圓柱滾子軸承的制作方法
【專利說明】圓柱滾子軸承
[0001]本發明涉及一種用于吸收軸向與徑向力的圓柱滾子軸承，包括繞在軸向方向上延伸的旋轉軸同軸布置的第一軸承環和第二軸承環，其中第二軸承環具有在徑向方向上開口的槽，并且第一軸承環的凸葉(lobe)與之嚙合，其中在凸葉和槽之間，布置有第一徑向軸承列和在軸向上彼此隔開的兩個軸向軸承列，其中第一徑向軸承列在第一徑向方向上抵靠第二軸承環支持第一軸承環，并且其中提供有第二軸承列，其在第二徑向方向上相對于第二軸承環支持第一軸承環，該第二徑向方向與第一徑向方向相反。圓柱滾子軸承特別地是用于在風力渦輪機上安裝轉子葉片的組合式軸向-徑向軸承形式。相應的滾子軸承在實際中也被稱作葉片調整軸承。
[0002]已知的風力渦輪機在其傳統構造中具有塔，塔的上端布置有帶有發電機殼體的發電機。典型帶有三個轉子葉片的轉子直接或經由傳動裝置連接到發電機。為了調整轉子葉片的位置以適應不同的風速，轉子葉片附接到轉子，以便可繞轉子葉片縱軸旋轉。為此，軸向-徑向大滾子軸承被用作葉片調整軸承(Erich Hau, "Windkraftanlagen - Grundlagen,Technik,Einsatz, Wirtschaftlichkeit^[〃Wind Turbines-Fundamental Principles, Technologies, Applicat1n, Economics"]，2nd Edit1n, 1996, pages 233-234)。所述軸承以及相關聯調整布置的目的是調節相關聯轉子葉片的入射角以適應相應的風速和/或渦輪機的運行狀態。
[0003]DE102011000769A1公開了一種軸向-徑向滾子軸承，其特別適用于在風力渦輪機上安裝轉子葉片，并且盡管是緊湊型設計，其特征在于高承載能力。為了徑向支持，徑向軸承列被以傳統方式布置在內環和外環之間。
[0004]對于徑向支持，DE3034008C2和EP0413119B1已知類似構造的圓柱滾子軸承。徑向安裝是借助布置在內環和外環之間的徑向軸承列而實現的。軸承環之一包括在徑向方向上開口的槽。如果其是外環的話，那么槽在朝著旋轉軸的內向徑向方向上開口。相比之下，如果內環設有槽的話，則該槽在外向徑向方向上開口。相應的另一軸承環具有嚙合到槽的凸葉。這種環在實際中也被稱作凸葉環。第一徑向軸承列被布置在凸葉的徑向環繞尖上，而在軸向方向上彼此隔開的兩個軸向軸承列被設置在凸葉的側緣上。在這種構造中，內環借助徑向軸承列在外向方向上抵靠外環而被支持。
[0005]取決于圓柱滾子軸承的使用，可能發生可觀的力，其在一定程度上還可能引起軸承和/或相互作用的軸承環的變形。具體而言在葉片調整軸承的情形中，如果連接結構剛性不足，則可能發生在運行期間產生的力引起軸承環的彈性形變，從而其不再具有環狀形狀。在負載下發生的形變還被稱作畸變。在僅具有一個徑向軸承列的傳統圓柱滾子軸承的情形中，該形變會引起內環在局部移動遠離外環，從而在該圓周段，作為滾動體的圓柱滾子不再起到支持作用，而在圓周的其它區域中發生壓縮載荷和變形的增加。
[0006]考慮到此點，為了實現更為均勻的力分布以及抵消所描述的軸承環形變，已知EP2092204B1中公開了具有權利要求1前序部分所述特征的圓柱滾子軸承。兩個軸承環之一包括凸葉環，其中另一軸承環具有繞凸葉環嚙合的突出部。這實現了下述設計，即利用每種情形中兩個相對的圓柱滾子列，凸葉環不僅在軸向方向上并且還在徑向方向上被引導。由于雙向引導，環不再在徑向方向上發生彼此不同的形變，從而整個結構的強度增加，其中軸承環無法在徑向方向上在局部移動遠離另一環。
[0007]然而不利之處在于，特別是在徑向方向上，為布置凸葉環需要可觀的安裝空間。考慮到此背景，本發明所要解決的問題是提出一種圓柱滾子軸承，其中相互作用的軸承環在徑向方向上的不同形變被避免，同時實現了緊湊型設計。
[0008]本發明的主題以及技術方案是如權利要求1所述的圓柱滾子軸承。
[0009]進而，本發明涉及一種用于吸收軸向與徑向力的圓柱滾子軸承，特別是用于安裝轉子葉片的大滾子軸承，包括繞在軸向方向上延伸的旋轉軸同軸布置的第一軸承環和第二軸承環，其中第二軸承環具有在徑向方向上開口的槽。第一軸承環和第二軸承環形成內環和外環，其中該布置方式基于相應的需求可以不同。
[0010]如果第二軸承環用作外環，則槽相應地在朝著旋轉軸的內向徑向方向上開口。相比之下，如果第二軸承環形成內環，則槽相應地在遠離旋轉軸的外向徑向方向上開口。
[0011]第一軸承環具有嚙合到槽的凸葉，其中在凸葉和槽之間，布置有徑向軸承列以及在軸向方向上彼此隔開的兩個軸向軸承列。第一徑向軸承列位于凸葉的徑向環繞尖上，其中作為第一徑向軸承列的滾動體的圓柱滾子還被插入到凸葉中，以便進一步減小徑向方向上圓柱滾子軸承的空間需求。
[0012]在軸向方向上彼此隔開且具有圓柱滾子的兩個軸向軸承列被布置在凸葉的側緣上。第一徑向軸承列在第一徑向方向上抵靠第二軸承環支持第一軸承環，其中還設有具有圓柱滾子的第二徑向軸承列，其在第二徑向方向上相對于第二軸承環支持第一軸承環，其中第二徑向方向與第一徑向方向相反。根據本發明，第一軸承環在軸向方向上被劃分成具有凸葉的至少一個第一環部以及第二環部，其中第二徑向軸承列被布置在第二環部和第二軸承環之間，具有與凸葉的軸向間距。
[0013]與現有技術(DE3034008C2)已知的三列圓柱滾子軸承相比，第一軸承環和第二軸承環在內向和外向徑向方向上彼此抵靠而被支持，從而避免了不同的形變。與EP2092204B1中的情形相比，傳遞相對徑向支持的兩個徑向軸承列并未在凸葉的形式下以相同隊形彼此直接鄰近地布置，而是以具有軸向間距的方式被布置在不同環部上。這樣，可以顯著地減少徑向方向上所需的安裝空間。此外，還可以方便地在第一軸承環和第二軸承環上設有通孔，通孔允許圓柱滾子軸承簡單地附接到可旋轉地連接到彼此的部件上。
[0014]在本發明的優選實施例中，第二環部和第二軸承環每個具有突出部，其中突出部在背后在軸向以及徑向方向上彼此嚙合，并且其中第二徑向軸承列被布置在突出部之間。特別地，每個突出部可以具有L形狀，其具有徑向翼和自由的軸向翼。為了突出部隨后可以借助其自由翼在軸向方向和徑向方向上彼此嚙合，在相應互補軸承環上有利地設置有在軸向方向上開口的槽。
[0015]根據本發明，具有凸葉的第一軸承環在軸向方向上被劃分成至少兩個環部。通常第二軸承環在軸向方向上在槽的區域中也被劃分，從而凸葉可以被定位在槽中，并且為了允許繞凸葉布置的圓柱滾子的安裝。在每種情形中第一軸承環和第二軸承環還基本可以具有在軸向方向上連續布置的不只兩個環部，以便例如允許布置不只兩個軸向軸承列。在本發明的范圍內具有不只兩個軸向軸承列的實施例(參見DE102011000769A1)也是可行的。
[0016]在優選實施例中，在第一軸承環的至少兩部分形式的情形中，第二環部在軸向方向上形成圓柱滾子軸承的面向表面。然后在組裝過程期間，第二環部在軸向方向上被安裝到第一環部上，并且借助其突出部被插入到第二軸承環的面向表面上的軸向開口槽或相關聯的凹入部中，其中第二徑向軸承列的圓柱滾子應當提前布置于其中。
[0017]由于第二徑向軸承列被布置為具有與凸葉的軸向間距，如上文所述可以實現緊湊型設計。特別地，可以規定第二軸承列沒有在徑向方向上突出超過其中布置有軸向軸承列和第一徑向軸承列的區域。特別有利的是，第二徑向軸承列沒有在徑向方向上突出超過軸向軸承列。相應地，在徑向方向上的剖面圖中，第二徑向軸承列被布置在軸向軸承列之上或之下。因此在徑向方向上，不需要用于布置第二徑向列的額外空間需求。這里必須要考慮的是，在許多應用中，圓柱滾子軸承在軸向方向上的伸長是方便可行的，而在徑向方向上盡可能緊湊的設計則是有利的。
[0018]由于在徑向方向上布置徑向軸承列和軸向軸承列的空間需求被最小化，因此第一軸承環和/或第二軸承環每個可具有繞圓周分布的用于緊固螺釘的通孔。
[0019]如上文所述，第一軸承環可以形成內環或外環，其中隨后第二軸承環相應地形成相關聯的外環或內環。此外，第一軸承環