DE2343839C3

DE2343839C3 - Anlaßgetriebe

Info

Publication number: DE2343839C3
Application number: DE2343839A
Authority: DE
Inventors: Mohammed A. Rockford Ill. Aleem (V.St.A.)
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1972-09-11
Filing date: 1973-08-30
Publication date: 1979-07-19
Also published as: JPS4968136A; DE2343839B2; US3786696A; FR2211093A5; JPS5030769B2; DE2343839A1; GB1398206A

Description

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

Es ist bereits bekannt (vgL US-PS 32 74 855) ein Anlaßgetriebe mit einem hydrostatischen Getriebe und 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 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 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 durch das Perbury-Getriebe statt. Beim Anlaßbetrieb wird Kraft von dem Ausgleichgetriebe zu dem Flugzeugtriebwerk über eine Freilaufkupplung übertra gen 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 Abtriebsleistung

von Null zu erhalten, und zwar 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.

Bei einem bekannten Getriebe mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis (US-PS 30 55 233), bei dem der KraftfluB auf ein mechanisches Getriebe und em Flüssigkeitsgetriebe verzweigt wird, ist im Zweig des Flüssigkeitsgetriebes eine Einwegkupplung zwischengeschaltet. Es soll damit erreicht werden, daß eine Umkehr 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 Anlaßgetriebe 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

F i g. I 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

Fig.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 Stromerzeugungssystem von 90—135 kVA bei einer Frequenz von 400 Hz, so daß das Anlaßgetriebe zur Verwendung in sämtlichen an Bord von Militär- oder Zivilflugzeugen befindlichen, mit konstanter Frequenz arbeitenden Generatorsystemen geeignet ist

Die ^c i g. 1 zeigt ein Funktionsschema der verschiedenen verwendeten Elemente. Eine Welle 10 ist mit einem Triebwerk und eine Welle 11 mit einem Generator

ίο 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

is 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 Generatorbetriebs, 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 zum Aufrechterhalten einer konstanten Generatordrehzahl die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes vergrößert oder verringert wird. Während des Anlaßbetriebs wird durch

jo 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 Ausgle^hsgehäuse 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 G1 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

■π Ausgleichsgehäuses 22 eine Umdrehung des Hohlrades 27, das mit einem Ritzel C 6 einstückig verbunden ist, welches ein Zahnrad G 7 auf der Generatorwelle Il antreibt.

Um unabhängig von Änderungen der Drehzahl der

so 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

5^r. Generatorwelle angeordnete Zahnrad O'7 in ein Zahnrad GS 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,

w) 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

h) zum Triebwerk während des Anlaßbetriebs.

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

sehen Einheit 19 übertragen, die als Pumpe wirkt und der festeingestellten hydraulischen Einheit 20 Druckflüssigkeit zuführt, wobei die Einheit 20 als Motor wirkt und die Flugzeugtriebwerkswelle 10 über die Einwegkupplung 16 antreibt, während das Ausgleichsgehäusc 22 durch die Einwegkupplung 18 das Zahnrad C 2 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 Flugzeugtriebwerkswelle 10 wird durch Verstellen der Verdrängung in der hydraulischen Einheit 19 auf Touren gebracht.

Während des Generatorbetriebs treibt die Triebwerkswelle 10 die Generatorwelle 11 über die Einwegkupplung 18 und das Ausgleichsgetriebe 14 an, und die Antriebswelle 10 überholt das Zahnrad GJ durch die Einwegkupplung 16. Die verstellbare hydraulische Einheit 19 wirt^J durch den Zahntrieb G 7, G 8 mit konstanter Drehzahl angetrieben und die festeingestellte hydraulische Einheit 20 ist über die Zahnräder G 5 und G 3 mit dem Zahnrad G 4 und dem Hohlrad 26 verbunden, welche die Eingangsräder des Ausgleichgetriebes sind. Während der Anfangsphasen des Generatorbetriebs mit konstanter Drehzahl, wenn die Drehzahl an der Triebwerkswelle verhältnismäßig niedrig ist, wirkt die verstellbare hydraulische Einheit 19 als Pumpe, und die festeingestellte Einheit 20 wirkt als Motor, der die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes erhöht. Läuft die Triebwerkswelle 10 mit einer hohen Drehzahl, wirkt die festeingestellte hydraulische Einheit 20 in der Weise als Pumpe, daß die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes verringert wird.

Die Betriebsweise des Anlaßgetriebes ist in den graphischen Darstellungen der F i g. 2 und 3 veranschaulicht Zu Beginn des Anlaßbetriebs steht die festeingestellte hydraulische Einheit still. Wird die verstellbare Einheit in Gang gesetzt dreht sich auch die festeingestellte Einheit und auf die Triebwerkswelle 10 wird mit zunehmender Drehzahl Kraft übertragen, wie durch die Linie 30 in F i g. 2 veranschaulicht ist Hat das Triebwerk eine Drehzahl erreicht die 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 gewissermaßen in negativer Richtung, wie durch den Punkt 34 in F i g. 2 angedeutet ist der der Leerlaufdrehzahl des Triebwerks entspncht Liegt bei mit konstanter Drehzahl laufenden Generatorbetrieb die Triebwerksdrehzahl in einem niedrigen Bereich, wirkt die verstellbare Einheit 19 als Pumpe, und die festeingestellte Einheit 20 erhöht die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes, wie durch den unteren Abschnitt der Linie 36 in F i g. 2 dargestellt ist Erhöht sich die Triebwerksdrehzahl, wird die Verdrängung der verstellbaren Einheit verringert, und die Drehzahl der festeingestellten Einheit wird schrittweise auf Null reduziert Zu diesem Zeitpunkt kommt das Hohlrad 26 des Ausgleichsgetriebes zum Stillstand, und der Antrieb erfolgt vollständig mechanisch von der Flugzeugtriebwerkswelle 10 zur Generatorwelle 11. Oberschreitet die Drehzahl der Triebwerkswelle die zum Erzeugen der gewünschten Antriebsdrehzahl erforderliche Drehzahl, wird die festeingestellte Einheit so von dem Ausgleichsgetriebe angetrieben, daß die Drehzahl des Ausgleichsgetriebes verringert wird, wie durch die obere Hälfte der Linie 36 in Tig. 2 dargestellt ist.

In F i g. 3 ist durch die Linie 37 die Drehzahlzunahme des Zahnrades G 2 dargestellt. Das Zahnrad G 2 dreht sich proportional zur Drehzahl der Triebwerkswelle 10, so daß die Linie 37 auch die allmähliche geradlinige Drehzahlzunahme der Triebwerkswelle 10 vom Beginn des Anlaßgetriebs bis zum Generatorbetrieb anzeigt.

ίο Während des Anlaßbetriebs überholt das Ausgleichsgehäuse 22 das Zahnrad G 2, wie die Linie 38 veranschaulicht. Beim Übergang vom Anlaßbetrieb zum Generatorbetrieb fällt die Drehzahl des Ausgleichsgehäuse·. 22 jedoch beträchtlich ab, wie durch die Linie 39

ι ■-, dargestellt ist. woraufhin das Ausgleichsgehäuse von der Einwegkupplung 18 mitgenommen wird und sich anschließend mit dem Zahnrad G 2 während des Generatorbetriebs dreht wie durch den oberen Teil der Linie 37 gezeigt ist Die genauen Drehzahlen der Zahnräder G 3 und G 4 sind zwar in F i g. 2 und F i g. 3 nicht veranschaulicht, es ist jedoch offensichtlich, daß die Drehzahl dieser Zahnräder sich proportional mit der Drehzahl der festeingestellten hydraulischen Einheit ändert, wie F i g. 2 zeigt.

Aus Fig.4 ist zu ersehen, daß die hydraulischen Einheiten 19 und 20 vorzugsweise vom Axialkolbentyp sind. Die Einheit 20 mit festeingestellter Verdrängung weist einen Drehzylinderblock 40 mit einer ringförmig angeordneten Reihe von axial verlaufenden Zylindern

in mit hin- und herverschiebbaren Kolben 42 auf. 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 G 5 tragende Welle 46 aufgekeilt.

π Die mit verstellbarer Verdrängung arbeitende hydraulische Einheit 19 weist einen Drehzylinderblock 50 mit einer ringförmig angeordneten Reihe von axial vorgesehenen Zylindern mit hin- und herverschiebbaren Kolben 52 auf. Die Kolben haben ebenfalls kugelförmi-

Ji ι ge Enden, die über Lagergleitstücke gegen eine schwenkbare gelagerte Taumelscheibe 54 wirken, die zum Verändern der Verdrängung von Null auf Maximalwerte entgegengesetzter Richtungen aus der neutralen Mittellage in entgegengesetzte Richtungen ή bewegbar ist Der Zylinderblock 50 ist auf eine das Zahnrad G 8 tragende Welle 56 aufgekeilt

Die Größe der Verdrängung der verstellbaren Einheit 19 wird gesteuert von einer Verdrängungsverstellvorrichtung mit einem in einen Steuerzylinder 60 hin- und

V) herbewegbaren Kolben 62, der über eine Verbindungsstange 63 mit der winkelmäßig verschwenkbaren Taumelscheibe 54 verbunden ist. Eine in dem Zylinder vorgesehene Schraubenfeder 64 drückt die Taumelscheibe 34 in eine maximale Verdrängungsposition in

Vi eine Richtung. Die dazu benötigte Steuerflüssigkeit wird dem Ende des Steuerzylinders 60 durch eine Einlaßöffnung 65 zugeführt

Diese Steuerflüssigkeit wird unter der Beteiligung eines Drehmomentumsteuerventils 68 und eines Dreh

μ zahlreglers 69 mittels einer Druckpumpe 70 zugeführt Die Pumpe 70 liefert die zur Steuerung dienende Druckflüssigkeit an eine Leitung 72, die zu dem Drehmomentumsteuerventil 68 führt Diese Leitung 72 steht mit dem Drehzahlregler 69 durch einen Kanal 73

h5 in Verbindung.

Die Einheit 19 mit verstellbarer Verdrängung und die Einheit 20 mit festeingestellter Verdrängung sind miteinander mittels einer ersten Leitung 75 und einer

zweiten Leitung 76 in einem geschlossenen Hydraulikkreis verbunden. Die Leitung 75 liefer! während des Anlaßbetriebs Druckflüssigkeit von der verstellbaren Einheit 19 an die fest eingestellte Einheit 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 daß 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 als die Minimalzusammendrückung, 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 Federeinstellung 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 Einstellwert der Feder übersteigt, verschiebt sich der Ventilkörper 90 und verbindet den Flüssigkeitszuführkanal 72 mit dem Steuerkanal 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 Anlaßmagnetventil 112 gesteuert.

Durch das Betriebsmagnetventil 104 fließt Flüssigkeit wahlweise über den Kanal 102 oder den Kanal 108 zum Drehmomentumsleuerventil 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 Betriebsmagnetventil 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 Ventilkörper in die gezeigte Stellung verschoben, in der die Öffnungen 120 und 121 in Verbindung stehen und dem Betriebs-Magnetventil 104 Druckflüssigkeit zuführen. Wenn also nur das Anlaßmagnetventil betätigt wird, wird das Drehmomentumsteuerventil 68 in seine Hochdrucklage gesteuert. Wenn sowohl das Betriebs-Magnetventil 104 als auch das Anlaßmagnetventil 112 betätigt werden, wird das Drehmomentumsteuerventil 68 in eine Zwischendruck lage gesteuert. Wenn keines dieser Ventile betätigt ist, nimmt das Ventil 68 seine Niederdruck-Einstellung ein.

Die Regelventilvorrichtung 69 weist einen drehbaren Ventilteller 130 mit drehbar gelagerten Gegengewichten 132 auf mit Kurbelarmen, die die axiale Position eines Ventilschiebers 134 steuern, der normalerweise durch eine Feder 135 nach links in F i g. 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 Generatorwelle gemeldet wird. Der Ventilschieber 134 hat eine Ringnut 138, die mit einem von dem Regelventil zum Steuerzylinder 60 führenden Kanal 140 in Verbindung steht. Wenn der Ventilschieber 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 der Ventilschieber 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.

Die Regelventilvorrichtung weist eine magnetische Trimmsteuerung 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 des Ventilschiebers 134 mit einer Fremdsteuerung 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 druckentlasiet 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 Tatigwerden der magnetischen Trimmvorrichtung 146 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 Aniaßbetriebs 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 e^r 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 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 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

to 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 G 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 G 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 ?v arbeiten und dreht sich in Richtung des Ausgleich gehäuses 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

so 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 Fig.2 und 3 beziehen sich zwar auf spezifische Drehzahlwciie, 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 7500 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

Patentansprüche:

1. Anlaßgetriebe für einen elektrischen Anlaßmotor 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, während 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 Eir.gang (G 3) 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 (G 3) 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 1, 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 ω (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 Drehmo- bi mentumsteuerventil (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) während des Anlaßbetriebs mit hohem Druck und während des Generatorbetriebs mit niedrigem Druck beaufschlagbar ist

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