TWI225132B - Journal bearing and thrust pad assembly - Google Patents

Description

1225132 ⑴ 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明相關於滾軋機的驅動系所用的類型的重載齒輪 箱，其中離合器被採用來嚙合齒輪或使齒輪從其各別的支 撐軸脫離，且本發明尤其相關於用來將齒輪安裝在軸上的 軸承總成。 【先前技術】 在上述類型的配置中，當齒輪脫離時，齒輪相對於其 支撐軸自由旋轉或成爲「自由輪（free wheel)」。但 是，當在嚙合模式中時，齒輪相對於其支撐軸被固定，且 承受附隨於正被傳送至其他齒輪或正從其他齒輪接收的驅 動力的軸向負荷。 過去，已曾採用滾柱止推軸承來將齒輪安裝在其各別 的支撐軸上。滾柱止推軸承在理想上適合用來在齒輪脫離 及自由輪轉（free wheeling)時支撐齒輪。但是，目前已 經判定當齒輪在嚙合模式中相對於其支撐軸被固定且軸承 因而在靜態情況中時，在齒輪上的軸向負荷造成軸承的滾 柱元件及座圏在其互相摩擦接觸的區域中承受加速的局部 化磨損。此局部化磨損最終造成超過可接受公差的間隙， 造成振動，且造成必須停止設備的運轉及更換過早磨損的 軸承。 【發明內容】 -5- (2) (2)1225132 根據本發明，傳統的滾柱止推軸承由套筒軸承與止推 環件總成的組合來取代。套筒軸承在嚙合以及脫離操作模 式中爲齒輪提供徑向支撐。當齒輪相對於其支撐軸被固定 時’止推環件總成吸收靜態情況下的軸向負荷。 以下會參考圖式更詳細敘述本發明的這些及其他特徵 及有利點。 【實施方式】 一開始參考圖1，2，3 A，及3 B，滾軋機齒輪箱以1 0 標示。齒輪箱包含具有底座區段1 2及蓋件1 6的殼體。軸 1 8在殼體中安裝在軸承2〇，22之間，以繞軸線「A」旋 轉。軸的一端從殼體凸出以連接於滾軋機驅動器（未顯 示）。 齒輪24，26在一擴大直徑軸環28的相反兩側承載在 軸上。齒輪具有不同的直徑及齒數，並且因此可與齒輪箱 中的其他配合齒輪（未顯示）咬合以配合不同的驅動比。 齒輪24，26的每一個設置有離合器軸環30，其具有 可與軸環2 8上的外部花鍵3 4可旋轉地對準的齒3 2。具 有內部花鍵37的套筒36安裝在軸環28上。套筒36可在 如圖1及圖2的上方部份及圖3 A所示的一中性位置與其 內部花鍵37與齒輪24，26上的離合器軸環3〇中的一個 或另一個的齒3 2嚙合的一嚙合位置之間軸向移位。圖2 的下方部份及圖3 B顯示套筒3 6移位至嚙合位置。 如此，當離合器套筒處於中性位置時，齒輪24及2 6 -6 - (3) (3)1225132 均從軸18脫離，並且如此均處於自由輪轉（free wheeling)模式。當套筒36移位至與一齒輪的離合器齒 3 2嚙合時，該齒輪與軸嚙合，且容許另一齒輪維持於自 由輪轉模式。 齒輪24，26以套筒軸承及止推環件總成的鏡像組合 安裝在軸18上。因此，以下會參考齒輪26的安裝來進行 敘述’可瞭解相同的敘述適用於另一齒輪24的安裝。 如在圖2中最佳可見的，齒輪2 6藉著以4 0槪括標示 的套筒軸承而被安裝在軸1 8上且被軸接成爲相對於軸i 8 旋轉。齒輪2 6也藉著以4 2槪括標示的止推環件總成而相 對於軸被軸向固定。 套筒軸承4 0包含被接收在軸1 8上的套筒4 4。套筒 具有二軸承表面44a，4朴，其由中心凹槽44c分開，且 被軸接成爲在被接收在齒輪26的一階梯狀鑽孔內的襯套 46a，46b內旋轉。 較佳地，如圖8所示，襯套46 a，4 6 b的內部在圓周 上隔開的間隔處形成有葉瓣部份（lobe ) 45。當齒輪處於 自由輪轉模式時，此具有葉瓣部份的襯套組態提供有助於 軸承穩定性的具有增加的潤滑劑壓力的多個角度隔開區 域。 套筒4 4的一端抵靠軸上的肩部4 8，並且止推環件5 0 被以螺紋旋在軸上的螺母5 2驅策抵靠套筒的另一端。 止推環件總成42包含止推環件50，及由螺釘56固 定於齒輪26的齒腹的軸環54。止推環件50被捕捉在由 (4) 1225132 螺釘60分別固定於齒輪26的外側齒腹及軸環54 表面的環狀軸承板件5 8 a，5 8 b之間。止推環件5 0 面界定環狀第一軸承表面，而板件5 8 a，5 8 b互相 表面界定環狀第二軸承表面。 液體潤滑劑經由在中心延伸通過軸1 8的通道 引入。軸中的分支通道64及套筒44中的徑向鑽？ 潤滑劑送至凹槽44c。潤滑劑在於朝向軸肩部48 向及進入在止推環件50的一側的圓形槽道68內的 向排泄之前從凹槽44c湧出，以潤滑套筒軸承表面 44b與襯套46a，46b之間的界面。 軸中的其他分支通道70將潤滑劑引至套筒44 部凹槽72。凹槽72引至止推環件內部的圓形槽道 該處，潤滑劑經由凹槽76而被送至止推環件5 0 被送至止推環件的相反側的潤滑劑作用來潤滑 環件5 0的相反面所界定的第一軸承表面與由軸 5 8a ’ 5 Sb的互相面對表面所界定的第二軸承表面 界面。 環狀軸承板件5 8 a，5 8 b的第二軸承表面互 像。另外再參考圖4及5，可看見每一第二軸承表 有多個在圓周上隔開的斜面78，其被配置成與止 5 〇的相鄰第一軸承表面共同作用，以在二者之間 形凹袋80。每一斜面78在圓周上從在一端處的H 延伸至在另一端處的平坦台肩84。以此配置，在 的內側 的相反 面對的 62而被 L 6 6將 的一方 相反方 \ 44a j 中的內 74 〇從 的相反 由止推 承板件 之間的 相爲鏡 面形成 推環件 界定楔 α部82 自由輪 -8 - (5) (5)1225132 轉模式中，止推環件5 0與環狀板件5 8 a，5 8 b之間的於由 圖5中的箭頭所示的方向的相對旋轉會產生具有升高的潤 滑劑壓力的多個角度隔開區域，此會有利地減小摩擦磨 損。甚至是在齒輪嚙合時也會有類似的情況，因爲雖然相 關聯的第一及第二軸承表面相對於彼此在旋轉上被固定， 但是其繼續一致地相對於液體潤滑劑旋轉。 成爲使二軸承板件58a，58b設置有鏡像第二軸承表 面之外的另一種選擇且如圖6及7所示，修正板件5 8 c可 被設置來用在止推環件5 0的相反側。軸承板件5 8 c的第 二軸承表面形成爲具有相反地傾斜的斜面78’，78” ，其 被配置成與止推環件5 0的相鄰軸承表面共同作用，以在 二者之間界定楔形凹袋80’，80” 。斜面78’，78”由平 坦台肩84在圓周上隔開，而斜面從此台肩降低至凹部 82。斜面78’及其相關聯的凹袋80’被設計成爲在環件50 的一側產生具有升高的潤滑劑壓力的角度隔開區域，而斜 面78”及其相關聯的凹袋80”同樣地被設計成爲在環件 5 0的相反側產生相同的效果。 在以上的教示下，熟習此項技術者可瞭解套筒軸承 4 0有效地操作來在自由輪轉模式中可旋轉地支撐齒輪 24，2 6，而止推環件總成4 2被有效率地潤滑來將摩擦磨 損減至最小。在齒輪中的一個或另一個在旋轉上被固定於 軸之下，其套筒軸承提供繼續的靜態徑向支撐，並且軸向 負荷由作用在其整個圓周上的相關聯的止推環件總成42 吸收。 -9- (6) (6)1225132 另外，熟習此項技術者也會瞭解在軸承總成內，熱的 產生隨著旋轉速率的增加而增加。但是’增加的旋轉速率 產生通過徑向通道64，70至各別潤滑點的增大的潤滑劑 流動，其淨效果爲在寬廣的操作速率範圍保持大致固定且 可容許的軸承溫度。 【圖式簡單說明】 圖1爲通過滾軋機中所採用的類型的重載齒輪箱所取 的剖面圖。 圖2爲圖1所示的齒輪箱的一部份的放大圖。 圖3 A及3B爲沿圖2的線3 A-3 A及3B-3B所取的部 份剖面圖。 圖4爲顯示軸承板件之一的軸承表面的前視圖。 圖5爲圖4所示的軸承板件的放大比例的部份側視 圖。 圖6及7爲分別類似於圖4及5的視圖，顯示軸承板 件的另一實施例。 圖8爲顯示襯套的葉瓣狀（l〇bed )內部形狀的誇大 尺寸下的視圖。 【符號說明】 10 滾軋機齒輪箱 12 底座區段 16 件 -10-^_ (7)1225132 18 軸 20 軸承 22 軸承 24 齒輪 26 齒輪 28 擴大直徑軸環 30 離合器軸環 32 齒 34 外部花鍵 36 套筒 37 內部花鍵 40 套筒軸承 42 止推環件總成 44 套筒 4 4a 軸承表面 44b 軸承表面 4 4c 中心凹槽 45 葉瓣部份 4 6a 襯套 46b 襯套 48 肩部 50 止推環件 52 螺母 54 軸環 -11 (8) (8)1225132 56 螺釘 5 8 a環狀軸承板件 5 8b環狀軸承板件 5 8 c軸承板件 60 螺釘 62 通道 64 分支通道 66 徑向鑽孔 68 圓形槽道 70 分支通道 72 內部凹槽 7 4 圓形槽道 7 6 凹槽 78 斜面 7 8 ’斜面 78”斜面 80 凹袋 80， 凹袋 8 0 ” 凹袋 8 2 凹部 8 4 平坦台肩 A 軸線

Claims (1)

1. (1) (1)1225132 拾、申請專利範圍 1. 一種將齒輪可旋轉地安裝且軸向固定在軸上的設 備，包含： 一襯套，被固定在該齒輪的一鑽孔內； 一套筒，被接收在該軸上且相對於該軸被固定，該套 筒由該襯套環繞且被軸接成爲在該襯套內旋轉； 一止推環件，在該齒輪之一側相對於該軸被固定且從 該軸徑向凸出；及 扣持件機構，在該齒輪的該一側，用來界定一圓形槽 道，而該環狀止推環件被軸向限制在該圓形槽道內。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的設備，另外包含引入 機構，用來將液體潤滑劑引入該套筒與該襯套之間以及由 該扣持件機構所界定的該圓形槽道內。 3 .如申請專利範圍第1項或第2項所述的設備，其中 該扣持件機構包含形成爲且被配置來接觸該止推環件的相 反面的互相面對的軸向隔開的環形板件，該環狀板件之一 被固定於該齒輪的該一側，並且該環狀板件的另一個被承 載在固定於該齒輪的該一側的一圓形軸環上。 4.如申請專利範圍第1項所述的設備，其中該止推環 件具有互相背對的環狀第一軸承表面，其被軸向限制在該 扣持件機構上的環狀第二軸承表面之間。 5 ·如申請專利範圍第4項所述的設備，另外包含引入 機構，用來將液體潤滑劑引入該第一與第二軸承表面之 間0 -13- (2) (2)1225132 6. 如申請專利範圍第5項所述的設備，其中該第一及 第二軸承表面形成爲且被配置成藉著將引入該第一與第二 軸承表面之間的液體潤滑劑分佈於具有升高壓力的多個角 度隔開區域內而回應該止推環件與該扣持件機構之間的相 對旋轉。 7. 如申請專利範圍第5項所述的設備，其中該第一及 第二軸承表面爲環狀且被配置成互相面對的軸承表面對， 並且每一對的軸承表面之一形成有多個在圓周上隔開的斜 面，其被配置成與每一對的另一軸承表面共同作用’以在 二者之間界定在圓周上隔開的楔形凹袋。 8 .如申請專利範圍第7項所述的設備，其中該斜面的 每一個在圓周上從在一端處的一凹部延伸至在相反端處的 一平坦台肩，而接續的斜面藉著相鄰設置的凹部及台肩而 互相分開。 9·如申請專利範圍第7項所述的設備，其中該斜面的 每一個在圓周上從在一端處的一平坦台肩延伸至在相反端 處的一凹部。 1 〇.如申請專利範圍第9項所述的設備，其中接續的 斜面相反地傾斜，每一個斜面從平坦台肩向下延伸至凹 -14- (3) (3)1225132 面，及用來將潤滑劑經由該軸送入該凹槽內的導管機構’ 以將潤滑劑分佈於該軸接表面的該軸向隔開區段與該襯套 的內部之間的界面。 13.如申請專利範圍第I2項所述的設備，其中該導管 機構另外可操作來將潤滑劑從該界面之〜送至該圓形槽道 -15-