CN113316691B - 滚动轴承的保持架节段 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于滚动轴承(2)特别是锥形滚柱轴承的保持架节段(1)，所述保持架节段包括两个侧板(2、3)和连接所述侧板(2、3)的至少两个桥接件(4、5)，在每对桥接件(4、5)之间形成完整的滚动元件凹穴(6)，并且由所述侧板(2、3)的在所述保持架节段(1)的圆周方向上突出超过所述桥接件(4、5)的区域形成不完整的滚动元件凹穴(7、8)。每个侧板(2、3)的两个端面(14、15；16、17)具有不同轮廓，特别是在一种情况下是凸起的而在另一种情况下是平坦的。

Description

滚动轴承的保持架节段

技术领域

本发明涉及一种用于滚动轴承的保持架节段。本发明还涉及一种滚动轴承，特别是滚柱轴承，其包括多个这样的保持架节段。

背景技术

例如从DE 10 2015 219 277 A1已知一种通用保持架节段。已知保持架节段具有彼此牢固连接的两个侧板和两个桥接件，桥接件平行于滚动轴承的滚动体的旋转轴线延伸。用于接纳滚动体的凹穴由侧板和桥接件形成。两个侧板沿滚动轴承的圆周方向在凹穴的两侧延伸到这样的程度，使得还形成半凹穴以容纳相邻的滚动体。

在DE 10 2016 210 319 A1中描述了另一个基本相同设计的保持架节段。在这种情况下，锥形滚柱用作滚动体。因此，保持架节段的凹穴是梯形的。

从DE 10 2015 206 533 A1已知一种保持架节段，借助于该保持架节段恰好为滚动体形成一个凹穴。保持架节段由多个单独的零件组成。

在DE 10 2015 200 381 A1中描述了由多个单独零件组成的保持架节段。保持架节段将插入两个滚动体之间。保持架节段不形成凹穴。

节段保持架的各个节段通常在滚动轴承内沿圆周方向设置有间隙。在WO 2010/072197 A1中描述的分段滚动轴承保持架中，各个保持架节段通过间隙彼此分开，其中规定了所有间隙宽度总和的上限。所有间隙宽度的总和对应于保持架节段的头端间隙，即当所有保持架节段被推到一起时最后一个保持架节段和第一个保持架节段之间的间隙。

DE 10 2015 205 256 A1中描述的分段滚动轴承保持架包括尺寸不一致的多个保持架节段。这里，各种不同的保持架节段插入滚动轴承的方式使得产生圆周安全限制。

发明内容

本发明的目的是规定一种保持架节段和滚动轴承，其具有简单的基本结构，其特征在于在特别宽的范围内的变化的操作条件下具有较高操作可靠性。

根据本发明，该目的通过具有如下特征的保持架节段来实现。保持架节段适用于滚动轴承。

在本质上已知的基本概念中，保持架节段包括两个侧板和连接侧板的至少两个桥接件，在每对桥接件之间形成完整滚动元件凹穴，并且由侧板的在保持架节段的圆周方向上突出超过桥接件的区域形成不完整滚动元件凹穴。根据本发明，每个侧板的两个端面具有不同轮廓。

完整滚动元件凹穴被理解为其中保持架节段的侧板和两个桥接件包围插入其中的滚动体的凹穴。不完整滚动元件凹穴是插入其中的滚动体被三个侧面(即由保持架节段的桥接件和两个侧板)包围的凹穴。

为了完整起见，需要指出的是，不完整滚动元件凹穴通常是半滚动元件凹穴。然而，其他组合也是可以想到的，前提是两个不同保持架节段的不完整滚动元件凹穴在保持架节段被组装之后再次形成完整滚动元件凹穴。

每个侧板的在滚动轴承的圆周方向上彼此相对的两个端面的不同轮廓也应理解为意味着在侧板的第一端面和第二端面之间没有对称性。已经表明，与现有技术相比，侧板的非对称设计提高了在滚动轴承操作期间吸收作用在保持架节段上的力的可能性。

在优选实施方案中，侧板的端面中的一个端面被设计成平坦表面，而同一侧板的另一个端面是凸形弯曲的。与平坦端面一样，代表邻接表面的凸形弯曲端面的曲率半径与滚动体的数量、滚动体的几何特征(例如，在锥形滚柱的情况下较小滚柱面的节圆)以及保持架节段本身的尺寸相匹配。保持架节段的桥接件高度和侧板上要测量的侧边缘高度在这里起作用。

根据一种可能的实施方式，凸形弯曲端面的曲率半径小于两个端面之间的距离，即保持架节段的长度。曲率半径(R)与距离(LK)的比率可优选地在30％和50％之间。保持架节段的观察方向平行于滚动轴承的中心轴线。在优选实施方案中，端面在与其正交的方向上也存在曲率。因此，凸形弯曲端面代表不能扩展到平坦表面的空间弯曲表面。特别地，弯曲端面可以是球形弯曲表面，即描述球体的表面部段的表面。在凸形弯曲表面的各种设计中，可以总是确保与邻接的保持架节段之间的压力椭圆的支撑件的点接触，即使保持架节段在所有方向上具有最大倾斜。因此避免了边缘张力。

就滚动轴承中保持架节段的安装而言，根据本发明与现有技术相比的基本区别在于负头端间隙。头端间隙定义如下：

假设在组装期间，n-1个相同尺寸的保持架节段相互抵靠放置在滚动轴承的内环上。如果对应于其余保持架节段的尺寸的最后一个保持架节段在没有力的情况下插入布置的n-1个保持架节段之间的所得间隙中，通常将所有保持架节段的尺寸设计成使得在布置n-1个保持架节段之后出现的间隙略大于最后一个保持架节段的尺寸。如果最后一个保持架节段然后放置在滚动轴承内环上，则较大的间隙不可避免地导致最后一个保持架节段的端面和第一个保持架节段的端面之间的头端间隙。因此，负头端间隙等同于最后一个保持架节段不能再以所述方式插入滚动轴承。为了将所有保持架节段插入滚动轴承中，保持架节段必须从滚动轴承内环至少稍微提升，使得在组装最后一个保持架节段之后，如此形成的保持架保持与相应轴承环的小径向距离，即在理论视图中，安装的保持架浮动地布置在滚动轴承内环上方。保持架节段的这种浮动布置意味着在轴承操作期间保持架节段之间没有或只有很小的操作间隙，如以下观察结果所示：

为此，由保持架节段形成的保持架首先被视为封闭环，其中所有保持架节段根据非分段保持架彼此连接。如果这样的保持架环安装在径向轴承中，由于重力，该封闭的保持架环失去其相对于轴承旋转轴线的中心位置，因为即使在轴承上没有负载的情况下，保持架环的12点钟位置也在凹穴间隙的限制内接近滚动轴承内环，而保持架环的6点钟位置稍微远离滚动轴承内环移动。然而，如果保持架节段彼此不连接，则除了沿6点钟或12点钟方向偏移之外，还存在轻微的椭圆化，因为保持架节段被重力稍微拉开。如在本发明中，如果保持架节段在组装后由于负头端间隙而不浮动，但是保持架节段在组装后已经与滚动轴承内环接触，则保持架节段不能在12点钟位置接近滚动轴承内环。因此，操作间隙仅由6点钟位置的保持架节段的位移确定。然而，如果保持架节段的浮动布置也可能在12点钟位置产生位移，则通过该位移消除或至少最小化操作间隙。

在一个可能的实施方案中，保持架节段的两个侧板具有与这些端面间隔开的多个侧向表面部段，这些侧向表面部段从侧板的周围表面部段偏移，以此方式使得将在该滚动轴承的轴向方向上测量的保持架节段的最大宽度仅由这两个侧板的侧向偏移表面部段之间的距离给出。

这提供了桥接件到侧板的特别稳定的连接。如果保持架节段的侧向凸起表面部段与其他部件特别是轴承环接触，相比平坦的侧板，减小的接触表面也导致在润滑方面优化的行为。侧向表面部段(即确定保持架节段的最大宽度的凸起部段)优选地位于两个桥接件的直线延伸部中，桥接件正交于所提及的表面部段取向。这意味着穿过桥接件并沿其纵向方向延伸的直线也与侧板的偏移表面部段中的两个偏移表面部段相交。

根据一个特别适用于锥形滚柱轴承的实施方案，用于引导位于滚动元件凹穴中的滚动体的至少一个引导鼻部从每个桥接件突出。这些引导鼻部确保保持架或形成保持架的保持架节段在大约3点钟至9点钟之间由滚动体引导，但是由于它们与这些滚动体的低表面接触而导致与纯的、连续的轮缘或滚道引导件相比显著更低的摩擦损失。

如果侧板具有突出的小块，该突出小块的延伸方向与引导鼻部的延伸方向相反，这导致制造上的优势。小块充当后续处理步骤的限定支撑点，对于这些步骤必须知道节段在空间中的确切位置。

如果插入到完整滚动元件凹穴和不完整滚动元件凹穴中的滚动体在滚动体的旋转轴线的方向上分别与侧板中的一个侧板的内表面保持间隙S1和S2，并且如果不完整凹穴中的滚动体的间隙S1大于完整凹穴中的滚动体的间隙S2，则布置在不完整凹穴中的限制滚动体不能在侧板上施加任何负载。同样，锥形保持架节段的侧板也不能与布置在不完整凹穴中的滚动体接触。

不管为其设计保持架节段的滚柱形滚动体的类型如何，侧板的面向完整滚动元件凹穴或不完整滚动元件凹穴的内表面优选地设计为光滑壁表面，但到桥接件的过渡区域除外。在侧板中的一个侧板上，从桥接件中的一个桥接件沿着在圆周方向上相邻的桥接件的方向延伸的光滑壁表面与从相邻桥接件朝向该桥接件延伸的光滑壁表面一起形成小于180°的角度β，两个相邻桥接件之间的中心与靠近桥接件的会聚表面的边缘相比略微凹陷。由于这种设计，仅光滑壁表面的靠近桥接件的区域与滚柱端面发生物理接触，这在一定程度上降低了光滑壁表面上的滚柱端面之间的摩擦。

保持架节段优选地由金属制成。这里，可以使用任何已知的方法，特别是切割和成型方法，诸如铸造。

具有由保持架节段形成的分段保持架的滚动轴承可以设计为锥形滚柱轴承、圆柱滚柱轴承或球形滚柱轴承。在多列轴承的情况下，可以提供若干列保持架节段。大型轴承例如风力发电站中的大型轴承应特别提及为保持架节段的应用领域。

附图说明

下文借助附图更详细地描述了本发明的一个示例性实施方案。在附图中：

图1以透视图示出了用于滚动轴承的保持架节段，

图2至图4以更多视图示出了保持架节段，

图5示出了保持架节段、滚动体和轴承环的布置，

图6示出了两个保持架节段、三个滚动体和轴承环的布置，

图7示出了根据图6的布置的另一视图，

图8示出了根据图4的具有接纳的滚动体的保持架节段。

具体实施方式

整体用附图标记1标记的保持架节段被提供用于滚动轴承20，即锥形滚柱轴承。保持架节段1为一体式金属零件，其具有两个侧板2、3和连接侧板2、3的两个桥接件4、5。保持架节段1由钢制成。在侧板2、3和桥接件4、5之间存在用于作为滚动体13的锥形滚柱的凹穴6，即完整滚动元件凹穴，该保持架节段1的侧板2、3和桥接件4、5具有插入其中的锥形滚柱(图1至图4中未示出)并完全包围该锥形滚柱。另外，保持架节段1形成两个不完整滚动元件凹穴7、8，所述两个不完整滚动元件凹穴在圆周方向上布置成与凹穴6相邻。每个不完整滚动元件凹穴7、8由桥接件4、5和侧板2、3的支腿9、10、11、12界定。支腿9通过桥接件4与支腿11间隔开。这同样适用于支腿10，然而，该支腿位于支腿10的对面与桥接件5相距一段距离处。

为了完整起见，应当指出，根据本发明，保持架节段1也可以具有多于一个完整滚动元件凹穴6，该滚动元件凹穴完全围绕插入其中的滚动体13。

在滚动轴承20的圆周方向上，每个侧板2、3由端面14、15、16、17界定。这里，端面14由支腿9形成，并且端面15由支腿10形成。以对应的方式，端面16、17由侧板2的支腿11、12形成。在滚动轴承20的操作期间，端面14、15、16、17代表保持架节段1彼此接触的接触表面，如图6所示。将在滚动轴承20的圆周方向上测量的保持架节段1的端面14、15之间的距离代表保持架节段1的长度LK。

端面14、16是凸形弯曲表面，其曲率半径由R表示。然而，端面15、17是平坦表面。如果保持架节段1通过在圆周方向上将它们串在一起以形成保持架变得完整，则第一保持架节段1的凸形弯曲端面14、16与在圆周方向上紧随其后的第二保持架节段1的平坦端面15、17接触，而第一保持架节段1的平坦桥接件表面15、17与在圆周方向上与第二保持架节段1相对放置的第三保持架节段1的凸形弯曲端面14、16接触。平坦表面和凸形弯曲表面的这种接触具有这样的效果，即无论两个相邻的保持架节段1之间的倾斜如何，在操作期间端面14、15、16、17总是形成相当的接触表面。

位于完整滚动元件凹穴6和不完整滚动元件凹穴7、8中的滚动体13(在本案中是锥形滚柱)在内环18上滚动，该内环的滚道由19表示。内环18具有邻近滚道19的不同高度的两个轮缘21、22。内环18和保持架节段1的尺寸设计方式使得并非所有的保持架节段1都可以同时完全坐置在内环18上。这与当最后一个保持架节段1插入时理论上产生的头端间隙为负的事实同义。在完全组装的滚动轴承20内，保持架节段1中的至少一些保持架节段因此被提升离开内环18，这被称为保持架节段1的浮动布置。

在保持架节段1面向内环18的一侧，在桥接件4、5上形成引导凸块23、24、25、26，这些引导凸块接触插入到封闭凹穴6中的滚动体13。在该示例性实施方案中，两个引导鼻部23、25和24、26各自从侧板2、3附近的相应桥接件4、5突出。为了完整起见，应当指出，在另一个示例性实施方案中，分别借助于桥接件4；5提供的两个引导鼻部23、25；24、26也可以由共同的引导鼻部(未示出)形成，该共同的引导鼻部在侧板2、3之间仅作为引导鼻部延伸。

侧板2、3在每种情况下在桥接件4、5的直线延伸部中具有总共四个偏移表面部段27、28、29、30。每个表面部段27、28、29、30具有矩形基本形状，表面部段27、28由侧板2形成并从侧板2的相邻表面区域凸起。表面部段29、30以对应的方式从侧板3的其余部分提升离开。在安装保持架节段1时侧板2、3接触其他部件的情况下，对应的接触仅存在于凸起表面部段27、28、29、30上，而不存在于侧板2、3的其他侧向表面部段上。

在保持架节段1的面向滚柱轴承2的外环(未示出)的一侧，即背离引导鼻部23、24、25、26的一侧，侧板2、3总共具有三个小块31、32、33，所述三个小块有助于保持架节段1在组装期间的定位。在侧板3和桥接件4、5之间的过渡处有两个小块31、32。另一个小块33位于侧板2上桥接件4、5之间的中心处。

从图5至图7可以看出，滚动体13的端面接触侧板2、3。在凹穴6内，滚动体13抵靠平坦表面34延伸，该平坦表面在桥接件4、5之间的距离的较大部分上延伸。在侧板2、3的突出超过完整滚动体凹穴6并形成不完整滚动体凹穴7、8的支腿9、10、11、12上，表面35以类似方式形成，这些表面中的每个表面延伸越过相关支腿9、10、11、12的大部分长度。在桥接件4、5和表面34、35之间的过渡区域中，形成圆形凹槽36，该圆形凹槽防止滚动体13和凹穴6或半凹穴7、8之间的不期望的接触，并且防止在桥接件4、5和侧板2、3之间的过渡区域中的张力峰值。

如图4中的虚线所指示的，光滑壁表面34、35不必在一个或相邻保持架节段1的两个相邻桥接件4、5之间完全平坦地延伸。因此，如对于侧板3所示，从桥接件4、5发出并朝向紧邻桥接件4、5的桥接件4；5会聚的表面34’、35’可以与从相邻桥接件4、5发出并再次朝向该桥接件4、5会聚的表面34’、35’形成角度β，在该示例性实施方案中该角度约为135°。即使该角度β仅适用于从保持架节段1的相邻桥接件4、5延伸的表面34'，如果相邻保持架节段1的两个不完整凹穴7、8形成共同的凹穴，则该角度关系自然也适用。由于会聚表面34’、35’的角路线形成V形内轮廓，该V形内轮廓排除了与插入凹穴6、7、8中的滚动体13(图4中未示出)的端面的中心接触，因此在引导和摩擦方面具有优势。

图8示出了根据图4的保持架节段1，该保持架节段的会聚表面34'、35'不仅指示角度β，并且其凹穴6、7、8已经填充有锥形滚柱形式的滚动体13。所有锥形滚柱具有相同的尺寸。如图8所示，滚动体13的圆形端面37在接触点B处与表面34’、35’接触。从图8中的图示可以清楚地看出，布置在不完整凹穴7、8中的两个锥形滚柱13的直端面38保持与表面35的间隙S1，该间隙大于布置在完整凹穴6中的锥形滚柱的直端面38保持与表面34的间隙S2。在该示例性实施方案中，通过简单地减小不完整凹穴7、8的区域中的侧板3的厚度而产生的这种增大的间隙S2具有防止两个不完整凹穴7、8中的锥形滚柱13在操作期间加载侧板2、3的效果。

由于已经提到的，凸起表面部段27、28、29、30、侧板2、3在桥接件4、5和侧板2、3之间的过渡区域中也足够厚。偏移表面部段27、28、29、30还确保当滚动轴承20操作时，不同形状的端面14、15、16、17仅彼此抵靠，而不抵靠周围的部件诸如轴承环。

凸形弯曲端面14、16和平坦端面15、17的组合为所有保持架节段1提供近似均匀的负载情况，而与滚动轴承20内各个保持架节段1的确切角位置无关。保持架节段1的磨损在滚动轴承20的操作中实际上不起作用。

附图标记列表

1保持架节段 2侧板 3侧板 4桥接件 5桥接件 6凹穴 7半凹穴 8半凹穴 9半凹穴的支腿 10半凹穴的支腿 11半凹穴的支腿 12半凹穴的支腿 13滚动体 14端面，凸形 15端面，平坦 16端面，凸形 17端面，平坦 18内环 19滚道 20滚动轴承 21轮缘 22轮缘 23引导鼻部 24引导鼻部 25引导鼻部 26引导鼻部 27偏移表面部段 28偏移表面部段 29偏移表面部段 30偏移表面部段 31小块 32小块 33小块 34表面 35表面 36凹槽 37端面，弯曲38端面，平坦 β角度 LK保持架节段的长度 R凸起端面的半径 B接触点 S1、S2间隙。

Claims (8)

1.一种用于滚动轴承的保持架节段(1)，所述保持架节段具有两个侧板(2、3)和连接所述侧板(2、3)的至少两个桥接件(4、5)，在每对桥接件(4、5)之间形成完整的滚动元件凹穴(6)，并且由所述侧板(2、3)的在所述保持架节段(1)的圆周方向上突出超过所述桥接件(4、5)的区域形成不完整的滚动元件凹穴(7、8)，其特征在于，每个侧板(2、3)的两个端面(14、15；16、17)具有不同轮廓，所述侧板(2、3)具有与所述端面(14、15；16、17)间隔开的侧向表面部段(27、28、29、30)，所述侧向表面部段从所述侧板(2、3)的周围表面部段偏移，以此方式使得所述保持架节段(1)的最大宽度仅由所述两个侧板(2、3)的侧向偏移表面部段(27、28、29、30)之间的距离给出，确定所述保持架节段(1)的所述最大宽度的所述侧向表面部段(27、28、29、30)位于相应桥接件(4、5)的轴向延伸部中。

2.根据权利要求1所述的保持架节段(1)，其特征在于，所述端面(15、17)中的一个端面代表平坦表面，并且另一个端面(14、16)是凸形弯曲的。

3.根据权利要求2所述的保持架节段(1)，其特征在于，凸形弯曲端面(14、16)的曲率半径(R)小于同一个侧板(2、3)的所述两个端面(14、15；16、17)之间的距离(LK)，所述曲率半径(R)与所述距离(LK)的比率在30％和50％之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的保持架节段(1)，其特征在于，至少一个引导鼻部(23、24、25、26)从每个桥接件(4、5)突出，以引导位于滚动元件凹穴中的滚动体(13)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的保持架节段(1)，其特征在于，插入所述完整的滚动元件凹穴(6)和不完整的滚动元件凹穴(7、8)中的滚动体(13)在所述滚动体(13)的旋转轴线的方向上相对于所述侧板(2、3)中的一个侧板的内表面(34、35；34'、35’)具有间隙S1、S2，所述不完整的滚动元件凹穴(7、8)中的所述滚动体(13)的所述间隙S1大于所述完整的滚动元件凹穴(6)中的所述滚动体(13)的所述间隙S2。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的保持架节段(1)，其特征在于，所述侧板(2、3)的面向所述完整的滚动元件凹穴(6)或所述不完整的滚动元件凹穴(7、8)的内表面形成为光滑壁表面(34、35、34’、35’)，但桥接件的过渡区域除外，其中在所述侧板(3)中的一个侧板上，从所述桥接件(4)中的一个桥接件沿着在所述圆周方向上相邻的所述桥接件(5)的方向延伸的光滑壁表面(34’；35’)与从相邻桥接件(5)朝向所述桥接件(4)延伸的所述光滑壁表面(34’；35’)一起围成小于180°的角度β。

7.一种滚动轴承(20)，所述滚动轴承包括作为轴承环的内环(18)和外环、在所述轴承环之间滚动的滚动体(13)、以及根据权利要求1设计的多个保持架节段(1)，所述保持架节段保持所述滚动体(13)彼此隔开一定距离，并且所述保持架节段的尺寸设计方式使得当所有保持架节段(1)在组装期间放置在所述轴承环(17；18)中的一个轴承环上时，在所述保持架节段(1)之间给出负头端间隙。

8.根据权利要求7所述的滚动轴承(20)，其特征在于，提供锥形滚柱作为滚动体(13)。