DE2703623A1

DE2703623A1 - Drehzahluntersetzungsgetriebe zwischen der abtriebswelle eines verbrennungsmotors und einer antriebswelle, z.b. einer luftschraube

Info

Publication number: DE2703623A1
Application number: DE19772703623
Authority: DE
Inventors: Raymond Fortin; Francois Peroy
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1976-02-16
Filing date: 1977-01-28
Publication date: 1977-08-18
Also published as: PL116558B1; GB1545379A; US4138901A; FR2341075A1; DE2703623B2; DE2703623C3; FR2341075B1

Description

Regie Nationale des Usines RENAULT, Boulogne Billancourt (Prankr. )

DrehzahlunterSetzungsgetriebe zwischen der Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors und einer Antriebswelle, z. B. einer Luftschraube

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehzahluntersetzungsgetriebe, das zwischen die Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors und eine Antriebswelle eines Gerätes, z.B. einer Luftschraube, eingeschaltet ist, mit einem Schutzgehäuse für ein führendes Rad, das vom Ende der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird und seine Drehung über einen Riemen auf ein geführtes Rad überträgt, das seinerseits ein Gerät, z.B. eine Luftschraubenwelle, antreibt.

Die Erfindung soll es möglich machen, normale Automobilmotoren für den Antrieb von Geräten, insbesondere Luftschrauben, zu verwenden, deren günstigste Betriebsdrehzahl

578-(76/04.167)-LBk

709833/0 2 4 3

von der günstigsten Betriebsdrehzahl eines Automobilmotors abweicht.

Die in Serie gebauten Automobilmotoren laufen im Gebiet ihrer günstigsten Leistung zwischen 4000 und 6000 U/min um. Für die Anwendung dieser Motoren zum Antrieb einer Flugzeugluftschraube ist es notwendig, die Drehzahl in einem Verhältnis zwischen 2,5 zu 1 zu verringern, um den Wirkungsgrad der Luftschraube und gleichzeitig das Geräusch der Luftschraube zu verringern.

Mehrere Arten von Untersetzungsgetrieben sind bereits hergestellt worden. Unter ihnen kann man insbesondere die Getriebe mit geraden Zahnrädern nennen. Aber wegen ihres großen Gewichtes mußten sie nach und nach aufgegeben werden. Die Untersetzungsgetriebe mit Ketten sind als wenig zuverlässig bekannt und ihr Gebrauch bei Luftfahrzeugen ist - nach Kenntnis der Anmelderin - untersagt. Die Verwendung von stufenlos regelbaren Drehzahluntersetzern, die auf dem Abrollen von Zylinderkonen oder glatten Kugeln in engem Kontakt beruhen, wurde ebenfalls in Aussicht genommen. Aber diese polierten, mit punktförmigem Kontakt arbeitenden Körper nutzen sich unter den für die übertragung der Kräfte notwendigen Drücken schnell ab oder sie gleiten einer relativ zum anderen; trotz der Verwendung von SpezialSchmiermitteln, deren Viskosität mit dem Druck wächst, ist die erhaltene Haftung nicht ausreichend für ein wirksames Arbeiten des Untersetzungsgetriebes.

Eine letzte Kategorie von Untersetzungsgetrieben, die über einen Riemen arbeiten, hat sich als günstiger erwiesen. Sie bestehen in ihrer einfachsten Ausführungsform aus einem führenden Rad, das von der Motorkurbelwelle an-

709833/G 2 A 3

getrieben wird. Dieses führende Rad überträgt seine Drehbewegung über einen Riemen auf ein geführtes Rad, das seinerseits eine Luftschraubenwelle antreibt. Die Gesamtheit ist in ein Schutzgehäuse eingeschlossen, das am Motor befestigt ist.

Die üblicherweise benutzten Riemen haben gewiß eine gute Lebensdauer, aber ihre Erwärmung, die auf das Gleiten zurückzuführen ist, erweist sich noch als übermäßig, insbesondere für den Resonanzbereich des Motors. Die Benutzung einer Spannrolle kann aus mehreren Gründen nicht vorgesehen werden: Ihre Anordnung im Inneren des Schutzgehäuses macht Schwierigkeiten und die beiden zusätzlichen Biegungen des Riemens, welche eine derartige Spannrolle mit sich bringt, könnten die Wirkung haben, den Riemen vorzeitig zu ermüden und den Umschließungswinkel um die führenden und geführten Räder zu verringern, was das Gleiten begünstigen müßte. Außerdem müßte unter der Berücksichtigung der linearen Geschwindigkeit des Riemens eine Spannrolle von kleinem Durchmesser mit sehr großer Winkelgeschwindigkeit umlaufen, wobei sie einen störenden, übermäßigen Lärm erzeugt. Schließlich erträgt bei einem Drehzahlminderungsgetriebe für Riementrieb, der von der Kurbelwelle eines Automobilmotors angetrieben wird, die Kurbelwelle schlecht die seitlichen Spannungen, die ihr der Riemen aufzwingt, was technologisch bedeutende Änderungen bedingen würde.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Drehzahlminderungsgetriebe mit Riemen so auszubilden, daß es insbesondere die oben erwähnten Nachteile vermeidet und insbesondere eine Regelung der Riemenspannung auf ein-

703833/ü243

fache und wirksame Weise ermöglicht, indem das Getriebe keine Spannrolle benötigt und gleichzeitig die Kurbelwelle von der seitlichen, durch den Riemen ausgeübten Spannung frei wird.

Die Erfindung hat zum Gegenstand ein Drehzahl untersetzungsgetriebe, das zwischen die Antriebswelle eines Verbrennungsmotors und eine Antriebswelle eines Gerätes, z.B. einer Luftschraube, eingeschaltet ist, mit einem Schutzgehäuse für ein führendes Rad, das vom Ende der Kurbelwelle des Motors angetrieben wird und seine Drehung über einen Riemen auf ein geführtes Rad überträgt, das seinerseits ein Gerät, z.B. eine Luftschraubenwelle, antreibt; dieses Getriebe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Seitenwand des Gehäuses fest mit dem Motor verbunden ist, während die gegenüberliegende Wand des Gehäuses in geeigneten Lagern eine feste Welle am anderen Ende des führenden Rades einerseits und ein einstellbares Lager der Geräte- bzw. Luftschraubenwelle andererseits aufnimmt.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung umfaßt das regelbare Lager der Luftschraubenwelle zwei Lager, eines innerhalb und das andere außerhalb des Gehäuses, und hat an seinem Umfang einen Befestigungsflansch, der einen abgedrehten Zentrierring trägt, dessen Durchmesser kleiner ist als der des Befestigungsflansches und in die Lagerbohrung des Gehäuses eingreift und daß die gemeinsame

Achse X der Bohrung des Flansches und des Zentrierringes relativ zur Achse X' der Gerätewelle exzentrisch ist.

Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels ergeben, zu dem auf die

709833/0243

Zeichnung verwiesen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 im Schnitt das Drehzahlminderungsgetriebe mit Riemen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 das einstellbare Lager der Luftschraubenwelle im Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung der festen Welle des führenden Rades im Schnitt und

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung den Riemen

der Übertragung mit Längsrippen von V-förmigem Querschnitt.

Die Fig. 1 zeigt ein Drehzahlminderungsgetriebe 1, das zwischen der Antriebswelle 2 eines Automobil-Serienmotors und eine Luftfahrzeugschraube 4 eingeschaltet ist. Es ist geschlossen und nach außen durch ein Gehäuse 5 aus Stahlblech abgeschirmt, dessen Dicke zwischen 0,5 und 1 mm liegt und das aus zwei, durch klassische, nicht dargestellte Mittel zusammengefügten Teilen besteht und an dem Motor 3 an der Stelle eines normalerweise vorgesehenen Schaltgetriebes mit Hilfe einer Reihe von Schrauben, wie 6, 7, und ggf. einer Tatze für die obere Verstärkung verbunden ist. Die Abnahme der Drehbewegung erfolgt über den Flansch 9 der Kurbelwelle 2, an dem das führende Rad 10 des Drehzahlminderungsgetriebes befestigt ist, das seine Drehbewegung mittels eines Riemens 11 auf ein angetriebenes Rad 12 von einem Durchmesser überträgt, der größer ist als der des führenden Rades, wobei das Übersetzungsverhältnis gleich dem Untersetzungsverhältnis des Getriebes 1 ist. Das angetriebene Rad 12 treibt seinerseits eine Luftschraubenwelle

709833/0243

an, auf der eine Flugzeugluftschraube 4 aufgekeilt ist, der so die Drehbewegung übertragen wird.

Das antreibende Rad 10 ist ein rohrförmiger Bauteil aus Aluminium, dessen eines Ende in einer hohlen Kammer I4 endet, die in dem Zentrum des Rades einen Hohlraum bildet, der in einem nach außerhalb des rohrförmigen Teiles ragenden Befestigungsflansch 15 endet, der an dem Flansch 9 der Kurbelwelle durch Schrauben l6 festgelegt ist. Eine Platte 17 aus Stahl von großem Durchmesser, die an ihrem Umfang einen Zahnkranz 18 für das Anlassen des Motors trägt, ist auf das Rohr 20 aus Aluminium in der Ebene des Befestigungsflansches 15 aufgezogen. Die Verbindung ist außerdem in bezug auf Drehung mit Hilfe eines Zapfens 19 blockiert, der zur Hälfte in die Platte 17 und zur Hälfte in den rohrförmigen Teil 10 eingedrungen ist. Die andere Hälfte des führenden Rades dreht sich um eine feste Welle 20 (Fig. 3) mittels eines Kugellagers 21.

Nach einem Merkmal der Erfindung wird diese Welle von der äußeren Gehäusehälfte des Getriebes getragen, wobei sie eine Bohrung 22 durchquert, deren Durchmesser ein wenig größer als die der Welle ist, um deren korrektes Zentrieren in der Verlängerung der Achse Y der Kurbelwelle durchzuführen. Die feste Welle 20 ist mit dem Gehäuse 5 mittels eines äußeren Flansches ?3 fest verbunden, der durch eine Reihe von Schrauben 24 festgelegt ist, die in das Gehäuse 5 eindringen, aber den Flansch mit einem Spiel 25 durchsetzen, das dem Spiel 26 entspricht, das zwischen der Welle 20 und der Bohrung 22 des Gehäuses besteht. Das Festlegen der festen Welle in dem Gehäuse erfolgt also durch das Anziehen der erwähnten Schrauben 24 nach dem korrekten Zentrieren der Welle, was erst nach der Befestigung des inneren Teils des Gehäu-

709833/0243

ses 5 am Motor 3 erfolgen kann. Das endgültige Zentrieren der Welle 20 in einer befriedigenden Stellung, die während eines Antriebsversuches des angetriebenen Rades 10 durch den Motor durchgeführt wird, erfolgt mit Hilfe zumindest eines Zentrierzapfens 27, der im letzten Augenblick in eine in dem Gehäuse 5 gebohrte Öffnung nach genauem Einstellen der günstigen Lage und Blockieren des Flansches 23 eingetrieben wird. Man versteht, daß dank dieser konstruktiven Anordnung der seitliche Zug, der von den Riemen U auf das führende Rad 10 ausgeübt wird, gleichmäßig zwischen der Kurbelwelle und dem Gehäuse 5 des Getriebes aufgeteilt wird, und daß man auf diese Weise jede anormale Überlastung des Lagers 28 der Kurbelwelle vermeiden kann.

Das angetriebene Rad 12, das auf die Luftschraubenwelle 13 aufgezogen ist, ist eine Riemenscheibe, ebenfalls aus Aluminium, deren Breite gleich der des Antriebsrades 10 ist. Für die beiden Räder wurde vorzugsweise dieses Material jedem anderen vorgezogen, um so weit wie möglich das Gewicht des Getriebes zu verringern. Das Antriebsund das angetriebene Rad haben auf ihrer ausnutzbaren Oberfläche eine Reihe von Umfangsnuten 39 von V-Querschnitt, die mittels der Rippen 20 in komplementärer V-Form, die auf dem Übertragungsriemen 11 vorgesehen sind, zusammenarbeiten.

Die Fig. 4 zeigt den Typ des verwendeten Riemens, der wegen seiner guten Haftung und Leichtigkeit bekannt ist und es gestattet, große Leistungen trotz geringer Abmessungen des Riemens zu übertragen. Der weiche Kautschuk, aus dem der Riemen hergestellt ist, macht es möglich, für die Leistungsübertragung die gesamte Kontaktfläche zwischen

709833/0243

dem Riemen und den Rädern 10 und 12 auszunutzen, dies dank der Zusammendrückbarkeit des Kautschuks, die durch die Spannung oder die auf dem Riemen ruhende Belastung bedingt ist. Man erhöht noch den Reibungskoeffizienten zwischen den Rädern und dem Riemen, indem man die äußere nützliche Oberfläche des treibenden und angetriebenen Rades durch einen klassischen Prozeß einer Anodisation behandelt.

Die Luftschraubenwelle 13 dreht sich im Inneren eines Lagers 31 zwischen zwei konischen Wälzlagern, einem inneren 32 und einem äußeren 33, die beiderseits der Wand des Gehäuses 5 des Getriebes liegen, und treibt ihrerseits die Luftfahrzeugschraube 4 über eine Nabe 34 und einen Luftschraubentragflansch 35 an, der an der Luftschraube 4 durch klassische, nicht dargestellte Mittel befestigt ist. Das Lager 31 in Zylinderform umgibt die Luftschraubenwelle 13 auf dem größten Teil ihrer Länge, so daß die Riemenscheibe des angetriebenen Rades 12 in Längsrichtung zwischen diesem Lager 31 und einem Sperrorgan 36 gehalten wird. Das Lager hat auf dem Umfang einen Befestigungsflansch 37, um es durch Schrauben 38 an dem auf der Innenseite an dieser Stelle durch einen Vorsprung 5a verstärkten Gehäuse 5 festzulegen, während eine Zentrierscheibe 39, die an dem Flansch 37 anliegt, in eine Bohrung 40 von gleichem Durchmesser eindringt, die in das Gehäuse im Bereich des Vorsprunges eingearbeitet ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die gemeinsame Achse X der Bohrung 4o des Gehäuses, der Zentrierscheibe 39 und des Befestigungsflansches 37 relativ zur Achse X¹ der Luftschraubenwelle und also auch der

709833/0243

Riemenscheibe 31 exzentrisch. Man sieht diese Exzentrizität Δ X besser aus der Fig. ? zwischen der Bohrung ko des Gehäuses und der Luftschraubenwelle 13; der Zweck dieser Exzentrizität besteht darin, die Spannung des Riemens 11 zu regeln. Man kann annehmen, daß das Lager 31 der Luftschraubenwelle in dem Sinne regelbar ist, daß, wenn man den Befest igungsflansch 37 um ein vorbestimmtes Maß mit Hilfe eines Einstellvierecks 31a am Umfang des Lagers 31, das außerhalb des Gehäuses 5 liegt, dreht, die Scheibe 39 sich in der Bohrung des Gehäuses um die gemeinsame feste Achse X dreht, was zur Wirkung hat, daß man die veränderliche Achse x¹ der Luftschraubenwelle 13 um die Achse X schwenkt. Der Ort für X' ist also ein Zylinder mit der Achse X und dem Halbmesser Δ X. Wenn man den Achsabstand e = XY zwischen der Achse Y des treibenden Rades und X des angetriebenen Rades ermittelt, erkennt man, daß e zwischen XY + Δ χ und XY- Δ X sich verändert, wobei der Abstand durch sämtliche Zwischenwerte hindurchläuft, wenn man die Winkelstellung des Flansches 37 des Lagers regelt, wobei die maximale Riemenspannung für den Wert XY + Δ χ eintritt.

Die Fig. 1 entspricht im Gegensatz hierzu der kleinsten Spannung, da die Differenz Δ χ zwischen der Zentrierscheibe 39 und dem Umfang des Lagers 31 in dem unteren Teil der Bohrung ^O liegt. Um eine genaue Regelung herbeizuführen, ist der Befestigungsflansch 37 des Lagers mit mehreren öffnungen versehen, während einige Innengewindebohrungen 4l in dem Gehäuse für das Einführen der Schrauben 38 (Fig. 1 und 2) genügen. Die Spannvorrichtung mit einem Exzenter, die soeben beschrieben wurde, macht es möglich, sich vor-

teilhafterweise von einer erheblichen Raum einnehmenden

7 0 9 R 3 3 / η 2 A 3

Spannrolle freizumachen, die schwer und geräuschvoll ist.

Die obere Bohrung 40 des Gehäuses nimmt die Gesamtheit des angetriebenen Rades 12, des Lagers 31 der Luftschraubenwelle und der Luftschrauben 4 auf sowie den Spannungsdruck:, der von der Spannung des Riemens 11 herrührt. Deshalb ist es notwendig, den Aufbau des Gehäuses auf der Höhe der Bohrung 40 durch den Vorsprung 5a zu verstärken, wie auf der Fig. 1, oder durch Rippen, die unterschiedliche Formen aufweisen können.

Man kann zahlreiche Varianten zu der beschriebenen Ausführung ersinnen. So kann man insbesondere andere Materialien als Aluminium für die Herstellung der Räder 10 und 12 verwenden, unter der Bedingung, daß ihr Gewicht in vernünftigen Grenzen bleibt. Was den Riemen 11 angeht, kann sein Querschnitt mit Zähnen in V-Form die günstigsten Resultate ergeben, aber man könnte auch einen Riemen mit trapezförmigem Querschnitt oder irgendeine andere Riemenart verwenden. In einer anderen Tdeenausnutzung kann die Welle Γ5 der Luftschraube über ihr der Luftschraube 4 entgegengesetzt liegendes Ende hinaus verlängert sein und in einem zweiten einstellbaren Lager drehen, das mit einem Exzenter versehen ist, der von einem zweiten, in die hintere Seitenwand des Gehäuses 2 gebohrten Bohrung gehalten wird, das die Steifheit der gesamten Anordnung gegenüber der Riemenspannung erhöhen würde. Die beschriebene Lösung ist die einfachste, die es gibt, und entspricht vor allem einer Sorge um die größte Leichtigkeit des Getriebes.

Das Getriebe gemäß der Erfindung kann ebensogut zum Antrieb einer Luftschraube wie irgendeiner anderen Vor-

/4 3

richtung dienen, die eine Änderung der Winkelgeschwindigkeit in einem festen Verhältnis erfordert.

709 3 33 / Π ? 4 3

AS

Leerseite

Claims

Ansprüche.

1.J Drehzahlumsetzungsgetriebe, das zwischen die Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors und eine Antriebswelle eines Gerätes, z.B. eine Luftschraube, eingeschaltet ist, mit einem Schutzgehäuse für ein führendes Rad, das vom Ende der Kurbelwelle des Motors angetrieben ist und seine Drehung über einen Riemen auf ein geführtes Rad überträgt, das einerseits ein Gerät, z.B. eine Luftschraubenwelle, antreibt,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Seitenwand des Gehäuses (5) fest mit dem Motor (3) verbunden ist, während die gegenüberliegende Wand des Gehäuses in geeigneten Lagern (22, 40) eine feste Welle (20) am anderen Ende des führenden Rades (30) einerseits und ein einstellbares Lager (31) der Geräte- bzw. der Luftschraubenwelle (13) andererseits aufnimmt.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Lager der Gerätewelle (31) zwei Lager, eines (32) innerhalb und eines (33) außerhalb des Gehäuses (5) hat und an seinem Umfang einen Befestigungsflansch (37) aufweist, der einen abgedrehten Zentrierring (39) trägt, dessen Durchmesser kleiner als der des Befestigungsflansches ist, und der in die Lagerbohrung (40) des Gehäuses eingreift, und daß die gemeinsame Achse (X) der Bohrung des Flansches und des Zentrierringes relativ zur Achse (X') der Gerätewelle exzentrisch ist.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorbestimmte Drehung des Flansches (37) des einstellbaren Lagers (31) die Achse (x¹) der Luftschraubenwelle wegen ihrer

709833/0?£3 ORIGINAL INSPECTED

Exzentrizität ( Λ X) um die gemeinsame Achse (X) dreht, wodurch der Achsabstand (e) zwischen dem antreibenden Rad (10) und dem angetriebenen Rad (12) verändert und so die Einstellung der Spannung des Riemens (11) durchgeführt wird.

4. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das antreibende Rad (i0) ein Rohrteil ist, dessen eines Ende unmittelbar an einem Flansch (9) für die Übernahme der Bewegung von der Kurbelwelle (2) ausgebildet ist und dessen anderes Ende sich mittels eines Wälzlagers (21) um die feste Welle (20) dreht.

5. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Welle (20) des Antriebsrades (10) an dem Gehäuse (5Ϊ durch einen Befestigungsflansch (23) befestigt und ihre Zentrierung gegenüber dem antreibenden Rad (10) durch zumindest einen Stift (24) gesichert ist, der in zumindest eine in das Gehäuse gebohrte Bohrung zu diesem Zweck eingetrieben wird.

6. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Rad (12) eine Riemenscheibe ist, die auf die Luftschraubenwelle (13) aufgekeilt ist.

7. Getriebe nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das antreibende Rad (10) und das angetriebene Rad (12) aus Aluminium bestehen und auf ihrem Umfang eine Reihe von Umfangsrillen mit V-Profil tragen, die mit den Rippen (30) in komplementärem V-Profil zusammenarbeiten, die an dem Riemen (11) vorgesehen sind.

8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

7 0 9 S 1 3 / π ? L 3

- ifi-3

die nutzbare Oberfläche des treibenden und angetriebenen Rades durch eine Anodisationsbehandlung gehärtet ist, um ihren Haftungskoeffizienten zu verbessern.

709 8 33/0243