专利名称：用于控制飞行器涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片设置的简化系统的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种用于控制飞行器涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片螺距的系统。本发明还涉及一种装配有这种控制系统的螺旋桨，以及一种用于操纵所述系统的 方法。本发明适用于优选地用于涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机的任何类型的螺 旋桨、单螺旋桨或反向旋转螺旋桨。
背景技术：
涡轮螺旋桨飞机可装配有与其螺旋桨的每个叶片相关的螺距控制系统，以使这些 叶片的定向与飞行器的速度相适应。该系统被设计为，使得，当未启动控制系统时，将叶片的冲角保持固定，因此，必须 允许阻止由在螺旋桨的旋转过程中施加于所述叶片上的空气动力和离心力产生的扭矩的 作用。更具体地，为了保持其螺距，认为必须沿着其自身轴线将叶片锁定在两个旋转方向 上。为此，系统通常装配有锁定机构，其通常是在两个部分之间具有接触/摩擦的类型，例 如盘式制动器。为了控制叶片的冲角，由此必须执行通过锁定机构的两个部分之间的接触 的终止来释放叶片的冲角的预备步骤。当然，锁定机构的存在使控制系统的设计非常复杂，这在质量、可靠性和体积方面 产生缺点。
发明内容
因此，本发明旨在至少部分地解决关于现有技术的实施方式的上述缺点。为此，本发明首先涉及一种用于控制涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片螺距的系统， 其包括-用于容纳所述叶片的根部的环形部分，该环形部分的旋转旨在确保所述叶片的 冲角的设置，所述环形部分限定第一轨道，其至少具有彼此周向隔开的第一和第二凹口，并 且，每个凹口由圆周方向的第一方向上的第一止挡表面和圆周方向的与所述第一方向相对 的第二方向上的第二止挡表面界定；-第二基本环形的轨道，与第一轨道同心，并定位在与第一轨道相对的地方并定位 在第一轨道外部，第一凹口的所述第二止挡表面和第二凹口的所述第一止挡表面也均朝着 所述第二轨道定向；-用于启动布置于第一和第二轨道之间的环形部分的构件，所述启动件在圆周方 向的第一方向上具有第一止挡表面，并在圆周方向的第二方向上具有第二止挡表面；-设置于第一和第二轨道之间的第一锁定件，容纳于所述第一凹口和启动件的相 对的所述第二止挡表面中；以及-设置于第一和第二轨道之间的第二锁定件，容纳于所述第二凹口和启动件的相对的所述第一止挡表面中；在涡轮轴发动机的操作过程中，所述第一和第二锁定件能够处于-正常偏心位置(position normale d，arc-boutement,正常锁定位置)，在该正 常偏心位置中，所述第一锁定件一方面与第一凹口的第二止挡表面接触，离所述凹口的所 述第一止挡表面一定距离并离启动件的第二止挡表面一定距离，并且另一方面所述第一锁 定件与第二轨道接触，在所述正常偏心位置中，设置于凹口的所述第一止挡表面和所述第 一锁定件之间的第一弹簧导致凹口的所述第二止挡表面在第一锁定件上的第一接触应力， 并产生所述第二轨道在所述第一锁定件上的第一反作用应力，第一接触应力和第一反作用 应力确保第一和第二轨道的第一偏心，使得它们在第一方向上整体旋转，并且，在该正常偏心位置中，所述第二锁定件一方面与第二凹口的第一止挡表面 接触，离所述凹口的所述第二止挡表面一定距离并离启动件的第一止挡表面一定距离，另 一方面所述第二锁定件与第二轨道接触，在所述正常偏心位置中，设置于凹口的所述第二 止挡表面和所述第二锁定件之间的第二弹簧导致凹口的所述第一止挡表面在第二锁定件 上的第二接触应力，并产生所述第二轨道在所述第二锁定件上的第二反作用应力，第二接 触应力和第二反作用应力确保第一和第二轨道的第二偏心，使得它们在所述第二方向上整 体旋转；以及-所述第一方向上的解锁位置，在该位置中，第一锁定件与启动件的第二止挡表面 接触，通过在所述启动件上在所述第一方向上施加第一启动扭矩来确保此解锁位置，第一 启动扭矩的值允许通过启动件的所述第二止挡表面在第一锁定件上施加与第一弹簧的力 相对的第一解锁应力，并足以使得所述第一支承应力为零，从而打破所述第一偏心，第一方 向上的所述解锁位置允许组件在所述第一方向上的启动扭矩下相对于第二轨道的旋转运 动，该组件包括所述第一轨道、所述第一和第二锁定件以及所述启动件；以及-所述第二方向上的解锁位置，在该位置中，第二锁定件与启动件的第一止挡表面 接触，通过在所述启动件上沿所述第二方向施加第二启动扭矩来确保此解锁位置，第二启 动扭矩的值允许通过启动件的所述第一止挡表面在第二锁定件上施加与第二弹簧的力相 对的第二解锁应力，并足以使得所述第二支承应力为零，从而打破所述第二偏心，所述第二 方向上的所述解锁位置允许组件在启动所述第二方向上的扭矩下相对于第二轨道的旋转 运动，该组件包括所述第一轨道、所述第一和第二锁定件以及所述启动件。本发明的特点在于，当对启动件不提供启动扭矩时，其允许叶片的自动锁定，这是 由于由第一和第二轨道以及由占据其正常偏心位置的第一和第二锁定件产生的偏心的原 因。然而，当必须修改叶片的螺距时，在启动件上施加具有适当的值和方向的扭矩，此 扭矩允许通过将锁定件安置在两个解锁位置中的一个中来解锁系统，并允许驱动第一轨道 在期望方向上的旋转，确保叶片的冲角的设置。应注意，同时或几乎同时地导致第一轨道的 解锁和旋转。因此，与在现有技术中遇到的那些螺距控制系统相比，根据本发明的螺距控制系 统具有简化的设计，因为单独且相同的控制允许确保叶片冲角的解锁和移动。因此，不需要 像前面的情况一样提供单独的锁定机构，这在质量、可靠性和体积方面产生优点。最后，根据本发明的系统在与此系统相关的叶片的设置上还具有高精度。
优选地，启动件的所述第一和第二止挡表面还均朝着所述第一轨道定向。由于此 原因，确保叶片的设置的第一轨道的旋转更简单，这是因为大幅减小第二轨道在与启动件 接触的锁定件上的反作用应力，如果没有消除的话。事实上减小对第一轨道的旋转运动的 阻力。优选地，系统包括与所述启动件接合的弹性回复装置，并使得，当所述启动件没有 受到所述第一启动扭矩或所述第二启动扭矩时，可使所述启动件相对于所述第一轨道旋 转，以使所述第一和第二锁定件自动地回到正常偏心位置中。优选地，系统包括控制所述启动件的旋转的启动发动机。因此，此发动机旨在传递 导致锁定件进入其解锁位置中以及导致第一轨道相对于第二轨道旋转的启动扭矩。优选地，所述第一和第二锁定件是辊子。一个替代方式旨在设置所述第一和第二 锁定件是球。在这些情况的每个中，由此提供滚动件，与在现有技术的盘式制动器类型的锁 定机构中遇到的相比，所述滚动件有利地限制摩擦。优选地，所述第一和第二锁定件形成一对锁定件，并且，系统装配有多对彼此周向 隔开的锁定件。这允许确保第一和第二轨道的偏心的应力在圆周方向上的更均勻的分配。 此外，在正常偏心位置中，每个锁定件由此必须支持比在单对解决方案中遇到的压缩应力 的强度更小的压缩应力，这尤其允许改进系统的可靠性。本发明还涉及一种用于飞行器涡轮轴发动机的螺旋桨，其包括与每个叶片相关的 如上所述的螺距控制系统。本发明还涉及一种包括至少一个如上所述的螺旋桨的飞行器涡轮发动机。涡轮发动机优选地包括反响旋转螺旋桨的系统，以之前描述的方式设计这两个螺 旋桨，此涡轮发动机优选地是涡轮螺旋桨发动机，但是替代地能够是涡轮喷气发动机。自然 地，在后一种情况中，螺旋桨系统旨在形成涡轮喷气发动机的风扇。最后，本发明还涉及这样一种方法，其用来控制用于控制涡轮轴发动机中的螺旋 桨叶片螺距的系统。根据本方法，当需要改变冲角时，对所述启动件施加适当的启动扭矩。本发明的其它优点和特征将在下文的非限制性详细描述中出现。
将根据附图进行此描述，其中图1是根据本发明的一个优选实施方式的用于飞行器涡轮轴发动机的螺旋桨部 分的图解纵向半剖视图；图2是图1的螺旋桨叶片的保持环的透视图；图3是用于控制图1的螺旋桨叶片的螺距的系统的详细的横向半剖视图，并且，还 与沿着图4的线III-III剖开的半剖视图相应；图4是沿着图3的线IV-IV剖开的用于控制螺旋桨叶片的螺距的系统的详细视 图，系统的锁定件处于其正常偏心位置；图fe示出了与图4的视图相似的视图，系统的锁定件在第一方向上处于其解锁位 置，在旨在减小冲角的叶片设置过程中采用；图恥示出了与图fe的视图相似的视图，模块的锁定件在第二方向上处于其解锁 位置，在旨在增加冲角的叶片设置过程中采用；
图6是根据本发明的另一优选实施方式的设置系统的一部分的透视图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的一个优选实施方式的涡轮轴发动机的螺旋桨1的一部 分，例如，属于反向旋转螺旋桨的系统。X轴与螺旋桨1的纵向方向相对应，此方向还与旨在包含这种螺旋桨1的涡轮螺旋 桨飞机的纵向方向相对应。Y轴与螺旋桨1的横向方向相对应，Z轴与竖直方向或高度相对 应，这三条轴线彼此正交。螺旋桨1包括定子或壳体2，以平行于X轴的纵向轴线4为中心。此定子2旨在以 已知的方式与涡轮发动机的其它壳体集成。此外，用平行于X轴的箭头10图解地示出了通过螺旋桨1的主要气流方向，此主 要气流方向也用作对下文中使用的术语“上游”和“下游”的参考。为了信息的目的，在反向旋转螺旋桨系统的情况中，两个螺旋桨(仅示出了一个) 旨在围绕轴线4在相对的方向上旋转，两个螺旋桨以轴线4为中心，相对于保持固定的定子 2旋转。螺旋桨1包括以轴线4为中心的驱动轴16，并且该驱动轴旨在由机械传动装置 (未示出)旋转地驱动，例如，由形成行星齿轮传动装置驱动，该行星齿轮传动装置自身由 涡轮发动机的涡轮驱动。在一对反向旋转螺旋桨的情况中，还可用反向旋转涡轮机直接驱 动反向旋转螺旋桨。空心轴16在其下游端固定地支撑转子18，转子18在其外部径向端上，即在其圆周 冠部上，容纳螺旋桨叶片6。更精确地，如图2所示，转子18装配有叶片19的保持环，以轴 线4为中心，并具有多个周向隔开的孔21，每个孔21旨在容纳叶片根部，并且保持环是用于 控制所述叶片的螺距的系统的组成部分。在图1中示出的螺距控制系统沈允许相对于轴线4移动叶片6，螺距控制系统沈 在最小冲角位置和最大冲角位置之间与叶片6连接。通过将叶片6在其自身上(即，围绕 其主轴24)枢转，来实现叶片6在这两个位置之间的运动，主轴M也相当于被叶片根部23 插入的保持环的孔的轴线。当然，螺旋桨的每个叶片6装配有其各自的螺距控制系统沈，优 选地同时操作螺距控制系统，使得每个叶片在任何时候都具有相同的冲角。现在将参考图3和图4描述根据本发明的一个优选实施方式的螺距控制系统26。螺距控制系统首先包括用于容纳叶片根部的环形零件52，以轴线M为中心，并 具有插入保持环19的孔21中的自由旋转的中心部分。此外，在两个零件之间设置轴承 55’ (例如，锥形滚柱轴承)，以便便于沿着轴线M在其之间相对旋转。例如，零件52的中心部分(也叫做枢轴)本身具有容纳叶片根部23的内孔53，沿 着轴线M与其整体旋转。因此，零件52的旋转旨在确保叶片6沿着其轴线M的旋转，并 由此旨在确保所述叶片的冲角的设置。此零件52 (其优选地组成以轴线M为中心的控制系统的内部)限定径向向外定 向的并基本上是环形的第一轨道50。其具有朝着外部径向打开并沿着圆周方向55彼此隔 开的第一和第二凹口 Ma，Mb。第一凹口 5 由圆周方向55的第一方向5 上的第一止挡表面Bl界定，并由所述圆周方向的与第一方向相对的第二方向5 上的第二止挡表面B2界定。在如图4所示 的与轴线M正交的横截面中，表面Bl (优选地是平面的)优选地与局部圆周方向(即，切 线方向)正交。然而，表面B2(优选地也是平面的)也径向地向外定向，其与局部圆周方向 的角度优选地在5°至85°之间，尤其根据所存在的材料的摩擦系数来选择值，以能够产 生将在下文中描述的偏心。两个表面Bi，B2通过凹口底部彼此远离地周向隔开。第二凹口 54b由圆周方向55的第一方向5 上的第一止挡表面B，1限定，并由第 二方向5 上的第二止挡表面B’ 2限定。在如图4所示的与轴线M正交的横截面中，表 面B’ 2 (优选地是平面的)优选地与局部圆周方向正交。然而，表面B’ 1(优选地也是平面 的)也径向地向外定向，其与局部圆周方向的角度优选地在5°至85°之间，这里也根据所 存在的材料的摩擦系数来选择值，以能够产生偏心。两个表面B’ 1，B’ 2通过凹口底部彼此 远离地周向隔开。使表面B2和B’ 1背对背地位于环形零件52的相同的向外径向的伸出部57上， 该伸出部由径向对称平面P通过，该平面P通过轴线对。将凹口 Ma，Mb以及其表面Bi， B2，B’ 1，B’ 2实际上布置在平面P的任一侧上，相对于平面P对称，如图4所示。结果，在 第二方向5 上，连续有表面Bi，凹口底部Ma，表面B2，表面B’ 1，凹口底部Mb，然后是表 面 B' 2。系统沈还包括第二基本环形的轨道56，也具有轴线24，并相对于第一轨道50相 对且向外地布置，在第一轨道和第二轨道之间产生环形空间。将此轨道56(径向地向内定 向)设置在保持环19上，与叶片根部的孔21远离并同心。因此，两个表面B2和B’ 1均由于上述的倾斜而基本上朝着此第二轨道56定向。系统沈还包括环形零件52的启动件60，该启动件布置于第一和第二轨道50，56 之间。此启动件60采用与基本上环形的板61的外径向端集成且也与轴线M集成的凸出 部的形状。其优选地和与其接触的第二轨道56枢轴地连接，板61与启动发动机40的转子 连接，以能够沿着轴线对由启动发动机驱动旋转。为此，应当注意，发动机40具有固定在 螺旋桨1的转子18上的定子。启动件60在第一方向5 上具有第一止挡表面Cl，并在第二方向5 上具有第二 止挡表面C2。在如图4所示的与轴线对正交的横截面中，表面C2(优选地是平面的)也径向地 向内并朝着第一凹口 5 定向，其与局部圆周方向的角度优选地在5°至85°之间。类似 地，表面Cl (优选地是平面的)也径向地向内并朝着第二凹口 54b定向，其与局部圆周方向 的角度优选地在5°至85°之间。在将在下文中说明的图4所示的正常位置中，也将表面Cl和C2相对于平面P背 对背地对称地布置，平面P也对应于凸出部60的对称平面。此外，第一锁定件64a(优选地是辊子的形式)设置于第一和第二轨道之间，容纳 于第一凹口 5 中并与启动件60的第二止挡表面C2相对。以相同的方式，第二锁定件 64b (优选地是辊子的形式)设置于第一和第二轨道之间，容纳于第二凹口 54b中并与启动 件60的第一止挡表面Cl相对。图4示出了具有锁定件64a，64b的控制系统沈，该锁定件64a，64b在涡轮轴发动机的运行过程中处于正常偏心位置。在该位置中，第一锁定件6 —方面与第二止挡表面B2接触，远离第一止挡表面 Bl和凹口底部，另一方面与第二轨道56接触。特别通过设置于第一止挡表面Bl和辊子6 之间的第一弹簧59a来确保此位置。然后，此弹簧59a在辊子6 上施加作用力rl，弹簧 59a趋向于将辊子6 在第二方向5 上移动，直到其与止挡表面B2接触为止。因此，通过 第二止挡表面B2停止辊子6 在此第二方向5 上的旋转，然后，第二止挡表面B2在辊子 64a上施加第一接触应力Fl。此应力Fl在辊子6 上产生第二轨道56的第一反作用应力Rl。因此，第一接触 应力Fl和第一反作用应力Rl共同确保第一和第二轨道的第一偏心，使得它们在第一方向 55a上整体旋转。在这方面，在导致螺旋桨旋转的涡轮轴发动机的运行过程中，在叶片上施 加空气动力，并由于其与叶片的机械连接而在零件52上产生给定方向的扭矩。如果给定方 向与第一方向5 相应，那么零件52将有利地沿着轴线M相对于保持环19保持旋转地固 定，这是因为施加至所述环形零件52的扭矩将通过增加应力Fl和Rl的强度，而仅加强通 过辊子6 获得的偏心。仍在正常偏心位置中，第二锁定件64b —方面与第一止挡表面B’ 1接触，远离第 二止挡表面B’ 2和凹口底部，另一方面与第二轨道56接触。特别通过设置于第二止挡表 面B，2和辊子6 之间的第二弹簧59b来确保此位置。然后，此弹簧59b在辊子64b上施 加作用力r2，弹簧59b趋向于将辊子64b在第一方向5 上移动。通过第一止挡表面B’ 1 停止辊子64b在此第一方向5 上的旋转，然后，第一止挡表面B’ 1在辊子64b上施加第二 接触应力F2。此应力F2在辊子64b上产生第二轨道56的第二反作用应力R2。因此，第二接触 应力F2和第二反作用应力R2共同确保第一和第二轨道的第二偏心，使得它们在第二方向 55b上整体旋转。在这方面，在导致螺旋桨旋转的涡轮轴发动机的运行过程中，如果对零件 52施加的扭矩(由施加在叶片上的空气动力产生)的给定方向与第二方向5 相应，那么 零件52将有利地沿着轴线M相对于保持环19保持旋转地固定，这是因为施加至所述环形 零件52的扭矩将通过增加应力F2和R2的强度，而仅加强通过辊子64b获得的偏心。保持锁定件64a，64b的此正常偏心位置，同时，不启动发动机40，并阻止对叶片冲 角的任何变化。为了改变叶片的冲角，必须操纵系统沈，以使辊子64a，64b在两个方向55a，5 中 的一个或另一个方向上进入所谓的解锁位置。图fe涉及这样一种情况必须朝着叶片的最小冲角位置修改叶片的冲角。在第一方向上的此解锁结构中，使辊子6 与第二止挡表面C2接触。通过在第一 方向5 上在启动件60上(更具体地，经由发动机40在板61上)施加第一启动扭矩C， 来确保此位置，驱动凸出部60与辊子6 接触。此扭矩C具有这样的值，允许通过第二止 挡表面C2在第一辊子6 上施加与第一弹簧的力rl相反的第一解锁应力F’ 1，旨在压缩 第一弹簧，从而优选地使辊子6 与表面Bl接触。通常，解锁应力F’ 1足以使第一支承应 力Fl为零。因此，在辊子6 和止挡表面B2之间没有接触，使得打破第一偏心。可能地， 由于止挡表面C2朝着第一轨道50的倾斜，也打破第二轨道56和辊子6 之间的接触，这 是由于通过止挡表面C2升高该辊子64a的趋势的原因。
这使得反作用应力Rl为零，并确保所述辊子6 在压缩弹簧59a和表面C2之间 的夹紧。在这方面，如上所述，弹簧的压缩可以是这样，使得辊子与止挡表面Bl接触。在不 打破第二轨道56和辊子6 之间的接触的情况中，优选地这样做，使得反作用应力Rl非常 小，允许两个构件之间的滚动和/或滑动。此位置允许将零件52设置为，在第一方向5 上沿着轴线M相对于保持环19的 第二轨道56旋转。其实际上是包括在由扭矩C驱动的所述构件60的作用下，通过止挡表 面Bl上的辊子64a的支承(可能经由弹簧59a)同时旋转地移动的第一轨道50、第一和第 二锁定件64a，64b以及启动件60的组件。此外，应注意，不管施加至环形零件52的扭矩的 方向如何，都可应用此原理，此扭矩从施加于叶片上的空气动力产生。此外，应注意，第二偏心不对枢轴52在第一方向5 上的旋转产生障碍，至少是由 于此旋转趋向于消除第二辊子64b和止挡表面B’ 1之间的接触的事实的原因，使得应力F2 为零，并由此导致打破此第二偏心。然后，通过第二轨道56上的滚动和/或滑动同时保持 在其第二凹口中，辊子64b能够伴随枢轴52的旋转。因此，启动扭矩C同时允许解锁系统沈，并可导致枢轴52相对于转子的保持环19 的第二轨道56的旋转。这产生叶片6的螺距的变化，从其最大冲角位置变化至其最小冲角位置。一旦使发动机40停止，使控制系统沈自动地回到其这样的结构中，该结构经由与 启动件60接合的弹性回复装置，例如弹簧(未示出)，确保辊子64a，64b的正常锁定位置。 此弹簧实际上允许相对于第一轨道50使所述启动件60旋转，以打破辊子6 和表面C2之 间的接触。同时，弹簧59a将辊子6 推回到止挡表面B2上，再次确保第一偏心。以相同 的方式，弹簧59b将辊子64b推回到止挡表面B’ 1上，再次确保第二偏心。因此，当使发动机40停止时，枢轴52保持其相对于第二轨道的角位置，其确保叶 片的高螺距精度。图恥涉及这样一种情况必须朝着叶片的最大冲角位置修改叶片的冲角。在第二方向5 上的此解锁结构中，使辊子64b与第一止挡表面Cl接触。通过在 第二方向5 上在启动件60上(更具体地，经由发动机40在板61上)施加第二启动扭矩 C’，来确保此位置，驱动凸出部60与辊子64b接触。此扭矩C’具有这样的值，允许通过第 一止挡表面Cl在第二辊子64b上施加与第二弹簧的力r2相反的第二解锁应力F’ 2，旨在 压缩第二弹簧，从而优选地使辊子64b与表面B’ 2接触。通常，解锁应力F’ 2足以使第二 支承应力F2为零。因此，在辊子64b和止挡表面B’ 1之间没有接触，使得打破第二偏心。可能地，由于止挡表面Cl朝着第一轨道50的倾斜，也可打破第二轨道56和辊子 64b之间的接触，这是由于通过止挡表面Cl升高该辊子64b的趋势的原因。这使得反作用应力R2为零，并确保所述辊子64b在压缩弹簧59b和表面Cl之间 的夹紧。在这方面，如上所述，弹簧的压缩可以是这样，使得辊子64b与止挡表面B’2接触。 在不打破第二轨道56和辊子64b之间的接触的情况中，优选地这样做，使得反作用应力R2 非常小，允许两个构件之间的滚动和/或滑动。此位置允许将零件52设置为，在第二方向5 上沿着轴线M相对于保持环19的 第二轨道56旋转。其实际上是包括在由扭矩C’驱动的所述构件60的作用下，通过止挡表 面B’ 2上的辊子64b的支承(可能经由弹簧59b)同时旋转地移动的第一轨道50、第一和第二锁定件64a，64b以及启动件60的组件。同样，应注意，不管施加至环形零件52的扭矩 的方向如何，都可应用此原理，此扭矩从施加于叶片上的空气动力产生。此外，应注意，第一偏心不对枢轴52在第二方向5 上的旋转产生障碍，至少是由 于此旋转趋向于消除第一辊子6 和止挡表面B2之间的接触的事实的原因，使得应力Fl 为零，并由此导致打破此第一偏心。然后，通过第二轨道56上的滚动和/或滑动同时保持 在其第一凹口中，辊子6 能够伴随枢轴52的旋转。因此，启动扭矩C’同时允许解锁系统沈，并可导致枢轴52相对于转子的保持环 19的第二轨道56的旋转。这产生叶片6的螺距的变化，从其最小冲角位置变化至其最大冲 角位置。一旦使发动机40停止，使控制系统沈自动地回到其这样的结构中，该结构经由与 启动件60接合的弹性回复装置以及如上所述经由弹簧59a，59b确保辊子64a，64b的正常 锁定位置。根据本发明的一个优选实施方式，提供几对锁定件64a，64b，其围绕轴线M彼此 远离地周向隔开，如图6所示。优选地，对于每对锁定件，将这些锁定件64a，64b与布置于 如之前的优选实施方式所述的两个锁定件64a，64b之间的启动件60交替地布置。此外，这 些启动件60(每个是凸出部的形式)与由启动发动机(未在图6中示出)驱动的板61集 成。此结构允许确保第一和第二轨道的偏心的应力在圆周方向上的更均勻的整体分布。此外，应注意，虽然锁定件64a，64b优选地是辊子，并且与其配合的止挡表面Cl， C2优选地是基本上平面的表面，但是，一个替代实施方式可这样组成假设锁定件64a，64b 是球，并且，表面Cl，C2是基本上球形的表面。当然，本领域的技术人员可对仅通过非限制性实例描述的上述发明进行各种修改。
权利要求
1. 一种用于控制飞行器涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片(6)的螺距的简化系统( )，包括-用于容纳所述叶片的根部的环形部分(52)，所述环形部分的旋转旨在确保所述叶片 的冲角的设置，所述环形部分限定第一轨道(50)，所述第一轨道至少具有彼此周向隔开的 第一和第二凹口(5 ，54b)，并且，每个凹口由圆周方向(55)的第一方向(55a)上的第一 止挡表面(B1，B’1)和圆周方向的与所述第一方向相对的第二方向上的第二止挡表面(B2， B’ 2)界定；-第二基本环形的轨道(56)，与所述第一轨道同心并定位在与所述第一轨道相对的地 方并定位在所述第一轨道的外部，所述第一凹口的所述第二止挡表面(B》和第二凹口的 所述第一止挡表面(B’ 1)也均朝着所述第二轨道定向；-用于启动布置于所述第一和第二轨道(50，56)之间的环形部分(52)的构件(60)，所 述启动件在圆周方向的所述第一方向上具有第一止挡表面(Cl)，并在圆周方向的所述第二 方向上具有第二止挡表面(C2)；-设置于所述第一和第二轨道之间的第一锁定件(6 ),容纳于所述第一凹口(Ma)和 所述启动件(60)的相对的所述第二止挡表面中；以及-设置于所述第一和第二轨道之间的第二锁定件(64b)，容纳于所述第二凹口(Mb)和 所述启动件(60)的相对的所述第一止挡表面中；在涡轮轴发动机的操作过程中，所述第一和第二锁定件(6 ，64b)能够处于 -正常偏心位置，在该正常偏心位置中，所述第一锁定件(64a) —方面与第一凹口的第 二止挡表面(B2)接触，离所述凹口的所述第一止挡表面(Bi) —定距离并离所述启动件的 第二止挡表面(以)一定距离，并且另一方面所述第一锁定件与第二轨道接触，在所述正常 偏心位置中，设置于所述凹口的所述第一止挡表面(Bi)和所述第一锁定件(64a)之间的第 一弹簧(59a)导致所述凹口的所述第二止挡表面(B》在第一锁定件(64a)上的第一接触 应力(Fl)，并产生所述第二轨道(56)在所述第一锁定件(64a)上的第一反作用应力(Rl)， 所述第一接触应力(Fl)和第一反作用应力(Rl)确保所述第一和第二轨道的第一偏心，使 得它们在第一方向上整体旋转，并且，在该正常偏心位置中，所述第二锁定件(64b) —方面与所述第二凹口的第一止 挡表面(B’ 1)接触，离所述凹口的所述第二止挡表面(B’ 2) —定距离并离所述启动件的第 一止挡表面(Cl) 一定距离，并且另一方面所述第二锁定件与所述第二轨道接触，在所述正 常偏心位置中，设置于所述凹口的所述第二止挡表面(B’ 2)和所述第二锁定件(64b)之间 的第二弹簧(59b)导致所述凹口的所述第一止挡表面在第二锁定件(64b)上的第二接触应 力(F2)，并产生所述第二轨道(56)在所述第二锁定件(64b)上的第二反作用应力(R2)，所 述第二接触应力(^)和第二反作用应力(似)确保所述第一和第二轨道的第二偏心，使得 它们在所述第二方向上整体旋转；以及-所述第一方向65a)上的解锁位置，在该位置中，所述第一锁定件(64a)与所述启动 件(60)的第二止挡表面(以)接触，通过在所述启动件(60)上沿所述第一方向施加第一启 动扭矩(C)来确保此解锁位置，所述第一启动扭矩(C)的值使得可以通过所述启动件的所 述第二止挡表面(以)在所述第一锁定件(64a)上施加与第一弹簧的力相对的第一解锁应 力(F’ 1)，并足以使得所述第一支承应力(Fl)为零，从而打破所述第一偏心，所述第一方向上的解锁位置允许组件在所述第一方向上的启动扭矩(C)下相对于第二轨道的旋转运动， 该组件包括所述第一轨道(50)、所述第一和第二锁定件(6 ，64b)以及所述启动件(60)； 以及-所述第二方向65b)上的解锁位置，在该位置中，所述第二锁定件(64b)与所述启动 件(60)的第一止挡表面(Cl)接触，通过在所述启动件(60)上沿所述第二方向施加第二启 动扭矩(C’ )来确保此解锁位置，所述第二启动扭矩(C’ )的值使得可以通过所述启动件 的所述第一止挡表面在所述第二锁定件(64b)上施加与第二弹簧的力相对的第二解锁应 力(F’2)，并足以使得所述第二支承应力(^)为零，从而打破所述第二偏心，所述第二方向 上的解锁位置允许组件在启动所述第二方向上的扭矩(C’ )下相对于所述第二轨道的旋转 运动，该组件包括所述第一轨道(50)、所述第一和第二锁定件(6 ，64b)以及所述启动件 (60)。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述启动件(60)的所述第一和第二 止挡表面(C1，U)也均朝着所述第一轨道(50)定向。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括与所述启动件 接合的弹性回复装置，并使得，当所述启动件没有受到所述第一启动扭矩(C)或所述第二 启动扭矩(C’ )时，所述启动件(60)能够相对于所述第一轨道(50)旋转，以便使所述第一 和第二锁定件(6 ，64b)自动地回到正常偏心位置中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制 所述启动件(60)的旋转的启动发动机00)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二锁定件 (64a，64b)是辊子。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二锁定件 (64a, 64b)是球。
7.根据上述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二锁定件 (64a,64b)形成一对锁定件，并且，所述系统装配有多对彼此周向隔开的锁定件。
8.一种用于飞行器涡轮轴发动机的螺旋桨(1)，包括与其每个叶片(6)连接的根据上 述权利要求中任一项所述的螺距控制系统06)。
9.一种飞行器涡轮发动机，包括至少一个根据权利要求8所述的螺旋桨(1)。
10.一种用来操纵用于控制根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮轴发动机螺旋桨 叶片的螺距的系统的方法，其特征在于，当必须设置冲角时，对所述启动件施加适当的启动 扭矩(C，C’ )。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制涡轮轴发动机的螺旋桨叶片的设置的系统(26)，包括两个自动锁定件(64a，64b)，使得根据其受控位置来锁定叶片根部支撑部(52)在两个旋转方向(55a，55b)上的旋转，或允许此叶片根部支撑部在这两个方向的任一方向上的旋转。
文档编号F04D29/32GK102046924SQ200980119053
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年5月29日
发明者弗朗索瓦·加莱 申请人:斯奈克玛公司
技术领域：
本发明通常涉及一种用于控制飞行器涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片螺距的系统。本发明还涉及一种装配有这种控制系统的螺旋桨，以及一种用于操纵所述系统的 方法。本发明适用于优选地用于涡轮喷气发动机或涡轮螺旋桨发动机的任何类型的螺 旋桨、单螺旋桨或反向旋转螺旋桨。
背景技术：
涡轮螺旋桨飞机可装配有与其螺旋桨的每个叶片相关的螺距控制系统，以使这些 叶片的定向与飞行器的速度相适应。该系统被设计为，使得，当未启动控制系统时，将叶片的冲角保持固定，因此，必须 允许阻止由在螺旋桨的旋转过程中施加于所述叶片上的空气动力和离心力产生的扭矩的 作用。更具体地，为了保持其螺距，认为必须沿着其自身轴线将叶片锁定在两个旋转方向 上。为此，系统通常装配有锁定机构，其通常是在两个部分之间具有接触/摩擦的类型，例 如盘式制动器。为了控制叶片的冲角，由此必须执行通过锁定机构的两个部分之间的接触 的终止来释放叶片的冲角的预备步骤。当然，锁定机构的存在使控制系统的设计非常复杂，这在质量、可靠性和体积方面 产生缺点。
发明内容
因此，本发明旨在至少部分地解决关于现有技术的实施方式的上述缺点。为此，本发明首先涉及一种用于控制涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片螺距的系统， 其包括-用于容纳所述叶片的根部的环形部分，该环形部分的旋转旨在确保所述叶片的 冲角的设置，所述环形部分限定第一轨道，其至少具有彼此周向隔开的第一和第二凹口，并 且，每个凹口由圆周方向的第一方向上的第一止挡表面和圆周方向的与所述第一方向相对 的第二方向上的第二止挡表面界定；-第二基本环形的轨道，与第一轨道同心，并定位在与第一轨道相对的地方并定位 在第一轨道外部，第一凹口的所述第二止挡表面和第二凹口的所述第一止挡表面也均朝着 所述第二轨道定向；-用于启动布置于第一和第二轨道之间的环形部分的构件，所述启动件在圆周方 向的第一方向上具有第一止挡表面，并在圆周方向的第二方向上具有第二止挡表面；-设置于第一和第二轨道之间的第一锁定件，容纳于所述第一凹口和启动件的相 对的所述第二止挡表面中；以及-设置于第一和第二轨道之间的第二锁定件，容纳于所述第二凹口和启动件的相对的所述第一止挡表面中；在涡轮轴发动机的操作过程中，所述第一和第二锁定件能够处于-正常偏心位置(position normale d，arc-boutement,正常锁定位置)，在该正 常偏心位置中，所述第一锁定件一方面与第一凹口的第二止挡表面接触，离所述凹口的所 述第一止挡表面一定距离并离启动件的第二止挡表面一定距离，并且另一方面所述第一锁 定件与第二轨道接触，在所述正常偏心位置中，设置于凹口的所述第一止挡表面和所述第 一锁定件之间的第一弹簧导致凹口的所述第二止挡表面在第一锁定件上的第一接触应力， 并产生所述第二轨道在所述第一锁定件上的第一反作用应力，第一接触应力和第一反作用 应力确保第一和第二轨道的第一偏心，使得它们在第一方向上整体旋转，并且，在该正常偏心位置中，所述第二锁定件一方面与第二凹口的第一止挡表面 接触，离所述凹口的所述第二止挡表面一定距离并离启动件的第一止挡表面一定距离，另 一方面所述第二锁定件与第二轨道接触，在所述正常偏心位置中，设置于凹口的所述第二 止挡表面和所述第二锁定件之间的第二弹簧导致凹口的所述第一止挡表面在第二锁定件 上的第二接触应力，并产生所述第二轨道在所述第二锁定件上的第二反作用应力，第二接 触应力和第二反作用应力确保第一和第二轨道的第二偏心，使得它们在所述第二方向上整 体旋转；以及-所述第一方向上的解锁位置，在该位置中，第一锁定件与启动件的第二止挡表面 接触，通过在所述启动件上在所述第一方向上施加第一启动扭矩来确保此解锁位置，第一 启动扭矩的值允许通过启动件的所述第二止挡表面在第一锁定件上施加与第一弹簧的力 相对的第一解锁应力，并足以使得所述第一支承应力为零，从而打破所述第一偏心，第一方 向上的所述解锁位置允许组件在所述第一方向上的启动扭矩下相对于第二轨道的旋转运 动，该组件包括所述第一轨道、所述第一和第二锁定件以及所述启动件；以及-所述第二方向上的解锁位置，在该位置中，第二锁定件与启动件的第一止挡表面 接触，通过在所述启动件上沿所述第二方向施加第二启动扭矩来确保此解锁位置，第二启 动扭矩的值允许通过启动件的所述第一止挡表面在第二锁定件上施加与第二弹簧的力相 对的第二解锁应力，并足以使得所述第二支承应力为零，从而打破所述第二偏心，所述第二 方向上的所述解锁位置允许组件在启动所述第二方向上的扭矩下相对于第二轨道的旋转 运动，该组件包括所述第一轨道、所述第一和第二锁定件以及所述启动件。本发明的特点在于，当对启动件不提供启动扭矩时，其允许叶片的自动锁定，这是 由于由第一和第二轨道以及由占据其正常偏心位置的第一和第二锁定件产生的偏心的原 因。然而，当必须修改叶片的螺距时，在启动件上施加具有适当的值和方向的扭矩，此 扭矩允许通过将锁定件安置在两个解锁位置中的一个中来解锁系统，并允许驱动第一轨道 在期望方向上的旋转，确保叶片的冲角的设置。应注意，同时或几乎同时地导致第一轨道的 解锁和旋转。因此，与在现有技术中遇到的那些螺距控制系统相比，根据本发明的螺距控制系 统具有简化的设计，因为单独且相同的控制允许确保叶片冲角的解锁和移动。因此，不需要 像前面的情况一样提供单独的锁定机构，这在质量、可靠性和体积方面产生优点。最后，根据本发明的系统在与此系统相关的叶片的设置上还具有高精度。
优选地，启动件的所述第一和第二止挡表面还均朝着所述第一轨道定向。由于此 原因，确保叶片的设置的第一轨道的旋转更简单，这是因为大幅减小第二轨道在与启动件 接触的锁定件上的反作用应力，如果没有消除的话。事实上减小对第一轨道的旋转运动的 阻力。优选地，系统包括与所述启动件接合的弹性回复装置，并使得，当所述启动件没有 受到所述第一启动扭矩或所述第二启动扭矩时，可使所述启动件相对于所述第一轨道旋 转，以使所述第一和第二锁定件自动地回到正常偏心位置中。优选地，系统包括控制所述启动件的旋转的启动发动机。因此，此发动机旨在传递 导致锁定件进入其解锁位置中以及导致第一轨道相对于第二轨道旋转的启动扭矩。优选地，所述第一和第二锁定件是辊子。一个替代方式旨在设置所述第一和第二 锁定件是球。在这些情况的每个中，由此提供滚动件，与在现有技术的盘式制动器类型的锁 定机构中遇到的相比，所述滚动件有利地限制摩擦。优选地，所述第一和第二锁定件形成一对锁定件，并且，系统装配有多对彼此周向 隔开的锁定件。这允许确保第一和第二轨道的偏心的应力在圆周方向上的更均勻的分配。 此外，在正常偏心位置中，每个锁定件由此必须支持比在单对解决方案中遇到的压缩应力 的强度更小的压缩应力，这尤其允许改进系统的可靠性。本发明还涉及一种用于飞行器涡轮轴发动机的螺旋桨，其包括与每个叶片相关的 如上所述的螺距控制系统。本发明还涉及一种包括至少一个如上所述的螺旋桨的飞行器涡轮发动机。涡轮发动机优选地包括反响旋转螺旋桨的系统，以之前描述的方式设计这两个螺 旋桨，此涡轮发动机优选地是涡轮螺旋桨发动机，但是替代地能够是涡轮喷气发动机。自然 地，在后一种情况中，螺旋桨系统旨在形成涡轮喷气发动机的风扇。最后，本发明还涉及这样一种方法，其用来控制用于控制涡轮轴发动机中的螺旋 桨叶片螺距的系统。根据本方法，当需要改变冲角时，对所述启动件施加适当的启动扭矩。本发明的其它优点和特征将在下文的非限制性详细描述中出现。
将根据附图进行此描述，其中图1是根据本发明的一个优选实施方式的用于飞行器涡轮轴发动机的螺旋桨部 分的图解纵向半剖视图；图2是图1的螺旋桨叶片的保持环的透视图；图3是用于控制图1的螺旋桨叶片的螺距的系统的详细的横向半剖视图，并且，还 与沿着图4的线III-III剖开的半剖视图相应；图4是沿着图3的线IV-IV剖开的用于控制螺旋桨叶片的螺距的系统的详细视 图，系统的锁定件处于其正常偏心位置；图fe示出了与图4的视图相似的视图，系统的锁定件在第一方向上处于其解锁位 置，在旨在减小冲角的叶片设置过程中采用；图恥示出了与图fe的视图相似的视图，模块的锁定件在第二方向上处于其解锁 位置，在旨在增加冲角的叶片设置过程中采用；
图6是根据本发明的另一优选实施方式的设置系统的一部分的透视图。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的一个优选实施方式的涡轮轴发动机的螺旋桨1的一部 分，例如，属于反向旋转螺旋桨的系统。X轴与螺旋桨1的纵向方向相对应，此方向还与旨在包含这种螺旋桨1的涡轮螺旋 桨飞机的纵向方向相对应。Y轴与螺旋桨1的横向方向相对应，Z轴与竖直方向或高度相对 应，这三条轴线彼此正交。螺旋桨1包括定子或壳体2，以平行于X轴的纵向轴线4为中心。此定子2旨在以 已知的方式与涡轮发动机的其它壳体集成。此外，用平行于X轴的箭头10图解地示出了通过螺旋桨1的主要气流方向，此主 要气流方向也用作对下文中使用的术语“上游”和“下游”的参考。为了信息的目的，在反向旋转螺旋桨系统的情况中，两个螺旋桨(仅示出了一个) 旨在围绕轴线4在相对的方向上旋转，两个螺旋桨以轴线4为中心，相对于保持固定的定子 2旋转。螺旋桨1包括以轴线4为中心的驱动轴16，并且该驱动轴旨在由机械传动装置 (未示出)旋转地驱动，例如，由形成行星齿轮传动装置驱动，该行星齿轮传动装置自身由 涡轮发动机的涡轮驱动。在一对反向旋转螺旋桨的情况中，还可用反向旋转涡轮机直接驱 动反向旋转螺旋桨。空心轴16在其下游端固定地支撑转子18，转子18在其外部径向端上，即在其圆周 冠部上，容纳螺旋桨叶片6。更精确地，如图2所示，转子18装配有叶片19的保持环，以轴 线4为中心，并具有多个周向隔开的孔21，每个孔21旨在容纳叶片根部，并且保持环是用于 控制所述叶片的螺距的系统的组成部分。在图1中示出的螺距控制系统沈允许相对于轴线4移动叶片6，螺距控制系统沈 在最小冲角位置和最大冲角位置之间与叶片6连接。通过将叶片6在其自身上(即，围绕 其主轴24)枢转，来实现叶片6在这两个位置之间的运动，主轴M也相当于被叶片根部23 插入的保持环的孔的轴线。当然，螺旋桨的每个叶片6装配有其各自的螺距控制系统沈，优 选地同时操作螺距控制系统，使得每个叶片在任何时候都具有相同的冲角。现在将参考图3和图4描述根据本发明的一个优选实施方式的螺距控制系统26。螺距控制系统首先包括用于容纳叶片根部的环形零件52，以轴线M为中心，并 具有插入保持环19的孔21中的自由旋转的中心部分。此外，在两个零件之间设置轴承 55’ (例如，锥形滚柱轴承)，以便便于沿着轴线M在其之间相对旋转。例如，零件52的中心部分(也叫做枢轴)本身具有容纳叶片根部23的内孔53，沿 着轴线M与其整体旋转。因此，零件52的旋转旨在确保叶片6沿着其轴线M的旋转，并 由此旨在确保所述叶片的冲角的设置。此零件52 (其优选地组成以轴线M为中心的控制系统的内部)限定径向向外定 向的并基本上是环形的第一轨道50。其具有朝着外部径向打开并沿着圆周方向55彼此隔 开的第一和第二凹口 Ma，Mb。第一凹口 5 由圆周方向55的第一方向5 上的第一止挡表面Bl界定，并由所述圆周方向的与第一方向相对的第二方向5 上的第二止挡表面B2界定。在如图4所示 的与轴线M正交的横截面中，表面Bl (优选地是平面的)优选地与局部圆周方向(即，切 线方向)正交。然而，表面B2(优选地也是平面的)也径向地向外定向，其与局部圆周方向 的角度优选地在5°至85°之间，尤其根据所存在的材料的摩擦系数来选择值，以能够产 生将在下文中描述的偏心。两个表面Bi，B2通过凹口底部彼此远离地周向隔开。第二凹口 54b由圆周方向55的第一方向5 上的第一止挡表面B，1限定，并由第 二方向5 上的第二止挡表面B’ 2限定。在如图4所示的与轴线M正交的横截面中，表 面B’ 2 (优选地是平面的)优选地与局部圆周方向正交。然而，表面B’ 1(优选地也是平面 的)也径向地向外定向，其与局部圆周方向的角度优选地在5°至85°之间，这里也根据所 存在的材料的摩擦系数来选择值，以能够产生偏心。两个表面B’ 1，B’ 2通过凹口底部彼此 远离地周向隔开。使表面B2和B’ 1背对背地位于环形零件52的相同的向外径向的伸出部57上， 该伸出部由径向对称平面P通过，该平面P通过轴线对。将凹口 Ma，Mb以及其表面Bi， B2，B’ 1，B’ 2实际上布置在平面P的任一侧上，相对于平面P对称，如图4所示。结果，在 第二方向5 上，连续有表面Bi，凹口底部Ma，表面B2，表面B’ 1，凹口底部Mb，然后是表 面 B' 2。系统沈还包括第二基本环形的轨道56，也具有轴线24，并相对于第一轨道50相 对且向外地布置，在第一轨道和第二轨道之间产生环形空间。将此轨道56(径向地向内定 向)设置在保持环19上，与叶片根部的孔21远离并同心。因此，两个表面B2和B’ 1均由于上述的倾斜而基本上朝着此第二轨道56定向。系统沈还包括环形零件52的启动件60，该启动件布置于第一和第二轨道50，56 之间。此启动件60采用与基本上环形的板61的外径向端集成且也与轴线M集成的凸出 部的形状。其优选地和与其接触的第二轨道56枢轴地连接，板61与启动发动机40的转子 连接，以能够沿着轴线对由启动发动机驱动旋转。为此，应当注意，发动机40具有固定在 螺旋桨1的转子18上的定子。启动件60在第一方向5 上具有第一止挡表面Cl，并在第二方向5 上具有第二 止挡表面C2。在如图4所示的与轴线对正交的横截面中，表面C2(优选地是平面的)也径向地 向内并朝着第一凹口 5 定向，其与局部圆周方向的角度优选地在5°至85°之间。类似 地，表面Cl (优选地是平面的)也径向地向内并朝着第二凹口 54b定向，其与局部圆周方向 的角度优选地在5°至85°之间。在将在下文中说明的图4所示的正常位置中，也将表面Cl和C2相对于平面P背 对背地对称地布置，平面P也对应于凸出部60的对称平面。此外，第一锁定件64a(优选地是辊子的形式)设置于第一和第二轨道之间，容纳 于第一凹口 5 中并与启动件60的第二止挡表面C2相对。以相同的方式，第二锁定件 64b (优选地是辊子的形式)设置于第一和第二轨道之间，容纳于第二凹口 54b中并与启动 件60的第一止挡表面Cl相对。图4示出了具有锁定件64a，64b的控制系统沈，该锁定件64a，64b在涡轮轴发动机的运行过程中处于正常偏心位置。在该位置中，第一锁定件6 —方面与第二止挡表面B2接触，远离第一止挡表面 Bl和凹口底部，另一方面与第二轨道56接触。特别通过设置于第一止挡表面Bl和辊子6 之间的第一弹簧59a来确保此位置。然后，此弹簧59a在辊子6 上施加作用力rl，弹簧 59a趋向于将辊子6 在第二方向5 上移动，直到其与止挡表面B2接触为止。因此，通过 第二止挡表面B2停止辊子6 在此第二方向5 上的旋转，然后，第二止挡表面B2在辊子 64a上施加第一接触应力Fl。此应力Fl在辊子6 上产生第二轨道56的第一反作用应力Rl。因此，第一接触 应力Fl和第一反作用应力Rl共同确保第一和第二轨道的第一偏心，使得它们在第一方向 55a上整体旋转。在这方面，在导致螺旋桨旋转的涡轮轴发动机的运行过程中，在叶片上施 加空气动力，并由于其与叶片的机械连接而在零件52上产生给定方向的扭矩。如果给定方 向与第一方向5 相应，那么零件52将有利地沿着轴线M相对于保持环19保持旋转地固 定，这是因为施加至所述环形零件52的扭矩将通过增加应力Fl和Rl的强度，而仅加强通 过辊子6 获得的偏心。仍在正常偏心位置中，第二锁定件64b —方面与第一止挡表面B’ 1接触，远离第 二止挡表面B’ 2和凹口底部，另一方面与第二轨道56接触。特别通过设置于第二止挡表 面B，2和辊子6 之间的第二弹簧59b来确保此位置。然后，此弹簧59b在辊子64b上施 加作用力r2，弹簧59b趋向于将辊子64b在第一方向5 上移动。通过第一止挡表面B’ 1 停止辊子64b在此第一方向5 上的旋转，然后，第一止挡表面B’ 1在辊子64b上施加第二 接触应力F2。此应力F2在辊子64b上产生第二轨道56的第二反作用应力R2。因此，第二接触 应力F2和第二反作用应力R2共同确保第一和第二轨道的第二偏心，使得它们在第二方向 55b上整体旋转。在这方面，在导致螺旋桨旋转的涡轮轴发动机的运行过程中，如果对零件 52施加的扭矩(由施加在叶片上的空气动力产生)的给定方向与第二方向5 相应，那么 零件52将有利地沿着轴线M相对于保持环19保持旋转地固定，这是因为施加至所述环形 零件52的扭矩将通过增加应力F2和R2的强度，而仅加强通过辊子64b获得的偏心。保持锁定件64a，64b的此正常偏心位置，同时，不启动发动机40，并阻止对叶片冲 角的任何变化。为了改变叶片的冲角，必须操纵系统沈，以使辊子64a，64b在两个方向55a，5 中 的一个或另一个方向上进入所谓的解锁位置。图fe涉及这样一种情况必须朝着叶片的最小冲角位置修改叶片的冲角。在第一方向上的此解锁结构中，使辊子6 与第二止挡表面C2接触。通过在第一 方向5 上在启动件60上(更具体地，经由发动机40在板61上)施加第一启动扭矩C， 来确保此位置，驱动凸出部60与辊子6 接触。此扭矩C具有这样的值，允许通过第二止 挡表面C2在第一辊子6 上施加与第一弹簧的力rl相反的第一解锁应力F’ 1，旨在压缩 第一弹簧，从而优选地使辊子6 与表面Bl接触。通常，解锁应力F’ 1足以使第一支承应 力Fl为零。因此，在辊子6 和止挡表面B2之间没有接触，使得打破第一偏心。可能地， 由于止挡表面C2朝着第一轨道50的倾斜，也打破第二轨道56和辊子6 之间的接触，这 是由于通过止挡表面C2升高该辊子64a的趋势的原因。
这使得反作用应力Rl为零，并确保所述辊子6 在压缩弹簧59a和表面C2之间 的夹紧。在这方面，如上所述，弹簧的压缩可以是这样，使得辊子与止挡表面Bl接触。在不 打破第二轨道56和辊子6 之间的接触的情况中，优选地这样做，使得反作用应力Rl非常 小，允许两个构件之间的滚动和/或滑动。此位置允许将零件52设置为，在第一方向5 上沿着轴线M相对于保持环19的 第二轨道56旋转。其实际上是包括在由扭矩C驱动的所述构件60的作用下，通过止挡表 面Bl上的辊子64a的支承(可能经由弹簧59a)同时旋转地移动的第一轨道50、第一和第 二锁定件64a，64b以及启动件60的组件。此外，应注意，不管施加至环形零件52的扭矩的 方向如何，都可应用此原理，此扭矩从施加于叶片上的空气动力产生。此外，应注意，第二偏心不对枢轴52在第一方向5 上的旋转产生障碍，至少是由 于此旋转趋向于消除第二辊子64b和止挡表面B’ 1之间的接触的事实的原因，使得应力F2 为零，并由此导致打破此第二偏心。然后，通过第二轨道56上的滚动和/或滑动同时保持 在其第二凹口中，辊子64b能够伴随枢轴52的旋转。因此，启动扭矩C同时允许解锁系统沈，并可导致枢轴52相对于转子的保持环19 的第二轨道56的旋转。这产生叶片6的螺距的变化，从其最大冲角位置变化至其最小冲角位置。一旦使发动机40停止，使控制系统沈自动地回到其这样的结构中，该结构经由与 启动件60接合的弹性回复装置，例如弹簧(未示出)，确保辊子64a，64b的正常锁定位置。 此弹簧实际上允许相对于第一轨道50使所述启动件60旋转，以打破辊子6 和表面C2之 间的接触。同时，弹簧59a将辊子6 推回到止挡表面B2上，再次确保第一偏心。以相同 的方式，弹簧59b将辊子64b推回到止挡表面B’ 1上，再次确保第二偏心。因此，当使发动机40停止时，枢轴52保持其相对于第二轨道的角位置，其确保叶 片的高螺距精度。图恥涉及这样一种情况必须朝着叶片的最大冲角位置修改叶片的冲角。在第二方向5 上的此解锁结构中，使辊子64b与第一止挡表面Cl接触。通过在 第二方向5 上在启动件60上(更具体地，经由发动机40在板61上)施加第二启动扭矩 C’，来确保此位置，驱动凸出部60与辊子64b接触。此扭矩C’具有这样的值，允许通过第 一止挡表面Cl在第二辊子64b上施加与第二弹簧的力r2相反的第二解锁应力F’ 2，旨在 压缩第二弹簧，从而优选地使辊子64b与表面B’ 2接触。通常，解锁应力F’ 2足以使第二 支承应力F2为零。因此，在辊子64b和止挡表面B’ 1之间没有接触，使得打破第二偏心。可能地，由于止挡表面Cl朝着第一轨道50的倾斜，也可打破第二轨道56和辊子 64b之间的接触，这是由于通过止挡表面Cl升高该辊子64b的趋势的原因。这使得反作用应力R2为零，并确保所述辊子64b在压缩弹簧59b和表面Cl之间 的夹紧。在这方面，如上所述，弹簧的压缩可以是这样，使得辊子64b与止挡表面B’2接触。 在不打破第二轨道56和辊子64b之间的接触的情况中，优选地这样做，使得反作用应力R2 非常小，允许两个构件之间的滚动和/或滑动。此位置允许将零件52设置为，在第二方向5 上沿着轴线M相对于保持环19的 第二轨道56旋转。其实际上是包括在由扭矩C’驱动的所述构件60的作用下，通过止挡表 面B’ 2上的辊子64b的支承(可能经由弹簧59b)同时旋转地移动的第一轨道50、第一和第二锁定件64a，64b以及启动件60的组件。同样，应注意，不管施加至环形零件52的扭矩 的方向如何，都可应用此原理，此扭矩从施加于叶片上的空气动力产生。此外，应注意，第一偏心不对枢轴52在第二方向5 上的旋转产生障碍，至少是由 于此旋转趋向于消除第一辊子6 和止挡表面B2之间的接触的事实的原因，使得应力Fl 为零，并由此导致打破此第一偏心。然后，通过第二轨道56上的滚动和/或滑动同时保持 在其第一凹口中，辊子6 能够伴随枢轴52的旋转。因此，启动扭矩C’同时允许解锁系统沈，并可导致枢轴52相对于转子的保持环 19的第二轨道56的旋转。这产生叶片6的螺距的变化，从其最小冲角位置变化至其最大冲 角位置。一旦使发动机40停止，使控制系统沈自动地回到其这样的结构中，该结构经由与 启动件60接合的弹性回复装置以及如上所述经由弹簧59a，59b确保辊子64a，64b的正常 锁定位置。根据本发明的一个优选实施方式，提供几对锁定件64a，64b，其围绕轴线M彼此 远离地周向隔开，如图6所示。优选地，对于每对锁定件，将这些锁定件64a，64b与布置于 如之前的优选实施方式所述的两个锁定件64a，64b之间的启动件60交替地布置。此外，这 些启动件60(每个是凸出部的形式)与由启动发动机(未在图6中示出)驱动的板61集 成。此结构允许确保第一和第二轨道的偏心的应力在圆周方向上的更均勻的整体分布。此外，应注意，虽然锁定件64a，64b优选地是辊子，并且与其配合的止挡表面Cl， C2优选地是基本上平面的表面，但是，一个替代实施方式可这样组成假设锁定件64a，64b 是球，并且，表面Cl，C2是基本上球形的表面。当然，本领域的技术人员可对仅通过非限制性实例描述的上述发明进行各种修改。
权利要求
1. 一种用于控制飞行器涡轮轴发动机中的螺旋桨叶片(6)的螺距的简化系统( )，包括-用于容纳所述叶片的根部的环形部分(52)，所述环形部分的旋转旨在确保所述叶片 的冲角的设置，所述环形部分限定第一轨道(50)，所述第一轨道至少具有彼此周向隔开的 第一和第二凹口(5 ，54b)，并且，每个凹口由圆周方向(55)的第一方向(55a)上的第一 止挡表面(B1，B’1)和圆周方向的与所述第一方向相对的第二方向上的第二止挡表面(B2， B’ 2)界定；-第二基本环形的轨道(56)，与所述第一轨道同心并定位在与所述第一轨道相对的地 方并定位在所述第一轨道的外部，所述第一凹口的所述第二止挡表面(B》和第二凹口的 所述第一止挡表面(B’ 1)也均朝着所述第二轨道定向；-用于启动布置于所述第一和第二轨道(50，56)之间的环形部分(52)的构件(60)，所 述启动件在圆周方向的所述第一方向上具有第一止挡表面(Cl)，并在圆周方向的所述第二 方向上具有第二止挡表面(C2)；-设置于所述第一和第二轨道之间的第一锁定件(6 ),容纳于所述第一凹口(Ma)和 所述启动件(60)的相对的所述第二止挡表面中；以及-设置于所述第一和第二轨道之间的第二锁定件(64b)，容纳于所述第二凹口(Mb)和 所述启动件(60)的相对的所述第一止挡表面中；在涡轮轴发动机的操作过程中，所述第一和第二锁定件(6 ，64b)能够处于 -正常偏心位置，在该正常偏心位置中，所述第一锁定件(64a) —方面与第一凹口的第 二止挡表面(B2)接触，离所述凹口的所述第一止挡表面(Bi) —定距离并离所述启动件的 第二止挡表面(以)一定距离，并且另一方面所述第一锁定件与第二轨道接触，在所述正常 偏心位置中，设置于所述凹口的所述第一止挡表面(Bi)和所述第一锁定件(64a)之间的第 一弹簧(59a)导致所述凹口的所述第二止挡表面(B》在第一锁定件(64a)上的第一接触 应力(Fl)，并产生所述第二轨道(56)在所述第一锁定件(64a)上的第一反作用应力(Rl)， 所述第一接触应力(Fl)和第一反作用应力(Rl)确保所述第一和第二轨道的第一偏心，使 得它们在第一方向上整体旋转，并且，在该正常偏心位置中，所述第二锁定件(64b) —方面与所述第二凹口的第一止 挡表面(B’ 1)接触，离所述凹口的所述第二止挡表面(B’ 2) —定距离并离所述启动件的第 一止挡表面(Cl) 一定距离，并且另一方面所述第二锁定件与所述第二轨道接触，在所述正 常偏心位置中，设置于所述凹口的所述第二止挡表面(B’ 2)和所述第二锁定件(64b)之间 的第二弹簧(59b)导致所述凹口的所述第一止挡表面在第二锁定件(64b)上的第二接触应 力(F2)，并产生所述第二轨道(56)在所述第二锁定件(64b)上的第二反作用应力(R2)，所 述第二接触应力(^)和第二反作用应力(似)确保所述第一和第二轨道的第二偏心，使得 它们在所述第二方向上整体旋转；以及-所述第一方向65a)上的解锁位置，在该位置中，所述第一锁定件(64a)与所述启动 件(60)的第二止挡表面(以)接触，通过在所述启动件(60)上沿所述第一方向施加第一启 动扭矩(C)来确保此解锁位置，所述第一启动扭矩(C)的值使得可以通过所述启动件的所 述第二止挡表面(以)在所述第一锁定件(64a)上施加与第一弹簧的力相对的第一解锁应 力(F’ 1)，并足以使得所述第一支承应力(Fl)为零，从而打破所述第一偏心，所述第一方向上的解锁位置允许组件在所述第一方向上的启动扭矩(C)下相对于第二轨道的旋转运动， 该组件包括所述第一轨道(50)、所述第一和第二锁定件(6 ，64b)以及所述启动件(60)； 以及-所述第二方向65b)上的解锁位置，在该位置中，所述第二锁定件(64b)与所述启动 件(60)的第一止挡表面(Cl)接触，通过在所述启动件(60)上沿所述第二方向施加第二启 动扭矩(C’ )来确保此解锁位置，所述第二启动扭矩(C’ )的值使得可以通过所述启动件 的所述第一止挡表面在所述第二锁定件(64b)上施加与第二弹簧的力相对的第二解锁应 力(F’2)，并足以使得所述第二支承应力(^)为零，从而打破所述第二偏心，所述第二方向 上的解锁位置允许组件在启动所述第二方向上的扭矩(C’ )下相对于所述第二轨道的旋转 运动，该组件包括所述第一轨道(50)、所述第一和第二锁定件(6 ，64b)以及所述启动件 (60)。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述启动件(60)的所述第一和第二 止挡表面(C1，U)也均朝着所述第一轨道(50)定向。
3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括与所述启动件 接合的弹性回复装置，并使得，当所述启动件没有受到所述第一启动扭矩(C)或所述第二 启动扭矩(C’ )时，所述启动件(60)能够相对于所述第一轨道(50)旋转，以便使所述第一 和第二锁定件(6 ，64b)自动地回到正常偏心位置中。
4.根据上述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括控制 所述启动件(60)的旋转的启动发动机00)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二锁定件 (64a，64b)是辊子。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二锁定件 (64a, 64b)是球。
7.根据上述权利要求中任一项所述的控制系统，其特征在于，所述第一和第二锁定件 (64a,64b)形成一对锁定件，并且，所述系统装配有多对彼此周向隔开的锁定件。
8.一种用于飞行器涡轮轴发动机的螺旋桨(1)，包括与其每个叶片(6)连接的根据上 述权利要求中任一项所述的螺距控制系统06)。
9.一种飞行器涡轮发动机，包括至少一个根据权利要求8所述的螺旋桨(1)。
10.一种用来操纵用于控制根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮轴发动机螺旋桨 叶片的螺距的系统的方法，其特征在于，当必须设置冲角时，对所述启动件施加适当的启动 扭矩(C，C’ )。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制涡轮轴发动机的螺旋桨叶片的设置的系统(26)，包括两个自动锁定件(64a，64b)，使得根据其受控位置来锁定叶片根部支撑部(52)在两个旋转方向(55a，55b)上的旋转，或允许此叶片根部支撑部在这两个方向的任一方向上的旋转。
文档编号F04D29/32GK102046924SQ200980119053
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年5月29日
发明者弗朗索瓦·加莱 申请人:斯奈克玛公司
再多了解一些
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