的从动皮带轮73的轴承72来说，迄今为止已经使用了所有各种轴承，但是一种双排角接触轴承经常被用于防止环带将不平衡负载频繁施加在从动皮带轮73上，从而引起轴承内圈69和外圈79中心轴的偏差和倾斜位移。

如上所述，在汽车压缩机的皮带轮轴承中，安装内圈的部分通常为一个轴形部分，该轴形部分从压缩机的机壳伸出，在图6所示实施例中，它是从端壳70伸出的支撑轴71。因此，支撑轴71是构成机壳的元件的一部分，并因此由一种轻合金，如铝合金构成。此外，安装轴承外圈的部分通常是由铁构成的从动皮带轮。而且，近些年从动皮带轮有时由树脂构成。

相反，因为轴承承受压缩机被驱动时所产生的巨大负载，并且必须以一种稳定的方式可旋转地承载压缩机很长时间，因此它必须由高强度的轴承钢构成，并且其滚道必须经过适当的表面处理。因此，不可避免地轴承以及安装轴承内圈和外圈的元件必须由不同材料构成。

具体地说，大多数轻合金，如铝合金具有很大的线膨胀系数，而轴承钢具有相对较小的线膨胀系数，并且因为近来发动机室内部温度和轴承运行过程中温度的升高，引起轴承周围温度的升高，并因此轴承工作温度范围扩大，而两种材料之间线膨胀系数的差别已经产生了巨大的问题。

换句话说，在压缩机皮带轮由压缩机的机壳通过轴承支撑的情况下，例如，当内圈69以一种传统的干涉程度被安装到从端壳70伸出的支撑轴71上时，如果温度高于预期值，支撑轴71的膨胀大于内圈69，产生极其大的压向内圈内部的力。因此，内圈变形而增大其直径，引起初始间隙逐渐减小，该初始间隙为装配时预定的轴承间隙，并且最终使压在内圈与外圈之间的滚珠滚动，即所谓运行间隙为负值。而且，该负值随着所述温度升高而逐渐增加。

如上所述，当运行间隙为负值时，伴随长期运行而产生疲劳和温升，因此内圈和外圈的滚道以及滚珠的表面逐渐遭到损坏，并缩短寿命，这是非常不希望的。如果使轴承和轴的配合更松以解决这一问题，在内圈和支撑轴之间会发生相对滑动，这使得轴承不能正确运行，并且因为两部分的结合力很小，在低温下会产生噪声。

此外，作为防止上述运行间隙成为负值的对策，可以提议轴承的初始间隙被设定为更大，以期望该间隙缩小。然而，在这种情况下，低温运行时轴承内会产生很大的间隙，从而带来大噪声的通式(general formula)，这是不希望的。

另一方面，对于轴承的外圈79，安装外圈79的从动皮带轮73有时由线膨胀系数高于外圈的材料构成，近些年，有时使用由树脂构成的皮带轮。因此，特别是在高温运行的过程中，当从动皮带轮的膨胀变大时，最初以预定干涉被装配到从动皮带轮上的外圈的干涉逐渐消失，产生相对于彼此的滑动。作为解决这一问题的对策，可以提议充分提高从动皮带轮和轴承装配期间的干涉，使得有可能充分保持这两部分之间的结合力，并因此防止发生相对于彼此的滑动，即使是在高温运行时也如此。

但是，当预定这样大的干涉时，很大的外力作用在外圈上，使外圈变形，并且在已经预定为某一初始间隙的轴承内，外圈设置有一个间隙，该间隙由于向内变形而减小，这偶尔会使该初始间隙为负值，并因此在低温运行时产生不利的问题。此外，因为材料的线膨胀系数很大，在极度低温下会产生极度的负值间隙，这带来了一些问题，如过大的扭矩和轴承滚道上的凹痕。而且，为了防止该问题而增加初始间隙也使得高温下的间隙增加，导致产生噪声。该问题不限于汽车压缩机的皮带轮轴承，而是适用于其它各种发动机辅件的皮带轮轴承。

发明内容

因此，本发明的第一个目的是提供一种发动机辅件的皮带轮轴承，它可以通过其安装元件一侧的膨胀防止高温下由内圈的膨胀变形引起运行间隙的过度减小，即使轴承内圈和安装内圈的元件的线膨胀系数彼此差别很大也如此；在增加轴承的初始间隙以解决该问题时可以防止低温下产生噪声；可以通过其安装元件一侧的膨胀防止在高温下由外圈内径的增加引起轴承干涉的降低所导致的外圈相对于安装元件滑动，即使是轴承外圈和安装外圈的元件的线膨胀系数彼此差别很大也如此；并可以防止在先前已经增加干涉以解决干涉减小问题时所产生的外圈收缩变形或者极度低温下外圈的收缩变形所引起的初始间隙的过度减小。此外，本发明的第二个目的是解决当一些用于解决所述问题的方法被采用时所产生的问题，并因此提供一种更完美的发动机辅件的皮带轮轴承。

为了解决所述第一个问题，本发明涉及一种发动机辅件的皮带轮轴承，该轴承包括一对轴承圈和滚珠，该对轴承圈由一个内圈和一个外圈构成，内圈的外表面设置有内滚道凹槽，外圈的内表面设置有外滚道凹槽，而滚珠被设置在所述内滚道凹槽和所述外滚道凹槽之间，其中所述对轴承圈中至少一个被固定到一个线膨胀系数大于轴承材料的元件上，并且固定到所述元件上的所述轴承圈的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大。

此外，为了解决第二个问题，本发明涉及一种发动机辅件的皮带轮轴承，该轴承包括一个外圈、一个内圈、滚珠、一个保持架和一个密封件，外圈具有65mm或更小的外径并且其内表面设置有多排外滚道凹槽，内圈的外表面设置有多排内滚道凹槽，滚珠具有4mm或更小的直径并且被设置在所述内圈的各内滚道凹槽和所述外圈的各外滚道凹槽之间，保持架使滚珠保持在所述各排上，而密封件密封轴承的内部，其中轴承的宽度尺寸为轴承内径尺寸的45％或更小，所述内圈和所述外圈中至少一个的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大，所述内圈和所述外圈中至少一个被固定到一个线膨胀系数大于轴承材料的元件上，并且使用下述措施中至少一种，这些措施包括：滚珠的节圆直径比轴承截面的中心更接近轴承的外径的结构；所述轴承的材料为EP钢，其氧含量为6ppm或更低的结构；所述外滚道凹槽的外侧沿轴承宽度方向为锥形的结构；所述成角度布置的外滚道凹槽沿轴承宽度方向的内侧被定位为比所述外滚道凹槽轴承宽度方向上的外侧更接近轴承中心轴的内部的结构；所述保持架的外部后侧的倾斜大于所述保持架截面宽度的一半的结构；提供了一个具有很多唇缘的密封件的结构，这些唇缘安装在设置于所述内圈上的内圈密封凹槽内。

附图说明

图1是本发明一个实例的剖视图，其中图1(a)是本发明应用到一种双排轴承的图，图1(b)是本发明应用到一种单排轴承的图；

图2是一个剖视图，说明本发明应用到一种双排轴承的实例，该轴承被用作具有电磁离合器的汽车压缩机的皮带轮轴承；

图3是一个说明本发明实验结果的曲线；

图4是本发明第二个实例的剖视图，其中图4(a)是一个局部放大剖视图，图4(b)是图4(a)一部分的放大剖视图；

图5是一个剖视图，说明使用本发明第二个实例的轴承作为具有电磁离合器的汽车压缩机的皮带轮轴承的实例；

图6是一个剖视图，说明相关技术的汽车压缩机的完整结构；

在这些图中，附图标记1表示双排轴承，附图标记2表示内滚道凹槽，附图标记3表示内圈，附图标记4表示外滚道凹槽，附图标记5表示外圈，附图标记6、7各表示一个滚珠，附图标记8、9各表示一个保持架，附图标记10、11各表示一个密封件，附图标记12表示滚道表面，附图标记13表示内圈，附图标记14表示滚道表面，附图标记15表示外圈，附图标记16表示滚珠，附图标记17表示保持架，附图标记18表示密封件。

具体实施方式

下面将结合附图并参考实验结果说明本发明的实施例。存在各种空调压缩机作为汽车辅件，例如，使用上面图6中所示的压缩机51，其中驱动旋转轴60的从动皮带轮73在从端壳70伸出的一个支撑部分71由轴承72承载。包括从动皮带轮73和支撑从动皮带轮73的支撑部分的一部分的放大图示于图2中。

图2显示了将一种根据本发明的轴承应用到一种双排轴承而不是图6所示的相关技术轴承72的一个实例，该轴承包括更厚的内圈和外圈，后面将要进行说明。因此，图2中所示的大部分元件与图6中所示相同，各元件以及电磁离合器的操作等在前面图6的说明中已经得到说明，因此，图2中的元件被赋予与图6中所示元件相同的附图标记，并且不对其进行说明。图2中所示的轴承1在图1(a)中被放大显示，后面将对其进行说明。

为了解决图2中所示发动机辅件的皮带轮轴承的上述问题，本发明者制定了各种可能的对策并在应用这些对策的轴承上进行了各种实验。结果，得到如下结论：如图1(a)所示具有一种已知结构的双排轴承1，即双排轴承1包括设置在滚道内的滚珠6、7，而滚道分别形成于内圈3和外圈5之间，内圈3在其外表面形成有两排内滚道凹槽2、2，外圈5在其内表面形成有两排外滚道凹槽4、4，其中各排中的滚珠6、7分别由保持架8、9以相等间隔保持，润滑酯被密封件10、11保持在轴承内，这种双排轴承1可以被最有效地设置，使得内圈底部的厚度Ti出于提高轴承刚度的目的而被增加，该厚度即为内圈3的内滚道凹槽2、2的底部和内圈3的内表面之间的距离。在该实验中，通过检测启动时的低温状态和高温运行状态之间产生的噪声量对各种轴承进行评价，因为可以通过轴承产生的噪声，即所产生的噪声量检测相关技术轴承的所有上述问题的情况。

这样，基于噪声产生的趋势可以成为各种轴承通用的多用途指标，通过改变内圈底部的厚度，研究噪声的产生是如何变化的，以得知轴承的因素。作为该研究的结果，发现用于该轴承内的滚珠直径也可以被应用于相似的轴承作为参考。集中于与滚珠直径的比率、为了弄清楚噪声如何产生而基于该结论在各种轴承上进行实验的结果的概括在图3的曲线中得到说明。

在图3所示的曲线中，纵坐标上产生噪声的绝对值与例如轴承内滚珠的尺寸、轴承的内径和外径不一致，但是从曲线中所示的趋势可以看出，无论何时，内圈底部的厚度都由与滚珠直径的比率表示。在曲线中可以看出，当轴承内圈底部的厚度按照与滚珠直径的比率计算至少为50％或更大时，产生的噪声较小，以至于在轴承内不产生上述各种问题。

此外，在一种已知的单排滚珠轴承19而非图2和图1(a)中所示的双排滚珠轴承上进行类似实验，该轴承19包括一个具有滚道12的内圈13、一个具有滚道14的外圈15、插入地设置在两滚道之间的滚珠16、以相等间隔保持滚珠的保持架17和密封件18，密封件18如图1(b)所示密封轴承的内部，结果发现如所述双排滚珠轴承中所看到的一样，产生相同的趋势。关于噪声的等级(高、中、低)将实验结果的概括列于下面表1中。

表1：轴承内圈底部的厚度与滚珠直径的比率和产生的噪声量。

样本轴承内圈底部的厚度(与滚珠直径的比率：％)	双排轴承	单排轴承
			20	×(高等级噪声)	×(高等级噪声)
30	×(高等级噪声)	×(高等级噪声)
			40	△(中等级噪声)	△(中等级噪声)
50	○(低等级噪声)	○(低等级噪声)
			60	○(低等级噪声)	○(低等级噪声)

此外，除了所述内圈，在相同条件下对外圈上也进行了实验，结果发现同样的趋势出现在双排轴承和单排轴承上。这表明如果底部的厚度按照与滚珠直径的比率计算预定至少为50％或更大，即不小于用于单排轴承、双排轴承以及共有的内圈和外圈的滚珠半径的一半，产生的噪声很小，这使得有可能适当保持轴承的初始间隙、内圈和外圈以及支撑元件之间的关系等。对于本发明所设计的、发动机辅件的皮带轮轴承，通常使用一种具有65mm或更小外径的轴承，但是具有65mm或更小外径、且包括具有如上所述厚底部的内圈和外圈的小型轴承还不是公知的。

尽管图1所示的实施例显示了一个实例，其中轴承的内圈和外圈都具有按照与滚珠直径的比率计算为50％或更大的底部厚度，但本发明可以提供一种比相关技术轴承更合适的轴承，即使内圈和外圈之一(包括线膨胀系数大于轴承元件的配合元件的那个)，即仅仅内圈或外圈满足上述要求。此外，本发明不限于上述图2所示具有电磁离合器的压缩机皮带轮轴承，而是同样可以应用于无离合器的轴承，并且本发明不限于压缩机皮带轮轴承，而是可以广泛用于由发动机驱动的辅件的皮带轮轴承。而且，本发明同样可以应用于安装轴承的元件的材料为铝合金或其它轻合金或者甚至为树脂的情况。此外，除了图1(a)所示的角接触轴承或双排轴承中的其它各种双排轴承，本发明同样可以应用于普通双排轴承。

因此，本发明的所述第一个问题可以得到解决，并且从其它观点来看，本发明意味着这种轴承被设置成滚珠的直径预定为轴承径向截面的50％或更小，并因此优点在于随着所选择的滚珠直径减小，轴承的轴向长度，即轴承宽度减小的自由度增加，并且内圈和外圈的厚度可以被增加，这使得与相关技术相比在常温下有可能减小内圈和外圈的变形以及轴承的间隙和轴承的倾斜。

所述轴承的使用使得有可能解决相关技术的所述问题并发挥各种效果，但是将这种轴承实际用作发动机辅件的皮带轮轴承要求使用具有更小尺寸和重量的汽车零件来解决近来的环境问题，例如汽车空调的压缩机通过进一步减小其轴向长度而变得更紧凑。

最终，对于这里所使用的轴承，通常使用一种具有65mm或更小外径的轴承，优选的是，其宽度为其内径的45％或更小，并且使用直径为4mm或更小的滚珠使得有可能提供一种总体更紧凑的轴承。

此外，一种用于压缩机皮带轮的轴承非常需要抵抗力矩，因此，使用了双排角接触滚珠轴承、4点接触轴承等。为了减小轴承长度，即轴承宽度，同时保持轴承的抵抗力矩，上述内圈和外圈中至少一个的底部厚度可以预定为所述滚珠直径的50％或更大，以至当内圈和外圈的底部厚度大约与相关技术轴承相同时，滚珠的直径可以相应地预定为更小，使得容易使用直径为4mm或更小的滚珠。通过如此减小滚珠的直径，在考虑抵抗力矩的需要的同时，轴承的宽度可以相应地预定为更小。

但是，对于外径为65mm或更小、宽度为其内径的45％或更小、滚珠直径为4mm或更小的上述双排角接触滚珠轴承，其中内圈和外圈中至少一个的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大，该轴承可以减小滚珠直径，并因此额定负载减小轴承宽度的减小量那么大，并且耐久性降低剥离寿命(peeling life)的减小量那么大。这不限于汽车压缩机的皮带轮轴承，并且也适用于其它各种发动机辅件的皮带轮轴承。

因此，第二个目的是进一步解决用于解决本发明上述第一个问题的皮带轮轴承的所述问题，也就是说，使发动机辅件的皮带轮轴承具有更高的耐久性，该轴承的外径为65mm或更小，宽度为其内径的45％或更小，滚珠直径为4mm或更小，其中内圈和外圈中的至少一个的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大。解决所述第二个问题的发动机辅件皮带轮的一个实施例下面将进一步说明，作为与图4和图5关联的第二实施例。

图4(a)的轴承一部分被放大显示于图4(b)中，该图示出了根据本发明第二实施例的、发动机辅件的皮带轮轴承作为压缩机皮带轮的轴承21的使用实施例，并且图5显示了轴承所应用的压缩机皮带轮的一部分及其周围的剖视图。除了轴承部分，图5中所示的压缩机51及其相关元件几乎与上述图6中所示的压缩机皮带轮具有相同的结构，并且它们的功能先前已经得到说明，图5压缩机中与图6所示相同的元件以及外围元件被赋予相同的附图标记，并且省略对其进行说明。

对于根据实现本发明的第二实施例的轴承21，通常使用一种小型双排角接触滚珠轴承，它包括外圈23和滚珠，外圈具有65mm或更小的外径Do，其中轴向长度，即轴承的宽度W为内圈22内径Di的45％或更小，而滚珠直径为4mm或更小，内圈22底部的厚度Ti或外圈23底部的厚度To预定为滚珠直径Db的50％(即滚珠直径的一半)或更大，并且多个滚珠如先前所述或如图4所示被成角度布置。图4所示实施例示出内圈22底部厚度Ti和厚度To都被预定为大于滚珠直径Db一半的实例。

如先前所述，因为由润滑脂容纳空间减小了轴承宽度减小量那么大而引起密封润滑脂量的减少，这种轴承可能遭受润滑脂寿命恶化引起的寿命恶化。此外，因为由滚珠直径减小引起额定负载减小，该轴承可能遭受由剥离寿命的恶化引起的耐久性恶化。

为了解决上述密封润滑脂量的减小，沿轴承未受载的宽度方向的外侧，即具有密封件26的一侧，在外圈23的滚道24上形成锥形表面27，使得润滑脂容纳空间大于相关技术的，并且润滑脂可以被平稳供应到滚动表面，如图4(a)和图4(b)放大所示。锥形表面27的角度可以任意预先设定，并且锥形表面27的形状也可以任意预定，例如，通过使锥形表面27凹陷，使得润滑脂容纳空间增加。这种形成锥形表面27的方法同样可以以锥形表面32的形式被应用到沿轴承受载很小的宽度方向的外侧的、即具有密封件31的一侧的滚道30上。

此外，保持架33可以有一个倾斜表面35，该表面如图所示形成于保持架外表面34的外圈一侧的角部处，使得润滑脂容纳空间可以得以增加，与所述外圈23的锥形表面27相似，并且润滑脂可以被平稳供应到滚珠28的滚动表面。倾斜表面35的形状也可以任意预先设定，并且倾斜表面35可以被倾斜，以形成一个锥形表面。这种倾斜同样可以被应用到另一滚珠36的保持架37，并且，在图4(a)所示的实施例中，它可以用到倾斜表面38。

此外，在上述实施例中，形成于外圈23的锥形表面27和保持架33的倾斜表面35之间的空间，以及形成于锥形表面32和倾斜表面38之间的空间得以增加，这增加了润滑脂被供应到滚珠滚动表面的空间并使得供应表面平滑。因此，保持架33和密封件26之间的空间以及保持架37和密封件31之间的空间内的润滑脂可以被平稳供应到滚珠的滚动表面。

另一方面，因为滚珠直径的减小引起额定负载减小，由剥离寿命恶化引起耐久性问题，作为解决该问题发生可能性的对策，内圈22和外圈23由EP钢构成，它被认为是一种高洁净度(high cleanness)的材料，其氧含量为6ppm或更少。与相关技术轴承钢等相比，这种EP钢的使用使得有可能显著延长剥离寿命。

此外，作为提高上述耐久性的对策，外圈23形成为具有小于内圈22底部厚度Ti的底部厚度To，同时满足外圈23的底部厚度To为滚珠直径Db的50％或更小，即Db/2或更小的需要，如图4(a)所示。从内圈一侧来看，内圈22的底部厚度Ti大于外圈23的底部厚度To。在这种结构中，由轴承21的滚珠28、36形成的PCD从轴承厚度Tb的中心偏离了dl，厚度Tb即外圈23的外径Do和内圈22的内径Di之间的差值。

结果，与相关技术普通压缩机皮带轮轴承相比较，该轴承中，PCD和轴承厚度的中心彼此重合，PCD的直径Dp可以得到增加，使得有可能容纳该数量的滚珠28、36并因此减小作用在各滚珠上的负载，因此，额定负载以及空间体积可以得到增加，使得有可能提高轴承的耐久性。

此外，对于提高耐久性的所述对策，从附图中可以看到，外圈23内滚珠28的滚道24向下延伸，即在斜向角接触轴承形式的轴承交叉内部的滚道受载一侧向接近轴承中心轴的内部延伸，并且，示于图4(a)中的滚珠36的滚道30同样在轴承的交叉内侧上向接近中心轴的内部延伸，如图4(b)所示，结果，如图所示，外圈23的滚珠28和滚珠36之间的内表面41沿轴承宽度方向从设置在滚珠28和滚珠36各外侧的内表面42被定位成低d2，即位于更接近轴承中心轴的内部。在这种结构中，可以在外圈上形成其上施加巨大载荷的宽滚道区域，使得有可能提高轴承的耐久性，同时，空间体积得到增加，使得流到密封和保持架之间的间隙内润滑脂容易返回到内部。

此外，在根据上述第二实施例的轴承中，内圈22可以被预先设定为具有更大的厚度，因此，用于形成内圈22的密封滑动表面且密封件26的前端唇缘43与其滑动接触的密封凹槽44，或用于形成带间隙的迷宫密封而不接触密封件的密封凹槽44可以做得很深或很大，这使得形成凹槽44的三个表面中任意一些都可能以各种形式形成多个次级唇缘(secondarylip)，例如，提供沿着朝向凹槽44外表面方向形成在密封件26前端唇缘43的背面上的次级唇缘，如图4(b)所示，或者单独提供一个次级唇缘，它接触或不接触凹槽44，并使得有可能提高密封性能。这使得可以确保防止内部润滑脂的泄漏，并且可以防止水等从外部进入，使得有可能提高轴承的耐久性。

用于提高耐久性的上述各种对策可以单独应用，但是这些对策中的任意一些可以适当进行组合应用，当然，可以应用所有这些对策。

作为上述轴承的实验结果，其中轴承凹槽的曲率可以设定在51％至56％的范围内，滚珠的接触角度被预定在5°至30°的范围内，并且内圈和外圈以及滚珠由SUJ2成形材料构成，该材料经过硬化和退火作为普通热处理或尺寸稳定处理，使用这些对策中的任意一些就可以获得期望的耐久性。

上述第二实施例的轴承也不限于图5所示的、具有电磁离合器的压缩机皮带轮轴承，而是同样可以应用于没有离合器的压缩机皮带轮轴承，此外还可应用于由发动机驱动的各种辅件的皮带轮轴承，甚至可应用于固定到一个由铝合金以外的合金或树脂构成的元件上的皮带轮轴承，并且第二实施例的轴承不限于压缩机皮带轮轴承，而是可以用作由发动机驱动的各种辅件、如水泵和交流发电机的皮带轮轴承。

本发明已经参考其特定的实施例得到了详细说明，很显然，对于本领域的技术人员，可以在不脱离本发明的精神和范围的条件下对其进行各种变化和修改。

本发明是基于2002年2月12日提出的日本专利申请(日本专利申请第2002-033269号)、2002年3月29日提出的日本专利申请(日本专利申请第2002-097966号)和2002年12月10日提出的日本专利申请(日本专利申请第2002-358783号)，并且其内容在此被引作参考。

<工业实用性>

在本发明中，即使在安装轴承内圈的元件其线膨胀系数远远大于轴承内圈的情况下，通过提高内圈的刚度可以防止由高温膨胀引起内圈在安装元件一侧的膨胀变形，这使得有可能防止内圈的膨胀变形引起运行间隙的过度减小。此外，因为没有必要为解决上述运行间隙的过度减小而如相关技术中那样增大轴承的初始间隙，因此也可以防止低温下由初始间隙的增大引起噪声的产生。

而且，在安装轴承外圈的元件其线膨胀系数远远大于轴承外圈的情况下，可以防止因为高温下外圈在安装元件一侧的膨胀引起内径的增加导致的轴承干涉的减小而造成外圈与安装元件产生滑动，这使得有可能在先前已经增加干涉的情况下，通过提高外圈的刚度，防止外圈在安装过程中的收缩变形以及外圈在极度低温下的收缩，并因此防止初始间隙的减小。

此外，通过使得上述内圈厚度的最小值和外圈厚度的最小值明确(clear)，轴承的设计可以将解决上述问题的最小值考虑在内，消除了不需要增加内圈或外圈厚度的必要性，并因此使得有可能防止轴承尺寸增大。

而且，因为提供了一种发动机辅件的皮带轮轴承，它包括一个外圈、一个内圈、滚珠、一个保持架和一个密封件，其中外圈具有65mm或更小的外径并且具有多个滚道，外圈被固定到一个线膨胀系数大于轴承材料的元件上，内圈也有多个滚道，滚珠具有4mm或更小的直径并且分别被插入地设置在上述内圈和外圈的多排滚道之间，保持架保持各排滚珠，而密封件密封轴承的内部，其中轴承的宽度为轴承内径的45％或更小，所述内圈和外圈中至少一个的底部厚度为上述滚珠直径的50％或更大，可以通过提高内圈的刚度防止安装元件一侧高温下的膨胀变形，并且低温下的预定过度间隙不再需要，这使得有可能防止噪声产生，提高耐久性，减小轴的倾斜，并提供一种尺寸和宽度总体很小的轴承，即使在安装轴承内圈或外圈的元件其线膨胀系数远远大于轴承内圈的情况下也如此。

在这种宽度很小的小型轴承内，其中滚珠的节圆直径比轴承截面的中心更接近轴承的外侧，通过增加偏差量而可以容纳更多滚珠，以减小施加在各滚珠上负载，这使得有可能增加额定负载并因此提高轴承的耐久性。此外，与相关技术轴承钢等相比，由氧含量为6ppm或更小的EP钢构成的轴承可以表现出显著延长的剥离寿命。而且，该轴承包括一个外滚道凹槽，该凹槽在其外侧沿轴承的宽度方向设置有锥形表面，该轴承比相关技术轴承具有更大的润滑脂容纳空间，并可以平稳供应润滑脂到滚珠的滚动表面，这使得有可能提高耐久性并使已经流到滚珠与密封件之间的润滑脂平稳返回到滚珠之间的空间。

此外，在该轴承内，所述成角度布置的外滚道凹槽的内侧沿轴承宽度方向被定位得比所述外滚道凹槽的外侧更接近轴承中心轴的内部，可以在外圈上形成一个其上施加大载荷的宽滚道区域，使得有可能提高轴承的耐久性。而且，在该轴承内，其中保持架的外后侧的倾斜大于保持架截面宽度的一半，润滑脂容纳空间得以增加，并且润滑脂可以平稳供应润滑脂到滚珠的滚动表面，这使得有可能提高耐久性。此外，在该轴承内，其中设置有一个密封件，该密封件具有多个唇缘，该唇缘配装在内圈密封凹槽内，可以使用更厚的内圈以形成深的内圈密封凹槽，使得容易提供多个配装在内圈密封凹槽内的滑动接触或非滑动接触的唇缘，并因此使得有可能提高密封性能。而且，这使得可以确保防止内部润滑脂的泄漏，并且可以防止水等从外部进入，使得有可能提高轴承的耐久性。

Claims (9)

1.一种用于发动机辅件的皮带轮的轴承，包括：

一对轴承圈，该对轴承圈包括一个内圈和一个外圈，内圈在其外表面上设置有内滚道凹槽，而外圈在其内表面上设置有外滚道凹槽；和

设置在所述内滚道凹槽和所述外滚道凹槽之间的滚珠；

其中所述对轴承圈中的至少一个被固定到一个线膨胀系数大于轴承材料的元件上；并且

固定到所述元件上的所述轴承圈的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大。

2.一种用于发动机辅件的皮带轮的轴承，包括：

一个外圈，所述外圈具有65mm或更小的外径并且在其内表面设置有多排外滚道凹槽；

一个内圈，所述内圈在其外表面上设置有多排内滚道凹槽；

滚珠，所述滚珠具有4mm或更小的直径并且被设置在所述内圈的各内滚道凹槽和所述外圈的各外滚道凹槽之间；

一个保持架，所述保持架使滚珠保持在所述各排上；和

一个密封件，所述密封件密封轴承的内部；

其中轴承的宽度尺寸为轴承内径尺寸的45％或更小，

所述内圈和所述外圈中的至少一个的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大，所述内圈和所述外圈中的至少一个被固定到一个线膨胀系数大于轴承材料的元件上；并且

采用下述措施中的至少一种，这些措施包括：滚珠的节圆直径比轴承截面的中心更接近轴承的外径的结构；所述轴承的材料为氧含量为6ppm或更低的EP钢的结构；所述外滚道凹槽的外侧沿轴承宽度方向为锥形的结构；所述成角度布置的外滚道凹槽轴承宽度方向上的内侧被定位得比所述外滚道凹槽轴承宽度方向上的外侧更接近轴承中心轴的内部的结构；所述保持架的外部后侧的倾斜大于所述保持架截面宽度的一半的结构；以及提供了具有多个唇缘的密封件，这些唇缘配装在设置于所述内圈上的内圈密封凹槽内的结构。

3.一种用于发动机辅件的皮带轮的轴承，包括：

一个外圈，所述外圈具有65mm或更小的外径并且在其内表面上设置有多排外滚道凹槽；

一个内圈，所述内圈在其外表面上设置有两排内滚道凹槽；

多个滚珠，所述滚珠具有4mm或更小的直径并且分别被设置在所述内圈的所述多排内滚道凹槽和所述外圈的所述多排外滚道凹槽之间；

一个保持所述多排滚珠的保持架和一个密封轴承内部的密封件；

其中所述内圈和所述外圈中至少一个被固定到一个线膨胀系数大于轴承材料的元件上；

轴承的宽度尺寸为轴承内径尺寸的45％或更小；和

所述内圈和所述外圈中至少一个的底部厚度为所述滚珠直径的50％或更大。

4.根据权利要求3所述的用于发动机辅件的皮带轮的轴承，其中所述滚珠的节圆直径比轴承截面的中心更接近轴承的外侧。

5.根据权利要求3所述的用于发动机辅件的皮带轮的轴承，其中所述轴承的材料为EP钢，其氧含量为6ppm或更低。

6.根据权利要求3所述的用于发动机辅件的皮带轮的轴承，其中所述外滚道凹槽的外侧沿轴承宽度方向为锥形。

7.根据权利要求3所述的用于发动机辅件的皮带轮的轴承，其中所述成角度布置的外滚道凹槽沿轴承宽度方向的内侧被定位得比所述外滚道凹槽在轴承宽度方向上的外侧更接近轴承中心轴的内部。

8.根据权利要求3所述的用于发动机辅件的皮带轮的轴承，其中所述保持架的外部后侧的倾斜大于所述保持架截面宽度的一半。

9.根据权利要求3所述的用于发动机辅件的皮带轮的轴承，其中所述密封件具有多个唇缘，该唇缘配装在形成于所述内圈上的内密封凹槽内。

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