DE2114052A1

DE2114052A1 - Gear drives, especially for ship drives

Info

Publication number: DE2114052A1
Application number: DE19712114052
Authority: DE
Inventors: Albert Oesterle; Erich Dipl-Ing Pollak-Banda
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1971-03-23
Filing date: 1971-03-23
Publication date: 1972-10-05

Description

Zahnradgetriebe, insbesondere für Schiffsantriebe Die Erfindung besieht sich auf ein Zahnradgetriebe, insbesondere für Schiffsantriebe, dessen Getriebegehäuse an mindestens drei Stellen mit dem Fundament verbunden ist.Gear drives, in particular for ship propulsion systems. The invention relates to on a gear transmission, in particular for marine propulsion, its gear housing is connected to the foundation in at least three places.

Bei Stirnradgetrieben ist eine gute Zahnanlage die Voraussetzung für eine einwandfreie Leistungsübertragung. Die in der Praxis vorkommenden verschiedenen Kräfte, z.B. Zahnkräfte, Gewichte, Kräfte aus Fundamentveränderungen sowie Wände -dehnungen u.s.w., wirken auf das Getriebe und seine Fundamentierung ein, rufen Verformungen hervor und verändern somit den Zahnkontakt. Vorttlem bei größeren Getrieben können verschiedene Einflußfaktoren so erhebliche Größenwerte annehmen, daß die Güte des Getriebes in Frage geneigt wird. Wenn diese Kräfte die Lage der Zahnradwellen zueinander derartig verändern, daß ein Zahnende entlastet und das andere stärker belastet wird, wird die spezifische Zahnpressung über-die Länge der Verzahnung variabel mit der Folge, daß der Schwerpunkt der Zahnlast seitlich wegwandert.A good tooth system is a prerequisite for spur gears a flawless power transmission. The different ones that occur in practice Forces, e.g. tooth forces, weights, forces from changes in the foundation and walls -stretchings etc., affect the gear unit and its foundation, call Deformations and thus change the tooth contact. Vorttlem with larger gears can various influencing factors take on such considerable magnitudes, that the quality of the transmission is inclined in question. If these forces affect the location of the Change gear shafts to each other in such a way that one tooth end is relieved and that other is more heavily loaded, the specific tooth pressure is over-the length of the Toothing variable with the result that the center of gravity of the tooth load migrates to the side.

Zur Vermeidung derartiger Einwirkungen sind schon zahlreiche Vorschläge unterbreitet worden. Im einen Fall wurde das Getriebegehäuse besonders steif ausgebildet, nach Zahnanlage ausgerichtet, und an möglichst zahlreichen Stellen am Fundament befestigt. Bei dieser Maßnahme beherrscht man jedoch lediglich einen Betriebspunkt. Der restliche Betriebsbereich kann jedoch nicht mehr mit optimalem Zahnkontakt gefahren werden, wenn unvermeidliche Fundamentveränderungen vorliegen, die vornehmlich bei Schiffsgetrieben durch Seegang und unterschiedliche Belastung und Beladung entstehen können.Numerous proposals have already been made to avoid such influences has been submitted. In one case, the gearbox housing was designed to be particularly stiff, Aligned according to the tooth system, and in as many places as possible on the foundation attached. With this measure, however, one can only master one operating point. However, the rest of the operating range can no longer be operated with optimal tooth contact if there are unavoidable changes in the fundamentals, primarily at Ship drives are created by swell and different loads and loads can.

Um den nachteiligen Einfluß von Fundamentbewegungen zu verhindern, hat man bisher versucht, das Getriebe oder die gesamte Antriebsanlage an nur drei Punkten mit dem Fundament ortsfest zu verschrauben.. Durch diese Maßnahme körben jedoch nur Bewegungseinflüsse vom Fundament auf das Getriebe in nur einem einzigen Freiheitsgrad unschädlich gemacht werden, während sich Bewegungen in den übrigen -Freiheitsgraden nach wie vor schädlich auf das Getriebe auswirken.To prevent the adverse influence of foundation movements, so far, attempts have been made to connect the gearbox or the entire drive system to only three Points to be bolted to the foundation in a fixed position .. Baskets with this measure but only movement influences from the foundation on the Gear in can only be rendered harmless to a single degree of freedom while moving in the other degrees of freedom continue to have a harmful effect on the transmission.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Zahnradgetriebe, insbesondere für Schiffsantriebe, so zu gestalten und anzuordnen, daß sowohl die unvermeidlichen Fundamentsveränderungen als auch die Formänderungen des Getriebegehäuses aus der Temperaturerhöhung im Betriebszustand keinen schädlichen Sinfluß auf die ordnungsgemäße Zahnanlage ausüben können. Dabei geht die Erfindung davon aus, daß das Getriebegehäuse an mindestens drei Stellen mit dem Fundament verbunden ist.The invention is now based on the object of providing a gear transmission, especially for ship propulsion systems, to be designed and arranged so that both the unavoidable changes in the foundation as well as changes in shape of the gearbox housing from the temperature increase in the operating state no harmful Sinfluss on the be able to exercise proper dental abutment. The invention assumes that the gearbox housing is connected to the foundation in at least three places.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht darin, daß das Getriebegehäuse an mindetens einer dr Verbindungsstellen gelenkig mit dem Fundament verbunden ist. Im Rahmen eines bevorzugten Ausführungsbeispieles ist als Gelenk eine sich am Fundament gelenkig abstützende, mit dem Getriebegehäuse gelenkig verbundene Schwinge vorgesehen. Wenn ein Zahnradgetriebe nach Art eines Twin-Getriebes zur Anwendung kommt, sieht die Erfindung analog zur oben genannten Lehre die Anordnung einer zusätzlichen Verbindungsstelle vor, so daß bei einem derartigen Getriebe mithin zwei diametral zur Abtriebswelle angeordnete Schwingen zur Gehäuseabstützung vorgesehen sind. Es erweist stich ferner als besonders vorteilhaft, wenn die einzelne Schwinge vom Fundament ausgehend, schäg gegen das Getriebe geneigt ist.The object of the invention is achieved in that the gear housing is articulated to the foundation at at least one of the connection points. In the context of a preferred embodiment, a joint is located on the foundation articulated supporting swing arm articulated to the transmission housing is provided. If a gear transmission in the manner of a twin transmission is used, see the invention analogous to the above teaching, the arrangement of an additional connection point before, so that in such a transmission, therefore, two diametrically to the output shaft arranged rockers are provided for housing support. It also proves stabbing as particularly advantageous if the individual rocker arm from the foundation going out, is inclined against the gearbox.

Eine derartige Anordnung des Getriebes hat den Vorteil, daß sich die Verzahnung der Zahnräder selbsttätig einsteLle tann und das Getriebegehäuse unter dem Einfluß der Temperaturänderungen in der Lage ist, sich voll "auszuwachsen". Durch die Anstellung der Schwinge unter einem bestimmten Winkel kann das seitliche Auswachsen des Getriebes aufgrund Temperaturänderungen in einer vorgegebenen Weise das in vertikaler Richtung sich äußernde Wachsen des Getriebes so beeinflussen, daß die An- und Abtriebswellen des Getriebes auf gleicher Ebene bleiben und damit das Entstehen zusätzlicher Biegemomente vermeiden wird.Such an arrangement of the transmission has the advantage that the The toothing of the gears can be set automatically and the gearbox housing underneath is able to fully "grow out" under the influence of temperature changes. By setting the rocker arm at a certain angle, the lateral Outgrowth of the gear unit due to temperature changes in a predetermined manner influence the vertical growth of the gear unit in such a way that that the input and output shafts of the transmission remain on the same level and thus will avoid the creation of additional bending moments.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der Tangens des Neigungswinkels der Schwinge in ihrer Mittelstellung etwa dem Verhältnis der Höhe des Schwingendrehpunktes am Gehäuse über dem Fundament zum Abstand zwischen der Abtriebswelle und diesem Schwingendrehpunkt entspricht. Zweckmäßigerweise entspricht hierbei die Länge der Schwinge etwa der Höhe der Abtriebswellenachse über dem Fundament. Bei einer solchen Dimensionierung weicht der Bogenweg, den das Gelenk der Schwinge unter dem Einfluß von Temperaturänderungen zurücklegt, nur unwesentlich von einer geraden Strecke ab, die zwischen den extremen Stellungen des Schwingengelenkes bei unterschiedlichen Wärmebelastungen angenommen wird. Auf diese Weise werden unzulässige Zwangs zustände des Getriebegehäuses vermieden.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the tangent of the angle of inclination of the rocker in its central position is about the Ratio of the height of the pivot point on the housing above the foundation to the distance corresponds between the output shaft and this pivot point of the swing arm. Appropriately the length of the rocker corresponds approximately to the height of the output shaft axis above the foundation. With such a dimensioning, the arched path gives way to the Joint of the swing arm covered under the influence of temperature changes, only insignificantly from a straight line between the extreme positions of the swing arm at different heat loads is assumed. To this Way impermissible forced states of the gear housing are avoided.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann mindestens eie zusätzliche, die vorhandenen axial wirkenden Kräfte aufnehmende Stütze vorgesehen sein, welche das Getriebegehäuse mit dem Fundament gelenkig verbindet. Während die eingangs erwähnten Schwingen im wesentlichen dazu bestimmt sind, Drehmomente aufzunehmen, die um parallel zur Getriebelängsachse sich erstreckende Achsen wirksam sind, ist die zusätzliche Stütze im besonderen dafür geeignet, die noch vorhandenen und von den Schwingen nicht aufnehmbaren, aber das Getriebegehäuse verwindenden Axialkräfte abzustützen, die beispielsweise aus einer Einfachschrägverzahnung der Getrieberäder bzw. aus elastischen Kupplungen resultieren, die zwischen dem Getriebe und dem Antriebsaggregat angeordnet sind.In a further embodiment of the invention, at least one additional, the existing axially acting forces absorbing support provided be, which articulates the transmission housing with the foundation. While the The swing arms mentioned at the beginning are essentially intended to absorb torques, which are effective about axes extending parallel to the longitudinal axis of the transmission the additional support in particular suitable for the still existing and of Axial forces that cannot be absorbed by the swing arm, but twisting the gearbox housing to support, for example, from a single helical toothing of the gears or result from elastic couplings between the gearbox and the drive unit are arranged.

Ein zusätzliches Problem der Erfindung entsteht dann, wenn bei sogenannten Twin-Getrieben zufolge größerer Dimensionen der Getriebebreite eine Dreipunktbefestigung des Getriebes nicht ausreichend erscheint. Um zu vermeiden, daß die Einstellung des einen Getriebesatzes auf gleichmäßigen Zahndruck eine negative Auswirkung auf die Einstellung des parallel dazu befindlichen Getriebesatzes besitzt, sieht die Erfindung vor, daß das Getriebegehäuse entlang der Vertikalebene durch die Abtriebswelle eine nicht starre Dimensionierung aufweist. Durch eine solche Unterdimensionierung sowohl im Oberteil als auch im Unterteil des Getriebegehäuses wird erreicht, daß die Einstellmöglichkeit der Zahnräder des einen Getriebes keinen Einfluß auf die nöglicherweise~anders verlaufende Einstellung der Zahnräder im anderen Getriebeteil nimmt. Ein solches win-Getriebegehäuse wird demnach stirnseitig durch je einen Flansch mit zwei Schrauben und an den beiden anderen Seiten durch je eine Schwinge mit dem-Fundament verbunden'. Durch die Unterdimensionierung des Getriebegehäuses in der Vertikalebene der zentral gelegenen Abtriebswelle wird quasi jede Getriebeseite an drei Stellen mit dem Fundament verbunden und zugleich eine gegenseitige Störung der beiden Getriebeseiten unterbunden.An additional problem of the invention arises when so-called Twin transmissions have a three-point attachment due to the larger dimensions of the transmission width of the transmission does not appear to be sufficient. To avoid hiring of the one gear set has a negative effect on uniform tooth pressure has the setting of the gear set located parallel to it, sees the Invention that the gear housing along the Vertical plane has a non-rigid dimensioning due to the output shaft. By such a Undersizing both in the upper part and in the lower part of the gearbox housing it is achieved that the adjustment of the gears of one gearbox is not possible Influence on the possibly different setting of the gears in the other Gear part takes. Such a win gear housing is therefore through the front One flange each with two screws and one on each of the other two sides Swing arm connected to the foundation '. Due to the undersizing of the gearbox housing In the vertical plane of the centrally located output shaft, virtually every gear side is Connected to the foundation in three places and at the same time a mutual disturbance the two transmission sides prevented.

Es liegt auf der Hand, daß angesichts der erfindungsgemäßen Problemstellung deren Lösungen in verschiedener Weise voneinander abweichen bzw. ergänzt werden können. So ist es beispielsweise möglich, wen * an die Gelenke der Schwingen und Stützen aus elastisch nachgiebigen Elementen ausbildet.It is obvious that in view of the problem posed by the invention the solutions of which differ from one another or are supplemented in various ways can. So it is possible, for example, who * to the joints of the wings and Forms supports made of resilient elements.

Wesentlich erscheint, daß man solche Lösungen anstrebt, mit denen man eine gewisse Führung des Getriebegehäuses, das aufgrund von Temperaturdifferenzen Verformungen erleidet, erreicht, die so gezielt sind, daß der Zahnradeingriff und damit der Wirkungsgrad des Getriebes nicht negativ beeinflußt wird. Die Erfindung beæchrankt sich daher nicht af die gezeigten Ausftihrungsbeispiele.It seems essential that one strives for such solutions with which you get some guidance of the gearbox housing due to temperature differences Deformation suffers, achieved that are so targeted that the gear mesh and so that the efficiency of the transmission is not adversely affected. The invention is therefore not limited to the exemplary embodiments shown.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausfahrungsbeispieles schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1: eine Vorderansicht auf ein Twin-Getriebe und Fig. 2: ein Diagramm für eine Berechnungsgrundlage.In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment shown schematically. They show: FIG. 1: a front view of a twin transmission and FIG. 2: a diagram for a calculation basis.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird von einem Stirnradgetriebe 1 (Twin-Getriebe) ausgegangen, bei dem das Getriebe über zwei Gehäuseflansche 2, von denen nur der vordere gezeigt ist, auf einem Fundament 3 befestigt ist. Hierbei mögen die beiden Antriebswellen 4,5 koaxial mit Antriebeaggregaten, z.B. Sdiffsdieselmotoren, verbunden sein. Mit 6 ist die Getriebeabtriebswelle bezeichnet.In the embodiment of Figure 1 is a spur gear 1 (twin gear), in which the gear is via two housing flanges 2, only the front one of which is shown is mounted on a foundation 3. Here like the two drive shafts 4,5 coaxial with drive units, e.g. Sdiffsdiesel engines, be connected. The transmission output shaft is designated with 6.

Es fällt auf, daß der einzelne Gehäuseflansch 2 eine wesentlich geringere Breite als die Gesamtbreite des Getriebegehäuses 1 besitzt. Die weit überhängenden Gehäuseteile werden im Sinne der Erfindung durch schwenkbar am Fundament gelagerte Schwingen 7 abgefangen, deren Radius etwa der Höhe der Abtriebswelle 6 über dem Fundament 3 entspricht. Die Neigung der Schwingen 7 ist gegen das Getriebe 1 gerichtet. Der Zweck dieser Anordnung liegt darin, die Dehnung des Getriebes in horizontaler und vertikaler Richtung so aufzufangen sowie Drehmomente aufzunehmen, daß die drei Getriebewellen 4,5,6 in der gleichen Ebene verbleiben und damit ein gleichmäßiger Zahndruck gewährleistet ist. Dabei spielt der Neigungswinkel der einzelnen Schwinge 7 gegen das Getriebe i eine gewisse Rolle.It is noticeable that the individual housing flange 2 is a much smaller one Width than the total width of the gear housing 1 has. The overhanging ones Housing parts are pivotably mounted on the foundation within the meaning of the invention Swing 7 intercepted, the radius of which is approximately the height of the output shaft 6 above the Foundation 3 corresponds. The inclination of the rockers 7 is directed towards the transmission 1. The purpose of this arrangement is to reduce the stretching of the gear in horizontal and the vertical direction so as to absorb and to absorb torques that the three Transmission shafts 4,5,6 remain in the same plane and thus a more even Tooth pressure is guaranteed. The angle of inclination of the individual swing arm plays a role here 7 against the transmission i have a certain role.

Ein Bespiel einer Berechnungsgrundlage ergibt sich aus Fig. 2. Wenn man davon ausgeht, daß das Gelenk 8, das mit dem Punkt A in Fig. 2 übereinstimmt, der einzelnen Schwinge 7 einen horizontalen Abstand y0 von der Abtriebswellenaehse 6 und eine Höhe b vom Fundament 3 aufweist und wenn man ferner davon ausgeht, daß sich durch den Betrieb die Temperatur des Getriebegehäuses nicht unbeträchtlich erhöht, dann unterliegt der Punkt A am Getriebe sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung-durch Dehnungsverformungen einer Lageänderung. Wenn man einen in allen Richtungen konstanten Wärmeausdehnungskoeffizienten annimmt, dann ergibt sich im Punkt A eine Dehnung in vertikaler Richtung um das Maß # h sowie in horizontaler Richtung eine Dehnung um das Maß t v. Da im Punkt A die Schwinge 7 angreift, bewegt sich der Punkt A aus der Überlagerung der beiden Wärmedehnungen entlang eines Kreisbogens in Richtung zum Punkt B. Würde die Schwinge 7 nicht vorhanden sein, so würde sich der Punkt A auf der geraden OAB bewegen.An example of a calculation basis is shown in Fig. 2. If it is assumed that the joint 8, which coincides with the point A in Fig. 2, the individual rocker 7 a horizontal distance y0 from the output shaft axis 6 and a height b from the foundation 3 and if one also assumes that The temperature of the gearbox housing is not negligible during operation increased, then point A on the gearbox is subject to both vertical and horizontal direction - due to deformations caused by a change in position. If you have a assumes constant coefficient of thermal expansion in all directions, then results At point A there is an expansion in the vertical direction by the dimension # h and in the horizontal direction Direction an expansion by the amount t v. Since the rocker 7 engages at point A, moves point A is the superposition of the two thermal expansions along an arc in the direction of point B. If the rocker 7 were not present, it would the point A move on the straight OAB.

Um bei dieser Grundlage die Bedingung zu erfülen, daß bei unterschiedlicher Dehnung in der Breite gegeüber in der Höhe dennoch die Achsen der Wellen 4,5,6 auf gleicher Ebene verbleiben sollen, kommt es auf die Winkellage der Schwinge 7 an. Aus den Gleichungen A h = ho . ast .α v v = v0 .In order to meet the condition on this basis that with different Expansion in width compared to in height, however, the axes of the waves 4,5,6 should remain in the same plane, it depends on the angular position of the rocker 7. From the equations A h = ho. ast .α v v = v0.

ergibt sich, daß t h : # v - ho : v0 = Tangens Aus Fig. 2 ergibt sich mithin, daß der Gelenkpunkt D (Gelenk 9 in Fig. 1) in einem Winkel t , bezogen auf die Vertikale durch Punkt A liegt, wobei die Strecke DE die Mittesenkrechte zur Strecke AB darstellt. Die in der-Zeichnung der Fig. 2 stark übertriebene Kurvenstrecke AB ist in der Praxis gegenüber der geraden Strecke AB wesentlich flacber, wenn man- davon ausgeht, daß der Radius r der Schwinge 7 etwa der Höhe H der Abtriebswelle 6 über dem Fundament 3 entspricht.it follows that t h: # v - ho: v0 = tangent the end 2 shows that the hinge point D (hinge 9 in FIG. 1) is at an angle t, based on the vertical through point A, where the line DE is the center perpendicular represents the route AB. The curve section greatly exaggerated in the drawing in FIG In practice, AB is considerably flatter compared to the straight route AB, if one- assumes that the radius r of the rocker 7 is approximately the height H of the output shaft 6 above the foundation 3 corresponds.

Nach der Lehre der Erfindung soll das Getriebegehäuse an drei Stellen mit dem Fundament 3 verbunden sein, von denen die eine Stelle gelenkig (Schwinge 7) und die beiden anderen Stellen ortsfest sind und diese durch die beiden Flansche 2 an der Vorder- und Rückseite des Getriebes gebildet sind.According to the teaching of the invention, the gear housing should be in three places be connected to the foundation 3, one of which is articulated (rocker 7) and the other two points are stationary and these through the two flanges 2 are formed on the front and rear of the transmission.

Wenn aber ein Twin-Getriebe, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, am Fundament 2 angeflanscht werden soll, werden zwei Schwingen 7 vorgesehen und das Getriebegehäuse so dimensioniert, daß es entlang der Vertikalebene 13 durch die Abtriebswelle 6 nicht starr ist. Die Folge davon ist, daß die eine Getriebeseite mit der Antriebswelle 4 keinen schädlichen Einfluß auf die andere Getriebeseite mit der Antriebswelle 5 und umgekehrt ausüben kann.But if a twin transmission, as shown in Fig. 1, on Foundation 2 is to be flanged, two rockers 7 are provided and the Gear housing dimensioned so that it is along the vertical plane 13 through the Output shaft 6 is not rigid. The consequence of this is that one transmission side with the drive shaft 4 no harmful influence on the other side of the transmission can exercise with the drive shaft 5 and vice versa.

Mit 9 ist das Schwingengelenk am Fundament 3 dargestellt. Die Erfindung sieht vor, daß diese Gelenke 9,8 beispielsweise auch aus federnden Elementen bestehen können. Mit 10 sind die bei Schiffsantrieben üblichen Pumpenantriebswellen bezeichnet, die beim Ausführungsbeispiel unterhalb des Fundamentes 3 verlaufen.The rocker joint on the foundation 3 is shown at 9. The invention provides that these joints 9, 8 also consist of resilient elements, for example can. At 10 they are at Ship drives usual pump drive shafts which run below the foundation 3 in the exemplary embodiment.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

PATENT CLAIMS 1.) Gear drives, especially for ship drives, whose gear housing is connected to the foundation in at least three places, thereby g e k e n -z e i c h n e-t that the gear housing (1) on at least one the connection points are articulated to the foundation (3).

2.) Transmission according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that as a joint on the foundation (3) supported in an articulated manner with the gear housing (1) articulated rocker arm (7) is provided.

3.) operations according to claim 1 or 2, by g e k e n n -z e i c h n e t that the joint axis (9) runs parallel to the longitudinal axis (6) of the transmission.

4.) Transmission according to claim 2 or 3, thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the rocker (7) starting from the foundation (3), diagonally against. The gear (1) is inclined.

5.) Transmission according to claim 4, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t, that the tangent of the angle of inclination (<r) of the rocker (7) in its central position approximately the ratio of the height (h) of the pivot point (8) on the housing (1) 0 above the foundation (3) to the distance (vO) between the output shaft (6) and this Swing arm pivot point (8) corresponds.

6.) Transmission according to claim 2 or the following, characterized g ek e n n z e i c h n e t that the length (r) der.Schwinge (7) is roughly in the order of magnitude of the Height (H) of the output shaft axis (6) above the foundation (3).

7.) Transmission according to claim 1 or the following, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that two rockers arranged diametrically to the output shaft (6) (7) are provided.

8.) Transmission according to claim 1 or one of the following, characterized g e it is not indicated that at least one additional, the existing axially acting Forces-absorbing support is provided, which the gear housing (1) with de-foundation (3) hingedly connects. Transmission according to claim 7 or 8, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that the gear housing (1) along the vertical plane (13) has a non-rigid dimensioning due to the output shaft (6).

led.) Transmission according to claim 1 or one of the following, characterized in that g It is not noted that the joints (8, 9) are made of elastically flexible elements exist.