JPH01501754A - 一体化された伝動装置・発電機又は類似物のための流体監視・制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 −れた　・　こ のｔ・めの″　・ 光」Ｗ！し矩ＩＬ 本発明は、一体化された伝動装置及び発電機のような電気機械装置で用いられる 流体監視・制御装置に関するものである。

１１へ１１ 航空機の構造において、定周波電力源を用いて航空機の付属品を作動させること が望ましい、一般的なシステムにおいては、航空機のエンジンによって駆動され る一体型伝動装置・発電機が用いられている。従って、その目的で提供される発 を機若しくは交流機は、一定速度で駆動されなければならない、航空機のエンジ ンは、離陸、着陸及び飛行の場合における種々の動力条件を許容するために、広 い速度範囲を有しているのが通常であるので、エンジンによって駆動され、発電 機若しくは交流機を駆動する定速伝動装置が、航空機の付属品のための安定した 電源を維持するために用いられなければならない、このような定速伝動装置を設 計するに際しては、種々のパラメータ、例えば、定速伝動装置がエンジンと発電 機若しくは交流機との間に取り付けられる閉空間乃至は囲い等が考慮され、伝動 装置は、種々の環境条件の下で広範囲の入力速度に亘り、交流機に相当な動力を 伝えることができなければならない、このような一体型伝動装置・発電機の例と しては、１９６８年１月３０日に特許されたガンツ７−　（１１：ａｎｔｚｅｒ ）の米国特許第３，３６５，９８１号明細書、及び１９８１年２月２４日に特許 されたコードナー（Ｃｏｒｃｌｎｅｒ）の米国特許第４，２５２，０３５号明細 書に開示されており、これらは共に本出願の譲受人に譲受されている。

前述したような一体型伝動装置・発電機はケーシングを有し、発電機の構成要素 を駆動するための入力シャフトがケーシング内に延びている。冷却材、即ち油が 、発電機の色々な構成要素を冷却し潤滑するために用いられる。前述した特徴を 有する一体型伝動装置・発電システムに間する主な問題点の１つは、システム内 の油若しくは冷却材の所望液位の維持にある。一般的に、油は、一体型伝動装置 ・発電機を含む航空機エンジンのシステム全体を通って流れ、油の液位を監視し 制御することは困難な場合が多い、システムの他の部分からの油は、一体型伝動 装置・発電機内にドレンすることさえあり、また発電機のケーシングそれ自体が 空となり、システムの他の領域が十分な或はそれ以上の油又は冷却材を持つこと がある。油が巻線間の発電機ギャップ内に移動するのを防止するために、一体型 伝動装置・発電機内の油の適正な液位を維持することは重要である。加えて、油 の液位のいかなる増加も発ｔｍ部分の高速作動を妨げるので、十分な潤滑及び冷 却を維持したまま、一体型伝動装置・発電機内の油の液位をできる限り低く維持 することが望ましい、更に、監視・制御装置は、操縦中の航空機の高度及び“Ｇ レベル”に実質的に左右されないものでなければならない、従って、本発明は、 一体型伝動装置・発ｔｍ内に配置された流体又は油／冷却材の監視・制御装置で あって、適当なケーシング及び他の可動部品が優れた監視位置となり、航空機シ ステムの他の構成要素又は領域は冷却材が流通するのみであるという監視・制御 装置に向けられている。

本発明は、航空機の発電装置内で用いられる一体型伝動装置・発電システム内に 直接組み込まれた改良型の油／空気制御システムに向けられている。

先に」１ 従って、本発明の目的は、航空機発電システムや他の同様な電動システムのため の一体型伝動装置・発を機における空気／油の液位を制御する新規で改良された 流体監視・制御装置を提供することにある。

本発明を具現化した実施例において、空気／油制御装置は、一般的に、ケーシン グ内の液位を、これに比例する液圧成分に変換するための手段を有している。ア キュムレータ手段が、液体が所定の最大液位に達した場合に変換手段から液体を 受け入れるために、該変換手段に油圧的に連結されている。液位が所定の最小液 位に達した場合に、アキュムレータ手段からケーシングに供給するための手段が 、アキュムレータ手段と機能的に関連して設けられている。好適には、変換手段 は、一体型伝動装置・発電機の回転可能なシャフト部材に、例えば該シャフト部 材により駆動されるよう連結される。

より詳細には、液位を液圧成分に変換するための手段は、発電機のケーシングか ら液体を受け入れるための室を形成する回転ドラムの形態で説明される。室内の 液体の体積は、発電機のシャフトによる室の回転に応答する遠心液圧水頭に変換 される。アキュムレータは、導管又はチューブにより回転室に油圧的に連結され ており、前記導管は、室の回転軸の半径方向外方の所定位置に入口を有している 。従って、発電機のケーシング内における過剰の液体又は油は、導管が回転して いる分の油により覆われている限り、アキュムレータに流通される。油又は液位 が、導管の入口により定められる所定の最小液位となった場合には、油は、アキ ュムレータから発ｔｍのケーシング内に戻される。

アキュムレータは、膨張可能な室と、液位が所定の最小液位に達した場合に液体 をケーシングに自動的に戻すよう前記膨張可能な室に作用する偏倚手段とを有す るのが好適である。

本発明の他の特徴は、油からガスを除去するために、回転室内に脱気手段を有し ている点である。脱気された流体をケーシングに戻すために、導管手段が回転室 の内側と、その半径方向外端の近傍にて連通している。更に、一体型伝動装置・ 発電機内の油の液位に関する出力信号を提供するために、トランスデユーサ手段 が、アキュムレータの膨張可能室と機能的に関連して用いられると良い。

本発明の他の目的や特徴、利点は、以下の添付図面に沿っての詳細な説明から明 らかとなろう。

゛　の　ｔ　− 新規であると思われる本発明の特徴は、請求の範囲に限定的に述べられている０ 本発明及びその目的、利点は、れるであろう、尚、図中、同一参照符号は、同一 要素を示すものとする。

第１図は本発明の流体監視・制御装置が組み込まれる一体型伝動装置・発電機の 平面図である。

第２図は一体型伝動装置・発電機の他の構成要素から分離された本発明の流体監 視・制御装置の概略説明図である。

−の・　−一 以下、図面について詳細に説明する。まず第１図において、一体化された伝動装 置・発電機は符号１０で総括的に示されており、前述の米国特許第４．２５２． ０３５号明細書に示されているタイプである０本明細書では、発電機のより詳細 な構成要素について、この米国特許を参照して機１０は、符号１０で総括的に示 されたハウジング若しくはケーシングを備え、該ケーシング１０には一連の締結 具１２等により上蓋１１が固定されていることだけを述べておこう、このシステ ムの構成要素は、符号１４で総括的に示された発ｔｖ＆を含み、これは、駆動入 力シャフト１６に適用される駆動装置によって定速で作動される。この駆動装置 は、該システムが連結される航空機のエンジンのような原動機の速度に応じて入 力シャフト１６の速度が変化するので、直接的に発ｔｍに接続していない。

本システムは、更に、符号１７で総括的に示される機械的差動装置と、符号１８ で総括的に示される好適には静油圧式伝動装置の形態の可変速度伝動装置とを有 している。

発電機１４は、１対のロータ２２．２３がそれぞれ関連された１対のステータ２ ０．２１を有し、これらは、関連の電気的巻線を有している。ロータ２２．２３ は、シャフト２５に取り付けられている。シャフト２５はその両端に配置された １対のベアリング２６．２７を有し、ハウジング１０内で支持され、よってロー タはステータに対して回転可能に取り付けられている。ハウジング１０のこの領 域において、本発明による流体監視・制御装置が組み込まれている。第１図に示 される一体化された伝動装置・発を機の他の詳細部は、参照のために本明細書で 援用されている米国特許第４，２５２，０３５号明細書に述べられている。

本発明は、ハウジング若しくはケーシング１０、発電機１５及びシャフト２５を 示している第２図の概略図を参照することで最も理解され、これは発電機の詳細 図である第１図と共に以下で説明されるであろう。

より詳細には、本発明の流体監視・制御装置は、一般的に、ケーシング１０内の 液位を、該液位に比例する液圧成分に変換するための符号２８で総括的に示され た変換手段と、液位が所定の最大液位に達した際に、変換手段２８からの液体を 受けるために該変換手段２８に油圧的に連結された符号３０で総括的に示された アキュムレータ手段と、液位が所定の最小液位に達した際に、アキュムレータ３ ０から液体を、変換手段２８を介してケーシング１０に戻すために該アキュムレ ータ３０と機能的に関連された符号３２で総括的に示された手段とを具備してい る。空気／油の混合物又は作動油が、ケーシング１０内の発電機の作動構成部材 を冷却し潤滑するために、適当な入口手段３３を通ってケーシング１０に供給さ れる。

更に詳細に説明する。アキュムレータ手段３０は、多量の液体３６を収容するア キュムレータ室３４を有している。

アキュムレータ室３４は、コイルばね４０の形態の偏倚手段により後方から押圧 されている膨張手段３８によって、膨張可能にされており、コイルばね４０は該 室３４内の液体３６の量に効果的に作用する。このアキュムレータは、以下に述 べる目的のために、導管４２によって変換手段２８に連結されている。

液位４４は、潤滑・冷却用の油（本発明はこれを監視するために創案された）の 液位である如く、ケーシング１０内に示されている。排油ポンプ４６が油を導管 ４８を経て変換手段２８に送る。Ｍ述したように、変換手段２８は、ケーシング １０内の液位を、該液位に比例する液圧成分に変換するのに効果的であり、液位 が所定の最大液位にある時には、液体をアキュムレータ３０に送る。液位が所定 の最小液位となると、ばね４０がアキュムレータ室３４内の液体３６に作用する ので、アキュムレータ３０内の液体は自動的にケーシングに戻される。

変換手段２８は符号５０で総括的に示されたドラムを具備し、該ドラム５０は、 閉じた側壁５２と、中央開口５６を有する開いた側壁５４と、円筒形外壁５８と を備えている。ドラムは、ケーシング１０から液体を受けるための回転可能な室 を形成するように、シャフト２５にこれと共に回転するよう固定されており、排 油ポンプ４６と導管手段４８によって、液体（油／空気の混合物）が中央開口５ ６及び側壁５４を経て回転室内に送られる。

導管４８を通って送られる空気／油の混合物からガス又は空気を除去するための 脱気手段が、回転ドラム又は回転室５０内に設けられている。より詳細には、脱 霧スクリーン・バック６０が、回転室の側壁５２の内部を覆っている。

導管４８からの空気／油の混合物は、これを脱気するのを容易化するために、脱 霧スクリーン・パックに衝突して通過する０重い油は遠心力により回転室の外側 に移動する。軽い空気は、回転室の側壁５４の中央開口５６を通ってケーシング １０に戻る。

第２の導管６２が、回転室５０の側壁５４の中央開口５６を通って延びており、 半径方向外方に延びる部分６４を有し、この部分６４は、回転ドラム５０の半径 方向外方の末端付近に配置された開いている入口６６で終端している０回転ドラ ムが回転すると、脱気された油が遠心力の下で半径方向外方に移動し、入口６６ から導管６２に入り、該油は回転ドラムから装置内に戻るように外方に押圧され る。第２図に示されるように、導管６２は、２つの出口分岐管６８．７０を有し ている０分岐管６８は、脱気された油をシステムのオイル・クーラに送るのが好 適であり、分岐管７０は脱気された油をシステムのチャージ・ポンプに送る。チ ャージ・ポンプとオイル・クーラは、全航空機流体システムの中の一般的な構成 要素である。完全な自己独立型システムが用いられても良く、その場合、脱気さ れた油はケーシング１０内に直接戻されることを理解すべきである。

このような場合、ケーシングが油で過度に充満されるならば、別の出口手段が設 けられるであろう。

アキュムレータ手段３０を変換子Ｆｉ２８に油圧的に連結する導管４２は、回転 室５０の側壁５４の中央開口５６を通って突出する部分７２を有している。導管 ４２における半径方向外方に延びる肩部７４が、本発明による液位制御管を形成 する。液位制御管は、本質的には、システムの感知手段を構成している。より詳 細に説明すると、符号“ｈ”は矢印７６によって示される範囲を表し、これは、 システムが作動する範囲での所定の最大液位７８と最小液位８０を定めている。

勿論、最小液位８０は、液位制御管７４の開口端部によって定められる。最大液 位７８はアキュムレータ手Ｆ１３０内の偏倚手段４０のばね率によって決定され る。従って、回転室５０内で蓄積される油の量が最大液位フ８に達した時、この 油は遠心力の影響でばね４０の偏倚力に抗して導管４２を通ってアキュムレータ 室３４に流入する。これは、発電機内での潤滑・冷却用の油を適正な液位に維持 する０回転室５０内で回転している分の油が、液位制御管７４の開口端部により 定められる最小液位８０になったならば、油は自動的にアキュムレータから回転 室５０を経てケーシングに戻される。言い換えれば、ケーシング１０内への油の 流入が少なく、液位“ｂ”を符号８０で示される最小液位まで下げる状態にある ならば、アキュムレータ手段３０が油をシステム内に戻すのである。ケーシング １０からの流出量が流入量よりも少ない状態にある場合、液位“ｂ”は所定の最 大液位７８まで増加し、それによって油はアキュムレータに押し入れられる。要 するに、アキュムレータは、発ｔｔ１１からの過剰な油を吸収し、また蓄積され た油を発電機に戻すことにより、液位を制御するのである。

以上から、本発明の流体監視・制御装置は、航空機の操縦中に、航空機の高度及 び“Ｇレベル”によって左右されないことが理解できるであろう、これは、回転 室５０内の回転している油に作用する遠心力によって引き起こされる“Ｇレベル “が、航空機それ自体及び内部構成要素上の“Ｇレベル”に比較して数十分の− だからである。

本発明のもう一つの特徴は、第２図に示されるように、液位変換器ないしは液位 トランスデユーサ９０が、矢印９４によって示される如く収縮可能なアキュムレ ータ室３８と共に移動するように固定された電機子ロッド９２と共働されている 点にある。電機子ロッド９２はアキュムレータ内の油量の増減により移動するの で、出力信号が配Ｒ９６を経て遠隔の中央制御手段に送られ、それによって、中 央制御手段は、一体型伝動装置・発電機のケーシング１０内の油の液位を信号化 する。これは、航空機の全冷却システムについての液位を監視するのに最適の位 置である。

何故ならば、発電機は油を蓄積できるケーシングを有しているが、システムの他 の領域又は位置では油の流通は殆どないからである。勿論、液位トランスデユー サ９０により提供される感知手段は、一体型伝動装置・発電機内の油の液位を制 御するアキュムレータ３０の通常の作用を妨げるものではない、油の過剰液位状 態、若しくは水平飛行での一定の規則的な低い示度の状態の下でのみ、油が、一 体型伝動装置・発電機のクーシング内で監視されるシステム全体に供給されても 良い。

本発明は、その精神若しくはその中心の特徴から逸脱することなく、他の特定の 形態で具現化されても良いことは理解されるであろう、従って、上記実施例は全 ての面で例示として考えるべきであり、限定的なものではなく、本発明は本明細 書で与えられた詳細部に限定されない。

ＦＩＧ、１ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６３年　８月２２日

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．ケーシング手段と、該ケーシング手段内に延びる回転可能なシャフト手段と を備える一体化された電動装置発電機又は類似物のような電動装置に用いるため の流体監視・制御装置であって、 前記ケーシング手段内の液位を、該液位に比例する液圧成分に変換する手段と、 液位が所定の最大液位に達した場合に前記変換手段からの液体を受けるために、 該変換手段に油圧的に接続されたアキュムレータ手段と、 液位が所定の最小液位に達した場合に前記アキュムレータ手段から前記ケーシン グ手段に液体を戻すために、該アキュムレータ手段と機能的に関連されている手 段と、を具備している流体監視・制御装置。
2. ２．前記変換手段は、前記回転可能なシャフト手段により作動されるように、該 シャフト手段に連結されている請求の範囲第１項記載の流体監視・制御装置。
3. ３．前記アキュムレータ手段と機能的に関連された前記手段が、前記ケーシング 手段に液体を自動的に供給するために、前記アキュムレータ手段内の液体に作用 する偏倚手段を備えている請求の範囲第１項記載の流体監視制御装置。
4. ４．前記アキュムレータ手段が膨張可能な室手段を備え、前記偏倚手段が該膨張 可能な室手段に対して作用する請求の範囲第３項記載の液体監視・制御装置。
5. ５．前記変換手段がケーシング手段から液体を受けるための回転可能な室手肌を 備え、該室手段内の液体の量が該室手段の回転に応じて遠心液圧水頭に変換され 、前記アキュムレータ手段が、該室手段内で液体が遠心的に蓄積する領域で、該 室手段に油圧的に連結されている請求の範囲第１項記載の流体監視・制御装置。
6. ６．前記ケーシング手段から液体を排出し、該排出された液体を前記回転可能な 室手段に送るためのポンプ手段を備えている請求の範囲第５項記載の流体監視・ 制御装置。
7. ７．前記回転可能な室手段が、液体からガスを除去するための脱気手段を有して いる請求の範囲第５項記載の流体監視・制御装置。
8. ８．前記脱気手段が脱霧スクリーン手段から成る請求の範囲第７項記載の流体監 視・制御装置。
9. ９．脱気された液体をケーシングに戻すために、前記回転可能な室手段の半径方 向外方端の近傍で、該室手段の内郭と連通する導管手段を備えている請求の範囲 第７項記載の流体監視・制御装置。
10. １０．前記回転可能な室手段が、前記回転可能なシャフト手段により回転される ように、該シャフト手段に連結されている請求の範囲第５項記載の流体監視・制 御装置。
11. １１．前記アキュムレータ手段が、前記回転可能な室手段の回転軸線の半径方向 外方の所定位置に入口を有する導管手段により該室手段に油圧的に連結されてい る請求の範囲第５項記載の流体監視・制御装置。
12. １２．ケーシング手段と、該ケーシング手段内に延びる回転可能なシャフト手段 とを備える一体化された電動装置発電機又は類似物のような電動装置に用いるた めの自己独立型の冷却材監視・制御装置であって、前記回転可能なシャフト手段 により回転されるように該シャフト手段に連結され、前記ケーシング手段から冷 却材を受けるようになっている回転可能な室手段であり、該室手段内の冷却材の 量が該室手段の回転に応じて遠心液圧水頭に変換される該室手段と、 前記ケーシング手段から冷却材を排出し、該排出された冷却材を前記回転可能な 室手段に送るためのポンプ手段と、 前記回転可能な室手段内で冷却材が遠心的に蓄積する領域で、該室手段に油圧的 に連結されており、冷却材の液位が所定の最大液位に達した場合に前記変換手段 からの冷却材を受けるようになっているアキュムレータ手段と、 冷却材の液位が所定の最小液位に達した場合に前記アキュムレータ手段から前記 ケーシング手段に冷却材を戻すために、該アキュムレータ手段と機能的に関連さ れている手段と、 を具備している冷却材監視・制御装置。
13. １３．前記アキュムレータ手段と機能的に関連された前記手段が、前記ケーシン グ手段に冷却材を自動的に供給するために、前記アキュムレータ手段内の冷却材 に作用する偏倚手段を備えている請求の範囲第１２項記載の流体監視・制御装置 。
14. １４．前記アキュムレータ手段が膨張可能な室手段を備え、前記偏倚手段が該膨 張可能な室手段に対して作用する請求の範囲第１３項記載の流体監視・制御装置 。
15. １５．前記アキュムレータ手段が膨張可能な室手段を備え、該アキュムレータ手 段内の冷却材の量に比例する信号を伝えるために、前記膨張可能な室手段と機能 的に関連されるトランスデューサ手段を備えている請求の範囲第１項記載の流体 監視・制御装置。
16. １６．前記回転可能な室手段が、冷却材からガスを除去するための脱気手段を有 している請求の範囲第１２項記載の流体監視・制御装置。
17. １７．前記脱気手段が脱霧スクリーン手段から成る請求の範囲第１６項記載の流 体監視・制御装置。
18. １８．脱気された冷却材をケーシングに戻すために、前記回転可能な室手段の半 径方向外方端の近傍で、該室手段の内部と連通する導管手段を備えている請求の 範囲第１６項記載の流体監視・制御装置。
19. １９．前記アキュムレータ手段が、前記回転可能な室手段の回転軸線の半径方向 外方の所定位置に入口を有する導管手段により該室手段に油圧的に連結されてい る請求の範囲第１２項記載の流体監視・制御装置。
20. ２０．ケーシング手段と、該ケーシング手段内に延びる回転可能なシャフト手段 とを備える一体化された電動装置発電機又は類似物のような電動装置に用いるた めの流体監視・制御装置であって、 前記回転可能なシャフト手段により回転されるように該シャフト手段に連結され 、前記ケーシング手段から冷却材を受けるようになっている回転可能な室手段で あり、該室手段内の液体の量が該室手段の回転に応じて遠心液圧水頭に変換され る閉じた半径方向外方の室部分を有している前記回転可能な室手段と、 前記室手段内に中心的に延びると共に、該室手段内の液位を検出するために該室 手段の回転軸線の外方に半径方向に延びている液位検出手段と、 前記ケーシング手段から前記回転可能な室手段に液体を供給する手段と、 前記回転可能な室手段から前記ケーシング手段に液体を戻すための手段と、 を具備している流体監視・制御装置。
21. ２１．前記回転可能な室手段に供給される液体からガスを除去するために、該室 手段内に脱気手段を有している請求の範囲第２０項記載の流体監視・制御装置。