DE1193759B

DE1193759B - Device for driving a shaft by at least two drive machines

Info

Publication number: DE1193759B
Application number: DEH43451A
Authority: DE
Inventors: John Wallace Hall
Original assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Current assignee: Bristol Siddeley Engines Ltd
Priority date: 1960-08-22
Filing date: 1961-08-21
Publication date: 1965-05-26

Description

Einrichtung zum Antrieb einer Welle durch mindestens zwei Antriebsniaschinen Die Erfindung bezieht -sich auf -eine Einrichtung zum Antrieb einer Welle durch mindestens zwei Antriebsmaschinen, von denen einedurcheine Schaltkupplung, die ein Freilaufgesperre enthält, willkürlich an- oder abkuppelbar ist.Device for driving a shaft by at least two drive riveting machines The invention relates to a device for driving a shaft through at least two prime movers, one of which by a clutch that is a Freewheel lock contains, is arbitrarily coupled or uncoupled.

Einrichtungen dieser Art worden beispielsweise in Luftfahrzeugen mit zwei Triebwerken benötigt, die über Freilaufgesperre enthaltende Getriebe eine ge- meinsame Wolle antreiben. Eines der Getriebe #enthält außerdem eine Schaltkupplung, -so daß das betreffende Triebwerk nach Wunsch von der erwähnten Welle abgekuppelt und zum Antrieb von Hilfseinrichtungen verwendet werden kann. Beim Start, Steigflug oder Landen wird die Kupplung eingerückt, so daß beide Triebwerke zum Antrieb zur Verfügung stehen.Devices of this type have been required, for example in aircraft, with two engines, the transmission containing certain Freilaufgesperre drive an overall my same wool. One of the gears # also contains a clutch, so that the engine in question can be uncoupled from the shaft mentioned and used to drive auxiliary equipment, if desired. When taking off, climbing or landing, the clutch is engaged so that both engines are available for propulsion.

Bei Antriebseinrichtungen dieser Art darf die Schaltkupplung nicht unter Last eingerückt werden, da sonst das Freilaufgesperre beschädigt wird. Um ein Einrücken bei geeigneten Drehzahlverhältnissen zu gewährleisten, hat man in Luftfahrzeugen bereits elektronische Steuergeräte verwendet, die für igdes Triebwerk einen mit diesem gekuppelten und ein drehzählabhängiges Signal liefernden Generator enthalten. Durch Vergleich der drehzahlabhängigen Signale wird dann ein Steuersignal erzeugt, das das Einrücken der Schaltkupplung verhindert, wenn die Drehzahlverhältnisse ein Einrücken nicht zulassen. Solche elektronischen Anlagen sind jedoch verhältnismäßig kompliziert, umfangreich und störanfällig, sie lassen sich nur schwer auf Einrichtungen anwenden, bei denen eine Welle durch mehr als zwei Antriebsmaschinen angetrieben wird, und schließlich arbeiten sie bei kleinen Drehzahlen unzuverlässig, da die von den Generatoren erzeugten drehzahlabhängigen Signale dann entsprechend schwach sind.The clutch must not be used with drive devices of this type be engaged under load, otherwise the freewheel lock will be damaged. Around To ensure engagement at suitable speed ratios, one has in Aircraft already used electronic control units for igdes engine a generator which is coupled to this and which supplies a signal that is dependent on the rotation counter contain. A control signal is then generated by comparing the speed-dependent signals generated that prevents engagement of the clutch when the speed ratios do not allow indentation. However, such electronic systems are proportionate Complicated, extensive and prone to failure, they are difficult to access facilities apply where a shaft is driven by more than two prime movers becomes, and finally they work unreliably at low speeds because the The speed-dependent signals generated by the generators are then correspondingly weak are.

Es ist ferner ein mehrgängiges Flüssigkeitsturbogetriebe bekannt, bei dein die Umschaltung der -einzelnen Gänge entweder von Hand oder selbsttätigen Abhängigkeit von einer Betriebsgröße des Getriebes oder Aggregates, das mit dem Getriebe zusammenarbeitet, erfolgen kann. Der Zeitpunkt, in welchem die Umschalteinrichtung zu betätigen ist, wird durch eine Signal- oder Verblockungsvorrichtung -bestimmt. Diese Vorrichtung kann dabei mittelbar oder unmittelbar in der Abhängigkeit von der Drehzahl des Turbogetriebes, z. B. in Abhängigkeit von dem Verhältni,s der Primär- und Sekundärdrehzahl gesteuert werden. Um dies zu bewerkstelligen, können, An- und Abtriebswelle des Getriebes mit einem Reibradgetriebe oder einem differentialähnlichen Planetengetriebe gekuppelt sein, die eine Anzeige liefern, wenn das Verhältnis der Drehzahlen der An- und Abthebswelle einen bestimmten Wert hat.A multi-speed fluid turbo transmission is also known, with your switching the individual gears either by hand or automatically Depending on the size of the operation of the gear unit or unit that is connected to the Gear works together, can be done. The time at which the switching device is to be actuated is determined by a signaling or blocking device. This device can be directly or indirectly dependent on the speed of the turbo transmission, e.g. B. depending on the ratio s of the primary and secondary speed can be controlled. To do this, you can, an and Output shaft of the gearbox with a friction gear or a differential-like one Planetary gears that provide an indication when the ratio of the Speeds of the lifting and lifting shaft has a certain value.

Es ist ferner bei Strömungsgetrieben für wechselnden Betrieb bekannt, eine selbsttätige Umschaltung mit Hilfe von Fliehkraftreglern, die mit der Antriebs-bzw. Abtriebswelle gekuppelt und nachdem Differentialprinzip gegeneinander geschaltet sind, zu steuern. Es istebenfalls bekannt, an Stelleder Fliehkraftregler hydraulische Pumpen zu verwenden, deren Druckdifferenz auf einen mit dem Umschaltmechanismus gekoppelten Steuerkolben einwirkt.It is also known for fluid drives for alternating operation, an automatic switchover with the help of centrifugal governors, which with the drive or. The output shaft is coupled and switched against one another according to the differential principle are to control. It is also known to use hydraulic ones in place of the governor Use pumps whose pressure difference is set to one with the switching mechanism coupled control piston acts.

Es sind ferner Freilaufgesperre bekannt, bei denen die Freilauffunktion durch eine Arretierung außer Betrieb gesetzt werden kann.There are also freewheeling locks known in which the freewheeling function can be put out of operation by a lock.

Die obenerwähnten bekannten Flüssigkeits- und Strömungsgetriebe dienen zum Antrieb einer Welle durch eine einzige Antriebsmaschine mit verschiedenen übersetzungsverhältnissen. Im Gegensatz !dazu soll durch -die Erfindung eine Einrichtung zum Antrieb einer Welle durch mindestens zwei Antriebsmaschinen, von denen die eine willkürlich an- oder abkuppelbar ist, geschaffen werden. Insbesondere soll eine Einrichtung dieser Art geschaffen werden, die mit relativ einfachen konstruktiven Mitteln eine betriebssichere Lösung der eingangs erwähnten Aufgabe - das Schalten von Kupplungen mit Freilaufgesperren nicht unter Last vorzunehmen - gewährleistet.The above-mentioned known fluid and fluid transmission are used to drive a shaft by a single drive machine with different gear ratios. In contrast to this, the invention aims to create a device for driving a shaft by at least two drive machines, one of which can be arbitrarily connected or disconnected. In particular, a device of this type is to be created which, with relatively simple constructive means , ensures an operationally reliable solution to the problem mentioned at the beginning - the switching of clutches with freewheel locks not under load.

Eine Einrichtung zum Antrieb einer Welle durch mindestens zwei Antriebsmaschinen, von denen eine durch eine Schaltkupplung, die ein Freilaufgesperre enthält, willkürlich an- oder abkuppelbar ist, ist ge- mäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine das Einrücken der Schaltkupplung verhindernde Sperre, welche durch einen hydraulischen Steuerkreis betätigt wird, der zwei hintereinandergeschaltete Pumpen enthält, von denen die ein-c-von einer Antriebswelle und die andere von einer. Abtriebswelle der Kupplung angetrieben wird.Means for driving a shaft by at least two prime movers, one of which, arbitrarily off by a clutch, which includes a Freilaufgesperre or be uncoupled is ACCORDING of the invention characterized by the engagement of the switching clutch preventive barrier which hydraulic by a Control circuit is operated, which contains two pumps connected in series, of which one-c-from a drive shaft and the other from one. The output shaft of the clutch is driven.

Gemäß einer WeitÜbildung der Erfindung hat die von der Antriebswelle der Kupplung angetriebene Pumpe bei gleicher Drehzahl eine etwas größere Förderleistung als die Pumpe, die durchdie Abtriebswelle der Kupplung angetrieben wird.According to a further development of the invention, that of the drive shaft The pump driven by the clutch has a slightly higher delivery rate at the same speed than the pump driven by the output shaft of the clutch.

Wenn die Welle durch mehr als zwei Antriebsmaschinen anzutreibe«...ist, treibt jede der Antriebsmaschinen eine Pumpe, und die Pumpe, diedurchdie Antriebsmaschine ä4äär# wird, welche die Antriebswelle der Kupplung antreibt, weist bei gleicher Drehzahl eine Förderleistung auf, die etwas größer ist als die Summe der Förderleistungen der durch die anderen AntriebsmasAinen angetriebenen Pumpen.If the shaft is to be driven by more than two drive machines «..., each of the prime mover drives a pump, and the pump driven by the prime mover ä4äär #, which drives the drive shaft of the clutch, points to the same Speed a delivery rate that is slightly greater than the sum of the delivery rates the pumps driven by the other drive units.

Die Sperre kann durch einen hydraulischen Kolben betätigt werden, der in einem mit dem Steuerkreis verbundenen Zylinder läuft.The lock can be operated by a hydraulic piston, which runs in a cylinder connected to the control circuit.

Die Erfindung wird.--aü Hand von Ausführungsbeispielen, in Verbüxl%mg mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigt F i #g. 1 eine Antriebseinrichtung, auf die die Erfinidung anwendbar ist, F i g. 2 ein Ausfüh##gsbeispiel für zwei Antriebsmaschinen und F i g. 3 eine Ausführungsform für drei Antriebsmaschinen.The invention is explained in more detail in conjunction with the drawing, based on exemplary embodiments, FIG. 1 a drive device to which the invention can be applied, FIG . 2 an exemplary embodiment for two drive machines and FIG. 3 shows an embodiment for three drive machines.

In F i g. 1 ist # ein.e.,Antriebseinrichtung eines Luftfahrzeuggs dargestellt, die zwei Gasturbinen 1, 2 enthält, "wIche eine gemeinsame Antriebswelle 3 über ein Getriebe 4 antreiben. Die Turbine 1 ist mit dem Getriebe 4 Uber ein gewöhnHches Freilaufgesperre 5 gekuppelt, während die Turbine 2 mit dem Getriebe 4 über eine ein Freilaufgesperre enthaltende Schaltkupplung 6 gekuppelt ist, welche ausgerückt werden kann, so daß die Turbine 2 dann über eine Welle 8 an Antriebswellen 7 vdii Hilfseinrichtungen angekuppelt werden kann. Die Welle 8 verläuft innerhalb der Antriebswelle der ein -Freilaufgesperre enthaltenden Schaltkupplung 6. Die das Freilaufgesperre enthaltende Schaltkupplung 6 kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Sie kann beispielsweise eine Reihe von Kugeln oder Walzen in einem Käfig enthalten, der in Axialrichtung verschoben werden kann, so daß dadurch der Eingriff in entweder die treibende Welle oder die angetriebene Welle gelöst wird, wenn die Kupplung ausgerückt werden soll.In Fig. 1 is shown a propulsion device of an aircraft which contains two gas turbines 1, 2, "which drive a common drive shaft 3 via a gearbox 4. The turbine 1 is coupled to the gearbox 4 via a conventional freewheel lock 5 , while the Turbine 2 is coupled to transmission 4 via a clutch 6 containing a freewheel lock, which can be disengaged so that turbine 2 can then be coupled to drive shafts 7 and auxiliary devices via shaft 8. Shaft 8 runs within the drive shaft of the Clutch 6 containing the overrunning lock The clutch 6 containing the overrunning lock can be implemented in various ways the driven shaft is released when the clutch is to be disengaged.

Bei der Anwendung der Erfindung auf die Einrichtung nach F i g. 1 kann die in F i g. 2 dargestellte Anordnung verwendet werden. Die Eingangswelle der Kupplung 6, d. h. die Ausgangswelle der Turbine 2, treibt eine Zahnradpu'Mpe 10, während die Ausgangswelle der Kupplung 6, d. h. die zum Getriebe 4 füh- rende Welle, eine zweite Zähnradpumpe 11 antreibt. Dabei sollen sich die Zahnradpumpen 10 und 11 mit der gleichen Drehzahl drehen, wenn die Eingangswelle und die Ausgangswelle der Kupplung 6 gleich schnell umlaufen. Die Pumpe 10 weist bei einer gegebenen Drehzahl eine etwas größere Förderleistung als die Pumpe 11 auf. Die Pumpensind in Reihe in einen Flüssigkeitsstromkreis 12 eingeschaltet, und von der die beiden Pumpen 10 und 11 unmittelbar verbindenden Leitung ist eine weitere Leitung 13 abgezweigt, welche zu einem Zylinder 14 führt. In diesein Zylinder 14 befindet sich ein Kolben 15, der durch eine Feder 16 in F i g. 2 nach links gedrückt wird. Der Kolben 15 liegt mit seiner linken Stimfläche an einem Anschlag 17 an, so daß er die Mündung der Leitung 13 nicht verschließen kann. Die axiale Bewegung des obenerwähnten Käfies der Kugeln oder Walzen in der Kupplung 6 wird #äurch eine Gabel 20 bewerkstelligt, welche auf einer Welle 21 befestigt ist und sich mit ihr drehen kann. Die We«lle 21 wird mittels eines Hebels 22 gedreht, welcher entweder von Hand oder automatisch verstellt werden kann. Das vom Hebel 22 abgewendete En-de der Welle 21 trägt einen zweiten Hebel 23, in welchem eine außerhalb der Achse liegende Öffnung 24 angebracht ist. Diese Öffnung 24 hat von der Achse der Welle 21 denselben Abstand wie der Kolben 15. An diesem Kolben ist eine Kolbenstange 25 angebracht, welche durch eine Öffnung am rechten Ende des Zylinders 14 hindurchtritt und in die Öffnung 24 des Hebels 23 eingreifen kann. Die Kolbenstange 25 stellt -eine Sperre für die Kupplung 6 dar. Der Zylinder 14 ist mit einer weiteren Öffnung 26 ausgerüstet.When applying the invention to the device according to FIG. 1 , the in F i g. 2 can be used. The input shaft of the clutch 6, i. H. the output shaft of the turbine 2 drives a gear pump 10, while the output shaft of the clutch 6, d. H. the shaft leading to the transmission 4 drives a second gear pump 11 . The gear pumps 10 and 11 should rotate at the same speed when the input shaft and the output shaft of the clutch 6 rotate at the same speed. At a given speed, the pump 10 has a somewhat greater delivery rate than the pump 11 . The pumps are connected in series in a liquid flow circuit 12, and a further line 13 , which leads to a cylinder 14, is branched off from the line directly connecting the two pumps 10 and 11. In this one cylinder 14 there is a piston 15 which is actuated by a spring 16 in FIG. 2 is pressed to the left. The piston 15 rests with its left end face against a stop 17 so that it cannot close the mouth of the line 13. The axial movement of the above-mentioned cage of the balls or rollers in the clutch 6 is brought about by a fork 20 which is mounted on a shaft 21 and can rotate with it. The shaft 21 is rotated by means of a lever 22 which can be adjusted either manually or automatically. The end of the shaft 21 facing away from the lever 22 carries a second lever 23 in which an opening 24 located outside the axis is made. This opening 24 is at the same distance from the axis of the shaft 21 as the piston 15. A piston rod 25 is attached to this piston, which passes through an opening at the right end of the cylinder 14 and can engage in the opening 24 of the lever 23. The piston rod 25 represents a lock for the clutch 6. The cylinder 14 is equipped with a further opening 26 .

Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Wenn die Pumpe 11 nicht mit einer größeren Drehzahl angetrieben wird als die Pumpe 10 (der Betrag der Drehzahldifferenz hängt von dem Verhältnis der Förderleistung der Pumpen 10 und 11 ab), steigt der Druck in !der Leitung 13, so daß der Kolben 15 sich nach rechts bewegt, bis die Öffnung 26 freigegeben wird. Dabei tritt die Kolbenstange 25 in die Öffnung 24 des Hebels 23 ein und sperrt dadurch die Umschaltung der lösbaren Kupplung, sodaß diese durch den Hebel 22 nicht umgeschaltet werden kann. Wenn die Förderleistung der Pumpe 11 nachläßt sinkt der Druck in der Leitung 13, und die Kolbenstange 25 verläßt die Öffnung 24, so daß dann die Kupplung 6 wieder ungehindert umgeschaltet werden kann.The device described works as follows: If the pump 11 is not driven at a higher speed than the pump 10 (the amount of the speed difference depends on the ratio of the delivery rate of the pumps 10 and 11 ), the pressure in the line 13 rises, see above that the piston 15 moves to the right until the opening 26 is released. The piston rod 25 enters the opening 24 of the lever 23 and thereby blocks the switching of the releasable coupling so that it cannot be switched by the lever 22. When the delivery rate of the pump 11 decreases, the pressure in the line 13 drops and the piston rod 25 leaves the opening 24 so that the clutch 6 can then be switched over again without hindrance.

Die F i g. 3 zeigt eine mit F ig. 2 vergleichbare Einrichtung, in welcher jedoch der Kolben und der Zylinder nur schematisch dargestellt sind. In F i g. 3 wird die Pumpe 10 durch die Eingangswelle der lösbaren Kupplung 6 angetrieben und die Pumpe 11 unmittelbar von einer von zwei weiteren Antriebsmaschinen. Die andere dieser beiden Antriebsmaschinen treibt eine ähnliche Zahnradpumpe 30 an, welche parallel zur Pumpe 11 geschaltet ist.The F i g. 3 shows one with F ig. 2 comparable device, in which, however, the piston and the cylinder are only shown schematically. In Fig. 3 , the pump 10 is driven by the input shaft of the releasable coupling 6 and the pump 11 is driven directly by one of two other drive machines. The other of these two drive machines drives a similar gear pump 30 , which is connected in parallel to pump 11 .

Im allgemeinen Falle, in welchem es sich um n + 1 Antriebsmaschinen handelt, müssen die Zahnradpumpen, die nicht von der mitder lösbaren Kupplung ausgerüsteten Antriebsmasch-ine angetrieben werden, etwa lln der Förderleistung der mit der lösbaren Kupplung ausgerüsteten Antriebsmaschine besitzen. Wenn also die Summe der Förderleistungen der Pumpen der nicht mit der lösbaren Kupplung ausgerüsteten Antri:ebsmaschine gleich oder größer ist als die Förderleistung der Pumpe der mit der lösbaren Kupplung ausgerüsteten Antriebsmaschine, wird die Kolb,enstange 25 nicht in die Öffnung 24 eingreifen.In the general case, in which there are n + 1 drive machines, the gear pumps which are not driven by the drive machine equipped with the releasable coupling must have approximately the same capacity as the drive machine equipped with the releasable coupling. If the sum of the delivery rates of the pumps of the drive machine not equipped with the releasable coupling is equal to or greater than the delivery rate of the pump of the drive machine equipped with the releasable coupling, the piston rod 25 will not engage in the opening 24.

Claims

Claims: 1. Device for driving a shaft by at least two drive machines, one of which can be arbitrarily connected or disconnected by a clutch which contains a freewheel lock, characterized by a lock (23,24) preventing engagement of the clutch (6). 25), which is actuated by a hydraulic circuit (12) which contains two pumps (10, 11) connected in series, one of which is driven by a drive shaft and the other is driven by an output shaft of the clutch.

2. Device according to spoke 1, characterized in that the pump driven by the drive shaft of the clutch has a slightly greater delivery rate than the pump, which is driven by the output shaft of the clutch, at the same speed. 3. Device according to claim 1 for more than two drive machines, characterized in that each drive machine drives a pump and that the pump, which is driven by the drive machine which drives the drive shaft of the clutch, has a delivery rate that is slightly greater at the same speed is the sum of the delivery rates of the pumps driven by the other prime movers. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lock is actuated by a hydraulic piston (25) which runs in a cylinder (14) connected to the control circuit. Considered publications: German Patent Nos. 975 488, 685 181, 606 270; Swiss patents No. 180 484, 173 836, 170 540; U.S. Patent No. 1929,503.