CN115885109A - 包括可变桨距螺旋桨轮叶的飞行器涡轮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括螺旋桨轮叶(10)和桨距调节系统(34)的组件，桨距调节系统用于设置轮叶(10)的桨距，其中，轮叶(10)的根部(14)具有球部(32)，并且用于对轮叶(10)的桨距进行设置的桨距调节系统(34)包括：‑杯部(58)，杯部具有上开口(58c)；‑保持环(82)，保持环围绕球部(32)延伸，保持环至少在相对于杯部(58)朝向开口(58c)的轴向移动方面受到限制，并且保持环具有支承面(84)以阻碍根部(14)朝向开口(58c)的轴向移动；桨距调节系统(34)的特征在于，桨距调节系统还包括下座部(88)，根部(14)通过下座部与杯部(58)接合，座部(88)和/或保持环(82)被安装成能够通过至少一个夹持机构(90)相对于杯部(58)轴向平移。

Description

包括可变桨距螺旋桨轮叶的飞行器涡轮发动机

技术领域

本发明涉及飞行器涡轮发动机的领域，特别地涉及这些涡轮发动机的包括可变桨距轮叶的推进螺旋桨。

背景技术

飞行器涡轮发动机螺旋桨可以为涵道式(例如在风扇的情况下)或者为无涵道式(例如在开式转子架构的情况下)。

螺旋桨包括轮叶，轮叶可以是桨距可变的。因此，涡轮发动机包括使得能够改变轮叶的桨距角的机构，以使由螺旋桨产生的推力适应于不同的飞行阶段。

螺旋桨轮叶的设计涉及通常具有冲突的目标的多个科目。螺旋桨轮叶必须使得能够具有最佳的空气动力学性能(即在使效率最大化的同时提供推力)，保证轮叶的机械强度(即承受由静态载荷和动态载荷产生的机械约束)，同时限制质量和声学特征。特别地，螺旋桨的空气动力学性能的改善倾向于增大旁通比(By Pass Ratio，BPR)，这转化为增大螺旋桨的外径，从而增大轮叶的跨度。

同时，在一些涡轮发动机架构中，发动机以非常开放的桨距(被称为顺桨)启动。事实上，该启动位置使得动力能够被扭矩消耗，这通过保证低螺旋桨速度来确保机器安全性。更确切地，根据简单的考虑，功率与速度和扭矩的乘积成正比。然而，扭矩随着入射角(l'incidence)而增大，入射角可以通过桨距来增大。实际上，空气动力学领域的技术人员理解，在叶片轮廓上产生的力在第一近似中大致垂直于弦，并且可以被分解成两个分量：沿着发动机轴的推力和在螺旋桨平面中叶片的阻力。因此，随着轮叶桨距的增大，产生的力朝向螺旋桨平面移动，使空气动力学轮廓的阻力增大并使推力减小。

因此，在以顺桨启动的情况下，由螺旋桨产生的推力为零，扭矩最大，速度最小。然而，入射角变得如此高使得叶片遭受到产生强烈的振动激励的、湍流的、高度提升的空气动力学流。由于提升区域的小涡流，该激励是宽频的，但是由于强烈的卡门再循环(recirculations de Karman)，该激励在某些特定频率下也是强烈的，这导致显著地振荡的空气动力学力。特别地，在产生大阻力的具有大的弦和大跨度的叶片上，即使速度不高，这种力也是强烈的。

在现有技术中，通常的惯例是用被称为钻孔部(brochée)的附接部将轮叶附接到轮叶的支撑部。轮叶包括根部，根部具有大致燕尾的形状，并且旨在以形状配合的方式接合在支撑件的袋部中，该袋部通常通过钻孔制造。

对于具有钻孔附接部的叶片，该空气动力学力如此强烈，使得该空气动力学力可以导致轮叶根部在其袋部中的类似于旋转的刚性固体运动。在顺桨启动期间，风扇的降低的速度不能够产生足够的离心力以防止由空气动力学力导致的这些运动。在仅在几个循环之后就导致叶片的摩擦损坏以及被插入根部与袋部的底部之间的垫片的摩擦损坏。由于可变桨距轮叶通常配备有顺桨系统，由于同样的原因，该问题可能在发动机故障之后的风车训练情况下出现。

此外，由于发动机的安装对飞行器和上游非限制流的方向的影响，在非涵道式架构上，在高得多的转速下也可能发生强烈的振动激励。实际上，无涵道式发动机受到地面和机身的影响，这根据发动机方位角导致螺旋桨移动和流速的扭曲。这导致螺旋桨轮叶在第一发动机阶1N、2N以及3N(可能更高)上的振动响应。另一方面，在没有空气入口套筒的情况下，流动穿过叶片的空气的方向不平行于发动机轴。该滑移角产生被称为“1P”的力，该力在发动机阶1N上导致螺旋桨轮叶的振动响应。类似地，当空气以入射角流动穿过叶片时，这些力1P也可能在飞行器的爬升阶段或进场阶段期间产生。如果轮叶的附接部不合适，这些高转速振动激励可能导致上述相同的摩擦损坏。

由于所有这些原因，钻孔附接部目前对于可变桨距、具有大的弦和大跨度的螺旋桨轮叶不是可行的解决方案。

因此，需要可变桨距螺旋桨轮叶的附接部技术，该附接部技术使得能够在可能激励轮叶的振动模式的所有飞行阶段期间限制轮叶旋转。

此外，还已知将轮叶的根部围封在与根部的形状相匹配的筒部(通常为金属筒部)中。特别地，这种筒部使得能够确保轮叶根部与引导轴承的内环之间的连接，以使得轮叶的角度桨距设置能够与毂部相关联。这种筒部被非常小心地附接到轮叶根部，以尽可能地限制轮叶与筒部之间的旋转。

然而，无论采用怎样的预防措施，仍然经常观察到轮叶可能由于筒部中的一些偏转而振荡。因此，需要确保轮叶的旋转相对于内引导轴承环尽可能地受到限制。

发明内容

本发明提出了一种用于飞行器涡轮发动机的组件，该组件包括螺旋桨轮叶以及用于对轮叶的桨距进行设置的系统，轮叶具有从上端部延伸到自由下端部的根部，上端部被连接到轮叶的叶片，根部具有被称为“球部”的凸出的延展部，该系统用于围绕桨距轴线设置轮叶的桨距，该系统包括：

-杯部，杯部由围绕桨距轴线延伸的环形壁径向地界定，杯部包括下底部和上开口，下底部由底部壁封闭，球部旨在通过上开口轴向插入到杯部中；

-环形保持环，环形保持环围绕球部延伸，保持环至少在相对于杯部朝向开口的轴向移位上被限制，保持环具有环形支承表面，环形支承表面限制了开口的通道横截面，并且环形支承表面旨在与球部的上表面轴向接触，以阻挡根部朝向开口的轴向移位。

根据本发明的组件的特征在于，该组件包括下座部，下座部由与保持环不同的部件承载，根部通过下座部在底部的方向上轴向支撑在杯部中，座部和/或保持环通过至少一个夹持机构相对于杯部能轴向平移移动地安装，以使得球部能够被轴向夹持在座部与保持环的支承表面之间。

这确保了根部在没有间隙的情况下被附接到杯部，从而防止轮叶在杯部中的旋转。这特别不同于现有技术的实施例，在现有技术中，根部被围封在装配的筒部中。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环的支承表面与球部直接接触，并且座部与根部直接接触。

由于没有装配到根部的元件，特别地由于没有围封根部的筒部，这确保了根部不能相对于支承表面和座部移动。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环的支承表面具有与球部的上表面的形状互补的形状。

这确保了力更好地分布在球部的更大的表面上。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，球部的上表面具有大致截头锥形形状。

这使得能够确保球部轴向和径向地保持在杯部中。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环由多个区部制成。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环由至少三个区部制成。

保持环由多个区部制成使得能够简化根部在杯部中的安装。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，底部壁被构造成以形状配合的方式与根部的自由端部配合，使得杯部能围绕桨距轴线与根部旋转地固定。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，桨距设置系统还包括：

-下滚动引导轴承，下滚动引导轴承围绕桨距轴线延伸并围绕环形壁的下部分安装，

-上滚动引导轴承，上滚动引导轴承围绕桨距轴线延伸并围绕环形壁的上部分安装。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，引导轴承中的至少一个引导轴承具有引导轴承的内环，该内环被集成到杯部中。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，座部通过至少一个夹持机构能轴向平移移动地安装在杯部中。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，每个夹持机构由轴向螺钉形成，轴向螺钉被接纳在与座部互补的螺纹部中，螺钉的下端部轴向支撑抵靠在杯部的朝向开口转动的面上。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，夹持机构由环形夹持环形成，环形夹持环围绕座部并且轴向支撑抵靠在杯部的朝向开口转动的环形面上，夹持环包括内螺纹部，内螺纹部与轴向固定到座部的环形外螺纹部配合，外螺纹部或夹持环中的一个被阻挡而不相对于杯部旋转。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，外螺纹部与承载座部的座部环一体地制成。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环通过至少一个夹持机构能轴向平移移动地安装在杯部中。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，夹持机构包括楔部，楔部围绕保持环分布，并且楔部被插入在用于支撑杯部的环形壁的、朝向所述底部转动的截头锥形面与保持环的外周止挡面之间。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，夹持机构包括夹持环，夹持环被旋拧到杯部中并且具有截头锥形环形面，截头锥形环形面偏压楔部，以使保持环朝向杯部的底部轴向地夹持抵靠在球部上。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环在保持环的外周配备有外犬齿部，外犬齿部与杯部的环形壁的互补内犬齿部配合，以阻挡保持环朝向开口的轴向移位。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，保持环与杯部一体地制成。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，座部相对于杯部轴向固定地安装。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，设置垫片被轴向地插入在杯部与座部之间。

根据按照本发明的教导所制造的组件的另一个特征，座部与杯部一体地制成。

附图说明

通过以下详细描述并且为了理解该详细描述而参照附图，本发明的其他特征和优点将变得明显，在附图中：

图1是用于飞行器涡轮发动机的螺旋桨轮叶的示意性透视图，并且示出了本发明。

图2是图1的一部分的放大视图，并且示出了轮叶的根部，

图3是根据图4的截面平面Pb的横截面视图，该横截面视图示出了根部的自由下端部相对于桨距轴线的形状和位置，

图4是示出了图1的轮叶的根部的轴向横截面视图，轮叶的根部被附接在根据本发明的第一实施例制造的桨距设置系统的杯部中，

图5是示出了图4中的杯部的透视图，

图6是示出了本发明的第二实施例的、与图4类似的视图，

图7是示出了本发明的第三实施例的、与图4类似的视图，

图8是示出了本发明的第四实施例的、与图4类似的视图。

图9是示出了轮叶的根部的透视图，轮叶的根部被构造成插入到在图8中示出的实施例的杯部中。

图10是沿着图8的截面平面10-10的横截面视图，该横截面视图示出了轮叶根部在插入到杯部中时的位置。

图11是示出了通过犬齿式离合来附接在杯部的保持环的下方的根部的、与图10类似的视图。

图12是示出了本发明的第五实施例的、与图4类似的视图。

图13是示出了本发明的第六实施例的、与图4类似的视图。

具体实施方式

在以下描述中，具有相同结构或类似功能的元件将由相同的附图标记表示。

在说明书的其余部分中，使用了沿着轮叶的桨距轴线“A”的轴向方向，轴向方向从底部(靠近轮叶的根部)向上靠近轮叶的自由端部。还使用了径向方向，径向方向从靠近桨距轴线的内侧向外与桨距轴线正交地延伸。

图1示出了用于飞行器涡轮发动机的螺旋桨的轮叶10，该螺旋桨为涵道式或无涵道式。

轮叶10包括连接到根部14的叶片12。

叶片12具有空气动力学轮廓并且包括拱腹12a和拱背12b，拱腹和拱背通过上游前缘12c和下游后缘12d连接，术语上游和下游参照在运行中气体围绕叶片12的流动。

叶片12具有被称为顶部的自由上端部，以及连接到根部14的下端部。

在示出的示例中，轮叶10通过被称为树脂传递模塑(Resin Transfer Molding，RTM)方法的注射方法由复合材料制成。该方法包括通过三维编织来制备纤维预制件18，然后将该预制件布置在模具中并且注射可聚合树脂，例如环氧树脂，可聚合树脂将浸渍预制件。在叶片12已经固化和硬化之后，叶片的前缘12c通常由金属护套20增强，金属护套例如通过胶合来装配和附接。

轮叶10包括翼梁22。翼梁22包括如下的部分，该部分形成叶片12的芯部。翼梁22的形成叶片12的芯部的部分旨在在树脂注射之前插入到预制件18中。翼梁22还包括如下的部分，该部分在叶片12的顶部的相对侧上延伸以形成根部14。

优选地，翼梁22由复合材料制成。例如，翼梁是3D编织碳纤维增强的环氧有机基体复合材料，其中，在空气动力学通道的高度处，经线方向主要是径向的，纬线主要是根据叶片12的弦来定向的。

替代地，翼梁也可以通过由不同有机基体复合材料(热固性、热塑性或弹性体)构成的在机械上更有利的组件形成，不同有机基体复合材料由以多种纤维布置(编织、编制、针织、单向)形成的长纤维(碳、玻璃、芳族聚酰胺、聚丙烯)增强。

尽管未示出，叶片12可以是中空的或实心的，并且包括填充有泡沫或蜂窝型填充材料的内腔。该填充材料围绕翼梁22安装，并且覆盖有由有机基体复合材料构成的蒙皮，以增加叶片12的抗冲击性。

护套20可以是钛或钛合金、不锈钢、钢、铝、镍等。叶片12的拱腹12a或甚至拱背12b可以覆盖有聚氨酯膜以防止侵蚀。

根部14在此没有围封根部的金属环形筒部。

轴线“A”是轮叶10和叶片12的伸长轴线，特别是轮叶10的桨距轴线“A”，即如下轴线，围绕该轴线对轮叶10的角位置进行调节。该轴线通常也是径向轴线，因此该轴线相对于配备有该轮叶10的螺旋桨的旋转轴线沿着半径延伸。

根部14具有在图2中最佳地可见的特定形状。根部14大致包括三个部分：

-自由下端部28，自由下端部与叶片12相对定位，

-上柱部30，上柱部位于叶片12一侧，以及

-被称为“球部”32的凸出的延展部，凸出的延展部位于自由端部28与柱部30之间。

在所示的示例中，自由端部28具有大致平行六面体的形状。如在图3中可以看到，该自由端部28从桨距轴线“A”偏置，以实现正确固定(détrompage)或转位(indexage)，这将在下面更详细地说明。

参照图4，Pb被限定为横向平面，即垂直于桨距轴线“A”的平面，该平面大致穿过自由端部28的沿着桨距轴线“A”测量的中部。该平面Pb被称为底部平面或下平面。图3示出了自由端部28在该平面Pb中的横截面形状。被称为下截面的该截面具有被表示为Sb的值或表面积(例如最大的值或表面积)并且在所示的示例中通常为矩形形状。

如以下还将描述的，自由端部28被构造成与轮叶10的桨距设置系统34配合。

再次参照图2，柱部30具有相对复杂的形状，该相对复杂的形状使得能够在根部14与翼梁部分22之间提供过渡，翼梁部分形成叶片12的芯部。柱部30示意性地包括：

-两个侧翼30a、30b，两个侧翼分别位于叶片12的拱腹12a一侧和拱背12b一侧，两个侧翼沿着桨距轴线“A”且朝向叶片12的顶部而朝向彼此汇聚，以及

-两个边缘，分别为上游边缘30c和下游边缘30d，相反地，上游边缘和下游边缘沿着桨距轴线“A”且朝向叶片12的顶部彼此分开。

参照图4，Ph被限定为穿过柱部30(特别地穿过柱部30的下端部)的横向平面。该平面Ph被称为高平面或上平面。在该平面中，柱部30可以具有非圆形(例如椭圆形、长圆形、正方形或矩形)的横截面形状。被称为高截面的该截面具有被表示为Sh的值或表面积(例如最大的值或表面积)。

球部32具有大致凸出的形状或圆顶的形状，该凸出部或圆顶部围绕桨距轴线“A”延伸。

Pm被限定为穿过球部32的中间平面，特别地在球部的具有最大横截面(在下文中被称为中间截面，被表示为Sm)的部分处。该平面Pm被称为中间平面。在该平面中，尽管不是限制性的，球部32可以具有圆形形状的截面。

应当理解，平面Pm位于平面Pb与平面Ph之间。球部32的最大横截面尺寸从平面Pm(Sm)减小到平面Ph，并且从平面Pm朝向平面Pb减小。因此应当理解，Sm大于Sb和Sh。此外，在所述的示例中，Sh大于Sb。

轮叶10旨在安装在桨距设置系统34中，桨距设置系统使得轮叶的角位置能够相对于螺旋桨的毂部36围绕桨距轴线“A”改变。

为此，桨距设置系统34包括轴承54、56。在此，轴承54、56的数量为两个，分别为下轴承54和上轴承56。

轴承54、56为滚珠滚动型。在所示的示例中，轴承具有不同的直径，并且轴承的滚珠也具有不同的直径。

下轴承54大致在平面Pm与平面Pb之间延伸，并因此围绕球部32的下部分延伸。该下轴承54的直径比上轴承56的直径小，并且下轴承的滚珠的直径比上轴承56的滚珠的直径大。

下轴承54也为角接触型。在示出的示例中，滚珠在滚珠的环54a、54b的滚道上的支承点或支承表面位于截头锥形表面S1上，该截头锥形表面沿着桨距轴线“A”延伸，并且该截头锥形表面的最大直径位于轮叶10的顶部一侧。

上轴承56大致在平面Pm与平面Ph之间延伸，并因此围绕球部32的上部分延伸。上轴承56也为角接触型。在示出的示例中，滚珠在滚珠的环56a、56b的滚道上的支承点或支承表面位于截头锥形表面S2上，该截头锥形表面沿着桨距轴线“A”延伸，并且该截头锥形表面的最大直径位于轮叶10的根部14的自由端部28一侧。

图4和图5示出了桨距设置系统34的示例实施例。

桨距设置系统34包括杯部58。杯部58包括围绕桨距轴线“A”延伸的环形壁58a。环形壁58a径向地界定了杯部58的内部体积。杯部58的内部体积由底部壁58b向下封闭，底部壁与根部14的自由端部28相对地延伸。杯部58在杯部的上轴向端部处具有开口58c，该开口由环形壁58a的上端部边缘径向地界定。根部14的自由端部28和球部32旨在通过上开口58c轴向地插入到杯部58内部。

环形壁58a和底部壁58b一体地制造。

底部壁58b被构造成以形状配合的方式与根部14的自由端部28配合，使得杯部58能围绕桨距轴线“A”旋转地固定到根部14，并且因此构成用于相关联的轮叶10的枢轴。

在这种情况下，应当理解，底部壁58b包括凹入部60，该凹入部具有非圆形的、特别是矩形的横截面，并且被构造成接纳自由端部28，如在图3和图4中示出。如在图2中可以看到，该凹入部60以与自由端部28类似的方式相对于桨距轴线“A”偏心。这种偏心使得在将根部14插入并安装在杯部58中时能够进行转位和正确固定，并且能够使自由端部28在凹入部60中仅有一个接合位置。

凹入部60位于杯部58的底部壁58b的上表面或内表面上，因此凹入部位于杯部58内部并且被定向在根部14一侧。

桨距设置系统34在轮叶10的根部14处产生扭矩，该扭矩抵消了由空气动力学力和离心力产生的扭转力矩。有利地，将自由端部28直接地插入到凹入部60中，而不需要插入装配元件，以直接迫使根部14旋转。这提供了更直接的力路径，使扭转力矩被直接地施加到根部14。下截面的尺寸严格小于中间截面的最大尺寸，以将周向总尺寸限制到该高度。

由于支承表面在高度上位于中间截面与高截面之间的部分位于杯部58内部，这与集成在枢轴中的钻孔附接部的现有技术相反，因此在两个轴承54、56之间的中间延展部(球部32的径向体积最大的部段)的位置在径向总尺寸方面是非常有利的。这有助于减小桨距设置系统34的径向总体尺寸。

这使得能够减小位于中间截面下方的下轴承54的直径。因此，轮叶10的根部14可以沿着桨距轴线“A”集成在更低处，这极大地降低了与根部14的集成相关联的理论毂部比。本领域技术人员已知，特别地由于具有低的毂部比的发动机更紧凑且因此更轻，因而低毂部比改善了发动机的性能。与竞品相比，这最后一点是该技术方案的非常重要的优势，其中，竞品通常有具有圆筒形外部形状的筒部。

底部壁58b包括下表面或外表面，下表面或外表面位于根部14的相对侧上，并且包括圆筒形延伸部62，该圆筒形延伸部沿着桨距轴线“A”延伸并且包括外螺纹部或外笔直花键64，外螺纹部或外笔直花键用于将桨距设置系统34与未示出的桨距改变机构旋转联接，该桨距改变机构对于螺旋桨的不同桨距设置系统34和轮叶10是共用的。

在图4中可以看到，杯部58被设计成对轴承54、56进行支撑，轴承确保相对于涡轮发动机的毂部36围绕桨距轴线“A”对杯部58进行定心和引导。

轴承54、56可以形成桨距设置系统34的一部分。特别地，引导轴承中的至少一个引导轴承可以具有引导轴承的内环，该内环被集成到杯部58。

下轴承54就是这种情况，下轴承的内环54a集成到杯部58中。实际上，这意味着杯部58在杯部的外周包括滚道54aa，下轴承54的滚珠直接在滚道上滚动。该滚道包括具有凹入的弯曲截面的环形表面。该滚道位于环形壁58a和杯部58的下端部处。下轴承54的外环54b例如通过收缩配合来附接到毂部36。此外，有利地，杯部58被设计成向下轴承54施加预载荷。

上轴承56的外环56b例如通过收缩配合来附接到毂部36。上轴承的内环56a接合在杯部58和环形壁58a的自由上端部上并且围绕杯部和环形壁的自由上端部进行接合。环形壁58a的该端部包括用于安装内环56a的外圆筒形表面76以及用于拧上螺母78的外螺纹部，该螺母旨在轴向地支撑在内环56a上，以保持内环轴向夹持抵靠在杯部58的外圆筒形肩部80上。

根据本发明的教导，为了特别是抵抗离心力而将根部14轴向地保持在杯部58内，设置了环形保持环82，环形保持环围绕球部32在杯部58内延伸。保持环82被连接到杯部58，以至少在相对于杯部58朝向开口58c的轴向移位上被限制。

保持环82具有环形支承表面84，环形支承表面被定向成朝向杯部58的底部。支承表面84旨在限制杯部58的开口58c的通道横截面，以通过球部32的阻挡来防止根部14通过开口58c移除。更特别地，支承表面84旨在与球部32的上表面86轴向接触，以阻挡球部32朝向上开口58c的轴向移位。

同样重要的是，将根部14牢固地附接在杯部58中，以防止轮叶10在轮叶的使用期间相对于杯部58的任何旋转。为此，桨距设置系统34包括下座部88，下座部由朝向杯部58的开口58c转动的面形成，根部14通过该下座部在底部的方向上轴向地支撑在杯部58中。

座部88是与保持环82分开的部件。座部88和/或保持环82中的至少一个通过至少一个夹持机构90而能相对于杯部58轴向平移移动地安装，以使得在此由复合材料制成的球部32能够被轴向地夹持在座部88与保持环82的支承表面84之间。这使得能够防止支承表面84与轮叶10之间的轴向间隙。

为了使这种轴向间隙不出现，无论螺旋桨的运行条件如何，球部32都以足够高的预应力被夹持在座部88与保持环82的支承表面84之间，该足够高的预应力超过在螺旋桨的运行期间可能施加到轮叶10的最大轴向力，例如约数万牛顿。

保持环82由诸如钢、钛或钛合金(例如TA6V)的金属材料制成。

座部88由诸如钢、钛或钛合金(例如TA6V)的金属材料制成。

为了确保轮叶10在没有间隙的情况下轴向地保持在杯部58中，保持环82的支承表面84与球部32直接接触，而不需要插入插入件。特别地，保持环82的支承表面84具有与球部32的上表面86互补的形状，以将力分布在球部32的大面积上。

为了同时使得根部14能够径向地保持在杯部58中，球部32的上表面86具有大致截头锥形的形状，并且支承表面84具有互补的形状。支承表面84例如大致从中间平面延伸到杯部58的开口58c。因此，在离心力的作用下，根部14径向定心在支承表面84中。因此，该形状使得能够在螺旋桨旋转期间提供轮叶10的相对于桨距轴线“A”的稳定位置。

与钻孔附接部相比，支承表面84的表面积通过利用轮叶10的底部的整个圆周而最大化。在钻孔附接部中，轮叶10的根部14的仅分别位于拱腹和拱背上的两个不同表面支撑在支承表面上，而轮叶10的根部14的位于前缘和后缘上的表面是自由的。此外，与钻孔附接部相比，支承表面在桨距轴线“A”的方向上的高度要大得多，这也有助于显著增大支承表面的表面积。这种大的支撑表面使得能够在所有运行条件下降低接触压力。

保持环82的在支承表面84的上端部处测量的内直径大致小于球部32的中间截面的直径。为了使得保持环能够以简单的方式围绕球部32布置，保持环82在此由多个区部制成，多个区部中的两个区部82a、82b如在图4中示出。这些区部82a、82b围绕桨距轴线“A”均匀地分布。

这些区部82a、82b可以周向地彼此接触，使得支承表面84具有连续的环形形状。

在后文将详述的变型中，区部82a、82b周向地彼此间隔开，使得支承表面84具有在两个区部82a、82b之间不连续的环形形状。

根部14通过球部32的下表面92支撑在座部88上。因此，座部88呈围绕桨距轴线“A”延伸的环形支撑面的形式。特别地，座部88与球部32的相对的下表面92一致，以特别地能够使座部88与球部32之间的接触压力减小。座部88与在此由复合材料制成的根部14直接接触。

为了使得根部14的底部能够被定心在杯部58中，球部32的与座部88接触的下表面92具有在此凸出的大致截头锥形的形状，并且座部88具有互补的形状。因此，根部14不仅朝向杯部58的底部被轴向地支撑，还在杯部58中被径向地保持就位。

在本发明的未示出的变型中，座部支撑抵靠在根部的自由端部的下表面上。

根据本发明的在图4中示出的第一实施例，座部88在杯部58中由至少一个插入件承载。因此，座部88被插入在根部14和杯部58之间。座部88通过至少一个夹持机构90能平移移动地安装。

在此，座部88由一体制造的座部环94的上表面形成。座部88旨在支撑抵靠在球部32的下环形面上。在这方面，座部88具有以桨距轴线“A”为中心的连续的环形形状。

承载座部88的座部环94通过属于夹持机构90的夹持环96朝向杯部58的底部被轴向支撑地安装。夹持环96围绕座部88。

夹持环96具有外周边沿98，该外周边沿支撑抵靠在杯部58的环形肩部面100上。肩部面100从环形壁58a径向向内延伸并且朝向开口58c转动。该肩部面位于中间平面Pm的略上方。

夹持环96旨在通过被支撑在肩部面100上来与座部环94配合以使座部88轴向向上夹持抵靠在球部32上。为此，夹持环96被固定到内螺纹部而不轴向移位，内螺纹部被旋拧到在座部环94的外表面上产生的互补外螺纹部上。

为了使得能够通过转动夹持环96以使座部88夹持抵靠在球部32上，外螺纹部中的一个外螺纹部或外螺纹部被阻挡以防止外螺纹部相对于杯部58旋转。

作为非限制性示例，这涉及内螺纹部。在这方面，夹持环96特别地通过夹持环96与杯部58之间嵌入的互补的形状(例如通过板部或销)被固定而不相对于杯部58旋转。

在图4中示出的示例中，外螺纹部与座部88一体地制造。

在未示出的变型中，外螺纹部由装配到座部环并轴向地固定到座部的环形成。所述环例如围绕座部环可旋转地安装。

此外，保持环82被装配到杯部58。保持环由多个不同的区部82a、82b制成，这些区部旨在通过犬齿式离合装置轴向连接到杯部58。为了便于区部82a、82b的插入，保持环82由至少三个区部制成，在图4中仅示出了三个区部中的两个区部。

因此，每个区部82a、82b包括至少一个外犬齿部102，该外犬齿部被构造成与杯部58的环形壁58a的互补内犬齿部104配合。例如，外犬齿部102各自具有介于约20°至30°之间的围绕桨距轴线“A”的成角度的延伸部。

在图5中最好地观察到杯部58的内犬齿部104。这些内犬齿部104围绕桨距轴线“A”均匀地间隔开。在所示出的非限制性示例中有六个内犬齿部。例如，内犬齿部各自具有介于约20°至30°之间的围绕桨距轴线“A”的成角度的延伸部。

外犬齿部102与内犬齿部104互补，并且被构造成通过犬齿式离合与这些内犬齿部104配合。犬齿式离合是航空领域中众所周知的安装方法，稍后将更详细地描述。

当安装由轮叶10和桨距设置系统34形成的组件时，承载座部88的座部环94首先通过杯部的上开口58c插入到杯部58中。座部环94与座部环的夹持环96预旋拧，使得当环96压靠在肩部面100上时，座部88占据座部在杯部58中的最低位置。座部环94和座部环的夹持环96被定位成使得夹持环96的边沿98支撑在杯部58的肩部面100上。

然后，根部14以其自由端部28通过杯部58的上开口58c插入。根部14被定位成使得球部32接纳抵靠在座部88中。

然后，保持环82的区部82a、82b通过杯部的上开口58c插入到杯部58中。由于座部88处于座部的最低位置，这种插入是容易的。这提供了足够的空间以将外犬齿部102插入到内犬齿部104之间，而不会受到球部32的阻碍。

区部82a、82b的外犬齿部102与在内犬齿部104之间的成角度的空间轴向重合地布置。然后，每个区部82a、82b的外齿部102轴向向下插入到这些空间中，以位于内齿部104下方。最后，区部82a、82b围绕桨距轴线“A”旋转，直到外犬齿部102与内犬齿部104轴向对齐。因此，保持环82的区部82a、82b通过区部的外犬齿部102抵靠杯部58的内犬齿部104接触而在朝向开口58c的轴向移位上被限制。

随后，操作夹持机构90以使得座部88能够轴向夹持抵靠在球部32上。这具有使根部14相对于杯部58朝向杯部的上开口58c升高的效果，直到球部32轴向支撑抵靠在保持环82的支承表面84上。因此，夹持力从座部88传递到球部32，然后从球部32传递到保持环82，并且从保持环82经由犬齿部102、104传递到杯部58。经由肩部面100在夹持环96与杯部58之间形成反作用力。因此，根部14仅与保持环82的支承表面84以及座部环94的座部88直接接触。

为了致动夹持机构90，在保持环82的至少两个区部82a、82b之间成角度地保留间隔部，以使得夹持工具(未示出)能够穿过上开口58c插入。在此，夹持通过包括至少一个链轮的工具来执行，该工具被插入到杯部58中。链轮旨在与由座部88的外周承载的外齿部106啮合。外齿部106在此被布置在夹持环96的正上方。

本发明的第二实施例在图6中示出。该第二实施例包括与第一实施例的许多相同之处。与第一实施例相比，仅改变了用于夹持座部88的机构90。在下文中，将仅描述与在图4中示出的实施例不同的元件。

在该变型实施例中，座部88也由座部环94承载。然而，座部环94在此通过多个夹持机构90安装在杯部58上，多个夹持机构围绕桨距轴线“A”均匀地分布。

在此，每个夹持机构90包括螺钉108，螺钉可旋转地安装在支撑件110中，支撑件向下支撑在杯部58中。因此，支撑件旨在与杯部58紧密接触。螺钉108轴向固定地安装在支撑件中。螺钉108的轴向螺杆旋拧到座部88的轴向向下敞开的互补螺纹部113中。螺杆108的下端部通过支撑件110轴向支撑抵靠在杯部58的朝向开口58c转动的面(在这种情况下为底部壁58b)上。

特别地，螺钉108与球部32轴向对准地安装。为了使得螺钉108能够在任一方向上转动，螺钉108的上端部设置有凹口112，该凹口能够与具有互补凹口的螺丝刀配合。为了使得螺丝刀能够插入，球部32设置有与座部88的螺纹部113重合地布置的轴向孔口114，所述螺纹部113轴向向上地通入座部88。此外，夹持机构90被布置为成角度地位于保持环82的两个区部82a、82b之间，以使得螺丝刀能够容易地接近孔口114。

因此，螺钉108的旋转使得座部88以及因此球部32能够从杯部58提升，并且使球部夹持抵靠在保持环82的支承表面84上。

本发明的第三实施例在图7中示出。该第三实施例包括与第二实施例的许多相同之处。与第二实施例相比，仅改变了座部88的夹持机构90的位置。在下文中，将仅描述与在图6中示出的实施例不同的元件。

在该实施例中，夹持机构90的螺钉108被布置成与在座部88的外周边沿116中形成的螺纹部113配合。因此，螺钉108被支撑在杯部58的肩部面100上。肩部面110在此位于中间平面Pm的略上方。因此，螺钉108不与球部32轴向对准地布置。该布置使得能够避免在球部32中制造孔口以使工具穿过的需要。为了使得螺丝刀能够穿过，螺钉108有利地被布置成与保留在保持环82的两个区部82a、82b之间的成角度的间隔部对准。

本发明的第四实施例在图8至图11中示出。该实施例与第三实施例的类似之处在于，座部88及座部的夹持机构90被类似地实施和布置。在下文中，将仅描述该第四实施例与第三实施例之间的差异。

如在图8中示出，在该第四实施例中，保持环82与杯部58一体地制成。

为了使得根部14能够被插入到杯部58中并相对于保持环82定位，希望保持环82和根部14被成形为使得保持环和根部能够以犬齿式离合装置的方式配合。

因此，如在图9至图11中示出，球部32在横截面上具有十字形轮廓而不是如在其他实施例中那样的凸出的轮廓，其中，四个分支部32a、32b、32c、32d以90°分布。如在图10中示出，保持环82被分成四个区部82a、82b、82c、82d，四个区部通过间隔部成角度地分开，以使得球部32的分支部轴向插入到间隔部中。

在根部插入到保持环82的区部82a、82b、82c、82d之间之后，根部14相对于杯部58围绕桨距轴线“A”成角度地旋转，在这种情况下在逆时针方向上成角度地旋转，以使得分支部32a、32b、32c、32d能够移位以与区部82a、82b、82c、82d轴向对准。因此，球部32与支承表面84接触，与防止球部的轴向移除。

在该实施例中，根部14没有自由下端部以使得根部能够相对于杯部58枢转。座部88确保了杯部58与根部14之间的旋转连接。在夹持之后，根部14实际上通过摩擦与座部88旋转联接。此外，座部环94配备有中心突出部118，该中心突出部嵌入到杯部58的底部的凹入部60中，以确保座部88与杯部58之间的旋转连接。

有利地，如在图11中示出，用于夹持座部88的机构90的螺钉108成角度地布置在球部32的两个分支之间，并且因此在保持环82的两个区部82a、82b、82c、82d之间，以使得螺丝刀能够插入，这将能够使座部88夹持抵靠在球部32上。

本发明的第五实施例在图12中示出。与前四个实施例相反，在此保持环82被安装成能通过夹持机构90相对于杯部58轴向平移移动，而座部88在此相对于杯部58静止。

如在第一实施例中，保持环82由杯部58的多个不同区部制成，在此示出了多个不同区部中的两个区部82a、82b。然而，区部82a、82b不是通过犬齿式离合来安装到杯部58中。为此，杯部58包括围绕杯部58连续延伸的内肩部104’，并且保持环82的每个区部82a、82b包括旨在被接纳在所述肩部104’下方的连续外边沿102’。

与第一实施例不同，座部88在此由轴向固定地安装在杯部58中的座部环94承载。更具体地，座部环94被接纳并轴向支撑在环形壁58a的朝向上开口58c转动的环形肩部面100上。为了使得能够调节座部88的高度，可以在肩部面100与座部环94之间布置垫片120。

当根部14被接纳并支撑在根部的座部88上时，保持环82的每个区部82a、82b的外边沿102’被接纳在杯部58的内肩部104’的下方，其中，保持环的每个区部能在下位置与上位置之间竖直移动，在下位置中，支承表面84支撑在球部32上，在上位置中，外边沿102’支撑抵靠在杯部58的内肩部104’上。

为了使得保持环82的区部82a、82b能够被夹持在区部的下位置处，夹持机构90包括连接到杯部58的截头锥形支撑面122，截头锥形支撑面在此被布置在杯部58的内肩部104’的下方。截头锥形支撑面122朝向底部壁58b并且朝向内部转动。截头锥形支撑面在杯部58的上开口58c的方向上汇聚。例如，截头锥形支撑面由附接在内肩部104’的下方的环的下表面形成。

可选地，未示出，截头锥形支撑面122例如直接形成内肩部104’的下表面。

夹持机构90还包括围绕保持环82分布的楔部124。每个楔部124插入在截头锥形支撑面122与保持环82的径向外周止挡面126之间，径向外周止挡面在此由边沿102’的上表面形成。每个楔部124可以由具有棱柱形截面的座部环部段、球体或任何其他部件形成，以使得楔部能够以滑动方式同时支撑在截头锥形支撑面上和保持环82部段的外周邻接面上。

夹持机构90还包括被旋拧到杯部58中的夹持环128。夹持环128围绕球部32。夹持环具有外螺纹部，外螺纹部通过旋拧与互补的内螺纹部配合，内螺纹部在此由内肩部104’的内端部面承载。夹持环128具有向外和向下转动的偏压截头锥形环形面130。夹持环128的偏压面130与杯部58的支撑面122径向相对地布置。当夹持环128旋拧到杯部58中时，夹持环的偏压面朝向截头锥形支撑面122径向向外地偏压每个楔部124。相应地，楔部124朝向杯部58的底部被轴向地推动，以使保持环82轴向夹持抵靠在球部32上。因此，球部32本身夹持抵靠在座部88上。

在该实施例中，由于夹持环被布置在杯部58的上开口58c的紧邻处，且不存在可能降低夹持环的可接近性的部件，因此有利地夹持环128非常易于接近。

根据在图13中示出的该第五实施例的替代实施例，座部88不是由插入件承载的，而是与杯部58(在此为环形壁58a)一体地制成。

当然，这些不同的实施例可以组合，例如以获得包括如下的座部88和保持环82的桨距设置系统34，座部和保持环都能通过相关联的夹持机构轴向平移移动。

Claims (18)

1.一种用于飞行器涡轮发动机的组件，所述组件包括螺旋桨轮叶(10)以及用于对所述轮叶(10)的桨距进行设置的系统(34)，所述轮叶(10)具有从上端部延伸到自由下端部(28)的根部(14)，所述上端部被连接到所述轮叶(10)的叶片(12)，所述根部(14)具有被称为“球部(32)”的凸出的延展部，所述系统(34)用于围绕桨距轴线(A)设置所述轮叶(10)的桨距，其特征在于，所述组件包括：

-杯部(58)，所述杯部由围绕所述桨距轴线(A)延伸的环形壁(58a)径向地界定，所述杯部(58)包括下底部和上开口(58c)，所述下底部由底部壁(58b)封闭，所述球部(32)旨在通过所述上开口轴向插入到所述杯部(58)中；

-环形保持环(82)，所述环形保持环围绕所述球部(32)延伸，所述保持环(82)至少在相对于所述杯部(58)朝向所述开口(58c)的轴向移位上被限制，所述保持环(82)具有环形支承表面(84)，所述环形支承表面限制了所述开口(58c)的通道横截面，并且所述环形支承表面旨在与所述球部(32)的上表面(86)轴向接触，以阻挡所述根部(14)朝向所述开口(58c)的轴向移位；

-下座部(88)，所述下座部由与所述保持环(82)分开的部件承载，所述根部(14)通过所述下座部在所述底部的方向上轴向支撑在所述杯部(58)中，所述座部(88)和/或所述保持环(82)通过至少一个夹持机构(90)相对于所述杯部(58)能轴向平移移动地安装，以使得所述球部(32)能够被轴向夹持在所述座部(88)与所述保持环(82)的支承表面(84)之间。

2.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，所述保持环(82)的支承表面(84)与所述球部(32)直接接触，并且所述座部(88)与所述根部(14)直接接触。

3.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持环(82)的支承表面(84)具有与所述球部(32)的上表面(86)的形状互补的形状，和/或所述球部的上表面(86)具有大致截头锥形形状。

4.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，所述保持环(82)由多个区部(82a，82b，82c，82d)制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述底部壁(58b)被构造成以形状配合的方式与所述根部的自由端部(28)配合，使得所述杯部(58)能围绕所述桨距轴线(A)与所述根部(14)旋转地固定。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，桨距设置系统还包括：

-下滚动引导轴承(54)，所述下滚动引导轴承围绕所述桨距轴线(A)延伸并围绕所述环形壁(58a)的下部分安装，

-上滚动引导轴承(56)，所述上滚动引导轴承围绕所述桨距轴线(A)延伸并围绕所述环形壁(58a)的上部分安装。

7.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述座部(88)通过至少一个夹持机构(90)能轴向平移移动地安装在所述杯部(58)中。

8.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，每个夹持机构(90)由轴向螺钉(108)形成，所述轴向螺钉被接纳在与所述座部(88)互补的螺纹部(113)中，所述螺钉(108)的下端部轴向支撑抵靠在所述杯部(58)的朝向所述开口(58c)转动的面上。

9.根据权利要求7所述的组件，其特征在于，所述夹持机构(90)由环形夹持环(96)形成，所述环形夹持环围绕所述座部(88)并且轴向支撑抵靠在所述杯部(58)的朝向所述开口(58c)转动的环形面(100)上，所述夹持环(96)包括内螺纹部，所述内螺纹部与轴向固定到所述座部(88)的环形外螺纹部配合，所述外螺纹部或所述夹持环(96)中的一个被阻挡而不相对于所述杯部(58)旋转。

10.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，所述外螺纹部与承载所述座部(88)的座部环(94)一体地制成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持环(82)通过至少一个夹持机构(90)能轴向平移移动地安装在所述杯部(58)中。

12.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，所述夹持机构(90)包括楔部(124)，所述楔部围绕所述保持环(82)分布，并且所述楔部被插入在用于支撑所述杯部(58)的环形壁(58a)的、朝向所述底部转动的截头锥形面(122)与所述保持环(82)的外周止挡面(126)之间。

13.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，所述夹持机构(90)包括夹持环(128)，所述夹持环被旋拧到所述杯部(58)中并且具有截头锥形环形面(130)，所述截头锥形环形面偏压所述楔部(124)，以使所述保持环(82)朝向所述杯部(58)的底部轴向地夹持抵靠在所述球部(32)上。

14.根据权利要求7至10中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持环(82)在所述保持环的外周配备有外犬齿部(102)，所述外犬齿部与所述杯部(58)的环形壁(58a)的互补内犬齿部(104)配合，以阻挡所述保持环(82)朝向所述开口(58c)的轴向移位。

15.根据权利要求7至10中任一项所述的组件，其特征在于，所述保持环(82)与所述杯部(58)一体地制成。

16.根据权利要求11至13中任一项所述的组件，其特征在于，所述座部(88)相对于所述杯部(58)轴向固定地安装。

17.根据前一项权利要求所述的组件，其特征在于，设置垫片(120)被轴向地插入在所述杯部(58)与所述座部(88)之间。

18.根据权利要求16所述的组件，其特征在于，所述座部(88)与所述杯部(58)一体地制成。

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