叶片螺距致动机构的制作方法

1.本公开涉及诸如用于飞机螺旋桨叶片的叶片螺距致动机构。


背景技术：

2.旋转螺旋桨用于各种机械应用中。例如，许多飞机使用涡轮螺旋桨发动机，其中涡轮用于驱动螺旋桨叶片以产生推进推力。螺旋桨叶片的螺距发生变化以改变发动机功率输出，并且叶片螺距由叶片螺距致动机构控制。在飞机中，叶片螺距需要针对不同飞行条件和飞行阶段进行不同地调整。
3.通常，每个螺旋桨叶片通过耳轴销和轴承组件连接到叶片螺距致动机构，所述耳轴销和轴承组件被配置为对抗由气流施加到叶片的旋转扭矩和由叶片本身的质量分布生成的旋转力。
4.叶片螺距致动机构通常位于叶片绕其安装的螺旋桨毂中。使用液压致动器来调整叶片的螺距以获得所需推力。
5.常规的叶片螺距致动机构具有借助于相应的偏置耳轴销附接到轭的若干个叶片。致动器(诸如液压活塞)被控制来移动轭以改变叶片的螺距。耳轴销在一个端部处被轭接收，并且在另一个端部处附接到它们相应的叶片。当轭由于致动器而轴向移动时，耳轴销以弧形方式旋转以引起螺距改变。因为耳轴销相对于叶片轴线偏置，所以由致动器引起的轭的轴向移动导致叶片绕改变的轴线旋转——即，叶片的螺距改变。
6.us 5,199, 850教导了一种叶片螺距致动机构，其中螺距改变通过滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母组件来实现，所述滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母组件响应于机械差速齿轮装置，所述机械差速齿轮装置向滚珠丝杠导入旋转运动，所述滚珠丝杠进而使滚珠丝杠螺母平移。滚珠丝杠螺母通过轭、耳轴销和连接连杆附接到螺旋桨叶片的根部以用于增大和减小叶片螺距。在us 7, 296,969和us 8, 529, 205中教导了类似的系统。ep 3241743教导了一种叶片螺距致动机构，其中可单独地调整叶片的螺距。
7.所有这些系统涉及从液压致动器活塞和轭的线性运动到耳轴销和叶片的旋转运动的转换。这就需要螺距锁定或顺桨系统，以避免移动由于气流作用在叶片上而反向，尤其是在液压系统中压力损失的情况下。
8.而且，液压系统易于泄漏并且需要另外的密封。液压流体压力的使用还引入固有的响应延迟。
9.近年来，已经存在更多的电动飞机(mea)，其中机械或液压系统由电气系统支撑或替代。
10.需要解决这些问题的叶片螺距致动机构。


技术实现要素：

11.根据一个方面，提供一种叶片螺距致动机构，其包括旋转座圈构件，在所述旋转座圈构件中形成座圈，所述座圈被配置为接收附接到叶片的耳轴销，由此所述座圈限定凸轮
轮廓，使得所述座圈构件的旋转致使接收在所述座圈中的所述耳轴销在其在所述凸轮轮廓上滑动时旋转。
12.根据另一方面，提供一种调整螺旋桨系统中的叶片的螺距的方法，所述方法包括：旋转凸轮，附接到所述叶片的耳轴销绕所述螺旋桨系统的旋转轴线滑动地接收在所述凸轮中，凸轮轮廓诸如在所述凸轮旋转时使所述耳轴销绕其自己的轴线旋转。
13.还教导一种螺旋桨系统。
14.最优选地，所述凸轮轮廓是卵形的，这允许所述系统得以简化。
15.在优选的实施方案中，所述座圈构件由电驱动器驱动。优选地，所述座圈构件安装在所述螺旋桨组件的旋转零件上。
附图说明
16.现将参考附图通过实例描述实施方案。
17.图1是已知叶片螺距致动机构的示意图。
18.图2是根据本公开的叶片螺距致动机构的局部截面图。
19.图3a至图3c示出在螺距调整期间图2的叶片螺距致动机构的部件的不同移动阶段。
20.图4是示出根据本公开的一个实施方案的电动马达的截面图。
21.图5示出用于使螺旋桨的叶片旋转的叶片螺距致动机构。
具体实施方式
22.所描述的实施例仅作为实例。本公开的范围仅由权利要求书限制。
23.首先参考图1，示出常规的叶片螺距致动机构。
24.叶片螺距致动机构包括具有轭2的液压致动器1，并且还包括轴承组件3。从发动机齿轮箱(未示出)延伸的输出轴4连接到螺旋桨毂5。螺旋桨叶片6经由轴承附接到毂，可旋转地链接到轭2的耳轴销7附接到所述轴承。
25.在操作中，包括毂5、叶片和轭的螺旋桨被驱动以绕轴线y旋转，这使叶片6绕轴线y旋转，从而与气流作用。
26.液压机构的操作是已知的并且将不作详细描述，但是简而言之，对液压压力的调整将致使轭2沿轴线y平移。当轭沿轴线y移动时，它致使耳轴销7围绕轴线x旋转，从而改变叶片6的螺距。
27.轴承组件3被配置为传递施加到耳轴销的力，以抵抗叶片在气流/其自己的重量的力下旋转的趋势而作用。
28.现将参考图2至图5描述本公开的叶片螺距致动机构。
29.与常规系统一样，螺旋桨包括绕毂12安装的多个叶片10。每个叶片的内端部14接收在耳轴销18安装到的联接器16中。耳轴销18的旋转致使叶片10旋转或桨距改变。
30.可旋转座圈构件20安装在毂内，并且在该构件中形成座圈22，耳轴销18接收在所述座圈22中。
31.座圈22形成凸轮轮廓，使得当座圈绕轴线y旋转时，耳轴销18沿凸轮滑动，从而致使叶片相对于x轴线改变螺距。
32.图3a至图3c示出耳轴销18以及因此叶片10随着座圈构件凸轮旋转而旋转的方式。
33.座圈构件20与毂螺旋桨轴30一起并且以与其相同速度旋转。如果形成不足扭矩，则可在轴30与座圈构件之间设置齿轮装置40。
34.因此，座圈构件20的旋转移动致使叶片10旋转。
35.在实施方案中，座圈构件的旋转可由液压马达引起。然而，在优选实施方案中，旋转由电动马达引起。
36.用于使座圈构件20旋转的电动马达的优选布置在图4中最佳地可见。电动马达可具有轴向或径向磁通量布置。在实例中示出的电动马达包括定子50和转子60，所述定子50和转子60一起产生引起转子的旋转的通量并且因此驱动座圈构件的旋转。出于安全目的，电动马达可以是双份的。
37.在优选实施方案中，定子50安装在螺旋桨轴30的固定零件上。以此方式，可避免在静止零件与旋转零件之间需要用于电功率传输的装置，例如刷块和滑环。
38.电动马达和螺旋桨的速度相同。当发生外部干扰(诸如阵风)时，螺旋桨速度可增大或减小，电动马达的速度是设定的并且不会改变(例如在巡航阶段)。由于这些不同的旋转速度，毂、叶片和耳轴销运行到座圈中并且修改叶片螺距以重新调整螺旋桨速度。
39.现有液压系统的问题在于如果液压动力失效，则叶片将由于气流和/或叶片的本身重量分布的影响而移动。叶片将自然地处于低螺距位置。为了防止现有系统中的这种情况，需要复杂的轴承顺桨机构。更具体地，为了安全起见，在动力失效的情况下，叶片必须位于顺桨位置中。当前，为此，向叶片增加配重以由于离心载荷而将叶片推动到顺桨位置。利用本公开的设计，由于座圈的形状将确保此功能。在电力发生故障的情况下，马达将充当制动器并且耳轴销将在座圈上滑动以致使叶片成为顺桨。
40.在优选实施方案中，电动马达是无刷马达，具有径向或轴向磁通量并且线圈定子位于螺旋桨轴的非旋转零件上。这允许马达易于装配到组件。
41.本公开的叶片螺距致动机构提供具有更少零部件的轻便、简单的系统。凸轮本身会在功率损耗的情况下使叶片成为顺桨，而无需另外的复杂机构。在巡航和爬升条件下，可容易地调节螺距。通过将马达布置成易于“插入”而使维护得以简化。
42.尽管主要在飞机螺旋桨的上下文中进行了描述，但是本文所述的概念可等同地应用于其他旋转叶片系统。