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Mehrgangschaltgetriebe für den Antrieb von Ladegebläsen an Flugmotoren
Die Erfindung bezieht sich auf die Anordnung und Ausbildung eines Mehrgangschaltgetriebes
für den Antrieb von Ladegebläsen an Flugmotoren, insbesondere an Motoren mit je
zwei zu beiden Seiten. des Motors angeordneten Ladegebläsen, deren Laufradwelle
senkrecht zur Kurbelwelle des Motors angeordnet ist.
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Bei den bekannten Getrieben dieser Art erfolgt der Gebläseantrieb
nur in einem Schaltgang über zwei Zahneingriffe, während in den übrigen Schaltgängen
mehr als zwei Zahneingriffe unter Last arbeiten, wodurch in diesen Gängen ein verhältnismäßig
großer Leistungsverlust im Getriebe entsteht. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung
beseitigt.
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Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine raumsparende, insbesondere
für auf eine gemeinsame Luftschraube arbeitende Doppelmotoren geeignete Anordnung
geschaffen, bei der die einzelnen Getriebeteile zudem übersichtlich, leicht zugänglich
und für etwaige Instandsetzungsarbeiten leicht herausnehmbar angeordnet sind.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Es zeigt
Abb. i die Rückansicht zweier im. Winkel zueinander angeordneter,
auf eine gemeinsame Luftschraube arbeitender Flugmotoren mit je zwei Ladegebläsen,
-Abb.2 einen Schnitt durch den Gebläseantrieb nach der Linie 2-2 der Abb. i und
Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. 2.
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An dem Kurbelgehäuse 4 jedes der beiden Motoren ist rechts und links
je ein Ladegebläse 5, 6 angeordnet, so daß die gemeinsame Achse 7 der Laufra,dwellen
beider Gebläse eines Motors jeweils im rechten Winkel zur Kurbelwellenachse 8 des
betreffenden Motors verläuft. Von den beiden Gebläsen 5, 6 eines Motors speist jedes
über Rohrleitungen 9, io je eine Zylinderreihe 11, 12 mit der erforderlichen Verbrennungsluft.
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Die Ausbildung beider Motoren ist in den wesentlichen Teilen symmetrisch
zueinander, und es kommt für denAntrieb einer gemeinsamen Luft= schraube durch beide
Motoren offenbar wesentlich darauf an, daß idie durch die Kurbelwellenachsen 8 beider
Motoren gelegten Längsmittelebenen:13, 14 möglichst nahe beieinander liegen, oder
mit anderen Worten, es ist von erheblichem Vorteil, wenn der Abstand a der Mittelebene
15 des inneren Gebläses 6 von der Längsmittelebene 13 bzw. 14 eines jeden Motors
möglichst klein gemacht wird, während der Größe des- Abstands b, den die Mittelebene
16 des jeweils außen liegenden Gebläses 5 von der Längsmittelebene 13 bzw. 14 hat,
nicht so enge Grenzen gezogen sind. Aus, der folgenden Beschreibung der Anordnung
der einzelnen Teile des Gebläseantriebs geht hervor, daß diesem -Umstand bei der
erfindungsgemäßen Anordnung weitgehend Rechnung getragen ist.
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Wie aus den Abb. 2 und 3-ersichtlich, sind in dem an die Rückseite
des Motorkurbelgehäuses 4 angeflanschten Getriebegehäuse 2o zwei lösbar, aber unverdrehbar.
miteinander verbundene, mit ihren Verzahnungen einander zugekehrte, große Kegelräder
2i, 22 bei 23 und 24 drehbar gelagert. Die beiden Kegelräder 21, 22 werden durch
eine hintere Verlängerung 25 der Kurbelwelle des Motors unmittelbar angetrieben,
drehen sich also ständig mit Kurbelwellendrehzahl. Jedes der Kegelräder 2i, 22 kämmt
mit einem Ritzet 26 bzw. 27, das fest auf einer nach links bzw. nach rechts abgehenden
Querwelle 28 bzw. 29 angeordnet ist. Die beiden Querwellen, die im Querschnitt der
Abb. 3 in gleicher Höhe liegen, im Horizontalabschnitt der Abb. 2 jedoch etwas gegeneinander
versetzt angeordnet sind, sind mit ihren inneren Enden in einer Lagerbrücke 3o des
Gehäuses 2o, mit ihren äußeren Enden in den Gehäusedeckeln 31 drehbar gelagert.
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Auf jeder der Querwellen 28, 29 ist eine hydraulisch betätigte Lamellenkupplung
32 bzw. 33 angeordnet, deren innerer Teil 34 jeweils unverdrehbar mit der betreffenden
Querwelle verbunden ist, während sich der äußere Teil 35 nur bei eingerückter Kupplung
mit der betreffenden Querwelle dreht. Der äußere Teil 35 beider Kupplungen
ist mit je einer Stirnverzahnung 37 bzw. 38 von unterschiedlichem Teilkreisdurchmesser
versehen. Im übrigen sind die beiden Kupplungen jedoch unter sich gleich ausgebildet.
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Auf .der in den Abb. 2 und 3 nach rechts abgehenden Querwelle 29 ist
außerdem eine Freilaufvorrichtung 39 angeordnet, deren innerer Teil 40 unverdrehbar
mit der Querwelle 29 verbunden ist, während der äußere Teil 44 der mit einer Stirnverzahnung
42 versehen ist, gegenüber der Querwelpe 29 voreilen kann, wenn er von außen her
mit einer höheren Drehzahl angetrieben wird, als sie die Querwelle 29 hat.
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Da die Abb. 2 und 3 Schnitte durch den rechten Motor der Abb. i darstellen
und der linke Motor symmetrisch zum rechten ausgebildet ist, so ist bei dem linken
Motor .der Abb. i die Querwelle 29 mit .der Freilaufvorrichtung 39 und der Lamellenkupplung
33 von der Längsmittelebene 14 aus nach links abgehend, also jeweils auf der äußeren
Seite des Motors, angeordnet. Da ferner auf der jeweils nach innen abgehenden Querwelle
28 nur die Lamellenkupplung 32 mit ihrem Zahnkranz 37 angeordnet ist und diese Querwelle
demnach wesentlich kürzer ist als die Querwelle 29, so ergibt sich, daß der Abstand
a des jeweils innenliegenden Ladegebläses 6 beider Motoren von der Längsmittelebene
13 bzw. 14 entsprechend geringer ist als der Abstand b des jeweils außenliegenden
Gebläses 5 von der gleichen Ebene. Dies ist für den Antrieb einer gemeinsamen Luftschraube
durch beide Motoren insofern günstig, als dadurch die Kurbelwellenachsen 8 beider
Motoren möglichst nahe aneinander herangerückt werden: können.
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Die Stirnverzahnungen 38, 37, 42, von denen die erstgenannte den größten,
die zuletztgenannten den kleinsten Teilkreisdurchmesser haben, stehen in ständigem
Eingriff mit Ritze'ln 45, 46, 47, die fest auf einer durchgehenden Hohlwelle 48
angeordnet sind. Diese HobWelle, die in der Lagerbrücke 49 des Getriebegehäuses
und in den herausnehmbaren Lagereinsätzen So drehbar gelagert ist, besteht aus vier
unverdrehbar miteinander verbundenen, jedoch durch Auseinanderziehen leicht voneinander
lösbaren Teilen, von denen die beiden Endteile 51, welche die Ritzet 45, 46, 47
tragen, mit den beiden mittleren Teilen 52 durch Nutenzä!hne 53, die beiden mittleren
Teile 52 untereinander durch eine ebenfalls mit Nutenzähnen versehene Hülse 54 miteinander
verbunden sind. ' Die mittleren. Wellenteile 52 sind gleichzeitig als Primärteile
55 zweier hydraulischer Regelkupplungen ausgebildet, deren Sekundärteile 56 mittels
Nutenzähne 57 unverdrehbar auf einer in der Längsm-ittelebene 13 des Motors geteilten
Hohlwelle 58 befestigt sind. Die beiden Hälften der als biegsame Torsionswelle ausgebildeten,
inneren Hohlwelle 58 sind an ihren inneren Enden durch eine mit Kerbverzahnung versehene
Hülse 59 unverdrehbar miteinander verbunden und bei 6o in den; Primärteilen 55 der
Regelkupplung drehbar gelagert, während ihre äußeren Enden mittels Kerbverzahnung
61 mit den hohlen Laufradwellen 6a# der Ladegebläse verbunden sind. Die Laufradwel.len
62
sind bei 63 und 64 im Gehäuse 65 der Ladegebläse drehbar gelagert. Auf ihnen ist
jeweils das Laufrad 66 des Gebläses durch Nutenzähne 67 befestigt. Die Gehäuse 65
der Ladegebläse sind zu beiden Seiten an das Getriebegehäuse 2o angeflanscht.
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Die Wirkungsweise des Getriebes ergibt eich ohne weiteres aus dem
beschriebenen Aufbau desselben. Je nach dem erforderlichen Übersetzungsverhältnis
zwischen der Kurbelwellendrehzahl des Motors und der Laufraddrehzahl der Ladegebläse
wird entweder eine der beiden Lamellenkupplungen 32, 33 eingerückt, oder es bleiben
beide Lamellenkupplungen ausgerückt. In letzterem Fall wirkt die Freilaufvorrichtu.ng
39 sperrend, so daß die Hohlwelle 48 und damit die Primärteile 55 der Regelkupplungen
über die Zahnräder 42, 47 von der Querwelle 29 aus mit verhältnismäßig niedriger
Drehzahl angetrieben werden. Die Zahnradpaare 37, 45 und 38, 46 laufen dabei leer
mit.
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Wird durch Einrücken der Lamellenkupplung 32 die nächst höhere Gangstufe
eingeschaltet, so werden die Primärteile 55 von der Querwelle 28 aus über die Zahnräder
37, 45 mit entsprechend höherer Drehzahl angetrieben, während nunmehr die Zahnradpaare
38, 46 und 42, 47 leer mitlaufen, indem der äußere Teil 41 der Freilaufvorrichtung
den inneren Teil 4o widerstandslos überholt.
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Wird bei gleichzeitigem Ausrücken der Lamellenkupplung 32 schließlich
die Lamellenkupplung 33 eingerückt, so erfolgt die Kraftübertragung von der Welle
29 aus über das Zahnradpaar 38, 46 auf die Primärteile 55 in dem größten vorhandenen
Übersetzungsverhältnis, während jetzt die Freilaufvorrichtung 39 und das Zahnradpaar
37, 45 leer mitlaufen.
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Wesentlich ist hierbei, daß in sämtlichen drei Schaltstufen die Kraftübertragung
von der Kurbelwelle des Motors zu den Laufradwellen der Ladegebläse nur über zwei
Zahneingriffe erfolgt.
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Das Ein- und Ausrücken der Lamellen'kupplungen 32, 33 erfolgt in bekannter
Weise auf hydraulischem Wege, indem über ein vom Flugzeugführer bzw. von einem Ladedruckregler
aus gesteuertes Ventil dem von der Schmierölpumpe des Motors. bzw. von einer besonderen
Pumpe geförderten Drucköl der Weg zu dem Arbeitskolben 7o der betreffenden Kupplung
entweder freigegeben oder versperrt wird. Das Drucköl gelangt dabei durch Kanäle
71 bzw. 72 in die hohle Querwelle 28 bzw. 29 hinein und durch Querbohrungen 73 dieser
Welle in den Arbeitszylinder 74 der betreffenden Kupplung, wo es den Arbeitskolben
70 nach innen verschiebt und dadurch die Kupplungslamellen aufeinanderpreßt.
Solange der Zustrom an frischem Drucköl größer ist als die in der gleichen Zeiteinheit
durch die kali'brierten Bohrungen 75 aus dem Arbeitszylinder abfließende Ölmenge,
steigt der Öldruck im Arbeitszylinder 74 an, bis sich ein Gleichgewichtszustand
zwischen zuströmendem und abströmendem Drucköl einstellt, während dessen Dauer die
Kupplung eingerückt bleibt. Sobald kein neues Drucköl mehr zuströmt, entleert sich
der Arbeitszylinder durch die Bohrungen 75, der Kolben 70 geht in seine Ausgangsstellung
zurück, und die Kupplung Ist wieder ausgerückt.
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Die Lücken, welche beim aufeinanderfolgenden Einschalten der verschiedenen
Gangstufen. in den Übersetzungsverhältnissen zwischen der Kurbelwelle des Motors
und den Laufradwellen der Gebläse verbleiben, werden durch Regelung des Schlupfes
zwischen den Primärteilen 55 und den Sekundärteilen 56 der hydraulisdhen Regelkupplungen
überbrückt, indem die Kreisläufe dieser Kupplungen mehr oder weniger mit Betriebsflüssigkeit
gefüllt werden. Die Regelung des Flüssigkeitszulaufes zu den Regelkupplungen erfolgt
in der gleichen Weise wie oben bei den Lamellenkupplungen, wobei die Betriebsflüssigkeit
durch Kanäle 76 den inneren Hohlwellen 58 zugeführt wird und durch Querbohrungen
77 dieser Wellen den einzelnen Kreisläufen zuströmt, während durch kalibrierte Bohrungen
78 in den Wandungen der Primärteile 55 gleichzeitig eine entsprechende Menge der
Betriebsflüssigkeit den Kreislauf wieder verläßt.
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Das unmittelbar von der Kurbelwelle aus angetriebene große Kegelrad
22 trägt an seinem hinteren Ende eine Schrägklauenverzahnung 8o, in welche die entsprechende
Verzahnung 8 1 der Welle 82 des elektrischen Anlassers 83 eingreift, wenn
dieser in Tätigkeit gesetzt wird. Dadurch ergibt sich eine besonders gedrängte,
raumsparende Anordnung und der Vorteil des unmittelbaren Antriebs der Kurbelwelle
durch den Anlasser bleibt erhalten, auch wenn zwischen Anlasser und Motor wie im
vorliegenden Fall das Getriebe für die Ladegebläse angeordnet ist und die Querwellen
des Getriebes ebenfalls unmittelbar von der Kurbelwelle aus angetrieben «=erden.
Unter Wahrung der gleichen Vorteile kann die Klauenverzahnung 8o anstatt unmittelbar
an der Nabe des Kegelrades 22 auch an einem Ende eines in der Nabe 84 gelagerten
Drehstabes abgeordnet sein, der durch. die Hohlnaben der beiden Kegelräder 21, 22
frei hindurchgeführt wird und an seinem anderen Ende mittels einer Kerbverzahnung
od. dgl. mit der hohlen Kurbelverlängerung 25 verbunden ist, wie überhaupt- Einzelheiten
der praktischen Ausführung innerhalb des Rahmens der grundsätzlichen Anordnung beliebig
durch gleichwertige Elemente ersetzt werden können.
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Doch läßt bereits das gezeigte Ausführungsbeispiel erkennen, da.ß
es mit der beschriebenen Anordnung der Getriebeteile ohne weiteres möglich ist,
das ganze Getriebe so zu bauen, daß bei geringstem Aufwand an Raum und Gewicht ein
günstiger Wirkungsgrad der Kraftübertragung und eine sehr gute Zugänglichkeit der
einzelnen: Getriebeteile erreicht wird. So können z. B. die Ladegebläse 5, 6 zusammen
mit den Torsionswellen 58 nach dem Lösen der die Ladergehäuse 65 mit dem Getriebegehäuse
2o verbindenden Befestigungsmittel ausgebaut werden, ohne irgendwelche anderen Wellen,
Räder oder Kupplungen mit herausnehmen zu müssen, wobei gleichzeitig von wesentlichem
Vorteili ist, daß die Laufräder der Ladegebläse lediglich im Gehäuse des Ladegebläses
selbst auf
der kurzen Welle 62 'zentriert zu sein brauchen, während
geringe 1Vlittenabweichungen beim Anbau der Ladegebläse an das- Getriebegehäuse
2o infolge der Verbindung der Welle 62 .mit dem Sekundärteil 56-der Regelkupplung
durch die biegsame Welle 58 ohne nachteiligen Einfluß sind. Da sowohl die Welle
62 als auch der Sekundärteil 56 je an zwei weit auseinanderliegenden Stellen einwandfrei
gelagert sind., kann sich auch ihre Verbindung durch die biegsame Welle 58 nicht
nachteilig auf ihren Lauf auswirken. Insbesondere aus der Abb. 3 geht ferner hervor,
daß auch die übrigen Teile des Getriebes, wie die Lamellen- und die Regelkupplungen,
-die Zahnräder, Wellenteile usw., einzeln für sich oder aggregatweise nach dem Abnehmen
,der Ladegebläse ausgebaut werden können, ohne daß das Getriebegehäuse 2o dazu vom
Motor abgebaut werden muß, so daß sämtliche Wartungs-und Instandsetzungsarbeiten
. an dem Getriebe in kürzester Frist ausgeführt werden können.