CN103085971B - 增力球面内衬轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制旋翼桨叶的水平旋转移动的旋翼系统和方法。该系统具有配置成旋转旋翼桨叶的轭架臂。第一轴承和第二轴承被用于将旋翼桨叶固定到轭架臂，并且配置成限制纵向和横向移动，同时允许旋翼桨叶相对于轭架臂的水平旋转移动。

Description

增力球面内衬轴承

技术领域

本申请大体上涉及旋翼系统，并且更具体地，涉及一种具有球面内衬轴承的尾旋翼系统。

背景技术

传统尾旋翼在本领域中公知的用于有效地控制旋翼飞机的偏航运动。尾旋翼利用多个旋翼桨叶产生推力，并且在飞行过程中，旋翼桨叶趋于水平旋转，由此产生可能引起尾旋翼失灵的不期望的动作。

在一些实施方式中，传统的尾旋翼系统包括牢固地连接到轭架臂的旋翼桨叶。这些实施方式在限制旋翼桨叶的水平旋转（feathering）运动中是有效的；然而，这些实施方式由于施加在轭架臂上的桨叶水平旋转压力而倾向于失灵。

尽管在尾旋翼系统领域中已经取得了很大的进步，仍然存在许多缺点。

附图说明

被认为是本发明的特性的新颖性特征在所附的权利要求中提出。然而，本发明本身，以及其优选的应用模式，还有进一步的目标和优势将参照下面的详细描述并结合附图获得最好的理解，其中：

图1为使用本申请的旋翼系统的旋翼飞机的侧视图；

图2-3为旋翼飞机的尾旋翼的斜视图；

图4为图2的尾旋翼的轭架臂的部分斜视图；

图5为图4的轭架臂沿V-V方向上的横截面视图；

图6为图4的轭架臂沿VI-VI方向上的横截面视图；

图7为图4的球面轴承的顶视图；

图8A和8B为图6所示的球面轴承与桅杆可操作相关联的横截面图；并且

图9为描述优选方法的流程图。

具体实施方式

虽然本申请的系统和方法可以具有各种变形和替代形式，其具体的实施方式通过图中的例子示出并且在这里进行详细的描述。然而，应当理解的是这里对具体实施方式的描述并不是将本申请限定于公开的特定实施方式，而恰恰相反，其目的是为了覆盖落入由所附的权利要求所限定的本申请的工艺的精神和范围之内的全部变形，等同，以及替代的方案。

本发明的系统和方法的示例性实施方式在下面给出。当然可以意识到在任何实际实施方式的发展过程中，需要视具体情况做出各种决定以实现研发者的特定目标，例如服从系统相关和商业相关的系统规定参数，其从一种实施方式变化到另一种。此外，可以意识到的是这种发展努力可能是复杂和耗时的，但是仍然是享有本公开的利益的本领域普通技术人员必须经历的常规过程。

本申请的尾旋翼系统通过提供用于控制在飞行中由连接到其上的旋翼桨叶产生的水平旋转力的有效装置，克服了与传统尾旋翼相关联的共同缺点。具体地，尾旋翼包括一个或多个轴承，用于将旋翼桨叶固定到浆毂保持系统的轭架臂上。轴承以线性方式对齐排列，以防止桨叶相对于轭架臂纵向和横向移动，同时允许旋翼桨叶水平旋转移动。轴承还包括选择性地设置在轴承壳体中用于增强水平旋转移动的切口。

本申请的尾旋翼系统的结构及操作将通过附图并结合所附的描述被理解。这里描述了该系统的几种实施方式。应当理解的是不同实施方式的各种组件，部件，以及特征可以组合在一起和/或彼此交换，即使在附图中并没有示出全部的变形和具体实施方式，其全部位于本申请的范围之内。还应该理解的是各种实施方式之间的特征，元件，和/或功能的混合与匹配在这里被明确地考虑，以使得本领域普通技术人员从公开的一种实施方式的特征，元件，和/或功能可以意识到它们可以被恰当地结合到另一种实施方式中，除非以其他方式描述。

现在参照附图，其中相同的参考标记在几种视图中表示相应或类似的元件，图1为采用本申请的尾旋翼系统的旋翼飞机101的侧视图。尽管这里采用旋翼飞机101的典型类型进行描述，可以意识到这里公开的特征可以很容易地适用于其它类型旋翼飞机。

旋翼飞机101包括设置在用于旋转两个或多个旋翼桨叶107的机身105上方的主旋翼系统103。主旋翼系统103由多个承载在机身105内部的控制器控制。在飞行过程中，循环控制器109和/或踏板111被操作用于产生垂直，水平以及偏航的飞行方向。飞机101进一步设置有在飞行中产生偏航移动的尾旋翼113。尾旋翼113的详细描述将在下面进行。

现在转向参照图2和3，示出根据本申请的优选实施方式的尾旋翼113的斜视图。在典型的实施方式中，尾旋翼113包括四个旋翼桨叶201；然而，可以意识到尾旋翼113可以容易地应用在具有更多或更少的桨叶的替代实施方式中。应当理解的是，为了清楚起见，四个桨叶其中之一被移除以示出与尾旋翼相关联的轴承。桨叶201配置成与具有四个轭架臂205的浆毂保持元件203连接，浆毂保持元件203依次可旋转地连接到桅杆207和引擎传动装置209。

尾旋翼113进一步设置有两个或多个轴承：第一轴承211和第二轴承213，两个轴承配置成允许旋翼相对于轭架臂轻微地水平旋转移动。在优选的实施方式中，轴承211和213为与轭架臂205的上表面和下表面平齐的球面轴承；然而，应该意识到其它类型的轴承和装置可以替代地用在优选实施方式中。如下面更加完整地描述，球面轴承允许旋翼桨叶的轻微水平旋转移动，其相对于传统尾旋翼具有显著的优点，即具有牢固地连接到轭架臂的旋翼桨叶的尾旋翼。

现在具体参照图3，轭架臂205具有沿纵轴A1延伸的长度并且轴承211和213分别具有中心线C1和C2，它们以线性方式对齐以使得中心线C1和C2与轭架臂205的纵轴A1相交。

在图4中，示出轭架臂205的部分斜视图。图4提供对根据本申请的优选实施方式的轴承的进一步图示。尾旋翼113优选地包括两个用于将旋翼桨叶固定到轭架臂的轴承；然而，可以意识到替代的实施方式可以包括不同于优选实施方式的额外的轴承。这两个轴承配置提供用于限制旋翼桨叶在方向D1上的横向移动以及在方向D2上的纵向移动；然而，轴承配置成允许旋翼桨叶在飞行中沿方向D3上的轻微水平旋转移动。如上面描述的，这些特征依靠轴承相对于轭架臂纵轴A1的对齐而实现。

在图5中，示出轭架臂205沿图4的V-V方向的横截面图。在优选的实施方式中，轴承211和213均为球面轴承，其允许沿方向D3的枢转移动以补偿水平旋转。轴承211包括旋转地与壳体503接合的球面球501，类似的，轴承213包括旋转地与壳体507接合的球面球505。轴承211和213分别包含通道509和511，作为将桨叶固定到其中的装置。在优选的实施方式中，壳体503延伸通过轭架臂205的整个厚度，具体地为从顶表面513向底表面515延伸。该特征增加了壳体503和球面球501之间的接触表面积。

图6为轭架臂205沿图4的VI-VI方向的横截面图。轴承211进一步设置有四个从壳体的顶部和底部表面延伸出来并向内进入壳体503的切口。切口的轮廓优选地与通道509容纳的连接装置的外部轮廓相吻合。应当理解的是这些切口允许旋翼桨叶在方向D3上的额外水平旋转移动，其由此显著地提高了轴承211的效率。如图所示，轴承211优选地包括四个切口：从壳体503的顶表面605延伸出来的第一切口601和第二切口603，以及从壳体503的底表面611延伸出来的第三切口607和第四切口609。

在图7中，描绘了轴承211的顶视图。图7进一步示出了切口601和603的轮廓。在优选的实施方式中，切口601和603具有与连接装置，即圆轴的轮廓相吻合的大体上为圆形的轮廓线。然而，可以意识到切口601和603在替代的实施方式中可以制作成具有不同几何形状的轮廓线。应该理解的是这些切口选择性地在外壳体503上加工而成以允许球面球501在方向D3上，而不是在方向D2上（水平旋转运动）的额外的枢转运动。可以意识到轴承211和213组合在一起彼此作用以避免在方向D1和D2上的移动，同时允许在方向D3上的枢转运动。这些切口被用于提高在飞行过程中旋翼桨叶的枢转运动。

在图8A和8B中，轴承被示出与连接装置801可操作关联，在优选的实施方式中，连接装置为延伸通过通道509的轴。连接装置801可以包括放置在球面球501和连接装置801之间用于提供保护和支撑的内衬。如图8B中描绘的，连接装置801的假想线示出旋翼桨叶相对于轭架臂的水平旋转运动。应该理解的是连接装置801并没有与壳体503接触。

接着参照图9，示出描绘优选过程的流程图901。方框903示出第一步，其包括通过第一轴承和第二轴承将旋翼桨叶连接到轭架臂。下一步包括将第一轴承和第二轴承对齐排列在轭架臂上，以限制旋翼桨叶相对于轭架臂在纵向和横向上的移动。最后，方框907示出最后一步，包括允许旋翼桨叶相对于轭架臂枢转运动，以在飞行中补偿水平旋转。

显而易见的是这里描述和图示的系统和方法具有显著的优点。上面公开的具体实施方式只是示意性的，实施方式可以被修改并且以对享有这里的教导的利益的本领域技术人员而言不同但是等效的方式实施。因此显而易见的是上面公开的具体实施方式可以改变和修改，并且全部的变形都被认为位于本申请的范围和精神之内。因此，这里寻求的保护在说明书中提出。尽管上面示出了现有的实施方式，它们并不仅限于这些实施方式，而是可修改的，并且各种变化和修改都不会脱离本申请的精神。

Claims (12)

1.一种旋翼系统，包括：

轭架臂；

旋翼桨叶；以及

第一轴承，由轭架臂承载，并且配置成枢转地将旋翼桨叶固定到轭架臂，并且在飞行中允许旋翼桨叶相对于轭架臂的水平旋转移动；第一轴承包括：

壳体；

从壳体的顶表面向壳体内部延伸的第一切口和第二切口；以及

从壳体的底表面向壳体内部延伸的第三切口和第四切口；

其中第一切口直接设置在第三切口的上方，并且第二切口直接设置在第四切口的上方；

可旋转地承载在壳体里的球面球；以及

通道，延伸穿过球面球并且配置成与第一连接装置连接在一起，第一连接装置与旋翼桨叶相关联，用于将旋翼桨叶固定到轭架臂；

其中第一切口和第四切口允许第一连接装置在第一水平旋转位置枢转；并且

其中第二切口和第三切口允许第一连接装置在第二水平旋转位置枢转；

其中第一切口具有轮廓与第一连接装置的外表面轮廓相吻合的内表面。

2.如权利要求1所述的系统，其中旋翼系统为尾旋翼。

3.如权利要求1所述的系统，其中第一轴承为球面轴承。

4.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

从轭架臂的顶表面延伸到轭架臂的底表面的轭架臂厚度；

其中第一轴承设置在轭架臂内。

5.如权利要求4所述的系统，其中壳体延伸通过轭架臂的整个厚度。

6.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

第二轴承，由轭架臂承载，并且配置成枢转地将旋翼桨叶固定到轭架臂，并且在飞行中允许旋翼桨叶相对于轭架臂的水平旋转移动。

7.如权利要求6所述的系统，其中轭架臂具有纵轴，第一轴承具有中心线，并且第二轴承具有中心线；并且

其中第一中心线和第二中心线与轭架臂的纵轴对齐。

8.如权利要求7所述的系统，其中第一轴承和第二轴承配置成允许旋翼桨叶相对于纵轴水平旋转移动，同时限制旋翼桨叶相对于纵轴横向以及纵向移动。

9.如权利要求6所述的系统，第二轴承包括：

壳体；

可旋转地承载在壳体里的球面球；以及

通道，延伸通过球面球并且配置成与第二连接装置连接在一起，第二连接装置与旋翼桨叶相关联，用于将旋翼桨叶固定到轭架臂。

10.如权利要求9所述的系统，进一步包括：

从壳体的顶表面向壳体内部延伸的第一切口和第二切口；以及

从壳体的底表面向壳体内部延伸的第三切口和第四切口；

其中第一切口直接设置在第三切口上方，并且第二切口直接设置在第四切口上方；

其中第一切口和第四切口允许第二连接装置在第一水平旋转位置上枢转；并且

其中第二切口和第三切口允许第二连接装置在第二水平旋转位置上枢转。

11.一种尾旋翼，包括：

用于旋转旋翼桨叶的轭架臂；以及

第一轴承和第二轴承，第一轴承和第二轴承由轭架臂承载并且配置成将旋翼桨叶固定到轭架臂，并且在飞行中允许旋翼桨叶相对于轭架臂水平旋转移动；第一轴承包括：

壳体；

从壳体的顶表面向壳体内部延伸的第一切口和第二切口；以及

从壳体的底表面向壳体内部延伸的第三切口和第四切口；

其中第一切口直接设置在第三切口的上方，并且第二切口直接设置在第四切口的上方；

可旋转地承载在壳体里的球面球；以及

通道，延伸穿过球面球并且配置成与第一连接装置连接在一起，第一连接装置与旋翼桨叶相关联，用于将旋翼桨叶固定到轭架臂；

其中第一切口和第四切口允许第一连接装置在第一水平旋转位置枢转；并且

其中第二切口和第三切口允许第一连接装置在第二水平旋转位置枢转；

其中第一轴承和第二轴承以线性方式对齐，以限制旋翼相对于轭架臂横向和纵向移动；

其中第一切口具有轮廓与第一连接装置的外表面轮廓相吻合的内表面。

12.如权利要求11所述的尾旋翼，其中轭架臂具有纵轴，第一轴承具有中心线，并且第二轴承具有中心线；并且

其中第一中心线和第二中心线与轭架臂的纵轴对齐。