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ENTKUPPLUNGSWELLE. - Dokument DE68916258T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE68916258T2 20.10.1994
EP-Veröffentlichungsnummer 0441796
Titel ENTKUPPLUNGSWELLE.
Anmelder Allied-Signal Inc., Morristown, N.J., US
Erfinder LAESSLE, David, L., Phoenix, AZ 85040, US;
CARLSON, Todd, Steven, Chandler, AZ 85224, US;
KROCHMALNY, Andrew, John, Tempe, AZ 85284, US;
ANDERSON, Leroy, C., Tempe, AZ 85203, US
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing.; Kolb, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Ritter und Edler von Fischern, B., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Nette, A., Rechtsanw.; Kindler, M., Dipl.-Chem.Univ. Dr.rer.nat.; Zangs, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 81925 München
DE-Aktenzeichen 68916258
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 15.09.1989
EP-Aktenzeichen 899105175
WO-Anmeldetag 15.09.1989
PCT-Aktenzeichen US8904042
WO-Veröffentlichungsnummer 9005248
WO-Veröffentlichungsdatum 17.05.1990
EP-Offenlegungsdatum 21.08.1991
EP date of grant 15.06.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.1994
IPC-Hauptklasse F16D 9/00
IPC-Nebenklasse F02C 7/277   

Beschreibung[de]

Das Gebiet der vorliegenden Erfindung ist dasjenige von Entkupplungsvorrichtungen, die dazu im Stande sind, nur in einer Richtung anzutreiben und in der Gegenrichtung auf Grund einer Drehmomentbelastung zu entkuppeln. Insbesondere liegt die vorliegende Erfindung auf dem Gebiete der Luftturbinenstarter, die eine Entkupplungsvorrichtung der oben beschriebenen Art haben.

Luftturbinenstarter sind auf dem Gebiete der Flugtechnik bekannt und werden für gewöhnlich dazu benutzt, Triebturbinenmotoren moderner Flugzeuge zu starten. Ein ständiges Problem bei Hochgeschwindigkeits-Überholkupplungen mit Rücklaufsicherung jener Art, wie sie bei Luftturbinenstartern gebraucht werden, ist die durch das Überholen der Kupplung im Betrieb verursachte Abnützung der Kupplung. Ein solches Überholen erfolgt ständig während des Betriebes des Turbinenmotors und führt insbesondere zu einer Abnützung der Rücklaufhemmglieder der Kupplung. Daher können ein oder mehrere abgenützte Rücklaufhemmer während der Drehmomentübertragung durch die Kupplung über die Mitte gedrückt werden. Sind sie einmal über die Mitte gebracht, veranlassen die Rücklaufhemmer die Kupplung möglicherweise, Drehmoment in diejenige Richtung zu übertragen, in der ein Überholen der Kupplung erfolgen sollte. Würde es der Kupplung gestattet, statt des Überholens ein Drehmoment in Rückwärtsrichtung zu übertragen, würde der Turbinenmotor den Luftturbinenstarter auf eine hohe und zerstörerische Geschwindigkeit hochtreiben. Um einen solchen zerstörerischen Rückwärtsantrieb des Luftturbinenstarters durch den Turbinenmotor zu vermeiden, ist herkömmlicherweise ein Entkupplungsmechanismus im Zuge der Kraftübertragung zwischen dem Starter und dem Motor vorgesehen.

Leider leiden alle zur Zeit bekannten Entkupplungsvorrichtungen unter einem oder mehreren Nachteilen. Das heißt, daß die herkömmlichen Entkupplungsmechanismen in ihrem Aufbaue übermäßig groß und komplex sein können, daß sie in ihrem Betrieb nicht zuverlässig sein mögen, daß einige in unerwünschter Weise automatisch auf einen Zustand der Drehmomentübertragung rückgestellt werden, nachdem sie durch ein Rückwärtsdrehmoment ausgeklinkt wurden, andere können eine äußerst zeitaufwendige Zerlegung zum Rückstellen erfordern, nachdem sie durch das Auftreten eines Rückwärtsdrehmomentes ausgeklinkt wurden.

Im Hinblick auf das Obige wird in der einschlägigen Technik erkannt, daß eine verbesserte Entkupplungsvorrichtung für die Verwendung bei Luftturbinenstartern benötigt wird. Im Vergleich zur Konstruktion nach dem US-Patent 2,964,931 mit einem zerbrechlichen Zugglied, das vorhersagbar sowohl Zug als auch einem Drehmoment ausgesetzt ist, bietet die vorliegende Erfindung eine erhöhte Wiederholbarkeit durch die Verwendung eines Zugstabes für den Bruch bloß bei im wesentlichen reiner und vorhersagbarer Spannung.

Im Hinblick auf das Obige schafft die vorliegende Erfindung eine Entkupplungswelle, bei der ein erster und ein zweiter, axial einander benachbarter Wellenabschnitt im Zusammenwirken miteinander ineinander eingreifende Antriebs- und Rampenflächen bilden. Die Antriebsflächen übertragen, im wesentlichen ohne resultierende Axialkraft zwischen den Wellenabschnitten, ein Drehmoment zwischen den Wellenabschnitten in einer ersten Richtung. Anderseits führt ein Drehmoment in einer zweiten, umgekehrten Richtung, entgegengesetzt zum Antriebsdrehmoment auf Grund der miteinander zusammenwirkenden Rampenflächen zur Erzeugung einer axialen Trennkraft zwischen den Wellenabschnitten. Dieser axialen Trennkraft wird nur durch ein zerbrechbares Zugstabelement entgegengewirkt, das sich zwischen den beiden Wellenabschnitten erstreckt. Sollte das Rückwärtsdrehmoment eine vorbestimmte Größe erreichen, bricht das Zugstabelement, um eine Trennung in Axialrichtung und ein Entkuppeln der Wellenabschnitte voneinander zu erlauben. Sobald sie einmal entkuppelt sind, sind die Wellenabschnitte relativ zueinander drehbar, um die Übertragung sowohl eines Antriebs- als auch eines Rückwärtsdrehmomentes über die Entkupplungswelle zu verhindern. Es ist eine Konstruktion mit doppelter Funktion vorgesehen, die einerseits eine Lagerfläche zum Erlauben einer Relativdrehung der Wellenabschnitte gestattet, ohne ihnen ein Schlagen zuzulassen, schafft, während sie anderseits aktiv einen neuerlichen gegenseitigen Eingriff der Wellenabschnitte verhindert.

Die vorliegende Erfindung schafft auch einen Luftturbinenstarter mit einer Entkupplungswelle der oben beschriebenen Art. Der Luftturbinenstarter verfügt über die Entkupplungswelle an einer leicht zugänglichen Stelle, so daß ein Entfernen derselben und ein neuerliches Einstellen der Entkupplungswelle kein Zerlegen des Luftturbinenstarters erfordert.

Das neuerliche Einstellen der Entkupplungswelle, d.h. ihre Wiederherstellung in einen Zustand für den Gebrauch als eine ein Drehmoment übertragende Welle mit einer Entkupplungsfunktion bei einem bestimmten Drehmoment in Rückwärtsrichtung, bringt es mit sich, daß die Wellenabschnitte axial in ihre Relativlage mit gegenseitigem Eingriffe zurückgebracht werden und das gebrochene Zugstabelement durch ein neues, intaktes Zugstabelement ersetzt wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die entschiedene, verläßliche und in hohem Maße wiederholbare Entkupplungswirkung, die durch den Bruch des Zugstabelementes geschaffen wird. Das heißt, daß sobald einmal das bestimmte Drehmoment in Rückwärtsrichtung auf die Entkupplungswelle aufgebracht wird, die Entkupplungswirkung sehr schnell und ohne verzögertes oder verlangsamtes Wegbrechen erfolgt, das zu einem Schaden am Luftturbinenstarter führen könnte.

Weitere Vorteile der vorliegenden Entkupplungswelle sind ihre geringe Größe, der relativ einfache und unverwüstliche Aufbau, der zu vergleichsweise niedrigen Kosten bei der Herstellung führt, und die Leichtigkeit, mit der eine ausgeklinkte Entkupplungswelle durch Ersatz des Zugstabelementes wieder in ihren Betriebszustand gebracht werden kann. Für diesen Ersatz werden keine speziellen Werkzeuge benötigt, und das Zugstabelement selbst ist ein relativ billiger Verbrauchsbestandteil.

Zusätzliche Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung eines einzigen, bevorzugten Ausführungsbeispieles derselben zusammen mit den beigefügten Zeichnungsfiguren deutlich, in denen:

FIG. 1 eine fragmentarische, teilweise geschnittene Ansicht eines die vorliegende Erfindung verkörpernden Luftturbinenstarters darstellt;

FIG. 2 eine vergrößerte, fragmentarische Querschnittsansicht eines gewählten Entkupplungswellenabschnittes des vollständiger in FIG. 1 abgebildeten Luftturbinenstarters zeigt; und

FIG. 3 eine explodierte Perspektivansicht ausgewählter Teile der Entkupplungswelle nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

FIG. 1 zeigt einen die vorliegende Erfindung verkörpernden Luftturbinenstarter (10). Der Luftturbinenstarter (10) weist ein Gehäuse (12) auf, das einen Einlaß (14) begrenzt (von dem bei Betrachtung der FIG. 1 nur ein Teil abgebildet ist) sowie einen Auslaß (16). Das Gehäuse (12) begrenzt einen Strömungsweg (18), der sich zwischen dem Einlaß (14) und dem Auslaß (16) erstreckt. Ein Axialstrom-Turbinenelement (20) ist innerhalb des Strömungsweges (18) im Gehäuse (12) drehbar gelagert, um mechanische Energie aus einer Strömung eines unter Druck stehenden Fluids zu gewinnen, das über den Strömungsweg (18) zwischen dem Einlaß (14) und dem Auslaß (16) geführt ist. Das Turbinenelement (20) wird von einer drehbaren Welle (22) getragen, die in vom Gehäuse (12) getragenen Lagern (24) gelagert ist. Am Wellenelement (22) ist ein Getriebeorgan (26) befestigt, das in einen Untersetzungs-Getriebezug eingreift, welcher allgemein mit der Ziffer (28) bezeichnet ist. Der Getriebezug (28) weist einen Getriebeteil (30) eines Ausgangselementes (32) auf, das ebenfalls am Gehäuse (12), und zwar durch ein durch dieses getragenes Lagerelement (34), gelagert ist. Das Ausgangselement (32) verbindet antriebsmäßig mit einer Rücklaufhemmkupplung des Überholtyps mit innerem Laufring, die allgemein mit der Zahl (36) bezeichnet ist und die ihrerseits mit einer rohrförmigen Ausgangswelle (38) antriebsmäßig verbindet. Die Ausgangswelle (38) wird durch das Ausgangselement (32) über Lagerelemente (40) drehbar getragen.

Eine kleine Ölpumpe (42) wird vom Gehäuse (12) konzentrisch zur Ausgangswelle (38) gehalten. Die Pumpe (42) ist für ihren Antrieb mit der Ausgangswelle (38) über eine treibende Zahnscheibe (44) verbunden, die an ihrem Außenumfange mit einem gezahnten Umfangsteil (46) der Welle (38) zum Antriebe im Eingriffe steht. Schmieröl aus einem (nicht gezeigten) Sumpfteil des Gehäuses (12) wird über einen vom Gehäuse begrenzten Durchlaß (48) der Pumpe (42) zugeführt. Die Pumpe (42) liefert das Öl von da über einen sich zentral in Axialrichtung erstrekkenden Durchlaß (50), der sich bei (52) in die Ausgangswelle (38) hinein öffnet. Innerhalb der Welle (38) ist eine über den Umfang verlaufende Nut (54) radial auswärts von der Öffnung (52) angeordnet, um eine Mulde zur Aufnahme des Öles von der Pumpe (42) zu bilden. Ein sich radial erstreckender Durchlaß (56) verläuft von der Nut (54) nach außen zur Kupplung (36), um dieser Öl zuzuführen.

Von der rohrförmigen Ausgangswelle (38) wird eine Entkupplungswelleneinheit getragen, die allgemein mit der Zahl (58) bezeichnet ist. Die Entkupplungswelle (58) ist mit der Ausgangswelle (38) jeweils über miteinander im Eingriff stehende männliche und weibliche, allgemein mit (60) bezeichneten Verzahnungsflächen zu einem Antriebe verbunden. Die Entkupplungswelle (58) bildet auch eine vorspringende Verzahnungsfläche (62), über die der Luftturbinenstarter (10) mit einem (nicht gezeigten) Turbinen-Verbrennungsmotor zur Antriebsverbindung gekuppelt ist.

Wenn man nun die FIG. 2 und 3 gemeinsam betrachtet, so ist ersichtlich, daß die Entkupplungswelleneinheit (58) einen ersten axialen Abschnitt (64) und einen in Achsrichtung benachbarten zweiten axialen Abschnitt (66) aufweist. Der Abschnitt (64) bildet die vorspringende Zahnfläche (60), die mit der Ausgangswelle (38) gekuppelt ist, wogegen der Abschnitt (66) eine Zahnfläche (62) bildet. Die Abschnitte (64) und (66) begrenzen im Zusammenwirken eine abgestufte, axial durchlaufende Bohrung (68). Das bedeutet, daß jeder der Abschnitte (64) und (66) jeweils einen Teil der durchgehenden Bohrung (68) bildet.

Innerhalb der Bohrung (68) liegt ein längliches, rohrförmiges Führungshülsenelement (70), das sich zwischen den Abschnitten (64) und (66) erstreckt und aus einem Material mit günstigen Lagereigenschaften gebildet ist. Beispielsweise kann die Hülse (70) aus Messing oder Bronze gebildet sein. Die Hülse (70) bildet einen Flanschteil (72), der an einer Stufe (74) an der Bohrung (68) innerhalb des Abschnittes (64) anliegt, und eine Endkante (76), die in einer ersten Lage (gesehen in FIG. 2) rechts von einer Nut (78) angeordnet ist, die innerhalb des Abschnittes (66) an der Bohrung (68) ausgebildet ist. Ein radial elastischer Metallring (80) ist innerhalb der Nut (78) und außerhalb der Hülse (70) gefangen.

Ebenso ist in der Bohrung (68) und innerhalb des Hülsenelementes (70) ein längliches Zugstabelement (82) gleitend aufgenommen. Das Zugstabelement (82) bildet an einem seiner Enden einen Kopfteil (84) mit größerem Durchmesser als der Rest davon, der mit der Stufe (74) der Bohrung (68) den Flanschteil (72) der Hülse (70) einschließt. Am entgegengesetzten Ende des Zugstabelementes (82) begrenzt der letztere eine sich in Axialrichtung erstreckende Gewindebohrung (86), die ein mit einem Gewinde versehenes Befestigungsorgan (88) aufnimmt. Ein ringförmiges Scheibenelement (90) wird am Befestigungsorgan (88) getragen und bildet einen sich in Axialrichtung erstreckenden Schulterteil (92) mit einer in Axialrichtung angeordneten Endfläche (94). Die Endfläche (94) des Scheibenelements (90) liegt in ihrer ersten Stellung in Axialrichtung einer Stufe (96) an der Bohrung (68) gegenüber, um einen Axialspalt (98) zu begrenzen. Eine Schraubendruckfeder (100) erstreckt sich zwischen einer Stufe (102) an der Bohrung (68) und dem Scheibenelement (90), um das Zugstabelement (82) in der Bohrung (68) (gesehen in FIG. 2) nach rechts hin zu belasten. Daher sichert die Feder (100), daß der Kopfteil (84) am Flansch (72) des Hülsenelementes (70) zu sitzen kommt, und daß der Spalt (98) für gewöhnlich aufrechterhalten wird. Somit sind die Abschnitte (64) und (66) der Entkupplungswelleneinheit (58) in Axialrichtung gegeneinander belastet und werden durch die Hülse (70) in koaxial fluchtender Lage gehalten, wogegen der Zugstab (82) von jedweder axialen Spannung außer jener isoliert ist, die von der relativ leichten Vorspannung der Feder (100) verursacht wird. Es sei bemerkt, daß das Zugstabelement (82) einen Abschnitt (102) verminderten Durchmessers bzw. einen einen Hals bildenden Abschnitt aufweist. Die Bedeutung dieses einen Hals bildenden Abschnittes (102) wird unten weiter beschrieben.

Besonders unter Betrachtung der FIG. 3 ist ersichtlich, daß die Abschnitte (64) und (66) jeweils zueinander passende, miteinander in Eingriff bringbare und sich radial erstreckende Antriebs- und Rampenflächen (104) bzw. (106) aufweisen. Wie dargestellt, liegen jeweils die Antriebsflächen (104) sowie jeweils die Rampenflächen (106) über den Umfang in einem Abstande voneinander. Jede Antriebsfläche und jede Rampenfläche des Abschnittes (64) ist mit einer der entsprechend numerierten Flächen des Abschnittes (66) in Eingriff bringbar. Die Antriebsflächen (104) verlaufen jeweils im wesentlichen in Achsrichtung, so daß jeweils in einer ersten Richtung an den Abschnitten (64) und (66) anliegende, einander entgegengesetzte Drehmomente, welche diese Flächen zu einer gegenseitigen Berührung drängen, praktisch zu keiner sich zwischen den beiden Abschnitten entwickelnden Axialkraft führen. Anderseits erstrekken sich die Rampenflächen (106) sowohl in Axialrichtung als auch über den Umfang, so daß jeweils in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung an den Abschnitten (64) und (66) anliegende, einander entgegengesetzte Drehmomente, zu einer Axialkraft führen, welche dazu neigt, die Abschnitte (64) und (66) in Axialrichtung voneinander zu trennen, wie durch den Pfeil (108) gezeigt ist.

Nachdem die Konstruktion des Luftturbinenstarters (10) betrachtet worden ist, kann die Aufmerksamkeit nun dem Verfahren seines Betriebes geschenkt werden. Während eines normalen Startzyklus eines Turbinen-Verbrennungsmotors, bei dem sowohl der Luftturbinenstarter (10) als auch der Motor stationär sind, wird eine Zufuhr an unter Druck stehendem Fluid mit dem Einlaß des Luftturbinenstarters (10) verbunden, wie durch den Pfeil (110) für die Fluidströmung dargestellt ist. Bei Betrachtung der FIG. 1 ist ersichtlich, daß ein Strom von unter Druck stehendem Fluid über den Strömungsweg (18) durch das Gehäuse (12) hindurch die Turbine (20) dazu veranlassen wird, aus dieser mechanische Energie zu gewinnen und diese Energie über den Getriebezug (28) an das Ausgangselement (32) zu liefern. Die Rücklaufhemmkupplung bringt die Energie vom Ausgangselement (32) zur Ausgangswelle (38) in Verbindung, während die letztere mit dem Entkupplungswellenabschnitt (64) in Antriebsverbindung steht. Das an den Abschnitt (64) angelegte Startdrehmoment des Motors drängt die Flächen (104) in Eingriff miteinander, so daß der Abschnitt (66) der Entkupplungswelle die Startenergie des Motors an den Turbinenmotor im wesentlichen ohne axiale Kraft innerhalb der Entkupplungswelle (58) zuführt. Der Luftturbinenstarter (10) liefert auf diese Weise mechanische Energie an seine Entkupplungswelle (58) sowie an den damit verbundenen Turbinen-Verbrennungsmotor, um den letzteren auf seine Selbstanlaufgeschwindigkeit zu bringen.

Sobald der Turbinen-Verbrennungsmotor seine Selbstanlaufgeschwindigkeit erreicht, wird seine Welle vor der Ausgangswelle (38) des Luftturbinenstarters (10) beschleunigen. Daher wird die Drehmomentbelastung innerhalb der Rücklaufhemmkupplung (36) zum Verschwinden gebracht. Somit überholt die Welle (38) bezüglich des Ausgangselementes (32). Kurz nachdem der Turbinenmotor seine Selbstanlaufgeschwindigkeit erreicht hat, wird die Zufuhr an Druckluft zum Strömungswege (18) abgeschaltet. Als Ergebnis läuft der Luftturbinenstarter (10) aus und bleibt während des Betriebes des Turbinenmotors angehalten. Die Rücklaufhemmkupplung (36) überholt weiterhin, solange der Motor arbeitet. Die von der Welle (38) angetriebene Ölpumpe (42) liefert fortlaufend Schmieröl an die Kupplung (36).

Im Falle eines physischen Ausfalles im Starter (10), beispielsweise wenn ein oder mehrere Rücklaufhemmer der Kupplung (36) sich über die Mitte drehen sollten, so daß der Turbinenmotor den Starter (10) mit hoher und zerstörerischer Geschwindigkeit rückwärtstreiben könnte, oder wenn alternativ eines der Lager (40) ausfallen und klemmen sollte, so daß auf den Turbinenmotor die Belastung eines hohen Widerstandsdrehmomentes aufgebracht würde, tritt die Entkupplungswelle (10) in Funktion, um weiteren Schaden zu verhindern. Unter Betrachtung der FIG. 2 und 3 ist ersichtlich, daß ein auf den Abschnitt (66) aufgebrachtes Rückwärtsdrehmoment die Rampenflächen (106) in Eingriff miteinander drängt, was zu einer axialen Trennkraft (108) zwischen den Abschnitten (64), (66) führt. Ein relativ geringes Rückwärtsdrehmoment reicht aus, die Vorspannung der Feder (100) zu überwinden und die Flächen (94) und (96) unter Eliminierung des Spaltes (98) aneinander in Anlage zu bringen. Danach kann ein sich weiter vergrößerndes Rückwärtsdrehmoment vom Abschnitt (66) auf den Abschnitt (64) nur bei Entwicklung einer damit direkt in Zusammenhang stehenden Zugkraft übertragen werden, die auf das Zugstabelement (82) aufgebracht wird. Der Halsteil (102) des Zugstabelementes (82) ist derart dimensioniert, daß das Element unter der Zugbelastung bei einer vorbestimmten Spannungsgröße bricht. Das bedeutet, daß das Zugstabelement (82) am Halse (102) bricht, sobald eine vorbestimmte Größe an Rückwärtsdrehmoment an der Entkupplungswelle (58) auftritt.

Als Ergebnis des Bruches des Zugstabelementes (82) am Halse (102) wird es den Abschnitten (64) und (66) gestattet, sich relativ zueinander auf Grund des Rückwärtsdrehmomentes zu drehen. Die Rampenflächen (106) bewegen daher den Abschnitt (64), gesehen in FIG. 1, in eine mit strichlierten Linien gezeigte Lage nach links. In dieser Lage sind die Flächen (104), (106) außer Eingriff miteinander. Die Bewegung des Abschnittes (64) nach links veranlaßt auch das Hülsenelement (70) dazu, sich relativ zum Abschnitte (66) nach links zu bewegen, so daß sich die Endkante (76) der Hülse (70) vom elastischen Ring (80) nach links bewegt. In dieser zweiten Lage des Hülsenelementes (70) bewegt sich der Ring (80) teilweise aus der Nut (78) heraus, um eine Bewegung des Hülsenelementes (70) nach rechts zu blockieren. Da das Hülsenelement (70) in die Bohrung (68) mit Festsitz am Abschnitte (64) eingesetzt ist, kann sich der letztere nicht nach rechts bewegen, um die Flächen (104), (106) nochmals miteinander in Eingriff zu bringen. Das Hülsenelement (70) wird jedoch innerhalb jenes Abschnittes der Bohrung (68), welcher durch den Entkupplungswellenabschnitt (66) gebildet ist, relativ drehbar aufgenommen, so daß der letztere Abschnitt ohne übermäßige Abnützung innerhalb der Ausgangswelle (38) rotieren kann. Das bedeutet, daß das Hülsenelement (70) als Lager zum Zentrieren des Abschnittes (66) und zum Schutze der Ausgangswelle (38) vor Abnützung dient, während der Turbinenmotor weiterhin arbeitet.

Es ist leicht verständlich, daß die Entkupplungswelleneinheit (58) im Zusammenhange mit einer Reparatur des Luftturbinenstarters (10) von der Ausgangswelle (38) entfernt werden mag, so daß danach ein neues Zugstabelement (82) in die Entkupplungswelle eingesetzt werden kann. Mit dem Ersatze des Zugstabelementes (82) kann die Entkupplungswelleneinheit (58) in den Luftturbinenstarter (10) für eine neuerliche Verwendung zum Schutze des Starters gegen ein Rückwärtsdrehmoment wieder eingesetzt werden.


Anspruch[de]

1. Entkupplungswelle (58), mit: einem ersten (64) und einem zweiten (66), axial einander benachbarten, langgestreckten und koaxialen Wellenabschnitten (64, 66), von denen jeder der Wellenabschnitte (64, 66) jeweils ein Drehmoment übertragende Kupplungseinrichtungen (60, 62) für den gegenseitigen Eingriff mit einem jeweiligen treibenden Mechanismus bzw. getriebenen Mechanismus ausgebildet hat, welche Wellenabschnitte (64, 66) auch jeweils entsprechende Antriebsflächen (104) und Rampenflächen (106) bilden, die in einer ersten Relativlage der Wellenabschnitte miteinander im Eingriffe stehen, und die sich beide radial erstrecken, wobei sich die Antriebsflächen (104) der Wellenabschnitte (64, 66) im wesentlichen in Achsrichtung erstrecken, um ein Antriebsdrehmoment in einer ersten Richtung zwischen den Wellenabschnitten (64, 66) zu übertragen, wogegen sich die Rampenflächen (106) sowohl in Achsrichtung als auch über den Umfang erstrecken, um ein Rückwärtsdrehmoment in einer zweiten, der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung mit einer sich daraus ergebenden axialen Trennkraft zwischen den Wellenabschnitten zu übertragen, wobei ein zerbrechbares Zugstabelement (82) sich zwischen den Wellenabschnitten (64, 66) erstreckt, um die letzteren gegen die Trennkraft in der ersten Relativlage zu halten, welcher Zugstab bei Erreichen einer gewissen Größe des Rückwärtsdrehmomentes bricht, um die Trennkraft die Wellenabschnitte relativ zueinander in eine zweite, voneinander in einem Abstande liegenden Relativlage bewegen zu lassen, in der die Antriebs- und Rampenflächen (104, 106) nicht miteinander im Eingriffe stehen, wobei die Wellenabschnitte (64, 66) zusammen eine abgestufte, sich in Achsrichtung erstreckende durchgehende Bohrung (68) begrenzen und das Zugstabelement (82) in der durchgehenden Bohrung (68) aufgenommen ist, gekennzeichnet durch:

ein in der durchgehenden Bohrung (68) innerhalb beider Wellenabschnitte (64, 66) aufgenommenes Hülsenelement (70), welches Hülsenelement (70) relativ unbeweglich an einem der Wellenabschnitte (64) befestigt ist und mit dem anderen Wellenabschnitte (66) relativ drehbar und axial gleitbar zusammenwirkt, wodurch das Hülsenelement (70) dazu dient, die Wellenabschnitte (64, 66) in ihrer zweiten Relativlage im wesentlichen koaxial zu halten.

2. Entkupplungswelle nach Anspruch 1, bei der das Hülsenglied (70) eine Endkante (76) bildet, die innerhalb des anderen Wellenabschnittes (66) angeordnet und vom einen Wellenabschnitt (64) in einem Abstande liegt, welcher andere Wellenabschnitt (66) eine sich über den Umfang und radial nach außen erstreckende Nut (78) an der durchgehenden Bohrung (68) begrenzt, die in Axialrichtung zwischen der Endkante (76) des Hülsenelementes und dem einen Wellenabschnitte (64) in der ersten Relativlage der Wellenabschnitte (64, 66) in einem Abstande liegt, in welcher Nut (78) ein in Radialrichtung elastisches Ringglied (80) angeordnet ist und in der ersten Relativlage der Wellenabschnitte darin gefangen ist und das Hülsenelement (70) umgibt, wogegen sich die Endkante (76) des Hülsenelementes in der zweiten Relativlage der Wellenabschnitte (64, 66) an der Nut (78) vorbeibewegt hat, um das Ringglied (80) davon freizugeben, welches freigegebene Ringglied (80) sich teilweise aus der Nut in die Bohrung (68) bewegt, um die Rückkehr der Wellenabschnitte (64, 66) aus ihrer zweiten Lage in die erste Lage zu verhindern.

3. Entkupplungswelle nach Anspruch 1, bei der das zerbrechbare Zugstabelement (82) ein Paar von axial in einem Abstande liegende und einander axial gegenüberliegende Anschlagflächen (84, 94) aufweist, von denen eine erste (84) von dem Paare von Anschlagflächen (84, 94) des Zugstabelementes (82) an einer vom einen Wellenabschnitt (64) gebildeten Stufe (74) an der Bohrung (68) anliegt und eine zweite (94) von dem Paare von Anschlagflächen (84, 94), welche in der ersten Lage der Wellenabschnitte einer gegenüberliegend angeordneten Stufe (96) an der Bohrung (68) gegenüberliegt, die vom anderen (66) der Wellenabschnitte (64, 66) ausgebildet ist, welche Wellenabschnitte (64, 66) sich auf Grund der Trennkraft aus der ersten Lage gegen die zweite Lage axial auseinanderbewegen, um mit der gegenüberliegenden Stufe (96) an der zweiten Anschlagfläche (94) in Anlage zu kommen, um die Trennkraft auf das Zugstabelement (82) auszuüben.

4. Entkupplungswelle nach Anspruch 3, welche ferner eine elastische Einrichtung (100) zum Wegdrängen der zweiten Anschlagfläche (94) von der gegenüberliegend angeordneten Stufe (96) aufweist, wodurch die Wellenabschnitte gegen die erste Relativlage hin belastet werden.

5. Entkupplungswelle nach Anspruch 3, bei der das Zugstabelement (82) einen einen Hals bildenden Teil (102) vergleichsweise schmäleren Durchmessers ausbildet, wobei das Zugstabelement (82) auf Grund einer bestimmten, darauf über seine Anschlagflächen (84, 94) aufgebrachten axialen Zugkraft am Halsteil (102) bricht.

6. Luftturbinenstarter (10) mit einer Entkupplungswelle (58) nach Anspruch 1.







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