專利名稱：節氣門裝置的滾動軸承的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種滾動軸承，其具有多個容納在內圈和外圈之間并可在內圈和外圈的軌道表面及第一和第二密封件間滾動的滾動元件。具體地，本發明涉及一種內燃機節氣門裝置，其可以防止第一和第二密封件中的至少一個從滾動軸承上脫落，該軸承可將節氣門軸轉動保持在節氣門體的軸承容納部分上。
背景技術：
傳統的有一種用于內燃機的節氣門裝置以調節從節氣門體上的進氣通道流入的進氣量，例如通過驅動節氣門軸并改變保持在節氣門軸上的節氣門的打開角度。一個滾動軸承安裝在節氣門軸外圍和節氣門體的軸承容納部分之間，以將節氣門軸轉動保持在節氣門體的軸承容納部分上。
如圖6所示，轉動軸承包括一個內圈102，一個外圈104，多個鋼珠105和唇型密封件106、107，例如，與日本專利申請未審公開No.H11-200899(第1至7頁，附圖1至5)中公開的一樣。內圈102安裝在節氣門軸的外圍并在軌道表面上具有凹槽部分101。外圈104安裝在節氣門體上軸承容納部分的內圓上并在其對著內圈102的軌道表面上有凹槽部分103。多個鋼珠105容納在內圈102和外圈104的軌道表面之間并可在內圈102和外圈104的軌道表面間滾動。唇型密封件106和107安裝在兩軌道圈之間從而將唇型密封件106、107布置在鋼珠105沿軸向的兩側。唇型密封件106、107由環形的橡膠基塑料元件制成，其可安裝在兩軌道圈間的環形間隙中，并通過金屬加強件108、109來進行加固。當唇形密封件106、107夾在兩圈102、104之間時唇型密封件106、107可在其徑向發生彈性變形并與兩軌道圈102、104密封接觸。唇型密封件106、107在接觸部分上各自具有唇型部分111、112其可滑動地至少與內圈102接觸。
然而，在傳統的內燃機節氣門應用在能夠提高進氣的進氣壓使其高于大氣壓并提供高密度空氣給氣缸的渦輪增壓型增壓發動機上時，節氣門體孔壁部分上的進氣通道中的進氣壓與節氣門體孔壁部分外的大氣壓之間的壓差大于普通進氣型的內燃機。因此，會產生一個問題，即圖6中右側(外側，或者相對于進氣通道側的另一側)的唇型密封件107會脫落，如圖7所示。
如圖7所示，由于增壓作用一個高壓施加在圖7中左側(進氣通道側)的唇型密封件106上。唇型密封件106上的唇型部分111朝著滾動軸承的內側(容納多個鋼珠105的空間)向上卷曲并使滾動軸承內的壓力升高。壓力同樣作用在外側的唇型密封件107。外側唇型密封件107朝著滾動軸承外卷曲并從滾動軸承上脫落。這樣，問題就產生了。外唇型密封件107最初起著防止外來雜質例如灰塵或者濕氣進入滾動軸承或者防止滾動軸承內部的潤滑油向外滲漏的作用。因此，若唇型密封件107從滾動軸承上脫落，則會引起外來雜質例如灰塵或濕氣進入滾動軸承內或者滾動軸承內的潤滑油外漏的問題。
若僅簡單加強唇型密封件106在進氣通道處的剛度以使唇型密封件106可以經受得住進氣的進氣壓，滾動軸承的滾動阻力則會增大。特別在通過驅動馬達來使節氣門和節氣門軸轉動從而控制進入內燃機氣缸的進氣量的電控型節氣門裝置中，驅動馬達的驅動負載會增加。從而，驅動馬達的尺寸需增大而成本也會增加。
發明內容
因此本發明的目的就是提供一種可以防止兩個密封件中至少一個從滾動軸承上脫落的滾動軸承。本發明的另一目的是提供一種甚至是在兩密封件中進氣通道側的密封件受到一個高于大氣壓的進氣壓情況下，可以防止外密封件從滾動軸承上脫落的滾動軸承。
根據本發明的一方面，用于將軸轉動保持在一個固定元件如一個殼體或者一個轉動元件的軸承容納部分上的滾動軸承具有兩個密封件，其安裝在內圈和外圈的軌道環之間以使兩密封件可布置在滾動元件軸向兩側。受到來自軸向一側的相對高壓的密封件的剛度高于受到來自軸向另一側的相對低壓的密封件的剛度。這樣，即使壓力作用在較高剛度的密封件上，滾動軸承內部的壓力，或者滾動元件容納部分內的壓力，可以通過從較低剛度的密封件處外泄氣體而被降低。因此，可以防止具有較低剛度的密封件的脫落。
實施例的特征和優點，與操作方法及相關部分的功能一起，將通過研究下文的詳細說明、所附權利要求、附圖等本申請的各部分內容來進行理解，附圖中圖1表示了根據本發明第一實施例的應用在渦輪增壓式增壓發動機的電控節氣門控制裝置上的滾動軸承的剖面視圖；圖2表示了根據第一實施例的電控節氣門控制裝置的剖面視圖；圖3表示了根據本發明第二實施例的滾動軸承的剖面視圖；
圖4表示了根據本發明第三實施例的滾動軸承的剖面視圖；圖5表示了根據本發明第四實施例的滾動軸承的剖面視圖；圖6表示了現有技術的滾動軸承的剖面視圖；和圖7表示了現有技術的該滾動軸承的剖面視圖。
具體實施例方式
(第一實施例)參照圖1，圖示了根據本發明第一實施例的滾動軸承。第一實施例的滾動軸承應用在圖2所示的渦輪增壓式增壓發動機的電控型節氣門控制裝置上。
本發明實施例的電控型節氣門控制裝置為一個內燃機進氣控制裝置，包括一個節氣門體1，節氣門2，節氣門軸3，滾動軸承4，驅動馬達(致動器)7，齒輪減速裝置(動力傳遞裝置)，致動器箱和發動機控制單元(Engine Control Unit，ECU)。節氣門體1具有一個進氣通道通向渦輪增壓式增壓發動機(此后簡稱發動機)的各個氣缸。節氣門2位于進氣通道中使節氣門2可以打開或關閉。節氣門2調節進入發動機的進氣量。節氣門軸3支撐節氣門2并被保持在節氣門體1上。滾動軸承4將節氣門軸3轉動地保持在節氣門體1上。驅動馬達7驅動節氣門軸3旋轉。齒輪減速裝置將驅動馬達7的轉動輸出傳遞至節氣門2。致動器箱容納驅動馬達7和齒輪減速箱。ECU控制驅動馬達7。
本發明的致動器箱具有一個齒輪箱(齒輪殼體，箱的主體)8，其與節氣門體1的外壁面構成一個整體，和一個齒輪箱蓋(傳感器蓋，蓋)9用于遮擋齒輪箱8和固定節氣門位置傳感器。根據一個汽車油門踏板的踩下程度(油門操作程度)，電控型節氣門控制裝置通過控制流入發動機內的進氣量來控制發動機的轉速。ECU與油門位置傳感器相連，其將油門踏板的踩下程度轉化為一個電信號(油門位置信號)并將油門踏板的踩下程度發送給ECU。
電控型節氣門控制裝置包括節氣門位置傳感器，其將節氣門2的打開程度轉換為一個電信號(節氣門打開程度信號)并將節氣門2的打開程度發送給ECU。節氣門位置傳感器包括一個轉子，一個分離式永磁鐵11(大致為矩形)，分離式磁軛(磁體大致為弧形)，霍爾元件13，接頭，和一個定子14。轉子通過一種固定方式例如鉚接固定在節氣門軸3的右端，如圖2所示。永磁鐵11起磁場源的作用。磁軛被永磁鐵11磁化。霍爾元件13整體置于齒輪箱蓋的一側以使霍爾元件13面向永磁鐵11。接頭由具有導電性的薄金屬片構成并將霍爾元件13與外部ECU電連接。定子14由鐵族的金屬材料(磁性材料)制成并向霍爾元件13聚合磁通量。
永磁鐵11和磁軛安裝在轉子的內圓表面，其通過夾物模壓、使用粘合劑或類似方法裝在齒輪減速裝置組件之一的閥齒輪21內。分離式永磁鐵11布置在兩相鄰的磁軛之間。本發明實施例中的分離式永磁鐵11的磁化方向沿圖2所示的垂直方向從而使上為北極下為南極。因此，矩形永磁鐵11這樣布置可以使其相同的磁極指向相同的方向。霍爾元件13相當于非接觸式探測元件并被布置在使霍爾元件13朝向永磁鐵11的內表面的位置。若在霍爾元件13的探測表面上產生北極或南極的磁場，霍爾元件13會根據磁場產生電動勢。若產生北極磁場，則產生正電勢。若產生南極磁場，則產生負電勢。
節氣門體1由金屬材料如鑄鋁制成。節氣門體1為圓柱管形的用于轉動支撐在孔壁部分15上進氣通道處的節氣門2的裝置(節氣門殼體)，從而使節氣門2可以沿轉動方向在完全閉合位置和完全打開位置之間自由轉動。節氣門體1通過緊固件例如固定螺栓或者緊固螺絲緊固在發動機進氣歧管上。
節氣門體1具有一個圓柱形的軸承容納部分(軸承支撐部分，軸承支撐件)16，其通過滾動軸承4來轉動支撐圖2所示的節氣門軸3的右端(其一端)，還具有另一圓柱形的軸承容納部分(軸承支撐部分，軸承支撐件)17，其通過一個干軸承5來轉動支撐圖2所示的節氣門軸3的左端(其另一端)。在孔壁部分15的外圍有多個通孔18。緊固件如固定螺栓或者緊固螺絲擰入該多個通孔18中。軸承容納部分17的左端具有一個開口。堵頭19裝入軸承容納部分17的左端開口處以堵住開口。
節氣門2是由大致為圓盤形的金屬材料或樹脂材料制成的蝶形轉動閥。節氣門2控制進入發動機的進氣量。在將節氣門2插入節氣門軸3的閥支撐部分上的閥插入孔中的狀態下，通過緊固件例如緊固螺絲將其擰緊并緊固在節氣門軸3上，節氣門軸與節氣門2整體轉動。
節氣門軸3由圓棒形金屬材料制成。節氣門軸3的兩端均可以轉動地或滑動地保持在節氣門體的容納部分16、17上。圓環形金屬件20附在在圖2所示的節氣門軸右端，用于堵緊齒輪減速裝置的組件之一的閥齒輪21的內側。金屬件20通過夾物模壓形成在閥齒輪21上。
驅動馬達7為電動裝置(動力源)，驅動馬達通電后馬達軸旋轉。齒輪減速裝置以一個預定減速比降低驅動馬達7的轉速。齒輪減速裝置包括安裝在節氣門軸3的一端(圖2所示的右端)上的閥齒輪(閥一側的齒輪，被驅動齒輪)21，一個中間級減速齒輪(中間齒輪)22，其當與閥齒輪21嚙合時轉動，和一個安裝在驅動馬達7的馬達軸的外圍上的小齒輪(馬達側齒輪，驅動齒輪)23。齒輪減速裝置起著閥驅動裝置的作用，用來驅動節氣門2和節氣門軸3旋轉。
中間減速齒輪22由樹脂材料形成為預定形狀的單體形式。中間減速齒輪22安裝在中間軸24上，其提供一個轉動中心。中間減速齒輪22具有一個與閥齒輪21嚙合的小直徑齒輪25和一個與小齒輪23嚙合的大直徑齒輪26。小齒輪23和中間齒輪22是將驅動馬達7的轉矩傳遞到閥齒輪21的轉矩傳遞裝置。
小齒輪23為電機側齒輪，其由金屬材料形成為具有預定形狀的單體形式并與驅動馬達7的馬達軸一體轉動。中間軸24的一端沿軸向方向安裝在齒輪蓋9內壁表面上的凹陷處。中間軸24的另一端壓入節氣門體1孔壁部分15的外壁表面上的凹陷處。
閥齒輪21由樹脂材料形成為大致為圓環形預定形狀的單體形式。與中間減速齒輪22的小直徑齒輪25相嚙合的齒輪部分27被整體形成在在圖2所示的閥齒輪21下方的外圓表面上。完全閉合位置止擋部分整體形成在閥齒輪21的外圍。完全閉合位置止擋部分起著止擋的作用，當節氣門2完全閉合時，其與完全閉合位置止擋塊30碰撞并支撐完全閉合位置止擋塊30。完全打開位置止擋部分起著止擋的作用，當節氣門2完全打開時，其與完全打開位置止擋塊碰撞并支撐完全打開位置止擋塊。
單線圈彈簧包括一個回位彈簧31和一個默認彈簧32，其通過將單線圈彈簧的兩端以不同方向纏繞形成。單線圈彈簧安裝在節氣門體1孔壁部分15的外表面(圖2所示右端面)或者齒輪箱8的圓柱形凹陷的底面與閥齒輪圖2所示的左端面之間。將回位彈簧31和默認彈簧32之間的連接部分(中間)彎折成U形而產生一個U形鉤部分。U形鉤部分通過中間擋塊固定。
節氣門體1側(圖2所示左側)上的閥齒輪的表面上整體成型有一個開啟部分33和一個圓柱形彈簧內圓導向部分34，從而使開啟部分33和圓柱形彈簧內圓導向部分34向圖2所示左側伸出。開啟部分33為圓棒形并隨節氣門軸33旋轉。圓柱形彈簧內圓導向部分34支撐單線圈彈簧的默認彈簧32的內圓面。轉子由鐵族的金屬材料(磁性金屬)制成并通過夾物模壓徑向形成于彈簧的內圓導向部分34內。
在開啟部分33上整體成型有一個閥齒輪側彈簧鉤和一個接合部分。單線圈彈簧的默認彈簧32的另一端與閥齒輪側彈簧鉤接合。接合部分與回位彈簧默認彈簧間的連接部分U形鉤接合，從而使接合部分可以自由地從U形鉤部分上接合或脫開。在開啟部分33靠近連接部分處有多個防側偏導軌用來防止單線圈彈簧U形鉤部分軸向(圖2所示的橫向)過度移動。
彈簧內圓導向部分34與軸承容納部分16基本上同軸，兩者一起構成彈簧內圓導向面以支撐單線圈彈簧的回位彈簧31的內側。彈簧內圓導向部分34的外徑與軸承容納部分16的外徑基本相同且彈簧內圓導向部分34對著軸承容納部分16。彈簧內圓導向部分34支撐單線圈彈簧的從靠近U形鉤部分的回位彈簧31至靠近默認彈簧32另一端的位置之間的內圓周側。軸承容納部分16整體由在節氣門體1的孔壁部分15的外壁面形成，或由齒輪箱8的圓柱形凹陷底面形成，如圖2所示向右，并支撐單線圈彈簧的回位彈簧31的內圓周側面。
完全閉合位置擋塊30為一個凸臺形狀，其在圖2中節氣門體1齒輪箱8的上部從齒輪箱8內圓壁面沿齒輪箱8縱向中心線向圖2所示的下方(徑向向內)伸出。完全閉合位置止擋件(一個調節螺絲)35旋入完全閉合位置擋塊30中。完全閉合位置止擋件35具有一個完全閉合位置止擋部分，在節氣門2閉合并達到完全閉合位置時其與整體形成在閥齒輪21上的完全閉合位置止擋部分碰撞并支撐。
中間位置擋塊為凸臺形，其在圖2中節氣門體1的齒輪箱8的上部從齒輪箱8的內壁面向下(徑向向內)伸出。一個具有中間位置止擋部分的中間止擋件(一個調節螺絲，默認止擋件)擰入中間位置擋塊中。當驅動馬達7的電流被某種原因中斷時，中間位置止擋部分在完全閉合位置(完全閉合位置擋塊位置)與完全打開位置(完全打開位置擋塊位置)之間的預定中間位置(中間擋塊位置)通過單線圈彈簧的回位彈簧31和默認彈簧32的不同方向的偏壓力來機械支撐或止擋節氣門2。
單線圈彈簧為一個通過將回位彈簧31和默認彈簧32制成整體或者將回位彈簧31的一端和默認彈簧32的另一端以不同方向纏繞形成的線圈形彈簧。在回位彈簧31和默認彈簧32之間的連接部分形成U形鉤部分。當驅動馬達7的電流由于某種原因中斷時U形鉤部分由中間止擋件支撐。回位彈簧31為第一彈簧，其由圓條形彈簧鋼制成線圈形并具有回位作用，用來沿從完全打開位置到中間位置的返回方向通過開啟部分33偏壓節氣門2。
回位彈簧31的一端設有一個彈簧體側鉤。彈簧體側鉤與節氣門體的孔壁部分15的外壁面或者齒輪箱15的底面上整體成型的體側彈簧鉤相接合或支撐。在默認彈簧32的另一端有一個彈簧齒輪側鉤。彈簧齒輪側鉤與閥齒輪21側的開啟部分33上的閥齒輪側彈簧鉤相接合或支撐。
齒輪箱蓋9由熱塑樹脂制成，其使上述閥位置傳感器的各個端互相絕緣。齒輪箱蓋9具有一個凸緣形連接端面(被裝配部分)，其由緊固件如緊固螺栓或者緊固螺釘通過螺紋緊固在齒輪箱8的開口側上的另一個凸緣形連接端面(裝配部分)上。在齒輪箱8的連接端面與齒輪箱蓋9的連接端面之間有一個環形橡膠密封件(彈性密封件，墊圈，橡膠襯墊)36用來防止外來雜質進入齒輪箱8。
如圖1和圖2所示，根據本發明實施例的滾動軸承4包括多個鋼珠(滾動元件)43，第一和第二唇形密封件(密封元件)44、45和第一第二保持架46、47。鋼珠43被滑動的置于內圈41和外圈42的軌道環間并可在在內圈41和外圈42的軌道表面間滾動。第一和第二唇型密封件44和45安裝在內圈41和外圈42之間從而將唇型密封件44、45布置在鋼珠43沿軸向的兩側。第一和第二保持架46、47防止鋼珠43掉出。滾動軸承4為一種滾珠軸承通過容納在內圈41和外圈42的軌道表面間的鋼珠43的滾動摩擦來轉動支撐節氣門軸3的一端。預定間隔的第一和第二保持架46、47的圓周上設有半圓柱形或半球形的凹陷部分。除了鋼珠43，也可以使用別的滾動元件如滾柱。
內圈41由金屬材料例如鋁合金或者銅鋅合金鑄件制成圓環形。內圈41在內圈41對著外圈42的軌道表面上有凹槽部分48。凹槽部分48沿軸向的截面大致為對應于滾動元件43形狀的弧形。內圈41為內座圈，其被氣密地壓制裝配在節氣門軸3的外圓表面上并與節氣門軸3整體轉動。如圖1所示在內圈41上的凹槽部分48的左側(在進氣通道側)上整體成型有一個徑向向外突出的凸臺部分(軸向止擋部分，止擋部分)51。更具體地，在進氣通道側內圈41軌道表面的外徑大于內圈41外圓表面的外徑。如圖1所示在內圈41上的凹槽部分48的右側(齒輪蓋側)上整體成型有另一凸臺部分(軸向止擋部分，止擋部分)52。更具體地，在齒輪蓋側內圈41軌道表面的外徑大于內圈41外圓表面的外徑。臺階部分51、52為第一、第二止擋部分，其在第一和第二唇形密封件44、45的內圓部分沿軸向朝滾動軸承內移動時，通過止擋第一和第二唇形密封件44、45內圓部分來限制第一和第二密封唇形密封件44、45內圓部分向滾動軸承4內的運動。
外圈42是用與內圈41相同的材料制成圓環形。外圈42在外圈42對著內圈41的軌道表面上有凹槽部分49。凹槽部分49沿軸向的截面大致為對應于滾動元件43形狀的弧形。外圈42為外座圈，其被氣密地壓制裝配在節氣門體1上軸承容納部分16的內外圓表面上。在外圈42上的凹槽部分49的左側(在進氣通道側)上整體成型有一個徑向向內突出的凸臺部分53。第一唇形密封件44的外側部分與凸臺部分53嚙合。更具體地，在進氣通道側外圈42軌道表面的內徑小于外圈42內圓表面的內徑。如圖1所示在外圈42上的凹槽部分49的右側(齒輪蓋側)上整體成型有另一凸臺部分(軸向止擋部分，止擋部分)54。第二唇形密封件45的外側部分與凸臺部分54嚙合。更具體地，在齒輪蓋側外圈42軌道表面的內徑小于外圈42內圓表面的內徑。
第一唇形密封件44裝配在進氣通道側內圈41和外圈42之間軌道環的環形間隙處。第一唇形密封件44由橡膠基彈性材料(丁腈橡膠NBR，或者高密丁腈橡膠H-NBR，或類似物)制成圓環片形，其通過一個用金屬制成的加強件(一個裝配環)61來進行加固。當第一唇形密封件44夾在兩軌道圈間時，第一唇型密封件44可在其徑向發生彈性變形并密封接觸兩軌道圈。第一唇型密封件44在接觸部分(內圓側部分)上有一唇型部分(徑向密封部分)55，其可滑動接觸內圈41在進氣通道側的外圓表面。第一唇形密封件44具有一個嚙合部分(另一徑向密封部分)56，其與外圈42在進氣通道側的臺階部分53嚙合。
第二唇形密封件45裝配在齒輪蓋側內圈41和外圈42之間軌道環的環形間隙處。第二唇形密封件45由橡膠基彈性材料(丁腈橡膠NBR，或者高密丁腈橡膠H-NBR，或類似物)制成圓環片形，其通過一個用金屬制成的加強件(一個裝配環)62來進行加固。當第二唇形密封件45夾在兩軌道圈間時，第二唇型密封件45可在其徑向發生彈性變形并密封接觸兩軌道圈。第二唇型密封件45在接觸部分(內圓側部分)上有一唇型部分(徑向密封部分)57，其可滑動接觸內圈41在齒輪蓋側的外圓表面。第二唇形密封件45具有一個嚙合部分(另一徑向密封部分)58，其與外圈42在齒輪蓋側的臺階部分54嚙合。
下面將在圖2的基礎上闡述本實施例的電控型節氣門控制裝置的功能。
如果操作者(駕駛員)踩下油門踏板，油門位置傳感器將油門位置信號輸入給ECU。ECU通電驅動馬達7以轉動驅動馬達7的馬達軸從而使節氣門2打開至一個預定打開角度。驅動馬達7的轉矩通過小齒輪23和中間減速齒輪22傳遞到閥齒輪21。這樣，閥齒輪21轉動。因此，節氣門軸3轉動一個預定的轉動角并驅動節氣門2沿從中間位置向完全打開位置的打開方向轉動。默認彈簧32的偏壓力不參與促使節氣門2在打開方向的轉動，但卻保持開啟部分33被夾在連接部分側的默認彈簧32端與彈簧齒輪側鉤之間的狀態。
相反，如果駕駛者使油門踏板復位，驅動馬達7的馬達軸以相反反向旋轉。同時，節氣門2、節氣門軸3和閥齒輪21也以相反反向旋轉。這樣，節氣門軸3轉動一個預定的轉動角并驅動節氣門2沿從中間位置向完全閉合位置的閉合方向轉動。因此，整體成型在閥齒輪21外圍上的完全閉合位置止擋部分碰撞完全閉合位置止擋件35。回位彈簧31的偏壓力不參與促使節氣門2在閉合方向的轉動。當節氣門2越過中間位置時供給驅動馬達7的電流方向反向。
若供給驅動馬達7的電流由于某種原因中斷，在開啟部分33夾在連接部分側的默認彈簧32端與彈簧齒輪側鉤之間的狀態下，開啟部分33的嚙合部分將會在回位彈簧31的回位彈簧作用和默認彈簧32的默認彈簧作用下接觸單線圈彈簧的U形鉤部分。回位彈簧31的回位彈簧作用產生偏壓力，用來在使節氣門2從完全打開位置回到中間位置的方向上通過開啟部分33偏壓節氣門2。默認彈簧32的默認彈簧作用產生偏壓力，用來在使節氣門2從完全閉合位置回到中間位置的方向上通過開啟部分33偏壓節氣門2。從而，節氣門2可以確定地保持在中間位置上。因此，在驅動馬達7的電流供給由于某種原因中斷的情況下可以執行應急驅動。
這種電控型節氣門控制裝置可以作為內燃機節氣門裝置使用來控制進入渦輪增壓式增壓發動機的進氣量，其包括滾動軸承4，所述滾動軸承4布置在孔壁部分15上隔開進氣通道的軸承容納部分16的內圓表面與隨節氣門2整體轉動的節氣門軸3的一端的外圍之間。增壓發動機包括一個位于節氣門2相應于進氣流向的上游的增壓裝置(例如渦輪增壓器)，用來提高進氣的進氣壓使其高于大氣壓并提供高密度空氣給氣缸。
在上述電控型節氣門控制裝置應用在增壓發動機的情況下，節氣門體孔壁部分上的進氣通道中的進氣壓與節氣門體孔壁部分外的大氣壓之間的壓差大于普通進氣型的內燃機。因此，會產生一個問題即圖7中右側(外側，或者相對于進氣通道側的另一側)的唇型密封件107會脫落。由于增壓作用會有一個高壓施加在圖7中左側(進氣通道側)唇型密封件106上。唇型密封件106上的唇型部分111朝著滾動軸承的內側(容納多個鋼珠105的空間)向上卷曲并使滾動軸承內的壓力升高。壓力同樣作用在齒輪蓋側的唇型密封件107上。外側唇型密封件107的唇形部分112朝著滾動軸承的外側卷曲且齒輪蓋側的唇形密封件117會從滾動軸承上脫落。這樣，問題就產生了。
齒輪蓋側的唇型密封件107最初起著防止外來雜質例如灰塵或者濕氣進入滾動軸承或者防止滾動軸承內部的潤滑油向外滲漏的作用。因此，若齒輪蓋側的唇型密封件107從滾動軸承上脫落，則會引起外來雜質例如灰塵或濕氣進入滾動軸承內或者滾動軸承內的潤滑油外漏的問題。
象上述唇形密封件脫落現象一樣，當下述表達式(1)成立時會產生唇形密封件脫落的問題。
PB＞PC+α，(1)在表達式(1)中，PB代表孔徑內壓力(在進氣通道側)，PC為齒輪蓋側的壓力(大氣壓，1個atm)而α為一確定值。當下述表達式(2)成立時唇形密封件脫落的問題也會產生。
QB＞QC，(2)在表達式(2)中，QC代表當滾動軸承內的壓力(內壓)為P時的齒輪蓋側漏出氣體的流速，QB是根據壓差(PB-P)在孔側漏出氣體的流速。
相反，當滿足下面表達式(3)時，可以防止唇形密封件脫落。
QB≤QC，(3)上述事實是通過試驗確定的。壓力P是在齒輪蓋側(外側)的唇形密封件脫落時的內壓。
在本實施例中，為了防止孔壁側(進氣通道側)的唇形密封件44的唇形部分55由于增壓作用而變形向上卷曲，唇形部分55的運動受到內圈41的外圓表面上臺階部分(止擋部分)51的限制，即使是在高于大氣壓的增壓高壓作用在第一唇形密封件44上且第一唇形密封件44的唇形部分55朝著滾動軸承4的內部或者朝著鋼珠43側移動的情況下。從而，第一唇形密封件44的唇形部分55由于增壓作用而產生的變形卷曲被抑制了。因此，可以防止滾動軸承內部的壓力升高。
因此，在齒輪蓋側的第二唇形密封件45的唇形部分57也不會向滾動軸承4的外側卷曲，所以可以防止齒輪蓋側的第二唇形唇形密封件45從滾動軸承4上脫落。因而，可以避免外來雜質如灰塵或濕氣進入滾動軸承4內部或避免滾動軸承4內的潤滑油外漏。
(第二實施例)下面，將在圖3的基礎上介紹根據第二實施例的滾動軸承4。
在本實施例中，取消了滾動軸承4的內圈41的外圓表面上臺階部分(止擋部分)51、52。一側(孔側，進氣通道側)的受到來自軸向另一側的高壓(增壓)的第一唇形密封件44的唇形部分55的剛度被設為高于一側(齒輪蓋側，外側)的受到來自軸向另一側的低壓(大氣壓)的第二唇形密封件45的唇形部分57的剛度。這種結構可以通過相對于唇形部分57增加唇形部分55的軸向厚度或者相對于唇形部分57提高唇形部分55的材料的剛度來實現，從而使內圈41的外圓表面與唇形部分55之間的壓力增大。
在這種情況下，即使有來自軸向一側的高壓(增壓)作用在具有較高剛度的第一唇形密封件44上，滾動軸承4內的壓力，或者鋼珠容納部分(滾動元件容納部分)內的壓力，可以通過從具有較低剛度的第二唇形密封件45處外泄氣體而降低。從而，具有較低剛度的第二唇形密封件45的唇形部分55可以防止變形卷曲，所以可以避免齒輪蓋側的第二密封件45從滾動軸承上脫落。
(第三實施例)下面，將在圖4的基礎上介紹根據第三實施例的滾動軸承4。
在本實施例中，第一實施例中的滾動軸承4在孔側(進氣通道側)的第一唇形密封件44唇形部分55的剛度被設為高于齒輪蓋側(外側)的第二唇形密封件45唇形部分57的剛度。在這種情況下，第一、第二實施例的功能和效果都可以實現。
(第四實施例)
下面，將在圖5的基礎上介紹根據第四實施例的滾動軸承。
在本實施例中，取消了第三實施例中的滾動軸承4的內圈41上的臺階部分52，且該側(齒輪蓋側，外側)的受到來自軸向另一側的低壓的第二唇形密封件45具有與現有技術相同的結構。更具體地，一側(孔側，進氣通道側)的受到來自軸向一側的高壓(增壓)的第一唇形密封件44的唇形部分55的剛度被設為高于一側(齒輪蓋側，外側)的受到來自軸向另一側的低壓(大氣壓)的第二唇形密封件45的唇形部分57的剛度。
(改進型)在上述實施例中，渦輪增壓器被作為增壓裝置使用來提高進氣的進氣壓使其高于大氣壓并提供高密度空氣給氣缸。同樣，也可以使用增壓器來作為增壓裝置。
在將節氣門控制裝置應用于沒有無增壓裝置的內燃機時，進氣通道內的壓力變為一個低于大氣壓的負壓(進氣管負壓)且圖1所示的右側地壓力高于左側的壓力。在這種情況下，第一和第二唇形密封件44、45應當互換。
在上述實施例中，霍爾元件13被作為非接觸式探測元件使用。同樣地，霍爾電容(hall IC)、磁阻元件和類似物均可以用作非接觸式探測元件。在上述實施例中，分離式永磁鐵11被用作磁場源。同樣地，圓柱形永磁鐵也可以用作磁場源。
在上述實施例中，整體成型在節氣門體1孔壁部分15的外壁表面上的齒輪箱8是由金屬材料如鑄鋁制成。同樣，也可以用樹脂材料制成單獨個體的齒輪箱8。同樣地，齒輪箱8可以用樹脂材料整體成型在以樹脂材料制成的節氣門體1的孔壁部分15外壁表面上。同樣，也可以沒有齒輪箱8和齒輪蓋9。可以在齒輪箱8的連接端面和齒輪蓋9的連接端面間設置一個通風孔來使齒輪箱8和齒輪蓋9的齒輪容納部分與外部相通，從而可以降低齒輪容納部分和外部之間的壓差。
在上述實施例中，本發明適用于滾動軸承4，其將節氣門軸3轉動地保持在電控型節氣門控制裝置的節氣門體1的軸承容納部分上，該控制裝置用驅動馬達(致動器)2來驅動節氣門軸2旋轉。同樣，本發明也適用于將節氣門軸轉動保持在內燃機節氣門裝置的節氣門體1的軸承容納部分16上的滾動軸承4。在這種情況下，可以用通過鋼絲繩機械連接油門踏板的杠桿部分來替代動力傳遞裝置例如在節氣門軸3一端上的閥齒輪21和驅動馬達7。在這種情況下油門的踩下程度同樣可以傳遞到節氣門2和節氣門軸3處。
在上述實施例中，本發明的滾動軸承適用于將節氣門軸3轉動保持在節氣門體1的軸承容納部分16上的滾動軸承4(電控型節氣門控制裝置或者內燃機節氣門裝置的軸承裝置)。同樣，本發明的滾動軸承也可以用來將一個軸轉動保持在一個固定元件例如一個轉動裝置(比如電動機，發電機，壓縮機，泵，風扇，或者類似物)殼體的軸承容納部分上。同樣，本發明的滾動軸承也可以用來將一個軸轉動保持在一個固定元件例如殼體或者一個動力傳輸裝置(例如，齒輪變速箱)的轉動元件上，該裝置是用來將驅動源的如內燃機或者驅動馬達的旋轉力傳遞給被驅動元件例如輪子的。本發明的滾動裝置還可以用來將軸，其支撐在行星齒輪架上，轉動保持在多個轉動元件，例如布置在行星式齒輪結構中的太陽齒輪周圍的行星小齒輪，的軸承容納部分上。
本發明不僅僅限于上述公開的實施例，而可以用不脫離本發明宗旨的多種方式實現。
權利要求
1.一種滾動軸承(4)，用于在其內圈(41)和外圈(42)的兩個軌道圈(41，42)之間容納有多個滾動元件(43)和用來將軸(3)轉動保持到一個固定元件(1)或者一個轉動元件的軸承容納部分(16)上，多個滾動元件(43)在內圈(41)和外圈(42)的軌道表面間(48、49)滾動，其特征在于滾動軸承(4)包括位于兩軌道圈之間的兩個密封元件(44、45)，從而使兩密封件(44、45)可位于滾動元件(43)的軸向兩側，且滾動軸承(4)被形成為使受到來自軸向一側的相對高壓的密封件(44、45)的剛度高于受到來自軸向另一側的相對低壓的密封件(44、45)的剛度。
2.如權利要求1所述的滾動軸承(4)，其特征在于兩軌道圈(41、42)的至少之一上設有止擋部分(51、52)，用來限制至少所述兩密封件(44、45)中的具有較高剛度的密封件(44、45)向滾動元件(43)移動。
3.一種滾動軸承(4)，用于在其內圈(41)和外圈(42)的兩個軌道圈(41，42)之間容納有多個滾動元件(43)和用來將軸(3)轉動保持到一個固定元件(1)或者一個轉動元件的軸承容納部分(16)上，多個滾動元件(43)在內圈(41)和外圈(42)的軌道表面間(48、49)滾動，其特征在于兩密封件(44、45)位于兩軌道圈(41、42)之間從而使兩密封件(44、45)可位于滾動元件(43)的軸向兩側，且在兩軌道圈(41、42)中至少一個上具有止擋部分(51、52)，以限制兩密封件(44、45)中的承受到相對高壓力的密封件(44、45)向滾動元件(43)移動。
4.如權利要求3所述的滾動軸承(4)，其特征在于滾動軸承(4)被形成為使受到來自軸向一側的相對高壓的密封件(44、45)的剛度高于受到來自軸向另一側的相對低壓的密封件(44、45)的剛度。
5.如權利要求2或3所述的滾動軸承(4)，其特征在于止擋部分(51、52)為在至少兩軌道圈(41、42)之一上的臺階部分。
6.如權利要求1或3所述的滾動軸承(4)，其特征在于兩密封件(44、45)為唇形密封件(44、45)，其由具有加強件(61、62)的橡膠基的環形彈性元件制成并裝配在兩軌道圈(41、42)之間的環形空隙處，且當兩唇形密封件(44、45)夾在兩軌道圈(41、42)間時兩唇形密封件(44、45)可在其徑向發生彈性變形并密封接觸兩軌道圈(41、42)，并在接觸部分具有唇型部分(55、57)可滑動地至少與內圈(41)接觸。
7.一種內燃機節氣門裝置，包括節氣門體(1)，用于提供進氣通道來為內燃機內部輸送氣體；節氣門(2)，其位于進氣通道處從而使節氣門可以通過打開閉合來調節輸送到內燃機內部的進氣量；節氣門軸(3)，其支撐節氣門(2)并被保持在節氣門體(1)的軸承容納部分(16、17)上；和滾動軸承(4)，用于在內圈(41)和外圈(42)的兩個軌道圈(41，42)之間容納有多個滾動元件(43)和用來將軸(3)轉動保持到節氣門體(1)的軸承容納部分(16)上，多個滾動元件(43)在內圈(41)和外圈(42)的軌道表面間(48、49)滾動，其特征在于所述滾動軸承(4)包括兩密封件(44、45)，所述密封件位于兩軌道圈(41、42)之間從而使兩密封件(44、45)可位于滾動元件(43)的軸向兩側，且滾動軸承(4)被形成為使受到來自軸向一側的相對高壓的密封件(44、45)的剛度高于受到來自軸向另一側的相對低壓的密封件(44、45)的剛度。
8.如權利要求7所述的內燃機節氣門裝置，其特征在于內燃機包括一個位于沿進氣流向的節氣門(2)的上游的增壓裝置，其用來提高進氣的進氣壓使其高于大氣壓并提供高密度空氣給內燃機氣缸，和具有較高剛度的密封件(44、45)位于滾動元件(43)沿軸向的進氣通道側。
9.一種用于內燃機的節氣門裝置，包括節氣門體(1)，用于提供進氣通道來為內燃機內部輸送氣體；節氣門(2)，其位于進氣通道處從而使節氣門可以通過打開閉合來調節輸送到內燃機內部的進氣量；節氣門軸(3)，其支撐節氣門(2)并被保持在節氣門體(1)的軸承容納部分(16、17)上；和滾動軸承(4)，用于在內圈(41)和外圈(42)的兩個軌道圈(41，42)之間容納有多個滾動元件(43)和用來將軸(3)轉動保持到節氣門體(1)的軸承容納部分(16)上，多個滾動元件(43)在內圈(41)和外圈(42)的軌道表面間(48、49)滾動，其特征在于滾動軸承(4)包括兩密封件(44、45)，所述密封件位于兩軌道圈(41、42)之間從而使兩密封件(44、45)可位于滾動元件(43)的軸向兩側，且滾動軸承(4)包括在兩軌道圈(41、42)中的至少一個上的止擋部分(51、52)，以限制兩密封件(44、45)中的至少受到相對高壓的密封件(44、45)向滾動元件(43)移動。
10.如權利要求9所述的內燃機節氣門裝置，其特征在于內燃機包括一個位于沿進氣流向的節氣門(2)的上游的增壓裝置，其用來提高進氣的進氣壓使其高于大氣壓并提供高密度空氣給內燃機氣缸，和具有較高剛度的密封件(44、45)位于滾動元件(43)沿軸向的進氣通道側。
全文摘要
在一種內燃機節氣門裝置中，在內圈(41)的外圓表面上靠近孔側(進氣通道側)設有一個臺階部分(51)用來限制孔側的第一唇形密封件(44)的唇形部分(55)朝滾動軸承(4)內側的移動。這樣，即使高于大氣壓的增壓高壓作用在第一唇形密封件(44)上，也可以防止唇形部分(55)由于增壓作用而產生變形卷曲。因此，可以防止齒輪箱蓋側(在外側)的第二唇形密封件(45)從滾動軸承上脫落。
文檔編號F16K1/22GK1525080SQ200410007228
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月27日 優先權日2003年2月28日
發明者米田哲也, 內山秀俊, 新井雅人, 人, 俊 申請人:株式會社電裝