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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Ein
Vierpunktkontakt-Kugellager mit einem Innenring, einem Außenring,
Kugeln, die zwischen Mittenbereichen der zwei Ringe vorgesehen sind, und
Dichtungselementen, die zwischen Endbereichen der zwei Ringe vorgesehen
sind, war bisher (JP-A-2002-130290)
als Wälzlager
bekannt, das für eine
Riemenscheibe eines Kompressors für Fahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt
wurde.
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Bei
einem Wälzlager,
das für
eine Riemenscheibe für
einen Kompressor einer Fahrzeug-Klimaanlage eingesetzt wird, wird
die Wärme
von einem Kompressorkörper
auf das Lager übertragen,
sodass die Temperatur in einem Innenbereich des Wälzlagers
dazu neigt, sich zu erhöhen.
Wenn zum gleichen Zweck ein Vierpunktkontakt-Kugellager eingesetzt wird,
tritt ein Schlupf an den Kontaktbereichen der Ringe und Kugeln in
großem
Maße auf
und das ruft folglich eine Wärmeerzeugungsquelle
hervor. Wenn darüber
hinaus eine aus Harz ausgebildete Riemenscheibe verwendet wird,
kann die Wärme
an einem Innenbereich des Lagers, verglichen mit einem Fall, bei
dem eine Riemenscheibe aus Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit
ausgebildet ist, kaum entweichen. Wenn daher ein Vierpunkt-Kugellager
für einen Kompressor
eingesetzt wird, bei dem eine Harz-Riemenscheibe verwendet wird,
wird die Temperatur eines Innenbereichs des Wälzlagers hoch. Dies bewirkt
unter Umständen,
dass die Gummidichtungen im Wälzlager
leicht verschleißen,
und sich die reibverschweißungsfreie
Lebensdauer des Wälzlagers wegen
der mangelhaften Schmierung des Wälzlagers mit Schmiermittel
verkürzt.
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Um
die oben genannten Probleme zu lösen, kann
ein in JP-A-9210071 offenbartes Wälzlager eingesetzt werden,
bei dem Abschirmbleche aus Metall als Dichtungselemente verwendet
und Gummidichtungen weggelassen werden. Jedoch ist eine durch die
metallischen Abschirmbleche ausgeführte Abdichtung eine kontaktlose
Dichtung, die für
den Einsatz des Lagers bei hoher Geschwindigkeit nicht geeignet
ist.
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US 3 395 926 offenbart eine
Dichtung für
ein Wälzlager
mit einem Dichtungselement, das zwischen Endbereichen eines Innen- und eines Außenrings
vorgesehen ist. Das Dichtungselement umfasst ein Metallteil und
zwei Gummiteile. Das Metallteil weist eine Aussparung und zwei Vorsprünge auf.
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FR 1 157 798 offenbart ein
Wälzlager
mit einem einfachen Dichtungselement, das eine Dichtungsscheibe
und ein Ringelement aufweist.
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EP 1 239 173 offenbart ein
Wälzlager
mit einem Innenring, einem Außenring,
Wälzelementen und
einem Dichtungselement. Das Dichtungselement umfasst einen Metallkern
und eine Gummidichtung. Ferner weist die Gummidichtung an einer
Außenfläche davon
hervorragende Flügel
und zwischen den Flügeln
vorgesehene Aussparungen auf.
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Die
Gummidichtung umfasst einen inneren ringförmigen Bereich an der radialen
Innenseite und einen äußeren ringförmigen Bereich
an der radialen Außenseite.
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EP 0 708 263 offenbart ein
Wälzlager
mit einer Öldichtung
5, die ein elastisches Absperrelement aufweist. Das flexible Absperrelement
ist z.B. eine flexible Schicht in Form eines Lacks auf Latexbasis.
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US
2001/0028754 A1 offenbart ein Wälzlager
mit einfachen Dichtungsblechen.
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US 4 408 809 und
US 3 021 148 offenbart Dichtungen
für ein
Wälzlager
mit einer komplizierten Form und unter Verwendung einer Mehrzahl
von Teilen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager mit einem Wärme-Abstrahlungseffekt bereitzustellen,
wer so hoch ist, dass der Verschleiß der Gummidichtungen zur Verlängerung
der Lebensdauer des Wälzlagers
verhindert werden kann, und wobei das Wälzlager eine ausreichende Dichtungseigenschaft
aufweist, selbst wenn das Wälzlager
bei hoher Geschwindigkeit eingesetzt wird.
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Die
Aufgabe wird durch die Kombination der der Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
Die Unteransprüche
beinhalten vorteilhaft Ausführungsformen der
Erfindung.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Längsschnittansicht,
die eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers
zeigt.
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2 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1.
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3 ist
eine Längsschnittansicht,
die eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers
zeigt.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 3.
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5 ist
eine Längsschnittansicht,
die eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers
zeigt.
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6 ist
eine Seitenansicht davon.
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7 ist
eine Längsschnittansicht,
die ein Wälzlager
und gemäß einer
vierten Ausführungsform,
die durch den Anspruch 1 nicht abgedeckt ist, und die Harz-Riemenscheibeneinheit
zeigt, in die das Wälzlager
integriert ist.
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8 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 7.
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9 ist
eine vergrößerte Längsschnittansicht
des Hauptbereichs des Wälzlagers.
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10 ist
eine Längsschnittansicht,
die eine fünfte
Ausführungsform
des Wälzlagers,
die nicht durch den Anspruch 1 abgedeckt ist, und die Harz-Riemenscheibeneinheit
zeigt, in die das Wälzlager
integriert ist.
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11 ist
eine Seitenansicht des Hauptbereichs des Wälzlagers und der Harz-Riemenscheibeneinheit,
in die das Wälzlager
integriert ist.
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12 ist
eine Längsschnittansicht,
die das Wälzlager
gemäß einer
sechsten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung und die Harz-Riemenscheibeneinheit zeigt,
in die das Wälzlager
integriert ist.
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13 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 12.
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14 ist
eine vergrößerte Längsschnittansicht
des Hauptbereichs des Wälzlagers.
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15 ist
eine Längsschnittansicht,
die das Wälzlager
gemäß der siebten
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung und die Harz-Riemenscheibeneinheit zeigt,
in die das Wälzlager
integriert ist.
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16 ist
eine seitliche Schnittansicht, die die zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers
und die Harz-Riemenscheibeneinheit zeigt,
in die das Wälzlager
integriert ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnung
beschrieben. Es ist jedoch zu erwähnen, dass die vierten und
fünften
Ausführungsformen
gemäß den 7 bis 11 durch
den Gegenstand des Anspruchs 1 nicht abgedeckt sind.
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Erste Ausführungsform
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1 und 2 zeigen
das Wälzlager
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der nachfolgenden Beschreibung soll die
Bezeichnung „links
und rechts" die
linke und rechte Seite von 1 bedeuten.
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1 zeigt
eine elektromagnetische Kupplungseinheit zum Übertragen oder Abschalten einer Antriebsdrehkraft
eines Motors zu oder von einem Kompressor einer Klimaanlage. Diese
elektromagnetische Kupplungseinheit ist mit einem Gehäuse 11 des
Kompressors, einem Stator 12, der eine elektromagnetische
Spule 13 aufweist und am Gehäuse 11 fixiert ist,
einem Rotor 14, der ausgebildet ist, um den Stator 12 zu
umschließen
und einen C-förmigen Querschnitt
aufweist, einer Riemenscheibe 15, die an einem Außenumfang
des Rotors 14 fixiert ist und einen um diesen gewundenen
mehrstufigen V-Riemen aufweist, um die Antriebsdrehkraft des Motors auf
den Kompressor zu übertragen,
einem Wälzlager 17,
das zwischen einem Innenumfang des Rotors 14 und dem Gehäuse 11 angeordnet
ist und den Rotor 14 drehbar lagert, und einem Anker 18 versehen,
der gemäß dem Einschalten/Ausschalten
der elektromagnetischen Spule 13 zum Rotor 14 angesaugt
oder von diesem getrennt wird, und dadurch die Drehung des Rotors 14 auf
eine Kompressorwelle 19 überträgt.
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Das
Wälzlager 17 ist
ein Vierpunktkontakt-Kugellager mit einem Innenring 21,
einem Außenring 22,
Kugeln (Wälzelementen) 23,
die zwischen den Mittenbereichen der zwei Ringe 21, 22 vorgesehen
sind, einer geeigneten Halterung 24 zum Festhalten der
Kugeln, und linken und rechten Dichtungselementen 25, 25,
die zwischen linken und rechten Endbereichen der zwei Ringe 21, 22 vorgesehen
sind. Die Kugeln 23 berühren
eine Oberfläche des
Innenrings 21 an zwei Bereichen und ebenso eine Oberfläche des
Außenrings 22 an
zwei Bereichen davon. Der Innenring 21 ist in einen zylindrischen
Endbereich des Gehäuses 11 pressgepasst oder
mit spielgepasst, während
der Außenring 22 fest in
einen Innenumfang des Rotors 14 eingepresst ist.
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Der
Außenring 22 ist
an dessen Innenflächen des
linken Endbereichs und rechten Endbereichs mit ringförmigen Nuten 27, 27 versehen.
Die Außenflächen, die
diesen ringförmigen
Nuten 27, 27 des Innenrings 21 gegenüberliegen,
sind ebenfalls mit ringförmigen
Nuten 28, 28 versehen.
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Die
linken und rechten Dichtungselemente 25, 25 sind
in der gleichen Form und symmetrisch ausgebildet, und jedes der
Dichtungselemente umfasst eine ringförmige Gummidichtung 29 und
einen ringförmigen
Metallkern aus Eisen, der auf die Gummi dichtung von der axialen
Innenseite aufgebracht ist und diese dadurch verstärkt. Die
Dichtungselemente 25, 25 sind an deren Außenumfangs-Endbereichen in
die ringförmigen
Nuten 27, 27 eingepasst und deren Innenumfangs-Endbereiche
befinden sich in einem Gleitkontakt mit den ringförmigen Nuten 28, 28 des
Innenrings 21.
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Wie
detailliert in 2 dargestellt, umfasst die Gummidichtung 29 des
Dichtungselements 25 einen innenumfangsseitigen ringförmigen Bereich 29a, der
an einem Innenumfangsrandbereich des Metallkerns 30 befestigt
ist, einen außenumfangsseitigen ringförmigen Bereich 29b,
der an einem Außenumfangsbereich
des Metallkerns 30 befestigt ist, und eine Mehrzahl von
Verbindungsbereichen 29c, durch die die zwei ringförmigen Bereiche 29a, 29b miteinander
verbunden sind. Wenn ein Bereich 29d zwischen dem Verbindungsbereich 29c und
einem benachbarten Verbindungsbereich 29c entfernt wird,
ist ein Teil von jeder der Außenseitenflächen des
Metallkerns 30 (die linke Seitenfläche des Metallkerns 30 des
linken Dichtungselements 25 und die rechte Seitenfläche des
Metallkerns 30 des rechten Dichtungselements 25)
exponiert.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Wälzlager 17 wird
die Wärme
vom Kompressor auf den Innenring 21 übertragen, sodass diese Wärme dazu
neigt, in diesem Wälzlager 17 eingedämmt zu werden.
Da jedoch ein Teil der Außenseitenfläche des
Metallkerns 30 exponiert ist, wird der Wärme-Abstrahlungseffekt
verbessert. Darüber
hinaus kann das Vierpunktkontakt-Kugellager 17 eine Wärmeerzeugungsquelle
bilden, da ein Schlupf der Kontaktbereiche der Ringe 21, 22 und
der Kugeln 23 beträchtlich
ist. Daher war es schwierig, das Wälzlager beim Kompressor anzuwenden.
Da jedoch die wie oben beschrieben ausgebildete Gummidichtung 29 verwendet
wird, wird das Wälzlager
ohne Umstände
beim Kompressor eingesetzt. Infolge dieses Vorteils kann das Lager in
der elektromagnetischen Kupplungseinheit eines Kompressors, bei der
eine Mehrzahl von Reihen von sich diagonal berührenden Kugellagern verwendet werden,
durch das Vierpunktkontakt-Lager 17 ersetzt werden. Dadurch
kann ein kompaktes, kostengünstig herzustellendes
Wälzlager
mit geringem Gewicht bereitgestellt werden.
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Zweite Ausführungsform
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3 und 4 zeigen
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers.
In der nachfolgenden Beschreibung soll die Bezeichnung „links
und rechts" die
linke und rechte Seite von 3 bedeuten.
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Diese
zweite Ausführungsform
zeigt eine Harz-Riemenscheibeneinheit, die entsprechend bei einem
Kompressor eingesetzt wird. Die Harz-Riemenscheibeneinheit ist mit
einem Harz-Riemenscheibenkörper 46 und
einem in den Harz-Riemenscheibenkörper 46 integrierten
Wälzlager 40 versehen.
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Wie
in 3 dargestellt, weist das Wälzlager 40 einen Innenring 41,
einen Außenring 42,
Kugeln (Wälzelemente) 43,
die zwischen Mittenbereichen der zwei Ringe 41, 42 vorgesehen
sind, eine Halterung 44, die die Kugeln 43 festhalten
kann, und linke und rechte Dichtungselemente 45, 45 auf,
die zwischen den linken und rechten Endbereichen der zwei Ringe 41, 42 vorgesehen
sind.
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Die
Riemenscheibe 46 ist aus einem Phenolharz und dgl. ausgebildet
und weist einen Bereich mit kleinerem Durchmesser 46a,
einen Zwischenbereich 46b und einen Bereich mit größerem Durchmesser 46c auf,
die konzentrisch zueinander sind. Eine Außenfläche des Bereichs mit größerem Durchmesser 46c ist
mit einer Mehrzahl von sich ringsum erstreckenden V-Nuten 46d versehen.
Ein rechter Endabschnitt des Bereichs mit kleinerem Durchmesser 46a ist
mit einem nach innen gerichteten Flanschbereich 46e versehen
und der Außenring 42 des
Wälzlagers 40 ist
von der linken Seite in die Innenfläche des Bereichs mit kleinerem
Durchmesser 46a eingepresst und wird durch den nach innen
gerichteten Flanschbereich 46e positioniert.
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Die
Innenfläche
der linken und rechten Endbereiche des Außenrings 42 sind mit
ringförmigen Nuten 47, 47 versehen.
Die Bereiche der Außenfläche des
Innenrings 41, die diesen ringförmigen Nuten 47, 47 gegenüberliegen,
sind entsprechend auch mit ringförmigen
Nuten 48, 48 versehen.
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Die
linken und rechten Dichtungselemente 45, 45 sind
in der gleichen Form ausgebildet und jedes dieser Elemente umfasst
eine ringförmige
Gummidichtung 49 und einen ringförmigen Metallkern 50 aus
Eisen, der von deren axialen Innenseite auf die Gummidichtung aufgebracht
ist und diese dadurch verstärkt,
wobei diese Dichtungselemente symmetrisch angeordnet sind. Die Dichtungselemente 45, 45 sind
an deren Außenumfangs-Randbereichen
in die ringförmigen
Nuten 47, 47 des Außenrings 42 eingepasst
und stehen an deren Innenumfangs-Randbereichen in Gleitkontakt mit
den ringförmigen
Nuten 48, 48 des Innenrings 41.
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Wie
detailliert in 4 dargestellt, umfasst die Gummidichtung 49 des
Dichtungselements 45 den innenumfangsseitigen ringförmigen Bereich 49a, der
am Innenumfangs-Randbereich des Metallkerns 50 befestigt
ist, den außenumfangsseitigen
ringförmigen
Bereich 49b, der am Außenumfangsbereich
des Metallkerns 50 befestigt ist, und eine Mehrzahl von Verbindungsbereichen 49c,
durch die die zwei ringförmigen
Bereiche 49a, 49b miteinander verbunden sind.
Die Gummidichtung ist so ausgebildet, dass, wenn der Bereich 49d zwischen
dem Verbindungsbereich 49c und einem benachbarten Verbindungsbereich 49c entfernt
wird, ein Teil der Außenseitenfläche (die
linke Seitenfläche
des Metallkerns 50 des linken Dichtungselements 45 und die
rechte Seitenfläche
des Metallkerns 50 des rechten Dichtungselements 45)
des Metallkerns 50 exponiert ist.
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Gemäß der Harz-Riemenscheibeneinheit
in dieser Ausführungsform
neigt die Wärme
aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit
der Harz-Riemenscheibe 46 dazu, im Wälzlager 40 eingedämmt zu werden.
Aufgrund des exponierten Teils der Außenseitenfläche des Metallkerns 50 wird
der Wärme-Abstrahlungseffekt
jedoch verbessert und die Nachteile der Harz-Riemenscheibe 46 beseitigt.
Daher kann diese Harz-Riemenscheibeneinheit ohne Umstände bei
einem Kompressor eingesetzt werden.
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Dritte Ausführungsform
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Die
Harz-Riemenscheibe wird neben dem Kompressor in einer anderen Vorrichtung
eingesetzt. 5 und 6 zeigen
eine bei einer Führungsrolle entsprechend
eingesetzte Harz-Riemenscheibeneinheit in einer dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Wälzlagers.
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Mit
Bezug auf die gleichen Zeichnungen ist die Harz-Riemenscheibeneinheit
mit einem Harz-Riemenscheibenkörper 66 versehen
und ein Wälzlager 60 darin
integriert.
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Wie
in 5 dargestellt, weist das Wälzlager 60 einen Innenring 61,
einen Außenring 62,
Kugeln (Wälzelemente) 63,
die zwischen Mittenbereichen der zwei Ringe 61, 62 vorgesehen
sind, eine Halterung 64 zum Festhalten der Kugeln 63 und
linke und rechte Dichtungselemente 65, 65 auf,
die zwischen linken und rechten Endbereichen der zwei Ringe 61, 62 vorgesehen
sind. Eine Harz-Riemenscheibe 55 ist an der Außenfläche des
Außenrings 62 befestigt.
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Die
Riemenscheibe 66 ist aus einem Phenolharz hergestellt und
weist einen Bereich mit kleinerem Durchmesser 66a und einen
Bereich mit größerem Durchmesser 66b auf,
die konzentrisch zueinander sind. In dieser Ausführungsform ist die Riemenscheibe 66 ausgebildet,
um nicht durch Einpressen des Außenrings 62 in die
Riemenscheibe 46, sondern durch Spritzgießen eines
Materials für
die Riemenscheibe auf die Außenflächen des
Außenrings 62 einstückig mit
dem Außenring 62 zu
sein. Die Riemenscheibe 66 ist in der Außenfläche des
Bereichs mit größerem Durchmesser 66b mit
einer Mehrzahl von sich ringsum erstreckenden V-Nuten 66c versehen, während die
Innenfläche
des Bereichs mit kleinerem Durchmesser 66a der Riemenscheibe 66 mit einer
ringförmigen
Aussparung 66d versehen ist, in die die Außenfläche des
Außenrings 62 so
eingepasst ist, dass der Außenring 62 axial
nicht bewegt werden kann.
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Die
Harz-Riemenscheibeneinheit wird als Führungsrolle (Umlenk- oder Spannrolle)
für einen Riemenübertragungsmechanismus
durch Befestigung des Innenrings 61 des Wälzlagers 60 an
einem Spannungsregulierungsbereich eingesetzt. Gemäß der Harz-Riemenscheibeneinheit
in dieser Ausführungsform
neigt die Wärme
aufgrund einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit
der Harz-Riemenscheibe 66 dazu, im Wälzlager 60 eingedämmt zu werden.
Da ein Teil der Außenseitenfläche des
Metallkerns 70 jedoch exponiert ist, werden der Wärme-Abstrahlungseffekt
verbessert und die Nachteile der Harz-Riemenscheibe 66 dadurch
beseitigt.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
müssen
die zu entfernenden Bereiche 29d, 49d, 69d,
die sich zwischen den Verbindungsbereichen 29c, 49c, 69c der
Gummidichtungen 29, 49, 69 erstrecken,
nicht unbedingt völlig
entfernt werden. Diese zu entfernenden Bereiche können auch
als dünnwandige
Bereiche ausgebildet werden. Die dünnwandigen Bereiche können in
einem Formschritt der Gummidichtungen 29, 49, 69 durch
Entfernen der sich zwischen den Verbindungsbereichen erstreckenden
Bereiche, Aufbringen des resultierenden Produkts auf den Metallkern 30, 50, 70 und
Erhitzen dieses Produkts unter Druck hergestellt werden. Die Dicke
der dünnwandigen
Bereiche wird z.B. nicht größer als
0,2 mm (noch vorteilhafterweise nicht größer als 0,1 mm), oder nicht
größer als
1/3 der Dicke der Verbindungsbereiche (der dickwandigen Bereiche) 29c, 49c, 69c festgelegt.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die innenumfangsseitigen ringförmigen Bereiche 29a, 49a, 69a und
die außenumfangsseitigen
ringförmigen
Bereiche 29b, 49b, 69b der Gummidichtungen 29, 49, 69 alle
als ringförmige
Teile mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet. Diese ringförmigen Bereiche 29a, 49a, 69a, 29b, 49b, 69b können auch
mit zu entfernenden Bereichen oder dünnwandigen Bereichen versehen
werden.
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Die
Metallkerne 30, 50, 70 können aus
Blechen aus Aluminium oder Kupfer (von denen beide Legierungen davon
umfassen) anstelle von Eisenblechen hergestellt werden. Dies bewirkt,
dass die Wärmeabstrahlungseigenschaften
der Metallkerne und die reibverschweißungsfreie Lebensdauer des
Wälzlagers
verbessert werden.
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Die
oben genannten Ausführungsformen wurden über Wälzlager
in Vorrichtungen beschrieben, in denen die Harz-Riemenscheibe 15, 46, 66 eingesetzt
wird. Selbstverständlich
können
diese Wälzlager
auch als Mehrzweck-Wälzlager
eingesetzt werden.
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Vierte Ausführungsform
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7 bis 9 sind
Ansichten, die eine vierte Ausführungsform
des Wälzlagers,
die durch den Gegenstand des Anspruchs 1 nicht abgedeckt sind, und
die Harz-Riemenscheibeneinheit zeigen, in die das Wälzlager
integriert ist. In den folgenden Er läuterungen sind die Ausdrücke rechts
und links als das in 7 rechts und links dargestellte
definiert.
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Diese
Vierte Ausführungsform
zeigt eine Harz-Riemenscheibeneinheit, die entsprechend bei einem
Kompressor eingesetzt wird. Die Harz-Riemenscheibeneinheit ist mit
einem Harz-Riemenscheibenkörper 146 und
einem im Harz-Riemenscheibenkörper 146 integrierten
Wälzlager 140 versehen.
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Wie
in 7 dargestellt, weist das Wälzlager 140 einen
Innenring 141, einen Außenring 142, Kugeln
(Wälzelemente) 143,
die zwischen Mittenbereichen der zwei Ringe 141, 142 vorgesehen
sind, eine Halterung 144 zum Festhalten der Kugeln 143 und linke
und rechte Dichtungselemente 145, 145 auf, die zwischen
linken und rechten Endbereichen der zwei Ringe 141, 142 vorgesehen
sind.
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Die
Riemenscheibe 146 ist aus einem Phenolharz und dgl. ausgebildet
und weist einen Bereich mit kleinerem Durchmesser 146a,
einen Zwischenbereich 146b und einen Bereich mit größerem Durchmesser 146c auf,
die zueinander konzentrisch sind. Eine Außenfläche des Bereichs mit größerem Durchmesser 146c ist
mit einer Mehrzahl von sich ringsum erstreckenden V-Nuten 146d versehen.
Ein rechter Endabschnitt des Bereichs mit kleinerem Durchmesser 146a ist
mit einem nach innen gerichteten Flanschbereich 146e versehen
und der Außenring 42 des
Wälzlagers 140 ist
von der linken Seite in die Innenfläche des Bereichs mit kleinerem
Durchmesser 146a eingepresst und wird durch den nach innen
gerichteten Flanschbereich 146e positioniert.
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In
den Innendurchmesserbereichen der rechten und linken Endbereiche
des Außenrings 142 sind
die ringförmigen
Nuten 147, 147 entsprechend ausgebildet. Die Schnittform
jeder ringförmigen
Nut ist im Wesentlichen bogenförmig.
Die Außenumfangswandung
jeder ringförmigen
Nut in der axialen Richtung ist tiefer als die Innenumfangswandung
der ringförmigen
Nut in der axialen Richtung, sodass das Dichtungselement 145 ohne
Umstände
in die ringförmige
Nut eingepresst werden kann. Das heißt, dass der Innendurchmesser
der Außenumfangswandung jeder
ringförmigen
Nut in der axialen Richtung größer als
der Innendurchmesser der Innenumfangswandung in der axialen Richtung
ist. In den den ringförmigen
Nuten 147, 147 gegenüberliegenden Außendurchmesserbereichen
des Innenrings 141 sind die ringförmigen Nuten 148, 148 ausgebildet,
deren Querschnittsformen im Wesentlichen bogenförmig sind.
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Die
rechten und linken Dichtungselemente sind mit der gleichen Form
ausgebildet und symmetrisch zueinander angeordnet. Jedes Dichtungselement
umfasst: ein Abschirmblech 150 aus Metall und eine Gummidichtung 149.
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Das
Abschirmblech 150 umfasst: einen ringförmigen Scheibenbereich 151;
und einen gebogenen Randbereich 152, der an einem Außenumfangsrandbereich
des Scheibenbereichs 151 vorgesehen ist.
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Wie
in 9 dargestellt, umfasst der gebogene Randbereich 152:
einen geneigten Bereich 152a, der zum Außenumfangsrandbereich
des Scheibenbereichs 151 verläuft, wobei er sich in der axialen
Richtung nach innen erstreckt, und außerdem in der radialen Richtung
nach außen
erstreckt; einen linearen Bereich 152b, dessen Querschnitt
im Wesentlichen linear ist, der zum geneigten Bereich 152a verläuft, wobei
er sich in der radialen Richtung nach außen erstreckt; und einen gekrümmten Bereich 152c,
dessen Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist, der zum linearen
Bereich 152b verläuft,
wobei er sich in der axialen Richtung nach außen erstreckt.
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Der
gekrümmte
Bereich 152c des gebogenen Randbereichs 152 ist
mit einer Form ausgebildet, die der Form der ringförmigen Nut 147 des
Außenrings 142 entspricht,
deren Querschnitt im Wesentlichen bogenförmig ist. Der gekrümmte Bereich 152c des
gebogenen Randbereichs 152 ist fest in die ringförmige Nut 147 eingepasst,
sodass er direkt in Kontakt mit einer Bodenfläche der ringförmigen Nut 147 kommen
kann.
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Im
Innenumfangsrandbereich des Scheibenbereichs 151 des Abschirmblechs 150 ist,
während fast
die gesamte Außenfläche des
Scheibenbereichs 151 in der axialen Richtung exponiert
ist, der Lippenbereich 153 vorgesehen, der in einen Gleitkontakt
mit der ringförmigen
Nut 148 des Innenrings kommt. Der Lippenbereich 153 umfasst:
eine Hauptkontaktlippe 153a, die gleitend in einen Kontakt
mit der Innenfläche
der ringförmigen
Nut 148 kommt; eine Hilfskontaktlippe 153b die
in einen Gleitkontakt mit dem Außendurchmesserbereich der Umfangswandungsaußenseite
der ringförmigen
Nut 148 kommt; und eine kontaktlose Lippe 153c,
die dem Außendurchmesserbereich
der Umfangswandungsinnenseite der ringförmigen Nut 148 gegenüberliegt.
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Auf
einer Innenfläche
in der axialen Richtung des linearen Bereichs 152b des
gebogenen Randbereichs 152 ist der elastische Körper 154 zur
Abdichtung geklebt, der in einen Kontakt mit der Innenfläche der
ringförmigen
Nut 147 des Außenrings 142 kommt,
sodass ein Bereich zwischen dem linearen Bereich 152b des
gebogenen Randbereichs 152 und dem Außenring 142 undurchlässig abgedichtet
werden kann. Bei dieser Ausführungsform
sind der Lippenbereich 153 und der elastische Körper 154 zur Abdichtung über den
dünnen
Verbindungsbereich 155 miteinander verbunden, der auf eine
Innenfläche in
der axialen Richtung des Scheibenbereichs geklebt ist. Der Lippenbereich 153,
der elastische Körper 154 zur
Abdichtung und der Verbindungsbereich 155 sind aus dem
gleichen Material hergestellt und als Gummidichtung 149 in
einen Körper
zusammengefasst.
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Da
die Wärmeleitfähigkeit
der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 146 niedrig ist,
neigt die Wärme
entsprechend der Harz-Riemenscheibeneinheit dieser Ausführungsform
dazu, im Wälzlager 140 eingedämmt zu werden.
Da der gebogene Randbereich 152 des Abschirmblechs 150 in
direktem Kontakt mit dem Außenring 142 steht
und zudem die Außenseite
des Abschirmblechs 150 exponiert ist, werden der Wärmeabstrahlungseffekt
verbessert und die Nachteile der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 146 beseitigt.
Das Abschirmblech 150 und der Innenring 141 sind
durch den Lippenbereich 153 vollständig voneinander abgedichtet
und zudem sind das Abschirmblech 150 und der Außenring 142 durch
den elastischen Körper 154 als
Dichtung vollständig
voneinander abgedichtet. Selbst wenn das Wälzlager mit Hochgeschwindigkeit
gedreht wird, kann daher die Dichtleistung ausreichend hoch aufrechterhalten werden.
Folglich wird diese Harz-Riemenscheibeneinheit entsprechend bei
einem Kompressor eingesetzt.
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Fünfte
Ausführungsform
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Der
Einsatz der aus Harz hergestellten Riemenscheibe ist nicht auf einen
Kompressor begrenzt, sondern die aus Harz hergestellte Riemenscheibe wird
für weitere
Vorrichtungen verwendet. 10 und 11 zeigen
eine Harz-Riemenscheibeneinheit des Wälzlagers gemäß einer
fünften
Ausführungsform,
die durch den Gegenstand des Anspruchs 1 nicht abgedeckt ist. Diese
Harz-Riemenscheibeneinheit wird vorzugsweise als Führungsrolle verwendet.
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In
der Ansicht umfasst die Harz-Riemenscheibeneinheit: einen Harz-Riemenscheibenkörper 166;
und ein in den Harz-Riemenscheibenkörper 166 integriertes
Wälzlager 160.
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Wie
in 10 und 11 dargestellt,
umfasst das Wälzlager 160:
einem Innenring 161; einen Außenring 162; Kugeln
(Wälzelemente) 163,
die zwischen den beiden Ringen 161, 162 angeordnet
sind; einen Käfig 164,
um die Kugeln 163 festzuhalten; und ein rechtes und ein
linkes Dichtungselement 145, 145, die auf der
rechten und der linken Seite der beiden Ringe 161, 162 angeordnet
sind. Die aus Harz hergestellte Riemenscheibe 166 ist am
Außendurchmesserbereich
des Außenrings 162 befestigt.
Das rechte und das linke Dichtungselement 145, 145 sind die
gleichen wie die der fünften
Ausführungsform. Daher
werden die detaillierten Beschreibungen der Dichtungselemente hier
weggelassen.
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Die
Riemenscheibe 166 ist aus Harz, wie z.B. Phenol und dergleichen
hergestellt, und umfasst einen Bereich mit kleinem Durchmesser 166a und
einen Bereich mit großem
Durchmesser 166b, die konzentrisch zueinander angeordnet
sind. Bei dieser Ausführungsform
wird der Außenring 162 nicht
in die Riemenscheibe 166 pressgepasst, sondern die Riemenscheibe 166 wird
mit dem Außenring 162 zusammengefasst,
wenn ein Spritzgießen
auf dem Außendurchmesserbereich
des Außenrings 162 durchgeführt wird,
um die Riemenscheibe 166 auszuformen. In einem Außendurchmesserbereich
des Bereichs mit großem
Durchmesser 166b der Riemenscheibe 166 ist eine
Mehrzahl von V-förmigen
Nuten 166c in der Umfangsrichtung ausgebildet. In einem
Innendurchmesserbereich des Bereichs mit kleinem Durchmesser 166a der
Riemenscheibe 166 ist der ringförmige Aussparungsbereich 166d ausgebildet, durch
den der Außendurchmesserbereich
des Außenrings 162 in
der axialen Richtung nicht bewegt werden kann.
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Da
die Wärmeleitfähigkeit
der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 166 niedrig ist,
neigt die Wärme
entsprechend der Harz-Riemenscheibeneinheit dieser Ausführungsform
dazu, im Wälzlager 160 eingedämmt zu werden.
Da der gebogene Randbereich 152 des Abschirmblechs 150 in
direktem Kontakt mit dem Außenring 162 steht
und zudem die Außenseite
des Abschirmblechs 150 exponiert ist, werden der Wärmeabstrahlungseffekt
verbessert und die Nachteile der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 166 beseitigt.
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Bei
der obigen Ausführungsform
sind der Lippenbereich 153 und der elastische Körper 154 zur Abdichtung
durch den dünnen
Verbindungsbereich 155 miteinander verbunden. Jedoch können den
Lippenbereich und der elastische Körper zur Abdichtung aus unterschiedlichen
Materialien hergestellt sein und der Verbindungsbereich kann weggelassen
werden.
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Das
Abschirmblech 150 kann aus Blechen aus Aluminium und Kupfer
(die beide Legierungen davon umfassen) anstelle von Eisenblechen
hergestellt sein. Dies bewirkt, dass die Wärmeabstrahlungseigenschaften
des Abschirmblechs 150 und die reibverschweißungsfreie
Lebensdauer des Wälzlagers
verbessert werden.
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Die
obigen Ausführungsformen
wurden über Wälzlager
in Vorrichtungen beschrieben, bei denen die Harz-Riemenscheibe 46, 66 eingesetzt
wird. Selbstverständlich
können
diese Wälzlager
auch als Mehrzweck-Wälzlager
eingesetzt werden.
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Sechste Ausführungsform
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12 und 13 sind
Ansichten, die die sechste Ausführungsform
des Wälzlagers
der vorliegenden Erfindung und die Harz-Riemenscheibeneinheit zeigen,
in die das Wälzlager
integriert ist. In den folgenden Erläuterungen sind die Ausdrücke rechts und
links als das in 12 rechts und links dargestellte
definiert.
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Diese
sechste Ausführungsform
zeigt eine Harz-Riemenscheibeneinheit, die entsprechend bei einem
Kompressor eingesetzt wird. Die Harz-Riemenscheibeneinheit ist mit
einem Harz-Riemenscheibenkörper 246 und
einem Wälzlager 240 versehen,
das in den Harz-Riemenscheibenkörper 246 integriert
ist.
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Wie
in 12 dargestellt, weist das Wälzlager 240 einen
Innenring 241, einen Außenring 242, Kugeln
(Wälzelemente) 243,
die zwischen Mittenbereichen der zwei Ringe 241, 242 angeordnet
sind, eine Halterung 244 zum Festhalten der Kugeln 243 und
linke und rechte Dichtungselemente 245, 245 auf,
die zwischen linken und rechten Endbereichen der zwei Ringe 241, 242 vorgesehen
sind.
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Die
Riemenscheibe 246 ist aus einem Phenolharz und dergleichen
ausgebildet und weist einen Bereich mit kleinerem Durchmesser 246a,
einen Zwischenbereich 246b und einen Bereich mit größerem Durchmesser 246c auf,
die konzentrisch zueinander sind. Eine Außenfläche des Bereichs mit größeren Durchmesser 246c ist
mit einer Mehrzahl sich ringsum erstreckenden V-Nuten 246d versehen.
Ein rechter Endbereich des Bereichs mit kleinerem Durchmesser 246a ist
mit einem nach innen gerichteten Flanschbereich 246e versehen
und der Außenring 242 des
Wälzlagers 240 ist
von der linken Seite in die Innenfläche des Bereichs mit kleinerem
Durchmesser 246a pressgepasst und wird durch den nach innen
gerichteten Flanschbereich 246e positioniert.
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Die
Innenflächen
der linken und rechten Endbereiche des Außenrings 242 sind
mit ringförmigen Nuten 247, 247 versehen.
Die Bereiche der Außenflächen des
Innenrings 241, die diesen ringförmigen Nuten 247, 247 gegenüberliegen,
sind ebenfalls entsprechend mit ringförmigen Nuten 248, 248 versehen.
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Die
linken und rechten Dichtungselemente 245, 245 sind
mit der gleichen Form ausgebildet und jedes dieser Elemente umfasst
eine ringförmige Gummidichtung 249 und
einen ringförmigen
Metallkern 250 aus Eisen, der auf die Gummidichtung von deren axialen
Innenseite aufgebracht ist und diese dadurch verstärkt, wobei
diese Dichtungselemente symmetrisch angeordnet sind. Die Dichtungselemente 245, 245 sind
an deren Außenumfangsrandbereichen
in die ringförmigen
Nuten 247, 247 des Außenrings 242 eingepasst
und stehen an deren Innenumfangsrandbereichen in Gleitkontakt mit
den ringförmigen
Nuten 248, 248 des Innenrings 241.
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Wie
in 13 und 14 dargestellt,
umfasst der Metallkern 250: einen Scheibenbereich 251; einen
kurzen zylindrischen Bereich 252, der zum Außenumfangsrandbereich
des Scheibenbereichs 251 verläuft, wobei er sich in der axialen
Richtung nach innen erstreckt; und eine Mehrzahl von gebogenen Randbereichen 253,
die sich vom Innenrandbereich in der axialen Richtung des kurzen
zylindrischen Bereich 252 in der radialen Richtung zur
Außenseite
erstrecken. Die gebogenen Randbereiche 253 stehen in direktem
Kontakt mit den Umfangswandungen der ringförmigen Nuten 247, 247 des
Außenrings 242.
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Die
Gummidichtung 249 umfasst: einen an den Außenumfangsbereich
des kurzen zylindrischen Bereichs 252 des Metallkerns 250 geklebten
Eingriffsbereich 254, der in die im Außenring 242 vorgesehenen
ringförmigen
Nuten 247 pressgepasst ist; einen an einen Innenumfangsrandbereich
des Scheibenbereichs 251 des Metallkerns 250 geklebten Gleitbereich 255,
der in einem Gleitkontakt mit der ringförmigen Nut 248 des
Innenrings 241 kommt; und einen am Eingriffsbereich 254 mit
dem Gleitbereich 255 verbundenen Scheibenbereich 256,
der an den Scheibenbereich 251 des Metallkerns 250 geklebt ist,
wobei der Eingriffsbereich 254 einen Füllbereich 257 aufweist,
um einen Spalt zwischen den gebogenen Randbereichen 253 auszufüllen, die
nebeneinander liegen, sodass die Adhäsionseigenschaft bezüglich des
Metallkerns 250 verbessert werden kann. Im Scheibenbereich 256 sind
die Ausschnittbereiche 256a in regelmäßigen Abständen in der Umfangsrichtung
vorgesehen. Aufgrund des oben gesagten kann ein Bereich der Außenseite
des Metallkerns 250 exponiert sein, das heißt, dass
die linke Seite des Metallkerns 250 des linken Dichtungselements 245 und
die rechte Seite des Metallkerns 250 des rechten Dichtungselements 245 exponiert
sind.
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Da
die Wärmeleitfähigkeit
der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 246 niedrig ist,
neigt die Wärme
entsprechend der Harz-Riemenscheibeneinheit dieser Ausführungsform
dazu, im Wälzlager 240 eingedämmt zu werden.
Wenn die gebogenen Randbereiche 253 des Metallkerns 250 in
direktem Kontakt mit dem Außenring 242 stehen
und zudem ein Bereich der Außenseite
des Metallkerns 250 exponiert ist, werden der Wärmeabstrahlungseffekt
verbessert und die Nachteile der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 246 beseitigt.
Demzufolge kann diese Harz-Riemenscheibe ohne Umstände bei
einem Kompressor eingesetzt werden.
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Siebte Ausführungsform
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Der
Einsatz der aus Harz hergestellten Riemenscheibe ist nicht auf einen
Kompressor begrenzt, sondern die aus Harz hergestellte Riemenscheibe wird
bei weiteren Vorrichtungen verwendet. 15 und 16 sind
Ansichten, die eine Harz-Riemenscheibeneinheit des Wälzlagers
gemäß der siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen. Diese Harz-Riemenscheibeneinheit
wird vorzugsweise als Führungsrolle
verwendet.
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In
der Ansicht umfasst die Harz-Riemenscheibeneinheit: einen Harz-Riemenscheibenkörper 266;
und ein in den Harz-Riemenscheibenkörper 266 integriertes
Wälzlager 260.
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Wie
in 15 dargestellt, umfasst das Wälzlager 260: einen
Innenring 261; einen Außenring 262; Kugeln
(Wälzelemente) 263, die
zwischen den beiden Ringen 261, 262 angeordnet
sind; einen Käfig 264 zum
Festhalten der Kugeln 263; und ein rechtes und ein linkes
Dichtungselement 245, 245, die auf der rechten
und der linken Seite der beiden Ringe 261, 262 angeordnet
sind. Die aus Harz hergestellte Riemenscheibe 266 ist am
Außendurchmesserbereich
des Außenrings 262 befestigt.
Das rechte und das linke Dichtungselement 245, 245 sind
die gleichen wie die der fünften
Ausführungsform.
Daher können
die detaillierten Erläuterungen
der Abdichtungselemente hier weggelassen werden.
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Die
Riemenscheibe 266 ist aus Harz, wie z.B. Phenol und sonstigen
hergestellt und umfasst einen Bereich mit einem kleinen Durchmesser 266a und
einen Bereich mit großem
Durchmesser 266b, die konzentrisch zueinander angeordnet
sind. In dieser Ausführungsform
ist der Außenring 262 nicht
in die Riemenscheibe 266 pressgepasst, sondern die Riemenscheibe 266 wird
mit dem Außenring 262 einstückig ausgebildet,
wenn ein Spritzgießen
auf einen äußeren Durchmesserbereich
des Außenrings 262 durchgeführt wird,
um die Riemenscheibe 266 auszuformen. In einem Außendurchmesserbereich
des Bereichs mit großem
Durchmesser 266b der Riemenscheibe 266 ist eine
Mehrzahl von V-förmigen Nuten 266c in
der Umfangsrichtung ausgebildet. In einem Innendurchmesserbereich
des Bereichs mit kleinem Durchmesser 266a der Riemenscheibe 266 ist
ein ringförmiger
Aussparungsbereich 266d ausgebildet, durch den der Außendurchmesserbereich
des Außenrings 262 in
der axialen Richtung nicht bewegt werden kann.
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Wie
in 16 detailliert dargestellt, umfasst der Metallkern 270:
einen Scheibenbereich 271; einen zum Außenumfangsrandbereich des Scheibenbereichs 271 verlaufenden
kurzen zylindrischen Bereich 272, der sich in der axialen
Richtung nach innen erstreckt; und eine Mehrzahl von gebogenen Randbereichen 273,
die sich vom innen liegenden Randbereich in der axialen Richtung
des kurzen zylindrischen Bereichs 272 in der radialen Richtung
zur Außenseite
erstreckt. Die gebogenen Randbereiche 273 stehen in direktem
Kontakt mit den Umfangswandungen der ringförmigen Nuten 267, 267 des
Außenrings 262.
Die Gummidichtung 269 umfasst: einen an einen Außenumfangsbereich
des kurzen zylindrischen Bereichs 272 des Metallkerns 270 geklebten
Eingriffsbereich 274, der in die ringförmige Nut pressgepasst ist,
die im Außenring 262 vorgesehen
ist; einen an einen Innenumfangsrandbereich des Scheibenbereichs 271 des
Metallkerns 270 geklebten Gleitbereich 275, der
in einen Gleitkontakt mit der ringförmigen Nut 268 des
Innenrings 261 kommt; und einen mit dem Eingriffsbereich 274 und
dem Gleitbereich 275 verbundenen Scheibenbereich 276, der
an den Scheibenbereich 271 des Metallkerns 270 geklebt
ist, wobei der Eingriffsbereich 174 einen Füllbereich 277 aufweist,
um einen Spalt zwischen den gebogenen Randbereichen 273 auszufüllen, die
nebeneinander liegen, sodass die Adhäsionseigenschaft bezüglich des
Metallkerns 270 verbessert werden kann. Im Scheibenbereich 276 sind
die Ausschnittbereiche 276a in der Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen vorgesehen.
Aufgrund des oben gesagten kann ein Bereich der Außenseite
des Metallkerns 270 exponiert sein, das heißt, die
linke Seite des Metallkerns 270 des linken Dichtungselements 265 und
die rechte Seite des Metallkerns 270 des Dichtungselements 275 sind
exponiert.
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Da
die Wärmeleitfähigkeit
der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 266 gemäß der Riemenscheibenvorrichtung
dieser Ausführungsform
niedrig ist, neigt die Wärme
dazu, im Wälzlager 260 eingedämmt zu werden.
Wenn die gebogenen Randbereiche 273 des Metallkerns 270 in
direktem Kontakt mit dem Außenring 262 stehen
und ferner ein Bereich der Außenseite
des Metallkerns 270 exponiert ist, wird der Wärmeabstrahlungseffekt
verbessert und die Nachteile der aus Harz hergestellten Riemenscheibe 246 können überwunden
werden.
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In
diesem Zusammenhang sind bei jeder oben beschriebenen Ausführungsform,
die Ausschnittbereiche 256, 276, die in den Scheibenbereichen 256, 276 der
Gummidichtungen 249, 269 vorgesehen sind, nicht
notwendigerweise derart ausgebildet, dass die auszuschneidenden
Bereiche völlig ausgeschnitten
sind. Alternativ dazu können
die auszuschneidenden Bereiche in dünne Bereiche ausgebildet werden.
Die dünnen
Bereiche können
wie folgt ausgebildet werden. Im Formungsstadium der Gummidichtungen 249, 269 werden
Bereiche entfernt, die den Ausschnittbereichen 256, 276 entsprechen,
und diese werden erhitzt, während
die Metallkerne 250, 270 darauf gelegt werden.
Die Dicke des dünnen
Bereichs beträgt
zum Beispiel nicht mehr als 0,2 mm. Es ist vorteilhaft, dass die
Dicke des dünnen
Bereichs nicht mehr als 0,1 mm beträgt. Alternativ dazu beträgt die Dicke
des dünnen
Bereichs nicht mehr als 1/3 der Dicke des dicken Bereichs des Scheibenbereichs 256, 276.
Bei der Ausführungsform
werden die gebogenen Randbereiche 253, 273 der
Metallkerne 250, 270 in direkten Kontakt mit den
Umfangswandungen der ringförmigen
Nuten 247, 267 der Außenringe 242, 262 gebracht,
jedoch können
die gebogenen Randbereiche 253, 273 der Metallkerne 250, 270 über den
dünnen
Bereich in Kontakt mit den Außenringen 242, 262 gebracht
werden, dessen Dicke nicht mehr als 0,2 mm (vorzugsweise nicht mehr
als 0,1 mm) beträgt.
Der maßgebliche
Punkt besteht darin, dass die Metallkerne 250, 270 und
die Außenringe 242, 262 thermisch
nicht voneinander isoliert werden, sondern die gebogenen Randbereiche 253, 273 der
Metallkerne 250, 270 und die Außenringe 242, 262 so
miteinander in Kontakt gebracht werden, dass die Wärme von
einem von diesen zum andern übertragen
wird.