圆柱滚子轴承的制作方法

本申请是申请号为201480005788.3,申请日为2014年01月06日，发明名称为“圆柱滚子轴承”的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及一种用于吸收轴向与径向力的圆柱滚子轴承，包括绕在轴向方向上延伸的旋转轴同轴布置的第一轴承环和第二轴承环，其中第二轴承环具有在径向方向上开口的槽，并且第一轴承环的凸叶(lobe)与之啮合，其中在凸叶和槽之间，布置有第一径向轴承列和在轴向上彼此隔开的两个轴向轴承列，其中第一径向轴承列在第一径向方向上抵靠第二轴承环支持第一轴承环，并且其中提供有第二轴承列，其在第二径向方向上相对于第二轴承环支持第一轴承环，该第二径向方向与第一径向方向相反。圆柱滚子轴承特别地是用于在风力涡轮机上安装转子叶片的组合式轴向-径向轴承形式。相应的滚子轴承在实际中也被称作叶片调整轴承。

背景技术：

已知的风力涡轮机在其传统构造中具有塔，塔的上端布置有带有发电机壳体的发电机。典型带有三个转子叶片的转子直接或经由传动装置连接到发电机。为了调整转子叶片的位置以适应不同的风速，转子叶片附接到转子，以便可绕转子叶片纵轴旋转。为此，轴向-径向大滚子轴承被用作叶片调整轴承(erichhau,"windkraftanlagen–grundlagen,technik,einsatz,wirtschaftlichkeit"["windturbines-fundamentalprinciples,technologies,application,economics"],2ndedition,1996,pages233-234)。所述轴承以及相关联调整布置的目的是调节相关联转子叶片的入射角以适应相应的风速和/或涡轮机的运行状态。

de102011000769a1公开了一种轴向-径向滚子轴承，其特别适用于在风力涡轮机上安装转子叶片，并且尽管是紧凑型设计，其特征在于高承载能力。为了径向支持，径向轴承列被以传统方式布置在内环和外环之间。

对于径向支持，de3034008c2和ep0413119b1已知类似构造的圆柱滚子轴承。径向安装是借助布置在内环和外环之间的径向轴承列而实现的。轴承环之一包括在径向方向上开口的槽。如果其是外环的话，那么槽在朝着旋转轴的内向径向方向上开口。相比之下，如果内环设有槽的话，则该槽在外向径向方向上开口。相应的另一轴承环具有啮合到槽的凸叶。这种环在实际中也被称作凸叶环。第一径向轴承列被布置在凸叶的径向环绕尖上，而在轴向方向上彼此隔开的两个轴向轴承列被设置在凸叶的侧缘上。在这种构造中，内环借助径向轴承列在外向方向上抵靠外环而被支持。

取决于圆柱滚子轴承的使用，可能发生可观的力，其在一定程度上还可能引起轴承和/或相互作用的轴承环的变形。具体而言在叶片调整轴承的情形中，如果连接结构刚性不足，则可能发生在运行期间产生的力引起轴承环的弹性形变，从而其不再具有环状形状。在负载下发生的形变还被称作畸变。在仅具有一个径向轴承列的传统圆柱滚子轴承的情形中，该形变会引起内环在局部移动远离外环，从而在该圆周段，作为滚动体的圆柱滚子不再起到支持作用，而在圆周的其它区域中发生压缩载荷和变形的增加。

考虑到此点，为了实现更为均匀的力分布以及抵消所描述的轴承环形变，已知ep2092204b1中公开了具有权利要求1前序部分所述特征的圆柱滚子轴承。两个轴承环之一包括凸叶环，其中另一轴承环具有绕凸叶环啮合的突出部。这实现了下述设计，即利用每种情形中两个相对的圆柱滚子列，凸叶环不仅在轴向方向上并且还在径向方向上被引导。由于双向引导，环不再在径向方向上发生彼此不同的形变，从而整个结构的强度增加，其中轴承环无法在径向方向上在局部移动远离另一环。

然而不利之处在于，特别是在径向方向上，为布置凸叶环需要可观的安装空间。考虑到此背景，本发明所要解决的问题是提出一种圆柱滚子轴承，其中相互作用的轴承环在径向方向上的不同形变被避免，同时实现了紧凑型设计。

技术实现要素：

本发明的主题以及技术方案是圆柱滚子轴承，该用于吸收轴向与径向力的圆柱滚子轴承，包括绕在轴向方向x上延伸的旋转轴同轴布置的第一轴承环和第二轴承环，其中第二轴承环具有在径向方向上开口的槽，并且第一轴承环的凸叶与之啮合，其中在凸叶和槽之间，布置有第一径向轴承列和在轴向方向上彼此隔开的两个轴向轴承列，其中第一径向轴承列在第一径向方向上抵靠第二轴承环支持第一轴承环，并且其中提供有第二径向轴承列，其在第二径向方向上相对于第二轴承环支持第一轴承环，该第二径向方向与第一径向方向相反，其中，第一轴承环在轴向方向x上被划分成具有凸叶的至少一个第一环部以及第二环部，其中第二径向轴承列被布置在第二环部和第二轴承环之间，且具有与凸叶的轴向间距。

进而，本发明涉及一种用于吸收轴向与径向力的圆柱滚子轴承，特别是用于安装转子叶片的大滚子轴承，包括绕在轴向方向上延伸的旋转轴同轴布置的第一轴承环和第二轴承环，其中第二轴承环具有在径向方向上开口的槽。第一轴承环和第二轴承环形成内环和外环，其中该布置方式基于相应的需求可以不同。

如果第二轴承环用作外环，则槽相应地在朝着旋转轴的内向径向方向上开口。相比之下，如果第二轴承环形成内环，则槽相应地在远离旋转轴的外向径向方向上开口。

第一轴承环具有啮合到槽的凸叶，其中在凸叶和槽之间，布置有径向轴承列以及在轴向方向上彼此隔开的两个轴向轴承列。第一径向轴承列位于凸叶的径向环绕尖上，其中作为第一径向轴承列的滚动体的圆柱滚子还被插入到凸叶中，以便进一步减小径向方向上圆柱滚子轴承的空间需求。

在轴向方向上彼此隔开且具有圆柱滚子的两个轴向轴承列被布置在凸叶的侧缘上。第一径向轴承列在第一径向方向上抵靠第二轴承环支持第一轴承环，其中还设有具有圆柱滚子的第二径向轴承列，其在第二径向方向上相对于第二轴承环支持第一轴承环，其中第二径向方向与第一径向方向相反。根据本发明，第一轴承环在轴向方向上被划分成具有凸叶的至少一个第一环部以及第二环部，其中第二径向轴承列被布置在第二环部和第二轴承环之间，具有与凸叶的轴向间距。

与现有技术(de3034008c2)已知的三列圆柱滚子轴承相比，第一轴承环和第二轴承环在内向和外向径向方向上彼此抵靠而被支持，从而避免了不同的形变。与ep2092204b1中的情形相比，传递相对径向支持的两个径向轴承列并未在凸叶的形式下以相同队形彼此直接邻近地布置，而是以具有轴向间距的方式被布置在不同环部上。这样，可以显著地减少径向方向上所需的安装空间。此外，还可以方便地在第一轴承环和第二轴承环上设有通孔，通孔允许圆柱滚子轴承简单地附接到可旋转地连接到彼此的部件上。

在本发明的优选实施例中，第二环部和第二轴承环每个具有突出部，其中突出部在背后在轴向以及径向方向上彼此啮合，并且其中第二径向轴承列被布置在突出部之间。特别地，每个突出部可以具有l形状，其具有径向翼和自由的轴向翼。为了突出部随后可以借助其自由翼在轴向方向和径向方向上彼此啮合，在相应互补轴承环上有利地设置有在轴向方向上开口的槽。

根据本发明，具有凸叶的第一轴承环在轴向方向上被划分成至少两个环部。通常第二轴承环在轴向方向上在槽的区域中也被划分，从而凸叶可以被定位在槽中，并且为了允许绕凸叶布置的圆柱滚子的安装。在每种情形中第一轴承环和第二轴承环还基本可以具有在轴向方向上连续布置的不只两个环部，以便例如允许布置不只两个轴向轴承列。在本发明的范围内具有不只两个轴向轴承列的实施例(参见de102011000769a1)也是可行的。

在优选实施例中，在第一轴承环的至少两部分形式的情形中，第二环部在轴向方向上形成圆柱滚子轴承的面向表面。然后在组装过程期间，第二环部在轴向方向上被安装到第一环部上，并且借助其突出部被插入到第二轴承环的面向表面上的轴向开口槽或相关联的凹入部中，其中第二径向轴承列的圆柱滚子应当提前布置于其中。

由于第二径向轴承列被布置为具有与凸叶的轴向间距，如上文所述可以实现紧凑型设计。特别地，可以规定第二轴承列没有在径向方向上突出超过其中布置有轴向轴承列和第一径向轴承列的区域。特别有利的是，第二径向轴承列没有在径向方向上突出超过轴向轴承列。相应地，在径向方向上的剖面图中，第二径向轴承列被布置在轴向轴承列之上或之下。因此在径向方向上，不需要用于布置第二径向列的额外空间需求。这里必须要考虑的是，在许多应用中，圆柱滚子轴承在轴向方向上的伸长是方便可行的，而在径向方向上尽可能紧凑的设计则是有利的。

由于在径向方向上布置径向轴承列和轴向轴承列的空间需求被最小化，因此第一轴承环和/或第二轴承环每个可具有绕圆周分布的用于紧固螺钉的通孔。

如上文所述，第一轴承环可以形成内环或外环，其中随后第二轴承环相应地形成相关联的外环或内环。此外，第一轴承环或第二轴承环可以具有用于润滑剂的径向供应管道。通常仅仅两个轴承环之一设有对应的供应管道是适合的，其中在个体实例中可以取决于可用性选择来自内部或外部的润滑剂供应。

最后，对两个轴承环之一或两者可以在整个圆周上或者部分圆周上配备齿结构。

附图说明

下文将根据附图说明本发明，附图仅仅示出了一个示例性实施例，其中：

图1示出了根据本发明的圆柱滚子轴承，以及

图2和3示出了根据本发明的圆柱滚子轴承的变体。

具体实施方式

图1示出了根据本发明用于吸收轴向与径向力的圆柱滚子轴承，该圆柱滚子轴承特别地用作风力涡轮机上的叶片调整轴承，用于将个体叶片连接到转子，从而可绕叶片纵轴旋转。

圆柱滚子轴承具有第一轴承环1和第二轴承环2，它们绕在轴向方向x上延伸的旋转轴同轴布置。

在图1的示例性实施例中，第一轴承环1形成内环，并且第二轴承环2形成外环，其中第一轴承环1和第二轴承环2的相反配置也是可行的，并不受任何限制。

第二轴承环2具有在径向方向上开口的槽3。在图1所示的实施例中，第二轴承环2形成外环，槽3在朝着旋转轴的内向径向方向上开口。第一轴承环1的凸叶4啮合到第二轴承环2的槽3。在凸叶4和槽3之间布置有具有圆柱滚子6a的第一径向轴承列5。圆柱滚子6a在本例中被布置在槽3的另一凹入部中。或者，相应的凹入部还可以设置在凸叶4中(参考图3)。最后，组合也是可行的，其中在每种情形中在凸叶4和槽3的区域中都设置相对低高度的一个凹入部。

具有圆柱滚子6b的两个轴向轴承列7被布置在凸叶4的侧缘上，彼此之间具有轴向间距，其中第一径向轴承列5抵靠作为外环的第二轴承环2在第一径向方向上向外支持作为内环的第一轴承环1。

根据本发明，具有圆柱滚子6c且作用于相反方向的第二径向轴承列8被设置，且具有与凸叶4的轴向间距。作为内环的第一轴承环1在形变的时候由第一径向轴承列5限定，第二径向轴承列8具有以下作用，即第一轴承环也不能在内向方向上在局部与作为外环的第二轴承环2分离。

第一轴承环1在轴向方向上被划分成具有凸叶4的第一环部1a和第二环部1b，其中第二径向轴承列8被布置在第一轴承环1的第二环部1b上。第二环部1b和第二轴承环2每个具有l形突出部9、9’，其中突出部9、9’的自由端在背后同时在轴向方向x和径向方向上彼此啮合，并且形成用于第二轴承列8的圆柱滚子6c的中间空间。借助第二轴承列8，在如图1所示的实施例中形成内轴承环的第一轴承环1进而在内向径向方向r上抵靠第二轴承环2而被支持。由于相反方向上的双重径向支持，两个轴承环1、2不能以非受控的方式形变。特别地，所谓畸变的问题，即其中两个轴承环1、2以不同的方式弯曲并且丧失其环形形状，进而可以被避免。

图1还示出了第二轴承环2也在轴向方向x上被划分成两部分，以便允许第一径向轴承列5和两个轴向轴承列7在凸叶4区域内的布置。在此情形中，第二轴承环2在槽3的区域中被划分，然而其中有利地设置了在第一径向轴承列5的圆柱滚子6a的滚道之外的划分。

第一轴承列5、轴向轴承列7和第二径向轴承列8的圆柱滚子6a、6b、6c以传统的方式在保持架中被引导。此外，图1中示出了润滑剂用的供应管道10。作为示例示出的供应管道10在第二轴承环2中，然而取决于可用性，还可以在第一轴承环1中或轴承环1、2两者中设置供应管道10。

从图1可以看出，第二径向轴承列8被布置在两个轴向轴承列7之上，并且在径向方向上没有突出超过两个轴向轴承列7的范围。径向方向上的空间需求因而可以被最小化。

此外，两个轴承环1、2还可以设有通孔11、11’，通孔11、11’允许紧固可旋转地彼此连接的两个部件。

图2示出了圆柱滚子轴承的另一实施例，其在基础结构方面对应于图1的实施例。不同之处在于，第一轴承环1形成外环并且第二轴承环2形成内环。此外还可以发现，齿结构12被提供在作为外环的第一轴承环1上。此外或者作为替代，对应的齿结构也可以设置在第二轴承环2上。

图3的实施例与图2所示实施例的不同之处在于，第一径向轴承列5的圆柱滚子6a被插入到凸叶4的凹入部中，从而圆柱滚子轴承在径向方向上的空间需求被进一步减小。