DE3116800C2

DE3116800C2 - Kegelradgetriebe mit rechtwinkliger Winkelumlenkung

Info

Publication number: DE3116800C2
Application number: DE3116800A
Authority: DE
Inventors: André Rueil Malmaison Bordat
Original assignee: Constructions Mecaniques de Normandie
Current assignee: Constructions Mecaniques de Normandie
Priority date: 1980-04-29
Filing date: 1981-04-28
Publication date: 1985-08-22
Also published as: NL8102034A; DE3116800A1; GB2075628A; GB2075628B; FR2481396B1; FR2481396A1; US4437355A; IT8121444A0; IT1138275B

Abstract

Die Zahnradvorgelege zur Leistungsübertragung weisen vier Kegelzahnräder (2, 3, 5, 6) auf, die zwischen einer vertikalen schwimmenden Antriebswelle (1) und einer horizontalen Schraubenwelle (4) gelagert sind. Die fest mit dem Kegelzahnrad (2) verbundene Antriebswelle ist drehbar um ihre Achse X, aber ohne axiales Spiel auf einem starren Körper (20) gelagert, der seinerseits schwenkbar um die Achse Y der Kegelzahnräder (3 und 5) mit axialem Spiel gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kegelradgetriebe mit rechtwinkliger Winkelumlenkung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Kegelradgetrieben, 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 Kegelradgetriebes ist vorteilhafterweise in einem besonders stromlinienförmig ausgebildeten Gehäuse enthalten, das ins Wasser eingetaucht wird bei der Verwendung des Kegeiradgetriebes zum Antrieb eines Bootes, mit welchem hohe Geschwindigkeiten erzielt werden können.

Die Kegelradgetriebe mit vier Kegelrädern der in Frage sichenden Art weisen im Hinblick auf Kegelradgetriebe mit zwei Kegelrädern den Vorteil auf, die auf das Kegelrad aufgebrachten Tangentialkräfte auf zwei diametral entgegengesetzte Berührungsflächen eines jeden Kegelrades und nicht nur auf eine einzige Berührungsfläche dieses Kegelrades zu verteilen, wodurch praktisch eine Verdoppelung der übertragenen Leistung für gegebene Durchmesser der Kegelräder und demzufolge für einen gegebenen querverlaufenen Raum des Kegelradgetriebes und des dieses Kegelradgetriebe enthaltenden Gehäuses ermöglicht wird.
Bei einem aus der FR-PS 24 02 123 bekannten i'.egelradgetriebe der eingangs genannten Art weist das erste oder zweite Kegelrad, also das spielbehaftete Kegelrad, neben einem Spiel für Winkel- und/oder Querbewegungen zu seiner Achse auch ein axiales Spiel in Richtung seiner Achse auf. Während des Betriebes dieses bekanntei Kegelradgetriebes wird das spielbehaftete Kegelrad durch die beiden Kegelräder, welche mit dem spielbehafteten Kegelrad kämmen, Belastungen unterschiedlicher Intensität ausgesetzt, die sich durch leichte axiale Verschiebungen des spielbehaftcten Kegelrades bemerkbar machen. Die Spitze des Grundkcgels des spiel· behafteten Kegelrades entfernt sich also mehr oder weniger von der gemeinsamen Achse der Grundkcgcl der beiden mit dem spiclbchaflcten Kegelrad kämmenden Kegelräder. Diese F.nlfernung wirkt sich auf den Wirkungsgrad des Kcgelradgelriebcs aus und kann Ursache von Verschleiß und Lärm sein, weas sich dann bemerkbar macht, wenn die ♦'•bertragenen Leistungen und die betreffenden Drehzahlen groß sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das bekannte Kegelradgetriebe derart weiterzubilden, daß ein verschließ- und geräuscharmes Kegelradgetriebe der in Frage stehenden Art mit verbessertem Wirkungsgrad geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Kegelradgetriebe gemaß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Spitze des Grundkegels des spiclbehafteten Kegelrades wird erfindungsgemäß bei allen Belastungen des Kegelradgelriebcs »uf der gemeinsamen Achse der Grundkegel der beiden mit dem spiclbchafteten Kegelrad kämmenden Kegelräder gehalten, so daß Verschleiß und Lärm vermieden werden können und ein hoher Wirkungsgrad des Getriebes cr/iclbar isl.

Das Getriebe erlaubt die Übertragung von relativ hohen Leistungen von der Tricbwclle auf die Abtricb.swellc. Diese Leistungen sind in der Größenordnung des Zweifachen für gegebene Durchmesser von Kegelrädern gegenüber einer Anordnung, bei welcher die beiden beweglichen Kegelräder fehlen.

Aus der DE-OS 21 10 012 ist ein Kegelradgetriebe mit zwei Kegelrädern bekannt, bei dem ein durch eine Hohlwelle verlängertes Eingangskegelrad auf einem Bolzen gelagert ist. der seinerseits schwenkbar um die senkrecht zur Achse des Eingangskegelrades verlaufen den Achse des Ausgangskegelrades gelagert ist. Eine spielbehaftete Lagerung des Eingangskegelrades ist nicht vorgesehen. Das Eingangskegelrad wird durch ein vom Gehäuse getragenes Lager fest geführt, so daü keine Winkel- und/oder Querbewegungen /u seiner Achse möglich sind. Darüber hinaus ist der Bol/cn in Richtung der Achse des Ausgangskegelrades duruh Abstandsringe festgelegt, so daß kein axiales Spiel längs dieser Achse gegeben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemfißen Kegelradgetriebe*, insbesondere des das spiclbchaftctc Kegelrad tragenden starren Körpers,sind in ilen Unteransprüchen angeführt.
Im Nachfolgenden v/irc! ein Ausfühningsbcispiel in

Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 schematisch ein mit einer Schiffsschraube ausgestattetes Boot, die von einem Motor über ein Kegelradgetriebe angetrieben werden kann, und

F i g. 2 ein solches Kegelradgetriebe.

Das in Frage stehende Kegelradgetriebe umfaßt
eine Triebwelle 1 mii vertikaler oder im wesentlichen vertikaler Achse X, die fest bzw. einstückig mit einem ersten Kegelrad 2 mit der Achse λ" verbunden ist,
ein zweites Kegelrad 3 mit einer im wesentlichen horizontalen senkrecht zur Achse X verlaufenden Achse Y, das mit dem Kegelrad 2 in Eingriff steht und mit einer Abtriebswelle 4 verbunden ist,

ein drittes Kegelrad 5, das beweglich um die Achse Y gelagert ist und wie das Kegelrad 3 mit dem Kegelrad 2 in Eingriff stehl, jedoch in einem diametral gegenüberliegenden Bereich der Verzahnung des Kegelrades 2, und

ein viertes Kegelrad 6. das beweglich um eine im wesentlichen mit der Achse X übereinstimmende Achse gelagert >st und gleichzeitig mit den beiden Kegelrädern 3 und 5 in Eingriff steht.

Die Triebwelle 1 und demzufolge das fest mit ihr verbundene erste Kegelrad 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 Kegelrad 2 auf die Kegelräder 3 und 5, mit weichen es in Eingriff steht, übertragen werden, ermöglicht wird, d. h. letztlich zwischen den beiden Antriebsmomentteilen, die jeweils zur Abtriebswelle auf dem direkten Weg aufgrund des direkten Eingriffs zwischen den beiden Kegelrädern 2 und 3 und auf dem indirekten Weg aufgrund des Eingriffs des Kegelrades 2 mit dem beweglichen Kegelrad 5, welches die empfangenen Momente unter Zwischenschaltung des Kegelrades 6 auf das Kegelrad 3 überträgt, übertragen werden.

Um eine solche schwimmende« Lagerung zu erzielen, wird die Welle I von keinem Lager geführt, sondern ist oben cinf-""h durch eine Längsnutenkupplung 7 mit einer Antriebswelle 8 verbunden, welche ihrerseits in Querrichtung in irgendeiner gewünschten Weise im Verhältnis zum Gehäuse des Kegelradgetriebes geführt ist, das die allgemeine Form eines Wulstbuges 9 aufweist, der durch ein starres Bein 10 am Schiffskörper 1! aufgehängt \st

Die Achsen bzw. Wellen der Kegelräder 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 Anschirren 15,16,17 und 18.

Die Abtriebswelle 4 mit einer im wesentlichen horizontalen Achse Y ist diejenige einer Schiffsschraube 19 S)

In jedem Augenblick stellt sich die Position des schwimmenden Kegelrades 2 automatisch zwischen den beiden Kegelrädern 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 Kegelräder 3 und 5 dazu neigt, die mit ihr in Eingriff stehende Verzahnung des Kegelrades 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 Triebkegelrades 2 zwischen den beiden Kegelrädern 3 und 5 sich nicht durch axiale Verschiebungen des Kegelrades 2 auf eine Verschiebung der Spitze seines Grundkegels aus der Achse yder beiden Kegelräder 3 und 5 und demzufolge ihrer Grundkegel heraus überträgt, was die Ursache unangenehmer Folgen wäre (Verschleiß, Läim, Wirkungsgradverluste etc.), ist ein starrer Körper 20 vorge-

sehen, der schwenkbar um die Achse Y gelagert ist mit axialem Bewegungsspiel längs dieser Achse. Das Kegelrad 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

ίο gebunden ist.

Bei der bevorzugten illustrierten Ausführungsform weist der Körper 20 einen langgestreckten Längszapfen 2Oi mit der Achse X und ein Lager 2O₂ mit der Achse Y auf, welches unten diesen Zapfen 2Oi verlängert

Darüber hinaus wird die aus Welle 1 und Kegelrad 2 bestehende Einheit vom Zapfen 2Oi durchquert und ist auf diesem letzteren montiert oder vielmehr unterstützt diesen letzteren unter Zwischenschaltung von Axialkugellagern 21 und 22. Eine mit dem Kegelrad 3 verbun-

dene Welle bzw. Achse 23, welche die Welle 4 ins innere des Kegelradgetriebes axial verlär._v ..-rt, durchquert dicht das Lager 2Ch, wobei das Kegelrad τ unter Zwischenschaltung eines Kugellagers 24 drehbar auf einer Verlängerung dieser Welle 23 gelagert ist die im Verhältnis zum Lager auf der gegenüberliegenden Seite des Kegelrad^s 3 angeordnet ist

Unter diesen Bedingungen nimmt der Körper 20 fortlaufend alle axialen Stöße auf, die auf das schwimmende bzw. spielbehaftete Kegelrad 2 durch die Reaktionen der Verzahnungen ausgeübt werden. Die Spitze des Grundkegels des Kegelrades 2 bleibt konstant auf der Achse yder beiden Kegelräder 3 und 5, mit welchen es in Eingriff steht, angeordnet, wobei sie sich geringfügig auf diese Achse Y verschieben kann. Die axialen Komponenten dieser Verschiebungen, welche das automatische Gleichgewicht zwischen den vom Kegelrad 2 aus übertragenen Momenten gewährleisten, werden daher eliminiert.
Der Körper 20 kann als eine relativ »schwimmende«

-to Ausrüstung betrachtet werden, genau im gleichen Sinne wie die aus Welle 1 und Kegelrad 2 bestehende Einheit wobei der Körper sich frei parallel zur Achse Y und winkelmäßig um diese Achse verschieben kann. Diese zwei Verschiebungsmöglichkeiten sind die einyig möglichen und die maximale Amplitude dieser Verschiebungen ist jeweils relativ klein.

Wie sich aus dem Vorhergehenden ergibt, ist die Anordnung keineswegs auf die besonders ins Auge gefaßten Anwendungs- und Ausführungsformen begrenzt.

Sie umfaßt vielmehr alle möglichen abgewandelten Ausführungsformen.

Insbesondere kann der starre Körper, der schwenkbar um die Achse Ygelagert ist wobei er sich parallel zu dicker A«hse verschieben kann und v/obei das schwimmende Kegelrad ausschließlich schwenkbar auf diesem Körper gelagert ist, eine Bauart »außerhalD« des Getriebes 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 K zur Aufnahme der sich drehenden Welle 1 ohne axiales Spiel und deserf beide Arme jeweils zwei seitliche Läger mit der Achse Y aufweisen würden zur dichten Umschließung mit axialem Spiel eines Teils der \btriebswelle 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 Kegelrad
nicht das Antriebskegelrad 2 mit im wesentlichen vertikaler Achse sein, sondern das angetriebene Kegelrad 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 Kegelrädern 2 und 6 gemeinsam wäre, gelagert wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kegelradgetriebe mit rechtwinkliger Winkelumlenkung mit einem ersten mit uiner Triebwelle verbundenen Kegelrad, das mit einem zweiten mit einer Abtriebswelle verbundenen Kegelrad kämmt, einem dritten beweglichen, mit dem ersten Kegelrad kämmenden, koaxial zum zweiten Kegelrad angeordneten Kegelrad und mit einem vierten beweglichen, mit dem zweiten und dritten Kegelrad kämmenden, koaxial zum ersten Kegelrad angeordneten Kegelrad, wobei das erste oder das zweite Kegelrad Spiei für Winkel- und/oder Querbewegungen zur jeweiligen Achse haben, dadurch gekennzeichnet, daß das spielbehaftete Kegelrad (2) ohne axiales Bewegungsspiel auf einem starren Körper (20) gelagert ist, der schwenkbar um die gemeinsame, senkrecht zu seiner Achse (x) verlaufende Achse (y) de« beiden Kegelräder (3,5), mit welchen das spielbehsfteie Kegelrad (2) kämmt, mi! axialem Bewegungsspiel längs der gemeinsamen Achse (y) gelagert ist.

2. Kegelradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (20) aus einem an einem Ende ein querverlaufendes Lager (2O2) aufweisenden Längszapfen (20i) besteht, das Axialkugellager (21,22) das spielbehaftete Kegelrad (2) schwenkbar um den Zapfen (20j) lagern und axial im Verhältnis zum Längszapfen festlegen und daß das Lager (2O2) schwenkbar um die gemeinsame Achse (y) mit axialem Bewegungsspiel längs der gemeinsamen Achse (y) gelagert ist

3. Kegelradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Li^er (2O2) auf einem Fortsatz (23) der Abtriebswelle (4) gelagert ist.

4. Kegelradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ein die Triebwelle ohne axiales Spiel lagerndes zentrales Lager und zwei mit diesem über Arme verbundene qucrverlaufende Lager aufweist, wobei das erste querverlaufcnde Lager auf der Abtriebswelle mit axialem Spiel und das zweite querverlaufende Lager auf einem verlängerten Forlsatz der Abiriebswellc mit axialem Spiel gelagert ist.