CN109751338A - 支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件 - Google Patents

支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件 Download PDF

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Abstract

一种滚子轴承(10)，具有可旋转的第一圈(12)和不可旋转的第二圈(14)，它们同心地布置，所述第一圈(12)具有周向槽(16)，所述周向槽(16)朝向不可旋转的第二圈(14)开口，所述周向槽(16)内布置有突出元件(18)，在其间布置有单个径向滚子轴承(20)和两个轴向滚子轴承(22、24)，这两个轴向滚子轴承(22、24)分别在所述突出元件(18)的相反向的径向面(18b、18c)上沿轴向间隔开。所述滚子轴承包括多个沿周向间隔开的凸轮从动件(30)，所述凸轮从动件(30)固定于所述可旋转的第一圈(12)。

Description

支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件
技术领域
本发明涉及滚动轴承的领域，所述滚动轴承用于吸收轴向力和径向力、并具有绕着沿轴向延伸的旋转轴线同心地布置的第一轴承圈和第二轴承圈。
更具体地，本发明涉及大直径圆柱滚子轴承的领域，尤其是那些用于隧道掘进机中的那些(大直径圆柱滚子轴承)，或者用于防御领域(诸如雷达)、烧炭(char)或挖掘机应用。大直径滚子轴承还可以用于将转子叶片安装在风力涡轮机上。
背景技术
大直径滚动轴承通常包括：两个同心的内圈和外圈，以及轴承组件，其中所述轴承组件包括两列轴向轴承滚子和一列径向轴承滚子。这种滚动轴承通常在轴向和径向这两者上受到载荷，通常是相对强的载荷。
根据(depending on)圆柱滚子轴承的使用(/用途)，可能产生相当大的力，这可能引起轴承(尤其是旋转的圈)变形，在某些情况下导致圈的局部分离。
可以参照文献EP 2 092 204 B1，该文献描述了一种圆柱滚子轴承，其具有相对的两列径向圆柱滚子和相对的两列轴向圆柱滚子，其以如下方式布置成：围绕旋转圈的鼻环(nose ring)。
然而，这种滚子轴承的径向尺寸增加得相当大。此外，无法在不进行重大修改的情况下在现有结构上添加第四列圆柱滚子。
发明内容
本发明的一个目的是克服这些缺点。
本发明的一个特别目的是提供(这样)一种滚动轴承，该滚动轴承能够吸收轴向载荷和径向载荷以及支撑可能在高径向载荷下发生的径向变形，同时尤其在径向上是紧凑的。
在一个实施方式中，滚子轴承包括可旋转的第一圈和不可旋转的第二圈，它们(/第一圈和第二圈)绕着沿轴向延伸的第一旋转轴线同心地布置，所述可旋转的第一圈被构造成相对于所述不可旋转的第二圈围绕所述第一旋转轴线旋转。
所述可旋转的第一圈包括周向槽，所述周向槽朝向不可旋转的第二圈沿径向开口，所述周向槽内布置有所述不可旋转的第二圈的朝向可旋转的第一圈延伸的突出元件或凸角(lobe)。
在所述突出元件与所述周向槽之间布置有：至少一个径向滚子轴承，所述径向滚子轴承具有：一列径向圆柱滚子，所述径向圆柱滚子的旋转轴线与滚子轴承的旋转轴线平行；和至少两个轴向滚子轴承，各轴向滚子轴承具有一列轴向圆柱滚子，所述轴向圆柱滚子分别在所述突出元件的相反向的径向面上沿轴向间隔开。
所述滚子轴承还包括多个沿周向间隔开的凸轮从动件，所述凸轮从动件可旋转地固定于所述可旋转的第一圈。
在可旋转的圈(发生)径向变形的情况下，所述凸轮从动件与周围的壳体(surrounding housing)径向接触，避免了可旋转的圈沿向外方向与不可旋转的圈局部分离。
在另一个实施方式中，所述滚子轴承还包括轴向凸出部，所述轴向凸出部朝向所述可旋转的圈延伸并与所述凸轮从动件的外环的外圆柱表面分离开(了)径向间隙，所述径向间隙被以如下方式构造：使得所述凸轮从动件在导致可旋转的第一圈变形的所述滚子轴承的径向载荷下与所述凸出部径向接触。
因此，所述凸轮从动件被构造成支撑所述可旋转的圈的径向变形。
由于(有)凸轮从动件和轴向凸出部，(因此)可旋转的圈(在本情况下为可旋转的圈)不能在可旋转的圈发生变形的情况下沿向外方向与不可旋转的圈局部分离。
在无载荷的条件下，在轴向凸出部与凸轮从动件的外环的外圆柱表面之间存在有径向间隙；因此，不与所述凸出部径向接触。
在有载荷的条件下，凸轮从动件的外环的外圆柱表面与所述凸出部径向接触。
考虑到凸轮从动件的各螺柱的外圆柱表面作为滚针滚子用的滚道，所述滚道的轴线与轴向凸出部的滚道的轴线相比偏移(offset)。
有利的是，各凸轮从动件包括外环和形成内环的螺柱，所述外环和所述形成内环的螺柱绕着与所述第一旋转轴线偏离的、沿轴向延伸的第二旋转轴线同心地布置。各凸轮从动件还包括一组滚针滚子，所述滚针滚子设置在对应的所述外环的内圆柱表面的滚道与所述螺柱的外圆柱表面的滚道之间。
如此所述外环不与螺柱直接接触，这是因为与所述外环相比可运动的(mobile)滚针滚子被布置在所述外环与所述螺柱之间。
螺柱固定在可旋转的第一圈中，尤其是(固定)在下径向表面上。
例如，凸轮从动件布置在可旋转的圈的至少一个周向部分上，尤其是(布置)在更加(/更易)受到径向变形的部分上。例如，可旋转的圈的所述周向部分被包括在15°至120°之间，例如等于90°。
作为另一种选择，凸轮从动件可以布置在可旋转的圈的整个圆周上。
所述可旋转的圈例如在轴向上(被)分成至少两个部分，(即为)支撑部分和保持部分，其中所述凸轮从动件固定于所述支撑部分，所述保持部分固定于所述支撑部分并且被适配成在与所述凸轮从动件相反向的一侧固定于旋转(的)组成部件。
在一个实施方式中，可旋转的第一圈是外圈，不可旋转的第二圈是内圈。
作为另一种选择，可旋转的第一圈可以是内圈，而不可旋转的第二圈可以是外圈。
在可旋转的第一圈是外圈的情况下，周向槽朝向不可旋转的第二圈和旋转轴线沿径向向内开口。
在一个实施方式中，所述不可旋转的圈包括所述轴向凸出部，所述轴向凸出部朝向所述可旋转的圈延伸并与所述凸轮从动件的外环的外圆柱表面分离开(有)径向间隙。
所述不可旋转的圈例如在轴向上分成：第一部分，其形成齿圈，和第二部分，其被适配成固定于不旋转的组成部件，所述第二部分具有轴向凸出部。
滚子例如布置在槽的凹陷部中。作为另一种选择，相应的凹陷部还可以设置在突出元件的端面中。径向圆柱滚子在分别设置在槽和突出元件上的滚道之间滚动。径向滚子轴承的旋转轴线与所述旋转轴线同轴。
第一轴向滚子轴承的圆柱滚子具有与滚子轴承的旋转轴线垂直的旋转轴线。各第一轴向圆柱滚子的外圆柱表面在分别设置在槽和突出元件上的滚道之间滚动。第二轴向滚子轴承的圆柱滚子具有与滚子轴承的旋转轴线垂直的旋转轴线。各第二轴向圆柱滚子的外圆柱表面在分别设置在槽和突出元件上的滚道之间滚动。
根据另一方面，本发明涉及一种旋转组件，包括旋转的组成部件、不旋转的组成部件和如上所述的滚子轴承。
根据另一方面，本发明涉及一种旋转组件，包括旋转的组成部件、不旋转的组成部件和滚子轴承，所述滚子轴承包括可旋转的第一圈和不可旋转的第二圈，它们绕着沿轴向延伸的第一旋转轴线同心地布置，所述可旋转的第一圈被构造成相对于所述不可旋转的第二圈围绕所述第一旋转轴线旋转。所述可旋转的第一圈包括周向槽，所述周向槽朝向不可旋转的第二圈沿径向开口，所述周向槽内布置有朝向可旋转的第一圈延伸的突出元件或凸角。在所述突出元件与所述周向槽之间布置有：单个的径向滚子轴承，所述径向滚子轴承具有一列径向圆柱滚子，所述径向圆柱滚子的旋转轴线与滚子轴承的旋转轴线平行；和两个轴向滚子轴承，各轴向滚子轴承具有一列轴向圆柱滚子，所述轴向圆柱滚子分别在所述突出元件的相反向的径向面上沿轴向间隔开。所述滚子轴承还包括多个沿周向间隔开的凸轮从动件，所述凸轮从动件可旋转地固定于所述可旋转的第一圈，并且，所述滚子轴承还包括轴向凸出部，所述轴向凸出部朝向所述可旋转的圈延伸并与所述凸轮从动件的外环的外圆柱表面分离开径向间隙，所述凸轮从动件被构造成在导致可旋转的圈(尤其是支撑部分)径向变形的所述滚子轴承的径向载荷下与所述凸出部径向接触。
所述不可旋转的圈是固定于所述不旋转的组成部件的单个齿圈，所述不旋转的组成部件包括轴向凸出部。
附图说明
通过研究以非限制性示例的方式给出并由附图图示出的具体实施方式的详细说明，将更好地理解本发明及其优点，在附图中：
-图1是根据本发明的第一实施方式的具有滚子轴承的旋转组件的局部截面图；
-图2是滚子轴承的沿着图1的线II-II截取的示意截面图；以及
-图3是根据本发明的第二实施方式的具有滚子轴承的旋转组件的局部截面图。
具体实施方式
在图1和图2中示出了旋转组件1的第一实施方式，所述组件例如可以用于隧道掘进机、油泵装置或使用大直径滚动轴承的任何其它应用。
旋转组件1包括滚子轴承(/滚动轴承)10，滚子轴承10具有可旋转的第一圈12和不可旋转的第二圈14，它们绕着沿轴向延伸(running)的第一旋转轴线X-X’同心地布置。所述可旋转的第一圈12被构造成相对于所述不可旋转的第二圈14围绕所述旋转轴线X-X’旋转。
如图所示，可旋转的第一圈12是旋转组件的外圈，而不可旋转的第二圈14是滚子轴承10的内圈。作为另一种选择，可旋转的第一圈可以是旋转组件的内圈，而不可旋转的第二圈可以是旋转组件的外圈。
可旋转的第一圈12具有周向槽16，周向槽16朝向不可旋转的第二圈14和旋转轴线沿径向向内开口。
不可旋转的第二圈14包括突出元件或凸角(lobe)18，突出元件或凸角18朝向可旋转的第一圈12延伸并且布置在可旋转的第一圈12的所述周向槽16中。
在凸角18与槽16之间，布置有单个的径向滚子轴承20，径向滚子轴承20具有一列径向圆柱滚子20a，其中径向圆柱滚子20a的旋转轴线X1-X1’与滚子轴承10的第一旋转轴线X-X’平行。在本情况下，滚子布置在槽16的凹陷部16a中。作为另一种选择，相应的凹陷部还可以设置在凸角18的端面18a中。径向滚子20a在分别设置在槽16和凸角18上的滚道16a、18a之间滚动。径向滚子轴承20的旋转轴线与旋转轴线X-X’同轴。凸角18的端面18a形成径向滚子20a用的滚道。
两个轴向滚子轴承22、24各自具有一列轴向圆柱滚子22a、24a，轴向圆柱滚子22a、24a分别在凸角18的相反向的径向面18b、18c上沿轴向间隔开。
第一轴向滚子轴承22的圆柱滚子22a具有与滚子轴承10的旋转轴线X-X’垂直的旋转轴线Y1-Y1’。各第一轴向圆柱滚子22a的外圆柱表面在分别设置在槽16和凸角18上的滚道16b、18b之间滚动。凸角18的第一径向面18b形成第一轴向圆柱滚子22a用的滚道。第二轴向滚子轴承24的圆柱滚子24a具有与滚子轴承10的旋转轴线X-X’垂直的旋转轴线Y2-Y2’。各第二轴向圆柱滚子24a的外圆柱表面在分别设置在槽16和凸角18上的滚道16c、18c之间滚动。凸角18的第二径向面18c形成第二轴向圆柱滚子24a用的滚道。
滚子轴承10包括固定于可旋转的第一圈12的多个在周向上间隔开的凸轮从动件(cam followers)30。各凸轮从动件30包括外环32和形成内环的螺柱34，外环32和形成内环的螺柱34绕着与滚子轴承10的旋转轴线X-X’平行的、沿轴向延伸的旋转轴线X2-X2’同心地布置。一组滚针滚子36设置在外环32的内圆柱表面和螺柱34的外圆柱表面的对应的滚道32a、34a之间。螺柱34固定在可旋转的第一圈12中，尤其是(固定)在下径向表面16d上。如此所述外环32不与螺柱34直接接触，这是因为与所述外环相比可运动的(mobile)滚针滚子36被布置在所述外环32与所述螺柱34之间。
考虑到凸轮从动件30的各螺柱34的外圆柱表面34a作为滚针滚子36用的滚道，所述滚道的轴线X2-X2’与轴向凸出部14c的滚道14d的轴线相比(有)偏移(offset)。
从能够在图2中看到的，凸轮从动件30布置在可旋转的圈12的至少一个周向部分上，尤其是(布置)在更加(/更易)受到径向变形的部分上。作为非限制性示例，可旋转的圈的所述周向部分等于100°并且包括七个间隔开的凸轮从动件30。
作为另一种选择，凸轮从动件30可以布置在可旋转的圈的被包括在15°至120°之间的周向部分上或者在可旋转的圈12的整个圆周上。
如图1所示，可旋转的圈12在轴向上(被)分成两个部分12a、12b，(即)支撑部分12a和保持部分12b，(其中)凸轮从动件30可旋转地固定于支撑部分12a，保持部分12b在一端固定于支撑部分12a、在相反向的一端(位于与凸轮从动件30相反向的一侧)固定于旋转(的)组成部件38。
在本实施方式中，不可旋转的圈14也被在轴向上分成：形成齿圈的第一部分14a和固定于固定(的)组成部件39的第二部分14b。
第二部分14b包括轴向凸出部14c，轴向凸出部14c朝向可旋转的圈12延伸，并且在可旋转的圈12的(/发生)径向变形的情况下，凸轮从动件30的外环32的外圆柱表面32b(沿)径向支承(bears)在轴向凸出部14c上。
在没有载荷的条件下，在轴向凸出部14c与凸轮从动件30的外环32的外圆柱表面32b之间存在(有)径向间隙ΔJR；因此，不与所述凸出部14c径向接触。
在有载荷的条件下，(所述载荷)诸如导致可旋转的圈(尤其是支撑部分)(发生)径向变形的滚子轴承的径向载荷，凸轮从动件30的外环32的外圆柱表面32b与所述凸出部14c的轴向表面14d径向接触。
如图3所示，在图3中相同的元件具有相同的附图标记，与图1的实施方式的不同之处仅在于以下事实：不可旋转的圈14在单件式(/一体式)齿圈14a中，齿圈14a固定于固定的/不可旋转的组成部件39，该组成部件39具有轴向凸出部39a，所述轴向凸出部39a朝向可旋转的圈12延伸，并且凸轮从动件的外环在可旋转的圈12的(/发生)径向变形的情况下(沿)径向支承(bears)在轴向凸出部39a上。
由于有凸轮从动件，因此在导致外圈径向变形的径向载荷的情况下，可旋转的圈(在本情况下为外圈)不能沿向外方向与不可旋转的圈局部分离。

Claims (10)

1.一种滚子轴承(10)，具有可旋转的第一圈(12)和不可旋转的第二圈(14)，它们绕着沿轴向延伸的第一旋转轴线(X-X’)同心地布置，所述可旋转的第一圈(12)被构造成相对于所述不可旋转的第二圈(14)围绕所述第一旋转轴线(X-X’)旋转，所述可旋转的第一圈(12)具有周向槽(16)，所述周向槽(16)朝向不可旋转的第二圈(14)沿径向开口，所述周向槽(16)内布置有所述不可旋转的第二圈(14)的朝向可旋转的第一圈(12)延伸的突出元件(18)，在所述突出元件(18)与所述周向槽(16)之间布置有：至少一个径向滚子轴承(20)，所述径向滚子轴承(20)具有一列径向圆柱滚子(20a)；和至少两个轴向滚子轴承(22、24)，各轴向滚子轴承具有一列轴向圆柱滚子(22a、24a)，所述轴向圆柱滚子分别在所述突出元件(18)的相反向的径向面(18b、18c)上沿轴向间隔开，
其特征在于，所述滚子轴承包括多个沿周向间隔开的凸轮从动件(30)，所述凸轮从动件(30)可旋转地固定于所述可旋转的第一圈(12)。
2.根据权利要求1所述的滚子轴承(10)，其特征在于，所述滚子轴承包括轴向凸出部(14c、39a)，所述轴向凸出部(14c、39a)朝向所述可旋转的圈(12)延伸并与所述凸轮从动件(30)的外圆柱表面(32b)分离开径向间隙(ΔJR)，所述径向间隙被以如下方式构造：使得所述凸轮从动件(30)在导致所述可旋转的第一圈变形的所述滚子轴承的径向载荷下与所述凸出部(14c、39a)径向接触。
3.根据权利要求1或2所述的滚子轴承，其特征在于，各凸轮从动件(30)包括外环(32)和形成内环的螺柱(34)，所述外环(32)和所述形成内环的螺柱(34)绕着与所述第一旋转轴线(X-X’)偏离的、沿轴向延伸的第二旋转轴线(X2-X2’)同心地布置，各凸轮从动件(30)还包括一组滚针滚子(36)，所述滚针滚子(36)设置在对应的所述外环(32)的内圆柱表面和所述螺柱(34)的外圆柱表面的滚道(32a、34a)之间。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述凸轮从动件(30)布置在所述可旋转的圈(12)的被包括在15°至120°之间的周向部分上，尤其是等于90°的周向部分上。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述可旋转的圈在轴向上分成至少两个部分，支撑部分(12a)和保持部分(12b)，其中所述凸轮从动件(30)固定于所述支撑部分(12a)，所述保持部分(12b)固定于所述支撑部分(12a)并且被适配成在与所述凸轮从动件(30)相反向的一侧固定于旋转的组成部件(38)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述可旋转的第一圈(12)是外圈，所述不可旋转的第二圈(14)是内圈。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述不可旋转的圈(14)包括所述轴向凸出部(14c)，所述轴向凸出部(14c)朝向所述可旋转的圈(12)延伸并与所述凸轮从动件(30)的外环(32)的外圆柱表面(32b)分离开径向间隙(ΔJR)。
8.根据权利要求7所述的滚子轴承，其特征在于，所述不可旋转的圈(14)在轴向上分成：形成齿圈的第一部分(14a)和被适配成固定于固定的组成部件(39)的第二部分(14b)，所述第二部分具有所述轴向凸出部(14c)。
9.一种旋转组件(1)，包括旋转的组成部件(38)、不旋转的组成部件(39)和根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承(10)。
10.一种旋转组件，包括旋转的组成部件(38)、不旋转的组成部件(39)和根据权利要求1至6中的任一项所述的滚子轴承(10)，其中，所述不可旋转的圈(14)是固定于所述不旋转的组成部件(39)的单个齿圈，所述不旋转的组成部件(39)包括轴向凸出部(39a)。
CN201811176459.1A 2017-11-08 2018-10-10 支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件 Active CN109751338B (zh)

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