CN108884863A - 轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种斜齿圆柱齿轮(2)的轴承装置。圆柱齿轮(2)抗扭地布置在传动轴(4)上。在此，传动轴(4)安置在两个锥形滑动轴承(6、8)中，其锥角不同。

Description

轴承装置

技术领域

本发明涉及一种斜齿圆柱齿轮的轴承装置。

背景技术

已知齿轮配备有斜齿部，以提高载荷能力和平滑度。斜齿部使得轴向力作用在与第二齿轮啮合的齿轮上。在斜齿行星齿轮的情况中，其不仅与空心轮啮合而且还与太阳轮咬合，由两个相反的啮合的轴向力大致相互补偿，因此在行星齿轮上作用的总轴向力不会太大。因此，在许多情况下，通过导向盘的对行星齿轮的不需要产生太多耗费的轴向引导就足够了。

然而，在斜齿圆柱齿轮仅与一个齿轮啮合的情况中，反而产生更强的轴向力。除了在制造中高耗费的人字齿轮铣齿之外，在圆柱齿轮中出现的这种轴向力迄今由推轴承和压力梳与径向轴承的组合来承受，参见例如，EP 1 110 013 B1(ZF Friedrichshafen AG)27.06.2001和EP 0 021 223 B1( Renk AG)11.01.1984。然而，这种装置需要紧邻齿轮的空间，从而限制了结构设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的斜齿圆柱齿轮的轴承装置。

该目的通过具有权利要求1所述特征的轴承装置来实现。该目的还通过具有这种轴承装置的传动装置实现。优选地在此涉及工业或WKA传动装置(WKA＝风力发电机)。此外，本发明通过具有这种轴承装置的传动装置实现。

本发明涉及一种斜齿圆柱齿轮的轴承装置。圆柱齿轮抗扭地安装在传动轴上。在此，圆柱齿轮可以通过力配合、形状配合或材料配合的连接布置在轴上。圆柱齿轮和轴也可以一体地构成。圆柱齿轮与轴的连接的设计方案不限于所提到的可能性。

传动轴是承载圆柱齿轮的轴并且能够绕其纵向轴线旋转地安装的轴。由于圆柱齿轮在传动轴上抗扭的布置引起圆柱齿轮的旋转强制传动轴的旋转。传动轴安置在两个锥形滑动轴承中。锥形滑动轴承也称为圆锥滑动轴承。除了两个锥形滑动轴承外，还可以有其他、特别是锥形滑动轴承、用于安置传动轴的轴承；但是至少有两个锥形滑动轴承用于安置传动轴。通过对传动轴的安置，传动轴和圆柱齿轮能够相对于固定的传动壳体的旋转。用于安置传动轴的常用轴承是滚动轴承和滑动轴承。

根据本发明，传动轴的至少两个轴承设计为锥形滑动轴承。这里的优点是，作用在传动轴上的轴向和径向力分布在两个滑动轴承上；由此减少了对每个轴承的负荷。在斜齿圆柱齿轮的第一旋转方向的情况中，传动轴被压向第一方向，其中，在斜齿圆柱齿轮的与第一旋转方向相反的第二旋转方向的情况中，例如在传动装置的反向运行中，传动轴被压向与第一方向相反的第二方向。因此，在圆柱齿轮的两个旋转方向上，传动轴的轴向力由锥形滑动轴承承受。

根据本发明，两个锥形滑动轴承的锥角是不同的。滑动轴承的锥角是沿着滑动表面的切线和滑动轴承的滑动轴承套的旋转对称轴、也就是纵轴之间存在的两个角度中较小的角度；有两种边界情况，在其中锥角为0度或90度。根据本发明，两个锥形滑动轴承的锥角差异大于滑动轴承锥角的制造公差。另外，在此锥形滑动轴承的方向是无关紧要的；换句话说，滑动轴承的锥角始终具有值范围[0°；90°]。

两个锥形滑动轴承的锥角不同的特征具有以下优点，即两个轴承区域中的不同轴倾斜位置可以相对于两个锥形滑动轴承具有相同锥角时可更好地校准。

因此，本发明基于使用锥形滑动轴承的想法，该锥形滑动轴承能够消散轴向力和径向力。作用在齿轮上的轴向力根据齿轮的旋转方向沿一定方向推动传动轴。优选地，锥形滑动轴承布置成使得内轴承套筒的锥形端部指向轴向力的方向。以这种方式，锥形轴承套筒压入彼此，使得滑动轴承不能移出。在此，通过锥形外轴承套筒相对于内轴承套筒的轴向校正能够以简单的方式调整径向轴承间隙。

此外，可调轴承装置具有简单的结构，适合插入式装配。利用本发明，可以省去大面积止推轴承的使用，缩短轴承装置的轴向空间。

根据本发明，通过滑动轴承的锥形滑动表面以简单的方式承受在圆柱齿轮中产生的轴向力。

与具有滚动轴承的轴承装置相比，根据本发明的具有滑动轴承的轴承装置具有较小的重量并且占据较小的空间。

由于圆柱齿轮将扭矩传递到轴，圆柱齿轮抗扭地布置在传动轴上，并且在圆柱齿轮和传动轴之间的至少一个锥形滑动轴承的布置是不可能的。相反，锥形滑动轴承分别布置在传动轴上的圆柱齿轮的端面上，换句话说：滑动轴承轴向地位于齿的旁边而不是径向地位于齿的下方。这具有的优点是，与柱形滑动轴承相比必须具有增大的外径的锥形滑动轴承，而不会引起圆柱齿轮直径的不利增加。因此，利用根据本发明的轴承装置，可以实现具有相对小的外径的行星齿轮，也就是说，可以实现具有高功率密度和低重量的传动装置的目标。

在滑动轴承润滑腔的区域中，由于润滑腔是对汇聚的润滑间隙的几何干扰，因此不会形成流体动力支持的润滑膜。因此，在滑动轴承中通常将润滑腔布置在滑动轴承的对此出现集中载荷的部件上；在这种情况中，润滑腔可以在周向方向上固定地定位在滑动轴承的载荷范围之外的位置上，即，流体动力的润滑间隙之外并且不会对滑动系统造成任何干扰。出于这个原因，通常尝试避免在作用有轴向载荷的部件上布置润滑腔。

传递到当前轴承装置上意味着，润滑腔并不布置在滑动轴承的与轴一起旋转的部件上，而是布置在相对于轴部件静止的部件上。在这方面，本轴承装置与行星齿轮装置的滑动轴承装置的不同之处在于，在行星齿轮装置的情况中，润滑腔布置在行星轴上：行星齿轮围绕与之相对静止的轴线旋转，因此在行星轴上作用有集中载荷，并且润滑腔定位在行星轴上。

为了阻止润滑腔旋转进入到具有承载的润滑间隙的载荷区中，在行星齿轮轴承装置的情况中，轴和所有装配到轴上的其他部件都被固定以防止旋转。相对地，在根据本发明的轴承装置中，出现对轴承装置的、安置由轴的固定壳体部分的集中载荷；因此不需要与轴一同旋转的轴承体的旋转锁定。然而，与轴一起旋转的轴承体的旋转锁定是有意义的，以便阻止在轴和轴上布置的轴承体之间的滑动以及由此导致的微动腐蚀的风险。例如对与轴一同旋转的轴承体的旋转锁定，例如由内轴承套筒，可以以如下的方式产生作用，即利用过盈制造的轴承套筒在其定位到传动轴上之后被收紧。

在从属权利要求中给出了本发明的有利实施例和改进方案。

根据本发明的一个优选的设计方案，锥形滑动轴承中的至少一个包括内轴承套筒和外轴承套筒，在它们之间具有润滑间隙。在此，内轴承套筒布置在传动轴上，并且在内轴承套筒的径向外周面上形成锥形滑动表面。外轴承套筒是对应于内轴承套筒形成的，从而在两个轴承套筒之间形成润滑间隙。有利的是，通过改变外轴承套筒相对于传动壳体的轴向位置可以调整润滑间隙的高度。为了增加滑动轴承的承载能力所需要的是，在考虑所有参与部件的热膨胀的情况下，能够设定匹配应用情况、精确的、尽可能小的轴承间隙。在反向扭矩出现时，必须将轴向位移保持得较低。

根据本发明的一个优选的设计方案，在至少一个锥形滑动轴承的情况中，内轴承套筒的锥角和外轴承套筒的锥角是不同的。滑动轴承套筒的锥角是沿着滑动表面的切线与滑动轴承套筒的旋转对称轴、即纵轴之间存在的角度。由于两个套筒的锥角不同，可以补偿传动轴相对于传动装置壳体在载荷下可能发生的倾斜，以防止在轴承中的边缘安置，类似于滑动轴承中的几何校正。因此，轴承套筒的不同锥角用于补偿传动轴的形变和倾斜位置。

根据本发明的一个优选的设计方案，轴承装置实施为回转轴承，即，布置在圆柱齿轮的同一端侧上的两个滑动轴承呈O形地布置。由于回转轴承是一种相对于轴的倾斜位置特别稳定的轴承，因此可以省去轴的另外的安置，因此尤其地实现了对轴的浮动安置。

根据本发明的一个优选的设计方案，两个锥形滑动轴承并排布置在圆柱齿轮的同一侧上，并且两个锥形滑动轴承的锥形端部指向彼此。这里的优点在于，布置成O形布置的滑动轴承可以承受在传动轴的两个方向上的轴向力。因此，两个滑动轴承中的第一个可以在正常运转中接收轴向力，而两个滑动轴承中的另一个可以在反向运转或制动载荷中接收轴向力。因此，轴向载荷在两个方向上接收，但是仅由一个轴承或轴承套接收。O形布置的轴承产生相对刚性的安置，其特别适合于接收力矩载荷。

根据本发明的一个优选的设计方案，两个锥形滑动轴承在轴向上间隔地布置。该轴向间隔可以优选地通过插入在内轴承套筒和/或外轴承套筒的收缩的端部之间的间隔环来实现。这里的优点是，保持了润滑间隙的最小高度。在此，通过间隔环实现向滑动轴承的润滑间隙输送润滑剂，例如借助于在传动轴的内部延伸的润滑剂输送通道。因此，可以引导润滑剂沿传动轴到间隔环并且从那里再到润滑间隙中。

根据本发明的一个优选的设计方案，两个锥形滑动轴承布置在圆柱齿轮的两侧，并且使两个锥形滑动轴承的锥形端部彼此背离。换句话说，第一滑动轴承布置在圆柱齿轮的第一端面上，第二滑动轴承布置在圆柱齿轮的相对置的端面上。这里的优点在于，布置成X形布置的滑动轴承可以接收传动轴的两个方向上的轴向力。因此，两个滑动轴承中的第一个可以在正常操作中接收轴向力，而两个滑动轴承中的另一个可以在反向运转或制动载荷中接收轴向力。因此，轴向载荷在两个方向上被接收，但仅由一个轴承或轴承套接收。

根据本发明的一个优选的设计方案，至少一个锥形滑动轴承具有校准装置，用于在轴向方向上校正外轴承套筒，以在限定的高度内调整滑动轴承的润滑间隙。这里的优点是能够调整润滑间隙的限定高度。滑动轴承的对应的轴承套筒的滑动表面之间的润滑间隙的最佳高度是轴承装置可靠运行的基本先决条件。

根据本发明的一个优选的设计方案，恰一个滑动轴承是可调节的，而其他滑动轴承的外轴承套筒具有轴向固定位置。这里的优点是可以通过在一个滑动轴承上的校正来进行对润滑间隙在限定的高度内的校准。

根据本发明的一个优选的设计方案，锥形滑动轴承中的至少一个在滑动轴承相对于传动轴固定的元件中具有润滑剂输送装置。润滑剂输送装置可包括穿过传动装置壳体或在传动装置壳体中或沿传动装置壳体的润滑剂输送通道，以及用于将润滑剂分配到滑动间隙中的润滑剂腔。润滑腔布置在滑动轴承的围绕轴的、相对于轴固定的部件中，例如布置在外轴承套中。这里的优点在于，润滑剂输送装置通过传动装置的固定组件实现并且润滑剂腔布置在滑动轴承的加载有集中载荷的部件中。

根据本发明的一个优选的设计方案，传动装置具有轴承盖和/或壳体。在此，外轴承套筒是传动装置的轴承盖和壳体的组成部分。此外，轴承体中的至少一个也可以和轴一体地构成。在两种情况下都有利的是，传动装置的部件是一体的并且存在旋转锁定。

根据本发明的一个优选的设计方案，内轴承套筒由锥形轴肩代替。这里的优点是，在轴上可以省略锥套、即内轴承套筒，从而减小了径向空间。

附图说明

在下文中，将借助于附图参考若干实施例解释本发明。其分别示意性地示出而且不是按比例的

图1是以X形布置的所提出的滑动轴承；

图2是带有双锥形滑动轴承和柱形径向轴承的固定-松脱-轴承装置；

图3是校准装置；

图4是内轴承套；以及

图5是内轴承套筒的可选实施方案；

图6和7示出了本发明的另一设计方案；

图8是以X形布置的所提出的滑动轴承，具有明显不同的锥角；以及

图9示出了固定-松脱-轴承装置，其具有带有显著不同锥角的双锥形滑动轴承和柱形径向轴承。

具体实施方式

图1示出了可旋转地安置在传动装置壳体12中的传动轴4的截面，在该传动轴上抗扭地且不可轴向移动地安装有斜齿圆柱齿轮2。传动轴4在直接邻接圆柱齿轮2的两个端面出分别具有肩部14a、14b，其通过减小传动轴4的半径而形成。在由肩部14a、14b形成的轴肩中，在圆柱齿轮2的两侧上分别有锥形成型的内轴承套筒6a、8a抗扭地布置在传动轴4上。内轴承套筒6a、8a的旋转锁定如下地产生作用，即以过盈建立的轴承套筒与轴的配合，在套筒定位在传动轴上之后轴收缩。在此，设计为锥形的内轴承套筒6a、8a的收缩的端部彼此远离。

为了形成滑动表面，内轴承套6a、8a的、锥形成型的径向外周面覆盖有一层用于滑动轴承的轴承合金，其优选地由柔软的、相对容易磨损的金属，例如含铅合金制成。

在设计在传动装置壳体12中的轴承座中，固定地安装有外轴承套筒6b、8b，其是对应于布置在传动轴4上的内轴承套筒6a、8a而设计的。相应的内部轴承套筒6a、8a与在其间形成的润滑间隙9以及相应的外轴承套筒6b、8b形成了滑动轴承6、8。具有安装在其上的圆柱齿轮的传动轴4在图1所示的布置中安置在以X形布置的两个锥形滑动轴承6、8中。在此，在两个滑动轴承6、8中，分别在轴向方向上在外轴承套6b、8b的端面与传动装置壳体12的相应的邻靠的轴承座肩部之间安置有间隔环11，以用于调节轴承间隙。

两个锥形滑动轴承6、8的锥角选择为不同。在此，两个锥角之间的差值大于制造公差。由于锥角的制造公差为±0.01°，左锥形滑动轴承6的锥角为19.1°±0.01°，右锥形滑动轴承8的锥角为19.2°±0.01°。因此，两个滑动轴承6、8之间的最小差值是(19.2°-0.01°)-(19.1°+0.01°)＝0.08°，因此是制造公差0.01°的8倍。

图2示出了传动轴4的截面，其上抗扭地且不可轴向移动地布置有斜齿圆柱齿轮2，类似于图1中所示的传动轴。传动轴4在直接邻接的圆柱齿轮2的两个端面处分别具有肩部14，通过减小传动轴4的半径形成肩部14。

在由轴向右侧的肩部14b形成的轴肩中，第一内滑动轴承套筒6a抗扭地布置在传动轴4上。通过与第一内滑动轴承套筒6a间隔开的间隔环20，第二内滑动轴承套筒8a抗扭地布置在传动轴4上。在此，设计为锥形的内轴承套筒6a、8a的收缩的端部彼此相对。

邻接轴向左肩部14a处，传动轴安置在另一轴承10中，该轴承设计为非圆锥形的柱形径向滑动轴承或滚动轴承。

外轴承套筒6b、8b位于构成在传动装置壳体12中的轴承座中，它们是对应于布置在传动轴4上的两个内轴承套筒6a、8a而设计的。相应的内部轴承套筒6a、8a与在其间形成的润滑间隙9以及相应的外轴承套筒6b、8b形成滑动轴承6、8。带有布置在其上的圆柱齿轮的传动轴4因此在一个轴端部处安置在以O形布置的锥形滑动轴承6、8中，在另一个轴端部处安置在非锥形滑动轴承中或者滚动轴承中。在此，如在图1中所示的实施例中，两个锥形滑动轴承6、8的锥角选择为大小不同的。

以这种方式，可以实现传动轴4的固定-松脱安置。这在最大出现的热膨胀方面带来了优势，并因此在固定轴承的轴承宽度上在不同的运行温度下降低了轴承间隙的变化。

因为带有以O形布置地彼此相对指向的前端的圆锥轴承6、8设计为回转轴承，因此放弃在圆柱齿轮的另一端侧的另外的轴承10的这样的设计方案是可行的。

图3示出了图1中所示的锥形滑动轴承8的放大视图，其布置在传动轴4的右侧轴端部上。设置有用于在轴向方向上校正外轴承套筒8b的校准装置16、18，以便在限定的高度内调整滑动轴承8的润滑间隙9。

校准装置16、18包括校准螺栓18和支撑在传动装置壳体12处的支撑元件16，其中，校准螺栓18被引导穿过支撑元件16并被旋入到螺纹孔80中，其在轴向方向上被置入到外轴承套筒8b中。通过转动校准螺栓18，外轴承套筒8b可以在传动轴4的轴向方向上相对于传动装置壳体12移动。根据校准螺栓18的旋转方向得出位移方向，并因此减小或增大滑动轴承8的润滑间隙9的间隙高度。

图4示出了内轴承套筒8a的视图，其具有轴向孔81，用于容纳传动轴，并且在其外周边处具有锥形滑动表面82。

图5在有图1所示的锥形滑动轴承8的基础上示出了滑动轴承的替代设计方案，该锥形滑动轴承布置在传动轴4的右侧轴端部上。在此，内轴承套筒8a不设计为单独的部件，其被固定在轴4上。相反，内轴承套筒8a与传动轴4设计为一体式的，即通过传动轴4的锥形轴肩4a形成。

图6示出了一个外轴承套筒8b是壳体12的组成部分的设计方案，即与壳体12设计为一体式的。

图7示出了一个外轴承套筒8b是轴承盖13的组成部分的设计方案，即与轴承盖13设计为一体式的。

类似于图1，图8示出了以X形布置的所提出的滑动轴承。与图1中所示的实施例相比，在图8所示的轴承装置中，两个滑动轴承的锥角明显不同，即，用肉眼可以看出差别。两个锥角之间的差值大于与制造公差。由于锥角的制造公差为±0.01°，左锥形滑动轴承6锥角为5°±0.01°，右锥形滑动轴承8的锥角为19.2°±0.01°的锥角。

类似于图2，图9示出了具有双锥形滑动轴承和柱形径向轴承的固定-松脱轴承装置。与图2所示的实施例相比，在图9所示的轴承装置中，两个滑动轴承的锥角明显不同，即，用肉眼可以看出差别。两个锥角之间的差值大于与生产相关的公差。由于锥角的制造公差为±0.01°，那么左锥形滑动轴承6为5°±0.01°，右锥形滑动轴承8的锥角为19.2°±0.01°。

Claims (12)

1.一种斜齿圆柱齿轮(2)的轴承装置，所述斜齿圆柱齿轮抗扭地布置在传动轴(4)上，其中，所述传动轴(4)安置在两个锥形滑动轴承(6、8)中，其特征在于，两个所述锥形滑动轴承(6、8)的锥角是不同的。

2.根据权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述锥形滑动轴承(6、8)中的至少一个包括内轴承套筒(6a、8a)和外轴承套筒(6b、8b)，在所述内轴承套筒与所述外轴承套筒之间形成有润滑间隙(7、9)，其中，所述内轴承套筒(6a、8a)布置在所述传动轴(4)上，并且其中，在所述内轴承套筒(6a、8a)的径向外周面上形成有锥套滑动表面(82)，并且其中，所述外轴承套筒(6b、8b)相应地设计。

3.根据权利要求2所述的滑动轴承，其中，在所述锥形滑动轴承(6、8)中的至少一个中，所述内轴承套筒(6a、8a)的锥角和所述外轴承套筒(6b、8b)的锥角是不同的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述轴承装置实施为回转轴承。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，两个所述锥形滑动轴承(6、8)并排地布置在所述圆柱齿轮(2)的同一侧上，并且两个所述锥形滑动轴承(6、8)的收缩的端部彼此面对。

6.根据权利要求5所述的轴承装置，其中，两个所述锥形滑动轴承(6、8)轴向上间隔开地布置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，两个所述锥形滑动轴承(6、8)布置在所述圆柱齿轮(2)的每一侧上并且两个所述锥形滑动轴承(6、8)的收缩的端部彼此背离。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的轴承装置，其中，至少一个锥形滑动轴承(8)具有校准装置(16、18)，用于在轴向方向上校正所述外轴承套筒(8b)，以在限定的高度内调整所述滑动轴承(8)的润滑间隙(9)调整到上。

9.根据权利要求8所述的轴承装置，其中，恰一个滑动轴承(8)是能调整的，并且另外的滑动轴承(6)的所述外轴承套筒(6b)具有轴向固定的位置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，至少一个所述锥形滑动轴承(6、8)具有润滑剂输送装置，所述润滑剂输送装置位于该滑动轴承(6、8)的相对于所述传动轴(4)固定的元件中。

11.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置的传动装置。

12.一种传动装置，具有根据权利要求2至10中任一项所述的轴承装置以及轴承盖(13)和/或壳体(12)，其中，外轴承套筒(6b、8b)是所述轴承盖(13)或所述壳体(12)的组成部分。