DE2343839A1

DE2343839A1 - Anlassgetriebe

Info

Publication number: DE2343839A1
Application number: DE19732343839
Authority: DE
Inventors: Mohammed A Aleem
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1972-09-11
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1974-03-21
Also published as: JPS5030769B2; GB1398206A; DE2343839B2; US3786696A; JPS4968136A; FR2211093A5; DE2343839C3

Description

572-21.332P(21,

30. August

SrjNDS'-TvAHD CORPORATION, Rockford, Illinois (Y-St-A,)

Anlaßgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein allgemein als Anlaßgetriebe bezeichnetes System zur Verwendung zwischen einem Flugzeugtriebwerk und einem Generator in der Weise, daß der Generator als Elektromotor zum Anlassen des Flugzeugtriebwerks verwendet wird, wonach das Flugzeugtriebwerk dazu verwendet wird, den Generator unabhängig von Drehzahländerungen des Flugzeugtriebwerks mit konstanter Drehzahl anzutreiben.

Es ist bereits bekannt (vgl. US-PS 3 2?4 855) ein Anlaßgetriebe mit einem hydrostatischen Getriebe und einem mechanischen Ausgleichgetriebe in einer Anordnung, bei der die

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Generatorwelle mit einer hydraulischen Einheit mit verstellbarer Verdrängung in dem hydrostatischen Getriebe sowie mit einem Element in dem Ausgleichgetriebe verbunden ist. Ein zweites Zahnrad des Ausgleichgetriebes ist mit der Motorwelle verbunden, und die zweite hydraulische Einheit in dem hydrostatischen Getriebe ist mit dem Schalt— oder Steuerzahnrad des Ausgleichgetriebes verbunden. Dieses System arbeitet an sich in vorteilhafter Weise, da der Generator mit minimaler Last auf seine Synchrondrehzahl beschleunigt werden kann, bevor er als Asynchronmotor zum Anlassen des Flugzeugtriebwerks verwendet wird. Daraufhin wird das Flugzeugtriebwerk mit einem minimalen Verlust angelassen, und schließlich weist dieses System einen recht guten Wirkungsgrad auf, wenn es im Generatorbetrieb mit konstanter Drehzahlübersetzung arbeitet. Beide hydraulischen Einheiten in dem hydrostatischen Getriebe sind jedoch mit verstellbarer Verdrängung ausgebildet, und zwar deshalb, weil beide umlaufen, während der Generator vor dem Anlaßbetrieb auf Synchrondrehzahl beschleunigt wird, und die Verdrängung der Einheiten sollte auf Null eingestellt werden, um die Belastung des Generators während der Beschleunigung zu verringern. Außerdem verlangt dieses System verhältnismäßig große hydraulische Einheiten zum Erreichen des gewünschten Anlaßbetriebs, da das hydrostatische Getriebe über das Ausgleichgetriebe betrieben wird.

Ein anderes bekanntes Anlaßgetriebe (vgl. GB-PS 1 199 hat ein mechanisches Ausgleichgetriebe in Verbindung mit einem Perbury-Getriebe in einer Anordnung, bei der der Anlaßbetrieb dadurch erreicht wird, daß der Generator so betrieben wird, daß er dem Flugzeugtriebwerk durch das Perbury-Getriebe und das mechanische Ausgleichgetriebe Anlaßenergie zuführt. Während des Generatorbetriebs findet die Kraftübertragung von dem Triebwerk zu dem Generator nur durch das Perbury-Getriebe statt. Beim Anlaßbetrieb wird Kraft von dem Ausgleichgetriebe zu dem Flugzeugtriebwerk über eine Freilaufkupplung

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übertragen, und beim Generatorbetrieb wird Kraft von dem Triebwerk zu dem Perbury-Getriebe über eine zweite FreilaufkuOolung übertragen, die.das Ausgleichgetriebe überbrückt. Das Perbury-Getriebe ist zwar umsteuerbar, hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, bei sich drehender Antriebswelle eine Abtriebsleistung von Null zu erhalten, aufgrund der Schwierigkeit beim Einstellen der Walzen oder Rollen im Getriebe in entsprechendem Maße. Bei der beschriebenen Anordnung führen die Zahnräder im Ausgleichgetriebe, obwohl sie während des Generatorbetriebs nominell unbelastet sind, aktive Umdrehungen aus, und infolgedessen ergibt sich eine unerwünschte Abnützung, obwohl der Zahntrieb nicht benutzt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Anlaßgetriebe zu schaffen unter Verwendung eines mechanischen Ausgleichgetriebes und eines hydrostatischen Getriebes zwischen der Generator- und der Motorwelle.

Gemäß der Erfindung weist das hydrostatische Getriebe der Generatorwelle benachbart eine mit verstellbarer Verdrängung arbeitende Einheit und der Motorwelle benachbart eine mit vorgegebener Verdrängung arbeitende Einheit auf. Das Ausgleichgetriebe hat ein erstes, mit der Generatorwelle sich drehendes Zahnrad, ein mit der mit vorgegebener Verdrängung arbeitenden hydraulischen Einheit umlaufendes Schaltzahnrad und ein mit der Motorwelle umlaufendes drittes Zahnrad. Zwischen der mit fester Verdrängung arbeitenden hydraulischen Einheit und der Motorwelle ist eine erste Freilaufkupplung vorgesehen, die während des Anlaßbetriebs das Ausgleichgetriebe überbrückt. Während des Generatorbetriebs wird zwischen der Motorwelle und -dem Ausgleichgetriebe eine zweite Freilaufkuüplung verwendet zum Übertragen des größten Teils der Kraft vom Motor zum Generator durch den mechanischen Zahntrieb, während das hydrostatische Getriebe dazu verwendet wird, die Drehzahl in Ausgleichgetriebe zur Aufrechterhaltung eines konstanten Abtrj ebs zu erhöhen oder zu verringern.

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Bei der bevorzugten Ausführungsforin ist es möglich, den Generator vor dem Anlaßbetrieb und, während er auf die gewünschte Drehzahl gebracht wird, ohne Last laufen zu lassen, da die der Generatorwelle benachbart angeordnete, mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Einheit auf den Verdrängungswert Null eingestellt werden kann. Außerdem arbeitet das hydrostatische Getriebe während des Startbetriebs mit geringen Verlusten,, und die' Größe der hydraulischen Einheiten kann beträchtlich reduziert werden. Zusätzlich sorgt die Anordnung für eine gute Leistungsfähigkeit während des Generatorbetriebs, wobei der größte Teil der Leistung durch das mechanische Ausgleichgetriebe übertragen wird.

Das erfindungsgemäße Anlaßgetriebe wird weitergebildet durch eine erste Leitung, die die hydraulischen Einheiten so verbindet, daß während des Anlaßbetriebs von der ersten Einheit an die zweite Einheit Hochdruckflüssigkeit geliefert wird, sowie eine zweite Leitung, die die hydraulischen Einheiten so verbindet, daß während des Generatorbetriebs von der zweiten Einheit der ersten Einheit Hochdruckflüssigkeit zugeführt wird; ein Steuerventil, das auf den Druck in der ersten Leitung anspricht und die mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Einheit so steuert, daß der Druck in der ersten Leitung begrenzt wird, sowie eine Vorrichtung zum Beaufschlagen des Steuerventils mit hohem Druck während des Anlaßbetriebs und mit niedrigem Druck während des Generatorbetriebs.

Ferner ist das erfindungsgemäße Anlaßgetriebe weitergebildet durch ein Regelventil, das auf die Drehzahl der Generatorwelle anspricht und während des Generatorbetriebs die Verdrängungsstellmittel steuert, so daß unabhängig von Änderungen der Motordrehzahl eine konstante Generatordrehzahl erhalten wird; zusätzlich ist eine wahlweise betätigbare Verstell-

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oder Vorspannvorrichtung vorgesehen, die das Regelventil während des Anlaßbetriebs so steuert, daß die Verdrängung der verstellbaren hydraulischen Einheit so verändert wird, daß die Motorwelle auf die gewünschte Drehzahl gebracht wird.

Gemäß der Erfindung wird also ein Anlaßgetriebe angegeben zur Verwendung zwischen einem Triebwerk und einem Generator zur Kraftübertragung in beiden Richtungen zwischen dem Motor und dem Generator, wobei der Generator im Anlaßbetrieb das Triebwerk antreibt und das Triebwerk im Generatorbetrieb den Generator antreibt; dabei sind vorgesehen eine Generatorwelle, eine Flugzeugtriebwerkwelle, ein Ausgleichgetriebe zur Kraftübertragung von der Triebwerk- zur Generatorwelle, ein hydrostatisches Getriebe mit einer mit der Generatorwelle umlaufenden hydraulischen Einheit und einer mit einem Schaltzahnrad im Ausgleichgetriebe umlaufenden zweiten hydraulischen Einheit, eine erste Freilaufkupplung, die mit der zweiten hydraulischen Einheit derart verbunden ist, daß die Triebwerkwelle während des Anlassens ausschließlich durch das hydrostatische Getriebe angetrieben wird, eine zweite Freilaufkupplung, die die Triebwerkwelle mit dem Ausgleichgetriebe verbindet zur Kraftübertragung von dem Motor zum Generator nach Anlassen des Motors, und Mittel zum Verstellen der Verdrängung einer der hydraulischen Einheiten, so daß die Motorwelle Xvährend dts Anlaßbetriebs auf die erforderliche Drehzahl gebracht wild und während des Generatorbetriebs die Drehzahl in dem Ausgleichgetriebe erhöht oder verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild der mechanischen Bestandteile eines erfindungsgemäßen Anlaßgetriebes;

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Pig. 2 eine graphische Darstellung der Drehzahl und Drehrichtung der festeingestellten hydraulischen Einheit des in Pig. I gezeigten Getriebes;

Fig. 3 eine graphische Darstellung, in der die Drehzahl des Antriebs- und Schaltzahntriebs in dem Ausgleichgetriebe veranschaulicht ist; und

Fig. 4 eine Darstellung des Hydraulikkreises des Anlaßgetriebes gemäß der Erfindung,

Gemäß der Erfindung wird ein in ein Flugzeug eingebauter Wechselstromgenerator als Anlaßmotor zum Anlassen eines Flugzeugtriebwerks benutzt. Der Generator wird als Asynchronmotor mit geringem oder keinem Anschlußwert beschleunigt, so daß ein Erwärmen des Generators minimiert wird. Bei vorgegebener Drehzahl wird der Generator als Synchronmotor betrieben und liefert Energie zum Anlassen des Triebwerks. Die Energie wird durch ein stufenlos verstellbares hydrostatisches Getriebe programmiert. Wenn das Triebwerk die Leerlaufdrehzahl erreicht hat, dient der Antrieb zur Energieübertragung von dem Triebwerk zum Generator und treibt diesen unabhängig von Änderungen -der Drehzahl und der Last des Flugzeugtriebwerks mit konstanter Drehzahl an.

Das Getriebe sorgt für einen hohen Grad an Flexibilität, der erforderlich ist zur Übertragung eines gesteuerten Drehmoments in beiden Richtungen zwischen einem Triebwerk und einem Generator. Mit dem Getriebe ist ein Anlassen des Triebwerks von einer 115 V-Spannungsquelle einer Frequenz von 400 Hz möglich sowie ein mit konstanter Drehzahl erfolgender Generatorantrieb bei einem Stromerzeugungssystem von 90-135 kVA mit einer Frequenz von 400 Hz, so daß dieses Anlaßgetriebe geeignet ist zur Verwendung in sämtlichen an Bord von Militäroder Zivilflugzeugen befindlichen, mit konstanter Frequenz arbeitenden Generatorsystemen.

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Fig. 1 ist ein Funktionsschema der verschiedenen verwendeten Elemente. Eine Welle 10 ist mit einem Motor und eine Welle mit einem Generator verbunden. Die beiden Wellen sind miteinander über ein die Prinzipien der Erfindung verwirklichendes Getriebe verbunden, das ein hydrostatisches Getriebe 12, ein mechanisches Ausgleichgetriebe 14, eine Freilaufkupplung 16, die das Triebwerk während des Anlaßbetriebs antreibt, und eine Freilaufkupplung 18, die das Ausgleichgetriebe während des Generatorbetriebs antreibt, aufweist. Das hydrostatische Getriebe 12 weist eine hydraulische Einheit mit verstellbarer Verdrängung und eine hydraulische Einheit mit fester Verdrängung auf, die in einem geschlossenen Hydraulikkreis verbunden sind. Während des Generatorbetriebs, wenn der Generatur durch das Triebwerk angetrieben wird, wird von dem Triebwerk durch die Freilaufkupplung 18 und das Ausgleichgetriebe 14. Energie zugeführt, während das hydrostatische Getriebe dazu verwendet wird, zum Zweck der Aufrechterhaltung einer konstanten Abtriebsdrehzahl der Welle 11 die Drehzahl des Ausgleichgetriebes zu vergrößern oder zu verringern. Während des Anlaßbetriebs wird der Generator dazu verwendet, das Flugzeugtriebwerk über das hydrostatische Getriebe 12 und die Freilaufkupplung 16 anzutreiben.

Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, weist das Ausgleichgetriebe 14 ein mittleres Ausgleichgehäuse 22 mit einem Paar von darauf drehbaren Ritzeln 23 und 24 auf, die miteinander kämmen. Außerdem greift das Ritzel 23 in ein Hohlrad 26 und das Ritzel 24 in ein Hohlrad 27 ein. Die Kraftübertragung von der Antriebswelle 10 zur Abtriebswelle 11 schließt während des Generatorbetriebs ein Zahnrad Gl auf der Antriebswelle ein, das mit einem Zahnrad G2 kämmt, das die Freilaufkupplung 18 antreibt, die wiederum das Ausgleichgehäuse 22 in dem Ausgleichgetriebe antreibt. Falls das Hohlrad 26 festgehalten wird, bewirkt die Drehung des Ausgleichgehäuses 22

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eine Umdrehung des Hohlrades 2?» das ein mit ihm einstückig ausgeführtes Ritzel G6 aufweist, welches ein Zahnrad G7 auf der Generatorwelle 11 antreibt.

Um ungeachtet von Änderungen der Antriebsdrehzahl der Triebwerkwelle 10 eine konstante Abtriebsdrehzahl der Generatorwelle 11 aufrechtzuerhalten, wird das hydrostatische Getriebe 12 dazu verwendet, die Drehzahl des Ausgleichgetriebes in der erforderlichen Weise zu.erhöhen oder zu vermindern. Zu diesem Zweck rückt das Zahnrad G7 auf der Generatorwelle in ein Zahnrad G8 ein, das mit der verstellbaren hydraulischen Einheit 19 drehbar ist. Ein mit der festeingestellten hydraulischen Einheit 20 drehbares Zahnrad G5 rückt in ein Zahnrad G3 ein, das wiederum in ein Zahnrad CA- einrückt, das mit dem Hohlrad 26 in dem Ausgleichgetriebe einstückig ausgeführt ist. Das Zahnrad G3 treibt die Freilaufkupplung 16 auf der Triebwerkwelle 10 an für die Zwecke der Kraftübertragung zum Triebwerk während des Anlaßbetriebs.

Wenn beim Anlaßbetrieb der Generator als Elektromotor arbeitet, wird Kraft von der Generatorwelle 11 zu der verstellbaren hydraulischen Einheit 19 übertragen, die als Pumpe wirkt und der festen hydraulischen Einheit 20 Druckflüssigkeit zuführt, wobei die Einheit 20. als Motor wirkt und die Flugzeugtriebwerkwelle 10 über die Freilaufkupplung 16 antreibt, während das Ausgleichgehäuse 22 durch die Freilaufkupplung 18 das Zahnrad G2 überholt. Bei dieser Betriebsweise wird die Kraft ausschließlich durch das hydrostatische Getriebe übertragen. Während des Anlaßbetriebs wird die Generatorwelle 11 mit im wesentlichen konstanter Drehzahl angetrieben, und die Flugzeugtriebwerkwelle 10 wird dadurch beschleunigt, daß die verstellbare hydraulische Einheit 19 in Gang gesetzt wird.

Während des Generatorbetriebs treibt die Triebwerkwelle 10 die Generatorwelle 11 über die Freilaufkupplung 18 und das

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Ausgleichgetriebe 14 an, und die Antriebswelle 10 überholt das Zahnrad G3 durch die Freilaufkupplung 16. Die verstellbare hydraulische Einheit 19 wird mit konstanter Drehzahl angetrieben durch den Zahntrieb G7, G8, und die festeingestellte hydraulische Einheit 20 ist über die Zahnräder G5 und G3 derart verbunden, daß sie sich mit dem Zahnrad G4- und dem Hohlrad 26, die in dem Ausgleichgetriebe als Schaltgetriebe wirken, dreht. Während der Anfangsphasen des Generatorantriebs mit konstanter Drehzahl, wenn die Antriebsdrehzahl an der Triebwerkwelle verhältnismäßig niedrig ist, wirkt die verstellbare hydraulische Einheit 19 als Pumpe, und die festeingestellte Einheit 20 wirkt als Motor, der die Drehzahl des Ausgleichgetriebes erhöht. Wenn die Triebwerkwelle 10 eine hohe Drehzahl hat, wirkt die festeingestellte hydraulische Einheit 20 in der Weise als Pumpe, daß die Drehzahl des Ausgleichgetriebes verringert wird.

Die Betriebsweise des Anlaßgetriebes ist in den graphischen Darstellungen der Fig. 2 und 3 veranschaulicht. Bei Bezugnahme auf Fig. 2 ist zu beachten, daß zu Beginn des Anlaßbetriebs die feste hydraulische Einheit stationär ist. Wenn die verstellbare Einheit in Gang gesetzt wird, dreht sich die festeingestellte Einheit, und auf die Triebwerkwelle 10 wird mit zonehmender Drehzahl Kraft übertragen, wie durch die Linie 30 in Fig. 2 veranschaulicht ist. Wenn das Triebwerk eine Drehzahl erreicht, die dazu ausreicht, daß es sich selbst in Gang hält, wird der Anlaßbetrieb beendet, wie durch den Punkt 32 in Fig. 2 angedeutet ist; zu diesem Zeitpunkt wird die Verdrängung der verstellbaren Einheit umgekehrt, und zwar von voller Verdrängung in einer Richtung zu voller Verdrängung in entgegengesetzte Richtung, und infolgedessen dreht sich die festeingestellte Einheit mit maximaler Drehzahl in negativer Richtung, wie durch den Punkt 34 in Fig. 2 angedeutet ist, der der Leerlaufdrehzahl des Triebwerks entspricht. Beim mit konstanter

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Drehzahl laufenden Generatorbetrieb, wenn die Triebwerkdrehzahl in einem niedrigen Bereich liegt, wirkt die verstellbare Einheit 19 als Pumpe, und die festeingestellte Einheit 20 erhöht die Drehzahl des Ausgleichgetriebes, wie durch.den unteren Abschnitt der Linie 36 in Pig. 2 dargestellt ist. Wenn sich die Triebwerkdrehzahl erhöht, wird die Verdrängung der verstellbaren Einheit verringert, und die Drehzahl der festeingestellten Einheit wird schrittweise auf null reduziert, und zu diesem Zeitpunkt wird das Hohlrad 26 in dem Ausgleichgetriebe festgehalten, und der Antrieb erfolgt vollständig mechanisch von der Flugzeugtriebwerkwelle 10 zur Generatorwelle 11. Wenn die Drehzahl der Triebwerkwelle die zum Erzeugen der gewünschten Antriebsdrehzahl erforderliche Drehzahl überschreitet, wird die festeingestellte Einheit so von dem Ausgleichgetriebe angetrieben, daß die Drehzahl des Ausgleichgetriebes verringert wird, wie durch die obere Hälfte der Linie 36 in Fig. 2 darges1a.lt ist.

In Fig. 3 ist die Beschleunigung des Zahnrades G2 durch die Linie 37 dargestellt. Das Zahnrad G2 dreht sich proportional zur Umdrehung der Triebwerkwelle 10, so daß die Linie 37 auch die"allmähliche geradlinige Beschleunigung der Triebwerkwelle 10 vom Beginn des Anlaßbetriebs bis zum Generatorbetrieb anzeigt. Während des Anläßbetriebs überholt das Ausgleichgehäuse 22 das Zahnrad G2, wie die Linie 38 veranschaulicht. Beim Übergang vom Anlaßbetrieb zum Generatorbetrieb fällt die Drehzahl des Ausgleichgehäuses jedoch beträchtlich ab, wie durch die Linie 39 dargestellt ist, woraufhin das Ausgleichgehäuse von der Freilaufkupplung 18 mitgenommen wird und sich anschließend mit dem Zahnrad G2 während des Generatorbetriebs dreht, wie durch den oberen Teil der Linie 37 gezeigt ist. Die genauen Drehzahlen der Zahnräder G3 und GM- sind zwar in Fig. 2 und Fig. 3 nicht veranschaulicht, es ist jedoch offensichtlich, daß die Drehzahl dieser Zahnräder sich proportional mit der Drehzahl der festeingestellten hydraulischen Einheit ändert, wie Fig. 2 zeigt.

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In Fig. 4 ist zu sehen, daß die hydraulischen Einheiten 19 und 20 vorzugsweise vom Axiaikolbentyp sind. Die Einheit 20 mit festeingestellter Verdrängung weist einen Drehzylinderblock 4-0 auf mit einer ringförmig angeordneten Reihe von axial verlaufenden Zylindern mit hin- und herverschiebbaren Kolben 42. Die Kolben haben kugelförmige Enden, die mit Lagergleitstücken in Eingriff stehen, die gegen eine festangeordnete Taumelscheibe 44 wirken. Der Zylinderblock 40 ist auf eine das Zahnrad G5 tragende Welle 46 aufgekeilt.

Die mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Einheit 19 weist einen Drehzylinderblock 50 auf mit einer ringförmig angeordneten Reihe von axial vorgesehenen Zylindern mit hin- und herverschiebbaren Kolben 52. Die Kolben haben kugelförmige Enden, die La gergleit stücke tragen, die' gegen eine schwenkbar gelagerte Taumelscheibe 54 wirken, die aus der neutralen Mittellage in entgegengesetzte Richtungen bewegbar ist zum Zweck der Veränderung der Verdrängung von Null auf Maximalwerte in entgegengesetzten Richtungen. Der Zylinder-, block 50 ist auf eine das Zahnrad G8 tragende Welle 56 aufgekeilt.

Die Verdrängung der verstellbaren Einheit 19 wird gesteuert von einer Verdrängungsverstellvorrichtung mit einem einen hin- und herbewegbaren Kolben 62 aufweisenden Steuerzylinder 60, der über eine Verbindungsstange 63 mit der winkelmäßig verstellbaren Taumelscheibe 54 verbunden ist. Eine in dem Zylinder vorgesehene Schraubenfeder 64 drückt die Taumelscheibe 54 in eine maximale Verdrängungsposition in eine Richtung. Druckflüssigkeit kann dem Ende des Steuerzylinders 60 durch eine Einlaßöffnung 65 zugeführt werden, um so die Taumelscheibe gegen die Vorspannkraft der Feder 64 zu verschieben.

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Dem Steuerzylinder 60 wird Steuerflüssigkeit unter der Steuerung eines Drehmomentumsteuerventils 68 oder eines Drehzahlreglers 69 zugeführt. Eine Ladepumpe 70 liefert zur Steuerung dienende Druckflüssigkeit an das Drehmomentumsteuerventil 68 und den Drehzahlregler 69. Die Druckflüssigkeitspumpe 70 liefert zur Steuerung dienende Druckflüssigkeit an eine Leitung 72, die zu dem Drehmomentumsteuerventil 68 führt. Die Leitung 72 steht mit dem Drehzahlregler 69 durch einen Kanal 73 in Verbindung.

Die Einheit 19 mit verstellbarer Verdrängung und die Einheit 20 mit festeingestellter Verdrängung sind miteinander in einem geschlossenen Hydraulikkreis verbunden mittels einer ersten Leitung 75 und einer zweiten Leitung 76. Die Leitung 75 liefert während des Anlaßbetriebs Druckflüssigkeit von der verstellbaren Einheit 19 an die feste Einheit 20. Die Leitung 76 führt während des Generatorbetriebs Hochdruckflüssigkeit zwischen den hydraulischen Einheiten. Die Druckflüssigkeitspumpe 70 führt dem die Einheiten 19 und 20 verbindenden Kreis Ausgleichsflüssigkeit zu mittels einer Leitung 78, die zu einem Paar von unter Federvorspannung stehenden Rückschlagventilen 80 und 81 führt, die wiederum zu den Leitungen 75 bzw. 76 führen. Es ist zu beachten, daß hoher Druck in einer der Leitungen 75 und 76 das zugeordnete Rückschlagventil geschlossen hält, wogegen niedriger Druck in der anderen Leitung ein öffnen des zugeordneten Rückschlagventils ermöglicht, so daß von der Druckflüssigkeitspumpe 70 Ausgleichsflüssigkeit zugeführt werden kann. Der Druck der Ausgleichsflüssigkeit wird uurch ein geeignetes Entlastungsventil 82 geregelt, das mit dem Auslaß der Druckflüssigkeitspunrpe in Verbindung steht.

Das Drehmomentumsteuerventil 68 weist eine mit der Zuführleitung 72 in Verbindung stehende Einlaßöffnung 86 auf, eine Auslaßöffnung 87 und eine Regelöffnung 88, die mit einer zu dem

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Steuerzylinder 60 führenden Leitung 89 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen der Zufuhröffnung 86 und der Regelöffnung 88 wird gesteuert durch einen hin- und herverschiebbaren Ventilkörper 90 mit einem Spindelabschnitt 92 verringerten Durchmessers. Der Ventilkörper 90 ist durch eine Feder 93 in die gezeigte Lage vorgespannt, in der der Ventilspindelabschnitt 95 die Verbindung zwischen den Öffnungen 86 und 88 blockiert. Die Feder 93 sitzt in einem becherförmigen kolbenähnlichen Körper 97» der zum Zweck der Änderung der Kompression der Feder 93 verstellbar ist. Im Betrieb stellt das Drehmomentumsteuerventil 68 den Flüssigkeitsdruck in der Leitung 75 mit Hilfe eines Kanals 99 fest, der zum Oberende des Ventilkörpers 90 führt.

Damit die Einstellung der Feder 93 verändert werden kann, ist der Ventilsitz 97 in dem Ventilgehäuse einstellbar mittels der gegen das Unterende des Ventilsitzes wirkenden Druckflüssigkeit. Insbesondere kann Druckflüssigkeit dem Unterende des Ventilsitzes 97 zugeführt werden durch einen Kanal 102, der von einem Motor-Magnetventil 104 kommt. Wenn dem Unterende des Ventilsitzes 97 durch den Kanal 102 Flüssigkeit zugeführt wird, ist der Ventilsitz nach oben verschiebbar in eine Position, in der das Oberende mit einem Anschlag 105 in Berührung tritt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Feder auf die höchste Kompression eingestellt.

Der Ventilsitz 97 liegt an einem Kolben 106 an, und dem Unterende des Kolbens 106 kann Flüssigkeit zugeführt werden durch einen von dem Magnetventil 104 kommenden Kanal 108. Wenn dem Unterende des Kolbens 106 Flüssigkeit zugeführt wird, wird dieser nach oben in das Ventilgehäuse in eine Position verschoben, in der er mit einem Anschlag 109 in Berührung tritt. Diese Bewegung hat zur Folge, daß der Ventilsitz in eine Zwischenposition bewegt wird, in der die Kompression der

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Feder 93 geringer ist als die Maximal- und höher als die Minimalkompression, die vorhanden ist, wenn die Teile in der in Fig. 4 gezeigten Weise angeordnet sind.

Im Betrieb wird die leder 93 wahrend des Anlaßbetriebs mit hoher Kompression beaufschlagt, und während des Generatorbetriebs wird die Einstellung mit niedriger Kompression ausgenutzt. Wenn der Motor durchgedreht, jedoch nicht angelassen werden soll, kann der Zwischenwert der Federkompression ausgenutzt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Drehmomentumsteuerventilkörper 90 den Druck in der Leitung 75 feststellt, und wenn dieser Druck den Einstellwert der Feder übersteigt, ist der Ventilkörper 90 verschiebbar und verbindet den Flüssigkeitszuführkanal 72 mit dem Steuerkanal 89, so daß dem Zylinder 60 Druckflüssigkeit zugeführt wird zwecks Einstellung der Taumelscheibe in der Weise, daß der Druck in der Leitung 75 verringert wird. Gleichzeitig erfolgt durch die Abflußöffnung 87 eine Überdruckentlastung in der Leitung 75.

Die Einstellung der Feder 93 wird gesteuert durch das Magnetventil 104 und ein Anlaßmagnetventil 112. Flüssigkeit wird selektiv dem Kanal 102 oder dem Kanal 108 von der Öffnung 106 über einen Ventilkörper 114 mit einem Spindelabschnitt 116 verringerten Durchmessers zugeführt. Der Ventilkörper ist normalerweise in der in Fig. 4 gezeigten Weise angeordnet und verbindet die Öffnung 106 mit dem Kanal 102 so, daß bei Aktivierung des Anlaßmagnetventils 112 der Ventilsitz 97 in die Position hoher Kompression bewegt wird. Wenn das An— laßmegnetventil aktiviert wird, wird der Spindelabschnitt 116 verringerten Durchmessers nach unten zu einer Stelle verschoben, in der er die Öffnung 106 mit dem Kanal 108 verbindet, so daß der Ventilsitz in die Zwischenposition verschoben wird.

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Das Anlaßmagnetventil 112 weist eine Öffnung 120 auf zur Aufnahme von Flüssigkeit von der Leitung 72 sowie eine mit dem Magnetventil 104 in Verbindung stehende Öffnung 121. Die V.entilspindel in dem Ventil 112 ist normalerweise so positioniert, daß die Verbindung zwischen den Öffnungen 120 und 121 blockiert ist. Bei Aktivierung des Ventils 112 wird die Spindel in die gezeigte Position verschoben, in der die Öffnungen 120 und 121 in Verbindung stehen und dem Magnetventil 104 Ladeflüssigkeit zuführen. Wenn also nur das Anlaßmagnetventil aktiviert wird, wird das Drehmomentumsteuerventil 68 mit hohem Druck beaufschlagt. Wenn sowohl das Magnetventil 104 als auch'das Anlaßmagnetventil 112 aktiviert sind, wird das Drehmomentumsteuerventil 68 mit einem Zwischendruck beaufschlagt. Wenn keines dieser Ventile aktiviert ist, wird in dem Ventil 68 die- Niederdruckeinstellung ausgenutzt.

Der Reglerventilmechanismus 69 weist einen drehbaren Ventilteller 130 mit drehbar gelagerten Gegengewichten 132 auf mit Kurbelarmen, die die axiale Position einer Ventilspindel 134 steuern, die normalerweise durch eine Feder 135 nach links (vgl. Fig. 4) vorgespannt ist. Der drehbare Ventilteller 13O wird von einem darauf befindlichen Zahnrad 137 angetrieben, das mit der Generatorwelle 11 umläuft, so daß das Regelventil auf die Drehzahl der Generatorwelle anspricht. Die Ventilspindel 134 hat eine Ringnut 138, die mit einem von dem Regelventil zum Steuerzylinder 60 führenden Kanal 140 in Verbindung steht. Wenn die Ventilspindel 134 nach links in Fig. 4 bewegt wird, gelangt die Steuernut 138 in Verbindung mit der Drucköffnung 142 zur Zuführung von Steuerflüssigkeit zu dem Steuerzylinder 60. Wenn die Ventilspindel 134 nach rechts bewegt wird, verbindet die Steuernut 138 den Steuerzylinder 60 mit einem Abflußkanal 144, so daß Flüssigkeit aus dem Steuerzylinder 60 abgeleitet wird.

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Die Regelventilvorrichtung weist eine magnetische Trimm-Steuerung in Form einer elektrischen Spule 146 auf, die den Gegengewichten 132 benachbart derart angeordnet ist, daß der Effekt der Zentrifugalkraft so verändert wird, daß die Beaufschlagung der Ventilspindel 134 mit einer Fremdsteuerung möglich ist, entsprechend der Änderung des Stroms in der Spule, Beim Anlaßbetrieb, während die Generatorwelle sich wie die Antriebswelle mit konstanter Drehzahl dreht, wird die Trimmspule 146 dazu verwendet, die Bewegung der den Zylinder 60 steuernden Ventilspindel 134 in der Weise zu programmieren, daß die Verdrängung der verstellbaren Einheit aus der neutralen Position in die in Fig. 4 gezeigte Position erhöht wird zu dem Zweck, die Motorwelle auf eine Drehzahl zu bringen, bei der das Triebwerk sich selbst in Gang hält.

Beim Betrieb des Systems in der beschriebenen Weise wird die Anlaßfolge ausgelöst, indem der Flugzeugpilot einen Schalter im Cockpit betätigt. Das Drehfeld des Generators wird kurzgeschlossen, So₁ daß der Generator als Asynchronmotor arbeitet. Als Asynchronmotor beschleunigt der Generator auf eine vorgegebene Drehzahl. Bei dieser vorgegebenen Drehzahl löst der Generatorkreis die Feldsteuerung des Generators aus, so daß der Generator als Synchronmotor läuft. Wenn dieser Zustand, erreicht ist, erhält das Anlaßmagnetventil ein Signal, so daß der Motor angelassen wird.

Während der Generator die Drehung der Generatorwelle 11 beginnt, baut die durch die Welle angetriebene Druckflüssigkeit?·, uinpe 70 Druck in den Leitungen 72 und 78 auf, und Druckentlastung findet statt über das Drehmomentumsteuerventil 68 und das Regelventil 69· In dieser Phase wird die mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Einheit auf Null gehalten.

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Wenn das Signal zur Aktivierung des Anlaßmagnetventils 112 geliefert wird, wird auch dem Generatorkreis ein Signal zugeführt zum Programmieren der magnetischen Trimmvorrichtung 14-6 in der Weise, daß die verstellbare hydraulische Einheit in der in Fig. 4- gezeigten Richtung in Gang gesetzt wird. Wenn die Einheit 19 in Gang gesetzt wird, führt sie der mit festeingestellter Verdrängung arbeitenden hydraulischen Einheit 20 Flüssigkeit und Druck zu, so daß die Einheit 20 und die Flugzeugtriebwerkwelle in Umdrehung versetzt werden. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Leitung 75 während des Anlaßbetriebs wird durch das Drehmomentumsteuerventil 68 geregelt. Bei Aktivierung des Anlaßmagnetventils 112 wird dem Drehmomentumsteuerventil 68 Druckflüssigkeit zugeführt, so daß das Ventil mit Hochdruckeinstellung arbeitet. Wenn der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 75 die Druckeinstellung des Ventils 68 überschreitet, wird die Ventilspindel 90 nach unten (vgl. Fig. 4-) in eine Position bewegt, in der Druckflüssigkeit von der Zuführleitung 72 zu dem Steuerzylinder 60 geliefert wird, so daß die Verdrängung verringert und damit der Druck geregelt wird.

Wenn das Triebwerk eine Drehzahl erreicht, bei der es sich selbst in Gang hält und bei der die Abschaltung des Anlaßkreises möglich ist, wird diese Drehzahl festgestellt und die Energiezuführung zu dem Generator unterbrochen, so daß der Generator aufhört, das Triebwerk zu beschleunigen. Die magnetische Trimmung in der Regelvorrichtung wird unterbrochen, und das Bestreben der Generatorwelle, die Drehzahl zu verringern, treibt die Regelvorrichtung in eine Position, in der dem Steuerzylinder 60 Druckflüssigkeit zugeführt wird, so daß die Taumelscheibe 5^ sich über die Mitte hinaus verschiebt und die Umdrehung der hydraulischen Einheit umkehrt, wie in Fig. 2 veranschaulicht ist. Während die Drehzahl der Generatorwelle unterhalb einer gewünschten Abtriebsdrehzahl bleibt,

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wie beispielsweise 12 000 U/min, verbindet das Regelventil den Steuerzylinder 60 mit der Abflußleitung 144, und die Taumelscheibe 54- bewegt sich in die in Fig. 4 gezeigte Position zurück, um die Drehzahl der Generatorwelle auf den gewünschten Wert zu bringen.

Wenn der Anlaßbetrieb abgeschaltet und der Generatorbetrieb eingeleitet wird, wird das Anlaßmagnetventil 112 desaktiviert, und das Drehmomentumsteuerventil 68 kehrt zur Niederdruckeinstellung zurück. Während des Generatorbetriebs hat die Leitung 76 normalerweise hohen Druck und die Leitung 75 normalerweise niedrigen Druck. Wenn jedoch der Generator mit dem Triebwerkantrieb beginnt und der Druck in der Leitung 75 zu steigen beginnt, so spricht das Drehmomentumsteuerventil bei dor ITi ad ^rdruckeinstellung an, um die Verdrängung in der verstellbaren Einheit 19 zu verringern.

Beim Generatorbetrieb, wenn die Drehzahl der Triebwerkwelle geringer ist als die zum Erzeugen der gewünschten Drehzahl der Generatorwelle 11 erforderliche Drehzahl, treibt das hydrostatische Getriebe das Schaltrad G4 in die entgegengesetzte Richtung an, um die.Drehzahl des Ausgleichgetriebes zu erhöhen. Nachdem der durchgehende Antrieb erreicht ist, bei dem die Triebwerkwelle mit einer Drehzahl umläuft, bei der sie die Generatorwelle 11 mit der richtigen Drehzahl antreibt, wobei das Schaltrad G4 festgehalten wird, verschiebt sich die Taumelscheibe der verstellbaren Einheit über die Mitte hinaus in Richtung auf die in Fig. 4 gezeigte Position, und die festeingestellte Einheit 20 arbeitet als von dem Zahnrad G4 angetriebene Pumpe und dreht sich in Richtung des Ausgleichgehäuses, um die Drehzahl in dem Ausgleichgetriebe zu verringern.

Wenn die Abtriebsdrehzahl die gewünschte Drehzahl überschreitet, verschieben die Gegengewichte 132 die Ventilspindel 134-

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so, daß der Steuerzylinder 60 mit der Ablaufleitung 144 in Verbindung gelangt, um die Verdrängung zu erhöhen und die Drehzahl weiter zu verringern. Wenn die Ausgangsdrehzahl unter den gewünschten Wert abfällt, bewirken die Gegengewichte, daß die Ventilspindel 134 eine Verbindung des Steuerzylinders 60 mit der Zuführöffnung 142 herstellt, wodurch die Verdrängung in der verstellbaren Einheit 19 reduziert und die Drehzahl in dem Ausgleichgetriebe weniger stark verringert wird. Unter diesen Bedingungen arbeitet also die mit konstanter Drehzahl angetriebene verstellbare Einheit als Dosiervorrichtung, die eine Verlangsamung der Einheit 20 bewirkt, wenn die Verdrängung reduziert wird, und die Drehzahl der Einheit 20 erhöht, wenn die Verdrängung erhöht wird.

Das beschriebene System weist die Vorteile auf, daß der Generator vor dem Anlaßbetrieb ohne bedeutende Last auf seine Synchrondrehzahl beschleunigt werden kann, daß das Triebwerk mit einem Verlustminimum rein hydrostatisch angelassen wird und. daß das Getriebe mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, wobei der größte Teil der Kraft in einem mit konstanter Drehzahl stattfindenden Generatorbetrieb mechanisch übertragen wird. Nur eine der hydraulischen Einheiten braucht mit verstellbarer Verdrängung ausgebildet zu sein, und der Größe der hydraulischen Einheiten wird herabgesetzt. Die Anlößfunktion ist programmiert durch die magnetische Trimmsteuerung des Regelventilß mit einer durch das Drehmomentumsteuerventil bestimmten Druckbegrenzung. Der Generatorbetrieb mit konstanter Drehzahl wird von dem auf die Ausgangsdrehzahl ansprechenden Regelventil gesteuert.

Die graphischen Darstellungen der Pig. 2 und 3 beziehen sich zwar auf spezifische Drehzahlwerte, bei denen die Triebwerk- ' welle eine über 10 000 U/min hinausgehende Drehzahl erreichen

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kann; jedoch ist das System nicht auf diese Werte beschränkt, Beispielsweise ist bei einem anderen System die Maxima!drehzahl der Flugzeugtriebwerkwelle etwa 7500 U/min. In diesem Fall würden die in Fig. 2 und 3 eingetragenen Werte in der Größenordnung von drei Viertel des nunmehr eingetragenen Wertes liegen.

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Claims

Pa tentansprüche

·) Anlaßgetriebe zur Verwendung zwischen einem Flugzeugtriebwerk und einem Generator zur Kraftübertragung in beiden Richtungen zwischen dem Triebwerk und dem Generator, wobei beim Anlaßbetrieb der Generator das Triebwerk antreibt und beim Generatorbetrieb das Triebwerk den Generator antreibt, mit einer mit dem Generator verbindbaren ersten Welle, mit einer mit dem Triebwerk verbindbaren zweiten Welle, mit einem mechanischen Zahnausgleichgetriebe einschließlich einem mit der ersten Welle umlaufenden Element, und mit einem übersetzungsverstellbaren hydrostatischen Getriebe einschließlich einer mit der ersten Welle drehbar verbundenen ersten hydraulischen Einheit, einer zweiten hydraulischen Einheit, die drehbar mit einem zweiten Element des Ausgleichgetriebes verbunden ist, und mit Mitteln zur Verstellung der Verdrängung von mindestens einer der hydraulischen Einheiten, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste hydraulische Einheit (19) in einem geschlossenen Hydraulikkreis mit der zweiten hydraulischen Einheit (20) verbunden ist,

daß eine erste Freilaufkupplung (16) die zweite hydraulische Einheit (20) mit der zweiten Welle (10) verbindet, so daß die zweite Welle (10) bei Betätigung des Generators als Antriebsmotor für das Triebwerk ausschließlich durch das hydrostatische Getriebe (12) angetrieben wird, und daß eine zweite Freilaufkupplung (18) ein drittes Element (G2) des Ausgleichgetriebes (14) mit der 'zweiten Welle (10) verbindet zur Kraftübertragung vom Triebwerk zum Generator durch das Ausgleichgetriebe (14) und das hydrostatische Getriebe (12), nachdem das Triebwerk angelassen ist.

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2. Anlaßgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsstellmittel (54-, 60) so geschaltet sind, daß die Verdrängung der ersten hydraulischen Einheit (19) in bezug auf die Nullstellung in entgegengesetzte Richtungen steuerbar ist.
3. Anlaßgetriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (68) zum Steuern der Verdrängungsstellmittel (54·» 60) derart, daß während des Anlaßbetriebs die Verdrängung aus der Nullstellung in eine Richtung und während des Generatorbetriebs in die andere Richtung erfolgt.
4. Anlaßgetriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein auf die Drehzahl der ersten Welle (11) ansprechendes Regelventil (69)» das während des Generatorbetriebs die Verdrängungsstellmittel (54·» 60) für eine konstante Drehzahl der ersten Welle (11) unabhängig von Änderungen der Drehzahl der zweiten Welle (10) steuert.
3'· Anlaßgetriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch selektiv betätigbare Voreinstellelemente (134, 135), die das Regelventil (69)'während des Anlaßbetriebs so steuern, daß die Verdrängung derart eingestellt wird, daß die zweite Welle (10) auf die Drehzahl gebracht wird.
6. Anlaßgetriebe nach Anspruch 2 und 5» wobei das Ausgleichgetriebe mit einem mit der ersten Welle drehbaren ersten Zahnrad, einem mit der zweiten Welle drehbaren zweiten Zahnrad und einem Schaltzahnrad versehen ist und wobei die zweite hydraulische Einheit mit dem Schaltzahnrad drehbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Freilaufkupplung (16) die zweite hydraulische Einheit (20) mit der zweiten Welle (10) zum Antrieb der Welle (10) ausschließlich durch die hydraulischen Einheiten (19» 20) verbindet, wenn der

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Generator zum Anlassen des Motors betrieben wird, jedoch die zweite Welle (10) die zweite hydraulische Einheit (20) nech Anlassen des Triebwerks überholen läßt,

daß die zweite Freilaufkupplung (18) mit der zweiten Welle (10) so verbunden ist, d8ß von der zweiten Welle (10) auf das zweite Zahnrad (G2) Kraft übertragen wird, nachdem das Triebwerk angelassen ist, jedoch beim Anlassen das zweite Zahnrad (G2) überholen läßt, und

daß das Regelventil (69) zur Steuerung der Verdrangungsstellmittel (54, 60) nach Anlassen des Triebwerks die Drehzahl des Ausgleichgetriebes (14) erhöht oder verringert·
7. Anlaßgetriebe nach Anspruch 1 oder 4, gekennzeichnet durch eine erste Leitung (75), die die hydraulischen Einheiten (19, 20) so verbindet, daß während des Anlaßbetriebs Hochdruckflüssigkeit von der ersten hydraulischen Einheit (19) zu der zweiten hydraulischen Einheit (20) geliefert wird und während des Generatorbetriebs Niederdruckflüssigkeit rückgeführt wird, durch eine zweite Leitung (76), die die hydraulischen Einheiten (19, 20) so verbindet, daß während des Generatorbetriebs Hochdruckflüssigkeit von der zweiten hydraulischen Einheit (20) zu der ersten hydraulischen Einheit (19) geliefert und während des Anlaßbetriebs Niederdruckflüssigkeit rückgeführt wird, durch ein Steuerventil (68), das auf den Druck in der ersten Leitung (75) anspricht und die Verdrangungsstellmittel (54, 60) so steuert, daß der Druck in der ersten Leitung (75) begrenzt wird, und durch eine Vorrichtung (104) zum Beaufschlagen des Steuerventils (68) mit hohem Druck während des Anlaßbetriebs und mit niedrigem Druck während des Generatorbetriebs.
8. Anlaßgetriebe nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (Ϊ04-, 109) zum Beaufschlagen des Steuerventils (68) mit einem Zwischendruck zum Antreiben des Triebwerks ohne dessen Anlassen.

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