DE102017123373A1 - Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug - Google Patents

Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102017123373A1
DE102017123373A1 DE102017123373.3A DE102017123373A DE102017123373A1 DE 102017123373 A1 DE102017123373 A1 DE 102017123373A1 DE 102017123373 A DE102017123373 A DE 102017123373A DE 102017123373 A1 DE102017123373 A1 DE 102017123373A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
switchable coupling
coupling means
geared
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017123373.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Alexej Quast
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority to DE102017123373.3A priority Critical patent/DE102017123373A1/de
Publication of DE102017123373A1 publication Critical patent/DE102017123373A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D35/00Transmitting power from power plants to propellers or rotors; Arrangements of transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D11/14Clutches in which the members have interengaging parts with clutching members movable only axially
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/36Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/40Transmission of power
    • F05D2260/403Transmission of power through the shape of the drive components
    • F05D2260/4031Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05D2260/40311Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclical, planetary or differential type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D11/00Clutches in which the members have interengaging parts
    • F16D2011/002Clutches in which the members have interengaging parts using an external and axially slidable sleeve for coupling the teeth of both coupling components together
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D25/088Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member the line of action of the fluid-actuated members being distinctly separate from the axis of rotation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00Automatic clutches
    • F16D43/02Automatic clutches actuated entirely mechanically

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebefan-Triebwerk (10) für ein Flugzeug mit mindestens einer Fan-Stufe (13), die von einer ersten Welle (31) antreibbar ist, gekennzeichnet durch ein schaltbares Kupplungsmittel (1) zur Verbindung der ersten Welle (31) mit einem Getriebe (14), das über eine zweite Welle (32) von mindestens einer Turbinenstufe (19) antreibbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines Getriebefan-Triebwerks (10).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb eines Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
  • In Getriebefan-Triebwerken für Flugzeuge wird mindestens eine Fan-Stufe (d.h. ein Niederdruckverdichter) über mindestens eine Turbinenstufe, z.B. eine Niederdruckturbinenstufe, angetrieben, wobei ein zwischengeschaltetes Getriebe, z.B. ein Planetengetriebe, die Drehzahl der mindestens einen Fan-Stufe gegenüber der mindestens einen Turbinen-Stufe herabsetzt. Damit können die mindestens eine Fan-Stufe und die mindestens eine Turbinen-Stufe unabhängig voneinander in jeweils optimierten Drehzahlbereichen betrieben werden.
  • Diese Getriebefan-Triebwerke müssen unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen flexibel betreibbar sein.
  • Die Aufgabe wird durch ein Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dabei dient ein schaltbares Kupplungsmittel zur Verbindung einer ersten Welle, die eine Fanstufe antreibt, mit einem Getriebe im Getriebefan-Triebwerk, wobei das Getriebe über eine zweite Welle von mindestens einer Turbinenstufe antreibbar ist. Durch das schaltbare Kupplungsmittel ist die rotatorische Verbindung zwischen Fanstufe und Getriebe gezielt lösbar ausgebildet, so dass, z.B. im Falle einer Blockade des Getriebes, die Fanstufe dennoch frei drehen kann.
  • Dabei kann das schaltbare Kupplungsmittel in Ausführungsformen durch eine pneumatische, hydraulische, elektromagnetische und / oder elektrische Betätigungsvorrichtung fremdbetätigt ausgebildet sein. Dies setzt voraus, dass eine externe Betätigungsvorrichtung für das Kupplungsmittel vorhanden ist. Diese kann z.B. eine hydraulische Betätigungsvorrichtung sein, die mit einem Hydrauliksystem des Getriebefan-Triebwerks gekoppelt und / oder eine pneumatische Betätigungsvorrichtung, die mit einem Pneumatiksystems des Getriebefan-Triebwerks gekoppelt ist. Die Anbindung dieser Varianten erlaubt die Nutzung von ohnehin im Getriebefan-Triebwerk vorhandener Fluidenergie.
  • Alternativ zu einem fremdbetätigten, schaltbaren Kupplungsmittel kann in einer weiteren Ausführungsform eine drehzahlbetätigte, eine momentenbetätigte und / oder drehrichtungsbetätigte selbsttätige Betätigungsvorrichtung schaltbar sein.
  • Das schaltbare Kupplungsmittel kann in einer Ausführungsform formschlüssige Wirkflächenpaare zur Übertragung eines Drehmoments aufweisen. Insbesondere Keilwellenverbindungen oder Zahnwellenverbindung erlauben die Übertragung von Drehmomenten, ohne übermäßig komplex aufgebaut zu sein.
  • Für eine einfache Einkupplung können in einer Ausführungsform im Bereich der formschlüssigen Wirkflächenpaarung Zähne an axialen Eingriffsstellen, insbesondere an einer Stirnseite, jeweils mindestens eine Gleitfläche, insbesondere eine Abrundung, aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet, wobei die erste Welle auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes und die zweite Welle auf der Antriebsseite des Planetengetriebes angeordnet sind. Insbesondere kann das schaltbare Kupplungsmittel über einen Steg für Planetenräder mit dem Planetengetriebe verbunden sein oder verbindbar sein.
  • Ferner kann das schaltbare Kupplungsmittel bei einem Versagen der ersten Welle, der zweiten Welle und / oder des Getriebes, insbesondere des Planetengetriebes, als mechanische Überlastsicherung im Betrieb des Getriebefan-Triebwerks dienen.
  • Auch ist es möglich, dass das schaltbare Kupplungsmittel automatisch entkoppelbar ist, insbesondere wenn ein anliegendes Drehmoment und / oder eine anliegende Reibkraft einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
  • Dabei kann insbesondere im Falle eines Windmillings oder einer Blockade der Fanstufe oder des Getriebes mit dem schaltbaren Kupplungsmittel automatisch das Getriebe, insbesondere das Planetengetriebe, von der mindestens einen Fan-Stufe getrennt werden.
  • Mittels des schaltbaren Kupplungsmittels ist eine Verbindung zwischen der ersten Welle und dem Getriebe, insbesondere dem Planetengetriebe, auch während des Betriebes herstellbar und / oder lösbar, indem insbesondere ein erster Wellenabschnitt mit einem zweiten Wellenabschnitt der ersten Welle kuppelbar und / oder entkuppelbar ist.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Dabei wird eine Verbindung zwischen der ersten Welle und einem Getriebe mit einem schaltbaren Kupplungsmittel gelöst und / oder hergestellt.
  • In Zusammenhang mit den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung erläutert. Dabei zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung eines an sich bekannten Getriebefan-Triebwerks;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Getriebeanbindung über ein schaltbares Kupplungsmittel in einem Getriebefan-Triebwerk;
    • 3A eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit einem schaltbaren Kupplungsmittel im eingekuppelten Zustand mit einem hydraulischen Betätigungsmittel;
    • 3B die Ausführungsform gemäß 3A im ausgekoppelten Zustand;
    • 4 eine Detaildarstellung einer Wirkflächenpaarung in einer Ausführungsform mit einem schaltbaren Kupplungsmittel;
    • 5 eine Detaildarstellung einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung für eine Ausführungsform mit einem schaltbaren Kupplungsmittel;
    • 6 eine perspektivische Ansicht einer Keilwelle als Teil eines schaltbaren Kupplungsmittels.
  • In 1 ist ein an sich bekanntes Getriebefan-Triebwerk 10 mit einer Drehachse 11 dargestellt, das in Flugzeugen verwendet wird. In der Richtung der axialen Durchströmung weist das Getriebefan-Triebwerk 10 hintereinander einen Lufteinlauf 12, eine Fanstufe 13 (grundsätzlich sind auch mehr als eine Fanstufe 13 möglich), ein Getriebe 14 (hier als Planetengetriebe ausgebildet), einen Mitteldruckverdichter 15, einen Hochdruckverdichter 16, eine Verbrennungsvorrichtung 17, eine Hochdruckturbine 18, eine Mitteldruckturbine 19 und eine Düse 20 auf. Ein Fangehäuse 21 umgibt die Fanstufe 13 und definiert den Lufteinlauf 12.
  • Das Getriebefan-Triebwerk 10 arbeitet grundsätzlich in konventioneller Weise, wobei in den Lufteinlauf 12 eintretende Luft von der Fanstufe 13 beschleunigt wird. Dabei werden zwei Luftströme erzeugt: Ein erster Strom tritt in den Mitteldruckverdichter 15 ein, ein zweiter Luftstrom fließt durch einen Nebenstromkanal 22, wobei der zweite Luftstrom den größten Anteil am Schub des Getriebefan-Triebwerks 10 liefert.
  • Der Mitteldruckverdichter 15 verdichtet den eintretenden Luftstrom, bevor er in den Hochdruckverdichter 16 gelangt, in dem eine weitere Verdichtung erfolgt.
  • Die verdichtete Luft, die aus dem Hochdruckverdichter 16 austritt, wird in die Verbrennungsvorrichtung 17 geführt, wo sie mit Brennstoff vermischt wird und die Mischung dann zur Verbrennung gebracht wird. Die heißen Verbrennungsgase werden in der Hochdruckturbine 18 und in der Mitteldruckturbine 19 entspannt, bevor sie durch die Düse 20 austreten und somit zusätzlichen Schub liefern.
  • Die Hochdruckturbine 18 und die Mitteldruckturbine 19 treiben über Wellenvorrichtungen jeweils den Hochdruckverdichter 16 und den Mitteldruckverdichter 15 an.
  • Eine Mitteldruckwelle treibt die Fanstufe 13 über das Getriebe 14 an. Das Getriebe 14 ist dabei als Untersetzungsgetriebe ausgebildet, das die Drehzahl der Fanstufe 13 im Vergleich zum Mitteldruckverdichter 15 und zur Mitteldruckturbine 19 reduziert.
  • Das Getriebe 14 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Planetengetriebe mit einem statischen Hohlrad 101, umlaufenden Planetenrädern 103, die von einem Steg 104 (auch Carrier genannt) gelagert werden und damit im Hohlrad 101 umlaufen. Der Antrieb des Getriebes 14 erfolgt über ein Sonnenrad 102, der Abtrieb erfolgt in der dargestellten Ausführungsform über den Steg 104.
  • Grundsätzlich sind auch andere Ausführungsformen des Getriebes 14 möglich, wobei z.B. das Hohlrad 101 beweglich ausgebildet ist, so dass der Abtrieb über das Hohlrad 101 erfolgen kann.
  • Die Ausgestaltung des Getriebefan-Triebwerks 10 gemäß 1 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Insbesondere die Anordnung der Wellen kann auch anders gewählt werden, so dass grundsätzlich Zwei- oder Dreiwellenanordnungen möglich sind.
  • Mit zunehmenden Leistungsanforderungen und zunehmenden Durchmessern der Fanstufe 13 steigen die Lasten an dem Getriebe 14. Der nominelle Betrieb des Getriebes 14 setzt dabei eine gute Schmierung mit Öl voraus. Z.B. beim Trudeln (Windmilling) eines Getriebefan-Triebwerks 10 am Boden ist aber das Getriebefan-Triebwerk 10 ausgeschaltet, so dass dabei Lager und Verzahnungen des Getriebes 14 ungeschmiert drehen. Dabei kann es zu Trockenreibung kommen, die zu einem erhöhten Verschleiß des Getriebes führt. Auch in anderen Betriebszuständen kann es sinnvoll sein, das Getriebefan-Triebwerk 10 flexibel zu betreiben.
  • In 2 ist in schematischer Weise eine Fanstufe 13 eines Getriebefan-Triebwerks 10 - in der Art gemäß 1 - dargestellt, die über eine erste Welle 31 (auch als fan shaft bezeichnet) angetrieben wird. Die erste Welle 31 ist in zwei Wellenabschnitte 31', 31'' unterteilt.
  • Das Getriebe 14 ist hier als ein Planetengetriebe ausgebildet, dessen Hohlrad 101 starr gegenüber dem Getriebefan-Triebwerk 10 ausgebildet ist. Es sei angemerkt, dass in 2 Wellenlagerungen, Gehäuseteile und andere Details aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind. Die realen Ausgestaltungen haben in der Regel eine komplexere Geometrie.
  • Im nominellen Benutzungsfall erfolgt in der dargestellten Ausführungsform der Antrieb von einer hier nur schematisch dargestellten Turbinenstufe 19 über eine zweite Welle 32 zum Sonnenrad 102 des Getriebes 14. Der Abtrieb vom Getriebe 14 erfolgt über den Steg 104 (Carrier) des Getriebes 14.
  • Zwischen den beiden Wellenabschnitten 31', 31" der ersten Welle 31 ist ein schaltbares Kupplungsmittel 1 angeordnet. Der erste Wellenabschnitt 31' der ersten Welle 31 verbindet eine Seite des schaltbaren Kupplungsmittels 1 mit der Fanstufe 13; der zweite Wellenabschnitt 31" der ersten Welle 31 verbindet die andere Seite des schaltbaren Kupplungsmittels 1 mit dem Getriebe 14.
  • Im gekuppelten Zustand kann das schaltbare Kupplungsmittel 1 Drehmomente übertragen. Im entkuppelten Zustand können Fanstufe 13 und Getriebe 14 relativ zueinander frei drehen.
  • Im nominellen Benutzungsfall wird die Fanstufe 13 über das Getriebe 14 angetrieben, wenn die Abtriebsseite (erster Wellenabschnitt 31') und die Antriebsseite (zweiter Wellenabschnitt 31") des Kupplungsmittels 1 miteinander verbunden sind.
  • Bei dem schaltbaren Kupplungsmittel 1 versteht man unter Schalten das Verbinden und Trennen der An- und Abtriebsseite des Kupplungsmittels 1.
  • Die Betätigung des schaltbaren Kupplungsmittels 1 erfolgt in der hier dargestellten Ausführungsform durch eine von außen initiierte Kraftwirkung, d.h., es liegt ein fremdbetätigtes, schaltbares Kupplungsmittel 1 vor. Dabei ist bei der hier dargestellten Ausführungsform grundsätzlich eine kraft- oder eine formschlüssige Drehmomentenübertragung möglich. Die Funktion des Ein- und Auskuppelns wird im Zusammenhang mit der 3A, 3B näher beschrieben.
  • In 2 ist schematisch eine Betätigungsvorrichtung 2 dargestellt, mit der die Fremdbetätigung, z.B. durch eine hydraulische Kraft, vorgenommen werden kann. In einem Turbofan-Getriebetriebwerk 10 gibt es diverse Hydrauliksysteme 3, von denen hier schematisch nur eine Hydraulikleitung dargestellt ist. Die Kraft zur Betätigung des schaltbaren Kupplungsmittels 1 kann somit aus dem Hydrauliksystem 3 abgeleitet werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Betätigung des schaltbaren Kupplungsmittels 2 über eine mechanische Kraft, eine elektromagnetische Kraft und / oder eine pneumatische Kraft erfolgen. Da in einem Turbofan-Getriebetriebwerk 10 auch Pneumatiksysteme vorhanden sind, kann die Fremdbetätigung des schaltbaren Kupplungsmittels 2 auch in Verbindung mit einem solchen Pneumatiksystems erfolgen, das Energie für die Betätigung zur Verfügung stellt.
  • Alternativ kann die Betätigung des schaltbaren Kupplungsmittels 2 auch über eine Selbstbetätigung erfolgen. Dabei initiieren konstruktiv bedingte Systemparameter die Kraftwirkung zur Schaltung. Dabei können z.B. drehzahlbedingte, drehmomentbetätigte oder drehrichtungsbetätigte Kupplungsmittel 2 zum Einsatz kommen.
  • In 2 ist in schematischer Weise eine Ausführungsform dargestellt, bei der eine Wirkflächenpaarung 4 des schaltbaren Kupplungsmittels 1 senkrecht zur Drehachse 11 angeordnet ist. Dies ist lediglich als Beispiel zu verstehen.
  • In 3A und 3B ist ein Detail eines Getriebefan-Triebwerks 10 dargestellt, bei dem die Wirkflächenpaarung 4 des schaltbaren Kupplungsmittels 1 parallel zur Drehachse 11 angeordnet ist. Grundsätzlich kann im Folgenden auf die Beschreibung der Ausführungsform gemäß 2 Bezug genommen werden, d.h., die erste Welle 31 wird über den Steg 104 des hier nicht dargestellten Getriebes 14 angetrieben.
  • Die Wirkflächenpaarung 4 des schaltbaren Kupplungsmittels 1 weist hier eine Keilwellenverbindung (spline coupling) auf. Alternativ kann auch eine Zahnwellenverbindung verwendet werden. Bei einer Keilwelle wird ein Drehmoment über mehrere gerade, parallele Seitenflächen übertragen. Bei einer Zahnwelle erfolgt die Übertragung des Drehmoments über Kerbzahnprofile (z.B. ein Dreieckprofil) oder über Evolventen-Zahnprofile.
  • Die Wellenabschnitte 31', 31" der ersten Welle 31 weisen an den gegenüberliegenden Enden außen jeweils Keilwellenprofile auf, die axial ausgerichtet sind. Sie bilden einen ersten Teil der Wirkflächenpaarung 4.
  • Ein in axialer Richtung bewegliches Teil 1A des schaltbaren Kupplungsmittels 1 kann mit diesen beiden Keilwellenprofilen kämmen, wenn es entsprechend axial von außen in die Keilwellenabschnitte eingerückt ist. Die Wirkflächenpaarung 4 des schaltbaren Kupplungsmittels 1 ist in 4 im Detail dargestellt.
  • In 3A ist dargestellt, dass die hydraulische Betätigungsvorrichtung 2 das bewegliche Teil 1A des schaltbaren Kupplungsmittels 1 axial in Pfeilrichtung auf die Keilwellenprofile der Wellenabschnitte 31', 31" bewegt hat. Es liegt damit eine formschlüssige Verbindung vor, über die Drehmomente übertragbar sind.
  • In 3B ist der entsprechende Auskupplungsvorgang dargestellt. Die hydraulische Betätigungsvorrichtung 2 rückt das bewegliche Teil 1A des schaltbaren Kupplungsmittels 1 aus den Keilwellenbereichen der Wellenbereiche 31', 31" aus, so dass die Wellenabschnitte 31', 31" der ersten Welle 31 voneinander getrennt werden. Es wird dann kein Drehmoment übertragen.
  • Das Ein- und Auskuppeln der ersten Welle 31 erlaubt das Entkoppeln der Fanstufe 13 (siehe 2) von dem Getriebe 14. Dies hat z.B. eine Anwendung, wenn während des Trudelns (dem sogenannten Ground Windmilling) am Boden das Getriebefan-Triebwerk 10 ausgeschaltet ist, so dass während der Rotation Lager und die Verzahnungen im Getriebe 14 ungeschmiert oder unzureichend geschmiert rotieren. Aufgrund von einsetzender Trockenreibung entsteht ein erhöhter Verschleiß an Komponenten im Getriebe 14. Durch eine Entkopplung, wie in 3B dargestellt, kann mittels des schaltbaren Kupplungsmittels 1 die Fanstufe 13 rotatorisch vom Getriebe 14 getrennt werden. Während des Windmillings kann die Fanstufe 13 somit frei drehen, ohne dass das Getriebe 14 angetrieben wird.
  • Eine weitere Anwendungsmöglichkeit kann vorliegen, wenn im Antriebsstrang der Fanstufe 13 im Betrieb, z.B. während des Fluges, ein Fehler auftritt, der zu einer Blockade des Antriebs (z.B. durch eine Blockade ersten Welle 31 und / oder des Getriebes 14) der Fanstufe 13 führt. Bei einem Stillstand der Fanstufe 13 während des Fluges würde diese einen erheblichen Luftwiderstand darstellen. Durch eine Entkopplung - wie in 3B dargestellt - kann die Fanstufe 13 in einem solchen Fall unabhängig von einem blockierten Antriebsstrang betrieben werden, so dass der Luftwiderstand deutlich verringert wird.
  • Durch eine Steuervorrichtung 8, die in den 3A, 3B nur schematisch dargestellt ist, kann insbesondere eine automatische Kupplung und / oder Entkupplung der Fanstufe 13 erreicht werden. So kann bei bestimmten Betriebsparametern - z.B. dem Stillstand der ersten Welle 31 als Zeichen für eine Blockade - das schaltbare Kupplungsmittel 1 automatisch angesteuert werden, das bewegliche Teil 1A aus dem Kupplungsbereich auszurücken. In ähnlicher Weise kann das bewegliche Teil 1A durch die Steuervorrichtung 8 veranlasst werden, dann wieder automatisch einzukuppeln.
  • In 4 ist eine eingekuppelte Stellung (entsprechend 3A) des schaltbaren Kupplungsmittels 1 dargestellt. Diese Stellung wird hier als die Normalstellung angenommen. Ein Absatz 5 und ein gegenüberliegendes, vorgespanntes federndes Element 6 halten das bewegliche Teil 1A in der eingekuppelten Stellung der Wirkflächenpaarung 4.
  • Wenn die hydraulische Betätigungsvorrichtung 2 aktiviert wird, wird die Federspannung des federnden Elements 6 überwunden und das bewegliche Teil 1A wird in Pfeilrichtung aus der Keilwellenverbindung ausgerückt.
  • In 5 ist eine Ausführungsform der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2 dargestellt. Wenn der Öldruck in einer ersten Kammer A erhöht wird, wird der Kolben 7 in Pfeilrichtung nach rechts gedrückt. Damit wird - das hier nicht dargestellte - bewegliche Teil 1A des schaltbaren Kupplungsmittels 1 aus der Keilwellenverzahnung ausgerückt (siehe 3B).
  • Wird der Öldruck in einer zweiten Kammer B erhöht, wird der Kolben 7 der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 2 entgegen der Pfeilrichtung durch die hier nicht dargestellte Feder 6 wieder in die eingerückte Stellung gebracht (siehe 3A).
  • Im Zusammenhang mit den 2 bis 4 waren Ausführungsformen mit fremdbetätigten schaltbaren Kupplungsmitteln 2 beschrieben worden.
  • Alternativ kann auch ein selbsttätig schaltbares Kupplungsmittel 1 verwendet werden. Dabei kann eine drehzahlbetätigte, eine momentenbetätigte und / oder eine drehrichtungsbetätigte Bestätigungsvorrichtung 2 zum Einsatz kommen.
  • Auch ist es möglich, dass z.B. durch die in einer Feder 6 gespeicherte potentielle Energie die Schaltkupplung mit einer axialen Vorspannung vorbelastet ist (siehe 4). Diese axiale Vorspannung ist niedriger als die Reibungskraft in der drehmomentübertragenden Keil- oder Kerbverzahnung. Führt ein Fehler zum teilweise oder zum vollständigen Blockieren des Antriebsstrangs und zum Abfall des Drehmomentes auf der Seite der Fanstufe 13, so wird in der drehmomentübertragenden Keil- oder Kerbverzahnung auch die Reibungskraft, die zwecks Betätigung der Schaltkupplung überwunden werden muss, niedriger. Sinkt die zu überwindende Reibkraft unterhalb eines definierten Grenzwertes, wird die Schaltkupplung in Bewegung versetzt und die Gebläsewelle wird von dem blockierten Triebstrang entkoppelt.
  • In 6 ist eine Detailansicht auf eine Stirnseite 33 des ersten Wellenabschnitts 31' dargestellt, der hier - wie z.B. in 3A, 3B - als Hohlwelle ausgebildet ist. Der zweite Wellenabschnitt 31" würde ein analog geformtes Ende aufweisen. Die Stirnseiten 33 der Wellenabschnitte 31', 31" würden dann - wie z.B. in 3A, 3B dargestellt - miteinander axial fluchtend angeordnet sein. Das bewegliche Teil 1A würde mit einer entsprechenden Verzahnung in die Verzahnungen der Wellenenden einrücken. Um dieses zu erleichtern, weisen die Zähne an den Stirnseiten 33 jeweils Abrundungen als Gleitflächen 34 auf, die das Einrücken erleichtern sollten. Grundsätzlich sind auch andere Formen von Gleitflächen möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    schaltbares Kupplungsmittel
    1A
    bewegliches Teil des schaltbaren Kupplungsmittels
    2
    Betätigungsvorrichtung für Kupplungsmittel
    3
    Hydrauliksystem
    4
    Wirkflächenpaarung des Kupplungsmittels
    5
    Anschlag für bewegliches Teil des schaltbaren Kupplungsmittels
    6
    federndes Element, Feder
    7
    Kolben der Bestätigungsvorrichtung
    8
    Steuervorrichtung für Bestätigungsvorrichtung
    10
    Turbofan-Getriebetriebwerk
    11
    Drehachse des Turbofan-Getriebetriebwerks
    12
    Lufteinlauf
    13
    Fanstufe
    14
    Getriebe (Planetengetriebe)
    15
    Mitteldruckverdichter
    16
    Hochdruckverdichter
    17
    Verbrennungsvorrichtung
    18
    Hochdruckturbine
    19
    Mitteldruckturbine
    20
    Düse
    21
    Fangehäuse
    22
    Nebenstromkanal
    31
    erste Welle
    31'
    erster Wellenabschnitt der ersten Welle
    32'
    zweiter Wellenabschnitt der ersten Welle
    32
    zweite Welle
    33
    Stirnseite des ersten Wellenabschnitts
    34
    Gleitflächen, Abrundungen an Zähnen der Stirnseite
    101
    Hohlrad
    102
    Sonnenrad
    103
    Planetenräder
    104
    Steg (Carrier)
    A
    erste Kammer in hydraulischer Betätigungsvorrichtung
    B
    zweite Kammer in hydraulischer Betätigungsvorrichtung

Claims (14)

  1. Getriebefan-Triebwerk (10) für ein Flugzeug mit mindestens einer Fan-Stufe (13), die von einer ersten Welle (31) antreibbar ist, gekennzeichnet durch ein schaltbares Kupplungsmittel (1) zur Verbindung der ersten Welle (31) mit einem Getriebe (14), das über eine zweite Welle (32) von mindestens einer Turbinenstufe (19) antreibbar ist.
  2. Getriebefan-Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungsmittel (1) durch eine pneumatische, hydraulische, elektromagnetische und / oder elektrische Betätigungsvorrichtung (2) fremdbetätigt schaltbar ist.
  3. Getriebefan-Triebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine hydraulische Betätigungsvorrichtung (2) mit einem Hydrauliksystem (3) des Getriebefan-Triebwerks (10) gekoppelt ist und / oder eine pneumatische Betätigungsvorrichtung (2) mit einem Pneumatiksystems des Getriebefan-Triebwerks (10) gekoppelt ist.
  4. Getriebefan-Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungsmittel (1) durch eine drehzahlbetätigte, eine momentenbetätigte und / oder drehrichtungsbetätigte Bestätigungsvorrichtung (2) selbsttätig schaltbar ist.
  5. Getriebefan-Triebwerk nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungsmittel (1) formschlüssige Wirkflächenpaare (4) zur Übertragung eines Drehmoments aufweist.
  6. Getriebefan-Triebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkflächenpaare (4) in Form einer Zahnverbindung oder einer Keilwellenverbindung ausgeführt sind.
  7. Getriebefan-Triebwerk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der formschlüssigen Wirkflächenpaarung (4), Zähne an axialen Eingriffsstellen, insbesondere an einer Stirnseite (33) jeweils mindestens eine Gleitfläche (34), insbesondere eine Abrundung aufweisen.
  8. Getriebefan-Triebwerk nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (14) als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei die erste Welle (31) auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes (14) und die zweite Welle (32) auf der Antriebsseite des Planetengetriebes (14) angeordnet.
  9. Getriebefan-Triebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungsmittel (1) über einen Steg (104) für Planetenräder (103) mit dem Planetengetriebe (14) verbunden ist oder verbindbar ist.
  10. Getriebefan-Triebwerk nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungsmittel (1) bei einem Versagen der ersten Welle (31), der zweiten Welle (32) und / oder des Getriebes (14), insbesondere des Planetengetriebes, als mechanische Überlastsicherung dient.
  11. Getriebefan-Triebwerk nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Kupplungsmittel (1) automatisch entkoppelbar ist, insbesondere wenn ein anliegendes Drehmoment und / oder eine anliegende Reibkraft einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
  12. Getriebefan-Triebwerk nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere im Falle eines Windmillings oder einer Blockade der Fanstufe oder des Getriebes mit dem schaltbaren Kupplungsmittel (1) automatisch das Getriebe (14), insbesondere das Planetengetriebe, von der mindestens einen Fan-Stufe (13) trennbar ist.
  13. Getriebefan-Triebwerk nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des schaltbaren Kupplungsmittels (1) eine Verbindung zwischen der ersten Welle (31) und dem Getriebe (14), insbesondere dem Planetengetriebe, während des Fluges herstellbar und / oder lösbar ist, indem insbesondere ein erster Wellenabschnitt (31') mit einem zweiten Wellenabschnitt (31") der ersten Welle (31) kuppelbar und / oder entkuppelbar ist.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Getriebefan-Triebwerks, wobei mindestens eine Fan-Stufe (13) von einer ersten Welle (31) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung zwischen der ersten Welle (31) und einem Getriebe (14) mit einem schaltbaren Kupplungsmittel (1) gelöst und / oder hergestellt wird.
DE102017123373.3A 2017-10-09 2017-10-09 Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug Withdrawn DE102017123373A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017123373.3A DE102017123373A1 (de) 2017-10-09 2017-10-09 Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017123373.3A DE102017123373A1 (de) 2017-10-09 2017-10-09 Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017123373A1 true DE102017123373A1 (de) 2019-04-11

Family

ID=65816727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017123373.3A Withdrawn DE102017123373A1 (de) 2017-10-09 2017-10-09 Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017123373A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11603890B2 (en) * 2019-09-18 2023-03-14 Ge Avio S.R.L. Driveline engagement system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3721949A1 (de) * 1986-07-12 1988-01-14 Kocks Technik Verzahnung fuer wellen, raeder, kupplungsteile, naben oder dergleichen
US4799354A (en) * 1987-01-15 1989-01-24 Rolls-Royce Plc Turbopropeller or turbofan gas turbine engine
US20090320491A1 (en) * 2008-05-13 2009-12-31 Copeland Andrew D Dual clutch arrangement
DE102015118669A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Strahltriebwerk mit einem Bläser und mit einer Turbineneinrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3721949A1 (de) * 1986-07-12 1988-01-14 Kocks Technik Verzahnung fuer wellen, raeder, kupplungsteile, naben oder dergleichen
US4799354A (en) * 1987-01-15 1989-01-24 Rolls-Royce Plc Turbopropeller or turbofan gas turbine engine
US20090320491A1 (en) * 2008-05-13 2009-12-31 Copeland Andrew D Dual clutch arrangement
DE102015118669A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-04 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Strahltriebwerk mit einem Bläser und mit einer Turbineneinrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11603890B2 (en) * 2019-09-18 2023-03-14 Ge Avio S.R.L. Driveline engagement system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008037885B4 (de) Kupplungsanordnung und Antriebsstranganordnung für ein mehrachsgetriebenes Kraftfahrzeug
EP2841203B1 (de) Antriebseinrichtung und arbeitsmaschineneinrichtung
WO2017097534A1 (de) Getriebe für ein kraftfahrzeug
DE102010039445A1 (de) Vorrichtung zum formschlüssigen drehfesten Verbinden von mindestens zwei Bauelementen mit zwei Schaltelementhälften
DE102010039447A1 (de) Verteilergetriebeeinrichtung eines Fahrzeugantriebsstranges
DE102010039444A1 (de) Fahrzeugantriebsstrang mit wenigstens zwei antreibbaren Fahrzeugachsen
DE2263835A1 (de) Hydrodynamischer drehmomentwandler
DE102014223213A1 (de) Bereichsgetriebe und Verfahren zum Betreiben eines Bereichsgetriebes
WO2017032558A1 (de) Generatorgetriebe einer windenergieanlage
DE102011016147B4 (de) Rasselfreier Radsatz
DE102017123373A1 (de) Getriebefan-Triebwerk für ein Flugzeug und ein Verfahren zum Betrieb des Getriebefan-Triebwerks für ein Flugzeug
DE102015118398A1 (de) Antriebseinrichtung und Arbeitsmaschineneinrichtung
DE102015001235A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Zahnradpumpe und Zahnradpumpe
DE102014204564A1 (de) Vorrichtung zum Erzeugen und Lösen einer drehfesten Verbindung zwischen zwei Wellen
DE10039813C1 (de) Maschinensatz mit einem Antrieb und einer Arbeitsmaschine
EP2500100B1 (de) Antriebseinrichtung und Arbeitsmaschineneinrichtung
DE102011015997A1 (de) Zwischenachs-Differentialeinheit mit Entkopplungsfunktion
WO2021089218A1 (de) Kegelreibungskupplung mit einem stellglied und einem hebel zum auskuppeln der kupplung
EP3491272B1 (de) Antriebsvorrichtung mit überlagerungsgetriebe
WO2015067346A1 (de) Kupplungskompressor für ein druckluftsystem eines fahrzeugs
WO2020143921A1 (de) Aktuatoranordnung für eine kupplungsanordnung für einen antriebsstrang eines kraftfahrzeugs
DE102012011688A1 (de) Übersetzungs- und Ausgleichsgetriebe sowie Motor- und Getriebeeinheit
DE102013220068A1 (de) Getriebevorrichtung mit einem CVT-Getriebe und mit einem Differenzial
EP2921334B1 (de) Verteilergetriebe
DE102018112025A1 (de) Leistungsübertragungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee