桨距控制组件和叶轮组件和调节桨距的方法技术领域
本发明涉及桨距控制组件和叶轮组件和调节桨距的方法。
背景技术
叶轮组件典型地包括安装到毂上的多个叶片，发动机使毂旋转。毂典型地限定壳
体，壳体固持叶轮叶片的叶片根部以及各种各样的其它机构，包括桨距控制单元。
当使用桨距控制单元(PCU)时，叶片根部可旋转地固持在壳体内，以围绕叶片的翼
展方向轴线旋转，并且PCU使叶片围绕翼展方向轴线旋转，以优化推力输送的效率。照这样，
叶轮可设计成在飞行时改变桨距，以在起飞和爬升至巡航时提供最佳推力。改变桨距角可
允许飞机保持最佳攻角，或者叶轮叶片在飞机速度改变时的最大升阻比。
发明内容
一方面，本发明的实施例涉及一种叶轮组件，其包括：支架毂，其包括毂和成组的
臂，该成组的臂围绕毂沿周向间隔开且从毂沿径向突伸，其中，该成组的臂构造成接收成组
的叶片，使得叶片的叶片根部可旋转地安装到包括在该成组的臂中的臂上；十字头，其位于
毂内且可相对于毂沿轴向移动；转矩管，其位于臂中且延伸到毂中，并且具有相反的第一端
和第二端，第一端构造成安装到叶片根部上；以及运动转换器，其将十字头联接到转矩管
上，并且将十字头的轴向移动转换成转矩管的旋转移动，其中，可通过使十字头沿轴向移
动，以使旋矩管转转，来调节叶片的桨距角，以实现叶片的对应的旋转。
另一方面，本发明的实施例涉及一种用于叶轮的桨距控制组件，叶轮包括支架毂，
支架毂具有：具有成组的臂的毂，以及可旋转地安装到该成组的臂上的成组的叶轮叶片，桨
距控制组件包括构造成相对于毂进行轴向移动的十字头；转矩管，其具有相反的第一和第
二端，第一端构造成安装到叶轮叶片上；以及运动转换器，其将十字头联接到转矩管上，并
且将十字头的轴向移动转换成转矩管的旋转移动，其中，通过使十字头沿轴向移动，以使转
矩管旋转，来调节叶轮叶片的桨距角，以实现叶轮叶片的对应的旋转。
又一方面，本发明的实施例涉及一种调节支架毂中的叶轮叶片的桨距的方法，支
架毂组件具有：具有成组的臂的毂，以及可旋转地安装到该成组的臂上的成组的叶轮叶片，
该方法包括使十字头在毂内沿轴向移动，以产生转矩，并且使用转矩管将转矩传递到叶轮
叶片。
技术方案1. 一种叶轮组件，包括：
支架毂，其包括毂和成组的臂，所述成组的臂围绕所述毂沿周向间隔开，并且从所述毂
沿径向突伸，其中，所述成组的臂构造成接收成组的叶片，使得叶片的叶片根部可旋转地安
装到包括在所述成组的臂中的臂上；
十字头，其位于所述毂内，并且可相对于所述毂沿轴向移动；
转矩管，其位于所述臂中且延伸到所述毂中，并且具有相反的第一端和第二端，所述第
一端构造成安装到所述叶片根部上；以及
运动转换器，其将所述十字头联接到所述转矩管上，并且将所述十字头的轴向移动转
换成所述转矩管的旋转移动；
其中，可通过使所述十字头沿轴向移动，以使所述转矩管旋转，来调节所述叶片的桨距
角，以实现所述叶片对应的旋转。
技术方案2. 根据技术方案1所述的叶轮组件，其特征在于，所述运动转换器包括
不动地安装到所述转矩管上的连结件和将所述连结件枢转地联接到所述十字头上的滚针
轴承。
技术方案3. 根据技术方案2所述的叶轮组件，其特征在于，所述运动转换器进一
步包括将所述滚针轴承联接到所述十字头上的十字头凸缘。
技术方案4. 根据技术方案3所述的叶轮组件，其特征在于，所述十字头凸缘包括
成对的间隔开的轨，其设置在所述十字头上，以在所述对间隔开的轨之间限定通道，并且所
述滚针轴承包括固持在所述通道内的轴承。
技术方案5. 根据技术方案4所述的叶轮组件，其特征在于，所述轴承可旋转地安
装到所述连结件上。
技术方案6. 根据技术方案5所述的叶轮组件，其特征在于，所述连结件不动地安
装到所述转矩管的第二端上。
技术方案7. 根据技术方案6所述的叶轮组件，其特征在于，所述转矩管的第一端
不动地安装到所述叶片根部上。
技术方案8. 根据技术方案7所述的叶轮组件，其特征在于，所述转矩管的第一端
键接到所述叶片根部上。
技术方案9. 根据技术方案7所述的叶轮组件，其特征在于，所述叶轮组件进一步
包括支承所述转矩管的第二端的衬套。
技术方案10. 根据技术方案9所述的叶轮组件，其特征在于，所述衬套位于所述成
组的臂中的一个内。
技术方案11. 一种用于叶轮的桨距控制组件，所述叶轮包括支架毂，所述支架毂
具有：毂，其具有成组的臂；以及成组的叶片，其可旋转地安装到所述成组的臂上，所述桨距
控制组件包括：
十字头，其构造成相对于所述毂进行轴向移动；
转矩管，其具有相反的第一端和第二端，所述第一端构造成安装到包括在所述成组的
叶片中的叶片上；以及
运动转换器，其将所述十字头联接到所述转矩管上，并且将所述十字头的轴向移动转
换成所述转矩管的旋转移动；
其中，通过使所述十字头沿轴向移动，以使所述转矩管旋转，来调节所述叶片的桨距
角，以实现所述叶片对应的旋转。
技术方案12. 根据技术方案11所述的桨距控制组件，其特征在于，所述运动转换
器包括不动地安装到所述转矩管上的连结件和将所述连结件枢转地联接到所述十字头上
的滚针轴承。
技术方案13. 根据技术方案12所述的桨距控制组件，其特征在于，所述运动转换
器进一步包括将所述滚针轴承联接到所述十字头上的十字头凸缘。
技术方案14. 根据技术方案13所述的桨距控制组件，其特征在于，所述十字头凸
缘包括成对的间隔开的轨，其设置在所述十字头上，以在所述对间隔开的轨之间限定通道，
并且所述滚针轴承包括固持在所述通道内的轴承。
技术方案15. 根据技术方案14所述的桨距控制组件，其特征在于，所述轴承可旋
转地安装到所述连结件上。
技术方案16. 根据技术方案15所述的桨距控制组件，其特征在于，所述连结件不
动地安装到所述转矩管的第二端上。
技术方案17. 一种调节支架毂组件中的叶片的桨距的方法，所述支架毂组件具
有：毂，其具有成组的臂；以及成组的叶片，其可旋转地安装到所述成组的臂上，所述方法包
括：
使十字头在所述毂内沿轴向移动，以产生转矩；以及
使用转矩管将所述转矩传递到所述叶片。
技术方案18. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，产生所述转矩包括将所
述十字头的轴向移动转换成旋转移动。
技术方案19. 根据技术方案18所述的方法，其特征在于，将所述轴向移动转换成
旋转移动包括使连结件枢转，所述连结件具有可旋转地连接到所述十字头上的一端和不动
地安装到所述转矩管上的另一端。
技术方案20. 根据技术方案17所述的方法，其特征在于，在没有齿轮的情况下用
所述转矩管将所述转矩传递到所述叶片。
附图说明
在图中：
图1示出现有技术的叶轮组件和PCU的示例横截面图。
图2示出根据本文描述的各方面的具有桨距控制组件的叶轮组件的示例正视图。
图3示出根据本文描述的各方面的叶轮组件的示例透视图。
图4示出根据本文描述的各方面的叶轮组件的一部分的示例透视图。
图5示出根据本文描述的各方面的叶轮组件的一部分的示例横截面图。
图6示出根据本文描述的各方面的叶轮组件的一部分的示例横截面图。
部件列表：
2PCU
3叶轮叶片
4液压缸体
5活塞
6叶轮毂
7根部
8十字头
9偏移销
10叶轮组件
12支架毂组件
14毂
16臂
18叶轮轴线
20叶轮叶片
22叶片根部
23套管
24相反的末梢
26夹具
30主要本体部分
32背垫板
34凹部
36紧固件
40桨距控制组件
42十字头
44转矩管
46运动转换器
50液压缸体
52活塞
60第一端
62第二端
64销
70连结件
72滚针轴承
74十字头凸缘
80间隔开的轨
82通道
84轴承
90衬套
92箭头
94箭头。
具体实施方式
如图1中示出的那样，在传统的PCU 2中，通过改变通往液压缸体4和活塞5的油压
力来改变叶轮叶片3的桨距，液压缸体4和活塞5从叶轮毂6向前突伸，并且连接到叶轮叶片3
的根部7上。在传统毂设计，诸如所显示的叶轮毂6中，叶轮叶片3的根部7延伸到十字头8附
近，并且各个叶轮叶片3使用叶轮叶片3中的偏移销9来进行变桨。更特别地，偏移销9固持在
十字头8的一部分内。在运行期间，活塞5的轴向移动通过十字头8和偏移销9的协作而转换
成旋转移动。更特别地，十字头8沿轴向平移会使叶轮叶片3中的偏移销9移动，以实现叶片
旋转，以及改变叶轮叶片3的桨距角。
不可在支架毂中使用传统的变桨机构，诸如上面在图1中描述的十字头和偏移销，
因为叶轮叶片的销不可到达十字头，而且不可对变桨提供足够的偏移。更特别地，支架臂具
有大得多的径向高度，其从容纳十字头的毂的一部分延伸到径向端，在那里可附连叶轮叶
片。这使得叶片根部沿径向远离十字头，使得不可使用典型的偏移销，因为叶轮叶片和十字
头的根部之间的径向间隙对于销来说太大了，以致于不能跨越和起作用。本发明的实施例
涉及一种用于叶轮组件和叶轮组件的桨距控制组件，叶轮组件具有支架毂和桨距控制组
件，其降低复杂性和成本且得到重量轻的解决方案。
图2示出叶轮组件10，其包括支架毂组件12，支架毂组件12具有毂14和成组的臂
16。毂14可操作地联接到发动机(未显示) 上，并且可围绕叶轮轴线18(图3) 旋转。如示出
的那样，该成组的臂16围绕毂14沿周向间隔开，并且该成组的臂16沿径向从毂14突伸。将理
解的是，本文所用的“组”可包括包含仅一个的任何数量。
成组的叶轮叶片20包括在叶轮组件10中。叶轮叶片20可包括对应的叶片根部22和
相反的末梢24。典型地，叶轮叶片20形成为扭曲翼型形状，而且可由任何适当的材料构成，
包括(但不限于)金属或复合材料。叶轮叶片20可为可在作业线移除的，以提供成本和维护
优点。用语可在作业线移除表示可在现场移除和更换叶轮叶片20。可在作业线移除的叶轮
叶片20可安装到支架毂组件12上且必须固持，同时允许进行相对旋转运动。虽然已经示出
了飞机叶轮组件的一个示例，但将理解的是，装配有具有一个或多个叶片的叶轮、涡轮或风
机的任何适当的结构或航空器都可利用本文描述的本发明的实施例。
毂14提供固定该成组的叶轮叶片20的手段，并且支架毂组件12可固定任何数量的
叶轮叶片20。更特别地，叶轮叶片20的叶片根部22可旋转地安装到支架毂组件12的对应的
臂16上。在示出的示例中，夹具26用来将叶片根部22安装到其对应的臂16上，并且允许在臂
16和叶片根部22之间有相对旋转运动。
图3是叶轮组件10的透视图，并且更清楚地示出毂14包括主要本体部分30和背垫
板32。主要本体部分30可限定凹部34(图5)，凹部34可容纳桨距控制组件40的一部分(图4)。
背垫板32可按任何适当的方式安装到主要本体部分30上，包括通过紧固件36。背垫板32提
供用于将支架毂组件12安装到发动机上的安装表面，并且充当将来自发动机的转矩传递到
毂14的结构部件。背垫板32可包括适合将支架毂组件12联接到发动机上的任何特征。
图4示出叶轮组件10的一部分，以虚线示出支架毂组件12，以更清楚地示出桨距控
制组件40及其与该成组的叶轮叶片20的关系。十字头42、成组的转矩管44和成组的运动转
换器46包括在桨距控制组件40中，并且位于毂14内。液压缸体50从主要本体部分30沿轴向
或向前突伸，并且可滑动地支承活塞52(图5)，活塞52可操作地联接到桨距控制组件40的十
字头42上。
图5示出的叶轮组件10一部分，其包括支架毂组件12，并且仅示出了其中的单个叶
轮叶片20的一部分。虽然多个沿周向间隔开的叶轮叶片20可如图2中示出的那样支承在支
架毂组件12内，但为了简洁和清楚，仅在其余的图中示出了一个叶轮叶片20的一部分。如可
更容易地看到的那样，叶片根部22通过夹具26安装到臂16的径向外侧部分上。叶片根部22
可包括(但不限于)外套管23，如示出的那样，或者叶轮叶片20的组成部分。
转矩管44具有第一端60和相反的第二端62。转矩管44的一部分延伸臂16的长度，
第一端60沿径向向外突伸，并且第二端62沿径向向内突伸，从而延伸到毂14的凹部34中。第
一端60构造成可操作地联接到叶片根部22上，使得叶片根部22与转矩管44一起旋转。这可
按任何适当的方式完成，包括(但不限于)，转矩管44的第一端60不动地安装到叶片根部22
上。在示出的示例中，转矩管44的第一端60用成组的销64键接到叶片根部22上。
图5中还更清楚地显示了十字头42位于凹部34内，并且可相对于毂14沿轴向移动。
运动转换器46可操作地将十字头42联接到转矩管44上，并且构造成将十字头42的轴向移动
转换成转矩管44的旋转移动。在示出的示例中，并且以非限制性示例的方式，连结件(link)
70和滚针轴承72包括在运动转换器46中。连结件70不动地安装到第二端62和转矩管44上。
滚针轴承72将连结件70枢转地联接到十字头42上。
十字头凸缘74还可包括在运动转换器46中，以将滚针轴承72联接到十字头42上。
十字头凸缘74被示为包括成对的间隔开的轨80，它们设置在十字头42上，以在间隔开的轨
80之间限定通道82。十字头凸缘74可为十字头42的组成部分，或者十字头凸缘74可为安装
到十字头42上的单独部件。滚针轴承72包括位于通道82内的轴承84。轴承84可旋转地安装
到连结件70上。
另外，衬套90被示为包括在支架毂组件12内。更特别地，衬套90被示为位于臂16
中。衬套90支承转矩管44的第二端62，并且构造成减轻或消除支架毂组件12和转矩管44之
间的微振磨损。衬套90可由任何适当的材料形成，包括(但不限于)黄铜。
在运行期间，发动机对支架毂组件12提供旋转运动，并且叶轮叶片20将旋转运动
转换成推进力。桨距控制组件40可用来通过使叶轮叶片20旋转，以使叶轮叶片20的攻角转
动，来改变叶轮叶片20的叶片桨距，如箭头92指示的那样。更特别地，可改变通往液压缸体
50的油压力，使得活塞52沿轴向移动，如图6中的箭头94指示的那样。活塞52的轴向移动进
而使安装到其上的十字头42进行轴向移动。运动转换器46将十字头42的轴向移动转换成转
矩管44的旋转移动。将轴向移动转换成旋转移动包括使连结件70枢转，连结件70可旋转地
连接到十字头42上，并且另一端不动地安装到转矩管44上。更特别地，在示出的示例中，十
字头42沿轴向移动，并且轴承84由通道82固持。因为连结件70不动地安装到转矩管44的第
二端62上，所以连结件70围绕转矩管44枢转，使得在轴承84沿轴向移动时，连结件70相对于
轴承84可旋转地移动，轴承84固持在十字头42中。这进而使转矩管44和叶片根部22进行旋
转运动。
照这样，本发明的实施例可包括一种方法，其通过使十字头42在毂14内沿轴向移
动而产生转矩，并且使用转矩管44将转矩传递到叶轮叶片20，来调节支架毂组件12中的叶
轮叶片20的桨距。用转矩管44将转矩传递到叶轮叶片20是在没有齿轮的情况下完成的。因
而，可通过使十字头42沿轴向移动，以使转矩管44旋转，来调节叶轮叶片20的桨距角，以实
现叶轮叶片20对应的旋转。图6示出叶轮叶片20与图5相比具有桨距变化。将理解的是，该成
组的叶轮叶片20可各自通过运动转换器46和转矩管44可操作地联接到十字头42上，以响应
于活塞52的轴向移动对叶轮叶片20提供同时旋转。
上面描述的实施例提供多种好处，包括具有支架毂和变桨组件的叶轮组件，其复
杂性、成本降低且重量轻。上面描述的实施例提供比用于支架毂叶轮系统的传统变桨机构
更好的设计解决方案。另外，上面描述的实施例提供简易组装和修理。另外，上面描述的实
施例允许对叶轮叶片进行作业线更换。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域任何技术人
员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及实行任何结合的方法。本发明的
可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这
样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求
的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。