用于万向节式转子枢轴的恒速驱动系统的制作方法

专利名称：用于万向节式转子枢轴的恒速驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有万向节式转子枢轴的旋翼飞行器领域。
背景技术：
消费者对于旋翼飞行器不断增长的需求是提供更大的推力、更高的速度 以及承载更多的负载和/或更重的机抢。例如，急需更为强力的斜旋翼飞行器。 当然，如果希望提升性能标准诸如以上列举的那些性能，则旋翼飞行器的功 能系统必须改进，以提供所希望的综合性能提升。转子枢轴驱动系统是众多 功能系统中需要改进以满足旋翼飞行器性能改进需求的其中 一项。
转子枢轴驱动系统通常为/包括恒速驱动系统，或者共同运动
(homokinetic)驱动系统，已经使用了很长时间。对于各种旋翼飞行器来说， 恒速驱动系统存在许多成功的设计方案。恒速驱动系统通常设计用于从第一 旋转构件向第二旋转构件传递扭矩或旋转力，其中第一旋转构件可能不与第 二旋转构件同轴。恒速驱动系统特别良好地适合于用在旋翼飞行器中，作为 从旋转主轴向转子枢轴传递扭矩的装置，特别是在转子枢轴以万向节连接到 旋转主轴的情况下。两个这种恒速驱动系统由授予Zoppitelli等的美国专利 6,712,313所教导。
Zoppitelli等的专利教导了第一恒速驱动系统，其中扭矩分配机构(见 Zoppitelli等的专利图2-6)关联到双万向节设备(见Zoppitelli等的专利图7 和8)用来驱动转子枢轴旋转和倾斜(相对于主轴)。Zoppitelli等还教导了 第二恒速驱动系统，其中相同的扭矩分配机构经由驱动联杆驱动转子枢轴旋 转，而转子枢轴以包括半个朴动止推轴承(见Zoppitelli等的专利图9和10 ) 的万向节装置万向节式地连接到主轴。在第二恒速驱动系统中，差动机构经 由驱动联杆驱动枢轴旋转，而枢轴以包括朴动止推轴承的倾斜装置连接到主 轴。
现在参照图1,示出了包含Zoppitelli等的专利所教导的恒速驱动系统的 斜转子旋翼飞行器。斜转子飞行器17示出处于飞行操作的飞机模式。当飞
9行器17处于飞机模式时，机翼19 (仅示出其一)用来响应转子系统23 (仅 示出其一)的动作来提升机身21。转子系统23的转子叶片未示出。两个机 舱25 (仅示出其一)各自基本上包围恒速驱动系统27,在图1中挡住了恒 速驱动系统27。当然，每个转子系统21由关联的引擎(未示出)驱动，一 个引擎收纳在一个机舱25内。
现在参照图2-6, Zoppitelli等教导一种扭矩差分^L构，配合到转子主轴 上，驱动可转换飞行器倾斜转子旋转，与参照图l所述的一样。
在图2-6中，转子的主轴29，由其各自基部(未示出)驱动，围绕其纵 轴线Z-Z旋转，并且支撑整体以数字31指代的差动机构。该机构31属于恒 速驱动转子枢轴的装置，主要包括三个围绕轴线Z-Z同轴并沿着该轴线依次 叠置的盘件，其中央盘件33轴向布置在其他两个盘件35和37之间，这两 个盘件其中之一轴向布置在中央盘件33和支座肩部39之间，称为内盘件35 ， 因为其沿着轴线Z-Z布置在主轴29的基部端，因此朝向可转换飞行器结构 的内侧，其中所述的支座肩部为环形周边并向着轴或主轴29外侧径向突出， 而第三盘件37，称为外盘件，轴向布置在中央盘件33和轴向预加载设备41 之间，该轴向预加载设备沿着主轴29的螺紋部分配合，在以下将要接解释 的情况下或者为了以下将要解释的原因，为该组件3个盘件33、 35和37的 轴向叠置结构提供预加载
中央盘件33借助其中央孔中的内轴向花键43与主轴29制作成整体旋 转，所述花键与主轴29柱状花键部分29a上的外轴向花键啮合，以传递扭 矩。从图7中也可以看出，中央盘件33在轴向端的两个柱状轴颈47和49 之间具有中央部分45,该中央部分被4个星形臂51向外径向延伸，每条星 形臂钻设两个并排且轴线平行的柱状孔55。 4条星形臂51两两径向对置， 且MJ'j地分布在中央盘件33中央部分45的周边上。
内盘件35和外盘件37各自包括周边部分57和59,所述周边部分向着 中央盘件33的中央部分45轴向偏移并包围内轴向轴颈47 (图中下部那个) 或分别包围后者的外轴向轴颈49 (图中上部那个)，并且内盘件35和外盘件 37各自的轴向部分57和59各自还具有径向向外突出的4条星形臂61和63, 这些星形臂也是两两径向对置并规则地分布在所述周边部分57和59的周边 上，而且各自还钻^i殳有两个并排且轴线平行的孔65和67,且这些孔的直径 基本上与中央盘件33上的孔55直径相同。此外，内盘件35支撑两个截面为圆形、基本上为柱状的驱动销69，驱 动销的轴线包含在径向平面内(相对于轴线Z-z)，并且驱动销向着内盘件 的外侧突出，且占据径向对置的位置，各自位于盘件35的两条星形臂61之 间，且向着中央盘件33的中央部分45轴向偏移相同，以使它们可以收容在 切除部分之一内，所述切除部分限定在中央盘件33中央部分45的周边上， 位于盘件33的两条星形臂51之间(见图5和6)。同样，外盘件37具有两 个驱动销71，与销69具有截面为圆形的相同柱状形式且尺寸相同，而且也 是径向对置，并向着盘件37周边部分59的外侧凸起。而且向着中央盘件33 的中央部分45轴向偏移，以使它们可以收容在4个切除部分其中之一内， 所述4个切除部分由中央盘件33周边上的星形臂51限定，并且驱动销71 沿着圆周方向围绕这三个盘件33、 35和37共同的轴线与内盘件35的驱动 销69交替。
这三个盘件33、 35和37轴向依次叠置，以使静止时，星形臂51、 61 和63直接位于彼此之上，并且孔55、 65和67在盘件彼此之间对准，如图4 左侧半幅图所示，所以在如此对准的3个孔55、 65和67组成的8组孔每一 组中，可以收容在这三个盘件的周边上各自以此方式分布的8个连接销73 各一，以两个靠近的连接销形成的4个组件，从主轴29的轴线Z-Z隔开相 同的距离，并且MJ'j地分布为4对连接销73 ，两两沿着4皮此垂直的两个径向 平面径向相对，如图2所示。
每个连接销73的几何纵轴线A-A基本上平行于主轴29的轴线Z-Z,并 且借助以轴线A-A为中心的三个球形接头连接部75、 77和79各一分别铰接 到三条对应的星形臂51、 61和63各一。如图4中右侧半幅图所示，每个连 接销73是带有三个球形接头的销，中间的球形接头81直径大于两端的球形 接头83,两端的球形接头直径相同，且每个球形接头81和83为层压式球形 接头，(相对于轴线A-A )径向保持在柱状层压轴承85 (用于中间的球形接 头连接部75 )和87 (用于每个端部球形接头连接部77和79 )内，柱状层压 轴承85和87基本上关于对应连接销73的几何轴线A-A同轴。因此，从外 侧观察，每个连接销73具有柱状套筒的形式，且轴向分成依次叠置并彼此 略微隔开的3个部分，在上端(见图7)具有径向轴环，且每个连接销包围 沿着轴线A-A偏移的三个球形接头连接部75、 77和79。
在安装完8个连接销73之后，与主轴29整体旋转的中央盘件33是驱
ii动内盘件35和外盘件37的驱动盘，而内盘件35和外盘件37作为机构31 的从动盘，并且各自可以借助其两个对应的驱动销69或71围绕轴线Z-Z驱 动旋转，连接到枢轴的至少其中一个驱动设备导致后者旋转，从而从主轴29 的旋转而驱动后者旋转，所述驱动设备各自铰接到枢轴。
为了以下解释的原因， 一方面，为了允许每个从动盘35和37之间围绕 主轴29的旋转轴线Z-Z进行相对旋转，另一方面，允许驱动盘件33和主轴 29之间相对旋转，所以各从动盘35和37包围主轴29的部分轴向安装在两 个径向环形轴承89之间，所述环形轴承包围主轴29并且基本上与后者的轴 线Z-Z同轴。因此，从动盘35的中央部分配合在抵靠主轴29肩部39的内 径向轴承89和抵靠驱动盘33轴承47内轴向端部的外径向轴承89之间，而 另一个从动盘37的中央部分配合在^l氐靠驱动盘33轴颈49外端面和另一个 径向轴7 义89之间，利用轴向预加载"i殳备41沿着向三个盘件33、 35和37以 及4个轴承89的叠置件的方向施加轴向载荷，而该预加载设备在附图中示 意性地示为包括柠在主轴29外螺紋部分29b周围的螺母91。
除了径向环形轴承89之外， 一方面设置两个轴向衬套93以便于每个乂人 动盘35和37之间相对旋转，而另 一方面便于主轴29和驱动盘33之间相对 旋转，其中所述的径向环形轴承可以为平坦的，但是优选各自为柱状层压轴 承，如图所示，或者可能为截头锥形，在两个金属衬垫之间包括至少一个硫 化弹性体衬垫。两个衬套93之一配合在从动盘35周边部分57和驱动盘33 轴颈47之间，而另 一个轴向衬套93配合在另 一个从动盘37周边部分59和 驱动盘33另 一个轴颈49之间。这两个轴向衬套93也基本上与主轴29的轴 线Z-Z同轴。
在图2-6中，差动机构31使得从动盘35的两个驱动销69不仅相对于 轴线Z-Z径向对置，而且向从动盘35外侧、垂直于轴线Z-Z径向凸起，并 且与机构31和主轴29的第一径向轴线X-X同轴，以使销69构成与从动盘 35整体形成的第一径向驱动臂。同样，从动盘37的两个驱动销71也是相对 于轴线Z-Z径向对置，并垂直于后者，向从动盘37外侧悬空并径向凸起， 且与才几构31的第二径向轴线Y-Y同轴，而该第二径向轴线Y-Y静止时垂直 于第一径向轴线X-X并与后者交汇于轴线Z-Z上，构成第二径向驱动臂， 与从动盘37整体旋转，并且在机构31停止时，垂直于由销69形成的第一 径向驱动臂。差动坤几构31与双万向节i殳备96相适应，如图7和8所示，用于转子， 在该转子中，该双万向节设备96构成置于差动机构31和支撑叶片的转子枢 轴之间的驱动装置和倾斜装置，从而安装成可以围绕与主轴29轴线Z-Z相 交并围绕轴线Z-Z向任意方向延伸的任何朴动轴线枢转，以使枢轴以及转子 可以围绕从主轴29轴线Z-Z向任意方向倾斜的几何轴线旋转。
现在参照图7和8，双万向节设备96包括第一万向节97，该第一万向 节基本上为八角形(从平面图上看)，安装成借助两个第一轴承101a、 101b 相对于主轴29枢转，这两个第一轴承可以为普通柱状轴承，或者优选为以 柱状、锥形和/或适当球形层压元件构成的轴承。第二万向节99，基本上也 为八角形，布置在第一万向节97上方，安装成借助两个第二轴承诸如103a (另一个看不见)以类似方式枢转，第二轴承类型与第一轴承101a和101b 相同，以^吏第二万向节99可以相对于主轴29枢转。
两个万向节97和99因此各自被从动盘35和37之一分别驱动而围绕主 轴29的轴线Z-Z旋转，而从动盘本身又被主轴29和驱动盘33驱动，同时 这两个万向节安装地各自围绕两条通常正交的轴线X-X和Y-Y其中之一枢 转。
此外，第一万向节97借助两个球形接头连接部诸如107a (见图8)铰 接到壳体或枢轴主体，这两个球形接头连接部优选包括层压球形接头，每个 球形接头与柱状或锥形层压轴承相结合，而且所述第一球形接头连接部相对 于主轴29的轴线Z-Z径向对置，且各自定心在第二径向轴线Y-Y上，与轴 线Y-Y同轴地保留在万向节97上的两个小套筒105中，在转子处于中性或 静止位置时，当第一万向节97围绕第一径向轴线X-X枢转时，两个第一球 形连接部诸如107a保持在径向平面上基本上居中的位置，该径向平面由轴 线Z-Z和第二径向轴线Y-Y限定。
以类似的方式，第二万向节99 ^f昔助两个第二球形4姿头连4^部109a和 109b铰接到枢轴主体，所述两个球形接头连接部优选包括层压球形接头与柱 状或锥形层压轴承相结合，并且在转子处于静止或中性位置时，相对于轴线 Z-Z径向对置且各自在第一径向轴线X-X上对中，同时保持在万向节99上 与轴线X-X同轴的小套筒111内，当第二万向节99围绕第二径向轴线Y-Y 枢转时，所述第二球形接头连接部109a和109b在轴线Z-Z和第一径向轴线 X-X限定的径向平面上基本上保持居中。在该实施方式中，转子枢轴借助两个交叉的万向节97和99连接到主轴
29,这两个万向节借助球形接头连4妻部铰接到枢轴内侧，所述球形接头连4妻 部优选为层压式，诸如107a和109a、 109b，并且所述万向节4交4妄成才艮据一 种布置，在静止时借助轴承101a、 101b和诸如103a围绕两条垂直的径向驱 动臂69-69和71-71枢转，与此同时，组成倾斜枢轴和叶片的机构，允许枢 轴作为整体围绕任何交叉主轴29轴线Z-Z并围绕轴线Z-Z向任意方向运行 的朴动轴线枢转；以及恒速驱动枢轴和叶片围绕枢轴几何旋转轴线旋转的机 构，通过让万向节97和99围绕各自径向轴线X-X和Y-Y枢转，该机构可 以围绕主轴29的轴线Z-Z向^f壬意方向倾^K主轴29和;fe轴之间4昔助两条传 动链进行扭矩传递，每一条传动链各自包括主轴29、中央盘件33、从动盘 件35和37任一以及在从动盘35或37上枢转的万向节97或99、两个相应 的轴承101a、 101b或诸如103b、相应的两个球形接头连接部诸如107a或 109a、 109b以及枢轴。
利用具有两个万向节97和99的这种枢转设备，已知相对于主轴29的 轴线Z-Z倾^f转子盘件以及枢轴，包4舌这两个万向节97和99以的频率 周期性地相对旋转(其中的Q为转子旋转频率)，两个万向节97和99围绕 驱动轴线并在与驱动轴线垂直的平面内以相反的方向和相等的幅值进行i走 转运动。差动机构31借助将从动盘件35和27联系到驱动盘件33的连接销 73动态补偿这种周期性相对运动，同时伴随着从动盘件35和37围绕主轴 29的轴线Z-Z以相反方向进行旋转，该差动才几构略樣H顷在+,。与此同时，由 主轴29向两个万向节97和99传递的静态4丑矩由驱动盘33借助连接销73 在两个从动盘35和37之间进行分配。差动机构31允许两个万向节97和99
万向节的倾斜机构直接连接到主轴29时所需设备的超静定特性。
因此，倚靠差动机构31，利用两个万向节97和99，根据倾斜和驱动装 置之间的运动适应能力，实现了恒速特性。
载荷(提升载荷和共面载荷)从转子向主轴29传递是经由两个万向节 97和99从枢轴向主轴29提供的，而所述万向节又沿着相反的方向从主轴 29向枢轴传递4丑矩。径向环形轴7 义89和轴向衬套93，允许^人动盘件35和 37 (连接到万向节97、 99 )和连4妻到主轴29的驱动盘件33之间发生相对旋 转，协助传递提升载荷和共面载荷，升力也是通过轴向预加载设备41连同三个盘件33、 35和37和4个环形径向轴浮义89抵靠主轴29肩部39的变形 来传递的。
虽然Zoppitelli等的专利教导的恒速驱动系统可以适用于较小、较轻、 功率不太大的旋翼飞行器，但是当Zoppitelli等的专利教导的恒速驱动系统 考虑用于较大、较重、功率更大的旋翼飞行器时，显现出了严重的制约。例 如，为了增大Zoppitelli等教导的恒速驱动系统的扭矩传递能力，扭矩分配 机构的总体尺寸将必然增大。此外，由于与扭矩分配机构关联的双万向节设 备基本上包住了扭矩分配机构，所以双万向节设备的总体尺寸也必然增大。 希望将转子系统的旋转部件配置地尽可能靠近主轴的旋转轴线，以使不希望 的合力最小。显然，增大由Zoppitelli等教导的扭矩分配机构和双万向节设 备的尺寸并不是所希望的结果，其不能为较大、较重、功率更大的旋翼飞行 器的恒速驱动系统提供令人满意的解决方案。
进步，但是仍然存在明显的缺陷。

发明内容
现在需要一种改进的恒速驱动系统，其允许传递更大的扭矩，同时减小 负面的动态影响并且满足部件尺寸/包装需求。
因此，本发明的目标是提供一种改进的恒速驱动系统，其允许传递更大 的扭矩，同时减小负面的动态影响并且满足部件尺寸/包装需求。
本发明的目标借助一种恒速驱动系统来实现，该系统包括扭矩分配^L 构，该机构基本上沿着旋转轴线从相关万向节机构位移；和/或多个驱动联杆。 该恒速驱动系统可以配置地使(1 )扭矩分配机构向万向节机构(位置较扭 矩分配机构更远离旋翼飞行器机身)传递力，且万向节机构向转子枢轴传递 力；或(2)扭矩分配机构向万向节机构(位置较之扭矩分配机构更靠近旋 翼飞行器机身)传递力，且万向节机构向转子枢轴传递力。
本发明提供显著的优势，包括(1)为旋翼飞行器提供一种改进的恒速 驱动系统，且负面动态影响减小；(2)允许通过扭矩差分机构传递更大的扭 矩；和(3)提供结实的结构装置来连接扭矩差分机构和双万向节机构，其 中扭矩差分冲几构/人双万向节机构轴向隔开。
本发明额外的目标、特征和优势将从以下书面描述中体现出来。


被认为是本发明特性的新颖特征在附带的权利要求书中论述。但是，参 照以下详细说明，在结合附图阅读时，本发明本身、用途的优选方式以及本 发明进一步的目标和优势将得到最佳理解，其中
图1是现有技术的斜转子飞行器，其具有如Zoppitelli等教导的恒速驱
动系统；
图2是图1所示恒速驱动系统的差动结构的顶视图； 图3是沿着图2中的差动机构的切线m切开的截面图； 图4是沿着图2中的差动机构的切线IV切开的截面图； 图5是图2所示差动机构的分解斜视图； 图6是图2所示差动机构的斜视图7是图1所示恒速驱动系统的差动机构和双万向节设备的分解斜视
图8是图1所示恒速驱动系统的差动机构和双万向节设备的斜视图9是具有本发明的恒速驱动系统的斜转子旋翼飞行器的正视图IO是本发明的恒速驱动系统的示意图11是本发明的恒速驱动系统替代实施方式的示意图12是本发明的恒速驱动系统优选实施方式的侧视图13是图12所示恒速驱动系统扭矩差分机构的侧视图14是图12所示恒速驱动系统的双万向节机构的顶视图15是图12所示恒速驱动系统的扭矩差分机构的顶视图16是图12所示恒速驱动系统的扭矩差分机构的简化示意截面图(沿
着图15中的线D-D切割)；
图17是图12所示恒速驱动系统的扭矩差分机构的筒化示意截面图(沿
着图15中的线C-C切割)；
图18是本发明的扭矩差分机构替代实施方式的三接头销的替代实施方
式的剖-一见图；和
图19是本发明的恒速驱动系统替代实施方式的斜视图。
具体实施方式
本发明是一种改进的用于旋翼飞行器的恒速驱动系统，该系统改善扭矩 传递并使负面的动态特性最少。虽然参照本发明用于斜转子旋翼飞行器进行 讨论，但是本发明可以替代性地用于任何其他旋翼飞^f器。
图9示出了斜转子旋翼飞行器，包括了本发明的恒速驱动系统。图9示
出的斜转子飞行器201处于飞行操作的飞机模式。处于飞机模式时，机翼203 用来响应转子系统207、 209的动作以提升飞行器主体205。每个转子系统 207、 209示出具有4个转子叶片211。每个机抢213、 215 (连同关联的旋压 盖216)基本上包围恒速驱动系统217，在图9中挡住了恒速驱动系统217 的视线。当然，每个转子系统207、 209由引擎(未示出)驱动，每个引擎 基本上容纳在其中一个机般213、 215中。
现在参照图10,示出了本发明恒速驱动系统217的简化示意图。恒速驱 动系统217适配成以基本上类似于Zoppitelli等的专利中的恒速驱动系统那 样工作。恒速驱动系统217 —4&包括扭矩差分机构219，万向节4几构221和 至少两个联杆装置223、 225。扭矩差分才几构219和万向节机构221与转子主 轴227关联，该转子主轴配置成围绕主轴旋转轴线R-R旋转。主轴227包括 内侧部分229和外侧部分231。组装好用于操作时，因此与引擎和/或引擎与 主轴之间的传动联杆关联时，内侧部分229比外侧部分231位置更靠近引擎 和/或传动联杆。扭矩差分机构219位置较之万向节机构221而言，更靠近内 侧部分229,而万向节机构221较之扭矩差分机构219而言，位置更靠近外 侧部分231。
一般来说，差动机构219基本上与Zoppietelli等的专利所教导的扭矩差 分机构31发挥相同的作用，而万向节机构221基本上与Zoppitelli等的专利 教导的双万向节设备96发挥相同的作用。由于差动机构219和万向节机构 221沿着主轴227基本上彼此隔开，所以联系装置223、 225用来连接差动机 构219和万向节结构221。联系装置223、 225适配地补充和衔4妄在扭矩差分 ^L构219和万向节才几构221之间，以j吏每个4关系装置223、 225成为至少两 条独立的力传递路径的一部分，允许差动机构219动态补偿万向节机构221 所承受的周期性相对旋转，同时联系装置223、 225分担静态扭矩从差动机 构219向万向节冲几构221的传递4壬务。差动才几构219允"i午万向节4几构221至 少两个部分(未示出)在垂直于轴线R-R的平面内进4亍任何相对运动的这种 能力消除了一设备的超定特性，在该设备中，带有两个万向节的倾斜机构直接联系到主轴。为了操作而进行进一步组装时，万向节机构221连接到转子 枢轴(未示出)，用于驱动转子枢轴旋转。
现在参照图11,示出了本发明恒速驱动系统233的简化示意图。恒速驱 动系统233在功能上基本上类似于恒速驱动系统217。 ^f旦是，恒速驱动系统 233不同于恒速驱动系统217的地方在于，扭矩差分机构219位置较之万向 节机构221更靠近外侧部分231,而万向节机构221 4交之扭矩差分机构219 而言，位置更靠近内侧部分229。
虽然恒速驱动系统217、 233不同，但是各自代表了对Zoppitelli等的专 利中的恒速驱动系统的改进方案，截至目前，各恒速驱动系统217、 233提 供了所希望的能传输增大的扭矩载荷同时不会(围绕主轴旋转轴线)径向扩 展扭矩差分机构或万向节机构的恒速驱动系统。这一般是借助扭矩差分机构 从万向节机构(沿着主轴旋转轴线R-R)发生位移来实现的。将扭矩差分积』 构从万向节机构移开，恒速驱动系统的输入(从主轴到差动扭矩机构的扭矩 传输)必然(沿着主轴旋转轴线)从恒速驱动系统的输出(从万向节机构向 相关转子枢轴的扭矩传递)移开。
现在参照图12至17，示出了根据本发明优选实施方式的恒速驱动系统 301。恒速驱动系统301包括扭矩差分才几构303 (在图13和15-17中更为详 细地示出)和双万向节才几构305(在图12和14中示出)，它们一起发挥作用， 以提供同样能由恒速驱动系统217提供的优势。扭矩差分机构303包括中央 驱动盘307，其适配地围绕旋转轴线S-S与主轴309整体旋转。扭矩差分才几 构还包括内从动管311和外从动管313。内从动管311包括基础部分315、 立管部分317和驱动臂部分319。同样，外从动管313包括基础部分321、 立管部分323和驱动臂部分325。
基础部分315和321基本上构型成盘状，位置一般与旋转轴线S-S正交。 内从动管311和外从动管313围绕旋转轴线S-S同心设置，内从动管311位 于外^v动管313和主轴309之间。如图15和16更为清楚地示出(其中图16 是沿着图15中的轴线/切线D-D剖开的示意性截面图，而图17是沿着图15 中的轴线/切线C-C剖开的示意性截面图)，基础部分315和312利用三接头 销327与中央驱动盘307协作。因此，三接头销327允许每个内从动管311 和外从动管313之间，围绕主轴309的旋转轴线S-S进行相对旋转。三接头 销327各自包括3个球形接头， 一个中央接头和两个端部接头(为了清晰而
18未标识)，对于每个三接头销327来说，中央接头与中央驱动盘307关联， 而剩下的两个端部接头与基础部分315、 321关联。在本实施方式中，内基 础部分315位于中央驱动盘307上方，而外基础部分321位于中央驱动盘307 下方。当然，其他必要的轴承、轴向预加载设备、衬套和/或接合部件根据需 要集成到扭矩差分机构303中，并且这种集成对于本领域技术人员是已知的， 并且可以根据本发明的教导应用于目前的实施方式。
立管部分317和323基本上构型成从基础部分315、 321分别沿着旋转 轴线S-S延伸的管。立管部分317、 323基本上与图10和11所示的联系装 置223、 225发挥相同的作用，并且配置地分别从基础部分315、 321向驱动 臂部分319、 325传递扭矩。立管部分317、 323确定尺寸和形状，以便一般 位置尽可能靠近轴线S-S,同时在主轴309和立管部分317之间以及立管部 分317和立管部分323之间保留必要的空间。
驱动臂部分319和325 —般包括柱状销形的凸起，其分别从立管部分 317、 323延伸，并且背离轴线S-S径向延伸。驱动臂部分319、 325 —般用 作内从动管311和外从动管313各自与双万向节设备305之间的结合部。如 图15最清楚地示出，驱动臂部分319沿着轴线D-D定位，同时驱动臂部分 325沿着轴线C-C定位，这两个轴线一般彼此垂直，并且这两个轴线一般垂 直于旋转轴线S-S。
如图14所示，双万向节机构305包括第一万向节329和第二万向节331。 第一万向节329包括万向节臂333和万向节接头335,而第二万向节331包 括万向节臂337和万向节4妻头339。双万向节设备305适配成通过包含在4 个万向节接头335、 339内的球形接头(未示出)连接到转子枢轴(未示出)， 所述的4个万向节接头定位在距离轴线S-S径向最外侧。以基本上类似于图 7和8的双万向节i殳备96的方式，双万向节才几构305构成用来倾^f"转子^i轴 和所连接的叶片的机构，允许枢轴作为整体围绕任何交叉轴线S-S且围绕轴 线S-S在任意方向运行的朴动轴线枢转；和给于转子枢轴和叶片围绕转子枢 轴旋转轴线恒速驱动的机构，通过使得万向节329和331围绕它们各自的轴 线D - D和C - C枢转，该机构可以围绕轴线S - S向任意方向倾斜。
驱动臂部分319适配成挠性连接到第二万向节331并驱动之。具体来说， 驱动臂部分319沿着轴线D-D连接到万向节接头339，。同样，驱动臂部分 325适配成挠性连接到第一万向节229并驱动之。具体来说，驱动臂部分325连接到沿着轴线C-C定位的万向节接头335，。从图13可以清楚地看出，由
于内从动管311同心地位于外从动管313内，所以尺寸适当的切除部分341 存在于立管部分323上，允许驱动臂部分319通过，用来连接双万向节机构 305。
现在参照图18，示出了本发明三接头销一部分的替代实施方式。虽然三 接头销327描述为包括3个球形接头部分，但是应该理解，驱动销的三接头 功能可以保持，即使以除球形接头之外的其他接头替换三个接头其中之一。 具体来说，三接头销401包括中央柱状接头部分403和两个端部J求形接头部 分405。柱状接头部分403与轴线Q-Q同轴布置。球形接头部分405沿着轴 线P-P居中布置并存在位移。轴线Q-Q与P-P基本上垂直。三接头销401优 选取向为使得轴线Q-Q —般从旋转轴线S-S径向延伸。三接头销401与三接 头销327—样，在中央驱动盘、内从动管和外从动管之间提供类似的相互作 用，但是三接头销401具有改进的能力，以沿着轴线Q-Q平移并围绕轴线 Q-Q旋转。当然，接合三接头销401与中央驱动盘、内从动管和外从动管(或 者类似的抵抗力机构)所需的额外和/或不同的轴承结构对于本领域普通技术 人员是已知的，并且根据本发明可以应用到目前的实施方式。
现在参照图19，示出了本发明的恒速驱动系统。恒速驱动系统501—4殳 包括扭矩差分结构503、双万向节i殳备505、和从扭矩差分机构503向双万 向节设备505传递扭矩的驱动臂507。扭矩差分机构503在形式和功能上类 似于差动结构31，但是驱动销509适配成连接到驱动臂507而不是直接连接 到双万向节设备505。此外，双万向节设备505基本上类似于双万向节设备 96， ^旦是，双万向节设备505并不基本上包围扭矩差分机构503,而是双万 向节设备505基本上沿着轴线W-W (主轴511的旋转轴线)远离扭矩差分 机构503。虽然驱动臂507为不规则曲线形状的构件，但是驱动臂的替代实 施方式可以以许多方式构型和确定尺寸，同时仍然充分地传递扭矩，并不会 使驱动臂令人不希望地变形。具体来说，驱动臂507适配成在一端连接到扭 矩差分机构503的驱动销509,并在剩下的那一端连接到双万向节设备505 的驱动接头513。 一般来i兌，恒速驱动系统501的扭矩传递^^径基本上类似 于恒速驱动系统27,但是额外地经过驱动臂507传递扭矩，从而允许在轴向 发生位移的扭矩差分机构503和双万向节i殳备505之间连接。
显然具有优势的本发明已经说明并进行了图示。虽然本发明以有限的形式示出，但是并不限制于这些形式，而是可以在不背离本发明的精神的前4是 下，进行各种变形和改动。
权利要求
1.一种带有恒速驱动器的旋翼飞行器，包括转子主轴，该转子主轴能被驱动围绕所述主轴的纵向轴线旋转；借助恒速驱动机构和倾斜布置连接到所述主轴的枢轴，该倾斜布置允许所述枢轴作为整体围绕与所述主轴轴线交汇并垂直于所述主轴轴线的任何扑动轴线枢转，以使所述枢轴能被所述主轴驱动而围绕所述枢轴的几何旋转轴线恒速旋转，该枢轴的几何旋转轴线可以围绕主轴轴线向任意方向倾斜；和至少两个叶片，每一个叶片借助按节距保持和铰接所述叶片的耦接器联系到所述枢轴；其中所述恒速驱动机构包括差动机构，该差动机构用于分配静态扭矩并允许在至少两个驱动所述枢轴的设备之间、在垂直于主轴轴线的平面内发生相对运动，所述差动机构包括一组三个依次叠置并与主轴轴线同轴的盘件，其中的第一盘件沿着主轴轴线布置在该组的第二和第三盘件之间，作为驱动盘件，与所述主轴整体旋转并借助至少一个连接销连接到每一个作为从动盘件的第二和第三盘件，该连接销具有基本上与主轴轴线平行的几何纵轴线，并借助三个球形接头连接部其中之一分别连接到该组中的每个盘件，所述球形接头连接部基本上在所述连接销的几何纵轴线上定心，第二和第三盘件每一个借助所述至少两个驱动设备至少其中之一连接到所述枢轴，所述驱动设备也铰接到所述枢轴，从而驱动所述枢轴围绕所述枢轴的所述几何旋转轴线旋转；和其中所述至少两个驱动设备沿着主轴轴线基本上从所述差动机构隔开。
2. —种可转换飞行器，包括至少一个斜转子，该斜转子可以从第一位 置移动到第二位置，在所述第一位置时，所述斜转子作为飞机推进器操作， 而在所述第二位置时，所述斜转子作为直升机主提升转子操作，所述斜转子 包括转子主轴，该转子主轴能被驱动围绕所述主轴的纵向轴线旋转； 借助恒速驱动机构和倾斜布置连接到所述主轴的枢轴，该倾斜布置允许 所述枢轴作为整体围绕与所述主轴轴线交汇并垂直于所述主轴轴线的任何 朴动轴线枢转，以使所述枢轴能被所述主轴驱动而围绕所述枢轴的几何旋转轴线恒速旋转，该枢轴的几何旋转轴线可以围绕主轴轴线向任意方向倾斜； 和至少两个叶片，每一个叶片借助按节距保持和铰接所述叶片的耦接器联系到所述枢轴；其中所述恒速驱动机构包括差动机构，该差动机构用于分配静态扭矩并 允许在至少两个驱动所述枢轴的设备之间、在垂直于主轴轴线的平面内发生 相对运动，所述差动机构包括一组三个依次叠置并与主轴轴线同轴的盘件， 其中的第一盘件沿着主轴轴线布置在该组的第二和第三盘件之间，作为驱动 盘件，与所述主轴整体旋转并借助至少一个连接销连接到每一个作为从动盘 件的第二和第三盘件，该连接销具有基本上与主轴轴线平行的几何纵轴线， 并借助三个球形接头连接部其中之一分别连接到该组中的每个盘件，所述球 形接头连接部基本上在所述连接销的几何纵轴线上定心，第二和第三盘件每 一个借助所述至少两个驱动设备至少其中之一连接到所述枢轴，所述驱动设 备也4交接到所述枢轴，从而驱动所述枢轴围绕所述枢轴的所述几何旋转轴线 旋转；和其中所述至少两个驱动设备沿着主轴轴线基本上从所述差动机构隔开。
3. —种用于旋翼飞行器转子的恒速驱动系统，该恒速驱动系统包括 扭矩差分机构，其适配成围绕纵向主轴旋转轴线接合主轴，该扭矩差分 才几构包4舌驱动盘件，与主轴旋转轴线同轴并适配成与主轴整体旋转；内从动构件，包括内基础部分，与主轴轴线同轴并靠近所述驱动盘件； 内立管部分，与主轴轴线同轴并从内基础部分背离延伸；和 内驱动臂，从内立管部分基本上径向延伸并沿着主轴轴线从内基 础部分隔开明显的距离；外从动构件，包括外基础部分，与主轴轴线同轴且靠近驱动盘件；外立管部分，与主轴轴线同轴并从外基础部分向着内驱动臂延伸；和外驱动臂，从外立管部分基本上径向延伸并沿着主轴轴线与外基 础部分隔开；和三接头销，每一个具有三个接头连接部，每个接头连接部枢转啮合驱动 盘件、内基础部分或外基础部分；和万向节机构，其配置成被内驱动臂和外驱动臂驱动旋转，该万向节机构接。
4. 如权利要求3所述的恒速驱动系统，所述三接头销至少其中之一进 一步包括相对的端部5求形4姿头；和中央柱状接头，其具有中央柱状接头轴线；其中所述中央柱状接头枢转啮合所述驱动盘；所述中央柱状接头相对于所述主轴轴线基本上沿着径向；和所述至少一个枢转销配置成沿着所述中央柱状接头轴线平动。
5. 如权利要求3所述的恒速驱动系统，所述三接头销至少其中之一进 一步包括至少一个细长接头，该细长接头的纵轴线基本上设置在所述主轴轴线的 径向。
6. —种用于旋翼飞行器转子的恒速驱动系统，该恒速驱动系统包括 差动纟几构，该差动纟几构包4舌驱动盘件，其适配成与主轴整体旋转；上构件，其至少局部位于所述驱动盘件上方；下构件，其至少局部位于所述驱动盘件下方；至少一个联杆，其将所述上构件和下构件连接到所述驱动盘件，以 使所述驱动盘件驱动所述上构件和下构件与所述驱动盘件一起旋转，并 且允许所述上构件和所述下构件相对于所述驱动盘件差异旋转；和 万向节设备，用于驱动转子枢轴和允许转子枢轴相对于所述主轴万向节 式地连接，该万向节设备沿着所述主轴的长度从所述差动机构隔开； 其中所述上构件和所述下构件适配成驱动所述万向节设备旋转。
7. 如权利要求6所述的恒速驱动系统，其中所述上构件和下构件各自 包括管状部分，且所述管状部分同心。
8. 如权利要求6所述的恒速驱动系统，其中所述万向节设备包括第一 驱动路径部分和第二驱动路径部分，且所述上构件连接到所述第一驱动路径部分，而所述下构件连接到所述第二驱动^f各径部分。
9. 如权利要求6所述的恒速驱动系统，所述至少一个联杆包括 相对的端部4妻头；和中央接头；所述中央接头枢转啮合所述驱动盘件；和 每一个所述端部接头枢转啮合所述上构件和所述下构件其中之一。
10. 如权利要求9所述的恒速驱动系统，其中相对的端部接头每一个和 所述中央接头为球形接头。
11. 如权利要求9所述的恒速驱动系统，其中相对的端部接头每一个是 球形接头，且中央接头基本上为柱状接头，具有中央柱状接头轴线，该中央 柱状接头轴线基本上沿着主轴径向，且所述至少一个联杆配置成沿着所述中 央柱状接头轴线平移。
12. 如权利要求6所述的恒速驱动系统，所述联杆包括至少一个细长接 头，且所述细长接头的纵轴线基本上设置在所述主轴的径向。
13. —种具有恒速驱动器的旋翼飞行器，包括转子主轴，该转子主轴能被驱动围绕所述主轴的纵向轴线旋转； 借助恒速驱动机构和倾斜布置连接到所述主轴的枢轴，该倾斜布置允许 所述枢轴作为整体围绕与所述主轴轴线交汇并垂直于所述主轴轴线的任何 朴动轴线枢转，以使所述枢轴能被所述主轴驱动而围绕所述枢轴的几何旋转 轴线恒速旋转，该枢轴的几何旋转轴线可以围绕主轴轴线向任意方向倾斜； 和至少两个叶片，每一个叶片借助按节距保持和铰接所述叶片的耦接器联 系到所述枢轴；其中所述恒速驱动机构包括差动机构，该差动机构用于分配静态扭矩并 允许在至少两个驱动所述枢轴的设备之间、在垂直于主轴轴线的平面内发生 相对运动，所述差动机构包括一组三个依次叠置并与主轴轴线同轴的盘件， 其中的第一盘件沿着主轴轴线布置在该组的第二和第三盘件之间，作为驱动 盘件，与所述主轴整体旋转并借助至少 一个连接销连接到每一个作为从动盘 件的第二和第三盘件，该连接销具有基本上与主轴轴线平行的几何纵轴线， 并借助两个相对的球形接头连接部和中央柱状接头连接部其中之一分别连 接到该组中的每个盘件，所述接头每一个基本上在所述连接销的几何纵轴线上定心，第二和第三盘件每一个借助所述至少两个驱动设备至少其中之一连 接到所述枢轴，所述驱动设备也铰接到所述枢轴，从而驱动所述枢轴围绕所 述枢轴的所述几何旋转轴线旋转。
14. 如权利要求13所述的旋翼飞行器转子，其中所述至少两个驱动设 备沿着所述主轴轴线从所述差动机构基本上隔开。
15. —种可转换飞行器，包括至少一个斜转子，该斜转子可以从第一位置移动到第二位置，在所述第一位置时，所述斜转子作为飞机推进器操作， 而在所述第二位置时，所述斜转子作为直升机主提升转子操作，所述斜转子包括4争子主轴，该摔争子主轴能^皮马区动围绕所述主轴的^从向轴线^走转； 借助恒速驱动机构和倾斜布置连接到所述主轴的枢轴，该倾斜布置允许 所述枢轴作为整体围绕与所述主轴轴线交汇并垂直于所述主轴轴线的任何 朴动轴线枢转，以使所述枢轴能被所述主轴驱动而围绕所述枢轴的几何旋转 轴线恒速旋转，该枢轴的几何旋转轴线可以围绕主轴轴线向任意方向倾斜； 和至少两个叶片，每一个叶片借助按节距保持和铰接所述叶片的耦接器联 系到所述枢轴；其中所述恒速驱动机构包括差动机构，该差动机构用于分配静态扭矩并 允许在至少两个驱动所述枢轴的设备之间、在垂直于主轴轴线的平面内发生 相对运动，所述差动机构包括一组三个依次叠置并与主轴轴线同轴的盘件， 其中的第一盘件沿着主轴轴线布置在该组的第二和第三盘件之间，作为驱动 盘件，与所述主轴整体旋转并借助至少一个连接销连接到每一个作为从动盘 件的第二和第三盘件，该连接销具有基本上与主轴轴线平行的几何纵轴线， 并借助两个相对的端部^求形接头连接部和中央柱状冲妻头连接部其中之一分 别连接到该组中的每个盘件，每一个所述接头基本上在所述连接销的几何纵 轴线上定心，第二和第三盘件每一个借助所述至少两个驱动设备至少其中之 一连接到所述枢轴，所述驱动设备也铰接到所述枢轴，从而驱动所述枢轴围 绕所述枢轴的所述几4可旋转轴线旋转。
16. 如权利要求15所述的可转换飞行器，其中所述至少两个驱动设备 沿着所述主轴轴线从所述差动设备基本上隔开。
17. —种具有恒速驱动器的旋翼飞行器转子，包括转子主轴，该转子主轴能被驱动围绕所述主轴的纵向轴线旋转；借助恒速驱动机构和倾斜布置连接到所述主轴的枢轴，该倾斜布置允许 所述枢轴作为整体围绕与所述主轴轴线交汇并垂直于所述主轴轴线的任何 朴动轴线枢转，以使所述枢轴能被所述主轴驱动而围绕所述枢轴的几何旋转轴线恒速旋转，该枢轴的几何旋转轴线可以围绕主轴轴线向任意方向倾斜； 和至少两个叶片，每一个叶片借助按节距保持和铰接所述叶片的耦接器联 系到所述枢轴；其中所述恒速驱动机构包括差动机构，该差动机构用于分配静态扭矩并 允许在至少两个驱动所述枢轴的设备之间、在垂直于主轴轴线的平面内发生 相对运动，所述差动机构包括一组三个依次叠置并与主轴轴线同轴的盘件， 其中的第一盘件沿着主轴轴线布置在该组的第二和第三盘件之间，作为驱动 盘件，与所述主轴整体旋转并借助至少一个连接销连接到每一个作为从动盘 件的第二和第三盘件，第二和第三盘件每一个借助所述至少两个驱动设备至 少其中之一连接到所述枢轴，所述驱动设备也铰接到所述枢轴，从而驱动所 述枢轴围绕所述枢轴的所述几何旋转轴线旋转；和所述连接销基本上不是由基本上定心在所述连接销的几何纵轴线上的 三个球形接头连接部所构成的。
18. 如权利要求17所述旋翼飞行器转子，其中所述至少两个驱动设备 沿着所述主轴轴线从所述差动机构基本上隔开。
19. 一种可转换飞行器，包括至少一个斜转子，该斜转子可以从第一位 置移动到第二位置，在所述第一位置时，所述斜转子作为飞机推进器才喿作， 而在所述第二位置时，所述斜转子作为直升机主提升转子操作，所述斜转子 包括转子主轴，该转子主轴能被驱动围绕所述主轴的纵向轴线旋转； 借助恒速驱动机构和倾斜布置连接到所述主轴的枢轴，该倾斜布置允许 所述枢轴作为整体围绕与所述主轴轴线交汇并垂直于所述主轴轴线的任何 朴动轴线枢转，以使所述枢轴能被所述主轴驱动而围绕所述枢轴的几何旋转 轴线恒速旋转，该枢轴的几何旋转轴线可以围绕主轴轴线向任意方向倾斜； 和至少两个叶片，每一个叶片借助按节距保持和铰接所述叶片的耦接器联系到所述枢轴；其中所述恒速驱动机构包括差动机构，该差动机构用于分配静态扭矩并 允许在至少两个驱动所述枢轴的设备之间、在垂直于主轴轴线的平面内发生 相对运动，所述差动机构包括一组三个依次叠置并与主轴轴线同轴的盘件， 其中的第一盘件沿着主轴轴线布置在该组的第二和第三盘件之间，作为驱动 盘件，与所述主轴整体旋转并借助至少一个连接销连接到每一个作为从动盘 件的第二和第三盘件，第二和第三盘件每一个借助所述至少两个驱动设备至 少其中之一连接到所述枢轴，所述驱动设备也铰接到所述枢轴，从而驱动所述枢轴围绕所述枢轴的所述几何4t转轴线旋转；所述连接销基本上不是由基本上定心在所述连接销的几何纵轴线上的 三个球形接头连接部所构成的。
20.如权利要求19所述的可转换飞行器，其中所述至少两个驱动设备 沿着所述主轴轴线>^人所述差动^L构基本上隔开。
全文摘要
一种用于旋翼飞行器转子的恒速驱动系统，包括扭矩差分机构和万向节机构。一种具有旋翼飞行器转子的旋翼飞行器，该旋翼飞行器转子包括扭矩差分机构和万向节机构。
文档编号B64C27/22GK101495370SQ200680054652
公开日2009年7月29日 申请日期2006年5月19日 优先权日2006年5月19日
发明者小詹姆斯·L·布拉斯韦尔, 弗兰克·B·斯坦普斯, 理查德·劳伯 申请人:贝尔直升机泰克斯特龙公司