用于滚动轴承的间隔器，特别是用在风轮机中的间隔器的制造方法
【专利摘要】一种用于滚动轴承的间隔器包括内环、外环和布置于设在环上的滚道之间的至少一排角接触滚子。所述间隔器包括具有适合于滚子的凹形轮廓的两个相对的面(17)，至少一个所述面包括两个接触表面(17a，17b)，与相关滚子关联和在所述接触表面之间延伸并且向外指向所述滚子的凹部(17c)。
【专利说明】用于滚动轴承的间隔器，特别是用在风轮机中的间隔器
【技术领域】
[0001]本发明涉及滚动轴承领域，特别是具有内环和外环以及在它们之间ー排或多排接触滚子的滚动轴承。
[0002]更特别地，本发明涉及适用在风轮机中的大直径滚动轴承领域。
【背景技术】
[0003]在这类申请中，滚动轴承用于使涡轮机的转子根据风的方向有角度地确定方向，并且使涡轮机的叶片绕它们的纵轴线确定方向。这种滚动轴承主要由应カ轴向地并且径向地装载，常常伴随有较强的应力。
[0004]用于风轮机的滚动轴承包括两个同心的内环和外环、布置于设在所述环上的滚道和导引面之间的至少成排的倾斜接触滚子，以及周向地设在滚子之间的多个间隔器。每个间隔器通常包括两个相対的腔以及两个相对的内部和外部平面表面，所述腔具有适应于滚子的凹形的轮廓并且由侧部凸缘轴向地划定界限
[0005]在风轮机运行期间，滚动轴承受到载荷作用，由于处在载荷作用下的高接触压力，摩擦随着所述间隔器和两个相关滚子产生。
【发明内容】
[0006]本发明特定的目标是提供一种用于滚动轴承的间隔器，该间隔器适于減少其摩擦作用，易于制造并且是经济的。
[0007]在ー实施方式中，ー种包括内环、外环和布置于设在环上的滚道之间的至少ー排角接触滚子的用于滚动轴承的间隔器包括两个相对面，所述相对面具有适合于滚子的凹形轮廓。至少ー个所述面包括两个接触表面，两个接触表面与相关的滚子关联以及在所述接触表面之间延伸并且向外指向所述滚子的凹形凹部。
[0008]所述间隔器可包括相対的内部部分和外部部分以及相对的侧部凸缘，所述内部部分和外部部分适合与所述环的滚道接触，所述侧部凸缘限定相对面的边界。所述相对面可连接于内部和外部部分。
[0009]所述凹部可在内部和外部部分之间延伸。优选地，凹部从内部部分延伸至外部部分。
[0010]在ー实施方式中，所述内部和外部部分各包括两个接触表面和布置在它们之间的凹形凹部。所述面的凹部从内部部分的凹部延伸至外部部分的凹部。优选地，内部和外部部分的凹部从ー个面延伸至另ー个面。
[0011]所述侧部凸缘可各自包括ー个接触表面和形成于所述表面上的呈沟槽形式的凹部。优选地，侧部凸缘各自还包括位于接触表面的两侧上的附加的凹部。
[0012]在ー实施方式中，所述间隔器还包括使得面连通的通孔。优选地，所述通孔通向所述面的凹部。
[0013]在ー实施方式中，各个面包括在所述接触表面之间以及在内部和外部部分之间延伸的两个接触表面和凹形凹部。
[0014]在一实施方式中，所述间隔器由金属或聚合物材料成型为一件。
[0015]在本发明的另一方面中，一种滚动轴承包括内环、外环、布置于设在所述环上的滚道之间的至少一排角接触滚子，以及多个如前所限定的并且周向地布置在滚子之间的间隔器。
[0016]在一优选的实施方式中，所述间隔器的凹部充满润滑剂。
[0017]如前所述的滚动轴承作为用于包括桅杆的风轮机的滚动轴承可能是特别有益的，特别是用来关于桅杆旋转机舱和/或用于绕其纵轴线旋转/倾斜每个叶片，所述桅杆保持安装有叶片的机舱。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]通过研究由非限制性实例给出的以及由以下附图图示的特定实施方式，将会更好地理解本发明及其优势，其中:
[0019]图1是根据本发明实例所述的滚动轴承的半剖面，
[0020]图2是根据另一剖面的图1的滚动轴承的半剖面。
[0021]图3是图2的更大比例图的局部剖面，
[0022]图4是图1和2的滚动轴承的间隔器的透视图，
[0023]图5是带有两个相关滚子的图4的间隔器的透视图，
[0024]图6是图5的侧视图，并且，
[0025]图7是沿图6的VI1-VII的剖面图。
【具体实施方式】
[0026]图1和2所示的滚动轴承是大直径滚动轴承，包括内环I和外环2，两者之间装有两排斜向接触滚子或角接触滚子3a和3b。所述滚动轴承也包括周向地布置在滚子3a、3b之间的多个间隔器4，用以保持它们之间的周向间隔。
[0027]内环I和外环2是同心的并且沿着滚动轴承的轴承旋转轴线(未示出)轴向延伸。环1、2是实心型。“实心环”应当理解为利用从金属管材料、棒材、粗锻和/或轧制坯料切削的材料(通过机加工、磨削)通过机加工所得到的环。
[0028]滚子3a和3b彼此相同并且各包括外滚动表面和轴向限定滚动表面的相对的端部横向面。在所示实施方式中，滚动表面具有圆柱形轮廓。可替代的是，滚动表面可具有球形轮廓或对数轮廓。
[0029]对于每一排，滚子的旋转轴线3’ a、3’ b会聚在位于轴承的纵向轴线上的一个单个的点，并且与轴承轴线成确定的角度设置。在所示实施方式中，两排滚子的旋转轴线3’ a、3’b彼此呈90°布置，并且与轴承轴线大约呈45°。每个滚子的旋转轴线3’a、3’b和轴承轴线之间的角度可包括例如20°到70°之间。
[0030]内环I具有圆柱形形状的钻孔la，设计为固定于机器的底盘或结构(未示出)上并且由相对的径向侧部表面lb、lc限定。内环I还包括阶梯状外圆柱表面ld，第一和第二环状滚道5、6形成在该表面上。滚道5、6关于经过滚动轴承中心的横向的径向平面互相对称。每条滚道5、6从外圆柱形表面Id向内倾斜延伸并且具有截头圆锥形形状。每条滚道5、6的横截面具有与滚子3a、3b的滚动表面相接触的直的内部轮廓。
[0031]外环2包括由相対的径向侧部表面2b、2c所限定的外部圆柱形表面2a。外环2也包括具有圆柱形形状的阶梯状环形钻孔2d，第一和第二滚道7、8形成在该钻孔中。滚道7、8关于经过滚动轴承中心的径向平面互相对称。滚道7、8分别平行于滚道5、6。每条滚道
7、8从钻孔2d向外倾斜延伸并且具有截头圆锥形形状。每个滚道7、8的横截面具有与滚子3a、3b的滚动表面相接触的直的内部轮廓。内环的滚道5、6和外环的滚道7、8互相面向彼此，而且同时关于滚子3a、3b的旋转轴线3’ a、3’ b对称。
[0032]内环I也包括环状导引面9、10，所述环状导引面9、10形成在外表面Id上并且可以关于旋转轴线3’ a、3’ b与滚子的端面形成轴向接触。导引面9、10关于经过滚动轴承中心的镜像平面互相对称。每个导引面9、10是直的、垂直于相应滚道5、6布置并且通过环状凹形圆角连接于所述滚道的小直径的边缘。每个导引面9、10从所述圆角向外倾斜延伸并且连接于内环的外表面Id。导引面9、10关于滚子的旋转轴线3’a、3’d径向延伸。每个导引面9、10和相关滚道5、6限定径向向外指向的V形沟槽。
[0033]外环2也包括导引面11、12，所述导引面11、12形成于钻孔2d中并且可以关于旋转轴线3’ a、3’ b与滚子3a、3b的相对端面形成轴向接触。导引面11、12关于经过滚动轴承中心的径向平面互相对称。导引面11、12和导引面9、10彼此互相面对并且分别平行。每个导引面11、12是直的且垂直于相应滚道7、8布置并且通过环状凹形圆角连接于所述滚道的大直径的边缘。每个导引面11、12从所述圆角向内倾斜延伸并且连接于内环的钻孔2d。每个导引面11、12关于滚子的旋转轴线3’ a、3’ b径向延伸。每个导引面11、12和相关滚道7、8限定径向向内指向的V形沟槽。
[0034]内环的导引面9和滚道5与外环的导引面11和滚道7 —起限定第一环状空间，成排的滚子3a被设置在所述第一环状空间内。布置在滚道5、7之间的每个滚子3a由导引面
9、11侧向地保持到位，以防止所述滚子关于滚道偏转或傾斜。每个导引面9、11形成与滚子3a的相关端面具有直接接触表面的侧面，从而在滚子的端面和内外环1、2之间具有轻微的相对滑动。
[0035]类似地，内环的导引面10和滚道6与外环的导引面128和滚道一起限定第二环状空间，滚子3b排被布置在所述第二环状空间内。滚子3b关于导引面10、12的布置与前述的对于滚子3a和导引面9、11的布置相同。
[0036]间隔器4彼此相同并且各布置在每排两个连续的滚子3a、3b之间。间隔器4可由金属制成一件。可替代地，间隔器4可由比如聚酰胺的聚合物材料通过例如模塑制成。
[0037]如图2至4所示，每个间隔器4包括与内环I和外环2的相对的滚道接触的两个相対的内部部分和外部部分13、14，以及与所述环的相对的导引面接触的两个相对的侧部凸缘15、16。每个间隔器4也包括两个相对面17、18，适于接收两个连续的滚子。关于所述滚子的旋转轴线，面17、18被侧部凸缘15、16轴向地限定。面17、18被内部部分和外部部分13、14横向地限定。
[0038]如图3所示，对于成排的滚子3a，每个间隔器的内部和外部部分13、14与内部和外部滚道5、7相接触并且侧部凸缘15、16与导引面9、11相接触。滚道5、7和导引面9、11各形成与相关部分13、14或凸缘15、16具有直接接触表面的侧面，从而在每个间隔器4和环1、2之间具有轻微的相对滑动。为了限制间隔器4的感应摩擦カ矩，在每个间隔器与环的导引面10、12以及滚道5、7之间的微小空隙是可预见的。间隔器4关于滚道6、8以及导引面10、12的对于成排滚子3b的布置与对于成排滚子3a所述的布置相同。
[0039]如图3和4所示，每个间隔器的外部部分14包括抵靠外环2的相关滚道的两个相同且分开的平面接触表面14a、14b以及在两者之间延伸并且面对所述滚道而同时与后者保持间距的凹形凹部14c。在所示实施方式中，凹部14c具有U形横截面。凹部14c从接触表面14a的纵向边缘横向地延伸至另一接触表面14b的面对的纵向边缘，并且从面17纵向地延伸至另一面18。
[0040]因为凹形凹部14c，每个间隔器的外部部分14和相关的外环2的滚道之间的摩擦接触减少。另外，凹部14c优选地作为润滑剂储存器，用于润滑外部部分的接触表面14a、14b、外环2的相关滚道以及滚子3a和3b的滚动表面，所述润滑剂从凹部直接会聚到所述接触和滚动表面以及所述滚道上。所用的润滑剂(未示出)可以例如是油脂或油。
[0041]由于每个间隔器的内部部分和外部部分13、14在所示实施方式中相同，因此这里仅描述其中一个，应当理解的是，前面使用的用于外部部分14的附图标记“a、b、c”也用于内部部分13的相同元件。出于相同的原因，仅描述侧部凸缘15、16的其中一个，应当理解的是，相同附图标记“a、b、c”被用于两个凸缘的相同元件。
[0042]侧部凸缘15包括抵靠相关的内环导引面的中央平面接触表面15a、面向所述环而同时与后者保持间距的两个相同的凹形凹部15b、15c，以及设在接触表面15a上的沟槽15d。将两个凸缘15、16的接触表面15a、16a分开的距尚基本上与滚子3a、3b的长度相等。
[0043]凹部15b从接触表面15a的第一边缘延伸至外部部分14的接触表面14b的纵向边缘，该纵向边缘与连接于凹部14c的所述表面的纵向边缘相对。凹部15c从接触表面15a的第二相对的边缘延伸至接触表面13b的纵向边缘，该纵向边缘与连接于凹部13c的所述表面的纵向边缘相对。凹部15b、15c从面17纵向地延伸至另一面18。将接触表面15a的两个边缘分开的距离基本上等于相关的内环导引面的长度。沟槽15d指向外并且面对所述导引面，同时与后者保持间距。沟槽15d从面17纵向地延伸至另一面18并且其横截面具有半圆形形状的凹形内轮廓。
[0044]如图3所示，对于滚子3a排，侧部凸缘15的接触表面15a与内环I的导引面9相接触，并且凹部15c面对着连接所述导引面和滚道5的凹形圆角，同时与所述圆角保持间距。凹部15b朝向内环的外表面Id确定方向。
[0045]由于凹形的凹部15c和凹形的沟槽15d，侧部凸缘15和内环I之间的摩擦接触减少。另外，凹部15b、15c和沟槽15d有利地作为润滑剂储存器，用于润滑接触表面15a、内环的导引面9和滚子的断面。润滑剂(未示出)从凹部15b、15c和沟槽15d直接出来至接触表面15a、导引面9以及滚子的端面上。
[0046]对于成排的滚子3a，侧部凸缘16的接触表面16a抵靠外环2的导引面11，凹部16b面对着连接所述导引面和滚道7的凹形的圆角，同时与所述圆角保持间距。凹部16c朝向外环的钻孔2d确定方向。凹部16c、16c和沟槽16d也作为装满润滑剂(未示出)的储存器。
[0047]因为在所示实施方式中每个间隔器的面17、18是相同的，所以这里仅描述其中一个，应当理解的是相同的附图标记“a、b、c”被用于两个面的相同元件。
[0048]如图4和5所示，面17包括两个相同并且分开的凹形的接触表面17a、17b，所述接触表面具有同轴圆柱部分形状以及与相关滚子3a的滚动表面的轮廓相对应的轮廓。接触表面17a、17b的圆柱部分的轴线平行于接触表面18a、18b的圆柱部分的轴线。每个凹形的接触表面17a、17b的每个周向端部通过平的表面(未标记)延伸，所述平的表面连接于相关的平面接触表面13a、14a、13b、14b的横向边缘。面17还包括在所述接触表面之间延伸并且面对着滚子3a同时与后者的滚动表面保持间距的凹形的凹部17c。在所示实施方式中，凹部17c具有U形的横截面。凹部17c从接触表面17a的纵向边缘横向地延伸至另一接触表面17b的面对的纵向边缘。凹部17c从内部部分13的凹部13c延伸至外部部分14的凹部14c。凹部17c和凹部14c的接合边缘关于外部部分14的接触表面14a、14b以及关于面17的接触表面17a、17b的周向端部向内偏移。类似地，凹部17c和凹部13c的面对的接合边缘关于内部部分13的接触表面13a、13b以及关于面17的接触表面17a、17b的周向端部向内偏移。
[0049]由于凹形的凹部17c，每个间隔器的面17和相关的滚子之间的摩擦接触减少。另夕卜，凹部17c有利地作为润滑剂储存器，用于润滑所述面的凹形的接触表面17a、17b和滚子的滚动表面，所述润滑剂(未示出)从凹部17c直接出来至所述接触和滚动表面。另外，从凹部17c出来的润滑剂可通过离心作用向外移动并且到达外部部分14的平面接触表面14a、14b以及外环2的相关滚道。
[0050]每个间隔器4还包括在其厚度内部形成的通孔19，该通孔在面17、18上开口并且使所述面连通。在每个面上，通孔19在凹部17c、18c上以及接触表面17a、17b和18a、18b的面对的纵向边缘上开口。一些润滑剂(未示出)设置在通孔19内部，所述孔用作润滑剂储存器，用于润滑与每个间隔器相关的两个滚子的滚动表面以及相关的凹形接触表面。通孔19使所包含的润滑剂直接出现在每个滚子的滚动表面以及凹形的接触表面上。
[0051]然而，间隔器的侧部凸缘15的凹部15b至15d在所述面的相对的凹形接触表面17b、18b上开口。类似地，侧部凸缘16的凹部16b至16d在所述面的相对的凹形接触表面17a、18a上开口。因此，包含在上述凹部中的润滑剂也可以直接出现在所述面17、18的凹形接触表面上以及相关滚子的滚动表面上和端面上。
[0052]对于每个间隔器4，在内部和外部部分13、14上以及侧部凸缘15、16上凹槽的存在能够减少与环的摩擦接触并且具有封闭于滚子3a、3b以及封闭于环的导引面和滚道的可观的润滑剂存储。这样，每个间隔器4对于内环和外环的摩擦贡献减少了。但是，可替代地，也可能并不预见内部和外部部分13、14以及每个间隔器的侧部凸缘上的凹部，并且对于每一个所述部分和凸缘具有一个平面的表面。
[0053]然而，每个间隔器上凹部17c、18c的存在能够减少与滚子的摩擦接触并且具有封闭于凹形接触表面17a、17b和18a、18b以及所述滚子的滚动表面的可观的润滑剂存储。因而每个间隔器4关于滚子的摩擦贡献减少了。
[0054]每个间隔器4的总体结构通过凹部减轻了。实现了每个间隔器的重量减少。在所示实施方式中，每个间隔器4具有经过侧部凸缘的沟槽15d、16d并且平行于内部和外部部分13和14的平面接触表面的第一对称平面、经过凹部13c、14c并且垂直于第一平面的第二对称平面，以及经过凹部17c、18c并且并平行于侧部凸缘15和16的平面接触表面的第
三对称平面。
[0055]为了将滚子3a、3b和相关的间隔器4引入限定在内环I和外环2之间的第二环状空间中，所述外环包括两个填充孔(未示出)，该填充孔每ー个从外圆柱形表面2a径向地延伸并且在由滚道和导引面所限定的环状空间的其中一个中开ロ。外环也包括两个关闭填充孔的塞子并且每ー个包括分别局部地替换外环的滚道和导引面的两个平面的表面。
[0056]如图1和2所示，内环I和外环2分别还包括用于将两个环固定于机器的两部分的轴向孔20、21，所述轴向孔能够借助滚动轴承使ー个环关于另ー个旋转。
[0057]滚动轴承还包括径向地定位在内环I和外环2之间的两个环状密封件22、23。所述环状密封件22轴向地安装在滚子3a和外环2的径向表面2b之间。密封件23轴向地定位在滚子3b和内环I的径向表面Ic之间。密封件23与密封件22是相同的并且关于后者、相对于经过滚动轴承中心的径向平面对称定位。封闭空间限定在环1、2和密封件22、23之间从而保护元件不受污染，滚子3a、3b装在该封闭空间中。在未公开的实施方式中，密封件22和23具有总体为H形状的横截面。
[0058]虽然已经基于具有两排倾斜接触滚子的滚动轴承描述了本发明，但是应当理解的是本发明能够应用于具有单排滚子或者具有至少三排滚子的滚动轴承。另外，在所示的实施例中，滚动轴承是0型轴承。可选地是，还可能预见的是X类型的滚动轴承。
[0059]此外，内环和/或外环在它们的外周上可包括传动齿，从而连接以驱动例如与发动机的输出轴连接的驱动齿轮。在另ー实施方式中，内环和/或外环可连接于千斤顶，例如液压或气压千斤顶。
[0060]由于本发明，滚动轴承的摩擦減少了。这在包括用于改变叶片倾斜间距的致动装置的风轮机的情况下是尤其有利的，这是因为由于倾斜叶片所需的动カ更少，它能减小了这些致动装置的大小，甚至能减少该倾斜动作的响应时间，由此风轮机具有改进的总效率。
【权利要求】
1.一种用于滚动轴承的间隔器，其包括内环、外环和布置于设在所述环上的滚道之间的至少一排角接触滚子，其特征在于，它包括两个相对面(17，18)，所述相对面具有适合于所述角接触滚子的凹形轮廓，至少一个所述相对面包括与相关滚子关联的两个接触表面(17a, 17b)以及在所述接触表面延伸且直接向外朝向所述滚子的凹形凹部(17c)。
2.根据权利要求1所述的间隔器，包括相对的内部部分和外部部分(13，14)以及相对的侧部凸缘(15，16)，所述内部部分和外部部分适合与所述环的滚道相接触，所述侧部凸缘限定所述相对面(17，18)的边界。
3.根据权利要求2所述的间隔器，其中所述凹部(17c)在内部部分和外部部分(13，14)之间延伸。
4.根据权利要求3所述的间隔器，其中所述凹部(17c)从内部部分(13)延伸至外部部分(14)ο
5.根据前述权利要求2至4的任一项所述的间隔器，其中内部部分和外部部分(13，14)各包括两个接触表面(13a，13b, 14a, 14b)和布置它们之间的凹形凹部(13c，14c)。
6.根据权利要求5所述的间隔器，其中所述面的凹部(17c)从内部部分的凹形凹部(13c)延伸至外部部分的凹形凹部(14c)。
7.根据权利要求5或6所述的间隔器，其中内部部分和外部部分的凹形凹部(13c, 14c)从一个面延伸至另一个面。
8.根据前述权利要求2至7的任一项所述的间隔器，其中侧部凸缘(15，16)各包括一个接触表面(15a，16a)和形成于所述表面上的呈沟槽形式的凹部(15d，16d)。
9.根据权利要求8所述的间隔器，其中侧部凸缘(15，16)各自还包括位于接触表面(15a, 16a)两侧上的附加的凹部(15b, 15c, 16b, 16c)。
10.根据前述权利要求的任一项所述的间隔器，还包括使得面(17，18)连通的通孔(19)。
11.根据权利要求10所述的间隔器，其中所述通孔(19)通向所述面的凹部(17c)。
12.根据前述权利要求的任一项所述的间隔器，其中每个面(17，18)包括在所述接触表面之间以及在内部部分和外部部分之间延伸的凹形凹部(17c，18c)和两个接触表面(17a, 17b, 18a,18b)。
13.根据前述权利要求的任一项所述的间隔器，其由金属或聚合物材料成型为一件。
14.一种滚动轴承，包括内环(I)、外环(2)、布置于设在所述环上的滚道(5，7)之间的至少一排角接触滚子(3a)，以及多个根据前述权利要求的任一项所述的并且周向地布置在所述角接触滚子之间的间隔器(4)。
15.根据权利要求14所述的滚动轴承，其中所述间隔器的凹部充满润滑剂。
16.一种在包括桅杆的风轮机中根据权利要求14或15所述的滚动轴承的使用，其用来关于桅杆旋转机舱和/或围绕其纵轴线旋转/倾斜每个叶片，其中桅杆保持安装有叶片的机舱。
【文档编号】F16C19/40GK103534497SQ201180070908
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2011年5月13日 优先权日:2011年5月13日
【发明者】J-B.马格尼, P.奥维兹 申请人:Skf公司