JP2009030811A - 歯車組立体 - Google Patents

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Abstract

【課題】より長寿命で、比較的容易かつ安全に調節することができる軸受の配置を提供する。
【解決手段】本発明は、軸の軸受組立体、及びこの軸受組立体を備える工業用歯車ユニット３０に関する。軸受組立体３４は、軸３５に軸方向に隔てて取り付けられた２つの円すいころ軸受を備え、軸受は、軸受の各々のころの直径が他方の対の軸受から離れる方向に向けて増大するＯ字形の配置状態に方位決めされている。歯車ユニット３０において、円すいころ軸受の外側カップは、ハウジング１１に形成された当接肩部３２によって位置決めすることができる一方、円すいころの内側コーンは、軸３５のねじ付き端部分に配置した固定ナット４０により、又は軸３５の環状溝内に配置されたとめ輪６１によって位置決めすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯車軸の軸受組立体、特に、非限定的に、工業用歯車ユニットの中間軸用の軸受組立体に関する。本発明は、また、上記軸受組立体を備える工業用歯車ユニットにも関する。
中間軸は、歯車ユニットのその他の軸の間でトルクを伝達するため構成要素を支持するが、トルクをハウジング壁を通じて直接、外部の構成要素に伝達するためには採用されない軸である。
工業用歯車ユニットにおいて、中間軸及びその他の軸を円筒ころ軸受、球面ころ軸受又は円すいころ軸受のような種々の型式の軸受内に取り付けることが既知である。中間軸を支持するため円すいころ軸受を使用するとき、確立された方法は、軸受をいわゆるＸ字形の配置（直接取り付けとしても既知）にて提供し、この配置において、内側軸受リングは外側軸受カップよりも互いにより軸方向に近い位置に配置されていると見なすことができ、これにより、組立体内で外側軸受リングが互いに向けて軸方向に動く結果、予荷重がそれぞれの軸受に加わることになる。
このため、軸受の配置を正確に調節するためには、歯車ユニットのハウジングに基準面を提供することが必要である。このことは、軸方向隙間を調節し、これにより、軸受の各々の半径方向隙間を制限し又は調節することを可能とする。予荷重は、また、このようにして使用される円すいころ軸受の能力、従って、その寿命能力を向上させるために利用することもできる。
中間軸における円すいころ軸受の従来の配置の隙間又は選択した予荷重を調節するため、軸の一端は、ハウジング内の軸受座部と係合し得るように配置された軸方向に隔てた対の軸受の一方によって所要位置に配置することができ、次に、他端は、対の第二の軸受によって位置決めし、外側カップは、他方の軸受に対して軸方向に荷重が加えられる一方、軸方向固定装置がハウジングに装着され、これにより中間軸と軸受組立体をハウジング内に保持する。軸方向位置決めは、典型的に、高価であるカバー部材、又はより経済的であるとめ輪及び支持リングの何れかを使用して実現される。しかし、要求される寸法のとめ輪の入手可能性が制限されていることを１つの理由として、また、ハウジングを形成している、典型的にはねずみ鋳鉄である材料に特別に機械加工したとめ輪溝内に配置したとき、軸方向力に抵抗するとめ輪の能力が制限されることを他の理由として、とめ輪の使用は常に便宜であるとは限らない。
上述した難点に加えて、中間軸を取り付ける従来の配置の更なる不利益な点は、中間軸の円すいころ軸受の軸方向、従って半径方向予荷重の程度が、内側リングすなわちコーンと、外側リングすなわち軸受の各々のカップとの間の温度差に極めて敏感なことである。例えば、９×１０-6／℃の熱膨張率を有するねずみ鋳鉄の標準型の歯車ユニットハウジング及び１１×１０-6／℃の熱膨張率を有する網で出来た軸を考える。典型的に、使用中のハウジングの温度は、軸の温度よりも２０℃低く、また、軸受の調節は、典型的に、±２０℃で行われる。温度９０℃及び長さ４００ｍｍの軸の場合、膨張差の効果は、軸の長さがハウジングに対して０．１２８ｍｍ長くなることである（（９０−２０）℃×１１×１０-6×４００−（９０−２０）℃×１１×１０-6×４００）。その結果、軸受の予荷重は、顕著に増大する。
要求される予荷重を実現することの困難性は、軸受の寿命を制限することになる。中間軸の軸受は、典型的に、歯車ユニットの最も大きい荷重が加わる軸受であるため、これらの軸受は、歯車ユニットの荷重能力に制限を課す。この困難性は、より大型の軸受を使用することで緩和することができるが、利用可能なスペースが制限されることがしばしばである。割り型構造のハウジングの場合、利用可能なスペースは、全体として、単一体の設計のハウジングの場合よりも少ないため、このことは、特に困難である。
本発明の目的は、予荷重を加えた円すいころ軸受を使用することにより、より長い寿命を得ることと、比較的容易に且つ、安全に調節することができ、更に、作動中の温度差によって不当に悪影響を受けない軸受の配置を提供することとの１つ以上を実現することを含む。
本発明の１つの特徴によれば、歯車組立体は、入力軸と、出力軸と、該入力軸及び該出力軸の間の少なくとも１つの中間軸とを回転可能に支持するハウジングを備えた歯車組立体であって、該入力軸と出力軸との間でトルクを伝達するために２つの歯付き歯車が中間軸に固定されており、該中間軸は軸上にて軸方向に隔てて取り付けられた一対の円すいころ軸受によってのみ支持されており、該ハウジングは当該歯車組立体内で一対の円すいころ軸受の外側軸受カップが当接する一対の軸方向外方に面する当接面を形成されており、該中間軸の各端部には、少なくとも１つの円すいころ軸受の内側コーンが他方の軸受から離れて軸方向外方に動くのを防止する手段を備え、該一対の円すいころ軸受は、各軸受のころの直径が対の他方の軸受に対し離れる方向に増大するように方位決めされている。
本発明は、隙間又は予荷重を調節するため（歯車ユニットのハウジングような周囲の構成要素の変形を考慮する目的にて為される調節を含む）、基準点として中間軸が使用されることを教示する。
軸上における円すいころ軸受の軸方向保持は、例えば、固定ナット又はとめ輪を使用することで行うことができ、該固定ナット又はとめ輪に要求されることは、固定装置の直径が各軸受カップの直径に関係した従来技術の構造にて使用されるものよりも小さい寸法であるということだけである。
本発明は、中間軸を硬化した材料で製造し、これにより偏位する虞れを伴わずに、とめ輪の使用を一層容易にすることを更に教示する。
次に、本発明を添付図面を参照しつつ、単に一例としてより詳細に説明する。
図１には、高速度入力軸１２及び低速度出力軸１３を支持するハウジング１１を有する歯車ユニット１０が図示されている。各々、既知の仕方にて歯付きピニオン１６及び歯付き歯車１７が設けられた２つの中間軸１４、１５の組立体が軸１２、１３の間に設けられている。
低速度中間軸１４は、対の球面ころ軸受１８、１９の組立体によって支持されている。高速度中間軸１５は、既知の仕方にてＸ字形の配置に取り付けられた１対の円すいころ軸受２０によってのみ支持されている。
軸１５の場合、円すいころ軸受の一方の外側カップは、歯車ユニットハウジングにより提供された環状当接部２１によって軸方向に位置決めされている。対の他方の円すいころ軸受の外側カップは、カバー板２２、及び該カバー板と外側カップとの間に設けられたスペーサシム２３によって組立体内で軸方向に支持されている。
図２には、本発明による歯車ユニットの中間軸の軸受組立体の形態が図示されている。歯車ユニット３０は、軸方向外方に面する１対の当接面３２が形成されたハウジング３１
を備えており、この当接面３２に対して、１対の円すいころ軸受３４の外側軸受カップ３３が組立体内で当接する。
軸３５は、表面硬化した鋼で出来ており、該軸３５には、２つの歯付き歯車３６、３７が既知の仕方にて固着されている。
軸の各端部には、ねじ形成部３８が設けられており、該各端部は、軸受コーン４２の外面に対して当接し且つ該外面を位置決めする当接面４１を有する固定ナット４０を支承している。
軸受組立体を形成するとき、１つの固定ナット４０をねじ部に完全にねじ止めし且つ所要位置に締め付ける。軸及び対の円すいころ軸受を歯車ユニット３０内で所要位置に取り付けた後、２つの固定ナット４０の第二のものを軸の他端にねじ込み、且つ所要位置に固定する。
図３には、２つのとめ輪溝５２が形成された軸５１を有する歯車ユニット５０が図示されている。軸の一端５３には、とめ輪５４及び支持リング５５が設けられており、該支持リング５５に対して１つの円すいころ軸受５７の内側コーン５６が当接する。ハウジング内で軸（ピニオン及び歯車を有する）を第二の円すいころ軸受５８と共に組み込んだ後、シム５９を選び、第二のコーン支持リング６０に加えて該シムを取り付けることにより、第二のとめ輪６１により軸方向に固定されたとき、「Ｏ」字形の形態にある２つの円すいころ軸受が要求された軸方向予荷重の下に、保持される。
本発明の軸受の配置は、２００１年３月３０日付けで出願された、「円すいころ軸受組立体の製造方法（Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｆｏｒｍｉｎｇ ａ Ｔａｐｅｒ Ｒｏｌｌｅｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）」という名称の我々による出願係属中の英国特許出願第０１０７９２３．５号の明細書に記載された方法によって組み立て且つ（又は）調節することができる。
円すいころ軸受の従来の位置決め状態を有する３段歯車ユニットの断面図である。 本発明による歯車ユニットの一部分の断面図である。 本発明による別の歯車ユニットの一部分の断面図である。

Claims (4)

  1. 入力軸と、出力軸と、該入力軸及び該出力軸の間の少なくとも１つの中間軸とを回転可能に支持するハウジングを備えた歯車組立体であって、該入力軸と出力軸との間でトルクを伝達するために２つの歯付き歯車が中間軸に固定されており、該中間軸は軸上にて軸方向に隔てて取り付けられた一対の円すいころ軸受によってのみ支持されており、該ハウジングは当該歯車組立体内で一対の円すいころ軸受の外側軸受カップが当接する一対の軸方向外方に面する当接面を形成されており、該中間軸の各端部には、少なくとも１つの円すいころ軸受の内側コーンが他方の軸受から離れて軸方向外方に動くのを防止する手段を備え、該一対の円すいころ軸受は、各軸受のころの直径が対の他方の軸受に対し離れる方向に増大するように方位決めされた、歯車組立体。
  2. 請求項１に記載の歯車組立体において、少なくとも１つの円すいころ軸受の軸方向外方の軸の少なくとも一端部分には、ねじ部が設けられ、該ねじ部が、円すいころ軸受の内側コーンの軸方向外方に面する部分と接触した軸方向内方に面する当接面を有する固定ナットを支承して、内側コーンが他方の軸受から離れて軸方向外方に動くのが防止されるようにした、歯車組立体。
  3. 請求項１に記載の歯車組立体において、少なくとも１つの円すいころ軸受の軸方向外
    方で且つ該少なくとも１つの円すい軸受に近接する軸の少なくとも一端部分には、軸の環状溝内に配置されたとめ輪が設けられ、該とめ輪が、円すいころ軸受の一方又は双方の内側コーンの外方に面する面と接触した内方に面する当接面を有し、これにより、コーンが他方の軸受から離れて軸方向外方に動くのを防止するようにした、歯車組立体。
  4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載の歯車組立体において、中間軸が硬化処理した表面を有する、歯車組立体。


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