KR20050099290A - 헬리콥터의 동력 전달 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 헬리콥터의 동력 전달 장치는, 구동수단에 의해 회전되는 구동축과, 상기 구동축에 장착되어 회전되는 하부 프로펠러와, 상기 구동축과 상기 하부 프로펠러 사이에 구비되어 회전 속도를 감속하여 하부 프로펠러에 전달하는 하부 감속 유성기어세트와, 상기 하부 프로펠러의 상부에서 상기 구동축에 장착되어 회전되는 상부 프로펠러와, 상기 구동축과 상기 상부 프로펠러 사이에 구비되어 회전 속도를 감속하여 전달하는 상부 감속 유성기어세트와, 상기 구동축 둘레에 설치되어 하부 및 상부 유성기어세트의 일부 요소를 고정하는 샤프트 하우징으로 구성되고; 상기 하부 감속 유성기어세트와 상부 감속 유성기어세트는 상기 하부 및 상부 프로펠러를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 있도록 구성됨으로써, 헬리콥터 전체적인 동력 전달 구조가 간단해짐과 아울러 동력 전달 구조의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

헬리콥터의 동력 전달 장치{Power transmission apparatus for helicopter}

본 발명은 헬리콥터의 프로펠러를 회전시키는 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 특히 동축 반전 로터 헬리콥터에서 유성기어세트를 이용하여 복수의 프로펠러를 감속 회전시키는 동시에 상호 역회전시킬 수 있도록 하는 헬리콥터의 동력 전달 장치에 관한 것이다.

일반적으로 동축 반전 로터 헬리콥터는 꼬리 날개가 없고 두 개의 주 날개 즉, 프로펠러가 동일 축상에 상하로 배치되어 상호 역회전함으로써 양력과 추력을 발생시키도록 이루어진 헬리콥터이다.

이와 같은 동축 반전 로터 헬리콥터는 동축 상에 두 개 이상의 프로펠러가 장착되어 엔진 출력의 대부분을 이용할 수 있으므로 큰 부양력을 얻을 수 있고, 이에 따라 주로 무거운 화물을 수송하는 대형 수송 헬리콥터 등이 많이 적용되고 있다.

종래 동축 반전 로터 헬리콥터는 엔진의 동력을 동축 상에 구비된 두 개의 프로펠러에 전달하기 전에 회전력을 감속시키는 감속기가 설치되고, 또한 두 개의 프로펠러를 서로 역회전시키기 위한 역회전 장치가 추가로 구성되어 별도의 축을 통해 두 개의 임펠러에 연결되는 구성으로 이루어져 있다.

그러나, 이와 같은 종래 동축 반전 로터 헬리콥터는 통상 양쪽 풀리의 회전수비를 이용하여 감속하도록 구성되어 있기 충분한 감속 기능을 유지하기 위해서는 텐션 풀리가 필요하게 됨은 물론 전체적인 감속기의 크기가 커지고, 구조가 복잡하게 된다. 또한 역회전을 위한 장치를 추가로 설치하게 되면 감속 및 역회전 구조가 더욱 복잡해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 간단한 구조의 감속기어세트와 유성기어세트를 이용하여 동축 프로펠러를 감속 역회전시킬 수 있도록 구성함으로써 전체적인 구조를 간단히 함과 아울러 동력 전달 구조의 신뢰성을 높일 수 있는 헬리콥터의 동력 전달 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 헬리콥터의 동력 전달 장치는, 구동수단에 의해 회전되는 구동축과, 상기 구동축에 장착되어 회전되는 하부 프로펠러와, 상기 구동축과 상기 하부 프로펠러 사이에 구비되어 회전 속도를 감속하여 하부 프로펠러에 전달하는 하부 감속 유성기어세트와, 상기 하부 프로펠러의 상부에서 상기 구동축에 장착되어 회전되는 상부 프로펠러와, 상기 구동축과 상기 상부 프로펠러 사이에 구비되어 회전 속도를 감속하여 전달하는 상부 감속 유성기어세트와, 상기 구동축 둘레에 설치되어 하부 및 상부 유성기어세트의 일부 요소를 고정하는 샤프트 하우징으로 구성되고; 상기 하부 감속 유성기어세트와 상부 감속 유성기어세트는 상기 하부 및 상부 프로펠러를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 동력 전달 장치를 갖는 동축 반전 로터식 헬리콥터가 도시된 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 헬리콥터의 동력 전달 장치가 도시된 종단면도이다.

본 발명에 따른 동력 전달 장치가 장착된 동축 반전 로터식 헬리콥터는, 도 1에 도시된 바와 같이, 동체(1)에 구동수단으로 엔진(2)이 구비되고, 상기 동체(1)의 상부로는 구동축(10)이 수직 방향으로 길게 배치된다.

여기서 상기 구동축(10)은 샤프트 하우징(15)의 내부에 회전 가능하게 장착된다.

상기 엔진(2)과 구동축(10) 사이에는 도 2에 도시된 바와 같이 원심 클러치(4), 상기 구동축(10)에 전달되는 회전 속도를 1차 감속하는 감속기어세트(6) 등이 구비되어 회전력을 전달하게 되고, 상기 구동축(10)에는 유니버셜 조인트(8)로 이루어진 굴절부를 갖는 동시에 상부 프로펠러(30)와 하부 프로펠러(20)가 장착되어 있다.

특히 상기 구동축(10)과 상기 하부 프로펠러(20) 사이와, 상기 구동축(10)과 상기 상부 프로펠러(30) 사이에는 회전 속도를 감속하여 하부 및 상부 프로펠러(20)(30)에 전달하는 하부 및 상부 감속 유성기어세트(21)(31)가 각각 구비된다.

이와 같은 상기 하부 감속 유성기어세트(21)와 상부 감속 유성기어세트(31)는 상기 하부 및 상부 프로펠러(20)(30)를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 동력 전달 장치의 주요 부분을 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에서 감속기어세트 및 유니버셜 조인트 부분이 도시된 종단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 감속 기어 박스(5) 내에는 원심 클러치(4)와 감속기어세트(6)가 구비되고, 상기 원심 클러치(4)는 엔진 측과 커플링(3)을 통해 연결되어 회전 동력을 전달받도록 구성된다. 그리고 상기 감속기어세트(6)는 상기 원심 클러치(4)와 감속 출력축(6c)에 각각 장착되어 일정한 감속비를 형성하는 감속 구동기어(6a)와 감속 종동기어(6b)가 구비된다.

참조 번호 7은 외부로 엔진의 회전 동력을 인출하는 동력인출 샤프트를 나타낸다.

상기 감속기어세트(6)의 감속 출력축(6c)과 구동축(10) 사이에는 유니버셜 조인트(8)가 구비되는 바, 상기 유니버셜 조인트의(8) 양측에는 조인트 연결 부분의 움직임을 일정 범위에서 제한하는 링크 기구(9)가 구비된다.

도 4는 본 발명에서 하부 프로펠러 장치가 도시된 평면도이고, 도 5는 본 발명에서 하부 프로펠러 장치가 도시된 종단면도이다.

먼저, 상기 하부 프로펠러(20)는 2개 또는 4개의 날개로 이루어지는 것이 일반적이다.

상기 하부 감속 유성기어세트(21)는 상기 구동축(10)의 회전 속도를 역전 감속시켜 상기 하부 프로펠러(20)에 전달할 수 있도록 선기어(22)는 구동축(10)에 연결되고, 링기어(25)는 상기 하부 프로펠러(20)에 연결되어 회전되며, 복수의 유성 기어(23)가 연결된 캐리어(24)는 샤프트 하우징(15)에 고정된 구조로 이루어진다.

이와 같은 상기 하부감속 유성기어세트(21)는 상기 캐리어(24)가 샤프트 하우징(15)과 링크 기구(9)에 상측과 하측 부분이 고정됨에 따라 구동축(10)에서 하부 프로펠러(20)로 전달되는 회전력은 감속되는 동시에 역회전되어 전달된다.

참조 번호 26은 상기 링기어(25) 및 하부 프로펠러(20)를 지지하기 위한 하부 하우징이다.

도 6은 본 발명에서 상부 프로펠러 장치가 도시된 평면도이고, 도 7은 본 발명에서 상부 프로펠러 장치가 도시된 종단면도이다.

상기 상부 프로펠러(30)도 2개 또는 4개의 날개로 이루어지는 것이 일반적이다.

상기 상부 감속 유성기어세트(31)는 상기 구동축(10)의 회전 속도를 감속시킬 수 있도록 선기어(32)는 구동축(10)에 연결되고, 링기어(35)는 상기 샤프트 하우징(15)에 고정되며, 유성 기어(33)들을 연결하는 캐리어(34)는 상기 상부 프로펠러(30)에 연결되어 회전력을 전달하는 구조로 이루어진다.

이와 같은 상기 상부 감속 유성기어세트(31)는 상기 링기어(35)가 샤프트 하우징(15)에 고정된 상태에서 캐리어(34)를 통해 상부 프로펠러(30)에 회전력을 전달하게 되므로 회전력은 감속되지만 회전 방향으로 역전되지 않고 동일한 방향으로 전달된다.

참조 번호 36은 상기 링기어(35)의 상부에 고정되어 상기 캐리어(34)를 회전 가능하게 보호하는 상부 하우징이고, 34a는 캐리어(34)에서 상부 프로펠러(30)가 장착되는 프로펠러 장착부이고, 30a는 상기 프로펠러 장착부(34a)에 결합되어 상부 프로펠러(30)가 연결되는 프로펠러 허브이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 헬리콥터의 동력 전달 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진에서 발생된 동력은 원심 클러치(4), 감속 기어세트(6)를 거치면서 일정 정도 감속된 다음, 유니버셜 조인트(8), 구동축(10)으로 전달되고, 상기 구동축(10)에서 하부 및 상부 감속 유성기어세트(21)(31)를 통해 감속되어 하부 및 상부 프로펠러(20)(30)에 회전력이 각각 전달된다.

여기서, 상기 하부 감속 유성기어세트(21)는 구동축(10)의 회전력을 역전시켜 하부 프로펠러(20)에 전달하게 되므로 상기 하부 프로펠러(20)와 상부 프로펠러(30)는 서로반대 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 프로펠러 회전에 따른 토크를 상쇄시키면서 양력과 추력을 발생시키게 된다.

상기 하부 및 상부 감속 유성기어세트(21)(31)의 작용을 구체적으로 설명하면, 상기 하부 감속 유성기어세트(21)에는 도 4와 도 5를 참고하면, 상기 구동축(10)에 직결되는 선기어(22)를 통해 회전력이 입력되고, 캐리어(24)가 고정된 상태이므로 유성 기어(23)는 움직이지 않고 그 자리에서 선기어(22)와 반대 방향으로 회전하게 되며, 하부 프로펠러(20)가 연결된 링기어(25)가 상기 유성 기어(23)의 회전력에 의해 유성 기어(23)의 회전 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 선기어(22)와 링기어(25)의 기어비에 따라 회전력이 역전 감속되어 하부 프로펠러(20)에 전달된다.

그리고 상기 상부 감속 유성기어세트(31)는 도 6과 도 7을 참고하면, 선기어(32)를 통해 입력된 회전력은 유성 기어(33)에 전달되는데, 이때 링기어(35)가 고정된 상태에 있으므로 유성 기어(33) 및 캐리어(34)가 선기어(32)의 회전 방향으로 이동하면서 회전하게 된다. 따라서, 상기 선기어(32)와 링기어(35)의 기어비에 따라 회전력이 감속되어 캐리어(34)를 통해 상부 프로펠러(30)에 전달된다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 동력 전달 장치의 전체 동력 전달 과정에서 감속비를 살펴보면, 상기 감속 기어세트(6)를 통해 약 2.5 : 1 정도의 감속비를 얻고, 상기 하부 및 상부 감속 유성기어세트(21)(31)를 통해 약 3 : 1 정도의 감속비를 얻게 되면, 일반적인 동축 반전 로터 헬리콥터의 감속비인 약 8 : 1 정도의 감속 동력을 만들어낼 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 헬리콥터의 동력 전달 장치는 동축 상에 상하로 배치된 프로펠러를 유성기어세트를 이용하여 상호 반대 방향으로 회전시킴과 아울러 회전 속도를 감속시키도록 구성되기 때문에 헬리콥터 전체적인 동력 전달 구조가 간단해짐과 아울러 동력 전달 구조의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 동력 전달 장치를 갖는 헬리콥터가 도시된 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 헬리콥터의 동력 전달 장치가 도시된 종단면도,

도 3은 본 발명에서 감속기어세트 및 유니버셜 조인트 부분이 도시된 종단면도,

도 4는 본 발명에서 하부 프로펠러 장치가 도시된 평면도,

도 5는 본 발명에서 하부 프로펠러 장치가 도시된 종단면도,

도 6은 본 발명에서 상부 프로펠러 장치가 도시된 평면도,

도 7은 본 발명에서 상부 프로펠러 장치가 도시된 종단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 동체 2 : 엔진

4 : 원심 클러치 5 : 감속 기어박스

6 : 감속기어세트 7 : 동력인출 샤프트

8 : 유니버셜 조인트 9 : 링크 기구

10 : 구동축 15 : 샤프트 하우징

20 : 하부 프로펠러 21 : 하부 감속 유성기어세트

22 : 선기어 23 : 유성기어

24 : 캐리어 25 : 링기어

26 : 하부 하우징 30 : 상부 프로펠러

31 : 상부 감속 유성기어세트 32 : 선기어

33 : 유성기어 34 : 캐리어

35 : 링기어 36 : 상부 하우징

Claims (5)

1. 구동수단에 의해 회전되는 구동축과, 상기 구동축에 장착되어 회전되는 하부 프로펠러와, 상기 구동축과 상기 하부 프로펠러 사이에 구비되어 회전 속도를 감속하여 하부 프로펠러에 전달하는 하부 감속 유성기어세트와, 상기 하부 프로펠러의 상부에서 상기 구동축에 장착되어 회전되는 상부 프로펠러와, 상기 구동축과 상기 상부 프로펠러 사이에 구비되어 회전 속도를 감속하여 전달하는 상부 감속 유성기어세트와, 상기 구동축 둘레에 설치되어 하부 및 상부 유성기어세트의 일부 요소를 고정하는 샤프트 하우징으로 구성되고;

   상기 하부 감속 유성기어세트와 상부 감속 유성기어세트는 상기 하부 및 상부 프로펠러를 서로 반대방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 헬리콥터의 동력 전달 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부 감속 유성기어세트는 상기 구동축의 회전 속도를 역전 감속시킬 수 있도록 선기어는 구동축에 연결되고, 링기어는 상기 하부 프로펠러에 연결되어 회전되며, 캐리어는 상기 샤프트 하우징에 고정된 것을 특징으로 하는 헬리콥터의 동력 전달 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 감속 유성기어세트는 상기 구동축의 회전 속도를 감속시킬 수 있도록 선기어는 구동축에 연결되고, 링기어는 상기 샤프트 하우징에 고정되며, 캐리어가 상기 상부 프로펠러에 연결되어 회전되는 것을 특징으로 하는 헬리콥터의 동력 전달 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동수단과 상기 구동축 사이에는 상기 구동축에 전달되는 회전 속도를 1차 감속하는 감속기어세트가 구비된 것을 특징으로 하는 헬리콥터의 동력 전달 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 감속기와 구동축 사이에는 유니버셜 조인트기구가 구비된 것을 특징으로 하는 헬리콥터의 동력 전달 장치.