KR101797770B1 - 특히 헬리콥터 윤활을 위한, 펌프 어셈블리 - Google Patents

Abstract

특히 헬리콥터들(16) 내 윤활을 위한, 펌프 어셈블리(1)는 케이스(2), 흡입 포트(38) 및 전달 포트(40)를 정의하는 측벽(8)을 포함하고; 케이스(2)는 모션-스플리팅 변속기(66)를 거쳐 구동 샤프트(3)에 의해 동력이 가해지는 두 개의 회전 펌프들(34)을 수용한다.

Description

특히 헬리콥터 윤활을 위한, 펌프 어셈블리{PUMP ASSEMBLY, IN PARTICULAR FOR HELICOPTER LUBRICATION}

본 발명은 펌프 어셈블리, 특히 헬리콥터 윤활용 펌프 어셈블리에 관한 것이다.

알려진 바와 같이, 일반적으로 사용되는 헬리콥터 변속 윤활 펌프들은 변속기 내 기어와 맞물리는 기어와 맞춰지는 구동 샤프트를 구비한다. 가장 일반적인 장치는 "카트리지"로 알려져 있고, 즉 펌프는 구동 샤프트와 동축이고, 하우징 내에 형성된 원통형 시트 내부에 부분적으로 수용되며, 이는 펌프 대향 측면들 상에 두 개의 구획들을 구비하고 윤활 순환 흡입 및 운반 파이프들에 개별적으로 연결된다.

상대적으로 작은 힘이 일반적으로 펌프에 요구되기 때문에, 구동 샤프트에 전달된 토크가 또한 비교적 낮아서, 구동 샤프트는, 롤링 베어링들을 필요치 않고서, 부싱들에 의해 간단히 지지될 수 있다.

하우징 내 시트는 구동 샤프트와 그것의 기어의 통과를 허용할 만큼 충분히 커야 하고, 그것의 사이즈는 구동 샤프트의 필요한 회전 속도에 반비례한다.

헬리콥터 변속에서, 회전 속도는 비교적 높아서, 용적 효율은 낮다. 즉, 펌프 챔버들은 좀처럼 완전히 채울 수 없고, 짧은 시간 때문에 그것들은 입구 부분에 연결되게 남아 있다. 게다가, 초과 회전 속도는 캐비테이션(현상을 야기할 수 있고, 급속한 마모를 야기하고 펌프를 신뢰할 수 없게 한다.

본 발명의 목적은 상기 단점들에 대한 간단하고, 낮은-가격의 해결책을 제공하도록 설계된, 특히 헬리콥터 윤활을 위한, 펌프 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 특히 헬리콥터 윤활을 위한, 펌프 어셈블리가 제공되고,

- 길이방향 축을 따라 연장하는 구동 샤프트;

- a) 흡입 포트 및 전달 포트를 정의하는 측벽; b) 서로 반대되고 상기 길이방향 축과 십자방향인 후벽 및 전방벽;을 포함하는 케이스;

- 상기 케이스 내에 수용된 펌프 수단;을 포함한다.

펌프 어셈블리는 상기 펌프 수단이 두 개의 회전 펌프들을 포함하는 것을 특징으로 하고; 상기 회전 펌프들 사이 사기 구동 샤프트의 동력을 분배하는 변속기(transmission)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직하고 제한적이지 않는 실시예는 첨부된 도면들을 참조하여 예로서 설명될 것이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

도 1은 본 발명에 따른, 특히 헬리콥터 윤활을 위한, 펌프 어셈블리의 바람직한 실시예의 분해도를 도시한다;
도 2는 부분적으로 도시된 헬리컵토 사엥 설치된 도 1 펌프 어셈블리의 부분을 도시한다;
도 3은 도 1 펌프 어셈블리의 단면도를 도시한다;
도 4 및 5는 도 3의 IV-IV 및 V-V선에 따른 부분들을 도시한다;
도 6은 도 3의 확대 상세도를 도시한다;
도 7은 펌프 어셈블리의 다른 상세한 확대 부분을 도시한다;

도 1의 번호 1은 케이스(2); 및 축(4)을 따라 연장하고 케이스(2) 외부에서 부분(5)과 축방향으로 끝나는 구동 샤프트(3)를 포함하는 펌프 어셈블리를 지시한다.

케이스(2)는 일 부분이 주조되는(cast)중공 몸체(7)를 포함하고 차례로 실질적으로 원통형인 측벽(8), 축(4)에 수직인 후벽(9), 및 측벽(8)의 단부(11)로부터 돌출하는 플랜지(flange 10)를 포함한다. 케이스(2)는 또한 후벽(9)에 대향하는 플레이트(12)를 포함하고, 이는 중공 몸체(7)를 축방향으로 폐쇄하고, 미끄럼 베어링(15)의 개재와 함께, 샤프트(3)의 중강부(14)에 의해 맞물린 축방향 홀(13)을 구비한다.

도 2를 참조하여, 펌프 어셈블리(1)는 유리하게, 부분(5)에 대해 고정된 위치에 맞추어진 기어(18)를 회전시키는 (부분적으로 도시된) 변속기(17); 및 변속기(17)를 에워싸고 하우징(22)을 포함하는 (부분적으로 도시된) 박스(20)를 포함하는, (부분적으로 도시된) 헬리콥터(16)를 윤활하기 위해 사용될 수 있다. 하우징(22)은 측벽(8)의 부분(24)에 의해 맞물리고 샤프트(3)와 동축인 실질적으로 원통형인 시트(23)를 구비한다. 부분(24)의 축방향 단부들(25, 26)은 플레이트(12) 및 플랜지(10)와 각각 인접하고, 개별적인 밀봉 링들의 개재와 함께 하우징(22)에 연결된다. 부분(11) 및 후벽(9)과 함께, 플랜지(10)는, 변속기(17) 및 부분(5)으로부터 반대 축방향 단부에서, 하우징(22) 외측에 위치되고, 예를 들어 스크류에 의해, 하우징(22)에 고정된다.

하우징(22)은 시트(23)에 대해 직경방향으로 반대이고, 탱크로부터 흡입 채널(29), 및 전달 부분(30)을 각각 정의하는, 두 개의 구획들(27, 28)을 포함한다. 흡입 채널(29) 및 전달 부분(30)은 부분(24)에 의해 서로로부터 분리된다; 그리고 구획들(27, 28)은 윤활 순환의 부분을 형성하는 (도 2에서 하나로만 도시된) 개별적인 파이프들(31)에 연결된다.

도 1 및 3을 참조하여, 중공 몸체(7)는 두 개의 직경방향으로 반대인 내부 시트들(32)을 구비하고, 이는 축(4)에 평행한 개별적인 축들(33)을 따라 연장하고, 후벽(9)에 의해 축방향으로 경계가 지어지고, 개별적인 회전기기, 바람직하게 제로터(gerotor), 펌프(34)를 수용하며, 각각은 반경방향 입구(36) 및 반경방향 출구(37)를 구비한다. 부분(24)은 두 개의 직경방향으로 대향하는 개구들을 구비하고, 이는 각각 개별적인 통로들(39)을 따라 입구들(36)과 소통하는 입구 포트(38), 및 개별적인 통로들(41)을 따라 출구(37)와 소통하는 전달 포트(40)를 정의한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 중공 몸체(7)는 축(4)을 따라 연장하고, 반경방향으로 시트들(32)을 분리하며, 축(4)에 평행한 두 개의 내부 홀들(44)을 구비하는 분할벽(partition wall; 43)을 포함한다. 분할벽(43)의 직경방향 대향 단부들은 통로들(39) 및 통로들(41)을 각각 분리하는 둥근 팁(tip; 45, 46)들에 의해 정의된다. 더 구체적으로, 팁(45)은 포트(38)를 통해 동일한 부분들 내로 흡입 채널(29)을 통해 끌어진 유체 흐름을 분할한다. 통로들(39, 41) 및 중공 몸체(7) 내 다른 개구들은, 집중된 부하 손실들 및 그에 따라 감소된 효율을 초래하는, 날카로운 구조를 피하도록 기하학적으로 설계되고 방향을 변경한다.

도 1 및 3에 도시된 바와 같이, 분할 벽(43)은 후벽(9)에서 시작하고, 시트들(32) 및 홀들(44)이 나가는, 중공 몸체(7)의 중간 벽(47) 내에서 끝난다. 벽(47)은 일 측에서 통로들(39, 41), 및 타 측에서 종공 몸체(7)의 단부 구획(49)을 축방향으로 정의한다. 구획(49)은 원통형이고, 플레이트(12)에 의해 축방향으로 폐쇄되며, 아래에 기술된 스프링들(62)의 선부하(preload)를 조정하기 위한 계산된 스페이서(spacer)를 수용하는 디스크(51)를 포함하는 컵-형상 몸체(50)를 수용한다. 디스크(51)는 축(4)에 수직하고 벽(47)에 대해 축방향으로 있다.

도 7을 참조하여, 몸체(50)는 또한 원통형 칼라(collar; 52)를 포함하고, 이는 플레이트(12)의 주변부(54)를 향해 디스크(51)의 가장자리로부터 돌출하고, 축방향 단부(25)에서 부분(24)의 원통형 내부 표면에 조정된 각 위치 내에서 연결된다. 부분(54)은 또한 고정된 각 위치에서 표면(55)에 연결되고, 측벽(8)의 단부에 고정된 링(56)에 의해 칼라(52)의 가장자리에 대해 축방향으로 유지된다. 홀(13)은, 베어링(15)을 윤활하기 위해, 벽(47), 칼라(52), 및 플레이트(12) 내에서 개별적으로 형성된 세 개의 정렬된 부분들을 포함하는 도관(57)에 의해 포트(40)에 연결된다.

도 3 및 4를 참조하여, 두 개의 펌프들(34)은 개별적인 수의 각으로 고정된, 교차 디스크 부재들(58, 59)을 포함한다. 부재들(58)은 펌프들(34)의 입구들 및 출구들을 정의하고, 부재들(59)은 로터들(61)에 의해 맞물린 개별적인 편심 원형 시트들(60)을 정의한다. 펌프들(34)의 벨빌(belleville) 스프링들(62)은, 펌프들(34) 및 후벽(9) 사이에서, 시트들(32) 내에 수용되고, 디스크(51)에 대해 축방향으로 펌프들(34)을 밀기 위해 미리 부하가 가해지고 출구들 내 오일 압력에 의해 부재들(58, 59)의 축방향 분리에 대항한다.

도 6을 참조하여, 구획(49)은, 부분(5)에 대향하는 샤프트(3)의 부분(64); 및 시트들(32)과 동축이고 로터들을 회전시키기 위해 로터들(61)에 연결된 두 개의 샤프트들(67)에 부분(64)으로부터 동력을 전달하는 기어 변속기(66)를 수용한다. 변속기(66)는 펌프들(34) 사이에서 동일하게 구동 토크를 나누고, 부분(64)에 대해 고정된 기어(68); 및 기어(68)와 맞물려서, 동일 방향으로 회전하고, 개별적인 샤프트들(67)에 고정된 위치들 내에서 맞춰지는 두 개의 피동 기어들(driven gear; 69)을 포함한다. 도 5는 샤프트들(67)에 각지게 기어들(69)을 맞추는, 즉 육각형 시트 또는 방사형 핀에 의한, 두 개의 다른 방식들을 도시한다.

본 발명의 바람직한 태양에 따르면, 변속기(66)는 감속기(speed reducer)이다. 그리고 펌프들(34)의 구획 부분 치수들 및 변속기(66)의 속도비는 로터들(61)의 팁(tip) 속도가 캐비테이션 현상을 일으킬 수 있는 임계값(critical threshold) 아래로 유지하도록 디자인된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 기어(68) 및 부분(64)은 바람직하게 단일 부분으로 형성되고, 부분(64)의 축방향 단부는 디스크(51)에 의해 지지된다. 더 구체적으로, 미끄럼 베어링(72)은 디스크(51) 내에 형성된 시트(73)와 맞물리고, 디스크(51)와 부분(64)의 축방향 단부 사이에 개재된다.

기어(68)와 부분(5) 사이에서, 샤프트(3)는 편리하게, 예를 들어, 부분(64)의 좁은 단면에 의해 정의되고 펌프 어셈블리(1)의 동력 끌어당김(draw)이 최대값을 초과할 때 굴복(yield)하도록 설계된 약한 부분(74)을 포함한다. 그리고, 부분들(74 및 14) 사이에서, 부분(64)은 홀(13)을 통해 샤프트(3)의 철회를 방지하도록, 베어링(15)의 단부 플랜지(76)의 개재와 함께, 플레이트(12) 상에서 축방향으로 있는 플랜지(75)를 포함한다.

도 1 및 5를 참조하여, 디스크(51)는 기어들(69)과 동축이고 샤프트들(67)을 통해 맞춰진 두 개의 관통 홀들(77)을 구비한다. 홀들(77)은 시트들(32)보다 작아서, 디스크(51)는 시트들(32)을 부분적으로 폐쇄하고, 기어들(69)보다 커서, 디스크(51)는 펌프 어셈블리(1)를 조립할 때 구획(49) 내로 기어들(69) 너머로 맞춰질 수 있다. 디스크(51)는 또한 홀들(77)로부터 90° 이격된 두 개의 무게-감소 홀들(78)을 구비한다.

주어진 케이스(2)의 사이즈를 위해서, 두 개의 더 작은 평행한 펌프들(34)이 제공되고, 샤프트(3)에 의해 동력이 제공되는 하나의 펌프에 대향한다.

헬리콥터(16)의 변속기 박스에 의해 부여된 모든 다른 조건들은(기어(18)의 팁 속도 및 최대 사이즈, 케이스(2)의 사이즈 등) 동일하고, 최적은 변속기(66)의 속도비 사이에서 포함하고 펌프들(34)의 구획 부분 치수들은 설계 단계에서 확립될 수 있고, 비교적 높은 용적 효율 및 캐비테이션에 대한 보호를 달성한다.

그러므로 변속기(66)는 모션-스플리팅(motion-splitting) 기능을 수행할 뿐만 아니라, 설계 단계에서 로터들(61)의 회전 조정을 가능하게 한다.

중공 몸체(7)의 구조 설계는 펌프 어셈블리(1)가 비교적 쉽게 조립되고, 구성요소 부분들의 수를 감소시키면서, 헬리콥터(16)의 변속기 박스에 의해 부여된 동일한 외부 치수들을 유지하게 한다.

다른 이점들은 상기 설명으로부터 명백할 것이다.

명백히, 변형들이 다음의 청구범위들에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 여기서 설명되고 기술된 것처럼 펌프 어셈블리(1)에 가해질 수 있다.

특히, 펌프들(34)은 제로터 형태와 다른 것일 수 있고, 예를 들어 베인 펌프들일 수 있고/또는 펌프들(34)은 스프링(62) 및 디스크(51)와는 다른 시스템에 의해 중공 몸체(7) 내부에 축방향으로 위치될 수 있으며/또는 중공 몸체(7)는, 일-조각 케이스와 반대되게, 다수의 연결된 부분들을 포함할 수 있고/또는 변속기(66)는 치형(toothed) 벨트 형태일 수 있고/또는 변속기(17)와 하우징(22) 사이 충분한 공간이 있다면 중공 몸체(7) 외부에 위치될 수 있다.

1: 펌프 어셈블리
2: 케이스
3: 구동 샤프트
4: 길이방향 축

Claims (15)

1. 길이방향 축(4)을 따라 연장하는 구동 샤프트(3);
   흡입 포트(38) 및 전달 포트(40)를 정의하는 측벽(8)과, 서로 반대이고 상기 길이방향 축(4)에 십자방향인 후벽(9) 및 전방벽(12)을 포함하는 케이스(2)로서, 상기 전방벽(12)은 상기 구동 샤프트(3)와 맞춰지는 축방향 홀(13)을 구비하는 케이스(2);
   상기 케이스(2) 내에 수용된 펌프 수단으로서, 상기 펌프 수단은 두 개의 회전 펌프들(34)을 포함하는 펌프 수단;
   상기 회전 펌프들(34) 사이에서 상기 구동 샤프트(3)의 운동을 분리하는 변속기(66)로서, 상기 변속기(66)는 상기 케이스(2)의 구획(49) 내에 수용되고 상기 변속기(66)는 상기 회전 펌프들(34)을 개별적으로 작동시키는 두 개의 피동 기어들(69)을 포함하는 변속기(66); 및
   상기 구획(49) 내 고정된 위치 내에 수용되고 상기 구동 샤프트(3)와 동축인 디스크(51)로서, 상기 디스크(51)는 상기 구동 샤프트(3)의 축방향 단부를 지지하고 상기 피동 기어들(69)과 정렬되고 상기 피동 기어들(69)보다 큰 두 개의 관통 홀들(77)을 구비하는 디스크(51);
   를 포함하고,
   상기 측벽(8) 및 상기 후벽(9)은 중공 몸체(7)의 부분을 형성하고, 중공 몸체는 하나의 부분으로 만들어지고 내부적으로:
   상기 회전 펌프들(34)을 수용하고 각각 입구 및 출구를 구비하는, 두 개의 시트들(32);
   상기 흡입 포트(38)를 개별적인 상기 입구들에 연결하는 두 개의 흡입 통로들(39); 및
   상기 전달 포트(40)를 개별적인 상기 출구들에 연결하는 두 개의 전달 통로들(41);
   을 포함하고,
   상기 관통 홀들(77)은 상기 회전 펌프들(34)을 위한 시트들(32)보다 작은 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리(1).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전 펌프들(34)은 상기 길이방향 축(4)에 평행한 개별적인 축들(33)을 따라 연장하고, 직경방향으로 반대인 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 변속기(66)는 감속기인 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 변속기(66)는 상기 구동 샤프트(3)와 하나의 부분으로 형성된 구동 기어(68)를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 전방벽(12)은 상기 구획(49)을 축방향으로 폐쇄하고 상기 측벽(8)에 연결되는 플레이트인 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 케이스(2)는 상기 축방향 홀(13)로 상기 전달 포트(40)를 연결하는 윤활 도관(57)을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 디스크(51)에 대해 축방향으로 상기 회전 펌프들(34)을 미는 탄성 수단(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 구동 샤프트(3)는 상기 구획(49) 내부에 위치되고 상기 전방벽(12)에 대해 축방향으로 있는 플랜지(75)를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
    
12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구동 샤프트(3)는 상기 변속기(66) 및 입력 기어(18) 사이 중간 축방향 위치 내 약한 부분(74)을 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 약한 부분(74)은 상기 케이스(2) 내에 있는 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
    
14. 삭제
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 펌프들(34)은 제로터 펌프들인 것을 특징으로 하는 펌프 어셈블리.
    

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