DE69014073T2

DE69014073T2 - Verbesserung an einem Antriebsgetriebe.

Info

Publication number: DE69014073T2
Application number: DE69014073T
Authority: DE
Inventors: Ville Alan De; Geoffrey James Lack; David Edwin Yates
Original assignee: Rolls Royce Power Engineering PLC
Current assignee: Rolls Royce Power Engineering PLC
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2010-09-28
Also published as: US5087230A; DE69014073D1; EP0425101A3; EP0425101A2; GB8923784D0; EP0425101B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsgetriebe zum Antrieb von zwei im Gegensinn umlaufenden Wellen durch gegensinnig umlaufende Antriebsglieder, beispielsweise eines Elektromotors, der konzentrische, im Gegensinn umlaufende innere und äußere Elemente besitzt. Die Erfindung ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, bestimmt auf einen Antrieb von gegensinnig umlaufenden Schiffsschrauben.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Antriebsgetriebe vorgesehen, um zwei gegensinnig umlaufende Wellen von einem Antrieb her anzutreiben, der konzentrische und gegensinnig umlaufende innere und äußere Antriebsglieder aufweist, wobei das Getriebe ein Differentialgetriebe ist, welches so ausgebildet ist, daß eine Drehzahlverminderung zwischen den im Gegensinn umlaufenden Antriebsgliedern und den im Gegensinn umlaufenden Abtriebsgliedern erfolgt.
In unserer älteren Patentanmeldung 89.16979.1 vom 25. Juli 1989 (entsprechend der Veröffentlichung EP-A-403053, veröffentlicht am 19. Dezember 1990) sind derartige Antriebsgetriebe beschrieben. Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit weiteren Getriebeanordnungen dieser Form, wobei das Getriebe ein einziges Differentialgetriebe aufweist, und eines der Antriebsglieder direkt mit einer der Abtriebswellen verbunden ist, wobei dieses Antriebsglied außerdem direkt mit einem Element des Differentialgetriebes verbunden ist. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, Antriebsgetriebe mit mehr als einem Differentialgetriebe vorzusehen, wie dies in der älteren Anmeldung beschrieben ist.
Von den drei Grundelementen, die ein Differentialgetriebe bilden, nämlich Sonnenrad, Zahnkranz und Planetenträger mit in diesem gelagerten Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad und dem Zahnkranz kämmen, ist vorzugsweise ein Antriebsglied direkt mit dem Zahnkranz gekuppelt. Bei einer solchen Anordnung kann das andere Antriebsglied direkt mit dem Sonnenrad gekuppelt werden und die andere Abtriebswelle ist direkt mit dem Planetenträger vereinigt. Diese Ausbildung ist besonders geeignet als Schiffsantrieb, da dann beide Abtriebswellen über eine Drehzahlverminderung angetrieben werden.
Die Axialschübe der Abtriebswellen können durch Lager abgestützt werden, die auf der Außenseite des Differentialgetriebes angreifen. Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann jedoch die Axialbelastung der direkt mit ihrem Antriebsglied verbundenen Welle durch Lager abgestützt werden, die auf jener Seite des Antriebs befindlich sind, die den Abtriebswellen und dem Differentialgetriebe abgewandt sind.
Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 der beiliegenden schematischen Zeichnung beschrieben, und die beiden Figuren zeigen erfindungsgemäße Antriebsgetriebe im Längsschnitt.
Bei dem Antriebsgetriebe gemäß Fig. 1 ist eine innere Antriebswelle 2 mit dem inneren, sich drehenden Glied eines nicht dargestellten Elektromotors verbunden, der zwei im Gegensinn umlaufende Abtriebsglieder besitzt. Eine weitere, hohle Antriebswelle 4, die konzentrisch zu der ersten Welle liegt, ist mit dem äußeren, umlaufenden Antriebsglied des Motors gekuppelt. Der Antriebsmotor wird unabhängig von einem festen Lager abgestützt, wobei die Drehlager für die beiden sich drehenden Abtriebsglieder diese konzentrisch halten.
Die Hohlwelle 4 ist einstückig mit einem Käfig 6 hergestellt, der einen zylindrischen Abschnitt 8 besitzt, an welchem ein Zahnkranz 10 eines Differentialgetriebes festgelegt ist. Die innere Antriebswelle 2 trägt das Sonnenrad 12 des Getriebes.
Das Getriebe besitzt ferner einen Planetenradträger 14, dessen Planetenräder 16 mit dem Sonnenrad und dem Zahnkranz kämmen und diese getrieblich verbinden. Der Träger ist auf einer inneren Antriebswelle 20 festgelegt. Eine zweite, konzentrisch zur inneren Welle liegende hohle Abtriebswelle 22 ist am Käfig 6 festgelegt und ist demgemäß fest mit der Antriebswelle 4 und dem Zahnkranz 10 verbunden.
Die Drehzahlen der beiden im Gegensinn umlaufenden Antriebsglieder des Antriebsmotors sind gegenseitig abhängig über die Planetenradverbindung zwischen Zahnkranz und Sonnenrad, die auf den jeweiligen Wellen 2, 4 festgelegt sind, die sich mit den Motorabtriebsgliedern drehen. Diese Drehzahlen sind ihrerseits abhängig von der Belastung der beiden Abtriebswellen, so daß die relativen Drehzahlen der Abtriebswellen durch Aufteilung des Gesamtdrehmoments zwischen diesen bestimmt werden. Infolge der Verbindung durch das Planetenradgetriebe werden die Drehmomente in dem dynamischen System des Antriebs, der den Antriebsmotor, das Differentialgetriebe und die Abtriebswellen umfaßt, selbstausgleichend angepaßt. Das heißt, das Antriebssystem arbeitet, ohne daß irgendein äußeres Drehmoment erzeugt wird.
Auf eine Art und Weise, die jener gleicht, die bei den Ausführungsbeispielen unserer älteren Anmeldung 89.16979 (entsprechend der Veröffentlichung EP-A-403053, veröffentlicht am 19. Dezember 1990) beschrieben ist, trägt die innere Abtriebswelle 20 einen Flansch 30, um die Welle axial über gegenüberliegende Schublager 32 abzustützen, die auf gegenüberliegenden Seitenflächen eines Kragens 34 ablaufen, der einstückig mit der äußeren Abtriebswelle 22 hergestellt ist. Weitere Schublager 36 auf den Außenseiten des Kragens 34 übertragen Axialbelastungen von beiden Wellen 20, 22 nach nicht dargestellten stationären Trägern. Innere und äußere Radiallager 38, 40 wirken gegen stationäre, nicht dargestellte Träger, die das äußere Lager 40 umschließen und die koaxiale Anordnung von innerer und äußerer Abtriebswelle 20, 22 gewährleisten.
Bei der Benutzung als Antrieb für im Gegensinn rotierende Schiffsschrauben sind die Abtriebswellen 20, 22 einstuckig mit den Schraubenwellen hergestellt oder mit diesen verbunden, die ihrerseits radial über ihre Länge abgestützt sind. In speziellen Fällen kann es daher möglich sein, die Lager 38, 40 wegzulassen und die Abtriebswellen einfach überhängend von den Schraubenantriebslagern abzustützen. Auf der Eingangsseite des Getriebes ist ein weiteres Radiallager 42 dargestellt, welches die äußere Eingangswelle 4 abstützt. Die innere Eingangswelle 2 ist ohne Radiallager dargestellt, und sie wird überhängend von dem inneren, drehenden Glied des Antriebsmotors abgestützt, und es ist möglich, auch das Lager 42 wegzulassen, wenn die äußere Welle in gleicher Weise durch das äußere Glied des Motors abgestützt wird. Stattdessen können sowohl innere als auch äußere Eingangswellen radial durch eine Lageranordnung abgestützt werden, die den Lagern 38, 40 entspricht.
In Fig. 2 sind die gegensinnig umlaufenden Glieder MI und MO des Elektromotors dargestellt und, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist das innere Glied MI unmittelbar mit dem Sonnenrad des Differentialgetriebes verbunden, aber in diesem Fall über eine äußere, hohle Eingangswelle 52. Die innere Eingangswelle 54, die konzentrisch innerhalb der Welle 52 liegt, steht durch den Motor hindurch und trägt eine Flanschplatte 56, die mit dem äußeren Glied MO des Motors verbunden ist. Die innere Welle 54 erstreckt sich durch das Differentialgetriebe und ist einstückig mit der inneren Abtriebswelle 58 verbunden.
Analog zu der äußeren Eingangswelle des ersten Ausführungsbeispiels ist diese innere Welle 54 ebenfalls einstückig mit dem Zahnkranz 62 des Differentialgetriebes über einen Träger 64 verbunden. Ebenfalls gleich dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung der jeweiligen Abtriebswellen 58, 60 mit dem Zahnkranz 62 und dem Planetenradträger 66 des Differentialgetriebes, aber in diesem Fall ist es die innere Welle 58, die mit dem Zahnkranz 62 über den Träger 64 verbunden ist, und es ist die äußere Welle 60, die über einen Käfig 68 mit dem Planetenradträger 66 und den Planetenrädern 70 verbunden ist.
Es sind Radiallager 72, 74 an den Abtriebswellen 58, 60 angeordnet, um ihre Konzentrizität aufrechtzuerhalten. Die Axialschübe von der inneren Abtriebswelle 58 werden durch Schublager 76 an einem Endflansch 78 der inneren Eingangswelle 54 auf jener Seite des Motors abgestützt, die dem Differentialgetriebe abgewandt ist. Axialschübe, die auf die äußere Abtriebswelle 60 wirken, werden unabhängig von Schublagern 80 über einen Flansch 82 abgestützt, der einen Teil des Planetenträgerkäfigs 68 bildet, und die Abstützung erfolgt an einer Stelle zwischen dem Planetenradgetriebe und dem Antriebsmotor. Stationäre Abstützungen (nicht dargestellt) sind natürlich ebenfalls vorgesehen, um die Radiallager und die Axiallager zu tragen.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann dem Motor von herkömmlicher Bauart sein und deshalb braucht er nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Es ist klar, daß Radiallager vorgesehen werden, um die Konzentrizität der inneren Wellen 52, 54 aufrechtzuerhalten. Es können jedoch auch unabhängige, radiale Abstützungen vorgesehen werden, wie dies oben beschrieben wurde.
Es ist ersichtlich, daß dieses zweite Ausführungsbeispiel dynamisch dem ersten Ausführungsbeispiel äquivalent ist. Es arbeitet daher ebenfalls mit Selbstausgleich in dem Sinne, daß kein resultierendes äußeres Drehmoment entsteht.
Die gleiche Aufteilung des Ausgangsdrehmoments ist bei diesen Ausführungsbeispielen abhängig davon, daß auch das Eingangsdrehmoment ausgeglichen ist. Obgleich ein solches System Vorteile insofern aufweist, daß die Installation nicht so ausgelegt zu werden braucht, daß ein Reaktionsdrehmoment abgestützt werden muß, so gibt es jedoch auch Fälle, wo es erforderlich sein kann, das Drehmoment nicht gleichförmig aufzuteilen. Ein solches System kann dadurch geschaffen werden, daß das Drehmoment auf einem der Eingangsglieder über einen zusätzlichen Antrieb oder eine Bremse geändert wird.
Bei den beschriebenen Differentialgetrieben bzw. Planetenradgetrieben wird eine Doppelschraubenverzahnung benutzt, um innere Endschübe zu vermeiden. Die Planetenräder sind vorzugsweise mit dem Zahnkranz in der Weise gekoppelt, wie dies in der GB 2136084 beschrieben ist.

Claims

1. Antriebsgetriebe zum Antrieb von zwei konzentrischen, im Gegensinn umlaufenden Propellerwellen, welches mit angetriebenen Eingangsgliedern ausgestattet ist, die konzentrische, im Gegensinn umlaufende Glieder (MO, MI) besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß eines der im Gegensinn umlaufenden Glieder direkt koaxial mit einer der Propellerwellen (54, 60) gekuppelt ist und von denen das andere koaxial mit der anderen Propellerwelle (54, 60) über ein Differentialgetriebe gekuppelt ist, welches ein Sonnenrad (12, 13), Planetenräder (16, 70) und einen Zahnkranz (10, 62) aufweist, und daß die Propellerwellen (54, 60) über die Planetenräder (16, 70) gekuppelt sind, wobei die Anordnung derart getroffen ist, daß eine gleiche Lastaufteilung zwischen den Propellerwellen (54, 60) unter allen Arbeitsbedingungen gewährleistet ist.

2. Antriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Propellerwelle (54) direkt mit dem äußeren Antriebsglied (MO) gekuppelt ist, und daß die äußere Propellerwelle (60) mit dem inneren Antriebsglied (MI) über eine Antriebswelle (52) das Sonnenrad (13) und das Planetengetriebe (70) gekuppelt ist.

3. Antriebsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Propellerwellen (54, 60) miteinander über das Planetengetriebe (70) und den Zahnkranz (62) gekuppelt sind.

4. Antriebsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Propellerwelle (22) direkt mit dem äußeren Antriebsglied (MO) gekuppelt ist, und daß die innere Propellerwelle (20) mit dem inneren Antriebselement (MI) über das Planetengetriebe (60), das Sonnenrad (12) und eine Antriebswelle (2) gekuppelt ist.

5. Antriebsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Propellerwellen (20, 22) miteinander über den Zahnkranz (10) und die Planetenräder (60) gekuppelt sind.

6. Antriebsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsglieder (MO,MI) als Elektromotor ausgebildet sind.