用于能夠懸停的飛行器的旋翼的制作方法

文檔序號:19837597發布日期:2020-02-04 13:15
用于能夠懸停的飛行器的旋翼的制作方法

優先權聲明

本申請要求2017年6月30日提交的歐洲專利申請第17179162.7號和2017年12月15日提交的歐洲專利申請第17207833.9號的優先權,這些專利申請的公開內容通過引用并入。

本發明涉及一種用于能夠懸停的飛行器的旋翼,特別是用于直升機的旋翼。



背景技術:

已知直升機基本上包括機身、位于機身頂部并且可圍繞其自身軸線旋轉的主旋翼以及位于機身末端的尾旋翼。

更詳細地,旋翼又基本上包括葉轂和支柱,葉轂可圍繞上述軸線旋轉并配備有多個徑向固定在上述葉轂上并從其突出的槳葉,支柱可連接至驅動構件并操作性地連接至葉轂以驅動其旋轉。

在使用中,旋翼的運行會引起高頻和低頻振動的產生。更具體地,由與槳葉和葉轂的中心分離的沖擊產生低頻振動。這種分離發生在葉轂的中心,并影響尾部和尾旋翼的所有垂直和水平的氣動表面。

在使用中,槳葉以高角速度旋轉會引起進一步的高頻振動的產生,該高頻振動被傳遞至支柱并因此傳遞至機身,從而降低機身內部乘員的舒適度。

更具體地,振動載荷在軸向上和與支柱的旋轉軸線正交的方向上作用在葉轂和支柱上。

在行業內已知的是,在旋轉參照系(因此與旋翼、葉轂和支柱為一體)中,作用在旋翼平面中的振動載荷具有等于(n+1)*ω、(n-1)*ω及其倍數的脈沖,其中ω是支柱的旋轉速度,n代表旋翼的槳葉數量。還已知的是,在從旋轉系統傳遞至機身的固定系統時,作用在旋翼平面中的振動載荷發生頻移,并且在固定系統上具有等于n*ω及其相關聯的倍數的脈沖。換言之,葉轂和支柱將作用在槳葉平面中的振動氣動載荷脈沖轉移到上述脈沖上。

根據前述內容,在行業內明顯感覺到,在上述脈沖等于支柱的旋轉速度與旋翼的槳葉數量的乘積的情況下需要限制振動從支柱傳遞至機身。

為此目的,已知被動和主動的阻尼裝置。

被動阻尼裝置基本上包括彈性地懸掛在支柱或葉轂上的質量體。這些懸掛的質量體的振動使得支柱和葉轂上的振動至少部分消散。

盡管它們易于構建和安裝并且不需要旋翼外部的能源,但是被動阻尼裝置在其可提供的性能方面具有最大的限制。

主動阻尼裝置從根本上是致動器,它們在葉轂或支柱上施加正弦阻尼力,該阻尼力抵消由振動產生的力。

這些主動阻尼裝置的例子在申請人的專利申請ep-a-2857313中示出。

該專利申請示出了使用一對致動器,該對致動器操作性地連接至支柱并受到控制,以便在支柱上產生在與支柱的旋轉軸線正交的平面中具有分量的相應的阻尼力。

更詳細地,致動器的形狀像環,一個在另一個的頂部,由支柱驅動得旋轉并可相對于支柱圍繞旋轉軸線旋轉地安裝。

致動器圍繞支柱的旋轉軸線反向旋轉地轉動,并在支柱上產生相應的力,該力等于支柱的旋轉速度與旋翼的槳葉數量的乘積,以抵消上述角頻率。

主動阻尼裝置的另外的例子描述在專利申請us-a-2016/0325828和專利us-b-8,435200中。

主動阻尼裝置具有能夠根據葉轂和支柱的振動狀況的發展來改變其阻尼特性的優點。

然而,就重量、功率和體積而言,主動阻尼裝置本質上比被動阻尼裝置更復雜。而且,它們需要以相當多的能量來被提供動力。

行業中意識到需要抑制支柱和葉轂的撓曲振動,從而保持上述主動阻尼裝置的有效性,并且同時盡可能地限制對專用驅動構件的需求,以便減少重量、體積和總體成本。

在行業中還意識到需要使施加在支柱上的阻尼力的值盡可能精確和可重復,以便使減振作用盡可能精確和可重復。

另外,意識到需要能夠基于機身的不同振動狀況來調節施加至支柱的阻尼力的相位和幅值。

最后,在行業中意識到在一個驅動構件發生故障的情況下,需要抑制不希望的振動載荷的發生。

gb-a-1120193公開了根據權利要求1的前序部分的用于飛行器的旋翼。

us-a-2014/360830公開了一種用于飛行器的旋翼,該旋翼包括葉轂、支柱、具有至少一個第一質量體和至少一個第二質量體的阻尼裝置以及驅動該第一質量體和第二質量體在相反的方向上旋轉的傳動單元。

上述目的通過本發明實現,只要它涉及權利要求1所限定的用于能夠懸停的飛行器的旋翼。

本發明還涉及權利要求10所述的用于能夠懸停的飛行器的旋翼。



技術實現要素:

本發明的目的是提供一種用于能夠懸停的飛行器的旋翼,該旋翼能夠以簡單且廉價的方式滿足至少一個上述指定的需求。

上述目的通過本發明實現,只要它涉及權利要求1所限定的用于能夠懸停的飛行器的旋翼。

附圖說明

為了更好地理解本發明,在下文中僅通過非限制性例子并參照附圖來描述四個優選的實施方式,在附圖中:

-圖1是根據本發明的第一實施方式的包括旋翼的直升機的側視圖;

-圖2以截面示出了結合在圖1的旋翼中的阻尼裝置,其中為了清楚起見,沒有完全示出各零件;

-圖3以放大比例示出了圖2中的旋翼的第一部件;

-圖4以進一步放大的比例示出了圖3中的阻尼裝置的第二部件;

-圖5以高度放大的比例和橫截面示出了圖2中的阻尼裝置的某些細節;

-圖6是圖3中的第一部件的俯視圖;

-圖7是圖4中第二部件的俯視圖;

-圖8是圖5中第一部件的操作示意圖;

-圖9是沿圖8的線ix-ix的截面;

-圖10是沿圖8中的線x-x的截面;

-圖11以橫截面示出了根據本發明的另外的實施方式的旋翼,其中為了清楚起見,沒有完全示出各零件;

-圖12是沿圖11的xii-xii線的截面圖;

-圖13以橫截面示出了根據本發明的第三實施方式的旋翼,其中為了清楚起見,移除了一些零件;以及

-圖14以橫截面示出了根據本發明的第四實施方式的旋翼,其中為了清楚起見,移除了一些零件。

具體實施方式

參照圖1,附圖標記1表示能夠懸停的飛行器、特別是直升機,其基本上包括機身2、位于機身2的頂部并圍繞軸線a旋轉的主旋翼3以及位于機身2的一個端部并圍繞其自身的橫向于軸線a的軸線旋轉的尾旋翼4。

更詳細地,旋翼3包括具有軸線a的中空葉轂5,該中空葉轂帶有相對于軸線a徑向地延伸的多個懸臂式安裝的槳葉9。

參照圖2,旋翼3還包括支柱6,該支柱能相對于與機身2集成的參照系以角速度ω圍繞軸線a旋轉,與葉轂5在角度上集成為一體,并以未被示出的方式與由直升機1帶有的驅動構件(例如,渦輪機)連接。

更具體地,支柱6部分地容納在葉轂5內并且與葉轂5在角度上集成為一體(圖2)。

更具體地,支柱6通過徑向地介于支柱6和葉轂5之間的一對楔形件8和花鍵輪廓7與葉轂5在角度上集成為一體。特別地,花鍵輪廓7在軸向上介于上述楔形件8之間。

特別地,支柱6是中空的。

主旋翼3還包括氣流傳送器10,該氣流傳送器被設計為根據預定路徑引導由旋翼3的旋轉產生的氣流,上述預定路徑被成形為限制由于上述氣流與槳葉9的位于與葉轂5相對的端部的末梢分離所產生的振動。

更詳細地,氣流傳送器10是環形的,圍繞軸線a延伸并且位于葉轂5的相對于機身2的相對側。

氣流傳送器10具有“帽狀”的形狀,并由在軸向上彼此面對的一對表面11和12界定;更具體地,表面11在與葉轂5相對的一側上在軸向上界定氣流傳送器10,而表面12在最靠近葉轂5的一側上在軸向上界定氣流傳送器10。

表面11是連續的并且以在軸向上距葉轂5的距離減小的方式從軸線a開始在徑向方向上延伸。

表面12具有第一圓形外周邊緣13和第二外周邊緣(未在圖2中示出),第二外周邊緣與邊緣13相對并且設置在外周邊緣13的徑向最外側。此外,表面12的第二外周邊緣在軸向上面對表面11的外周邊緣。

表面11和12被成形為使得當從軸線a開始在徑向方向上延伸時,它們的軸向距離減小。

更具體地,當從邊緣13朝向第二邊緣行進時,表面12首先遠離葉轂5移動,然后移動得更靠近葉轂5。

表面11和12通過管狀體14彼此連接,該管狀體相對于軸線a對稱并且具有在表面11和12之間延伸的側表面。

旋翼3還包括減振裝置15,該減振裝置15用于抑制振動在與軸線a正交的平面中傳遞至支柱6。換言之,裝置15減弱支柱6的撓曲振動。

更詳細地,裝置15包括一對質量體20a、20b和一對質量體21a、21b,這些質量體可以以第一角速度和第二角速度圍繞軸線a偏心地旋轉。

質量體20a、20b;21a、21b連接至支柱6。

這樣,質量體20a、20b在支柱6上產生第一阻尼力,質量體21a、21b在支柱6上產生第二阻尼力。

第一阻尼力和第二阻尼力對應于由于質量體20a、20b;21a,21b在支柱6上的偏心旋轉而在支柱6上產生的離心力。

這些第一阻尼力和第二阻尼力具有正弦軌跡,幅值取決于相應的質量體20a、20b;21a、21b的大小以及這些質量體20a、20b;21a、21b距軸線a的相應的距離和圍繞軸線a的相應的旋轉速度。

第一阻尼力和第二阻尼力在支柱6上產生具有正弦軌跡的相應的第一合力和第二合力,其幅值和相位取決于相應的質量體20a、20b;21a、21b相對于軸線a的角距離。例如,當質量體20a、20b;21a、21b之間的角度為零時,第一(第二)合力具有最大幅值。相反,當該角度為180度時,第一(第二)合力的幅值為零。

優選地,質量體20a、20b可在與支柱6圍繞軸線a相同的旋轉方向上以相對于支柱6的角速度(n-1)*ω相對于支柱6圍繞軸線a旋轉,其中n是槳葉6的數量,ω是支柱6的旋轉角速度。這樣,在相對于與機身集成的參照系的角頻率為n*ω的情況下,第一阻尼力為正弦形。

在本說明書中,術語角頻率是指頻率乘以2π。

質量體21a、21b在與支柱6的旋轉方向相反的方向上以相對于支柱6的角頻率(n+1)*ω圍繞軸線a旋轉。

在沒有明確指出的情況下,在說明書的下文中,應理解的是,角速度(n-1)*ω與支柱6的角速度ω的意義相同,并且角速度(n+1)*ω與支柱6的角速度ω的意義相反,并且角速度(n-1)*ω和(n+1)*ω應在與支柱6集成的參照系中被考慮。

以這種方式,第一阻尼力和第二阻尼力均具有在與機身2為一體的參照系中的角頻率n*ω。該角頻率n*ω對應于要阻尼的振動(即,從槳葉9傳遞至機身2的振動)的角頻率。

第一阻尼力彼此大小相等,第二阻尼力彼此大小相等。

質量體20a、20b;21a、21b成對地彼此相等。

在所示的情況下,質量體20a和20b等于質量體21a和21b。

在未被示出的另外的實施方式中,質量體20a、20b;21a、21b可以具有彼此不同的值。

有利地,旋翼3包括傳動單元19(圖8),其功能性地介于支柱6與質量體20a、20b;21a、21b之間,以便驅動上述質量體20a、20b;21a、21b分別在相應的彼此相反的旋轉方向上相對于支柱6以角速度(n-1)*ω;(n+1)*ω旋轉。

以這種方式,質量體20a、20b;21a、21b可以被驅動得以相應的旋轉速度(n-1)*ω;(n+1)*ω旋轉,而無需在支柱6外部使用致動器或能源。

優選地,傳動單元19包括(圖5):

-層級25,該層級從具有角速度ω的旋轉支柱6接收運動,并在輸出中具有軸30,該軸30與質量體20a;20b在角度上集成為一體并在與支柱6的旋轉方向相同的方向上以旋轉速度(n-1)*ω旋轉;以及

-層級26,該層級從軸30接收運動并且在輸出中具有軸40,該軸40與質量體21a;21b在角度上集成為一體并在與支柱6的旋轉方向相反的方向上以旋轉速度(n+1)*ω旋轉。

特別地,軸30和40圍繞軸線a旋轉并且容納在支柱6內。軸40與軸30同軸并容納在軸30內。

軸30在與支柱6相同的方向上旋轉,而軸40在與支柱6和軸30相反的方向上旋轉。

在圖2中可以看出,在所示的情況下,質量體20a、20b、21a、21b設置在氣流傳送器10的主體14內部。

層級25、26分別是周轉輪系。

更詳細地,層級25包括(圖8至圖10):

-管狀殼體27,該管狀殼體同軸地安裝在支柱6內部使得管狀殼體27能夠以與支柱6相同的角速度ω圍繞軸線a旋轉,并且該管狀殼體限定相對于軸線a在徑向內部的齒輪齒31;

-行星齒輪架28,該行星齒輪架固定在機身2上并因此相對于軸線a在角度上固定;

-太陽齒輪29,該太陽齒輪可圍繞軸線a旋轉,限定相對于軸線a在徑向外部的齒輪齒32并與軸30在角度上集成為一體。

層級25還包括:

-多個(在所示的情況下為三個)行星齒輪33,它們可圍繞它們自身的平行于軸線a的軸線c旋轉,并且具有相對于相關聯的軸線c的相應的外齒輪齒34,行星齒輪33與殼體27的齒輪齒31嚙合;以及

-多個(在所示的情況下為三個)行星齒輪35,它們可圍繞它們自身的平行于軸線a、c的軸線d旋轉,并且具有相對于相關聯的軸線c的相應的外齒輪齒36,每個行星齒輪35與相應的行星齒輪33的齒輪齒34嚙合。

行星齒輪架28包括平行于相應的軸線c和d的多個臂44;39,相應的行星齒輪33、35;37可以圍繞多個臂44;39旋轉。

由于存在行星齒輪33、35,支柱6和軸30在相同的旋轉方向上轉動。

換言之,層級25是周轉輪系,其中:

-殼體27限定運動輸入并形成環形齒輪,該環形齒輪以在與機身2集成的參照系中圍繞軸a的角速度ω旋轉;

-太陽齒輪29以角速度(n-1)*ω圍繞軸線a旋轉,并限定運動輸出;并且

-行星齒輪架28相對于軸線a在角度上固定。

層級26特別包括:

-環形齒輪41,該環形齒輪容納在支柱6內,在軸向上介于太陽齒輪29與軸30之間并且與太陽齒輪29和軸30在角度上集成為一體,并且包括相對于軸線a的內齒輪齒42;以及

-太陽齒輪45,該太陽齒輪可以角速度(n+1)*ω圍繞軸線a旋轉并且與軸40在角度上集成為一體并且包括相對于軸線a的外齒輪齒43。

層級26還包括:

-多個(在所示的情況下為三個)行星齒輪46,它們可圍繞它們自身的平行于軸線a的軸線e旋轉,并且具有相對于相關聯的軸線e的相應的外齒輪齒47,外齒輪齒47與環形齒輪41的齒輪齒42嚙合;以及

-多個(在所示的情況下為三個)行星齒輪48,它們與行星齒輪46在角度上集成為一體,并且具有相對于相關聯的軸線e的相應的外齒輪齒49,外齒輪齒49與太陽齒輪45的齒輪齒43嚙合。

特別地,軸線e在徑向上介于相應的軸線c和d之間。

此外,行星齒輪46的直徑大于行星齒輪48的直徑。

行星齒輪架28包括一對臂50,該臂平行于相應的軸線e并且相應的行星齒輪46、48可圍繞該臂旋轉。

換言之,層級26是周轉輪系,其中:

-環形齒輪41限定在與支柱6的旋轉方向相同的方向上具有角速度(n-1)*ω的運動輸入,并且與層級25的太陽齒輪29在角度上集成為一體;

-太陽齒輪45在與支柱6的旋轉方向相反的方向上以角速度(n+1)*ω旋轉,并且限定運動輸出;以及

-行星齒輪架28是固定的,并與層級25共有。

旋翼3還包括(圖3、圖4、圖6和圖7):

-連接組60a、60b,用于將軸30和相應的質量體20a、20b圍繞軸線a在角度上連接在一起;以及

-連接組61a、61b,用于將軸40和相應的質量體21a、21b圍繞軸線a在角度上連接。

特別參照圖6,連接組60a、60b;60c、60d容納在與支柱6在角度上集成為一體的殼體51內,并且容納在支柱6內。

由于這些連接組60a、60b、61a、61b是相同的,在下文中將僅描述一個連接組60a、60b、61b、61b。

連接組60a、60b(61a、61b)基本上包括(圖4、圖6和圖7):

-裝配在與軸線a同軸的軸30上的套筒62;以及

-圍繞套筒62的殼體63,該殼體由套筒62驅動得旋轉并且以將在本說明書中進一步詳細描述的方式在角度上連接至質量體20a、20b(21a、21b)。

更詳細地,殼體63圍繞軸線a延伸并容納:

-軸64,該軸可相對于殼體63圍繞與軸線a正交并偏離軸線a的軸線b旋轉,并且與殼體63圍繞軸線a在角度上集成為一體;

-蝸桿65,該蝸桿與軸64一體地圍繞軸線b旋轉;以及

-盤66,其相對于套筒62和軸30(40)以可圍繞軸線a在角度上運動的方式安裝,配備有相對于軸線a在外部并與蝸桿65嚙合的螺旋齒輪齒67,并且與質量體20a、20b(21a、21b)在角度上集成為一體。

殼體63還執行容納潤滑軸64和盤66的運動所需的油并保護蝸桿65的功能。

盤66也以在角度上集成為一體的方式與相關聯的臂68(圖3和圖6)連接。臂68僅從軸線a的一側在徑向上延伸,并且承載在其相對于軸線的相對端部懸垂的相關聯的質量體20a、20b(21a、21b)。

盤66的蝸桿65和齒輪齒67被構造為產生不可逆運動的狀況。

特別地,蝸桿65圍繞軸線b的旋轉引起盤66并因此引起質量體20a、20b(21a、21b)圍繞軸線a旋轉預定角度。相反,盤66圍繞軸線a的旋轉不會引起蝸桿65圍繞軸線b的旋轉。

根據上述內容可以得出,軸30圍繞軸線a的旋轉驅動蝸桿65、盤66和質量體20a、20b(21a、21b)以相同的角速度(n-1)*ω((n+1)*ω)圍繞軸線a旋轉。

重要的是要注意,當蝸桿65相對于軸線b在角度上是固定的時,蝸桿65和齒輪齒67之間存在的不可逆運動的狀況防止了盤66的慣性引起蝸桿65和齒輪齒67之間的相對運動。換言之,當蝸桿65相對于軸線b在角度上是固定的時,蝸桿65和盤66的行為類似于彼此剛性連接的主體,并且圍繞軸線a一體地旋轉。

有利地,旋翼3還包括多個致動器80a、80b;81a、81b(圖3、圖4、圖6和圖7)能選擇性地操作以改變因質量體20a、20b;21a、21b在支柱6上的旋轉所產生的第一合力和第二合力的相位和幅值。

更詳細地,致動器80a、80b能選擇性地操作以改變圍繞軸線a的質量體20a、20b之間的角度,從而改變第一合力的相位和幅值。

致動器81a、81b能選擇性地操作以改變圍繞軸線a的質量體21a、21b之間的角度,從而改變第二合力的相位和幅值。

特別參照圖3至圖7,每個致動器80a、80b;81a、81b包括:

-電動馬達82,該電動馬達具有能圍繞平行于軸線b并偏離軸線b的軸線旋轉的輸出軸83;以及

-齒輪84,該齒輪介于電動馬達82與相關聯的軸64之間并被設計為將輸出軸83的平行于軸線b的旋轉轉換成軸64和蝸桿65圍繞軸線b的旋轉。

電動馬達82容納在相關聯的殼體63的外部。

電動馬達82與相關聯的殼體63在角度上集成為一體,并因此與軸30(40)圍繞軸線a在角度上集成為一體。

結果,電動馬達82在接通和斷開時均與軸30(40)和外殼63為一體地以角速度(n-1)*ω((n+1)*ω)圍繞軸線a旋轉。

相反,電動馬達82的接通引起軸83、64的平行于軸線b的旋轉和蝸桿65相對于殼體63和軸30(40)圍繞軸線b的旋轉。

蝸桿65圍繞軸線b的旋轉引起盤66和相關聯的質量體20a、20b(21a、21b)的臂68圍繞軸線a的旋轉。

換言之,每個致動器80a、80b;81a、81b通過相關的電動馬達82的選擇性通電而引起相關聯的質量體20a、20b;21a、21b圍繞軸線a相對于相關聯的軸30;40額外地旋轉預定角度。這種旋轉增加了質量體20a、20b;21a、21b以相應的角速度(n-1)*ω;(n+1)*ω圍繞軸線a的連續旋轉。

旋翼3還包括:

-第一滑環(未被示出),用于將承載在機身2上的電源與致動器80a、80b的電動馬達82電連接;以及

-第二滑環(也未被示出),用于將電源與致動器81a、81b的電動馬達82電連接。

最后,旋翼3包括:

-多個傳感器85(在圖2中示意性示出),該多個傳感器能夠生成在與軸線a正交的平面中與機身2的加速狀態相關聯的多個信號;以及

-控制單元86(也在圖2中示意性示出),該控制單元被配置為基于由傳感器85產生的一個信號來生產用于致動器80a、80b、81a、81b的控制信號。

在使用中,支柱6驅動葉轂5和槳葉9圍繞軸線a旋轉。

更具體地,參照與機身2集成的參照系,支柱6圍繞軸線a以角速度ω旋轉。

葉轂5和槳葉9的旋轉產生振動,該振動將被傳遞至支柱6并從那里傳遞至直升機1的機身2。

對于機身的固定系統,這些振動主要具有等于n*ω的角頻率,其中n是槳葉9的數量,ω是支柱6的旋轉角速度。

為了減小這些振動,支柱6經由傳動單元19驅動質量體20a、20b;21a、21b在與支柱6的旋轉方向相同和相反的方向上以相應的角速度(n-1)*ω;(n+1)*ω圍繞軸線a偏心地旋轉。

由于離心作用,質量體20a、20b;21a、21b的這些偏心旋轉產生作用在支柱6上的相應的第一阻尼力和第二阻尼力。

更具體地,第一阻尼力和第二阻尼力是正弦形的并且具有分別等于在與支柱6集成的參照系中的(n-1)*ω和(n+1)*ω的角頻率。

這些第一阻尼力和第二阻尼力抵消了在與軸線a正交的平面中由于這些振動引起的載荷。

此外,這些第一阻尼力和第二阻尼力具有在與機身2集成的參照系中的等于n*ω的角頻率,即,希望減弱的干擾振動力的角頻率。

第一阻尼力和第二阻尼力在支柱6上產生相應的第一合力和第二合力。

這些第一合力和第二合力具有取決于質量體20a、20b;21a、21b之間的相應角度的幅值和相位。例如,當相關聯的質量體20a、20b;21a、21b之間的角度為0度時,這些第一合力和第二合力的幅值將最大,并且當相關聯的質量體20a、20b;21a、21b之間的角度為180度時,這些第一合力和第二合力的幅值將最小。

重要的是要注意,質量體20a、20b;21a、21b在支柱6上施加相應的第一合力和第二合力,并當致動器80a、80b;81a、81b啟用和停用時,均以相應的角速度(n-1)*ω;(n+1)*ω旋轉。

而致動器80a、80b;81a、81b的選擇性啟用能夠改變支柱6上的第一合力和第二合力的幅值和相位。

在下文中,從致動器80a、80b;80a、80b被停用的狀況開始描述旋翼3的功能。

支柱6通過傳動單元19的層級25驅動軸30圍繞軸線a旋轉,并通過傳動單元19的層級26驅動軸40圍繞軸線a旋轉。

層級25和層級26的尺寸設置成使得軸30和40以在與支柱6集成的參照系中的相應的角速度(n-1)*ω和(n-1)*ω圍繞軸線a旋轉。

特別地,支柱6和軸30在相同的方向上旋轉,并且軸40在與支柱6和軸30相反的方向上旋轉。

軸30;40借助于相關聯的連接組60a、60b;61a、61b驅動質量體20a、20b;21a、21b以相應的角速度(n-1)*ω;(n-1)*ω圍繞軸線a旋轉。

更詳細地,軸30(40)驅動由套筒62、殼體63、軸64、蝸桿65、盤66和與相應的連接組60a、60b(61a、61b)相關聯的致動器80a、80b(81a、81b)形成的組件與自身一體地圍繞軸線a旋轉。

在致動器80a、80b;81a、81b被停用的狀態下,電動馬達82不被通電,因此,蝸桿65相對于軸線b在角度上固定。

在這種情況下,蝸桿65和相關聯的連接組60a、60b(61a、61b)的盤66的行為類似于剛性連接的主體。發生這種情況的原因是,蝸桿65和盤66的齒輪齒67之間存在的不可逆運動的狀況阻止了盤66的慣性引起蝸桿65和齒輪齒67之間的相對運動。

結果,在上述狀況下,連接組60a、60b(61a、61b)的盤66雖然相對于軸30(40)以可圍繞軸線a在角度上移動的方式安裝,但被軸30(40)驅動得以相應的角速度(n-1)*ω、((n+1)*ω)旋轉。

盤66通過臂68的旋轉引起相關聯的質量體20a、20b;21a、21b圍繞軸線a以相應的角速度(n-1)*ω;(n+1)*ω偏心地旋轉。

在下文中,參照致動器80a、80b、81a、81b的啟用狀態來描述旋翼3的功能。

在檢測到需要改變第一合力和第二合力的相位和幅值的情況下,控制單元86從傳感器85接收與支柱6的加速狀態相關聯的信號,并產生用于致動器80a、80b;81a、81b的電動馬達82的控制信號。

致動器80a、80b;81a、81b的一個或多個電動馬達82的啟用引起相應的輸出軸83圍繞相應的軸線b旋轉預定角度。

一個或多個輸出軸83通過齒輪84驅動相關聯的軸64和蝸桿65圍繞各自的軸線b旋轉預定角度。

一個或多個蝸桿65的旋轉引起一個或多個盤66并因此引起一個或多個質量體20a、20b;21a、21b相對于支柱6并圍繞軸線a旋轉預定角度。

參照圖11和圖12,附圖標記3’表示根據本發明第二實施方式的旋翼。

旋翼3’類似于旋翼3,并且在下文中將僅就其與旋翼3的區別進行描述。在可能的情況下,將用相同的附圖標記表示旋翼3、3’的相同或等同部分。

特別地,旋翼3’與旋翼3的不同之處在于,質量體20a、20b;21a、21b、致動器80a、80b;81a、81b和連接組60a、60b;61a、61b容納在氣流傳送器10的主體14內。

此外,旋翼3’與旋翼3的不同之處在于質量體20a、20b;21a、21b的形狀類似于相應的滾子22’,滾子22’圍繞平行于軸線a的相應軸線旋轉,以可相對于相關聯的臂68移動的方式在軸線a的徑向安裝,并在設置在氣流傳送器10的主體14中的相應的導向件23’上滾動。

更具體地,滾子22’圍繞平行于軸線a的相應軸線延伸,并具有彼此相對的、在由臂68的自由端部限定的對應的徑向槽18’中徑向滑動的相應的軸向端部24’。

旋翼3’的功能與旋翼3的功能完全相似,僅就與旋翼3的功能不同之處進行描述。

特別地,限定質量體20a、20b;21a、21b的滾子22’被離心力推靠在設置在主體14中的導向件23’上。

由于滾子22’可以相對于相關聯的臂68在軸線a的徑向上滑動,作用在滾子22’上的離心力被排出到氣流傳送器10的主體14上。

參照圖13,附圖標記3”表示根據本發明的第三實施方式的旋翼。

旋翼3”類似于旋翼3,并且在下文中將僅就其與旋翼3的區別進行描述。在可能的情況下,將用相同的附圖標記表示旋翼3、3”的相同或等同部分。

旋翼3”與旋翼3的不同之處在于,傳動單元19”包括多個層級90a、90b;91a、91b,其從以角速度ω旋轉的支柱6接收運動并驅動相關聯的質量體20a、20b;21a、21b的臂68以在與支柱6集成的參照系中的對應的角速度(n-1)*ω;(n+1)*ω旋轉。

更詳細地,每個層級90a、90b包括:

-環形齒輪96a、96b,該環形齒輪限定運動輸入并且與支柱6一體地圍繞軸線a旋轉;

-太陽齒輪97a、97b,該太陽齒輪連接至軸98a、98b并且可圍繞軸線a旋轉;

-多個(在所示的情況下為三個)行星齒輪99a、99b,它們可圍繞其自身的平行于軸線a并偏離軸線a的軸線h旋轉,并且在相關聯的軸線h的相對兩側具有與環形齒輪96a、96b的齒輪齒101a、101b以及太陽齒輪97a、97b的齒輪齒102a、102b嚙合的相應的齒輪齒100a、100b;以及

-行星齒輪架103a、103b,各個行星齒輪99a、99b相對于行星齒輪架103a、103b圍繞各自的軸線h旋轉。

每個層級90c、90d包括:

-環形齒輪96c、96d;

-太陽齒輪97c、97d,該太陽齒輪連接至軸98c、98d并且可圍繞軸線a旋轉;

-多個(在所示的情況下為三個)行星齒輪99c、99d,它們可圍繞其自身平行于軸線a并偏離軸線a的軸線i旋轉,并且在相關聯的軸線i的相對兩側具有與環形齒輪96c、96d的齒輪齒101c、l0ld和太陽齒輪97c、97d的齒輪齒102c、102d嚙合的相應的的齒輪齒100c、100d;以及

-層級90c、90d共用的行星齒輪架103c,其限定運動輸入并且與支柱6一體地圍繞軸線a旋轉,并且固定至層級90b的環形齒輪96b上。

行星齒輪99c、99d可相對于共用的行星齒輪架103c圍繞它們自身的軸線i旋轉。

每個層級90a、90b、90c、90d還包括拉刀狀元件104a、104b、104c、104d,該拉刀狀元件將相應的軸98a、98b、98c、98d的、設置在相對于相關聯的太陽齒輪97a、97b、97c、97d的軸向相對側上并且相對于軸線a在徑向外部的部分與相關聯的質量體21a、21b;20a、20b的臂68的相對于軸線a設置在徑向內部的部分連接。

在所示的情況下,環形齒輪96a連接至從支柱6徑向向外延伸的凸緣110。

環形齒輪96b和行星齒輪架103c連接至中空主體111,中空主體111在軸向上與凸緣110相對的端部處連接至支柱6。

在所示的情況下,軸98a、98b、98c、98d在軸線a的相對一側上在徑向上行進時按此順序設置。

軸98a圍繞支柱6。

主體111圍繞軸98a、98b、98c、98d和支柱6。

此外,軸98a、98b、98c、98d以此順序具有平行于軸線a測量的減小的的長度。

軸線h在徑向上介于軸線a與軸線i之間。

傳動單元19”還包括殼體120,殼體120容納層級90a、90b、90c、90d并以未詳細示出的方式連接至機身2。

行星齒輪架103a、103b和環形齒輪96c、96d通過相對于軸線a同軸的相應的環形襯套121a、121b、121c、121d連接至殼體120。

在所示的情況下,襯套121a、121b;121c、121d在徑向上介于以懸臂方式從殼體120朝軸線a突出的臂122;123與相應的行星齒輪架103a、103b和環形齒輪96c、96d之間。

旋翼3”與旋翼3的區別還在于,致動器80a”、80b”、81a”、81b”分別由行星齒輪架103a、103b和環形齒輪96c、96d承載。

每個致動器80a”、80b”、81a”、81b”還包括:

-電動馬達82”,該電動馬達具有能圍繞軸線b旋轉的輸出構件83,并且蝸桿65安裝在該電動馬達82”上;以及

-盤66”,該盤具有與蝸桿65嚙合的螺旋齒輪齒67”,并固定到相關聯的行星齒輪架103a、103b和環形齒輪96c、96d上。

旋翼3”的功能與旋翼3的功能完全相似,僅就與旋翼3的功能不同的方面進行描述。

特別地,支柱6驅動軸98a、98b旋轉,并因此經由相應的層級90a、90b驅動質量體21a、21b。支柱6還驅動軸98c、98d旋轉,并因此經由相應的層級90c、90d驅動質量體20a、20b。

更詳細地,層級90c、90d的尺寸設置成使得質量體20a、20b以角速度(n-1)*ω并以與支柱6的旋轉方向相同的方向圍繞軸線a旋轉。層級90c、90d的尺寸設置成使得質量體21a、21b在與支柱6的旋轉方向相反的方向上以角速度(n+1)*ω圍繞軸線a旋轉。

在致動器80a”、80b”、81a”、81b”被停用的狀態下,行星齒輪架103a、103b和環形齒輪96c、96d與殼體120在角度上保持一體,因此,相對于軸線a在角度上固定。

在這些狀況下,質量體20a、20b;21a、21b之間的角度保持恒定。

如果控制單元86檢測到需要改變第一合力和第二合力的相位或幅值,則啟用一個或多個致動器80a”、80b”、81a”、81b”,從而引起相關聯的一個或多個蝸桿65圍繞軸線b和相關聯的一個或多個盤66”圍繞軸線a旋轉預定角度,盤66”固定在相關聯的行星齒輪架103a、103b或環形齒輪96c、96d上。這種旋轉被傳遞至相關聯的一個或多個太陽齒輪97a、97b、97c、97d,進而傳遞至相關聯的一個或多個質量體20a、20b、21a、21b。

行星齒輪架103、103b和/或環形齒輪96c、96d圍繞軸線a的旋轉是通過在徑向上介于殼體120與行星齒輪架103、103b和/或環形齒輪96c、96d之間的襯套121a、121b、121c、121d實現的。

參照圖14,附圖標記3”’表示根據本發明的第四實施方式的旋翼。

旋翼3”’類似于旋翼3,并且在下文中將僅就其與旋翼3的區別進行描述;在可能的情況下,將用相同的附圖標記表示旋翼3、3”’的相同或等同的部件。

特別地,旋翼3”’與旋翼3的不同之處在于,整個傳動單元19”’(即,兩個層級)被容納在氣流傳送器10的主體14內。

旋翼3”’的功能與旋翼3的功能相同,因此不再描述。

通過檢查根據本發明的旋翼3、3’、3”、3”’的特性,可以實現的優點是顯而易見的。

特別地,質量體20a、20b;21a、21b由支柱6經由傳動單元19、19’、19”、19”’驅動得旋轉。

這樣,通過利用支柱6的旋轉并且僅使用電動馬達82、82”來調節各個質量體20a、20b;21a、21b產生的力的第一合力和第二合力的幅值和相位,可以在與軸線a正交的平面中實現支柱6的“主動”減振??梢缘贸?,可以在顯著減少成本、體積和重量的情況下實現“主動”阻尼器的典型優點。

由于傳動單元19、19’、19”、19”’包括功能性地介于支柱6和質量體20a、20b;21a、21b之間的周轉輪系,可以以高精度和可重復性控制質量體20a、20b;21a、21b的旋轉速度。結果,質量體20a、20b;21a、21b的阻尼作用也特別精確且可重復。

致動器80a、80b、81a、81b;80a”、80b”、81a”、81b”能夠在槳葉9的廣泛操作條件下控制第一合力和第二合力的相位和幅值。

每個蝸桿65和相關聯的盤66、66”的齒輪齒67之間的聯接是不可逆的。更詳細地,每個蝸桿65圍繞軸線b的旋轉引起相關聯的盤66、66”圍繞軸線a的旋轉,并因此引起相關聯的軸30、40和相關聯的質量體20a、20b;21a、21b圍繞軸線a的旋轉。相反,盤66圍繞軸線a的任何旋轉都不會引起相關聯的蝸桿65圍繞軸b旋轉。另外,盤66、66”以相對于支柱6圍繞軸a旋轉的方式安裝。

因此,當電動馬達82、82”被停用時,相關聯的蝸桿65相對于軸線b在角度上固定,并且不能由盤66的慣性驅動得旋轉。在這種情況下,蝸桿65和相關聯的圓盤66、66”的行為類似于剛性連接的主體,并由軸30(40)驅動得以相應的角速度(n-1)*ω((n+1)*ω)旋轉。

相反,當電動馬達82、82”被啟用時,相關聯的蝸桿65的旋轉引起相應的盤66、66”并因此引起對應的質量20a、20b;21a、21b相對于支柱6圍繞軸線a旋轉實現第一合力和第二合力的所需的幅值和相位所需的角度。

形成旋翼3’的質量體20a、20b;21a、21b的滾子22’能相對于相關聯的臂68在徑向上移動并且在導向件23’中在徑向上滑動。以這種方式,第一合力和第二合力被釋放到氣流傳送器10的主體14上,并從該主體傳遞至支柱6。

旋翼3”的致動器80a”、80b”、81a”、81a”的電動馬達82、82”相對于軸線a在角度上固定。因此,不需要設置用于為這些電動馬達82、82”供電的任何滑環,明顯簡化了旋翼3”的制造和維護操作。

旋翼3、3’、3”、3”’包括兩對致動器80a、80b、81a、81b;80a”、80b”、81a”、81a”。結果,在連接至一個質量體20a、20b;21a、21b的一個電動馬達82發生故障的情況下,可以通過簡單地操作與另一個質量體20a、20b;21a、21b相關聯的電動馬達82并適時更改其圍繞軸線a的角度位置來保持減振功能。

旋翼3”’具有整個傳動單元19”’,該傳動單元19”’容納在氣流傳送器10的主體14內,使支柱6是自由的并且簡化了組裝。

最后,同樣清楚的是,在不脫離權利要求書限定的范圍的情況下,可以對本文所述和所示的旋翼3、3’、3”、3”’進行修改和變型。

特別地,旋翼3、3’、3”、3”’可以用于推力換向式飛機而不是用于直升機1。

此外,代替質量體20a、20b;21a、21b,旋翼3、3’、3”、3”’可以僅包括安裝在相應的受電弓上的兩個質量體,該受電弓能操作以調節這些質量體與軸線a之間的距離,并因此控制支柱6上產生的合成阻尼力6的幅值和相位。

最后,代替質量體20a、20b;21a、21b,旋翼3、3’、3”、3”’可以僅包括兩個可滑動地安裝在相應的臂上的質量體以及具有與相應的質量體接觸螺旋輪廓的一對導向件。在該方案中,臂被驅動得圍繞軸線a旋轉以調節在支柱6上產生的合成阻尼力的相位,并且導向件也被驅動得旋轉以調節該合成阻尼力的幅值。

最后,根據本發明的旋翼可以是直升機1的尾旋翼4,而不是主旋翼3、3’、3”、3”’。

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