KR100799122B1 - 비틀림 띠쇠 및 이를 구비한 허브장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 당김-비틀림 띠쇠 및 허브 장치는 허브 플렉셔 스풀, 상기 허브 플렉셔 스풀과 대향 형성된 피치 케이지 스풀, 상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 압축력을 제공하는 와이어, 및 상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 상기 압축력을 지지하는 스페이서를 포함한다. 이러한 구성으로 인하여, 헬기 등 항공기의 허브장치에서 비틀림 섬유사의 복원력으로 발생하는 띠쇠의 형상 변형을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 제작이 용이하고 소형 항공기에 사용이 가능하다.

띠쇠, 허브 장치, 스페이서, 금속 와이어

Description

비틀림 띠쇠 및 이를 구비한 허브장치{TENSION-TORSION STRAP AND HUB DEVICE HAVING THE SAME}

도 1은 종래의 허브 장치를 도시한 단면도이다.

도 2는 종래의 와이어가 휘어지는 모습을 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 당김-비틀림 띠쇠를 이용한 허브 장치를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 허브 장치를 도시한 단면도이다.

도 5는 당김-비틀림 띠쇠를 도시한 사시도이다.

도 6은 허브 플렉셔 스풀의 모습을 도시한 사시도이다.

도 7은 막대 스페이서의 모습을 도시한 사시도이다.

도 8은 피치 케이지 스풀의 모습을 도시한 사시도이다.

도 9는 허브 플렉셔 스풀, 피치 케이지 스풀과 금속 와이어 사이를 도시한 단면도이다.

도 10은 막대 스페이서가 지지되는 모습을 도시한 개략도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 허브 장치 200: 로터축

300: 허브 플렉셔 400: 피치 케이지

500: 블레이드 600: 당김-비틀림 띠쇠

610: 허브 플렉셔 스풀 620: 피치 케이지 스풀

630: 와이어 640: 막대 스페이서

본 발명은 스페이서가 구비된 비틀림 띠쇠에 관한 것으로, 보다 더 자세히 설명하면 헬기 등 항공기의 허브장치에서 비틀림 섬유사의 복원력으로 발생하는 띠쇠의 형상 변형을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 제작이 용이하고 소형 항공기에 사용이 가능한 스페이서가 구비된 비틀림 띠쇠에 관한 것이다.

로터를 이용하는 유, 무인항공기와 R/C 모형항공기는 회전하는 로터 축으로부터 발생하는 회전력을 통해 블레이드에 의해 생성되는 양력을 이용한다. 양력은 블레이드의 받음각(angle of attack), 즉 블레이드의 기준선과 공기 유동이 이루는 각도를 조정함으로써 이루어진다.

블레이드는 로터 축을 중심으로 회전하면서 각도를 조정하기 때문에, 블레이드는 허브 장치에 연결되면서 자유로이 각도 조절이 가능할 수 있는 구조물을 가진다.

블레이드와 허브 장치와의 연결은 다양한 방법으로 이루어지나, 간단한 구조물을 가지도록 설계된 로터의 경우는 허브 플렉셔와 피치 케이지를 중심으로 구성 된다. 허브 플렉셔와 피치케이지는 당김-비틀림 띠쇠(TTS, Tension-Torsion Strap)를 통해 최종적으로 연결되어 블레이드의 운동에 의한 인장과 비틀림을 견디게 된다.

블레이드와 연결된 피치 케이지가 허브 플렉셔와 당김-비틀림 띠쇠 없이 고정되면 로터 축 회전으로 발생하는 원심력은 견딜 수 있으나 블레이드의 회전운동에 필요한 받음각의 조정은 할 수 없게 된다.

당김-비틀림 띠쇠는 블레이드를 로터 축 회전에 의한 원심력에 대해 허브 플렉셔와 피치 케이지를 고정하는 역할을 함과 동시에 블레이드 받음각에 의해 회전하는 블레이드의 비틀림 모멘트 하중을 견디며 받음각 상쇄 후 원위치로 복원시키는 역할도 수행한다.

이러한 원리로 당김-비틀림 띠쇠는 인장과 비틀림을 동시에 견디면서 두 힘이 상쇄될 때 허브 장치가 원래 형상으로 복귀할 수 있도록 탄성을 갖는 재질로 구성된다. 허브 장치에서 원하는 성능의 인장과 탄성을 갖는 비틀림 띠쇠를 제작하기 위해서 일반적으로 금속재질의 와이어를 사용한다. 당김-비틀림 띠쇠는 와이어의 뭉치이기 때문에 인장에 의한 힘을 받지 않으면 원래 모양으로 복원하려는 성질이 있어 당김-비틀림 띠쇠에 감긴 와이어가 허브 플렉셔 내부에 닿아 비틀림시 표면 마찰저항으로 인해 허브 장치의 성능을 저하 시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 일반적으로 허브 플렉셔는 피치 케이지 안쪽에서 당김-비틀림 띠쇠가　직선의 형상을 유지할 수 있는 길이를 가진다.

보다 자세한 설명을 위하여, 도 1을 제시한다. 도 1 은 발명이 속하는 기술 분야의 종래 기술에 대한 단면도이다.

허브 장치(10)의 로터 축(미도시)에 고정된 허브 플렉셔(30), 블레이드(50)와 연결되는 피치 케이지(40) 및 허브 플렉셔(30)와 피치 케이지(40)를 연결하는 당김-비틀림 띠쇠(60)로 구성된다. 허브 플렉셔(30)와 피치 케이지(40)는 당김-비틀림 띠쇠(60)와 허브 플렉셔 핀(31), 피치 케이지 핀(41)으로 연결된다.

하지만 이와 같은 종래 기술에 따른 허브 장치(10) 구성시 또한 종래 기술에 따른 허브 장치(10)의 조립 후 당김-비틀림 띠쇠(60)의 형상 유지를 위해 길이를 가지는 허브 플렉셔(30)의 끝단은 항상 피치 케이지(40)와 맞닿게 되면서 마찰 등을 일으켜 구성요소의 노후화가 촉발되거나 손상될 수 있는 문제점이 있다.

이뿐만이 아니라, 당김-비틀림 띠쇠(60)와 허브 플렉셔(30) 및 피치 케이지(41)의 조립과정에서 당김-비틀림 띠쇠(60)의 형상이 직선형으로 유지되기가 어렵고 고 당김-비틀림 섬유사의 복원력에 의해 당김-비틀림 띠쇠(60)가 곡면화 되면서 길이가 짧아져 허브 장치의 조립 및 제작이 어려워지는 문제가 있다. 즉, 이러한 모습을 도 2에 도시하였다.

즉, 허브 플렉셔와 결합된 허브 플렉셔 스풀(61) 및 피치 케이지와 결합된 피치 케이지 스풀(62) 사이에 위치한 금속 와이어(63)는 휘어지면서 허브 플렉셔 스풀(61)과 피치 케이지 스풀(62) 사이의 거리가 변화하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명의 목적은 간단한 구성의 변화만으로 당김-비틀림 띠쇠의 조립 및 제조가 용이한 비틀림 띠쇠 및 이를 구비한 허브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기존 허브 장치의 구성에 따른 노후화가 촉발되거나 손상의 문제로 인한 성능 저하가 해결된 비틀림 띠쇠 및 이를 구비한 허브장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 당김-비틀림 띠쇠는 로터를 이용해 양력을 발생하는 유, 무인항공기 및 R/C 모형항공기 등에 적용할 있으며, 특히 기체가 작아 정밀한 허브 장치의 구성이 어려운 무인항공기와 R/C 모형항공기 등에 간단하고 저렴한 방법으로 우수한 성능을 구비한 비틀림 띠쇠 및 이를 구비한 허브 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 당김-비틀림 띠쇠는 항공기의 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠에 있어서, 허브 플렉셔 스풀, 상기 허브 플렉셔 스풀과 대향 형성된 피치 케이지 스풀, 상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 압축력을 제공하는 와이어, 및 상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 상기 압축력을 지지하는 스페이서를 포함하여 구성된다.

상기 스페이서는 원기둥 형상으로 된 막대 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 와이어는 금속 재질로 이루어지며, 상기 와이어는 다수개의 금속선이 연속으로 수백회 이상 돌려 감아 구성된 것이 좋다.

상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 피치 케이지 스풀에 장착되어 상기 스페이서를 지지하는 어댑터를 더 포함하며, 상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 피치 케이지 스풀은 상기 어댑터가 안착될 수 있도록 평평하게 형성된 안착면이 형성이 바람직하다. 특히, 상기 스페이서는 상기 어댑터와 점접촉되도록 그 끝단이 둥글게 또는 뽀족하게 형성된 것이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 허브 장치는 로터와 연결되어 회전력을 전달하는 허브 플렉셔, 상기 허브 플렉셔에 구비된 허브 플렉셔 스풀, 상기 허브 플렉셔와 대향 형성된 피치 케이지, 상기 피치 케이지 스풀에 구비된 피치 케이지 스풀, 상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 압축력을 제공하는 와이어, 상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 상기 압축력을 지지하는 스페이서를 포함한다.

이와 같이 구성되어, 간단한 구성을 통하여 당김-비틀림 띠쇠의 개조를 최소화 하면서 허브 장치의 조립과 구성에 필요한 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 로터를 이용해 양력을 발생하는 유, 무인항공기 및 R/C 모형항공기 등에 적용할 있으며, 특히 기체가 작아 정밀한 허브 장치의 구성이 어려운 무인항공기와 R/C 모형항공기 등에 간단하고 저렴한 방법으로 우수한 성능의 허브 장치를 구성할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 당김-비틀림 띠쇠를 이용한 허브 장치를 도시한 사시 도이다. 이에 도시된 바와 같이, 허브 장치(100)는 로터 축에 고정된 허브 플렉셔(300), 블레이드(500)와 연결되는 피치 케이지(400), 허브 플렉셔(300)와 피치케이지(400)를 연결하는 당김-비틀림 띠쇠(600)로 구성된다.

허브 플렉셔(300)는 로터 축에 고정되고 내부가 비어있는 형태로 형성되며, 그 내부 공간에 당김-비틀림 띠쇠(600)를 삽입된다. 허브 플렉셔(300)는 허브 플렉셔 연결핀(310)으로 당김-비틀림 띠쇠(600)와 결합된다.

허브 플렉셔(300)에 삽입된 당김-비틀림 띠쇠(600)의 대향편에는 피치 케이지(400)가 장착되며, 그 내부에는 피치 케이지 연결핀이 삽입되어 당김-비틀림 띠쇠(600)와 연결된다. 피치 케이지(400)는 블레이드(500) 내부에 위치하여 블레이드(500)와 당김-비틀림 띠쇠(600)를 피치 케이지 핀으로 고정한다.

도 4는 본 발명에 따른 허브 장치를 도시한 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 로터(200)는 각각 허브 플렉셔(300)와 피치 케이지(400)에 연결되고, 전술한 바와 같이 허브 플렉셔 연결핀(310) 및 피치 케이지 연결핀(410)으로 연결되게 된다. 허브 플렉셔(300)는 블레이드와 연결되어 있으므로, 로터(200)의 회전력은 피치 케이지(400), 당김-비틀림 띠쇠(600) 및 허브 플렉셔(300)를 통해 블레이드까지 전달되게 된다.

로터(200)의 회전력으로 인하여 회전하게 될 경우에는 당김-비틀림 띠쇠(600)는 원심력 방향의 힘과 블레이드 받음각 조정에 의한 비틀림 힘을 받게 된다.

도 5는 당김-비틀림 띠쇠를 도시한 사시도이다.

허브 플렉셔와 피치 케이지 사이에서 당김 및 비틀림을 전달받는 당김-비틀림 띠쇠(600)는 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620)을 구비한다. 그 사이에 막대 스페이서(640)가 장착된다. 또한, 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620) 사이에는 금속으로 형성된 와이어(630)가 구비되어 있다. 금속 와이어(630)는 한줄이며, 실패와 같이 좌우로 번갈아가며 한층씩 스풀 사이에 연속으로 수백회 이상 돌려 감아 구성한다. 금속 와이어의 재질은 다양하게 선택할 수 있으나 일반적으로 금속 재질을 사용한다.

전술한 바와 같이, 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620) 사이에는 막대 스페이서(640)를 구성되는데, 와이어의 복원력으로 생기는 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620) 사이의　서로 당기는 힘에 대해 지탱한다. 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620)이 맞닿는 막대 스페이서 양 끝에는 각각 어댑터(650)를 구성하여 직경이 작은 막대 스페이서(640)가 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620)의 넓은 내경 안에서 흔들리는 것을 방지한다.

허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620)의 안쪽은 어댑터(650)가 위치할 수 있도록 안쪽 면이 파여져 있다. 이러한 허브 플렉셔 스풀의 모습을 도 6에 도시하였다.

허브 플렉셔 스풀(610)은 중공(611)을 구비하여, 타 구성요소와 연결되며, 어댑터(650)가 위치할 수 있도록 일부 면이 평평한 안착면을 형성한다.

다른 변형 실시예로는, 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620) 안쪽 면은 어댑터를 사용하지 않고 막대 스페이서를 바로 연결할 수 있도록 형상을 변경하여 구성할 수 있다.

막대 스페이서(640)는 양끝이 둥글게 또는 뾰족하게 제작하여 어댑터와 닿는 면에 의한 마찰저항을 최소화 할 수 있는 점접촉이 되도록 구성하고 금속 와이어의 자유로운 회전력을 유지시켜 원활한 비틀림과 비틀림 후의 복원이 되도록 한다. 이러한 막대 스페이서(650)의 모습을 도 7에 도시하였다. 이에 도시된 바와 같이, 막대 스페이서(650)는 원기둥 형상을 갖는다.

도 8은 피치 케이지 스풀(620)의 모습을 도시한 것으로서, 전술한 바와 같이 어댑터가 사용할 경우에는 어댑터가 안착할 수 있는 안착면이 형성될 수 있으며, 변형 실시예로는 어댑터를 사용하지 않고 막대 스페이서를 바로 연결할 수 있도록 형상을 변경하여 구성할 수도 있다.

도 9는 허브 플렉셔 스풀, 피치 케이지 스풀과 금속 와이어 사이를 도시한 단면도이다.

금속 와이어(630)가 허브 플렉셔 스풀(610), 피치 케이지 스풀(620)에 구성되는 방법을 설명하면, 금속 와이어(630)는 일련의 연속적인 줄로써 허브 플렉셔 스풀(610), 피치 케이지 스풀(620)의 표면에 한 가닥씩 옆으로 정렬해 붙여 1 행을 이루게 되며 같은 방법으로 2행, 3행순으로 적층을 하여 쌓아 구성한다. 이때, 금속 와이어(630)는 서로 돌려 감아진 상태로 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620) 사이에 형성된다.

본 발명의 효과를 설명하기 위하여, 도 10을 제시한다.

즉, 종래에는 허브 플렉셔와 결합된 허브 플렉셔 스풀(610) 및 피치 케이지 와 결합된 피치 케이지 스풀(620) 사이에 위치한 금속 와이어(630)는 휘어지면서 허브 플렉셔 스풀(610)과 피치 케이지 스풀(620) 사이의 거리가 변화하게 되는 문제점이 있었으나, 막대 스페이서(640)가 지탱하고 있어서, 이러한 문제는 발생하지 않는다. 본 명세서의 도 2 및 도 10을 비교하면 이러한 사실이 명확해진다.

막대 스페이서(640)는 양끝이 둥글게 또는 뾰족하게 제작하여 어댑터(650)와 닿는 면에 의한 마찰저항을 최소화 할 수 있는 점접촉이 되도록 구성하고 금속 와이어(640)의 자유로운 회전력을 유지시켜 원활한 비틀림과 비틀림 후의 복원이 되도록 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 첫째, 본 발명은 간단한 구성을 통하여 당김-비틀림 띠쇠의 개조를 최소화 하면서 허브 장치의 조립과 구성에 필요한 시간을 줄일 수 있다.

둘째, 본 발명은 간단한 구성을 통하여 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

셋째, 본 발명은 기존 허브 장치의 구성에 따른 노후화가 촉발되거나 손상의 문제로 인한 허브 장치의 성능저하를 해결할 수 있다.

넷째, 본 발명에 따른 당김-비틀림 띠쇠는 로터를 이용해 양력을 발생하는 유, 무인항공기 및 R/C 모형항공기 등에 적용할 있으며, 특히 기체가 작아 정밀한 허브 장치의 구성이 어려운 무인항공기와 R/C 모형항공기 등에 간단하고 저렴한 방법으로 우수한 성능의 허브 장치를 구성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해 당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

1. 항공기의 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠에 있어서,

   허브 플렉셔 스풀;

   상기 허브 플렉셔 스풀과 대향 형성된 피치 케이지 스풀;

   상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 압축력을 제공하는 와이어; 및

   상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 상기 압축력을 지지하는 스페이서;

   를 포함하는 항공기의 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스페이서는 원기둥 형상으로 된 막대 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
3. 제1항에 있어서,

   상기 와이어는 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 와이어는 한줄로서, 금속선이 연속으로 수백회 이상 돌려 감아 구성된 것을 특징으로 하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
5. 제1항에 있어서,

   상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 피치 케이지 스풀에 장착되어 상기 스페이서를 지지하는 어댑터를 더 포함하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 피치 케이지 스풀은 상기 어댑터가 안착될 수 있도록 평평하게 형성된 안착면이 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 어댑터와 점접촉되도록 그 끝단이 둥글게 또는 뽀족하게 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 스페이서는 상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 상기 피치 케이지 스풀과 점접촉되도록 그 끝단이 둥글게 또는 뽀족하게 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치에 장착되는 당김-비틀림 띠쇠.
9. 로터와 연결되어 회전력을 전달하는 허브 플렉셔;

   상기 허브 플렉셔에 구비된 허브 플렉셔 스풀;

   상기 허브 플렉셔와 대향 형성된 피치 케이지;

   상기 피치 케이지 스풀에 구비된 피치 케이즈 스풀;

   상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 압축력을 제공하는 와이어;

   상기 허브 플렉셔 스풀과 상기 피치 케이지 스풀 사이에 연결되어 상기 압축력을 지지하는 스페이서;

   를 포함하는 항공기의 허브 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 스페이서는 원기둥 형상으로 된 막대 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 와이어는 금속 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 허브 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 와이어는 한줄로서, 금속선이 연속으로 수백회 이상 돌려 감아 구성된 것을 특징으로 하는 허브 장치.
13. 제9항에 있어서,

    상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 피치 케이지 스풀에 장착되어 상기 스페이서를 지지하는 어댑터를 더 포함하는 허브 장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 피치 케이지 스풀은 상기 어댑터가 안착될 수 있도록 평평하게 형성된 안착면이 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 스페이서는 상기 어댑터와 점접촉되도록 그 끝단이 둥글게 또는 뽀족하게 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치.
16. 제 9항에 있어서,

    상기 스페이서는 상기 허브 플렉셔 스풀 또는/및 상기 피치 케이지 스풀과 점접촉되도록 그 끝단이 둥글게 또는 뽀족하게 형성된 것을 특징으로 하는 허브 장치.

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