KR101677080B1 - 항공기 내의 베어링을 위한 복합 환형 시일 조립체 - Google Patents

항공기 내의 베어링을 위한 복합 환형 시일 조립체 Download PDF

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KR101677080B1
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알렉스 하비밴드
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롤러 베어링 컴퍼니 오브 아메리카 인코포레이티드
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Abstract

항공기 날개용 에지 플랩 장치가 제공되고 상기 장치는 주요 플랩 요소 및 상기 날개에 대해서 상기 주요 플랩 요소를 이동시키기 위한 액추에이터를 포함한다. 연동 장치는 상기 날개에 대한 이동을 위하여 상기 항공기 날개로부터 상기 주요 플랩 요소를 지지하는 연동 장치로서, 상기 연동 장치는 적하 힌지 링크 장치를 포함하고, 상기 적하 힌지 링크 장치는 상기 항공기 날개에 고정된 고정 지지대와 상기 주요 플랩 요소에 고정된 적하 링크를 포함한다. 상기 고정 지지대 및 상기 적하 링크는 내부에 베어링이 설치된 힌지점에 의해서 피봇식으로 연결된다. 상기 베어링은 외부 레이스, 내부 레이스 및 상기 외부 레이스 안으로 끼워지는 환형 시일 조립체를 포함한다. 상기 환형 시일 조립체는 제 1 환형 유지링, 제 2 환형 유지링 및 상기 제 1 환형 유지링과 상기 제 2 환형 유지링 사이에 배치된 탄성링을 포함한다.

Description

항공기 내의 베어링을 위한 복합 환형 시일 조립체{COMPOSITE ANNULAR SEAL ASSEMBLY FOR BEARINGS IN AIRCRAFT}
관련 출원의 교차 참조
본원은 2014년 2월 28일자 출원되고 발명의 명칭이 "베어링을 위한 복합 환형 시일 조립체"인 미국 특허 출원 제 14/194,016호의 연속 출원으로서 이에 대한 우선권을 청구하며, 이 특허출원은 2013년 3월 1일자 출원되고 발명의 명칭이 "아워글래스 롤러 베어링을 위한 개재된 시일 디자인"인 미국 가특허 출원 제 61/771,214호에 대한 우선권을 청구하며, 이들은 본원에서 참고로 합체되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 베어링에서 사용하기 위한 복합 시일에 관한 것으로서, 구체적으로 항공기에서 사용하기 위한 아워글래스 유형(hourglass type)의 베어링에서 사용하기 위한, 특히 이러한 항공기의 후미 에지 플랩 장치의 적하 연동 조립체(drop linkage assembly)에 있는 2개의 환형 유지링들(예를 들어, 그 사이에 개재된) 사이의 탄성 링을 구비한 복합 환형 시일 조립체에 관한 것이다.
다양한 적용분야에서 사용되는 많은 유형의 베어링들이 있다. 이러한 베어링들은 저널 베어링, 롤러 베어링, 구형 베어링 및 아워글래스 유형의 베어링을 포함한다. 일반적으로, 이들 베어링은 적어도 부분적으로 외부 레이스에 배치된 내부 레이스를 가진다. 내부 레이스와 외부 레이스는 서로에 대해서 이동가능하다. 내부 레이스와 외부 레이스 사이의 환형 캐비티는 통상적으로 윤활유를 수용하고 있다. 베어링에서의 널리 공지된 한 문제는 환형 캐비티 안으로의 파편(debris)과 오염물의 침입이고, 이는 윤활유의 열화로 인하여 베어링들의 조기 고장을 유발할 수 있다. 더우기, 베어링의 동작은 윤활유가 환형 캐비티로부터 부주의하게 이탈하게 할 수 있다.
상술한 문제를 회피하기 위한 노력에서, 캐비티에서 윤활유를 유지하고 캐비티 안으로의 파편의 유입을 방지하기 위하여 환형 캐비티를 가로질러 시일들이 배치된다. 그러나, 작동 중에, 이러한 시일들은 베어링에서 이탈하고 기능 실패를 유발한다. 또한, 이러한 시일들은 종종 과도하게 유연해서, 시일이 파편 위로 미끄러져서 파편을 환형 캐비티 안으로 넣을 수 있다.
베어링들은 통상적으로 항공기 날개 플랩 장치에서 사용된다. 예를 들어, 미국 특허 제 8,714,493호는 하나 이상의 베어링을 포함하는 적하 연동 장치를 포함하는 항공기 날개용 후미 에지 플랩 장치를 기술하고 있다. 미국 특허 제 8,714,493호는 참고로 본원에서 전체적으로 합체되어 있다.
본원에는 항공기 날개용 에지 플랩 장치가 개시되며, 상기 장치는: 주요 플랩 요소 및 상기 항공기 날개에 대해서 상기 주요 플랩 요소를 이동시키기 위한 액추에이터; 상기 날개에 대한 이동을 위하여 상기 항공기 날개로부터 상기 주요 플랩 요소를 지지하는 연동 장치로서, 상기 연동 장치는 적하 힌지 링크 장치를 포함하고, 상기 적하 힌지 링크 장치는 상기 항공기 날개에 고정된 고정 지지대와 상기 주요 플랩 요소에 고정된 적하 링크를 포함하고, 상기 고정 지지대 및 상기 적하 링크는 힌지점에 의해서 피봇식으로 연결되는, 상기 연동 장치를 포함하고, 상기 힌지점은 적어도 하나의 제 1 베어링을 포함하고, 상기 제 1 베어링은: 제 1 내면 및 내부 영역을 구비한 외부 레이스; 외면을 구비한 내부 레이스로서, 그 일부가 상기 내부 영역에 배치되는, 상기 내부 레이스; 상기 외부 레이스 안으로 스냅 끼워지는 환형 시일 조립체를 포함하고, 상기 환형 시일 조립체는: 제 1 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 1 환형 유지링; 제 2 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 2 환형 유지링; 및 제 3 방사상 최외측 부분을 형성하는 탄성링으로서, 상기 제 1 환형 유지링과 상기 제 2 환형 유지링 사이에 배치된 상기 탄성링을 포함하고, 상기 제 1 방사상 최외측 부분, 상기 제 2 방사상 최외측 부분 및 상기 제 3 방사상 최외측 부분은 서로 정렬되고; 상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링으로부터 방사상 내향으로 돌출하고; 또한 상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링보다 더 압축성이고 가요성이다.
본원에는 항공기의 날개 플랩 액추에이터에 설치된 베어링이 추가로 개시되며, 상기 베어링은: 제 1 내면 및 내부 영역을 구비한 외부 레이스; 외면을 구비한 내부 레이스로서, 그 일부가 상기 내부 영역에 배치되는, 상기 내부 레이스; 상기 외부 레이스 안으로 스냅 끼워지는 환형 시일 조립체를 포함하고, 상기 환형 시일 조립체는: 제 1 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 1 환형 유지링; 제 2 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 2 환형 유지링; 및 제 3 방사상 최외측 부분을 형성하는 탄성링으로서, 상기 제 1 환형 유지링과 상기 제 2 환형 유지링 사이에 배치된 상기 탄성링을 포함하고, 상기 제 1 방사상 최외측 부분, 상기 제 2 방사상 최외측 부분 및 상기 제 3 방사상 최외측 부분은 서로 정렬되고; 상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링으로부터 방사상 내향으로 돌출하고; 또한 상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링보다 더 압축성이고 가요성이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베어링의 일부의 단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 베어링에 대한 복합 환형 시일 조립체의 가장자리 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 베어링의 복합 환형 시일 조립체의 측면도이다.
도 3a는 도 1의 복합 환형 시일의 일부의 확대도이다.
도 3b는 도 1의 복합 환형 시일의 다른 실시예의 확대도이다.
도 3c는 도 3b의 실시예에 대한 대안예를 도시한다.
도 4는 베어링 안으로 설치 중인 측방향 편향 상태로 도시된 복합 시일 조립체를 갖는, 도 1의 베어링의 단면도이다.
도 5는 저널 베어링의 단면도이다.
도 6은 후퇴 위치에서 도시된 본 발명에 따른 후미 에지 플랩 장치를 갖는 항공기 날개를 통한 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 부분적으로 전개된 플랩 장치를 갖는 항공기 날개를 도시한 도면이다.
상기 형태 및 기타 형태는 하기에 더욱 상세하게 기술되고 첨부된 도면에 도시되어 있다.
도 1에는, 본 발명에 따른 롤러 베어링 장치(20)가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 베어링(20)은 본원에 기술되는 바와 같이, 아워글래스(hourglass) 유형의 롤러들(45, 47)을 갖는 각도 접촉하는 자체 정렬형 베어링이다. 베어링(20)은 본원에 추가로 기술되는 바와 같이, 대향 단부들에 배치된 복합 환형 시일 조립체(70)(예를 들어, 개재 시일)를 가진다. 복합 환형 시일 조립체(70)는 본원에 기술되는 바와 같이, 베어링(20)의 내부 영역 안으로의 오염물의 침입 및 윤활유의 이탈을 방지한다. 아워글래스 유형의 롤러들을 갖는 각도 접촉하는 자체 정렬형 베어링이 도시되고 기술되었지만, 본 발명은 이러한 관점에 제한되지 않는데, 이는 복합 환형 시일 조립체(70)가 볼 및/또는 롤러들을 갖는 롤링 베어링, 구형 플레인 베어링 및 저널 베어링을 포함하지만, 이들에 국한되지 않기 때문이다(예를 들어, 도 5 참조).
도 1에 도시된 바와 같이, 베어링(20)은 내부 레이스(30) 및 외부 레이스(50)를 포함한다. 내부 레이스(30)는 내부 레이스면(36)을 포함한다. 내부 레이스면(36)은 일반적으로 볼록하다. 내부 레이스(30)는 관통 연장 보어(34)를 형성한다. 일부 실시예에서, 보어(34)는 내부 레이스(30)의 중심축(32)과 동축방향일 수 있다. 다른 실시예에서, 보어(34)는 내부 레이스(30)의 중심축(32)과 평행하고 이로부터 방사상으로 변위, 즉 편심된다. 샤프트(미도시)는 보어(34)에 수용될 수 있다. 샤프트는 샤프트와 보어(34) 사이의 예를 들어 간섭 끼워맞춤에 의해서 내부 레이스(30)에 대하여 중심축(32) 주위에 고정될 수 있다. 비록 간섭 끼워맞춤은 도 1에 도시된 실시예를 참조하여 기술되지만, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 예를 들어, 용접, 서멀 설치, 핀고정을 포함하는 다른 공지된 기술을 사용하거나 또는 유사한 형상의 각도 단면을 갖는 보어 및 샤프트를 제공하여 회전 미끄러짐을 방지함으로써 샤프트는 내부 레이스(30)의 보어(34)에 대해서 고정될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예에서, 내부 레이스(30) 및 샤프트는 동일 구성요소이다. 다른 실시예에서, 샤프트는 내부 레이스(30)에 대해서 회전할 수 있다.
외부 레이스(50)는 외부 레이스(50)의 중심축(52) 주위에서 환형이다. 중심축(52)은 베어링이 정렬될 때 내부 레이스(30)의 중심축(32)과 동축방향이다. 내부 레이스(30)의 중심축(32) 및 외부 레이스(50)의 중심축(52)은 예를 들어, 베어링(20)이 방사상 힘에 종속될 때 평행한 측방향으로 변위될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 외부 레이스(50)는 제 1 외부 레이스면(54) 및 제 2 외부 레이스면(56)을 형성하고, 상기 제 1 외부 레이스면(54) 및 상기 제 2 외부 레이스면(56)은 각각 일반적으로 내부 레이스면(36)과 대향한다. 상기 제 1 외부 레이스면(54) 및 상기 제 2 외부 레이스면(56)은 각각 일반적으로 볼록하다. 제 1 외부 레이스면(54) 및 내부 레이스면(36)은 제 1 레이스웨이(raceway; 44)를 형성하고 제 2 외부 레이스면(56) 및 내부 레이스면(36)은 제 2 레이스웨이(46)를 형성한다. 제 1 및 제 2 외부 레이스면들(54, 56)은 일반적으로 볼록한 것으로 도시되고 기술되었지만, 본 발명은 그에 국한되지 않는데, 이는 도 5에 도시된 실시예에서, 저널 베어링(220)은 외부 레이스(250)의 오목한 레이스면(254)을 가지며 볼록한 외부 레이스면(236)을 갖는 핀(230)을 갖기 때문이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 베어링(20)은 또한 제 1 레이스웨이(44)에 배치된 복수의 제 1 롤러들(45)과, 제 2 레이스웨이(46)에 배치된 복수의 제 2 롤러들(47)을 포함한다. 복수의 제 1 롤러들(45)은 일반적으로 제 1 외부 레이스면(54) 및 내부 레이스면(36)의 볼록면들과 적응하는 제 1 오목한 외면(48)을 각각 형성한다. 복수의 제 2 롤러들(47)은 일반적으로 제 2 외부 레이스면(56) 및 내부 레이스면(36)의 볼록면들과 적응하는 제 2 오목한 외면(49)을 각각 형성한다. 이러한 유형의 롤러(45, 47)는 일반적으로 아워글래스 롤러로 기술되는데, 이는 일반적으로 오목한 표면이 그 단부들 사이로 연장되기 때문이다. 베어링(20)은 내부 레이스(30) 및 외부 레이스(50) 사이에 배치된 케이지(60)를 추가로 포함한다. 롤러들(45, 47) 및 케이지(60)는 내부 레이스(30)에 대한 외부 레이스(50)의 회전을 용이하게 한다. 케이지(60)는 또한 롤러들(45, 47)의 전진을 용이하게 하여서, 비록 베어링(20)이 진동 회전에 영향을 받을 때에도, 각각의 롤러들(45, 47)은 부하 구역을 통해서 순환한다. 비록, 케이지(60)는 도 1에 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 본원에 익숙한 당업자는 전진 및 색인의 기타 공지된 방법도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
외부 레이스(50)는 윤활유를 수용하기 위해 동일하게 이격된 복수의 관통 구멍들(51)을 포함하는 원주부(53)를 형성한다. 복수의 구멍들(51)은 외부 레이스(50)의 외부 영역으로부터 내부 레이스(30)와 외부 레이스(50)에 의해서 형성되고 제 1 레이스웨이(44)와 제 2 레이스웨이(46)를 포함하는 캐비티(40)까지 유체 교통을 제공한다. 복수의 구멍들(51)은 윤활유가 도입될 수 있게 하고 제 1 레이스웨이(44) 및 제 2 레이스웨이(46)에서 유지될 수 있게 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 베어링(20)은 베어링(20)의 제 1 단부(22)에 있는 또는 근위인 제 1 복합 환형 시일 조립체(70) 및 베어링(20)의 제 2 단부(24)에 있는 또는 근위인 제 2 복합 환형 시일 조립체(80)를 포함한다. 복합 환형 시일 조립체(70, 80)는 제 1 및 제 2 레이스웨이(44, 46)에서 윤활유의 유지를 촉진하고 제 1 및 제 2 레이스웨이(44, 46) 안으로의 오염물의 유입을 방지한다. 제 1 복합 환형 시일 조립체(70)는 제 1 외부 레이스면(54)에서 내부 레이스면(36)으로 연장되고 제 2 복합 환형 시일 조립체(80)는 제 2 외부 레이스면(56)에서 내부 레이스면(36)으로 연장된다. 복합 환형 시일 조립체(70, 80)는 케이지(60)에 축방향으로 인접하게 위치한다. 제 2 복합 환형 시일 조립체(80)에 대해서 제시된 일 실시예에서, 복합 환형 시일 조립체(80)는 도 1에 도시된 바와 같이 케이지(60)에 축방향으로 인접하게 위치하고 거리 D9 만큼 이격된다. 일 실시예에서, 복합 환형 시일 조립체(70, 80)는 실질적으로 평탄한 구성을 형성하고 실질적으로 서로 평행하게 배치된다. 개시된 아워글래스 롤러 베어링(20)은 중심축(32, 52) 주위에 진동 회전에 종속될 수 있다. 또한, 베어링(20)은 각도있게 변위될 수 있다. 예를 들어, 외부 레이스(50)의 중심축(52)은 내부 레이스(30)의 중심축(32)으로부터 각도있게 변위될 수 있다. 외력의 결과로 인하여 베어링(20)이 각도있게 변위되는 범위로, 베어링(20)은 자체 정렬되도록 구성된다. 본 발명자들은 현재 시장에서 통용되는 베어링 시일은 이러한 베어링이 그러한 각도 변위에 종속될 때 벗겨지거나 또는 파손되는 경향이 있다는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 본원에 개시된 복합 환형 시일 조립체(70, 80)는 기존의 시일들과 연계된 하나 이상의 상기 문제점들을 극복하고 베어링이 각도 변위에 종속될 때에도 그 위치를 더욱 잘 유지할 수 있다는 것을 발견하였다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제 1 복합 환형 시일 조립체(70)는 일반적으로 환형이고 관통 연장 보어(71)를 형성한다. 내부 레이스(30)의 적어도 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 보어(71)를 통해서 연장된다. 제 1 복합 환형 시일 조립체(70)는 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)을 포함한다. 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)은 일반적으로 환형이고, 관통 연장 보어를 가지며 종종 "시일 캡(seal cap)"으로 지칭된다.
도 1 및 도 2b에 있어서, 탄성링(76)은 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74) 사이에 배치, 즉 개재된다. 도 2a의 복합 환형 시일 조립체(70)의 전방 도면에서, 제 1 환형 유지링(72)의 일부는 아래에 배치된 탄성링(76)을 예시하도록 절취 도시된다. 도 2a에서, 탄성링(76)의 일부는 아래에 배치된 제 2 환형 유지링(74)을 예시하도록 절취된다. 도 2a, 도 2b 및 도 3a에 도시된 바와 같이, 복합 환형 시일 조립체(70)는 제 1 환형 유지링(72)의 제 1 방사상 최외측 부분(72X), 제 2 환형 유지링(74)의 제 2 방사상 최외측 부분(74X), 탄성링(76)의 제 3 방사상 최외측 부분(76X)에 의해서 형성된 외부 방사상 단부(73)를 형성한다. 제 1 환형 유지링(72)의 제 1 방사상 최외측 부분(72X), 제 2 환형 유지링(74)의 제 2 방사상 최외측 부분(74X), 제 3 방사상 최외측 부분(76X)은 외부 방사상 단부(73)에서 서로 정렬된다.
도 1, 도 2a 및 도 3a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 탄성링(76)은 제 3 방사상 최외측 부분(76X)으로부터 방사상 내향으로 내부 방사상 단부(76Y)로 연장된다. 내부 방사상 단부(76Y)는 제 1 환형 유지링(72)의 내부 방사상 단부(72Y)로부터 방사상 내향으로 배치되고 제 2 환형 유지링(74)의 내부 방사상 단부(74Y)로부터 방사상 내향에 배치된다. 일 실시예에서, 탄성링(76)은 폭 W1을 가지며 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)은 각각 폭 W2를 가진다. 폭 W2는 폭 W1보다 작다. 일 실시예에서, 폭 W2는 폭 W1의 약 70% 내지 90%이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복합 환형 시일 조립체(70)의 제 1 단부(73)는 베어링(20)의 제 1 단부(22)에 위치한 립(50K)(도 3 참조) 및 제 1 외부 레이스면(54)에 인접한 또는 근위에 있는 외부 레이스(50)에 형성된 방사상 내향 홈(57)에 수용된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 홈(57)은 채널 폭 T1을 형성한다. 홈은 도 3a에 도시된 바와 같이, 대향 측벽들(57W) 및 상기 대향 측벽들(57W) 사이로 연장되는 베이스(57B)에 의해서 형성된다. 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 복합 환형 시일 조립체(70)의 제 1 단부(73)는 두께 T2를 가지며, T2는 제 1 환형 유지링(72)의 두께 T5, 제 2 환형 유지링(74)의 두께 T6 및 탄성링(76)의 두께 T4를 포함한다. 일 실시예에서, T1은 T2보다 커서 시일 조립체(70)의 제 1 단부(73)가 측벽들(57W) 사이의 홈(57)에 스냅 깨워져서 유지될 수 있게 한다. 도 4를 참조하여 여기서 추가로 기술되는 바와 같이, 스냅 끼워맞춤은 제 1 단부(73)가 방사상 내향으로 편향되어서 립(50K)을 제거하고 제 1 단부(73)가 홈(57) 안으로 스냅되도록 복합 환형 시일 조립체(70)를 측방향으로 편향시킴으로써 달성된다.
복합 환형 시일 조립체(70)는 스냅 끼워맞춤 조립체를 사용하여 홈(57)에 좌정되고 고정되는 것으로 기술되었지만, 본 발명은 여기서 예를 들어, 접착제를 사용함으로써 복합 환형 시일 조립체(70)의 제 1 단부(73)를 홈(57)에 설치하는 것과 같이, 홈(57)에 복합 환형 시일 조립체(70)를 고정하기 위한 다른 수단에 국한되지 않거나 또는 임의의 다른 공지된 수단이 본 발명의 넓은 형태로부터 이탈하지 않고 사용될 수 있다.
제 1 복합 환형 시일 조립체(70)가 홈(57)에 수용되고 내부 레이스(30)가 외부 레이스(50)에 배치될 때, 탄성링(76)의 내부 방사상 단부(76Y)는 베어링(20)의 제 1 단부(22)에 인접한 내부 레이스(30)의 내부 레이스면(36)과 활주식으로(즉, 측방향 및 원주방향으로) 결합된다. 상술한 바와 같이, 복합 환형 시일 조립체(70)의 제 1 단부(73)는 외부 레이스(50)에 형성된 방사상 홈(57)에 수용된다. 결과적으로, 탄성링(76) 및 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)은 홈(57) 내부에 축방향으로 고정된다. 복합 환형 시일 조립체(70)는 추가 수단에 의한 홈(57) 내부에서의 유지가 필요하지 않도록 공차 해석(tolerance stack up)을 나타낸다. 그러나, 접착제의 사용과 같이, 홈(57) 내부에서의 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)과 탄성링(76)의 축방향 유지를 위한 이러한 추가 수단의 사용은 본 발명의 범주 내에 있는 것으로 고려된다. 유사하게, 탄성링(76)은 추가 수단이 필요하지 않도록 홈(57) 내부에 압착 끼워맞춤으로써 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74) 사이에서 유지된다. 그러나, 접착제 또는 기계적 고정자의 사용과 같이, 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74) 사이에서 탄성링(76)을 유지하기 위한 이러한 추가 수단의 사용은 본 발명의 범주 내에 있다.
탄성링(76)은 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)보다 더 압축성이 있고 가요성이다. 예를 들어, 탄성링(76)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이고 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)은 금속이다. 일 실시예에서, 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)은 금속 시트 스톡, 예를 들어, 스테인레스강 시트 스톡 및 평면형 탄소강 시트 스톡으로 제조된다. 그러나, 본 발명은 임의의 재료로서 여기서 국한되지 않는데, 이는 본원에 개시된 넓은 형태의 범주 내에서 탄성링(76), 제 1 환형 유지링(72) 및 제 2 환형 유지링(74)에 대해서 임의의 재료들이 사용될 수 있기 때문이다.
베어링(20)의 크기에 따라서, 탄성링(76)의 두께 T4는 약 0.010 인치 내지 약 0.064 인치이다. 일 실시예에서, 제 1 환형 유지링(72)의 두께 T5 및 제 2 환형 유지링(74)의 두께 T6은 각각 약 0.008 인치 내지 약 0.063 인치이다.
제 2 복합 환형 시일 조립체(80)는 제 1 복합 환형 시일 조립체(70)와 디자인 및 구성이 유사하고 따라서 본원에서 상세하게 기술하지 않는다. 비록, 아워글래스 베어링이 제 1 레이스웨이(44) 및 제 2 레이스웨이(46)를 갖는 것으로 도시되지만, 본 발명은 여기에 국한되지 않으며, 본 발명에 따른 복합 환형 시일 조립체는 단지 단일 열의 롤러들을 갖는 아워글래스 롤러 베어링에 사용될 수 있다. 개시된 복합 환형 시일 조립체의 장점은 제위치에서 안정성을 유지하면서 베어링(20)의 진동 이동을 용이하게 한다는 것을 발견하였다.
도 4에 있어서, 홈(57)은 대향 베이스 부분들(57B) 사이에 측정된 직경 D3을 가진다. 직경 D1은 내부 레이스면(36)과 탄성링(76)의 내부 방사상 단부(76Y)의 접촉점들(P) 사이에 규정된다. 외부 레이스(50)는 홈(57)으로부터 축방향 외향으로 립(50K)을 형성한다. 립(50K)은 직경 D2를 갖는 보어(50B)를 형성한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 복합 환형 시일 조립체(70)는 외경 D4를 가지며 탄성링(76)은 내경 D5를 가진다. 일 실시예에서, 보어(50B)의 직경 D2는 제 1 단부(73)가 방사상 내향으로 편향되어서 립(50K)을 제거하고 제 1 단부(73)가 홈(57) 안으로 스냅 끼워질 수 있게 하도록, 예를 들어 도 4의 요소 부호 70'에 의해서 표시된 편향 상태로 복합 환형 시일 조립체(70)를 측방향으로 편향시킴으로써 복합 환형 시일 조립체(70)가 측방향으로 탄성 변형될 수 있게 하기 위하여 복합 환형 시일 조립체(70)의 직경 D4보다 작다. 복합 환형 시일 조립체(70)는 외부 레이스(50)의 일부에 좌정되고 내부 레이스(30)와 활주식으로 결합되며, 방사상 내향으로 제 3 방사상 최외측 부분(76X)으로부터 내부 방사상 단부(76Y)로 연장되는 탄성링(76)을 가지고, 내부 방사상 단부(76Y)는 제 1 환형 유지링(72)의 내부 방사상 단부(72Y)로부터 방사상 내향으로 배치되고 제 2 환형 유지링(74)의 내부 방사상 단부(74Y)로부터 방사상 내향으로 배치되는 것으로 도시되고 기술되었지만, 본 발명은 여기에 국한되지 않는다. 예를 들어, 도 3b의 복합 환형 시일 조립체(170)가 사용된다. 도 3b의 베어링(120) 및 복합 환형 시일 조립체(170)는 도 3a의 베어링(20) 및 복합 환형 시일 조립체(70)와 유사하므로, 유사 부호들은 앞에 부호 1을 부가하는 유사 도면부호로 할당된다. 탄성링(176)은 방사상 최내측 부분(176X)으로부터 방사상 외향으로 외부 방사상 단부(176Y)로 연장된다. 외부 방사상 단부(176Y)는 제 1 환형 유지링(172)의 외부 방사상 단부(172Y)로부터 방사상 외향에 배치되고 제 2 환형 유지링(174)의 외부 방사상 단부(174Y)로부터 방사상 외향에 배치된다. 복합 환형 시일 조립체(170)는 홈(158)에 좌정되고 탄성링(176)의 방사상 최외측 부분(176Y)은 홈(157)에 활주식으로 결합한다. 일 실시예에서, 복합 환형 시일은 홈(158) 안으로의 설치를 용이하게 하기 위하여 예를 들어, 제 1 환형 유지링(172), 제 2 환형 유지링(174) 및/또는 탄성링(176)을 가로지르는 방사상 슬릿을 가진다. 복합 환형 시일 조립체(170)는 두께 및 재료에 관하여 본원에 도시되고 기술된 복합 환형 시일 조립체(70)와 유사하다. 탄성링(176)의 방사상 최외측 부분(176Y)은 홈(157)과 활주식으로 결합하는 것으로 도시되고 기술되었지만, 본 발명은 여기서 국한되지 않는데, 이는 도 3c에 도시된 바와 같이 홈(157)은 제거될 수 있고 탄성링(176)의 방사상 최외측 부분(176Y)은 외부 레이스면(154)과 활주식으로 결합될 수 있다.
도 6에 있어서, 항공기 날개는 주요 고정 날개부(1) 및 단일 슬롯형 후미 에지 플랩 장치(2)를 포함한다. 플랩 장치(2)는 주요 플랩 요소(3)와 상기 주요 플랩 요소(3)에 의해서 지지되는 보조 플랩 요소(4)를 포함한다. 주요 플랩 요소(3)는 적하 힌지 연동 장치(5)에 의해서 고정 날개부(1)로부터 피봇식으로 지지된다. 적하 힌지 연동 장치(5)는 고정 지지대(5a), 힌지점(5b) 및 적하 링크(5c)를 포함한다. 고정 지지대(5a)는 고정 날개부(1)에 설치되고 힌지점(5b)을 유지한다. 적하 링크(5c)는 주요 플랩 요소(3)를 힌지점(5b)에 연결한다. 보조 플랩 요소(4)는 주요 플랩 요소(3)에 대한 병진 이동을 위하여 레일(6) 상에 활주식으로 배치된다. 힌지점(5b)은 내부에 설치된 베어링들(20) 중 하나(도 1 내지 도 5를 참조하여 기술됨)를 가진다. 베어링(20)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 기술되는 바와 같이 내부에 배치된 시일 조립체(80)를 포함한다. 힌지점(5b)은 내부에 베어링(20) 중 하나를 갖는 것으로 도시되지만, 본 발명은 여기에 국한되지 않는데, 이는 임의의 수의 베어링(20)이 힌지점(5b)에 사용될 수 있기 때문이다. 일 실시예에서, 힌지점(5b)은 내부에 설치된 베어링들(20) 중 2개를 가지며, 다른 실시예에서, 힌지점(5b)은 내부에 설치된 베어링들(20) 중 2개를 가지며, 베어링들(20)은 다른 크기의 베어링들을 포함한다.
도 6은 후퇴 위치에 있는 플랩 장치(2)를 도시한다. 주요 플랩 요소(3)는 고정 날개부(1)의 후미 에지를 향하여 넣어 포개진다. 보조 플랩 요소(4)는 주요 플랩 요소(3)의 후방 밑에서 포개지도록 전방 위치에 넣어진다. 넣어질 때, 보조 플랩 요소(4)는 주요 플랩 요소(3)의 에어로포일 프로파일을 완성한다. 주요 플랩 요소(3) 및 보조 플랩 요소(4)의 후미 에지는 후퇴 넣어진 위치에 있을 때 실질적으로 일치한다. 도 6에 추가로 도시된 바와 같이, 주요 플랩 요소(3)는 연동 장치(미도시)에 의해서 주요 플랩 요소(3)에 연결되는 액추에이터(7)(예를 들어, 선형 또는 회전형 액추에이터)를 포함한다. 일 실시예에서, 액추에이터(7)는 [도 1 내지 도 5를 참조하여 본원에 기술되는 바와 같이] 본원에 개시된 베어링들(20) 중 하나를 가진다. 액추에이터(7)는 내부에 베어링들(20) 중 하나를 갖는 것으로 기술되지만, 본 발명은 여기에 국한되지 않는데, 이는 임의의 수의 베어링(20)이 액추에이터(7)에 사용될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 2개의 베어링(100)이 선형 액추에이터에 사용된다. 베어링(20)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 본원에 기술되는 바와 같이 내부에 배치된 시일 조립체(80)를 포함한다. 액추에이터(7)는 고정 날개부(1)에 대한 주요 플랩 요소(3)의 이동을 제공한다. 일 실시예에서, 액추에이터(7)는 고정 날개부(1)에 대한 주요 플랩 요소(3)의 이동을 교대로 제공하는, 적하 힌지 연동 장치(5)의 이동을 제공한다.
도 7은 부분 연장 위치에 있는 플랩 장치(2)를 도시한다. 주요 플랩 요소(3)는 적하 힌지 기구(5)를 사용하여 주요 플랩 요소를 하향을 회전시킴으로써 전개된다. 주요 플랩 요소(3)의 이동은 회전 액추에이터(7) 및 내부에 설치된 베어링(20)에 의해서 실행된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 보조 플랩 요소(4)는 주요 플랩 요소(3)가 전개될 때 그 넣어진 완전 전방 위치에서 잔류할 수 있다. 이러한 부분 연장 구성에서, 플랩 장치(2)는 표준 적하 힌지 플랩 장치와 실질적으로 동일하게 작용한다. 주요 플랩 요소(3)가 적하 힌지 기구(5) 주위에서의 회전에 의해서 연장된 상태에서, 슬롯(8)은 고정 날개부(1)와 주요 플랩 요소(3) 사이에서 개방된다. 도 7에 도시된 단일 슬롯형 플랩 구성은 하부 날개면으로부터의 고압 공기가 슬롯(8)을 통과하여, 종래 방식으로 엔진 정지(stall)를 지연시키기 위하여 주요 플랩 요소(3)의 상부면 위에 있는 경계층에 에너지를 부여할 수 있게 한다. 단일 슬롯형 후미 에지 플랩 장치(2)는 예를 들어, 에어버스 A-350 항공기와 같은 항공기와 함께 사용되도록 구성된다.
본원은 다양한 예시적 실시예를 참조하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 범주 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있고 그 요소를 동등물로 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 많은 변형들은 그 핵심 범주 내에서 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 교시에 적합하게 할 수 있도록 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명을 실행하기 위해 계획된 최상 형태로 개시된 특정 실시예에 국한되지 않으며, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예를 포함하도록 의도된 것이다.

Claims (14)

  1. 항공기 날개용 에지 플랩 장치로서, 상기 에지 플랩 장치는:
    주요 플랩 요소 및 상기 항공기 날개에 대해서 상기 주요 플랩 요소를 이동시키기 위한 액추에이터; 및
    상기 항공기 날개에 대한 이동을 위해서 상기 항공기 날개로부터 상기 주요 플랩 요소를 지지하는 연동 장치를 포함하고,
    상기 연동 장치는 적하 힌지 링크 장치를 포함하고, 상기 적하 힌지 링크 장치는 상기 항공기 날개에 고정된 고정 지지대와 상기 주요 플랩 요소에 고정된 적하 링크를 포함하고, 상기 고정 지지대와 상기 적하 링크는 힌지점에 의해서 피봇식으로 연결되며,
    상기 힌지점은 적어도 하나의 제 1 베어링을 포함하며, 상기 제 1 베어링은:
    제 1 내면, 내부 영역, 및 상기 제 1 내면에 인접한 방사상 내향 홈을 갖는 외부 레이스;
    외면을 갖는 내부 레이스로서, 상기 내부 레이스의 일부가 상기 내부 영역에 배치되는, 상기 내부 레이스; 및
    원주방향으로 연속적이고 측방향으로 편향가능하며 이에 의해 상기 홈 안으로 스냅 끼워지는 환형 시일 조립체로서, 상기 환형 시일 조립체는 상기 내부 레이스와 상기 외부 레이스 사이에서 상대적인 정렬 어긋남에 대해 저항하도록 구성되는, 상기 환형 시일 조립체;를 포함하고, 상기 환형 시일 조립체는:
    제 1 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 1 환형 유지링;
    제 2 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 2 환형 유지링; 및
    제 3 방사상 최외측 부분을 형성하되, 상기 제 1 환형 유지링과 상기 제 2 환형 유지링 사이에 배치되는 탄성링;을 포함하고,
    상기 제 1 방사상 최외측 부분, 상기 제 2 방사상 최외측 부분 및 상기 제 3 방사상 최외측 부분은 서로 정렬되고;
    상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링으로부터 방사상 내향으로 돌출하고;
    상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링보다 더 압축성이고 가요성인, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 항공기 날개에 대해서 상기 주요 플랩 요소를 이동시키기 위해 상기 액추에이터에 설치된 적어도 하나의 제 2 베어링을 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 제 2 베어링은:
    제 1 내면 및 내부 영역을 갖는 외부 레이스;
    외면을 갖는 내부 레이스로서, 상기 내부 레이스의 일부가 상기 내부 영역에 배치되는, 상기 내부 레이스; 및
    상기 외부 레이스 안으로 스냅 끼워지는 환형 시일 조립체;를 포함하고, 상기 환형 시일 조립체는:
    제 1 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 1 환형 유지링;
    제 2 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 2 환형 유지링; 및
    제 3 방사상 최외측 부분을 형성하되, 상기 제 1 환형 유지링과 상기 제 2 환형 유지링 사이에 배치되는 탄성링;을 포함하고,
    상기 제 1 방사상 최외측 부분, 상기 제 2 방사상 최외측 부분 및 상기 제 3 방사상 최외측 부분은 서로 정렬되고;
    상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링으로부터 방사상 내향으로 돌출하고;
    상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링보다 더 압축성이고 가요성인, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 힌지점은 복수의 제 1 베어링들을 포함하는, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 복수의 제 2 베어링들을 포함하는, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 플랩은 항공기의 날개의 후미 에지를 위한 것인, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 항공기는 에어버스 A-350 항공기인, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링은:
    오목한 외면을 각각 갖는 복수의 제 1 아워글래스(hourglass) 롤러들로서, 상기 내부 레이스와 상기 외부 레이스 사이에 배치되는, 상기 복수의 제 1 아워글래스 롤러들을 추가로 포함하고,
    상기 제 1 내면은 볼록하고 상기 외면은 볼록하며;
    상기 복수의 제 1 아워글래스 롤러들은 각각 상기 외면 및 상기 제 1 내면과 결합하는, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 베어링은:
    상기 외부 레이스에 의해서 형성되는 볼록한 제 2 내면; 및
    오목한 외면을 각각 갖는 복수의 제 2 아워글래스 롤러들로서, 상기 내부 레이스와 상기 외부 레이스 사이에 배치되는, 상기 복수의 제 2 아워글래스 롤러들;을 추가로 포함하고,
    상기 복수의 제 2 아워글래스 롤러들은 각각 상기 외면 및 상기 제 2 내면과 결합하는, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 베어링은:
    오목한 외면을 각각 갖는 복수의 제 1 아워글래스 롤러들로서, 상기 내부 레이스와 상기 외부 레이스 사이에 배치되는, 상기 복수의 제 1 아워글래스 롤러들을 추가로 포함하고,
    상기 제 1 내면은 볼록하고 상기 외면은 볼록하며;
    상기 복수의 제 1 아워글래스 롤러들은 각각 상기 외면 및 상기 제 1 내면과 결합하는, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 베어링은:
    상기 외부 레이스에 의해서 형성되는 볼록한 제 2 내면; 및
    오목한 외면을 각각 갖는 복수의 제 2 아워글래스 롤러들로서, 상기 내부 레이스와 상기 외부 레이스 사이에 배치되는, 상기 복수의 제 2 아워글래스 롤러들;을 추가로 포함하고,
    상기 복수의 제 2 아워글래스 롤러들은 각각 상기 외면 및 상기 제 2 내면과 결합하는, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  11. 항공기의 날개 플랩 액추에이터에 설치되는 베어링으로서, 상기 베어링은:
    제 1 내면, 내부 영역, 및 상기 제 1 내면에 인접한 방사상 내향 홈을 갖는 외부 레이스;
    외면을 갖는 내부 레이스로서, 상기 내부 레이스의 일부가 상기 내부 영역에 배치되는, 상기 내부 레이스; 및
    원주방향으로 연속적이고 측방향으로 편향가능하며 이에 의해 상기 홈 안으로 스냅 끼워지는 환형 시일 조립체로서, 상기 환형 시일 조립체는 상기 내부 레이스와 상기 외부 레이스 사이에서 상대적인 정렬 어긋남에 대해 저항하도록 구성되는, 상기 환형 시일 조립체;를 포함하고, 상기 환형 시일 조립체는:
    제 1 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 1 환형 유지링;
    제 2 방사상 최외측 부분을 형성하는 제 2 환형 유지링; 및
    제 3 방사상 최외측 부분을 형성하되, 상기 제 1 환형 유지링과 상기 제 2 환형 유지링 사이에 배치되는 탄성링;을 포함하고,
    상기 제 1 방사상 최외측 부분, 상기 제 2 방사상 최외측 부분 및 상기 제 3 방사상 최외측 부분은 서로 정렬되고;
    상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링으로부터 방사상 내향으로 돌출하고;
    상기 탄성링은 상기 제 1 환형 유지링 및 상기 제 2 환형 유지링보다 더 압축성이고 가요성인, 항공기의 날개 플랩 액추에이터에 설치되는 베어링.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 날개 플랩은 항공기의 날개의 후미 에지를 위한 것인, 항공기의 날개 플랩 액추에이터에 설치되는 베어링.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 홈으로부터 축방향 외향으로 립을 형성하고, 상기 립은 내경을 가지며, 상기 환형 시일 조립체는 외경을 형성하고, 상기 외경은 상기 환형 시일 조립체의 측방향 편향성을 허용하도록 상기 내경보다 작은 크기인, 항공기 날개용 에지 플랩 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 홈으로부터 축방향 외향으로 립을 형성하고, 상기 립은 내경을 가지며, 상기 환형 시일 조립체는 외경을 형성하고, 상기 외경은 상기 환형 시일 조립체의 측방향 편향성을 허용하도록 상기 내경보다 작은 크기인, 항공기의 날개 플랩 액추에이터에 설치되는 베어링.
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