一种可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置的制作方法

1.本发明涉及反馈技术领域，具体而言涉及一种可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置。


背景技术：

2.可调角度串列式螺旋桨通常包括两个桨，即前桨和后桨，两个桨能够分别连接至两个桨轴，即外轴和内轴。前桨能够与外轴连接，后桨能够与内轴连接，外轴为中空轴，内轴从外轴的孔中穿过。驱动机构连接至上述两个桨轴，在驱动机构的作用下，前桨、后桨中垂直于轴向的剖面(即桨毂中心线与叶片中心线所构成的平面)所形成的角度可控、可调。为了实现前桨、后桨之间的角度可控、可调，即实现角度的闭环控制，需要设置角度反馈装置。角度反馈装置将前桨、后桨的机械转角转化为电信号，反馈到控制系统。控制系统通过对比指令角度信号与测量角度信号，控制角度驱动机构动作，实现闭环控制。
3.已有的角度反馈装置，其反馈传感器通常是直接安装在内轴、外轴之间，并随内轴、外轴一起转动，这对安全性、可靠性、动平衡不利；并且需要设置电滑环，以将角度反馈信号传输到控制系统，然而，电滑环价格较贵、可靠性较低。
4.因此，需要一种可调角度串列式螺旋桨的反馈装置，以至少部分地解决以上问题。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置，所述螺旋桨连接至螺旋桨轴，所述螺旋桨轴包括内桨轴和套设至所述内桨轴的外桨轴，所述反馈装置包括：
7.反馈套，所述反馈套用于套设至所述外桨轴并相对于所述外桨轴沿所述螺旋桨轴的轴向可移动，所述反馈套设置有输出部；
8.转动杆，所述转动杆用于沿所述螺旋桨轴的径向穿过所述外桨轴并与所述内桨轴连接，所述转动杆相对于所述外桨轴围绕所述螺旋桨轴的轴向中心线可转动；
9.连杆机构，所述连杆机构连接所述输出部和所述转动杆，以在所述转动杆的转动时带动所述输出部沿所述轴向移动；以及
10.反馈传感器，所述反馈传感器与所述输出部可接触，以随所述输出部沿所述轴向的移动而移动。
11.可选地，所述连杆机构包括：
12.推拉杆，所述推拉杆的一端与所述输出部铰接；
13.联动弯杆，所述联动弯杆的一端与所述推拉杆的另一端铰接；
14.铰接组件，所述铰接组件与所述联动弯杆的另一端和所述转动杆均连接，所述铰
接组件具有至少两个铰接自由度，以使所述联动弯杆限定的平面保持不变。
15.可选地，所述铰接组件包括依次相连的至少三个铰接块，相邻的两个所述铰接块通过铰接轴铰接。
16.可选地，所述铰接组件包括：
17.第一铰接块，所述第一铰接块可移动地套设至所述转动杆；
18.第二铰接块，所述第二铰接块通过所述轴向布置的第一铰接轴与所述第一铰接块铰接；以及
19.第三铰接块，所述第三铰接块可移动地套设至所述联动弯杆的所述另一端，所述第二铰接块通过沿与平行于所述轴向的平面垂直的方向布置的第二铰接轴与所述第三铰接块铰接。
20.可选地，所述第二铰接轴的轴线与所述第一铰接轴的轴线在垂直于所述轴向的平面上的投影间隔开。
21.可选地，所述第一铰接块与所述第二铰接块沿所述轴向并排布置，所述第二铰接块与所述第三铰接块沿与所述平面垂直的方向并排布置。
22.可选地，所述反馈装置还包括基座，所述基座用于与所述外桨轴连接，所述联动弯杆的弯形部铰接至所述基座。
23.可选地，所述联动弯杆包括彼此垂直布置的第一杆部分和第二杆部分，第一杆部分与所述推拉杆的所述另一端铰接，所述第二杆部分与所述铰接组件铰接。
24.可选地，所述反馈装置还包括与所述反馈传感器的伸缩端连接的反馈连杆，所述反馈连杆设置有联接部，所述联接部具有卡槽，所述卡槽容纳所述输出部的周侧部。
25.可选地，所述反馈装置还包括导向部，所述导向部用于连接至所述外桨轴，所述反馈套的内侧设置有沿轴向布置的导向槽，所述导向部容纳于所述导向槽内并可相对滑动。
26.可选地，包括两个所述反馈装置，两个所述反馈装置相对于所述轴向中心线对称布置。
27.根据本发明的可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置，可以借助于连杆机构，将外桨轴和内桨轴相对转动产生的转角动作，经由转动杆和连杆机构转化为反馈套的轴向移动，进一步说，本实施方式构成的机械传动方式，能够将垂直于内桨轴、外桨轴的轴向中心线的转动，转化为反馈套平行于该轴向中心线的直线移动；并通过输出部，将反馈套的轴向移动(即直线移动)反馈至反馈传感器。反馈传感器与输出部接触式联接，使得可以将反馈传感器安装至静止位置，由此，可以避免反馈传感器随内桨轴和外桨轴一起旋转，这提高了装置的安全性、可靠性，保证了装置能够达到更佳的动平衡。
28.本实施方式提供的反馈装置，不需要设置电滑环，可以有效降低成本、提高可维修性。此外，可以将在正向转动和反向转动改变的过程中产生的间隙控制得较小，提高反馈装置的反馈精度。本发明提供的反馈装置的应用领域不限于螺旋桨，可以用于任何具有两个彼此套设的旋转轴的机构，适用的应用领域广泛。
附图说明
29.本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
30.附图中：
31.图1为根据本发明的优选实施方式的可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置的截面示意图；
32.图2为图1中所示的反馈装置的外部示意图，其中示出了反馈连杆；
33.图3为沿图1中a-a所截的截面示意图；
34.图4为沿图1中b-b所截的截面示意图；
35.图5为图1中a部分的放大示意图。
36.附图标记说明：
37.10：内桨轴
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20：外桨轴
38.21：导向孔
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100：反馈装置
39.110：反馈套
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111：输出部
40.112：凸出部
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120：转动杆
41.121：导向块
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130：推拉杆
42.131：第一铰接销
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140：联动弯杆
43.141：第一杆部分
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142：第二杆部分
44.143：第二铰接销
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144：第三铰接销
45.150：铰接组件
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151：第一铰接块
46.152：第二铰接块
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153：第三铰接块
47.154：第一铰接轴
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155：第二铰接轴
48.161：基座
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162：导向部
49.163：导向槽
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170：反馈连杆
50.171：联接部
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172：卡槽
具体实施方式
51.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
52.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述。显然，本发明实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
53.应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
54.本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
55.需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明目的，并非限制。
56.现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。
57.如图1所示，本发明提供了一种可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置100，下文为简洁起见，用反馈装置100代替可调角度串列式螺旋桨的新型反馈装置100。该反馈装置100可以用于可调角度串列式螺旋桨(未示出)。螺旋桨可以包括前桨和后桨，前桨能够连接至外桨轴20，后桨能够连接至内桨轴10。具体地，外桨轴20为中空轴，内桨轴10能够从外桨轴20的内孔穿过。内桨轴10的轴向中心线与外桨轴20的轴向中心线共线。
58.当调节前桨与后桨之间的角度时，内桨轴10和外桨轴20在螺旋桨轴的周向上会存在相对转动。前桨与后桨之间的角度对应于内桨轴10和外桨轴20之间的周向转角。因此，可以通过检测内桨轴10和外桨轴20之间的周向转角，将该周向转角通过反馈装置100转化为电信号，控制系统根据反馈的该电信号来调节前桨与后桨之间的角度。
59.本发明的反馈装置100可以包括旋转部分和固定部分。旋转部分能够安装至上述内桨轴10和外桨轴20，与这两个桨轴一起旋转；固定部分能够安装至静止位置。可以理解，本文的静止位置是指不与两个桨轴一起旋转的位置。例如，螺旋桨可以是船用螺旋桨，反馈装置100的固定部分可以安装至船舱的静止位置，例如安装至船舱机架。
60.下面结合图1至图5，具体描述根据本实施方式的反馈装置100。
61.如图1至3所示，反馈装置100可以包括反馈套110、转动杆120、连杆机构和反馈传感器(未示出)。反馈套110能够套设至外桨轴20。反馈套110能够与外桨轴20一起围绕螺旋桨轴的轴向中心线旋转。反馈套110还能够相对于外桨轴20沿螺旋桨轴的轴向可移动。转动杆120能够沿螺旋桨轴的径向穿过外桨轴20并与内桨轴10连接。转动杆120可以与内桨轴10一起围绕螺旋桨轴的轴向中心线旋转。转动杆120还能够相对于外桨轴20围绕螺旋桨轴的轴向中心线可转动。当内桨轴10和外桨轴20之间在周向上相对转动时，转动杆120能够相对于外桨轴20转动。
62.反馈套110可以设置有输出部111。输出部111在径向上凸出于反馈套110。连杆机构能够连接输出部111和转动杆120，以在转动杆120的转动时带动输出部111沿轴向移动。反馈传感器能够与输出部111可接触，以随输出部111沿轴向的移动而移动。反馈传感器不随输出部111的旋转而围绕自身的中心线转动。也就是说，反馈传感器可以沿轴向移动，但自身不转动。
63.以此实施方式，可以借助于连杆机构，将外桨轴20和内桨轴10相对转动产生的转角动作，经由转动杆120和连杆机构转化为反馈套110的轴向移动，进一步说，本实施方式构成的机械传动方式，能够将垂直于内桨轴10、外桨轴20的轴向中心线的转动，转化为反馈套110平行于该轴向中心线的直线移动；并通过输出部111，将反馈套110的轴向移动(即直线移动)反馈至反馈传感器。
64.反馈传感器与输出部111接触式联接，使得可以将反馈传感器安装至静止位置，由此，可以避免反馈传感器随内桨轴10和外桨轴20一起旋转，这提高了装置的安全性、可靠
性，保证了装置能够达到更佳的动平衡。本实施方式提供的反馈装置100，不需要设置电滑环，可以有效降低成本、提高可维修性。
65.如图2所示，连杆机构可以包括推拉杆130、联动弯杆140和铰接组件150。推拉杆130的一端能够与输出部111铰接。具体地，输出部111设置有凸出部112，推拉杆130的一端通过第一铰接销131铰接至凸出部112。第一铰接销131可以沿与平行于轴向的基础平面垂直的方向布置，从而使推拉杆130能够围绕第一铰接销131在基础平面上转动。联动弯杆140的一端通过第二铰接销143与推拉杆130的另一端铰接。铰接组件150能够与联动弯杆140的另一端和转动杆120均连接。第二铰接销143可以沿与基础平面垂直的方向布置，从而使推拉杆130能够保持在基础平面上的转动，使联动弯杆140能够围绕第二铰接销143在基础平面上转动。
66.内桨轴10与外桨轴20之间的角度转动可以包括正向转动和反向转动。铰接组件150可以具有至少两个铰接自由度，以使联动弯杆140限定的平面保持不变，进一步说，使联动弯杆140能够保持在基础平面上的转动。在图示实施方式中，铰接组件150具有两个铰接自由度。由此，可以将在正向转动和反向转动改变的过程中产生的间隙控制得较小，提高反馈装置100的反馈精度。
67.铰接组件150可以包括依次相连的至少三个铰接块，相邻的两个铰接块通过铰接轴铰接，以实现铰接组件150基于至少两个铰接自由度的转动。如图4和图5所示，在图示实施方式中，铰接组件150可以包括彼此铰接的三个铰接块，分别为第一铰接块151、第二铰接块152和第三铰接块153。第一铰接块151能够可移动地套设至转动杆120，从而第一铰接块151可以沿转动杆120直线移动，换句话说，第一铰接块151能够在转动杆120上直线滑动，但围绕转动杆120不转动。第二铰接块152可以通过沿与轴向平行的方向布置的第一铰接轴154与第一铰接块151铰接，从而第二铰接块152能够围绕轴向延伸的第一铰接轴154可转动。第三铰接块153能够可移动地套设至联动弯杆140的另一端，从而第三铰接块153可以沿联动弯杆140直线移动，换句话说，第三铰接块153能够在联动弯杆140上直线滑动，但围绕联动弯杆140不转动。第二铰接块152可以通过沿与平行于轴向的平面垂直的方向布置的第二铰接轴155与第三铰接块153铰接。可以理解，此处的“与平行于轴向的平面”可以是基础平面或平行于上文的基础平面的平面。
68.通过第一铰接轴154和第二铰接轴155，可以实现铰接组件150的两个自由度的转动。具体地，通过第一铰接轴154，可以实现铰接组件150在垂直于轴向的第一平面上的转动，通过第二铰接轴155，可以实现铰接组件150在平行于轴向的第二平面上的转动。进一步说，在角度转动过程中，转动杆120与联动弯杆140之间的位置、空间角度在发生变化，铰接组件150的设置，能够将转动杆120与联动弯杆140之间的空间角度变化，分成两个部分，分别是在转动杆120带动第一铰接块151周向转动时第二铰接块152相对于第一铰接块151的转动，以及第三铰接块153带动联动弯杆140水平运动时第三铰接块153相对于第二铰接块152的转动。这两种转动发生在第二铰接块152限定的不同的平面上，即上文描述的垂直于轴向的第一平面和平行于轴向的第二平面，从而使转动杆120带动第一铰接块151的周向转动和第三铰接块153带动联动弯杆140的平行于轴向的运动彼此独立，不再相互影响。
69.并且可以通过控制第一铰接轴154的尺寸，可以调整第一铰接块151与第二铰接块152之间的间隙；通过控制第二铰接轴155的尺寸，可以调整第二铰接块152与第三铰接块
153之间的间隙。相邻铰接块间隙的调整有利于实现互不干涉的不同自由度的转动。
70.可以理解，如果没有其他限制，本文中的轴向、径向和周向均是由螺旋桨轴限定的。
71.在图示实施方式中，第一铰接块151与第二铰接块152的形状均为长方体。第三铰接块153比第二铰接块152的长度小。第二铰接轴155的轴线可以与第一铰接轴154的轴线在垂直于所述轴向的平面上的投影间隔开。第一铰接块151可以与第二铰接块152沿轴向并排布置，第二铰接块152可以与第三铰接块153沿与平行于轴向的平面垂直的方向并排布置。这样便于用铰接轴连接。可选地，铰接轴可以由销钉形成。可以理解，此处的“与平行于轴向的平面”可以是基础平面或平行于上文的基础平面的平面。
72.返回参见图1，反馈装置100还可以包括基座161。基座161布置于外桨轴20的外侧，并能够与外桨轴20连接。基座161可以沿径向布置，当然也可以相对于径向偏移。联动弯杆140的弯形部通过第三铰接销144铰接至基座161。第三铰接销144可以沿与基础平面垂直的方向布置，从而使联动弯杆140能够保持在基础平面上的转动。具体地，联动弯杆140可以包括彼此垂直布置的第一杆部分141和第二杆部分142。第一杆部分141能够与推拉杆130的另一端铰接，第二杆部分142能够与铰接组件150可移动地连接。第一杆部分141和第二杆部分142之间形成的弯形部铰接至基座161。联动弯杆140的两端均为自由端，不固定。
73.反馈装置100还可以包括导向部162。导向部162能够连接至外桨轴20。反馈套110的内侧设置有沿轴向布置的导向槽163，导向部162容纳于导向槽163内并可相对滑动。通过导向部162与导向槽163的配合，可以限制反馈套110相对于外桨轴20的转动，使反馈套110保持沿轴向的直线移动。导向部162可以由平键构成。导向槽163是与该平键配合的键槽。
74.如图2所示，反馈装置100还可以包括与反馈传感器的伸缩端连接的反馈连杆170。反馈连杆170可以设置有联接部171。联接部171具有卡槽172，卡槽172容纳输出部111的周侧部。输出部111的周侧部与卡槽172的槽壁滑动式接触，从而反馈连杆170不随反馈套110的旋转而围绕其自身的轴向中心线转动。反馈传感器例如可以是位移传感器。可以理解，本文的输出部111可以是套设连接在反馈套110外表面的环形构件，换句话说，输出部111的形状可以是环形，例如圆环形。
75.如图3所示，转动杆120可以设置有导向块121。外桨轴20可以设置有沿周向延伸的导向孔21。导向块121位于导向孔21内并沿导向孔21在周向上可滑动。由此，可以使转动杆120的周向转动更平稳。
76.本发明中，可以包括两个反馈装置100。这两个反馈装置100相对于轴向中心线对称布置。由此，可以保证更佳的动平衡，使反馈装置100的各个部件受力均匀，有利于实现更平稳地机械传动。
77.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
78.本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的
变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。