KR20160132383A - 휠 및 기어 어셈블리 - Google Patents

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KR20160132383A
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power
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알너드 디디
프레이저 윌슨
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에어버스 오퍼레이션즈 리미티드
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Abstract

본 발명은 휠 어셈블리에 관한 것으로, 링 기어는 휠의 림에 이동가능 하도록 장착되어 있으며, 이를 통해 링 기어가 휠 림에서 야기된 변형으로부터 단절되는 반면, 토크가 휠 및 림 사이에 전달될 수 있다.

Description

휠 및 기어 어셈블리{WHEEL AND GEAR ASSEMBLY}
본 발명은 항공기 휠의 허브에 링 기어 또는 스프로켓을 장착하기 위한 장착 배열에 관한 것이다.
항공기는 비행장 위치 사이에서 지면 활주(ground taxi)가 요구된다. 예를 들어, 항공기 고객들이 탑승 또는 하차하는 위치(예를 들어, 터미널 게이트) 사이에서의 활주일 수 있다. 전형적으로, 이러한 활주는 착륙 기어 휠이 회전하기 위해 항공기를 앞으로 나아가도록 항공기의 엔진으로부터의 추진력을 사용하여 이루어질 수 있다. 필연적으로 지면 활주 속도는 상대적으로 낮기 때문에, 엔진은 매우 낮은 전력으로 동작해야 한다. 이것은 이러한 저전력에서의 낮은 추진효율 결과 상대적으로 높은 연료 소비가 있음을 의미한다. 이것은 항공기 주변에 국부적으로 대기 및 소음 공해를 증가시킨다. 또한, 엔진이 저전력에서 사용될 경우에도, 고도의 브레이크 마모를 일으키는, 지면 활주 속도를 제한하기 위해 일반적으로 휠 브레이크를 적용할 필요가 있다.
민간 항공기의 반대는, 예를 들어, 터미널 게이트로부터 떨어진 곳에서, 주 엔진을 사용하는 것은 허용되지 않는다. 반대가 필요할 경우, 또는 주 엔진을 통해 지면 활주가 가능하지 않은 다른 상황의 경우, 추진력은 사용 가능하지 않으며, 견인차(tow truck)가 항공기를 움직이기 위해 사용된다. 이러한 처리방법은 용이하지 않으며 비용도 많이 든다.
따라서, 지면 활주를 운행하는 동안, 항공기 착륙 기어의 휠에 전력을 공급하는 동력 시스템이 필요하다. 또한, 착륙하기 이전에 휠을 예비-회전시키기 위한 동력 시스템을 사용하여 이를 통해 휠이 지면에 닿는 초기 착륙속도 또는 그 부근에서 미리 회전하도록 할 필요가 있다. 이러한 예비-착륙 스핀-업(pre-landing spin-up)은 착륙 시 타이어 마모를 줄이고, 착륙하는 동안 착륙 기어에 전달되는 하중을 줄이는 것으로 인지된다.
최근, 항공기가 지면에 있는 동안 휠을 구동시키고 착륙 이전에 휠을 회전시키기 위한 몇몇의 자율 지면 활주 시스템이 제안된 바 있다.
이와 관련된 종래의 기술로 US2006/0065779에서는 전동 전방 항공기 휠 시스템을 제안한 바 있다. 상세하게는 클러치가 휠을 자유롭게 회전할 수 있는 모드와 휠이 전자모터에 의해 구동될 수 있는 모드를 전환하기 위해 사용된다. 상기 클러치는 착륙하기 전 모터로 하여금 휠을 예비-회전하도록 작동시킬 수 있다.
이러한 종래의 시스템은 전형적으로 전방 착륙 기어로 한정된다. 왜냐하면, 이러한 시스템들은 휠 주변 대부분의 공간이 브레이크 시스템에 의해 차지되어 있는 주 착률 기어로 통합하기에 너무 많은 공간을 차지하기 때문이다. 하지만, 전방 착률 기어는 지면 활주를 운행하는 동안, 전체로서 착률 기어에 의해 지지된 수직 하중의 작은 부분만을 오직 지지한다(항공기 무게의 약 5 %). 따라서 구동된 전방 착륙 기어 휠과 신뢰성 있는 지면 활주가 가능한 지면사이에 정지마찰이 불충분할 수 있다.
전방 착륙 기어로 제한되지 않는 종래의 방법이 WO2011/023505에 기재된 바 있다. 상세하게는 시스템이 휠 허브에 장착된 링 기어와 연동하거나 그렇지 않은 피니언 기어(pinion gear)를 움직이기 위해 액추에이터를 사용한다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 실시에 따른 동력 시스템을 나타낸 등축도이고,
도 2는 도 1의 동력 시스템을 나타낸 추가적 등축도이고,
도 3은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 동력 시스템의 선택된 구성성분을 나타낸 등축도이고,
도 4 및 도 5는 하중을 받을 때의 휠 림의 변형모드를 나타낸 모식도이고,
도 6은 본 발명에 따른 배열을 장착한 링 기어를 보여주고,
도 7 및 8은 도 6의 배열을 상세히 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 휠 허브를 보여주고,
도 10은 본 발명의 링 기어를 보여주고;
도 11 및 12는 본 발명의 링 기어 연결부재를 보여주고,
도 13은 본 발며의 인터페이스 휠 어셈블리의 기능을 나타낸 모식도이다.
본 발명은
휠;
상기 휠에 장착되어 회전 가능한 링 기어; 및
상기 휠 및 상기 링 기어 사이에 토크를 전달하기 위해 휠 허브를 링 기어에 연결하기 위한 인터페이스;를 포함하며,
상기 인터페이스는
어셈블리의 회전 축 주변에 충분히 환형 어레이로 배열되어 있는, 충분히 방사형으로 배향된 다수의 개구부; 및
상기 개구부 내에 배열되고, 각각이 충분히 방사형으로 배향된 세로축을 가지며, 상기 링 기어 및 휠 허브 사이의 상대적인 방사형 움직임이 가능하도록 상기 휠 허브 및 링 기어의 적어도 하나에 대해 움직임이 자유로운, 연결부재;를 포함하며,
상기 연결부재를 통해 상기 링 기어 또는 상기 휠 중 어느 하나에 적용되는 토크가 다른 하나로 전달되며, 상기 링 기어는 충분히 휠 림의 방사형 변형으로부터 단절되는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 휠 어셈블리는 상기 인터페이스를 통해 토크가 전달되도록 허용하는 반면, 휠 림의 변형으로부터 링 기어의 방사형 단절시킨다.
상기 인터페이스는 상기 휠 허브 및 상기 링 기어 사이 연결로 상에 방사형 간극이 가질 수 있다.
상기 인터페이스는 상기 인터페이스를 갖는 휠 또는 링 기어의 회전 축 방향으로 연장한 휠 림 또는 링 기어에 측면 연장부를 포함할 수 있다.
상기 측면 연장부는 상기 휠 및 상기 링 기어 중 적어도 하나 상에 있는 그로우-아웃(grow-out)을 포함할 수 있다.
상기 측면 연장부는 상기 휠 및 상기 링 기어 중 하나 상에 있는 측면 연장 탭 계열을 포함할 수 있다.
상기 인터페이스는 상기 탭이 상기 휠 또는 링 기어의 회전 축 방향으로 연장해 있을 때, 상기 측면 연장부 및 상기 휠 림 및 링 기어 중 하나 상에 있는 다수의 탭 사이에 있을 수 있다.
상기 인터페이스는 상기 휠 및 링 기어 중 하나; 및
상기 휠 허브 및 링 기어 중 다른 하나에 연결된 인터페이스 연결부재; 사이에 있을 수 있다.
상기 인터페이스 연결부재는 상기 휠 어셈블리의 별도 구성요소이다.
상기 인터페이스 연결부재는 바람직하게는 브레이크 바일 수 있다.
상기 연결부재는 상기 휠 및 상기 링기어 중 어느 하나에 대해 고정되어 있을 수 있으며, 다른 하나에 대해 방사형으로 이동 가능할 수 있다.
상기 연결부재는 나사를 통해 상기 휠 및 상기 링 기어 중 하나에 대해 고정되어 있을 수 있다.
상기 연결부재는 상기 휠 및 상기 링 기어 모두에 대해 이동이 자유로울 수 있다.
상기 연결부재 중 적어도 하나는 상기 휠 및 상기 링 기어 사이의 탄성연결체를 가질 수 있다.
탄성 스페이서는 상기 링 기어 및 상기 휠 사이의 연결로 상에 배열될 수 있으며, 그 자체가 상기 링 기어 및 상기 휠 사이에 배열될 수도 있다.
상기 링 기어는 충분히 환형 형태를 갖는 휠로부터 또는 상기 휠로 동력을 전달하기 위한 롤러 기어, 스포로켓 또는 다른 형태의 동력 인터페이스 구성 성분일 수 있다.
본 발명은 또한
본 발명의 휠 어셈블리를 포함하는 항공기 이착륙을 위한 동력 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 동력 시스템은 착륙 기어 메인 레그 상에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 따라서 상기 동력 시스템은 유지 보수를 위해 및/또는 항공기가 비행 중 무게 패널티 때문에 동력 변속기를 사용하는 것이 경제적이지 않은 장기간 운행을 위해 사용될 때 분리될 수 있다.
상기 동력 시스템은 탄성이 있는 부분 또는 탄성이 없는 부분(예를 들어, 슬라이더(slider) 또는 축(axle) 또는 보기 대차(bogie))상의 착륙 기어 상의 외부에 장착될 수 있다. 상기 동력 시스템은 착륙 기어 상에 구심점으로 장착될 수 있다.
구동 피니언을 지닌 출력 샤프트는 상기 구동 피니언의 회전 축으로부터 배치된 충분히 수평한 회전 축에 대해 회전할 수 있다. 링 기어는 회전 축에 대한 회전에 의해 연동하는 또는 그렇지 않은 제1 및 제2 기어 중 하나일 수 있다. 상기 동력 시스템의 모터는 회전축에 대하여 구동 피니언과 함께 움직이거나 또는 대안으로, 상기 모터는 회전축에 대하여 고정되어 있을 수 있고, 또는 다른 대안으로, 상기 모터는 구동 피니언이 회전축을 중심으로 원호(arc)를 통해 움직일 때 회전축에 대하여 회전할 수 있다.
구동 피니언 및/또는 피동기어는 기어 회전할 수 있도록 장착된 샤프트 사이에 등속 조인트 또는 유사한 디바이스를 포함할 수 있다. 이것은 착륙 기어가 전향할 때 연동이 유지되도록 도울 수 있다.
착륙 기어는 단지 하나의 구동 가능한 휠일 수 있다. 대안으로, 두 개 또는 그 이상의 착륙 기어 휠은 하나 또는 그 이상의 모터에 의해 구동될 수 있다. 차동장치(differential)가 모터 및 구동 피니언 사이에 사용될 수 있다.
휠에 부착된 기어는 기어 비(gear ratio)를 확대한 상당한 토크를 얻기 위해 상기 구동 피니언보다 큰 지름을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 방법으로 큰 허브 지름을 사용함으로써, 질량 최적화된 해결책을 이룰 수 있다.
항공기에 포함될 때, 착륙 기어는 전력 및 동력 변속기에 전력을 공급하기 위한, 또한, 동력 변속기의 운행을 조절하기 위한 조절 시스템과 함께 사용될 수 있다.
도시된 실시예는 2개의 휠을 갖는 항공기 착륙 기어에 적용된 것을 나타낸다. 하지만, 실시예의 주요사항은 단일 휠을 포함한 어떠한 개수의 휠을 갖는 착륙 기어에 적용될 수 있다. 본 발명의 휠 및 기어 인터페이스는 해당 스프로켓 또는 피니언을 연동하기 위한 어떠한 동력 시스템에도 적용될 수 있다. 도시된 실시예는 주 착륙 기어(즉, 날개의 영역 내 날개 구조 또는 동체 구조에 부착된 착륙 기어)에 적용될 수 있다. 이는 신뢰성 있는 항공기 지면 활주를 위해 주 착륙 기어에 의해 지지되는 무게가 휠 및 지면 사이의 최상의 정지마찰을 제공하기 위해 고려되기 때문이다. 하지만, 대안적으로, 본 발명의 휠 어셈블리를 포함하는 동력 시스템은 전방착륙기어(즉, 항공기의 전방을 향하는 가동식 착륙 기어)에 적용될 수 있다.
상기 나타낸 주 착륙 기어는 통로가 하나인 여객기(150-200pax)에 적용 가능할지라도 본 발명은 민간 항공기, 군용 항공기, 핼리콥터, 여객기(<50 pax, 100-150 pax, 150-250 pax, 250-450 pax, >450 pax), 화물 수송기(freighter), 틸트-로터 항공기(tilt-rotor aircraft)등을 포함하는 다양한 항공기의 형태 및 중량으로의 넓은 응용을 갖는 것으로 이해될 수 있다.
도 1 및 2에 나타낸 착륙기어(10)는 상부 신축부(12a)(메인 피팅) 및 하부 신축부(12b)(슬라이더)를 포함하는 신축성의 완충 메인 레그(12)를 포함한다. 상기 상부 신축부(12a)는 상단(미도시)에 의해 항공기 동체 또는 날개(미도시)에 부착되어 있다. 상기 하부 신축부(12b)는 메인 레그의 양면에 하나씩, 한 쌍의 휠(16)을 지닌 축(axle)(14)을 지지한다 (명확히, 오직 하나의 휠(16)이 도 1 및 2에 나타남). 상기 휠(16)은 활주 또는 착륙과 같은 항공기의 지면 이동을 가능하게 하기 위해 상기 축(14)에 대하여 회전하도록 배열된다.
각각의 휠(16)은 타이어(17)를 끼우는 외부 가장자리에 림(18a)를 갖는 허브(18)에 의해 지지 되는 타이어(17)를 포함한다. 피동기어(20)는 상기 휠(16)과 함께 회전 가능하도록 하기 위해 상기 허브(18)(바람직하게는 림(18a))에 부착된다. 상기 피동기어(20)는 다수의 개별 커플링에 의해 상기 휠(16)에 부착될 수 있으며, 이것은 단단한 또는 유연한 부착일 수 있다. 대안적으로, 상기 부착은 상기 휠(16) 또는 피동기어(20) 중 어느 하나로부터 축 방향으로 돌출된 연속적 연장 림을 형성하는 플랜지(flange)를 통해 있을 수 있다.
동력 시스템(50)은 기어박스(70)를 통해 토크를 구동 샤프트(54)에 전달하는 모터(52)를 포함한다. 상기 동력 시스템(50)은 착륙 기어의 축(14)에 단단하게 연결된 브라켓(56)에 의해 지지 된다. 상기 브라켓(56)은 상기 브라켓(56)을 축(14)에 부착 또는 탈착하기 위해 반달모양의 클램프를 포함하는 2개의 돌출부를 포함한다. 모터(52)는 고정되도록 연결되며, 예를 들어, 브라켓(56)에 볼트로 연결된다. 기어박스(70)는 상기 기어박스(70)의 양면에 배열된 브라켓(56)의 각각의 암(arm) 상의 회전 돌출부(72)에 상기 브라켓(56)이 회전하도록 연결된다. 구동 피니언(60)은 구동축에 대한 구동 샤프트에 의해 회전 가능하도록 하기 위하여 상기 구동 샤프트(54) 상에 장착되어 있다. 상기 구동 피니언(60), 구동 샤프트(54) 및 기어박스(70)는 직접구동 롤러나사 전자기기형 선형 액츄에이터와 같은 (축(15) 에 인접한 끝단에서의) 브라켓(56) 및 기어박스(70) 사이 또는 특히, 기어박스의 하우징(84)에 연장한 선형 액츄에이터(포지셔너)(58)에 의해 회전 가능할 수 있다. 따라서, 액추에이터(58)의 선형 움직임은 기어박스(70) 및 스프로켓(60)의 회전부(82)에 대한 회전 움직임으로 전환된다. 따라서, 상기 동력 시스템(50)은 상기 피동기어(20)와 함께 맞물리지 않은 구동 피니언(60)인 중립 구성(미도시) 사이에 있을 수 있다. 또한, 상기 구동 피니언(60)의 (도 1, 2 및 3에 나타낸) 피동 구성은 상기 피동기어(20)와 맞물려 있다. 상기 피동구성에서 상기 휠(16)이 상기 동력 시스템(50)에 의해 예를 들어, 지면 활주하는 동안 구동되는 반면, 상기 중립 구성에서 상기 휠(16)은 예를 들어, 이착륙하는 동안 자유롭게 회전할 수 있다.
도 1 및 2에서, 상기 피동기어(20)는 롤러 기어(34)를 포함하고, 구동피니언(60)은 스프로켓을 포함한다. 롤러 기어는 동력을 전달하기 위해, 해당 기어 또는 스프로켓의 톱니와 연동하기 위한 주변부에 배열된 링 형태의 롤러를 포함한다.
도시된 롤러 기어(34)는 롤러를 지지하기 위해 단단한 환형 링(35) 및 상기 환형 링(35)의 양면으로부터 돌출한 핀 계열에 의해 형성될 수 있다. 상기 핀에 의해 회전가능 하도록 지지 되어 있는 제1 롤러 계열(36a)은 상기 환형 링(35)의 일측 면상에 있으며, 상기 핀에 의해 회전가능 하도록 지지 되어 있는 제2 롤러 계열(36b)이 상기 환형 링의 타측 면상에 있다. 각각의 롤러 계열(36a, 36b)은 연장 트랙을 형성하도록 환형 링 둘레에 연장해 있다. 제1 및 제2 측면 환형 링(39a, 39b)는 제1 및 제2 롤러 계열(36a, 36b)을 샌드위치 시킨다 제1 롤러 계열(36a)을 지지하는 핀(38)은 상기 환형 링(35) 및 제1 측면 환형 링(39a) 사이를 연장하며, 제2 계열 롤러(36b)를 지지하는 핀(38)은 상기 환형 링(35) 및 제2 측면 환형 링(39b)를 연장한다. 따라서, 상기 환형 링(35)은 중추 캔틀레버-오프된 핀을 지지하기 위한 중추를 형성한다. 상기 환형 링(35)은 상기 롤러 기어(34)를 상기 허브(18)에 장착하기 위한 장착 수단이 있는 다수의 축 방향으로 연장한 연결 연장 탭(미도시)을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 환형 링(35, 39b 및 39b)은 롤러 기어 상에 롤러를 장착하기 위한 롤러 장착 부재로서 작용한다. 본 발명에 따른 다른 장착 수단이, 이하에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 롤러 기어(34)를 상기 허브(18)에 장착하기 위해 사용될 수 있다.
구동 피니언(60)은 롤러 기어(34)의 롤러(36)와 연동할 수 있는, 방사형으로 연장한 스프로켓 톱니의 2개의 동축 링을 갖는 스프로켓을 포함한다. 즉, 각각의 스프로켓 톱니의 링이 상기 피동기어(20) 롤러의 링 중 하나와 맞물리도록 배열되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 피동기어(20)는 롤러 기어를 대신 스프로켓을 포함할 수 있고, 구동 피니언은 롤러의 2개의 동축 링을 갖는 롤러 기어(64)를 포함하며, 상기 피동기어(20)는 스프로켓 톱니의 2개의 동축 링을 갖는 스프로켓(66)에 의해 대체된다. 다른 모든 측면에서, 상기 동력 시스템은 도 1 및 2에 나타난 바와 동일하며, 이하에서 설명된 동력 시스템의 특징은 두 실시예에 동등하게 적용한다.
롤러 기어(64)는 비록 보다 작은 지름을 가져 보다 적은 수의 롤러지만, 롤러기어(34)와 유사하게 설계될 수 있다.
스프로켓-롤러 기어 배열의 장점은 톱니 기어 배열의 맞물림보다 휠 및 축 변형에 대해 보다 내성이 있다는 것이다. 착륙 기어 휠 및 축은 지면 활주하는 동안 높은 하중 및 간접변형을 받기 쉬우며, 휠에 고정된 피동기어는 이러한 변형에 의해 필연적으로 변형이 일어난다. 톱니의 맞물림은 이러한 변형에 대해 내성이 있지 않으며, 전형적인 톱니 림 기어는 베어링, 유연한 인터페이스 또는 이와 유사한 것을 통해 링으로부터 단절될 필요가 있다. 반대로, 스프로켓 및 본 발명의 롤러 배열은 이러한 개조 없이 변형에 내성이 있을 수 있다.
또한, 이러한 배열은 저중량 및 높은 구조적 강도를 갖는 장점이 있다. 롤러의 주 고장형태는 핀의 전단 고장을 통해 발생한다; 각각의 롤러를 각각의 핀 상에 중간 슬리브, 브러시 또는 다른 부분 없이 직접 장착함으로써, 핀의 지름이 전단강도를 최대화하기 위해 최대화될 수 있다.
상술된 실시예의 변형으로, 구동 피니언은 한 줄의 톱니를 갖는 스프로켓으로써 형성될 수 있고, 피동기어는 한 줄의 롤러를 갖는 롤러 기어로써 형성될 수 있다. 추가적 변형으로, 구동 피니언은 한 줄의 스프로켓 톱니를 갖는 스프로켓(미도시)과 같은 형태의 피동기어와 맞물리기 위해 추가적으로 한 줄의 롤러를 포함할 수 있다.
비록 도면이 단지 휠(16)들 중 하나를 구동하기 위한 동력 시스템(50)의 특징을 나타낼지라도 이러한 특징들이 다른 휠(16)에 반영될 수 있음을 예상할 수 있다. 즉, 하나의 동력 시스템(50)이 각각의 휠(16)에 대해 있을 수 있을 것으로 예상할 수 있다. 4개 또는 그 이상의 휠(16)을 갖는 착륙 기어(10)에 대해, 동력 시스템은 각각의 휠(16)에 대해, 또는 그들 중 단지 2개에 대해 있을 수 있다.
휠(16)들 중 단지 두 개에 동력 시스템(50)이 있는 실시예로, 2개의 동력 시스템(50)에 의해 수행되는 지면 활주와 함께 구동화되지 않은 휠의 예비-착륙 스핀-업을 이루기 위한 추가 모터(미도시)가 있을 수 있다. 또 다른 실시예로, 2개의 동력 시스템(50) 사이에 공유된 하나의 모터(52)를 가질 수 있다.
비록 도면이 단지 착륙 기어의 축(14)에 단단히 연결된 브라켓(56)에 의해 지지된 동력 시스템(50)을 나타낼지라도, 상기 동력 시스템(50)은 추가적으로 상부 신축부(12a)(메인 피팅) 또는 하부 신축부(12b)(슬라이더) 상에 장착될 수 있다.
도 4 및 5는 운송기, 특히 항공기가 휠에 의해 운반될 때 발행할 수 있는 변형의 다른 형태를 모식적으로 나타낸 것이다. 점선(401)은 하중이 적용되지 않을 대의 정상 휠 림 경계선을 나타낸다. 실선(402)는 상당한 무게가 축의 휠에 적용되어, 지면(403)에 의해 반응할 때 발생할 수 있는 "타원화(ovalisation)" 현상을 나타낸다. 도 1 내지 3에 도시된 링 기어가 휠 허브의 림에 고정적으로 부착된 경우를 고려해볼 때, 링 기어 도한 휠의 휠 림과 함께 변형될 것으로 볼 수 있다. 이러한 변형은 휠의 축으로부터 도 1의 링 기어(20)의 주변부까지의 방사상 거리를 변화시킬 수 있다. 따라서 이것은 링 기어(30)와 적절히 맞물리기 위해 축으로부터 떨어져 있어야 하는 피니언 기어(60)에 요구된 거리의 변화를 야기 시킬 수 있다. 따라서, 휠 허브의 타원화(ovalisation) 문제를 해결할 필요가 있다.
도 5는 다른 변형의 경우를 나타낸 것으로, 점선(401)은 하중을 받지 않은 상태에서의 휠 림의 정상 형태를 나타낸다. 실선(502)은 고의적인 모식적 방법으로, 휠 허브가 상당한 하중하에서 어떻게 변형될 수 있는지를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 평평해지는 정도는 지면(503)근처의 바닥 가장자리에서 발생할 수 있으며, 이것은 또한, 휠 림의 상부 면에서 매우 작은 변형을 일으켜 실선(502)이 점선(401)보다 약간 아래 있음을 볼 수 있다.
또한, 휠 어셈블리는 자주 열 순환될 수 있다. 이것은 대기 온도 변화에 의한 것일 수 있으며, 또한 휠 내에 포함되어 있는 또는 장착되어 있는 브레이크 어셈블리에 의해 발생되는 열에 의한 것일 수 있다. 운송기를 제동할 때, 브레이크는 운동 에너지를 열 에너지로 전환하며, 이로 인해 휠 및 주변 성분의 온도가 상승할 수 있다. 순항 높이에서, 착륙 기어가 일반적으로 어는점 이하의 매우 낮은 온도에 있기 때문에 항공기 내에서의 온도 순환은 특히 크다. 또한, 항공기가 착륙할 때, 큰 크기 및 속도 때문에 많은 양의 열은 항공기 제동에 의해 발생 되어, 열 에너지로 전환하는 높은 레벨의 운동 에너지와 결합하고 브레이크 시스템으로부터 분산한다. 이것은 정상 사용 중 휠 어셈블리의 모든 성분의 온도를 크게 변화시킬 수 있다. 이러한 온도 변화는 성분들을 확장 또는 축소시킬 수 있다. 또한, 다른 재료가 사용된 경우, 성분들은 다른 양으로 크기가 변할 수 있으며, 이러한 성분들이 고정적으로 연결되어 있을 때, 성분들 내부의 추가 응력을 야기할 수 있다. 휠에 장착된 상기 기어 또는 스프로켓이 예를 들어, 철(steel)과 같은, 고강도 합금 또는 금속으로 형성될 수 있는 반면, 상기 휠은 무게를 최소화하기 위해 경량 합금으로부터 형성될 수 있다. 따라서, 상기 성분들이 서로 고정적으로 연결되어 있을 때, 열 팽창은 이러한 성분들 내의 응력을 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 링 기어를 휠 허브에 연결하기 위한 새로운 인터페이스를 고안하였다.
도 6은 이와 같은 새로운 인터페이스를 포함하는 휠 허브 어셈블리를 나타낸다. 상기 어셈블리(600)는 타이어를 지니도록 구성된 휠 림(602)을 포함하는 휠(601)을 포함한다. 상기 림(602)는 중앙 허브 부분(603) 주변에 배열되어 있고, 도 4 및 5에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 지면으로부터, 타이어를 통해 상기 휠 림(602)에 하중이 가해질 때, 휠을 장착하는 축을 통해, 또한 중앙 허브 부분(603)을 통해 전달되는 대항력이 휠 림(602)의 변형을 야기할 수 있다. 링 기어(700)는 휠 림(602) 및 중앙 휠 허브(603)을 포함하는 상기 휠(601)에 장착된다. 휠 림(602)의 방사형 방향으로의 변형으로부터 상기 링 기어(700)를 단절시키기 위해, 상기 링 기어(700)를 상기 휠 림(602)에 연결하는 인터페이스에 방사형 간극이 있을 수 있다. 실시예에 도시된 바와 같이, 이것은 휠 림의 플랜지 또는 연장된 부분(604)의 외경보다 큰 링 기어(700)의 플랜지 또는 연장된 부분(604)의 외경보다 큰 링 기어(700)의 내경을 형성함으로써 제공될 수 있다. 이것은 상기 연장부(604) 및 링 기어(700) 사이에 일정량의 방사형의 자유로운 움직임 또는 "플레이(paly)"를 형성한다.
이러한 방법으로, 휠 및 링 기어를 연결할 때, 방사형 간극을 갖는 인터페이스 또는 상대적 방사형 움직임의 자유도를 가질 수 있다. 도시된 플랜지(604)는 '그로우-아웃(grow-out)', 또는 휠 림의 측면 연장부로서 제공된다. 이러한 연장부 또는 '그로우-아웃'은 휠의 회전 축과 충분히 평행한 방향으로 연장한다. 상기 링 기어(700)를 상기 휠(601)에 연결하는 인터페이스 부분 사이에 있는 이러한 간극과 함께, 상기 휠(601) 및 링 기어(700) 사이의 토크를 전달할 수 있는 특징을 가질 필요가 있다. 이러한 토크는 링 기어에 제공된 동력 입력값이 휠 어셈블리를 갖춘 운송기를 구동하기 위한 휠에 전달되도록 하기 위해, 제공될 수 있다. 반대로, 만약 링 기어(700)가 제동을 목적으로 사용될 때, 상기 휠을 갖춘 운송기 또는 항공기를 제동하기 위해 링 기어로부터 휠(601)로 반대의 것, 제동을 전달할 수 있다.
본 발명의 인터페이스는 링 기어(700) 및 휠(601) 중 적어도 하나에서, 충분히 링 기어 또는 휠의 회전 축 주변에 충분히 환형 어레이로 정렬된 다수의 개구부, 및 상기 개구부에 배열되어 있고 상기 개구부에 대해 움직임이 자유로운 다수의 동일 연결부재를 포함함으로써, 토크를 전달할 수 있다. 각각의 연결체는 충분히 방사형 세로축을 향하며, 연결체가 내부에 배열되어 있는 개구부에 대해 상기 축을 따라 움직이는 것이 자유롭다. 이를 통해 휠 또는 링 기어의 회전 축에 대한 방사형 방향에서 개구부의 움직임 또는 연결체의 움직임이 다른 것에 전달되지 않을 수 있다.
도 6에 나타낸 배열에서, 다수의 개구부는 충분히 휠의 지름에 대해 수직하게 있는 개구부 면 및 상기 휠에 대해 충분히 방사형으로 있는 개구부를 통과하는 축과 함께 플랜지(604) 내에 있다.
사용하는 동안 상기 개구부(606) 내에 위치해 있는 연결부재가 제거되거나 헐거워지는 것을 방지하기 위해, 상기 연결부재 및 개구부는 상기 연결부재가 상기 개구부(606)내에 있도록 꿰어 있을 수 있다. 대안적 배열로, 상기 연결부재를 링 기어(700)에 연결하기 위해 실이 링 기어(700) 상에 있는 반면, 상기 연결부재는 상기 개구부를 통한 이동이 자유로울 수 있다. 추가적 대안으로, 상기 연결부재는 상기 링 기어(700) 및 휠(601)의 개구부를 통해 슬라이딩하기에 자유로울 수 있다. 상기 개구부로부터 헐거워지거나 제거되는 것으로부터 상기 연결부재를 유지하기 위해 이 경우, 상기 연결부재는 개구부 내에 움질임이 가능하도록 유지시키고, 개구부를 통해 떨어지는 것을 방지하기 위해, 각 끝 단 또는 상기 휠 및 링 기어 사이에 유지 수단을 가질 수 있다.
도 7은 도 6의 배열을 더욱 상세히 나타낸 것이다. 도 6을 통해, 연결부재(607)가 상기 링 기어(700)의 회전축 방향으로 연장하는 방법으로 측면으로 연장한 링 기어(700)로부터 측면으로 연장한 탭(701) 내에 위치하는 것을 볼 수 있다.
상기 배열은 상기 휠(601) 대신 상기 링 기어(700) 상에 위치된 상기 플랜지(604)와 등가인 플랜지에서 반대일 수 있다. 또한, 상기 탭(701)과 등가인 탭이 연결부재(607)를 통해 필요한 결합을 하기 위해, 휠(601) 상에, 바람직하게는 휠의 림(602)에 있을 수 있다.
선택적 특징으로, 도 7에 너트 및 나사실 성분(608)에 의해 도시된 바와 같이 하나 또는 그 이상의 고정된 또는 탄성의 유지 수단이 하나 또는 그 이상의 개구부에 있을 수 있다. 이것은 어떤 고정점 또는 탄성 연결 지점이 없는 경우에는 링 기어(700)는 휠(601)에 대해 움직이기 위한 과도한 자유도를 가질 수 있고, 과도하게 진동하거나 흔들릴 수 있기 때문에 이보다 이로울 수 있다.
따라서, 링 기어 및 휠 어셈블리의 원주 상에 적어도 한 지점(608) 또는 상기 어셈블리 상에 하나 이상의 지점에 있는 충분히 고정된 연결은 유익할 수 있다.
하지만, 이러한 고정된 연결 구성은 완전히 단단한 어셈블리로서 연결체(607)의 자유로운 방사형 움직임에 의해 가능한 방사형 이동의 이점의 일부 또는 전부를 상실할 수 있다. 따라서, 상기 연결 어셈블리(608)는 상기 링 기어 및 상기 휠 사이의 연결로에 탄성 성분을 포함할 수 있다. 이것은 높은 하중 시, 연결체(608)의 지점에서 휠 림에 대한 링의 이동을 가능하게 하기 위해 일정 하중이 가해질 때 방사형 이동을 가능하게 한다. 이러한 높은 하중은 도 4 및 5에 나타나 있는 예시의 하중 때문에 발생한 휠 림의 변형에 의해 유도된 것일 수 있다. 이러한 구성은 또한 휠(601) 상의 링 기어(700)의 과도한 진동 또는 흔들림을 막기 위해, 휠 혼자의 진동 또는 회전에 의해 유도된 것과 같은 가벼운 하중하에서 상당한 움직임을 막는다.
도 8은 도 6의 어셈블리를 이하로부터 나타낸 고정 연결체(608)와 함께 더욱 상세히 나타낸 것이다. 상기 고정 연결체(608)에서, 실을 꿰는 요소의 헤드는 상기 궤는 요소가 지나갈 수 있는 개구부(606)와 연동되는 것을 볼 수 있다. 탄성 부재는 휠 림 및 링 기어 사이의 연결에서 일정 탄성 이동이 가능하도록 하기 위해, 상기 연결체(608) 및 개구부(606) 사이에 위치될 수 있다.
도 9는 본 발명의 휠(601)을 나타낸다. 상기 휠에서, 장착된 링 기어(700)가 없는 플랜지(604)가 나타나 있다. 따라서, 개구부(606)의 위치는 보다 선명히 보이며, 휠 림(602)상의 플랜지(604)가 있기 위해 형성된 그로우-아웃(grow-out) 또는 측면 연장부의 형태 또한 볼 수 있다.
본 발명의 인터페이스에 의해 제공된 바람직한 방사형 간극 또는 '플레이(play)'는 링 기어의 내경(700) 및 플랜지(604)의 외경 사이의 도시된 실시예에 나타낸 방법이 제공될 수 있다. 하지만, 이것은 또한 다른 배열에 의해 제공될 수 있다. 바람직한 방사형 움직임의 자유도는 링 기어 및 휠(601) 사이를 연결하고, 링 기어(700)의 내경 또는 플랜지(604)의 외경에서는 반드시 필요하지는 않은 어떠한 인퍼테이스 부분들 사이에 있을 수 있다. 추가적으로, 탭 또는 휠 림으로부터 연장한, 또는 휠의 다른 부분으로부터 연장한 연장부 계열이 제공될 수 있다. 인퍼테이스 연결부는 리브(605), 또는 휠림 또는 상기 리브(605)에 장착된 다른 성분과 같은 중간 부분에 연결될 수 있다. 이러한 연결 기능을 갖는 항공기 휠 어셈블리의 보편적 성분은 휠 어셈블리의 제동 성분을 지니기 위한 브레이크 바일 수 있다. 따라서, 본 발명의 인터페이스를 갖기 위한 연결부재는 휠 어셈블리의 브레이크 바 또는 대안적으로 휠 어셈블리의 또 다른 중간부재와 연결될 수 있다.
도 10은 링 기어 상에 있는 탭(701) 내의 개구부에 위치된 연결부재(607)와 함께, 본 발명의 링 기어(700)를 나타낸 것이다. 도 7 및 8에 나타낸 바와 같이, 하나의 고정 연결체(608)는 하나의 개구부 내에 위치되며, 링 기어(700) 및 휠(601) 사이의 탄성 연결을 위해 탄성 부재를 포함할 수 있다.
도 11 및 12는 도시된 실시예의 어셈블리에 사용될 수 있는 연결 부재의 예를 나타낸다. 상기 연결체 부재(100)는 링 기어의 개구부 내에 위치하기 위한 제1부분(101), 및 휠 림의 개구부 내에 위치하기 위한 제2 부분(102)을 갖는다. 상기 제1 (101) 및 제2(102) 중 하나 또는 다른 하나는 개구부 또는 구멍의 해당 실을 뀌어 연동하기 위한 쉴을 꿰는 요소가 있을 수 있다. 상기 툴(tool)이 연결체 부재 내부로 삽입되도록 하고, 고정적으로 부착되어 있는 것 내에 있는 개구부 또는 구멍에 부합하는 것의 thread와 함께 결합하기 위해 회전하는 회전 동력부(103)가 있을 수 있다. 꿰어 있지 않은 제1부분(101) 또는 제2부분(102) 어느 것이든 평활한 외부표면을 가질 수 있으며, 잘은 간극 핏(fit)은 상기 외부 표면 및 링 기어 또는 휠에 부합하는 것 내부의 개구부 사이에 있을 수 있다. 따라서, 연결체는 휠 허브의 변형으로부터 링 기어의 바람직한 단절을 위해, 수용될 때 상기 연결체의 개구부에 대한 축을 따라 옮겨질 수 있다. 도 12에서, 평형 또는 심자 나사 툴 또는 연결체 부재 회전용 스크루 드라이버를 수용하기 위한 추가적 대안의 구동부를 볼 수 있다.
도 13은 본 발명이 휠 림(602)의 변형으로부터 링 기어(700)를 단절하기 위해 어떻게 기능 하는지를 나타낸 모식도이다. 화살표(131) 방향으로 작용하는 하중은 휠림이 하중 방향으로 압축되도록 한다. 따라서, 휠 허브의 측면은 화살표 방향(132)인 외부방향으로 굽는다. 도면에서, 연결부재(607)는 링 기어(700)와 연결되어 있고, 휠 림(602)과 연결되거나, 또는 휠 림(602) 내에 형성된 개구부 내에서 내부 및 외부방향으로의 움직임이 자유롭다. 이러한 방법으로, 림(602)은 변형될 수 있고, 기어(700)는 이러한 변형에 충분히 영향받지 않는다. 따라서, 화살표(134)방향으로의 또는 그 반대방향의 토크는 링 기어(700) 및 휠 림(602) 사이에 전달될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 탄성 스페이서(133)는 낮은 하중 수준하에서 링 기어의 과도한 움직임을 방지하기 위해, 상술한 바와 같은 불필요한 흔들림 또는 진동을 방지하기 위해 상기 링 기어 및 휠 림 사이의 연결로에 위치될 수 있다. 연결부재(607)는 긴 형상을 가질 수 있으며, 이전 도면에 나타낸 바와 같이, 충분히 원형의 외곽을 갖는 원통형일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 연결부재가 기어 및/또는 휠에 전체적으로 형성될 수 있다.
추가 자유도가 일반적으로 '로즈 조인트'라고 불리는 구형 베어링 내에 하나 또는 그 이상의 연결부재의 양 끝단 중 하나의 끝을 장착함으로써 제공될 수 있다. 이것은 연결부재가 구형 베어링 또는 로즈 조인트가 위치된 링 기어 및/또는 휠에 대한 일정량의 각편향 및 상술된 축을 따르는 축 편향을 갖도록 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 인터페이스에 의해 제공되는 간극, 또는 방사형 움직임의 자유도는 본 발명의 휠 및 링 기어 상에 있는 플랜지 및 탭 세트 또는 연장부 사이에 있을 수 있다. 이것은 추가로, 상기 휠 및/또는 링 기어에 부착된 중간성분 사이에 있을 수 있고, 또는 링 기어 및 휠 허브 각각에 있는 한 쌍의 플랜지 또는 연장부(604) 사이에 있을 수 있다. 방사형으로 배향된 개구부는 두 개의 성분 중 적어도 하나에 대해 옮겨지는 연결부재를 가지며, 휠 허브의 방사형 변형으로부터 링 기어를 방사형으로 단절시킨다. 토크는 2개의 성분을 연결하는 방사형으로 배향된 연결부재에서 전단력을 형성함으로써 휠 허브 및 링 기어 사이에 전달될 수 있다. 비록 상기 성분을 통하여 전체적으로 지나가는 개구부가 나타나있더라도, 적절한 개구부는 상기 구멍 내에 연결 부재의 연결부에 축방향 움직임을 허용하기 위한 구멍을 가질 수 있다. 휠 허브 및 링 기어 사이에 전달될 수 있다.
상술된 방법 각각에서, 스프로켓 및 롤러기어/롤러체인 사이의 맞물림을 통해 구동을 추진하는 원리는 피동기어가 상기 스프로켓 및 롤러 기어/롤러 체인을 포함하는 구동 피니어를 포함할 때, 적용될 수 있다.
본 발명이 하나 이상의 바람직한 실시예를 참조하여 상술 되었을지라도, 다양한 변형 및 변경이 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이러우질 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims (17)

  1. 휠;
    상기 휠에 장착되어 회전 가능한 링 기어; 및
    상기 휠 및 상기 링 기어 사이에 토크를 전달하기 위해 휠 허브를 링 기어에 연결하기 위한 인터페이스;를 포함하며,
    상기 인터페이스는
    어셈블리의 회전 축 주변에 충분히 환형 어레이로 배열되어 있는, 충분히 방사형으로 배향된 다수의 개구부; 및
    상기 개구부 내에 배열되고, 각각이 충분히 방사형으로 배향된 세로축을 가지며, 상기 링 기어 및 휠 허브 사이의 상대적인 방사형 움직임이 가능하도록 상기 휠 허브 및 링 기어의 적어도 하나에 대해 움직임이 자유로운, 연결부재;를 포함하며,
    상기 연결부재를 통해 상기 링 기어 또는 상기 휠 중 어느 하나에 적용되는 토크가 다른 하나로 전달되며, 상기 링 기어는 충분히 휠 림의 방사형 변형으로부터 단절되는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스는 상기 휠 허브 및 링 기어 사이 연결로 상에 방사형 간극을 갖는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 인터페이스는
    상기 인퍼테이스를 갖는 휠 또는 링 기어의 회전 축 방향으로 연장한 휠 림 또는 링 기어에 측면 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측면 연장부는 상기 휠 및 링 기어 중 적어도 하나 상에 있는 그로우-아웃(grow-out)을 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 측면 연장부는 휠 또는 링 기어 중 하나 상에 있는 측면으로 연장한 탭 계열을 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  6. 제3항 또는 4항에 있어서,
    상기 인터페이스는
    상기 탭이 상기 휠 또는 링 기어의 회전 축 방향으로 연장해 있을 때, 상기 측면 연장부 및 상기 휠 림 및 링 기어 중 하나 상에 있는 다수의 탭 사이에 있는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이스는
    상기 휠 및 링 기어 중 하나; 및
    상기 휠 허브 및 링 기어 중 다른 하나에 연결된 인터페이스 연결부재;사이에 있는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 인터페이스 연결부재는 상기 휠 어셈블리의 별도 구성요소인 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 인터페이스 연결부재는 브레이크 바(brake bar)인 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 휠 및 링 기어 중 어느 하나에 대해 고정되어 있고, 다른 하나에 대해 방사형으로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연결부재는 나사를 통해 상기 휠 및 링 기어 중 어느 하나에 대해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 휠 및 링 기어 둘 다에 대해 이동이 자유로운 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  13. 제1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부재 중 적어도 하나는 상기 휠 및 상기 링 기어 사이에 탄성연결체를 갖는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 휠 어셈블리는 상기 링 기어 및 상기 휠 사이 연결로 상에 배열된 탄성 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  15. 제1항 내지 제14항에 있어서,
    상기 링 기어는 상기 휠에서 또는 휠로부터 동력을 전달하는 롤러 기어, 스프로켓(sprocket) 또는 다른 형태의 동력 인터페이스 구성성분인 것을 특징으로 하는 휠 어셈블리.
  16. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 휠 어셈블리를 포함하는 항공기 이착륙을 위한 동력 시스템.
  17. 제1항 내지 16항 중 어느 한 항의 휠 어셈블리 또는 동력 시스템을 포함하는 항공기.
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