-
1. Anwendungsgebiet
-
Die Erfindung betrifft ein Kontakt-Kugellager für die Stützung der vertikalen Drehungswelle, welcher insbesondere die vertikale Drehungswelle effektiv stutzen kann, ohne dabei den Einfluss der Verformung der vertikalen Drehungswelle wie Biegung und Torsion auf diesen Kontakt-Kugellager auszuüben, indem die Stützung über den Kugelkontakt von mehreren Kugeln und Drehungswellekugeln durchgeführt wird, sowie eine Stützstruktur der vertikalen Drehungswelle unter Verwendung desselben.
-
2. Technischer Hintergrund
-
Im Wesentlichen wurde in der Konstruktion wie zum Beispiel Windkraftgenerator mit Vertikalachse eine vertikale Drehungswelle vorgesehen, um die Drehkraft auf die Vertikalrichtung zu übertragen, wobei die vertikale Drehungswelle derart eingerichtet ist, dass die Belastung der vertikalen Drehungswelle durch das Lager in dem Tragrahmen drehbar gestützt wird.
-
Das derartige Lager ist ein Maschinenelement, welches die drehende Achse der Maschine an der bestimmten Position befestigt und das Eigengewicht der Achse sowie deren Belastung stützt und schließlich die Achse dreht. In Abhängigkeit der Belastungsrichtung wird das Lager einerseits in das Radiallager, in dem die Belastung in rechtwinklige Richtung zu Achse auferlegt wird, und andererseits das Widerlager, in dem die Belastung in Axialrichtung zu Achse auferlegt wird, sortiert.
-
Daher wird das Widerlager verwendet, da bei der vertikalen Drehungswelle die Belastung in Axialrichtung zu Achse auferlegt wird. Üblicherweise wurde das Widerkugellager viel verwendet, welches für die Hochdrehung vorteilhaft ist, da dieses Widerkugellager eine kleine Kontaktfläche aufweist.
-
In 8 ist ein Abschnitt des Widerkugellagers dargestellt. Das Widerkugellager besteht aus einem Innenrad (3), welches eine Laufbahn bildet und dabei mit der Vertikalachse verbunden wird, und einer Halterung, welche mehrere Kugeln aufweisen, und einem Außenrad (4), welches eine Laufbahn bildet und dabei mit dem Lagergehäuse verbunden wird. Als ein bekanntes Lager wird derartiges Lager darüber hinaus dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung in Axialrichtung auferlegt wird und dabei die Vertikalachse drehbar gestützt wird.
-
Jedoch kann das oben bezeichnete Widerkugellager nur die vertikale Belastung (F) stützen, da die Laufbahn des inneren Rads (3) und mehrere Kugeln (4) in vertikale Richtung d. h. nur in eine vertikale Richtung miteinander kontaktiert werden, so dass es schwierig ist, die Belastung zu zerstreuen. Wenn eine geringfügige Verformung wie Biegung oder Torsion in der Vertikalachse aufgetreten wird, wird mehreren Kugeln eine von anderer Richtung her kommende Belastung außer der vertikalen Belastung auferlegt, so dass die Laufbahn des Innenrads und mehrere Kugeln ungleichmäßig kontaktiert werden. Dadurch wird sich die Reibleistung erhöht. Dementsprechend wird das Geräusch aufgetreten und dabei kann die Drehung nicht reibungslos durchgeführt werden.
-
Bei allen Konstruktionen, in denen eine vertikale Drehungswelle wie zum Beispiel Windkraftgenerator eingerichtet wird, wird die Verformung der Konstruktion wie zum Beispiel Verformung des Tragrahmens im Laufe der Zeit oder in Abhängigkeit der Temperaturänderung notwendigerweise aufgetreten. Dementsprechend werden einem die vertikale Drehungswelle stützenden Lager sowohl die vertikale Belastung als auch die kombinierte Belastung in Abhängigkeit der Verformung der vertikalen Drehungswelle auferlegt. Mit Hilfe des üblichen Widerlagers ist es gegenwärtig unmöglich, dass die Stützungsstruktur die reibungslose Drehung der vertikalen Drehungswelle gewährleistet. Um die vertikale Drehungswelle mit Sicherheit zu stützen, wird daher die Entwicklung des Lagers und der Stützungsstruktur dringend aufgefordert.
-
3. Darstellung der Erfindung
-
a) Technische Aufgabe
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartige Probleme des Stands der Technik zu lösen und insbesondere ein Kontakt-Kugellager für die Stützung der vertikalen Drehungswelle zu schaffen, welches mit Hilfe der rundförmigen Kugeln und deren Kontakts auch die stabile Stützung der vertikalen Drehungswelle gewährleisten kann.
-
Die weitere Aufgage der Erfindung besteht darin, die Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle zu schaffen, welche die stabile Betätigung der vertikalen Drehungswelle gewährleistet, indem neben der zuverlässigen Stützung der vertikalen Drehungswelle der Abstand zwischen dem Tragrahmen und der vertikalen Drehungswelle durch das Kontakt-Kugellager eingestellt wird, obwohl die Struktur des vertikalen Drehungssystems verformt wird.
-
b) Lösung der Aufgabe
-
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird das erfindungsgemäße Kontakt-Kugellager für die Stützung der vertikalen Drehungswelle dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Lager insbesondere bestehend aus;
- – einem Außenrad, dessen Oberseite geöffnet wird und eine Laufbahnnut in seiner Innenumfangsfläche gebildet ist;
- – mehreren Kugellager, die derart kreisförmig angeordnet sind, dass die genannten Kugeln entlang der Laufbahnnut rollbewegbar sind, wobei der Abstand der genannten Kugellager durch die Halterung gehalten wird;
- – einer Drehungswellekugel, welches Punktkontakte zu mehreren Kugeln herstellt und dadurch drehbar gestützt wird, dass diese Kugel an der vertikalen Drehungswelle befestigt wird und eine Größe des Durchmessers hat, in der die Außenumfangsfläche der Untenseite der genannten Drehungswelle jeweils mit mehreren Kugeln kontaktierbar ist.
-
In der Untenseite der genannten Laufbahnnut ist eine Trägerbacke angeordnet, die derart ausgebildet ist, dass diese Trägerbacke zur Zentralrichtung des Außenrads vorgesprungen ist und noch dazu dient, das Austreten des Kugellagers in die Untenrichtung zu verhindern.
-
Ferner ist die genannte Halterung derart vorgesehen, dass eine Kugelauflage zur Anlage an die Obenrichtung der ringförmigen Basis kommt und mehrere Kugelaufnahmegrube im Abständen von Kugelauflage gebildet wird, um mehrere Kugellager einzulegen, wobei die genannte Kugelauflage zur Außenrichtung der oben bezeichneten Basis etwa geschrägt ist.
-
Ferner wird die Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kontakt-Kugellagers dadurch gekennzeichnet, dass das Kontakt-Kugellager in der Oben- und Untenseite der vertikalen Drehungswelle angeordnet wird und das in der Untenseite liegende Kontakt-Kugellager mit dem Innen des am Tragrahmen befestigten Lagergehäuses verbunden wird, wobei die Drehungswellekugel an der Untenseite der vertikalen Drehungswelle befestigt wird, während das in der Obenseite liegende Kontakt-Kugellager mit dem Innen des Lagergehäuses verbunden, wobei dieses Lagergehäuse an der Obenseite der vertikalen Drehungswelle befestigt ist, und die Drehungswellekugel an der Untenseite der Stütze im oberen Tragrahmen befestigt wird.
-
Die Stütze des oberen Tragrahmens ist bolzenförmig gebildet. Darüber hinaus kann die genannte Stütze die Verbindungstiefe einstellen. Es wird bevorzugt, wenn der Abstand zwischen dem oberen Tragrahmen und der vertikalen Drehungswelle eingestellt wird.
-
c. Effekt der Erfindung
-
Erfindungsgemäß werden ein Kontakt-Kugellager für die Stützung der vertikalen Drehungswelle sowie eine Struktur für die Stützung der vertikalen Drehungswelle unter Verwendung dieses Kontakt-Kugellagers dadurch gekennzeichnet, dass die zuverlässige Stützung der vertikalen Drehungswelle garantiert wird, indem mehrere Kugellager und das Drehungswellelager der vertikalen Drehungswelle kreisförmig miteinander gestützt werden, obwohl die Verformung der vertikalen Drehungswelle wie Biegung und Torsion wegen der Belastungsübertragung aufgetreten wird.
-
In einer Weiterführung werden ein Kontakt-Kugellager für die Stützung der vertikalen Drehungswelle sowie eine Struktur für die Stützung der vertikalen Drehungswelle unter Verwendung dieses Kontakt-Kugellagers dadurch gekennzeichnet, dass die zuverlässige Stützung sowie die Betätigung der vertikalen Drehungswelle gewährleistet werden, da der Abstand zwischen dem Tragrahmen und der vertikalen Drehungswelle geeignet eingestellt werden kann, obwohl die Verformung des Tragrahmens aufgetreten wird.
-
Ein weiterer Vorteil ist es auch, dass die stabile Verwendung der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Verformung der Konstruktion lange Zeit garantiert werden kann. Nachdem die erfindungsgemäße Konstruktion einmal eingerichtet wird, ist es nicht mehr nötig, die Sorge um Bruchgefahr zu haben und die betreffende Konstruktion auszuwechseln.
-
Außer der obigen Erläuterung kann dabei auch der spezielle Effekt aus der erfindungsgemäßen Konstruktion leicht abgeleitet werden. Dies gehört auch zum erfindungsgemäßen Effekt.
-
4. Figurendarstellung
-
Im Nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 zeigt ein Kontakt-Kugellager nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
2 zeigt eine zerlegte Ansicht der nach 1 dargestellten Teile;
-
3 zeigt ein nach 1 dargestellter Abschnitt;
-
4 zeigt eine Halterung nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
5 zeigt ein Belastung, welches dem Kontakt-Kugellager auferlegt wird;
-
6 zeigt eine Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
7 zeigt eine Abstandeinstellung zwischen dem Tragrahmen und der vertikalen Drehungswelle mittels der Einstellung der Verbindungstiefe der Stütze;
-
8 zeigt ein übliches Widerkugellager.
-
5. Ausführungsbeispiele
-
Im Folgenden werden ein Kontakt-Kugellager für die Stützung der vertikalen Drehungswelle sowie eine Struktur für die Stützung der vertikalen Drehungswelle unter Verwendung dieses Kontakt-Kugellagers anhand des bevorzugten Ausführungsbeispiels der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
-
Zur Erläuterung der Ausführungsbeispiels geht es davon aus, dass die vorliegende Erfindung aus der bekannten Funktion und Konstruktion hervorgeht, wobei die vorliegende Erfindung von einem Durchschnittfachmann leicht ausgeführt werden kann. Für den Fall, dass die technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung undeutlich erläutert werden, wird die Beschreibung allerdings ausgefällt.
-
In der 1 wird eine perspektivische Ansicht des Kontakt-Kugellagers (100) nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der 2 wird eine zerlegte perspektivische Ansicht nach 1 dargestellt. In der 3 wird ein Abschnitt nach 1 dargestellt. In der 4 wird eine Halterung (20) nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In der 5 wird eine Belastung dargestellt, welche dem erfindungsgemäßen Kontakt-Kugellager (100) auferlegt wird.
-
Wie aus dargestellten Zeichnungen ersichtlich ist, besteht das Kontakt-Kugellager (100) nach dem ersten Ausführungsbeispiel aus einem Außenrad (10), einer Halterung (20), mehreren Kugellager (30) und einer Drehungswellekugel (40).
-
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Obenseite des Außenrads (10) geöffnet, wobei in der Innenumfangsfläche des genannten Außenrads eine Laufbahnnut (11) gebildet ist.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die etwa halbkreisförmig gebildete Laufbahnnut (11) derart eingelegt und eingerichtet, dass das genannte Kugellager (30) zuverlässig empfangen und gestützt werden kann. In der Untenseite der genannten Laufbahnnut ist die Trägerbacke (12) zur Zentralrichtung des Außenrads (10) vorspringend gebildet.
-
Durch diese Trägerbacke (12) wird das entlang der genannten Laufbahnnut (11) rollbewegbare Kugellager (30) in Obenrichtung gestützt. Dadurch wird das Austreten des Kugellagers (30) in die Unterrichtung verhindert.
-
Vorzugsweise besteht die Funktion der genannten Halterung darin, dass der Abstand mehrerer Kugeln durch die Halterung (20) gehalten wird, indem diese Halterung die Position mehrerer Kugellager (30) bestimmt.
-
Wie aus der 4 ersichtlich ist, besteht dazu der genannte Halterung (20) aus einer ringförmigen Basis (21), einer Kugelauflage (22), die von der genannten Basis (21) auf die Obenrichtung verlängert, und mehreren Aufnahmegruben (23) für die Kugel, die derart vorgesehen sind, dass die genannten Aufnahmegruben im Abständen von Kugelauflage (22) gebildet wird, um mehrere Kugellager einzulegen.
-
Je höher die Kugelauflage (22), in der mehrere Kugelaufnahmegruben (23) gebildet sind, von der Basis (21) in Obenrichtung geht, kann die genannte Kugelauflage zur Außenrichtung der Basis (21) geschrägt werden.
-
Dadurch, dass mehrere Kugellager (30) in die Kugelaufnahmegruben (23) der Halterung (20) hineingelegt werden, können diese Kugellager kreisförmig angeordnet werden. Die mehreren Kugellager (30), die mit Hilfe der Halterung (20) kreisförmig angeordnet und gestützt sind, werden in die Laufbahnnut (11) des Außenrads (10) zuverlässig empfangen und danach werden sie entlang der Laufbahnnut (11) roll bewegt.
-
Ferner kann die Zahl des genannten Kugellagers (30) unter Berücksichtigung der Konstruktion für den Stützungsgegenstand sowie der Drehzahl der vertikalen Drehungswelle und der Belastung alternativ bestimmt werden.
-
Die Drehungswellekugel (40) wird an der vertikalen Drehungswelle (200) befestigt, wobei der Durchmesser der genannten Drehungswellekugel eine bestimmte Größe hat, in der der Durchmesser Punktkontakte zu mehreren Kugellager (30) herstellbar ist, die über die Halterung (20) in der Außenumfangfläche der Untenseite der genannten Drehungswelle gestutzt werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die genannte Drehungswellekugel (40) derart eingerichtet, dass sie mit Hilfe der mehreren Kugellager (30) im Innen des Außenrads (10) drehbar sind.
-
Da die eingangs erwähnte Drehungswellekugel (40) mit dem Kugellager (30) kontaktiert wird, wird eine Seite der Außenumfangsfläche von jeweiligen Kugellager (30) mit der Drehungswellekugel (40) kontaktiert, während eine andere Seite der Außenumfangsfläche gleichzeitig mit Laufbahnnut (11) des Außenrads (10) kontaktiert wird, so dass die Rollbewegung durchgeführt wird.
-
Das hier nicht dargestellte Bezugszeichen 50 ist eine Dichtung, die mit der geöffneten Obenseite des Außenrads (10).
-
In eingangs erwähnten Darstellungen ist das Kontakt-Kugellager (100) nach dem ersten Ausführungsbeispiel derart vorgesehen, dass die Drehungswellekugel (40) in der radialen Richtung durch die Punktkontakte mehrerer Kugellager (30) gestützt wird und die Rollbewegung der mehreren Kugellager (30) entlang der Laufbahnnut (11) durchgeführt wird. Daher wird die Belastung (F) der drehenden vertikalen Drehungswelle (200) dem Kugellager (30) nicht in der Höhe auferlegt, wie aus der 5 ersichtlich ist, sondern wird sich die Belastung (F) in den radialen Neigungswinkel zerstreut. Dadurch wird die Reibungsleistung vermindert, so dass die reibungslose Drehung gewährleistet wird. Darüber hinaus kann die reibungslose Drehung durch die gleichmäßige Verteilung der Belastung durchgeführt werden, denn die Rollbewegung über ganzen mehreren Kugellager (30) ohne Störung zwischen dem Außenrad (10) und der Halterung (20) sowie zwischen der Halterung (20) und der Drehungswellekugel (40) durchgeführt wird.
-
Wie aus der 5 ersichtlich ist, wird nur die Kontaktfläche der mit dem Kugellager (30) kontaktierten Drehungswellekugel (40) nur geringfügig eingestellt, obwohl die leichte Verformung der drehenden vertikalen Drehungswelle (200) wie Biegung und Torsion aufgetreten wird. Da die Belastungsauferlegung durch den rundförmigen Kontakt gegen den rundförmigen Kontakt durchgeführt wird, hat dies mit der Schrägbelastung nicht zu tun, die in radiale Richtung dem Kugellager (30) auferlegt wird. Daher wird die reibungslose Drehung garantiert.
-
In der 6 wird eine Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle unter Verwendung des Kontakt-Kugellagers (100) dargestellt. Die genannte Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle nach dem ersten Ausführungsbeispiel dient dazu, die vertikale Drehungswelle (200) zuverlässig zu stützen, welche in Tragrahmen (300, 400) wie zum Beispiel Windkraftgenerator mit Vertikalachse eingerichtet ist.
-
In der genannten Figur ist die vertikale Drehungswelle (200) derart eingerichtet, dass diese Drehungswelle zwischen dem oberen Tragrahmen (300) und dem unteren Tragrahmen (400) drehbar ist und durch das Kontakt-Kugellager (100a, 100b) gestützt wird.
-
In der unteren Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle (200) ist es vorgesehen, dass das Kontakt-Kugellager (100a) im Innen des Lagergehäuses (110) angeordnet ist und dabei an der Oberseite des unteren Tragrahmens (400) befestigt ist.
-
Dabei ist das Lagergehäuse (110) am unteren Tragrahmen (400) fest befestigt, wobei die Drehungswellekugel (40a) des Kontakt-Kugellagers (100a) an der Untenseite der vertikalen Drehungswelle (200) befestigt wird.
-
In der oberen Stützungsstruktur der vertikalen Drehungswelle (200) ist es vorgesehen, dass das Kontakt-Kugellager (100b) im Innen des Lagergehäuses (120) angeordnet ist und dabei an der Unterseite des oberen Tragrahmens (300) befestigt ist.
-
Dabei ist das in der Oberseite der vertikalen Drehungswelle (200) angeordnete Kontakt-Kugellager (100b) derart eingerichtet, dass das Lagergehäuse (120) an der vertikalen Drehungswelle (200) befestigt wird, während die Drehungswellekugel (40b) an der Stütze (310) befestigt wird.
-
Wie eingangs erwähnt, wird die vertikale Drehungswelle (200) dadurch gestützt, dass das Kontakt-Kugellager (100b, 100a) jeweils in der Ober- und Unterseite der vertikalen Drehungswelle (200) eingerichtet werden, so dass die vertikale Drehungswelle (200) zuverlässig gestützt werden kann, obwohl die Verformung der vertikalen Drehungswelle (200) aufgetreten wird. Dadurch wird die reibungslose Drehung gewährleistet.
-
Es wird bevorzugt, wenn die genannte Stütze (310) über die Mutter (320) verbunden wird, indem diese Stütze derart bolzenförmig gebildet wird, dass sie mit Hilfe der Bolzenverbindung in Durchgangsverbindung mit dem Tragrahmen (300) steht.
-
Dadurch, wie aus der 7 ersichtlich ist, kann der Abstand zwischen dem Tragrahmen (300) und der vertikalen Drehungswelle (200) geeignet eingestellt werden, indem die Verbindungstiefe der genannten Stütze (310) in Oben- und Untenrichtung eingestellt werden, obwohl die Verformung des Tragrahmens (300, 400) in Abhängigkeit der Temperaturänderung aufgetreten wird.
-
So wurde die bevorzugte Ausführungsgestaltung der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Die technische Reichweite wird sich aber nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele und Zeichnungen beschränkt. Die Konstruktion der vorliegenden Erfindung kann von einem Durchschnittsfachmann geändert werden. Daher ist die geänderte Konstruktion von dem technischen Gedanken der vorliegenden Erfindung nicht abgewichen.
