CN118176151A - 用于改变能够悬停的飞行器的抗扭矩旋翼的桨叶的迎角的控制装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于控制能够悬停的飞行器(1)的抗扭矩旋翼(4)的桨叶(8)的迎角的变化的控制装置(50)，其包括：沿第一轴线(A)相对于旋翼(4)的轴(6)滑动并且能与其一体地旋转的控制元件(16)；控制元件(16)可操作地连接到铰接在轴(6)上的多个桨叶(8)以便随着元件(16)本身沿轴线(A)平移而改变桨叶的迎角；沿轴线(A)相对于轴(6)轴向地滑动并且相对于轴线(A)在角度上固定的控制杆(10)；以及插在控制杆(10)和控制元件(16)之间的滚动轴承(17)，该滚动轴承沿轴线(A)相对于轴(6)滑动并且与控制杆(10)一体地滑动；控制装置(50)包括螺纹元件(51)和衬套(52)，所述螺纹元件被拧到控制杆(10)上并与轴承(17)配合以相对于控制杆(10)轴向地约束它，所述衬套以角度和轴向固定的方式耦合到螺纹元件(51)并以角度固定的方式耦合到控制杆(10)。

Description

用于改变能够悬停的飞行器的抗扭矩旋翼的桨叶的迎角的控 制装置

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2021年10月29日提交的欧洲专利申请第21205724.4号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于改变直升机的抗扭矩旋翼的桨叶的迎角的控制装置。

背景技术

已知基本上包括机身、位于机身顶部并能绕其自身轴线旋转的主旋翼以及设置在机身的尾端部的抗扭矩旋翼的直升机。

直升机还以已知的方式包括一个或多个马达构件(例如，涡轮机)，以及插在涡轮机与主旋翼之间并且适于将运动从涡轮机传递到主旋翼本身的传动组。

更详细地，抗扭矩旋翼又包括：

-能绕第一轴线旋转的控制轴；

-能绕第一轴线旋转的桨毂；以及

-铰接在桨毂上的多个桨叶，这些桨叶从桨毂本身悬臂式突出，并且各自沿横向于第一轴线的相应的第二轴线延伸。

抗扭矩旋翼的驱动轴通过主传动组驱动的一系列齿轮驱动得旋转。

抗扭矩旋翼的桨叶与驱动轴一体地绕第一轴线旋转，并可绕第二轴线选择性地倾斜，从而可改变各自的迎角并可相应地调整抗扭矩旋翼所施加的推力。

为了调整各个桨叶的迎角，抗扭矩旋翼包括：

-控制杆，其通过机械或电子控制连接可操作地连接到可由飞行员操作的踏板，并且沿第一轴线在控制轴内滑动，但相对于第一轴线在角度上固定；

-控制元件，也称为“星形架(spider)”，该控制元件能与控制轴一体地绕第一轴线旋转并配备有多个臂，这些臂在相对于相关的第二轴线的偏心位置连接到相应的桨叶；以及

-滚动轴承，其以相对于第一轴线滑动的方式安装，插在杆与控制元件之间，并且被构造为将轴向荷载从杆传递到可旋转的元件。

具体而言，控制杆包括沿第一轴线的第一端部和与第一端部轴向地相对的第二端部，滚动轴承安装在所述第一端部附近。

更具体而言，滚动轴承又包括：

-固定在控制元件上的径向外环；

-固定在控制杆上的径向内环；以及

-在由径向内环和径向外环限定的相应的轨道上滚动的多个滚动体。

详细地，径向内环包括沿第一轴线的第三端部以及与第三端部轴向地相对的第四端部，第三端部布置在控制杆的第一端部侧。

在轴承的正常工作状态下，滚动体允许外环相对于内环旋转，从而允许控制元件相对于杆旋转。

踏板的致动使控制杆平行于第一轴线滑动。该滑动通过滚动轴承使控制元件沿确定的行程平行于第一轴线滑动。

这种滑动使桨叶绕相关的第二轴线旋转，从而将相应的迎角改变与确定的行程相关联的相等的值。

为了确保径向内环正确固定到控制杆上，径向内环必须相对于第一轴线在轴向上和径向上受到约束。详细地，需要防止径向内环在从第一端部到第二端部的方向上和相反方向上相对于控制杆的轴向位移。

根据已知类型的方案，控制杆包括肩部并且径向内环被安装成使得第四端部轴向抵靠在该肩部上，从而防止径向内环朝向第二端部的轴向移动。

此外，根据该已知方案，控制杆在第一端部带有螺纹。因此，通过将螺纹固定元件(例如螺母)拧到控制杆上，获得径向内环在从第二端部到第一端部的方向上的轴向锁定，所述螺纹固定元件布置成轴向抵靠在第三端部上。特别地，螺母通过足够的扭矩拧紧，以确保轴承所需的轴向预加荷载。

螺母是整个直升机运行的关键部件，因为螺母丢失会使径向内环相对于控制杆朝第一端部自由轴向滑动，因此会使抗扭矩旋翼实质上不可控。

申请人观察到，使用过程中作用于滚动轴承的振动趋于导致螺母逐渐意外旋出并导致其轴向滑动。

为了解决该缺点，已提出了多种已知方案。

首先，为了限制振动对螺母的影响，已知方案使螺母为自制动类型。

详细地，螺母在其一个轴向端部包括可变形部分，该可变形部分在其构造期间塑性变形，特别是，椭圆形化。该可变形部分增加了螺母与控制杆之间的静摩擦力，因此起到了螺母的自制动元件的作用。

此外，控制杆横向于第一轴线形成有一个或多个通孔，螺母形成有一个或多个狭槽。因此，通过将开口销同时穿过螺母中的一个狭槽和控制杆中的一个孔，进一步降低了螺母旋出的风险。

然而，这些方案在滚动轴承的轴向锁定的可靠性和可维护性方面有改进的空间。

特别地，由于所用的螺母是自制动类型，因此需要使用比足以拧紧非自制动类型的螺母的拧紧扭矩更大的拧紧扭矩。其次，由于自制动螺母的结构特点，不可能施加等于精确值的拧紧扭矩，而只能施加在一定值范围内的可变扭矩。最后，使用自制动螺母对应于更大的启动扭矩值—即，为了克服由自制动元件产生的静摩擦力而施加到螺母本身上的扭矩—该扭矩大于不同类型的螺母所需的扭矩。更大的启动扭矩值往往使控制杆的维护阶段更加困难。

还应注意，自制动螺母可使用有限次数的拧紧循环。经过一定次数的拧紧循环后，螺母的自制动效果实际上不再得到保证，必须更换它。

螺母的可变形部分的塑性变形也倾向于损坏控制杆的螺纹，特别是导致其变形。根据已知类型的方案，在施加了拧紧扭矩后并且为了允许安装开口销，开口销必须同时穿过控制杆上的孔和螺母上的狭槽。这只有在所述孔和狭槽彼此基本上对准时才有可能。由于在施加拧紧扭矩结束时通常无法验证孔和狭槽之间的对准情况，因此通常需要进一步的螺母旋转(一般在拧紧方向上)。这可能会导致在拧紧方向上施加到螺母的总扭矩值进一步增加。

因此，该领域感到需要在确保可靠性和易于维护的同时轴向地约束滚动轴承的内环。

CN-A-106438637描述了一种固定系统，其包括螺纹杆、螺母和防旋转管状元件。螺母包括螺纹通孔和具有第一防旋转部分的第一防旋转孔。管状元件包括第二防旋转孔和第二防旋转部分。第二防旋转通孔包括第三防旋转部分。该杆还包括外螺纹部分和第四防旋转部分。第一防旋转部分和第二防旋转部分耦合以防止螺母相对于管状元件旋转。第三防旋转部分和第四防旋转部分耦合以防止管状元件相对于杆旋转，从而使管状元件和螺母彼此在角度上成一体。

EP-A1-3753848公开了一种抗扭矩旋翼，其包括：能绕第一轴线旋转的支柱；沿各自的第二轴线延伸的多个桨叶；沿第一轴线相对于支柱滑动的控制元件，该控制元件能与支柱一体地旋转，并且连接到所述桨叶；沿第一轴线轴向地滑动并且相对于所述第一轴线在角度上固定的控制杆；插在控制杆与控制元件之间的连接元件，该连接元件与控制杆一体地沿第一轴线滑动，并且被构造为使所述控制元件能够绕第一轴线相对于控制杆相对地旋转；以及可处于活动构造或非活动构造的传动单元；传动单元又包括：环形脊，该环形脊与控制杆在轴向上和角度上成一体并且从控制杆径向突出；以及由该脊接合并且与控制元件在角度上成一体的座。

US-A1-2020/248737公开了一种可靠的锁定紧固件，其包括：螺纹部分具有盲孔和凹槽的螺钉；具有紧固部分的螺母；帽和销。帽具有用于与紧固部分接合的固定部分和用于与盲孔配合以防止所述帽相对于螺钉旋转的锁定部分。锁定部分还包括开口，所述开口适于允许销被插入到所述开口和凹槽中以将螺钉和帽保持在一起。

US-A-121176公开了装配到要锁定的螺母上的帽和从外部施加以便穿过所述帽并且穿过、进入或抵靠在螺栓上并因此防止螺母在螺栓上转动或松动的键、销或螺钉的组合使用。

发明内容

本发明的目的在于实现一种用于改变能够悬停的飞行器的尾旋翼的桨叶的迎角的控制装置，该控制装置能够以简单且经济的方式满足上述要求中的至少一个。

本发明实现了上述目的，因为它涉及权利要求1限定的控制装置。

附图说明

为了更好地理解本发明，下面描述参照附图仅以非限制性示例的方式提供的两个优选实施方式，其中：

-图1是包括根据本发明的用于改变抗扭矩旋翼的桨叶的迎角的控制装置的直升机的立体图；

-图2是图1的抗扭矩旋翼的放大的局部立体图；

-图3是沿图2的平面III-III的剖面图；

-图4是图3的剖面的放大的细节；

-图5是图4的剖面的进一步放大的细节；

-图6是根据图5的平面VI-VI的剖面，为了清楚起见，其中移除了一些部分；

-图7和图8是图1至图6的控制装置的一部分的分解立体图；

-图9是图7和图8所示的控制装置的部分的立体图；以及

-图10是根据替代实施方式的控制装置的一部分的分解立体图。

具体实施方式

参照图1，附图标记1特别表示直升机，其基本上包括：

-机身2；

-一个或多个涡轮机5；

-主旋翼3，其位于机身2的顶部并能绕轴线E旋转；以及

-抗扭矩旋翼4，其位于机身2的尾端部并能绕其横向于轴线E的自身轴线A旋转。

直升机1还包括传动组11，其将运动从涡轮机5传递到主旋翼3。

传动组11又包括：

-齿轮轮系12，其将运动从涡轮机5传递到旋翼3；以及

-轴13，其将运动从轮系12传递到旋翼4。

以已知的方式，旋翼3适于提供可定向的推力，该推力允许直升机1被升起并向前移动。此外，旋翼3的致动以已知的方式在直升机1上产生绕轴线E的反作用扭矩。

旋翼4产生平行于轴线A的推力，该推力在机身2上引起对立扭矩(contrastingtorque)，该对立扭矩与反作用扭矩相对立。

该对立扭矩在与施加在旋翼3上的扭矩相反的方向上定向。

因此，根据旋翼4产生的推力值，可以使直升机1绕轴线E按照期望的偏航角定向，或者根据要执行的操纵改变前述偏航角。

参照图2、图3和图4，旋翼4基本上包括：

-驱动轴6，其能绕轴线A旋转，并且以已知的方式可操作地连接到轴13；

-多个桨叶8，在所示情况下为四个，它们沿横向于轴线A的各自的轴线B悬臂式延伸；以及

-在外部固定在轴6的一部分上的桨毂9，桨毂9能与轴6一体地绕轴线A旋转，桨叶8铰接在桨毂9上。

更确切地说，桨叶8铰接在桨毂9上，以便：

-能与桨毂9和轴6一体地绕轴线A旋转；并且

-能绕各自的轴线B以彼此相等的角度且随时间同时倾斜，从而改变各自的迎角。

特别地，桨毂9包括多个相对于轴线A径向突出的附接元件27，用于连接至相应的桨叶8。每个桨叶8还包括根部14，该根部14相对于轴线A布置在径向内部并且铰接在桨毂9的相关附接元件27上(图2、图3和图4)。

旋翼4还包括用于改变桨叶8的迎角(即多个桨叶8的迎角)的控制装置50。

直升机1还包括可由飞行员操作以允许改变前述迎角的飞行控件15(在图1中仅示意性示出)，例如踏板。

控制单元50包括(图3和图4)：

-控制杆10，其平行于轴线A滑动，并可由飞行控件15通过机械连接或电子控制模式进行操作；

-能与轴6一体地绕轴线A旋转的元件16，该元件16相对于相关轴线B偏心地连接到桨叶8；以及

-轴承17，其与杆10一起平行于轴线A滑动并且插在杆10本身与元件16之间。

更具体地，轴6是中空的。

轴6还包括(图3)：

-轴向端部20；

-与端部20相对的开口的轴向端部21；以及

-插在轴向端部20、21之间的主体部分22，桨毂9键合在该主体部分22上。

主体部分22还限定了适于接收来自轴13的运动的凸缘19(图3)。

更具体而言，轴6在凸缘19处具有最大直径，并且直径从凸缘19朝端部20、21逐渐减小。

杆10部分地被轴6容纳在内部。

杆10还包括：

-一个端部23；

-与端部23相对的轴向端部24；以及

-穿过轴6的端部20、21的主体25。

端部23、24布置在轴6的外部并且分别位于端部20侧和端部21侧。

主体25通过杠杆机构(未被示出)或者无线型驱动器可操作地连接到飞行控件15。

元件16又包括：

-管状体40，其部分被容纳在轴6内并且以相对于轴线A滑动的方式连接到轴6本身，并且部分地容纳杆10；

-凸缘42，其与轴线A正交地延伸并且在轴6的相对侧上固定在管状体40上；以及

-多个杠杆机构43，它们绕横向于轴线A的各自的轴线C铰接在凸缘42上，并且在相对于相关轴线B的偏心位置铰接在相应的桨叶8上。

凸缘42和轴承17被容纳在轴6的外侧并围绕杆10。

更确切地说，凸缘42和轴承17相对于端部21、24设置在端部20、23的相对侧上。

凸缘42通过单个可变长度的波纹管44连接到轴6，这使它能够沿轴线A滑动。

杠杆机构43通常相对于轴线A倾斜并从凸缘42朝端部20、23延伸。

杆10沿轴线A的平移通过轴承17引起元件16的平移。

由于元件16沿轴线A滑动，杠杆机构43将它们相对于轴线A的倾斜度改变相同的相互相等的角度，从而引起桨叶8绕各自的轴线B以相同的相互相等的角度同时旋转。

特别地，杠杆机构43铰接在相应的桨叶8的根部14上。

轴承17能够在两个方向上传递平行于轴线A的轴向荷载。

换句话说，轴承17被构造为使得杆10沿轴线A在两个方向上的平移都会引起元件16在相同方向上的平移。

因此，轴承17限定传动组，该传动组以轴向上成一体且相对于轴线A在角度上可移动的方式连接杆10和元件16。

轴承17又包括(图5)：

-能与元件16一体地旋转的外环30；

-与杆10一体地滑动的内环31；以及

-在由相应的环30、31限定的相应的滚道33、34上滚动的多个滚动体32，在所示的情况下为双排滚珠。

在所示的情况下，环31具有彼此相对的一对轴向端肩部35、36，该对轴向端肩部35、36朝环30径向突出并且限定用于滚动体32的相应的轴向邻接表面。滚动体32特别地轴向地插在肩部35、36之间。

在所示的情况下，环31还由两个半环组成，这两个半环一个相对于另一个轴向接触地布置。

环30包括肩部37，肩部37轴向地插在肩部35、36之间，肩部37朝向环31径向突出并且限定用于滚动体32的相应邻接表面。肩部37在轴承17的相对于轴线A的径向的对称平面处轴向地插在滚动元件32之间。

此外，外环30固定在元件16的管状体40上的相对于凸缘42在轴线A的径向内部的位置。

内环31通过相对于轴线A轴向地和径向地起作用的约束条件与控制杆10制成一体。特别地，内环31相对于控制杆10平行于轴线A的移动在从端部23到端部24的方向上以及在相反方向上均受到阻止。在所示的情况下，通过过盈耦合防止环31相对于控制杆10在径向方向上的移动。

如图5所示，内环31包括设置在端部23侧的轴向端部31a，以及与端部31a相对的轴向端部31b。防止内环31相对于控制杆10轴向位移的约束作用在这些轴向端部31a和31b处。

更详细地，控制装置50包括轴向锁定元件38，其与轴向端部31a配合并防止内环31在从端部24到端部23的方向上的轴向移动。在所示的情况下，控制杆10包括肩部39，肩部39限定轴向锁定元件38。更详细地，内环31在轴向端部31a处轴向抵靠在肩部39上(图5)。

控制杆10还包括螺纹部分10a，控制装置50还包括螺纹元件51，该螺纹元件51在螺纹部分10a处被拧到控制杆10上并与轴向端部31b配合(图4和图5)。这样，在轴向端部31b侧实现了对内环31的轴向约束。

螺纹元件51是与轴线A同轴安装的圆柱体，包括径向内螺纹部分56和径向外螺纹部分55(图5)。详细地，径向内部部分56被拧到螺纹部分10a上。

在所示的情况下，螺纹元件51是锁紧螺母。

此外，螺纹部分10a是在端部24附近获得的，特别是沿着控制杆10的相对于轴承17从肩部39的相对侧延伸的轴向部分获得的。

控制装置50包括衬套52，该衬套52以角度和轴向固定的方式耦合到螺纹元件51，并以角度固定的方式耦合到控制杆10。

特别地，衬套52独立于螺纹元件51以角度固定的方式耦合到控制杆10。因此，即使衬套52没有相对于螺纹元件51在角度上固定，衬套52也不能相对于控制杆10旋转。

衬套52构成螺纹元件51相对于控制杆10的防旋出装置。特别地，在使用期间，衬套52对螺纹元件51施加对立作用，该对立作用是对抗螺纹元件51相对于控制杆10旋转的多个力和/或力矩的合成量。

衬套52是圆柱体，其在相对于螺纹元件51与端部23相对的一侧上与轴线A同轴地安装。此外，衬套52包括径向内部部分58和径向外部部分57。衬套52还包括布置在端部23侧的轴向端部52a和与端部52a轴向相对的轴向端部52b(图5至图9)。

更具体而言，衬套52包括布置在轴向端部52a侧的圆柱形段53和布置在轴向端部52b侧的圆柱形段54。圆柱形段53和54彼此同心并且平行于轴线A一个在另一个上方叠置。

圆柱形段53和54各自的外径彼此不同。特别地，圆柱形段53的外径大于圆柱形段54的外径。优选地，圆柱形段54的轴向延伸小于圆柱形段53的轴向延伸。

有利地，衬套52通过形状耦合件70与控制杆10在角度上耦合，并且衬套52通过形状耦合件60与螺纹元件51在角度上耦合，形状耦合件60不同于形状耦合件70；

控制杆10包括轮廓71、71’，衬套52包括轮廓72、72’；轮廓71、71’包括多个第一接口71b、71b’，轮廓72、72’包括多个第二接口72b、72b’；第一接口71b、71b’和第二接口72b、72’彼此耦合并限定第一形状耦合件70；

螺纹元件51包括轮廓61，衬套52包括轮廓62；轮廓61包括多个第三接口64，轮廓62包括多个第四接口65；第三接口64和第四接口65耦合在一起并限定形状耦合件60；

第一接口71b、71b’和第二接口72b、72b’为偶数个，第三接口64和第四接口65为奇数个。

这意味着，轮廓71、71’包括偶数个第一接口71b、71b’；轮廓72、72’包括偶数个第二接口72b、72b’；轮廓61包括奇数个第三接口64，轮廓62包括奇数个第四接口。

替代地，第一接口71b、71b’和第二接口72b、72b’可以为奇数个，第三接口64和第四接口65可以为偶数个。

详细地，第一接口71b、71b’和第二接口72b、72b’的数量不是第三接口64和第四接口65的数量的倍数，第三接口64和第四接口65的数量不是第一接口61和第二接口62的数量的倍数。

此外，如下式(f)所示，第一接口71b、71b’的数量、第二接口72b、72b’的数量、第三接口64的数量和第四接口65的数量中的最大者与第一接口71b、71b’的数量、第二接口72b、72b’的数量、第三接口64的数量和第四接口65的数量中的最小者之间的比值r大于3。

(f)：

优选地，比值r大于4、5或6。此外，第一接口71b、71b’的数量可以与第二接口72、72b’的数量相同或不同；第三接口64的数量可以与第四接口65的数量相同或不同。

详细地，螺纹元件51包括在径向外部部分55处的轮廓61，衬套52包括在径向内部部分58处的轮廓62，轮廓62的形状与轮廓61的形状互补(图7、图8和图10)。

在所示的情况下，轮廓61为径向外部凹槽轮廓61，轮廓62为径向内部凹槽轮廓62。径向外部凹槽轮廓61和径向内部凹槽轮廓62使得它们能够可逆地彼此耦合。

举例来说，外部凹槽轮廓61和内部凹槽轮廓62可通过拉削工艺制成。

在所示的实施方式中，第三接口64和第四接口65为齿64、65，齿64、65优选为与轴线A平行的直线状。此外，齿64的数量和齿65的数量均为奇数。

优选地，齿64的数量和齿65的数量大于40。在所示的实施方式中，径向外部凹槽轮廓61包括41个齿64，径向内部凹槽轮廓62包括41个齿65(图6)。

齿64和齿65之间的啮合防止螺纹元件51和衬套52相对于彼此旋转。

此外，外部凹槽轮廓61和内部凹槽轮廓62的轴向延伸与衬套52施加在螺纹元件51上的对立作用相关。特别地，随着外部凹槽轮廓61和内部凹槽轮廓62的轴向延伸的增加，对立作用的程度增大。

更详细地，螺纹元件51包括布置在端部23侧的圆柱形段51a和布置在端部24侧的圆柱形段51b。圆柱形段51a和51b彼此同心并且平行于轴线A一个在另一个上方叠置。

圆柱形段51a和51b各自的外径彼此不同。特别地，圆柱形段51a的外径大于圆柱形段51b的外径(图7、图8和图10)。因此，螺纹构件51包括位于螺纹元件51的纵向段处的肩部51c，在该肩部51c中圆柱形段51a与圆柱形段51b结合。在所示的实施方式中，衬套52在轴向端部52a侧轴向抵靠在该肩部51c上(图5和图10)。

如图7和图8所示，外部凹槽轮廓61在圆柱形段51b处延伸，优选地沿其整个轴向延伸。

圆柱形段51a优选地在径向外部部分55处是光滑的并且在与轴线A正交的平面中具有六边形或八边形轮廓。此外，螺纹元件51的螺纹沿圆柱形段51a和51b延伸。

内部凹槽轮廓62沿圆柱形段53延伸，优选地沿其整个轴向延伸(图4和图7)。

特别地，螺纹元件51是非自制动类型。

此外，在所示的情况下，轮廓71、71’为多边形，轮廓72、72’为多边形且具有与轮廓71、71’的形状互补的形状。

轮廓71、71’布置在控制杆10的外径处，轮廓72、72’布置在径向内部部分58处。更详细地，轮廓71、71’延伸到端部24附近，轮廓72、72’延伸到轴向端部52b附近。优选地，轮廓71、71’从端部24开始沿控制杆10的轴向段延伸，轮廓72、72’平行于轴线A沿整个圆柱形段54延伸。

在图7所示的实施方式中，在垂直于轴线A的平面中，轮廓71包括与轴线A同心的环形部分71a和多个主要具有轴向延伸(development)的元件71b，该元件71b从环形部分71a径向突出并且绕轴线A彼此等角度距离。特别地，元件71b是连接到环形部分71a的齿，这些齿彼此相邻并且数量为六个。换句话说，轮廓71在垂直于轴线A的截面中具有六角星的形状。元件71b限定了轮廓71的第一接口。

轮廓72具有与轮廓71相对应的形状，并且限定了在轴向端部52b处获得的通孔的周长，该通孔具有与轴线A平行的轴线(图7)。详细地，轮廓72由与各个元件71b接合的多个座形成。更详细地，轮廓72包括与轴线A同心的环形部分72a和从环形部分72a径向突出并且绕轴线A彼此等角度距离的多个元件72b。特别地，元件72b是连接到环形部分72a的齿，这些齿彼此相邻并且数量为六个。换句话说，轮廓72在垂直于轴线A的截面上具有六角星的形状。元件72b限定了轮廓72的第二接口。

由于轮廓71包括六个元件71b并且轮廓72包括六个元件，这些元件彼此接合，因此衬套52可在相对于轴线A的六个离散的角位置耦合到控制杆10。

根据图10所示的替代实施方式，轮廓71’在与轴线A正交的平面内具有正方形形状，并且轮廓72’被成形为与轮廓71’接合。

详细地，轮廓71’包括四个顶点71b’，轮廓72’包括与轴线A同心的环形部分72a’和从环形部分72a’径向突出并且绕轴线A彼此等角度距离的多个元件72b’。元件72b’是连接到环形部分72a’的齿，这些齿彼此相邻并且数量为八个。换句话说，轮廓72’在垂直于轴线A的截面中具有八角星的形状。元件71b’限定了轮廓71’的第一接口，元件72b’限定了轮廓72’的第二接口。

由于轮廓71’包括四个元件71b’并且轮廓72’包括八个元件，这些元件彼此接合，因此衬套52可在相对于轴线A的八个离散的角位置耦合到控制杆10。

如图7至图10所示，控制装置50包括轴向固定装置80，该轴向固定装置80使螺纹元件51和衬套52轴向成为一体。

轴向固定装置80构成适于防止螺纹元件51从螺纹部分10a意外旋出的附加防旋出装置。

特别地，轴向固定装置80包括(图10)：

-在螺纹元件51上形成的两个座81、82；

-在衬套52上形成的两组开口83a、83b、84a、84b；

-也在衬套52上获得的两组座86、87；以及

-两个丝状可变形元件85，它们各自与座81、82、两组开口中的一组的开口83a、83b、84a、84b以及两组座中的一组的座86、87接合。

在所示的实施方式中，座81、82布置在径向外部部分55处。座81、82平行于轴线A间隔开并且优选地彼此相同(图7、图8和图10)。

更详细地，座81和82在垂直于轴线A的相应的平面上沿径向外部部分55的整个圆周延伸。此外，座81和82在圆柱形段51b处并且特别是在外部凹槽轮廓61处获得。更具体而言，座81和82相对于齿64的头部径向限定凹部。

两组开口83a、83b、84a、84b分别在衬套52的相应的不同部分处获得。优选地，两组开口83a、83b、84a、84b彼此沿直径方向相对。

下面，将仅参考一组开口83a、83b、84a、84b和一个丝状可变形元件85，另一组开口和另一个丝状可变形元件与所描述的相同。

特别地，该组开口包括用于插入丝状可变形元件85的两个入口开口83a、84a和用于引出丝状可变形元件85的两个出口开口83b、84b。在所示的情况下，入口开口83a、84a彼此平行于轴线A对齐，出口开口83b、84b也同样如此。此外，入口开口83a相对于轴线A在圆周上与出口开口83b对齐，并且入口开口84a相对于轴线A在圆周上与出口开口84b对齐。

此外，开口83a、83b、84a、84b在圆柱形段53处获得。

同样在圆柱形段53处获得两组座86、87，每组座均包括两个座(图8)。此外，每组座的两个座86、87平行于轴线A间隔开，并且优选彼此相同。更详细地，每对座中的座86和87沿衬套52的圆形扇区延伸。

每个座86在入口开口83a与相应的出口开口83b之间延伸，并且每个座87在入口开口84a与相应的出口开口84b之间延伸。

此外，座86和87在内部凹槽轮廓62处获得。座86和87也相对于齿65的头部径向限定凹部。

优选地，座86与相关的座87之间的平行于轴线A的距离等于座81与座82之间的平行于轴线A的轴向距离。

此外，座81、82、86和87被成形为容纳丝状可变形元件85。

图7、图8和图10示出了处于初始构造的丝状可变形元件85，即，在其与螺纹元件51和衬套52接合之前。详细地，在该构造中，丝状可变形元件85包括彼此平行的两个直线段88、89以及连接两个直线段88、89的曲线段90。

丝状可变形元件85还包括彼此相对的两个自由端部85a、85b，它们分别由在与曲线段90相对的一侧的直线段88和89限定。

丝状可变形元件85优选由金属材料制成，例如是制动线。

当衬套52与螺纹元件51接合时，座81和82分别至少部分地面向座86和87并且容纳丝状可变形元件85的相应部分。

在所示的实施方式中，丝状可变形元件85具有圆形横截面。最后，座81、82、86和87在通过轴线A的平面内具有圆弧形的圆周轮廓。替代地，丝状可变形元件85可具有除圆形横截面之外的其他形状的横截面。

图9示出了丝状可变形元件85的最终构造，即，在丝状可变形元件85与螺纹元件51和衬套52接合后。详细地，位于端部23侧的直线段88穿过入口开口83a，与座81、86接合并从出口开口83b出来；位于端部24侧的直线段89穿过入口开口84a，与座82、87接合并从出口开口84b出来。

因此，操作上，每个直线段88、89部分地容纳在座81、82、86、87中，部分地位于这些座之外。详细地，曲线段90和自由端部85a、85b位于座81、82、86、87之外。

更详细地，自由端部85a、85b塑性变形，使得它们扭在一起，然后相互固定。因此，自由端部85a、85b将丝状可变形元件85置于牵引之下，并防止直线段88、89在使用过程中能够改变其平行于轴线A的距离。

最后，当丝状可变形元件85处于最终构造时，直线段88平行于轴线A插在的齿64的两个部分与齿65的两个部分之间。类似地，直线段89平行于轴线A插在齿64的两个部分和的齿65的两个部分之间。因此，由于丝状可变形元件85受到拉伸应力，直线段88和89分别施加平行于轴线A并朝端部24和朝端部23的相应作用。

控制装置50还包括垫圈100，该垫圈100装配在控制杆10周围并且轴向地插在轴承17与螺纹元件51之间。特别地，垫圈100在端部31b处轴向抵靠在内环31上并且在圆柱形段51a侧抵靠在螺纹元件51上。

下面描述允许实现轴承17的内环31的轴向锁定的组装步骤。

轴承17从端部24与轴线A同轴地装配，并轴向滑动直到内环31在轴向端部31a处抵靠在肩部39上。

随后，插入垫圈100，其被放置成抵靠在轴向端部31b上。

因此，螺纹元件51也从端部24和圆柱形段51a侧装配在控制杆10周围。然后螺纹元件51绕轴线A旋转，使得径向内部部分56被拧到螺纹部分10a上。螺纹元件51绕控制杆10逐渐拧紧—例如通过扭矩扳手，直到其拧紧到预定扭矩。特别地，在这种状态下，螺纹元件51在圆柱形段51a侧抵靠在垫圈100上。

然后从端部24插入衬套52，以便与螺纹元件51轴向堆叠。详细地，在组装过程中，为了允许衬套52在从端部24到端部23的方向上轴向滑动，需要在几何上考虑形状耦合件60和形状耦合件70。因此，需要将轮廓61正确地耦合到轮廓62，同时将轮廓71、71’正确地耦合到轮廓72、72’。换句话说，外部凹槽轮廓61的齿64必须在角度上放置成能够与内部凹槽轮廓62的齿65正确啮合，同时元件71b必须能够接合轮廓72的对应座，或者正方形轮廓71’能够在几何上接合轮廓72’。

如果不考虑这些耦合件(即轮廓71、71’耦合到轮廓72、72’，但齿64和65彼此不正确地啮合)，则衬套52必须绕轴线A旋转到另一个离散的角位置，在该角位置，轮廓71、71’正确地耦合到轮廓72、72’，直到齿64和65彼此正确地啮合。

详细地，在衬套52相对于控制杆10的每个离散的角位置，齿64和64之间的相对角位置是不同的。更详细地，齿64、65的表面的不同部分在每个离散的角位置中彼此面对并接触，并且齿64、65在衬套52相对于控制杆10的至少一个角位置中啮合。

一旦考虑这些耦合件，就可以使衬套52平行于轴线A滑动，直到轴向端部52a抵靠在控制杆10的肩部39上。

在这种状态下，衬套52相对于螺纹元件51和控制杆10在角度上固定。

此时，每个丝状可变形件85被部分地插入座81、86中，且部分地插入座82、87中，且在其从座81、82、86、87出来的自由端部85a、85b处发生变形，以防止螺纹元件51与衬套52之间的相对轴向位移(图6)。详细地，直线段88从自由端部85a通过入口开口83a插入到座81和86中，直到其部分从出口开口83b出来；同时，直线段89从自由端部85b通过入口开口84a插入座82、87中，直到它部分从出口开口84b出来。然后将自由端部85a和85b扭在一起，使得它们彼此固定。

在使用中，旋翼4的致动导致轴6和桨毂9绕轴线A旋转，从而在机身2上产生对立扭矩。

旋翼4的旋转引起振动，振动通过控制杆10传递到螺纹元件51并且倾向于将螺纹元件51本身从螺纹部分10a旋出。

螺纹元件51相对于控制杆10的旋出受到衬套52的对抗。

特别地，衬套52通过形状耦合件60与螺纹元件51在角度上成一体，并且通过形状耦合件70与控制杆10在角度上成一体。因此，由于衬套52不能相对于控制杆10旋转，因此螺纹元件51绕轴线A的旋转被阻止。

同时，轴向固定装置80阻止了衬套52相对于螺纹元件51平行于轴线A的相对移动。

特别地，被容纳在座81、82和座86、87中的丝状可变形元件85对螺纹元件51和衬套52施加方向平行于轴线A的作用，该作用抵抗衬套52和螺纹元件51之间间隔开。

检查根据本发明的控制装置50的特征，其可以获得的优点是显而易见的。

特别地，衬套52在角度和轴向上固定到螺纹元件51上，并且在角度上固定到控制杆10上。这样，能够可靠、有效地限制径向内环31相对于控制杆10的轴向位移。

事实上，螺纹元件51的旋出被衬套52阻止。

因此，与本说明书介绍部分中讨论的已知方案所设想的不同，螺纹元件51不必是自制动类型或者必须受到塑性变形。这使得可以避免这些已知方案所具有的缺点。

特别地，螺纹元件51不发生塑性变形可以限制对螺纹部分10a的损坏。

此外，由于第一接口71b、71b’和第二接口72b、72’为偶数个，第三接口64和第四接口65为奇数个，或者反过来，因此衬套52能够以有效且可靠地确保滚动轴承17所需的轴向预加荷载的方式耦合到控制杆10和螺纹元件51。详细地，由于第一接口71b、71b’和第二接口72b、72’为偶数个，第三接口64和第四接口65为奇数个，或者反过来，因此衬套52可耦合到螺纹元件51和控制杆10，而不需要它们之间有角间隙。这是可能的，因为齿64和65之间的相对角位置在衬套52相对于控制杆10的每个离散的角位置中是不同的，并且齿64、65在衬套52相对于控制杆10的至少一个角位置中啮合。

相反，如果第一接口71b、71b’、第二接口72b、72b’、第三接口64和第四接口65全部为偶数个或全部为奇数个，则只有在衬套52和控制杆10之间存在角间隙时，才可确保衬套52到螺纹元件51和控制杆10上的安装。然而，角间隙不能确保滚动轴承17所需的轴向预加荷载。

使用非自制动类型的螺纹元件51也允许施加和维持拧紧扭矩，该拧紧扭矩具有在一定值范围内的限定的和非可变的值。此外，再次由于同样的原因，能够以值比自制动螺母情况下使用的拧紧扭矩更小的拧紧扭矩来拧紧螺纹元件51，并且因此能够获得更小的总扭矩值。

此外，在正确的操作条件下，螺纹元件51可使用的拧紧循环次数比自制动螺母允许的拧紧循环次数多得多。

最后，根据旋翼4的尺寸和性能，从而根据其必须承受的对立扭矩和振动状态的极值，还可以选择性地调节衬套52与相应的螺纹元件51之间的耦合，使得衬套52有效地对抗后者相对于控制杆10的旋出。换句话说，由于可操作地耦合的齿64、65之间的接触表面较大或较小，外部凹槽轮廓61和内部凹槽轮廓62上的多个齿64、65沿轴线A的较大或较小的延伸长度对前述旋出产生较大或较小的作用。

最后，显然，可以在不背离权利要求所限定的保护范围的情况下对本文描述和示出的控制装置50进行修改和变化。

特别地，轴向锁定元件38可以包括弹性止动环，例如Seeger环。

此外，轮廓71、71’；72、72’可以具有不同的形状，即，具有除了图7和10中所示的形状之外的互补形状。详细地，轮廓71可以包括除了六个之外的多个元件71b。轮廓71、71’和72、72’可分别被成形为外部凹槽轮廓和内部凹槽轮廓。

轮廓61可以是多边形，轮廓62可以是多边形且具有与轮廓61互补的形状。

丝状可变形元件85可以与制动线不同。例如，丝状可变形元件85可以是开口销。

Claims (14)

1.一种用于控制能够悬停的飞行器(1)的抗扭矩旋翼(4)的桨叶(8)的迎角的变化的控制装置(50)，所述控制装置包括：

-控制元件(16)，其沿第一轴线(A)相对于所述抗扭矩旋翼(4)的轴(6)滑动并且能与所述轴(6)一体地旋转；此外，所述控制元件(16)可操作地连接到铰接在所述轴(6)上的多个所述桨叶(8)，以便在使用中，随着所述元件(16)本身沿所述第一轴线(A)的平移而使所述多个所述桨叶绕各自的第二轴线(B)旋转；

-控制杆(10)，其沿所述第一轴线(A)相对于所述轴(6)轴向地滑动并且相对于所述第一轴线(A)在角度上固定；以及

-滚动轴承(17)，其插在所述控制杆(10)与所述控制元件(16)之间，沿所述第一轴线(A)相对于所述轴(6)滑动并与所述控制杆(10)一体地滑动，并且被构造为允许所述控制元件(16)绕所述第一轴线(A)相对于所述控制杆(10)的相对旋转；

所述滚动轴承(17)又包括：

-第一环(30)，其能与所述控制元件(16)一体地绕所述第一轴线(A)旋转；

-第二环(31)，其相对于所述第一轴线(A)位于所述第一环(30)的径向内部，并与所述控制杆(10)一体地沿所述第一轴线(A)滑动；以及

-多个滚动体(32)，其插在所述第一环(30)与所述第二环(31)之间，并适于在所述第一环(30)和所述第二环(31)的相应的轨道(33、34)上滚动；

所述控制装置(50)还包括：

-螺纹元件(51)，其被拧到所述控制杆(10)上并与所述第二环(31)配合以相对于所述控制杆(10)轴向地约束它；

-衬套(52)，其以角度和轴向固定的方式耦合到所述螺纹元件(51)，并以角度固定的方式耦合到所述控制杆(10)；以及

-第一连接装置(70)，其适于将所述衬套(52)连接到所述控制杆(10)；

其特征在于，所述控制装置包括：

-第二连接装置(60)，其不同于所述第一连接装置(70)并适于将所述衬套(52)连接到所述螺纹元件(51)；

所述第一连接装置(70)包括第一形状耦合件(70)，所述第二连接装置(60)包括第二形状耦合件(60)；

所述控制杆(10)包括第一轮廓(71、71’)，所述衬套(52)包括第二轮廓(72、72’)；所述第一轮廓(71、71’)包括多个第一接口(71b；71b’)，所述第二轮廓(72、72’)包括多个第二接口(72b、72b’)；所述第一接口(71b；71b’)和所述第二接口(72b、72b’)彼此耦合并限定所述第一形状耦合件(70)；

所述螺纹元件(51)包括第三轮廓(61)，所述衬套(52)包括第四轮廓(62)；所述第三轮廓(61)包括多个第三接口(64)，所述第四轮廓(62)包括多个第四接口(65)；所述第三接口(64)和所述第四接口(65)彼此耦合并且限定所述第二形状耦合件(60)；

其中所述第一接口(71b、71b’)和所述第二接口(72b、72’)为偶数个，所述第三接口(64)和所述第四接口(65)为奇数个；或者

其中所述第一接口(71b、71b’)和所述第二接口(72b、72’)为奇数个，所述第三接口(64)和所述第四接口(65)为偶数个。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第一接口(71b、71b’)和所述第二接口(72b、72b’)的数量不是所述第三接口(64)和所述第四接口(65)的数量的倍数，并且所述第三接口(64)和所述第四接口(65)的数量不是所述第一接口(71b、71b’)和所述第二接口(72b、72’)的数量的倍数。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，所述第一接口(71b、71b’)的数量、所述第二接口(72b、72’)的数量、所述第三接口(64)的数量和所述第四接口(65)的数量中的最大者与所述第一接口(71b、71b’)的数量、所述第二接口(72b、72’)的数量、所述第三接口(64)的数量和所述第四接口(65)的数量中的最小者之间的比值(r)大于3。

4.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述螺纹元件(51)包括相对于所述第一轴线(A)的第一径向外部部分(55)和第一径向内部部分(56)，所述衬套(52)包括第二径向外部部分(57)和第二径向内部部分(58)；

所述第三轮廓(61)包括外部凹槽轮廓(61)并且位于所述第一径向外部部分(55)处，所述第四轮廓(62)包括内部凹槽轮廓(62)并且位于所述第二径向内部部分(58)处；所述外部凹槽轮廓(61)和所述内部凹槽轮廓(62)耦合在一起并且限定所述第二形状耦合件(60)。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述外部凹槽轮廓(61)包括奇数个第三接口(64)，所述内部凹槽轮廓(62)包括奇数个第四接口(65)；所述第三接口(64)和所述第四接口(65)为齿。

6.根据权利要求4或5所述的控制装置，其特征在于，所述外部凹槽轮廓(61)和所述内部凹槽轮廓(62)具有平行于所述第一轴线(A)的相应的轴向延伸；

所述衬套(52)在使用中对所述螺纹元件(51)施加对立作用；

所述对立作用是具有与所述螺纹元件(51)绕所述第一轴线(A)的旋转相反的方向并具有与所述轴向延伸成比例的模量的力和/或力矩的合成量。

7.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一轮廓(71、71’)包括多边形的第一轮廓(71、71’)，所述第二轮廓(72、72’)包括形状与所述多边形的第一轮廓(71、71’)对应的多边形的第二轮廓(72、72’)；

所述多边形的第一轮廓(71、71’)和所述多边形的第二轮廓(72、72’)耦合在一起并限定所述第一形状耦合件(70)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，包括轴向固定装置(80)；

所述轴向固定装置(80)适于将所述螺纹元件(61)和所述衬套(62)彼此固定，以防止它们平行于所述第一轴线(A)的相对移动。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述轴向固定装置(80)包括：

-形成在所述螺纹元件(51)上的至少第一座(81、82)；

-形成在所述衬套(52)上的多个开口(83a、83b、84a、84b)；

-在所述衬套(52)上获得的至少第二座(86、87)，所述第二座(86、87)至少部分地面向所述第一座(81、82)；以及

-丝状可变形元件(85)，其与所述第一座(81、82)和所述第二座(86、87)以及所述开口(83a、83b、84a、84b)接合。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述丝状可变形元件(85)由金属材料制成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述螺纹元件(51)是非自制动类型。

12.根据前述权利要求中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括垫圈(100)，所述垫圈装配在所述控制杆(10)周围并且平行于所述第一轴线(A)插在所述滚动轴承(17)与所述螺纹元件(51)之间。

13.一种用于能够悬停的飞行器(1)的抗扭矩旋翼(4)，所述抗扭矩旋翼包括：

-能绕第一轴线(A)旋转的轴(6)；

-铰接在所述轴(6)上的多个桨叶(8)，所述多个桨叶沿横向于所述第一轴线(A)的各自的第二轴线(B)延伸，并且能绕各自的所述第二轴线(B)旋转以改变相应的迎角；以及

-根据前述权利要求中任一项所述的控制装置(50)。

14.一种能够悬停的飞行器(1)，特别是直升机(1)，所述飞行器包括：

-机身(2)；

-主旋翼(3)；以及

-根据权利要求13所述的抗扭矩旋翼(4)。