JP2009508722A - 二軸スキュルー押出機 - Google Patents

Abstract

異なる長さの互いに平行な２つの駆動シャフト（１，２）により二軸スキュルー押出機を駆動させるための歯車システムである。長い方の駆動シャフト（１）は、駆動大歯車（３）を支持し、短い方の駆動シャフト（２）は、子歯車（６）により３つのディストリビュータシャフト（１３，１４，１５）に回転しないように固定されている。これらディストリビュータシャフトは、内歯（１９）を有する環状の大歯車（２０）により、長い方の駆動シャフトから駆動され得る。これらディストリビュータシャフトでは、大歯車（１６，１７，１８）が、前記内歯と歯合している。長い方の駆動シャフトには、短い方の駆動シャフトの小歯車と直接歯合している小歯車（５）がある。環状の大歯車は、また、２つの中間シャフト（２４，２５）の大歯車（２２，２３）と歯合している外歯（２１）を有している。これら中間シャフトは、更なる大歯車（２６，２７）により、駆動大歯車と歯合している。

Description

本発明は、請求項１の前文に従ったトランスミッションに関する。

二軸スキュルー押出機を駆動させるのに伴う問題は、非常に近接した２つの駆動シャフトが非常に高いトルクを伝達しなければならないという事実にある。トランスミッションのこれら両駆動シャフトは、互いに異なる長さを有している。いずれかのサイズの駆動歯車は、この駆動歯車に有効な力が、（駆動歯車が大きな直径を有する結果として）高トルクにも関わらず適切な範囲内に維持され得るように、長い方の駆動シャフトに配設されることができる。比較的小さな直径を有した歯車のみが、短い方の駆動シャフトに配設されることができ、さもなければ、この歯車は、長い方の駆動シャフトと干渉してしまう。この歯車に対する力は、高トルクにより極端に大きい。この歯車の歯部に加わる圧力は、（駆動シャフトの長手方向に）歯部を大きく形成することにより、限定された方法でわずかに緩和されることができる。しかし、駆動シャフトは、高トルクで回転されるので、歯車の長さ方向の一部分のみが、実際に力を伝達する。最大トルクは、一方では、歯車の歯部が維持する力、即ち、ラジアルベアリングが吸収することのできる径方向の力と、他方では、歯車の直径との結果であり、これによって、最大トルクが、短い方の駆動シャフトに伝達されることができる。

ねじが耐えることのできるトルクは、材料の改良の結果、徐々に大きくなり、従って、更に強い伝達が要求される。比較的高いトルクを短い方の駆動シャフトに伝達し得るために、ＡＴ３５１２３５には、１つの歯車ではなく２つの歯車により短い方の駆動シャフトの歯車を駆動し、この結果、伝達可能なトルクをおよそ２倍にし得ることが提案されている。この目的のために、２つのディストリビュータシャフトが設けられ、各シャフトは、一側が短い方の駆動シャフトの歯車と歯合し、他側が長い方の駆動シャフトの駆動歯車と歯合している。

この場合、両ディストリビュータシャフトがハウジングの対称面内になく、かくして、組み立て並びに分解が複雑であることが、欠点である。

この問題を解決するために、たった１つのディストリビュータシャフトを設け、第２のパワートレイン用に長い方の駆動シャフトに歯車を設け、そして短い方の駆動シャフトの歯車に直接歯合させることが、ＡＴ３９８９３８（ＵＳ４，８９９，６２０）に提案されている。短い方の駆動シャフトの歯車は、約２倍のトルクが伝達可能なように、２つの歯車により駆動される。

公開されているオーストリア特許出願ＡＴ１６９０/９８（ＥＰ９９５５８０（ＵＳ６，３１８，２０２）に対応している）では、これら２つの解決策が組み合わされている。即ち、２つのディストリビュータシャフトと、短い方の駆動シャフトの歯車と直接歯合している長い方の駆動シャフトの歯車とを設けることが提案されている。これは、３つの力の連鎖をもたらし、かくして、伝達可能なトルクを三倍にする。

本発明の出願では、伝達可能なトルクが４倍にされるように３つのディストリビュータシャフトを設けることが請求されている。しかし、このための実施形態は明らかにされておらず、３つのディストリビュータシャフトが、どのようにして均一に駆動され得るのかは、不明瞭なままである。

２００５年６月１５日付けの特許出願１６９０/９８とは反対の一般的な提案において、リング歯車を介して３つのディストリビュータシャフトを駆動させることが、提案されている。これは、最先端の区分に分類される。しかし、３つのディストリビュータシャフトを１つのリング歯車で均一に駆動させることは、簡単ではない。リング歯車の内歯が、単一の歯車により駆動される場合、非常に大きな径方向の力が生じ、リング歯車をベアリングへとわずかにずらし、かくして、少なくとも１つのディストリビュータシャフトを解放し（そして、空回りさせる）。これは、リング歯車が理想的な剛性本体であると仮定した場合である。更に、リング歯車が弾性的に変形することを考慮すれば、この状況は、更に好ましくない。

本発明の目的は、これら欠点を回避し、トルクの理想的な分配が確実にされる、上述されたようなタイプのトランスミッションを提供することである。

本発明に従えば、この目的は、請求項１の特徴部分により規定された記載のタイプのトランスミッションにより達成される。

中間シャフトの位置は、リング歯車の内歯を介した３つのディストリビュータシャフトの駆動により、自由に適合されることができる。また、このリング歯車は、リング歯車の外歯と２つの中間シャフトとを介して駆動されることができる。更に、両中間シャフトの径方向の力は、少なくとも部分的に互いに相殺される。このようにして、剪断力並びに弾性的な変形が、大きく回避されることができる。かくして、伝達されるトルクの非常に良好な分配が、本発明に従ったトランスミッションにもたらされ、個々の部品に対する負荷は、限定されたスペースの状態においてさえ、低いままであり、個々の部品に許容されなければならない過度のテンションはない。

これに関連して、請求項２の特徴を提供することが、特に効果的である。これらの特徴のために、トルクの伝達の間に生じる剪断力は、リング歯車が、意図された位置から決して移動されることのないように、互いに大きく相殺される。外側のディストリビュータシャフトのアキシャル平面と、中間シャフトのアキシャル平面との間の理想的な角度は、リング歯車の厚さがたいして重要でない場合、約２０度であり、リング歯車の厚さとともに大きくなる。かくして、理想的な角度は、２０°ないし３０°である。

ねじにより押圧されている間に生じる軸方向の力を良好に吸収し得るために、請求項４の特徴を提供することが好ましい。リング歯車の歯部は、互いに反対方向にピッチを有しているので、リング歯車は、真の軸方向の力を受けない。

本発明は、図面を参照して詳細に説明される。

駆動歯車３が、長い方の駆動シャフト１に回転しないように固定され、図示されていないモータの出力の歯車に歯合されるか、駆動シャフト１が、駆動モータに直接カップリングされる。更に、長い方の駆動シャフト１は、アキシャルベアリング４を支持し、短い方の駆動シャフト２に回転しないように固定されている歯車６に歯合された歯車５に回転しないように固定されている。この短い方の駆動シャフト２は、また、１つのアキシャルベアリング９を有している。このアキシャルベアリングは、長い方の駆動シャフト１に近接しているために直径が制限され、ダブルベアリング(double bearing)として設計されることが好ましい。

前記歯車５,６は、はすば歯を有している。このはすば歯は、短い方の駆動シャフト２が、ねじに向けて押され、かくして、短い方の駆動シャフトのベアリング９に作用する軸方向の力が、上昇するトルクに比例して小さくなくように、選択されている。この結果、長い方の駆動シャフト１に対する軸方向の力は上昇するが、このことは、アキシャルベアリング４が比較的大きく形成され得るので、問題にならない。

図５に見られ得るように、ラジアルベアリング７が、長い方の駆動シャフト１に歯車５に隣接して装着されている。また、ラジアルベアリング８が、前記ラジアルベアリングに軸方向でオフセットされた状態で、短い方の駆動シャフト２に装着されている。このような軸方向でのオフセットは、これらラジアルベアリング７，８をできるだけ大きく形成するために必要なことである。ラジアルベアリング８が歯車６から離間していることは、歯車６に対する径方向の力が、以下に説明されるように、互いに大きく相殺されるので、少しだけ問題である。

より良く明瞭に見えるように、図１ないし４のベアリング４，７，８は、部分的にのみ示されている。

更に、ディストリビュータシャフト１３，１４，１５に回転しないように固定された歯車１０，１１，１２が、前記短い方の駆動シャフト２の歯車６と歯合している。これらディストリビュータシャフト１３，１４，１５には、１つのリング歯車２０の内歯１９と歯合している更なる歯車１６，１７，１８が、回転しないように固定されている。

前記リング歯車２０は、更に、外歯２１を有するように設計されており、この外歯２１と前記内歯１９とは、逆ピッチを有したはすば形状である。

ディストリビュータシャフト１３，１４若しくはディストリビュータシャフト１４，１５は、互いに９０°の角度をなして離間され、長い方の駆動シャフト１と、短い方の駆動シャフト２と、ディストリビュータシャフト１４とは、同一平面上にある。前記歯車６は、径方向の力が互いに相殺するように互いに角度をなして等置された４つの歯車により駆動される。

リング歯車２０の前記外歯２１は、それぞれの中間シャフト２４，２５に回転しないように固定された歯車２２，２３と歯合している。これら中間シャフト２４，２５に回転しないように固定された更なる歯車２６，２７が、前記駆動歯車３と歯合している。

これら中間シャフト２４，２５は、リング歯車２０を横方向の力から大きく自由にするために、ディストリビュータシャフト１３，１５に対して２０°ないし３０°ずつ、短い方の駆動シャフトの軸線に対してディストリビュータシャフト１４からオフセットされている。かくして、ディストリビュータシャフト１３，１４，１５に対するトルクの均一な分配が、達成される。

前記全ての歯車は、対応したねじから短い方の駆動シャフトに伝達される径方向の力を部分的に補償し、かくして直径が制限されているアキシャルベアリング９から負荷を除去するように、知られた形態で、即ちはすば歯車として設計されている。

図１ないし５に従ったトランスミッションの設計のために、個々の歯車とシャフトとに対する負荷は、高いトルクが、両駆動シャフト１，２のねじに対してトランスミッションを通して伝えられ得るように、低いままである。かくして、ねじの高負荷の支持強度が、トランスミッションが故障する危険性もなく、十分に利用されることができる。

本発明に従ったトランスミッションを入力側から見た概略図である。 図１に従ったトランスミッションを入力側から見た概略図である。 図１並びに２に従ったトランスミッションを出力側から見た図を示しているが、リング歯車と中間シャフトとはない。 図１並びに２に従ったトランスミッションを出力側から見た図を示しているが、リング歯車と中間シャフトとはない。 長い方の駆動シャフトと短い方の駆動シャフトとのベアリングを示している概略図である。

Claims (4)

1. 二軸スキュルー押出機のねじを駆動させるためのトランスミッションであって、互いに反対方向に回転し、異なる長さを有し、前記ねじがそれぞれ接続された互いに平行な２つの駆動シャフト（１，２）を具備し、長い方の前記駆動シャフト（１）は、駆動歯車（３）を支持し、また、短い方の前記駆動シャフト（２）は、内歯（１９）を有するリング歯車（２０）により、長い方の駆動シャフト（１）から駆動され得る３つのディストリビュータシャフト（１３，１４，１５）に接続された歯車（６）に回転しないように固定され、これらディストリビュータシャフト（１３，１４，１５）の周りで、歯車（１６，１７，１８）が、前記内歯と歯合し、前記長い方の駆動シャフト（１）は、短い方の駆動シャフト（２）の歯車（６）と直接歯合している歯車（５）を支持しているトランスミッションにおいて、前記リング歯車（２０）には、２つの中間シャフト（２４，２５）の歯車（２２，２３）と歯合している外歯（２１）が設けられ、これら中間シャフトは、更なる歯車（２６，２７）を介して前記駆動歯車（３）と歯合していることを特徴とするトランスミッション。
2. 前記３つのディストリビュータシャフト（１３，１４，１５）は、約９０°の角度で互いに離間され、前記２つの中間シャフト（２４，２５）は、外側並びに中央の前記ディストリビュータシャフト（１３，１４，１５）のアキシャル平面間で軸平面内にあることを特徴とする請求項１のトランスミッション。
3. 前記外側のディストリビュータシャフト（１３，１５）のアキシャル平面と、前記中間シャフト（２４，２５）のアキシャル平面との間の角度は、２０°ないし３０°であることを特徴とする請求項２のトランスミッション。
4. 前記歯車は、知られた形態のはすば歯を有し、前記リング歯車（２０）の内歯（１９）と外歯（２１）とは、互いに反対方向のピッチを有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１のトランスミッション。

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