DE3018610A1 - Mehrwegegetriebe, insbeondere fuer schiffe - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Mehrwegegetriebe gemäß Oberbegriff des Patent-
• -anspruches 1. Sie geht aus von einem bekannten Getriebe ("Propulsionsanlagen für große Leistungen", L&S-Prospekt Liste No. 645, II/73) bei dem zum Lastausgleich von zwei Getriebezweigen, die auf den Zwischenwellen angeordneten Räder relativ zueinander geringfügig verdrehbar sind. Diese Verdrehbarkeit wird durch eine besondere Gestaltung der Zwischenwellen als Hohlwellen-Torsionswellenkombination erreicht. Diese für einen Lastausgleich geeignete Konstruktion ist baulich sehr aufwendig, da der durch das zu übertragende Drehmoment vorgegebene Wellendurchmesser der Torsionswellen eine bestimmte Länge derselben verlangt, um die Ausgleichsbewegung über die Torsion durchführen zu können.
• Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Getriebe im Lastausgleichsteil derart weiterzuentwickeln, daß auf eine Torsionswelle zwischen den beiden Rädern verzichtet und damit die Räder möglichst nahe nebeneinander angeordnet werden können, um das Bauvolumen zu reduzieren.
• Ausgangspunkt für diese Aufgabenstellung war die übergeordnete Aufgabe für eine Schiffsantriebsanlage mit einem langsam laufenden Dieselmotor und langsam laufendem Propeller ein Getriebe niederer Untersetzung bereitzustellen.
• Gedacht ist dabei an ein Untersetzungsverhältnis von etwa 2, wofür an sich ein Einwegestirnradgetriebe geeignet wäre. Dieses scheidet jedoch aus, wenn die Antriebswelle zur Abtriebswelle nicht versetzt sein darf. Die bezüglich des Bauvolumens sehr günstigen Planetengetriebe können ebenfalls hierfür nicht eingesetzt werden, weil diese erst ab einem Untersetzungsverhältnis von etwa 4 zu 1 optimal einsetzbar sind.
• Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird nun vorgeschlagen, das Mehrwegegetriebe entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 1 zu gestalten. Auf Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen wird verwiesen.
• Durch die Erfindung wird bei geringstmöglichem Bauvolumen ein zuverlässiger Lastausgleich erreicht. Vor allem können die beiden Räder der Nebenwelle dicht nebenaneinander angeordnet und somit sogar gemeinsam mit der Nebenwelle aus einem Stück als Räderblock gefertigt werden. Dadurch rücken auch das Antriebsrad und das Abtriebsrad dicht zusammen.
• Ein weiterer besonderer Vorteil ergibt sich durch die Maßnahmen des Patentanspruches 3, da bei dieser Ausführung die axiale Ausgleichsbewegung, eine kurzhubige Schwingatmung praktisch reibungsfrei erfolgt, da die Reibung bereits durch die Drehbewegung der Zwischenwelle aufgezehrt wird.
• Ein weiterer Vorteil aus der nunmehr gegebenen Möglichkeit, die beiden Räder.
• des Räderpaares aus einem Stück zu fertigen, ergibt sich daraus, daß bereits während der Fertigung der Verzahnung für eine für sämtliche Räderpaar identische Phasenlage der Verzahnung des ersten Rades zum zweiten. Rad gesorgt werden kann. Damit entfallen die entsprechenden,sehr schwierigen Justierarbeiten bei der Montage. Dieses kann sich nunmehr darauf beschränken, eine eventuelle statische Fehler ausgleichende Grundeinstellung der Räderpaare zueinander vorzunehmen. Mittel hierfür enthalten die Patentansprüche 4 und 5.
• Noch verbleibende Ungenauigkeiten beim Ausgleich der statischen Fehler durch die Vorjustierung, insbesondere aber die dynamischen Fehler, die sich erst während des Laufes unter Last zeigen, werden durch die erfindungsgemäße Gestaltung ausgeglichen.
• Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den beigefügten Figuren schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Mehrwegegetriebe mit einem Untersetzungsverhältnis von 1 : 1, Fig. 2 ein Mehrwegegetriebe in einer Schiffsantriebsanlage, Fig. 3 einen Schnitt durch ein Mehrwegegetriebe mit zwei Getriebezweigen, Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 3.
• Fig. 1 wurde, obwohl ein Untersetzungsverhältnis von 1 : 1 praktisch nicht vorkommt, deswegen gewählt, um auch das erfindungsgemäße Teilmerkmal des unterschiedlichen Schrägungswinkels zeichnerisch darstellen zu können.
• Fig. 1 zeigt eine Antriebswelle 1 mit einem Axiallager 8 und eine Abtriebswelle 2 mit einem Axiallager 9. Auf der Antriebswelle 1 ist ein Antriebsrad 3, auf der Abtriebswelle 2 ein Abtriebsrad 4 angeordnet. Antriebsrad 3 und Abtriebsrad 4 sind gleichsinnig schräg verzahnt. Die unterschiedlichen Neigungen in den Linien 9 und 10 deuten die Unterschiede im Schrägungswinkel an. Dies soll auch durch gestrichelte Linien 11 angedeutet werden, die einen Schrägungswinkel symbolisieren, bei dem die Axialkraft des Antriebsrades 3 -gleich der Axialkraft des- Antriebsrades 10 wäre.
• Zum Getriebe gehören weiterhin zwei Zwischenwellen 5, 5' und auf den Zwischenwellen angeordnete Räder-6, 6' und 7, 7', wobei das erste Rad 6, 6'- jeweils mit dem Antriebsrad 3, das zweite Rad 7, 7' jeweils mit dem Abtriebsrad 10 im -Zahneingriff steht. Die Räder 6 und 7 bzw. 6' und 7' sind drehfest und axial unverschieblich mit der Zwischenwelle 5, 5' verbunden und das so gebildete Radpaar -7 ist-beidseits durch je ein Axiallager 12, 13 gehalten, Jedoch axi-al beweglich, da die Axiallager über Federn 14 und 15 am Gehäuse 16 abgestützt sind.
• Keiner näheren Beschreibung bedürfen in Fig. 1 und 2 die zur Lagerung der Zwischenwellen 5, 5'- darüberhinaus erforderlichen Radiallager.
• Fig. 2 zeigt eine Schiffsantriebsanlage, bei der ein lediglich in der Geometrie von h g. 1 abweichendes Schiffsgetriebe über eine elastische Kupplung 17 an einen Dieselmotor 18 und an eine Propellerwelle 19 angeschlossen ist.
• Weiterhin ist, allerdings nicht maßstäblich, der Nennlastbetrieb dargestellt, wobei das Räderpaar~6, 7 zusammen mit der zugeordneten Zwischenwelle 5 zum -Las;tausgleich nach links verschoben ist. Die dem Axiallager 13 zugeordnete Feder 15 ist dabei belastet, während die dem rechten Axiallager 12 zugeordnete Feder 14 nur noch- unter einer gewissen Vorspannung steht. Bei Schubumkehr, die bei gleicher Drehzahl aus dem Propeller kommen kann, erfährt die Feder 14 die Ausgl eichsbeiastung. Das vereinfachte Beispiel des Lastausgleichs in Fig. 2 stellt einen Moment eines dynamischen Zustands dar. Tatsächlich werden jedoch die Feder 15 bzw. 15' und die Feder 14 bzw. 142 beider Getriebezweige eine .gewissen Schwingatsung ausführen.
• Fig 3-zeigt konstruktive Einzelheiten, insbesondere die Schrägungswinkel ß 1 und ß2 der Räder 6 und 7, die mit den Schrägungswinkeln des Antriebsrades'3 bzw. des Abtriebsrades 4 übereinstimmen. Der Antriebswelle l und der Abtriebswelle 2 sind natürlich auch entsprechende Radiallager 24 und 25 zugeordnet.
• Ebenso enthalten die Nebenwellen 5, 5' geeignete Radiallager 20, die als Gleitlager ausgeführt jind, Die Federn 14 finden ihr Widerlager in einem- entsprechenden Teil des Gehäuses L6, wobei zwischen diesem als Widerlager dienenden Teil und dem Axiallager 12 eine auswechselbare Justierscheibe 23 angeordnet ist. Eine entsprechende Justierscheibe enthält auch das Axiallager 13. Die Axiallager, gezeigt ist das Axiallager I2, bestehen in bekannter Weise aus zwei Lagerteilen 21 und 22, wobei das Lagerteil 21 mit dem Rad 6 verbunden ist und mit diesem dreht, während das gehäuseseitige Lagerteil 22 feststeht.
• Fig. 4 zeigt das Axiallager 12 im Detail. Mit dem Rad 6 dreht sich die Zwischenwelle 5, die mit dem Radiallager 20 im Gehäuse 16 gelagert ist. Axialverschiebungen des Rades 6 und damit der Zwischenwelle 5 führen damit zu einer die Drehbewegung überlagernden Axialbewegung im Radiallager 20, so daß die Axialbewegung des Rades 6 und damit der Zwischenwelle 5 praktisch reibungsfrei erfolgt. Im übrigen beträgt der statische Federweg der Federn 14 bei Nennlast etwa das 10- bis 20-fache der zum Lastausgleich erforderlichen Axialverschiebung des Rades 6.
• Abschließend soll anhand eines angenommenen Beispiels die Erfindung weiter erläutert werden. Ein langsam laufender 10 000 KW Dieselmotor hat etwa eine Drehzahl von 150 Ulmin, der Propeller eine DrehzahT von 70 U/min. Das Untersetzungsverhältnis liegt somit bei etwa 2,1. Die kumulierten tangentialen Fehler für ein derartiges Getriebe dürften bei etwa 0,05 bis 0,1 mm liegen, woraus sich bei einer Schrägverzahnung des Abtriebsrades von 11 Grad eine axiale Auswirkung für den Lastausgleich, d.h. eine axiale Verschiebung eines Räderpaares von etwa 0,25 bis 0,5 mm ergibt. Daraus errechnet sich der statische Federweg bei Nennlast mit 2,5 bis 5 mm bzw. 5 bis 10 mm. Bei dieser Berechnung ist von den Vorgaben des Patentanspruches 2, nämlich von einer axialen Restkraft von ca. 10 X ausgegangen worden.

Claims (5)

1. Mehrwegegetriebe, insbesondere für Schiffe Patentansprüche 1. Mehrwegegetriebe, insbesondere .;Ur Schiffe, bei dem die im Getriebegehäuse über Radial- und Axia-l-lager gel-agerte Antriebs- und Abtriebswelle mitein ander fluchten, mit ennem schrärverzahnten Antriebsrad auf der Antriebswelle, einem gleichsinnig schrägverzahnten Abtriebsrad auf der Abtriebswelle mit mehr e -ebenfalls in Oetriebegehäuse gelagerten achsparallel -zur AntrieDs- bzw. Abtriebswelle angeordneten Zwischenwellen, die jeweils zwei wenigstens mitte;-ar miteinander verbundene ein Räderpaar bildende Räder t-ragen, wobei das erst- Rad mit dem Antriebsrad und das zweite Rad mit dem Abtriebsrad im Zahneingriff steht und mit einer Eir^ichtung zur gleichmäßigen Verteilung- cer Last auf alle Getriebewege, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) die Schrägungswinkel der beiden Räder (6, 7) sind aufeinander nach folgender Funktion abgestimmt: cotg 0 2 = (1,02 bis 1,25) x cotgß 1 x d2/dl Dabei ist # 1 Schrägungswinkel der Schrägverzahnung des ersten Rades (6) 2 2 Schrägungswinkel der Schrägverzahnung des zweiten Rades (7) dl Wälzkreisdurchmesser des ersten Rades (6) d2 Wälzkreisdurchmesser des zweiten Rades (7) b) das Räderpaar (6, 7) ist axial beweglich, c) das Räderpaar (6, 7) weist beidseits je ein Axiallager (12, 13) auf, dessen gehäuseseitiger Lagerteil (22) über Druckfedern (15) am Gehäuse (8) abgestützt ist.
2. 2. Mehrwegegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß cotg ß2 = (1,08 bis @@@) cotg ß1 x d2/d1 ist.
3. 3. Mehrwegegetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Räderpaar (6, 7) und die zugeordnete Zwischenwelle (59aus einem Stück gefertigt sind und die Zwischenwelle in Radiallagern (20) gelagert ist, die eine Axialbewegung des Lagersitzes gegenüber der Lagerschale zulassen.
4. 4. Mehrwegegetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Axiallagern (12, 13) des Räderpaares (6, 7) und den entsprechenden Druckfedern (15) je eine auswechselbare Justierscheibe (23) angeordnet ist.
5. 5. Mehrwegegetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlager der Druckfedern (15) in Achsrichtung der Druckfedern (15) anstellbar sind.