DE3116800A1 - Zahnradvorgelege zur leistungsuebertragung mit winkelumlenkung - Google Patents
Zahnradvorgelege zur leistungsuebertragung mit winkelumlenkungInfo
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Description
CONSTRUCTIONS MECANIQUES DE 28. April 1981
NORMANDIE PL/FZ-O110-81-05
26, rue de Montevideo P 2077 Al/ho
F-75116 Paris
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5
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Zahnradvorgelege zur Leistungsübertragung mit Winkelumlenkung
Die Erfindung betrifft Zahnradvorgelege zur Leistungsübertragung mit Winkelumlenkung mit einem ersten Kegelzahnrad,
das mit einer Triebwelle verbunden ist, einem zweiten
Kegelzahnrad, das mit einer Abtriebwelle verbunden ist, deren Achse rechtwinklig zur Achse der Triebwelle verläuft,
und das mit dem ersten Kegelzahnrad kämmt, einem dritten beweglichen Kegelzahnrad, das axial zum zweiten
Kegelzahnrad angeordnet ist und mit dem ersten Kegelzahn-
rad kämmt, und mit einem vierten beweglichen Kegelzahnrad, das axial zum ersten Kegelzahnrad angeordnet ist und mit
dem zweiten und dritten Kegelzahnrad kämmt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere unter diesen Zahnradvorgelegen mit denjenigen, die zur übertragung
einer relativ hohen Leistung - allgemein zwischen 100 und 20.000 PS - von einer vertikalen Welle auf eine
horizontale Welle einer Antriebsschraube vorgesehen sind, die eine Luftschraube, aber vorzugsweise eine Schiffsschraube
sein kann. Die Gesamtheit des betrachteten Vorgeleges ist vorteilhafterweise in einem besonders stromlinienförmig
ausgebildetem Wulstbug bzw. Gehäuse enthalten, das ins Wasser eingetaucht wird bei der Anwendung dieses Vor-
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geleges zum Antrieb eines Bootes, mit welchem hohe Geschwindigkeiten
erzielt werden können.
Die Vorgelege mit vier Kegelzahnrädern der in Frage stehenden
Art weisen im Hinblick auf die Vorgelege mit zwei Kegelzahnrädern den Vorteil auf, die auf das Kegelzahnrad
aufgebrachten Tangentialkräfte auf zwei diametral entgegengesetzte Berührungsflächen eines jeden Kegelzahnrades
und nicht nur auf einer einzigen Berührungsfläche dieses KegelZahnrades zu verteilen, wodurch praktisch eine
Verdopplung der übertragenen Leistung für gegebene Durchmesser der KegelZahnräder und demzufolge für einen gegebenen
querverlaufenden Raum des Vorgeleges und des dieses Vorgelege enthaltenden Gehäuses ermöglicht wird, wenn dies der
Fall ist.
Um in diesen Vorgelegen mit vier Kegelzahnrädern ein gutes Gleichgewicht zwischen den Momenten zu gewährleisten, die
jeweils zwischen dem einen der beiden ersten Kegelzahnräder (im allgemeinen das erste) und den beiden Kegelzahnrädern,
mit welchen dieses Kegelzahnrad in Eingriff steht, übertragen werden, ist vorgeschlagen worden, das
Kegelzahnrad derart zu lagern, daß es leicht "schwimmend" bleibt.
Bei den bekannten Ausführungsformen wird das in Frage
stehende Schwimmen des betrachteten Kegelzahnrades sowohl transversal wie auch axial folgendermaßen gewährleistet:
Das transversale Spiel wird erhalten, indem jedes Führungslager in der Nähe des KegelZahnrades weggelassen wird, wobei
das Ende der Triebwelle oder der Abtriebwelle, das fest mit diesem Kegelzahnrad verbunden ist, mit einem
anderen Wellenende, das seinerseits in Querrichtung in
geeigneten Lagern geführt wird, durch eine Kupplungsvorrichtung verbunden wird, welche gewisse relative Winkel-
und/oder Querbewegungen zwischen den beiden durch sie verkuppelten Wellenenden erlaubt;
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das axiale Spiel wird dadurch erreicht, daß die in Frage stehende Kupplungsvorrichtung derart ausgeführt wird, daß
sie axiale Relativbewegungen der beiden durch sie verkuppelten Wellenenden möglich macht..
Diese Kupplungsvorrichtung wird z.B. mit Hilfe von Längsnuten verwirklicht, die untereinander mit einem leichten
Spiel zusammenwirken.
Mit einer solchen Montage stellt man fest, daß während des Betriebs das "schwimmende" Kegelzahnrad von Seiten der
beiden Kegelzahnräder, mit welchen es in Eingriff steht,
Belastungen unterschiedlicher Intensität unterworfen ist, die sich durch leichte axiale Verschiebungen des schwimmen
den Kegelzahnrades bemerkbar machen.
Die Spitze des Grundkegels des "schwimmenden" Kegelzahnrades entfernt sich also mehr oder weniger von der gemeinsamen
Achse der Grundkegel der beiden anderen betrachteten Kegelzahnräder. Diese Entfernung wirkt sich nachteilig
für den Wirkungsgrad des Getriebes aus und ist Ursache von Verschleiß und Lärm, was eine umso größere Unzulänglichkeit
darstellt, je größer die übertragenen Leistungen sind und je größer die betreffenden Drehzahlen selbst sind.
Um diese Unzulänglichkeit zu vermeiden, wird die Spitze des Grundkegels des "schwimmenden" KegelZahnrades gemäß
der Erfindung dauerhaft auf der den beiden anderen Kegelzahnrädern gemeinsamen Achse gehalten.
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Hierzu wird das "schwimmende" Kegelzahnrad schwenkbar um seine Achse X, aber ohne axiales Bewegungsspiel auf einem
starren Körper gelagert, der seinerseits schwenkbar um die gemeinsame senkrecht zur Achse X verlaufende Achse
OJ Y der beiden Zahnräder, mit welchen dieses Zahnrad in
Eingriff steht, mit axialem Bewegungsspiel längs dieser Achse Y gelagert ist.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen wird die eine und/oder die andere der nachfolgenden Ausgestaltungen verwendet:
Das schwimmende Kegelzahnrad ist das erste Kegelzahnrad des Vorgeleges, d.h. das mit der Triebwelle fest verbundene
Kegelzahnrad..
Der starre Körper weist einen Zapfen mit der Achse X auf,
der an einem seiner Enden durch ein Lager mit der Achse Y verlängert ist. Es sind erste Einrichtungen zur schwenkbaren
Lagerung des schwimmenden Kegelzahnrades um den Zapfen, die das Kegelzahnrad axial im Verhältnis zum
Zapfen festlegen, und zweite Einrichtungen zur schwenkbaren Lagerung des Lagers im Verhältnis zur Achse Y mit axialem
Bewegungsspiel zur Achse Y vorgesehen.
In einem Vorgelege gemäß dem vorhergehenden Abschnitt
werden die ersten Einrichtungen durch Axialkugellager gebildet.
in einem Vorgelege gemäß mindestens dem vorletztem Absatz
werden die zweiten Einrichtungen durch eine Welle gebildet, welche die Abtriebwelle ins Innere des Vorgeleges
axial verlängert und gegebenenfalls einstückig mit der Abtriebwelle ausgebildet ist.
Der starre Körper besteht aus einem Bügel mit einem zylindrischen zentralen Lager mit der Achse X und zwei Armen,
in denen zwei weitere zylindrische Lager mit der Achse γ ausgenommen sind. Es sind Einrichtungen zur schwenkbaren
Lagerung des schwimmenden KegelZahnrades in dem zentralen
Lager unter axialer Festlegung im Verhältnis zu diesem
Lager und zur schwenkbaren Lagerung der beiden Kegelzahnräder,
mit welchen das schwimmende Kegelzahnrad in Eingriff steht, in deren beiden anderen Lagern mit axialem
Bewegungsspiel vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung weist neben den Hauptanordnungen
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bestimmte andere Anordnungen auf, die vorzugsweise gleichzeitig verwendet werden und im nachfolgenden im einzelnen
ausgeführt werden.
Weitere Vorteile/ Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 schematisch ein mit einer Schiffsschraube ausgestattetes
Boot, die von einem Motor über ein Zahnradvorgelege gemäß der vorliegenden Erfindung angetrieben
werden kann, und
Fig. 2 ein solches Vorgelege.
Das in Frage stehende Vorgelege umfaßt in an sich bekannter Weise
eine Triebwelle 1 mit vertikaler oder im wesentlichen vertikaler Achse X, die fest bzw. einstückig mit einem
ersten Kegelzahnrad 2 mit der Achse X verbunden ist,
ein zweites Kegelzahnrad 3 mit einer im wesentlichen horizontalen senkrecht zur Achse X verlaufenden Achse Y, das
mit dem Kegelzahnrad 2 in Eingriff steht und mit einer Abtriebwelle 4 verbunden ist,
ein drittes Kegelzahnrad 5, das beweglich um die Achse Y ™ gelagert ist und wie das Kegelzahnrad 3 mit dem Kegelzahnrad
2 in Eingriff steht, jedoch in einem diametral gegenüberliegenden Bereich der Verzahnung des KegelZahnrades 2,
und
ein viertes Kegelzahnrad 6, das beweglich um eine im wesentlichen mit der Achse X übereinstimmende Achse gelagert
ist und gleichzeitig mit den beiden Kegelzahnrädern 3 und 5 in Eingriff steht.
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Die Triebwelle 1 und demzufolge das fest mit ihr verbundene erste Kegelzahnrad 2 sind in Richtungen senkrecht zur Achse
X leicht schwimmend gelagert, derart, daß ein automatisches und anpassungsfähiges Gleichgewicht zwischen den Momenten,
die jeweils von dem Kegelzahnrad 2 auf die Kegelzahnräger 3 und 5, mit welchen es in Eingriff steht, übertragen
werden, ermöglicht wird, d.h. letztlich zwischen den beiden Antriebsmomentteilen, die jeweils zur Abtriebwelle auf
dem direkten Weg aufgrund des direkten Eingriffs zwischen den beiden Kegelzahnrädern 2 und 3 und auf dem indirekten
Weg aufgrund des Eingriffs des Kegelzahnrades 2 mit dem beweglichen Kegelzahnrad 5, welches die empfangenen Momente
unter Zwischenschaltung des Kegelzahnrades 6 auf das Kegelzahnrad
3 überträgt, übertragen werden.
um eine solche "schwimmende" Lagerung zu erzielen, wird
die Welle 1 von keinem Lager geführt, sondern ist oben einfach durch eine Längsnutenkupplung 7 mit einer Antriebswelle
8 verbunden, welche ihrerseits in Querrichtung in irgendeiner gewünschten Weise im Verhältnis zum Gehäuse des
Vorgeleges geführt ist, das die allgemeine Form eines Wulstbuges 9 aufweist, der durch ein starres Bein 10 am
Schiffskörper 11 aufgehängt ist.
Die Achsen bzw. Wellen der Kegelzahnräder 3,5 und 6 sind
in Querrichtung geführt und axial im Verhältnis zum Gehäuse 9 festgelegt mit Hilfe von Kugellagern 12,13,14 und
axialen Anschlägen 15,16,17 und 18.
ow Die Abtriebwelle 4 mit einer im wesentlichen horizontalen
Achse Y ist diejenige einer Schiffsschraube 19 (Fig. 1).
Der obige Aufbau erlaubt die übertragung von relativ hohen
Leistungen von der Triebwelle 1 auf die Abtriebwelle 4.
" Diese Leistungen sind in der Größenordnung des Zweifachen:
für gegebene Durchmesser von Kegelzahnrädern gegenüber
einer Anordnung, bei welcher die beiden beweglichen Kegelzahnräder 5 und 6 fehlen.
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In jedem Augenblick stellt sich die Position des schwimmenden Kegelzahnrades 2 automatisch zwischen den beiden
Kegelzahnrädern 3 und 5 ein, die es derart beaufschlagt, daß die beiden jeweils auf die beiden letzteren übertragenen
Drehmomente im wesentlichen identisch sind, wobei jede der Verzahnungen der Kegelzahnräder 3 und 5 dazu
neigt, die mit ihr in Eingriff stehende Verzahnung des Kegelzahnrades 2 mit einer umso größeren Kraft zu entfernen,
je größer das zwischen den beiden in Eingriff stehenden Verzahnungen übertragene Moment ist.
Um zu vermeiden, daß diese automatische fortwährende Einstellung
der Position des TriebkegelZahnrades 2 zwischen
den beiden Kegelzahnrädern 3 und 5 sich nicht durch axiale
Verschiebungen des Kegelzahnrades 2 auf eine Verschiebung der Spitze seines Grundkegels aus der Achse Y der beiden
Kegelzahnräder 3 und 5 und demzufolge ihrer Grundkegel heraus überträgt, was die Ursache unangenehmer Folgen wäre
(Verschleiß, Lärm, Wirkungsgradverluste etc.) ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein starrer Körper oder Aufbau
20 vorgesehen, der schwenkbar um die Achse Y gelagert ist mit axialem Bewegungsspiel längs dieser Achse. Das Kegelzahnrad
2 ist derart gelagert, daß es selbst winkelmäßig um seine Achse X im Verhältnis zu diesem Körper verschiebbar
ist, daß es aber axial im Verhältnis zu diesem gebunden ist.
Bei der bevorzugten illustrierten Ausführungsform weist der Körper 20 einen langgestreckten Zapfen 20-, mit der
Achse X und ein Lager 20- mit der Achse Y auf, welches unten diesen Zapfen 2O1 verlängert.
Darüber hinaus wird die aus Welle 1 und Kegelzahnrad 2 bestehende Einheit vom Zapfen 20- durchquert und ist auf
diesem letzteren montiert oder vielmehr unterstützt diesen letzteren unter Zwischenschaltung von Axialkugellagern
und 22. Ein mit dem Kegelzahnrad 3 einstückig verbundene Welle bzw. Achse 23, welche die Welle 4 ins Innere des
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Vorgeleges axial verlängert, durchquert dicht das Lager 2O2,
wobei das Kegelzahnrad 5 unter Zwischenschaltung eines Kugellagers 24 drehbar auf einer Verlängerung dieser Welle
23 gelagert ist, die im Verhältnis zum Lager auf der gegenüberliegenden
Seite des KegelZahnrades 3 angeordnet ist.
Unter diesen Bedingungen nimmt der Körper 20 fortlaufend alle axialen Stöße auf, die auf das schwimmende Kegelzahnrad
2 durch die Reaktionen der Verzahnungen ausgeübt werden. Die Spitze des Grundkegels des Kegelzahnrades 2 bleibt
konstant auf der Achse Y der beiden Kegelzahnräder 3 und 5, mit welchen es in Eingriff steht, angeordnet, wobei sie
sich geringfügig auf dieser Achse Y verschieben kann.
Die axialen Komponenten dieser Verschiebungen, welche das automatische Gleichgewicht zwischen den vom Kegelzahnrad
2 aus übertragenen Momenten gewährleisten, werden daher insgesamt eliminiert, wodurch gleichzeitig die Hauptursache
der Unzulänglichkeiten der vorher bekannten Konstruktionen eliminiert wird.
Der Körper 20 kann als eine relativ "schwimmende" Ausrüstung betrachtet werden, genau im gleichen Sinne wie die
aus Welle 1 und Kegelzahnrad 2 bestehende Einheit, wobei der Körper sich frei parallel zur Achse Y und winkelmäßig
um diese Achse verschieben kann. Diese zwei Verschiebungsmöglichkeiten sind die einzig möglichen und die maximale
Amplitude dieser Verschiebungen ist jeweils relativ klein.
^® Wie auch immer die angepaßte Ausführungsform ausfallen
wird, verfügt man schließlich über ein Zahnradvorgelege zur Leistungsübertragung mit Winke!umlenkung, dessen Aufbau,
Funktionsweise und Vorteile sich ausreichend aus dem Vorhergehenden ergeben.
Wie sich von selbst und übrigens auch aus dem Vorhergehenden ergibt, ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf
die besonders ins Auge gefaßten Anwendungs- und Ausführungs-
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formen begrenzt. Sie umfaßt vielmehr alle möglichen abgewandelten Ausführungsformen.
Insbesondere kann der starre Körper, der schwenkbar um die
Achse Y gelagert ist, wobei er sich parallel zu dieser Achse verschieben kann und wobei das schwimmende Kegelzahnrad
ausschließlich schwenkbar auf diesem Körper gelagert ist, eine Bauart "außerhalb" des Vorgeleges im Unterschied zur
Bauart "innerhalb", wie sie im vorhergehenden beschrieben worden ist, aufweisen. Dieser Körper würde die Form eines
Bügels mit zwei Armen aufweisen, dessen zentraler Abschnitt ein zentrales Lager mit der Achse X zur Aufnahme
der sich drehenden Welle 1 ohne axiales Spiel und deren beide Arme jeweils zwei seitliche Lager mit der Achse Y
aufweisen würden zur dichten Umschließung mit axialem Spiel eines Teils der Abtriebwelle 4 beim ersten Lager und einer
äußeren Verlängerung der Welle 23, die mit der Welle 4 verbunden ist und koaxial zu dieser verläuft, beim zweiten
Lager.
Darüber hinaus könnte das schwimmende Kegelzahnrad nicht
das Antriebskegelzahnrad 2 mit im wesentlichen vertikaler Achse sein, sondern das angetriebene Kegelzahnrad 3 mit
im wesentlichen horizontaler Achse. In diesem Falle wäre selbstverständlich das letztere schwenkbar ohne axiales
Spiel auf dem starren Körper gelagert, der seinerseits schwenkbar mit axialem Spiel um die im wesentlichen vertikale
Achse, die in diesem Falle den beiden Kegelζahnrädern
2 und 6 gemeinsam wäre, gelagert wäre. 30
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Leerseite
Claims (6)
- PATENT-UND-R-ECHTSANfVVAL-TB -; ^ 1 1 R β Π ΠRECHTSANWALT PATENTANWÄLTE-JOCHEN PAGENBERG dr jur,u. μ harvaro WOLFGANG A. DOST dh . d,pl -chi .UDO W. ALTENBURGGALILEIPLATZ 1, 8000 MÜNCHEN BOTELEFON (0 89) 98 66 64 TELEX: (05) 22 791 pad d CABLE. PAOBÜRO MÜNCHENDatum 28. April 1981PL/FZ-0110-81-05-P 2077 Al/hoPatentansprücheIy Zahnradvorgelege zur Leistungsübertragung mit Winkelumlenkung mit einem ersten Kegelzahnrad, das mit einer Triebwelle verbunden ist/ einem zweiten Kegelzahnrad, das mit einer Abtriebwelle verbunden ist, deren Achse rechtwinklig zur Achse der Triebwelle verläuft/ und das mit dem ersten Kegelzahnrad kämmt/ einem dritten beweglichen Kegelzahnrad, das axial zum zweiten Kegelzahnrad angeordnet ist und mit dem ersten Kegelzahnrad kämmt/ und mit einem vierten beweglichen Kegelzahnrad/ das. axial zum ersten Kegelzahnrad angeordnet ist und mit dem zweiten und dritten Kegelzahnrad kämmt, wobei eines der beiden ersten KegelZahnräder in leicht "schwimmender" Weise gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Kegelzahnrad (2) schwenkbar um seine Achse X, aber ohne axiales Bewegungsspiel auf einem starren Körper (20) gelagert ist, der seinerseits schwenkbar um die gemeinsame senkrecht zur Achse X verlaufende Achse Y der beiden.Kegelzahnräder (3,5), mit welchen das schwimmende Kegelzahnrad (2) in Eingriff steht, mit axialem Bewegungsspiel längs dieser Achse Y gelagert ist. 15
- 2.) Zahnradvorgelege nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schwimmende Kegelzahnrad (2) das erste Kegelzahnrad des Vorgeleges, d.h. das mit der Triebwelle (1) fest verbundene Kegelzahnrad ist.130065/0834
- 3. Zahnradvorgelege nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der starre Körper (20) einen Zapfen (20-) mit der Achse X aufweist, der an einem Ende durch ein Lager (2O2) mit der Achse Y verlängert ist, und daß erste Einrichtungen (21,22) zur schwenkbaren Lagerung des schwimmenden Kegelzahnrads (2) um den Zapfen (2O1), die das Kegelzahnrad axial im Verhältnis zum Zapfen festlegen, und zweite Einrichtungen (23) zur schwenkbaren Lagerung des Lagers (2O2) im Verhältnis zur Achse Y mit axialen Bewegungsspiel im Verhältnis zu dieser Achse Y vorgesehen sind.
- 4. Zahnradvorgelege nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einrichtungen Axialkugellager (21,22) sind.
- 5. Zahnradvorgelege nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Einrichtungen von einer Welle(23) gebildet werden, welche die Abtriebwelle (4) ins Innere des Vorgeleges axial verlängert und gegebenenfalls einstückig mit der Abtriebwelle ausgebildet ist.
- 6. Zahnradvorgelege nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Körper aus einem Bügel mit einem zylindrischen zentralen Lager mit der Achse X und zwei Armen besteht, in welchen zwei weitere zylindrische Lager mit der Achse Y ausgenommen sind, und daß Einrichtungen zur schwenkbaren Lagerung des schwimmenden KegelZahnrades in dem zentralen Lager unter axialer Festlegung im Verhältnis zu diesem Lager und zur schwenkbaren Lagerung der beiden KegelZahnräder, mit welchen das schwimmende Kegelzahnrad in Eingriff steht, in den beiden anderen Lagern mit axialem Bewegungsspiel vorgesehen sind.130065/0834
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