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一種水泵離合器支撐軸承的制作方法

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一種水泵離合器支撐軸承的制作方法與工藝

本實(shí)用新型屬于軸承制造技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種水泵離合器支撐軸承,特別是一種用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵離合器皮帶輪上的支撐軸承。



背景技術(shù):

在汽車領(lǐng)域,隨著小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用普及,以及汽車節(jié)能降耗和降低污染方面的要求,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)提出了新的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)做功過(guò)程產(chǎn)生大量的熱量,一般采用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶直接驅(qū)動(dòng)冷卻水泵,冷卻水泵將冷卻液輸送到水箱進(jìn)行散熱,反復(fù)循環(huán)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī);發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)冷卻水泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,但是對(duì)系統(tǒng)環(huán)境的適應(yīng)能力低,比如在寒冷天氣或者發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段,發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度比較低,而不停工作的冷卻水泵對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不停地進(jìn)行冷卻,使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度不能快速提高到適宜的溫度,造成發(fā)動(dòng)機(jī)磨損,增加工作阻力,加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗和排放,同時(shí)使依靠發(fā)動(dòng)機(jī)熱量提供熱源的暖風(fēng)機(jī)不能快速提供暖風(fēng),車廂內(nèi)部遲遲不能達(dá)到舒適的溫度;在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵上安裝離合器,控制冷卻水泵工作,能夠有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,提高乘用車的舒適性。

在現(xiàn)有的冷卻水泵離合器中,皮帶一般安裝在離合器的皮帶輪上,不同車型或者發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用相同的離合器,而皮帶輪可以更換,因此可以有效減少離合器的種類。皮帶輪的支撐軸承是密封單列深溝球軸承或雙列角接觸球軸承,密封單列深溝球軸承軸向尺寸小,結(jié)構(gòu)緊湊,成本低,缺點(diǎn)是軸承外圈在旋轉(zhuǎn)中受外力影響容易產(chǎn)生較大的擺動(dòng),安裝在軸承外圈上的皮帶輪外徑尺寸大,旋轉(zhuǎn)中容易受軸向力矩的作用產(chǎn)生擺動(dòng)傾向,密封單列深溝球軸承將這種擺動(dòng)放大,皮帶輪外周的擺動(dòng)會(huì)對(duì)皮帶輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響,噪音升高,降低水泵離合器的工作效率;雙列角接觸球軸承外圈擺動(dòng)小,皮帶輪運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn),皮帶 輪工作穩(wěn)定,缺點(diǎn)是軸承軸向尺寸大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,安裝空間大。如果需要在單列軸承的空間內(nèi)安裝雙列角接觸球軸承,需要減小軸承鋼球的體積,即減小鋼球的直徑,以便能夠容納雙排的鋼球,而減小鋼球直徑,會(huì)造成軸承的承載能力下降,軸承壽命降低,水泵離合器的可靠性下降。因此,尋求設(shè)計(jì)一種軸向尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝空間小、外圈在旋轉(zhuǎn)中受外力影響產(chǎn)生擺動(dòng)較小的水泵離合器皮帶輪支撐軸承。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn),提出設(shè)計(jì)一種水泵離合器支撐軸承,以解決密封單列深溝球軸承外圈在旋轉(zhuǎn)中受外力影響容易產(chǎn)生較大擺動(dòng)的問(wèn)題,克服雙列角接觸球軸承軸向尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高和壽命低的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型涉及的水泵離合器支撐軸承,其主體結(jié)構(gòu)包括:外圈、內(nèi)圈、鋼球、保持架、密封圈、鋼球與外溝的接觸點(diǎn)、外圈外徑、外溝、外圈內(nèi)徑、密封槽、鋼球與內(nèi)溝的接觸點(diǎn)、內(nèi)圈外徑、內(nèi)溝和內(nèi)圈內(nèi)徑;在過(guò)軸承軸線的截面上,外圈的外圈內(nèi)徑表面上加工有一條外溝,內(nèi)圈的內(nèi)圈外徑表面上加工有一條內(nèi)溝,鋼球分布在外溝和內(nèi)溝之間;外圈和內(nèi)圈的左右端面處分別加工有環(huán)狀槽,即密封槽,密封槽內(nèi)嵌裝密封圈,左右密封圈之間的鋼球和保持架上涂抹潤(rùn)滑脂;外溝和內(nèi)溝分別由兩條在鋼球兩側(cè)呈對(duì)稱分布的線段或曲線連接組成,兩條線段或曲線的一端相交;外溝的兩條線段或曲線的另一端分別與外圈內(nèi)徑相交,內(nèi)溝的兩條線段或曲線的另一端分別與內(nèi)圈外徑相交;組成外溝和內(nèi)溝的兩條曲線的曲率半徑大于鋼球的半徑;鋼球與外溝和內(nèi)溝各有兩個(gè)接觸點(diǎn),在過(guò)軸承軸線的截面上,單列的鋼球與外溝和內(nèi)溝四點(diǎn)接觸,鋼球與外溝的兩個(gè)接觸點(diǎn)、鋼球與內(nèi)溝的兩個(gè)接觸點(diǎn)分別在鋼球兩側(cè)呈對(duì)稱分布。

外溝和內(nèi)溝分別由兩條圓弧連接組成,在過(guò)軸承軸線的截面上,外 溝和內(nèi)溝呈尖拱形結(jié)構(gòu),即桃形結(jié)構(gòu),兩條圓弧的交點(diǎn)即為尖拱的頂點(diǎn)。

外溝和內(nèi)溝分別由兩條半徑、長(zhǎng)度相同的圓弧連接組成。

組成外溝和內(nèi)溝的圓弧半徑與鋼球的半徑之比為1.02~1.18,優(yōu)選的比值為1.04~1.14。

組成外溝的圓弧半徑大于或者等于組成內(nèi)溝的圓弧半徑。

外溝的兩個(gè)接觸點(diǎn)連接鋼球的中心的夾角、內(nèi)溝的兩個(gè)接觸點(diǎn)連接鋼球的中心的夾角為30~80°,優(yōu)選的夾角為40~70°。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比,鋼球與外溝壑內(nèi)溝四點(diǎn)接觸,增加了承載能力,外圈在旋轉(zhuǎn)中受外力影響產(chǎn)生擺動(dòng)較小,工作穩(wěn)定,軸向尺寸小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,壽命長(zhǎng);其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單巧妙,原理科學(xué),便于生產(chǎn)和推廣使用,應(yīng)用環(huán)境友好。

附圖說(shuō)明:

圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的軸承外圈與鋼球配合部分的放大結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的軸承內(nèi)圈與鋼球配合部分的放大結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖4為本實(shí)用新型在應(yīng)用時(shí)涉及的水泵離合器皮帶輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

具體實(shí)施方式:

下面通過(guò)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例:

本實(shí)施例涉及的水泵離合器支撐軸承,其主體結(jié)構(gòu)包括:外圈1、內(nèi)圈2、鋼球3、保持架4、密封圈5、鋼球與外溝的接觸點(diǎn)6、外圈外徑7、外溝8、外圈內(nèi)徑9、密封槽10、鋼球與內(nèi)溝的接觸點(diǎn)11、內(nèi)圈外徑12、內(nèi)溝13和內(nèi)圈內(nèi)徑14;圖1是過(guò)軸承軸線的截面,外圈1的外圈內(nèi)徑9表面上加工有一條外溝8,內(nèi)圈2的內(nèi)圈外徑12表面上加工 有一條內(nèi)溝13;鋼球3分布在外溝8和內(nèi)溝13之間,作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng);外圈1和內(nèi)圈2的左右端面處分別加工有環(huán)狀槽,即密封槽10,密封槽10內(nèi)嵌裝密封圈5,密封圈5起防塵、防水以及防止?jié)櫥孤┑墓δ?;左右密封?之間的鋼球3和保持架4上涂抹潤(rùn)滑脂供潤(rùn)滑使用,保持架4將鋼球3均勻的分隔,避免了相鄰鋼球3接觸、碰撞而增大摩擦和產(chǎn)生噪音,引導(dǎo)鋼球3旋轉(zhuǎn)及改善軸承內(nèi)部潤(rùn)滑性能;外溝8和內(nèi)溝13分別由兩條半徑、長(zhǎng)度相同的圓弧連接組成,外溝8的左側(cè)圓弧的圓心在鋼球3的球心的右下方,外溝8的右側(cè)圓弧的圓心在鋼球3的球心的左下方,兩條圓弧的左右距離在圖2中以b表示,外溝8的兩條圓弧的圓心距離其上方的鋼球球心距離以c表示;內(nèi)溝13的左側(cè)圓弧的圓心在鋼球3的球心的右上方,右側(cè)圓弧的圓心在鋼球3的球心的左上方,兩條圓弧的左右距離在圖3中以f表示,內(nèi)溝13的兩條圓弧的圓心距離其下方的鋼球3的球心距離以e表示;外溝8的左側(cè)圓弧的右端與右側(cè)圓弧的左端相交,外溝8的左側(cè)圓弧的左端與外圈內(nèi)徑9的左側(cè)相交,右側(cè)圓弧的右端與外圈內(nèi)徑9的右側(cè)相交;內(nèi)溝13的左側(cè)圓弧的右端與右側(cè)圓弧的左端相交,內(nèi)溝13的左側(cè)圓弧的左端與內(nèi)圈外徑12的左側(cè)相交,右側(cè)圓弧的右端與內(nèi)圈外徑12的右側(cè)相交;組成外溝8和內(nèi)溝13的兩條圓弧在鋼球3的兩側(cè)呈對(duì)稱分布,鋼球3與外溝8的兩個(gè)接觸點(diǎn)6、鋼球3與內(nèi)溝13的兩個(gè)接觸點(diǎn)11分別在鋼球3的兩側(cè)呈對(duì)稱分布,在理論上,接觸點(diǎn)6和接觸點(diǎn)11在圓弧弧長(zhǎng)的中心;外溝8和內(nèi)溝13均為呈尖拱形結(jié)構(gòu),即桃形結(jié)構(gòu),外溝8的尖頭向上,內(nèi)溝13的尖頭向下;鋼球3的半徑在圖2和圖3中以R表示,組成外溝8的兩條圓弧的半徑在圖2中以Re表示,組成內(nèi)溝13的兩條圓弧的半徑在圖3中以Ri表示,本實(shí)施例中,Re和Ri相等,Re/R和Ri/R均等于1.10;圖2中兩個(gè)接觸點(diǎn)6與鋼球3的球心連線夾角a為28°,圖3中兩個(gè)接觸點(diǎn)11與鋼球3的球心連線夾角d也為28°;c與e相等,b與f相等。

在某些設(shè)計(jì)中,Re和Ri也可以不相等,這種情況下,c與e不相等,b與f不相等,可以通過(guò)幾何關(guān)系進(jìn)行計(jì)算。

本實(shí)施例在使用時(shí),在水泵離合器皮帶輪系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),該系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)包括皮帶輪15、支撐軸承16、離合器17和水泵18;皮帶輪15安裝在外圈1的外圈外徑7上,內(nèi)圈2的內(nèi)圈內(nèi)徑14安裝在水泵18的驅(qū)動(dòng)軸上,發(fā)動(dòng)機(jī)工作,曲軸旋轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)附件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng),皮帶帶動(dòng)皮帶輪15旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)固定在皮帶輪15內(nèi)部的外圈1跟隨旋轉(zhuǎn),離合器17根據(jù)線圈是否通電進(jìn)行吸合或分離,使外圈和內(nèi)圈同轉(zhuǎn)動(dòng)或相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng),內(nèi)圈帶動(dòng)水泵18的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)或靜止,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水泵18旋轉(zhuǎn)或靜止。

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