DE3411829A1

DE3411829A1 - Transmission

Info

Publication number: DE3411829A1
Application number: DE3411829A
Authority: DE
Inventors: James Clement Wellsville N.Y. Hambric
Original assignee: McGraw Edison Co
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1984-10-04
Also published as: FR2543636B1; JPS59219544A; IT8420305A0; FR2543636A1; CA1239882A; IT1237345B; CA1215859A; US4590820A

Description

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RAÜ& SCHNECK

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. DR. MANFRED RAU DIPL-PHYS. DR. HERBERT SCHNfCK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

VNR Io6984 Nürnberg, 28.o3.1984

S/St

McGraw-Edison Company, 17ol Golf Road Rolling Meadows,

ILL 60008/USA

Transmission

Die Erfindung betrifft eine Getriebe-Transmission im allgemeinen und insbesondere solche Transmissionen, bei welchen eine Mehrzahl zusammenwirkender Planetenräder eine Abtriebswelle antreiben.

Es ist bekannt, daß Materialermüdung als Hauptursache für Lagerfehler anzusehen ist. Die durchschnittliche Lebensdauer einer hinreichend großen Gruppe anscheinend identischer Lager wird häufig definiert durch die Zahl der Umdrehungen, welche 9o% dieser Lager ausführen bzw. überschreiten, bevor sich die ersten Ermüdungserscheinungen zeigen. Bei diesem Verfahren geht man von einer exakten Ausrichtung der beiden Teile eines Lagers aus, welche relativ zueinander rotieren. In allen praktischen Anwendungsfällen kann eine perfekt ausgerichtete Lagerung nicht erzielt werden. Da ein Teil des Lagers als fest relativ zu dem anderen angesehen werden kann, führt eine winkelrnäßige Fehlausrichtung zwischen den Teilen zu periodisch auftretenden Überlastbedingungen und einer damit einhergehenden Verminderung der Lebensdauer des Lagers. In vielen Drehgetrieben oder Redu«

D-8500 NÜRNBERG 91 POSTFACH 91 04 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 09 11 / 3 71 47 TELEX Oi / 23905 POSTSCHECK NBG. 1843 52-857

ziergetriebetransmissionen wird eine Welle an einem Ende mittels eines Lagers gelagert. Wenn die Welle nicht perfekt ausgerichtet ist, wird jedes Lager ungleich beaufschlagt. Trägt diese Welle eine angetriebene Komponente, wie z.B. ein Stirnrad, kann die auf diese Komponente aufgebrachte Last dazu führen, daß die Wellenachse periodisch ausgelenkt wird bzw. es tritt eine Fehlorientierung bezogen auf die Ausrichtung der beiden tragenden Lager auf. Je langer und dünner die Welle ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, daß dies auftritt. Auf diese Weise wird die Lebensdauer eines Lagers nicht nur durch Ungenauigkeiten in der Bearbeitung der Lagerteile selbst negativ beeinflußt, sondern auch durch die Ausrichtung des Lagergehäuses, des Fundaments, die Fehlausrichtung der rotierenden Teile und die Kräfte, welche auf die Lager durch die Vorrichtungen ausgeübt werden, welche drehbar mit den Komponenten verbunden sind, die vom Lager selbst getragen werden. Es wird geschätzt, daß die Lebensdauer eines Lagers um mehr als 2o% reduziert werden kann, wenn das Lager entsprechend der von einem Hersteller in seinen Spezifikationen angegebenen größten zulässigen Abweichung fehlorientiert ist.

Bei einem einfachen Planetengetriebe sind Planetenräder (in Verbundbauweise) in oder an einer festen Trägeranordnung angeordnet. Ein Sonnenrad im Inneren der Trägeranordnung treibt die Planetenräder und ein weiteres Sonnenrad wird seinerseits durch die Planetenräder angetrieben (d.h. es liegt eine sogenannte Sonnen-Sonnen-Übertragung vor). Zusätzlich zu der Sonnen-Sonnen-Übertragung ist die Planetenanordnung und die Differentialtransmission vorgesehen. In der Planetenräderanordnung ist die Achse der Sonnenräder fest und die Sonnenräder treiben einen drehbaren Zahnradring an, welcher mit der Abtriebswelle der Transmission verbunden ist. Bei einer Differentialtransmission sind die Planetenräder innerhalb eines sich drehenden Trägers angeordnet (d.h. die Planetenräder bilden ein Planetengetriebe ), wobei sich ein Ende jedes Planetenrades innerhalb

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eines festen Ringzahnrades dreht und wobei das andere Ende ein drehbares Ringzahnrad treibt, welches mit der Abtriebswelle der Transmission verbunden ist. Es ist somit klar, daß Fehler in der Ausrichtung hinsichtlich der Getriebeachsen und der Achsen der Lager dazu führen, daß eine ungleichmäßige Belastung auftritt. Dies führt nicht nur zu möglichen Ermüdungsfehlern, sondern auch zu einer übermäßigen Abnutzung, zu Vibrationen und Lärm. Vor allem aber kann eine derartige Fehlausrichtung sich in einem Leistungsverlust über der Transmission niederschlagen.

Es gibt verschiedene Versuche, dieses Problem zu lösen. Z.B. wird gemäß der US-PS 4 o92 878 eine schwimmende Lagerung vorgeschlagen. Gemäß der US-PS 3 583 252 wird eine Reihe von zusätzlichen Zwischenzahnrädern und Sonnenrädern verwendet, welche als Rollenlaufwerk ausgebildet sind. Gemäß der US-PS 4 237 wird ein "schwimmender Zwischenring" zur Verbesserung der Federwirkung eines Ölfilms verwendet, wodurch die Belastungsverteilung auf einen Satz von Planetenrädern bewirkt wird. Darüber hinaus wurde versucht, das Problem durch besondere Zahnradformen zu lösen, wie z.B. gemäß der US-PS 4 28o 376, 4 115 022, 3 331 217, 3 232 o75, 2 922 294, 2 687 o25 und 2 114 8o7. Weiterhin wurden flexible Kupplungen in der' US-PS 2 38o 113, 2 841 966 und 3 243 973 vorgeschlagen. Trotz allem

wurde bisher noch nicht eine universell zufriedenstellende

Lösung für dieses Fehlausrichtungsproblem gefunden. Es ist deshalb wichtig, eine einfache und neue Wege beschreitende praktische Lösung für dieses Konstruktionsproblem zu finden.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Drehenergie von einer Kraftmaschine mit einer ersten Welle auf eine durch eine zweite Welle über ein Stirnzahnrad angetriebene

Drehlast vorgesehen, wobei hierfür wenigstens drei verbundene Planetenzahnräder vorgesehen sind und die Drehbewegung an und von den Planetenzahnrädern mittels freischwingender Keilwellen erfolgt. Insbesondere weist jede Keilwelle ein Sonnenrad an einem Ende auf, welches mit den drei Verbundplanetenrädern zusammenwirkt. Das entgegengesetzte Ende von einer der Hohlwellen ist über ein Keilprofil mit der Abtriebswelle der Kraftmaschine verbunden. Die andere Hohlwelle ist über ein Keilprofil mit der Abtriebswelle der Transmission verbunden. Da ein Ende der Hohlwellen von den Verbundplanetenrädern getragen wird, verläuft der Wälzkreis des Sonnenrades an dieser Welle im wesentlichen tangential zu den Wälzkreisen der zugehörigen Planetenräder. Vorzugsweise sind die Sonnenräder und Planetenräder vollständig ballig ausgebildet und so gestaltet, daß sie ein hohes Kontaktverhältnis aufweisen, d.h. daß mindestens zwei Paare von Zähnen des Sonnenrades und der zugehörigen Planetenräder ständig in Kontakt stehen.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Übertragung von Rotationsenergie von einer Kraftmaschine mit einer Antriebswelle für einen Reduktionsgetriebezug mit drei Verbundplanetenrädern mit einer dritten Welle, Kupplungseinrichtungen an einem Ende dieser dritten Welle zur Ankupplung dieser dritten Welle an die Antriebswelle und einem ersten

Sonnenrad, welches am entgegengesetzten Ende der dritten Welle

gelagert ist und stirnseitig mit einem oder zwei Zahnrädern zusammenwirkt, welche durch die Verbundplanetenräder gebildet werden, wobei wenigstens entweder das erste Sonnenrad und/oder die ersten Planetenräder voll ballig eingreifen, und wobei das Sonnenradende der dritten Welle selbstzentrierend relativ zu den Planetenrädern ausgebildet ist.

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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ankupplung einer Kraftmaschine an einen Stirnradgetriebezug mit wenigstens drei im wesentlichen identischen verbundenen Stirnrädern, welche drehbar in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, umfassend eine Hohlwelle, Keileinrichtungen an einem Ende dieser Welle zur Drehankopplung dieser Welle an die Kraftmaschine, wobei die Keileinrichtungen eine Mehrzahl von Keilen umfassen, Stirnzahnradeinrichtungen, welche mit dem anderen Ende der Welle zur Herstellung einer Drehverbindung dieser Welle mit einem Ende der drei Stirnzahnräder zusammenwirken, wobei die Stirnzahnräder so ausgelegt sind, daß sie durch die drei Verbundstirnräder getragen werden und in diese eingreifen, und Olverteilungseinrichtungen, welche innerhalb der Welle untergebracht sind und zur Zuführung von Schmierflüssigkeit in das Innere der Welle und an die Außenflächen der Stirnzahnräder und Verbundstirnzahnräder dient.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Stirnzahnradeinrichtungen ein vollständig ballig ausgebildetes Stirnzahnrad, wobei dieses Stirnzahnrad und die Verbundstirnzahnräder voll unterschnitten ausgebildet ist.

Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß jedes Sonnenrad und jedes Planetenrad ein Kontaktverhältnis zwischen 2,2o und 2,56 aufweist, wobei wenigstens zwei Zahnpaare an jedem _ __ Sonnenrad und an jedem Planetenrad ständig in Kontakt miteinander stehen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Dabei zeigen

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Fig. 1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht einer epizyclischen Transmission, welche erfindungsgemäß ausgestaltet ist;

Fig. 2 und 3 vergrößerte Querschnittsansichten von der Seite der Transmission gemäß Fig. 1 gesehen längs der Linie 2-2 bzw. 3-3;

Fig. 4 eine vereinfachte Endansicht der Planetenräder und Sonnenräder gesehen längs der Linie 4-4 in Fig. 3; und

Fig. 5 ein Schaubild anderer Transmissionsanordnungen und der verschiedenen Reduktionsverhältnisse, welche durch die erfindungsgemäße Realisierung erzielt werden können.

Fig. 1 zeigt eine moderne epizyclische Transmission Io, welche verbunden mit einer Abtriebswelle einer Hochgeschwindigkeitsdampfturbine von dieser angetrieben werden kann. Dabei werden verschiedene Verhältnisse für die Planetenräder verwendet, um den Abtriebsgeschwindigkeitserfordernissen gerecht zu werden. Da eine Turbine vorzugsweise bei oder im Bereich einer Geschwindigkeit betrieben wird, welche deren optimalem Geschwindigkeitsverhältnis entspricht, wird die Abtriebsgeschwindigkeit der Transmission so ausgelegt, daß sie der von der Last geforderten Geschwindigkeit entspricht. Im Falle einer mit 2o ooo U/min laufenden Dampfturbine wurde der Prototyp einer Differentialtransmission Io entwickelt, der die Abtriebswelle 12 effektiv in einem Geschwindigkeitsbereich von 5oo bis 12oo U/min antreiben kann (siehe Fig. 5).

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a-

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend die Umgebung der erfindungsgemäßen Lösung zusammen mit den grundsätzlichen Bauteilen der Transmission Io beschrieben. Die Transmission Io ist in einem im wesentlichen zylindrischen, vertikal geteilten, zweiteiligen Gehäuse 14a und 14b untergebracht. Das innenseitige (oder turbinenendseitige) Gehäuseteil 14a ist im wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet. Das äußere Ende des inneren Gehäuseteils 14a ist an dem äußeren (oder lastseitigen) Gehäuseteil 14b angeflanscht. Eine ähnliche Flanschverbindung ist am innenseitigen Ende vorgesehen, um die Transmission Io an eine Kraftmaschine, z.B. eine Dampfturbine, anzuflanschen, welche die Transmission antreibt. Das äußere Gehäuseteil 14b trägt ein Abtriebswellenlager-Stützteil 2o, welches die Abtriebswelle 12 lagert. Das innere Gehäuseteil 14a ist mit zwei Befestigungsansätzen 22 versehen (wovon das rechte in Fig. 1 nicht zu sehen ist) ebenso wie mit einem axialen Führungsschuh 24. Dieses längsgeführte Lager mit festem Abtriebsende stellt eine gleichmäßige thermische Expansion des Transmissionsgehäuses von der angetriebenen Einrichtung weg sicher. Hierdurch wird gewährleistet, daß die angetriebene Einrichtung nicht unvorhersehbaren und möglicherweise Schädigungen hervorrufenden Spannungen ausgesetzt wird.

Die in dem zweiteiligen Transmissionsgehäuse 14a und 14b untergebrachten Bauteile werden nun nachfolgend beschrieben. Das

innere Gehäuseteil 14a weist einen integral ausgebildeten, . nach innen gerichteten Flansch 26 auf, welcher zur Befestigung der Antriebskomponenten der Transmission Io dient. Eine Mehrzahl von Bolzen 27 (siehe im Detail Fig. 3) wird verwendet, um ein scheibenartiges Trageteil 28 an dem Flansch 26 des inneren Gehäuseteils 14a zu befestigen. Die Mitte des Trageteils weist eine Ausnehmung 29 auf, durch welche eine freischwingende

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Antriebshohlwelle 3o greift. Die Freischwingeigenschaften der Antriebshohlwelle 3o werden später beschrieben. Die Antriebshohlwelle 3o weist an einem Ende (dem inneren Ende) eine Keilausbildung auf, um die Hohlwelle mit der Kraftmaschine zu verbinden. Das entgegengesetzte oder äußere Ende der Hohlwelle bildet ein Sonnenzahnrad 32. Das äußere oder hintere Ende des Trageteils 28 weist drei Stützen 34 für die zugehörigen Planetenräder 5o auf. Die Planetenräder werden später noch im einzelnen beschrieben.

Am inneren Ende der Transmission Io ist dargestellt, daß die Antriebshohlwelle 3o mit der Abtriebswelle 32 einer Kraftmaschine, wie. z.B. einer Dampfturbine, mittels einer Keilkupplung 84 verbunden ist. Die Kupplung 84 umfaßt einen Kragen 86 und einen Kragenhalter 88. Der Kragenhalter 88 hält den Kragen 86 am Ende der Abtriebswelle 82 fest.

Das vordere oder innere Ende des Trageteils 28 trägt eine Olverteilungsanordnung 38. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Olverteilungsanordnung 38 eine untere Kappe 4o und eine obere Kappe 42. Die obere Kappe 42 ist mit einer unter Druck stehenden Schmierflüssigkeits- oder Ölquelle 46 verbunden. Die untere Kappe 4o und die obere Kappe 42 sind mittels Bolzen 41 verbunden und weisen eine Reihe innerer Durchgänge 44 (vgl.

Fig. 3), durch welche Öl an die Öldüsen 36 geleitet wird,

welche am Trageteil 28 befestigt sind. Die Ölverteilungsdüsen (welche in Fig. 1 zur Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet sind) liefern Öl (siehe die entsprechenden Pfeile) in das Innere der revolvierenden Planetenräder 5o und in das Innere der Antriebshohlwelle 3o. Das sich (aufgrund der Zentrifugalkraft) längs der Innenwände (siehe Pfeil 48) der Planetenräder 5o ansammelnde Öl wird dann durch Öffnungen 51 geleitet, um die Lager an jedem Ende der Planetenräder zu schmieren.

Am äußeren oder hinteren Ende des Trageteils 28 sind drei doppelte Verbundplanetenräder 5o (von welchen in Fig. 1 eines nicht sichtbar ist) drehbar zwischen dem Trageteil und einer Abschlußplatte 52 gelagert, welche über Bolzen an dem Träger selbst befestigt ist. Die Endplatte 52 und das feste Trageteil bilden einen Träger für die drei Planetenräder 5o. Jedes Ende jedes Planetenrades 5o wird" durch Wälzlager 71F und 71R gelagert. Alle Drehlagerteile sollten zur Aufnahme hoher Oberflächendrucke geeignet sein. Als bevorzugtes Material wird VIMVAR-5o (doppeltvakuumgeschmolzener) Stahl verwendet, da dieser eine sehr hohe Lebensdauererwartung aufweist, was zu einer hohen Zuverlässigkeit führt. Die Lebensdauer von VIMVAR- (AISI) 931o Stahlzahnrädern dürfte wenigstens 5o mal so hoch als die solcher aus herkömmlichen luftgeschmolzenem Stahl sein. Das innere Ende jedes Planetenrades 5o greift in das Sonnenrad 32 an der Antriebswelle 3o an. Das äußere Ende jedes Planetenrades 5o greift an einem Abtriebssonnenrad 56 am Ende einer Abtriebshohlwelle 54 an, welche mit der Abtriebswelle 12 verbunden ist. Die Abtriebswelle 12 ist seblstverständlich drehbar innerhalb des Abtriebswellenlagers 2o gelagert.

Wie in Fig. 2 dargestellt, trägt die Lagerfläche (welche einen Teil der Welle 12 bildet) eine Mehrzahl von Rollenlagerelementen 58 an deren inneren Ende und einen Satz von Doppelkugellagern am äußeren Ende. Zwei Feststelleinrichtungen 64F und 64R halten den inneren Laufring jedes Lagers relativ zur Abtriebswelle 12 fest. Ein Abstandselement 66 positioniert die Lager axial. Die vorderen Lager 58 sind relativ zu dem Transmissionsgehäuseteil 14b durch Sprengringe 68 festgelegt, während die hinteren Kugellager 6o relativ zu dem Gehäuse durch eine Kombination einer Verschlußkappe und einer Öldichtung 7o fixiert sind, welche ihrerseits mit dem Transmissionsgehäuse über Bolzen 72 verbunden ist. Ebenso wie bei der Antriebshohlwelle 3o

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ist die Abtriebshohlwelle 54 mit der Abtriebswelle 12 durch eine Keilkupplung 74 verbunden. Diese Kupplung umfaßt einen Kupplungskragen 76, welcher zwischen dem Keilende der Abtriebshohlwelle 54 angeordnet ist und an der Innenseite einer Gegensenkbohrung 78 an der Innenseite der Abtriebswelle 12 verkeilt ist. Eine durch einen Sprengring 52 festgelegte Haltemanschette 8o hält den Kupplungskragen relativ zu der Abtriebswelle 12 fest.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß die Hohlwellen 3o bzw. 5o mit der Transmission Io ausschließlich durch die Zähne der Sonnenräder 32 und 56 und die Keilkupplungen 84 und 74 in Verbindung stehen. Da die Planetenräder 5o innerhalb des durch das feste Trageteil 28 und die Abschlußplatte 52 gebildeten Trägers rotieren, verläuft die Umlaufbewegung des das Sonnenrad aufweisenden Endes jeder Hohlwelle auf einer geschlossenen Bahn, welche durch die Mittelpunkte 55 der Sonnenräder 5o und die in Eingriff stehenden Zähne der Zahnräder festgelegt ist (vgl. Fig. 4). Da das Keilende jeder Hohlwelle 3o und 54 mit der Abtriebswelle 82 der Kraftmaschine oder dem inneren Ende der Abtriebswelle 12 der Transmission Io verbunden ist, ist dementsprechend die radiale Position des Keilendes jeder Hohlwelle durch die Exzentrizität der Achsen der Turbinenabtriebswelle oder der Transmissionsabtriebswelle festgelegt. Anders gesagt können die beiden Hohlwellen 3o und 54 als "radial freischwingend" relativ zu den drei Sonnenrädern 5o bezeichnet werden und als "axial freischwingend" relativ zur Abtriebswelle 82 der Kraftmaschine oder der Abtriebswelle 12 der Transmission lo.

Nachfolgend wird das Schmiersystem für die beiden schwingenden Hohlwellen 3o und 54 unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erklärt.

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Wie bereits beschrieben,trägt und positioniert der feste Träger 38 an seinem inneren Ende eine Kappe 4o und an seinem äußeren Ende drei Lagerstützen 34 für die inneren Planetenräderlager 71F, Weiterhin wurde bereits beschrieben, daß jedes Planetenrad 5o an jedem Ende durch Wälzlager 71F und 71R getragen wird, welche an jedem Ende des Trägers gehalten werden, und daß jedes der Enden jedes der Verbundplanetenräder 5o mit einem der Sonnenräder 32 und 56 in Eingriff steht, und zwar an den Enden der beiden Hohlwellen 3o und 54. Dementsprechend müssen Einrichtungen vorgesehen sein, um die beiden Sonnenräder und die zugehörigen Keilkupplungen 84 und 74 zu schmieren. Durch das Schmieren der Keilkupplungen wird ein Fressen der Keile vermieden. Zu diesem Zweck ist eine Olverteilungseinrichtung loo vorgesehen. Die Olverteilungseinrichtung loo ist innerhalb des "Trägers" angeordnet und steht in Verbindung (über einen Hohldübel Io2) mit der Olverteilungseinrichtung 38, welche an dem vorderen Ende des Trageteils 28 mit Bolzen befestigt ist.

Eine Mehrzahl von Düsen Io4 läßt Öl aus der Einrichtung loo auf die Zähne der Sonnenräder 32 und 56 austreten. Da das Eingangssonnenrad 32 mit bis zu Io mal höherer Geschwindigkeit (vgl. Fig. 5) als das Ausgangssonnenrad 56 rotiert, ist ein Öldamm 112 vorgesehen, um das von den-Düsen abgegebene Öl auf den Bereich um das Sonnenrad 5o zu beschränken. Ein seitlich angeordneter Kanal Io6 in der Einrichtung leitet Öl zu zwei einander gegenüber angeordneten Düsen Io8, durch welche dieses in das Innere der beiden Hohlwellen 3o und 54 und zum entgegengesetzten Ende der Wellen austritt. Der Öldamm 112 stellt auch eine hervorstehende Fläche dar, durch welche die Einrichtung loo innerhalb des Trägers gelagert wird,und hält das Sonnen-

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rad 32 innerhalb des "Trägers", wenn die Transmission von der Kraftmaschine abgekoppelt wird.

In Fig. 3 ist in dem sonnenradseitigen Ende jeder Hohlwelle 3o und 54 eine zentrale Öffnung Ho und 111 vorgesehen, welche mit den Ölzuführdüsen Io8 der Einrichtung loo fluchtet. Wenn das Öl in das Innere der Hohlwellen 3o und 54 eintritt und sobald die Hohlwellen in Rotation versetzt werden, entwickelt sich längs der Innenseite der Hohlwellen aufgrund der Zentrifugalkraft ein Ölfilm. Die Maximaldicke des sich entwickelnden Ölfilms wird teilweise durch eine Mehrzahl von Öffnungen am sonnenradseitigen Ende jeder Hohlwelle gesteuert. Diese Öffnungen dienen der "Belüftung" der Wellen und erleichtern den Ölabfluß, wenn die Welle entfernt wird. Bei der Abtriebshohlwelle 54 ist eine getrennte Einlage 116 vorgesehen, welche im Inneren der Hohlwelle ruht. Diese Einlage 116 bildet eine Öffnung 111 aus, durch welche das Öl in das Innere der Welle eintritt und Öffnungen 114 zur Steuerung der maximalen Dicke des Ölfilms sind darin ausgebildet: Die Einlage 116 wird vorzugsweise in die Abtriebshohlwelle 54 eingepreßt. Das innere Ende bzw. Keilende der Antriebshohlwelle 3o ist mit einer armsternartigen Einlage 118 versehen. Diese Einlage 118 wird verwendet, um eine oder mehrere Beilegescheiben 12o aufzunehmen und Öl dem Kupplungskeil zuzuführen. Die Beilegescheiben 12o werden verwendet, um die axiale Position der Antriebshohlwelle 3o - — zwischen der Antriebswelle 82 und dem radialen Ansatz der Einrichtung loo festzulegen. Dies bedeutet, daß der Abstand zwischen der Kupplungs-Feststellmanschette 88 und der Antriebshohlwelle 82 einerseits und der Abtriebshohlwelle und dem radialen Ansatz der Einrichtung loo andererseits durch Verwendung der Beilegescheiben 12o, welche durch die Einlage 118 getragen werden, eingestellt werden kann. Darüber hinaus gestatten diese Beilegescheiben eine gute Ausrichtung der Sonnenrad-

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At-

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zahnung und der axialen Schwingung der Antriebshohlwelle 3o und der Öffnung zwischen dem radialen Ansatz der Einrichtung loo.

Bei der Abtriebswelle 54 wird der axiale Abstand der Abtriebshohlwelle relativ zu der Abtriebswelle 12 mittels einer Stirnfläche 122 und einer Beilegescheibe 132 eingestellt, welche im Verbindungsbereich zwischen dem äußeren Ende der Abtriebshohlwelle und dem inneren Ende der Abtriebswelle 12 angeordnet ist. Diese Stirnfläche 122 ist mit einer Mehrzahl von Präzisionsdüsenlöchern 124 zur Dosierung von Öl aus dem Inneren der Abtriebshohlwelle 54 zur Abtriebskupplung 74 versehen. Diese Stirnfläche 122 trägt darüber hinaus zwei O-Ringe 13o, um eine Öldichtung zwischen der Innenfläche der Abtriebshohlwelle 54 und der Abtriebskupplung 74 herzustellen. Diese O-Ringe 13o bewirken, daß der Ölfilm bzw. die Ölschicht, welche sich im Inneren der Abtriebshohlwelle ausbilden, durch die Öffnungen 124 in der Stirnfläche 122 zu Düsen 138 in der Abtriebswelle 54 fließen. Die effektive Länge der Abtriebshohlwelle 54 und der Abtriebswelle 12 zusammen kann durch das Einfügen von Beilegescheiben 132 zwischen der Stirnfläche 122 und einer Schulter 134, welche innerhalb der Bohrung 78 der Abtriebswelle 12 ausgebildet ist, eingestellt werden. Wenn das Öl die Ölverteilungsstirnflache 122 verläßt und über den Keil hinausfließt, welcher durch die Abtriebshohlwelle 54 und das innere Ende der Abtriebswelle 12 gebildet ist, kann es frei in die Wälzlager 58 fließen. Weitere Ölöffnungen 136 sind an dem äußeren Ende der Bohrung 78, welche innerhalb der Abtriebswelle 12 ausgebildet ist, vorgesehen. Durch diese Öffnungen 136 versorgte Ölverteilungsdüsen 138 verteilen Öl an die Kugellager 6o. Das aus den Kugellagern ausfließende Öl fließt durch die Kanäle 14o, welche im Endbereich des Transmissionsgehäuseteils 14b ausgebildet sind.

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Aus dem Vorstehenden wird bereits deutlich, daß im Rahmen der Erfindung verschiedene Modifikationen möglich sind. Z.B. kann über die Verwendung einer Keilhohlwelle und einer einfachen epizyclischen Transmission der erfinderische Grundgedanke auch für eine Hohlwelle mit Gleitlager oder kompliziertere Getriebetransmissionen verwendet werden. Weiterhin kann statt einer Ölverteilung innerhalb der Hohlwelle in Richtung auf ein Ende der Hohlwelle zu eine solche vorgenommen werden, bei welcher die Verteilung in zwei Richtungen erfolgt.

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Claims

RAU & SCHNECf

PATENTANWÄLTE

DlPL-ING. DR. MANFRED RAU DIPL.-PHYS. DR. HERBERT SCHNECK ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN ΡΑΤΕΝΤΑΛ

VNR Io6984 Nürnberg, 28.o3.1984

S/St

McGraw-Edison Company, 17ol Golf Road Rolling Meadows,

ILL 60008/USA

Ansprüche

lJ Vorrichtung zur Übertragung von Drehenergie von einer Kraftmaschine mit einer ersten Welle (82) auf eine von einer zweiten Welle (12) angetriebene Drehlast, gekennzeichnet durch eine dritte Welle (3o), welche koaxial zwischen der ersten und zweiten Welle angeordnet ist, einen Stlrnzahnradgetriebezug mit wenigstens drei Verbundplanetenrädern (5o) zum Drehantrieb der zweiten Welle, wovon jedes Planetenrad ein erstes Reduktionsrad und ein erstes Reduktionsritzel bilden, wobei die ersten Reduktionsritzel in Drehverbindung mit der zweiten Welle stehen, ein erstes Stirnzahnrad (32), welches individuell in die ersten Reduktionszahnräder eingreift, und zwar an einem Ende der dritten Welle, und Kupplungseinrichtungen (84) zur Ankupplung des entgegengesetzten Endes der dritten Welle an die erste Welle, wobei der Wälzkreis des ersten Stirnzahnrades im wesentlichen tangential zu den Wälzkreisen der ersten Reduktionszahnräder verläuft.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Stirnzahnradgetriebezug umfassend eine vierte Welle (54), welche koaxial zwischen der dritten Welle (3o) und der zweiten Welle (12) angeordnet ist, ein zweites Stirnzahnrad (56), welches einzeln mit den ersten Reduktionsritzeln zusammenwirkt, welche durch die Planetenräder gebildet werden, und zwar an

j dem einen Ende der vierten Welle, und Einrichtungen (74, 76, 8o) j zur Ankopplung des entgegengesetzten Endes der vierten Welle

an die zweite Welle, wobei der Wälzkreis des zweiten Stirnzahnrads im wesentlichen tangential zu den Wälzkreisen der ersten Reduktionsritzel verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Welle im wesentlichen hohl und mit Öffnungen an ihren beiden Enden ausgebildet ist, wobei der Stirnzahnradgetriebezug umfaßt einen Träger (28, 52) zur drehbaren Abstützung der Planetenräder im wesentlichen äquidistant von der Achse der ersten Welle und der zweiten Welle, Olverteilungseinrichtungen (38) zur Herbeiführung von Schmierflüssigkeit zu den Sonnenrädern und zu den ersten und zweiten Stirnrädern, wobei die

Olverteilungseinrichtungen eine Verteilerdüse (49) umfassen, welche zwischen dem ersten Stirnzahnrad und dem zweiten Stirnzahnrad angeordnet ist und Schmierflüssigkeit in das Innere der dritten Welle abgibt, wobei die.Kupplungseinrichtungen zur Ankupplung des entgegengesetzten Endes der dritten Welle an die erste Welle Schmierflüssigkeit durch das Innere der dritten Welle erhält.
4. Vorrichtung zur Übertragung von Drehenergie von einer Kraftmaschine mit einer Antriebswelle auf einen Reduktionsgetriebezug mit drei Verbundplanetenrädern (5o) umfassend eine dritte Welle (3o), Kupplungseinrichtungen (84) an einem Ende der dritten Welle zur Ankupplung dieser dritten Welle an die Antriebswelle und ein erstes Sonnenrad (32) an dem entgegengesetzten

Ende der dritten Welle, wobei dieses erste Sonnenrad stirnseitig mit einem von zwei Zahnrädern in Eingriff steht, welche durch jedes der Verbundplanetenräder gebildet werden, wobei wenigstens eines der ersten Sonnenräder und Planetenräder vollständig ballig eingreifend ausgebildet ist, wobei das Sonnenrad der dritten Welle relativ zu den Planetenrädern selbstzentrierend ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduktionsgetriebezug umfaßt, eine Abtriebswelle (54), ein zweites Sonnenrad (56), welches an einem Ende der Abtriebswelle angetrieben ist und stirnseitig mit einem der beiden Zahnräder in Eingriff steht, welche durch die Verbundplanetenräder gebildet werden, Trageeinrichtungen (2o) im Bereich des entgegengesetzten Endes der Abtriebswelle zur drehbaren Abstützung der Abtriebswelle, wobei jedes der Sonnenräder selbstzentrierend relativ zu den Planetenrädern ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Sonnenräder und Planetenräder ein Kontaktverhältnis zwischen 2,2o und 2,56 aufweist, wobei wenigstens zwei Zahnradzähne der Sonnenräder bzw. Planetenräder im wesentlichen ständig bei allen Rädern miteinander in Kontakt stehen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Welle im wesentlichen hohl ausgebildet ist, wobei jedes der Sonnenräder und Planetenräder Zähne aufweist, welche mit einer Aussparung versehen sind, und wobei Kupplungseinrichtungen umfassend einen Kragen (76) vorgesehen sind, der lösbar mit der Antriebswelle verbindbar.ist und welcher eine Keilverbindung mit einem Ende der dritten Welle

aufweist, wobei weiterhin Ölversdrgungseinrichtungen (38) zum Heranführen von Schmierflüssigkeit zum Inneren der dritten Welle und zu den äußeren Oberflächen der ersten Sonnenräder vorgesehen sind ebenso wie interne Einrichtungen (118) innerhalb dex* dritten Welle zur Verteilung der Schmierflüssigkeit vom entgegengesetzten Ende der dritten Welle zu der Kupplungseinrichtung.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reduziergetriebezug einen Anschlag (loo) aufweist, der am entgegengesetzten Ende .der dritten Welle angeordnet ist, wobei der axialer Abstand zwischen diesem Anschlag und der Antriebswelle im wesentlichen dem axialen Raum zwischen den entsprechenden Enden des ersten Sonnenrades und dem Keilende der dritten Welle entspricht, wobei die dritte Welle axial zwischen der Antriebswelle und diesem Anschlag schwingt, und wobei dieser Anschlag eine Öldüse (lo8) trägt, welche in Verbindung mit den ÖlzufUhreinrichtungen steht, und wobei die Öffnung an diesem entgegengesetzten Ende der dritten Welle in der Regel mit der Öldüse verbunden ist.
9. Vorrichtung zur Ankupplung einer Kraftmaschine an einen Stirnzahnradgetriebezug mit wenigstens drei im wesentlichen identischen Verbundstirnzahnrädern, welche drehbar in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine hohle Welle (3o), Keileinrichtungen an einem Ende der Welle zur drehbaren Ankupplung der Welle an eine Kraftmaschine, wobei die Keileinrichtungen eine Mehrzahl von Keile umfassen, Stirnzahnradeinrichtungen (32), welche mit dem anderen Ende der Welle zur drehbaren Ankupplung der Welle an ein Ende von jedem der drei Verbundstirnräder (5o) dienen, wobei die Stirnzahnradeinrichtungen (32) so ausgebildet sind, daß sie mit den drei Verbundstirnzahnrädern in Eingriff stehen und von diesen getragen werden, Ölverteileinrichtungen (38) zur Heranführung von Schmierflüssigkeit in das Innere der Welle und an die Außenflächen der Stirnzahnradeinrichtungen und der Verbundstirnzahnräder.
10. Vorrichtung nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnzahnradeinrichtungen (32) ein Zahnrad mit einer Balligverzahnung umfassen, wobei die Stirnzahnräder und die Verbundstirnzahnräder voll unterschnitten sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Getriebezug einen Träger umfaßt, und daß die drei Verbundplanetenräder oder Stirnzahnräder (5o) drehbar innerhalb des Trägers so angeordnet sind, daß sie frei um das Sonnenrad oder Stirnrad (32) drehbar sind, wobei das Sonnenrad oder Stirnrad (5o) als Planetenrad fungiert.

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