專利名稱：使葉片系統(tǒng)具有彎曲能力的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交通工具的轉(zhuǎn)子的改進(jìn)。更具體地講，本發(fā)明的改進(jìn)涉 及對(duì)用在飛機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片的拍動(dòng)提供措施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的 一個(gè)方面涉及一種用于使旋翼系統(tǒng)的葉片具有彎曲能力的組
件，包括具有上曲面的上支承板；具有下曲面的下支承板；以及位于所述 上支承板和所述下支承板之間的輒，該輒具有上輒面和下扼面，所述上下輒 面的一個(gè)軛面具有定位并且固定至所述一個(gè)軛面的緩沖材料層，所述緩沖材 料層沿著并按照所述一個(gè)軛面的總體輪廓延伸，并且所述緩沖材料層直接接
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及為旋轉(zhuǎn)葉片系統(tǒng)的葉片提供彎曲的組件，包括 具有曲線形上表面的上部支承板，具有曲線形下表面的下部支承板，以及位 于上述上下表面之間的軛，該軛與上述上支承板和下支承板直接接觸，上述 上曲面和上述下曲面其中一個(gè)是一段非圓弧，即不能構(gòu)成圓弧的一段。
本發(fā)明的另 一個(gè)方面涉及為旋轉(zhuǎn)葉片系統(tǒng)的葉片提供彎曲的組件，包括 具有曲線形上表面的上部支承板，具有曲線形下表面的下部支承板，以及位 于上述上下表面之間的軛，該軛與上述上支承板和下支承板直接接觸，其中 所述軛是曲柄軛，用于使葉片圍繞對(duì)應(yīng)的俯仰軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一方面涉及一種組件，包括四葉片的剛性平面(stiff-plane) 的輪轂，其可被用作斜旋翼飛機(jī)輪轂。該輪轂包括這里所述的其他實(shí)施例的 支承彎曲設(shè)計(jì)。另外，所示出的備選實(shí)施例具有可變形支承板。
本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下的詳細(xì)描述變得清晰，當(dāng)與 附圖結(jié)合的時(shí)候，這些附圖是本公開內(nèi)容的一部分并通過示例的方式說明了 本發(fā)明的原理。


為了對(duì)本發(fā)明有更全面的理解，包括它的特征和優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在將結(jié)合附圖
進(jìn)行詳細(xì)描述，其中
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的直升機(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的透視圖； 圖2是圖1的分解^L圖3是沿圖1中的3-3線做的橫截面橫向正視圖； 圖4是圖3的放大圖，另外示出軛支承板表面的橢圓結(jié)構(gòu)的例子； 圖5與圖4相似，但示出組件的另一項(xiàng)實(shí)施例，在軛上沒有緩沖裝置； 圖6是類似于圖4的放大圖，但示出本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施例，示出在支
承板上的緩沖裝置，而不是如圖4中所示在軛上。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的透視圖，采用根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)實(shí)施例
的曲面扼支7fM反；
圖8是沿圖7中的8-8線作的橫向截面正視圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的頂視圖，采用根據(jù)本發(fā) 明的 一項(xiàng)實(shí)施例的曲面軛支承板；
圖IO是沿圖9中的10-10線作的橫向、局部剖面正視圖； 圖11是圖10的方文大圖12是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的頂視圖，采用根據(jù)本發(fā) 明的 一項(xiàng)實(shí)施例的曲面4厄支7 U反；
圖13是沿圖12中的13-13線作的橫向、局部剖面正視圖； 圖14是圖13的放大圖15是根據(jù)本發(fā)明的軛的一部分的放大側(cè)視圖； 圖16是根據(jù)本發(fā)明的軛的一項(xiàng)備選實(shí)施例的放大側(cè)視圖； 圖17是根據(jù)本發(fā)明的軛的第二備選實(shí)施例的放大側(cè)視圖； 圖18是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子組件的 一項(xiàng)備選實(shí)施例的透視圖； 圖19是圖18中的轉(zhuǎn)子組件的平面圖20是沿圖19中的XX-XX線作的圖18中的轉(zhuǎn)子組件的截面圖； 圖21是圖18中的轉(zhuǎn)子組件的透視圖，該組件示出為局部組件，葉片柄 和關(guān)聯(lián)的葉片俯仰控制連桿被卸除；
圖22是圖21所示的部分組件的側(cè);f見圖23是圖21所示的部分組件的局部的放大側(cè)視圖24是圖21所示的部分組件的局部的放大側(cè)視圖，組件從圖23中所
示的位置旋轉(zhuǎn)90度；
圖25是根據(jù)本發(fā)明的彎曲支承板的一項(xiàng)備選實(shí)施例的局部的放大側(cè)視
圖26是根據(jù)本發(fā)明的彎曲支承板的第二備選實(shí)施例的局部的放大側(cè)視
圖27是根據(jù)本發(fā)明的彎曲支承板的第三種備選實(shí)施例的局部的放大側(cè) #見圖；以及
圖28是根據(jù)本發(fā)明的彎曲支承板的第四種備選實(shí)施例的局部的放大側(cè) 視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出直升機(jī)上的主轉(zhuǎn)子系統(tǒng)10，包括根據(jù)本發(fā)明的彎曲(flexure ) 組件的實(shí)施例。主轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括裝在主轉(zhuǎn)子軸16上的輪穀14以及與輪穀14 連接并延伸自輪轂14的多個(gè)主轉(zhuǎn)子葉片18。
主轉(zhuǎn)子系統(tǒng)一般如同美國(guó)專利，授予Yao等人的No.4,650,401 ， Covington 等人的No.5,358,381; Hamilton等人的No.5,820,344;以及Sims等人的 No.6，708，921,其完整內(nèi)容引用結(jié)合于此。
飛行中，當(dāng)直升機(jī)獲得空速，在向前運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片18上的增加的空 速和升力使得向前運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片18向上拍動(dòng)(flap)，而向后運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子 葉片18上的減小的升力使得向后運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉片18向下拍動(dòng)。每個(gè)葉片18 的拍動(dòng)運(yùn)動(dòng)通過連接在輪轂14和每個(gè)葉片18之間的柔性軛20來適應(yīng)。軛 20在弦長(zhǎng)方向上相對(duì)堅(jiān)硬而在拍動(dòng)方向上相對(duì)柔軟。為了控制每個(gè)葉片18 的拍動(dòng)運(yùn)動(dòng)，連接在每個(gè)葉片18和輪轂14之間的軛被曲面的上部軛支承板 22和曲面的下部輒支岸義板24所支承。
圖l-4示出主轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的一項(xiàng)實(shí)施例，以及輪轂14、軛20和葉片18結(jié) 構(gòu)的一項(xiàng)實(shí)施例。應(yīng)該了解的是，各種不同的實(shí)施例都可以采用，而圖1-4 和其他在這一申請(qǐng)中所說明的實(shí)施例只是為本發(fā)明的某些實(shí)施例提供說明。
如圖1和2所示，圖1、 2中的軛20是具有兩個(gè)環(huán)26的軛20， 一個(gè)環(huán) 26相對(duì)于每個(gè)葉片18。每個(gè)環(huán)26形成從軛20的中間部分29伸出的一對(duì)臂 27。所示的軛20a設(shè)置成與兩個(gè)對(duì)置的葉片18共同使用，還使用在第一上 軛20a的下面定位的第二下軛20b。其次，下軛20b連接到轉(zhuǎn)子組件IO剩下
的兩個(gè)葉片18上。軛20可以由不同材料制成，包括復(fù)合材料例如纖維玻璃。 如通常所知，主轉(zhuǎn)子軸16連接到輪轂14并為其提供旋轉(zhuǎn)。輪轂包括一 對(duì)相應(yīng)于每個(gè)葉片18的支承板22和24。用于上軛20a的上支承才反22位于 頂部托板28上，用于上軛20a的下支承板24和用于下軛20b的上支承板22 位于中部托板30上，用于下軛20b的下支承板位于底部托板32上。如上所 述，每個(gè)上支承板22和每個(gè)下支承板24都是曲線形的，解釋如下。上軛20a 夾在托板28和30之間，而下輒夾在托板30和32之間。輒20a和20b以及 托板28、 30和32通過適當(dāng)?shù)墓潭C(jī)構(gòu)被固定在一起，包括如固緊件34那 樣的機(jī)構(gòu)，使得托板28、 30和32夾緊并支承軛20。托板28、 30、 32和支 承板22、 24可用多種材料制成，包括金屬。從圖中可以看到， 一旦被組裝 起來，對(duì)于每個(gè)軛20的每個(gè)臂27都具有上支承板22和下支承板24。
為了避免贅言，這里的討論將只會(huì)集中在葉片18其中一個(gè)與輪轂14之 間的連接以及使用軛20的單個(gè)環(huán)26上，因?yàn)槊總€(gè)葉片18與輪轂14之間的 連接和軛20的相應(yīng)使用對(duì)于每個(gè)葉片18和輪轂14之間的連接基本上是相 同的。
從圖3和4中可以最好地看到，上下支承板22和24是曲線形的，從而 使每個(gè)軛20和每個(gè)葉片18具有所需的拍動(dòng)特性。因此，葉片18可以向上 和向下拍動(dòng)，并且鄰近上下板，如圖3和4中的虛線所示。如圖所示，上下 支承板22和24的每個(gè)彎曲成非圓形弧，即不能構(gòu)成一段圓弧。然而，在其 他實(shí)施例中，可包含彎曲成圓弧形狀的支承板22和24。同樣，盡管每個(gè)上 下支承板22和24如圖所示具有基本上相同的曲線，應(yīng)該理解，上下板22 和24彼此之間的曲率可以是不一樣的，甚至別的實(shí)施例中可以是只有板22 和24其中之一具有曲線形狀。
如圖3和4所示，上下板22和24的曲線是橢圓形的，形成了橢圓面37。 即，每個(gè)上下板的形狀都構(gòu)成橢圓的弧或者一部分。便于參考，圖4示出對(duì) 應(yīng)于圖4所示的上下板32和34的曲線的橢圓38。橢圓曲線為葉片18的拍 動(dòng)提供增強(qiáng)的控制。盡管依據(jù)葉片18的所需拍動(dòng)特性可以采用不同的曲線 形狀，但是一項(xiàng)實(shí)施例中釆用8, 16半徑的橢圓面，例如，短軸40約為8 英寸，而長(zhǎng)軸42約為16英寸。當(dāng)然上下板的位置和它們各自的相對(duì)于輪轂 14和軸16旋轉(zhuǎn)所圍繞的軸線的曲線的位置可根據(jù)所需的拍動(dòng)特性而發(fā)生變 化。從旋轉(zhuǎn)軸線44到構(gòu)成上下支承板22和24的曲線的橢圓38的切線的距
離46可以根據(jù)所需的葉片拍動(dòng)特性來選擇。一項(xiàng)實(shí)例中距離46大約為5.102 英寸。
由于葉片18相對(duì)于上下支承板22和24的反復(fù)拍動(dòng)會(huì)導(dǎo)致對(duì)軛20造成 損害，所以可以對(duì)軛20設(shè)置緩沖或保護(hù)層48。盡管，圖l-4示出在上扼面 52和下軛面54上都有一層緩沖層48，但是應(yīng)該理解也可以只有上下軛面52 和54其中之一可以具有緩沖材料。也可以如圖5所示，緩沖材料可以完全 省略，軛120可以與上下接觸面接觸而不用緩沖材料。否則，圖5與圖4中 的組件基本上是相同的。
另外，如圖6所示，緩沖材料層48可以被設(shè)置在上下支承板22和24 上。圖6示出轉(zhuǎn)子組件210，除了緩沖材料被設(shè)置在支承板22和24上而不 是在如圖4中的軛20上，它與轉(zhuǎn)子組件IO是基本上相同的。而且，盡管圖 6示出在上下支承板22和24上都有緩沖材料，也可以只在上支承板22上， 或者只在下支承板24上有緩沖材料48,而不是如所示的那樣對(duì)于每個(gè)葉片 18的上下支承板22和24上都有。
緩沖材料48可以是任何適合的緩沖材料，包括彈性體材料、橡膠以及 聚合物例如聚氨脂。緩沖材料48的密度可以根據(jù)所需的緩沖材料48的緩沖 耐久性來選擇。另外，材料48可以包括一種增強(qiáng)成分56來提高耐久性，例 如將一層布嵌入緩沖材料48中。 一個(gè)例子是提供一種碳氟化合物聚合物織 物例如Teflon布嵌入或粘接至緩沖材料48，例如橡膠，來增加耐久性。更 進(jìn)一步可以在緩沖材料48的外表面設(shè)置保護(hù)層58來增加耐久性。例如，保 護(hù)層可以噴涂在緩沖材料48上。 一種可以用于緩沖材料上作為保護(hù)層58的 材料的例子是碳氟化合物聚合物例如Teflon。另外，對(duì)于緩沖層48的增強(qiáng) 與是否將層48應(yīng)用至軛20的一面或兩面或在支承板22和24的一面或兩面 上無關(guān)。而且，緩沖材料48的厚度為了得到所需的緩沖特性來確定。例如， 緩沖材料的厚度可以是，在一項(xiàng)實(shí)施例中，在軛20的每一側(cè)上為0.100英寸 厚，而軛可以具有，例如，0.380英寸的厚度?？蛇x擇地，層48可以由抗磨 損的或控制磨損的剛性材料制成，例如金屬或相似的剛性材料，來提供可以 更換的犧牲性的磨損部件。
進(jìn)一步，保護(hù)層60可以設(shè)置在每個(gè)葉片18的一個(gè)或兩個(gè)支承板22和 24的外表面上，從而增強(qiáng)板22和24的耐久性以及任何緩沖材料48的壽命。 例如，保護(hù)層60可以被噴涂在支承板22和24的一個(gè)或兩個(gè)上。 一種可以
被用在支承板上作為保護(hù)層60的材料的一個(gè)例子是碳氟化合物聚合物例如
Teflon。另外，對(duì)于支承板22和24的增強(qiáng)與是否將層48設(shè)置在扼20的一 面或兩面或在支岸^反22和24的一面或兩面上無關(guān)。而且，保護(hù)層60可以 在沒有^f吏用緩沖材料時(shí)用在板22和40上，如圖5所示。
這里所公開的結(jié)構(gòu)的益處在于，它們可以通過為軛提供梁向支承并且使 用更薄的軛減小其應(yīng)力從而在不增加彎曲長(zhǎng)度的情況下增加轉(zhuǎn)子的拍動(dòng)。這 使得彎曲式轉(zhuǎn)子輪轂可以容許由更堅(jiān)硬的外掛梁安裝和重心范圍所需的拍 動(dòng)的增加。此處的結(jié)構(gòu)通過使軛更薄同時(shí)釆用外部特征例如輒支承板22和 24的曲面作用于梁力而在給定量的拍動(dòng)情況下減小剪切應(yīng)力。現(xiàn)有的主轉(zhuǎn)子 拍動(dòng)彎曲式輪轂一般被限制在大概正負(fù)5度范圍內(nèi)。然而，通過采用此處公 開的原理，振動(dòng)的范圍增加超過原來的水平，例如大概正負(fù)8-10度的拍動(dòng)。
上述的原理同等適用于各種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。例如，圖7和8示出本發(fā) 明的另一項(xiàng)實(shí)施例，其中曲面支承板設(shè)置于具有3個(gè)葉片318的曲柄轉(zhuǎn)子系 統(tǒng)310。盡管是用于3葉片而不是如圖l-4所示的4葉片，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)310在 使用中是基本上相同的，上下支承板322和324、軛320以及緩沖材料348 的作用與上述的板22和24、軛20以及緩沖材料48分別基本相同的。另外， 圖8示出雙部件的軛，具有上軛層333和下軛層335，兩者之間具有可選的 緩沖或減震材料337。減震材料337與緩沖材料48可以是基本上相同的，并 可以在層333、 335的整個(gè)或部分長(zhǎng)度上延伸。多部件的軛，例如軛320，可 以等效地應(yīng)用于這里所有的實(shí)施例，包括曲柄軛或環(huán)形輒。
作為另一個(gè)例子，圖9-11示出本發(fā)明的另一項(xiàng)實(shí)施例，其中對(duì)具有4 個(gè)葉片418的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)410提供曲面支承板，但與圖1-4中所示的葉片18 的支承和構(gòu)造不一樣。盡管4個(gè)葉片而與上面的圖1-4中的實(shí)施例不同，但 是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)410在使用中是基本上相同的，上下支承板422和424、軛420 以及緩沖材料448的作用分別與上述板22和24、軛20以及緩沖材料48基 本上相同。另外，圖9-11示出保護(hù)套444用來封閉上下板422和424，并且 保護(hù)它們與碎片和外部的顆粒隔離開來，并且對(duì)于防止碎片和外來顆粒物進(jìn) 入軛420和支承板422、 424之間是4艮有用的。保護(hù)套444可以用例如橡膠 或彈性體之類的材料制成，并且可以同等地用于這里的各種實(shí)施例。
作為另一個(gè)例子，圖12-14示出本發(fā)明的又一項(xiàng)實(shí)施例，其中對(duì)具有4 個(gè)葉片518的曲柄轉(zhuǎn)子系統(tǒng)510設(shè)置曲面的支承板，但是與圖l-4中所示的
葉片18的支承和結(jié)構(gòu)不一樣。盡管對(duì)于4葉片而與上面的圖l-4中的實(shí)施 例不同，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)510在使用中是基本上相同的，上下支承板522和524、 軛520以及緩沖材料548的作用與上述的板22和24、軛20以及緩沖材料 48分別是基本上相同的。
再一次參見圖7和8，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)310是曲柄式轉(zhuǎn)子，軛320是多部件式 軛，如上所述。軛320與圖1到6中的實(shí)施例中的扼的區(qū)別在于，扼320上 安裝有轉(zhuǎn)子系統(tǒng)310的所有葉片，而不是用兩個(gè)疊在一起的、每個(gè)安裝兩個(gè) 葉片318的軛。軛320允許葉片318繞拍動(dòng)軸350的拍動(dòng)，但軛320同時(shí)也 允許葉片沿著俯仰軸352旋轉(zhuǎn)，使得葉片318可以改變俯仰角度。扼320上 的每個(gè)徑向臂或柄354的外端可以相對(duì)于與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)端圍繞俯仰軸352旋 轉(zhuǎn)。每個(gè)柄354最好在它大部分的長(zhǎng)度上形成大致矩形的橫截面，使得在內(nèi) 端的拍動(dòng)彎曲和外端的葉片附件之間形成平滑的過渡。
同樣地，如圖9-11所示的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)410，和如圖12-14所示的轉(zhuǎn)子系統(tǒng) 510,都具有曲柄軛。軛520的構(gòu)成方式與軛320相似，盡管輒520是在不 疊置的方式下安裝4個(gè)葉片518。軛420用于在疊置的方式下安裝4個(gè)葉片， 采用有鰭的曲柄450使得葉片418可以繞它們的俯仰軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
一般來講，必要的情況下軛的厚度會(huì)被增加以支持增加的離心力負(fù)荷， 例如由于使用大葉片而增加力，而這一增加的厚度一般會(huì)減少軛的許用振動(dòng) 角度。使用多部件式軛，例如軛320，軛的各層在拍動(dòng)期間允許進(jìn)行相對(duì)移 動(dòng)，這樣對(duì)于同樣的離心力載荷量可以允許更大的拍動(dòng)角度。同樣，使用設(shè) 置為曲柄軛的多部件軛使得每單位長(zhǎng)度的軛臂可以扭轉(zhuǎn)更大的量。盡管在軛 320中示出的是雙部件設(shè)計(jì)，但是根據(jù)本發(fā)明的多部件軛可以具有更多的層 數(shù)， 一般來講每一層都通過緩沖層與相鄰的層隔開。另外或者可選擇地，提 供潤(rùn)滑或其它所需的特性的材料可以被放置在相鄰的層之間，例如Teflon 層或其它適當(dāng)?shù)牟牧稀?br> 圖15到17是示出多部件軛的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖，例如軛320。圖15是示意 性的側(cè)視圖示出軛610的最優(yōu)實(shí)施例，它可以被做成曲柄軛或環(huán)形輒。上輒 層612和下軛層614被兩個(gè)緩沖層616、 618相互隔開，它們可能包括了緩 沖材料，例如彈性體，或具有其它所需特性的材料，例如提供潤(rùn)滑的材料。 緩沖層616、 618可以粘在一起或者粘在鄰近的軛層612、 614上，或者當(dāng)輒 610拍動(dòng)或扭轉(zhuǎn)時(shí)緩沖層616、 618之間或者與軛層612、 614之間可以相對(duì)
移動(dòng)。圖16是示出備選實(shí)施例的側(cè)視圖，其中軛620具有上下軛層622、 624 以及單獨(dú)的緩沖層626。緩沖層626可以粘到一個(gè)或者兩個(gè)軛層622、 624 上，或者都不粘接。當(dāng)緩沖層626同時(shí)粘接到輒層622、 624上時(shí)，層622、 624之間的相對(duì)移動(dòng)是通過緩沖層626的剪切變形來實(shí)現(xiàn)的。緩沖層可以用 任何適當(dāng)?shù)姆绞絹碚辰?，包括通過使用壓焊或固化技術(shù)。
另一項(xiàng)實(shí)施例顯示在圖17中，其中軛630是多層疊置而成的，包括3 個(gè)輒層632、 634、 636和4個(gè)緩沖層638、 640、 642、 644。輒630的各層構(gòu) 造成當(dāng)軛630彎曲變形時(shí)軛層632、 634、 636能夠進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。如上所述， 緩沖層對(duì)638、 640、 642、 644可以相互粘接起來，可以粘接到相鄰的軛層 632、 634、 636,或者可以相對(duì)于軛層632、 634、 636自由移動(dòng)?？蛇x的螺 釘646如圖所示穿過輒630所有的軛層延伸。應(yīng)該指出的是，緩沖層638、 640、 642、 644可以一段或多段地粘接到一個(gè)或多個(gè)軛層632、 634、 636。 例如，緩沖層638、 640、 642、 644可以只在從保護(hù)套的末端(在左邊示出) 到虛線650之間的區(qū)域648內(nèi)被粘接。盡管示出的是特定數(shù)目的軛層和緩沖 層的結(jié)構(gòu)，但是根據(jù)本發(fā)明的軛可以由任意數(shù)目的軛層和緩沖層構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)備選實(shí)施例是硬平面的、4葉片的轉(zhuǎn)子輪轂，它具 有緊湊的結(jié)構(gòu)和可接受的delta三角。本發(fā)明通過在緊湊設(shè)計(jì)實(shí)施例內(nèi)加入 第四葉片來解決需要在現(xiàn)有3葉片設(shè)計(jì)上改進(jìn)性能的問題，其在直升機(jī)和固 定翼飛行模式下都是動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的。本發(fā)明的輪轂具有剛性地安裝至旋翼軸的 高拍動(dòng)彎曲軛，相比于裝有萬向接頭的輪轂設(shè)計(jì)需要等速聯(lián)軸器將軸上的扭 矩傳遞到輪轂的情況，這樣就減少了重量和復(fù)雜性。由于這是彎曲軛，所以 拍動(dòng)虛擬鉸鏈?zhǔn)桥c旋轉(zhuǎn)軸偏心的，使得delta三角的參考線向外板移動(dòng)，這 就形成低的delta三角系統(tǒng)，其扭轉(zhuǎn)柄相比于萬向接頭輪轂位置更靠外。
參見圖18到20,輪轂731是剛性連接到軸733上與軸733 —起旋轉(zhuǎn)的 組件。輪轂731包括位于輪轂731內(nèi)中心位置的軛支承板735、 737、 739， 每個(gè)板735、 737、 739都具有通孔741來容納軸733。兩個(gè)輒743、 745分別 被安裝在一對(duì)板735、 737、 739之間，環(huán)從板735、 737、 739之間向外伸出。 軛743、 745基本上處于平^f亍的平面內(nèi)，并且圍繞軸735 4t轉(zhuǎn)耳又向，佳J尋軛 743、 745以彼此大概垂直的方向延伸。每個(gè)軛743、 745用于將一對(duì)對(duì)置葉 片柄747保持至輪穀731，抵抗由于安裝在柄747上的葉片(未示出)的質(zhì) 量所引起的離心力。每個(gè)柄747可以繞著對(duì)應(yīng)的扭轉(zhuǎn)軸749自由旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)
所安裝葉片的俯仰角，俯仰的控制是靠從每個(gè)柄747上伸出的并且位于關(guān)聯(lián) 的軛743、 745外側(cè)的俯仰柄751來實(shí)現(xiàn)的。俯仰柄751的這一位置確保形 成低的delta三角，這對(duì)于傾轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子輪轂是很好的?？刂茥U753被連接到每 個(gè)扭轉(zhuǎn)柄751上，控制桿753的移動(dòng)響應(yīng)于飛行控制輸入。另外，每個(gè)柄747 被允許通過關(guān)聯(lián)環(huán)743、 745的彎曲圍繞由板735、 737、 739產(chǎn)生的虛擬鉸 鏈在垂直于每個(gè)軛743、 745所在平面的方向上拍動(dòng)。
圖20是沿圖19中的XX-XX線所作的輪穀731的剖面圖，示出使得葉 柄747能夠相對(duì)于板735、 737、 739轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)的部件。盡管描述針對(duì)的是 與 一個(gè)葉柄747關(guān)聯(lián)的部件，但是每個(gè)柄747采用相同的方式組裝在輪穀731 中。柄747繞軸755旋轉(zhuǎn)，軸755接合內(nèi)部的球軸承757和外部的徑向軸承 759。軛745的環(huán)的外端穿過軸755中的通槽761。球軸承757的內(nèi)端抵靠柄 747的表面，將離心力從柄747傳遞到球軸承757,通過球軸承757傳遞到 軸755，并通過軸755傳遞到輒745。徑向軸^R 759將軸755外端的軸線i殳 置在扭轉(zhuǎn)軸749上，并允許柄747繞扭轉(zhuǎn)軸749相對(duì)于軸755和軛745作有 限的轉(zhuǎn)動(dòng)。銷釘763從每個(gè)柄747的內(nèi)端伸出，并接合球軸承765,該球軸 承位于在板735、 737之間形成的空腔內(nèi)。軸承765將銷釘763的軸線設(shè)置 在柄747的扭轉(zhuǎn)軸749上，并允許柄747繞扭轉(zhuǎn)軸749相對(duì)于板735、 737 作有限的轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承765也允許柄747通過軛745的彎曲作有限的振動(dòng)。
現(xiàn)在參見圖21到24，輪轂731如圖所示卸下柄747,使得可以清楚地 看到^4居本發(fā)明的支承的，或加強(qiáng)的，彎曲設(shè)計(jì)。每個(gè)軛743、 745以疊置 的方式安裝在一對(duì)板735、 737、 739之間，并且軛743、 745露在外面的部 分成為懸臂梁。每個(gè)板735、 737、 739都具有至少一個(gè)曲面的彎曲支承面， 它抵靠關(guān)聯(lián)的軛743、 745從而在拍動(dòng)鉸鏈處支承軛743、 745,該鉸鏈偏心 位于軸733的外側(cè)。如果沒有板735、 737、 739提供的支承，軛743、 745 只能安全地承受大約+A4度的拍動(dòng)。然而，本發(fā)明的設(shè)計(jì)中所提供的支承允 許軛743、 745的外側(cè)的環(huán)狀部分以更大的角度拍動(dòng)，例如，達(dá)到大約+/-12 度。
圖21是板735、 737、 739和軛743、 745所組成的組件的透—見圖，圖22 是同樣的組件沿圖21中的位置轉(zhuǎn)動(dòng)大約45度的側(cè)視圖。圖21清楚地顯示 軛743、 745是"預(yù)形成錐形"，使得743、 745的外側(cè)環(huán)狀部分輕微地向上 傾斜。
圖23和24是圖21和22中組件的局部的放大側(cè)視圖，示出彎曲支承設(shè) 計(jì)的細(xì)節(jié)。現(xiàn)在參見圖23 ，軛743被安裝在中部板737和底部板739之間。 中部板737有下表面767，底部板739有上表面769。環(huán)743具有上表面771 和下表面773,分別與面767、 769接觸。在所顯示的實(shí)施例中，每個(gè)表面 767、 769的外側(cè)部分形成為曲面的彎曲支承775、 777，這允許扼743的環(huán) 狀部分在相對(duì)于板737、 739的垂直方向上振動(dòng)。例如，當(dāng)輒743的外側(cè)端 向上振動(dòng)時(shí)，軛743的上表面771抵靠板737的彎曲支承775,彎曲支承775 的曲面減少了在軛743的任何位置的彎曲應(yīng)力集中。同樣，彎曲支承777的 曲面減少了當(dāng)軛743向下振動(dòng)以及下表面773抵靠彎曲支承777時(shí)在軛743 中的彎曲應(yīng)力集中。為了確保彎曲應(yīng)力集中最小，彎曲支承775、 777的曲 面以及面771 、 773與支承775、 777之間的間隙必須針對(duì)具體的應(yīng)用進(jìn)行優(yōu) 化。
現(xiàn)在參見圖24,軛745如圖所示安裝在頂部板735和中部板737之間。 頂部板735有下表面779，中部板737有上表面781。環(huán)745具有分別與面 779、 781接觸的上表面783和下表面785。在所示實(shí)施例中，每個(gè)面779、 781的外側(cè)部分形成為曲面的彎曲支承787、 789。如上針對(duì)4厄743所述，彎 曲支承787、 789允許軛745的環(huán)形部分在相對(duì)于板735、 737的垂直方向上 振動(dòng)，彎曲支承787、 789的曲面減少了軛環(huán)745在彎曲期間的軛環(huán)743的 任何部分的彎曲應(yīng)力集中。
如圖所示，輒743、 745基本是平面的并且具有大致橢圓形的環(huán)，然而 輒743、 745可以針對(duì)具體應(yīng)用的需求具有別的形狀。同樣，軛743、 745具 有矩形的^f黃截面，然而扼743、 745也可以選#4生地具有別的橫截面形狀。 優(yōu)選地，軛743、 745 ^C制成具有多個(gè)纖維玻璃或某種相似的材料和彈性體 材料的層的層疊結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，軛743、 745形成為使得纖維玻璃的纖維方 向提供離心力，該離心力由纖維沿其長(zhǎng)度方向承受。
圖25到28示出本發(fā)明的支承彎曲設(shè)計(jì)的替代實(shí)施例。圖25示出位于 板805、 807之間的軛環(huán)743。板805、 807在其外端具有彈性體的彎曲支承 809、 811。當(dāng)環(huán)743拍動(dòng)并抵靠所對(duì)應(yīng)的支承809、 811時(shí)支承809、 811被 壓縮。這些支承;波用于和前述的剛性支承一樣的方式來支岸義環(huán)743 ，以減少 彎曲應(yīng)力集中。圖26示出相似的結(jié)構(gòu)，環(huán)743位于一反813、 815之間并且當(dāng) 環(huán)743彎曲運(yùn)動(dòng)時(shí)抵靠楔形的彎曲支承817、 819。
在圖27中，環(huán)743安裝在可變形的、彈性體板821、 823之間，它們由 剛性結(jié)構(gòu)825、 827支承。當(dāng)軛環(huán)743和支承環(huán)743彎曲期間，板821、 823 被壓縮從而減少環(huán)743中的應(yīng)力集中。彈性體板821、 823可以具有可選的 空間829、 831或者具有較小或較大密度的區(qū)域，以提供所需的變形量和回 彈率。
在圖25到27的實(shí)施例中，彎曲支承優(yōu)選地只被粘接在關(guān)聯(lián)的板上而不 被粘接到環(huán)743上。這意味著只有被壓縮的彎曲支承的回彈率會(huì)影響拍動(dòng)期 間的性能。圖28示出一項(xiàng)實(shí)施例，其中環(huán)743安裝在可變形的板833、 835 之間，它們由剛性結(jié)構(gòu)837、 839支承。為了在拍動(dòng)期間提供更高的回彈率， 板833、 835通過帶子841和扣件843、 845連接在一起。在這種結(jié)構(gòu)中，總 回彈率是板833、 835在兩個(gè)彎曲方向上的回彈率之和。
在圖25到28的每個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解可以使用具有不同回彈率的彈 性體來優(yōu)化在拍動(dòng)期間由彈性體所提供的變形以及彎曲支承。
前述的實(shí)施例只是用于解釋本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和作用原理，并不是用來起限 制作用的。相反，本發(fā)明意在嚢括在所附的權(quán)利項(xiàng)的精神和范疇之內(nèi)的所有 的修改、變更和替換。
權(quán)利要求
1.一種用于使旋翼系統(tǒng)的葉片具有彎曲能力的組件，包括具有上曲面的上支承板；具有下曲面的下支承板；以及位于所述上支承板和所述下支承板之間的軛，該軛具有上軛面和下軛面，所述上下軛面的一個(gè)軛面具有定位并且固定至所述一個(gè)軛面的緩沖材料層，所述緩沖材料層沿著并按照所述一個(gè)軛面的總體輪廓延伸，并且所述緩沖材料層直接接觸所述上支承板的所述上曲面以及所述下支承板的所述下曲面其中之一。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述一個(gè)軛面是所述上軛面，所述 緩沖材料層是定位并且固定至所述上軛面的上層緩沖材料，其中所述上層緩 沖材料沿著并按照所述上軛面的總體輪廓延伸，并且所述上層緩沖材料與所 述上支承板的所述上曲面直接接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，還包括定位并且固定至所述下軛面的下層緩沖材料，其中所述下層緩沖材料沿 著并按照所述下軛面的總體輪廓延伸，并且所述下緩沖材料與所述下支承板 的所述下曲面直接接觸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上曲面和所述下曲面其中之一 是一段不能構(gòu)成圓周的 一部分的非圓弧線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上曲面和所述下曲面都是一段 不能構(gòu)成圓周的一部分的非圓弧線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上曲面具有橢圓的一部分的形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上曲面和所述下曲面都具有橢 圓的一部分的形狀。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述軛是由復(fù)合材料制成的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述緩沖材料層是由橡膠制成的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述緩沖材料層是由彈性體材料 制成的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述緩沖材料層是由聚合物制成 的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其中所述聚合物是聚氨酯。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述緩沖材料層包括第一保護(hù)層。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件，其中所述第一保護(hù)層是織物層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的組件，其中所述織物層是由碳氟化合物聚合 物制成的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上下支承板之一包括用于直 接接觸所述軛的所述緩沖材料層的緩沖層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上下支承板之一包括用于直 接接觸所述軛的所述緩沖材料層的保護(hù)層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的組件，其中所述上下支承板之一包括用于直 接接觸所述軛的所述緩沖材料層的第二保護(hù)層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的組件，其中所述保護(hù)層由碳氟化合物聚合物 制成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述所述軛沿其長(zhǎng)度方向上具有 不變的厚度。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述軛是具有上軛和下軛的雙部 件軛，所述上軛面是所述上軛的上軛面，所述下輒面是所述下軛的下輒面。
22. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的組件，其中所述軛是具有上軛和下軛的雙部 件軛，所述上輒面是所述上輒的上輒面，所述下扼面是所述下扼的下輒面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的組件，其中所述雙部件軛在所述上輒和所述 下軛之間具有緩沖材料。
24. —種用于使旋翼系統(tǒng)的葉片具有彎曲能力的組件，包括 具有上曲面的上支承板；具有下曲面的下支承板；以及位于所述上支承板和所述下支承板之間并與所述上支承板和所述下支 承板直接接觸的軛，其中所述上曲面和所述下曲面之一是一段不能構(gòu)成圓周的一部分的非 圓弧線。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述上曲面和所述下曲面都是一 段不能構(gòu)成圓周的 一部分的非圓弧線。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述輒包括上扼面和下軛面，并且在所述上支承板的上曲面和所述上軛面之間定位有第一緩沖材料層，并 且在所述下軛面和所述下曲面之間定位有第二緩沖材料層。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的組件，其中所述第一緩沖材料層附著至所述 上支^R板，并且所述第二緩沖材料附著至所述下支承板。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述上曲面具有橢圓的一部分的 形狀。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述上曲面和所述下曲面都具有 橢圓的一部分的形狀。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述軛是由復(fù)合材料制成的。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的組件，其中所述第一層和第二層緩沖材料都 是由橡膠制成的。
32. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述軛包含上軛面和下軛面，并且第一保護(hù)材料位于所述上支承板的上曲面和所述上軛面之間，第二保護(hù) 材料位于所述下軛面和所述下曲面之間。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的組件，其中所述保護(hù)層都是由碳氟化合物聚 合物制成的。
34. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述所述軛沿其長(zhǎng)度方向上具有 不變的厚度。
35. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述軛是具有上軛和下軛的雙部 件輒，所述上輒的上輒面接觸所述上支承板，所述下扼的下軛面接觸所述下 支承板。
36. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，還包括 蓋住所述上下支承板和所述軛的保護(hù)罩。
37. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，還包括 蓋住所述上下支承板和所述軛的保護(hù)罩。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述軛是具有至少上軛層和下軛 層的多部件軛，所述上軛面是所述上軛層的上軛面，并且所述下軛面是所述 下軛層的下軛面。
39. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述輒是具有至少上軛層和下輒 層的多部件軛，所述上軛層的上軛面接觸所述上支承板，并且所述下軛層的 下軛面接觸所述下支承板。
40. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述輒是具有至少上扼層和下輒 層的多部件軛，所述上軛面是所述上輒層的上輒面，并且所述下扼面是所述 下軛層的下軛面；并且其中所述軛是曲柄軛，通過所述軛的部分繞所對(duì)應(yīng)的俯仰軸的扭轉(zhuǎn)、為 裝至所述軛的葉片提供改變俯仰(pitch)的能力。
41. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述扼是具有至少上扼層和下扼 層的多部件軛，所述上軛層的上軛面接觸所述上支承板，并且所述下軛層的 下軛面接觸所述下支承板；并且其中所述軛是曲柄軛，通過所述軛的部分繞所對(duì)應(yīng)的俯仰軸的扭轉(zhuǎn)、為 裝至所述軛的葉片提供改變俯仰的能力。
42. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述軛是具有至少上軛層和下輒 層的多部件軛，所述上軛面是所述上軛層的上輒面，并且所述下軛面是所述 下軛層的下軛面；并且其中所述軛具有至少兩個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)用于將葉片固定到所述軛上。
43. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述軛是具有至少上軛層和下輒 層的多部件輒，所述上輒層的上輒面接觸所述上支承板，并且所述下輒層的 下軛面接觸所述下支承板；并且其中所述軛具有至少兩個(gè)環(huán)，每個(gè)環(huán)用于將葉片固定到所述軛上。
44. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述輒是具有至少上輒層和下輒 層的多部件軛，所述上軛面是所述上軛層的上扼面，并且所述下軛面是所述 下軛層的下軛面；并且其中在軛層之間設(shè)置緩沖層。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的組件，其中每個(gè)緩沖層都包含彈性體材料。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的組件，其中所述軛層由纖維強(qiáng)化的復(fù)合材料 制成。
47. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中所述軛是具有至少上輒層和下軛 層的多部件軛，所述上軛層的上軛面接觸所述上支承板，并且所述下扼層的 下軛面接觸所述下支承板；并且 其中在軛層之間設(shè)置緩沖層。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的組件，其中每個(gè)緩沖層都包含彈性體材料。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的組件，其中所述軛層由纖維強(qiáng)化的復(fù)合材料 制成。
50. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中至少一個(gè)支承板包含可變形的彈 性體部件，在軛沿著可變形彈性體部件的方向上彎曲時(shí)變形，提供回彈率。
51. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中至少 一個(gè)支承板包含可變形的彈 性體部件，在軛沿著可變形彈性體部件的方向上彎曲時(shí)變形，提供回彈率。
52. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中至少一個(gè)支承板包含可變形的彈 性體部件，在軛沿著可變形彈性體部件的方向上彎曲時(shí)變形，提供回彈率； 并且其中彈性體部件具有可變的回彈率。
53. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中至少一個(gè)支承板包含可變形的彈 性體部件，在軛沿著可變形彈性體部件的方向上彎曲時(shí)變形，提供回彈率； 并且其中彈性體部件具有可變的回彈率。
54. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中兩個(gè)支承板都包含可變形的彈性 體部件，當(dāng)軛彎曲時(shí)變形以提供回彈率；并且其中該彈性體部件被連接到一起從而當(dāng)軛彎曲時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
55. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的組件，其中兩個(gè)支承板都包含可變形的彈性 體部件，當(dāng)軛彎曲時(shí)變形以提供回彈率；并且其中該彈性體部件被連接到一起從而當(dāng)輒彎曲時(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。
56. —種轉(zhuǎn)子輪敎組件，包括 具有下表面的頂部板； 具有上表面和下表面的中部板； 具有上表面的底部板；一對(duì)軛，其中一個(gè)軛承載在頂部板的下表面和中部板的上表面之間，另 一軛承載在中部板的下表面和底部板的上表面之間；并且曲面的彎曲支承面位于上表面和下表面的外端上，使得每個(gè)輒在輒的彎 曲過程中抵靠相關(guān)聯(lián)的彎曲支承面。
全文摘要
使旋轉(zhuǎn)葉片系統(tǒng)的葉片能夠彎曲的組件包括具有曲形上表面的上部支承板、具有曲形下表面的下部支承板以及位于其間的軛。上下軛表面的至少其中之一具有定位并且固定在其上的緩沖材料層。一種備選實(shí)施例包括使旋轉(zhuǎn)葉片系統(tǒng)的葉片能夠彎曲的組件，包括具有曲形上表面的上部支承板、具有曲形下表面的下部支承板以及位于其間的軛，并且軛與支承板直接接觸，其中曲面是一段不能構(gòu)成圓弧的一部分的非圓弧。另一種備選實(shí)施例包括相似的組件，該組件具有曲柄形的軛，使得所安裝的葉片能夠繞它們各自的俯仰軸旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)B64C27/32GK101107164SQ200680002997
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者保羅·謝里爾, 基思·斯坦尼, 小詹姆斯·L·布拉斯韋爾, 帕特里克·R·蒂斯代爾, 弗蘭克·B·斯坦普斯, 戴維·波佩爾卡, 托馬斯·C·坎貝爾, 特里西婭·海羅斯, 理查德·勞伯, 羅恩·米索姆, 蒂姆·萊德貝特, 邁克爾·J·薩瑟蘭, 馬克·沃西科沃夫斯基 申請(qǐng)人:貝爾直升機(jī)泰克斯特龍公司