DE1750993A1

DE1750993A1 - Getriebeanordnung mit konstanter Abtriebsdrehzahl

Info

Publication number: DE1750993A1
Application number: DE19681750993
Authority: DE
Inventors: Hindle John Anthony
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1967-06-27
Filing date: 1968-06-25
Publication date: 1971-03-25
Also published as: FR1571073A; SE342676B; DE1750993C3; GB1222515A; JPS501655B1; DE1750993B2; US3523419A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GONTHERKOCH 175 0 S 93 DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, 25. Juni I968 UNSER ZE.CHEN=

The English Electric Company Limited, London, England.

Getriebeanordnung mit konstanter Abtriebsdrehzahl

Eine Möglichkeit einer Getriebeübertragung nach einem Generator eines Flugzeuges, der vom Flugzeugtriebwerk angetrieben wird, besteht darin, zwei Taumelscheibenanordnungen zu benutzen, von denen die eine als Pumpe und die andere als Hydraulikmotor arbeitet, der durch die Pumpe angetrieben wird, wobei eine Steuerung derart vorgesehen ist, daß das Drehzahlverhältnis von Pumpe und Motor sich automatisch derart einstellt, daß eine im wesentlichen konstante Ausgangsdrehzahl für den Generator erhalten wird unabhängig von der Drehzahl des Flugzeugtriebwerks. Diese Steuerung kann durch eine der Taumelscheibenanordnungen vorgenommen werden, vorzugsweise durch jene, die als Pumpe arbeitet, und hierbei ist ' eine Taumelscheibe vorgesehen, deren Anstellwinkel gegenüber der rechtwinkelig zur Drehachse stehenden Ebene anstellbar ist.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Verbesserung der Empfindlichkeit des Steuersystems eines Getriebes mit konstanter Abtriebsdrehzahl in Gestalt von Taumelscheibeneinheiten, jedoch ist die Erfindung auch anwendbar für andere Ausführungen hydraulischer Pumpen- und Motorübertragungen, bei denen eine Ver-

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größerung der Belastung des Getriebes eine Verringerung der Abtriebsdrehzahl zur Folge hat, was wiederum zu einer Erhöhung des Druckes des Strömungsmittels in dem System führt und umgekehrt.

Gemäß der Erfindung wirkt das Strömungsmittel, das der Pumpe zugeführt wird, um den Motor anzutreiben, auf einen lastempfindliehen Kolben, der bei Erhöhung der Last mit der Folge der Erhöhung des Druckes des Strömungsmittels sich derart bewegt, daß das Drehzahlsteuersystem der Übertragung (z.B. des Winkels der Taumelscheiben- ^ anordnung mit verstellbarer Taumelscheibe) in solchem Sinne verstellt wird, daß die Abtriebsdrehzahl des Getriebes erhöht wird und umgekehrt.

Außerdem besitzt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Getriebe mit konstanter Abtriebsdrehzahl die übliche Regleranordnung, um das Drehzahlverhältnis des Getriebes gemäß der Triebwerksdrehzahl einzustellen. Der lastempfindliche Kolben gemäß der Erfindung vollführt nicht die Funktion des Reglers, sondern dient als Vorabsteuerung, die die Drehzahl erhöht, bei der das Getriebe auf eine ' Änderung der Ausgangslast anspricht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung.

Das dargestellte Getriebe stellt einen Teil eines Antriebe mit konstanter Drehzahl für einen Flugzeugweohseistromgenerator dar·

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Das Getriebe weist zwei Taumelscheibeneinheiten 2 und 4 auf, von denen die Einheit 2 als Pumpe arbeitet, während die Einheit 4 als Hydraulikmotor arbeitet, der durch ein Druckmittel angetrieben wird, welches von der Einheit 2 geliefert wird. Jede Taumelscheibeneinheit weist eine Zylindertrommel 6 auf, die mehrere Kolben b in Zylindern 10 enthält, welche mit einer stationären Ventilplatte 12 in Verbindung stehen. Die Kolben der Pumpe 2 stützen sich an einer Taumelscheibe 14 ab, die derart einstellbar ist, daß ihr Anstellwinkel gegenüber einer rechtwinkelig zur Drehachse der Zylindertrommel stehenden Ebene einstellbar ist. Die Schwenkachse der Taumelscheibe lh (nicht dargestellt) läuft durch die Drehachse der Zylindertrommel, wie dies allgemein üblich ist. Eine Bewegung um diese Schwenkachse wird durch einen in einem Zylinder 17 laufenden Steuerkolben 16 bestimmt.

Die Kolben b der Motoreinheit 4 sind andererseits an einer feststehenden Taumelscheibe 1.8 abgestützt.

Im Betrieb wird die Zylindertrommel der Pumpeneinheit 2 über Zahnräder 20 und 22 durch eine Getriebeeingangswelle 24 angetrie- ( ben, die durch das in der Zeichnung nicht-dargestellte Triebwerk eines Flugzeugs in Drehung versetzt wird. Die Eingangswelle 24 treibt außerdem zwei miteinander kämmende Planetenräder 26 und 26 eines Differentialgetriebes 30 an. Das Differentialgetriebe weist außerdem Zahnkränze 32 und 34 mit Innenverzahnung auf, die mit den Planetenräder 26 bzw. 2b kämmen. Der Zahnkranz 32 wird über ein Zahnrad 36 des Motors 4 angetrieben, während das Zahnrad 34 mit einer Welle 37 verbunden ist, die die Ausgangswelle des Getrie-

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bes insgesamt darstellt. Bei dieser Anordnung wird nur ein Teil der Leistung über Pumpe und Motor übertragen.

Indem der Anstellwinkel der Taumelscheibe l4 verändert wird, kann die Abtriebsdrehzahl des Motors 4 eingestellt werden. Hiermit kann außerdem die Abtriebsdrehzahl des Getriebes insgesamt eingestellt werden. Ein von einem Zahnrad 40auf der Welle yj in nicht-dargestellter V/eise angetriebener Regler 38 stellt den Steuerkolben so ein, dai3 die konstante Drehzahl der Welle y~( erhalten bleibt, unabhängig von der Eingangsdrehzahl der Welle 24. Der Regler weist herkömmliche Gestalt auf und besitzt Fliehgewichte 42, die um Stifte 4^ schwenkbar sind und körperlich um die Achse des Reglers so gedreht werden, daß nach innengerichtete Pingerabschnitte 44 der Gewichte nach oben gegen einen Flansch 46 eines Kolbenventils 48 gegen die Wirkung einer Feder 50 gedrückt werden, wobei infolge der Zentrifugalkräfte die Kraft mit sich vergrößernder Drehzahl ansteigt. Wenn die Getriebeabtriebsdrehzahl diS gewünschten Wert hat, steht ein Kolbensteg 52 des Kolbenventils auf eine Öffnung 54 ausgerichtet, an die eine Leitung 56 anschließt, die zum Zylinder 17 des Steuerkolbens 16 führt.

Druckflüssigkeit mit einem Druck von 21 bis 24 kg/cm (3OO bis 550 Pfund pro tiuadratzoll) wird einem Reglereinlaßrohr 5b zugeführt, das nach einerRingkammer 60 führt. Wenn der Regler mit der gewünschten Steuerdrehzahl umläuft, findet kein merklicher Strömungsmittelf luß von der Kammer 60 nach dem Rohr 56 statt, weil der Kolbensteg 52 des Ventils in der in der Zeichnung dargestellten

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Stellung steht, obgleich der Kolbensteg etwas schmaler ist als die öffnung 54, so daß eine geringe ständige Strömung nach dem Rohr 56 stattfinden kann, wodurch die Flüssigkeits-Leckverluste des Zylinders 17 ausgeglichen werden können. Der Steuerdruck im Rohr 56 und dem Zylinder 17 kann z.B. einen mittleren Wert von etwa 7 kg/cm (100 p.s.i.) haben.

Wenn die Reglerdrehzahl über den gewünschten Wert ansteigt, weil die Drehzahl der Welle 24 ansteigt, dann heben die Gewichte das Kolbenventil 52 an, so daß die öffnung 54 mit einem Ablaßraum 62 unter λ dem Kolbenventil in Verbindung gebracht wird, so daß der Strömungsmitteldruck im Zylinder I7 fällt und demgemäß eine Feder 64 den Kolben l6 nach rechts bewegen kann, wodurch der Anstellwinkel der Taumelscheibe 14 verringert wird. Infolgedessen .sinkt die Ausgangsmenge der Pumpe 2 ab und der Motor 4 läuft mit verminderter Drehzahl um und somit auch die Ausgangswelle 57, wodurch der Regler in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird, in der der Kolbensteg 52 wiederum auf die öffnung 54 ausgerichtet liegt. Wenn die Reglerdratizahl abfällt, tritt das umgekehrte auf. Das heißt, das Kolbenventil 48 wird durch die Reglerfeder 50 heruntergedrückt, so daß Strömungsmittel von der Ringkammer 60 frei durch die öffnung 54 strömen kann, was ein Ansteigen des Druckes im Zylinder 17 zurJblge hat. Dies führt wiederum dazu, daß der Taumelscheiben-Anstellwinkel vergrößert und demgemäß auch die Drehzahl des Motors 4 erhöht wird, so daß sich die Drehzahl der Ausgangswelle 40 wieder einstellt und auch der Regler in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurückgeführt wird.

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Gemäß der Erfindung weist die ' Getriebeanordnung einen lastempfindliehen Kolben 66 auf, der dem Druck des Arbeitsmittels zwischen Pumpe und Motor über ein Rohr 68 ausgesetzt ist, das mit der Ventilplatte 12 verbunden ist. Das Arbeitsmittel ist die Flüssigkeit, die von der Pumpeneinheit 2 geliefert wird, um den Motor 4 anzutreiben. Der Arbeitsmitteldruck kann z.B. bei Vollast 210 kg/cm (5000 p.s.i.) betragen^ wenn die Belastung des Motors ansteigt, steigt auch der Druck des Arbeitsmittels innerhalb des Rohres 68 an. Infolgedessen wird der Kolben 66 nach oben mit einer größeren Kraft gedrückt, wodurch ein Zwischenkolben 69 (mit Unterstützung einer Feder 70) nach oben versetzt wird, wodurch der Steuerdruck im Rohr 56 ansteigt. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 16 weiter nach links im Sinne einer Vergrößerung des Anstellwinkels der Taumelscheibe, was zur Folge hat, daß die Motordrehzahl ansteigt und dem Abfall der Motordrehzahl entgegenwirkt* der durch Ansteigen der Last verursacht wurde. Mit anderen Worten ausgedrückt, bedeutet dies, daß der lastempfindliche Kolben 66 eine Erhöhung der Belastung des Motors 4 feststellt und im Gegensatz zu unvermeidlichen kurzzeitigen Erniedrigungen der Motordrehaahl (z.B. bevor der Abfall durch den Regler korrigiert ist), der Strömungsmittelausgang der Pumpe 2 derart ansteigt, daß er vollauf den kurzzeitigen Abfall der Motordrehzahl überspielt, der sonst auftreten würde, bevor der Regler ansprechen kann. Umgekehrt fühlt der lastempfindliche Kolben 66,wenn das auf dem Motor lastende Moment absinkt, den Abfall des Arbeitsmitteldruckes, so daß sich der Kolben 16 nach rechts bewegen kann. Hierdurch wird der Pumpenausgang verringert und dadurch sinkt die Drehzahl des Motors ab und es werden kurzzeitige Erhöhungen der Drehzahl des Motors vermieden, die sonst

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auftreten würden. Der Abfall oder Anstieg der Motordrehzahl, der beim Fehlen des lastempfindlichen Kolbens kurz nach einem abrupten Ansteigen oder Abfallen der Last auftreten würde, wirkt nur kurzzeitig,bevor der Regler wirksam wird, aber in einigen Fällen ist es erwünscht, auch einen kurzzeitigen Anstieg oder Abfall der Drehzahl des Flugzeuggenerators zu vermeiden, z.B. wenn das Flugzeug eine empfindliche Ausrüstung aufweist, bei der eine genau gesteuerte Generatordrehzahl· erforderlich ist, um eine Speisespannung mit konstanter Frequenz zu erhalten.

Die Flüssigkeit, die in dem Raum unter dem Kolben 69 oder links des Kolbens l6 als Leckstrom ausfließt, wird durch ein Abzugsrohr 72 oder 74 abgeführt.

Das Arbeitsmittel wird der Ventilplatte 12 von einer nicht-dargestellten Pumpe über ein Rohr Jo zugeführt.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche :

1. Getriebeanordnung mit konstanter Abtriebsdrehzahl mit einer Hydraulikpumpe und einem Hydraulikmotor, der durch ein von der Pumpe geliefertes Strömungsmittel angetrieben wird, mit einem Drehzahlsteuersystem, welches einen Regler aufweist, der eine im v/es ent liehen konstante Abtriebsdrehzahl unabhängig von Änderungen der Eingangsdrehzahl liefert,
dadurch gekennzeichnet ,

daß ein lastempfindlicher Kolben (66) unter der Wirkung des ™ Strömungsmittels steht und sich unter dem Einfluß dieses Strömungsmittels so bewegt, daß das Drehzahlsteuersystem in der Weise verstellt wird, daß ein Ansteigen bzw. Abfallen der

Last des Getriebe dazu führt, daß je nachdem die Ausgangsdrehzahl des Getriebes entweder vermindert oder erhöht wird, ds£ sich der lastempfindliche Kolben (66) unter dem Einfluß des erhöhten bzw. verminderten Arbeitsmitteldruckes bewegt und der änderung der Abtriebsdrehzahl entgegenwirkt.

)

2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet ,

daß Pumpeneinheit (2) und Motoreinheit (4) Taumelscheibenanordnungen sind, wobei die Pumpentaumelscheibe (l4) bezüglich ihres Anstellwinkels durch einen Kolben (16) einstellbar 1st, der einem Steuerdruck unterworfen ist, welcher durch den Regler geliefert wird,und daß der Steuerdruck erhöht wird, um den Pumpenausgang zu vergrößern und umgekehrt, wobei die Wirkung des lastempfindlichen Kolbens (66) darin besteht, den Steuerdruck beim Abfühlen einer Vergrößerung des Arbeitsmitteldruckes zu erhöhen und umgekehrt.

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3· Getriebeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lastempfindliche Kolben (66) gegen einen Zwischenkolben (69) größeren Durchmessers als der lastempfindliche Kolben lagert und daß der Zwischenkolben auf die Steuerflüssigkeit arbeitet.

k. Getriebeanordnung nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkolben durch eine Feder (70) in einer Richtung vorgespannt ist, in der der Steuerflüssigkeitsdruck erhöht wird.

5· Getriebeanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differentialgetriebe (j>0) vorgesehen ist, dessen zwei Eingänge durch die Getriebeeingangswelle und den Hydraulikmotor (4) angetrieben werden, während der Ausgang die Abtriebsseite des Getriebes darstellt, über die der Regler angetrieben wird. (

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