阅读说明：本技术 轧机技术中的切换变速器 (Shifting transmission in rolling mill technology ) 是由 M·克鲁格 F·莫勒林格 N·卡蒂克 于 2018-06-13 设计创作，主要内容包括：一种具有至少两个切换级的切换变速器(1)、优选使用在轧机技术中的切换变速器(1),其具有：可旋转地支承的驱动轴(20),输入扭矩可施加到该驱动轴上；可旋转地支承的第一从动轴(30)和可旋转地支承的第二从动轴(40),两个从动轴并行地布置并且通过从动变速器级彼此连接,从而这两个从动轴在切换变速器(1)的每个切换级中在施加到驱动轴(20)上的输入扭矩作用下反向地、优选以相同的转速旋转；第一联轴器(50),设置第一联轴器以便使驱动轴(20)和第一从动轴(30)以可切换的方式彼此连接和分离,其中,在第一联轴器(50)的接合状态中实现切换变速器(1)的第一切换级,在第一切换级中,驱动轴(20)和第一从动轴(30)彼此连接,从而使得驱动轴(20)的输入扭矩在没有增速比或降速比的情况下、优选在没有偏转以及未设置圆柱齿轮级的情况下传递到第一从动轴(30)上。(A change-over gearbox (1) having at least two switching steps, preferably a change-over gearbox (1) used in rolling mill technology, having a rotatably mounted drive shaft (20) to which an input torque can be applied, a rotatably mounted th driven shaft (30) and a rotatably mounted second driven shaft (40), which are arranged in parallel and are connected to one another by means of the driven gearbox steps, so that the two driven shafts rotate in opposite directions, preferably at the same rotational speed, under the action of the input torque applied to the drive shaft (20) in each switching step of the change-over gearbox (1), a th coupling (50) is provided, which is a th coupling, in order to connect and disconnect the drive shaft (20) and the th driven shaft (30) to one another in a switchable manner, wherein in the engaged state of the th coupling (50) a th switching step of the change-over gearbox (1) is effected, and in the th switching step the drive shaft (20) and the ) are connected to one another, so that the input torque of the drive shaft (20) is transmitted without a step increase or decrease in the gear ratio, preferably without a gear ratio, and without a cylindrical step being provided.)

轧机技术中的切换变速器

技术领域

本发明涉及一种具有至少两个切换级的切换变速器、尤其是圆柱齿轮梳辊切换变速器，所述切换变速器具有可旋转地得到支承的驱动轴以及可旋转地得到支承的第一从动轴和可旋转地得到支承的第二从动轴，两个从动轴并行地布置并且通过从动变速器级彼此连接，从而使得从动轴在切换变速器的每个切换级中在施加到驱动轴上的输入扭矩的作用下反向地旋转。切换变速器优选地可用作轧机技术中的轧辊、例如工作辊、中间辊和/或支撑辊的驱动装置的一部分。

背景技术

在轧机技术中，在机架主驱动装置中使用具有圆柱齿轮切换级和梳辊级的变速器。所述圆柱齿轮切换级用于相对于驱动转速(或者说驱动力矩)改变从动转速(或者说从动力矩)。通过梳辊级例如以相同的转速反向地驱动与梳辊级相连接的上轧辊和下轧辊。

文献DE 42 19 399 A1例如描述了一种用于机械轧辊的轧辊驱动装置，其具有在驱动轴和有待驱动的压辊之间的切换变速器。

原则上，在变速器内部的每个齿啮合部都以处于接合中的级及其谐波的齿啮合频率在传动系中产生振动激励。尤其是在快速运行的轧制设备、例如冷轧设备中，这种来自传动系的激励可激励轧制机座或轧辊组的固有振动形式(例如根据所谓的“第五倍频振动”)，由此会显著损害产品质量。为了避免关键的振动激励，常常需要限制生产速度。尤其增速比级或降速比级的齿部之所以参与这种与转速成比例的激励，是因为与梳辊级相比，该齿部具有更高的力矩负载。在圆柱齿轮梳辊变速器的传统的结构形式中，当切换级设计成具有在为或等于一的范围中的传动比时，对于所有切换级也出现该问题。此外，变速器齿轮的相对较大的惯性不利地作用于传动系的动态性能和振动性能，由此，在优化转速调节时可能出现问题。

发明内容

本发明的目的在于，给出一种尤其是用于使用在轧机技术中的切换变速器，所述切换变速器具有改善的振动性能并且由此优选能够减小生产率损失和质量损失。

该目的通过具有权利要求1的特征的切换变速器实现。从本发明的从属权利要求、以下图示以及对优选的实施例的描述中得到有利的改进方案。

具有至少两个切换级的切换变速器尤其适合用于使用在轧机技术中，优选地可用作轧辊、例如驱动辊、中间辊和/或支撑辊的主驱动装置的一部分，所述轧辊在冷轧制带形的产品，例如冷轧制由钢或非铁金属、即所谓的NE金属制成的金属带时被使用。

切换变速器具有可旋转地得到支承的驱动轴，输入扭矩可施加到该驱动轴上。驱动轴例如可被电动机驱动，也就是说进行旋转。此外，切换变速器具有可旋转地得到支承的第一从动轴和可旋转地得到支承的第二从动轴，这两个从动轴沿着其轴向方向并行地布置并且通过从动变速器级彼此连接，从而其在切换变速器的每个切换级中在施加到驱动轴上的输入扭矩下反向地、优选地以相同的转速旋转。切换变速器此外具有第一联轴器，第一联轴器设定成，使驱动轴和第一从动轴以可切换的方式彼此连接或分离，其中，在第一联轴器的接合状态中实现切换变速器的第一切换级，在第一切换级中，驱动轴和第一从动轴彼此连接，使得输入扭矩在没有增速比或降速比的情况下传递到第一从动轴上。换句话说：在第一联轴器的接合状态中，输入扭矩在没有齿部的情况下以为一的传动比直接地且无转向地从驱动轴传递到第一从动轴上。优选地，为了该目的，驱动轴和第一从动轴在第一联轴器的接合状态中以刚性的方式相连接。

在阐述切换变速器的技术效果之前，应指出的是，术语“第一”和“第二”仅仅用于相关组件的语言区分，因此其理解成术语的一部分，然而并不是指顺序、从属性或者诸如此类。此外，如果提到可旋转地支承的变速器组件、例如驱动轴和第一从动轴的“连接”，是指存在机械刚性的连接，然而重要的是，保证扭矩传递。

通过在第一联轴器的接合状态中实现切换变速器的第一切换级，消除了由可能的变速器齿部引起的切换变速器的振动激励，因为驱动轴和第一从动轴通过第一联轴器在没有齿部的情况下彼此连接。由此，在切换变速器的第一切换级中，省去了具有齿部的速比级。由此获得了在第一切换级中传动系的更适宜的动态性能，因为省去了惯性质量，例如像传统的切换级的圆柱齿轮。此外，切换变速器由此成本低廉、紧凑且维护少。

优选地，驱动轴和第一从动轴轴向地依次沿着相同的旋转轴线得到支承，由此可实现紧凑的结构形式。在这种情况中，驱动轴和第一从动轴是分离的构件，然而它们在技术上相连接，从而驱动轴和从动轴如单个轴那样起作用。在接合状态中，第一联轴器能够以特别简单的结构实现可靠的且刚性的连接。

优选地，从动变速器级具有与第一从动轴固定地连接的第一梳辊和与第二从动轴固定地连接的且与第一梳辊齿啮合的第二梳辊，其中，第一梳辊和第二梳辊具有相同的直径。如果切换变速器以这种方式构造为梳辊变速器，斜齿的小齿轮同时与多个齿啮合，由此，保证了低振动的且均匀的扭矩传递。应指出的是，以上所述的“固定的”连接包括集成的且一体的构造方案。两个梳辊具有相同的直径，以便在相反的旋转方向上实现相同的转速。这种结构尤其是可使用在轧辊对的驱动装置中。

优选地，第一联轴器是形状配合的联轴器，根据一种特别的实施方式，联轴器具有相对于从动轴同心地布置的第一切换套筒，第一切换套筒可轴向移动以便切换第一联轴器。以这种方式，通过为了操纵第一联轴器而使第一切换套筒轴向移动、也就是说压入或压出，以技术上简单的且可靠的方式实现驱动轴和第一从动轴的接合和分离。

优选地，切换变速器具有驱动变速器级，驱动变速器级在第二切换级中实现在驱动轴和第二从动轴之间的增速比或降速比、优选地实现降速比。优选地，将具有大约为一或等于一的传动比的第一切换级用于高轧制速度，其中振动激励的问题特别重要。相反地，优选在第二切换级中以速度降速比实施低轧制速度，对于该低轧制速度来说设备整体上对振动更不敏感。

优选地，驱动变速器级具有与驱动轴固定地连接的第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，所述第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮齿啮合且由此可与第二从动轴相连接，使得在第二切换级中，输入扭矩由驱动轴通过两个圆柱齿轮转换并且传递到第二从动轴上，其中，出于上述原因，第一圆柱齿轮的直径优选地小于第二圆柱齿轮的直径。以这种方式，以机械上简单且可靠的方式实现第二切换级。切换变速器尤其优选地构造为圆柱齿轮梳辊切换变速器。应指出的是，在这种情况中，以上所述的“固定的”连接也可包括集成的且一体的构造方案。

优选地，驱动变速器级具有第二联轴器，第二联轴器设定成，以可切换的方式将驱动轴和第二从动轴彼此连接或分离，其中，在第二联轴器的接合状态中实现切换变速器的第二切换级。优选地，第二联轴器在第二从动轴和第二圆柱齿轮之间起作用。通过在第一切换级中在驱动轴和从动轴之间的刚性耦联，省略了第二圆柱齿轮对，由此由于节省的惯性矩实现了传动系的特别适宜的动态性能。

优选地，第二联轴器是形状配合的联轴器，其中根据一种特别的实施方式，第二联轴器与第一联轴器的情况相似地具有与第二从动轴同心地布置的第二切换套筒，第二切换套筒可轴向移动以便切换第二联轴器。以这种方式，通过为了操纵第二联轴器使第二切换套筒轴向移动、也就是说压入或压出，以技术上简单且可靠的方式实现驱动轴、确切的说第二圆柱齿轮与第二从动轴的接合和脱开。

优选地，第一联轴器和第二联轴器彼此耦联(电子地、机械地或以其它方式)，使得其始终共同地且反向地切换。根据一种特别优选的实施方式，第一联轴器和第二联轴器例如通过杠杆机构机械地彼此耦联。在切换过程中同步地操纵的两个联轴器的机械耦联用于切换变速器的系统自身的安全性。

所阐述的切换变速器首先设计成使用在轧机技术中，尤其是用于冷轧制金属带，其中，由轧辊的驱动装置所引起的振动可显著损害产品质量。当然，所述切换变速器也可以应用在其它领域中。

附图说明

从以下对优选的实施例的描述中得到本发明的其它优点和特征。在此所描述的特征可单独地实现或者以上述特征中的一个或多个特征组合的方式实现，只要这些特征不相互矛盾。接下来参考附图对优选的实施例进行描述。

图1示意性地示出了在第一切换级的状态中的圆柱齿轮梳辊变速器；

图2示意性地示出了在第二切换级的状态中的圆柱齿轮梳辊变速器。

下文根据附图描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或作用相同的元件设有相同的附图标记，并且部分地省略了对这些元件的重复描述，以避免赘述。

具体实施方式

图1和图2示出了在两个不同切换状态中的、例如构造为圆柱齿轮梳辊变速器的切换变速器1。

所述切换变速器1具有壳体10，在壳体中可旋转地支承有驱动轴20、第一从动轴30和第二从动轴40。在图1和图2中示出了旋转轴承，然而为了清楚起见未设有附图标记。在该实施例中，驱动轴20、第一从动轴30和第二从动轴40并行地布置，其中，驱动轴20和第一从动轴30沿轴向依次布置并且可通过第一联轴器50刚性地彼此连接和脱开。驱动轴20例如可通过未示出的电动机进行旋转。在切换变速器1中，驱动轴20的扭矩必要时被转换(正如以下详细描述的那样)，并且被传递到两个从动轴30和40上。

在第一联轴器50的接合状态中，驱动轴20和第一从动轴30在没有齿部的情况下刚性地彼此连接。优选地，第一联轴器50实现了两个轴的形状配合的连接。在本实施例中，为此设置柱状的第一切换套筒51，所述切换套筒相对于驱动轴20和第一从动轴30同心地布置并且可沿轴向方向移动。在的接合状态中，第一切换套筒51同时与驱动轴20和第一从动轴30接合，由此两个轴20和30形状配合地连接。可直接进行这种接合，或者如在所示出的实施例中那样，通过相应地与驱动轴20和第一从动轴30固定地相连接的第一联轴器配合件52和53推动第一切换套筒51。通过第一切换套筒51的轴向移动，两个轴20和30中的至少一个轴不再与切换套筒接合，于是第一联轴器50脱开并且两个轴20和30分离，由此轴20和30可彼此独立地旋转。第一切换套筒51的操纵可电动地、气动地或以其它方式进行。应指出的是，也能以其它技术方式实现第一联轴器50，例如，可传力连接地实现驱动轴20和第一从动轴30的刚性连接。

图1示出了在其中操纵第一联轴器50的状态，从而驱动轴20和第一从动轴30刚性地彼此连接。由此，驱动轴20的输入扭矩一比一地传递到第一从动轴30上。

第一梳辊31固定地与第一从动轴30相连接，例如与从动轴构造成一体。第一梳辊31与第二梳辊41齿啮合，第二梳辊又固定地与第二从动轴40相连接，例如与第二从动轴构造成一体。两个梳辊31和41优选地具有相同的直径，从而在施加输入扭矩时，两个从动轴30和40以相同的转速反向地被驱动。在本实施方式中，两个梳辊31和41形成以上所述的从动变速器级。代替梳辊31和41，也可使用其它变速器元件、优选使用合适形式的齿轮，只要保证，在施加到驱动轴20上的输入扭矩下两个从动轴30和41以确定的转速比例、优选以相同的转速反向地被驱动。

在图1所示的接合状态(第一切换级)中，如通过图中的箭头所示出的那样进行扭矩传递，也就是说，通过驱动轴20和第一从动轴30的刚性连接直接地且无转向地将输入扭矩传递到第一梳辊31上，所述第一梳辊又反向地驱动第二梳辊41进而第二从动轴40。为了实现该力路径，需要使在图2中示出的并且以下描述的第二切换级脱开。

在图2所示的状态中，使驱动轴20和第一从动轴30脱开，也就是说压开第一联轴器50。与驱动轴20固定地连接的、例如与驱动轴构造成一体的第一圆柱齿轮21与第二圆柱齿轮42齿啮合。所述第二圆柱齿轮42能与第二从动轴40连接，从而使得第二圆柱齿轮42的旋转能驱动第二从动轴40。在第二圆柱齿轮42和第二从动轴40之间设置支承部43，所述支承部设计成：在图1的第一切换级中、也就是说在从第一梳辊31到第二梳辊41的力传递时，第二圆柱齿轮42一起无扭矩地旋转。

第二联轴器60在第二圆柱齿轮42和第二从动轴40之间起作用，第二联轴器与在第一联轴器50中同样地能借助于可轴向移动的柱状的第二切换套筒61进行切换。在第二联轴器60的接合状态中，第二从动轴40和第二圆柱齿轮42刚性地彼此连接。优选地，第二联轴器60也实现形状配合的连接。在本实施例中，此外设置柱状的第二切换套筒61，所述第二切换套筒布置成相对于第二从动轴40同心地并且可沿轴向方向移动。在接合状态中，第二切换套筒61同时与第二从动轴40和第二圆柱齿轮42接合，由此，两个元件形状配合地连接。可以直接进行接合，或者如在所示出的实施例中那样，通过相应地与第二圆柱齿轮42和第二从动轴40固定地连接的第二联轴器配合件62和63推动第二切换套筒61。通过轴向地压出切换套筒61，第二联轴器60脱开，从而使第二圆柱齿轮42和第二从动轴40分离，由此其可彼此独立地旋转。如在第一联轴器50的情况中那样，可电动地、气动地或以其它方式操纵第二切换套筒61。应指出的是，也能够以技术上不同的方式实现第二联轴器60，例如可进行传力地连接。

在图2所示的接合状态中(第二切换级)进行扭矩传递，如通过图中的箭头所示出的那样，也就是说将驱动轴20的输入扭矩从第一圆柱齿轮21传递到第二圆柱齿轮42上。第一圆柱齿轮21优选小于第二圆柱齿轮42，以便在该第二切换级中实现降速比。同时，操纵第二联轴器60，从而将扭矩从第二圆柱齿轮42传递到第二从动轴40上。其又通过两个梳辊41和31将扭矩传递到第一从动轴30上，所述第一从动轴通过未切换的第一联轴器50与驱动轴20机械地分离。

根据以上阐述的结构，图1所示的第一切换级实现在变速器驱动装置和变速器从动装置之间为一的固定的传动比(没有增速比或降速比)。在第一切换级中省去了齿部，通过第一联轴器50能够实现技术贡献。在第一切换级中，可切换的第一联轴器50以刚性的方式在没有齿部的情况下将驱动轴20和第一从动轴30相连接。如果以不为一的增速比或降速比切换图2所示的第二切换级，使驱动轴20和第一从动轴30分离，从而于是增速比级通过圆柱齿轮21和42与齿部接合。为了该目的，反向地同步地切换两个联轴器50和60

优选地，两个联轴器50和60机械地耦联。

切换变速器1优选地设计成用于所谓的机架主驱动装置。因此，将具有大约为一或等于一的传动比的第一切换级用于高轧制速度，其中振动激励的问题特别重要。相反地，优选在第二切换级中以速度降速比实施低轧制速度，对于该低轧制速度来说设备整体上对振动更不敏感。

通过取消在第一切换级中的圆柱齿轮级，优选构造成圆柱齿轮梳辊变速器的、所阐述的切换变速器1实现了显著减小传动系中的轧制机座的振动激励。由此，此外带来在第一切换级中传动系的更适宜的动态性能，因为省去了惯性质量，例如整个切换级的圆柱齿轮。在切换过程中同步地操纵的两个联轴器50和60的机械耦联用于切换变速器的系统自身的安全性。此外，通过省去圆柱齿轮级，切换变速器1的圆柱齿轮级成本低廉、紧凑并且维护少。

附图标记列表：

1 切换变速器

10 壳体

20 驱动轴

21 第一圆柱齿轮

30 第一从动轴

31 第一梳辊

40 第二从动轴

41 第二梳辊

42 第二圆柱齿轮

43 支承部

50 第一联轴器

51 第一切换套筒

52、53 第一联轴器配合件

60 第二联轴器

61 第二切换套筒

62、63 第二联轴器配合件