(57)【要約】      （修正有）【課題】カップリングスリーブの摩耗負荷が十二分に排除されるように構成された押出成形設備を提供する。【解決手段】押出成形設備は、駆動モータ、入力軸２１と出力軸３５とを持つ切換え式変速機３、および押出機を有する。前記入力軸２１の周囲に、二段切換え式ピニオン２５が回転不能であるように、しかし二つの切換え位置の間で軸方向に変位可能であるように配置される。それぞれの切換え位置においては、一方の切換えピニオン４１、４２が中間軸２９、２９’の切換え歯車３３、３３’と直接噛み合って、そこから前記出力軸３５へのトルク伝達が行われる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ（１）と切換え式変速機（３）と押出機（９）とを有する押出成形設備であって、
前記切換え式変速機（３）は、前記駆動モータ（１）に連結された一本の入力軸（２１）と、出力軸（３５）を有しており、さらに、前記切換え式変速機（３）は、第１の切換え位置と第２の切換え位置とを備えて構成されており、
前記押出機（９）の少なくとも一本のスクリューシャフト（７、８）が、前記出力軸（３５）に回転駆動されるように接続されている、
押出成形設備において、
前記入力軸（２１）に、二段切換え式ピニオン（２５）が前記入力軸（２１）に対して回転不能であるように、前記第１および第２の切換え位置間で変位可能であるように配置されること、
前記二段切換え式ピニオン（２５）が、異なる直径Ｄ４１およびＤ４２を持つ第１の切換えピニオン（４１）と第２の切換えピニオン（４２）とを有すること、
前記入力軸（２１）と軸平行に、少なくとも一本の中間軸（２９、２９’）が回転可能であるように配置されていること、
前記中間軸（２９、２９’）に、第１の切換え歯車（３３、３３’）と第２の切換え歯車（３４、３４’）とが、相対回転不能に、かつ軸方向に変位不能であるように配置されていること、
前記第１の切換えピニオン（４１）と前記第１の切換え歯車（３３、３３’）、または前記第２の切換えピニオン（４２）と前記第２の切換え歯車（３４、３４’）のいずれかを、係合状態に持っていくことができること、および、
前記少なくとも一本の中間軸（２９、２９’）が、前記出力軸（３５）に回転駆動されるように接続されること
を特徴とする、押出成形設備。
【請求項２】
請求項１に記載の押出成形設備において、
前記入力軸（２１）に第１の止めつば（２６）が備えられること、および、
前記第１の切換え位置において回転方向（５０）に駆動されると、前記第１の切換えピニオン（４１）を前記第１の前記第１の止めつば（２６）に対して押し付けるようなはす歯（４８）が、前記第１の切換えピニオン（４１）に備えられること
を特徴とする、押出成形設備。
【請求項３】
請求項１に記載の押出成形設備において、
前記入力軸（２１）に第２の止めつば（２７）が備えられること、および、
前記第２の切換え位置において回転方向（５０）に駆動されると、前記第２の切換えピニオン（４２）を前記第２の止めつば（２７）に対して押し付けるようなはす歯（４８）が、前記第２の切換えピニオン（４２）に備えられること
を特徴とする、押出成形設備。
【請求項４】
請求項1に記載の押出成形設備において、
互いに正反対に対向する、それぞれ前記第1の切換え歯車（３３、３３’）と前記第２の切換え歯車（３４３４’）とを有している二本の中間軸（２９、２９’）が備えられていることを特徴とする、押出成形設備。
【請求項５】
請求項４に記載の押出成形設備において、
前記中間軸（２９、２９’）それぞれに、前記出力軸（３５）に相対回転不能に取り付けられた出力歯車（３９）と噛み合う出力ピニオン（４０、４０’）が備えられていることを特徴とする、押出成形設備。
【請求項６】
請求項１に記載の押出成形設備において、
前記二段切換え式ピニオン（２５）が、前記第１の切換え位置と前記第２の切換え位置との間で中立切換え位置をとることを特徴とする、押出成形設備。
【請求項７】
請求項１に記載の押出成形設備において、
前記二段切換え式ピニオン（２５）が、切換え駆動装置（４４）に接続されることを特徴とする、押出成形設備。
【請求項８】
請求項７に記載の押出成形設備において、
前記切換え駆動装置（４４）が、３ポジション・アクチュエータとして構成されることを特徴とする、押出成形設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念（所謂おいて部分、プリアンブル部分）に係る、押出成形設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような押出成形設備では、実地においては切換え式変速機が導入されるが、その入力軸の周囲には、転がり軸受を介して自由に回転可能であるように二つのピニオンが支持されており、これらのピニオンは、入力軸と平行に配置された出力軸の周囲に相対回転不能に取り付けられた歯車と常時噛み合っている。入力軸の周囲に配置された二つのピニオンの間には、一つのカップリングスリーブが、内歯を利用して、入力軸に相対回転不能に連結されている。入力軸を長手方向に変位させることにより、ピニオンの一方または他方を、カップリングスリーブを利用して入力軸に相対回転不能に接続できるようになっている。カップリングスリーブによって入力軸に連結されない方のピニオンは、入力軸に対して相対回転運動を行うことになる。それにより、これらのピニオンを入力軸に対して支持している転がり軸受の領域内およびカップリングスリーブに、問題を生じることがある。その理由は、回転数が高いときに転がり軸受が入力軸に対して無負荷状態となったり、相対回転数がゼロであるときに転がり軸受に高負荷が加わったりすることにある。またカップリングスリーブも、その全周にわたり半径方向の負荷が加わるために、摩耗率が高くなっている。それに加えてさらに、このシステムだと振動に鋭敏に応答しかねないという事情がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許発明第０９６２２９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のような背景から、本発明が解決しようとする課題は、カップリングスリーブの摩耗負荷が十二分に排除されるように、冒頭に記した種類の押出成形設備を構成することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の特徴部分の各特徴構成により解決される。本発明にしたがった対策により、高負荷が加わるが相対的に静止している転がり軸受や、無負荷状態ではあるが回転している転がり軸受を回避した、ことのほか簡単な解決策が見出されることになる。カップリグスリーブが一つも存在していないために、冒頭に掲げた問題は回避される。それ以外にも、カップリングスリーブをなくしたことにより、全周にわたり半径方向に加えられる負荷が回避されることになる。当然ながら本発明は、そのような切換え式変速機にも関するものである。
【０００６】
請求項２および３に記載される構成方式により、二段切換え式ピニオンを第１または第２の切換え位置に別々に固定する必要はなくなる。
請求項４および５に記載される対策により、入力軸および出力軸に負荷が対称に加えられることになる。
【０００７】
この二段切換え式ピニオンの作動は、請求項６から８に記載されるようにして、非常に簡単に実現することができる。
本発明のその他の長所、特徴および細部については、以下の図面に基づく実施例の説明から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】部分的に切り開いた状態にある本発明にしたがった押出成形設備を示す上面概略図である。
【図２】切り開いた状態にある切換え式変速機を示す側面図である。
【図３】第１の切換え位置にある切換え式変速機の上面図である。
【図４】第２の切換え位置にある切換え式変速機の上面図である。
【図５】切換え式変速機が第１の切換え位置にあるときの、押出成形設備の概略図である。
【図６】図５に示される押出成形設備の、切換え式変速機が中立の切換え位置にあるときの図である。
【図７】図５および６に示される押出成形設備の、切換え式変速機が第２の切換え位置にあるときの図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示される押出成形設備は電気式駆動モータ１を有しており、これにクラッチ２を介在させて切換え式変速機３が後置されている。切換え式変速機（Schalt-Getriebe）３には、通常の荷重分配変速機（Verteiler-Getriebe/transfer gearbox）４が続いており、そこから同じ向きに回転する二本の被動軸５、６が延びて、押出機９のスクリューシャフト７、８に連結されている。押出機９はハウジング１０を有しており、その内部には、互いの中に食い込んで８の字を形成している二つのボア１１、１２が構成されているが、これらは、ハウジング１０の内部に、被動軸５、６およびスクリューシャフト７、８の軸線１３、１４に対して共軸に構成されている。それぞれのスクリューシャフト７、８の周囲にはいずれも、スクリュー要素１５と混練要素１６の対が配置されている。ハウジング１０のスクリューシャフト７、８のフィード方向１７で下流側の端部には、この押出機９の内部で処理される、荷重分配変速機４に隣接したところで供給用ホッパー１９により供給される材料の押出口１８が備えられている。すなわちこの押出機９は、同一方向に回転する密に噛み合ったスクリューシャフト７、８を備えて構成される、通常の二軸押出機である。
【００１０】
切換え式変速機３はハウジング２０を有しており、その内部には入力軸２１が、転がり軸受２２、２３を利用して半径方向および軸方向に回転可能であるように、しかしその軸線２４の向きには変位不能であるように、支承されている。これらの転がり軸受２２、２３はハウジング２０に支持されている。入力軸２１の周囲には、一つの二段切換え式ピニオン２５が二つの切換え位置間で変位可能であるように支承されているが、これについては後ほど詳しく説明する。そこではこの二段切換え式ピニオン２５が、図２および３のほぼ中央に示される第１の切換え位置においては、第１の止めつば２６に当接している。図４に示される第２の切換え位置においては、第２の止めつば２７に当接している。これらの止めつば２６、２７は、入力軸２１に固定して接続されている。二段切換え式ピニオン２５は、これらの止めつば２６、２７の間を、一つの長手方向に延びる歯切り部２８を利用して、相対回転不能に、しかし軸線２４の向きには変位可能であるように、入力軸２１の周囲に配置されている。
【００１１】
ハウジング２０の内部には、入力軸２１を挟んでその両側に、二本の中間軸２９、２９’が転がり軸受３０、３０’および３１、３１’を利用して回転可能であるように支承されているが、それぞれの軸線３２、３２’は、入力軸２１の軸線２４と同一面上に位置しており、また軸線２４までの距離ａないしはａ’を有している。これらは、軸線２４に対して線対称に、同一直径上で対向するように配置されている。したがって次式が成立する：ａ＝ａ’。
【００１２】
これらの中間軸２９、２９’には、第１の切換え位置に対応するほぼ中央のところに、同一直径Ｄ３３を持つ二つの第１の切換え歯車３３、３３’が配置されている。それ以外にも、―第２の切換え位置に対して配置される―同一直径Ｄ３４を持つ第２の切換え歯車３４ないしは３４’が、それぞれの中間軸２９、２９’の周囲に一つずつ配置されている。
【００１３】
それ以外にもハウジング２０の内部には、軸線２４と同一線上に出力軸３５が二つのラジアル軸受３６、３７と一つのスラスト軸受３８とを利用して支承されている。出力軸３５には、両方のラジアル軸受３６、３７の間に、直径Ｄ３９を持つ中央出力歯車３９が相対回転不能に配置されている。この出力歯車３９には、二つの出力ピニオン４０、４０’が噛み合っているが、これらはいずれも相対回転不能にそれぞれ対応する中間軸２９、２９’に取り付けられており、同一直径Ｄ４０を有している。
【００１４】
切換え用二段式ピニオン２５は、一体式に構成された二つの切換えピニオン、具体的には直径Ｄ４１を持つ第１の切換えピニオン４１と、直径Ｄ４２を持つ第２の切換えピニオン４２とを有しており、これらは、上記で言及した第１の切換え位置においては、第１の切換えピニオン４１が両方の第１の切換え歯車３３、３３’と噛み合う一方で、第２の切換え位置においては、第２の切換えピニオン４２が第２の切換え歯車３４、３４’と噛み合うように構成されている。
【００１５】
この二段切換え式ピニオン２５の両方の切換えピニオン４１、４２の間を、シフトフォーク４３が把持するようになっている。両方の切換え段と中央の中立切換え位置間の位置調節は、切換え駆動装置４４を利用して行われるが、これは、シフトフォーク４３を把持するピストントロッド４５と、ステイ４７を利用してハウジング２０に対して支持されるシリンダ４６とを有している、油圧を加えられるようになっているピストンシリリンダ型の駆動装置から成るとよい。切換え駆動装置４４は、いわゆる３ポジション・アクチュエータとして構成されている。
【００１６】
切換えピニオン４１、４２と、切換え歯車３３、３３’および３４、３４’はいずれも、はす歯を有している。第１の切換えピニオン４１のはす歯４８と、これに対応する第１の切換え歯車３３、３３’のはす歯４９、４９’は、入力軸２１が回転方向５０に駆動されると、二段切換え式ピニオン２５が第１の止めつば２６に対して押し付けられるようなものとなっている。これに対して第２の切換えピニオン４２のはす歯５１と、第２の切換え歯車３４、３４’のはす歯５２、５２’は、入力軸２１が回転方向５０に回転駆動されると、二段切換え式ピニオン２５が第２の止めつば２７に向かって押し付けられるようなものとなっている。したがって両方の切換え位置においては、シフトフォーク４３、ひいては切換え駆動装置４４が、負荷運転の間の軸線２４の向きの力から自由となる。
【００１７】
図５から７には、二つの荷重切換え位置と中立切換え位置にあるときのシフトフォーク３が、後置される荷重分配変速機４ともども概略図で示されている。
図５に示される第１の切換え位置においては、駆動が、入力軸２１から第１の切換えピニオン４１を介して第１の切換え歯車３３、３３’へと行われ、そこから中間軸２９、２９’を介して出力ピニオン４０、４０’へ、さらにそこから出力歯車３９へと行われることによって、出力軸３５へと行われるようになっている。この出力軸３５は、荷重分配変速機４の被動軸５に直接取り廻されている。ほかにも出力軸３５には、相対回転不能に取り付けられる一つの荷重分配ピニオン５３が荷重分配変速機４の内部に備えられており、これは、二本の荷重分配軸５５、５５’に配置された二つの荷重分配歯車５４、５４’と噛み合っている。これらによって、それぞれ一つの荷重分配被動ピニオン５６、５６’と被動軸６に相対回転不能に接続された一つの荷重分配被動歯車５７とを介して、被動軸６が、被動軸５と同一回転数で同一回転方向に駆動されるようになっている。これらの荷重分配軸５５、５５’は、被動ピニオン５６、５６’が両方とも被動歯車５７と噛み合うように配置されている。そのような荷重分配変速機４の構成例は、たとえば特許文献1（US 6,106,426 B、特開2000-46147号公報に相当）から知られている。当然ながら、同様に知られている限りにおいて、荷重分配歯車５４、５４’を出力歯車３９に直接係合させてこれと噛み合わせる、すなわちこれにより回転駆動されるようにすることも可能である。これは特に、切換え式変速機が一つのモジュラーユニットに統合され、それにより荷重分配変速機についてもこのモジュラーユニットに統合される場合に、検討されるものである。
【００１８】
両方の被動軸５、６が同じ回転数を持つようにするために、被動ピニオン５６、５６’および被動歯車５７は通例、不等の直径Ｄ５６およびＤ５７を有しており、また荷重分配ピニオン５３および荷重分配歯車５４、５４’も同様に、不等の直径Ｄ５３およびＤ５４を有しているが、これについては次式が成立する：Ｄ５３／Ｄ５４＝Ｄ５７／Ｄ５６。被動軸６は、荷重分配変速機４の内部にスラスト軸受５８を利用して支持されている。
【００１９】
二段切換え式ピニオン２５が図６に示される中立切換え位置にあるときには、両方の切換えピニオン４１、４２がそれぞれと組み合わされる切換え歯車３３、３３’ないしは３４、３４’との係合状態から離脱している。したがって駆動モータ１から押出機９へのトルク伝達は一切行われないことになる。
【００２０】
図７に示される第２の切換え位置においては、第２の切換えピニオン４２が第２の切換え歯車３４、３４’に噛み合っているが、そこでは押出機９へのトルク伝達が上記で説明したように行われるようになっている。第１の切換えピニオン４１の直径Ｄ４１が第２の切換えピニオン４２の直径Ｄ４２よりも小さく、またそれに応じて第１の切換え歯車３３、３３’の互いに不等な直径Ｄ３３が、第２の切換え歯車３４、３４’の同様に互いに不等な直径Ｄ３４よりも大きいために、図５に示される第１の切換え位置にあるときの出力軸３５の第１切換え段における被動回転数は、図７に示される第２の切換え段よりも低くなる。次式が成立する：Ｄ４１＋Ｄ３３＝Ｄ４２＋Ｄ３４＝Ｄ３９＋Ｄ４０＝ａ＝ａ’、式中、ａは軸線２４および３２間の相互距離に等しく、またａ’は軸線２４および３２’間の相互距離に等しい。
【符号の説明】
【００２１】
１  電気式駆動モータ
２  クラッチ
３  切換え式変速機
４  荷重分配変速機（トランスファー変速機）
５  被動軸
６  被動軸
７  スクリューシャフト
８  スクリューシャフト
９  押出機
１０  ハウジング
１１  ボア
１２  ボア
１３  軸線
１４  軸線
１５  スクリュー要素
１６  混練要素
１７  フィード方向
１８  押出口
１９  供給用ホッパー
２０  ハウジング
２１  入力軸
２２  転がり軸受
２３  転がり軸受
２４  軸線
２５  二段切換え式ピニオン
２６  第１止めつば
２７  第２止めつば
２８  長手方向に延びる歯切り部
２９、２９’  中間軸
３０、３０’  転がり軸受
３１、３１’  転がり軸受
３２、３２’  軸線
３３、３３’  第１切換え歯車
３４、３４’  第２切換え歯車
３５  出力軸
３６  ラジアル軸受
３７  ラジアル軸受
３８  スラスト軸受
３９  中央出力歯車
４０、４０’  出力ピニオン
４１  第１切換えピニオン
４２  第２切換えピニオン
４３  シフトフォーク
４４  切換え駆動装置
４５  ピストンロッド
４６  シリンダ
４７  ステイ
４８  はす歯
４９、４９’  はす歯
５０  回転方向
５１  はす歯
５２、５２’  はす歯
５３  荷重分配ピニオン
５４、５４’  荷重分配歯車
５５、５５’  荷重分配軸
５６、５６’  荷重分配被動ピニオン
５７  荷重分配被動歯車
５８  スラスト軸受
ａ、ａ’  距離
Ｄ  直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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