KR20140027977A - 풍력발전용 터빈에 사용되는 롤링 베어링용 스페이서 - Google Patents

풍력발전용 터빈에 사용되는 롤링 베어링용 스페이서 Download PDF

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쟝-밥티스테 매그니
파스칼 오비제
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아크티에볼라게트 에스케이에프
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Abstract

본 발명에 따른 롤링 베어링용 스페이서는 내부 링, 외부 링, 및 상기 링들 상에 제공된 레이스웨이들 사이에 배열된 하나 이상의 열의 각 접촉 롤러를 포함한다. 상기 롤링 베어링용 스페이서는 롤러에 꼭 맞는 오목한 프로파일을 가진 서로 맞은편에 있는 2개의 면(17, 18)을 포함하며, 상기 면들 중 하나 이상의 면은 2개의 접촉 표면(17a, 17b)을 포함하고, 롤러와 오목한 리세스(17c)는 상기 접촉 표면들 사이에서 연장되고 상기 롤러를 향해 외부 방향으로 안내된다.

Description

풍력발전용 터빈에 사용되는 롤링 베어링용 스페이서{SPACER FOR ROLLING BEARING, NOTABLY USED IN A WIND TURBINE}
본 발명은 롤링 베어링 분야에 관한 것으로 특히, 내부 링, 외부 링, 및 이들 사이에 배열된 하나 또는 그 이상 접촉 롤러 열(row)의 롤링 베어링에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 풍력발전용 터빈에 사용되도록 구성된 큰 직경의 롤링 베어링의 분야에 관한 것이다.
이러한 분야에서, 롤링 베어링은 롤링 베어링의 세로축(longitudinal axis) 주위에 터빈의 블레이드를 배열시키고 바람의 방향에 따라 터빈의 로터를 각 방향으로 배열하도록(angularly orient) 사용된다. 이러한 롤링 베어링은 일반적으로 축방향 및 반경 방향으로 둘 다 응력(stress)에 의한 하중을 받는데, 종종 상대적으로 강력한 하중을 받는다.
풍력발전용 터빈용 롤링 베어링은 2개의 동심 내부 및 외부 링, 적어도 상기 링 상에 제공된 안내 면과 레이스웨이 사이에 배열된 1열 이상의 기울어진 접촉 롤러 및 롤러들 사이에 주변 방향으로 배열된 복수의 스페이서(spacer)를 포함한다. 각각의 스페이서는 일반적으로 서로 맞은편에 있는 2개의 공동(cavity)을 포함하는데, 이 공동은 롤러에 꼭 맞은 오목한 프로파일을 가지며 가로방향 플랜지 및 서로 맞은편에 있는 2개의 내부 및 외부 평면 표면에 의해 축방향으로 경계가 정해진다(delimited axially).
풍력발전 터빈이 작동하는 동안 롤링 베어링에 제공되는 하중의 작용 하에서의 높은 접촉 압력으로 인해, 스페이서 및 스페이서에 연결된 롤러에는 마찰이 발생한다.
본 발명의 특별한 목적은 제작하기가 간단하고 경제적이며, 마찰 분배(frictrion contribution)를 감소하도록 구성된 롤링 베어링용 스페이서를 제공하는 데 있다.
한 실시예에서, 내부 링, 외부 링, 및 상기 링들 상에 배열된 레이스웨이(raceway)들 사이에 배열된 하나 이상의 열(row)의 각 접촉 롤러를 포함하는 롤링 베어링용 스페이서는 롤러에 꼭 맞는 오목한 프로파일(concave profile)을 가진 서로 맞은편에 있는 2개의 면(face)을 포함한다. 상기 면들 중 하나 이상의 면은 2개의 접촉 표면(contact surface)을 포함하며, 롤러와 오목한 리세스(concave recess)가 상기 접촉 표면들 사이에서 연장되고 상기 롤러를 향해 외부 방향으로 안내된다.
상기 스페이서는 링들의 레이스웨이들과 접촉하도록 구성된 서로 맞은편에 있는 내부 및 외부 부분 및 서로 맞은편에 있는 면들의 축방향 경계를 결정하는 서로 맞은편에 있는 가로방향 플랜지(lateral flange)를 포함할 수 있다. 상기 면들은 내부 및 외부 부분에 연결될 수 있다.
리세스는 내부 및 외부 부분 사이에서 연장될 수 있다. 리세스는 내부 부분으로부터 외부 부분으로 연장되는 것이 바람직하다.
한 실시예에서, 내부 및 외부 부분은 각각 2개의 접촉 표면 및 상기 접촉 표면들 사이에 배열된 오목한 리세스를 포함한다. 상기 면의 리세스는 내부 부분의 리세스로부터 외부 부분의 리세스까지 연장된다. 내부 및 외부 부분의 리세스는 한 면으로부터 다른 면으로 연장되는 것이 바람직하다.
가로방향 플랜지는 각각 하나의 접촉 표면 및 상기 표면 위에 형성된 홈(groove) 형태의 리세스를 포함할 수 있다. 가로방향 플랜지는 각각 접촉 표면의 양쪽 면들 위에 위치된 추가적인 리세스를 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
한 실시예에서, 상기 스페이서는 면들과 소통(communication)되게 하는 관통홀(through-hole)을 추가로 포함한다. 관통홀은 면의 리세스 상에서 개방된다.
한 실시예에서, 각각의 면은 2개의 접촉 표면 및 내부 및 외부 부분들 사이와 상기 접촉 표면들 사이에서 연장되는 오목한 리세스를 포함한다.
한 실시예에서, 상기 스페이서는 금속 또는 폴리머 재료로부터 일체형으로 형성된다.
본 발명의 또 다른 형태에서, 롤링 베어링은 내부 링, 외부 링, 상기 링들 상에 제공된 레이스웨이들 사이에 배열된 하나 이상의 열의 각 접촉 롤러, 및 위에서 기술된 복수의 스페이서를 포함하며, 상기 롤링 베어링은 롤러들 사이에서 주변 방향으로 배열된다.
바람직한 한 실시예에서, 스페이서의 리세스는 윤활제(lubricant)로 채워진다.
위에서 기술된 롤링 베어링은 특히 나셀(nacelle)을 마스트(mast)에 대해 회전시키기 위해 및/또는 세로축 주위로 각각의 블레이드를 회전/피칭(pitching)시키기 위해, 블레이드가 장착된 나셀을 고정하는 마스트를 포함하는 풍력발전용 터빈 베어링으로서 사용될 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 이점들은 첨부된 도면들에 의해 예시되고 비-제한적인 예로서 제공된 특정 실시예를 상세하게 기술한 하기 상세한 설명을 읽음으로써 보다 잘 이해될 것이다:
- 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 롤링 베어링의 절반 단면도이고,
- 도 2는 도 1의 롤링 베어링의 또 다른 절반 단면도이며,
- 도 3은 도 2를 확대한 부분 단면도이고,
- 도 4는 도 1 및 도 2의 롤링 베어링의 스페이서의 투시도이며,
- 도 5는 2개의 롤러를 갖는 도 4의 스페이서의 투시도이고,
- 도 6은 도 5의 측면도이며,
- 도 7은 도 6의 라인 VII-VII을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같은 롤링 베어링(rolling bearing)은 내부 링(1)과 외부 링(2) 및 이들 사이에 수용된 두 열의 기울어진 또는 각 접촉 롤러(3a 및 3b)를 포함하는 큰 직경의 롤링 베어링이다. 이 롤링 베어링은 또한 롤러 간의 주변 공간을 유지하기 위해 롤러(3a, 3b)들 사이에 주변 방향으로 배치된 복수의 스페이서(4)를 포함한다.
내부 및 외부 링(1, 2)은 동심 구조로 구성되며(concentric), 롤링 베어링의 베어링 회전 축(도시되지 않음)을 따라 축방향으로 연장된다. 링(1, 2)은 중실 타입(solid)으로 구성된다. "중실 링(solid ring)"은 금속 튜브 스톡(metal tube stock), 바 스톡(bar stock), 러프 포징(rough forging) 및/또는 압연 블랭크(rolled blank)로부터 재료를 제거하는 가공(기계가공, 그라인딩 가공(grinding)에 의해) 얻어지는 링인 것으로 이해하면 된다.
롤러(3a, 3b)는 서로 동일하며, 각각 외부 롤링 표면 및 롤링 표면을 축방향으로 경계를 결정하는 맞은편 단부 횡단면을 포함한다. 예시된 실시예에서, 롤링 표면들은 원통형의 프로파일을 가진다. 대안으로, 롤링 표면들은 구형(spherical) 프로파일 또는 대수형 프로파일(logarithmic profile)을 가질 수도 있다. 각각의 열에 대해서, 롤러의 회전 축(3'a, 3'b)은 베어링의 세로축 위에 위치된 하나의 단일 지점에서 수렴하고(converge), 베어링 축에 대해 미리 정해진 각도로 배열된다. 예시된 실시예에서, 두 열의 롤러의 회전 축(3'a, 3'b)은 서로 90°의 각도로 배열되고 베어링 측에 대해서는 대략 45°의 각도로 배열된다. 베어링 축과 각각의 롤러의 회전 축(3'a, 3'b) 사이의 각도는, 가령, 예를 들어, 20° 내지 70° 사이일 수 있다.
내부 링(1)은 서로 맞은편에 있는 반경방향 가로 표면(1b, 1c)에 의해 경계가 결정되고 새시(chassis) 또는 기계 구조(도시되지 않음)에 고정되도록 구성된 원통형 보어(1a)를 가진다. 내부 링(1)은 또한 상부에 제 1 및 제 2 환형 레이스웨이(5, 6)가 형성되는 스텝식 외부 원통형 표면(1d)을 포함한다. 레이스웨이(5, 6)는 롤링 베어링의 중심을 통과하는 횐단방향의 반경방향 평면에 대해 상호 대칭을 이룬다. 각각의 레이스웨이(5, 6)는 원추대(frustoconical) 형상을 가지며 외부 원통형 표면(1d)으로부터 내측을 향하여 기울어지게 연장된다. 각각의 레이스웨이(5, 6)는 롤러(3a, 3b)의 롤링 표면과 접촉하는 직선형 내부 프로파일의 횡단면을 갖는다.
외부 링(2)은 서로 맞은편에 있는 가로방향 측면 표면(2b, 2b)에 의해 경계가 결정되는 외부 원통형 표면(2a)을 포함한다. 외부 링(2)은 또한 내부에 제 1 및 제 2 레이스웨이(7, 8)가 형성되는 원통형의 스텝식 환형 보어(2d)를 포함한다. 레이스웨이(7, 8)는 롤링 베어링의 중심을 통과하는 반경방향 평면에 대해 상호 대칭을 이룬다. 레이스웨이(7, 8)는 각각 레이스웨이(5, 6)에 대해 평행하게 배열된다. 각각의 레이스웨이(7, 8)는 원추대 형상을 가지며 보어(2d)로부터 외측을 향하여 기울어지게 연장된다. 각각의 레이스웨이(7, 8)는 롤러(3a, 3b)의 롤링 표면과 접촉하는 직선형 내부 프로파일의 횡단면을 갖는다. 외부 링의 레이스웨이(7, 8) 및 내부 링의 레이스웨이(5, 6)는 서로를 향하는 동시에 롤러(3a, 3b)의 회전 축(3'a, 3'b)에 대해 대칭을 이룬다.
내부 링(1)은 또한 회전 축(3'a, 3'b)에 대해 롤러의 단부 면(end face)과 축방향으로 접촉할 수 있고 외측 표면(1d) 상에 형성된 환형의 안내 면(guiding face)(9, 10)을 포함한다. 안내 면(9, 10)은 롤링 베어링의 중심을 통과하는 반경방향 평면에 대해 상호 대칭을 이룬다. 각각의 안내 면(9, 10)은 직선형이고 환형의 오목한 필렛(fillet)에 의해 상기 레이스웨이의 작은 직경의 에지에 연결되며 상응하는 레이스웨이(5, 6)에 대해 수직으로 배열된다. 각각의 안내 면(9, 10)은 내부 링의 외측 표면(1d)에 연결되고 상기 필렛으로부터 외측을 향하여 비스듬히 연장된다. 안내 면(9, 10)은 롤러의 회전 축(3'a, 3'b)에 대해 반경 방향으로 연장된다. 각각의 안내 면(9, 10) 및 레이스웨이(5, 6)는 반경 방향으로 외측을 향해 안내되는 V-형 홈의 경계를 결정한다.
외부 링(2)은 또한 회전 축(3'a, 3'b)에 대해 롤러(3a, 3b)의 서로 맞은편에 있는 단부 면과 축방향으로 접촉할 수 있으며 보어(2d) 내에 형성된 안내 면(11, 12)을 포함한다. 안내 면(11, 12)은 롤링 베어링의 중심을 통과하는 반경방향 평면에 대해 상호 대칭을 이룬다. 안내 면(11, 12)과 안내 면(9, 10)은 서로를 향하고 각각 평행하게 배열된다. 각각의 안내 면(11, 12)은 직선형이고 환형의 오목한 필렛에 의해 상기 레이스웨이의 큰 직경의 에지에 연결되며 상응하는 레이스웨이(7, 7)에 대해 수직으로 배열된다. 각각의 안내 면(11, 12)은 내부 링의 보어(2d)에 연결되고 상기 필렛으로부터 내측을 향하여 비스듬히 연장된다. 각각의 안내 면(11, 12)은 롤러의 회전 축(3'a, 3'b)에 대해 반경 방향으로 연장된다. 각각의 안내 면(11, 12) 및 레이스웨이(7, 8)는 반경 방향으로 내측을 향해 안내되는 V-형 홈의 경계를 결정한다.
내부 링의 안내 면(9)과 레이스웨이(5)는, 외부 링의 안내 면(11)과 레이스웨이(7)와 함께, 내부에 롤러(3a) 열이 배열되는 제 1 환형 공간을 형성한다. 레이스웨이(5, 7) 사이에 배열된 각각의 롤러(3a)는 레이스웨이에 대해 상기 롤러의 기울어지거나 비뚤어지는 것을 방지하기 위하여 안내 면(9, 11)에 의해 제 위치에 가로 방향으로 유지된다. 각각의 안내 면(9, 11)은 내부 및 외부 링(1, 2)과 롤러의 단부 면들 사이에서 약간의 상대적인 슬라이딩 이동이 구현되도록 롤러(3a)의 단부 면과의 직접적인 접촉 표면을 갖는 플랭크(flank)를 형성한다.
이와 유사하게, 내부 링의 안내 면(10)과 레이스웨이(6)는, 외부 링의 안내 면(12)과 레이스웨이(8)와 함께, 내부에 롤러(3b) 열이 배열되는 제 2 환형 공간을 형성한다. 안내 면(10, 12)에 대한 롤러(3b)의 배열은 안내 면(9, 11) 및 롤러(3a)에 대해 앞에서 설명한 것과 동일하다.
스페이서(4)는 각각의 열의 2개의 연속적인 롤러(3a, 3b) 사이에 각각 배열되고 서로 동일하다. 스페이서(4)는 금속으로 일체형으로 형성될 수 있다. 대안으로, 스페이서(4)는 예를 들어, 몰딩에 의해 폴리머 재료, 가령, 폴리아미드로 제조될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 것과 같이, 각각의 스페이서(4)는 내부 및 외부 링(1 및 2)의 서로를 향하는 레이스웨이와 접촉하는 2개의 서로 맞은편에 있는 내부 및 외부 부분(13, 14) 및 상기 링들의 서로 맞은편에 있는 안내 면과 접촉하는 서로 맞은편에 있는 2개의 가로방향 플랜지(15, 16)를 포함한다. 각각의 스페이서(4)는 또한 2개의 연속적인 롤러를 수용하도록 구성된 서로 맞은편에 있는 2개의 면(17, 18)을 포함한다. 상기 롤러들의 회전 축에 대해, 면(17, 18)은 가로방향 플랜지(15, 16)에 의해 축방향으로 경계를 결정한다. 면(17, 18)은 내부 및 외부 부분(13, 14)에 의해 횡단 방향으로 경계를 결정한다.
도 3에 도시된 것과 같이, 롤러(3a) 열에 대해, 각각의 스페이서의 내부 및 외부 부분(13, 14)은 내부 및 외부 레이스웨이(5, 7)와 접촉되고 가로방향 플랜지(15, 16)는 안내 면(9, 11)과 접촉한다. 레이스웨이(5, 7)와 안내 면(9, 11)은, 각각, 링(1, 2)과 각각의 스페이서(4) 사이에서 약간의 상대적인 슬라이딩 이동이 구현되도록 플랜지(15, 16) 또는 부분(13, 14)과의 직접적인 접촉 표면을 갖는 플랭크를 형성한다. 스페이서(4)의 유도 마찰 토크(induced friction torque)를 제한하기 위하여, 상기 링들의 안내 면(10, 12)과 레이스웨이(5, 7) 및 각각의 스페이서 사이에 작은 틈이 제공될 것으로 예상된다. 링의 안내 면(10, 12)과 레이스웨이(6, 8)에 대해 롤러(3b) 열의 스페이서(4)가 배열되는 것은 롤러(3a) 열에 대해 기재된 설명과 동일하다.
도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 각각의 스페이서의 외부 부분(14)은 외부 링(2)의 레이스웨이에 대해 지탱되는 2개의 동일하고 개별적인 평면 접촉 표면(14a, 14b) 및 이들 사이에서 연장되고 레이스웨이를 향하며 거리가 떨어진 상태로 유지되는 오목한 리세스(14c)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 리세스(14c)는 U-형 횡단면을 갖는다. 리세스(14c)는 접촉 표면(14a)의 세로 에지로부터 다른 접촉 표면(14b)의 세로 에지까지 횡단 방향으로 연장되고, 면(17)으로부터 다른 면(18)으로 세로 방향으로 연장된다.
오목한 리세스(14c)로 인해, 각각의 스페이서의 외부 부분(14)과 외부 링(2)의 레이스웨이 간의 마찰 접촉이 감소된다. 게다가, 바람직하게는 리세스(14c)는 외부 부분의 접촉 표면(14a, 14b), 외부 링(2)의 레이스웨이, 및 롤러(3a, 3b)의 롤링 표면들을 윤활하기 위한 윤활제 리저버(lubricant reservoir)로서 기능을 하고, 윤활제는 리세스로부터 직접 상기 접촉 표면과 롤링 표면 및 상기 레이스웨이로 배출된다(emerge). 사용된 윤활제(도시되지 않음)는 예를 들어 그리스(grease) 또는 오일일 수도 있다.
각각의 스페이서의 내부 및 외부 부분(13, 14)은 예시된 실시예에서 동일하며, 이들 중 오직 하나만이 여기에 기재되지만, 외부 부분(14)에 대해 이전에 사용된 도면부호 "a, b, c"도 내부 부분(13)의 동일한 요소에 대해 사용되는 것으로 이해하면 된다. 이와 똑같이, 가로방향 플랜지(15, 16)들 중 오직 하나만이 기재되는데, 2개의 플랜지의 동일한 요소에 대해 동일한 도면부호 "a, b, c, d"가 사용되는 것으로 이해하면 된다.
가로방향 플랜지(15)는 내부 링의 안내 면에 대해 지탱되는 중앙의 평면 접촉 표면(15a), 내부 링을 향하며 내부 링으로부터 일정한 거리에 떨어져 있는 2개의 동일한 오목한 리세스(15b, 15c), 및 접촉 표면(15a) 상에 제공된 홈(15d)을 포함한다. 2개의 플랜지(15, 16)의 접촉 표면(15a 및 16a)이 떨어져 있는 거리는 롤러(3a, 3b)의 길이와 실질적으로 동일하다.
리세스(15b)는 접촉 표면(15a)의 제 1 에지로부터 리세스(14c)에 연결된 상기 표면의 세로 에지의 맞은편에 있는 외부 부분(14)의 접촉 표면(14b)의 세로 에지까지 연장된다. 리세스(15c)는 접촉 표면(15a)의 맞은편에 있는 제 2 에지로부터 리세스(13c)에 연결된 상기 표면의 세로 에지에 대해 맞은편에 있는 접촉 표면(13b)의 세로 에지까지 연장된다. 리세스(15b, 15c)는 면(17)으로부터 다른 면(18)까지 세로 방향으로 연장된다. 접촉 표면(15a)의 두 에지가 떨어져 있는 거리는 내부 링의 안내 면의 길이와 실질적으로 동일하다. 홈(15d)은 외측을 향해 안내되며 상기 안내 면을 향하는 동시에 상기 안내 면으로부터 떨어진 상태로 유지된다. 홈(15d)은 면(17)으로부터 다른 면(18)으로 세로 방향으로 연장되고 반원 형태의 오목한 내부 프로파일 횡단면을 갖는다.
도 3에 도시된 것과 같이, 롤러(3a) 열에 대해서, 가로방향 플랜지(15)의 접촉 표면(15a)은 내부 링(1)의 안내 면(9)과 접촉하고, 리세스(15c)는 레이스웨이(5)와 상기 안내 면과 연결되는 오목한 필렛을 향하면서도 상기 필렛으로부터 떨어진 상태로 유지된다. 리세스(15b)는 내부 링의 외측 표면(1d)을 향하여 배열된다.
오목한 리세스(15c)와 오목한 홈(15d)으로 인해, 가로방향 플랜지(15)와 내부 링(1) 사이의 마찰 접촉이 감소된다. 게다가, 리세스(15b, 15c)와 홈(15d)은 바람직하게는 접촉 표면(15a), 내부 링의 안내 면(9) 및 롤러의 단부 면들을 윤활하기 위한 윤활제 리저버로서 기능을 한다. 윤활제(도시되지 않음)는 리세스(15b, 15c) 및 홈(15d)로부터 접촉 표면(15a), 안내 면(9) 및 롤러의 단부 면 상으로 직접 배출된다.
롤러(3a) 열에 대해서는, 가로방향 플랜지(16)의 접촉 표면(16a)은 외부 링(2)의 안내 면(11)에 대해 지탱되고 리세스(16b)는 필렛으로부터 이격된 상태에서 상기 안내 면과 레이스웨이(7)와 연결되는 오목한 필렛을 향하면서도 상기 필렛으로부터 거리가 떨어진 상태를 유지한다. 리세스(16c)는 외부 링의 보어(2d)를 향하여 배열된다. 리세스(16b, 16c)와 홈(16d)은 윤활제(도시되지 않음)로 채워진 리저버로서 기능을 한다.
예시된 실시예에서 각각의 스페이서의 면(17, 18)이 똑같기 때문에, 상기 면들 중 오직 하나만이 여기에서 기재되고, 두 면들의 동일한 요소에 대해 도면부호 "a, b, c"가 사용된다.
도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 면(17)은 롤러(3a)의 롤링 표면의 프로파일에 상응하는 프로파일 및 동축구성의 실린더 세그먼트(segment)의 형태를 갖는 2개의 동일하고 개별적인 오목한 접촉 표면(17a, 17b)을 포함한다. 접촉 표면(17a, 17b)의 실린더 세그먼트의 축은 접촉 세그먼트(18a, 18b)의 실린더 세그먼트의 축에 대해 평행하다. 각각의 오목한 접촉 표면(17a, 17b)의 각각의 주변방향 단부는 평면 접촉 표면(13a, 14a, 13b, 14b)의 횡단방향 에지에 연결된 평면 표면(도면부호 없음)에 의해 연장된다. 면(17)은 또한 롤러(3a)를 향하면서도 상기 롤러의 롤링 표면으로부터 떨어진 상태로 유지되며 상기 접촉 표면들 사이에서 연장되는 오목한 리세스(17c)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 리세스(17c)는 U-형 횡단면을 갖는다. 리세스(17c)는 접촉 표면(17a)의 세로 에지로부터 다른 접촉 표면(17b)의 세로 에지까지 횡단 방향으로 연장된다. 리세스(17c)는 내부 부분(13)의 리세스(13c)로부터 외부 부분(14)의 리세스(14c)까지 연장된다. 리세스(14c)와 리세스(17c)의 결합 에지(joint edge)는 면(17)의 접촉 표면(17a, 17b)의 주변방향 단부 및 외부 부분(14)의 접촉 표면(14a, 14b)에 대해 내부 방향으로 오프셋 배열된다(offset inwards). 이와 유사하게, 리세스(13c)와 리세스(17c)의 결합 에지는 면(17)의 접촉 표면(17a, 17b)의 주변방향 단부 및 내부 부분(13)의 접촉 표면(13a, 13b)에 대해 내부 방향으로 오프셋 배열된다.
오목한 리세스(17c)로 인해, 각각의 스페이서의 면(17)과 롤러 사이의 마찰 접촉이 감소된다. 게다가, 리세스(17c)는 바람직하게는 롤러의 롤링 표면과 면의 오목한 접촉 표면(17a, 17b)을 윤활하기 위한 윤활제 리저버로서 기능을 하고, 윤활제(도시되지 않음)는 리세스(17c)로부터 상기 접촉 표면 및 롤링 표면 상으로 직접 배출된다. 게다가, 리세스(17c)로부터 배출된 윤활제는 원심력 효과에 의해 외측을 향하여 이동될 수 있고 외부 링(2)의 레이스웨이와 외부 부분(14)의 평면 접촉 표면(14a, 14b)에 도달된다.
각각의 스페이서(4)는 관통홀(19)을 추가로 포함하는데, 상기 관통홀은 면(17, 18) 위로 개방되고 상기 면들과 소통(communication)되는 두께 내에 형성된다. 각각의 면 위에서, 관통홀(19)은 리세스(17c, 18c) 상으로 개방되고 접촉 표면(17a, 17b 및 18a, 18b)의 세로 에지 상으로 개방된다. 일부 윤활제(도시되지 않음)는 관통홀(19) 내측에 배열되고, 상기 홀은 각각의 스페이서에 연결된 두 롤러의 롤링 표면과 오목한 접촉 표면을 윤활하기 위한 윤활제 리저버로서 기능을 한다. 관통홀(19)은 윤활제가 각각의 롤러의 롤링 표면과 오목한 접촉 표면 상으로 직접 배출될 수 있게 한다.
그 외의 경우, 스페이서의 가로방향 플랜지(15)의 리세스(15b 내지 15d)는 상기 면들의 맞은편 오목한 접촉 표면(17b, 18b) 상으로 개방된다. 이와 유사하게, 가로방향 플랜지(16)의 리세스(16b 내지 16d)는 상기 면들의 맞은편 오목한 접촉 표면(17a, 18a) 상으로 개방된다. 따라서, 위에서 언급한 리세스 내에 함유된 윤활제는 또한 롤러의 롤링 표면 및 단부 면과 면(17, 18)의 오목한 접촉 표면 상으로 직접 배출될 수 있다.
각각의 스페이서(4)의 경우, 가로방향 플랜지(15, 16) 상에 리세스가 존재하고 내부 및 외부 부분(13, 14) 상에 리세스가 존재함에 따라 링과의 마찰 접촉이 감소될 수 있고, 링의 안내 면과 레이스웨이 및 롤러(3a, 3b)에 대해 상당한 양의 윤활제가 밀폐되게(closed) 할 수 있다. 따라서, 내부 및 외부 링에 대한 각각의 스페이서(4)의 마찰 분배가 감소된다. 하지만, 대안으로, 각각의 스페이서에 대해 리세스가 가로방향 플랜지와 내부 및 외부 부분(13, 14) 위에 있거나 상기 각각의 부분들과 플랜지에 대해 하나의 평면 표면을 가지게 할 수도 있다.
그 외의 경우, 각각의 스페이서 상에 리세스(17c, 18c)가 존재하면 롤러와의 마찰 접촉이 감소될 수 있고, 상기 롤러의 롤링 표면과 오목한 접촉 표면(17a, 17b 및 18a, 18b)에 대해 상당한 양의 윤활제가 밀폐되게 할 수 있다. 따라서, 롤러에 대한 각각의 스페이서(4)의 마찰 분배가 감소된다.
각각의 스페이서(4)의 일반적인 구조는 리세스에 의해 경량화된다(lightened). 각각의 스페이서에 대한 중량 감소가 구현된다. 예시된 실시예에서, 각각의 스페이서(4)는 내부 및 외부 부분(13, 14)의 평면 접촉 표면에 평행하고 가로방향 플랜지의 홈(15d, 16d)를 통과하는 제 1 대칭 평면, 제 1 평면에 대해 수직이며 리세스(13c, 14c)를 통과하는 제 2 대칭 평면, 및 가로방향 플랜지(15, 16)의 평면 접촉 표면에 대해 평행하고 리세스(17c, 18c)를 통과하는 제 3 대칭 평면을 갖는다.
내부 및 외부 링(1 및 2) 사이에 형성된 제 1 및 제 2 환형 공간 내로 스페이서(4)와 롤러(3a, 3b)를 삽입하기 위하여 상기 외부 링은 안내 면과 레이스웨이에 의해 경계가 결정된 환형 공간들 중 한 공간 내로 개방되고 각각 외부 원통형 표면(2a)으로부터 반경 방향으로 연장되는 2개의 충전 오리피스(도시되지 않음)를 포함한다. 외부 링은 또한 각각 외부 링의 안내 면과 레이스웨이를 국부적으로 대체하는(replace) 2개의 평면 표면을 포함하고 충전 오리피스를 밀폐하는 2개의 플러그를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 내부 및 외부 링(1, 2)은 각각 두 링을 기계장치의 두 부분에 고정하기 위해 축방향 홀(20, 21)을 추가로 포함하며, 상기 기계장치의 두 부분 중 한 부분은 롤링 베어링에 의해 다른 한 부분에 대해 회전할 수 있다.
롤링 베어링은 내부 및 외부 링(1, 2) 사이에 반경 방향으로 배열된 2개의 환형 밀봉부(22, 23)를 추가로 포함한다. 밀봉부(22)는 외부 링(2)의 반경방향 표면(2b)과 롤러(3a) 사이에 축방향으로 장착된다(axially mounted). 밀봉부(23)는 내부 링(1)의 반경방향 표면(1c)과 롤러(3b) 사이에 축방향으로 배열된다. 밀봉부(23)는 밀봉부(22)와 동일하고 롤링 베어링의 중심을 통과하는 반경방향 평면에 대해서 밀봉부(22)에 대해 대칭으로 배열된다. 오염 요소(polluting element)들에 대해 보호될 수 있도록 내부에 롤러(3a, 3b)가 수용되는 밀봉부(22, 23)와 링(1, 2) 사이에는 밀폐된 공간(closed space)이 형성된다. 기술된 실시예에서, 밀봉부(22 및 23)는 전체적으로 H-형태의 횡단면을 갖는다.
본 발명이 2중 열의 기울어진 접촉 롤러를 갖는 롤링 베어링을 기초로 하여 예시되었지만, 본 발명이 단순히 1열의 롤러 또는 3열 이상의 롤러를 갖는 베어링에 적용될 수 있다고 이해되어야 한다. 그 외의 경우, 예시된 실시예에서, 롤링 베어링은 O-형 타입의 베어링이다. 대안으로, 또한 X-형 타입의 롤링 베어링도 제공될 수 있다.
게다가, 내부 링 및/또는 외부 링은, 가령, 예를 들어, 모터의 출력 샤프트에 연결된 구동 기어에 연결될 수 있도록 링의 외측 주변(outer periphery) 상에 기어링 치형부(gearing teeth)를 포함할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 내부 링 및/또는 외부 링은 잭(jack), 가령, 예를 들어, 유압식 또는 공압식 잭에 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 롤링 베어링의 마찰이 감소된다. 이것은 블레이드의 피치(pitch)를 변화시키기 위한 작동 수단을 포함하는 풍력발전용 터빈의 경우에 특히 바람직한데, 이는 블레이드의 피칭(pitching)하기 위해 파워가 덜 필요하고 피칭 작동(pitching action)의 반응 시간을 감소시키며 그 결과 풍력발전용 터빈의 전체 효율성을 개선되기 때문에 이러한 작동 수단을 소형화시킬 수 있기 때문이다.

Claims (16)

  1. 내부 링, 외부 링, 및 상기 링들 상에 제공된 레이스웨이(raceway)들 사이에 배열된 하나 이상의 열의 각 접촉 롤러를 포함하는 롤링 베어링용 스페이서에 있어서,
    상기 롤링 베어링용 스페이서는 롤러에 꼭 맞는 오목한 프로파일을 가진 서로 맞은편에 있는 2개의 면(17, 18)을 포함하며, 상기 면들 중 하나 이상의 면은 2개의 접촉 표면(17a, 17b)을 포함하고, 롤러와 오목한 리세스(17c)는 상기 접촉 표면들 사이에서 연장되고 상기 롤러를 향해 외부 방향으로 안내되는, 롤링 베어링용 스페이서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서는 링들의 레이스웨이들과 접촉하도록 구성된 서로 맞은편에 있는 내부 및 외부 부분(13, 14) 및 서로 맞은편에 있는 면(17, 18)들의 경계를 결정하는 서로 맞은편에 있는 가로방향 플랜지(15, 16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  3. 제2항에 있어서,
    리세스(17c)는 내부 및 외부 부분(13, 14) 사이에서 연장되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  4. 제3항에 있어서,
    리세스(17c)는 내부 부분(3)으로부터 외부 부분(14)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    내부 및 외부 부분(13, 14)은 각각 2개의 접촉 표면(13a, 13b, 14a, 14b) 및 상기 접촉 표면들 사이에 배열된 오목한 리세스(13c, 14c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  6. 제5항에 있어서,
    면의 리세스(17c)는 내부 부분의 리세스(13c)로부터 외부 부분의 리세스(14c)까지 연장되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    내부 및 외부 부분의 리세스(13c, 14c)는 한 면으로부터 다른 면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    가로방향 플랜지(15, 16)는 각각 하나의 접촉 표면(15a, 16a) 및 상기 표면 위에 형성된 홈 형태의 리세스(15d, 16d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  9. 제8항에 있어서,
    가로방향 플랜지(15, 16)는 각각 접촉 표면(15a, 16a)의 양쪽 면들 위에 위치된 추가적인 리세스(15b, 15c, 16b, 16c)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서는 면(17, 18)들과 소통되게 하는 관통홀(19)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  11. 제10항에 있어서,
    관통홀(19)은 면의 리세스(17c) 상에서 개방되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 면(17, 18)은 2개의 접촉 표면(17a, 17b, 18a, 18b) 및 내부 및 외부 부분들 사이와 상기 접촉 표면들 사이에서 연장되는 오목한 리세스(17c, 18c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스페이서는 금속 또는 폴리머 재료로부터 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링용 스페이서.
  14. 내부 링(1), 외부 링(2), 상기 링들 상에 제공된 레이스웨이들 사이에 배열된 하나 이상의 열의 각 접촉 롤러(3a), 및 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 복수의 스페이서(4)를 포함하는 롤링 베어링에 있어서,
    상기 롤링 베어링은 롤러들 사이에서 주변 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링.
  15. 제14항에 있어서,
    스페이서의 리세스는 윤활제로 채워지는 것을 특징으로 하는 롤링 베어링.
  16. 특히 나셀(nacelle)을 마스트(mast)에 대해 회전시키기 위해 및/또는 세로축 주위로 각각의 블레이드를 회전/피칭시키기 위해, 블레이드가 장착된 나셀을 고정하는 마스트를 포함하는 풍력발전용 터빈에서 사용되는 제14항 또는 제15항에 따른 롤링 베어링의 용도(use).
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