根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種球面滾子軸承。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種軸承裝置。根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置。

背景技術(shù)：

眾所周知，球面滾子軸承能夠承載徑向和軸向載荷，并且還能夠用于其錯(cuò)位。這些軸承在許多不同的應(yīng)用中使用，尤其是用于更苛刻的應(yīng)用，其中存在較大載荷并且還可能具有軸撓曲。球面滾子軸承可以得到有利使用的示例之一是在風(fēng)力渦輪機(jī)應(yīng)用中。這些軸承可以是合適的替代的領(lǐng)域的其他示例是在紙漿和造紙機(jī)、海洋應(yīng)用、非公路應(yīng)用中以及在采礦應(yīng)用中。

存在若干種可用的不同設(shè)計(jì)。例如，存在包括梳形保持架的球面滾子軸承，而且還存在包括窗式保持架的軸承。此外，一些已知的設(shè)計(jì)包括導(dǎo)向環(huán)，其他軸承類型包括在內(nèi)圈上的中間凸緣。不同的設(shè)計(jì)具有不同的優(yōu)點(diǎn)，因此是有用的且適用于不同的需要。例如，軸承可優(yōu)化用于不同的情況和環(huán)境，比如用于高速或低速應(yīng)用，主要用于徑向載荷，主要用于軸向載荷、大的軸撓曲等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種至少減輕一些現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的新的球面滾子軸承設(shè)計(jì)及軸承裝置。此外，本發(fā)明的目的是提供一種特別有利地用于低速旋轉(zhuǎn)應(yīng)用的球面滾子軸承設(shè)計(jì)。

這些目的已經(jīng)通過(guò)如在獨(dú)立權(quán)利要求中提出的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的有利實(shí)施例可以在從屬權(quán)利要求中以及在下面的描述中找到。

根據(jù)其第一方面，這些目的已通過(guò)一種球面滾子軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括：外圈，其具有至少一個(gè)內(nèi)滾道，內(nèi)圈，其具有第一和第二外滾道，多個(gè)滾子元件，其以第一和第二滾子列布置在所述至少一個(gè)內(nèi)滾道和相應(yīng)的第一和第二外滾道之間。此外，所述軸承包括保持架，用于引導(dǎo)和/或保持所述滾子元件在所述第一和第二滾子列中，其中，所述保持架具有多個(gè)保持架兜孔，一個(gè)滾子旨在位于每個(gè)保持架兜孔中。所述軸承還具有特定的節(jié)圓直徑，并且其中，所述保持架是相對(duì)于所述節(jié)圓直徑定心的低節(jié)距(under-pitch)滾子。低節(jié)距是指滾子元件與保持架之間的接觸將在從節(jié)圓直徑沿徑向向內(nèi)的位置。此外，滾子定心是指保持架將由滾子元件定心，而不是由例如內(nèi)圈或已知軸承設(shè)計(jì)常見(jiàn)做法的導(dǎo)向環(huán)。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，軸承的節(jié)圓直徑是熟知的。節(jié)圓直徑可被定義為在軸承的軸向位置相交于軸承中的滾子元件的旋轉(zhuǎn)軸線的直徑。此外，詞語(yǔ)軸向和徑向本文件中被頻繁地使用。如果沒(méi)有另外說(shuō)明，軸向方向被定義為平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的軸承的軸向方向、平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的內(nèi)圈的軸向方向、平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的外圈的軸向方向以及平行于其旋轉(zhuǎn)軸線的保持架的軸向方向。徑向方向是垂直于相應(yīng)軸向方向的方向。

采用這種具有是定心的滾子并且還是定心的低節(jié)距滾子的保持架的新設(shè)計(jì)，軸承特別是保持架將表現(xiàn)得更加穩(wěn)定，特別是對(duì)于低速應(yīng)用來(lái)說(shuō)，并且特別是在軸承的加載區(qū)位于相對(duì)于重力方向的軸承的徑向底部區(qū)域時(shí)。此外，軸承特別有利地用于大致水平的軸承裝置。加載區(qū)中的滾子元件在它們?cè)谳S承的切線方向上沿其旋轉(zhuǎn)路徑移動(dòng)時(shí)將被大致固定在徑向和軸向方向。由于加載區(qū)中的滾子元件將不能廣泛地改變其在內(nèi)圈和外圈之間的軸向和徑向位置，所以與保持架的接觸會(huì)比如果接觸是在軸承的未加載區(qū)更加穩(wěn)定。因此，本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，讓保持架成為采用在軸承的加載區(qū)中的滾子定心的滾子將是有利的。通過(guò)具有低節(jié)距滾子定心保持架，滾子與保持架之間的接觸將相對(duì)于重力出現(xiàn)在軸承的下部。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提出了一種球面滾子軸承，其中，對(duì)于至少一個(gè)保持架兜孔來(lái)說(shuō)，該保持架兜孔以及存在于其中的滾子元件還具有特定的保持架兜孔/滾子元件徑向間隙，并且其中，所述保持架兜孔/滾子元件徑向間隙相對(duì)于所述節(jié)圓直徑在徑向向外的方向上比在徑向向內(nèi)的方向上更大。通過(guò)以這種方式設(shè)計(jì)保持架兜孔，滾子元件與保持架之間的接觸將是低節(jié)距接觸，即接觸將從軸承的節(jié)圓直徑沿徑向向內(nèi)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提出了一種球面滾子軸承，其中，所述軸承沿軸向在所述第一和第二滾子列之間還不具有任何隔離環(huán)(比如導(dǎo)向環(huán))或中間凸緣。眾所周知的是，沿軸向在軸承的兩個(gè)滾子列之間使用導(dǎo)向環(huán)。當(dāng)軸承在更高速的應(yīng)用中使用時(shí)，導(dǎo)向環(huán)是特別有用的。此外，保持架通常定心于導(dǎo)向環(huán)上，這又與內(nèi)圈接觸。通過(guò)將導(dǎo)向環(huán)從軸承移除，將有更少的部件。這在成本方面當(dāng)然是有利的，但也有可能導(dǎo)致更堅(jiān)固的軸承設(shè)計(jì)，因?yàn)槭聦?shí)是在軸承中將有更少的部件。此外，擁有常用于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)的中間凸緣也是很昂貴的，因?yàn)橹圃彀ㄖ虚g凸緣的內(nèi)圈將更加復(fù)雜。另外，中間凸緣的存在將導(dǎo)致更多的材料，從而導(dǎo)致更大的重量以及更高的材料成本。此外，本發(fā)明的設(shè)計(jì)將導(dǎo)致在第一和第二滾子列之間在保持架與內(nèi)圈之間會(huì)有自由空間。這個(gè)空間可以用于潤(rùn)滑劑，比如潤(rùn)滑脂或油。這可能導(dǎo)致內(nèi)圈的滾道與滾子元件之間的接觸的潤(rùn)滑得到改善，因?yàn)闈?rùn)滑劑可被存儲(chǔ)在這些接觸區(qū)的附近。

在另一實(shí)施例中，用于引導(dǎo)滾子元件的隔離環(huán)或?qū)颦h(huán)沿軸向存在第一和第二滾子列之間。在具有較高轉(zhuǎn)速的應(yīng)用中可能需要隔離環(huán)。例如，隔離環(huán)可以引導(dǎo)第一和第二滾子列中的滾子元件。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提出了一種球面滾子軸承，其中，所述多個(gè)保持架兜孔中的至少一個(gè)沿徑向向外包圍包含在其中的滾子，使得所述滾子元件將被限制從所述至少一個(gè)保持架兜孔沿徑向向外移出。通過(guò)具有這樣的設(shè)計(jì)，可以防止?jié)L子元件從軸承脫落，例如在軸承的組裝期間。在另一實(shí)施例中，所述內(nèi)圈還在所述軸承的相對(duì)軸向側(cè)上具有第一和第二軸向外側(cè)區(qū)域，其中，相應(yīng)的第一和第二軸向外側(cè)區(qū)域具有相應(yīng)的第一和第二側(cè)凸緣。該側(cè)凸緣可以進(jìn)一步改善和防止?jié)L子從軸承脫落。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提出了一種球面滾子軸承，其中，所述保持架是梳狀保持架(也稱為四爪型保持架)。在實(shí)施例中，保持架由聚合物、金屬比如黃銅、鋼或鐵、或者由本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的任何其他合適的材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，這些目的已通過(guò)一種用于低速旋轉(zhuǎn)應(yīng)用的軸承裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，所述軸承裝置包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承。應(yīng)注意的是，本發(fā)明第一方面的任何實(shí)施例可適用于本發(fā)明第二方面的任何實(shí)施例，反之亦然。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承設(shè)計(jì)特別有利地用于低速應(yīng)用。此外，本發(fā)明人還已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這種設(shè)計(jì)適于軸承的加載區(qū)將在相對(duì)于重力方向的軸承的徑向底部區(qū)域的應(yīng)用。在另一實(shí)施例中，軸承裝置是大致水平的軸承裝置。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提出了一種用于低速旋轉(zhuǎn)應(yīng)用的軸承裝置，其中，所述軸承裝置旨在以每分鐘小于50轉(zhuǎn)的速度旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)速度小于每分鐘40、30、20或10轉(zhuǎn)中的任何一個(gè)。在另一實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)速度使得旋轉(zhuǎn)速度低于滾子元件受到超過(guò)重力的離心力影響的閾值滾道速度。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，這些目的已經(jīng)通過(guò)一種風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，其用于支撐所述風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸，其中，所述風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承。應(yīng)注意的是，本發(fā)明第一方面的任何實(shí)施例可適用于本發(fā)明第二和第三方面的任何實(shí)施例，反之亦然。本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承設(shè)計(jì)特別有利地用于風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置。此外，本發(fā)明人還已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這種設(shè)計(jì)適于軸承的加載區(qū)將在相對(duì)于重力方向的軸承的徑向底部區(qū)域的應(yīng)用，這通常是用于風(fēng)力渦輪機(jī)的情況。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置是2點(diǎn)懸浮軸承裝置。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置是3點(diǎn)懸浮軸承裝置。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，其他實(shí)施例和對(duì)本文中在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)提出的當(dāng)前實(shí)施例的修改將是顯而易見(jiàn)的。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解并認(rèn)識(shí)到，保持架兜孔的幾何形狀可不同地設(shè)計(jì)來(lái)仍達(dá)到相同的效果，即保持架將是定心的低節(jié)距滾子。

附圖說(shuō)明

下面參考附圖，對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行更加詳細(xì)地描述，其中：

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的球面滾子軸承的剖視圖。

圖1b示出了圖1a中的軸承的保持架及滾子元件的一部分的放大視圖，是從軸承的軸向側(cè)觀察的。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的球面滾子軸承的剖視圖。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的球面滾子軸承的軸向端面。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的球面滾子軸承的內(nèi)圈、保持架和滾子元件的剖視圖。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的軸承裝置的剖視圖。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第三方面的風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置的剖視圖。

附圖示出了本發(fā)明的示意性示例性實(shí)施例，且因此不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解的是，示出和描述的實(shí)施例是示例性的，且本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。還應(yīng)當(dāng)指出的是附圖中的一些細(xì)節(jié)可能為了更好地描述和說(shuō)明本發(fā)明而被夸大。

具體實(shí)施方式

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的軸承1的剖視圖，圖1b示出了圖1a中的保持架5的一部分的放大視圖，并且還包括含有兩個(gè)滾子4的滾子兜孔51。在圖1a中，軸承1包括具有內(nèi)球面滾道21的外圈2。此外，軸承1具有保持架5、以第一和第二滾子列41和42布置的滾子元件4以及具有第一和第二外滾道31和32的內(nèi)圈3。滾子列41和42位于相應(yīng)的第一和第二滾道31和32與內(nèi)球面滾道21之間。保持架5被設(shè)計(jì)成使得保持架5是定心的低節(jié)距(under-pitch)滾子。在圖1a中，這是通過(guò)保持架5上的接觸部511示出的，其中保持架5將接觸滾子元件4。如可以在圖1a中進(jìn)一步看出，在第一和第二滾子列41和42之間沒(méi)有導(dǎo)向環(huán)或中間凸緣?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1b，將可以清楚地看到保持架兜孔51中的接觸部511如何與滾子元件4接觸。在此具體實(shí)施例中，保持架兜孔51的徑向間隙被設(shè)計(jì)成使得徑向間隙相對(duì)于軸承1的節(jié)圓直徑PCD在徑向向外的方向上比在徑向向內(nèi)的方向上更大。這將導(dǎo)致滾子將在接觸部511接觸保持架5，如圖1b所示。此外，將會(huì)導(dǎo)致在保持架兜孔51和保持架5的相對(duì)側(cè)上的滾子元件4之間具有間隙513。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承1的剖視圖。軸承1包括具有內(nèi)球面滾道21的外圈2。此外，軸承1具有保持架5、以第一和第二滾子列41和42布置的滾子元件4以及具有第一和第二外滾道31和32的內(nèi)圈3。滾子列41和42位于相應(yīng)的第一和第二滾道31和32與內(nèi)球面滾道21之間。保持架5被設(shè)計(jì)成使得保持架5是定心的低節(jié)距滾子。這里還可以看出，軸承具有特定的軸承間隙。在軸承1的頂部區(qū)域，可以看出，在滾子元件4和內(nèi)滾道21之間沒(méi)有(或幾乎沒(méi)有)接觸。這是由于軸承間隙，以及由于還有徑向載荷Fr作用在內(nèi)圈上并且在軸承的徑向底部區(qū)域上。因此，加載區(qū)L將在軸承1的底部區(qū)域?？梢钥闯?在該圖中為了更好地理解本發(fā)明而進(jìn)行夸大)，滾子元件4將趨向于從軸承1的頂部區(qū)域沿軸向向外脫落。這將尤其發(fā)生在軸承1的旋轉(zhuǎn)速度很低時(shí)，因?yàn)闈L子元件的離心力將不足以大到防止?jié)L子4沿軸向向外移動(dòng)。在這方面，讓加載區(qū)L中的滾子定心保持架5將是有利的，這將通過(guò)具有低節(jié)距滾子定心功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承1的軸向側(cè)面視圖。軸承1包括具有內(nèi)球面滾道21的外圈2。此外，軸承1具有保持架5、以第一和第二滾子列41和42布置的滾子元件4以及具有第一和第二外滾道31和32的內(nèi)圈3。滾子列41和42位于相應(yīng)的第一和第二滾道31和32與內(nèi)球面滾道21之間。保持架5被設(shè)計(jì)成使得保持架5是定心的低節(jié)距滾子。此外在該視圖中，可以看出，在滾子4和保持架5之間有接觸部511，其中接觸發(fā)生在從節(jié)圓直徑PCD沿徑向向內(nèi)，即保持架是定心的低節(jié)距滾子。如可以在該圖中進(jìn)一步看出，軸承中的加載區(qū)L在軸承1的徑向底部區(qū)域。因此，通過(guò)具有低節(jié)距滾子定心的保持架5，保持架5將由加載區(qū)L中的滾子4定心，這將導(dǎo)致保持架5在操作過(guò)程中表現(xiàn)得更加穩(wěn)定。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的軸承1的剖視圖的一部分。在此視圖中，可以看出內(nèi)圈3的一部分、保持架5、滾子4以及內(nèi)圈3的側(cè)凸緣33。此外，在這里還可以看出，保持架兜孔51向外包圍滾子，使得滾子4將不能從保持架兜孔51沿徑向向外移出。這已經(jīng)通過(guò)具有在保持架兜孔51中的彎曲輪廓來(lái)完成，使得滾子4將最終接觸保持架兜孔51的接觸部512。此外，側(cè)凸緣33將防止?jié)L子4從軸承1沿軸向脫落。這將導(dǎo)致滾子4將自我包含在軸承1中。因此，就沒(méi)有必要例如具有窗式保持架。滾子4將仍不能在任何時(shí)間從軸承脫落。這是有利的，特別是出于安全原因。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的實(shí)施例的軸承裝置10的剖視圖。裝置10包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承1和軸6。此外，在這個(gè)例子中還可以看出，力Fr作用于軸承1的內(nèi)圈3上。力Fr作用在軸承1的徑向底部區(qū)域上，從而在軸承的徑向底部區(qū)域中創(chuàng)建加載區(qū)。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明第三方面的風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置100的剖視圖。風(fēng)力渦輪機(jī)軸承裝置100包括根據(jù)本發(fā)明第一方面的軸承1和風(fēng)力渦輪機(jī)的主軸6。