KR20220089224A - 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템 - Google Patents

에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템 Download PDF

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KR20220089224A
KR20220089224A KR1020200179655A KR20200179655A KR20220089224A KR 20220089224 A KR20220089224 A KR 20220089224A KR 1020200179655 A KR1020200179655 A KR 1020200179655A KR 20200179655 A KR20200179655 A KR 20200179655A KR 20220089224 A KR20220089224 A KR 20220089224A
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최재영
정상현
임충식
조규훈
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현대자동차주식회사
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Abstract

하우징의 개방부에 설치되며, 하우징으로부터 상대적으로 틸팅운동이 가능한 프로펠러; 하우징의 내부공간에 마련되며, 일단은 하우징에 연결되고 타단은 프로펠러에 연결되며, 신장 또는 수축을 통하여 프로펠러를 틸트업하거나 틸트다운하는 링크조립체; 및 링크조립체에 신장 또는 수축을 위한 동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템이 소개된다.

Description

에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템 {TILTING SYSTEM FOR PROPELLER OF AIR MOBILITY}
본 발명은 프로펠러가 단일 축으로 틸트 동작만 하는 것이 아니라 틸트와 함께 전후방으로 전후진운동을 할 수 있어 윙이나 붐에 의한 리프팅 추력의 감소를 저지하고, 액추에이터는 기존과 같이 1개를 사용하면서도 강성을 유지할 수 있도록 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템에 관한 것이다.
에어모빌리티는 비행시 리프팅과 크루징을 수행한다. 따라서 리프팅과 크루징 각각의 비행운동을 위해 일반적으로 리프팅 프로펠러와 크루징 프로펠러를 각각 마련하는 것이 일반적이다.
그러나 크루징시에는 리프팅 프로펠러를 사용하지 않고, 오히려 리프팅 프로펠러의 존재로 인하여 에어로다이내믹적 성능에서 손해를 본다.
따라서, 최근 하나의 프로펠러를 사용환경에 따라 틀트업시키거나 틸트다운하여 두 가지의 목적을 동시에 만족하는 틸팅 프로펠러가 많이 개발되고 있다.
그러나 기존의 틸팅 프로펠러의 경우 제자리에서만 틸팅이 이루어지기 때문에 틸트업시에는 프로펠러가 설치되는 윙이나 붐이 프로펠러의 바로 아래에 위치하게 되어 리프팅시 추력이 아래에 위치되는 윙 및 붐에 의해 저하되는 문제가 발생된다.
따라서, 하나의 액추에이터를 통하여 프로펠러의 단순 틸팅뿐만 아니라, 틸트업시 전방 슬라이딩이 되도록 구현하여 리프팅시의 추력 감소를 방지할 수 있는 기술이 필요하였던 것이다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2020-0067901 A
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 프로펠러가 단일 축으로 틸트 동작만 하는 것이 아니라 틸트와 함께 전후방으로 전후진운동을 할 수 있어 윙이나 붐에 의한 리프팅 추력의 감소를 저지하고, 액추에이터는 기존과 같이 1개를 사용하면서도 강성을 유지할 수 있도록 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템은, 내부공간이 형성되며 단부에 개방부가 형성된 하우징; 하우징의 개방부에 설치되며, 하우징으로부터 상대적으로 틸팅운동이 가능한 프로펠러; 하우징의 내부공간에 마련되며, 일단은 하우징에 연결되고 타단은 프로펠러에 연결되며, 신장 또는 수축을 통하여 프로펠러를 틸트업하거나 틸트다운하는 링크조립체; 및 링크조립체에 신장 또는 수축을 위한 동력을 제공하는 액추에이터;를 포함한다.
하우징은 에어모빌리티의 붐 또는 윙일 수 있다.
프로펠러는 틸트업시 에어모빌리티의 리프팅을 수행하고 틸트다운시 에어모빌리티의 크루징을 수행할 수 있다.
프로펠러는 틸트다운시 하우징의 개방부를 폐쇄할 수 있다.
프로펠러는 틸트업시 하우징의 개방부를 개방하며, 하우징이 연장된 방향과 수직으로 배치될 수 있다.
링크조립체는 프로펠러의 틸트다운시 하우징의 내부에 수납되고, 프로펠러의 틸트업시 개방부를 통해 외부로 일부 노출될 수 있다.
링크조립체는 상부링크 및 하부링크로 구성되고, 하부링크는 상부링크보다 길이가 길게 형성되며, 하부링크는 힌지를 중심으로 연결된 복수의 파트로 이루어질 수 있다.
액추에이터는 상부링크 및 하부링크를 전진시키거나 후진시키며, 프로펠러의 틸트업시 상부링크와 하부링크는 함께 전진하고, 상부링크가 모두 전진된 후 하부링크가 지속하여 전진하며, 하부링크는 힌지를 중심으로 복수의 파트가 절곡되며 프로펠러를 들어올려 프로펠러가 틸트업 되도록 할 수 있다.
액추에이터는 상부링크 및 하부링크를 전진시키거나 후진시키며, 프로펠러의 틸트다운시 상부링크와 하부링크의 후진에 의해 프로펠러가 틸트다운되고 하부링크는 후진되며 절곡된 복수의 파트가 직선으로 정렬될 수 있다.
상부링크는 최대 전진 지점에서 하우징의 스토퍼에 전진이 제한되고, 하부링크에는 액추에이터가 연결될 수 있다.
하부링크에는 실린더가 마련되고, 하부링크는 복수의 파트가 실린더 내측으로 후진하거나 또는 실린더 외측으로 전진할 수 있다.
프로펠러는 틸트다운시 하우징의 개방부를 폐쇄하고, 틸트업시 하우징의 개방부로부터 전진되며 상방으로 회전될 수 있다.
본 발명의 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템에 따르면, 프로펠러가 단일 축으로 틸트 동작만 하는 것이 아니라 틸트와 함께 전후방으로 전후진운동을 할 수 있어 윙이나 붐에 의한 리프팅 추력의 감소를 저지하고, 액추에이터는 기존과 같이 1개를 사용하면서도 강성을 유지할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 사시도.
도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 프로펠러 틸트업 과정을 나타낸 도면.
도 5 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 동작을 나타낸 도면.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 사시도이고, 도 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 프로펠러 틸트업 과정을 나타낸 도면이며, 도 5 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 동작을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템의 사시도로써, 본 발명에 따른 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템은, 내부공간이 형성되며 단부에 개방부가 형성된 하우징(100); 하우징(100)의 개방부(O)에 설치되며, 하우징(100)으로부터 상대적으로 틸팅운동이 가능한 프로펠러(300); 하우징(100)의 내부공간에 마련되며, 일단은 하우징(100)에 연결되고 타단은 프로펠러(300)에 연결되며, 신장 또는 수축을 통하여 프로펠러(300)를 틸트업하거나 틸트다운하는 링크조립체(500); 및 링크조립체(500)에 신장 또는 수축을 위한 동력을 제공하는 액추에이터(700);를 포함한다.
본 발명의 경우 프로펠러(300)의 틸트다운 및 틸트업시 프로펠러(300)의 회전뿐만 아니라, 프로펠러(300)를 전방으로 좀 더 이동시킴으로써 하방에 위치하는 윙이나 붐에 의한 추력 손실을 최소화할 수 있도록 하는 데 특징이 있다.
이를 위해 프로펠러(300)가 설치되는 붐 또는 윙을 하우징(100)으로 정의한다. 하우징(100)에는 내부공간이 형성되며 단부에 개방부(O)가 형성된다. 프로펠러(300)는 하우징(100)의 개방부(O)에 설치되며, 하우징(100)으로부터 상대적으로 틸팅운동이 가능하다.
구체적으로, 프로펠러(300)의 틸팅운동은 링크조립체(500)에 의해 구현된다. 링크조립체(500)는 하우징(100)의 내부공간에 마련되며, 일단은 하우징(100)에 연결되고 타단은 프로펠러(300)에 연결되며, 신장 또는 수축을 통하여 프로펠러(300)를 틸트업하거나 틸트다운한다.
그리고 액추에이터(700)는 링크조립체(500)에 신장 또는 수축을 위한 동력을 제공하도록 한다.
즉, 하우징(100)은 에어모빌리티의 붐 또는 윙일 수 있다. 그리고 프로펠러(300)는 틸트업시 에어모빌리티(A)의 리프팅을 수행하고 틸트다운시 에어모빌리티(A)의 크루징을 수행할 수 있다. 따라서, 에어모빌리티(A)의 리프팅이 필요한 사점에는 프로펠러(300)가 틸트업되어 도 4와 같이 상방을 향하도록 하고, 에어모빌리티(A)의 크루징이 필요한 경우에는 틸트다운되어 도 2와 같이 전방을 향하도록 한다.
그리고, 프로펠러(300)는 틸트다운시 하우징(100)의 개방부(O)를 폐쇄할 수 있다. 그에 따라 에어모빌리티(A)가 도 6과 같은 상태로 크루징시 하우징(100)의 내부를 폐쇄함으로써 크루징을 위한 추진력의 손실을 줄이고 에어로다이내믹적 성능을 향상시킨다.
한편, 프로펠러(300)는 틸트업시 하우징(100)의 개방부(O)를 개방하며, 하우징(100)이 연장된 방향과 수직으로 배치될 수 있다. 그에 따라 도 4 및 6과 같이 프로펠러(300)가 상방을 향하고 에어모빌리티(A)가 수직 이착륙을 수행할 수 있게 된다. 이 경우 하우징(100)의 개방부(O)는 개방이 불가피한데, 그렇다 하더라도 전방으로의 추력이 필요한 상황은 아니기 때문에 큰 문제가 되지 않는다.
한편, 링크조립체(500)는 프로펠러(300)의 틸트다운시 하우징(100)의 내부에 수납되고, 프로펠러(300)의 틸트업시 개방부(O)를 통해 외부로 일부 노출될 수 있다.
구체적으로, 링크조립체(500)는 상부링크(540) 및 하부링크(520)로 구성되고, 하부링크(520)는 상부링크(540)보다 길이가 길게 형성되며, 하부링크(520)는 힌지(522)를 중심으로 연결된 복수의 파트로 이루어질 수 있다.
여기서, 액추에이터(700)는 상부링크(540) 및 하부링크(520)를 전진시키거나 후진시키며, 프로펠러(300)의 틸트업시 상부링크(540)와 하부링크(520)는 함께 전진하고, 상부링크(540)가 모두 전진된 후 하부링크(520)가 지속하여 전진하며, 하부링크(520)는 힌지(522)를 중심으로 복수의 파트가 절곡되며 프로펠러(300)를 들어올려 프로펠러(300)가 틸트업 되도록 할 수 있다.
또는, 액추에이터(700)는 상부링크(540) 및 하부링크(520)를 전진시키거나 후진시키며, 프로펠러(300)의 틸트다운시 상부링크(540)와 하부링크(520)의 후진에 의해 프로펠러(300)가 틸트다운되고 하부링크(520)는 후진되며 절곡된 복수의 파트가 직선으로 정렬될 수 있다.
구체적으로, 상부링크(540)는 최대 전진 지점에서 하우징(100)의 스토퍼(542)에 전진이 제한되고, 하부링크(520)에는 액추에이터(700)가 연결될 수 있다. 또한, 하부링크(520)에는 실린더가 마련되고, 하부링크(520)는 복수의 파트가 실린더 내측으로 후진하거나 또는 실린더 외측으로 전진할 수 있다.
특히, 프로펠러(300)는 틸트다운시 하우징(100)의 개방부(O)를 폐쇄하고, 틸트업시 하우징(100)의 개방부(O)로부터 전진되며 상방으로 회전될 수 있다.
도 2의 경우는 프로펠러(300)가 틸트다운되어 크루징 상태로 배치되는 것이고, 도 4는 프로펠러(300)가 틸트업되어 리프팅 상태가 되는 것이며, 도 3은 그 중간의 과정을 나타낸 도면이다. 따라서, 프로펠러(300)의 틸트업시에는 도 2, 3, 4의 순서로 작동하며, 프로펠러(300)의 틸트다운시에는 도 4, 3, 2의 순서로 변화된다.
구체적으로, 링크조립체(500)는 두 개의 링크로 구성된다. 하나는 상부에 배치되는 상부링크(540)이고, 하나는 하부에 배치되는 하부링크(520)이다. 여기서, 틸트 동작시에는 상방으로 90도 변화가 필요하기 때문에 하부링크(520)의 길이가 좀 더 길게 설정된다.
그리고 틸트업의 동작을 위해 하부링크(520)는 힌지(522)를 기준으로 분할된 복수의 파트로 구성된다.
먼저 도 2의 상태에서 실린더 타입의 액추에이터(700)가 동작한다. 액추에이터(700)는 전동식 또는 유압식으로 구성되어 내부의 하부링크(520)를 전진시키거나 후진시킨다. 액추에이터에 의한 하부링크(520)의 전진시 선형이동을 하기 때문에 상부링크(540) 역시 함께 전진하게 된다.
그리고 도 3과 같이 최대 전진거리에서 상부링크(540)는 하우징(100)의 스토퍼(542)에 걸려 더 이상 전진할 수 없게 된다. 이 과정을 통하여 프로펠러(300)는 하우징(100)의 개방부(O)에서 전방으로 이격되는 위치에 다다르고, 해당 지점에서 틸트업이 되기 때문에 리프팅시에도 붐이나 윙에 의한 추력의 손실이 최소화된다.
지속적으로 액추에이터(700)가 동작할 경우 도 4와 하부링크(520)는 상부링크(540)의 전진 제한때문에 하부링크(520)의 파트가 분절되어 절곡되고, 그로 인하여 프로펠러(300)가 상방을 바라보는 틸트업 동작을 수행하게 된다.
이와 같이 프로펠러(300)를 전진시킨 후 틸팅하기 때문에 추력의 손실이 저감되고 하나의 액추에이터(700)를 통하여 선행운동과 회전운동을 모두 구현하여 중량이 저감되고 원가가 절감된다.
또한 상부링크(540) 및 하부링크(520)로 프로펠러(300)를 지지하기 때문에 프로펠러(300)의 지지력이 상승되어 리프팅시 안정적인 비행이 가능한 것이다.
도 5의 경우는 본 발명의 실시예에 해당하는 에어모빌리티(A)가 프로펠러(300)의 틸트다운에 의해 크루징을 하는 상태를 나타낸 것이고, 도 6의 경우는 프로펠러(300)의 틸트업을 통해 리프팅을 하는 상태를 나타낸 것이다.
본 발명의 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템에 따르면, 프로펠러가 단일 축으로 틸트 동작만 하는 것이 아니라 틸트와 함께 전후방으로 전후진운동을 할 수 있어 윙이나 붐에 의한 리프팅 추력의 감소를 저지하고, 액추에이터는 기존과 같이 1개를 사용하면서도 강성을 유지할 수 있도록 한다.
본 발명의 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 하우징 300 : 프로펠러
500 : 링크조립체 700 : 액추에이터

Claims (12)

  1. 내부공간이 형성되며 단부에 개방부가 형성된 하우징;
    하우징의 개방부에 설치되며, 하우징으로부터 상대적으로 틸팅운동이 가능한 프로펠러;
    하우징의 내부공간에 마련되며, 일단은 하우징에 연결되고 타단은 프로펠러에 연결되며, 신장 또는 수축을 통하여 프로펠러를 틸트업하거나 틸트다운하는 링크조립체; 및
    링크조립체에 신장 또는 수축을 위한 동력을 제공하는 액추에이터;를 포함하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하우징은 에어모빌리티의 붐 또는 윙인 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    프로펠러는 틸트업시 에어모빌리티의 리프팅을 수행하고 틸트다운시 에어모빌리티의 크루징을 수행하는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    프로펠러는 틸트다운시 하우징의 개방부를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    프로펠러는 틸트업시 하우징의 개방부를 개방하며, 하우징이 연장된 방향과 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    링크조립체는 프로펠러의 틸트다운시 하우징의 내부에 수납되고, 프로펠러의 틸트업시 개방부를 통해 외부로 일부 노출되는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    링크조립체는 상부링크 및 하부링크로 구성되고, 하부링크는 상부링크보다 길이가 길게 형성되며, 하부링크는 힌지를 중심으로 연결된 복수의 파트로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    액추에이터는 상부링크 및 하부링크를 전진시키거나 후진시키며, 프로펠러의 틸트업시 상부링크와 하부링크는 함께 전진하고, 상부링크가 모두 전진된 후 하부링크가 지속하여 전진하며, 하부링크는 힌지를 중심으로 복수의 파트가 절곡되며 프로펠러를 들어올려 프로펠러가 틸트업 되도록 하는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    액추에이터는 상부링크 및 하부링크를 전진시키거나 후진시키며, 프로펠러의 틸트다운시 상부링크와 하부링크의 후진에 의해 프로펠러가 틸트다운되고 하부링크는 후진되며 절곡된 복수의 파트가 직선으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상부링크는 최대 전진 지점에서 하우징의 스토퍼에 전진이 제한되고, 하부링크에는 액추에이터가 연결된 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    하부링크에는 실린더가 마련되고, 하부링크는 복수의 파트가 실린더 내측으로 후진하거나 또는 실린더 외측으로 전진하는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    프로펠러는 틸트다운시 하우징의 개방부를 폐쇄하고, 틸트업시 하우징의 개방부로부터 전진되며 상방으로 회전되는 것을 특징으로 하는 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템.
KR1020200179655A 2020-12-21 2020-12-21 에어모빌리티의 프로펠러 틸팅시스템 KR20220089224A (ko)

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