[发明专利]具有保险轴承的轴承装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的轴承装置。

背景技术

在实践中已知轴承可转动地支承轴的轴承装置，在此该轴承装置具有保险轴承，该保险轴承在轴承失效时接纳轴，从而轴能够在保险轴承中减速停止。在轴承装置正常工作时，保险轴承的面向轴的轴承环距轴一定距离并且不受机械载荷。如果保险轴承构造为滚动轴承或者保险轴承包括至少一个滚动轴承，那么滚动轴承的滚动轴承排不被机械预紧或被附加的弹簧机构仅稍微机械预紧。已知例如具有磁性轴承和保险轴承的轴承装置，所述保险轴承在电力故障时接纳支承在磁性轴承中的轴。

在轴撞上时在保险轴承中产生很高的力和加速度。特别是，当保险轴承由滚动轴承构成并且具有至少一排滚动体时，产生保险轴承暂时失效的危险，这是因为滚动体承受很高的初始加速度并且由于对滚动体没有或仅较低地机械预紧而发生打滑，该打滑既伴随滚动体的损坏也伴随保险轴承的轴承环的损坏，以至于通常仅一次操作后就必须更换保险轴承。

在实践中常常发生下述情况，即：轴相对于保险轴承的面向轴的轴承环的转动轴线成角度地出现到轴承环上。同样发生下述情况，即：轴不仅相对于转动轴线倾斜，而且也弯曲地进入保险轴承中。对此的原因可以是时间延迟地释放轴承中的轴或者轴承的多个子轴承中的仅一个子轴承失效。由于轴的倾斜或挠曲，保险轴承的接纳轴的轴承环的一个部段承受高的力作用，而轴承环的其它部段仅承受低的力作用。特别是在构造为多排滚动轴承的保险轴承中，一个滚动体排承受导致打滑的大载荷，而其它滚动体排不承受载荷。如果保险轴承具有两个相邻的、彼此贴靠的滚动轴承，那么两个滚动轴承中的一个受到较强地载荷，并且另一个仅受到较低地载荷。在这两种情况下都会在保险轴承中发生高度磨损，保险轴承可能在仅一次使用后就必须被更换。

DE 602 09 752 T2说明了一种具有磁性轴承以及保险轴承的轴承装置，其中，保险轴承具有两个轴向相邻的、以其端面相互贴靠的、机械预紧的角接触球轴承。除了在滚动轴承中常见的靠近端面的棱边倒圆部以外，保险轴承的两段式轴承环的面向轴的两段式周面构造为圆柱形并且具有平行于两个角接触球轴承的转动轴线的直的轮廓。如果轴相对于转动轴线倾斜或弯曲地进入保险轴承，那么两个角接触球轴承不均匀地受到载荷，此时在两个角接触球轴承之一中产生特别强的打滑。因此保险轴承仅具有缩短的使用寿命。

DE 197 29 450 C2说明了一种用于将转子可转动地支承在轴承中的轴承装置，其中，将两个构造为单排式球轴承的滚动轴承设置为保险轴承。保险轴承的相应的面向转子轴的轴承环除了在通到端面的过渡部上的常见棱边倒圆部以外还具有圆柱形的周面，该周面带有基本上直的、平行于轴承环的转动轴线延伸的轮廓。如果轴倾斜或弯曲地进入到两个球轴承之一中，那么球轴承不均匀地受到载荷并且其使用寿命明显缩短。

发明内容

本发明的目的是，在开头描述的轴承装置中延长保险轴承的使用寿命。

根据本发明，所述目的根据开头提及的轴承装置的保险轴承的权利要求如下实现，即：保险轴承的面向轴的轴承环包括具有面向轴的凸出轮廓的周面。

在此，除了轴承环的可能存在的棱边倒圆部以外，还设有凸出轮廓，其中，棱边倒圆部仅具有沿轴向方向的很小的延伸长度（小于约10%），然而，除了棱边倒圆部以外，凸出轮廓在轴承环的多于约20%的轴向延伸长度上延伸。在此，所述轮廓的凸形相对于假想的圆柱形参照面设置，其中，假定圆柱形参照面围绕轴承环的转动轴线转动对称。

在保险轴承的面向轴的轴承环中的凸出轮廓提供轴的规定的、能够设定到相应的轴承装置上的撞击点。由于轮廓的凸形，该撞击点位于轴承环的两个端面之间，例如在轴承环的两个端面之间的中心处。在此，在轴撞击时产生的力尽可能均匀地分布在整个轴承环上并且能够由保险轴承总体上更好地接收。由此减少打滑并提高保险轴承的预计使用寿命。

如果面向轴的轴承环构造为单排式滚动轴承的轴承环，那么在轴撞击时所产生的力在滚动体的滚道附近作用并且因此尤其是沿径向方向作用，以至于抑制轴向力分量。

如果在一个优选的设计方案中将面向轴的轴承环构造为至少双排的滚动轴承的共用轴承环，那么由轴承环接收的力尽可能均匀地分布到该保险轴承的至少两排上。

优选如下规定，面向轴的轴承环的轮廓具有圆柱形部段，所述圆柱形部段在轴承环的最多约80%的轴向延伸长度上延伸。在此，圆柱形部段允许在更大的面上支承落到保险轴承中的轴。在此，所述轮廓的圆柱形部段相对于在上面定义的圆柱形参照面朝向轴移动地设置。