WO1999010236A1 - Getriebe mit leistungsverzweigung, insbesondere für einen hubschrauber-rotor-antrieb - Google Patents

Getriebe mit leistungsverzweigung, insbesondere für einen hubschrauber-rotor-antrieb Download PDF

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WO1999010236A1
WO1999010236A1 PCT/EP1998/005183 EP9805183W WO9910236A1 WO 1999010236 A1 WO1999010236 A1 WO 1999010236A1 EP 9805183 W EP9805183 W EP 9805183W WO 9910236 A1 WO9910236 A1 WO 9910236A1
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pinion
drive
transmission according
power
output
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PCT/EP1998/005183
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Manfred Fischer
Bernard Hunold
Hans HÄSE
Martin Messmer
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Zf Luftfahrttechnik Gmbh
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/12—Rotor drives
    • B64C27/14—Direct drive between power plant and rotor hub
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
    • F16H1/22—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H1/222—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with non-parallel axes
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/1966—Intersecting axes
    • Y10T74/19665—Bevel gear type

Definitions

  • the invention relates to a transmission with power split, in particular for a helicopter rotor drive according to the preamble of claim 1.
  • Such gears have the advantage that the power to be transmitted is distributed over several parallel meshes, so that the gearing forces per mesh are reduced, and overall a higher power density can be achieved than with gears without power split.
  • US Pat. No. 5,135,442 which is considered the closest, discloses an angular gear with power split, in which the power of a drive pinion is divided between two ring gears arranged on both sides of the pinion. Each of the ring gears is non-rotatably connected to another pinion via a shaft. The other pinions are in mesh with a collecting wheel at the same time.
  • the disadvantage of this solution is the very high number. For higher single-stage translations in the branched stage, a larger center distance of the shafts and a correspondingly larger installation space would be required.
  • the invention has for its object to provide a transmission with power split that allows a high translation and a high power density in a small space, with low weight and with a small number of functional elements.
  • a first power branch has, in a manner known per se, a first rotationally drivable drive pinion, which is in constant tooth engagement with a first output-side gear, and at least one further power branch has a further drive pinion coaxial with the first drive pinion, which is in constant motion Gear engagement with a further gearwheel, which is coaxial with the first output-side gearwheel.
  • the coaxial arrangement is very advantageous in terms of the number of parts and space utilization.
  • a torsionally elastic element is arranged in the torque flow of each of the power branches.
  • the power or Torque distribution between the two power branches can be influenced in a defined manner, and insensitivity to deformations is achieved which can be generated during operation, for example, by static or thermal loads. If the ratio of the torsional stiffness of the torsionally elastic members roughly corresponds to the (rolling) radius ratio of the assigned drive pinion - the same ratio also applies to the output-side gears - the magnitude of the tangential forces in the tooth meshes of the power branches is approximately the same, so that the same Tooth widths a uniform load on the teeth is achieved.
  • the term torsional rigidity is understood in this context as a measure of the moment with which the component in question counteracts a rotation by a certain angle.
  • the pinion shafts are preferably non-rotatably coupled to one another by a positive-locking profile, for example a splined shaft profile.
  • torsionally soft sections lie between the branch point and the pinion toothings, so that the pinions can be rotated relative to one another under load by a load-dependent angle.
  • Pinion shafts can be adjusted using shims. Likewise, however, adhesive or frictional press connections at the branching point or between the pinion shaft and pinion are also possible, so that the rotational position can be adjusted uniquely during assembly. With regard to the number of parts, an embodiment is advantageous in which at least one of the drive pinions is formed in one piece with the pinion shaft.
  • gearwheels on the output side are designed as bevel gears, the most varied of angles can be achieved between the input and output of the transmission.
  • the known advantages of helical gearing or spiral gearing are a higher degree of coverage and less gearing noise.
  • the load portion of the power branch concerned can advantageously be influenced by axially displacing a helical pinion along its axis of rotation.
  • a pinion of a power take-off is in constant tooth engagement with one of the output gears. This pinion creates a permanent drive connection between the tail rotor drive and the main rotor.
  • Figure 1 is a perspective view of parts of a transmission according to the invention.
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a transmission according to the invention with tapered gears.
  • Fig. 3 shows a longitudinal section through an inventive transmission with cylindrical gears
  • Fig. 4 show an illustration of a helicopter rotor drive for two prime movers.
  • Fig. 1 shows parts of a transmission according to the invention in a perspective view.
  • the two gearwheels 2, 4 on the output side are connected in a rotationally fixed manner to one another and to the rotor mast 44, about whose axis they are rotatably mounted the.
  • the drive pinion 6 of a first power branch is in constant tooth engagement with the output-side gear 2.
  • a drive pinion 8 of a second power branch is arranged, which is in constant tooth engagement with the output-side gear 4.
  • Wheel 18 is rotatably coupled to the two pinion shafts at the branching point 16 and the wheel 20 can be connected by the shaft 22 to the drive (not shown).
  • the pinion 24 of a power take-off 56 leading to the tail rotor is in constant tooth engagement with the output side
  • Gear wheel 4 A permanent drive connection of the main rotor and tail rotor can be established via the shaft 26 and the flange 28.
  • the power take-off 24, 26, 28 is designed as a separate module with its own housing, not shown, independent of the transmission 30 on the opposite side, as a result of which an easy adaptability to different installation conditions is achieved.
  • Fig. 2 parts corresponding to Fig. 1 are given the same reference numerals.
  • the two pinion shafts 10, 12 are connected to one another in a positive fit and without backlash by a splined shaft connection 32.
  • the torque transmission from the bevel gear 18 to the two pinion shafts 10, 12 also takes place through a splined shaft connection 34, which is arranged in the same axial area as the splined shaft connection 32.
  • the toothed shaft connections 32, 34 permit axial displacement of the parts connected in a rotationally fixed manner, adjusting disks 36, 38 serve to fix the axial positions of the two pinions 6, 8 with respect to one another and with respect to the housing 40, which ches made of light metal or weight-saving fiber composite material.
  • the two pinions 6, 8 can be rotated relative to one another due to the rotational elasticity of the pinion shafts 10, 12.
  • the radially outer pinion 8 is rotatably mounted on the radially inner pinion shaft 10. Fitting surfaces are provided between pinion 8 and shaft 10, which can be provided with a non-ferrous metal layer on their surface in order to improve the bearing properties.
  • the slide bearing thus formed, in which the bearing raceways 42 m the drive pinion or the pinion shaft are incorporated, is characterized by its small number of parts, its freedom from play and its high load capacity.
  • both the drive pinions 6, 8 and the gearwheels 2, 4 on the output side are designed as bevel gears, as a result of which a desired angle between the input and output can be achieved.
  • the pinions 6, 8 are each formed in one piece with the pinion shafts 10, 12.
  • the two gearwheels 2, 4 on the output side are connected in a rotationally fixed manner to the rotor mast 44 by means of fastening elements 46.
  • Adjustment disks 48, 50 enable the vertical position of the wheels 2, 4 to be adjusted relative to one another and the vertical position of the gear 30 to the rotor bearing 52 or rotor mast 44 to be adjusted.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a transmission according to the invention, in which both the gearwheels 2, 4 on the output side and the drive pinions 6, 8 as cylindrical Drical spur gears are formed and the axis of rotation of the pinion is parallel to the axis of rotation of the gearwheels on the output side.
  • Corresponding parts are again provided with the same reference symbols.
  • This arrangement has the advantage that the radial play of the toothings between the wheels 2, 6 and 4, 8 is independent of the axial position of the two pinions 6, 8.
  • the wheels are helically toothed so that the adjustment of the axial position of the pinions 6, 8 by means of the adjusting disks 36, 54 can be used to adjust the load components of the individual power branches.
  • FIG. 4 shows an illustration of a helicopter rotor main drive according to the invention in which two drive machines, not shown, are provided. With the two output gears 2, 4, two pinions 6, 8 are in mesh with each other at the same time. Each of the power-branched gears 30 has a drive flange 58 for connecting a drive machine, not shown.
  • the power take-off 56 with the rotatably mounted pinion 24 of a pinion shaft 26 and a flange 28, is designed as a separate module and is used to drive a tail rotor, not shown.
  • the axes of rotation of the pinions 6, 8, 24 each intersect the axis of rotation of the gearwheels 2, 4 on the output side, which is equal to the axis of rotation of the rotor mast.
  • the pinions 6, 8 or the output gears 2, 4 are to be provided with beveloid teeth.
  • the power take-offs 60 are driven by a spur gear stage and serve to drive auxiliary units such as oil pumps or generators.
  • the illustrated embodiments show transmissions with two power branches. It is easily possible to provide more than two coaxial drive pinions and just as many coaxial drive-side gearwheels in order to distribute the drive power over even more tooth meshes.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Leistungsverzweigung für einen Hubschrauber-Rotor-Antrieb. Bei dem Getriebe weist ein erster Leistungszweig in an sich bekannter Weise ein erstes drehantriebbares Antriebsritzel (6) auf, welches in ständigem Zahneingriff mit einem ersten abtriebsseitigen Zahnrad (2) ist. Mindestens ein weiterer Leistungszweig weist ein zum ersten Antriebsritzel (6) koaxiales weiteres Antriebsritzel (8) auf, welches in ständigem Zahneingriff mit einem, zum ersten abtriebsseitigen Zahnrad (2) koaxialen abtriebsseitigen weiteren Zahnrad (4) ist. Im Drehmomentenfluß jedes der Leistungszweige ist ein drehelastisches Glied angeordnet. Die Torsionssteifigkeit der drehelastischen Glieder bestimmt die Lastanteile der Leistungszweige. Das erfindungsgemäße Getriebe ermöglicht auf kleinem Bauraum, mit geringem Gewicht und mit einer kleinen Anzahl von Funktionselementen eine hohe Leistungsdichte.

Description

Getriebe mit Leistungsverzweigung, insbesondere für einen Hubschrauber-Rotor-Antrieb
Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit Leistungsverzweigung, insbesondere für einen Hubschrauber-Rotor-Antrieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Derartige Getriebe weisen den Vorteil auf, daß die zu übertragende Leistung auf mehrere parallel wirkende Zahneingriffe verteilt ist, so daß die Verzahnungskräfte pro Zahneingriff verringert werden, und insgesamt eine höhere Leistungsdichte erzielt werden kann, als bei Getrieben ohne LeistungsVerzweigung.
Die übertragbare Leistung bei Getrieben ohne Leistungsverzweigung durch eine größere Verzahnungsbreite zu erhöhen, ist nur in einem begrenzten Umfang möglich. Bei Stirnrädern tritt die Gefahr des Kantentragens, verursacht durch Gehäuseverformungen oder Fertigungsungenauigkeiten auf. Bei breiten Kegelrädern oder Kronrädern treten Probleme mit der Zahnform auf, Spiralkegelräder sind ab einer bestimmten Zahnbreite nur mit erheblichem Aufwand bzw. nicht mehr zu fertigen.
In der als nächstliegend betrachteten US 5 135 442 ist ein Winkelgetriebe mit Leistungsverzweigung offenbart, bei dem die Leistung eines Antriebsritzel auf zwei beidseitig des Ritzels gegenüberliegend angeordneten Tellerräder auf- geteilt wird. Jedes der Tellerräder ist über eine Welle drehfest mit einem weiteren Ritzel verbunden. Die weiteren Ritzel sind in gleichzeitigem Zahneingriff mit einem Sammelrad. Nachteilig bei dieser Lösung ist die sehr hohe Tei- lezahl. Für höhere einstufige Übersetzungen in der verzweigten Stufe wäre ein größerer Achsabstand der Wellen und ein entsprechend größerer Bauraum erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe mit Leistungsverzweigung zu schaffen, das auf kleinem Bauraum, mit geringem Gewicht und mit einer kleinen Anzahl von Funktionselementen eine hohe Übersetzung sowie eine hohe Leistungsdichte zuläßt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Leistungszweig in an sich bekannter Weise ein erstes drehantreibbares Antriebsritzel aufweist, welches in ständigem Zahneingriff mit einem ersten abtriebsseitigen Zahnrad ist, und mindestens ein weiterer Leistungszweig ein zum ersten Antriebsritzel koaxiales weiteres Antriebsritzel aufweist, welches in ständigem Zahneingriff mit einem, zum ersten abtriebsseitigen Zahnrad koaxialen, abtriebsseitigen weiteren Zahnrad ist.
Die koaxiale Anordnung ist sehr vorteilhaft in bezug auf Teilezahl und Bauraumausnutzung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Drehmomentenfluß jedes der Leistungszweige ein drehelastisches Glied angeordnet. Hierdurch kann die Leistungsbzw. Momentenaufteilung auf die beiden Leistungszweige definiert beeinflußt werden, und es wird eine Unempfindlich- keit gegenüber Verformungen erzielt, die im Betrieb bei- spielsweise durch statische oder thermische Belastungen erzeugt werden können. Wenn das Verhältnis der Torsionssteifigkeiten der drehelastischen Glieder in etwa dem (Wälz-) radienverhältnis der zugeordneten Antriebsritzel - das gleiche Verhältnis gilt auch bei den abtriebsseitigen Zahnrädern - entspricht, ist die Höhe der Tangentialkräfte in den Zahneingriffen der Leistungszweige in etwa gleich, so daß bei gleichen Verzahnungsbreiten eine gleichmäßige Belastung der Verzahnungen erzielt wird. Der Begriff Torsionssteifigkeit wird in diesem Zusammenhang verstanden als Maß für das Moment, mit dem das betreffende Bauteil einer Verdrehung um einen bestimmten Winkel entgegenwirkt.
Eine kompakte Anordnung wird erzielt, wenn die drehelastischen Glieder zwischen einem antriebsseitigen Verzwei- gungspunkt und den Antriebsritzeln ineinander angeordnete koaxiale Ritzelwellen sind, welche torsionsweich ausgebildet sind, wobei es vorteilhaft ist, wenn das Antriebsritzel der radial äußeren Ritzelwelle auf der radial inneren Ritzelwelle verdrehbar gelagert ist.
Am Verzweigungspunkt sind die Ritzelwellen vorzugsweise durch ein Formschlußprofil - beispielsweise ein Zahnwellenprofil - drehfest miteinander gekoppelt. Zwischen dem Verzweigungspunkt und den Ritzelverzahnungen liegen in ei- ner vorteilhaften Ausgestaltung torsionsweiche Abschnitte, so daß die Ritzel unter Belastung um einen lastabhängigen Winkel gegeneinander verdrehbar sind.
Eine sehr einfache, hochbelastbare und zuverlässige verdrehbare Lagerung des Antriebsritzels der radial äußeren Ritzelwelle auf der radial inneren Ritzelwelle wird erzielt, wenn die Lagerung als Gleitlager ausgebildet ist, wobei die Lagerlaufbahnen in das Antriebsritzel bzw. die Ritzelwelle eingearbeitet sind. Durch eine Buntmetallbe- schichtung der Lagerlaufbahnen lassen sich die Lagereigenschaften in vorteilhafter Weise beeinflussen.
Ein dünnwandiger Hohlwellenabschnitt ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines torsionsweichen Wellenabschnitts, bei dem die Spannungen gegenüber alternativen Ausgestaltungen minimal sind. Insbesondere bei der radial äußeren Ritzelwelle muß die Wandstärke klein gewählt werden, um Torsi- onsweichheit zu erzielen. Das polare Flächenträgheitsmoment des Querschnitts der radial inneren Welle ist aufgrund der starken Abhängigkeit vom Radius ohnehin wesentlich kleiner.
Eine alternative Ausgestaltung eines torsionsweichen Wellenabschnitts weist beispielsweise längsgerichtete Ausnehmungen auf. In anderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die äußere Ritzelwelle aus einem Material mit kleinerem Schubmodul, wie beispielsweise Titan, herzustellen.
Für die Einstellung der Lastanteile der Leistungszweige ist es vorteilhaft, wenn die relative Drehstellung der Ritzelwellen mindestens einmalig einstellbar ist. Die Einstellbarkeit kann beispielsweise dadurch erzielt werden, daß am Verzweigungspunkt ein schrägverzahntes Zahnwellen- profil vorgesehen ist, und die axiale Stellung der beiden
Ritzelwellen mittels Einstellscheiben justierbar ist. Ebenso sind aber auch Klebe- oder reibschlüssige Preßverbindungen am Verzweigungspunkt oder zwischen Ritzelwelle und Ritzel möglich, so daß die Drehstellung bei der Montage einma- lig einstellbar ist. In bezug auf die Teilezahl ist eine Ausgestaltung vorteilhaft, bei der mindestens eines der Antriebsritzel mit der Ritzelwelle einstückig ausgebildet ist.
Das erfindungsgemäße Getriebe kann in mehreren vorteilhaften Konstellationen verwendet werden:
Eine Ausführungsform, bei der die abtriebsseitigen Zahnräder als zylindrische Stirnräder ausgebildet sind, eignet sich vorteilhaft für eine parallele Anordnung von An- und Abtrieb dieser Getriebestufe.
Wenn die abtriebsseitigen Zahnräder als Kegelräder ausgebildet sind, lassen sich die verschiedensten Winkel zwischen An- und Abtrieb des Getriebes erzielen.
Wenn die abtriebsseitigen Zahnräder als Kronräder ausgebildet sind und die zylindrischen Antriebsritzel rechtwinklig dazu angeordnet sind, wirken sich axiale Verschie- bungen der Antriebsritzel nicht auf das radiale Verzahnungsspiel aus.
Mit als Kegelräder ausgebildeten Antriebsritzeln läßt sich das Verzahnungsspiel durch Einstellung der axialen Stellung z. B. mittels Einstellscheiben justieren. In Kombination mit ebenfalls kegelig ausgebildeten abtriebsseitigen Zahnrädern lassen sich - wie beschrieben - verschiedenste Winkel zwischen An- und Abtrieb des Getriebes realisieren, wobei die Verlängerungen der Achsen normalerweise ei- nen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. In anderen Einbaufällen ist ein Achsversatz wünschenswert, der dadurch ermöglicht wird, wenn die Antriebsritzel und die abtriebsseitigen Zahnräder Hypoidradpaare bilden.
Die bekannten Vorteile einer Schrägverzahnung oder einer Spiralverzahnung sind ein höherer Überdeckungsgrad und geringere Verzahnungsgeräusche. Durch axiale Verschiebung eines schrägverzahnten Ritzels entlang seiner Drehachse läßt sich in vorteilhafter Weise der Lastanteil des be- treffenden Leistungszweiges beeinflussen.
Vorteilhaft ist, wenn die Schrägungswinkel der Radpaare der Leistungszweige entgegengesetzten Richtungssinn aufweisen. Auf diese Weise findet ein Axialkraftausgleich statt, so daß ein kleineres Axiallager ausreichend ist.
Sind die Ritzelwellen axial zueinander fixiert, jedoch als Einheit gegenüber den abtriebsseitigen Zahnrädern mit axialem Spiel gelagert, tritt abhängig von den Schrägungswin- keln ein leistungsaufteilender Effekt auf.
In bezug auf eine einfachere Montage ist es vorteilhaft, wenn die Schrägungswinkel der Radpaare der Leistungszweige gleichen Richtungssinn aufweisen.
Aus kinematischen Gründen ist es erforderlich, daß die Übersetzungen der Leistungszweige exakt gleich sind. Besonders einfache Montagebedingungen werden erzielt, wenn die Antriebsritzel und die abtriebsseitigen Zahnräder der Leistungszweige jeweils gleiche Zähnezahlen aufweisen. Wenn die verschiedenen Leistungszweige verschiedene Wälzradien aufweisen, ist es vorteilhaft, wenn das Verhältnis der Moduln der Verzahnungen in etwa dem (Wälz-) radienverhältnis entspricht. Auf diese Weise werden günstige Zahnformen ermöglicht.
Für höhere Gesamtübersetzungen ist es vorteilhaft, wenn antriebsseitig eine Vorübersetzungsstufe vorgesehen ist .
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn ein Ritzel eines Nebenabtriebs mit einem der abtriebsseitigen Zahnräder in ständigem Zahneingriff ist. Durch dieses Ritzel ist eine ständige triebliche Verbindung des Heckrotorantriebs mit dem Hauptrotor hergestellt.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert, wobei
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht von Teilen eines erfindungsgemäßen Getriebes;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe mit kegeligen Zahnrädern;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Getriebe mit zylindrischen Zahnrädern und
Fig. 4 eine Darstellung eines Hubschrauber-Rotor- Antriebs für zwei Antriebsmaschinen zeigen.
Fig. 1 zeigt Teile eines erfindungsgemäßen Getriebes in perspektivischer Ansicht. Die beiden abtriebsseitigen Zahnräder 2, 4 sind drehfest miteinander und mit dem Rotormast 44, um dessen Achse sie drehbar gelagert sind, verbun- den. Das Antriebsritzel 6 eines ersten Leistungszweiges ist in ständigem Zahneingriff mit dem abtriebsseitigen Zahnrad 2. Koaxial zu diesem ist ein Antriebsritzel 8 eines zweiten Leistungszweiges angeordnet, welches in ständigem Zahneingriff mit dem abtriebsseitigen Zahnrad 4 ist.
Die als Hohlwellen ausgebildeten Ritzelwellen 10, 12 sind koaxial ineinander angeordnet und lediglich an dem antriebsseitigen Verzweigungspunkt 16 drehfest miteinander gekoppelt. In dem Bereich zwischen dem Verzweigungspunkt 16 und den Zahneingriffen der Ritzel 6, 8 mit den abtriebsseitigen Zahnrädern 2, 4 weisen die Ritzelwellen 10, 12 eine bestimmte Drehelastizität auf. Die radial äußere Ritzelwelle 12 weist hierzu einen relativ dünnwandigen Bereich 14 auf. Die radial innere Ritzelwelle 10 ist etwas länger und weist einen kleineren Radius auf, so daß sie auch ohne speziellen dünnwandigen Bereich bereits die gewünschte Drehelastizität aufweist. Die Drehelastizitäten der beiden Wellen 10, 12 sind so bemessen, daß beim dargestellten Getrie- be unter voller Belastung eine Verdrehung um jeweils etwa 0,4° erfolgt.
Das Verhältnis der Torsionssteifigkeiten der drehelastischen Glieder - hier die Ritzelwellen - entspricht etwa dem Wälzradienverhältnis der zugeordneten Antriebsritzel 6, 8, so daß eine gleichmäßige Verzahnungsbelastung erzielt wird. Die Räder 2, 4, 6, 8 in der dargestellten Ausführungsform sind spiralverzahnt, wobei die Räder der beiden Leistungszweige gleichen Richtungssinn bzw. Richtungssinn des Schrägungswinkels aufweisen. Die Ritzel 6, 8 und die abtriebsseitigen Zahnräder 2, 4 weisen jeweils gleiche Zähnezahlen auf, wobei das Verhältnis der Moduln in etwa dem Wälzradienverhältnis entspricht. Die Zahngeometrie der Ver- zahnungen der beiden Leistungszweige ist m vorteilhafter Weise getrennt voneinander optimierbar.
In Fig. 1 ist ferner eine Vorubersetzungsstufe, gebil- det aus den Kegelradern 18 und 20, dargestellt, wobei das
Rad 18 am Verzweigungspunkt 16 drehfest mit den beiden Ritzelwellen gekoppelt ist und das Rad 20 durch die Welle 22 mit dem nicht dargestellten Antrieb verbindbar ist. Das Ritzel 24 eines zum Heckrotor fuhrenden Nebenabtriebs 56 ist m standigem Zahneingriff mit dem abtriebsseitigen
Zahnrad 4. Über die Welle 26 und den Flansch 28 ist eine standige triebliche Verbindung von Hauptrotor und Heckrotor herstellbar.
In vorteilhafter Weise ist der Nebenabtrieb 24, 26, 28 unabhängig vom antπebsseitigen Getriebe 30 als separates Modul mit einem eigenen nicht dargestellten Gehäuse ausgebildet, wodurch eine leichte Anpaßbarkeit an verschiedene Einbauverhaltnisse erzielt wird.
In Fig. 2 sind der Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Verzweigungspunkt 16 sind die beiden Ritzelwellen 10, 12 durch eine Zahnwellenverbindung 32 formschlussig und drehspielfrei miteinander verbunden. Die Momentenubertragung vom Kegelrad 18 auf die beiden Ritzelwellen 10, 12 erfolgt ebenfalls durch eine Zahnwellenverbmdung 34, welche im selben axialen Bereich wie die Zahnwellenverbmdung 32 angeordnet ist. Die Zahn- wellenverbmdungen 32, 34 lassen eine axiale Verschiebung der drehfest verbundenen Teile zu, Emstellscheiben 36, 38 dienen zur Festlegung der axialen Positionen der beiden Ritzel 6, 8 zueinander und gegenüber dem Gehäuse 40, wel- ches aus Leichtmetall oder gewichtssparend aus Faserverbundwerkstoff hergestellt ist.
Unter Last sind die beiden Ritzel 6, 8, bedingt durch die Drehelastizitat der Ritzelwellen 10, 12, gegeneinander verdrehbar. Das radial äußere Ritzel 8 ist m der dargestellten Ausführungsform auf der radial inneren Ritzelwelle 10 verdrehbar gelagert. Zwischen Ritzel 8 und Welle 10 sind Paßflachen vorgesehen, welche zur Verbesserung der Lagerei- genschaften an ihrer Oberflache mit einer Buntmetallschicht versehen sein können. Die hierdurch gebildete Gleitlagerung, bei der die Lagerlaufbahnen 42 m das Antriebsritzel bzw. die Ritzelwelle eingearbeitet sind, weist sich durch ihre geringe Teilezahl, ihre Spielfreiheit und ihre hohe Belastbarkeit aus.
In der dargestellten Ausführungsform sind sowohl die Antriebsritzel 6, 8 als auch die abtriebsseitigen Zahnrader 2, 4 als Kegelrader ausgebildet, wodurch sich ein ge- wunschter Winkel zwischen An- und Abtrieb erzielen laßt.
Zur Verringerung der Teilezahl sind die Ritzel 6, 8 mit den Ritzelwellen 10, 12 jeweils emstuckig ausgebildet.
Die beiden abtriebsseitigen Zahnrader 2, 4 sind it- tels Befestigungselementen 46 drehfest mit dem Rotormast 44 verbunden. Einstellscheiben 48, 50 ermöglichen die Einstellung der vertikalen Position der Rader 2, 4 zueinander und die Einstellung der vertikalen Position des Getriebes 30 zum Rotorlager 52 bzw. Rotormast 44.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfin- dungsgemaßen Getriebes, bei dem sowohl die abtriebsseitigen Zahnrader 2, 4 als auch die Antriebsritzel 6, 8 als zylin- drische Stirnräder ausgebildet sind und die Drehachse der Ritzel parallel zur Drehachse der abtriebsseitigen Zahnräder ist. Einander entsprechende Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, daß das Radialspiel der Verzahnungen zwischen den Rädern 2, 6 bzw. 4, 8 unabhängig von der axialen Position der beiden Ritzel 6, 8 ist. Die Räder sind schrägverzahnt, so daß die Einstellung der axialen Position der Ritzel 6, 8 mittels der Einstellscheiben 36, 54 zur Ein- Stellung der Lastanteile der einzelnen Leistungszweige verwendet werden kann.
Schließlich zeigt Fig. 4 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Hubschrauber-Rotor-Hauptantriebs bei welchem zwei nicht dargestellte Antriebsmaschinen vorgesehen sind. Mit den beiden abtriebsseitigen Zahnrädern 2, 4 sind jeweils zwei Ritzel 6, 8 in gleichzeitigem Zahneingriff. Jedes der leistungsverzweigten Getriebe 30 weist einen Antriebsflansch 58 für die Anbindung einer nicht dargestell- ten Antriebsmaschine auf.
Der Nebenabtrieb 56, mit dem drehbar gelagertem Ritzel 24 einer Ritzelwelle 26 und einem Flansch 28, ist als separates Modul ausgebildet und dient zum Antrieb eines nicht dargestellten Heckrotors. In der dargestellten Ausführungsform schneiden die Drehachsen der Ritzel 6, 8, 24 jeweils die Drehachse der abtriebsseitigen Zahnräder 2, 4, welche gleich der Rotormastdrehachse ist. Je nach Einbauverhältnissen kann es wünschenswert sein, die Ritzelachsen parallel versetzt zur Darstellung anzuordnen. In diesem
Fall sind die Ritzel 6, 8 bzw. die abtriebsseitigen Zahnräder 2, 4 mit einer Beveloid-Verzahnung zu versehen. Die Nebenabtriebe 60 werden durch eine Stirnradstufe angetrieben und dienen zum Antrieb von Nebenaggregaten, wie beispielsweise Ölpumpen oder Generatoren.
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen Getriebe mit zwei Leistungszweigen. Ohne weiteres ist es möglich mehr als zwei koaxiale Antriebsritzel und ebenso viele koaxiale abtriebsseitige Zahnräder vorzusehen, um die Antriebsleistung auf noch mehr Zahneingriffe zu verteilen.
Ein erfindungsgemäßes Getriebe weist gegenüber einem bekannten System ohne Leistungsverzweigung bei gleichem übertragbarem Moment einen um etwa 15 % kleineren Durchmesser auf, oder bei gleichem Durchmesser ein etwa 50 % höhe- res übertragbares Moment, wodurch insbesondere auch ein wesentlicher Gewichtsvorteil erzielt wird, was sich bei der Anwendung im Hubschrauber besonders vorteilhaft auswirkt. Der Fachmann wird jedoch auch andere Anwendungen für das vorgestellte leistungsverzweigte Getriebekonzept finden.
Bezugszeichen
2 erstes abtriebsseitiges Zahnrad 4 zweites abtriebsseitiges Zahnrad
6 Antriebsritzel
8 Antriebsritzel
10 Ritzelwelle
12 Ritzelwelle 14 dünnwandiger, drehelastischer Abschnitt
16 Verzweigungspunkt
18 Kegelrad
20 Kegelrad
22 Antriebswelle 24 Nebenabtriebsritzel
26 Nebenabtriebswelle
28 Nebenabtriebsflansch
30 Getriebe, antriebsseitig
32 Zahnwellenverbindung 34 Zahnwellenverbindung
36 Einstellscheibe
38 Einstellscheibe
40 Gehäuse
42 Lagerlaufbahnen 44 Rotormast
46 Paßbolzen
48 Einstellscheibe
50 Einstellscheibe
52 Hauptrotorlager 54 Einstellscheibe
56 Nebenabtrieb
58 Antriebsflansch
60 Nebenabtrieb

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Getriebe (30), insbesondere für einen Hubschrauber- Rotor-Antrieb mit einer oder mehreren Antriebsmaschinen, bei welchem für jede Antriebsmaschine mehrere Leistungszweige vorgesehen sind, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein erster Leistungszweig in an sich bekannter Weise ein erstes drehantreibbares Antriebsritzel (6) auf- weist, welches in ständigem Zahneingriff mit einem ersten abtriebsseitigen Zahnrad (2) ist, und mindestens ein weiterer Leistungszweig ein zum ersten Antriebsritzel (6) koaxiales weiteres Antriebsritzel (8) aufweist, welches in ständigem Zahneingriff mit einem, zum ersten abtriebsseiti- gen Zahnrad (2) koaxialen abtriebsseitigen weiteren Zahnrad (4) ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im Drehmomentenfluß jedes der Lei- stungszweige ein drehelastisches Glied (10, 12) angeordnet ist.
3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Verhältnis der Torsionssteifig- keiten der drehelastischen Glieder (10, 12) in etwa dem (Wälz-) radienverhältnis der zugeordneten Antriebsritzel (6, 8) entspricht.
4. Getriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e - k e n n z e i c h n e t , daß die drehelastischen Glieder zwischen einem antriebsseitigen Verzweigungspunkt (16) und den Antriebsritzeln ineinander angeordnete koaxiale Ritzelwellen (10, 12) sind, welche torsionsweich ausgebildet sind.
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eine Ritzelwelle (12) einen dünnwandigen Hohlwellenabschnitt (14) aufweist, um die gewünschte Drehelastizität zu erzeugen.
6. Getriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Ritzelwellen 10, 12 aus verschiedenen Werkstoffen bestehen, die sich im Schubmodul unterscheiden, um die gewünschte Drehelastizität zu erzeugen.
7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Antriebsritzel (8) der radial äußeren Ritzelwelle (12) auf der radial inneren Ritzelwelle (10) verdrehbar gelagert ist.
8. Getriebe nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerung des Antriebsritzels (8) der radial äußeren Ritzelwelle (12) auf der radial inneren Ritzelwelle (10) als Gleitlager ausgebildet ist, wobei die Lagerlaufbahnen (42) radial innerhalb des Antriebsritzels (8) und in der Ritzelwelle (10) eingearbeitet sind.
9. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß am Verzweigungspunkt (16) der Leistungszweige ein vorzugsweise als Zahnwellenprofil ausgebildetes Formschlußprofil (32) zur dreh- festen und drehspielfreien Verbindung der Ritzelwellen (10, 12) vorgesehen ist.
10. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die relative Drehstellungen der Ritzelwellen (10, 12) mindestens einmalig einstellbar ist.
11. Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da- durch g e k e n n z e i c h n e t , daß mindestens eines der Antriebsritzel (6, 8) mit der zugehörigen Ritzelwelle (10, 12) einstückig ausgebildet ist.
12. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da- durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die abtriebsseitigen Zahnräder (2, 4) als zylindrische Stirnräder ausgebildet sind.
13. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da- durch g e k e n n z e i c h n e t , daß die abtriebsseitigen Zahnräder (2, 4) als Kegelräder ausgebildet sind.
14. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die abtriebs- seitigen Zahnräder (2, 4) als Kronräder ausgebildet sind.
15. Getriebe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antriebsritzel (6, 8) als zylindrische Stirnräder ausgebildet sind.
16. Getriebe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antriebsritzel (6, 8) als Kegelräder ausgebildet sind.
17. Getriebe nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antriebsritzel (6, 8) und die abtriebsseitigen Zahnräder (2, 4) Hypoidradpaare bilden.
18. Getriebe nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Radpaar (2, 6; 4, 8) mindestens eines Leistungszweiges schrägverzahnt ist.
19. Getriebe nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Radpaar (2, 6; 4, 8) mindestens eines Leistungszweiges spiralverzahnt ist.
20. Getriebe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schrägungswinkel bzw. Spiralverzahnungen der Radpaare der Leistungszweige (2, 6; 4, 8) entgegengesetzten Richtungssinn aufweisen.
21. Getriebe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schrägungswinkel bzw. Spiralverzahnungen der Radpaare der Leistungszweige (2, 6; 4, 8) gleichen Richtungssinn aufweisen.
22. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die axiale Position der Antriebsritzel (6, 8) entlang ihrer Drehachse einstellbar ist.
23. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Antriebs- ritzel (6, 8) und die abtriebsseitigen Zahnräder (2, 4) der Leistungszweige jeweils gleiche Zähnezahlen aufweisen und daß das Verhältnis der Moduln in etwa dem (Wälz-) radienverhältnis entspricht.
24. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß antriebsseitig eine Vorübersetzungsstufe (18, 20) vorgesehen ist.
25. Getriebe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Ritzel (24) eines Nebenabtriebs (56) für den Heckrotorantrieb mit einem der abtriebsseitigen Zahnräder (4) in ständigem Zahneingriff ist.
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