KR20140005360A

KR20140005360A - 대형 구름 베어링

Info

Publication number: KR20140005360A
Application number: KR1020137032171A
Authority: KR
Inventors: 토르스텐 젭센
Original assignee: 보벤 프로퍼티즈 게엠베하
Priority date: 2011-06-01
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2014-01-14
Also published as: HRP20150538T4; AU2012264981B2; ES2543444T5; CL2013003441A1; PT2715162E; TW201319417A; EP2715162B1; DK2715162T3; PL2715162T5; CN103562574A; MX2013012035A; EP2715162B2; HUE025337T2; JP5797331B2; JP2014517229A; RU2570240C1; KR101494570B1; SI2715162T1; AU2012264981A1; EP2715162A1

Abstract

본 발명은 축하중, 레이디얼 하중 및 전도 모멘트를 흡수하기 위한 복열의 볼타입 레볼루트 조인트로서 형성되어 있는 대형 구름 베어링에 관한 것이다. 대형 구름 베어링은 외륜, 내륜, 제1 볼열 및 제2 볼열을 포함한다. 제1 볼열 및 제2 볼열은 서로 축방향으로 이격되어 각각 사점 베어링 안에 배치되어 있으며, 제1 볼열에 4개의 레이스웨이 영역이 그리고 제2 볼열에는 4개의 레이스웨이 영역이 할당되어 있으며, 이들은 각각 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역을 가지고 있다. 특히, 본 발명은 내륜에 제공되어 있는 각 레이스웨이 부분의 표면 영역이 내륜에 제공되어 있는 인접 레이스웨이 부분의 표면 영역보다 크고 외륜에 제공되어 있는 대각선 방향으로 반대편에 있는 각 레이스웨이 부분의 표면 영역과 같은 대형 구름 베어링에 관한 것이다.

Description

대형 구름 베어링{LARGE ROLLING BEARING}

본 발명은 축하중, 레이디얼 하중 및 전도 모멘트를 흡수하기 위한 복열의 볼타입 레볼루트 조인트(multi-row ball type revolute joint)로서 형성되어 있는 대형 구름 베어링에 관한 것으로서, 대형 구름 베어링은 외륜, 내륜, 제1 볼열(ball row) 및 제2 볼열을 포함하고, 제1 볼열 및 제2 볼열은 서로 축방향으로 이격되어 각각 사점 베어링 안에 배치되어 있으며, 제1 볼열에 4개의 레이스웨이 영역이 그리고 제2 볼열에는 4개의 레이스웨이 영역이 할당되어 있으며, 이들은 각각 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역을 가지고 있다.

대형 구름 베어링은 하중이 큰 경우 회전 연결을 형성하기 위한 기계 및 플랜트 공학 분야에서 이용되고 있다. 특히 레이스웨이 직경이 300mm 이상일 때 대형 구름 베어링에 관한 것이다. 설치 조건에 따라서 그리고 흡수하려는 힘들에 따라서 대형 구름 베어링의 레이스웨이 직경은 수 1000mm이기도 하다. 이와 같이 큰 치수의 베어링의 경우 대형 구름 베어링 자체는 상당한 자중을 가지며 상당한 설치 노력을 필요로 한다. 이런 배경 하에서, 조립가능한 단일 유닛을 가지는 일체형 베어링의 사용이 추구되었으며, 이때 이러한 유닛은 축력, 반경 방향력 및 경우에 따라서는 전도 모멘트를 흡수하도록 설계되어 있다. 이런 이유로 주로 구름 베어링은, 축력, 방사 방향력 및 전도 모멘트의 흡수가 요구될 때, 복열의 구조로 이용된다. 특히, 복열의 사점 베어링의 이용이 공지되어 있다.

올바른 베어링을 선택할 때 설계자들은 설치 공간이 가장 작을지라도 가능한 한 큰 하중 지지 능력을 가지면서 가능한 한 작은 설치 노력이 필요한 베어링을 제공하기 위한 목적 갈등에 노출된다. 사전에 정해진 제한된 설치 공간을 구조적인 이유에도 불구하고 준수하여야 하는 경우들에서 또는 (미리 거기에 설치되어 있는 것과 비교할 때) 하중 지지 능력이 더 큰 베어링으로 개조하려는 목표를 가지고 기존 환경에서 대형 구름 베어링을 개조하는 (드문) 경우들에, 축방향으로 또는 방사 방향으로 더 큰 설치 공간을 제공하지 않으면, 종래 베어링 유형에서는 더 높은 안정성이 즉석에서 달성되지 않는 문제가 있으며, 이는 높은 구조적 노력과 연관되어 있다.

이런 점에서 종래 기술로서 일반적으로 하기의 문헌들이, 즉 DE 10 2008 049 813 A1호, DE 10 2004 023 774 A1호, DE 10 2004 051 054 A1호, DD 46 126 A5호, DE 18 55 303 U호 및 DE 10 2006 031 956 A1호가 참고가 된다.

이런 배경으로 본 발명의 과제는 설치 규모가 가능한 한 작을지라도 하중 흡수를 개선하는 전술한 방식의 대형 구름 베어링을 제공하는 데 있다.

전술한 방식의 대형 구름 베어링에서 본 발명에 따라 상기 과제를 해결하기 위해, 내륜에 제공되어 있는 각 레이스웨이 부분의 표면 영역이 내륜에 제공되어 있는 인접 레이스웨이 부분의 표면 영역보다 크고 외륜에 제공되어 있는 대각선 방향으로 반대편에 있는 각 레이스웨이 부분의 표면 영역과 같다. 본 발명의 기초가 되는 인식은 사점 베어링의 볼열이 내륜과 외륜에서 각각 독립적인 표면 영역 부분들과의 접촉점들을, 전부 4개를 갖는다는 것이다. 이런 접촉점들은 - 베어링의 횡단면과 관련하여 - 같은 자리에서 일정하지 않고 오히려 하중 상황에 따라 가변적이다. 이는 하중 역전의 경우에도 적용된다. 베어링에 작용하는 힘이 축방향으로 크면 클수록, 접촉점은 하중을 받는 레이스웨이 부분들에서 내륜과 외륜 사이의 베어링 갭의 방향으로 더 많이 이동한다. 이는 볼들과 레이스웨이 표면들이 축력 발생 때문에 변형에 노출되어 있고 각각의 경우에 레이스웨이 부분에서 면접촉이 우세하게 되는 사실 때문이다. 일정한 흔들림 공차를 달성할 수 있도록, 사점 베어링에서 볼들의 곡률 반경은 대응 레이스웨이 부분(단면적으로)의 곡률 반경보다 약간 더 작다. 그 결과, 축력들이 크게 발생하면 따로 구동되는 힘 인가가 내륜과 외륜에서 발생하므로, 각각의 볼들과 하중을 받는 대응 레이스웨이 표면 영역 사이에 접촉 영역이 이동할 수가 있다. 본 발명에 따라 특히 레이스웨이 부분들의 바로 그 표면 영역들이 확대되며, 이들은 대형 구름 베어링의 우선적 하중이 발생할 때 더 강하게 하중을 받는다. 하중이 지지 하중인지 또는 상승 하중(lifting load)인지 여부와 무관하게, 베어링은 본 발명에 따라 레이스웨이 부분의, 각각 우선적 방향으로 하중을 받는 표면 영역이 확대되도록 형성되어 있다.

각 레이스웨이 부분이 베어링 안에서 최종적이기 때문에, 임계의 축하중에 이르면 한 점이 달성되며, 이 점에서 볼과 레이스웨이 표면 영역 사이 접촉 영역이 레이스웨이 표면 영역의 에지로 또는 그 위로 이동한다. 그 때문에 볼들도 그리고 레이스웨이 부분들의 에지들도 상당한 마모에 노출된다.

이런 인식들에 기초하여, 본 발명은 베어링을 구상할 때 어느 방향으로 - 축방향으로 볼 때 - 베어링에 가해지는 하중이 더 큰지를 안다는 사실을 이용한다. 그러므로 베어링은 의도한 대로 다른 방향에서보다 축방향으로부터 더 큰 하중을 흡수하도록 맞춰질 수 있다. 축하중으로 인해 각각 반대편에 있는 다른 레이스웨이 부분들보다 항상 대각선 방향으로 반대편에 있는 2개의 레이스웨이 부분들이 더 강하게 하중을 받기 때문에, 본 발명은 레이스웨이 부분들 내 접촉 영역이 이동한다는 인식을 이용하여, 기대했던 것처럼 더 작은 하중을 받는 표면 영역과 비교할 때 기대했던 것처럼 더 강하게 하중을 받는 표면 영역이 확대되어 있다. 표면 확대의 결과 필요한 추가적 설치 공간은, 어느 한 표면 영역의 확대에 대응하여 더 작은 하중을 받는 대응 표면은 축소됨으로써, 이와 같은 방식으로 보상될 수 있다.

이런 점 때문에, 본 발명에 의한 개선점으로서, 내륜 안에 제공되어 있는 레이스웨이 부분의 표면 영역이 외륜에 제공되어 있는, 각각의 경우에 대각선 방향으로 반대편에 있는 레이스웨이 부분의 표면 영역과 같다.

레이스웨이 부분들의 더 큰 표면 영역들이 크기적으로 같은 것이 바람직하다. 크기적으로 같은 표면 영역들이란 이 경우 제조 공차를 고려할 때 레이스웨이 표면 영역의 길이가 횡단면적으로 ±3%이상만큼 변하지 않는 것을 말한다.

앞에서처럼 또는 하기에서처럼 표면 영역이란 일반적으로 횡단면들을 말하며 실제의 원주의 표면 영역을 말하지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서 제1 볼열을 위한 내륜은 링 형상의 제1 내측 숄더와 링 형상의 제2 내측 숄더를 포함하며, 이들은 각각 제1 볼열의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면들 중 하나를 제한한다. 추가로 제2 볼열을 위한 내륜은 링 형상의 제3 내측 숄더 및 링 형상의 제4 내측 숄더를 포함하며, 이들은 각각 제2 볼열의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역들 중 하나를 제한하며, 제4의 내측 숄더의 최대 직경은 제1 내측 숄더의 최대 직경과 다르다. 앞서 언급한 방식으로 내측 숄더의 직경을 확대함으로써, 베어링의 지오메트리를 전부 새롭게 설계할 필요없이, 표면 영역 확대가 기하학적으로 용이하게 예견할 수 있고 계산할 수 있는 방식으로 구현될 수 있다.

바람직한 실시예에 따라 제3 내측 숄더의 최대 직경은 제2 내측 숄더의 최대 직경과 다르다.

바람직하게는 제1 볼열에 대해 외륜이 제1의 링 형상 외측 숄더 및 제2의 링 형상 외측 숄더를 포함하며, 이들은 각각 제1 볼열의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역들 중 하나를 제한한다. 추가로, 외륜은 제2 볼열에 대하여 제3의 링 형상 외측 숄더 및 제4의 링 형상 외측 숄더를 포함하고, 이들은 각각 제2 볼열의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역들 중 하나를 제한하고, 제4 외측 숄더의 최소 직경은 제1 외측 숄더의 최소 직경과 다르다. 외륜과 이 외륜 안에 제공되어 있는 레이스웨이 부분들은 바람직하게는 내륜의 각 부분들에 대응하게 형성되어 있으므로, 볼과 레이스웨이 부분들의 표면 영역들 사이에서 접촉 영역의 대칭적 이동이 내륜에서도 그리고 외륜에서도 같은 정도로 보상될 수 있다.

바람직하게는 제3의 외측 숄더의 최소 직경은 제2 외측 숄더의 최소 직경과 다르다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서 내측 숄더의 최대 직경의 최대는 외측 숄더의 최소 직경의 최소보다 작거나 또는 같다. 이런 실시예가 가지는 추가적 장점으로서, 내륜이, 예견되는 것처럼 레이스웨이 부분들의 표면 영역들이 더 많이 하중을 받아 본 발명에 따라 확대됨에도 불구하고 여전히 전부 외륜을 통해 끼워질 수 있으며, 그 결과 베어링의 조립과 분해가 현저히 용이해진다.

제1 볼열의 볼들은 바람직한 실시예에서 제2 볼열의 볼들과 함께 제1 레이스웨이 직경을 따라서 배치되어 있다.

바람직하게는 내측 숄더의 최대 직경의 최대 및/또는 외측 숄더의 최소 직경의 최소는 제1 및 제2 볼열의 제1 레이스웨이 직경과 같거나 또는 아래로 0.5mm까지 범위에 있다.

바람직하게는 외측 숄더의 최소 직경의 최소는 제1 및 제2 볼열의 제1 레이스웨이 직경과 같거나 또는 그 위 0.5mm까지의 범위에 있다.

이 실시예의 유리한 개선점에 따라 제1 내측 숄더의 최대 직경은 제3 내측 숄더의 최대 직경과 같으며 각각 제2 및 제4 내측 숄더의 최대 직경보다 더 크다.

바람직하게는 제2 외측 숄더의 최소 직경은 제4 외측 숄더의 최소 직경과 같고 각각 제1 및 제3 외측 숄더의 최소 직경보다 작다.

대안적 실시예에 따라 제1 볼열의 볼들은 제1 레이스웨이 직경을 따라서 배치되어 있으며 제2 볼열의 볼들은 제2 레이스웨이 직경을 따라서 배치되어 있고, 이것은 제1 볼열의 직경과 다르다. 이런 점 때문에 얻어지는 장점으로서, 가능성 있는 압력각, 즉 내륜과 외륜 사이 틈의 방향으로 접촉점들의 이동 가능성은, 모들 열들의 볼들이 동일한 레이스웨이 직경 위에 배치되는 경우에서보다 훨씬 더 크게 변경될 수 있다. 증가의 정도는 제1 레이스웨이 직경과 제2 레이스웨이 직경 사이의 오프셋 크기에 따라서 이루어진다.

대안적 실시예에 따라 바람직하게는 제1 내측 숄더의 최대 직경이 제2 내측 숄더의 최대 직경보다 더 크고 제3 내측 숄더의 최대 직경은 제4 내측 숄더의 최대 직경보다 크다.

바람직하게는 제4 외측 숄더의 최소 직경은 제3 외측 숄더의 최소 직경보다 더 작으며 제2 외측 숄더의 최소 직경은 제1 내측 숄더의 최소 직경보다 더 작다.

다른 한 바람직한 실시예에 따라 제1 볼열은 제1 볼 직경을 가지는 볼들로 이루어지고, 제2 볼열은 제2 볼 직경을 가지는 볼들로 이루어지며, 제2 볼 직경은 제1 볼 직경과는 다르다.

다른 한 바람직한 실시예에 따라 대형 구름 베어링은 하나 또는 복수의 그외 볼열들을 포함한다. 하나 또는 복수의 그외 볼열들은 바람직하게는 앞서 설명한 바람직한 실시예들에 따른 제1 볼열 및/또는 제2 볼열에 상응하게 형성되어 있다. 특히, 이는 마주하는 숄더들, 레이스웨이 부분들, 볼 직경들 및/또는 레이스웨이 직경의 형성에 관한 것이다. 특히 바람직한 실시예에 따라 대형 구름 베어링은 제3의 볼열을 갖는다.

또한, 본 발명은 타워 헤드를 가지는 타워 및 회전자의 수용을 위해 설계되어 있는 나셀을 포함하는 풍력 발전소에 관한 것으로서, 나셀은 방위 베어링에 의해 타워와 관련하여 회전가능하게 지지되어 있다. 앞서 언급한 풍력 발전소를 본 발명에 따라 개선하기 위해, 방위 베어링이 앞서 설명한 바람직한 실시예들에 따른 대형 구름 베어링으로서 형성되어 있다.

하기에서 2가지 바람직한 실시예들과 첨부 도면들을 참고로 본 발명을 상술한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 대형 구름 베어링의 상세도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 대형 구름 베어링의 상세도이다.
도 3은 제1 상태에 있는 종래 기술에 따른 대형 구름 베어링에 관한 도면이다.
도 4는 제2 상태에 있는 도 3의 대형 구름 베어링에 관한 도면이다.
도 5는 도 3과 유사하게, 제1 상태에 있는 제1 실시예에 따른 대형 구름 베어링의 상세도이다.
도 6는 도 4과 유사하게, 제2 상태에 있는 본 발명의 제1 실시예에 따른 대형 구름 베어링의 상세도이다.

하기에서 상세하게 설명하는 도면들은 예시적인 하중 상황을 이용해 본 발명을 설명하고 있다. - 도 1 내지 도 6과 관련하여 - 이러한 하중 상황은 위에서부터 각각의 경우에 도시되어 있는 베어링의 내륜 쪽으로 수직 방향으로 작용하는 지지 하중을 말한다. 각각 다른 경우의 하중을 표현하기 위해, 도면들에서 베어링의 방향을 고려하여 하중 상황에 따라서 숄더와 볼열의 형성과 번호 부여가 반대로 될 수 있음을 알 수 있다.

도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 본 발명의 대형 구름 베어링의 횡단면도가 상세하게 도시되어 있다. 이 대형 구름 베어링(1)은 내륜(3)과 외륜(5)을 포함하고 있다. 도 1에 도시되어 있는 대형 구름 베어링(1)은 제1 볼열(K1) 및 제2 볼열(K2)을 포함하는 2열의 대형 구름 베어링이다. 제2 볼열(K2)은 제1 볼열(K1)로부터 축방향으로 이격되어 있다. 제1 볼열(K1)은 다수의 볼(22)을 포함하고 있으며, 이 볼들은 레이스웨이 직경(DL1)을 따라서 배치되어 있다. 제2 볼열(K2)은 다수의 볼(24)을 포함하며, 이 볼들은 제2 레이스웨이 직경을 따라 DL2 안에 배치되어 있다.

내륜(3)은 제1 레이스웨이 부분(7)과 제2 레이스웨이 부분(9)을 포함하며, 이들은 제1 볼열(K1)에 할당되어 있다. 또한, 내륜(3)은 제3 레이스웨이 부분(11) 및 제4 레이스웨이 부분(13)을 포함하고 있으며, 이들은 제2 볼열(K2)에 할당되어 있다. 제1 레이스웨이 부분(7)과 제2 레이스웨이 부분(9)이 서로 인접하여 배치되어 있으며 원주의 환형 홈을 통해 서로 분리되어 있다. 제1 레이스웨이 부분(7)은 링 형상의 제1 내측 숄더(23)에 의해 제한된다. 제2 레이스웨이 부분(9)은 링 형상의 제2 내측 숄더(25)에 의해 제한된다. 제1 내측 숄더(23)는 최대 직경(d1)을 갖는다. 제2 내측 숄더(25)는 제2의 최대 직경(d2)을 갖는다. 이 경우, 제1 내측 숄더(23)의 최대 직경(d1)은 제2 내측 숄더(25)의 최대 직경(d2)보다 더 크다.

제3 레이스웨이 부분(11) 및 제4 레이스웨이 부분(13)은 서로 인접하여 내륜(3) 안에 배치되어 있으며 원주의 환형 홈을 통해 서로 분리되어 있다. 제3 레이스웨이 부분(11)은 링 형상의 제3 내측 숄더(27)를 통해 제한되어 있다. 제4 레이스웨이 부분(13)은 링 형상의 제4 내측 숄더(29)를 통해 제한되어 있다. 제3 내측 숄더(27)는 최대 직경(d3)을 갖는다. 도 1에 도시되어 있는 실시예에서 제3 내측 숄더(27)의 최대 직경(d3)은 제2 내측 숄더(25)의 최대 직경(d2)에 상응한다. 제4 내측 숄더(29)는 최대 직경(d4)을 갖는다. 도 1에 도시되어 있는 실시예에서 제3 내측 숄더(27)의 최대 직경(d3)은 제4 내측 숄더(29)의 최대 직경(d4)보다 더 크다.

내륜(3)의 내측 숄더들에 상응하는 외측 숄더들이 외륜(5)에 형성되어 있으며, 이 외측 숄더들 역시 각각 외륜(5) 안에 제공되어 있는 레이스웨이 부분을 제한한다. 외륜(5)은 특히 제1 레이스웨이 부분(15) 및 제2 레이스웨이 부분(17)을 포함하며, 이들은 제1 볼열(K1)에 할당되어 있다. 또한, 외륜(5)은 제3 레이스웨이 부분(19) 및 제4 레이스웨이 부분(21)을 포함하며, 이들은 제2 볼열(K2)에 할당되어 있다. 외륜(5) 안에 있는 제1 레이스웨이 부분(15)은 - 볼(22)과 관련하여 - 대각선 방향으로 반대편에 있는 내륜(3)의 제2 레이스웨이 부분(9)에 대응하게 형성되어 있다. 외륜(5) 안에 있는 제2 레이스웨이 부분(17)은 - 볼(22)과 관련하여 - 대각선 방향으로 반대편에 있는 내륜(3)의 제1 레이스웨이 부분(7)에 대응하게 형성되어 있다.

외륜(5) 안에 있는 제3 레이스웨이 부분(19)은 - 볼(24)과 관련하여 - 대각선 방향으로 반대편에 있는 내륜(3)의 제4 레이스웨이 부분(13)에 대응하게 형성되어 있다. 외륜(5) 안에 있는 제4 레이스웨이 부분(21)은 - 볼(24)과 관련하여 - 대각선 방향으로 반대편에 있는 내륜(3)의 제3의 레이스웨이 부분(11)에 대응하게 형성되어 있다.

제1 레이스웨이 부분(15)은 제1의 링 형상 외측 숄더(31)에 의해 제한되며, 이 외측 숄더는 최소 직경(D1)을 갖는다. 제2 레이스웨이 부분(17)은 제2의 링 형상 외측 숄더(33)에 의해 제한되어 있으며, 이 외측 숄더는 D2의 최소 직경을 갖는다. 제3 레이스웨이 부분(19)은 제3의 링 형상 외측 숄더(35)에 의해 제한되며, 이 외측 숄더는 최소 직경(D3)을 갖는다. 제4 레이스웨이 부분(21)은 제4의 링 형상 외측 숄더(37)에 의해 제한되며, 이 외측 숄더는 최소 직경(D4)을 갖는다.

제1 볼열(K1)의 볼들(22)은 제1 레이스웨이 직경(DL1)을 따라서 배치되어 있다. 제2 볼열(K2)의 볼들(24)은 제2 레이스웨이 직경(DL2)을 따라서 배치되어 있다. 도 1에 따르면 DL1은 DL2보다 더 크다.

제1의 내측 숄더(23)의 직경(d1)이 제2의 내측 숄더(25)의 직경(d2)보다 더 크므로, 내륜(3)의 제1 레이스웨이 부분(7)의 표면 영역이 확대되어 있다.

도 1에 따르면 d1 역시 DL1보다 더 크다. 외륜의 제2 레이스웨이 부분(17)의 표면 영역은 내륜(3)의 제1 레이스웨이 부분(7)의 표면 영역에 상응하게 확대되어, 직경(D2)은 제1 외측 숄더(31)의 직경(D1)보다 더 작다. 제2 외측 숄더(33)의 직경(D2)은 제1 내측 숄더(23)의 직경(d1)이 DL1보다 더 큰 것만큼 제1 레이스웨이 직경(DL1)보다 작다.

제2 볼열(K2)의 레이스웨이 부분들 역시 제1 볼열(K1)과 유사하게 형성되어 있다. 제3 레이스웨이 부분(11)은 확대된 표면 영역을 가지며, 이 표면 영역의 크기는 외륜(5)의 제4 레이스웨이 부분(21)의 표면 영역과 같다. 제3 내측 숄더(27)의 직경(d3)은, 외륜(5)의 제4 레이스웨이 부분(21)의 제4 외측 숄더(37)의 직경(D4)이 제2 레이스웨이 직경(DL2)보다 작은 만큼 제2 볼열(K2)의 레이스웨이 직경(DL2)보다 더 크다. 내륜(3) 또는 외륜(5)의, 볼(24)과 관련하여 대각선 방향으로 반대편에 있는 레이스웨이 부분들(13과 19)은, 앞에서 이미 제1 볼열(K1) 및 레이스웨이 부분(9와 15)과 관련하여 설명한 것처럼, 레이스웨이 부분(11 및 21)과 관련하여 동일하게 축소되어 있다.

도 2에는 제2 실시예에 따라 본 발명의 대형 구름 베어링(1)이 도시되어 있다. 도 2에 따른 대형 구름 베어링(1)은 그 구조에 있어서 제1 볼열(K1) 및 제2 볼열(K2)의 배치의 관점에서 도 1에 따른 대형 구름 베어링(1)과 유사하다. 그런 한도에서, 내측 숄더들, 이들에 의해 제한된 레이스웨이 부분들, 외측 숄더들 및 이들에 의해 제한된 레이스웨이 부분들과 관련하여, 동일한 도면 부호들이 부여되어 있으므로, 도 1에 대한 설명을 참고한다.

그러나 도 1 및 도 2의 실시예들은 숄더의 크기 측면에서 다르다. 도 2에 따른 내륜(3)은 특히 다음과 같이 형성되어 있다.

내륜(3)의 제1 내측 숄더(23)는 최대 직경(d1)을 가지며, 이 최대 직경은 제1 볼열(K1)의 레이스웨이 직경(DL1)과 같다. 그에 반해 외륜(5)의 제1 외측 숄더(31)의 최소 직경(D1)은 제1 볼열(K1)의 레이스웨이 직경(DL1)보다 더 크다. 내륜(3)의 제2 내측 숄더(25)는 최대 직경(d2)을 가지며, 이 최대 직경은 제1 볼열(K1)의 레이스웨이 직경(DL1)보다 더 작다. 제2 외측 숄더(33)의 외륜(5)에서 대응 최소 직경(D2)은 최소 직경(D2)을 가지며, 이 최소 직경은 제1 볼열(K1)의 레이스웨이 직경(DL1)과 같다.

내륜(3)에서 제3 내측 숄더(27)의 최대 직경(d3)은 제1 볼열(K1)의 제1 내측 숄더(23)의 최대 직경(d1)과 같다. 제1 볼열(K1)의 레이스웨이 직경(DL1)은 도 2에 도시된 실시예에 따라 제2 볼열(K2)의 레이스웨이 직경에도 상응한다. 도 1과 차이점으로서, 양 볼열들(K1 및 K2)은 같은 레이스웨이 직경(DL1) 위에 배치되어 있으며 축방향으로 서로 이격되어 있다. 또, 외륜(5)에서 제3 외측 숄더(35)의 최소 직경(D3)은 레이스웨이 직경(DL1)보다 더 크다. D3은 D1과 같다.

내륜(3)의 제4 내측 숄더(29)의 최대 직경(d4)은 제2 내측 숄더(25)의 직경(d2)과 같다. 외륜(5)의 제4 외측 숄더(37)의 대응하는 최소 직경(D4)은 제2 외측 숄더(33)의 최소 직경(D2)과 같다.

도 2에 따른 실시예에서 레이스웨이 직경(DL1)은 기준 크기로서 이용된다. 외륜과 내륜 사이에 각각 하나의 틈이 형성되어 있으며, 이 틈은 외륜의 방향으로 또는 내륜의 방향으로 같은 크기로 변경되므로, 서로 대각선 방향으로 반대편에 있는 레이스웨이 부분들이 (각 볼열(K1, K2)과 관련하여) 균일하게 확대 및 축소되어 형성되어 있다. 그와 동시에 내륜(3)은 볼들(22, 24)의 제거 후에 또는 볼들(22, 24)의 삽입 전에 완전히 외륜(3)을 관통해 끼워질 수 있는데, 교차 부분이 없기 때문이다.

도 3 내지 도 6을 활용해, 종래 기술에 따른 대형 구름 베어링(101)과 비교해 본 발명에 따른 대형 구름 베어링(1)의 기능을 설명한다. 먼저, 도 3 및 도 4에는 종래 기술에 따른 대형 구름 베어링(101)이 도시되어 있다. 대형 구름 베어링(101)은 내륜(103)과 외륜(105)을 포함한다. 내륜(103)과 외륜(105) 사이에 2개의 볼열들(K11 및 K12)이 배치되어 있다. 종래 기술에 따른 대형 구름 베어링(101)은 2열의 사점 베어링이다. 제1 볼열(K11)의 볼들은 각각 내륜(103) 및 외륜(105)과의 2개의 접촉점들을 갖는다. 이들 접촉점은 각각 독립적인 레이스웨이 부분(107, 109, 115 및 117) 안에 배치되어 있다. 방사 방향의 축과 관련하여 압력각(α1)이 형성되어 있다. 동일한 내용이 레이스웨이 부분(111, 113, 119 및 121)과 관련하여 제1 볼열(K11)에 대해서처럼, 제2 볼열(K12)에 대하여 적용된다. 레이스웨이 부분(107, 109, 111, 113, 115, 117, 119 및 121)의 표면 영역들이 각각 실질적으로 크기 면에서 같다.

도 4에는 도 3의 베어링의 경우에 지지하는 큰 축하중이 내륜에 의해 도입되어 베어링에 작용하는 경우가 도시되어 있다. 내륜(103)은 외륜(105)에 반해서 아래로 가압된다. 제1 볼열(K11) 및 제2 볼열(K12)의 볼들을 레이스웨이 부분의 표면 영역들에 대하여 배치하기 때문에, 내륜(103)과 외륜(105)이 따로 구동되며, 이는 도 4에 과장되게 표현되어 있다. 내륜과 외륜 사이의 상대 운동과 볼들(122, 124)의 추가적 변형의 결과, 압력각(α)이 증가하고, 이 압력각은 값(α2)을 취한다. 볼들 및 레이스웨이 부분들이 변형되므로, 볼과 레이스웨이 부분이 접촉하는 표면 영역에 대한 볼의 점 접촉이 면으로 확대되어 있으며, 이는 제2 볼열(K12)과 관련하여 타원형(126)의 형태로 표시되어 있다. 이 변형 영역은 도 4의 표현에 따르면 레이스웨이 부분(121)을 제한하는 에지의 영역에 위치한다. 동일한 현상들이 베어링의 대칭적 구조 때문에 상당히 하중을 받는 잔여 레이스웨이 부분들(111, 107 및 117)에도 나타난다. 상당한 마모가, 볼의 측면들에서도 레이스웨이 영역들의 측면들에서도 나타난다.

도 3 및 도 4와 다르게, 도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 대형 구름 베어링의 기능 개선이 도시되어 있다. 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 기능은 본 발명의 양 실시예들에 적용되지만, 단순화를 위해, 도 1에 이미 도시되어 설명된 본 발명의 제1 실시예만을 참고한다. 도 5에는 도 1의 대형 구름 베어링이 실질적으로 하중을 받지 않는 상태로 도시되어 있다. 제1 볼열(K1)과 제2 볼열(K2)의 볼들(22, 24)의 접촉점들은 실질적으로 볼들의 중점과 관련하여 베어링의 방사 방향에 대해 각도(α1)로 정렬되어 있다. 도 6에 도시되어 있는 상태에서, 축하중이 내륜에 인가되고, 이 축하중은 도 6에 도시된 방향에서 아래로 작용한다. 레이스웨이 부분들의 표면 영역에 반해서 제1 볼열(K1)과 제2 볼열(K2)의 볼들(22, 24)의 배치로 인해, 내륜(3)과 외륜(5)이 따로 구동된다. 그 결과, 볼들(22, 24)과 각 레이스웨이 부분들 사이의 접촉이 이동된다. 볼들 및 레이스웨이 부분들의 변형으로 인해 형성된 접촉면은 타원형(26)으로 표시되어 있으며 내륜(3)의 내측 숄더(23, 27)와 외륜(5)의 외측 숄더(33, 37)의 방향으로 이동된다. 제1 볼열(K1)의 레이스웨이 부분들(9, 15)의 표면 영역 및 제2 볼열(K2)의 레이스웨이 부분들(13, 19)의 표면 영역이 실질적으로 하중을 받지않지만, 어쨌든 레이스웨이 부분들(7, 11, 17, 21)의 앞서 언급한 표면 영역들보다 훨씬 덜 하중을 받는다. 그러나 레이스웨이 부분들(7, 17, 11 및 21)의 본 발명에 따라 확대된 표면 영역에 근거한 타원형(26)은 상당한 축하중에도 불구하고 링 형상 숄더(23, 33, 27, 37)의 영역에 위치하지 않는다. 그 결과, 내륜(3)과 외륜(5)의 레이스웨이 부분들 및/또는 볼들의 마모가 발생하지 않는다. 종래 기술에 공지된 베어링(도 3, 도 4 참고)과 유사한 하중 상황 및 유사한 압력각 이동에서도 본 발명에 따른 베어링의 경우에 임계의 작동 상태가 발생하지 않는다.

바람직한 실시예들에 대한 설명들 및 앞서의 도면 설명들은 2열 베어링에 관한 것이다. 그러나 본 발명은 더 나아가서 추가로 본 발명에 따른 대형 구름 베어링의 그외의 복열의 실시예들에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제3의 볼열을 가지는 3열의 대형 구름 베어링에 관한 것이다. 제3의 볼열은 사점 베어링에서 내륜과 외륜 사이에 배치되어 있으며, 제3 볼열은 제1 볼열 및 제2 볼열에 대하여 축방향으로 이격되어 있으며, 제3 볼열에 4개의 레이스웨이 부분들이 할당되어 있으며, 이들은 각각 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역을 가지며, 내륜에 제공되어 있는, 제3 볼열의 각 레이스웨이 부분의 표면 영역은 내륜에 제공되어 있는, 제3 볼열의 각각의 인접 레이스웨이 부분의 표면 영역보다 더 크며 외륜에 제공된, 각각 대각선 방향으로 서로 반대편에 있는, 제3 볼열의 레이스웨이 부분의 표면 영역과 같다.

앞에서 대형 구름 베어링의 2열 실시들을 참고하여 설명한 바람직한 실시예들은 유사하게 대형 구름 베어링의 3열의 실시예에 적용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 바람직하게는 구조적인 세부 내용들을 추가로 이용하면 다른 이용 분야들에 적응될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 대형 구름 베어링은 예컨대 내치를, 외치를 가질 수 있고 또는 기어이를 가지지 않을 수 있다. 대형 구름 베어링은 연속하는, 축방향으로 연장해 있는 고정 보어 또는 플랜지 형상의 또는 방사방향의 다른 고정 보어를 가질 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 베어링은 바람직하게는 볼들 사이에 스페이서를 가지거나 또는 볼들을 지지하기 위한 케이지를 갖는다. 그외 바람직한 실시예들에 따라 본 발명의 대형 구름 베어링은 윤활제를 충전하여 압착하기 위한 윤활 홀들 또는 볼열에 볼들을 채우거나 또는 그것으로부터 제거하기 위한 개구들을 갖는다.

Claims

축하중, 레이디얼 하중 및 전도 모멘트를 흡수하기 위한 복열의 볼타입 레볼루트 조인트로서 형성되어 있는 대형 구름 베어링(1)으로서, 상기 대형 구름 베어링은 외륜(5), 내륜(3), 제1 볼열(K1) 및 제2 볼열(K2)을 포함하고, 제1 볼열(K1) 및 제2 볼열(K2)은 서로 축방향으로 이격되어 각각 사점 베어링 안에 배치되어 있으며, 제1 볼열에 4개의 레이스웨이 영역(7, 9, 15, 17)이 그리고 제2 볼열에는 4개의 레이스웨이 영역(11, 13, 19, 21)이 할당되어 있으며, 이들은 각각 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역을 가지고 있는 대형 구름 베어링에 있어서,
내륜에 제공되어 있는 각 레이스웨이 부분의 표면 영역이 내륜에 제공되어 있는 인접 레이스웨이 부분의 표면 영역보다 크고 외륜에 제공되어 있는 대각선 방향으로 반대편에 있는 각 레이스웨이 부분의 표면 영역과 같은 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항에 있어서, 내륜(3)에 제공되어 있는 레이스웨이 부분(9, 13)의 표면 영역이 각각 외륜(5)에 제공되어 있는, 대각선 방향으로 반대편에 있는 레이스웨이 부분(15, 19)과 같은 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 볼열(K1)을 위한 내륜(3)은 링 형상의 제1 내측 숄더(23)와 링 형상의 제2 내측 숄더(25)를 포함하며, 이들은 각각 제1 볼열(K1)의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면들 중 하나를 제한하며, 제2 볼열(K2)을 위한 내륜(3)은 링 형상의 제3 내측 숄더(27) 및 링 형상의 제4 내측 숄더(29)를 포함하며, 이들은 각각 제2 볼열(K2)의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역들 중 하나를 제한하며, 제4의 내측 숄더(29)의 최대 직경(d4)은 제1 내측 숄더(23)의 최대 직경(d1)과 다른 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 내측 숄더(27)의 최대 직경(d3)은 제2 내측 숄더(25)의 최대 직경(d2)과 다른 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 볼열(K1)에 대해 외륜(5)이 제1의 링 형상 외측 숄더(31) 및 제2의 링 형상 외측 숄더(33)를 포함하며, 이들은 각각 제1 볼열(K1)의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역들 중 하나를 제한하며, 외륜(5)은 제2 볼열(K2)에 대하여 제3의 링 형상 외측 숄더(35) 및 제4의 링 형상 외측 숄더(37)를 포함하고, 이들은 각각 제2 볼열(K2)의 볼 레이스웨이를 수용하기 위한 표면 영역들 중 하나를 제한하고, 제4 외측 숄더(37)의 최소 직경(D4)은 제1 외측 숄더(31)의 최소 직경(D1)과 다른 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제3의 외측 숄더(35)의 최소 직경(D3)은 제2 외측 숄더(33)의 최소 직경(D2)과 다른 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 내측 숄더(23, 25, 27, 29)의 최대 직경(d1, d2, d3, d4)의 최대는 외측 숄더(31, 33, 35, 37)의 최소 직경(D1, D2, D3, D4)의 최소보다 작거나 또는 같은 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 볼열(K1)의 볼들(23)과 제2 볼열(K2)의 볼들(24)이 제1 레이스웨이 직경(DL1)을 따라서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제8항에 있어서, 내측 숄더(23, 25, 27, 29)의 최대 직경(d1, d2, d3, d4)의 최대는 제1 및 제2 볼열의 제1 레이스웨이 직경(DL1)과 같거나 또는 그 아래로 0.5mm까지 범위에 있는 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제8항 또는 제9항에 있어서, 외측 숄더(31, 33, 35, 37)의 최소 직경(D1, D2, D3, D4)의 최소는 제1 및 제2 볼열의 제1 레이스웨이 직경(DL1)과 같거나 또는 그 위 0.5mm까지의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제9항 또는 제10항에 있어서, 제1 내측 숄더(23)의 최대 직경(d1)은 제3 내측 숄더(27)의 최대 직경(d3)과 같으며 각각 제2 및 제4 내측 숄더(25, 29)의 최대 직경(d2, d4)보다 더 큰 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 외측 숄더(33)의 최소 직경(D2)은 제4 외측 숄더(37)의 최소 직경(D4)과 같고 각각 제1 및 제3 외측 숄더(31, 35)의 최소 직경(D1, D3)보다 작은 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 볼열(K1)의 볼들(23)은 제1 레이스웨이 직경(DL1)을 따라서 배치되어 있으며 제2 볼열(K2)의 볼들(24)은 제2 레이스웨이 직경(DL2)을 따라서 배치되어 있고, 이것은 제1 볼열(K1)의 직경(DL1)과 다른 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제13항에 있어서, 제1 내측 숄더(23)의 최대 직경(d1)이 제2 내측 숄더(25)의 최대 직경(d2)보다 더 크고 제3 내측 숄더(27)의 최대 직경(d3)은 제4 내측 숄더(29)의 최대 직경(d4)보다 큰 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제13항 또는 제14항에 있어서, 제4 외측 숄더(37)의 최소 직경(D4)은 제3 외측 숄더(35)의 최소 직경(D3)보다 더 작으며 제2 외측 숄더(33)의 최소 직경(D2)은 제1 내측 숄더(31)의 최소 직경(D1)보다 더 작은 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 볼열(K1)은 제1 볼 직경을 가지는 볼들(23)로 이루어지고, 제2 볼열(K2)은 제2 볼 직경을 가지는 볼들(24)로 이루어지며, 제2 볼 직경은 제1 볼 직경과는 다른 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 대형 구름 베어링(1)은 하나 또는 복수의 다른 볼열들을 포함하며, 하나 또는 복수의 볼열들은 각각 사점 베어링에서 축방향으로 서로 이격되어 배치되어 있으며, 각각의 볼열에 4개의 레이스웨이 부분이 할당되어 있으며, 이 레이스웨이 부분들은 각각 볼 레이스웨이의 수용을 위한 표면 영역을 가지며, 내륜 안에 제공되어 있는 레이스웨이 부분의 표면 영역은 내륜 안에 제공되어 있는, 각각 대각선 방향으로 반대편에 있는 인접하는 레이스웨이 부분의 표면 영역보다 더 크며 외륜 안에 제공되어 있는, 각각 대각선 방향으로 반대편에 있는 레이스웨이 부분의 표면 영역과 같은 것을 특징으로 하는 대형 구름 베어링.
타워 헤드를 가지는 타워 및 회전자의 수용을 위해 설계되어 있는 나셀을 포함하는 풍력 발전소로서, 나셀은 방위 베어링에 의해 타워와 관련하여 회전가능하게 지지되어 있는 풍력 발전소에 있어서, 방위 베어링이 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 대형 구름 베어링(1)으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전소.