具有集成致動(dòng)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】提供了一種旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(100)。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(100)包括被沿著該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線居中的定子組件(120)。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括環(huán)繞定子組件(120)的轉(zhuǎn)子組件(122)。該轉(zhuǎn)子組件可相對(duì)于定子組件圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括第一軸承組件(142)和第二軸承組件(144)，它們被安裝于該定子組件(120)的相鄰的相對(duì)軸向端處并被連接在定子組件(120)和轉(zhuǎn)子組件(122)之間，以允許轉(zhuǎn)子組件(122)相對(duì)于該定子組件圍繞縱向軸線的旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子組件和定子組件之間形成液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)。該液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)第一壓力腔室(180)和至少一個(gè)第二壓力腔室(182)。至少一個(gè)第一壓力腔室(180)和至少一個(gè)第二壓力腔室(182)中的至少一個(gè)具有可變?nèi)莘e。
【專利說明】
具有集成致動(dòng)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明主要涉及通常在發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境中采用的致動(dòng)器，并且更具體地涉及結(jié)合有變距定子葉片的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且甚至更為具體地涉及用于變距定子葉片的致動(dòng)器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合有軸流式壓縮機(jī)區(qū)段，該軸流式壓縮機(jī)區(qū)段包括多個(gè)翼型(即葉片)，這多個(gè)翼型從該燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸呈圓形圖案徑向向外延伸并且能夠圍繞該中心軸旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片的多個(gè)圓形圖案通常沿該中心軸成排地順序布置。在相鄰排的轉(zhuǎn)子葉片之間，通常還存在一組葉片，這組葉片也呈圓形圖案布置并相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸徑向地延伸，與轉(zhuǎn)子葉片的不同之處在于，這些葉片并不圍繞渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸旋轉(zhuǎn)。這些不旋轉(zhuǎn)葉片通常被稱為定子葉片，并且其每排通常被稱為一級(jí)。已知的是以交替圖案結(jié)合多排轉(zhuǎn)子葉片以及多排定子葉片。
[0003]已知的是圍繞其中心徑向延伸的縱向軸調(diào)節(jié)每個(gè)定子葉片的定向，以改變這些定子葉片呈現(xiàn)給下列空氣的沖角，該空氣沿著發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸軸向地流動(dòng)并且從上游使用致動(dòng)器使這組轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)。這些變距定子葉片允許渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)獲得用于在多種運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的最佳運(yùn)轉(zhuǎn)的氣流壓力特征。
[0004]已知用于實(shí)現(xiàn)上述變距定子葉片致動(dòng)的多種致動(dòng)器構(gòu)造。每排定子葉片并且特別是其每個(gè)葉片通常被連接到可從包含轉(zhuǎn)子和定子葉片排的殼體的外部觸及到的協(xié)調(diào)環(huán)。該協(xié)調(diào)環(huán)圍繞該發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致上述定子葉片致動(dòng)。每排定子葉片具有其自身的協(xié)調(diào)環(huán)。典型的變距定子葉片致動(dòng)器由此操縱多個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)以控制每排定子葉片的變距定子葉片的定向。這種致動(dòng)器的示例可見于美國專利N〇.4,755，104、N〇.5,549,448、N〇.6,769， 868和N0.8，435，000的審查，這些專利的整體教導(dǎo)和公開內(nèi)容被通過參引結(jié)合到本文中。
[0005]不幸地是，這種致動(dòng)器的常見問題是它們?cè)谄浣Y(jié)構(gòu)上是相對(duì)復(fù)雜的，尺寸和重量相對(duì)較大，存在大量的磨損點(diǎn)，并具有高無功負(fù)載。事實(shí)上，美國專利N0.5，549，448示出了一種常規(guī)的曲拐型致動(dòng)結(jié)構(gòu)。這種構(gòu)造通常由一種被與發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸并行地布置及操作的線性致動(dòng)器致動(dòng)。假定在該線性致動(dòng)器的并行結(jié)構(gòu)的情況下，該類型通常是緊湊的；然而，它在其連桿結(jié)構(gòu)方面也是相當(dāng)復(fù)雜的，這是因?yàn)樗枰晒灿玫闹髑諜C(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)單獨(dú)的曲拐機(jī)構(gòu)，這些曲拐機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)都存在磨損點(diǎn)以及可能的故障點(diǎn)。
[0006]作為另一示例，美國專利N0.8,435,000示出了一種更為現(xiàn)代的轉(zhuǎn)矩管式致動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中，一種通常被稱為轉(zhuǎn)矩管的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器與發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸平行地布置。多個(gè)連桿臂從轉(zhuǎn)矩管延伸并分別連接到每個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)。致動(dòng)器作用在轉(zhuǎn)矩管上以使其圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)，從而最終使協(xié)調(diào)環(huán)旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)所需的定子葉片定向。該類型通常比上述曲拐構(gòu)造簡(jiǎn)單。 然而，該構(gòu)造還利用了一種橫向于該發(fā)動(dòng)機(jī)的中心軸布置的線性致動(dòng)器，并由此導(dǎo)致在該發(fā)動(dòng)機(jī)空間內(nèi)的不合乎要求地大的占用空間。
[0007]因此，在本領(lǐng)域中需要一種具有復(fù)雜性降低、零件數(shù)量減少、磨損點(diǎn)數(shù)量減少以及尺寸縮小的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。
[0008]本發(fā)明提供了這種變距定子葉片致動(dòng)器。通過本文中提供的對(duì)于本發(fā)明的描述， 本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)以及附加的具有創(chuàng)造性的特征將變得明顯。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種用于致動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的變距定子葉片的整體空間占用減少的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的實(shí)施例包括被沿著該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線居中的定子組件。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括環(huán)繞該定子組件的轉(zhuǎn)子組件。該轉(zhuǎn)子組件可相對(duì)于該定子組件圍繞該縱向軸線旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括第一軸承組件和第二軸承組件，該第一軸承組件和該第二軸承組件被安裝于定子組件的相鄰的相對(duì)軸向端處，并被連接在定子組件和轉(zhuǎn)子組件之間以允許轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子組件圍繞該縱向軸線的旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子組件和定子組件之間形成液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)。該液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)第一壓力腔室和至少一個(gè)第二壓力腔室。至少一個(gè)第一壓力腔室是可操作的以便接收處于第一壓力下的液壓流體。至少一個(gè)第二壓力腔室是可操作的以便接收處于不同于第一壓力的第二壓力下的液壓流體，從而在至少一個(gè)第一壓力腔室和至少一個(gè)第二壓力腔室之間形成壓差以使轉(zhuǎn)子組件圍繞該縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
[0010]在另一方面中，本發(fā)明提供了一種用于致動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的變距定子葉片的零件數(shù)量減少且復(fù)雜度降低的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括被沿著旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線居中的定子組件。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括環(huán)繞定子組件的轉(zhuǎn)子組件。轉(zhuǎn)子組件可相對(duì)于定子組件圍繞縱向軸線旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括第一軸承組件和第二軸承組件，該第一軸承組件和該第二軸承組件被安裝于定子組件的相鄰的相對(duì)軸向端處，并被連接在定子組件和轉(zhuǎn)子組件之間以允許轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子組件圍繞縱向軸線的旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子組件和定子組件之間形成液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)。該液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)第一壓力腔室和至少一個(gè)第二壓力腔室。至少一個(gè)第一壓力腔室和至少一個(gè)第二壓力腔室中的至少一個(gè)具有可變?nèi)莘e。
[0011]在根據(jù)前述方面的某些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器包括進(jìn)口歧管。該進(jìn)口歧管具有第一進(jìn)口和第二進(jìn)口。定子組件包括限定第一進(jìn)口腔室和第二進(jìn)口腔室的內(nèi)部空腔。第一進(jìn)口腔室與第一進(jìn)口流體連通。第二進(jìn)口腔室與第二進(jìn)口流體連通。進(jìn)口管從第一進(jìn)口延伸并將第一進(jìn)口腔室相對(duì)于第二進(jìn)口腔室流體地密封住。第一進(jìn)口腔室包括將第一進(jìn)口與至少一個(gè)第一壓力腔室流體連通的至少一個(gè)進(jìn)口端口。第二進(jìn)口腔室包括將第二進(jìn)口與至少一個(gè)第二壓力腔室流體連通的至少一個(gè)進(jìn)口端口。
[0012]在根據(jù)前述方面的某些實(shí)施例中，液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括從定子組件的中心徑向向外地延伸的至少一個(gè)定子葉片以及從轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的中空內(nèi)表面徑向向內(nèi)地延伸的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。至少一個(gè)定子葉片密封地接合轉(zhuǎn)子殼體的內(nèi)表面。至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片密封地接合定子組件的外表面。至少一個(gè)第一壓力腔室形成在至少一個(gè)定子葉片的第一側(cè)上。至少一個(gè)第二壓力腔室形成在至少一個(gè)定子葉片的第二側(cè)上。
[0013]在根據(jù)前述方面的某些實(shí)施例中，液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括限定至少一個(gè)第二壓力腔室的芯體構(gòu)件，并且至少一個(gè)第一壓力腔室形成在芯體構(gòu)件的外表面和轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)表面之間。液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括被可滑動(dòng)地接收在至少一個(gè)第二壓力腔室內(nèi)的至少一個(gè)活塞。至少一個(gè)第二壓力腔室包括用于密封地接合該活塞以將從至少一個(gè)第二壓力腔室相對(duì)于至少一個(gè)第一壓力腔室流體地密封住的密封件。
[0014]在根據(jù)前述方面的某些實(shí)施例中，液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括被沿著縱向軸線居中并環(huán)繞定子組件的活塞元件。該活塞元件中包括密封件，該密封件徑向地封靠在轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)表面上，并且徑向地封靠在定子組件的外表面上。至少一個(gè)第一壓力腔室形成在密封件的一側(cè)上。至少一個(gè)第二壓力腔室形成在密封件的另一側(cè)上?；钊囊徊糠志哂袃?nèi)螺紋和外螺紋。定子組件的外部的一部分具有螺紋。轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)部的一部分具有螺紋。內(nèi)螺紋可螺旋地接合定子組件的螺紋。外螺紋可螺旋地接合轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的螺紋，使得活塞元件可沿著縱向軸線相對(duì)于定子組件線性且可旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。
[0015]旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器可還包括形成在轉(zhuǎn)子組件的外部上的至少一個(gè)連接元件。該至少一個(gè)連接元件被構(gòu)造成將轉(zhuǎn)子組件連接到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的協(xié)調(diào)環(huán)。
[0016]在再一方面中，本發(fā)明提供了一種使用旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器致動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的協(xié)調(diào)環(huán)的方法。該方法包括向旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)壓力腔室供給處于第一壓力下的流體的步驟。該方法還包括向旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)第二壓力腔室供給處于第二壓力下的流體的步驟。供給處于第一壓力下的流體和處于第二壓力下的流體的步驟形成了作用在液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)上的力失衡，以使液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子組件圍繞旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
[0017]通過結(jié)合附圖作出的下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯?！靖綀D說明】
[0018]被結(jié)合到本專利說明書中并形成該專利說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的若干方面，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的第一實(shí)施例的透視圖；
[0020]圖2是圖1的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的截面圖；
[0021]圖3是圖1的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0022]圖4是圖1的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0023]圖5是圖1的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0024]圖6是圖1的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0025]圖7是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的第二實(shí)施例的透視圖；
[0026]圖8是圖7的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的截面圖；
[0027]圖9是圖7的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0028]圖10是圖7的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0029]圖11是圖7的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖；
[0030]圖12是根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的第三實(shí)施例；[〇〇31]圖13是圖12的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的截面圖；以及[〇〇32]圖14是圖12的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的另一截面圖。
[0033]盡管本發(fā)明將被結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施例予以描述，但并非旨在將其限制于那些實(shí)施例。相反，目的是覆蓋如被包括在本發(fā)明的如由所附權(quán)利要求限定的精神和范圍內(nèi)的所有替代方案、修改方案和等效方案?！揪唧w實(shí)施方式】
[0034]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的若干實(shí)施例。如將通過下列內(nèi)容所理解的那樣，本文中根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器克服了轉(zhuǎn)矩管型旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的領(lǐng)域中的現(xiàn)存問題，因?yàn)樗恍枰獑为?dú)的外部致動(dòng)器以提供其致動(dòng)力。相反，它使用在內(nèi)部形成在其中的用于最終使其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相對(duì)于其定子結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而控制渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的一個(gè)或多個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)的位置。因此，本發(fā)明提供了一種優(yōu)于其它旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的改進(jìn)，該改進(jìn)在于它在保留功能的情況下減少了部件，并且也呈現(xiàn)出了一種用于致動(dòng)一個(gè)或多個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)的成本低、占用空間較小、較為簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。
[0035]具體參考圖1，其中示出了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的第一實(shí)施例。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100被示出為被安裝到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的壓縮機(jī)殼體的一部分。通過下列內(nèi)容將會(huì)明白的是， 本發(fā)明在此并不以任何方式被限制到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的任何具體構(gòu)造，并且因此，壓縮機(jī)殼體 102及其相關(guān)結(jié)構(gòu)出于說明的目的而被大致示意性地示出。
[0036]旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的多個(gè)連接元件104被通過連桿連接到被安裝在壓縮機(jī)殼體102的外部近側(cè)的多個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)106。如在所屬領(lǐng)域中所周知的那樣，協(xié)調(diào)環(huán)106被分別安裝于旋轉(zhuǎn)定子葉片的陣列，并且是可旋轉(zhuǎn)的以控制被連接到其上的這些旋轉(zhuǎn)定子葉片的陣列的位置。協(xié)調(diào)環(huán)106被大致示意性地示出，并且出于清楚的目的已經(jīng)省略掉了它們到旋轉(zhuǎn)定子葉片的陣列的連接件。同樣出于清楚的目的，旋轉(zhuǎn)定子葉片的附加陣列本身并未示出，并且在任何情況下，絕不于此限制本發(fā)明。此外，圍繞連接元件104的軸線118的具體數(shù)量和角定向可根據(jù)應(yīng)用加以改變。更進(jìn)一步地，同樣將認(rèn)識(shí)到的是，多個(gè)致動(dòng)器100可被布置在單個(gè)壓縮機(jī)區(qū)段上，在該單個(gè)壓縮機(jī)區(qū)段中存在大量協(xié)調(diào)環(huán)106以致動(dòng)。將認(rèn)識(shí)到的是，前述變化同樣適用于下文中所述的致動(dòng)器200、300。
[0037]旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100被可操作地連接到液壓源108。液壓源108提供了適當(dāng)?shù)囊簤阂灾聞?dòng)如本文中所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器1〇〇。事實(shí)上，由液壓源108提供的液壓是可操作的以使旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在如所示的第一旋轉(zhuǎn)方向110和第二旋轉(zhuǎn)方向112中旋轉(zhuǎn)。液壓源108 可以是獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，或現(xiàn)有液壓系統(tǒng)的子模塊，例如作為一個(gè)示例的燃料供給系統(tǒng)。此夕卜，液壓源108可與致動(dòng)器直接地集成在一起，例如作為集成的電液伺服閥(EHSV)。在第一旋轉(zhuǎn)方向110中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致協(xié)調(diào)環(huán)106在方向116中的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。同樣，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)在第二旋轉(zhuǎn)方向112中的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致協(xié)調(diào)環(huán)106在方向114中的旋轉(zhuǎn)。
[0038]轉(zhuǎn)到圖2,在截面圖中示出了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100包括沿著旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器 100的縱向軸線118(參見圖1)居中的定子組件120。與定子組件120同心并且位于其徑向外部的是轉(zhuǎn)子組件122，該轉(zhuǎn)子組件122可相對(duì)于定子組件120旋轉(zhuǎn)以最終控制連接元件104圍繞軸線118的角位置。該轉(zhuǎn)子組件提供了單級(jí)旋轉(zhuǎn)。然而，在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子組件可提供可相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的多個(gè)級(jí)。如下文中將更為詳細(xì)地說明的那樣，液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)形成在定子組件120和轉(zhuǎn)子組件122之間，以使轉(zhuǎn)子組件122相對(duì)于定子組件120旋轉(zhuǎn)。[〇〇39]進(jìn)口歧管124安裝于轉(zhuǎn)子組件100的一個(gè)軸向端部處。如可從圖2中的截面圖中可看到的那樣，進(jìn)口歧管124延伸到定子組件120中并與其密封地安裝以防止任何液壓流體泄漏。進(jìn)口歧管124包括第一進(jìn)口 126和第二進(jìn)口 128。進(jìn)口管130將第一進(jìn)口 126與至少一個(gè)第一進(jìn)口端口連通，并且在所示實(shí)施例中，與形成在第一進(jìn)口腔室134中的多個(gè)第一進(jìn)口端口132流體地連通。如可從圖2中看到的那樣，第一進(jìn)口管130在定子組件120的內(nèi)部腔室內(nèi)延伸。
[0040]第二進(jìn)口 128與至少一個(gè)第二進(jìn)口端口連通，并且在所示實(shí)施例中，與形成在定子組件120的第二進(jìn)口腔室138中的多個(gè)第二進(jìn)口端口 136(參見圖3)流體地連通。進(jìn)口管130 在定子組件120的內(nèi)部腔室內(nèi)延伸并在其端部處被密封地安裝在其中，如所示，以便將第一進(jìn)口腔室134和第二進(jìn)口腔室138流體地分離開。因此，并且如將在下文中所描述的那樣，可通過第一進(jìn)口 126供給處于第一壓力的流體并且可通過進(jìn)口 128供給處于第二壓力的流體。 多個(gè)進(jìn)口端口 132與該液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的第一多個(gè)壓力腔室連通。多個(gè)第二進(jìn)口端口 136(參見圖3)與液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的多個(gè)第二壓力腔室連通。由于這些第一壓力腔室和第二壓力腔室接收處于不同壓力下的流體，因此如下文中所討論的那樣來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子組件122的液壓旋轉(zhuǎn)致動(dòng)。
[0041]—對(duì)軸承蓋組件140、142被安裝于旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的相對(duì)的軸向端部處。每個(gè)軸承蓋組件140、142包括被剛性地連接到轉(zhuǎn)子組件122的外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件144、146,使得它們均可與之旋轉(zhuǎn)。每個(gè)軸承蓋組件140、142還包括形成在定子組件120的外壁和外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件 144、146的內(nèi)壁之間的內(nèi)部軸承元件148、150，如所示。每個(gè)軸承蓋組件140、142還包括被定位在定子組件120的外壁和外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件144、146的內(nèi)壁之間的密封件152、154。密封件 152、154防止從形成在定子組件120和轉(zhuǎn)子組件122之間的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)發(fā)生泄漏。
[0042]—對(duì)支架構(gòu)件156、158被以位于軸承蓋組件142、144中的每一個(gè)的軸向外部的方式暴露出。支架構(gòu)件156、158被剛性地連接到定子組件120,并且是可操作的以將旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100安裝到渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段，如圖1處大致示出的那樣。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是，由支架構(gòu)件156、158中的每一個(gè)提供的具體安裝構(gòu)造將根據(jù)將與其相關(guān)聯(lián)的壓縮機(jī)區(qū)段而發(fā)生改變。因此，每個(gè)支架構(gòu)件156、158的所示形狀和設(shè)計(jì)并不以任何方式限制本發(fā)明。[〇〇43]旋轉(zhuǎn)位置傳感器160形成在定子組件120和轉(zhuǎn)子組件122之間。旋轉(zhuǎn)位置傳感器160 是可操作的以檢測(cè)轉(zhuǎn)子組件122相對(duì)于定子組件120的角位置并提供關(guān)于該角位置的相關(guān)信號(hào)。盡管并未示出，但將會(huì)立即認(rèn)識(shí)到的是，旋轉(zhuǎn)位置傳感器160可被連接到控制器，該控制器提供對(duì)于在進(jìn)口 126、128處提供的液壓的合適調(diào)節(jié)，以控制轉(zhuǎn)子組件122相對(duì)于定子組件120的角位置，從而最終控制圖1中所示的協(xié)調(diào)環(huán)106的位置。
[0044]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3,將更為詳細(xì)地描述形成在定子組件120和轉(zhuǎn)子組件122之間的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)。如圖3中所示，轉(zhuǎn)子組件122包括外部殼體170。多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片172從外部殼體170 的內(nèi)表面174延伸并且密封地接觸定子組件120的外表面178。如可在圖3中看出的那樣，這些轉(zhuǎn)子葉片17 2被分別相對(duì)于旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的縱向軸線118 (參見圖1)定向于1點(diǎn)鐘、4點(diǎn)鐘、7點(diǎn)鐘和10點(diǎn)鐘的角位置處。然而，如將在下文中更為詳細(xì)描述的那樣，這些轉(zhuǎn)子葉片 172的角位置將根據(jù)由液壓源108(參見圖1)所供給的輸入壓力而發(fā)生改變。此外，圖3中所示的轉(zhuǎn)子葉片172的具體角位置(S卩1點(diǎn)鐘、4點(diǎn)鐘、7點(diǎn)鐘和10點(diǎn)鐘的角位置)并不限制本發(fā)明，這是因?yàn)榭衫闷渌俏恢?，例?點(diǎn)鐘、5點(diǎn)鐘、8點(diǎn)鐘和11點(diǎn)鐘的角位置。
[0045]定子組件120大致呈十字形并包括由此突出以與外部殼體170的內(nèi)表面174接觸的多個(gè)定子葉片176。這些定子葉片176被示出為相對(duì)于旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的縱向軸線118(參見圖1)處于12點(diǎn)、3點(diǎn)、6點(diǎn)和9點(diǎn)鐘的角位置處。定子葉片176的角位置保持固定。
[0046]上文中引入的多個(gè)第一壓力腔室180和第二壓力腔室182形成在轉(zhuǎn)子葉片172和定子葉片176之間。更具體地，第一壓力腔室中的一個(gè)形成在每個(gè)定子葉片的一側(cè)上，而第二壓力腔室182形成在每個(gè)定子葉片176的另一側(cè)上。多個(gè)轉(zhuǎn)子密封件184和定子密封件186被安裝在轉(zhuǎn)子葉片172和定子葉片176中的每一個(gè)上，以便相對(duì)于每個(gè)第二壓力腔室182流體地密封住每個(gè)第一壓力腔室180。[〇〇47]仍然參考圖3，如上文中所討論的那樣，多個(gè)第二進(jìn)口端口 136使通過第二進(jìn)口 128 (參見圖2)提供的流體與多個(gè)第二壓力腔室182流體地連通。因此，這些第二壓力腔室182中的每一個(gè)都被在由通過第二進(jìn)口 128提供的壓力下加壓。[〇〇48]同樣，并且現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4,第一進(jìn)口端口 132使第一進(jìn)口 126(參見圖2)與第一壓力腔室180流體地連通。第一壓力腔室180由此被在與通過第一進(jìn)口 126的流體相同的壓力下加壓。液壓源1〇8(參見圖1)是可操作的以便在第一進(jìn)口 126和第二進(jìn)口 128處提供不同的壓力。因此，第一壓力腔室180中的每一個(gè)均可處于與壓力腔室182中的每一個(gè)不同的壓力下。 該壓力失衡在轉(zhuǎn)子葉片172和定子葉片176中的每一個(gè)的相對(duì)兩側(cè)上形成合力失衡，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子組件122圍繞軸線118(參見圖1)旋轉(zhuǎn)。如上文中所討論的那樣，該旋轉(zhuǎn)最終形成了使協(xié)調(diào)環(huán)106旋轉(zhuǎn)到它們所需位置以控制連接于其上的變距定子葉片的角定向的原因。因此， 由轉(zhuǎn)子葉片172、定子葉片176和第一壓力腔室180以及第二壓力腔室182形成的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于所屬領(lǐng)域中的現(xiàn)有致動(dòng)器，這是由于與如上文中所討論的外部施加力形成對(duì)比，所有的致動(dòng)力均被從旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100內(nèi)液壓地提供。[〇〇49]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖5,其示出了第一壓力腔室180和第二壓力腔室182之間的上述壓差的結(jié)果。如可從該視圖中看到的那樣，第二壓力腔室182中的每一個(gè)均處于比第一壓力腔室 180中的每一個(gè)高的壓力下。因此，轉(zhuǎn)子組件122已經(jīng)在第二旋轉(zhuǎn)方向112中旋轉(zhuǎn)以改變其相對(duì)于軸線118(參見圖1)的角定向。由于連接元件104在外部殼體170上的剛性延伸，導(dǎo)致同樣已經(jīng)改變了連接元件104的角位置。如上文中參照?qǐng)D1所討論的那樣，這些連接元件104被經(jīng)由連桿聯(lián)接到協(xié)調(diào)環(huán)106。
[0050]因此，移動(dòng)到圖5中所示的定向的運(yùn)動(dòng)還導(dǎo)致每個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)106在旋轉(zhuǎn)方向114中的運(yùn)動(dòng)。反之亦然。也就是說，在壓力腔室180中的每一個(gè)中的壓力大于壓力腔室182中的每一個(gè)中的壓力的情況下，轉(zhuǎn)子組件122將在如圖1中所示的第一旋轉(zhuǎn)方向110中旋轉(zhuǎn)，從而最終導(dǎo)致每個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)在旋轉(zhuǎn)致動(dòng)方向116中的運(yùn)動(dòng)。因此，第一壓力腔室180和第二壓力腔室182 中的每一個(gè)都具有可變體積。將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，更少的轉(zhuǎn)子葉片172和定子葉片176可被用于實(shí)現(xiàn)上述功能。因此，應(yīng)通過示例且并非限制地獲取四個(gè)轉(zhuǎn)子葉片172和四個(gè)定子葉片 176的使用。事實(shí)上，單個(gè)轉(zhuǎn)子葉片172和單個(gè)定子葉片176可被用于形成單個(gè)第一壓力腔室 180和單個(gè)第二壓力腔室182。
[0051]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6,將更為詳細(xì)地描述上述傳感器160。如可在圖6的截面圖中看出的那樣，傳感器160包括與軸承蓋組件142的外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件146剛性連接的銷188。因此，外部可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件146的任何旋轉(zhuǎn)均與如上所述的轉(zhuǎn)子組件122的旋轉(zhuǎn)相當(dāng)，也導(dǎo)致銷188的類似旋轉(zhuǎn)。銷188延伸通過被穿過如所示的定子組件120形成的弧形狹槽190。銷188被連接到傳感器160的旋轉(zhuǎn)元件192。旋轉(zhuǎn)元件192被設(shè)置在定子組件120的內(nèi)部?jī)?nèi)并且被經(jīng)由軸承196可旋轉(zhuǎn)地安裝在其中。因此，旋轉(zhuǎn)元件192隨著銷188的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)并且由此最終隨著轉(zhuǎn)子組件122的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)?；⌒为M槽190的具體角跨度可根據(jù)基于旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100的具體設(shè)計(jì)在第一旋轉(zhuǎn)方向110和第二旋轉(zhuǎn)方向112(參見圖1)中的任一方向中的旋轉(zhuǎn)極限而變化。因此， 應(yīng)僅作為示例來呈現(xiàn)用于弧形狹槽190的所示角跨度。
[0052]返回簡(jiǎn)要地參考圖2,旋轉(zhuǎn)元件192被與傳感器160的旋轉(zhuǎn)傳感器194的臂聯(lián)接。因此，旋轉(zhuǎn)元件192的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)傳感器194的類似旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)傳感器194將該旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成之后被向如上所討論的控制器提供的電信號(hào)。[〇〇53]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖7,其中示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200的第二實(shí)施例。除了其中轉(zhuǎn)子組件和定子組件的結(jié)構(gòu)之外，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200的該實(shí)施例基本類似于上文中參照?qǐng)D1-6所討論的實(shí)施例。因此，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200具有形成在轉(zhuǎn)子組件和定子組件之間的在結(jié)構(gòu)上不同的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而使旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200的轉(zhuǎn)子組件在第一旋轉(zhuǎn)方向210和第二旋轉(zhuǎn)方向212中旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200可被聯(lián)接到與圖1中所示的相同的壓縮機(jī)區(qū)段，并且因此是可操作的以便以與上述相同的方式控制多個(gè)協(xié)調(diào)環(huán)的旋轉(zhuǎn)位置。[〇〇54]旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200包括在功能和結(jié)構(gòu)上與上文中參照軸承蓋組件140、142描述的相同的軸承蓋組件240、242,一個(gè)關(guān)于軸承蓋組件240的不同之處在下文中進(jìn)行討論。同樣，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200采用在功能和結(jié)構(gòu)上與上文中參照支架構(gòu)件156、158描述的相同的支架構(gòu)件 256、258。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200還包括被流體地聯(lián)接到液壓源208的歧管224。歧管224在功能和結(jié)構(gòu)上也與上文中參照歧管124所描述的相同。其同樣適用于關(guān)于液壓源108的液壓源208。 [〇〇55]在確立上述相似性的情況下，將對(duì)于旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200的具體致動(dòng)結(jié)構(gòu)提供結(jié)構(gòu)描述?，F(xiàn)在具體參考圖8，歧管224包括第一進(jìn)口 226和第二進(jìn)口 228。進(jìn)口管230將進(jìn)口 226和至少一個(gè)第一進(jìn)口端口流體地連通，并且在所示實(shí)施例中，與形成在第一進(jìn)口腔室234中的多個(gè)第一進(jìn)口端口 232流體地連通。第二進(jìn)口 228與至少一個(gè)第二進(jìn)口端口流體地連通，并且在所示實(shí)施例中，與設(shè)置在第二進(jìn)口腔室238內(nèi)的多個(gè)第二進(jìn)口端口 236流體地連通。第一進(jìn)口端口 232與一個(gè)或多個(gè)第一壓力腔室流體地連通。第二進(jìn)口端口 236與一個(gè)或多個(gè)第二壓力腔室流體地連通。液壓源208(參見圖7)是可操作的以在不同的壓力下向進(jìn)口 226、228 提供流體，從而形成與上文中所述的壓力失衡相似的壓力失衡，最終使轉(zhuǎn)子組件222相對(duì)于定子組件220旋轉(zhuǎn)。
[0056]更具體地，并且仍參考圖8,代替利用諸如上文中參照旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100描述的轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片之類的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200利用包括限定一個(gè)或多個(gè)第二壓力腔室282的芯體構(gòu)件272的轉(zhuǎn)子組件。如在下文中將更為詳細(xì)描述的那樣，定子組件220包括被接收在第二壓力腔室282中的多個(gè)活塞276。在該實(shí)施例中，第一壓力腔室 280被形成在芯體構(gòu)件272的外部周圍，如將在下文中所描述的那樣。
[0057]同樣如圖8中所示，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200利用其結(jié)構(gòu)和功能與上文中參照?qǐng)D1所述的相同的傳感器260。傳感器260因此提供了對(duì)于轉(zhuǎn)子組件222的具體角定向的檢測(cè)。[〇〇58]更具體地，并且現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖9,其中示出了第一壓力腔室280和第二壓力腔室282。 如可在該視圖中看出的那樣，芯體構(gòu)件272被剛性地安裝于轉(zhuǎn)子組件222的殼體270的內(nèi)表面274。暫時(shí)返回參考圖8,第二壓力腔室282被布置在其第一列和第二列中。第二壓力腔室 282的第一列被成行布置并被設(shè)置在第二壓力腔室282的第二列的上方。返回圖9,第二壓力腔室282的第一列被通過橫向通道284彼此連通，橫向通道284又與第二進(jìn)口端口 236(參見圖2)流體地連通。同樣，第二壓力腔室的第二列也通過橫向通道284彼此流體地連通。這些橫向通道284也與第二進(jìn)口端口 236 (參見圖8)流體地連通。
[0059]如上所述，定子組件220包括被樞轉(zhuǎn)地安裝到其上并被接收在第二壓力腔室282中的多個(gè)活塞276。第二壓力腔室282被經(jīng)由如所示的芯體構(gòu)件密封件286相對(duì)于活塞276密封住。
[0060]第一壓力腔室280大致形成在定子組件220和芯體構(gòu)件272的外部周圍。該第一壓力腔室280是連續(xù)的，然而，在本文中完全考慮到了分隔開該第一壓力腔室以形成多個(gè)第一壓力腔室280。如上文中所討論的那樣，第一壓力腔室280經(jīng)由第一進(jìn)口 226、進(jìn)口管230和第一進(jìn)口端口 232從液壓源208接收加壓流體。第二壓力腔室282經(jīng)由第二進(jìn)口端口 236和如上所述的橫向通道284從第二進(jìn)口 228接收加壓流體。以與參照旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100所述的方式相同的方式，液壓源208是可操作的以向第一壓力腔室280供給處于第一壓力下的加壓燃料并且向第二壓力腔室282供給處于不同于第一壓力的第二壓力下的加壓流體。因此，在第一壓力腔室280和第二壓力腔室282之間存在壓力失衡以及由此存在合力失衡，這將最終致使芯體構(gòu)件272并且由此致使轉(zhuǎn)子組件222的其余部分在第一旋轉(zhuǎn)方向210和第二旋轉(zhuǎn)方向212 中的一個(gè)中旋轉(zhuǎn)，如圖8中所示。[〇〇61]因此，通過無需用以提供使轉(zhuǎn)子組件222旋轉(zhuǎn)所需的外力，經(jīng)由第一壓力腔室280 和第二壓力腔室282形成的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)優(yōu)于現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器。將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，盡管已經(jīng)描述了多個(gè)壓力腔室282和相應(yīng)的活塞276,但旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200可同樣在僅具有單個(gè)第二壓力腔室282及相關(guān)活塞276的情況下，或在具有比所示出的數(shù)量更多的第二壓力腔室282及相關(guān)活塞276的情況下實(shí)施。因此，應(yīng)僅作為示例來呈現(xiàn)具體數(shù)量的第二壓力腔室282。
[0062]在圖10中更為詳細(xì)地示出了上述壓差的影響。如可在圖10中看出的那樣，第一壓力腔室280中的壓力大于壓力腔室282中的壓力。因此，轉(zhuǎn)子組件222的芯體構(gòu)件272和轉(zhuǎn)子殼體270已經(jīng)被相對(duì)于定子組件220在旋轉(zhuǎn)方向212中旋轉(zhuǎn)。因此，活塞276在第二壓力腔室 282內(nèi)已經(jīng)被移位到比圖9中所示的情形更大的程度。因此，可通過觀察圖10看出的是，第二壓力腔室282同樣具有可變體積。由于連接元件204在轉(zhuǎn)子殼體270上的剛性延伸，因此這些連接元件204的角位置也已經(jīng)發(fā)生變化。如上文中所討論的那樣，連接元件204相對(duì)于軸線 218(參見圖7)的角定向的該變化導(dǎo)致被連接到連接元件204的協(xié)調(diào)環(huán)的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。以與如上所述的方式相同的方式，連接元件204可根據(jù)應(yīng)用在其數(shù)量和關(guān)于軸線218的角定向方面發(fā)生變化。[〇〇63]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖11，提供其中所示的截面圖以示出橫向通道284和第二進(jìn)口端口 236之間的流體連通。如上文中所介紹的那樣，軸承蓋組件240、242與如上文中參照旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器 100所述的基本相同，僅有一個(gè)明顯的不同之處。軸承蓋組件240包括使第二進(jìn)口端口236和橫向通道284流體地連通的環(huán)形通道278。還應(yīng)該注意的是，橫向通道284不僅延伸通過芯體構(gòu)件272,而且延伸到軸承蓋組件240中。適當(dāng)?shù)拿芊饧O(shè)置在軸承蓋組件240和芯體構(gòu)件 272在橫向通道284處的接合處的周圍，以防止由此發(fā)生任何泄漏。[〇〇64]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖12,示出了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300的第三實(shí)施例。該實(shí)施例與上文中所討論的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100、200基本相同，不同之處在于，它還采用了形成在其轉(zhuǎn)子組件和定子組件之間的不同的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)，如在下文中所討論的那樣。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300包括將其聯(lián)接到液壓源308的歧管324。該液壓源308向上述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)供給加壓流體以使旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300的轉(zhuǎn)子組件在第一旋轉(zhuǎn)方向310和第二旋轉(zhuǎn)方向312中以與上文中所討論的方式相似的方式旋轉(zhuǎn)。
[0065]旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300包括在其功能和結(jié)構(gòu)上基本相同但具有在下文中所討論的不同之處的第一軸承蓋組件340和第二軸承蓋組件342。同樣，旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300結(jié)合有在其結(jié)構(gòu)和功能上與上文中所討論的基本相同的支架構(gòu)件356、358。支架構(gòu)件356、358將旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300 安裝到如上文中參照?qǐng)D1所討論的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的壓縮機(jī)殼體。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300 包括可被經(jīng)由連桿連接到同樣如上文中參照?qǐng)D1所討論的壓縮機(jī)區(qū)段的協(xié)調(diào)環(huán)106的多個(gè)連接元件304。與先前實(shí)施例的情況一樣，連接元件304的數(shù)量和角定向完全是專門的設(shè)計(jì)， 并且因此應(yīng)僅作為示例來呈現(xiàn)所示出的具體數(shù)量和定向。
[0066]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖13,示出了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300的截面圖并且將更為詳細(xì)地描述形成在定子組件320和轉(zhuǎn)子組件322之間的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)。歧管324包括第一進(jìn)口 326和第二進(jìn)口 328。 進(jìn)口管330使第一進(jìn)口 326和第一進(jìn)口腔室334流體地連通。至少一個(gè)第一進(jìn)口端口，并且在所示實(shí)施例中，多個(gè)第一進(jìn)口端口 332被設(shè)置在第一進(jìn)口腔室334內(nèi)。進(jìn)口端口 332被用于使通過第一進(jìn)口 326提供的加壓流體和形成在轉(zhuǎn)子組件320的外部周圍的第一壓力腔室380流體地連通。如將在下文中更為詳細(xì)討論的那樣，并且類似于上文中所討論的實(shí)施例，第一壓力腔室380具有可變體積。[〇〇67]第二進(jìn)口 328使由液壓源308提供的流體與至少一個(gè)第二進(jìn)口端口流體地連通，并且在所示實(shí)施例中，與形成在轉(zhuǎn)子組件320的第二進(jìn)口腔室338中的多個(gè)第二進(jìn)口端口 336 流體地連通。這多個(gè)第二進(jìn)口端口向第二壓力腔室382提供來自第二進(jìn)口 328的加壓燃料， 該第二壓力腔室382同樣具有可變體積，如在下文中所述。應(yīng)該注意到的是，在圖13中所示的構(gòu)造中，第一壓力腔室380的可變體積接近其最大值，而第二壓力腔室382的可變體積接近其最小值。[〇〇68]這些第一壓力腔室380和第二壓力腔室382形成在轉(zhuǎn)子組件322的活塞元件372的相對(duì)兩側(cè)上?；钊芊饧?84使第一壓力腔室380相對(duì)于第二壓力腔室382流體地密封。多個(gè)螺旋螺紋376形成在定子組件320的外部部分上。多個(gè)螺旋螺紋386形成在轉(zhuǎn)子組件322的轉(zhuǎn)子殼體370的內(nèi)部部分上。活塞元件372包括形成在其上的分別與螺紋378、386嚙合的內(nèi)螺紋374和外螺紋378。如將在下文中更為詳細(xì)地討論的那樣，隨著壓力在第二壓力腔室382中增大，活塞元件372將相對(duì)于圖13從右向左線性地移動(dòng)，并且同樣圍繞縱向軸線318(參見圖 12)旋轉(zhuǎn)。
[0069]活塞元件372、定子組件320和轉(zhuǎn)子組件322的轉(zhuǎn)子殼體370之間的螺紋接合為花鍵結(jié)構(gòu)，使得活塞組件372和轉(zhuǎn)子殼體370之間的回轉(zhuǎn)比率是1:2。換句話說，轉(zhuǎn)子殼體370將相對(duì)于軸線318旋轉(zhuǎn)活塞元件372的兩倍。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將立即認(rèn)識(shí)到的是，根據(jù)上文中討論的螺紋的具體構(gòu)造，其它比率是完全可能的。
[0070]通過與上文中所討論的傳感器相同的傳感器360檢測(cè)轉(zhuǎn)子殼體370的上述旋轉(zhuǎn)。該信息被反饋到用于控制致動(dòng)器300的控制器。
[0071]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖14,更為詳細(xì)地示出了轉(zhuǎn)子組件322的上述旋轉(zhuǎn)。如可在該視圖中看出的那樣，如上文中所討論的那樣，由進(jìn)口328提供的第二壓力腔室382中的壓力已經(jīng)增加到大于第一壓力腔室380的壓力的量。因此，活塞元件372已經(jīng)相對(duì)于軸線318線性且可旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)，并且因此通過上文中所討論的螺紋結(jié)構(gòu)已經(jīng)導(dǎo)致在轉(zhuǎn)子殼體370中的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。以與上文中所述的實(shí)施例相同的方式，連接元件304(參見圖13)為轉(zhuǎn)子殼體370的剛性延伸部。
[0072]因此，連接元件304相對(duì)于軸線318的角定向已經(jīng)改變，從而最終使上文中所討論的壓縮機(jī)區(qū)段的協(xié)調(diào)環(huán)旋轉(zhuǎn)。以與如上文中所述的方式相同的方式，液壓源308是可操作的以調(diào)節(jié)第一壓力腔室380和第二壓力腔室382中的壓力，從而控制活塞構(gòu)件372的位置。同樣以與如上文中所討論的方式相同的方式，將認(rèn)識(shí)到的是，合適的橫向通道被穿過軸承蓋組件340形成，從而使第二壓力腔室382經(jīng)由環(huán)形通道390與第二進(jìn)口端口 336流體地連通。因此，與需要外部致動(dòng)器以提供致動(dòng)力的在先設(shè)計(jì)不同，由旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300的第一壓力腔室 380和第二壓力腔室382形成的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)有利地提供了致動(dòng)力以旋轉(zhuǎn)地致動(dòng)旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器300。[〇〇73]盡管所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將通過上文中提供的結(jié)構(gòu)性描述立即領(lǐng)悟出操作本文中所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的實(shí)施例的方法，但下列內(nèi)容提供了一種操作該旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的方法的示例性實(shí)施例。出于解釋的目的，下列描述利用了旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器100，盡管將會(huì)認(rèn)識(shí)到的是，在下列內(nèi)容中所述的方法同樣適用于旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器200、300。[〇〇74]返回參考圖1-6，為了使轉(zhuǎn)子組件122在所需旋轉(zhuǎn)方向110、112中旋轉(zhuǎn)，液壓源108 向第一進(jìn)口 126提供處于第一壓力的流體并且向第二進(jìn)口 128提供處于第二壓力的流體。這些第一流體壓力和第二流體壓力被傳遞到如上所述的第一壓力腔室和第二壓力腔室。由于壓力是不相等的，因此力失衡作用在轉(zhuǎn)子葉片172上，從而致使轉(zhuǎn)子組件122圍繞縱向軸線 118的所需旋轉(zhuǎn)。傳感器160檢測(cè)該旋轉(zhuǎn)并通過合適的反饋將該信息反饋回去并控制回路， 從而此后繼續(xù)調(diào)節(jié)向第一進(jìn)口 126和第二進(jìn)口 128提供的流體的第一壓力和第二壓力。
[0075]如本文中所述，通過完全地消除了對(duì)于一種用以提供力以使該致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的外部致動(dòng)器的需要，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的實(shí)施例利用轉(zhuǎn)矩管型旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器克服了所屬領(lǐng)域中存在的問題。相反，經(jīng)由形成在定子組件和轉(zhuǎn)子組件之間的本發(fā)明的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)提供了該致動(dòng)力。
[0076]包括本文中所引用的公開文獻(xiàn)、專利申請(qǐng)和專利在內(nèi)的所有參考文獻(xiàn)被在此通過參引結(jié)合到本文中，如同每篇參考文獻(xiàn)均被單獨(dú)和明確地表明，以便被通過參引結(jié)合到本文中并且在本文中被全部闡明。[〇〇77]在描述本發(fā)明的上下文中(特別是在下列權(quán)利要求書的上下文中)的術(shù)語“一個(gè)”、 “一種”和“該”及類似術(shù)語的使用將被理解為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)形式，除非本文中另有說明或與上下文明確地相矛盾。術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”將被理解為開放性的術(shù)語 (即，意思是“包括，但不限于”)，除非另有說明。本文中對(duì)于數(shù)值范圍的引用僅旨在用作單獨(dú)地參考落在該范圍內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)的數(shù)值的簡(jiǎn)化方法，除非本文紅另有說明，并且每個(gè)單獨(dú)的數(shù)值均被結(jié)合到本專利說明書中，如同被在本文中逐個(gè)細(xì)述?？梢匀魏芜m當(dāng)?shù)捻樞騺韺?shí)施本文中所述的方法，除非本文中另有說明或另外與上下文明確地相矛盾。使用本文中所提供的任一及所有示例或示例性語言(例如，“諸如”)僅旨在更好地闡明本發(fā)明，且并不對(duì)本發(fā)明的范圍施加限制，除非另有要求。本專利說明書中的語言不應(yīng)被理解為將任何不要求保護(hù)的元件表明為是實(shí)施本發(fā)明所必不可少的。
[0078]本文中描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，這些優(yōu)選實(shí)施例包括用于實(shí)施本發(fā)明的發(fā)明人已知的最佳模式。在閱讀前述描述之后，那些優(yōu)選實(shí)施例的變型對(duì)于所屬領(lǐng)域技術(shù)人員而言會(huì)變得明顯。發(fā)明人期望所屬領(lǐng)域技術(shù)人員酌情采用這種變型，并且發(fā)明人期望以不同于本文中明確描述的方式來實(shí)施本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括附于此的權(quán)利要求書中闡述的主題的所有變型和等效方案，如由適用法律所允許的那樣。此外，本發(fā)明涵蓋了上述元件在其所有可能的變型中的任意組合，除非本文中另有指示或另外與上下文明確地相矛盾。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于致動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的變距定子葉片的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，所述旋轉(zhuǎn)致 動(dòng)器包括:定子組件，所述定子組件被沿著所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線居中；環(huán)繞所述定子組件的轉(zhuǎn)子組件;所述轉(zhuǎn)子組件能夠相對(duì)于所述定子組件圍繞所述縱向 軸線旋轉(zhuǎn)；第一軸承組件和第二軸承組件，所述第一軸承組件和所述第二軸承組件被安裝于所述 定子組件的相鄰的相對(duì)軸向端處，并被連接在所述定子組件和所述轉(zhuǎn)子組件之間以允許所 述轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于所述定子組件圍繞所述縱向軸線的旋轉(zhuǎn)；以及形成在所述轉(zhuǎn)子組件和所述定子組件之間的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括至 少一個(gè)第一壓力腔室和至少一個(gè)第二壓力腔室，所述至少一個(gè)第一壓力腔室是可操作的以 便接收處于第一壓力下的液壓流體，所述至少一個(gè)第二壓力腔室是可操作的以便接收處于 不同于所述第一壓力的第二壓力下的液壓流體，從而在所述至少一個(gè)第一壓力腔室和所述 至少一個(gè)第二壓力腔室之間形成壓差，所述壓差是可操作的以使所述轉(zhuǎn)子組件圍繞所述縱 向軸線旋轉(zhuǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括進(jìn)口歧管，所述進(jìn) 口歧管具有第一進(jìn)口和第二進(jìn)口，并且所述定子組件包括限定第一進(jìn)口腔室和第二進(jìn)口腔 室的內(nèi)部空腔，所述第一進(jìn)口腔室與所述第一進(jìn)口流體連通，所述第二進(jìn)口腔室與所述第 二進(jìn)口流體連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括進(jìn)口管，所述進(jìn)口 管從所述第一進(jìn)口延伸并將所述第一進(jìn)口腔室相對(duì)于所述第二進(jìn)口腔室流體地密封住。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述第一進(jìn)口腔室包括使所述第一進(jìn)口和 所述至少一個(gè)第一壓力腔室流體連通的至少一個(gè)進(jìn)口端口，并且所述第二進(jìn)口腔室包括使 所述第二進(jìn)口和所述至少一個(gè)第二壓力腔室流體連通的至少一個(gè)進(jìn)口端口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括從所述定子組件的 中心徑向向外地延伸的至少一個(gè)定子葉片以及從所述轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的中空內(nèi)表面 徑向向內(nèi)地延伸的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，所述至少一個(gè)定子葉片密封地接合所述轉(zhuǎn)子殼體的 所述內(nèi)表面，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片密封地接合所述定子組件的外表面。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述至少一個(gè)第一壓力腔室形成在所述至 少一個(gè)定子葉片的第一側(cè)上，并且所述至少一個(gè)第二壓力腔室形成在所述至少一個(gè)定子葉 片的第二側(cè)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括限定所述至少一個(gè) 第二壓力腔室的芯體構(gòu)件，并且所述至少一個(gè)第一壓力腔室形成在所述芯體構(gòu)件的外表面 和所述轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)表面之間。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括被可滑動(dòng)地接收在 所述至少一個(gè)第二壓力腔室內(nèi)的至少一個(gè)活塞，并且所述至少一個(gè)第二壓力腔室包括用于 密封地接合所述活塞以將所述至少一個(gè)第二壓力腔室相對(duì)于所述至少一個(gè)第一壓力腔室 流體地密封住的密封件。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括被沿著所述縱向軸 線居中并環(huán)繞所述定子組件的活塞元件，所述活塞元件中包括密封件，所述密封件徑向地封靠在所述轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)表面上，并且徑向地封靠在所述定子組件的外表面 上，所述至少一個(gè)第一壓力腔室形成在所述密封件的一側(cè)上，并且所述至少一個(gè)第二壓力 腔室形成在所述密封件的另一側(cè)上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述活塞元件的一部分具有內(nèi)螺紋和外 螺紋，所述定子組件的外部的一部分具有螺紋，并且所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部殼體的內(nèi)部 的一部分具有螺紋，所述內(nèi)螺紋能夠螺旋地接合所述定子組件的螺紋，并且所述外螺紋能 夠螺旋地接合所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部殼體的螺紋，使得所述活塞元件能夠沿著所述縱向 軸線相對(duì)于所述定子組件線性且可旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器還包括形成在所述轉(zhuǎn)子 組件的外部上的至少一個(gè)連接元件，所述至少一個(gè)連接元件被構(gòu)造成將所述轉(zhuǎn)子組件連接 到所述渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的所述壓縮機(jī)區(qū)段的協(xié)調(diào)環(huán)。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述至少一個(gè)第一壓力腔室和所述至少 一個(gè)第二壓力腔室中的至少一個(gè)具有可變?nèi)莘e。13.—種用于致動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的變距定子葉片的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，所述旋轉(zhuǎn) 致動(dòng)器包括:定子組件，所述定子組件被沿著所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線居中；環(huán)繞所述定子組件的轉(zhuǎn)子組件;所述轉(zhuǎn)子組件能夠相對(duì)于所述定子組件圍繞所述縱向 軸線旋轉(zhuǎn)；第一軸承組件和第二軸承組件，所述第一軸承組件和所述第二軸承組件被安裝于所述 定子組件的相鄰的相對(duì)軸向端處，并被連接在所述定子組件和所述轉(zhuǎn)子組件之間以允許所 述轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于所述定子組件圍繞所述縱向軸線的旋轉(zhuǎn)；以及形成在所述轉(zhuǎn)子組件和所述定子組件之間的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括至 少一個(gè)第一壓力腔室和至少一個(gè)第二壓力腔室，其中，所述至少一個(gè)第一壓力腔室和所述 至少一個(gè)第二壓力腔室中的至少一個(gè)具有可變?nèi)莘e。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括從所述定子組件 的中心徑向向外地延伸的至少一個(gè)定子葉片以及從所述轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的中空內(nèi)表 面徑向向內(nèi)地延伸的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，所述至少一個(gè)定子葉片密封地接合所述轉(zhuǎn)子殼體 的所述內(nèi)表面，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片密封地接合所述定子組件的外表面。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述至少一個(gè)第一壓力腔室形成在所述 至少一個(gè)定子葉片的第一側(cè)上，并且所述至少一個(gè)第二壓力腔室形成在所述至少一個(gè)定子 葉片的第二側(cè)上。16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括限定所述至少一 個(gè)第二壓力腔室的芯體構(gòu)件，并且所述至少一個(gè)第一壓力腔室形成在所述芯體構(gòu)件的外表 面和所述轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)表面之間。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括被可滑動(dòng)地接收 在所述至少一個(gè)第二壓力腔室內(nèi)的至少一個(gè)活塞，并且所述至少一個(gè)第二壓力腔室包括密 封件，所述密封件用于密封地接合所述活塞以將所述至少一個(gè)第二壓力腔室相對(duì)于所述至 少一個(gè)第一壓力腔室流體地密封住。18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)包括被沿著所述縱向軸線居中并環(huán)繞所述定子組件的活塞元件，所述活塞元件中包括密封件，所述密封件徑向 地封靠在所述轉(zhuǎn)子組件的外部殼體的內(nèi)表面上，并且徑向地封靠在所述定子組件的外表面 上，所述至少一個(gè)第一壓力腔室形成在所述密封件的一側(cè)上，并且所述至少一個(gè)第二壓力 腔室形成在所述密封件的另一側(cè)上。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，其中，所述活塞元件的一部分具有內(nèi)螺紋和外 螺紋，所述定子組件的外部的一部分具有螺紋，并且所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部殼體的內(nèi)部 的一部分具有螺紋，所述內(nèi)螺紋能夠螺旋地接合所述定子組件的螺紋，并且所述外螺紋能 夠螺旋地接合所述轉(zhuǎn)子組件的所述外部殼體的螺紋，使得所述活塞元件能夠沿著所述縱向 軸線相對(duì)于所述定子組件線性且可旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。20.—種使用旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器致動(dòng)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)段的協(xié)調(diào)環(huán)的方法，所述方法包 括下列步驟:向所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)壓力腔室供給處于第一壓力下的流體；向所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)第二壓力腔室供給處于第二壓力 下的流體；以及其中，供給處于所述第一壓力的所述流體和處于所述第二壓力下的所述流體的步驟形 成了作用在所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)上的力失衡，以使所述液壓致動(dòng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子組件相對(duì)于定子 組件圍繞所述旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】F15B15/06GK106030047SQ201580009967
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月26日
【發(fā)明人】B·E·霍姆克
【申請(qǐng)人】伍德沃德公司