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VERTEILERGETRIEBE
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verteilergetriebe der im Oberbegriff
des Patentanspruches angegebenen Gattung.
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Bei bekannten Verteilergetriebe dieser Art, wie sie z.B.
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aus DE-PS 1.149.958 und DE-AS 1.650.857 hervorgehen, sind wenigstens
einer der mit derselben Nebenwelle verbundenen Nebenzahnräder mit der Nebenwelle
mittels einer einstellbaren oder begrenzt nachgiebigen Kupplung verbunden um eine
gleichmässige Leistungsverteilung auf die vorhandenen Zahneingriffe zu gewährleisten.
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Trotzdem ist es bei den bekannten Verteilergetrieben notwendig die
Nebenwellen in die Axialrichtung mittels verhältnismässig kräftig
gegen
Axialverschiebung wirkenden Lagern zu steuern um trotz den grossen auf die Nebenzahnräder
einwirkenden Axialkräften einwandfreie Zahneingriffe gewährzuleisten. Werden als
Axiallager Mehrflächen-Axialgleitlager verwendet, müssen die bei den zwei Enden
jeder Nebenwelle angeordneten Axialgleitlager die Rotationsrichtung des betreffenden
Wellenendes angepasst werden, so dass zwei verschiedene Lagergestaltungen notwendig
wäre.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin ein solches
Verteilergetriebe so zu gestalten, dass nur verhältnismässig kleine von den ZahndrUcken
hierrührenden Axialkräfte auf die Nebenwellen zur Einwirkung kommen, und dass kleinere
gegenseitige Längsverschiebungen der Nebenwellen im Verhältnis zu den An- und Abtriebszahnrädern
bedeutungslos werden, so dass eine Vereinfachung der Herstellung des Getriebes erreicht
werden kann, u.a. dadurch dass Axiallager für die axiale Steuerung der Nebenwellen
sowieso unnötig werden und dafür nur für Aufnahme verhältnismässig kleine Axialkräfte
dimensioniert werden brauchen, und somit bei den beiden Enden der Nebenwellen ganz
gleiche Mehrflächen-Axialgleitlager verwendet werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs angegebenen Massnahmen. Hierdurch wird teils erreicht,
dass eine Axialverschiebung einer Nebenwelle für den Zahneingriff zwischen den zuhörigen
Nebenzahnrädern und dem An- bzw.
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Abtriebszahnrad bedeutungslos wird, teils dass die an die Nebenwellen
durch die Zahneingriffe zwischen den Nebenzahnrädern und dem An- bzw.
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Abtriebszahnrad allein von den DrehmomentUber fUhrungen herkommenden
Axialkräften annähernd ausgeglichen werden und nur kleine Axialkräfte, von Reibungsmomenten
von Lagern und Zahnrädern hierrührend, werden an den Nebenwellen überf8hrt.
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Die Erfindung wird nachfolgend zn Hand einer in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erklärt In der Zeichnung zeigt Fig. 1 isometrisch eine
schematische Abbildung eines Verteilergetriebes nach der Erfindung, indem doch nur
die Hauptteile gezeigt sind, Fig. 2 schematisch die Zahneingriffe zwischen je einem
Zahn eines An- und eines Abtriebszahnrades und den zuhörigen, auf einer gemeinsamen
Nebenwelle befestigten Nebenzahnrädern, und Fig. 3 schematisch ein Stirnbild eines
Nebenzahnradpaares.
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Das in Fig. 1 gezeigte Verteilergetriebe ist für Antrieb eines Kompressors
bestimmt, wovon nur der Läufer 10 gezeigt ist. Das Getriebe weist zwei zentrale
Zahnräder, ein Antriebszahnrad 12 und ein Abtriebs zahnrad 14, mit einer gemeinsamen
Zentral drehachse 14 auf. Das Antriebszahnrad 12 wird von einer nicht gezeigten
Antriebswelle durch eine doppelte Zahnkupplung, deren KupplungshUlse 18 angedeutet
ist, getrieben.
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Das Abtriebszahnrad 14 treibt, auch durch eine nicht gezeigte doppelte
Zahnkupplung, eine Abtriebswelle 20, die den Kompressorläufer 10 trägt.
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Die mit Einfach-Schrägverzahnung versehenen Evolventenzahnräder 12
und 14 stehen in Eingriff jeweils mit drei (oder mehr) am Umfang gleichmässig verteilt
angeordneten Nebenzahnradpaaren 22,24. Die Zahnräder 22 und 24 jedes Paares sind
auf einer gemeinsamen Nebenwelle 26 befestigt, die in nicht gezeigten Radiallager
im auch nicht gezeigten Getriebegehäuse gelagert sind und weiter mittels auch nicht
gezeigten Axisldrucklagern, vorzugsweise Mehrflächen-Axialgleitlagern, gegen grössere
Axialverschiebungen verhindert sind.
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Infolge der gleichmässigen Verteilung der Nebenwellen 16 werden gleich
grosse Zahnkräfte und Drehmomente vom Abtriebszahnrad 12 zu jedem der Nebenzahnräder
22 und von jedem der Nebenzahnräder 24 zum Abtriebszahnrad 14 überführt.
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Die Schrägzähne sämtlicher Zahnräder 12, 22, 24 und 14 sind in
nicht
näher gezeigter Weise, wie normal, solche, deren Flankenprofile Evolventen folgen,
und deren wirksamen Flankenflächen von aus den Evolventenlinien abstrahlenden, mit
der Radachse koaxialen Schraubenlinien definiert sind.
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Während normalerweise der Schrägungswinkel (am Wälzkreis) zweier
Zahnräder mit Schrägverzahnung, die mit einander in Eingriff stehen sollen, in Abhängigkeit
des Verhältnisses zwischen der Normalteilung und der Stirnteilung der zwei Zahnräder
bestimmt wird und von den Schrägungswinkeln andern in demselben Getriebe eingehenden,
mit einandern in Eingriff stehende Zahnräder unabhängig sind, sind erfindungsgemäss
der Schrägungswinkel zweier zusammenarbeitenden Paare 12,22 und 24,14 in gegenseitigem
Eingriff stehende Zahnräder dadurch von einander gegenseitig abhängig, dass die
Steigung der den Zahnflanken definierenden Schraubenlinien der Zähne beider Nebenzahnräder
22 und 24 die gleiche ist, während der Schrägungswinkel der An- und Abtriebszahnräder
12 und 14 den Schrägungswinkeln der zugeordneten Nebenzahnräder 22 bzw. 24 angepasst
werden.
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Bei einem Getriebe wie das in Fig. 1 gezeigte wird in Praxis doch
erst der Schrägungswinkelg w24 des Abtriebszahnrads 14 so gewählt, dass die Zahnaxialkräfte
FxII auf je der drei Eingriffstellen zwischen dem Abtriebszahnrad 14 und den Nebenzahnrädern
24 zusammen die axiale Luftkräfte F , Fig. 1, auf dem Läufer 10 so weit wie möglich
ausgleichen.
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Die für die Nebenzahnräder 22 und 24 bedeutenden Grössen gehen von
Fig. 2 und 3 hervor. Fig. 2 zeigt eine Nebenwelle 24 mit zuhörigen Nebenzahnrädern
22 und 24 sowie einem einzelnen Zahn 122 des Antrieb6-zahnrads 12 in Eingriff mit
dem Zahnrad 22, und einen einzelnen Zahn 142 des Abtriebszahnrads 14 in Eingriff
mit dem Zahnrad 24, während Fig. 3 ein schematisches Stirnbild einer Nebenwelle
26 mit Nebenzahnrädern 22 und 24 zeigt.
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Wenn der Schrägungswinkel ß w24 der Zähne des Zahnrades 24 wie
oben
genannt bestimmt ist, ist auch die Steigung s der Schraubenlinien der Zahnräder
22 und 24 bestimmt.
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Ist nämlich rw24 s Fig. 3, der Radius des Betriebswälzkreises des
Zahnrades 24, gilt, indem der Schrägungswinkel ja den Ergänzungswinkel zu den Steigungswinkel
der Schraubenlinie ist, I. tan ß w24 = ( fIT rw24)/s und somit s = (2?T . rw24)
/ tan p w24 Als Gleichung I allgemein Gültigkeit hat, und s für die beiden Zahnräder
22 und 24 diegleiche sein soll, geht hervor, dass wenn rl und r2 willkürliche Radien
der zwei Räder 22 und 24 sind, und ß ß1 und 2 der engsprechenden Schrägungswinkel
an je dieser Radien sind, dann gilt II. rl/tan p 1 = r2/tan ß 2 , oder tan p 1/tan
ß 2 = rl/r2 Hieraus geht hervor, vgl. auch Fig. 2, dass wenn die Flankenflächen
der Zähne der Nebenzahnräder 22 und 24, wie es erfindungsgemäss der Fall sein soll,
überall die selbe Steigung der Schraubenlinien aufweist, dann wird die axiale Anordnung
des Zahnradpaares 22,24 im Verhältnis zu den zwei Zahnrädern 12 und 14 ohne Bedeutung,
und die Nebenwelle 24 mit den Nebenzahnrädern 22 und 24 kann, wenn die Zahnräder
22 und 24 mit den Zahnrädern 12 bzw. 24 in Eingriff sind, unter Drehung im Verhältnis
zu den Zahnrädern 12 und 14 axial verschoben werden, ohne dass die gegenseitige
Eingriffe zwischen den Zahnrädern beeinflusst werden.
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Es wird somit erreicht, dass die axiale Fixierung der Nebenradpaare
22,24 nicht kritisch wird.
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Werden für die Z hcrSder 22 und 24 Radius des BetriebswMlzkreises,
der ja vom Berechnungswälzkreis normalerweise etwa abweicht, mit rw22 bzw. rW24
und die zuhören den Schrägungswinkel mit Pw22 bzw. Aw24 bezeichnet, und ist FtwI
das zwischen den Rädern 12 und 22, und FtwII das zwischen den Rädern 24 und 14 UberzufUhrenden
Zahntangentialdruck, dann wird, als das von den zwei Radpaaren Uberzuführende Drehmoment
M das gleiche ist
M=F twl rw22 = FtwII rw24 und somit III. F IF
in = rw24/rw22 .
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twi twII Ist FXI das auf das Zahnrad 22 einwirkende Zahnaxialdruck
zwischen den Zahnrädern 12 und 22, und FxII das auf das Zahnrad 24 einwirkende Zahnaxialdruck
zwischen den Zahnrädern 24 und 14, dann ist, wie es aus Fig. 2 hervorgeht F = FtwI.
h tan w22 , und Fxii = twII . tan ß und somit FxI/FxII = Ftwi . tan ß w22 /FtwII
. tan ßw24 welches gemäss III = rw24/ rw22 tan ßw22/tan ßw24 und gemäss II = rw24/r
zwei rw22/rw24 = 1 Es geht somit hervor, dass wenn die Flankenflächen der Zähne
der Nebenzahnräder 22 und 24 erfindungsgemäss von Schraubenlinien selber Steigung
definiert werden, wird jede Nebenwelle 26 in axialem Gleichgewicht sein, so dass
nur möglicherweise etwaige Reibungskräfte und dgl.
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die Nebenwellen 26 zu axialer Verschiebung beeinflüssen können. Dafür
genügt auch verhältnismässig klein dimensionierten Axiallager oder in der Axialrichtung
einwirkenden Lagerteile um die Nebenwellen 26 in axialer Richtung zu steuern.
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Um die auf das Abtriebszahnrad 14 einwirkenden Axialdrücke so klein
wie möglich zu halten, ist vorzugsweise, wenn die Umdrehungsrichtung des Läufers
10 die in Fig. 1 mit einem Pfeil 28 gezeigte ist, die Schrägverzahnung des Abtriebaahnrades
14, und damit auch das Antriebzahnrad 12, rechtssteigend, so dass die auf den Läufer
10 einwirkenden Luftkräfte so weit wie möglich entgegengewirkt werden.
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Weiter ist zu bemerken, dass wenn es sich um ein immer für dieselbe
Umdrehungsrichtung bestimmtes Getriebe, wie das in Fig. 1 gezeigte, handelt, es
nur die wirksamen Zahnflanken sind, die erfindungsgemäss gebildet zu sein
brauchen,
wogegen die Gestaltung der Zahnhinterflächen unter genannten Umständen anderswo
sein können.
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Verteilergetriebe.
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ZUSAMMENFASSUNG.
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Das Verteilergetriebe ist der Art, die mit je einem zentralen An-
und Abtriebszahn-rad (12 bzw. 14) versehen ist, die über wenigstens drei Nebenzahnradpaaren
(22, 24) gekuppelt sind, wobei die Räder (22 und 24) jedes Paares (22, 24) auf einer
gemeinsamen Nebenwelle (26) angeordnet sind. Sämtliche Zahnräder (12, 14, 22 und
24) sind mit Einfach-Schrägverzahnung versehen, und, um Uberführung an die Nebenwellen
(26) von so kleinen Axialkräfte wie möglich zu erreichen, zwar so, dass die Steigung
der mit der Radachse kozxialen Schraubenlinien,der die wirksamen Zahnflanken der
Schrägzähne definiert, für sämtliche Neben.
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zahnräder (22 und 24) die gleiche ist. Weiter sind die zwei Zahnräder
(22 und 24) jedes Nebenzahnradpaares (22, 24) mit der zuhörigen Neben.
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welle (26) fest verbunden.
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Fig. 1.
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