DE3629867C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zahnradgetriebe für Luft­ fahrzeuge mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Es ist in der Luftfahrttechnik bekannt - z.B. US-PS 21 80 599 -, eine Propeller- oder Rotorwelle über ein Sammelgetriebe von zwei separaten Triebwerken aus anzutreiben.

Der Zweck dieser Ausbildung besteht darin, die Hälfte der Schubleistung des Propellers bzw. Rotors bei Ausfall eines der Triebwerke aufrechtzuerhalten, so daß der Flug fortgesetzt werden kann.

Der Nachteil dieser bekannten Getriebeausbildungen besteht darin, daß bei Beschädigung bestimmter Getriebe­ teile, z.B. Bruch oder Undichtwerden des Getriebegehäu­ ses mit entsprechendem Schmiermittelverlust, Beschädi­ gungen gemeinsamer Lager oder auf gemeinsamer Abtriebs­ welle befindlicher Zahnräder, beide Übertragungsstränge, die im Getriebe über bestimmte Bauteile in der Funktion oder konstruktiv vereinigt sind, ausfallen und damit eine wirkliche Zweimotorensicherheit nicht gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zahnrad­ getriebe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem sichergestellt ist, daß bei jeder denkbaren Störungsart eines Getriebes wenigstens ein Antriebs­ strang zwischen einem der Triebwerke und dem Propeller bzw. Rotor voll funktionstüchtig erhalten bleibt.

Ausgehend von einem Zahnradgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäß vorgenommene Trennung derart, daß jeweils ein Einzelgetriebe zumindest im Bereich der Ausgangswelle in ein in sich geschlossenes Gehäuse aufgenommen ist, wird erreicht, daß eine Störung in dem einen Einzelgetriebe auf das jeweils andere Einzelgetriebe keinen Einfluß hat. Da eingangsseitig an jedes Einzelgetriebe ein Triebwerk angeschlossen ist, wird der Grundgedanke der Erfindung nicht dadurch gestört, daß zu diesem Triebwerk hin das jeweils zugehörige Einzelgetriebe hinsichtlich seines separaten Gehäuses irgendwie in dasjenige des zugehörigen Trieb­ werkes übergeht. Ein Schaden des Triebwerkes wie des Getriebes wird dadurch jeweils vom anderen Antriebs­ strang entfernt gehalten. In bevorzugter Ausführung sind die Einzelgetriebe jedoch aus baulichen Gründen mit einem jeweils in sich abgeschlossenen Gehäuse auch eingangsseitig abgeschlossen, d.h. die Triebwerks­ welle, die vom Triebwerk zu dem zugehörigen Einzelge­ triebe führt, bildet für dessen Getriebegehäuse eine Eintrittswelle. Um auch solche Getriebefehler von dem Restantrieb abzukoppeln, die nicht durch ihre Zerstörung eine solche Abkupplung selbst bedingen, kann jeweils ausgangsseitig der Einzelgetriebe ein Freilauf vorgesehen sein. Auf diese Weise wird verhin­ dert, daß der verbleibende Antriebsstrang den gestörten Antriebsstrang mitantreiben muß.

Es wird demnach durch die räumliche bzw. konstruktive Trennung der Getriebeeinrichtung in zwei Einzelgehäuse mit darin befindlichen Zahnrad- und Lagersystemen sichergestellt, daß bei einer Getriebestörung eines der beiden Einzelgetriebe das jeweils andere voll funktionsfähig bleibt.

Bezüglich der gemeinsamen Abtriebswelle wird dabei vorzugsweise so vorgegangen, daß das dem Propeller bzw. Rotor zunächstgelegene Einzel­ getriebe einen Wellendurchgang - vorzugsweise in Form eines ab­ gedichteten, rohrartigen Wellentunnels - aufweist, insbesondere dergestalt, daß die Ausgangswelle des dem Propeller zunächst ge­ legenen Getriebes als Hohlwelle ausgeführt ist, durch welche die Welle des zweiten Getriebes - vorzugsweise koaxial - hindurch­ laufend angeordnet ist.

Auf diese Weise sind nicht nur die Funktionen der beiden An­ triebswellen, sondern auch die der Abtriebswellen vollständig voneinander unabhängig und getrennt. Dies wird insbesondere auch dadurch erreicht, daß die Traglager der Hohlwelle des dem Propeller zunächst gelegenen Getriebes nur nach außen zum Ge­ triebegehäuse hin und nicht nach innen zur hindurchlaufenden Zahnradwelle des zweiten Einzelgetriebes hin angeordnet sind.

In einer konstruktiv besonders einfachen, bevorzugten Ausführung können die beiden Einzelgetriebe jedoch auch eine gemeinsame - vorzugsweise festigkeitsmäßig überdimensionierte - Abtriebs­ welle aufweisen, wodurch bei einem Zahnradbruch immer noch ei­ ne hohe Ausfallsicherheit für wenigstens einen Kraftübertragungs­ strang erhalten bleibt.

Weitere Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus Unteran­ sprüchen im Zusammenhang mit den in der Zeichnung wiederge­ gebenen Ausführungsbeispielen, auf die besonders Bezug genommen wird und deren nachfolgende Beschreibung die Erfindung näher erläutern. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform des Getriebes mit getrennten, koaxialen Abtriebswellen im Längsschnitt;

Fig. 2 eine weitere Ausführung mit gemeinsamer Abtriebs­ welle im Längsschnitt und einigen Teilen, wie Zahnräder und Propellernabe, in Seitenansicht;

Fig. 3 eine Ausführung mit direkt hinter dem Propeller an­ geordneten Freiläufen, überwiegend im Längsschnitt;

Fig. 4 eine weitere Ausführung mit separaten Freilaufkon­ struktionen und gemeinsamer Abtriebswelle;

Fig. 5 eine Getriebeausführung gemäß Fig. 1 mit zusätz­ lichen Winkelgetrieben für den Antrieb eines Hub­ schrauber-Rotors;

Fig. 6 eine schematische Gesamtdarstellung der Antriebs­ anlage mit Kraftübertragung von zwei Triebwerken auf einen zentralen Propeller;

Das in Fig. 1 schematisch wiedergegebene Getriebe besteht aus zwei getrennten Einzelgetrieben, welche von zwei ebenfalls ge­ trennten Gehäusen 1 und 2 umgeben sind. Jedes Einzelgetriebe weist ein treibendes, mit der Antriebswelle 3 a bzw. 4 a verbunde­ nes Zahnrad 3 bzw. 4 und ein getriebenes, mit der Abtriebswelle verbundenes Zahnrad 5 bzw. 6 auf. Um Raum und Gewicht zu spa­ ren, befinden sich die Freiläufe 7 und 8 für jedes Einzelgetriebe innerhalb der abtriebsseitigen Zahnradkörper 5 und 6. Die Zahn­ rad/Freilauf-Einheit 5/8 ist mit der zentralen Welle 9 und die Zahnrad/Freilauf-Einheit 6/7 mit der Hohlwelle 10 verbunden.

Die beiden Getriebeabtriebswellen 9 und 10 werden erst an der Propellerwelle 11 mittels der Zahnkupplung 12 und der Zahnkupp­ lung 13 zu einer Welleneinheit vereinigt. Die Zahnkupplungen sind vorzugsweise leicht ballig - und damit geringfügig gelen­ kig - ausgebildet, um Fluchtungenauigkeiten der Abtriebswellen gegenüber der Propellerwelle - z.B. bei einer Lagerstörung - auszugleichen. Die Propellerwelle 11 weist eine eigene Lagerung 14 auf, welche durch weitere zum Propeller hin angeordnete La­ gereinheiten (nicht dargestellt) ergänzt werden können.

Die beschriebene Konstruktion gemäß Fig. 1 stellt das Grundprin­ zip des Erfindungsgedankens mit zwei zu einer Einheit verbunde­ nen Einzelgetrieben dar, welche so ausgelegt sind, daß das dem Propeller bzw. Rotor zunächst gelegene Einzelgetriebe einen freien Wellendurchgang 15 aufweist, durch den die Ausgangswelle 9 des zweiten Einzelgetriebes koaxial hindurchläuft. Dabei ist der freie Wellendurchgang vorzugsweise in Form eines rohrartigen Wellen­ tunnels ausgeführt.

Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Ausfall eines beliebigen Getriebeteils (Gehäusebruch mit Schmierstoffverlust, Zahnrad­ bruch, Lagerschaden, Wellenbruch) das jeweils andere Einzelge­ triebe von der Störung nicht beeinflußt wird und die volle Funktionstüchtigkeit beibehält.

Um die Propellerdrehung bei einer Getriebestörung nicht zu be­ hindern, sind die Freiläufe 7 und 8 jeweils zwischen dem letzten Zahnrad 5 bzw. 6 und der jeweils abtreibenden Welle 9 bzw. 10 angeordnet, welche alternativ auch durch selbsttätige Kupplungen ersetzt werden können. Will man zusätzlich noch die kaum denk­ bare Störung eines nicht öffnenden Freilaufs absichern, so könnte man jeweils zwischen den treibenden Wellen 3 a und 4 a und den mit ihnen verbundenen Triebwerken einen weiteren Freilauf oder eine weitere Kupplung vorsehen.

Beide Einzelgetriebe sind bei dieser Ausführung auf einem Rah­ menfundament 16 zu einer Gesamteinheit verbunden, auf welchem auch die Propellerwelle 11 gelagert ist. Die Verbindung der Ge­ triebe kann alternativ auch durch andere Verbindungskörper, wie Flanschkörper oder Zwischengehäuse, vorgenommen werden. Durch den zwischen den beiden Getriebegehäusen 1 und 2 vorgesehenen Zwischenraum 17 - der auch schmaler bzw. kleiner ausgeführt sein kann als gezeichnet - wird sichergestellt, daß bei einem Ge­ häusebruch die zweite Getriebeeinheit nicht in Mitleidenschaft ge­ zogen wird. Dieser Zwischenraum kann zusätzlich mit einer stoß- oder schlagabsorbierenden Masse zum Schutze der Gehäusewan­ dungen, insbesondere in elastischer oder plastischer Konsistenz, ganz oder teil weise ausgefüllt sein.

Die Gesamtauslegung der Ausbildung gemäß Fig. 1 ermöglicht ei­ ne Verringerung des Gesamtgewichtes dadurch, daß die beiden Einzelgetriebegehäuse 1 und 2 aus jeweils zwei tiefgezogenen Me­ tallblechschalen zusammengesetzt werden. Dabei würde die Tei­ lungsebene vorzugsweise in radialer Richtung zur Abtriebswelle verlaufen.

In Fig. 2 weisen - zur weiteren Vereinfachung der Konstruktion - die Einzelgetriebe eine gemeinsame Abtriebswelle 20 auf. Um ge­ trennte Schmiersysteme zu gewährleisten, ist die Welle am Ver­ bindungsgehäuse 21 an den Dichtstellen 22 und 22 a gegen Schmiermitteldurchtritt mittels Dichtungen doppelt abgesichert.

Auch bei dieser Ausführung befinden sich die Freiläufe 23 und 23 a innerhalb der Zahnradkörper. Die Gehäuse 24 und 24 a der Einzelgetriebe sind hier durch ein mit einem Hohlraum 25 oder einer Einschnürung versehenen Zwischengehäuse 21 a bzw. 21 fest miteinander verbunden. Alternativ können an dieser Verbindungs­ stelle auch Flansch-Zwischenkörper oder ein gemeinsames Rahmen­ fundament Verwendung finden, die die Ausrichtfunktion für Lager gemeinsamer Drehteile sicherstellen.

Die mittels Wellengelenk leicht abgewinkelt angeordneten Antriebs­ wellen 26 und 26 a können auch bei allen anderen Ausführungen vorgesehen werden. Alternativ sind die Zahnräder leicht kegelig ausgeführt (nicht dargestellt) und ermöglichen damit ebenfalls eine Abwinkelung der Antriebswellen, um diese der jeweiligen Triebwerksposition anzupassen.

In Fig. 3 ist eine Ausführung der Erfindung dargestellt, bei welcher die Freiläufe 30 und 31 zwischen Propeller 32 und Getrie­ be und damit außerhalb der Getriebegehäuse angeordnet sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich hinter den Freiläufen nur noch die Propellerwelle befindet, was die Sicherheit weiter er­ höht. Gleichzeitig wird die doppelte Propellerlagerung 33 und 34 mit dem Freilaufgehäuse integriert, so daß für die Lagerung Ge­ wicht eingespart wird. Außerdem müssen die Freiläufe, die ge­ wöhnlich keinem nennenswerten Verschleiß unterliegen, nicht zwangsläufig bei einem Getriebeaustausch mit ausgebaut werden.

Fig. 4 zeigt lediglich eine zur Ausführung gemäß Fig. 2 alter­ native Anordnung der Freiläufe 50 und 51, die getrennt von den Zahnradkörpern 53 und 54 angeordnet sind und gleichzeitig die Zahnkupplung 55 bzw. 55 a für die Verbindung mit der Abtriebs­ welle 56 aufweisen. Auf diese Weise können die Freiläufe im Ra­ dius größer ausgelegt werden und weisen damit ein geringeres Gewicht und eine geringere Breite auf.

Fig. 5 zeigt eine Alternative zu Fig. 1, die für den Antrieb von Hubschraubern geeignet ist.

Bei dieser Ausführung sind an den Antriebswellen 60 und 60 a Kegelrad-Winkelgetriebe 61 und 61 a vorgeschaltet, so daß die An­ triebswellen 60 und 60 a auf die Wellen 62 und 62 a im rechten Winkel umgelenkt werden und auf diese Weise die Verbindung zu den Triebwerken herstellen.

Der vertikal stehende Rotormast 63 für den Hubschrauber-Rotor kann oberhalb des Getriebes noch zusätzlich gelagert sein. Die Funktionsweise und der Aufbau des Getriebes sind ansonsten den­ jenigen des Beispieles gemäß Fig. 1 vergleichbar und bieten eine Zweimotorensicherheit für Hubschrauber und Einbeziehung des Ge­ triebes, bei welcher jedes beliebige Getriebeteil ausfallen kann, ohne daß der zweite Kraftübertragungsstrang des Getriebes in Mit­ leidenschaft gezogen wird.

Fig. 6 zeigt den schematischen Aufbau der An­ triebsanlage für einen Propeller. Es wird vor al­ lem die Einbaukonzeption in ein Flugzeug mit einachsigem Heck- Schubantrieb dargestellt, bei welchem sich die Propeller in gewis­ sem Abstand von dem Getriebe am Heck des Flugzeuges befindet. Alternativ zu der Darstellung können die Wellen in bekannter Wei­ se mit Gelenken hinter den Getrieben und vor dem jeweiligen Propeller ausgerüstet werden, um Ungenauigkeiten in der Wellen­ flucht auszugleichen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei Flugzeugen mit zwei Triebwerken - es könnten grundsätzlich auch noch mehr sein -, welche auf einen Propeller in einer Schub- oder Zugachse arbeiten, jedes bewegliche und nicht bewegliche Getriebeteil ausfallen kann, ohne den zweiten Antriebsstrang in Mitleidenschaft zu ziehen. Zweimotorige Flugzeuge mit zentralem Schub- oder Zugpropeller in der Flugzeuglängsachse erhalten da­ mit bezüglich des Getriebes eine Ausfallsicherheit im Flugbe­ trieb, wie sie in der Vergangenheit nicht erreicht werden konnte.

Claims (21)

1. Zahnradgetriebe für den Antrieb eines Luft­ fahrzeug-Propellers oder eines Hubschrauber-Rotors durch zwei Triebwerke, welches zwei achsversetzte Triebwerkswellen und eine Abtriebswelle als Propeller- oder Rotorwelle aufweist, wobei jede der Triebwerks­ wellen über ein räumlich separates Einzelgetriebe mit der Abtriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Getriebe (3, 5 bzw. 4, 6) ein in sich geschlossenes Gehäuse (1 bzw. 2; 24 bzw. 24 a) vorgesehen ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Gehäuse (1 bzw. 2; 24 bzw. 24 a) das aufgenommene Einzelgetriebe (3, 5 bzw. 4, 6) auch gegenüber dem jeweils zugehörigen Triebwerk abschließt, dessen Triebwerkswelle als Eingangswelle durch die Gehäusewandung geführt ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der beiden Gehäuse getrennt gegen Schmier­ mittelverlust abgedichtet ausgebildet ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Einzelgetriebe (3, 5; 4, 6) einen in Antriebsdrehrichtung sperrend ausgebildeten Freilauf (5/8, 6/7; 23, 23 a; 30, 31; 50, 51) aufweist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Propeller zunächst gelegene Einzelgetriebe einen Wellendurchgang - vorzugsweise in Form eines abgedichteten, rohrartigen Wellentunnels - aufweist, insbesondere derart, daß die Ausgangswelle des dem Propeller zunächst gelegenen Getriebes als Hohlwelle ausgeführt ist, durch welche die Ausgangswelle des zweiten Getriebes als Zentralwelle - vorzugsweise koaxial - hindurchläuft.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der dem jeweils anderen Getriebe zugekehrten Gehäuseseite ein - wenigstens geringer - freier Zwischenraum (17) zur Gehäusewand des angrenzenden Getriebes befindet, vorzugsweise derart, daß die beiden Getriebegehäuse nach allen Seiten hin jeweils eine eigene, separate Gehäusewand aufweisen.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden getrennten, jeweils als abgedichtete Einheit ausgebildeten Getriebegehäuse aus einem Materialstück - insbesondere Gußstück - mit einer im Verbindungsbereich als Hohlwand ausgebildeten Gehäusewand (21 a) bzw. als mit einer Einschnürung versehenen Gehäusewand (21) ausgebildet sind.

8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden separaten Getriebegehäuse mittels Verbindungsstegen oder anderen verbindenden Bauteilen - vorzugsweise lösbar - miteinander verbunden sind.

9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege als Hohlkörper, Flanschkörper oder Fundamentplatten ausgebildet oder durch ein Rahmenfundament gebildet sind.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den einander zugekehrten, beabstan­ deten Gehäusewandungen der Einzelgetriebe eine stoß- oder schlagabsorbierende Masse - insbesondere in elastischer oder plastischer Konsistenz - befindet.

11. Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle des einen und die Zentralwelle des anderen Einzelgetriebes jeweils mit einer getrennten Befestigungsvorrichtung an der Abtriebswelle, insbeson­ dere Propellerwelle (11), befestigt sind.

12. Getriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsvorrichtung als Flansch oder Steckverzahnung (12, 13) ausgebildet ist.

13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle im Bereich zwischen Propellernabe und Verbindung zu den Getriebewellen - wenigstens abschnittsweise - aus einer Zentral- und einer Hohlwelle besteht, welche jeweils mit eigenem separatem Flansch oder separater Kupplung - wie z.B. Zahnkupplung - mit der zugehörigen Getriebewelle verbunden ist, während der zentrale und der hohle Teil der Propeller­ welle fest oder mittels Verzahnungskupplung im Propel­ lerbereich miteinander verbunden sind.

14. Getriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Hohlwelle der Abtriebswelle ein hohler Abschnitt ausgebildet ist, in welche Freiläufe (30, 31) der Getriebewellen, deren eine als Hohlwelle und deren andere als Zentralwelle ausgebildet ist, aufgenommen sind.

15. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Getriebeausgangswellen räumlich, baulich und funktionell getrennte, dynamisch unverbun­ dene Lagerungen aufweisen.

16. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zwischen einer Triebwerkswelle und der Abtriebswelle verlaufende Antriebsstrang jeweils für sich räumlich und funktionell getrennt drehende Teile aufweist.

17. Getriebe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antriebsstrang mit dem jeweils anderen Antriebsstrang funktionell und baulich unverbunden ist.

18. Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Traglager der Hohlwelle des dem Propeller zunächstgelegenen Einzelgetriebes lediglich zum Getriebegehäuse hin festgelegt sind.

19. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebegehäuse der Einzelgetriebe jeweils aus zwei - vorzugsweise tiefgezogenen - Halbschalen, insbesondere aus Metall, bestehen, deren Teilungsebene rechtwinklig zur Abtriebswelle verläuft.

20. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiläufe im Bereich der jeweiligen Ausgangs­ welle zwischen dem Zahnkranz des letzten propeller­ seitigen Zahnrades und der Propellernabe angeordnet sind.

21. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Freiläufe innerhalb des Radkörpers des letzten propellerseitigen Zahnrades befinden.