JP4063352B2 - ローラを駆動するための平歯車伝動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラを駆動するための平歯車伝動装置であって、前記ローラの端部が自動調心軸受を介して支持ブロックで支承されており、ローラの前記端部に堅固に結合された外歯付きリングと、該外歯付きリングにかみ合う、駆動可能なピニオンとが設けられており、該ピニオンが、中空体として構成されていて自動調心軸受を介して支持ブロックに支承されており、前記ピニオンの側部に配置された駆動軸が設けられており、該駆動軸の一方の端部が前記ピニオンに回転連結（ピニオンと一緒に回転するように連結）されており、自動調心軸受に並んで配置された、同様に支持ブロックに支持されたピニオンのための付加的な支持軸受が設けられており、該支持軸受は、ピニオンの傾倒を可能にするために半径方向で遊びを有しており、前記ローラが吸込みローラとして構成されていて、定置の吸込みボックスが吸込みローラの駆動側で軸受を通って外部にガイドされている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の平歯車伝動装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第３８０４２２５号明細書により公知である。このような形式のローラは、製紙工業における例えば脱水プレス、カレンダ機構及びこれと類似のものにおいて使用されているような、例えば撓み調節ローラ又は吸込みローラである。このような形式のローラは、定置の支持体を中心にして回転するローラ周壁を有している。
【０００３】
このようなローラの運転時に負荷を受けてローラ周壁が撓むと、ローラ周壁に堅固に固定された外歯付きリングが、ローラ周壁の端部領域と一緒に、傾倒不能な伝動装置ケーシング（同時にローラ全体のための支持台として使用される）に対して相対的にやや傾倒つまり傾く。
【０００４】
外歯付きリングが傾倒すると、ピニオンに対する相対的な傾倒に基づいて、両側の歯列が傾斜支持されるようになる。これは、ピニオンが伝動装置ケーシング内で、歯列と外歯付きリングとの噛み合いラインがローラ周壁の撓み方向に対して垂直に延びるように支承されることによって避けられる。しかしながらこのような条件は、維持することが非常に困難であって、しかもローラ周壁のそれぞれ一方の回転方向のためだけのものである。また、軸受ケーシングの形状は限定される。
【０００５】
従って前記公知の平歯車伝動装置においては、ピニオンが球状に支承される。従って歯のフランク（側面）は、伝達しようとする垂直力に応じて、傾斜支持されることなしに共通のフランクライン（歯側面ライン）に沿って互いに当接し、ローラ周壁の撓み方向に関連したピニオンの位置を任意に選択する。
【０００６】
しかしながらこの場合、ピニオンの自由度、つまり摩擦モーメントを生ぜしめる、ピニオンの軸線及びピニオンを駆動する軸に基づく、噛み合いラインに対して平行なピニオンの中心軸線を中心としたピニオンの傾倒を限定する必要がある。これは、公知の平歯車伝動装置においては、ピニオン自動調心軸受の隣に設けられた付加的な支持軸受（ピニオンに対して半径方向の遊びを有している）によって行われるので、ピニオンは規定された位置に傾く。この傾倒によって、共通のフランクライン及び歯のフランク同士の線接触は、点接触に移行する。このような形式で事実上、歯のフランクのクラウニングが運動学的な効果によって生ぜしめられる。
【０００７】
歯のフランクのクラウニングは、伝達可能なモーメントを制限する、高い傾斜プレスを伴う傾斜した負荷分布を減少するという利点を有している。しかしながらクラウニングは、小さいものでなければならない。何故ならば、そうでないと伝達可能な負荷は再び減少されてしまうからである。従って半径方向の遊びは小さく選択される。
【０００８】
付加的な支持軸受に基づいて、ピニオンの自動調心軸受の隣において、駆動軸とピニオンとの間の連結部と、ピニオン自動調心軸受の中心軸線との間の間隔は、比較的大きい。この相対的に大きい間隔は、ピニオンの歯のフランクにおける傾斜した負荷分布を生ぜしめる。何故ならば、ピニオンとピニオン駆動軸との間のフランク連結部内における摩擦によって比較的大きい反応モーメント及び反応力が生ぜしめられる。この反応モーメント及び反応力は部分的に、ピニオンの互いに噛み合う歯のフランクでも支えられる。
【０００９】
さらにまた、ローラの駆動時に生じるピニオン傾倒は、駆動軸とピニオンとの間の連結の比較的大きい付加的な変位を生ぜしめる。ローラ駆動装置によって駆動される駆動スリーブとピニオンとの間でカップリング軸として構成された駆動軸の構成において付加的に、一方ではカップリング軸とピニオンとの間、他方ではカップリング軸と駆動スリーブとの間の曲げ角度の、比較的大きい差が生じる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式の平歯車伝動装置を改良して、上記のような問題点を克服することである。特に、ピニオンの歯のフランクにおける負荷分布を改良して、力の分布を歯幅に亙って均一にし、伝達可能な効率を高めるために、駆動軸とカップリングとの間の曲げ角度を小さくすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明によれば、駆動軸のピニオン側の端部が切欠を有しており、ピニオンの付加的な支持軸受が駆動軸の切欠内に設けられている。
【００１２】
【発明の効果】
付加的な支持軸受を駆動軸内に配置したことによって、ピニオン内の相応の需要スペースは省かれるので、駆動軸はピニオン自動調心軸受の近くに配置することができ、これによって駆動軸とピニオンとの間の連結部は、ピニオン自動調心軸受の中心面に対して、より小さい間隔を有している。これによって、反応モーメント及び反応力はより小さくなり、ピニオンの歯のフランクにおける均一な負荷分布が得られる。有利には、駆動軸とピニオンとの間の連結部は、ピニオン自動調心軸受に直接隣接して配置されている。
【００１３】
本発明による平歯車伝動装置の別の利点は、駆動軸とピニオンとの間の連結部において生じる反応力が少なくとも部分的に、駆動軸に配置された付加的な支持軸受によって受容され補償されるという点にある。これによってピニオンの歯のフランクにおける負荷分布が均一にされる。さらにまた、駆動軸とピニオンとの間の連結部とピニオン自動調心軸受との間の間隔が小さいことによって、連結部の変位が減少され、ひいては、カップリング軸として構成された駆動軸とピニオンとの間の連結部の変位と、カップリング軸と軸駆動装置によって駆動される駆動スリーブとの間の連結部の変位との差も減少される。これによって２つの連結部は、同じ構造的大きさで、より高い負荷のために設計することができる。
【００１４】
ピニオン駆動軸は、ピニオンに直接連結することができるので、公知の平歯車伝動装置において設けられているフランジは省くことができる。これによって、ピニオンの慣性モーメントは減少され、ピニオンの臨界回転数は上昇する。本発明による伝動装置の出力限界は、公知の伝動装置に対して高められる。
【００１５】
ピニオン自動調心軸受と、付加的な支持軸受とを、支持ブロックに定置に配置された軸受ピンに付加的に配置することによって、特に簡単な構成が得られる。
【００１６】
自動調心軸受として構成された付加的な支持軸受においては、自動調心軸受の外レースと駆動軸の内径との間、又は自動調心軸受の内レースと軸受ピンの外径との間に半径方向の遊びを設けることができる。しかしながらまた、自動調心軸受の内レース内に収縮ばめされたスリーブを設けることもできる。この場合、このスリーブと軸受ピンの外径との間に遊びが設けられている。
【００１７】
本発明による平歯車伝動装置は、特に次のようにローラのために使用される。つまり、中空ローラとして構成されていて、ローラ自動軸受が外歯付きリング内のほぼ中央に配置されているローラに使用される。このような構成によれば、ローラ周壁が負荷された時に外歯付きリングがその中心点を中心にして傾倒するだけで、外歯付きリングの軸線とピニオンとの間隔は変わらない。とっくに本発明による平歯車伝動装置は、撓み調節ローラのために使用される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の態様を図面を用いて詳しく説明する。
【００１９】
図１にはローラ１が示されており、該ローラ１の一方の端部２は、自動調心軸受３を介して支持ブロック４に支承されていて、外歯付きリング５を有している。この外歯付きリング５は、中空体として構成されたピニオン６と噛み合う。ピニオン６は、自動調心軸受７を介して同様に支持ブロック４で支えられていて、カップリング軸８（駆動軸）によって駆動される。該カップリング軸８の、ピニオン側の端部９はピニオン６に連結されている。ローラ１は中空ローラとして構成されており、該中空ローラのローラ周壁１０は、定置の支持体１１の周囲を回転可能であって、支持体は同様に支持ブロック４内で支承されている。
【００２０】
カップリング軸８は、内歯列１３を備えた駆動スリーブ１２内に配置されており、該駆動スリーブ１２は、２つの転がり軸受１４，１５を介して支持ブロック４の軸受台１６内で支えられていて、駆動ピン１７を介して駆動される。駆動スリーブ１２の内歯列１３は、カップリング軸８の、ピニオンから遠い方の端部１９に設けられた外歯列１８に噛み合う。このような形式で、駆動ピン１７の回転はカップリング軸８に伝達される。カップリング軸８は、そのピニオン側の端部９で別の外歯列２０を有しており、該外歯列２０はピニオン６の内歯列２１と噛み合うので、駆動ピン１７の回転は最終的にカップリング軸８を介してピニオン６に伝達される。ピニオン６の内歯列２１は、中央に配置された、ピニオン６の自動調心軸受７のすぐ隣に配置されているので、カップリング軸８は側方で自動調心軸受７に直接続いている。
【００２１】
カップリング軸８は中空軸として構成されており、この中空軸は、そのピニオン側の端部９で自動中心軸受２３を受容する。自動調心軸受２３は、軸受ピン２４に支承されており、該軸受ピン２４は支持ブロック４に固定されていて、ピニオン６の自動調心軸受７も有している。これによって自動調心軸受２３は、ピニオン６の傾倒を阻止する支持軸受として働く。
【００２２】
自動調心軸受２３の外レース２５とカップリング軸８の内周面との間、又は自動調心軸受２３の内レース２６と軸受ピン２４の外周面との間には半径方向の遊びが設けられ、この遊びは、ピニオン６の傾倒を所定の程度だけ許容する。しかしながら自動調心軸受２３の内レース内には、図示のように、スリーブ２７を収縮ばめによって取り付けることもできる。スリーブ２７の内径は、軸受ピン２４の外径よりも所望の程度だけ大きい。従ってピニオン６は、伝達しようとする垂直力に応じて、外歯付きリング５との噛み合いラインに対して垂直な軸線を中心にして回転することができる。しかも、カップリング軸８とピニオン６との間の軸のずれ、及びこれによって生ぜしめられた摩擦モーメントに基づいて、ピニオン６は、噛み合いラインに対して平行な軸線を中心にして、遊びを許容する程度に傾くので、ピニオン歯列のクラウニングが運動力学的に補われる、ピニオン６の規定された位置が得られる。
【００２３】
２つの外歯列２０，２１によるピニオン６とカップリング軸８との間のカップリングに基づいて、ピニオン６は、カップリング軸８に対しても傾くことができる。この場合に生じる傾斜は、カップリング軸８とピニオン６との間のカップリング２０，２１と、自動調心軸受７の中心面Ｉとの間の小さい間隔Ｋに基づいて、比較的小さい。
【００２４】
図示のように、カップリング軸８とピニオン６との間のカップリング２０，２１は、有利には、ピニオン６の自動調心軸受７と、カップリング軸８内に配置された支持軸受として働く自動調心軸受２３との間に配置されている。これによって、カップリング２０，２１と自動調心軸受７の中心面Ｉとの間の間隔ｋは最小である。しかもカップリング軸８はピニオン６に直接連結されている。これによってピニオン６は少ない部分を有することになり、慣性モーメントは、より小さくなるので、ピニオン６の歯側面において良好な負荷分配の他に、ピニオン６の高い臨界回転数が得られる。
【００２５】
良好な負荷分布は、ピニオン６とカップリング軸８との間のカップリング力が少なくとも部分的に、カップリング軸８内の自動調心軸受２３によって補償されることによって促進される。自動調心軸受７の中心面Ｉに対してカップリング２０，２１がより近くに配置されていることによって、ピニオン６とカップリング軸８との曲がり角度、並びにカップリング軸８と駆動スリーブ１２との曲がり角度が小さいので、全体としてローラ周壁１０への非常に良好な力伝達を有する平歯車伝動装置が得られる。これによって、高い効率以外に摩耗の減少も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による平歯車伝動装置及び、ローラの所属の端部の概略的な断面図である。
【符号の説明】
１ ローラ、 ２ ロータの端部、 ３ 自動調心軸受、 ４ 支持ブロック、 ５ 外歯付きリング、 ６ ピニオン、 ７ 自動調心軸受、 ８ カップリング軸、 ９ カップリング軸の、ピニオンに近い方の端部、 １０ ローラ周壁、 １１ 支持体、 １２ 駆動スリーブ、 １３ 内歯列、 １４，１５ころがり軸受、 １６ 軸受台、 １７ 駆動ピン、 １８ 外歯列、 １９カップリング軸８の、ピニオンに近い方の端部、 ２０ 外歯列、 ２１ 内歯列、 ２２ 切欠、 ２３ 自動調心軸受、 ２４ 軸受ピン、 ２５ 外レース、 ２６ 内レース、 ２７ スリーブ、 Ｉ 自動調心軸受７の中心面、ｋ 間隔

Claims (10)

1. ローラ（１）を駆動するための平歯車伝動装置であって、前記ローラの端部（２）が自動調心軸受（３）を介して支持ブロック（４）で支承されており、ローラ（１）の前記端部（２）に堅固に結合された外歯付きリング（５）と、該外歯付きリング（５）にかみ合う、駆動可能なピニオン（６）とが設けられており、該ピニオン（６）が、中空体として構成されていて自動調心軸受（７）を介して支持ブロック（４）に支承されており、前記ピニオン（６）の側部に配置された駆動軸（８）が設けられており、該駆動軸（８）の一方の端部が前記ピニオン（６）に回転連結されており、自動調心軸受（７）に並んで配置された、同様に支持ブロック（４）に支持されたピニオン（６）のための付加的な支持軸受（２３）が設けられており、該支持軸受（２３）は、ピニオンの傾倒を可能にするために半径方向で遊びを有しており、前記ローラ（１）が吸込みローラとして構成されていて、定置の吸込みボックスが吸込みローラの駆動側で軸受を通って外部にガイドされている形式のものにおいて、
   駆動軸（８）のピニオン側の端部（９）が切欠（２２）を有しており、ピニオン（６）の付加的な支持軸受（２３）が駆動軸（８）の切欠（２２）内に設けられていることを特徴とする、ローラを駆動するための平歯車伝動装置。
2. カップリング（２０，２１）が駆動軸（８）とピニオン（６）との間で自動調心軸受（７）に隣接して配置されている、請求項１記載の平歯車伝動装置。
3. 駆動軸（８）がピニオン（６）に直接連結されている、請求項１記載の平歯車伝動装置。
4. 駆動軸（８）が、そのピニオン側の端部（９）で外歯列（２０）を有しており、該外歯列（２０）がピニオン（６）の内歯列（２１）に係合している、請求項３記載の平歯車伝動装置。
5. 自動調心軸受（７）と付加的な支持軸受（２３）とが、支持ブロック（４）内に定置に配置された共通の軸受ピン（２４）に配置されている、請求項１から４までのいづれか１項記載の平歯車伝動装置。
6. 付加的な支持軸受（２３）が自動調心軸受として構成されている、請求項１から５までのいづれか１項記載の平歯車伝動装置。
7. 自動調心軸受（２３）の外レース（２５）と駆動軸（８）の内径との間に、ピニオンの傾倒を可能にするために半径方向で遊びが設けられている、請求項６記載の平歯車伝動装置。
8. 自動調心軸受（２３）の内レース（２６）と軸受ピン（２４）の外径との間に、ピニオンの傾倒を可能にするために半径方向で遊びが設けられている、請求項６記載の平歯車伝動装置。
9. ローラ（１）が中空軸として構成されていて、自動調心軸受（３）が外歯付きリング（５）内のほぼ中央に配置されている、請求項１から８までのいづれか１項記載の平歯車伝動装置。
10. ローラ（１）が撓み調節ローラとして構成されている、請求項１から９までのいづれか１項記載の平歯車伝動装置。

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