电动马达/发电机动力传递单元 |
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| 申请号 | CN201380034868.7 | 申请日 | 2013-06-28 | 公开(公告)号 | CN104619588A | 公开(公告)日 | 2015-05-13 |
| 申请人 | 伊顿公司; | 发明人 | P·R·夏普; | ||||
| 摘要 | 动 力 传递单元包括差动 齿轮 组(120)、第一和第二 泵 / 马 达(220，240)、电动马达/发 电机 (260)以及第一和第二液压回路(320，340)。差动齿轮组(120)包括第一输入/输出构件(122)、第二输入/输出构件(124)和第三输入/输出构件(126)。所述第一泵/马达(220)联接到所述第一输入/输出构件(122)。所述第二泵/马达(240)联接到所述第二输入/输出构件(124)。所述电动马达/发电机(260)联接到所述第三输入/输出构件(126)。所述第一液压回路(320)液压地联接到所述第一泵/马达(220)。所述第二液压回路(340)液压地联接到所述第二泵/马达(240)，并与所述第一液压回路(320)液压分离。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种动力传递单元，包括： |
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| 说明书全文 | 电动马达/发电机动力传递单元技术领域背景技术[0002] 政府监管机构和飞行器上的高水平安全性通常决定了具有冗余电气和液压动力系统。这些冗余动力系统通常增加了飞行器的重量，这降低了飞行器的性能。 [0003] 冗余动力系统通常在多种模式下运行以克服飞行器的一个或多个部件中的故障，因为需要没有任何一个故障或可能的组合故障是灾难性的，例如失去全部的飞行控制。冗余液压动力系统通常包括相互隔离的单独的液压回路以阻止故障回路中的污染物污染其它回路。冗余动力系统也可用于飞行器的地面操作和测试。电传操纵或光传操纵的飞行器可具有附加的冗余要求，因为它们可能在飞行器的飞行员控制输入端和飞行控制表面之间没有直接的机械连接。 发明内容[0004] 本发明的一个方面涉及一种包括差动齿轮组、第一泵/马达、第二泵/马达、电动马达/发电机、第一液压回路和第二液压回路的动力传递单元。差动齿轮组包括第一输入/输出构件、第二输入/输出构件和第三输入/输出构件。第一泵/马达联接到所述第一输入/输出构件。第二泵/马达联接到所述第二输入/输出构件。电动马达/发电机联接到所述第三输入/输出构件。第一液压回路液压地联接到所述第一泵/马达。第二液压回路液压地联接到所述第二泵/马达并与所述第一液压回路液压分离。 [0005] 在某些实施例中，动力传递单元还包括适于使所述第三输入/输出构件停止转动的锁定件。该锁定件可以是制动器。当所述锁定件停止所述第三输入/输出构件的转动时，动力传递单元的在所述第一液压回路和所述第二液压回路之间传递动力的动力传递模式被激活。动力传递单元还可包括与第一液压回路流体地连接并适于关闭所述第一泵/马达的第一阀。当所述第一阀关闭所述第一泵/马达时，所述第一阀可以液压地锁定所述第一泵/马达。所述第一阀可以结合动力传递单元的在电动马达/发电机和第二泵/马达之间传递动力的动力传递模式的激活来关闭所述第一泵/马达。动力传递单元还可包括与所述第二液压回路流体地连接的第二阀，并适于结合动力传递单元的在电动马达/发电机和第一泵/马达之间传递动力的动力传递模式的激活来关闭所述第二泵/马达。电动马达/发电机可以配置成飞行器上载有的应急发电机。飞行器的液压冲压空气涡轮可适于为泵/马达中的任一者提供动力，或者电动冲压空气涡轮可以适于为电动马达提供动力。所述第一泵/马达可以是可变排量或固定排量泵/马达和弯轴或直轴泵/马达。在某些实施例中，差动齿轮组可包括行星齿轮组。在某些实施例中，差动齿轮组可包括星形齿轮组。 [0006] 本发明的另一方面涉及一种包括差动齿轮组、第一模式和第二模式的动力传递单元。差动齿轮组包括联接到第一液压转动组的第一输入/输出端，联接到第二液压转动组的第二输入/输出端和联接到电动转动组的第三输入/输出端。第一液压转动组液压地联接到第一液压回路。第二液压转动组液压地联接到第二液压回路。第一液压回路与第二液压回路液压分离。在第一模式中，动力从第一液压转动组经差动齿轮组传递至第二液压转动组。在第二模式中，动力从电动转动组经差动齿轮组传递到第一液压转动组。 [0007] 在某些实施例中，当动力传递单元处于第一模式时，动力不经差动齿轮组在电动转动组与所述第一和第二液压转动组中的任一者之间传递，当动力传递单元处于第二模式时，动力不经差动齿轮组在第二液压转动组与第一液压转动组和电动转动组中的任一者之间传递。在某些实施例中，电动转动组是电动马达/发电机，第一液压转动组是第一泵/马达，并且第二液压转动组是第二泵/马达。动力传递单元还可包括第三模式，在第三模式中，动力从电动转动组经差动齿轮组传递到第一和第二液压转动组两者。动力传递单元还可包括第四模式，在第四模式中，动力从电动转动组和第二液压转动组两者经差动齿轮组传递到第一液压转动组。动力传递单元还可包括第五模式，在第五模式中，动力从第一液压转动组经差动齿轮组传递到电动转动组，并且动力不经差动齿轮组在第二液压转动组与电动转动组和第一液压转动组中的任一者之间传递。动力传递单元还可包括第六模式，在第六模式中，动力从第一和第二液压转动组两者传递到电动转动组。在某些实施例中，差动齿轮组可包括行星齿轮组。在某些实施例中，差动齿轮组可包括星形齿轮组。 [0008] 本发明的又一方面涉及一种多模式电动马达/发电机动力传递单元，包括差动齿轮组、第一泵/马达、第二泵/马达、电动马达/发电机、第一液压回路、第二液压回路、动力传递单元模式以及电动马达/泵模式。差动齿轮组包括第一输入/输出构件、第二输入/输出构件和第三输入/输出构件。第一泵/马达联接到所述第一输入/输出构件。第二泵/马达联接到所述第二输入/输出构件。电动马达/发电机联接到所述第三输入/输出构件。第一液压回路液压地联接到所述第一泵/马达。当多模式电动马达/发电机动力传递单元处于动力传递单元模式时，动力经差动齿轮组在第一泵/马达和第二泵/马达之间传递，并且第二液压回路液压地联接到第二泵/马达。当多模式电动马达/发电机动力传递单元处于电动马达/泵模式时，动力经差动齿轮组在电动马达/发电机和泵/马达中的至少一个之间传递。 [0009] 在某些实施例中，所述第一液压回路与所述第二液压回路液压分离。在某些实施例中，当多模式电动马达/发电机动力传递单元处于动力传递单元模式时，动力不经差动齿轮组在电动马达/发电机与第一和第二泵/马达的任一者之间传递。在某些实施例中，当多模式电动马达/发电机动力传递单元处于电动马达/泵模式并且动力从电动马达被传递到第一泵时，动力不经差动齿轮组在第二泵/马达与第一泵/马达和电动马达/发电机中的任一者之间传递。 [0010] 本发明的再一方面涉及一种具有至少双重冗余的冗余液压系统。冗余液压系统包括差动齿轮组、第一泵/马达、第二泵/马达、应急动力源、第一液压回路和第二液压回路。差动齿轮组包括第一输入/输出构件、第二输入/输出构件和第三输入/输出构件。第一泵/马达联接到所述第一输入/输出构件。第二泵/马达联接到所述第二输入/输出构件。 应急动力源联接到所述第三输入/输出构件。第一液压回路液压地联接到所述第一泵/马达。并且，所述第二液压回路液压地联接到第二泵/马达，并与第一液压回路液压分离。 [0011] 在下面的说明中将阐述多种附加的方面。这些方面可涉及单独的特征和特征的组合。应理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，而不是限制本文所公开的实施例所基于的广义概念。附图说明 [0012] 图1是根据本发明的原理的包括机械地连接两个液压系统的电动马达/发电机动力传递单元(EMGPTU)的液压系统布置的局部示意图； [0013] 图2是适用于图1的液压系统布置中的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第一模式和第一动力传递单元(PTU)模式示出； [0014] 图3是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第二模式和第二动力传递单元(PTU)模式示出； [0015] 图4是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第三模式和第一马达模式示出； [0016] 图5是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第四模式和第二马达模式示出； [0017] 图6是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第五模式和第一组合动力模式示出； [0018] 图7是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第六模式和第二组合动力模式示出； [0019] 图8是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第七模式和第一发电机模式示出； [0020] 图9是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第八模式和第二发电机模式示出； [0021] 图10是图2的示例EMGPTU的剖切平面图，其以第九模式和第三发电机模式示出； [0022] 图11是飞行器的现有技术液压系统布置的示意图，其中两个液压系统由现有技术的动力传递单元(PTU)机械地连接； [0023] 图12是飞行器的液压系统布置的示意图，其中两个液压系统由图1的EMGPTU机械地连接； [0024] 图13是现有技术的电动马达泵(EMP)和图11的现有技术的液压系统布置的对应的液压回路的示意图； [0025] 图14是具有三个液压系统的飞机的现有技术液压系统布置的示意图，其中两个液压系统由现有技术的动力传递单元(PTU)机械地连接； [0026] 图15是具有三个液压系统的飞机的液压系统布置的示意图，其中两个液压系统由图1的EMGPTU机械地连接； [0027] 图16是具有T形构造的示例EMGPTU的透视图，其适用于图1、12和15的液压系统布置； [0028] 图17是具有平行构造的示例EMGPTU的透视图，其适用于图1、12和15的液压系统布置； [0029] 图18是具有轴向构造的示例EMGPTU的透视图，其适用于图1、12和15的液压系统布置；和 [0030] 图19是具有图18的轴向构造的示例EMGPTU的透视图，其适用于图1、12和15的液压系统布置。 具体实施方式[0031] 现在将详细参照本发明的示例实施例。附图说明了本发明的示例。可能时，在全部附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。 [0032] 根据本发明的原理，动力传递单元100可在第一液压回路320和第二液压回路340之间机械地传递动力和/或可传递电力到第一液压回路320和/或第二液压回路340和从第一液压回路320和/或第二液压回路340传递电力。在某些实施例中，第一液压回路320和第二液压回路340彼此液压分离和/或基本上彼此液压分离，如将在下文中进一步描述的。 [0033] 如图1所示，动力传递单元100包括液压地联接到第一液压回路320的第一泵/马达220和液压联接到第二液压回路340的第二泵/马达240。如图2-10和19所示，动力传递单元100还包括具有第一输入/输出构件122(例如，轴)、第二输入/输出构件124(例如，轴)和第三输入/输出构件126(例如，轴)的差动齿轮组120。所述第一泵/马达220机械地联接到所述第一输入/输出构件122，第二泵/马达240机械地联接到所述第二输入/输出构件124。动力传递单元100还包括机械地联接到所述第三输入/输出构件126的电动马达/发电机260。 [0034] 通过限制和/或停止所述第三输入/输出构件126，动力可在第一液压回路320和第二液压回路340之间传递。动力传递单元100可由此充当各种飞行器中已知的动力传递单元(PTU)。 [0035] 通过限制和/或停止所述第二输入/输出构件124，动力可在第一液压回路320和电动马达/发电机260之间传递。通过限制或停止所述第一输入/输出构件122，动力可在第二液压回路340和电动马达/发电机260之间传递。动力传递单元100可由此充当各种飞行器中已知的电动马达泵(EMP)。 [0036] 虽然不限于飞行器，动力传递单元100非常适合于某些飞行器的要求。为了在飞行器环境和飞行器的各种要求下更充分地描述动力传递单元100，这种环境和这些要求在下面给出一般性讨论。动力传递单元100的更多细节在下文给出。 [0037] 现代飞机、直升机和一般的飞行器可包括布置在液压系统布置和电气系统布置中的冗余液压系统和冗余电气系统。冗余液压系统布置和/或冗余电气系统布置可以克服一个或多个部件(例如液压泵、液压马达、液压泵/马达、液压致动器、液压阀、液压压力线、液压缸、电动马达、发电机、电动马达/发电机、电线、电致动器、电磁阀、电传感器等)的故障。冗余液压系统布置和/或冗余电气系统布置通常通过进行运行防止飞行器失控所需的关键的电气和/或液压功能的重新配置来免于使飞行器的液压系统中的一个或多个和/或电气系统中的一个或多个的某些部件发生故障。 [0038] 所述重新配置可以借助于控制系统自动发生和/或所述重新配置可以由飞行员、飞行工程师等手动执行。所述重新配置通常是空置和隔离故障部件和/或包括故障部件的液压系统和/或电气系统。为了防止由故障导致的碎屑和/或产生故障的碎屑从发生故障的液压系统扩散到其它液压系统，冗余液压系统布置的液压系统通常相互隔离并具有分开的液压缸、液压阀、液压蓄能器、液压线路等。因此，防止来自其中一个液压系统的液压流体与来自另一液压系统的液压流体混合。如本文所用，“液压分离”表示所述液压流体从其中一个液压系统到其它液压系统的这种分离。 [0039] 应理解的是，特定的飞行器(如波音737-300，737-400和737-500飞机)包括特定系统(例如，起落架轮制动器)，其中来自液压系统中的一个的液压流体可以与另一个液压系统的液压流体相遇并混合。例如，“A”液压系统和“B”液压系统可在起落架轮制动器的往复阀处相遇。根据往复阀的构造，起落架轮制动器的往复阀和制动器致动缸之间的液压流体可以是“A”液压系统和“B”液压系统两者共用的。因此，来自“A”液压系统和“B”液压系统的液压流体可以在往复阀处和/或往复阀和制动器致动缸之间混合。然而，通过所述往复阀和/或所述制动器致动缸的流率和/或流量与其它液压功能相比通常非常低。 [0040] 在某些情况下(特定的背压条件、卡住的往复阀等)，往复阀可以允许大量的液压流在“A”液压系统和“B”液压系统之间交叉。即使如此，如本文中所使用的，“液压分离”表示来自其中一个液压系统的液压流体与来自另一液压系统的液压流体的这样的设计分离，即使在所述其中一个液压系统是偶尔连接和/或间接连接到另一液压系统时，如在波音737-300、737-400和737-500飞机的情况下。因此，如本文所使用的，波音737-300、737-400和737-500飞机中的“A”液压系统和“B”液压系统是“液压分离”的，因为这是一般的设计意图，尽管液压分离可能不一定是绝对的。 [0041] 在飞行操作中，除了安全考虑，飞行器的冗余液压系统布置和/或冗余电气系统布置的另一个方面是执行特定地面功能(即，地面操作)而无需启动飞行器的发动机(例如，涡轮发动机)以提供液压动力。当飞行器在地面上时，代替启动发动机，液压动力可以由电动马达泵(EMP)供给。同样的EMP可作为飞行操作中的备用液压动力源。这种地面功能可包括维修、检测、故障排除、致动飞行器的制动器、致动飞行器的控制表面等。 [0042] 如将在下面详细描述的，某些现有技术的飞行器仅在其中一个液压系统中具有EMP。因此，不具有EMP的液压系统的无发动机运行由EMP选择阀来辅助，该选择阀引导来自具有EMP的液压系统的液压动力。EMP选择阀通过将冗余液压系统连接在一起而重新配置冗余液压系统布置，并有可能导致冗余液压系统的交叉污染。如将在下文中详细描述的，动力传递单元100的某些实施例使现有技术的EMP选择阀不再必要，并且包括动力传递单元100的液压系统布置可避免使用EMP选择阀。 [0043] 由于具有波音737-300、737-400和737-500飞机的制动往复阀，如上所述，EMP选择阀并不用于在飞行期间液压地连接冗余液压系统。因此，如本文所使用的，“液压分离”包括可以通过EMP选择阀偶尔连接的冗余液压系统，即使液压分离不一定在任何时候和每个配置中都是绝对的。动力传递单元(EMGPTU)100的施用将不需要例如那些在如波音727-100/200客机、波音737-100/200客机和Learjet 45商务喷气机中施用的EMP选择阀或系统互连阀。 [0044] 政府监管机构(例如，美国联邦航空管理局)往往需要这些冗余液压系统布置和这些冗余电力系统布置来提高飞行器的安全性。通常需要这种冗余液压系统布置保持液压系统中的液压流体被分离。然而，政府监管机构曾经认证了允许如上述波音737-300、737-400和737-500飞机的制动系统和EMP选择阀中的液压系统的液压流体相互混合的飞行器。某些冗余液压系统布置可允许当飞行器在地面上时液压系统的液压流体相互混合，但避免在飞行器飞行时液压系统的液压流体相互混合。如本文所使用的，“飞行期间严格液压分离”是指在飞行器飞行时防止液压系统的液压流体相互混合。 [0045] 从飞行员控制输入端到飞行表面(例如副翼、升降舵、方向舵等)不具有直接机械连接(例如，张力缆线)的飞行器通常具有附加的冗余需求。某些冗余液压系统布置可能在任何时间都不允许液压系统中的液压流体相互混合。如本文中所使用的，“严格液压分离”是指总是防止液压系统中的液压流体相互混合。 [0046] 再次转向图2-10的示例实施例，动力传递单元100示出成具有作为可变排量泵/马达的第一泵/马达220和第二泵/马达240。在另一些实施例中，所述第一泵/马达220和第二泵/马达240中的一者或两者可以是固定排量泵/马达。在另一些实施例中，所述第一泵/马达220和第二泵/马达240中的一者或两者可由泵和/或马达来代替。所述泵和/或马达可以是可变排量和/或固定排量的。在所述示例实施例中，电动马达/发电机260是变速电动马达/发电机。在另一些实施例中，电动马达/发电机260可以是基本固定速度的电动马达/发电机。在另一些实施例中，电动马达/发电机260可以由马达或发电机来代替。马达或发电机可以是变速或基本固定速度的。所述马达/发电机260、所述马达或所述发电机可以是同步、异步、交流电流、直流电流、变频驱动器(VFD)，和/或包括在电动马达、发电机和/或马达/发电机领域中的其它特征和/或部件。 [0047] 在图2的示例实施例中，第一泵/马达的壳体222、第二泵/马达240的壳体242和电动马达/发电机260的壳体262直接安装到差动齿轮组120的壳体128上。在其它实施例中，所述第一泵/马达220的壳体222、第二泵/马达240的壳体242和/或电动马达/发电机260的壳体262可以不直接安装在差动齿轮组120的壳体128上。可以使用U形接头、联接器、驱动轴等来将第一泵/马达220联接到所述第一输入/输出构件122，将第二泵/马达240联接到第二输入/输出构件124，和/或将电动马达/发电机260联接到第三输入/输出构件126。 [0048] 在图2-10的示例实施例中，动力传递单元100示出成具有T形配置的动力传递单元100T，其中泵/马达220、240的轴与电动马达/发电机260的轴线垂直。图16也示出了动力传递单元100T。动力传递单元100的其它配置也是可能的。例如，图17的动力传递单元100示出为具有并行构造的动力传递单元100P，其中所述泵/马达220、240的轴与电动马达/发电机260的轴偏置并平行。作为另一示例，图18和图19的动力传递单元100示出为具有轴向构造的动力传递单元100A，其中所述泵/马达220、240的轴与电动马达/发电机260的轴线共轴。 [0049] 在图2的示例实施例中，差动齿轮组120是环架(ring and carrier)差动齿轮组140的形式，并且包括环齿轮142、架144、联接到第三输入/输出构件126的小齿轮156、一对行星齿轮148(即，星形齿轮)、联接到第一输入/输出构件122的第一太阳齿轮152，和联接到所述第二输入/输出构件124的第二太阳齿轮154。环架差动齿轮组140使第一输入/输出构件122的轴线大致定位成与所述第二输入/输出构件124的轴线同轴，并使第三输入/输出构件126的轴线大致定位成垂直于所述第一输入轴/输出构件122的轴线和第二输入/输出构件124的轴线。在某些实施例中，所述第三输入/输出构件126的轴线与所述第一输入/输出构件122的轴线和所述第二输入/输出构件124的轴线相交。在其它实施例中，第三输入/输出构件126的轴线从第一输入/输出构件122的轴线和所述第二输入/输出构件124的轴线偏置。 [0050] 在其它实施例中，差动齿轮组120是行星差动齿轮组(即，行星齿轮组)的形式。在某些实施例中，行星差动齿轮组设置成使第一输入/输出构件122的轴线、第二输入/输出构件124的轴线和第三输入/输出构件126的轴线全部彼此同轴。在另一些实施例中，可使用其它形式的差动齿轮组。例如，记录在http://www.odts.de/southptr/gears/planetary.htm中的文献——作为参考引入并且包括在本申请的信息公开声明中——示出了行星差动齿轮组和另一形式的差动齿轮组，记录在http://www.odts.de/southptr/gears/gears.htm中的文献——作为参考引入并且包括在本申请的信息公开声明中——示出了又一形式的差动齿轮组(即正齿轮差速器)。 [0051] 在图2-10的示例中，差动齿轮组120示出成环架差动齿轮组140并由以下等式约束 [0052] K×(V1+V2)＝V3 [0054] 在另一些实施例中，差动齿轮组120由以下等式约束 [0055] (n1×V1+n2×V2)＝(n1+n2)×V3 [0056] 其中n1和n2是差动齿轮组120的齿轮传动比，V1是第一输入/输出构件122的转速，V2是第二输入/输出构件124的转速，和V3是第三输入/输出构件126的转速。 [0057] 图2-10示出了动力传递单元100的九个模式。图2-10中包括第一输入/输出构件122的转速V1的示例转速和方向；第二输入/输出构件124的转速V2；和第三输入/输出构件126的转速V3。V1、V2、V3的示例转速和方向仅代表许多可能的转速和方向中的数个。 [0058] 图2示出PTU I模式101，其中液压动力从第一液压回路320经由差动齿轮组120传递到第二液压回路340。类似地，图3示出了PTU II模式102，其中液压动力从第二液压回路340经由差动齿轮组120传递到第一液压回路320。 [0059] 如图所示，模式101和102中V3＝0。这可以通过锁定第三输入/输出构件126的转动来实现。在所示的实施例中，锁定构件136设置成锁定第三输入/输出构件126的转动。锁定构件136可以机械地锁定第三输入/输出构件126的转动。锁定构件136可利用摩擦(例如，制动器)。该锁定构件136可以利用机械干涉(例如，卡爪)。在图2和3所示的实施例中，机械卡爪位于小齿轮156的齿轮齿之间以机械地锁定第三输入/输出构件126的转动。第一泵/马达220和第二泵/马达240的速度、流率和排量均可以被调节以提供适当的动力传递。 [0060] 图4示出马达I模式103，其中动力从电动马达/发电机260经由差动齿轮组120传递到第一液压回路320。类似地，图5示出了马达II模式104，其中动力从电动马达/发电机260经由差动齿轮组120传递到第二液压回路340。 [0061] 如图4所示，在模式103中V2＝0。这可通过锁定第二输入/输出构件124的转动来实现。在所示的实施例中，第二阀134(参见图1)设置成经第二泵/马达240锁定第二输入/输出构件124的转动。第二阀134可以液压地锁定第二输入/输出构件124的转动。在另一些实施例中，锁定构件可以使用摩擦(例如，制动器)来锁定第二输入/输出构件124的转动。第一泵/马达220的速度、流率和排量可以被调节以提供适当的动力传递。 [0062] 如图5中所示，在模式104中V1＝0。这可通过锁定第一输入/输出构件122的转动来实现。在所示的实施例中，第一阀132(参见图1)设置成经第一泵/马达220锁定第一输入/输出构件122的转动。第一阀132可以液压地锁定第一输入/输出构件122的转动。在另一些实施例中，锁定构件可以使用摩擦(例如，制动器)来锁定第一输入/输出构件122的转动。第二泵/马达240的速度、流率和排量可以被调节以提供适当的动力传递。 [0063] 图6示出了组合动力I模式105，其中动力从电动马达/发电机260和第一泵/马达220经由差动齿轮组120传递到第二液压回路340。类似地，图7示出了组合动力II模式106，其中动力从电动马达/发电机260和第二泵/马达240经由差动齿轮组120传递到第一液压回路320。第一泵/马达220和第二泵/马达240的速度、流率和排量均可以被调节以提供适当的动力传递。 [0064] 图8示出了发电机I模式107，其中动力从第一液压回路320经由差动齿轮组120传递到电动马达/发电机260。类似地，图9示出了发电机II模式108，其中动力从第二液压回路340经由差动齿轮组120传递到电动马达/发电机260。还类似地，图10示出了发电机III模式109，其中动力从第一液压回路320和第二液压回路340经由差动齿轮组120传递到电动马达/发电机260。 [0065] 如图8所示，在模式107中V2＝0。这可通过锁定第二输入/输出构件124的转动来实现。在所示的实施例中，第二阀134(参见图1)设置成经第二泵/马达240锁定第二输入/输出构件124的转动。请参见上述关于模式103的相关讨论，如图4所示。第一泵/马达220的速度、流率和排量可以被调节以提供适当的动力传递。 [0066] 如图9所示，在模式108中，V1＝0。这可通过锁定第一输入/输出构件122的转动来实现。在所示的实施例中，第一阀132(参见图1)设置成经第一泵/马达220锁定第一输入/输出构件122的转动。请参见上面关于模式104的相关讨论，如图5所示。第二泵/马达240的速度、流率和排量可以被调节以提供适当的动力传递。 [0067] 如图10所示，在模式109中V1≠0和V2≠0。第一泵/马达220和第二泵/马达240的速度、流率和排量均可以被调节以提供适当的动力传递。 [0068] 动力传递单元100的九个所示模式在下表1中总结。表1中给出的转速V1、V2和V3是示例。其它转速V1、V2和V3也是可能的。转速V1、V2和V3可以在以各模式运行期间适当变化。在表1中，转速V1、V2和V3通过等式K×(V1+V2)＝V3相关联，其中作为示例，K等于3.0。 [0069]Ref# 模式# 模式名称 图# V1-P/M 1 V2-P/M 2 V3-M/G 101 1 PTU I 2 6，000 -6，000 0 102 2 PTU II 3 -6，000 6，000 0 103 3 马达I 4 -2，633 0 -7，900 104 4 马达II 5 0 -2，633 -7，900 105 5 组合动力I 6 6，000 -8，633 -7，900 106 6 组合动力II 7 -8，633 6，000 -7，900 107 7 发电机I 8 4，000 0 12，000 108 8 发电机II 9 0 4，000 12，000 109 9 发电机III 10 2，000 2，000 12，000 [0070] 表1-RPM转速 [0071] 现在转向图11-13，将详细描述动力传递单元100的各种优点。 [0072] 图11示出了包括通过现有技术动力传递单元(PTU)500连接的第一液压系统520和第二液压系统540的典型的冗余飞行器液压系统布置490。第二液压系统540包括电动马达泵(EMP)560。第一液压系统520不包括电动马达泵(EMP)。液压系统布置490包括电动马达泵选择阀580，如上面所讨论的，并因此可以经由电动马达泵选择阀580通过第二液压系统540的电动马达泵560为第一液压系统520提供动力(例如在地面测试期间)。 [0073] 因此，液压系统布置490具有与这种类型的两个液压系统冗余相关联的以下特性。仅一个系统540具有备用电动马达泵560。其它系统520不具有飞行中的电动马达泵备用冗余。这两种系统520、540具有飞行中的备用动力传递单元500。如果电动马达泵560在地面上向系统520提供动力，需要电动马达泵选择阀580来进行维护。电动马达泵560通常不能通过动力传递单元500向系统520提供动力，因为液压系统内部的静态泄漏可能过高，从而产生显著流量或压力。如果不必要地延长运行时间，动力传递单元500可能产生由停止-启动操作产生的暖机维护问题(例如齿槽效应转矩，不稳定燃烧声等)。运行时，动力传递单元500的转速与时间的关系曲线可出现锯齿形式。这可能会产生不期望的噪音(例如A320的“狗吠”噪音)。动力传递单元500可能会产生短暂的流量突然增加。因此，动力传递单元500可能要求高的启动扭矩的设计，以防止“不稳定燃烧声”。这导致在动力传递单元500开始运行前系统520、540之间高的压力差。 [0074] 图12示出包括由上述动力传递单元(EMGPTU)100连接的第一液压系统320和第二液压系统340的冗余飞行器液压系统布置90。液压系统布置90、490通常在性能和能力方面可比。然而，液压系统布置90提供了数个优点。特别是，动力传递单元(EMGPTU)100有效地结合了电动马达泵560和动力传递单元500的功能。动力传递单元(EMGPTU)100保留了使马达260关闭、第三输入/输出构件126被锁定并且两个阀132、134打开的双向动力传递单元(PTU)能力。动力传递单元(EMGPTU)100使得电动马达260能独立地为系统320、340的任一者提供动力，并且可以通过使马达260打开和关闭关断阀132、134中的一个而借助于阀132、134来控制。在紧急情况下，动力传递单元(EMGPTU)100可以向使马达 260打开和阀132、134两者打开的故障系统提供组合的附加的液压动力(即PTU功能)和电力(即EMP功能)。如上面提到的，在某些实施例中，动力传递单元(EMGPTU)100可以用作液压发电机，其中阀132、134的一个或两个打开，马达/发电机260被反驱动。 [0075] 动力传递单元(EMGPTU)100在冗余、可靠性和维护方面可具有优势。特别是，动力传递单元(EMGPTU)100可改善分离(segregation)和增强冗余性。动力传递单元(EMGPTU)100使得不发生液压流体交叉流动污染。动力传递单元(EMGPTU)100可以允许在单发动机故障期间PTU动力和EMP动力组合至系统320、340中的任一个。关断阀132、134允许各系统320、340在维护期间或紧急情况下被选择性地加压。动力传递单元(EMGPTU)100可覆盖紧急情况下的基线静态漏电，系统交叉的动力传递仅发生在高流量需求期间。有效效果是向系统320、340中的任一个提供可用性更高的双向流，而不出现锯齿状转速廓形。 [0076] 动力传递单元(EMGPTU)100中包括4向差动齿轮箱还提供了其它可能性。特别是，附加的输入/输出端可以连接到冲压空气涡轮(RAT)的输出轴。附加的输入/输出端可与第三液压系统马达/泵(例如，3向PTU)集成。附加的输入/输出端可与泄放空气马达集成。附加的输入/输出端可以与附加的电动马达或马达/发电机(例如，双AC和/或DC马达)集成。 [0077] 动力传递单元(EMGPTU)100可通过以下的一个或多个方面抵消差动齿轮组120的重量：1)允许去掉选择阀580；2)允许去掉EMP壳体排放过滤器；3)允许去掉EMP线/软管；4)允许去掉电动马达泵560的泵；和/或5)允许去掉或减少系统蓄能器。动力传递单元(EMGPTU)100的马达260可以在重量方面与电动马达泵560的马达等效，从而可以不增加重量。 [0078] 现在转向图14和图15，将在空客A320飞机的液压和电气系统结构的范围内详细描述动力传递单元100的各种优点。 [0079] 图14示出了空客A320飞机的冗余飞行器液压系统布置690。液压系统布置690包括第一液压系统720、第二液压系统740和第三液压系统760。第一液压系统720和第二液压系统740由现有技术的动力传递单元(PTU)700相连接。第二液压系统740包括电动马达泵(EMP)780和手动泵800。第一液压系统720不包括电动马达泵(EMP)。第三液压系统760包括电动马达泵(EMP)820和冲压空气涡轮(RAT)泵840。液压系统布置690不包括电动马达泵选择阀。空客A320飞机是电传操纵的飞机，在飞行员的控制输入端与飞行控制表面之间没有直接的机械连接。 [0080] 图15示出了基于上面讨论的(参见图14)空客A320飞机的液压系统布置690的冗余飞行器液压系统布置90。液压系统布置90通过从液压系统布置690将现有技术的动力传递单元(PTU)700和电动马达泵(EMP)780整合到动力传递单元(EMGPTU)100中修改而成。液压系统布置90包括第一液压系统320、第二液压系统340和第三液压系统760。第一液压系统320和第二液压系统340通过动力传递单元(EMGPTU)100相连接。第二液压系统340不再包括专用的电动马达泵(EMP)780，但保留了手动泵800。第一液压系统320不包括专用的电动马达泵(EMP)。第三液压系统760继续包括电动马达泵(EMP)820和冲压空气涡轮(RAT)泵840。液压系统布置90不包括电动马达泵选择阀。 [0081] 在上面的示例中，动力传递单元(EMGPTU)100包括固定排量泵220、240和变速液体冷却AC马达260。动力传递单元(EMGPTU)100可以向液压系统320、340中的一个或两个提供动力。两个液压系统320、340具有辅助马达的能力。动力传递单元(EMGPTU)100可以在电气故障的情况下用作发电机。动力传递单元(EMGPTU)100可以作为现有技术的动力传递单元(PTU)700使用，但也可以在任一方向结合动力传递单元的动力和电动马达泵的动力。动力传递单元(EMGPTU)100提供了增强的冗余度和降低的整个系统重量。第三液压系统760的应急液压发电机860由动力传递单元(EMGPTU)100的应急发电机功能进行补充，并且可以潜在地被消除和由动力传递单元(EMGPTU)100的发电机功能取代，只要在双发动机故障的情况下从其它源提供电气备用动力。消除应急液压发电机860可以进一步减轻重量和成本。 [0082] 本发明的各种修改和替代对本领域技术人员而言将变得显而易见而不脱离本发明的范围和精神，并且应理解的是，本发明的范围不应被不适当地局限于在此阐述的示例性实施例。 |
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