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Mehrmotoriger Antrieb einer gemeinsamen Welle, insbesondere für Luftschrauben
Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung von Antrieben
für eine Welle durch mehrere Motoren, insbesondere von Luftschrauben, bei welchen
bei Ausfall eines oder mehrerer Motoren der Antrieb der Welle durch die übrigen
Motoren, fortgesetzt wird, z. B. dann, wenn das Drehmoment negativ wird. Insbesondere
sollen durch die Erfindung solche Einrichtungen verbessert werden, bei denen die
einzelnen Motoren durch eine abschaltbare Kupplung mit der anzutreibenden Welle
verbunden sind.
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Die Erfindung besteht darin, daß die auf die Kupplungen der Motoren
cinwirkende Abschaltvorrichtung in mehreren Stellungen oder Stufen nach Belieben
einstellbar ist derart, daß sie die miteinander zu verbindenden Teile der Kupplungen
in verschiedenen. Stellungen der Schaltvorrichtung verschieden stark gegeneinanderdrückt.
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Die Erfindung ermöglicht es z. B. dem Flugzeugführer, durch Einschalten
der Abschaltvorrichtungen auf die eine oder andere Betriebsstufe bei Feststellung
eines Motorschadens zu überprüfen, ob der Schaden ernster oder leichter Natur ist
und ob es ratsam erscheint, den Motor für den weiteren Flug überhaupt abzuschalten,
oder ob es möglich ist, den nicht völlig ausgefallenen Motor durch Kuppeln mit den
anderen Motoren noch mitschleppen zu lassen, bis er von selbst wieder arbeitet.
Insbesondere
sind als Überholungskupplungen Klauenkupplungen vorgesehen mit einer Kupplungsfeder,
deren Spannung während ,des Betriebes .der Kupplungen verändert werden kann und
deren Klauenzabnseitenflanken in an sich bekannterWeise derart ausgerichtet sind,
daß die Kupplungshälften sich voneinander lösen, sobald die angetriebenen Kupplungshälften
schneller umlaufen als die treibenden. Vorteilhaft sind Schraubendruckfedern verschiedener
Länge konzentrisch ,zuein.anderderart in die Kupplungen eingesetzt, daß diese beim
Einrücken bzw. Ausrücken der Kupplungen nacheinander zur Wirkung oder außer Wirkung
kommen. Dabei sind die Stellwerke der Kupplungen mit den zugehörigen Ein- und Ausrückvorrichtungen
derart zwangsläufig miteinander verbunden, daß beim Einrücken der Bedienungshebel
zunächst ein Einkuppeln stattfindet, -dann die untere und hernach die obere Betriebsstufe
wirksam wird, -während sich die geschilderten Vorgänge beim Ausrücken gerade umgekehrt
abspielen. Es kann die Bedienung der einzelnen Kupplungen von Hand geschehen,, oder
es kann insbesondere die Einstellung ihrer Betriebsstufen über eine Regeleinrichtung,
ein Relais od..dgl. von einer beliebigen Funktion der Antriebsmotoren oder .der
angetriebenen Vorrichtung; z. B. von ,der Luftschraubenwelle her über einen Drehzahlregler,
in der Weise erfolgen, daß bei einem Drehzahlabfall der Luftschraubenwelle unter
eine zulässige Grenze alle Kupplungen auf ihre untere Betriebsstufe eingestellt
werden, so daß die Kupplung jenes Motors, an welchem die Störungsquelle zu suchen
ist, ohne weiteres .ausrückt.
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Durch eine solche Anordnung ist es der !den Antrieb überwachenden
Person möglich, bei einem Leistungsabfall, des Antriebsaggregates denjenigen Motor,
an welchem die Störung auftritt, sofort zu finden und ohne Stillsetz-en der gemeinschaftlich
angetriebenen Welle diesen Motor stillzusetzen, worauf ,der Schaden behoben und
der Motor wieder eingesetzt werden kann.
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Inder Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt,
und zwar zeigen schematisch Abb. i und 2 einen Mehrmotorenantrieb für eine Luftschraubenwelle
in Stirnansicht und Draufsicht, Abb. 3 die Verzahnung einer beim Antrieb nach Abb.
i und 2 verwendeten Klauenkupplung im Eingriff, Abb. q. -die Verzahnung nach Abb.
3 außer Eingriff, Abb. 5, 6 und 7 den Antrieb eines einzelnen Motors mit drei verschiedenen
Einstellungen der Kupplung, Ab:b. 8 und 9,den Antrieb nach Abb. i und 2, mit einer
nach rückwärts verlängerten Luftschrauhen-"velle für den Antrieb von Zubehöreinrichtungen.
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Beim Ausführungsbeispiel nach Abb. i und 2 treiben zwei Motoren i
und 2 über einen Zahntrieb 3, q. und 5 auf eine gemeinschaftliche Welle 6 ab. Zwischen
jedem Motor i, 2 und seinem zugehörigen Zahnrad 3, q. ist je eine Überholungskupplung
7a, 7b bzw. 8a; 8b eingeschaltet. Wie Abb: 3-ui1@d 4 im besonderen zeigen, handelt
es sich um zwei Klauenkupplungen, deren Stirnflanken 9 in an sich bekannter Weise
derart abgeschrägt sind, daß bei einer den Eingriff einleitenden Annäherung der
Kupplungshälften diese Flanken die Kupplungshälften so .lange voneinander abweisen,
bis: die ursprünglich schnellere Kupplungshälfte beginnt, ,die langsamere zu werden.
Die einen Seitenflanken io ,der Kupplungsverzahnung verlaufen parallel zur Drehachse
der Kupplung, und die Gegenflanken i i verlaufen schräg zu dieser, d. h. sie schließen
mit einer zur Drehachse der Kupplung parallelen Geraden einen Winkel a ein.
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Die Wirkungsweise der geschilderten Verzahnung :ist folgende: Angenommen,
die Kupplungshälfte 811 sei fest an der Kurbelwelle des Motors .2 befestigt und
drehe sich, von vorn gegen den Motor gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Kupplungshälfte
8b dagegen sitze axial beweglich in. der Nabe des Zahnrades q. und werde von der
Kupplungshälfte 8a mitgenommen. Solange die Kupplungshälfte8a schneller umläuft
als die Kupp-Iungshälfte 8b, ist deren Mitnahme und Eingriff durch die unter Druck
stehenden Zahnflanken io gesichert (Abb. 3). Tritt am Motor 2 infolge einer Störung
ein Leistungsabfall auf, so wird das Zahnrad: q. und damit die Kupplungshälfte 8b
über die Zahnräder 3, 5 vom Motor i her weiter angetrieben, während der Antrieb
durch die Kupplungshälfte 8a nachläßt und letztere langsamer umzulaufen beginnt
als ldie Kupplungshälfte 8b. Dies hat wiederum zur Folge, -daß nunmehr der Hauptdruck
der Kupplungszähne an den Flanken i i liegt und infolge deren Abschrägung ein Axialschub
entsteht, durch welchen die Kupplungszähne und damit die Kupplungshälften auseinandergeschoben
werden, also,die Kupplungsverbindung gelöst wird:-Der Zeitpunkt oder.die Belastung,
bei welcher das Abreißen der Kupplung stattfinden soll, ist durch eine stufenweis
wirkende Feder festgelegt.
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Zu diesem Zweck ist, z. B. wie Abb. 5 bis 7 zeigen, die Kupplungshälfte
8b in dem Lager 12 eines Gehäuses 13 längs verschiebbar gelagert. Auf dem Schaft
der Kupplungshälfte 8b sitzt uridrehbar, je-.doch längs verschiebbar das Zahnrad
q:, welches mit .dem Rad 5 der gemeinschaftlichen Antriebswelle 6 im Eingriff steht.
Gleichzeitig ist das Rad q. jedoch gegen eine axiale Verschiebung innerhalb des
Gehäuses 13, gesichert. In dem hohlen Schaft z¢ der Kupplungshälfte 8b sitzt über
eine geringe Strecke längs beweglich und drehbar als Mitnehmer ein Schleppschieber
15, welcher in eine im Gehäuse 13 axial- und drehbeweglich gelagerte Zwischenbüchse
16 hineinragt. An dem freien Ende des Schleppschiebers 15 ist ein Schlitz 17 angeordnet,
in welchen der Mitnehmerzapfen i8 eines Schalthebels i9 hineinragt. Gleichzeitig
durchsetzt der Zapfen 18 eine Bohrung in der Zwischenbüchse 16. Der Schalthebel
i9 .ist über einen kurzen Lenker 2o am Gehäuse 13 angelenkt. Zwischen einem Flansch
2i der Zwischenbüchse 16 und einem Flansch 22 äm Ende des Kupplungsschaftes i¢ ist
eine Feder 23 eingespannt, und -innerhalb dieser Feder 2-3 ist über den
Schaft
des Mitnehmers 15 eine weiter; Feder 24 geschoben, welche jedoch zunächst an der
spannunghaltenden Verbindung zwischen dem Flansch der Zwischenbüchse 16 und dem
Flansch 22 am Kupplungsschaft 14 nicht teilnimmt.
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Die Wirkungsweise,der geschilderten Anordnungen ist folgende: In der
Stellung I des Schalthebels 19 nach Abb. 5 hat dessen Zapfen 18 den
Mitnehmer 15 ganz nach links herausgezogen, und letztere hält auch die Kupplungshälfte
8b außer Eingriff.
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Bei einer Bewegung des Schalthebels i9 aus der Stellung I nach Abb.
5 in die Stellung II nach Abb. 6 bewegt der Zapfen 18 die Büchse 16 mit dem Flansch
21 nach rechts in das Gehäuse 13 hinein, und die sich stärker spannende Feder 23
drückt zunächst gegen den Flansch 22 am Kupplungsschaft 14 und verschiebt ,die Kupplungshälfte
8b so weit nach rechts, bis letztere nach erfolgter Synchronisierung durch die Wirkung
der abgeschrägten Stirnflanken 9 mit der Kupplungshälfte 8a in Eingriff gelängt.
In dieser Stellung übt die Feder 24 noch keinerlei Einfluß aus, und es lastet auf
der Kupplungshälfte 8b nur der Druck der Feder 23. Dieser Druck ist wohl genügend
kräftig, um einen gewissen Eingriff der beiden Kupplungshälften zu sichern, aber
nicht kräftig genug, um ein Lösen der Kupplung auf die oben geschilderte `leise
zu verhindern, sobald der zugehörige Motor in seiner Leistung z. B. infolgeZündungsaussetzungen,
Brennstoffmangel od. dgl. gegenüber den anderen Motoren nachläßt. Sind mehrere Motoren
zu überwachen und merkt man, daß die Gesamtleistung des Antriebes nachläßt, so braucht
man nur die Kupplungen sämtlicher Motoren auf diese erste Federstufe einzustellen,
und an demjenigen Motor, an welch,.m die Kupplung ausspringt, ist die Störung zu
suchen. Gegebenenfalls kann die Kupplung mit einer geeigneten Fernanzeigevorrichtung
versehen sein, welche dem Beobachter sofort meldet, welche Kupplung ausgerückt ist.
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Stellt man :den Schalthebel i9 in die Stellung III nach Abb. 7 um,
so wandert zunächst die Zwischen-Büchse 16 weiter nach rechts, und es erhöht sich
die Spannung der Feder 23. Gleichzeitig drückt der Flansch 2i der Zwischenbüchse
auch auf die Feder 24, und diese belastet den Schaft 14 der Kapplungshälft: 8b ebenfalls.
Der Druck der beiden Federn ist nunmehr so stark, daß die Kupplung erst dann auszurücken
vermag, wenn der Motor 2 völlig aussetzt, z. B. mit einem Ruck stehenbleibt. Die
übrigen Motoren können .ungehindert weiterlaufen, und der Antrieb !der mittleren
Welle 6 bleibt aufrechterhalten.
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Die Einstellung der Schalthebel i9 für die Kupplungen erfolgt zweckmäßig
vom Führerstand aus durch ein Gestänge 25 (Abb. 2). Die Anzahl der gemeinschaftlich
antreibenden Motoren ist im Rahmen d,er Erfindung beliebig; ebenso ihre Bauart und
Betriebsweise. An Stelle der Federkraft kann auch eine regelbare elektrische, hydraulische
oder pneumatische Kraft treten, indem man z. B. an Stelle der Klauenk:upplung eine
Flüssigkeitskupplung, eine elektromagnetische Kupplung od.,dgl. anordnet. Gegebenenfalls
kann diese Kupplungskraft auch stufenlos geregelt werden. Die Abschrägung der Stirnflanken
9 ist nicht unbedingt notwendig. Auch können die Seitenflanken io zu den Seitenflanken
i i parallel, also ebenfalls schräg zur Drehachse der Kupplung verlaufen. Gegebenenfalls
können die Schaltvorrichtungen für die einzelnen Kupplungen automatisch in Abhängigkeit
von einer beliebigen Funktion der antreibenden Motoren oder der angetriebenen Vorrichtungen
betätigt werden, z. B. derart, daß dann, wenn die Drehzahl infolge einer zunächst
unbekannten Störung an einem Antriebsmotor sinkt, die betreffende zugehörige Kupplung
oder alle Kupplungen auf die niedrige Kupplungskraftstufe umgeschaltet werden, und
umgekehrt. Im Rahmen der Erfindung kann die Luftschraubenwelle 6 auch zum Antrieb
von Luftschrauben auf der anderen Seite 4:s Motorblockes oder zum Antrieb von mit
anzutreibenden Zubehöreinrichtungen verwendet werden. Ein solches Ausführungsbeispiel
zeigen Abb. 8 und 9.
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Es ist dort die Welle 6 nach rückwärts verlängert, und zwar liegt
das Wellentrum 6a zwischen den beiden Motoren i und 2 parallel zu deren Kurbelwellen.
Am Ende dieses Wellentrumes sitzt, dem Rad 5 gegenüber, ein zweites Rad 26, welches
mit den Zahnrädern 27 für den Antrieb von dort angeordneten Kühlwasserpumpen 28
im Eingriff steht. Weiterhin treibt das Rad 26 z. B. zwei Förderpumpen 29 und eine
Lichtmaschine 3o an. Hinter -dem Rad 26 sitzt außerdem noch der Läufer für ein beiden
Motoren i und 2 gemeinschaftliches Kühlgebläse 31. Die Erfindung eignet sich auch
für Triebwagen- oder Omnibusantriebe und für Wasserfahrzeuge.