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TECHNISCHER BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Lager für eine in einem Kraftfahrzeugverbrennungsmotor
verwendete Riemenscheibe zum Antrieb verschiedener Arten von Hilfsvorrichtungen über einen
endlosen Riemen, und im Besonderen betrifft es ein Lager für eine in
einem Hilfsgerät
eines Kraftfahrzeuges verwendete Riemenscheibe, welches auf verschiedene
Arten verwendet werden kann, wie zum Beispiel als Hilfsgerät vorgesehen
mit oder ohne elektromagnetische Kupplung und vorzugsweise als Lager
für einen
Kompressor.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Die
US Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
US 2001/0038727 offenbart ein Lager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Ein
Verbrennungsmotor für
ein Kraftfahrzeug wird mit verschiedenen Arten von Hilfsgeräten wie
einer Lichtmaschine, einem Kompressor für eine Klimaanlage oder einer
Kühlwasserpumpe
verwendet. Diese Vorrichtungen werden indirekt durch einen Riemen
oder direkt durch eine Kurbelwelle des Motors angetrieben. Somit
wird jede Hilfsvorrichtung mit einer angetriebenen Riemenscheibe
versehen, um so die Welle des Hilfsgerätes zu drehen.
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4 zeigt
einen Kompressor 21 zum Verdichten des Kältemittels
für eine
Klimaanlage als ein Bespiel eines Hilfsgerätes. Die Figur zeigt ein Beispiel,
in dem eine Taumelscheibe 23, die an einer rotierenden
Welle 22 befestigt ist, gedreht wird, um dadurch wechselseitig
gegenüberliegende
Kolben 25 zu bewegen, die an ihren beiden Seitenflächen von
innerhalb in einem Gehäuse 26 ausgeformten
Zylindern 27 angeordnete Kugeln 24 umgeben sind.
Die rotierende Welle 22 wird durch Nadellager 28, 29 an
dem Zentrumsabschnitt des Gehäuses 26 unterstützt.
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Eine
Tellerfeder 31 wird am Endabschnitt der rotierenden Welle 22 durch
eine Befestigungsklammer 30 befestigt. Eine aus magnetischem
Material ausgebildete ringförmige
Platte 32 wird an dem spitzen Ende der Tellerfeder 31 befestigt.
Bei dem in dieser Figur gezeigten Beispiel wird eine U-förmige angetriebene
Riemenscheibe 37 durch ein Lager 36 an der Außenseite
eines gelagerten zylindrischen Teils 35 gestützt, welches von
dem Deckel 33 des Kompressors 21 abragt. Ein Magnet 38,
der an der Seite des Deckels 33 befestigt ist, wird in
einem Raum U-förmigen
Abschnittes angeordnet, und die ringförmige Platte 32 aus
magnetischem Material wird an einer gegenüberliegenden Position durch
den ringförmige
Wandungsabschnitt 39 der angetriebenen Riemenscheibe 37 am
Magneten 38 angeordnet und begründet somit eine elektromagnetische
Kupplung 40.
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In
der elektromagnetischen Kupplung 40 wird, wenn der Magnet 38 nicht
mit Strom versorgt wird, die ringförmige Platte 32 von
dem ringförmigen
Wandungsabschnitt 39 der angetriebenen Riemenscheibe 37,
wie in der Figur gezeigt, separiert. Somit wird, auch wenn die angetriebene
Riemenscheibe 37 von einem Riemen gedreht wird, die ringförmige Platte 32 nicht
gedreht und demzufolge arbeitet der Kompressor 21 nicht.
Im Gegensatz dazu wird, wenn der Magnet 38 mit Strom versorgt
wird, die aus magnetischem Material ausgebildete ringförmige Platte 32 von
den magnetischen Kräften
des Magneten angezogen und so gegen den ringförmigen Wandungsabschnitt 39 gedrängt, wodurch
die elektromagnetische Kupplung 40 in einen angekuppelten
Zustand versetzt wird. Auf diese Weise dreht sich die angetriebene
Riemenscheibe 37, dadurch dreht sich auch die mit der angetriebenen
Riemenscheibe integrierte ringförmige
Platte 32, um dadurch die Taumelscheibe 23 über die
Tellerfeder 31, die Befestigungsklammer 30 und
die rotierende Welle 22 zu rotieren, wodurch der Kolben 25 wechselseitig
bewegt wird, um den Kompressor 21 anzutreiben.
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In
solch einem Fahrzeugkompressor werden verschiedene Arten von Lagern 36 zum
Lagern der Riemenscheiben 37 verwendet. Üblicherweise
werden in den meisten Fahrzeugkompressoren zweireihige Radial-Kugellager 41 verwendet,
wie in 3a gezeigt. 4 zeigt
ein Beispiel, bei dem solch ein zweireihiges Radial-Kugellager verwendet
wird. Bei diesem Lager werden doppelte Reihen von Kugeln 48, 49 zwischen
den doppelten Reihen äußerer Laufringrillen 43, 44,
die an der inneren Umfangsfläche
eines äußeren Rings 42 ausgebildet
sind, und den doppelten Reihen von inneren Laufringrillen 46, 47,
die dementsprechend an der äußeren Umfangsfläche eines
inneren Rings 45 gegenüberliegend
zu den äußeren Laufbahnen 43, 44 ausgeformt
sind, angeordnet. Die Kugeln der entsprechenden Reihen werden in
Halterungen 50, 51 in einem entsprechenden vorbestimmten
Intervall gehalten. Dichtungen 52, 53 sind dementsprechend
an den Seitenteilen der Kugeln 48, 49 vorgesehen,
um das Lager so abzudichten, dass Schmierstoffe innerhalb der Dichtungen nicht
austreten und Wasser, Staub, etc. nicht von außen in die Dichtungen eindringen
können.
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Wie
oben beschrieben, wird im Falle der Verwendung eines konventionellen
doppelreihigen Radial-Kugellagers als Lager für eine Riemenscheibe eines
Kompressors, auch wenn eine geringe außermittige Belastung durch
den sich um die Riemenscheibe windenden Riemen auf die angetriebene
Riemenscheibe 37 wirkt, kaum solch ein Fall auftreten,
bei dem die Mittelachse des äußeren Rings 42 und
die Mittelachse des inneren Rings 45, die das Lager 40 ausbilden,
sich nicht decken und so das Lager neigen. Insbesondere wenn das
Lager als ein ringförmiges
Lager ausgebildet ist, wie in 3(a) gezeigt
wird, kann das Lager auch eine hohe außermittige Belastung bewältigen.
Somit kann eine ausreichende Lebensdauer des Lagers sichergestellt
werden, und weiterhin wird die Rotationsmitte der angetriebenen
Riemenscheibe 4 vor einer Neigung geschützt und somit auch die außermittige
Abnutzung des endlosen Riemens verhindert werden.
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Allerdings
wird im Falle der Verwendung des konventionellen zweireihigen Radial-Kugellagers, ein
Lager mit einem relativ großen
Durchmesser aufweisende Kugeln verwendet, um eine große Belastung
sicher aufzunehmen. Als Folge wird das Lager unvermeidbar groß in seinen
Dimensionen und so wird auch die Breite des Lagers entlang der Achsenlinienrichtung
unvermeidbar größer. Allerdings
wird gefordert, dass Fahrzeugbauteile so klein und so leicht wie
möglich
sein sollen. Wenn der Querschnitt der Lager aber größer wird,
werden verschiedene Teile wie zum Beispiel unterstützende Teile
für das
Lager ungewünscht
größer und
schwerer und im Ganzen massiver.
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Als
Gegenmaßnahme
eines solchen Phänomens
wird überlegt,
ein Lager mit einen kleineren Durchmesser aufweisenden Kugeln zu
verwenden, um dadurch die üblichen
zweireihige Radial-Kugellager kleiner und somit den Querschnitt
des Lagers entlang seiner Achsenlinienrichtung zu reduzieren. In
diesem Fall hat sich herausgestellt, dass die Verkleinerung der
zweireihigen Radial-Kugellager limitiert ist, da mit einer Verkleinerung
der Kugeldurchmesser auch eine Minderung der Lebensdauer des Lagers
einhergeht. Daher wurde überlegt,
dass es geeigneter wäre,
ein einreihiges Rillenkugellager zu verwenden, um den Querschnitt
des Lagers zu verschmälern,
und eine Untersuchung zur Verbesserung des Rillenkugellagers wurde
durchgeführt.
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Das
bedeutet, im Falle der Benutzung eines normalen einreihigen Rillenkugellagers
als Lager für
eine angetriebene Riemenscheibe, die in der im Vorwege beschriebenen Weise
angeordnet wird, dass, wenn die angetriebene Riemenscheibe 37 eine
außermittige
Belastung aufnimmt, das Lager nicht die ausreichende Kraft hat,
um die Neigung der angetriebenen Riemenscheibe 37 zu verhindern,
wodurch der Grad der Abweichung oder Inkonsistenz zwischen der Mittelachse
des äußeren Ringes
und der Mittelachse des inneren Ringes, die das Radial-Kugellager
bilden, betrachtenswert wird. Als Ergebnis hieraus wird nicht nur
die Lebensdauer des Radial-Kugellagers unzureichend, sondern es
tritt auch eine bemerkenswerte außermittige Abnutzung am endlosen
Riemen auf, der um die angetriebene Riemenscheibe 37 geführt wird.
In Anbetracht dieses Punktes wurde eine Untersuchung durchgeführt, um
ein einreihiges Rillenkugellager als ein Vier-Punkt-Kontakt-Typ anzuordnen.
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Gemäß dieser
Untersuchung wird, wie in der vergrößerten schematischen Darstellung
der 3b gezeigt, ein äußerer Laufring 56,
der sich an der inneren Umfangsfläche eines äußeren Ringes 55 befindet,
durch zwei Orte gebildet, das heißt, durch einen ersten äußeren Laufring 58,
der in der Figur an der rechten Seite einer Kugel 57 angeordnet
ist und einen Krümmungsradius
R1 hat, der größer ist
als der Krümmungsradius
R der Kugel 57, und durch eine zweiten äußeren Laufring 59,
der auf der linken Seite angeordnet ist und den gleichen Krümmungsradius
aufweist, wodurch der äußere Laufring 56 in
einer so genannten gotischen Bogenform angeordnet ist. Ähnlich wird
ein an der äußeren Umfangsfläche eines
inneren Ringes 60 ausgebildeter innerer Laufring 61 durch
zwei Orte konfiguriert, das heißt
durch einen ersten inneren Laufring 62 und einem zweiten
inneren Ort 63, wobei beide einen Krümmungsradius R2 haben, der
größer ist
als der Krümmungsradius
R der Kugel 57, wodurch der innere Ort gleichfalls einen
Ort in der so genannten gotischen Bogenform ausbildet. Dementsprechend
berührt
die Kugel 57 die vier Punkte der entsprechenden Orte. Bei
diesem Lager sind Dichtungen 64 und 65 jeweils
auf beiden Seiten der Kugel entsprechend vorgesehen.
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Solch
ein Radial-Kugellager eines Vier-Punkt-Kontakt-Typs hat eine größere Steifigkeit
in Bezug auf eine außermittige
Last verglichen mit einem normalen einreihigen Radialrillenkugellager,
und somit weicht die Mittelachse des äußeren Ringes
55 kaum
von der Mittelachse des inneren Ringes
60 ab, auch wenn
eine außermittige.
Kraft darauf wirkt. Ein Beispiel, bei dem solch ein Radial-Kugellager
eines Vier-Punkt-Kontakt-Typs an einer angetriebenen Riemenscheibe
eines Kompressors mit einer elektromagnetischen Kupplung angebracht
wird, wird beispielsweise in
JP-A-11-2107766 und ebenfalls in vielen anderen
bekannten Dokumenten offenbart. Wie in der vorerwähnten Veröffentli chung
beschrieben, kann die Verbesserung im Vergleich mit einem konventionellen
Lager auch durch ein Drei-Punkt-Kontakt-Typ erreicht werden, ebenso
wie bei dem vorbeschriebenem Vier-Punkt-Kontakt-Typ.
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Obgleich,
wie oben beschrieben, das Problem, welches durch die auf die Riemenscheibe
wirkende außermittige
Last verursacht wird, durch die Verwendung eines zweireihigen Kugellagers
gelöst
wird, wird vermutet, dass die Verwendung der zweireihigen Kugellager
eingeschränkt
wird, da ein Lager mit einem engeren Querschnitt in der Achsenlinienrichtung
benötigt
wird. Daher wurde eine Untersuchung für die Verwendung der einreihigen
Kugellager und eine Untersuchung für das eben beschriebenen Kugellager
eines Vier-Punkt-Kontakt-Typ durchgeführt. Jedoch, auch wenn ein
einreihiges Kugellager benutzt wird, muss der Durchmesser der Kugel
kleiner sein, um ein Lager mit einem geringeren Querschnitt zu erhalten.
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Es
wurde aber herausgefunden, dass bei dem einreihigen Kugellager ein
Vibrationsgeräuschumfang des
Riemens stärker
wurde, wenn der Durchmesser der Kugel abnahm. Viele Experimente
bezüglich
des Zusammenhangs zwischen dem Vibrationsgeräusch und der Kugeldurchmesser
wurden wiederholend durchgeführt,
wodurch sich heraus stellte, dass das Vibrationsgeräusch sehr
groß wurde,
sobald der Durchmesser der Kugel insbesondere kleiner als 5 mm wurde.
Das Ergebnis dieser Experimente wird in Tabelle 1 dargestellt. Diese
Tabelle zeigt die Durchmesser der Kugeln, bei denen sich der Vibrationsgeräuschumfang
insbesondere änderte,
wenn der Durchmesser der Kugel des einreihigen Kugellagers geändert wurde.
Wie aus dieser Tabelle deutlich wird, verstärkt sich das Vibrationsgeräusch bei
einem einreihigen Kugellager, sobald der Durchmesser der Kugel auf
ungefähr
5 mm reduziert wurde, und dann wurde ein Vibrationsgeräusch so
laut, dass das Lager für
die Verwendung in einem Fahrzeug ungeeignet ist, sobald der Durchmesser
der Kugeln 4 mm beträgt.
Somit können
Kugeln mit einem Durchmesser von 4 mm oder 3 mm nicht verwendet
werden, und es wurde herausgefunden, dass die Reduzierung des Lagerquerschnitts
in der Achsenlinienrichtung in dieser Hinsicht eingeschränkt ist. Tabelle 1
| Kugeldurchmesser
eines einreihigen Kugellagers | Betrag
des Vibrationsgeräusches
des Riemens |
| 6 | gering |
| 5 | mittelmäßig |
| 4 | erheblich |
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die
Erfindung beabsichtigt vor allem in einem Lager für eine angetriebene
Riemenscheibe, die durch einen Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird,
das Lager für
eine in einem Hilfsgerät
für einen
Kraftfahrzeugmotor verwendete Riemenscheibe vorzusehen, welche den
Querschnitt des Lagers in der Achslinienrichtung verringern kann.
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Ein
Lager für
eine in einem Hilfsgerät
eines Kraftfahrzeugmotors verwendete Riemenscheibe nach der Erfindung
umfasst einen äußeren Ring
mit zweireihigen äußeren Laufringrillen
auf der inneren Umfangsfläche des äußeren Ringes,
einen inneren Ring mit zweireihigen äußeren Laufringrollen auf der äußeren Umfangsfläche des
inneren Ringes, Kugeln, die zwischen den äußeren Laufringrillen und den
inneren Laufringrillen entsprechend angeordnet sind, wobei jede
Kugel einen Durchmesser von 4 mm oder weniger aufweist, einem Käfig mit
einer Rückfläche, wobei
der Käfig
die Kugeln hält,
und eine Dichtung, welche auf der Seite der Rückfläche des Käfigs derart angeordnet ist,
dass die Dichtung dabei zu der Rückfläche beabstandet
wird, um einen für
Schmiermittel aufnehmbaren Raum auszubilden, wobei ein äußerer Durchmesser
des Lagers 65 mm oder weniger und eine Breite des Lagers 45% oder
weniger des inneren Durchmesser des Lagers beträgt und ist dadurch gekennzeichnet,
dass ein Abstand zwischen der Rückfläche des
Käfigs
und einer inneren Fläche
der Dichtung 13% oder mehr des Durchmessers der Kugeln ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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1 ist
eine Schnittansicht eines zweireihigen Kugellagers gemäß einer
Ausführungsform.
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2 ist
eine Schnittansicht, die ein Beispiel für die Verwendung eines zweireihigen
Kugellagers als Lager einer in einem Kompressor verwendeten Riemenscheibe
zeigt.
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3(a) und (b) zeigen ein konventionelles Kugellager,
wobei (a) eine Schnittansicht eines zweireihigen Kugellagers und
(b) eine Schnittansicht eines einreihigen Kugellagers des Vier-Punkt-Kontakt-Typs
zeigt.
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4 ist
eine Schnittzeichnung, die ein Beispiel für die Verwendung eines Lagers
einer in einem Kompressor mit einer elektromagnetischen Kupplung
für eine
Klimaanlage verwendeten Riemenscheibe als ein konventionelles Lager
für eine
in einem Hilfsgerät
eines Kraftfahrzeugmotors verwendete Riemenscheibe zeigt.
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BESTE METHODE ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
Wie oben beschrieben, steigt das Vibrationsgeräusch eines Riemens, wenn ein
einreihiges Kugellager als Lager für eine Riemenscheibe zum Antrieb
eines Kompressors verwendet wird, das als ein Hilfsgerät eines
Kraftfahrzeugmotors benutzt wird, wie beispielsweise in
4 gezeigt,
und somit ist das Lager für
den Einbau in ein Kraftfahrzeug ungeeignet, sobald der Durchmesser
der Kugeln auf ungefähr
5 mm reduziert wie, wie in Tabelle 1 gezeigt. Die Erfinder der vorliegenden
Erfindung versuchten ein Experiment durchzuführen, bei dem Kugeln mit jeweils
einem Durchmesser von 4 mm, welche, wie vorerwähnt beschrieben, als nicht
geeignet für
ein einreihiges Kugellager gelten, in einem zweireihigen Kugellager
verwendet werden. Die Ergebnisse des Experimentes werden in Tabelle
2 gezeigt. Tabelle 2
| Größe des Probe-Lagers | Vibrationsgeräusch des
Riemens |
| innerer Durchmesser (mm) | äußerer Durchmesser
(mm) | Breite (mm) | einreihiges
Kugellager | zweireihiges
Kugellager |
| Kugeldurchmesser (mm) | Vibrationsgeräusch | Kugeldurchmesser (mm) | Vibrationsgeräusch |
| 30 | 47 | 12 | 4.0 | erheblich | 3.0 | gering |
| 35 | 52 | 12 | 4.0 | erheblich | 3.0 | gering |
| 35 | 55 | 13 | 4.0 | erheblich | 3.5 | gering |
| 40 | 62 | 14 | 4.0 | erheblich | 3.5 | gering |
| 40 | 65 | 18 | 4.0 | erheblich | 4.0 | gering |
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Wie
die obigen Ergebnisse des Experimentes zeigen, wurde herausgefunden,
dass das Vibrationsgeräusch
bei einem zweireihigen Kugellager nicht auftritt, auch wenn Kugeln
mit jeweils einen Durchmesser von 4 mm verwendet wurden, welche
wegen des beträchtlichen
Vibrationsgeräusches
des Riemens in einem einreihigen Kugellager nicht verwendet werden
können,
und auch nicht, wenn Kugeln mit einem kleineren Durchmesser von
3 mm verwendet wurden. Um den Anspruch der Entwicklung eines Lagers
mit einer geringeren Breite zu erfüllen, führten die Erfinder daher wiederholt
Experimente mit einem zweireihigen Kugellager unter Verwendung von
kleineren Kugeln durch, basierend auf dem Wissen, dass es erforderlich
wird, ein zweireihiges Kugellager mit kleineren Kugeln zu verwenden.
Als ein Ergebnis des Experimentes stellte sich heraus, dass sich
ein eine Reibverschweißung
verursachendes Problem in einem frühen Stadium abhängig von
einer Bedingung für
ein zweireihiges Kugellager ergab, welches Kugeln mit einem Durchmesser
von beispielsweise 4 mm verwendete.
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Daher
machten die Erfinder der vorliegenden Erfindung wiederholt verschiedene
Experimente, um den Grund dieses Problems zu untersuchen, und fanden
schließlich
heraus, dass der Hauptgrund der Reibverschweißung ein Mangel an im Lager
eingefüllten
Schmierstoff ist, der entsteht, wenn der Durchmesser der Kugeln
klein ist. Weiterhin dachten die Erfinder der vorliegenden Erfindung,
dass es als eine Gegenmaßnahme für die Reibverschweißung nötig sei,
so viel Schmierstoff wie möglich
zu erhalten, als eine Mittel, den Mangel an Schmierstoff für eine lange
Zeit sogar in dem zweireihigen Kugellager zu unterdrücken, das
Kugeln mit kleinerem Durchmesser verwendet. Dann dachten die Erfinder,
dass es am geeignesten wäre,
einen ausreichenden Abstand zwischen der Kugel und einem als Dichtung
vorgesehenen Mittel vorzusehen und kamen zu dem Ergebnis, dass ein
Abstand zwischen der Rückfläche eines
Käfigs
und der inneren Fläche
der der Rückfläche gegenüberliegenden
Dichtung vorzugsweise größer als
ein vorbestimmter Wert, insbesondere als ein Raum zur steten Sicherung
des Schmiermittels sein sollte.
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Weiterhin
untersuchten die Erfinder der vorliegenden Erfindung durch Experimente
wie groß der
vorbestimmte Wert ist, das heißt,
wie groß der
Abstand zwischen dem Käfig
und der inneren Fläche
der Dichtung sein muss, um keinen Reibverschweißung zu verursachen, und welche
Kriterium zu verwenden ist, um für
alle Lager gleiche Abstände
zu erzielen. Als Ergebnis der Untersuchung stellte sich heraus,
dass der Abstand zwischen dem Käfig
und der inneren Fläche
der Dichtung durch Verwenden des Kugeldurchmes sers als das Kriterium
bestimmt werden sollte und dass die Reibverschweißung nicht
auftritt, wenn ein Verhältnis
des Abstandes relativ zu dem Kugeldurchmesser bei 13% oder mehr
liegt. Das Ergebnis der Experimente ist in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Ergebnis der Dauerprüfung in einem zweireihigen
ringförmigen
Lager, welches Kugeln mit einem Durchmesser (Da) von 3.5 mm aufweist
(abgebrochen nach Ablauf von 250 Stunden)
| Abstand
(L) zwischen Käfig
und innerer Fläche
der Dichtung | Reibverschweißung |
| 0.35
mm (Verhältnis
des Abstandes relativ zum Kugeldurchmesser: 10%) | aufgetreten |
| 0.45
mm (Verhältnis
des Abstandes relativ zum Kugeldurchmesser: 13%) | nicht
aufgetreten |
| 0.75
mm (Verhältnis
des Abstandes relativ zum Kugeldurchmesser: 21%) | nicht
aufgetreten |
| 1.10
mm (Verhältnis
des Abstandes relativ zum Kugeldurchmesser: 31%) | nicht
aufgetreten |
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Solch
ein Lager ist in 1 gezeigt. 2 zeigt
ein Beispiel, in welchem solch ein Lager als ein Lager für eine Riemenscheibe
verwendet wird, die in einem wie in 4 in der
Riemenscheibe für
den Kraftfahrzeugmotor gezeigten Kompressor verwendet wird.
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In
dem in 1 gezeigten zweireihigen Kugellager 1 sind
Kugeln 7, 8 mit jeweils einem Durchmesser von
4 mm oder weniger zwischen einem auf der inneren Umfangsfläche den äußeren Laufring 2, 2 ausformenden äußeren Ring 3 und
einem auf der äußeren Umfangsfläche den
inneren Laufring 4, 4 ausformenden inneren Ring 5 vorgesehen,
und die Kugeln 7, 8 sind durch Käfige 9, 10 mit
entsprechend gleichen dazwischen liegenden Intervallen gehalten.
Dichtungen 11, 12 sind auf den Seiten der Rückfläche der
Käfige
entsprechend vorgesehen. Wie die konventionellen Dichtungen ist
jede dieser Dichtungen durch Brennen eines Dichtungsgummis 14 mit
einer vorbestimmten Konfiguration zu einem entkernten Streifen 13 ausgeformt.
Der Basisendabschnitt 15 der Dichtung ist in einer an dem äußeren Ring
ausgebildeten Anpassungsrille 16 eingepasst, und der obere
Endabschnitt 17 der Dichtung liegt gegen eine an dem inneren
Ring 6 ausgeformte ab ragende Wandungsseite 18 über eine
elastische Kraft des oberen Endabschnittes an, wodurch die Dichtungseigenschaft
gewährleistet
wird.
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Das
zweireihige Kugellager wird in einer wie in 2 gezeigten
Weise zusammengesetzt und als Lager für eine Riemenscheibe verwendet.
Diese Figur korrespondiert zu einer vergrößerten Darstellung des in 4 gezeigten
Kompressors und zeigt ein Beispiel, in welchem das Lager einen schmaleren
Querschnitt als das in 4 verwendete hat, um dadurch
Peripherieteile des Lagers zu verkleinern, und weiter eine Riemenscheibe
mit einem schmaleren Querschnitt als die in 4 verwendete.
Sämtliche
der in 2 gezeigten entsprechenden Teile sind denen in 4 gezeigten ähnlich.
Da die Wirkungsweisen etc. der entsprechenden Teile und der elektromagnetischen
Kupplung mit Bezug auf 4 beschrieben sind, sind die
Teile der 2, welche identisch zu denen
der 4 sind, mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet,
wobei auf deren Erläuterung
verzichtet wird.
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Das
zweireihige Kugellager nach der Erfindung ist in einer wie in 1 gezeigten
Art und Weise angeordnet, dass ein Abstand L zwischen der Rückfläche 19 des
Käfigs 9 und
der inneren Fläche 20 der
Dichtung 11 auf 13% oder mehr des Durchmessers Da der Kugel
festgelegt ist. Das heißt,
für die
in 3 gezeigte Dauerprüfung wurde
ein zweireihiges ringförmiges
Kugellager mit Kugeln mit jeweils einem Durchmesser von 3.5 mm verwendet,
dann wurde die Dauerprüfung
für 250
Stunden durchgeführt
und das Lager, welches keine Reibverschweißung bis zur Beendigung des
Tests verursachte, ist als ein für
den praktischen Gebrauch haltbares Lager bestimmt worden. Somit
sind alle Lager, welche vor Beendigung des Tests Reibverschweißung verursachten,
als für
den praktischen Gebrauch ungeeignete Lager ermittelt worden und
in der Tabelle unter „Reibverschweißung aufgetreten" angegeben. Als Ergebnis
der Experimente, da es eindeutig ist, dass die Reibverschweißung voraussichtlich
dann auftritt, wenn der Abstand L zwischen dem Käfig und der inneren Fläche der
Dichtung kleiner wird, gibt die Tabelle insbesondere die Werte um
den Abstand an, bei dem die Reibverschweißung aufzutreten beginnt und
den Abstand, bei dem die Reibverschweißung kaum anfängt aufzutreten.
Im Übrigen,
obwohl die vorerwähnte
Erläuterung
für den
Käfig 9 und
der Dichtung 11 im Verhältnis
zu der Kugel 7 durchgeführt
wurde, sind deren Abläufe
etc. für
den Kä10 und
der Dichtung 12 im Verhältnis
zu der Kugel 8 durchaus ähnlich.
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Wie
in der Tabelle 3 für
die Kugel mit einem Durchmesser von 3.5 mm eindeutig ausgeführt, trat
die Reibverschweißung
auf, wenn der Abstand (L) zwischen dem Käfig und der inneren Fläche der
Dichtung 0.35 mm oder weniger ist, während die Reibverschweißung nicht
auftrat, wenn der Abstand 0.45 mm oder mehr ist, was 0.1 mm mehr
ist als im vorbeschriebenem Fall. Die Reibverschweißung trat
in keinem der Lager auf, die einen Abstand von mehr als 0.45 mm
haben. Es ist daher geeignet, den Durchmesser Da der Kugel als einen Bezug
zu verwenden, um den vorerwähnten
Abstand für
alle Lager dieser Größen zu verallgemeinern.
Wenn diese Werte mit Bezug auf die Verhältnisse des Abstandes zu dem
Durchmesser der Kugel, wie in der Tabelle gezeigt, betrachtet werden,
kann gesagt werden, dass die Reibverschweißung auftritt, wenn das Verhältnis 10%
oder weniger ist und dass die Reibverschweißung nicht auftritt, wenn das
Verhältnis
13% oder mehr ist. Es wurde bestätigt,
dass diese Tatsache auf andere Lager mit einem Durchmesser von 4
mm oder weniger zutrifft. Im Einzelnen, bei Lagern mit jeweils einem äußeren Durchmesser
von 6.5 mm oder weniger und einer Breite von 45% oder weniger des
inneren Durchmessers des Lagers, wobei jedes Lager zur Verwendung
in einer in einem Hilfsgerät
eines Kraftfahrzeugmotors verwendete Riemenscheibe geeignet ist,
ist kein Lager bekannt, bei dem die zweireihigen Kugeln mit einem
jeweiligen, wie vorerwähnt
beschriebenen, schmalen Durchmesser vorgesehen sind und der Abstand
zwischen dem Käfig
und der inneren Fläche
der Dichtung so groß wie
vorerwähnt
beschrieben festgelegt ist.
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Zu
der Zeit der tatsächlichen
Verwendung von solchen zweireihigen Kugellagern als ein Lager für eine wie
in 2 gezeigte Riemenscheibe existiert die Forderung,
die Länge
des Lagers entlang der Achslinienrichtung zu verringern, das heißt, wenn
möglich
die Breite des Lagers. Weiterhin, für den Fall der Verwendung von
Kugeln mit jeweils einem Durchmesser von 6.5 mm oder weniger und
einer Breite von 45% oder weniger des inneren Durchmessers des Lagers
wie vorerwähnt
beschrieben, versteht es sich auf Grundlage der vorerwähnten Ergebnisse,
dass das Lager in einer Art und Weise gestaltet werden kann, dass
der Abstand zwischen dem Käfig
und der inneren Fläche
der Dichtung auf wenigstens 13% oder mehr des Durchmessers der Kugel
festlegbar ist, wobei dieser Abschnitt hinsichtlich eines Raumes
der gesamten Größe so groß wie möglich ausgebildet
ist, und ein Raum zur Aufnahme des Schmiermittels gewährleistet
ist.
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Bei
der vorerwähnten
Ausführungsform,
obwohl das Beispiel gezeigt wird, bei dem die Erfindung für ein Lager
für eine
in einem eine elektromagnetische Kupplung verwendenden Kompressor
einer Klimaanlage verwendete Riemenscheibe als ein Lager für eine in
einem Hilfsgerät
eines Kraftfahrzeugmotors verwendete Riemenscheibe zum Einsatz gelangt,
ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und kann als ein Lager
für eine Riemenscheibe
verwendet werden, die keine elektromagnetische Kupplung verwendet,
oder als ein Lager für eine
Riemenscheibe zum Antreiben von verschiedenen Arten von Hilfsgeräten wie
eine Spannrolle, eine Riemenspannrolle als ein Beispiel einer Riemenscheibe,
einen Wechselstromgenerator, eine Kühlwasserpumpe.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Da
die Erfindung in der vorerwähnten
Weise ausgestaltet ist, kann die Erfindung sicher eine auf eine Riemenscheibe
wirkende außermittige
Belastung durch Ausbilden als ein zweireihiges Kugellager bewältigen und
kann eine durch Neigung der Riemenscheibe verursachten außermittigen
Riemenverschleiß verhindern. Weiterhin,
für Lager
mit jeweils einem äußeren Durchmesser
von 6.5 mm oder weniger und einer Breite von 45% oder weniger des
inneren Durchmessers des Lagers, wobei jedes Lager zur Verwendung
in einer in einem Hilfsgerät
eines Kraftfahrzeugmotors verwendete Riemenscheibe geeignet ist,
auf welche die Erfindung angewendet wurde, da der Durchmesser jeder
Kugel auf 4 mm oder weniger festegelegt wurde, kann die Breite des Lagers
entlang seiner Achslinienrichtung kleiner als im Vergleich mit den üblichen
Lagern ausgebildet werden. Obwohl ein einreihiges Kugellager, das
die Kugeln mit einem jeweiligen Durchmesser von 4 mm oder weniger verwendet,
ein von einem Riemen ausgehendes großes Vibrationsgeräusch verursacht,
kann das zweireihige Kugellager die Erzeugung solch eines Vibrationsgeräusches verhindern.
Weiterhin, da die Kugeln mit einem jeweiligen schmalen Durchmesser
verwendet werden können,
kann das Gerät
gänzlich
verkleinert und leichter ausgebildet werden. Weiterhin, da der Abstand
zwischen dem Käfig
und der inneren Fläche
der Dichtung auf 13% oder mehr des Durchmessers der Kugel festgelegt
ist, ist es möglich,
solch einen Grad eines Schmiermittelaufnahmeraumes zu gewährleisten,
dass Reibverschweißung
nicht verursacht wird, auch wenn das Lager für eine lange Zeit verwendet
wird.