DE1268446B

DE1268446B - Einrichtung zum Kuehlen von schnellaufenden, hochbelasteten Zahnraedern

Info

Publication number: DE1268446B
Application number: DE19631268446
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Nedwidek
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1963-01-10
Filing date: 1963-01-10
Publication date: 1968-05-16

Description

Einrichtung zum Kühlen von schnellaufenden, hochbelasteten Zahnrädern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Kühlen von schnellaufenden, hochbelasteten Zahnrädern, die im Bereich der radial nach innen zeigenden Flächen ihrer Zahnkränze Kanäle oder Hohlräume zur zwangsweisen Führung eines Kühlmittels aufweisen, das im wesentlichen in axialer Richtung aus den Hohlräumen wieder austritt.
Bei Hochleistungsgetrieben, insbesondere für Gasturbinentriebwerke von Luftfahrzeugen, bereitet die Abfuhr der Wärme von den hochbelasteten Zahnrädern Schwierigkeiten insofern, als wegen der Forderung nach geringem Gewicht baulich umfangreiche mechanische Kühleinrichtungen nicht in Anwendung kommen können. Ein großer Teil der anfallenden Wärme wird bei solchen Getrieben bekanntlich durch das reichlich bemessene Schmiermittel weggetragen, das üblicherweise in den Zahnausgriff gespritzt wird. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß durch die hohen Umlaufgeschwindigkeiten der Zahnräder ein großer Teil des Schmiermittels sofort wieder abgeschleudert wird. Dagegen entstehen beim Einspritzen von Schmiermittel in den Zahneingriff infolge der erforderlichen großen Mengen oft unzulässig hohe Quetschkräfte, die sich nachteilig auf die Zahnräderlagerung auswirken.
Es ist ein Zahnradgetriebe bekannt, bei dem ein ohne eigentlichen Zahnkranz ausgebildetes einfaches Stirnrad einen Käfig aufweist, der aus an den ebenen Zahnradstirnseiten vorgesehenen scheibenförmigen Abdeckungen, die in einem geringen Abstand von den Zahnradstirnseiten angeordnet sind, und aus die beiden stirnseitigen Abdeckungen miteinander verbindenden Stegen besteht, die in einem lichten Ab- stand über dem Zahngrund verlaufen. In die axiale Öffnung (zur Durchführung der Welle) einer der beiden seitlichen Abdeckungen mündet ein Rohr zur Zuführung von Schmieröl, das dann durch Zentrifugalkraft in die Zahngründe gelangt, wo es durch in den Stegen vorgesehene Aussparungen zum Zwecke der Schmierung zwischen die Zahnflanken austritt. Bei dieser bekannten Einrichtung, die primär die Schmierung des Zahnradtriebs zur Aufgabe hat, spielt die Kühlung der Zahnräder nur eine untergeordnete bzw. ungenügende Rolle und wirkt sich außerdem mangelhaft insofern aus, als durch die einseitige Zufuhr des Schmiermittels im wesentlichen nur die eine Seite des Zahnrades gekühlt wird.
Ferner ist ein von einem Kühlmittel durchströmtes Zahnritzel bekannt, das zusammen mit seiner Welle aus zwei koaxial ineinandergesteckten Bauteilen be- steht, wobei durch eine axiale Bohrung des innenliegenden Bauteils das Kühlmittel zugeführt wird, das am inneren Ende des vorgenannten Bauteils radial nach außen strömt, um dann an der Unterseite des Zahnkranzes des anderen Bauteils entgegen seiner Einlaufrichtung entlangzuströmen und am Ende des zuletzt erwähnten Bauteils wieder in den Innenraum des Getriebegehäuses auszutreten. Ein Mangel dieser bekannten Ausführung besteht in einer unsymmetrischen Kühlung des Zahnrades, was ein »Verziehen« des Zahnrades mit sich bringen kann. Bei Hochleistungsgetrieben, die mit engsten Toleranzen gefertigt sind, kann dies zu Betriebsschäden führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine baulich einfache Einrichtung zum Kühlen von schnellaufenden, hochbelasteten Zahnrädern zu schaffen, welche eine einwandfreie Kühlwirkung gewährleistet.
Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Hohlräume zur zwangsweisen Führung des Kühlmittels nach beiden Zahnradstirnseiten hin offen auszuführen.
In Ausgestaltung der Erfindung sind zur Bildung der Hohlräume an den beiden Stimseiten des Zahnrades an sich bekannte, besondere Abdeckteile vorgesehen, die der Kontur der Unterseiten des Zahnkranzes folgend mit diesen die Hohlräume einschließen.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung besteht darin, bei aus mehreren, z. B. zwei Teilen hergestellten Zahnrädern die Zahnradteile so zu gestalten, daß zwischen diesen entsprechende Zulaufkanäle und Hohlräume mit nach den Zahnradstirnseiten führenden Austrittsöffnungen gebildet werden.
Durch die Erfindung wird erreicht, daß das Kühlmittel in symmetrischer Verteilung seiner Menge an den wärmetechnisch kritischen Bereichen des Zahnrades vorbeigeführt wird, das als thermisch empfindlicher Bauteil bei einseitig größerer Wärmebelastung zum »Verziehen« neigt. Insbesondere bei Hochleistungszahnrädern, die mit höchster Genauigkeit hergestellt werden und daher mit engen Toleranzen laufen bzw. gegenseitig kämmen, besteht die Gefahr von Schäden und Betriebsstörungen infolge »Verziehens«, was jedoch durch die Erlmdung vermieden wird, die außerdem eine einfache und billige bauliche Lösung des bestehenden Problems darstellt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Zahnradritzel mit vorgesehenen Abdeckblechen, Fig. 2 ein fest auf der Welle sitzendes Zahnrad mit Abdeckblechen, F i g. 3 ein aus zwei Teilen bestehendes Zahnrad mit Hohlräumen und F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, sind im Bereich der radial nach innen zeigenden Flächen11 des Zahnkranzes12 Abdeckteile13 (Abdeckbleche) mit einzelnen Abstandshaltern14 vorgesehen, so daß Hohlräume15 bzw. Ringräume gebildet werden. Diese stehen mit dem Innenraum der Welle 16 über Kanäle 17 in Verbindung, durch die das Kühlmittel 18 durch Zentrifugalwirkung zugeführt wird. Das radial innere Ende der Abdeckteile 13 wird durch den mitumlaufenden Wälzlagerinnenring 19 gehalten.
Gemäß der F i g. 2 sind die Abdeckteile 23 am Zahnradkörper unmittelbar befestigt, z. B. angenietet oder angeschraubt. Die einzelnen Teile in der F i g. 2, die denen in der F i g. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Nach den F i g. 3 und 4 besteht das Zahnrad aus zwei miteinander fest verbundenen (geschraubten) Radteilen a und b, die so ausgebildet sind, daß zwischen ihnen Zulaufkanäle 17 und Hohlräume bzw. Ringräume 15 mit Austrittsöffnungen 15' für das Kühlmittel 18 entstehen.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Kühlen von schnellaufenden, hochbelasteten Zahnrädern, die im Bereich der radial nach innen zeigenden Flächen ihrer Zahnkränze Kanäle oder Hohlräume zur zwangsweisen Führung eines Kühlmittels aufweisen, das im wesentlichen in axialer Richtung aus den Hohlräumen wieder austritt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Hohlräume (15) nach beiden Zahnradstimseiten hin offen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Hohlräume (15) an den beiden Stimseiten des Zahnrades an sich bekannte, besondere Abdeckteile (13 bzw. 23) vorgesehen sind, die der Kontur der Unterseiten des Zahnkranzes folgend mit diesen die Hohlräume (15) einschließen. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wahrung der genannten Hohlräume an den Abdeckteilen (13) einzelne Abstandshalter (14) angebracht sind. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckteile (23) am Steg des Zahnrades befestigt sind. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckteile (13) mit ihrem radial innenliegenden Ende durch den mitumlaufenden Innenring (19) der Wälzlager gehalten werden. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel (18) den Hohlräumen (15) in an sich bekannter Weise durch die hohle Zahnradwelle (16) und über im Zahnradkörper verlaufende Kanäle (17) zugeführt wird. 7. Einrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei aus mehreren, z. B. zwei Teilen bestehenden Zahnrädern die Zahnradteile (a und b) so gestaltet sind, daß zwischen diesen entsprechende Zulaufkanäle (17) und Hohlräume (15) mit nach den Zahnradstimseiten führenden Austrittsöffnungen (15') gebildet werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 363 770, 388 149, 510 962; deutsche Auslegesehrift Nr. 1142 005; französische Patentschrift Nr. 896 079; Kurt Zirpke: »Maschinenteile«, Bd. IV, »Zahnräder«, Fachbuchverlag Leipzig, 1960, S. 336.