DE2239062A1

DE2239062A1 - Planetengetriebe

Info

Publication number: DE2239062A1
Application number: DE2239062A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Edward George Bracey; Ronald Albert Gilbert; James Alexander Petrie
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1971-08-11
Filing date: 1972-08-08
Publication date: 1973-02-22
Also published as: FR2150056A5; GB1398526A; JPS4827160A; US3808913A; IT963802B

Description

Planetengetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebe und insbesondere auf ein Planetengetriebe, dessen Zähne nur in einer Richtung schräg verlaufend ausgebildet sind. Diese Verzahnung soll als Einzelschrägverzahnung im folgenden bezeichnet werden (single helical teeth).

Planetengetriebe mit Einzelsehragverzahnung besitzen den Nachteil, daß außer den normalen Spreizkräften, die auf den Zähnen lasten, ein sogenanntes Kippmoment auf die Planetenräder infolge des schraubenlinienförmigen Schubes erzeugt wird. Es ist schon vorgeschlagen worden, dieses Kippmoment dadurch auszugleichen, daß axial Sonnenrad und Zahnkranz distanziert werden, so daß ein entgegenwirkendes Drehmoment durch die Spreizkräfte erzeugt wird.

Hierdurch wird der Planetenradträger von dem Kippmoment entlastet, aber der Träger muß sehr starr und massiv ausgebildet werden, damit die Antriebsbelastungen von den Planetenrädern nur geringe Torsioiiüausschläge auf den Träger ergeben, damit ein zufriedenstellender Zahneingriff gewährleistet wird. .

Diu Erfindung schafft eine Konstruktion, bei welcher die Antriebslast vom Zentrum des Planetenträgers in symmetrischer Form

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herausgenommen wird, so daß der Planetenträger sehr viel leichter von Gewicht gestaltet werden kann« wodurch gleichzeitig eine günstige Ausrichtung der Zähne gewährleistet wird.

Die Erfindung geht aus von einem Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, wenigstens einem Planetenrad, das mit dem Sonnenrad kämmt und von einem Planetenradträger gelagert wird, der um die Achse des Sonnenrades umläuft und mit einem Zahnkranz, der koaxial zu dem Sonnenrad liegt und mit dem Planetenrad oder den Planetenrädern kämmt, wobei sämtliche Räder eine Einzelschrägverzahnung aufweisen. Erfindungsgemäfl ist die Anordnung derart getroffen, daß das Sonnenrad und der Zahnkranz axial distanziert liegen, um das Kippmoment, welches auf die Planetenräder ausgeübt wird, zu vermindern oder zu eliminieren und daß der Antrieb dem Planetenradträger nur in einer Ebene oder in Ebenen senkrecht zurDrehachse des Trägers zugeführt bzw. von diesem abgenommen wird und daß dieser zwischen den Eingriffsabschnitten zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad und den Planetenrädern und dem Zahnkranz liegt.

Vorzugsweise sind Zahnkranz und Sonnenrad axial so weit distanziert, daß ein Raum zwischen ihren Eingriffsabschnitten mit den Planetenrädern gebildet wird. In diesem Fall kann jener Abschnitt der Planetenräder, der weder mit dem Sonnenrad noch mit dem Zahnkranz in Eingriff steht, von Zähnen freigelassen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Träger Stirnplatten auf, die die Achsen der Planetenräder tragen, wobei getrennte Verbindungsglieder die Stirnplatten verbinden und wobei ein Mittelflansch mit den Verbindungsgliedern verbunden ist, von dem der Antrieb abgenommen werden kann oder dem der Antrieb zugeführt werden kann. Es ist vorteilhaft, die Verbindungsglieder und den zentralen Plansch ein-

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stückig herzustellen und die Stirnplatte hiervon zu trennen und mit den Verbindungsgliedern zu verbolzen.

Der Planetenträger kann von der Antriebswelle getragen werden, die mit dem Mittelflansch verbunden ist und er kann mit einem weiteren Träger auf ^ener Seite versehen sein, die der Welle abgewandt ist. Dieser weitere Träger kann zweckmäßigerweise einen ölübertragungsstutzen aufweisen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Pig. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Gasturbinenstrahltriebwerkes mit einem Planetengetriebe gemäß der Erfindung;

Pig. 2 in größerem Maßstab eine Schnittansicht des Planetengetriebes nach Fig. 1;

Fig. J5 einen Schnitt nach der Linie 5-3 gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein Gasturbinenstrahltriebwerk mit einem Gebläse und einem Gasgenerator, der einen Kompressor 11, eine Verbrennungseinrichtung 12 und eine Turbine 15 umfaßt. Die Turbine weist eine Gebläseturbine auf, die eine Gebläsewelle l4 und über dieser ein Frontgebläse 10 über ein Planetenradgetriebe antreibt.

Fig. 2 zeigt das Planetengetriebe 15 in seinen Einzelheiten. Die Turbinenwelle 14 weist einen konischen Flansch 16 auf, der an seinem äußeren Umfang ein Sonnenrad 17 trägt. Das Sonnenrad kämmt mit mehreren Planetenrädern l8, die von Lagerritzeln 19 des Steges getragen werden.

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Das Sonnenrad 17 steht nur mit einem Endabschnitt der Planeten- \

räder 18 in Eingriff und die Räder erstrecken sich, wie aus der Zeichnung ersichtlich, nach rechts, um einen weiteren Ver- ι zahnungsabschnitt zu bilden, der mit einem ringförmigen

Reaktionsrad 20 kämmt. Dieser Innenzahnkranz 20 Wird vom festen Aufbau des Triebwerkes über einen Flansch 21 getragen. _;

Um den Antrieb von den Planetenrädern 18 auf das Gebläse 10 zu übertragen, besteht der Planetenträger aus zwei Stirnplatten 22 und 25, die die Planetenradachsen 19 tragen. Diese Stirnplatten werden durch Verbindungsglieder 24 und 25 zusammengehalten, die in den Außenraum zwischen den Planetenrädern (Fig. 3) passen und einstückig mit einem zentralen Antriebsflansch 26 hergestellt sind. Durchgehende Bolzen 27 halten die Stirnplatten an den Verbindungsgliedern 24.

Der Antriebsflansch 26 erstreckt sich so weit, daß er im wesentlichen den gesamten Raum zwischen den Planetenrädern ausfüllt, so daß er so kräftig als möglich gemacht werden kann, ohne über den Gesamtdurchmesser des Getriebes vorzustehen. Zu diesem Zweck sind die Zähne der Planetenräder l8 im Mittelabschnitt ausgeschnitten, damit sie nicht mit dem Sonnenrad 17 oder dem Zahnkranz 20 in Eingriff gelangen.

Der Antrieb wird vom Flansch 26 über eine Welle 27 abgenommen,

die über eine Keilverzahnung 28 mit der Gebläsewelle 29 ver- ;

bunden ist.

Um die Planetenradlager zu schmieren und um das rechte Ende des Planetenträgers abzustützen, ist ein ölübertragungsstutzen 30 vorgesehen. Dieser Stutzen umfaßt zwei Flansche, die mit dem inneren bzw. äußeren Umfang der rechten Stirnplatte 23 verbunden sind. Diese Flansche sino cegeritlber dem stationären Aufbau des Triebwerks bei 31 abgedichtet. Durch Kanäle 32 kann

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das Schmiermittel in denRaum zwischen den Flanschen strömen" ■ und infolgedessen auch nach den Planetenradachsen. Außerdem ist der Übertragungsstutzen JO genügend kräftig- ausgebildet, um zur Abstützung des Plane tenrad trägers 22 zu dienen.'· '

Das System arbeitet wie folgt: Da das Sonnenrad, die Planetenräder und der Zahnkranz sämtlich mit einer Einzelschragverzahnung versehen sind, bewirken die Zahnbelastungen die -Erzeugung eines Kippmomentes auf die Planetenräder 18. Infolge der axialen Versetzung von Sonnenrad und Zahnkranz ergibt sich- ein entgegengesetztes Moment, das durch die Spreizkraft zwischen ■ Planetenrädern und Sonnenrad bzw. Zahnkranz erzeugt wird. Durch geeignete Wahl der Zahnwinkel· it;t es möglich, die Anordnung derart zu treffen, daß diese Momente sich gegenseitig auslöschen oder in ihrer Wirkung wenigstens einander entgegenstehen.

Aber sogar dieses Hilfsmittel antfernt nicht allein vollständig unzweckmäßige Beanspruchungen vom Träger, da die Antriebslast vom !'rager aufgenommen werden nuß. Bei der oben beschriebenen Konstruktion wird die Antriebslast von dem !Mansch 2β herausgenommen, der zwischen den Eingrit'L'sabschnitten der Planetenräder mit Sonnenrad bzw. Zahnkranz gelagert ist. Daher ist der Träger keiner asymmetrischen Belastung ausgesetzt und die am Träger verursachten Verzerrungen sind nicht so groß, daß eine Mißausrichtung der Zahnräder erfolgt. Deshalb wird es bei der gleichen übertragenen Leistung möglich, den Träger beträchtlich leichter zu gestalten als es ohne Benutzung der erfindungsgemäßen Anordnung möglich 1st. ' - "

Die vorbeschriebene Ausbildung Jea Träger« ist einfach und '' wirksam und es ist er?; L jnrlioh, daß die Vorsprünge von dem Antriebsflansch einstückig; mit diesem hergestallt sind und dort einen verstärkten Ab»ahnLtb ' ärgeben-, wo die Belastungen am -

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größten sind. Wie aus Pig. j5 ersichtlich, sind die Verbindungs-

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glieder so groß als möglich im Querschnitt ausgebildet und sie können leicht bearbeitet werden, um eine flache Oberfläche zu bilden, die mit den Stirnplatten zusammenwirkt.

Es ist möglich, den Träger abzuwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann es unter gewissen Umständen zweckmäßig sein, den Träger einstückig auszubilden und ihn mit einer mittleren Antriebsverbindung auszustatten.

Es 1st auch möglich, den Antrieb aus dem Planetenträger-Inneren herauszunehmen, anstatt ihn außerhalb des Trägers anzuordnen. Dem Fachmann ist es selbstverständlich, daß dies einzelne Änderungen der Trägerkonstruktion erfordert, wobei jedoch das Prinzip der Erfindung nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einem Gasturbinenstrahltriebwerk erläutert. Ein solches Planetengetriebe ist jedoch auch an anderen Stellen überall dort von Vorteil, wo ein geringes Gewicht ausschlaggebend ist. Insbesondere könnte die Anordnung auch aο go troffen werden, daß der Planetenradträger angetrieben wird, anstelle eines Antriebs vom zentralen Plansch her. Dies erfordert natürlich ein anderes Getriebesystem.

Patentansprüche:

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Claims

- 7 Patentansprüche

1.J Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, wenigstens einem mit dem Sonnenrad kämmenden Planetenrad, welches von einem Planetenradträger getragen wird, der um die Achse des Sonnenrades drehbar ist und mit einem Zahnkranz, der koaxial zum Sonnenrad liegt und mit dem Planetenrad oder den Planetenrädern kämmt, wobei jedes dieser Räder eine Einzelsehragverzahnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (17) und der Zahnkranz (20) axial im Abstand zueinander liegen, "derart, daß das Kippmoment auf den Planetenrädern (l8) vermindert oder eliminiert wird und daß der Antrieb dem Planetenradträger nur in einer Ebene oder Ebenen senkrecht zur Drehachse des Trägers zugeführt oder von diesem abgenommen wird, wobei diese Ebene zwischen den Eingriffsabschnitten zwischen Planetenrädern und Sonnenrad und Planetenrädern und Zahnkranz liegt.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (20) und das Sonnenrad (17) axial so weit voneinander distanziert sind, daß ein Raum zwischen ihren Eingriffsabschnitten auf den Planetenrädern (18) gebildet wird.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jener Abschnitt der Planetenräder (l8), der nicht mit dem Sonnenrad oder dem Zahnkranz in Eingriff steht, von Zähnen frei ist.

4. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger Stirnplatten (22,

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aufweist, die die Achsen der Planetenräder (19) tragen, daß getrennte Verbindungsglieder (24, 25) diese'Stirnplatten verbinden und daß ein zentraler Plansch (26) an den Verbindungsgliedern angeschlossen ist, von dem die Leistung abgenommen werden kann oder dem der Antrieb zugeführt wird.

5· Planetengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (24, 25) und der Mittelflansch (26) einstückig hergestellt sind und daß die Stirnplatte (22, 2j5) getrennt hergestellt und mit den Verbindungsgliedern verbolzt ist.

6. Planetengetriebe nach den Ansprüchen 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Träger von einer Antriebswelle (27) getragen wird, die mit dem Mittelflansch (26) verbunden und mit einem weiteren Träger (JO) auf Jener Seite ausgestattet ist, die der Welle entgegengesetzt liegt.

7. Planetengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger einen ölübertragungsetutzen (30) aufweist.

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