KR20140001758A - 특히 회전익항공기 로터를 구동하기 위한 초임계 전동 샤프트의 단대단 결합을 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전익 항공기 로터(1)를 구동하기 위해, 링크 샤프트(4)와 초임계 전동 샤프트(5) 사이에 단대단 결합을 제공하는 결합 장치(9, 10)를 제공한다. 이러한 전동 샤프트(5)가 각 편향(B) 운동이 가능하기 때문에, 구 모양의 베어링 표면 마찰 부재(12, 13)가 캐리어 구조물(8) 상에 전동 샤프트(5)를 장착하기 위해 베어링(7)들에 통합된다. 마찰 부재(12, 13)들은 각각의 마찰면들을 통해 건조 마찰로 서로를 누르게 된다. 제 1 마찰 부재(12)는 캐리어 구조물(8)에 고정되고, 제 2 마찰 부재(13)는 전동 샤프트(5)에 의해 운반된 구르는 부재들(15)을 수용하기 위한 케이지(14)에 고정된다. 이러한 케이지 자체는 각 편향(B) 운동시 함께 움직이도록 전동 샤프트(5) 상에 맞물려 있다.

Description

특히 회전익항공기 로터를 구동하기 위한 초임계 전동 샤프트의 단대단 결합을 위한 장치{A device for end-to-end coupling of a supercritical transmission shaft, in particular for driving a rotorcraft rotor}

본 출원은 전문이 본 명세서에 참조로 통합되고, 2012년 6월 28일 출원된 FR1201830호의 이익을 주장한다.

본 발명은 2개의 회전 샤프트들 사이를 단대단 결합하기 위한 장치들의 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 회전 구동되는 초임계 샤프트에서 불균형을 감소시키기 위한 장치들이 제공된 결합 장치들에 관한 것이다.

본 발명은 특히, 구동원으로부터 상당한 거리만큼 떨어져 있는 회전익항공기 로터, 더 구체적으로는 회전익항공기의 테일 로터를 구동하기 위한 적어도 2개의 회전 샤프트들 사이의 단대단 결합 상황에서 그러한 결합 장치를 제공한다.

회전익항공기 분야에서는, 적어도 하나의 동력원이 회전익항공기의 적어도 하나의 로터에 관한 회전 구동을 제공하는 역할을 한다. 회전익항공기는 비행시 그것에 적어도 양력, 또한 일반적으로 추진력, 및 실제로 안내(guidance)를 제공하는 실질적으로 수직인 축을 지닌 메인(main) 로터를 가진다. 회전익항공기는 종종 실질적으로 수평인 축을 지닌 적어도 하나의 보조 로터를 가지고, 이러한 보조 로터는 보통 테일 로터이거나 가끔은 긴 범위를 가지는 빠른 회전익항공기용 추진 프로펠러이다.

회전익항공기는 종종 그것의 동력 장치와 맞물린 메인 기어박스를 구비한다. 회전익항공기의 다양한 로터들은 전동 샤프트들을 통해 메인 기어박스로부터 회전 구동된다. 테일 로터와 같은 메인 기어박스로부터 상당한 거리에 있는 로터를 회전시키기 위해서는, 전동 샤프트들이 축 방향으로 매우 긴 것은 흔한 일이다.

이는 그러한 긴 전동 샤프트에 의해 동력 장치로부터 그러한 먼 로터들을 회전 구동시키는 일반적인 문제점을 초래한다. 예를 들면, 테일 로터의 경우, 전동 샤프트는 메인 기어박스로부터 테일 로터를 구동시키기 위해, 회전익항공기의 테일 붐을 따라 연장한다. 전동 샤프트가 연장하는 길이는 잠재적으로는 수 미터 정도의 크기를 가진다.

전동 샤프트는 일반적으로 회전익항공기의 캐리어 구조물 상에 장착되고, 그것의 각각의 단부들에서 링크 샤프트들에 결합된다. 전동 샤프트의 회전 구동을 위해서, 인렛(inlet) 링크 샤프트가 구동원과 맞물린다. 전동 샤프트에 의해 구동된 아웃렛(outlet) 링크 샤프트는, 특히 2차 기어박스를 통해 원격 로터를 회전 구동시키기 위해 그러한 원격 로터와 맞물린다.

그렇지만, 전동 샤프트의 환경은 회전익항공기의 구조물이 비행시 겪게 되는 공기역학상 스트레스들의 영향 하의 진동을 겪게 된다. 그러한 비행 상황들은 회전익항공기의 캐리어 구조물, 특히 구동되어야 할 원격 로터가 테일 로터인 상황에서의 회전익항공기 테일에서 전동 샤프트의 전체 길이를 따라 전동 샤프트를 지지하는 것을 어렵게 한다. 또한, 전동 샤프트의 무게는 그것의 전체 길이에 걸쳐 균일하지 않아, 특히 국부적인 불균형을 초래한다. 게다가, 회전의 임계 속도에서는, 전동 샤프트가 잠재적으로 적절한 공진 주파수에서 공진 상태로 들어갈 수 있어, 전동 샤프트의 구조상 진동들을 초래한다.

이러한 상황에서는, 전동 샤프트를 따라 균형 링(balancing ring)들을 분포시키고 또한 베어링들 및/또는 진동 감쇄를 위한 탄력 있게 변형 가능한 부재들을 지원하는 것이 일반적이다.

전동 샤프트를 그것의 전체 길이에 걸쳐 균형있게 회전시키는 것과 전동 샤프트가 겪게 되는 다양한 종류의 진동으로부터 가능한 양호하게 보호하는 것이 요망된다. 그렇지만, 그러한 해결책은 회전익항공기 상에 전동 샤프트를 장착하기 위해 많은 개수의 부품들을 사용하는 것을 수반한다. 이는 회전익항공기에 관한 상당한 제작 및 유지 비용을 초래하고, 그러한 비용들을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 그러한 많은 개수의 부품은 회전익항공기의 무게를 증가시키고, 이는 항상 항공 분야에서는 회피되어야 하는 것이다.

유리한 해결책은 전동 샤프트를 형성하기 위해 초임계 유연성 있는 샤프트를 사용하는 것에 있다. 초임계 전동 샤프트를 사용하는 것은 특히 전동 샤프트의 길이를 따라 일반적으로 분포되어 있는 감쇄기 부재들과 다양한 베어링들을 통해, 회전익항공기의 구조물에 전동 샤프트를 장착시키는 것을 회피시키는 것을 가능하게 한다.

그렇지만, 초임계 전동 샤프트를 사용하는 것은, 일반적으로 쉬고 있을 때 연장하는 축 상에 정렬 상태로 있는 노드들 사이에서의 변형을 수용하는 것, 더 구체적으로는 링크 샤프트들과 맞물리는 단부들 사이의 각 편향에 있어서의 변형을 수용하는 것을 수반한다.

그래서 초임계 전동 샤프트와 링크 샤프트들 사이의 단대단 결합을 달성하는 데 있어 어려움이 생긴다. 그러한 결합은 전동 샤프트의 잘 균형 잡힌 회전을 확보할 필요가 있다. 전동 샤프트와 링크 샤프트들 사이의 토크의 최적화된 전달이 조장될 필요가 있다. 또한 링크 샤프트의 축들에 대한 초임계 전동 샤프트의 각 편향뿐만 아니라, 잠재적인 각도 어긋남, 방사상 어긋남, 및/또는 샤프트들 사이의 축 방향 오프셋(offset)이 고려되어야 한다.

양호한 토크 전달을 확보하기 위해서, 전동 샤프트와 링크 샤프트들 사이의 토크를 전달하기 위한 수단은 일반적으로 튼튼하다. 그러한 튼튼한 토크 전달 수단은 보통 세로 홈이 새겨지거나 톱니 모양으로 된 부재들 또는 튼튼한 방사상 맞물림을 위한 다른 유사한 수단을 사용하는 타입의 것들이다.

초임계 전동 샤프트의 상황에서는, 초임계 접합(junction) 샤프트와 링크 샤프트들 사이에 유연성 있는 접합 수단이 제공된다. 그러한 유연성 있는 접합은 단부들 사이의 초임계 전동 샤프트 변형에도 불구하고, 일반적으로 사용되는 튼튼한 토크 전달 수단의 동작시 잡히거나 심지어 끼이는 것을 회피할 수 있게 한다. 예를 들면, 전동 샤프트와 링크 샤프트 사이에는 유연성 있는 단대단 결합 부재가 개재된다. 그러한 유연성 있는 부재는 링크 샤프트들에 대한 전동 샤프트의 각 편향 운동을 수용한다. 예로서, 그러한 유연성 있는 결합 부재는 병치된 스트립들로 이루어진 플레이트로서 배치되고, 상기 플레이트는 전동 샤프트 및 링크 샤프트와 각각 방사상으로 마주보게 맞물리도록 배치된다.

본 발명은 더 구체적으로는 링크 샤프트들이 연장하는 축들에 대한 전동 샤프트의 각 편향들의 관리를 고려한다. 전동 샤프트와 링크 샤프트들 사이의 유연성 있는 연결은 그러한 각 편향을 가능하게 하지만, 그러한 각 편향은 감쇄되는 것이 바람직하다. 초임계 전동 샤프트는 보통 그것의 단부에서 캐리어 구조물에 의해 운반된 각각의 구르는 베어링들에 의해 지지되고, 초임계 전동 샤프트의 각 편향 운동을 수용하고 감쇄시키기 위한 수단은 캐리어 구조물과 전동 샤프트 사이에 개재된다.

일반적으로, 초임계 전동 샤프트들의 분야에서 사용된 해결책들은 전동 샤프트의 휨 편향을 감쇄시키기 위한 수단을 사용한다. 예로서, 그러한 감쇄 수단은 전동 샤프트를 따라 분포하고, 링크 샤프트들의 회전축들에 대해 전동 샤프트의 휨 편향을 감쇄시킬 수 있는 힌지된(hinged) 구조물들을 사용한다. 비록 그러한 힌지된 구조물들이 비싸지 않고 무게가 가볍다는 장점을 나타내지만, 급격한 노화를 겪게 되고 전동 샤프트를 따라 여러개를 설치해야할 필요가 있어 회전익항공기에 원치 않은 무게 증가를 초래한다는 결점들을 나타낸다.

따라서, 회전익항공기를 무겁게 만드는 것을 회피하면서, 오래 지속되는 신뢰성과 초임계 전동 샤프트의 변형의 정확한 감쇄를 제공하는 경향이 있는 상기 감쇄기 수단을 설치 및 작동시키기 위한 장치를 제공하는 것이 필수적이다.

더 구체적으로는, 초임계 전동 샤프트를 장착하고 그러한 초임계 전동 샤프트의 변형, 특히 각 편향시의 변형을 감쇄시키기 위한 장치들은 전동 샤프트와 링크 샤스프트들 사이의 단대단 결합 장치의 전반적인 구조물을 더 복잡하고 과도하게 무겁게 만드는 경향이 있다는 점이 고려되어야 한다. 그러한 복잡하고 무거운 구조물은 특히, 항공 분야에서 회피되어야 하는 것으로, 유지하기가 간단하지 않다.

또한 구조물을 너무 복잡하게 하지 않으면서 초임계 전동 샤프트의 각 편향을 장착 및 감쇄시키기 위한 준비는 결합 장치의 구조적 부재들의 수명을 단축시키기 않도록 주의를 기울이는 것이 필수적이다. 초임계 전동 샤프트의 각 편향을 장착 및 감쇄시키는 설비는 그 구조물 또는 전동 샤프트의 각 편향을 감쇄시키거나 실제로 캐리어 구조물에 대한 전동 샤프트의 균형잡힌 회전을 안내하고 얻기 위해, 전동 샤프트를 링크 샤프트들과 함께 결합시키기 위해 사용된 부재들의 특정 동작에 어떠한 영향도 미쳐서는 안 된다.

본 발명의 기술적 환경에 가까운 기술적 환경에 대한 추가 지식에 관해서는, 다음 특허 문헌들, 즉 US3425239(Boeing사); FR2962176(Turbomeca); EP0722544(Minnesota Mining & Mfg); 및 EP2367268(Bell Helicoptor Textron사)에 대한 참조가 이루어질 수 있다.

본 발명의 목적은 초임계 전동 샤프트와 링크 샤르트들 사이의 유연성 있는 단대단 결합을 위한 장치를 제공하는 것으로, 이 경우 링크 샤프트들 사이에는 전동 샤프트가 개재된다. 본 발명의 그러한 결합 장치는 특히 전동 샤프트와 링크 샤프트들 사이의 각 편향시 결합을 제공하기 위한 수단과, 회전하는 동안 전동 샤프트의 변형 및 특히 각 편향시의 변형을 감쇄하기 위한 수단을 포함한다.

본 발명은 더 구체적으로는 전술한 제약과 극복할 필요가 있는 어려움들의 상황, 특히 구동원으로부터 멀리 떨어진 회전익항공기 로터, 그리고 더 구체적으로는 테일 로터 또는 추진 프로펠러를 구동하는 상황에서, 상기 샤프트들 사이의 각 편향 감쇄를 제공하는 결합 장치를 제공하려고 한다.

본 발명의 결합 장치는 초임계 전동 샤프트와, 상기 전동 샤프트가 개재되는 링크 샤프트들 사이의 단대단 결합을 위한 장치이다.

본 발명의 결합 장치는 특히 회전익항공기에 맞추어지도록 구성된다. 이러한 상황에서는, 전동 샤프트의 단부들이 회전익항공기의 구동원과 맞물린 인렛 링크 샤프트 및 회전익항공기의 로터와 맞물린 아웃렛 링크 샤프트에 각각 연결된다. 예로서, 상기 로터는 동등하게 테일 로터이거나 추진 프로펠러일 수 있다.

본 발명의 결합 장치는 링크 샤프트의 회전축들에 대한 전동 샤프트에 관한 운동 중심들에 대해 각 편향 운동하는 자유를 제공하는, 링크 샤프트들 중 하나 및 나머지 하나와 전동 샤프트의 단부들 사이를 각각 유연하게 단대단 결합을 하기 위한 결합 수단을 포함한다.

본 발명의 결합 장치는 또한 링크 샤프트들의 축들에 대한 전동 샤프트의 각 편향 운동을 감쇄하기 위한 감쇄기 수단을 더 포함한다.

본 발명의 결합 장치는 또한 적어도 하나의 구르는 부재(15)를 수용하는 케이지(cage)를 포함하는 베어링을 가진다. 특히 상기 베어링은 캐리어 구조물 상에서 전동 샤프트의 단부들 중 하나를 장착하기 위한 베어링을 형성한다. 상기 적어도 하나의 구르는 부재는 전동 샤프트와 캐리어 구조물 사이에 개재된다.

본 발명에 따르면, 그러한 결합 장치는 주로 그 감쇄기 수단이 상기 베어링에 통합되고, 특히 건조 마찰에서 동작하는 각각의 마찰면들을 통해 하나를 나머지 하나 쪽으로 누르도록 배치되는 구 모양의 베어링 면들을 가지는 적어도 한 쌍의 마찰 부재를 포함한다는 점에서 주로 인식 가능하다. 제 1 마찰 부재는 캐리어 구조물과 고정되게 맞물리며, 제 2 마찰 부재는 상기 케이지와 고정되게 맞물린다. 상기 케이지 자체는 그것의 각 편향 운동시 전동 샤프트와 함께 움직이도록 전동 샤프트 상에 맞물려 있다.

회전 구동되는 동안 전동 샤프트의 각 편향 운동은 서로 기대는 마찰 부재들 사이의 마찰에 의해 감쇄된다. 마찰 부재들 사이의 기대는 맞물림은 서로 직접 기대는 마찰 부재들의 마찰면들의 결과이거나, 아래에 설명된 바와 같이 마찰 부재들의 마찰면들 사이에 개재된 마찰 물질을 통한 간접적인 기댐의 결과일 수 있다.

댐퍼 수단은 특히 전동 샤프트의 각 단부들을 지지하는 베어링들 각각에 통합된다. 그러한 단부 베어링들은 링크 샤프트들의 전동 샤프트의 단대단 결합을 위해 유리하게 사용된다. 그러한 마찰 부재들은 구조상 간단하고, 튼튼하며, 무게가 가벼울 수 있으며, 그것들을 베어링들에 통합하는 것은 베어링의 구조물에 관해 과도한 복잡성이나 상당한 여분의 무게를 초래하지 않는다.

서로 기대고 있는 마찰 부재들에 의해 얻어진 마찰 감쇄는, 직접적으로 또는 간접적으로 임의의 결과 또는 탄성 변형 수단을 사용하여 유도되는 급격한 노화가 없는데, 이는 그러한 임의의 결과들과 그러한 급격한 노화를 완화시키기 위해, 감쇄 장치의 구조물이 더 복잡하게 만들어지지 않는 한 그러하다.

전동 샤프트의 각 편향 운동을 동반하기 위해 각 편향 운동을 하는 케이지의 능력은, 구르는 부재들의 동작에 영향을 미치고 캐리어 구조물 상의 전동 샤프트의 회전 안내에 해를 끼칠 수 있는 임의의 스트레스들로부터 내부에 수용된 구르는 부재(들)를 보호한다.

서로에 대해 움직이는 마찰 부재들의 능력은, 구르는 부재들을 수용하는 케이싱과 캐리어 구조물 사이의 상대적인 각 편향 운동들로 국한된다. 마찰에 의해 얻어진 감쇄의 실효성이 보강되고, 베어링들 상에 전동 샤프트를 회전 가능하게 장착하기 위한 수단은 보존된다. 마찰 부재들이 겪게 되는 스트레스들은 전동 샤프트의 각 편향을 감쇄시키는 그것들 전용 기능에 국한된다.

감쇄기 장치의 구조적 단순함은, 링크 샤프트들과 전동 샤프트 사이 및 마찰 부재들 사이의 상대적인 움직임에 관한 공통 중심을 규정함으로써, 상기 베어링에 그러한 감쇄기 수단과 결합 수단을 통합하는 것을 쉽게 하고, 이 경우 이는 본 발명이 만드는 유리한 상황에 가능한 계속 적용함으로써, 결합 수단과 감쇄기 수단을 각각 형성하는 구조상 부재들이 구조적으로 분리된다.

더 구체적으로, 그리고 감쇄기 장치의 주어진 베어링에 관한 유리한 일 실시예에서, 상기 구 모양의 마찰면들을 규정하는 기하학적 중심은 상기 운동 중심과 일치한다.

그러한 설비는 특히 캐리어 구조물 상의 전동 샤프트의 각 단부를 장착하기 위해 사용된 각 베어링을 위해 배치된다. 전동 샤프트의 각 편향 운동의 상기 중심과, 마찰면들이 규정되는 상기 기하학적 중심 사이에는 밀접한 기하학적 관계가 성립되는데, 이 경우 그러한 마찰면들은 전동 샤프트의 각 편향들을 직접 감쇄시키도록 작용하고, 이는 단대단 결합 수단과 감쇄기 수단 사이의 구조적 분리의 유리한 상황에서 마찬가지로 적용된다.

더 구체적으로, 부재들의 각 세트들을 포함하는 결합 수단과 감쇄기 수단은 유리하게 분리된다. 상기 세트들을 개별적으로 구성하는 부재들은 바람직하게는 각 세트에서 별개인 부재들이다. 결합 수단과 감쇄기 수단 사이의 그러한 구조적 분리는, 캐리어 구조물 상에 전동 샤프트의 단부들을 장착하기 위해 베어링(들)의 구조물(들)을 단순화하고 가볍게 하는 역할을 한다. 그러한 설비는 특히 다른 구조물이 겪는 스트레스들로부터 이들 구조물들 중 어느 하나를 보존하는 역할을 한다.

바람직하게, 케이지는 적어도 하나의 상기 구르는 부재를 포함하는 접합 수단을 통해, 전동 샤프트로 각 편향 운동하도록 고정된다.

구르는 부재는 전동 샤프트와 케이지 모두를 가지고 각 편향 운동하도록 장착된다. 그러한 구르는 베어링을 위한 장착은 특히, 보통 내부에서 발견될 링(ring)들에 의해 달성되고, 그러한 링들은 그들 사이에 볼(ball)들이나 유사한 구르는 요소들과 같은 구르는 요소들을 수용한다.

더 구체적으로, 고르는 부재의 상기 외부 링은 케이지에 고정되고, 그러한 구르는 부재의 상기 내부 링은 전동 샤프트에 고정된다. 상기 링들 사이에 개재된 구르는 요소들은 전동 샤프트의 각 편향에 의해 유도된 임의의 스트레스로부터 보호되어, 그것들의 동작이나 그것들의 수명에 영향을 미치는 것을 회피한다. 이러한 구르는 부재들은, 케이지와 전동 샤프트가 케이지와 전동 샤프트 사이의 자유로운 회전을 보장하기 위해 허용된 구르기(rolling)에 관해 구르는 부재의 동작에 영향을 미치지 않고 함께 각 편향 운동하는 것을 보장하기 위해 유리하게 사용된다.

바람직한 일 실시예에서, 상기 마찰 부재들은 서로에 맞대어 누르는 클램핑 수단을 구비한다. 그러한 클램핑 수단은 잠재적으로 그 구조가 간단하고, 유리하게는 조정 가능한 클램핑 힘을 제공하는 종래의 유형의 것으로, 서로 맞대어 누르는 마찰 부재들의 클램핑이 조정 가능하게 한다.

예로서, 그러한 클램핑 수단은 그것들의 마찰면들이 서로 누르도록 볼트, 클램프, 또는 마찰 부재들 모두에 대해 미는 것을 적용하기 위한 유사한 기술들을 사용하는 타입의 것일 수 있다. 그러한 클램핑 수단은 서로 맞대어 직접적으로 또는 그들 사이에 개재된 마찰 물질을 통해 간접적으로, 서로를 향해 마찰면들을 몰아대는 미는 힘들을 정확히 조정하는 것을 용이하게 한다.

잠재적으로, 클램핑 수단은 서로를 향해 마찰 부재들을 압착하기 위한 탄력 있게 변형 가능한 수단을 포함한다. 그러한 클램핑 수단은 기설정된 스트레스 임계치로 영구적인 스트레스 하에 상기 탄력 있게 변형 가능한 수단을 둔다. 클램핑 수단과 연관된 그러한 탄력 있게 변형 가능한 수단은 상기 기설정된 스트레스 임계치와 같아지도록, 그러한 탄력 있게 변형 가능한 수단이 겪는 스트레스를 조정함으로써, 마찰면들이 서로에 대해 눌러지는 힘을 조정하는 것을 용이하게 한다.

상기 탄력 있게 변형 가능한 수단은, 마찰 부재들 사이에 개재되고, 클램핑 수단에 의한 스트레스 하에 놓이는 부재 그 이상일 수 없거나, 마찰 부재들 중 어느 하나를 구성하는, 쉘(shell)들과 같은 2개의 마찰 요소들 사이에 개재된 부재 그 이상일 수 없으며, 이 경우 나머지 마찰 부재는 그들 사이에 개재된다.

일 실시예에서, 케이지는 구르는 부재를 수용하기 위한 실린더를 포함한다. 상기 실린더는 결합 수단을 수용하는 챔버에 의해 축 방향으로 연장된다. 상기 챔버를 규정하는 벽은 각각 제 1 마찰 부재와 제 2 마찰 부재를 제공하는 2개의 벽 요소로 구성된다.

또 다른 실시예에서는, 케이지가 구 모양의 캡(cap)의 일 부분으로서 모양이 만들어진 칼라(collar)를 구비한다. 상기 칼라는 제 2 마찰 부재를 형성하고, 제 1 마찰 부재를 함께 형성하는 베어링의 2개의 쉘들 사이에서 클램핑된다.

칼라의 마주보는 면들은 함께 제 2 마찰 부재의 마찰면을 구성한다. 쉘들의 마주보는 면들은 함께 칼라의 마주보는 면들에 기대어 각각 누르도록 배치되는 제 1 마찰 부재의 마찰면을 제공하는 역할을 한다. 그러한 구조물의 단순성은 상기 탄력 있게 변형 가능한 수단을 유리하게 구비하는 클램핑 수단의 배치를 용이하게 한다.

예를 들면, 클램핑 수단은 축 방향으로 2개의 쉘들에 각각 기대어 반대 방향으로 지탱하고 있다. 탄력 있게 변형 가능한 수단은 쉘들 사이에 용이하게 개재되는 더 크거나 더 작은 두께를 지닌 유연성 있는 플레이트 그 이상일 필요는 없다. 또한, 예로서, 탄력 있게 변형 가능한 수단은 쉘들 중 하나와, 쉘들 모두에 기대어 축 방향의 맞물림으로 배치된 클램핑 수단 사이에 개재되는 탄력 있게 압착 가능한 부재에 의해 형성될 수 있다.

마찰면들은 그것들의 마찰 계수를 부여하기 위한 표면 처리를 포함할 수 있다. 예로서, 그러한 표면 처리는 마찰면에 관한 특정 거칠기(roughness) 정도를 얻도록 표면에 작업을 행함으로써 얻어진다. 그러한 표면 처리는 잠재적으로 마이크로인덴테이션(microindentation)들이나 스트라이프(stripe)들과 같은 부조로 되어 있는(in relief) 국소화된 부분들을 제공할 수 있고, 예를 들면 기계적, 열적 또는 화학적 방법에 의해 물질을 제거함으로써 수행될 수 있다. 또한 예로서, 상기 표면 처리는 물질을 추가함으로써, 특히 표면 코팅에 의해 수행될 수 있다.

특별한 일 실시예에서는, 마찰 물질이 서로에 기대어 누르는 마찰면들 사이에 개재된다. 그러한 마찰 물질은 마찰 부재들을 형성하기 위해 전체적으로 선택된 재료와는 무관하게, 전동 샤프트의 각 편향들에 맞서 마찰에 의한 감쇄를 증가시키기에 적합하다.

예로서, 상기 마찰 물질은 마찰면들 사이에 남겨진 빈틈에 수용되는 분말 형태일 수 있거나, 실제로는 마찰면들 상에 부조로 형성된 상기 부분들 내부에 수용될 수 있다. 또한, 예로서 상기 마찰 물질은 잠재적으로 결합 물질에 내장된다. 또한 예로서, 그러한 마찰 물질은 마찰면들 중 적어도 하나에 제공된 표면 코팅의 형태로 되어 있을 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 그리고 주어진 베어링에 관해, 결합 수단은 링크 샤프트와, 전동 샤프트의 대응하는 단부 사이에 개재된 유연성 있는 부재를 포함하는 타입의 것이다. 상기 유연성 있는 부재는 각각 전동 샤프트 및 링크 샤프트와 방사상으로 마주보게 맞물린다. 알려진 일 실시예에서는, 그러한 유연성 있는 부재가 병치된 스트립들로 구성된 플레이트로서 배치된다.

본 발명의 실시예들을 첨부 시트들의 도면들을 참조하여 설명한다.

도 1은 회전익 항공기의 로터를 구동하기 위한 종래 기술의 전동 장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 회전익 항공기의 로터를 구동하기 위한 전동 장치의 개략도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 각 실시예들에서의 링크 샤프트와 초임계 축의 단대단 결합을 위한 장치들의 도면들.

도 1과 도 2에서, 회전익 항공기 로터(1)는 제 1 구동원(2)으로부터 회전 구동된다. 상기 구동원(2)은 특히 회전익 항공기의 동력원에 의해 구동된 메인 기어박스(main gearbox)로 구성된다. 파워트레인(powertrain)(3)이 로터(1)와 구동원(2) 사이에 개재된다. 상기 파워트레인(3)은 링크 샤프트(4)들을 포함하고, 그러한 링크 샤프트(4)들 사이에는 초임계 전동 샤프트(5)가 개재되어 있다.

더 구체적으로, 인렛(inlet) 링크 샤프트(4)과 구동원(2)이 맞물리고, 아웃렛(outlet) 링크 샤프트(4)가 특히 보조 기어박스(6)를 통해 로터(1)와 맞물린다. 예로서, 로터(1)는 좀더 구체적으로는 회전익 항공기의 테일 붐(tail boom)의 끝에서 운반된 회전익 항공기의 테일 로터이고, 보조 기어박스(6)는 테일 기어박스이다.

전동 샤프트(5)는 그것의 단부가 링크 샤프트(4)와 단대단 결합을 하고 있다. 전동 샤프트는 베어링(7)들을 통해, 회전익 항공기의 캐리어 구조물(8) 상에서 그것의 단부 각각에 장착된다. 전동 샤프트(5)가 초임계의 유연성 있는 샤프트이기 때문에, 그것의 링크 샤프트(4)들로의 결합은 전동 샤프트가 그것의 단부들 사이에서 변형하는 방식이 고려되는 것을 요구한다. 더 구체적으로, 링크 샤프트(4)들의 회전축(A)에 대한 각 편향(B)에서 전동 샤프트(5)의 변형이 고려될 필요가 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명에 따르면, 전동 샤프트(5)는 베어링의 부분을 형성하는 단대단 결합 장치(9, 10)에 의해, 링크 샤프트(4)들 중 적어도 하나에 결합된다. 전동 샤프트(5)는 바람직하게는 그것의 각 단부에서 상기 결합 장치를 통해, 각각의 링크 샤프트(4)에 결합된다. 그렇지만, 본 발명의 상기 결합 장치(9, 10)가 전동 샤프트(5)의 단부들 중 어느 하나에 잠재적으로 제공될 수 있고, 이 경우 전동 샤프트(5)의 나머지 단부의 각 편향이 동일한 방식으로 연관된 베어링에 의해 수용되는 것을 요구하지 않으면서 행해진다는 점이 이해되어야 한다.

결합 장치(9, 10) 각각은 전동 샤프트(5)의 한쪽 단부와 그 단부와 연관된 링크 샤프트(4)와의 유연성 있는 단대단 결합 수단(9)과, 전동 샤프트(5)의 각 편향 움직임을 감쇄시키기 위한 감쇄기(damper) 수단(10)과 연관된다.

베어링(7)들 각각에 관해, 결합 수단(9)은 운동 중심(C1)에 대하여 상기 각 편향(B)으로 전동 샤프트(5)가 움직이는 것을 허용한다. 도 2는 링크 샤프트(4)들 상에서 각각 맞물린 전동 샤프트(5)의 단부들 사이의 전동 샤프트(5)의 아치형 변형 측면에서 결합 장치들에 의해 수용될 수 있는 편향의 양을 보여준다.

결합 수단(9)은 링크 샤프트(4)와 전동 샤프트(5) 사이에서 단대단으로 개재된 유연성 있는 부재를 사용하는 타입의 것이다. 도 4에 도시된 실시예에서, 그러한 유연성 있는 부재(11)는 병치된 스트립들로 이루어진 플레이트로서 배치된 타입인 것으로 유리하게 선택되고, 상기 플레이트(11)는 전동 샤프트(5) 및 링크 샤프트(4)와 각각 방사상으로 마주보게 맞물린다.

감쇄 수단(10)은 마찰 타입의 것이고, 각각 캐리어 구조물(8)과 전동 샤프트(5)의 한 단부 상에서 맞물리는 구 모양의 베어링 표면들을 가지는 2개의 마찰 부재(12, 13)를 포함한다. 제 1 마찰 부재(12)는 캐리어 구조물(8)과 고정되게 맞물리고, 그러한 캐리어 구조물(8) 위에서 정지된 상태로 유지된다. 제 2 마찰 부재(13)는 전동 샤프트(5)에 고정되고, 각 편향(B)에 있어서의 그것의 움직임으로 이동하도록 강제된다.

결합 장치들은 구조상 간단한 것이 장점이다. 베어링(7)들 각각에 관해, 상기 운동 중심(C1)은 마찰 부재들(12, 13)의 마찰면들을 한정하는 기하학적 중심(C2)과 일치한다. 게다가, 결합 수단(9)의 구조와 감쇄 수단(10)의 구조는 별개의 것이다. 결합 수단(9)과 감쇄 수단(10)의 각각의 구조물 사이의 베어링(7)들 각각에서의 선별은 유리하게 상기 구조물들에 관한 별개의 부재들을 이용하는 데 있다.

더 구체적으로, 베어링(7)들 각각에 있어서, 결합 수단(9)은 링크 샤프트(4)와 전동 샤프트(5)의 단부들에서 축 방향으로 개재된다. 전술한 바와 같이, 제 1 마찰 부재(12)는 캐리어 구조물(8) 상에 단단히 장착된다. 제 2 마찰 부재(13)는 케이지(14) 상에 배치되거나, 적어도 하나의 구르는 부재(15)를 수용하기 위한 유사한 부재 상에 배치된다. 구르는 부재(들)(15)는 전동 샤프트(5)와 제 2 마찰 부재(13) 사이에 개재된다.

케이지(14), 그리고 또한 제 2 마찰 부재(13)는 구르는 부재(15)들을 통해 전동 샤프트(5) 상에서 맞물린다. 구르는 부재(15)들은 케이지(14)과 전동 샤프트(5)를 함께 연결시키면서, 전동 샤프트(5)와 케이지(14) 사이의 상대적인 회전운동만을 허용하고, 케이지(14)와 전동 샤프트(5) 사이의 각 편향(B)과의 연결을 제공하기 위한 수단을 형성하기 위해 사용된다. 이들 배치는 감쇄 수단(10)의 구조를 단순화시킬 뿐만 아니라, 케이지(14)와 전동 샤프트(15) 사이의 과잉의 방사상 스트레스(stress)들로부터 구르는 부재(15)들을 보호하는 것을 가능하게 한다는 점이 주목되어야 한다.

예를 들면, 도 3에서는 주어진 베어링(7)에 관해, 제 1 마찰 부재(12)는 서로에 대해 고정되고 캐리어 구조물(8) 상에 장착되는 2개의 쉘(shell)(16, 17)에 의해 각각 구성된 마찰 요소들로 이루어진다. 그것들 사이에서, 쉘(16, 17)은 제 2 마찰 부재(13)를 수용하기 위한 하우징(18)을 형성한다. 제 2 마찰 부재(13)는 쉘들(16, 17) 사이에 개재되는데, 예를 들면 구 모양의 캡(cap)으로 배치되고 케이지(14)를 방사상으로 확장하는 칼라(collar)(19)에 의해 형성된다. 쉘(16, 17)은 특히 예를 들면 볼트, 클램프와 같은 클램핑 수단(20) 또는 다른 유사한 클램핑 수단에 의해 서로 고정된다.

클램핑 수단(20)은 제 1 마찰 부재(12)와 제 2 마찰 부재(13) 사이의 가해진 마찰력을 조정하는 역할을 한다. 쉘(16, 17)은 일반적으로 링크 샤프트(4)와 동축인 방향으로 상대를 향해 서로 민다. 클램핑 수단(20)은 또한 쉘(16, 17)과 맞대어 서로 반대 반향으로 탄력 있게 누르도록 사이에 끼워진 보조의 탄력 있게 변형 가능한 수단(21)을 포함한다.

그러한 변형 가능한 수단은 유리하게는 단순한 구조를 하고 있는데, 예를 들면 탄력 있게 변형 가능한 합성 물질로 된 워셔(washer)나 유사한 플레이트에 의해 구성된다.

또한, 도 4의 예로서, 그리고 주어진 베어링(7)에 있어서, 마찰 부재(12, 13)는 결합 수단(9)을 수용하는 챔버(22)의 벽을 구성한다. 챔버(22)는 구르는 부재(15)를 수용하는 실린더(23)에 의해 축 방향으로 확장된다. 챔버(22)를 이루는 벽은 제 1 마찰 부재(12)과 제 2 마찰 부재(13)로 구성되고, 이러한 부재들은 각 편향(B)으로 서로에 대해 미끄러지게 움직일 수 있다. 제 1 마찰 부재(12)에 의해 형성된 챔버(22)의 벽 요소는 캐리어 구조물(8) 상에 장착된다. 제 2 마찰 부재(13)에 의해 형성된 챔버(22)의 벽 요소는 실린더(23)에 의해 운반된다.

보조적으로 마찰 물질(24)이 제 1 마찰 부재(12)와 제 2 마찰 부재(13) 사이에 개재된다.

간단한 일 실시예에서는, 그러한 마찰 물질(24)이 마찰 부재들(12, 13) 중 적어도 하나의 마찰면 상에 제공된 표면 코팅에 의해 형성된다.

더 복잡한 일 실시예에서는, 그러한 마찰 물질(24)이 제 1 마찰 부재(12)와 제 2 마찰 부재(13) 사이의 밀봉(sealing)에 의해 잠재적으로 개재된 다량의 물질을 포함할 수 있다. 그러한 다량의 마찰 물질(24)은 예를 들면 탄성 중합체 물질이나 유사한 합성 물질로부터 유래될 수 있고, 경화(vulcanization)나 임의의 다른 유사한 밀봉 기술에 의해 마찰 부재들(12, 13) 상에 쉽게 밀봉된다.

전동 샤프트(5)가 회전하도록 설정되면, 마찰 물질(24)은 그것의 덩어리에서 내부 마찰을 발생시키는 전단(shear) 스트레스들을 받게 되고, 그러한 스트레스들은 전동 샤프트(5)의 각 편향(B)을 감쇄시키기에 적합하다. 전단에서의 내부 마찰에 의해 작용하는 그러한 마찰 부분(24)의 사용은 감쇄기 수단의 지나친 복잡화를 가져오지 않는다. 챔버(22)는 낮은 비용으로 얻어지고, 챔버(22)가 닳아빠진 후에는, 유지 보수 작용 동안 용이하게 대체될 수 있다.

Claims (14)

1. 초임계 전동 샤프트(5)와 링크 샤프트(4) 사이의 단대단(end-to-end) 결합을 위한 결합 장치(9, 10)로서, 상기 링크 샤프트(4)들 사이에는 상기 전동 샤프트(5)가 개재되고, 상기 결합 장치는
   ·상기 링크 샤프트(4)들 중 하나 및 나머지 하나와 상기 전동 샤프트(5)의 단부들 사이를 각각 유연하게 단대단 결합을 행하여, 상기 링크 샤프트(4)의 회전축(A)들에 대한 상기 전동 샤프트(5)용 운동 중심(C1)들을 중심으로 한 자유로운 각 편향(B) 운동을 제공하는, 결합 수단(9);
   ·상기 링크 샤프트(4)들의 상기 축들에 대한 상기 전동 샤프트의 각 편향(B) 운동을 감쇄하기 위한 감쇄기 수단(10); 및
   ·캐리어 구조물(8) 상에서 상기 전동 샤프트(5)를 그 단부들 중 하나에 장착하기 위한 적어도 하나의 베어링(7)으로서, 상기 베어링(7)은 상기 전동 샤프트(5)와 상기 캐리어 구조물(8) 사이에 개재된 적어도 하나의 구르는(rolling) 부재(15)를 수용하는 케이지(cage)(14)를 포함하는, 베어링(7)을 포함하고,
   상기 감쇄기 수단(10)은 상기 베어링(7)에 통합되고 각각의 마찰면들을 통해 하나를 나머지 하나 쪽으로 누르도록 배치되는 구 모양의 베어링 면들을 가지는 적어도 한 쌍의 마찰 부재(12, 13)를 포함하고, 제 1 마찰 부재(12)는 상기 캐리어 구조물(8)과 고정되게 맞물리며, 제 2 마찰 부재(13)는 상기 케이지(14)와 고정되게 맞물리고, 상기 케이지(14) 자체는 각 편향(B) 운동시 함께 움직이도록 상기 전동 샤프트(5) 상에 맞물려 있는, 결합 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   주어진 베어링(7)에 있어서, 상기 구 모양의 마찰면들을 규정하는 기하학적 중심(C2)은 상기 운동 중심(C1)과 일치하는, 결합 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   부재들의 각 세트들을 포함하는 상기 결합 수단(9)과 상기 감쇄기 수단(10)은 분리된 것이고, 상기 부재들은 상기 세트들 각각에서 별개인 부재들인 상기 세트들을 개별적으로 구성하는, 결합 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이지(14)는 적어도 하나의 상기 구르는 부재(15)를 포함하는 접합(junction) 수단을 통해, 상기 전동 샤프트(5)와 함께 각 편향 운동하도록 고정되는, 결합 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 마찰 부재(12, 13)들은 하나가 나머지 하나를 누르는 클램핑 수단(20)을 구비하고, 상기 클램핑 수단(20)은 조정 가능한 클램핑 힘을 제공하는, 결합 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 클램핑 수단(20)은 서로를 향해 상기 마찰 부재(12, 13)들을 압착하기 위한, 탄력 있게 변형 가능한 수단(21)을 포함하고, 상기 탄력 있게 변형 가능한 수단(21)은 기설정된 스트레스 임계값으로 상기 클램핑 수단(20)에 의해 영구적인 스트레스 하에 놓이는, 결합 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 케이지(14)는 상기 구르는 부재를 수용하기 위한 실린더(23)를 포함하고, 상기 실린더(23)는 상기 결합 수단(9)을 수용하는 챔버(22)에 의해 축 방향으로 연장하며, 상기 챔버(22)를 규정하는 벽은 각각 상기 제 1 마찰 부재(12)와 상기 제 2 마찰 부재(13)를 제공하는 2개의 벽 요소들로 이루어지는, 결합 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이지(14)에는 구 모양 캡(cap)의 일부의 모양을 갖는 칼라(collar)(19)가 제공되고, 상기 칼라(19)는 상기 제 2 마찰 부재(13)를 형성하며 상기 제 1 마찰 부재(12)를 함께 형성하는 상기 베어링(7)의 2개의 쉘(shell)(16, 17) 사이에서 클램핑되는, 결합 장치.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 케이지(14)에는 구 모양 캡(cap)의 일부의 모양을 갖는 칼라(collar)(19)가 제공되고, 상기 칼라(19)는 상기 제 2 마찰 부재(13)를 형성하며 상기 제 1 마찰 부재(12)를 함께 형성하는 상기 베어링(7)의 2개의 쉘(16, 17) 사이에서 클램핑되고, 상기 클램핑 수단(20)은 상기 2개의 쉘(16, 17)에 맞대어 각각 축 방향의 반대 방향으로 내리누르는, 결합 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 마찰면들은 그것들에 마찰 계수를 주기 위한 표면 처리를 포함하는, 결합 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 마찰면들 사이에 마찰 물질(24)이 개재되는, 결합 장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 수단(9)은 링크 샤프트(4)와, 상기 전동 샤프트(5)의 대응하는 단부 사이에 개재된 유연한 부재(11)를 포함하는 타입의 것이고, 상기 유연한 부재(11)는 상기 전동 샤프트(5) 및 상기 링크 샤프트(4)와 각각 방사상으로 마주보게 맞물리는, 결합 장치.
13. 제 1 항에 따른 결합 장치를 구비한 회전익 항공기로서,
    상기 전동 샤프트(5)는 그것의 단부들에서, 각각 상기 회전익 항공기의 구동원(2)과 맞물리는 인렛 링크 샤프트(4) 및 상기 회전익 항공기의 로터(1)와 맞물리는 아웃렛 링크 샤프트(4)와 단대단 맞물림을 이루고 있는, 회전익 항공기.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 로터(1)는 테일(tail) 로터이거나 추진 프로펠러인, 회전익 항공기.

Images