DE2343839B2 - Anlaßgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anlaßgetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bezeichneten Gattung.

Es ist bereits bekann' (vgl. US-PS 32 74 855) ein Anlaßgetriebe mit einem hydrostatischen Getriebe und jo einem mechanischen Ausgleichsgetriebe in einer Anordnung, bei der die Generatorwelle mit einer hydraulischen Einheit mit verstellbarer Verdrängung in dem hydrostatischen Getriebe sowie mit einem Element in dem Ausgleichsgetriebe verbunden ist. Ein zweites Zahnrad des Ausgleichsgetriebes ist mit der Triebwerkswelle verbunden, und die zweite hydraulische Einheit in dem hydrostatischen Getriebe ist mit dem Schalt- oder Steuerzahnrad des Ausgleichsgetriebes verbunden. Dieses System arbeitet an sich in vorteilhafjo ter 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 hydraulische Einheiten in dem hydrostatischen Getriebe sind zunächst grundsätzlich mit verstellbarer Verdrängung ausgebildet. Eine Einheit arbeitet aber während der Beschleunigung des Generators auf Synchrondrehzahl mit fest eingestellter Verdrängung.

Die Verdrängung dieser Einheit kann dann aber zwischen einem Maximum und den Wert »Null« verstellt 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 11 99 145) hat ein mechanisches Ausgleichsgetriebe 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

so durch das Perbury-Getriebe statt. Beim Anlaßbetrieb wird Kraft von dem Ausgleichgetriebe zu dem Flugzeugtriebwerk über eine Freilaufkupplung übertragen und beim Generatorbetrieb wird Kraft von dem Triebwerk zu dem Perbury-Getriebe über eine zweite Freilaufkupplung übertragen, die das Ausgleichsgetriebe überbrückt. Das Perbury-Getriebe ist zwar umsteuerbar, hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, bei sich drehender Antriebswelle eine Abtriebsleistune

von Null /u erhallen, und /war aufgrund der Schwierigkeit beim Einstellen der Walzen oder Rollen im Getriebe in entsprechendem MaUe. Bei der besthiiebenen Anordnung führen die Zahnräder im Ausgleichgetriebe, obwohl sie während des Generatorbeliiehs nominell unbelastet sind, aktive Umdrehungen aus, und infolgedessen ergibt sich eine unerwünschte Abnützung, obwohl der Zahntrieb nicht benutzt wird.

liei einem bekannten Getriebe mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis (I JS-PS SO 55 2JJ), bei dem der KraftfluB auf ein mechanisches Getriebe und ein Flüssigkeitsgetriebe verzweigt wird, ist im Zweig des Fliissigkeitsgetriebes eine Einwegkupplung zwischengeschaltet. Es soll damit erreicht werden, daß eine Unikehr des Kraftflusses von der Abtriebswelle aus in das Flüssigkeitsgetriebe ausgeschlossen ist und alle Einzelelemente des Flüssigkeitsgetriebes in stets ihrer vorgesehenen Drehrichtung laufen, auch wenn der Kraftfluß von der Abtriebswelle in das mechanische Getriebe verläuft.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Anlaßt »triebe der eingangs erwähnten Gattung (vgl US-PS 32 74 855) so weiterzubilden, daß ohne Einbuße an Wirkungsgrad und bei im wesentlichen gleichbleibender Generatordrehzahl die Ausbildung des hydrostatischen Getriebes sich einfacherer gestalten läßt, vorzugsweise derart, daß nur eine der beiden hydrostatischen Einheiten des Getriebes mit verstellbarer Verdrängung ausgebildet zu sein braucht. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalendes Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen festgelegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Drehzahl und Drehrichtung der festeingestellten, d. h. mit gleichbleibender Verdrängung arbeitenden, hydraulischen Einheit des in F i g. 1 gezeigten Getriebes,

Fig.3 eine graphische Darstellung, in der die Drehzahl von Teilen des Ausgleichsgetriebes veranschaulicht ist, und

F i g. 4 eine Darstellung des. Hydraulikkreises des Anlaßgetriebes gemäß der Erfindung.

Ein in ein Flugzeug eingebauter Wechselstromgenerator soll als Anlaßmotor zum Anlassen eines Flugzeugtriebwerks benutzt werden. Der Generator wird dabei als Asynchronmotor ohne oder nur mit geringer Last angefahren, so daß eine Erwärmung des Generators gering gehalten 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 nach einem bestimmten Programm geliefert. 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 Elastizität, die erforderlich ist zur Übertragung eines gesteuerten Drehmoments in beiden Richtungen zwischen einem Triebwerk und einem Generator. Mit dem Getriebe ist ein Anlassen des Triebwerks mittels einer 115-V-Spannungsquelle bei einer Frequenz von 400 Hz möglich, sowie ein mit konstanter Drehzahl erfolgender

Generatorantrieb bei einem Stromer/.cugungssysiem von 40— 135 kVA bei einer Krequen/ von 400 11/, so il.ill das Anlaßgetriebe zur Verwendung in sämtlichen .im Bord von Militär- oder Zivilflugzeugen befindlichen, mit konstanter Frequenz arbeitenden Geiieratursystcmcn geeignet ist.

Die F i g. 1 zeigt ein Funktionsschema der versc hieile· neu verwendeten Elemente. Eine Welle 10 ist mit einen! Triebwerk und eine Welle 11 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 Einwegkupplung (Freilaufkupplung) 16, die das Triebwerk während des Anlaßbetriebs antreibt, und eine Einwegkupplung 18, die das Ausgleichsgetriebe während des Generatorbetriebs antreibt, aufweist. Das hydrostatische Getriebe 12 besteht aus einer hydraulischen Einheit mit verstellbarer Verdrängung und einer hydraulischen Einheit mit fest eingestellter Verdrängung, die in einem geschlossenen Hydraulikkreis verbunden sind.

Während des Generalorbetriebs, wenn also der Generator durch das Triebwerk angetrieben wird, wird von dem Triebwerk über die Einwegkupplung 18 und das Ausgleichsgetriebe 14 Energie in den Generator geliefert, wobei durch das hydrostatische Getriebe zürn Aufrechterhalten einer konstanten Generatordrehzahl die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes vergrößert oder verringert wird. Während des Anlaßbetriebs wird durch den nun als Motor wirkenden Generator das Flugzeugtriebwerk über das hydrostatische Getriebe 12 und die Einwegkupplung 16 angetrieben.

Wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, weist das Ausgleichsgetriebe 14 ein mittleres Ausgleichsgehäuse 22 (Zahnradträger) mit einem Paar von darauf drehbaren Ritzeln 23 und 24 auf, die miteinander kämmen. Außerdem greifen 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 verläuft während des Generatorbetriebs über ein Zahnrad G 1 und ein Zahnrad G 2 auf die Einwegkupplung 18, die ihrerseits das Ausgleichsgehäuse 22 in dem Ausgleichsgetriebe antreibt. Wenn das Hohlrad 26 festgehalten wird, bewirkt die Drehung des Ausgleichsgehäuses 22 eine Umdrehung des Hohlrades 27, das mit einem Ritzel G 6 einstückig verbunden ist, welches ein Zahnrad Gl auf der Generatorwelle 11 antreibt.

Um unabhängig von Änderungen der Drehzahl der Triebwerkswelle 10 eine konstante Drehzahl der Generatorwelle 11 aufrechterhalten zu können, wird durch das hydrostatische Getriebe 12 die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes in der erforderlichen Weise erhöht oder vermindert. Zu diesem Zweck greift das auf der Generatorwelle angeordnete Zahnrad Gl in ein Zahnrad G 8 ein, das mit der mit verstellbarer Verdrängung arbeitenden Einheit 19 dreht. Ein mit der mit festeingestellten Verdrängung arbeitenden Einheit 20 drehendes Zahnrad G 5 greift in ein Zahnrad G 3 ein, das wiederum in ein Zahnrad G 4 eingreift, das mit dem Hohlrad 26 in dem Ausgleichsgetriebe einstückig ausgeführt ist.

Das Zahnrad G 3 treibt die Einwegkupplung 16 auf der Triebwerkswelle 10 an zwecks Kraftübertragung zum Triebwerk während des Anlaßbetriebs.

Wenn beim Anlaßbetrieb der Generator als Motor arbeitet, wird Kraft von der Generatorwelle 11 zu der mit verstellbaren Verdrängung arbeitenden hydrauli-

sehen Liiiheil 19 übertragen, die als I'uinpe wirkt und der Icslcingcslelllcii liydraiilisi'hen Linheit 20 Drucklliissigkcil /ufiilirt, wobei die Linheil 2U als Motor wirkt und die I'lugzeuglricbw crkswcllc 10 über die Linwegkupplung ld antreibt, während das Ausglcielisgehäuse 22 dmcli die l.inwcpkiippking 18 das Zahnrad (12 überholt. Hei dieser Betriebsweise wird die Krall ausschließlich durch das hydrostatische Getriebe übertragen. Während des Anlaßbetrichs wird die (iencraloiweile 11 mit im wesentlichen konstanter Drehzahl angetrieben, und die Llugzeugtriehwerkswclle 10 wird durch Verstellen der Verdrängung in dei hydraulischen l'inheit 19 auf Tomen gebracht.

Während des Gcncralorbctriebs treibt die Ί ι ich wcikswellc 10 die ("icnciatoi welle 11 iilier die I inwcgkiipplung 18 und das Ausgleiehsgclriche 14 an. und die Antriebswelle 10 überholt das Ziihniad (>3 durch die I.in weg k u |)| llung 16 Die verMellbnie hjdiaulisclic rinhcil 19 wird durch den Zahiitiieh i»7. (r'8 mit konslanlei Dich/ahl angeliicbeii und dit lesleingeslcll-Ie hjdiaulisclic Linhcil 20 isl übci ili< /alinrüder d'5 und (j3 mil dem Zahnrad CJ 4 und dem Mohlrad 26 \ ei blinden, welche die Lingangsrädci di s Ausglcichgctriebes sind. Während der Anfangsphasen lies Gcneraloi betriebs mil konstanler Drehzahl, wenn die Drehzahl an dei 1 riehwcrkswelle vcrhällnismälüg niedrig isl. wirkt die verstellbare hydraulische Unheil 19 als Pumpe, und die fesleingeslcllle F.inhcil 20 wirkt als Molor, der die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes erhöht, l.äult die 1 licbweikswcllc 10 mil einer hohen Drehzahl, wirkt die lcstcingcslcllle hydraulische Linheil 2(1 in dei Weise als Pumpe, dall die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes \ ei ringen wird.

Die Betriebsweise des Anlaßgciriehes isl in den giaphischen Darstellungen der Γ ig. 2 und J \cranschauliclii. Zu Beginn des Anlaßbcliiebs sieht die fesieingesiellte hydiaulisehe Linhcil siill. Wird die \crMcllbarc Linheit in Gang geselzl, dicht .sich auch die lesH'ingeslellle l'.inheil. und auf die 1 liebweikswellc 10 wild mil zunehmender Drehzahl Riad übertragen, wie dm eh < Ii c· Linie 30 in Γ i g. 2 \ era η sch au licht isl Hat das iiicbwcik eine Dichzahl cn eicht, die ausieiclil, daß es sieh selbst in (Sang hüll, wird der Anlaßbciricb beendet, wie (liiich den l'iiiiki 32 in Γ ig. 2 angedeutet ist: zu diesem /cilpiinkl wird die Verdrängung der versicllbaien !-Unheil umgekehlt, und zwar von voller Verdräng.iing in einei dichtung zu voller Verdrängung in entgegengeselzie Riclilung, und inlolgedessen dreht sich die lesieingesicllie Linhcit mil maximaler Drehzahl gewissermaßen in negativer Richtung, wie durch den l'iinkl 34 in I' i g. 2 angedeutet ist, der del I .eerhnifdrehzahl des I riebwcrks enlsprichl. Liegt bei mit konsumier Drehzahl laufenden Gencralorbetricb die ~[ riebwcrksdiehzahl in einem niedrigen Bereich, wirkt die \ ei stellbare Linheit 19 als Pumpe, und die (cstcingcstcll-Ic I iiiheil 20 erhöht die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes, wie durch den unteren Abschnitt der Linie 36 in I'ig. 2 dargestellt isl. Lrhöhl sieh die Triebwcrksdrehzahl, wird die Verdrängung der verstellbaren Linhcit vci linger), und die Drehzahl der festcingeslelltcn Linlieil win! schrittweise au! Null reduzier!. Zu diesem Zeilpunkt kommt das llohlrnd 26 des Ausgleichsgetriebes zum Stillsland, und der Antrieb erfolgt vollständig mechanisch von der Llugzcugliichwerkswclle 10 zur (ieneralorwelle 11. Überschreite! die Drehzahl der rricbwerkswelle die zum Erzeugen der gewünschten Aniiicbsdrehzalil erforderliche Drehzahl, wird die lcsicingeslellle Einheit so von dem Ausgleichsgetriebe angetrieben, daß die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes verringert wird, wie du ι el ι die obcic Hallte der Linie 36 in Ii g. 2 dargestellt isi.

In [■" i g. 3 isl durch die I .ink 37 die Drehz.ahlziinalinie des Zahnrades (12 dargestellt. Das Zahnrad (12 dicht sich proportional 7Ui Drih/ahldei Triebwerkswelle 10. so daß die Linie 37 auch die allmähliche geiadlinige Dichzahlz.unahmc der 1 riebwci kswelle 10 vom Herum des Anlaßgetricbs bis zum Gcncraiorbetricb anzeigt.

Während des Anlaßbeii iebs überholt das Ausgleichsgehäiise 22 das Zahm ad (12, wie die Linie 38 veranschaulicht. Itcini I Ibcrganj* vom Anlaßbetrieb /um Gcncratorhetricb fälll die Drehzahl des Aiisgleichsgeliäuses 22 jedoch beträchtlich ab, wie durch die Linie 39 dargestellt ist. woraufhin das Ausgleiclisgchäusc von der l'üiiwegkiipplung 18 initgenoinmeu wird und sich anschließend mil dem Zahm ad (12 während des (icncraloihelricbs dreht, wie durch den oberen Teil der Linie 37 gezeigt ist. Die genauen Drehzahlen der Zahnräder (<3 und (14 sind zwai in l'ig. 2 und I"ig.3 nicht veranschaulichl, es ist jedoch offensichtlich, daß die Diehzahl dieser Zahnräder sich proportional mit der Drehzahl dei (esleingcslclltcn hydraulischen Einheit ändert, wie Li g. 2 zcigl.

Aus I i g. 4 isl zu ersehen, daß die hydraulischen Linheitcn 19 und 20 vorzugsweise vom Axialkolbentyp sind. Die Linheil 20 mit festcingestellter Verdrängung weist einen Drehz\ linderblock 40 mit einer ringförmig angeordneten Reihe von axial verlaufenden Zylindern mit hin- und hcrvcrschiebbarcn Kolben 42 aiii. Die Kolben haben kugellörmige Luden, die mil Lagcrgleitsiiickcn in Lingrifl stehen, die gegen eine fcstangcord ncte Taumelscheibe 44 wirken. Der Zylinderblock 40 isl auf eine das Zahnrad (15 tragende Welle 46 aufgekeilt.

Die mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Linheit 19 weis! einen Drchz.ylindcrblock 50 mit einer ringförmig angeordneten Reihe von axial vorgesehenen Zylindern mit hin- und herverschiebbaren Kolben 52 auf. Die Kolben haben ebenfalls kugelförmige Luden, die über Lagerglcilslücke gegen eine schwenkbare gelagerte Taumelscheibe 54 wirken, die zum Verändern der Verdrängung von Null aiii Maximalwerte entgegengesetzter Richtungen aus der neutralen Millcllagc in entgegengesetzte Richtungen bewegbar isl. Der Zylinderblock 50 ist auf eine das Zahnrad (18 nagende Welle 56 aufgekeilt.

Die Größe der Verdrängung der verstellbaren Linheil 19 wird gesteuert von einer Verdrängungsverstellvorrichtiing mit einem in einen .Steuerzylinder 60 hin- und herbewegbaren Kolben 62, der über eine Vcrbindungsslangc 63 mit der winkclmäßig vcrschwenkbaien Taumelscheibe 54 verbunden isl. Mine in dem Zylinder vorgesehene Schraubenfeder 64 drückt die Taumelscheibe 54 in eine maximale Verdrängungsposilion in eine Richtung. Die dazu benötigte Stcucrflüssigkeil wild dem linde des Slciierzylmders 60 durch eine Linlaßöll niing 65 zugeführt.

Diese Slciierllüssigkcit wird unter der Beteiligung eines Drchmonientumsteuerventils 68 und eines Dreh zahlieglers 69 mittels einer Druckpumpe 70 zugelühil. Die Pumpe 70 Helen die zur Steuerung dienende Druckflüssigkeit an eine Leitung 72, die zu dem Dreiimomcntunistcucrvcnlil 68 führt. Diese Leitung 72 steht mit dem Drehzahlieglei 69 durch einen Kanal 73 in Verbindung.

Die Linheil 19 mil veistellbarer Verdrängung und die Linheil 20 mil festeingeslelltcr Verdrängung sind miteinander mittels einer ersten Leitung 75 und einei

zweiten Leitung 76 in einem geschlossenen Hydraulikkreis verbunden. Die Leitung 75 liefert während de.' Anlaßbetriebs Druckflüssigkeil von der verstellbaren Einheit 19 an die fest eingestellte F.inheit 20. Die Leitung 76 führt während des Generatorbetriebs Hochdruckflüssigkeit zwischen den hydraulischen Einheiten. Dem die Einheiten 19 und 20 verbindenden Kreis wird von der Pumpe Ausgleichsflüssigkeit mittels einer Leitung 78 zugeführt, die über ein Paar von unter Federspannung stehenden Rückschlagventilen 80 und 81 ihrerseits mit den Leitungen 75 bzw. 76 in Verbindung stehen. Es ist zu beachten, daß hoher Druck in einer der Leitungen 75 und 76 das zugeordnete Rückschlagventil geschlossen hält, wogegen niedriger Druck in der jeweils anderen Leitung ein Öffnen des zugeordneten Rückschlagventils ermöglicht, so daü von der Pumpe 70 Ausgleichsflüssigkeit zugeführt werden kann. Der Druck der Flüssigkeit wird durch ein Überdruckventil 82 geregelt, das mit dem Auslaß der Druckflüssigkeitspumpe in Verbindung steht.

Das Drehmomentumsteuerventil 68 weist eine mit der Zuführleitung 72 in Verbindung stehende Einlaßöffnung 86, eine Auslaßöffnung 87 und eine Regelöffnung 88 auf, die mit einer zu dem Steuerzylinder 60 führenden Leitung 89 in Verbindung steht. Die Verbindung zwischen der Zuführöffnung 86 und der Regelöffnung 88 wird durch einen hin- und herverschiebbaren Ventilkörper 90 gesteuert, der einen Abschnitt 92 mit einem verringerten Durchmesser aufweist. Der Ventilkörper 90 ist durch eine Feder 93 in die gezeigte Lage vorgespannt, in der sein Abschnitt 95 die Verbindung zwischen den öffnungen 86 und 88 blockiert. Die Feder 93 sitzt in einem becherförmigen kolbenähnlichen Ventilsitz 97, der zur Änderung der Vorspannung der Feder 93 im Ventilgehäuse verstellbar ist. Im Betrieb fühlt das Drehmomentumsteuerventil 68 der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 75 mit Hilfe eines Kanals 99 ab, der zum Oberende des Ventilkörpers 90 führt.

Dabei kann Druckflüssigkeit dem Unterende des Ventilsitzes 97 durch einen Kanal 102 zugeführt werden, der von einem Betriebs-Magnetventil 104 kommt. Wird dem Unterende des Ventilsitzes 97 durch den Kanal 102 Flüssigkeit zugeführt, verschiebt sich der Ventilsitz nach oben bis in eine Position, in der das Oberende mit einem Anschlag 105 in Berührung tritt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Feder 93 am stärksten zusammengedrückt.

Liegt der Ventilsitz 97 an einem Kolben 106 an, kann der Unterseite dieses Kolbens 106 Flüssigkeit durch einen von dem Betriebs-Magnetventil 104 kommenden Kanal 108 zugeführt werden. Dabei 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 Zusammendrückung der Feder 93 geringer ist als die Maximal- und höher ais die Minimalzusammcndrückung, die sich bei der in der Fig.4 gezeigten Lage der einzelnen Teile ergibt.

Während des Anlaßbetriebs wird eine Einstellung der Feder mit hoher Zusammendrückung und während des Generatorbetriebs eine Fcdereinstcllung mit niedriger Zusammendrückung ausgenutzt. Wenn der Motor durchgedreht, jedoch nicht angelassen werden soll, kann der Zwischenwert der Federzusammendrückung ausgenutzt werden. Der Ventilkörper 90 fühlt den Druck in der Leitung 75 ab. Wenn dieser Druck den Einslellwert der Feder übersteigt, verschiebt sich der Ventilkörper 90 und verbindet den Flüssigkcitszuführkanal 12 mit dem Sleuerkanal 89, so daß dem Zylinder 60 zur Verstellung der Taumelscheibe Druckflüssigkeit zugeführt wird, so 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 sowohl durch das Betriebs-Magnetventil 104 als auch durch ein Anlaßmagnclventil 112gesteucrl.
Durch das Belriebsmagnelventil 104 fließt Flüssigkeit

ίο wahlweise über den Kanal 102 oder den Kanal 108 zum Drehmomentumsteuerventil 68, und zwar dabei von der Eingangsöffnung 106 in seinem Ventilgehäuse über den Ventil-Körperabschnitt 116 mit verringertem Durchmesser.

Der Ventilkörper 114 ist normalerweise in der in Fig.4 gezeigten Weise angeordnet und verbindet die öffnung 106 mit dem Kanal 102 so, daß bei Erregung des Anlaßmagnetventils 112 der Ventilsitz 97 in die Position hoher Federzusammendrückung bewegt wird. Wenn dann das Betriebsmagnetvenlil 104 aktiviert wird, wird der Spindelabschnitt 116 so nach unten verschoben, daß er die öffnung 106 mit dem Kanal 108 verbindet, so daß der Ventilsitz 97 in die Zwischenposition verschoben wird.

Das Anlaßmagnetventil 112 weist eine öffnung 120 zur Aufnahme von Flüssigkeit von der Leitung 72 sowie eine mit dem Betriebs-Magnetventil 104 in Verbindung stehende Öffnung 121 auf. Sein Ventilkörper blockiert normalerweise die Verbindung zwischen den öffnungen 120 und 121. Bei Erregung des Anlaß-Magnetventils 112 wird der Venlilkörper in die gezeigte Stellung verschoben, in der die Offnungen 120 und 121 in Verbindung stehen und dem Betriebs-Magnetventil 104 Druckflüssigkeit zuführen. Wenn also nur das Anlaßmagnetventil betätigt wird, wird das Drehmomentumstcuerventil 68 in seine Hochdrucklage gesteuert. Wenn sowohl das Betriebs-Magnetventil 104 als auch das Anlaßmagnelventil 112 betätigt werden, wird das Drchmomentumsteuervenlil 68 in eine Zwischendrucklage gesteuert. Wenn keines dieser Ventile betätigt ist, nimmt das Ventil 68 seine Niederdruck-Einstellung ein.

Die Rcgclventilvorrichiung 69 weist einen drehbaren Ventilteller 130 mit drehbar gelagerten Gegengewichten 132 auf mit Kurbelarnien, die die axiale Position eines Ventilschiebers 134 steuern, der normalerweise durch eine Feder 135 nach links in Fig. 4 vorgespannt ist. Der drehbare Ventilteller 130 wird von einem mit ihm drehfest verbundenen Zahnrad 137 angetrieben, das mit der Generatorwelle 11 umläuft, so daß dem Regelventil die Drehzahl der Gencratorwellc gemeldet wird. Der Ventilschicber 134 hat eine Ringnut 138, die mit einem von dem Regelventil zum Stcuerzylinder 60 führenden Kanal 140 in Verbindung steht. Wenn der Vcntilschieber 134 nach links in Fig. 4 bewegt wird, gelangt die Steuernut 138 in Verbindung mit der ürucköffnung 142 zur Zuführung von Steuerflüssigkeit zu dem Steiicrzylinder 60. Wenn der Vcntilschieber 134 nach rechts bewegt wird, verbindet die Slciiernut 138 den Stcuerzylinder 60 mil einem Abflußkanal 144, so

bo daß Flüssigkeit aus dem Stcuerzylinder 60 abgeleitet wird.

Die Rcgclvcntilvorrichtung weist eine magnetische Trimmstcucrung in Form einer elektrischen Spule 146 auf, die den Gegengewichten 132 benachbart derart

h5 angeordnet ist, daü der Effekt der Zentrifugalkraft so verändert wird, daü die Beaulschlagung des Ventilschicbers 134 mil einer Frcnidsleuerung entsprechend der Änderung des Stroms in der Spule möglich ist. Beim

Anlaßbetrieb, wenn sich die Generatorwelle und damit die Ausgangswelle des Reglers 69 mit konstanter Drehzahl dreht, dient die Trimmspule 146 dazu, die Bewegung der den Zylinder 60 steuernden Ventilschiebers 134 so zu beeinflussen, daß die Einheit 19 sich aus der neutralen in die in F i g. 4 gezeigte Lage verstellt, um die Triebwerkswelle auf eine Drehzahl zu bringen, bei der das Triebwerk sich selbst in Gang hält.

Das Anlassen wird ausgelöst, wenn der Flugzeugpilot einen Schalter im Cockpit betätigt. Das Drehfeld des Generators wird kurzgeschlossen, so daß der Generator bis zu einer vorgegebenen Drehzahl als Asynchronmotor arbeitet. Bei dieser Drehzahl tritt eine Feldumsteuerung des Generators ein, so daß der Generator als Synchronmotor läuft. Wenn dieser Zustand erreicht ist, erhält das Anlaßmagnetventil ein Signal, so daß das Triebwerk nunmehr angedreht wird.

Während der Generator beginnt, die Welle 11 zu drehen, baut die durch die Welle angetriebene Druckflüssigkeitspumpe 70 Druck in den Leitungen 72 und 78 auf, welche jedoch über das Drehmomentumsteuerventil 68 und das Regelventil 69 druckentlastet sind. In dieser Zwischenphase wird die mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Einheit 19 auf Null gehalten.

Mit dem Signal zum Erregen des Anlaßmagnetventils 112 wird auch dem Generatorkreis ein Signal zugeführt zum Tätigwerden der magnetischen Trimmvorrichtung 1-16 in der Weise, daß die verstellbare hydraulische Einheit 19 in der in F i g. 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 Druckflüssigkeit zu, so daß die Einheit 20 und die Triebwerkswelle in Umdrehung versetzt werden. Der Druck der Arbeitsflüssigkeit in der Leitung 75 während des Anlaßbetriebs wird durch das Drehmomentumsteuerventil 68 beeinflußt.

Beim Erregen 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 der Ventilkörper 90 in F i g. 4 nach unten in eine Position bewegt, in der Druckflüssigkeit von der Zuführleitung 72 zu dem Steuerzylinder 60 geliefert wird, wodurch die Verdrängung bei der Einheit 19 verringert und damit der Druck geändert wird.

Hat das Triebwerk eine Drehzahl erreicht, bei der es sich selbst in Gang hält und bei der die Abschaltung des Anlaßkreises möglich ist, wird eine Unterbrechung der Stromzuführung zu dem als Motor laufenden Generator ausgelöst, so daß er aufhört, das Triebwerk anzudrehen. Die magnetische Trimmung in der Regelvorrichtung wird unterbrochen, und das Bestreben der Generatorwelle, ihre Drehzahl zu verringern, zwingt die Regelvorrichtung in eine Stellung, in der dem Steuerzylinder 60 Druckflüssigkeit zugeführt wird, so daß die Taumelscheibe 54 sich über die Mitte hinaus verschiebt und den Drehsinn der hydraulischen Einheit umkehrt, wie in F i g. 2 veranschaulicht ist. Wenn jedoch die Drehzahl der Generatorwelle unter einen vorbestimmten Wert abfällt, wie beispielsweise 12 000 U/min, so verbindet das Regelventil den Steuerzylinder 60 mit der Abflußleitung 144, und die Taumelscheibe 54 bewegt sich in die in F i g. 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 entregt und das Drehmomentumsteuerventil 68 kehrt zur Niederdruckeinstellung zurück. Während des Generatorbetriebs hat die Leitung 76 normalerweise hohen Druck und die Leitung 75 niedrigen Druck.

Wenn jedoch der Generator erneut als Motor zu laufen und der Druck in der Leitung 75 zu steigen beginnt, so geht das Drehmomentumsteuerventil in die Niederdruckeinstellung, um die Verdrängung in der verstellbaren Einheit 19 zu verringern.

Beim Generatorbetrieb, wenn die Drehzahl der Triebwerkswelle geringer ist als die zum Erzeugen der gewünschten Drehzahl der Generatorwelle 11 erforderliehe Drehzahl, treibt das hydrostatische Getriebe das Zahnrad C 4 in die entgegengesetzte Richtung an, um die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes zu erhöhen. Nachdem bei letzterem die direkte Übersetzung erreicht ist, und die Triebwerkswelle mit einer Drehzahl umläuft, bei der sie die Generatorwelle 11 mit der richtigen Drehzahl antreibt, wobei das Zahnrad C 4 stillsteht, verschiebt sich die Taumelscheibe der verstellbaren Einheit über die Mitte hinaus in Richtung auf die in Fig.4 gezeigte Stellung. Nun beginnt die festeingestellte Einheit 20 als von dem Zahnrad G 4 angetriebene Pumpe zu arbeiten und dreht sich in Richtung des Ausgleichsgehäuses 22, um die Drehzahl in dem Ausgleichgetriebe zu verringern.

Wenn die Generatordrehzahl die gewünschte Drehzahl überschreitet, verschieben die Gegengewichte 132 den Ventilschieber 134 so, daß der Steuerzylinder 60 mit der Ablaufleitung 144 in Verbindung gelangt, um die Verdrängung in der Einheit 19 zu erhöhen und die Drehzahl weiter zu verringern. Wenn die Generatordrehzahl 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 Meßglied, das 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 ferner das Triebwerk mit einem Verlustminimum rein hydrostatisch angelassen wird und daß das Getriebe mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, wobei der größte Teil der Generatorantriebskraft bei der vorgesehenen Generatordrehzahl rein mechanisch übertragen wird. Nur eine der hydraulischen Einheiten braucht mit verstellbarer Verdrängung ausgebildet zu sein, so daß die Größe der hydraulischen Einheiten herabgesetzt wird. Die Anlaßfunktion wird durch die magnetische Trimmsteuerung des Regelventils mit einer durch das Drehmomentumsteuerventil bestimmten Druckbegrenzung beeinflußt. Der Generatorbetrieb mit konstanter Drehzahl wird von dem auf die Generatordrehzahl ansprechenden Regenventil geregelt.
Die graphischen Darstellungen der F i g. 2 und 3 beziehen sich zwar auf spezifische Drehzahlwerte, bei denen die Triebwerkswelle eine über 10 000 U/min hinausgehende Drehzahl erreichen kann; jedoch ist das System nicht auf diese Werte beschränkt. Beispielsweise

ist bei einem anderen System die Maximaldrehzahl der Flugzeugtriebwerkswelle etwa 7.'5OO U/min. In diesem Fall wurden die in F i g. 2 und 3 eingetragenen Werte in der Größenordnung von drei Viertel der derzeit eingetragenen Werte liegen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anlaßgetriebe für einen elektrischen Anlalimotor von Brennkraftmaschinen, insbesondere Flugzeugtriebwerken, der nach erfolgtem Anlassen als Generator dient, mit Planeten- oder gleichwirkendem mechanischem Zahnrad-Ausgleichsgetriebe und mit übersetzungsverstellbarem, umsteuerbarem hydrostatischem Getriebe in Parallelschaltung zum Zahnradgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart getroffen ist, daß beim Anlaßbetrieb der Anlaßmotor einzig über das hydrostatische Getriebe (19, 20) sowie über eine Einwegkupplung (16) das Triebwerk andreht, wahrend bei Generatorbetrieb das Triebwerk über eine zweite Einwegkupplung (18) und das Zahnradgetriebe (14) den Generator antreibt, wobei der Ausgang (G 7) des Zahnradgetriebes über das hydrostatische Getriebe derart mit dem Eingang (Gi) des Zahnradgetriebes verbunden ist, daß bei niedriger Generatordrehzahl das hydrostatische Getriebe — als Pumpe-Motor wie beim Anlassen wirkend — die Drehzahl des Zahnradgetriebes über dessen Eingang CG3) erhöht, während bei höherer Generatordrehzahl das hydrostatische Getriebe Umsteuerung erfährt und die Drehzahl des Zahnradgetriebes über dessen Ausgang (G 7) verringert, das Ganze derart, daß sich im Betrieb eine im wesentlichen gleichbleibende Generatordrehzahl einstellt.

2. Anlaßgetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß durch hydraulische Stellmittel (60—65) die Verdrängung des hydrostatischen Getriebes in bezug auf die Nullstellung in entgegengesetzte Richtungen steuerbar ist.

3. Anlaßgetriebe nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Drehmomentumsteuerventil (68) zum Beeinflussen der genannten Stellmittel (60—65) 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 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein auf die Drehzahl der Generatorwelle (11) ansprechendes, die Stellmittel (60—65) beeinflussendes Regelventil (69) zum Konstanthalten der Generatordrehzahl unabhängig von Änderungen der Drehzahl der Triebwerkswelle (10).

5. Anlaßgetriebe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch selektiv betätigbare Elemente (146) zum Steuern des Regelventils (69) während des Anlaßbetriebs.

6. Anlaßgetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anlassen des Triebwerks das Regelventil (69) auf die Verdrängung der verstellbaren hydraulischen Einheit (19) einwirkt und dadurch die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes (14) beeinflußt.

7. Anlaßgetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einheiten (19, 20) des hydrostatischen Getriebes durch zwei Leitungen (75, 76) miteinander verbunden sind, in denen je nach Generator- oder Anlaßbetrieb Flüssigkeit mit hohem bzw. niedrigem Druck hin- und zurückgeführt wird, daß ferner das Drehmomentumsteuerventil (68) an die erste Leitung (75) angeschlossen ist, in der beim Anlaßbetrieb der hohe Druck herrscht und daß das Drehmomentumsteuerventil (68) durch eine Vorrichtung (104) wührend des Anlaßbetriebs mit hohem Druck und während des Generatorbetriebs mit niedrigem Druck beaufschlagbar ist.

8. Anlaßgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehniomenlumsteuerventil (68) zum Durchdrehen des Triebwerks ohne Anlassen durch die Vorrichtung (104) mit einem Zwischendnick beaufschlagbar ist.