DE2703623C3

DE2703623C3 - Riemengetriebe zum Antrieb einer Flugzeug-Luftschraube durch eine Brennkraftmasch ine

Info

Publication number: DE2703623C3
Application number: DE2703623A
Authority: DE
Inventors: Raymond Frenes Fortin; Francois Bourg-La-Reine Peroy
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1976-02-16
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2703623B2; GB1545379A; PL116558B1; DE2703623A1; FR2341075B1; FR2341075A1; US4138901A

Description

Die Erfindung betrifft ein Riemengetriebe zum Antrieb einer Flugzeug-Luftschraube durch eine Brenn- M kraftmaschine, vorzugsweise einen in Serie gebauten Kraftfahrzeugmotor, mit den Gattungsmerkmalen des, Patentanspruches 1.

Die in der Luftfahrt, insbesondere in sog. Kleinflugzeugen, eingesetzten Triebwerke müssen einer Vielzahl *>o von Betriebs- und insbesondere sicherheitstechnischen Anforderungen genügen. Im Vordergrund stehen dabei das Gewichts-Leistungs-Verhältnis in bezug auf die optimalen Drehzahlen der Luftschrauben, die in der Regel unter 3000 U/min liegen.

Seit Beginn der Motor-Luftfahrt wurde immer wieder versucht, für Kraftfahrzeuge in Großserien hergestellte Antriebsblöcke auch in Flugzeugen einzusetzen. Dies führte jedoch zu äußerst ungünstigen Gewichts-Leistungswerten, weil die Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge ihre höchste Leistung bei Drehzahlen von 5000 bis 7000 U/min entwickeln. Es bestand somit immer die Notwendigkeit einer Drehzahlübersetzung und damit der Verwendung eines zusätzlichen Getriebes, dessen Gewicht sich zwangsläufig auf die Leistungskennwerte des Antriebsblockes nachteilig auswirkte. Aus diesem Grunde war man bisher gezwungen, speziell zum Antrieb von Flugzeug-Luftschrauben ausgelegte Brennkraftmaschinen zu schaffen, die bereits bei relativ geringen Drehzahlen maximale Leistung abgeben. Die kleinen Serien in Verbindung mit den außerordentlich hohen Zulassungsanforderungen führten notwendigerweise zu Herstellungskosten, die ein Mehrfaches über denjenigen von in Großserie hergestellten Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen liegen.

Bei einem bekannten Riemengetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Gattung (US-PS 24 29 119) ist die Treibscheibe für den Flachriemen auf dem Kurbelwellenende eines Verbrennungsmotors befestigt, wobei eine Riemenspannvorrichtung vorgesehen ist, bei der die Riemenspannung durch Achsabstandsänderung der Riemenscheibe erzeugt wird. Wie insbesondere den Fig. 11 und 12 zu entnehmen ist, ist der Motor mit der Treibscheibe exzentrisch zur Kurbelwelle aufgehängt, so daß sein Eigengewicht und insbesondere sein Reaktionsdrehmoment den Riemen spannen.

Der verwendete Riemen ist ein glatter Treibriemen ohne Profilierung. Eine besondere Ausbildung des Treibrades sowie des angetriebenen Rads und der entsprechenden Lager ist nicht vorgesehen, ebensowenig ein Spannen des Treibriemens durch eine einstellbare Exzentrizität der Lagerung der Schraubenwelle.

Zum Antrieb einer Luftschraube eines Kleinflugzeuges wahlweise durch eine oder zwei Brennkraftmaschinen ist ein Getriebezug bekannt (US-i'S 33 40 748), der aus zwei gesonderten Zahnriemengetrieben besteht. Jeder Zahnriemen läuft über ein auf der Kurbelwelle der jeweiligen Brennkraftmaschine aufgezogenes Treibrad und auf jeweils ein gesondert angetriebenes Rad, die über Laufbuchsen und jeweils eine Kupplung mit einem auf der Luftschraubenwelle befestigten Querzapfen in Eingriff gebracht werden können. Die frei im Motorraum laufenden Treibriemen belasten die nicht zusätzlich gelagerten Kurbelwellen der Brennkraftmaschinen sowohl die Antriebswelle der Luftschraube einseitig und führen zu hohen mechanischen Beanspruchungen dieser Wellen, die nicht durch zusätzliche Lager abgestützt sine⁴. Darüber hinaus ist eine gezielte Änderung und Einstellung der Treibriemenspannung bei diesem Getriebe nur durch Spannrollen möglich, die aber einen zusätzlichen Raum beanspruchen und zu vorzeitigen Ermüdungserscheinungen des Treibriemens mit einer unerwünschten Erwärmung durch Schlupf führen.

Zur Übertragung geringerer Leistungen ist eine Vielzahl von Riemengetrieben bekannt, die vorzugsweise zum Antrieb von Ventilatoren im Kühlsystem von Kraftfahrzeugen oder als Nockenwellenantrieb über Zahnriemen Verwendung finden. Diese Riemen- oder Zugmittelgetriebe können entweder in einem gesonderten Gehäuse vollständig eingekapselt sein (DE-AS 20 51050 und DE-PS 9 48 207) oder ihre Bauteile können frei zugänglich vor der Brennkraftmaschine liegen (DE-AS 11 42 090).

Ferner ist ein Treibriemengetriebe bekannt (US-PS

22 56 699), bei dem mehrere Treibriemen von V-förmigem Querschnitt in Verbindung mit doppelkegelförmigen Rädern eine stufenlose Drehzahl-Drehmomentregelung zwischen einer Brennkraftmaschine und den angetriebenen Rädern eines Kraftfahrzeuges bewirken.

Alle die bisher bekanntgewordenen Riemengetriebe sind zur Leistungsübertragung einer normalen Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine auf eine Luftschraube mit entsprechender Lirehzahluntersetzung im Bereich von ca. 2,5 zu 1 ungeeignet

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Riemengetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine einseitige Belastung der Wellen weitgehend vermieden wird und bei dem die Spannung des Treibriemens auf einfache Weise eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst

In der DE-AS 1142 090 ist ein Riemengetriebe beschrieben, bei dem die Riemenspannung durch eine von außen an die getriebene, exzentrisch gelagerte Scheibe andrückende Blattfeder erfolgt, die bei gespanntem Riemen durch einen an einem Exzenter befestigten Stift vom Riemen abgehoben wird und bei kleinerer Riemenspannung wieder gegen den Riemen drückt.

Auch in der DE-PS 4 01 654 ist eine Riemenspannvorrichtung beschrieben, bei der eine Verstellung der Riemenscheibe zum Spannen des Treibriemen:» durch einstellbare exzentrische Lagerung vorgesehen ist.

In der DE-AS 11 89 350 ist ferner ein Riemenantrieb mit einem endlosen Riemen aus einem hochelastischen Werkstoff angegeben, der ein V-förmiges Längsprofil aufweist.

Die Anordnung des Lagerzapfens für das mit der Kurbelwelle fest verbundene Treibrad ermöglicht eine genaue Zentrierung der Zapfenachse auf die Drehachse der Kurbelwelle. Dadurch werden seitliche Beanspruchungen der Kurbelwellenlager vermieden. Die drehbare Aufnahme der einerseits mit der Luftschraube und andererseits mit dem getriebenen Rad gekoppelten Welle in einem hohlzylindrischen Lagerkörptr mittels zweier Innenlager gewährleistet aufgrund des Zwischenabstandes zwischen diesen beiden Wälzlagern eine weitgehend kippfreie Abstützung der Luftschraubenwelle. Die jeweils geeignete Spannung des Treibriemens kann durch Verdrehen des Lagerkörpers in einer nach innen verstärkten Bohrung in der Gehäusewand vorgenommen werden, woraufhin dann der exzentrisch ausgebildete Lagerkörper durch Anziehen von Schrauben und Eindrücken von Fixierstiften wieder festgelegt wird.

Von besonderer Bedeutung ist bei dem erfindungsgemäßen Riemengetriebe sein geringes Gewicht bei hoher übertragbarer Leistung, das durch die spezifische Ausbildung insbesondere des Treibrades als hohlzylindrischer Rotationskörper erreicht wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Riemengetriebe im Vertikalschnitt,

F i g. 2 das einstellbare Lager der Luftschraubenwelle im Schnitt A-A in Fig. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung des Lagerzapfens für das Treibrad im Vertikalschnitt,

Fig. 4 den Treibriemen mit Längsrippen von V-förmigem Querschnitt.

Das dargestellte Riemengetriebe 1 ist zwischen einer Welle 2 einer in Großserie hergestellten Kraftfahrzeug-Brennkra.ftmaschine 3 und einer Luftschraube 4 eingeschaltet. Ein zweiteiliges Getriebegehäuse 5 aus 0,5 bis 1,0 mm starkem Stahlblech ist am vorderen Ende der Brennkraftmaschine 3 durch Schraubbolzen 6,7 und eine obere Tatze 8 starr befestigt. Die Drehbewegung wird über einen Flansch 9 am Ende der Kurbelwelle 2

ίο auf ein Treibrad 10 des Riemengetriebes 1 und mktels eines Treibriemens 11 auf ein getriebenes Rad 12 übertragen, dessen Durchmesser größer als der des Treibrades IG ist Das getriebene Rad 12 treibt seinerseits eine Welle 13 an, auf der eine Luftschraube 4 aufgekeilt ist

Das Treibrad 10 ist ein Hohlzylinder aus Aluminium, dessen den Innenraum begrenzender Flansch 15 mit dem Flansch 9 der Kurbelwelle durch Schraubbolzen 16 drehfest verspannt ist. Eine massive Anlasser-Schwungscheibe 17 mit Außenverza!..?ung 18 ist in der Ebene des Flansches IS auf das Treibrad !-0 aufgezogen und gegen Verdrehung durch einen Bolzen 19 gesichert Das offene Ende des Treibrades 10 ist auf einem Kugellager 21 um einen festen Lagerzapfen 20 frei drehbar gelagert (F i g. 3).

Der Lagerzapfen 20 sitzt in einer Zentrierbohrung der äußeren Gehäusehälfte des Getriebes mit einem Zentrierspiel 26, das eine Zentrierung der Lagerzapfenachse zur Kurbelwellenachse ermöglicnt Der Lager-

JO zapfen 20 ist mit dem Gehäuse 5 durch einen äußeren Flansch 23 und Schrauben 24 verbunden, die den Flansch 23 mit Spiel 25 durchsetzen, das dem Zentrierspiel 26 zwischen dem Lagerzapfen 20 und der Gehäusebohrung 22 entspricht. Das Festlegen des

i*> Lagerzapfens 20 im Gehäuse 5 erfolgt durch Anziehen der Schrauben 24 nach dem Befestigen des Gehäuses 5 am Motorblock und nach dem Zentrieren des Lagerzapfens durch zumindest einen Zentriersti/t 27, der in eine in das Gehäuse 5 nach dem Einstellen

to gebohrte Öffnung eingetrieben wird. Bei dieser Anoidnung wird der vom Treibriemen 11 auf das Treibrad 10 ausgeübte seitliche Zug gleichmäßig auf die Kurbelwelle 2 und das Gehäuse 5 aufgeteilt, so daß Überlastungen des Kurbelwellenlagers 28 nicht auftre-

■»"> ten.

Das getriebene Rad 12 ist eine Riemenscheibe aus Aluminium von der Breite des Treibrades 10. Die Oberflächen beider Räder 10 und 12 weisen eine Reihe von V-förmigen Umfangsnuten 39 auf, in die V-förmige

"»υ Rippen 29 des Treibriemens eingreifen.

Fig.4 zeigt einen rutschfesten, leichten Flachriemen 11, mit dem große Leistungen trotz geringer Abmessungen üt.-n ragen werden können. Dieser Treibriemen 11 besteht aus Weichkautschuk, dessen Verformbarkeit

'>■> unter Zug die Ausnu;zung der gesamten Berührungsflächen zwischen dem Treibriemen und den beiden Rädern 10, 12 zur Leistungsübertragung ermöglicht Die Oberflächen der Räder können anodisiert sein, um die Reibungskoeffizienten zwischen den Rädern und dem

wi Treibriemen zu erhöhen.

Die Welle 13 läuft in einem hohlzylirdrischen Lagerkörper 31 in zwei konischen Wälzlagern 32, 34 beiderseits der Gehäusewand und treibt die Luftschraube 4 über eine Nabe 34 und einen Tragflansch 35 an. Der

h\ hohlzylindrische Lagerkörper 31 umgibt die Welle 13 auf dem größten Teil ihrer Länge, so daß das getriebene Rad 12 axial zwischen dem Lager 32 und einem Ringflansch 36 gehalten wird. Der Lagerkörper 31 ist

durch einen äußeren Flansch 37 und Schrauben 38 an dem durch einen inneren Ansatz 5a verstärkten Gehäuse 5 befestigt. Ein unmittelbar neben dem Flansch 37 vorgesehener Exzenter 39 greift in eine Gehäuscboh rung 40 ein.

Die gemeinsame Achse X der Gehäusebohriing 40 des Exzenters 39 und des Flansches 37 ist exzentrisch zur Achse X' der Welle 13 und der Riemenscheibe 31 verstellbar. Diese Exzentrizität ΔΧ zwischen der Gehäusebohrung 40 und der Welle 13 ermöglicht die Einstellung der Treibriemenspannung. Hierzu wird der Flansch 17 um ein vorbestimmtes Maß mit Hilfe eines Einstellvierecks 31a am Umfang des Lagerkörpers 31 verdreht, was cmc entsprechende Verdrehung des Exzenters 39 in der Gehäusebohrung 40 um die Achse X zur Folge hat. Die Welle 13 verschwenkt mit ihrer Drehachse X' die Achse X auf einem Kreisbogen mit dem Halbmesser AX. Bei einem Achsabstand e = XY zwischen der Achse Kdes Treibrades 10 und der Achse X' des getriebenen Rades 12 ändert sich c zwischen XY+ AX und XY - AX stufenlos bei einer Verdrehung des Flansches 37 und des l.agerkörpers 31. wobei die maximale Riemenspannung bei XY +· AX cr/ielt wird.

Die Stellung nach F i g. I entspricht der kleinsten Spannung, da die Differenz AX /wischen dem Ex/enter 39 und dein Umfang des Lagerkörpers 31 im unteren Teil der Gehäusrbohrung 40 liegt. Zur genauen Einstellung weist der Flansch 37 mehrere Rührungen auf. wahrend im Gehäuse nur einige Gewindebuhrungen 41 zum Einführen der Schrauben 38 vorgesehen sind. Die Spannvorrichtung mit einem Ex/.cnter vermeidet die Verwendung einer erheblichen Raum einnehmenden und geräuschvoll laufenden Spannrolle

Die Grhäusebohrung 40 nimmt die aus dem getriebenen Rad 12. dem Lagerkörper 31. der V·', ''■<- ι t und der Luftschraube 4 gebildete Baugruppe auf. auf welche die Belastung durch den Treibriemen 11 einwirkt. Das Gehäuse 5 ist im Rereich der Bohrung 14 durch einen hohl/yiindrischen inneren Ansät/ in gen'"Ai F i g. I oder durch Rippen von unterschiedlichen Formen verstärkt.

Neben Aluminium können auch andere leich¹·? Materialien fiir die Räder 10 uit 12 verwendet weiden, /war führt ein Riemenquerschnitl mit V-förmigen Rippen zu günstigsten Resultaten, es können jedoch auch ΚΙ'.".en mit /R. trapezförmigem Rippenquersehnjt eingesetzt werden. Zur weiteren Versteifung des Riemengetriebes kann die Welle 13 bis zur Gegenstirn· w;i ' des Gehäuses 5 verlängert und in dieser durch ein Exzenterlager drehbar abgestützt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Riemengetriebe zum Antrieb einer Flugzeug-Luftschraube, bei dem das Riementreibrad auf der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zwischen einer äußeren, für die Kurbelwellenabstützung wirksamen Lagerstelle und der Brennkraftmaschine angeordnet ist und ein auf der Luftschraubenwellle befestigtes getriebenes Rad mittels eines Flachriemens antreibt, dessen Spannung durch eine den Achsabstand der Räder ändernde Spannvorrichtung einstellbar ist, dadurch'gekennzeichnet, daß das Treibrad (10) als einseitig offener Hohlzylinder ausgebildet ist, der mit seinem offenen Ende über ein inneres Wälzlager (21) auf einem Lagerzapfen (20) drehbar gelagert ist, daß der Lagerzapfen (20) in einer Zentrierbohrung (26) in der Stirnwand eines mit dem Motorblock (3) starr verbundenen Getrie:- begehäuses (5) mit einem Zentrierspiel aufgenommen und ui£h Zentrieren zur Drehachse der Kurbelwelle (2) festgelegt äst, daß das angetriebene Rad (12) und die Welle (13) der Luftschraube (4) in einem hohlzylindrischen Lagerkörper (31) über zwei Endlager (32, 33) gelagert sind und daß als Spannvorrichtung für den längsprofilierten Flachriemen (11) der Lagerkörper (31) mit einstellbarer Exzentrizität ^seiner Achse (Χ)τντ Drehachse (X) der Welle (13) in einer Gehäusebohrung (4C) aufgenommen und gesichert ist.

2. Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerzapfen (20) nach dem Zentrieren auf die Drehachse (Y) der Kurbelwelle (2) durch Schrauben (24) und einen Zentrierstift (27) an der Stirnwand des Gehäuses (5) gesichert ist.

3. Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem mit der Kurbelwelle (2) drehfest verbundenen Endteil des hohlzylindrischen Treibrades (10) ein Anlasserzahnkranz (17) befestigt ist.

4. Riemengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (31) einen in einem hohlzylindrischen inneren Verstärkungsansatz (Sander Gehäusewand (5) verstellbar aufgenommenen Exzenter (39) und einen äußeren Radiaiflansch (37) aufweist, der nach Einstellen der Exzentrizität (e) zum Spannen des Treibriemens (11) an der Gehäusewand durch Schrauben (38) und mindestens einen Fixierstift (41) festgelegt und gesichert ist.

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