带弹簧系统的滚动轴承

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域。

本发明尤其涉及具有绕着在轴向方向上延伸的旋转轴线同心地配置的内圈和外圈的大直径滚动轴承的领域。

背景技术

这种大直径滚动轴承可被用于例如隧道掘进机、采矿采掘机(mining extractionmachine)或风力涡轮机中。

大直径滚动轴承包括两个同心的内圈和外圈以及配置在圈之间的至少两列轴向滚子和径向滚子。

滚动轴承还可以设置有止推圈(/推力圈)(thrust ring)，止推圈通过弹簧系统抵着轴向滚子被施力(urged against the axial rollers)，以消除存在于滚动轴承组件中的轴向间隙，尤其限制操作(/工作)期间的振动冲击。这种系统从EP-B1-2 851 575中已知。

轴向滚子通过弹簧系统和止推圈抵着设置在称为“鼻部(nose)圈”的内圈或外圈上的鼻部被预加载(preloaded)。弹簧系统安装在另一个圈上，该另一个圈被制成两个部件，即支撑圈和保持圈。弹簧系统安装在形成于保持圈上的通孔内。止推圈在轴向上布置在轴向滚子与保持圈之间。

在滚动轴承组装期间，最后的步骤是将保持圈抵着支撑圈和轴向滚子安装。

利用滚动轴承的这种设计，在该最后的步骤期间，弹簧系统必须用临时螺丝保持就位，临时螺丝在保持圈的通孔内延伸并接合在设置在弹簧系统的推动构件上的螺纹孔内。临时螺丝用于在滚动轴承组件的该最后的步骤期间将弹簧系统保持在保持圈上。

绕着保持圈的整个圆周使用大量临时螺丝(temporary screw)。临时螺丝的安装和拆卸步骤可能是费力的并且增加轴承安装时间。

另外，为了能够钻出保持圈的通孔，不能硬化保持圈的在轴向上面对止推圈的径向表面。因此，为了承受由轴向滚子和止推圈施加在保持圈上的轴向载荷，必须相应地调节保持圈的在其内部形成用于弹簧系统的通孔的部分的轴向厚度。

发明内容

本发明的一个目的在于克服这些缺点。

本发明涉及一种滚动轴承，滚动轴承包括第一圈、第二圈、配置在所述圈之间的至少一列轴向滚动元件以及配置在设置在所述圈上的轴向滚道之间的至少一列径向滚动元件。

术语“轴向滚动元件”被理解为意指适于适应轴向载荷的滚动元件。术语“径向滚动元件”被理解为意指适于适应径向载荷的滚动元件。

第二圈包括突出鼻部，突出鼻部接合到第一圈的环形槽中并且设置有所述第二圈的轴向滚道。

滚动轴承还包括至少一个止推圈和至少一个弹簧系统，所述至少一个止推圈界定用于所述轴向滚动元件的径向滚道，所述至少一个弹簧系统用于在轴向上将所述止推圈推抵所述轴向滚动元件。

根据第一总体特征，所述止推圈在轴向上布置在所述轴向滚动元件与所述第二圈的鼻部之间。

根据第二总体特征，所述弹簧系统安装在鼻部上。

根据第三总体特征，第一圈的槽界定用于所述轴向滚动元件的径向滚道。

利用将弹簧系统配置在第二圈的鼻部上并且将止推圈在轴向上布置在该鼻部与轴向滚动元件之间，避免了使用临时螺丝。这有利于滚动轴承的组装并减少轴承安装时间。

事实上，在滚动轴承组件的最后的步骤期间，弹簧系统和止推圈由第二圈的鼻部支撑。

另外，由于本发明，可以使第一圈的槽的至少径向滚道硬化(harden)。事实上，由于弹簧系统安装在鼻部上，所以第一圈没有开口到径向滚道上的(多个)孔。

因此，可以减小第一圈的界定径向滚道的部分的轴向厚度。这限制了第一圈重量并且使得能够节省成本。

半径可以设置在第一圈的槽的径向滚道与槽的轴向圆柱形表面之间。所述半径和槽的所述轴向圆柱形表面也可以被硬化(hardened)。

优选的是，第一圈至少包括在轴向方向上一者相对于另一者堆叠的支撑圈和保持圈，第一圈的槽的径向滚道设置在保持圈上。

所述弹簧系统可以安装到设置在第二圈的鼻部上的孔中。优选的是，孔是盲孔。

所述第二圈的鼻部可以设置有所述第二圈的轴向滚道形成在其上的轴向圆柱形表面。

在一个实施方式中，所述弹簧系统设置有推动构件和至少一个弹簧元件，所述至少一个弹簧元件施加在轴向上向外取向的轴向力并对推动构件推施力以抵着所述止推圈。

在一个实施方式中，滚动轴承包括在轴向上布置在第二圈的鼻部的两侧的至少两列轴向滚动元件。

在一个实施方式中，第一圈是外圈，并且第二圈是内圈。作为另一种选择，第一圈可以是内圈，第二圈可以是外圈。

附图说明

通过研究通过非限制性示例给出并由附图示出的具体实施方式的详细描述，将更好地理解本发明及其优点，在附图中：

-图1是根据本发明的第一示例的滚动轴承的局部截面，

-图2是图1的详细示图，以及

-图3是根据本发明的第二示例的滚动轴承的局部截面。

具体实施方式

如图1所示的滚动轴承是包括第一圈10和第二圈12的大直径滚动轴承。在所示出的示例中，第一圈10是外圈，而第二圈12是内圈。在该示例中，内圈12是旋转圈，并且外圈10是非旋转圈。滚动轴承可以例如用在隧道掘进机、风力涡轮机或使用大直径滚动轴承的任何其他应用中。

外圈10和内圈12是同心的并且沿着在轴向方向上延伸的轴承旋转轴线(未示出)在轴向上延伸。在所示出的示例中，圈10、圈12是实心类型(solid type)的。

外圈10形成为分离式圈，并且包括在轴向方向上相对于彼此堆叠的第一支撑圈14和第二保持圈16。外圈的支撑圈14和保持圈16中的每一个设置有多个对准的通孔(未标记)，从而通过装配螺栓接合。

在所示出的示例中，滚动轴承包括三列轴向滚子18、19、20和成列的径向滚子22，三列轴向滚子18、19、20配置在外圈10与内圈12之间以形成轴向推力，成列的径向滚子22配置在所述圈之间以形成径向推力。

如稍后将描述的，滚动轴承还包括止推圈(/推力圈)(thrust ring)24，止推圈24在轴向上安装在成列的轴向滚子20与内圈12之间。这种止推圈24可以被称为“弹性圈”。

一列的滚子18、19、20、22彼此相同。每个滚子18、19、20、22包括圆柱形外滚动表面。每个滚子22的旋转轴线平行于轴承的轴线并且垂直于滚子18、19、20中的每一个的轴线。在所示出的示例中，成列的滚子18叠置在成列的滚子19上。作为另一种选择，两列滚子18、19可以由一列滚子代替。

滚子18、19在轴向上配置在形成在内圈12上的环形径向滚道26与形成在外圈10上的环形径向滚道28之间。径向滚道28形成在外圈的支撑圈14上。滚道26、28在轴向方向上彼此面对。

滚子20在轴向上配置在形成在外圈10上的环形径向滚道30与形成在止推圈24上的环形径向滚道32之间。径向滚道30形成在外圈的保持圈16上。滚道30、滚道32在轴向上面对彼此。成列的滚子18、19和成列的滚子20在轴向方向上彼此间隔开。

滚子22在径向上配置在形成在内圈12上的环形轴向滚道34与形成在外圈10上的环形轴向滚道36之间。径向滚道36形成在外圈的支撑圈14上。滚道34、36在径向方向上彼此面对。成列的滚子22相对于成列的滚子18、19、20在径向上向外偏移(offset)。成列的滚子22在轴向上位于成列的滚子18、19、20之间。

外圈10包括在径向方向上向内朝向内圈12开口的环形槽38。外圈10包括内台阶圆柱形表面或孔10a，槽38由内台阶圆柱形表面或孔10a形成。

内圈12包括接合到外圈的环形槽38中的环形突出鼻部(nose)40。鼻部40在径向上向外延伸。鼻部40在径向上从内圈的外圆柱形表面12a突出。

内圈12还包括在径向上与外圆柱形表面12a相对的内圆柱形孔12b。在所示出的示例中，内圈的孔12a设置有齿轮齿(未标记)。内圈12还包括两个相对的径向前表面12c、12d，径向前表面(radial frontal face)12c、12d在轴向上界定外圆柱形表面12a和孔12b。

成列的滚子18、19、20在轴向上配置在内圈的鼻部40与外圈的槽38之间。成列的滚子18、19布置在鼻部40的一侧，并且成列的滚子20布置在另一侧。

径向滚道26位于鼻部40上。鼻部的第一径向侧面40a界定径向滚道26。止推圈24在轴向上抵接鼻部40的第二径向侧面40b。鼻部的相对的第一侧面40a和第二侧面40b在轴向上界定所述鼻部。径向滚道28、30位于外圈的槽38上。径向滚道32位于止推圈24上。

成列的滚子22在径向上配置在内圈的鼻部40与外圈的槽38之间。轴向滚道34、36分别位于鼻部40和槽38上。鼻部40的外圆柱形表面界定轴向滚道34。槽38的轴向底部界定轴向滚道36。轴向滚道36在径向上面对鼻部40的其上形成轴向滚道34的外圆柱形表面。鼻部40的所述外圆柱形表面与外圆柱形表面12b在径向上偏移。结果，轴向滚道34也与外圆柱形表面12b在径向上偏移。鼻部40的外圆柱形表面在所述鼻部的相对的径向侧面40a、40b之间在轴向上延伸。

有利的是，形成在外圈的槽38上的径向滚道30可以被硬化。径向滚道30形成在外圈的保持圈16上。例如，可以应用热处理以获得至少等于55HRc的表面硬度。

由于径向滚道30被硬化，因此可以减小保持圈16的界定该滚道的部分的轴向厚度H。优选地，半径41设置在形成于外圈的槽38上的径向滚道30与槽的轴向圆柱形表面之间，并且该轴向圆柱形表面也可以被硬化。

在所示出的示例中，内圈12被制成一个部件。作为另一种选择，内圈12可以在轴向方向上被分成固定在一起的至少两个单独的部件。在另一种变型中，鼻部40可以与内圈的主要部分分开制造。

如前所述，外圈10在轴向方向上被分成两个单独的部件，即支撑圈14和保持圈16。支撑圈14和保持圈16一起界定槽38。

如前所述，止推圈24在轴向上安装在轴向滚子20与内圈12之间。止推圈24在轴向上布置在轴向滚子20与内圈的鼻部40之间。止推圈24在轴向上抵接鼻部40。

止推圈24绕着内圈12安装。止推圈24安装在外圈的槽38内。止推圈24可相对于外圈10和内圈12自由平移移动。

止推圈24设置有两个相对的径向前表面24a、24b，相对的径向前表面24a、24b在轴向上界定所述圈的厚度。止推圈的前表面24b界定径向滚道32。径向滚道32与每个滚子20的外滚动表面接触。止推圈的前表面24a在轴向上抵接内圈的鼻部40。

滚动轴承还包括多个弹簧系统42，以将止推圈24在轴向上推抵轴向滚子20。弹簧系统42安装在内圈的鼻部40上。弹簧系统42绕着止推圈24的圆周分布。优选的是，弹簧系统42相对于彼此等角度地间隔开。弹簧系统42彼此相同。由于弹簧系统42是相同的，所以这里将描述它们中的仅一个。

如图2中更清楚地示出的，弹簧系统42设置有推动构件(pushing member)44，推动构件44接合在内圈的鼻部40上形成的孔46内。推动构件44在与滚子20相对的一侧在轴向上与止推圈24轴向接触。推动构件44与止推圈24的前表面24a轴向接触。

在所示出的示例中，止推圈24在轴向上抵接(abuts against)推动构件44和鼻部40的径向侧面40b。作为另一种选择，推动构件44可以相对于鼻部的径向侧面40b在轴向上突出。在这种情况下，止推圈24在轴向上抵接推动构件44并且保持与鼻部40的径向侧面40b在轴向上间隔开。

推动构件44包括在轴向上抵着止推圈24接触的活塞44a。活塞44a在轴向上抵着止推圈的前表面24a接触。推动构件44在轴向上在与滚子20相对的一侧还包括杆44b，杆44b在轴向上延伸活塞44a。优选地，推动构件44被制成一个部件(/一体)。

内圈的鼻部40的孔46在轴向上延伸。孔46从鼻部的径向侧面40b在轴向上延伸。孔46在轴向上面对止推圈24。

弹簧系统42还设置有弹性垫圈48，弹性垫圈48在推动构件44上施加轴向预应力永久力(axial pre-stressing permanent force)，从而确保止推圈24和滚子20之间的轴向接触。轴向预应力永久力(/恒力)在轴向上向外取向。垫圈48绕着推动构件44的杆44b安装。垫圈48在轴向上布置在推动构件的活塞44a与孔46的径向肩部之间。

在所示出的示例中，弹性垫圈48是贝氏垫圈(Belleville washer)。作为另一种选择，可以设置其他预应力元件以在止推圈24上施加永久轴向力，例如压缩弹簧。在所示出的示例中，第一平垫圈(未标记)在轴向上介于弹簧垫圈48与内圈的鼻部40之间，第二平垫圈(未标记)在轴向上介于弹簧垫圈48与推动构件44之间。作为另一种选择，可以不预见这种平坦垫圈。

在使用中，由每个弹簧系统42施加的轴向力允许将止推圈24推到轴向滚子20上并消除存在于滚动轴承组件中的轴向间隙。止推圈24由弹簧系统的垫圈48在轴向上预载荷。滚动轴承的初始轴向间隙被抵消。在外圈10与内圈12之间不存在轴向相对位移的可能性。

在所示出的示例中，止推圈24在轴向上设置在内圈的鼻部40与成列的轴向滚子20之间。作为另一种选择或作为组合，滚动轴承可以设置有在轴向上布置在内圈的鼻部40与成列的轴向滚子18和/或成列的轴向滚子19之间的止推圈，并且设置有类似于针对止推圈24描述的弹簧系统的相关联的弹簧系统。

另外，如前所述，在此示例中，滚动轴承的第一圈是固定外圈10，而第二圈是旋转内圈12。

作为另一种选择，如图3所示，可以提供相反的配置，其中第一圈形成固定内圈10并且第二圈形成旋转外圈12。

外圈12设置有在径向上向内延伸的突出鼻部40。槽38形成在内圈10上并且在径向上向外开口。鼻部40接合到槽38中。

这里，轴向滚道34形成在鼻部40的轴向内圆柱形表面上，该轴向内圆柱形表面形成所述鼻部的孔。径向滚道36形成在内圈的支撑圈14上。

止推圈24在轴向上安装在成列的轴向滚子20与鼻部40之间，鼻部40在此设置在外圈12上。如第一示例中的情况，弹簧系统42也安装在鼻部40上。在该示例中，径向滚道30形成在内圈10上。径向滚道30形成在内圈的保持圈16上。径向滚道28形成在内圈10上。径向滚道28形成在内圈的支撑圈14上。

在所示出的示例中，滚动轴承设置有四列滚动元件。作为另一种选择，滚动轴承可以仅包括两列滚动元件，或者三列滚动元件，或者五列或更多列滚动元件。在所示出的示例中，滚动元件是滚子。滚动轴承可以包括其他类型的滚动元件，例如球。