CN106050929A - 轴承及轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种球面滚子轴承(1)，包括：外圈(2)，其具有至少一个内滚道(21)，内圈(3)，其具有第一和第二外滚道(31、32)，多个滚子元件(4)，其以第一和第二滚子列(41、42)布置在所述至少一个内滚道(21)和相应的第一和第二外滚道(31、32)之间，保持架(5)，用于引导和/或保持所述滚子元件(4)在所述第一和第二滚子列(41、42)中。所述保持架(5)具有多个保持架兜孔(51)，所述滚子元件(4)中的一个旨在位于每个保持架兜孔(51)中。所述轴承还具有特定的节圆直径(PCD)，并且所述保持架(5)是相对于所述节圆直径(PCD)定心的过节距滚子。另外，还公开了一种轴承装置。

Description

轴承及轴承装置
技术领域
根据第一方面，本发明涉及一种球面滚子轴承。根据第二方面，本发明涉及一种轴承装置。
背景技术
众所周知，球面滚子轴承能够承载径向和轴向载荷，并且还能够用于其错位。这些轴承在许多不同的应用中使用，尤其是用于更苛刻的应用，其中存在较大载荷并且还可能具有轴挠曲。球面滚子轴承可以得到有利使用的示例之一是在风力涡轮机应用中。这些轴承可以是合适的替代的领域的其他示例是在纸浆和造纸机、海洋应用、非公路应用中以及在采矿应用中。
存在若干种可用的不同设计。例如，存在包括梳形保持架的球面滚子轴承，而且还存在包括窗式保持架的轴承。此外，一些已知的设计包括导向环，其他轴承类型包括在内圈上的中间凸缘。不同的设计具有不同的优点，因此是有用的且适用于不同的需要。例如，轴承可优化用于不同的情况和环境，比如用于高速或低速应用，主要用于径向载荷，主要用于轴向载荷、大的轴挠曲等。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种至少减轻一些现有技术缺点的新的球面滚子轴承设计及轴承装置。此外，本发明的目的是提供一种球面滚子轴承设计，其对用于轴承的加载区相对于重力位于轴承的径向顶部区域的应用以及对大致水平的轴承装置是特别有利的。
这些目的已经通过如在独立权利要求中提出的特征来实现。本发明的有利实施例可以在从属权利要求中以及在下面的描述和附图中找到。
根据其第一方面，这些目的已通过一种球面滚子轴承来实现，包括：外圈，其具有至少一个内滚道，内圈，其具有第一和第二外滚道，多个滚子元件，其以第一和第二滚子列布置在所述至少一个内滚道和相应的第一和第二外滚道之间。此外，所述轴承包括保持架，用于引导和/或保持所述滚子元件在所述第一和第二滚子列中，所述保持架具有多个保持架兜孔，所述滚子元件中的一个旨在位于每个保持架兜孔中。所述轴承还具有特定的节圆直径，且所述保持架是相对于所述节圆直径定心的过节距(over-pitch)滚子。过节距是指滚子元件与保持架之间的接触将在从节圆直径沿径向向外的位置。此外，滚子定心是指保持架将由滚子元件定心，而不是由例如内圈或已知轴承设计常见做法的导向环。
对于本领域技术人员而言，轴承的节圆直径是熟知的。节圆直径可被定义为在轴承的轴向位置相交于轴承中的滚子元件的旋转轴线的直径。此外，词语轴向和径向本文件中被频繁地使用。如果没有另外说明，轴向方向被定义为平行于其旋转轴线的轴承的轴向方向、平行于其旋转轴线的内圈的轴向方向、平行于其旋转轴线的外圈的轴向方向以及平行于其旋转轴线的保持架的轴向方向。径向方向是垂直于相应轴向方向的方向。
采用轴承及其保持架的这种结构，本发明人已经认识到，这对于轴承的加载区在轴承的操作过程中位于相对于重力的轴承的径向顶部区域的应用将是有利和有用的。采用过节距滚子定心，保持架和滚子元件将在相对于重力的轴承的径向顶部区域彼此接触。这在当有径向荷载作用在与重力大致相反的方向上时的情况下又将导致保持架通过滚子的定心将发生在轴承的加载区中。加载区中的滚子处于轴承环之间的牢固位置，并且不会波动或挠曲，这将导致保持架将在轴承中表现得很稳定。
在本发明的实施例中，每个保持架兜孔还具有面向在相应的保持架兜孔中的滚子元件的轴向内轴向端面的保持架兜孔底部，并且其中，所述保持架兜孔底部布置成能够从所述节圆直径沿径向向外接触所述滚子元件。因此，用于保持架的滚子定心功能可以发生在保持架兜孔底部表面与位于相应保持架兜孔中的滚子元件的端面之间。
在本发明的实施例中，所述保持架兜孔底部进一步布置成在所述轴承的操作过程中能够接触位于与重力的方向大致相反的轴承的顶部区域中的滚子元件。此外，有利的是让接触发生在轴承的加载区，这在有径向载荷作用于轴承的径向顶部区域时将位于轴承的径向顶部区域。
在本发明的实施例中，用于所述第一和第二相应的滚子列的两个大致轴向相对的保持架兜孔底部相对倾斜，并且大致按照相应的第一和第二滚子列的接触角。采用这种设计，两个轴向相对的保持架兜孔底部将在相应的第一和第二滚子列中的滚子元件之间呈现楔形形状。这将导致在滚子与保持架之间的牢固而稳定的接触。
在本发明的实施例中，所述轴承沿轴向在所述第一和第二滚子列之间不具有任何隔离环(比如导向环)或中间凸缘。众所周知的是，沿轴向在轴承的两个滚子列之间使用导向环。当轴承在更高速的应用中使用时，导向环是特别有用的。此外，保持架通常定心于导向环上，这又与内圈接触。通过将导向环从轴承移除，将有更少的部件。这在成本方面当然是有利的，但也有可能导致更坚固的轴承设计，因为事实是在轴承中将有更少的部件。此外，拥有常用于现有技术设计的中间凸缘也是很昂贵的，因为制造包括中间凸缘的内圈将更加复杂。另外，中间凸缘的存在将导致更多的材料，从而导致更大的重量以及更高的材料成本。此外，本发明的设计将导致在第一和第二滚子列之间在保持架与内圈之间会有自由空间。这个空间可以用于润滑剂，比如润滑脂或油。这可能导致内圈的滚道与滚子元件之间的接触的润滑得到改善，因为润滑剂可被存储在这些接触区的附近。
在另一实施例中，用于引导滚子元件的隔离环或导向环沿轴向存在于第一和第二滚子列之间。在具有较高转速的应用中可能需要隔离环。例如，隔离环可以引导第一和第二滚子列中的滚子元件。
在本发明的实施例中，提出了一种球面滚子轴承，其中，所述多个保持架兜孔中的至少一个沿径向向外包围包含在其中的滚子，使得所述滚子元件将被限制从所述至少一个保持架兜孔沿径向向外移出。通过具有这样的设计，可以防止滚子元件从轴承脱落，例如在轴承的组装期间。在另一实施例中，所述内圈还在所述轴承的相对轴向侧上具有第一和第二轴向外侧区域，其中，相应的第一和第二轴向外侧区域具有相应的第一和第二侧凸缘。该侧凸缘可以进一步改善和防止滚子从轴承脱落。
在本发明的实施例中，所述保持架是梳状保持架(也称为四爪型保持架)。在实施例中，保持架由聚合物、金属比如黄铜、钢或铁、或者由本领域技术人员公认的任何其他合适的材料制成。
根据本发明的第二方面，这些目的通过用于有径向荷载作用在与重力大致相反的方向上的应用的轴承装置来实现的，其中，所述轴承装置包括根据本发明第一方面的轴承(1)。应注意的是，本发明第一方面的任何实施例适用于本发明第二方面的任何实施例，反之亦然。本发明人已经认识到，根据本发明第一方面的轴承设计对于轴承的加载区位于相对于重力的轴承的径向顶部区域的应用是特别有利的，这已经在上文中得到详细阐述。
对于本领域技术人员而言，其他实施例和对本文中在权利要求的范围之内提出的当前实施例的修改将是显而易见的。例如，本领域技术人员将理解并认识到，保持架兜孔的几何形状可不同地设计来仍达到相同的效果，即保持架将是定心的过节距滚子。
附图说明
下面参考附图，对本发明的示例性实施例进行更加详细地描述，其中：
图1示出了根据本发明实施例的轴承的剖视图。
图2示出了根据本发明实施例的轴承。
图3示出了根据本发明实施例的轴承的另一剖视图。
图4示出了根据本发明实施例的轴承的内圈的放大剖视图。
图5示出了根据本发明第二方面的轴承装置的剖视图。
附图示出了本发明的示意性示例性实施例，且因此不一定是按比例绘制的。应当理解的是，示出和描述的实施例是示例性的，且本发明并不限于这些实施例。还应当指出的是附图中的一些细节可能为了更好地描述和说明本发明而被夸大。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的球面滚子轴承1(剖视图)。轴承1包括具有一个内滚道21的外圈2、具有第一和第二外滚道31和32的内圈3、以第一和第二滚子列41和42布置在至少一个内滚道21和相应的第一和第二外滚道31和32之间的多个滚子元件4。此外，轴承1包括保持架5，用于引导和/或保持滚子元件4在第一和第二滚子列41和42中，保持架5具有多个保持架兜孔51，滚子元件4中的一个旨在位于每个保持架兜孔51中。轴承1还具有特定的节圆直径(PCD)，且保持架5是相对于节圆直径(PCD)定心的过节距滚子。过节距是指滚子元件4与保持架5之间的接触将在从节圆直径(PCD)沿径向向外的位置。此外，滚子定心是指保持架5将由滚子元件4定心，而不是由例如内圈或已知轴承设计常见做法的导向环。此外，在该图中，可以看出，轴承受到重力g并且受到在与重力g大致相反的方向上作用的径向力Fr影响。保持架5的滚子定心发生在轴承的径向顶部区域中的接触点C，其也沿径向位于节圆直径(PCD)上方。如可以在该图中进一步看出，轴承具有特定的轴承间隙，其可在轴承1的底部区域中看出，因为滚子元件4不与或几乎不与内圈3接触(在此视图中被夸大)。由于滚道21的球面形状，滚子元件4将在底部区域力求朝向彼此轴向向内移动。
在图2中可以更清楚地看出，保持架5与滚子元件4之间的接触C将发生在节圆直径(PCD)的径向外侧。在该图和实施例中，还可以看到外圈2、内圈3。另外，示出了作用在轴承1的顶部区域的加载区L。加载区L位于重力g的相反侧上。
图3示出了根据本发明实施例的轴承1的另一剖视图。轴承1包括具有一个内滚道21的外圈2、具有第一和第二外滚道31和32的内圈3、以第一和第二滚子列41和42布置在至少一个内滚道21和相应的第一和第二外滚道31和32之间的多个滚子元件4。此外，轴承1包括保持架5，用于引导和/或保持滚子元件4在第一和第二滚子列41和42中，保持架5具有多个保持架兜孔51，滚子元件4中的一个旨在位于每个保持架兜孔51中。轴承1还具有特定的节圆直径(PCD)，且保持架5是相对于节圆直径(PCD)定心的过节距滚子。此外，在本实施例中，可以看出，保持架兜孔51具有的保持架底部511位于保持架兜孔51的轴向内侧上并且其面向在相应的第一和第二滚子列41和42中的滚子元件4的轴向内轴向侧面。保持架5将接触在保持架兜孔底部511的滚子元件4的轴向侧面。另外，保持架兜孔底部511是倾斜的，并且与第一和第二滚子列41和42的接触角大致一致。由于这个原因，两个相对定位的保持架兜孔底部511将成形为楔形。这将导致保持架5将由于重力g而在滚子元件4的轴向侧面上“下落”。
图4示出了根据本发明实施例的轴承1的剖视图的一部分。在此视图中，可以看出内圈3的一部分、保持架5、滚子4以及内圈3的侧凸缘33。此外，在这里还可以看出，保持架兜孔51向外包围滚子，使得滚子4将不能从保持架兜孔51沿径向向外移出。这已经通过具有在保持架兜孔51中的弯曲轮廓来完成，从而使得滚子4将最终接触保持架兜孔51的接触部512。此外，侧凸缘33将防止滚子4从轴承1沿轴向脱落。这将导致滚子4将自包含在轴承1中。因此，就没有必要例如具有窗式保持架。滚子4将仍不能在任何时间从轴承脱落。这是有利的，特别是出于安全原因。
图5示出了根据本发明第二方面的实施例的轴承装置10的剖视图。装置10包括根据本发明第一方面的轴承1和轴6。此外，在这个例子中还可以看出，力Fr作用于轴承1。力Fr沿与重力g的相反方向作用于轴承1的顶部区域上。轴承1具有外圈2和内圈3、以及具有滚子元件4的第一和第二滚子列41和42。在该图中可以看出，在保持架5与在力Fr作用的轴承的顶部区域中的滚子元件4之间具有接触C。此外，该接触径向地发生在节圆直径的上方。

Claims (10)

1.一种球面滚子轴承(1)，包括：
-外圈(2)，其具有至少一个内滚道(21)，
-内圈(3)，其具有第一和第二外滚道(31、32)，
-多个滚子元件(4)，其以第一和第二滚子列(41、42)布置在所述至少一个内滚道(21)和相应的第一和第二外滚道(31、32)之间，
-保持架(5)，用于引导和/或保持所述滚子元件(4)在所述第一和第二滚子列(41、42)中，所述保持架(5)具有多个保持架兜孔(51)，所述滚子元件(4)中的一个旨在位于每个保持架兜孔(51)中，
-所述轴承还具有特定的节圆直径(PCD)，
-其特征在于，
-所述保持架(5)是相对于所述节圆直径(PCD)定心的过节距滚子。
2.根据权利要求1所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，所述保持架(5)在所述轴承(1)的操作过程中被进一步布置成接触位于与重力的方向大致相反的轴承(1)的顶部区域中的滚子元件(4)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，每个保持架兜孔(51)还具有面向在相应的保持架兜孔(51)中的滚子元件(4)的轴向内轴向端面的保持架兜孔底部(511)，并且其中所述保持架兜孔底部(511)布置成能够从所述节圆直径(PCD)沿径向向外接触所述滚子元件(4)。
4.根据权利要求3所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，所述保持架兜孔底部(511)进一步布置成在所述轴承(1)的操作过程中能够接触位于与重力的方向大致相反的轴承(1)的顶部区域中的滚子元件(4)。
5.根据权利要求3或4所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，用于所述第一和第二相应的滚子列(41、42)的两个大致轴向相对的保持架兜孔底部(511)相对倾斜，并且大致按照相应的第一和第二滚子列(41、42)的接触角。
6.根据前述权利要求中任一项所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，所述轴承(1)沿轴向在所述第一和第二滚子列(41、42)之间还不具有任何隔离环或中间凸缘。
7.根据前述权利要求中任一项所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，所述多个保持架兜孔(51)中的至少一个沿径向向外包围包含在其中的滚子元件，使得所述滚子元件将被限制从所述至少一个保持架兜孔(51)沿径向向外移出。
8.根据前述权利要求中任一项所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，所述内圈(3)还在所述轴承(1)的相对轴向侧上具有第一和第二轴向外侧区域，其中，相应的第一和第二轴向外侧区域具有相应的第一(33)和第二侧凸缘。
9.根据前述权利要求中任一项所述的球面滚子轴承(1)，
-其中，所述保持架(5)是梳状保持架。
10.一种用于有径向载荷作用在与重力大致相反的方向上的应用的轴承装置，
-其中，所述轴承装置包括根据权利要求1-9中任一项所述的轴承(1)。
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