CN104271971B - 环形的滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环形的滚子轴承(1)，其包括外环(2)、内环(3)和多个滚子元件(4)，所述滚子元件***到所述外环(2)和内环(3)之间，其中所述环形的滚子轴承(1)允许所述外环(2)和内环(3)之间的角位移和轴向位移。此外，轴承(1)提供用于保持所述滚子元件(4)的保持架(5)，其中，所述保持架(5)提供一设备(6)，用于轴向地引导所述滚子元件(4)抵靠所述外环(2)、内环(3)、或位于所述环形的滚子轴承(1)外侧的分离元件(7)中的至少一个。

Description

环形的滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种环形(toroidal)的滚子轴承。环形的滚子轴承以允许其轴承环的轴向位移和角位移而为人所知。
根据第一方面，本发明涉及一种环形的滚子轴承。
根据第二方面，本发明涉及一种包括环形的滚子轴承和轴的轴承装置，其中所述轴承安装到所述轴上。
背景技术
环形的滚子轴承已为人所知并且应用多年，因为环形的滚子轴承允许在其轴承环(外环和内环)之间的轴向相对位移和相对角位移。例如，在EP 0175858中描述了环形的滚子轴承的功能和一般设计。轴承的功能通过内外环滚道的弯曲结构实现，滚道与滚子元件的弯曲形状相一致。因此，环形的滚子轴承结合了自对准能力和相当大的轴向位移能力。
由于它的能力，环形的滚子轴承在各种轴承装置设计中提供宽的应用范围。特别地，环形的滚子轴承简化了包括例如长轴的设计，长轴可能受到温度变动和弯曲的影响。此外，环形的滚子轴承的构造允许合适的载荷分布以及低摩擦运行。
当使用环形的滚子轴承时，发明人发现了一些出现在不同应用中的令人担心的问题。这些问题表现为例如由轴承中的保持架(cage)所引起。在卸载区中的轴承中的滚子元件可能受到保持架的负面影响。当处在卸载区时，滚子例如可能被保持架制动，这将导致滚子滑动。滚子滑动是应该避免的情况，因为在滑动太大的时候在滚子元件和轴承滚道之间所需的润滑薄膜会受到干扰或者甚至消失。这会导致使用寿命的减少。另一个在滚子处在卸载区可能出现的影响是由例如保持架引起的滚子偏斜，这会导致轴承中摩擦增加、保持架上不必要的力增加或者轴承部件的磨损增加。而在滚子处于其卸载区中另一影响在于滚子在其轴向方向上移动。这会导致滚子和滚道表面上的噪音和损坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的至少一个问题。
根据第一方面，该目的通过提供一种新的环形的滚子轴承设计实现。所述环形的滚子轴承包括：外环；内环；多个滚子元件，所述滚子元件***到所述外环和内环之间，其中所述环形的滚子轴承允许所述外环和内环之间的角位移和轴向位移。另外，轴承包括保持架，用于支持和分隔所述滚子元件，其中，所述保持架提供一设备，用于轴向地引导所述滚子元件抵靠所述外环、内环、或位于所述环形的滚子轴承(1)外侧的分离元件中的至少一个。
由于这种设计，在轴承操作期间，滚子将被轴向地引导并且将滚子保持在它们的加载区和卸载区的位置上。发明人已经发现，当滚子元件的大小由此重量较大时，通过保持架引导滚子元件抵靠其中一个轴承环是特别有利的。特别是如果轴承被安装在非水平轴上或者在滚子元件受到轴向力的情况下，已经发现，有必要引导滚子元件从而在加载和卸载状态时将它们保持到位。在可替代的实施方式中，分离元件、例如环可被用作用于保持架的对应的引导元件。例如，环可以轴向地设置在轴承外侧。
在本文献中，使用了词语轴向和径向。如果没有对本发明所提供的任一实施方式作不同声明，它指的是环形的滚子轴承和保持架的几何布局。轴向指的是沿着与保持架和滚子轴承的中点相交并且垂直于轴承和保持架的径向方向的虚线的方向。径向指的是从轴承和保持架的中点发出的轴承和保持架的径向方向。
在环形的滚子轴承的一实施方式中，设备是在径向方向上朝向外环、内环或分离元件中的至少一个延伸的保持架上的至少一部分。该部分也可以沿着保持架的部分圆周延伸。在可替代的实施方式中，该部分沿着保持架的整个圆周延伸。也可以有位于保持架圆周周围的几个径向延伸的部分。
在环形的滚子轴承的一实施方式中，外环、内环或分离元件的至少一个提供外环、内环或分立元件的在圆周方向上延伸的至少一个表面，其中所述表面能够接收设备从而轴向地引导滚子元件。在设备至少是径向延伸部分时的情况下，该部分配置成能够与所述表面相接触从而使得保持架能轴向地引导滚子元件。
在环形的滚子轴承的一实施方式中，至少一个表面位于内环和/或外环的至少一个轴向端部上。此外，所述部分可位于保持架的轴向端部并且由此位于对应位置从而使得所述部分和所述表面能够互相接触。
在环形的滚子轴承的一实施方式中，至少一个表面在其轴向的延伸是倾斜的、台阶形的、凹形的或凸形的。倾斜的或类似形状的表面将使得所述表面能在轴向方向上产生逆着与表面接触的另一元件的抗力。轴向抗力将作用在设备上，例如保持架上的部分，从而使得滚子元件由保持架轴向地引导。所述表面可能具有能够在任一轴向方向上产生轴向抗力的任何其它形状。
在一实施方式中，所述表面呈现一种形状，这种形状适合在所述表面和所述保持架的部分之间建立有效的润滑薄膜。例如，如果表面是台阶形表面，保持架的部分和所述表面之间的润滑薄膜得以改进。这将使得所述表面和用来与所述表面接触的所述部分的局部之间的摩擦系数减小。适合建立改进的润滑薄膜的其它表面的实例是粗糙的表面、出现凹痕的表面等。
在环形的滚子轴承的一实施方式中，所述表面具有低于0.20的摩擦系数，从而允许所述设备和所述表面之间的平滑滑动接触。所述表面可通过例如在钢表面上提供平滑的表面粗糙度或者通过在表面上提供低摩擦覆层来获得低的摩擦系数。
本发明的环形的滚子轴承可用在很多不同应用中，例如风轮机、造纸厂、钢铁制造业、例如吊舱推进***的海洋应用中等等。
根据第二方面，所述目的通过一种轴承装置来实现，该轴承装置包括根据第一方面的任何实施方式所述的环形的滚子轴承、轴，并且其中轴承安装在所述轴上。此外，在操作期间轴被用于在其轴向方向上振荡，或者轴以(90-y)度的α角度定位，其中y在0和89之间，或者在操作期间滚动元件受到轴向力F作用。
第一方面的所有实施方式可适用于第二方面的所有实施方式，反之亦然。
当轴向力作用在滚子元件上时，新的环形的轴承特别有利。如果轴承安装到非水平轴上，轴向力例如将会作用在滚子元件上。
附图说明
下面将更详细描述多个优选的实施方式。应当注意的是，附图并非按照比例绘制，并且在某些情况下，为了更好地解释本发明，可能会放大特定的细节。此外，要求保护的本发明不限于所述和所示出的实施方式，对于本领域技术人员来说在权利要求范围内的修改也是可能的。
图1是根据本发明的环形的滚子轴承的横截面视图；
图2是根据本发明所述的另一环形的滚子轴承的横截面视图；
图3是根据本发明所述的轴承装置的横截面视图；
图4a-4d表示根据本发明所述的内环的部分的横截面视图。
具体实施方式
图1公开了根据本发明所述的环形的滚子轴承1的轴向横截面。横截面是平面的横截面，其中轴承1的轴向线在该平面上。环形的滚子轴承1包括外环2、内环3、多个滚子元件4以及保持架5。环形的滚子轴承1允许外环2相对于内环3的轴向位移和角位移。这是可能的，由于外环2、3和滚子元件4的配置。内环3和外环2分别呈现凹形的滚道31和21，并且滚子元件4呈现相应的凸形形状。滚道21、31和滚子元件4的弯曲半径实质上大于中轴线与滚道的表面21和31之间的最大距离。保持架5具有许多滚子套(未示出)，滚子4位于滚子套中从而使滚子4彼此分隔。此外，保持架5提供用于轴向地引导滚子元件4抵靠内环2的设备6。如图2中所示，轴向引导也可以抵靠外环2或抵靠分离元件(7)进行。在此实施方式中，设备6是在保持架5上的部分6。部分6在径向方向上抵靠内环上的表面8延伸。在此实施方式中表面8是倾斜的。如果并且在轴向力从轴承1的左侧施加到任一个滚子轴承上时，如图1所示，部分6将最终与倾斜的表面8相接触并且由此轴向地引导滚子元件4。如果轴承1上没有部分6并且如果轴承力施加到轴承1上，那么滚子元件4会在力的方向上移动，并且最终轴承1的功能将被减弱，比如导致轴承1中的致动力，这种力导致滚动摩擦增加。在此实施方式中，有一个部分6位于轴承1的一侧并且逆向于内环3的表面8。当然也可以有其它部分6，比如逆向于外环2和/或位于轴承1的另一轴向侧。在此示例中，部分6位于外环2外侧的轴向位置上。应当认识到，在另一实施方式中的部分6可以轴向地设置在外环3的轴向宽度的内侧。此外，表面8可以有其它形状。当表面8有倾斜形状时，表面8将能够承受一个方向上的轴向力。但是，表面8可能具有能够在两个方向承受轴向力的形状，例如在其中一个轴承环上的凹槽，部分6部分地位于凹槽中从而可以考虑两个方向上的轴向力。
图2表示本发明另一实施方式的横截面视图。所公开的环形的滚子轴承1包括外环2、内环3、多个滚子元件4和保持架5。横截面是平面的横截面，其中轴承1的轴向线在该平面中。此外，保持架提供用于轴向地引导滚子元件抵靠分离元件7的设备6，其反过来提供倾斜表面8，设备6、例如保持架5的部分6可接触到设备6上。在此实施方式中的分离元件7位于内环3的其中一个轴向侧上，但是元件7可位于其它地点或者可能有不只一个分离元件7位于例如内环3的另一轴向侧上或外环2的任一轴向侧上。此外，表面8可具有将导致能够照顾任何方向或两个方向上的轴向力的任何形状。在此示例中，部分6位于外环2外侧的轴向位置上。应当认识到，在另一实施方式中的部分6可轴向地设置在外环3的轴向宽度的内侧。
图3表示根据本发明所述的轴承装置10的横截面视图。横截面是平面的横截面，其中轴承1的轴向线在该平面中。轴承装置10提供包括外环2、内环3、多个滚子元件4和保持架5的环形的滚子轴承1。此外，装置包括轴9，其中轴承1通过轴承1的内环3安装到轴上。在此实施方式中的轴以非水平角度α设置，这将产生作用在滚子元件4上的轴向力分量。保持架5提供在轴承1的径向方向上延伸的部分6并且内环3提供倾斜的表面8。由于轴9的角度α，当轴向力作用在滚子元件4上时，部分6将经由表面8轴向地引导滚子元件4。作用在滚子元件上的力必需很大，使得滚子元件4相对于环2和3轴向地移动，从而使所述部分和表面8互相接触。
图4a-4d表示表面8的实施方式的横截面视图。在此例中，表面8位于环形的滚子轴承的内环3上。图4a表示凹形表面8的实例。图4b表示台阶形表面8的实例。台阶形表面8可提供多于一个台阶。图4c表示倾斜表面的实例，并且图4d表示凸形表面的实例。

Claims (8)

1.一种环形的滚子轴承(1)，包括，
-外环(2)，
-内环(3)，
-多个滚子元件(4)，该多个滚子元件***到所述外环(2)和内环(3)之间，其中所述环形的滚子轴承(1)允许所述外环(2)和内环(3)之间的角位移和轴向位移，以及
-保持架(5)，用于保持和分隔所述滚子元件(4)，
其特征在于，
-所述保持架(5)提供设备(6)，用于轴向地引导所述滚子元件(4)抵靠所述外环(2)、内环(3)、或位于所述环形的滚子轴承(1)外侧的分离元件(7)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的环形的滚子轴承(1)，
-其中所述设备(6)是在所述保持架(5)上的至少一个部分(6)，该至少一个部分在径向方向上朝向所述外环(2)、内环(3)、或所述分离元件(7)中的至少一个延伸。
3.根据权利要求1所述的环形的滚子轴承(1)，
-其中所述分离元件(7)是环。
4.根据前述权利要求1-3的任一项所述的环形的滚子轴承(1)，
-其中所述外环(2)、内环(3)或分离元件(7)中的至少一个提供在所述外环(2)、内环(3)或分离元件(7)的圆周方向上延伸的至少一个表面(8)，其中所述表面(8)用来能够接收所述设备(6)从而轴向地引导所述滚子元件(4)。
5.根据权利要求4所述的环形的滚子轴承(1)，
-其中所述至少一个表面(8)位于所述内环(3)和/或外环(2)的至少一个轴向端部上。
6.根据权利要求4所述的环形的滚子轴承(1)，
-其中所述至少一个表面(8)在它的轴向延伸部分上是：
-倾斜的、阶梯形的、凹形的或者凸形的。
7.根据权利要求4所述的环形的滚子轴承(1)，
-其中所述表面(8)具有低于0.20的摩擦系数，从而允许所述设备和所述表面之间光滑的滑动接触。
8.一种轴承装置，包括：
-根据前述权利要求的任一项所述的环形的滚子轴承(1)，
-轴(9)，其中所述滚子轴承(1)安装在所述轴(9)上，
-其中，所述轴(9)在操作期间用来在它的轴向方向上振荡，或者
-其中，所述轴(9)以(90-y)度的α角度定位，其中y在0和89之间，或者
-其中，所述滚子元件(4)在操作期间受到轴向力F。
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