KR20230167378A - 호버링 가능한 항공기를 위한 변속기용 유성 기어 - Google Patents
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Abstract
유성 기어(21; 21")에 대한 설명이 제공되며, 유성 기어는 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능한 썬(15); 제 1 축(B)에 대해 각도 고정된 크라운(17); 정합되어 각각의 제 2 축(I)을 중심으로 회전 가능한 2 개의 위성(19); 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능하고 위성(19)이 각각의 제 2 축(I)을 중심으로 회전 가능한 적어도 2 개의 제 1 핀(32)을 포함하는 위성 캐리어(30); 그리고 적어도 부분적으로 구형인 제 1 궤도(42)를 한정하는 제 1 링(41); 제 2 궤도(44)를 한정하는 제 2 링(43; 43''); 및 제 1 구형 궤도(42) 및 제 2 궤도(44) 상에서 롤링하는 모래시계로서 성형된 복수의 롤링 본체(45, 46)를 포함한 복수의 베어링을 포함하며; 각각의 롤링 본체(45, 46)는 선(L1; L3, L2, L4)에서 궤도(42, 44)와 접촉하고, 축 단부(61; 63, 62; 64)는 이들 사이에서 기울어진 각각의 직선(R1; R3, R2; R4) 상에 놓이고 롤링 본체(45; 46)의 중앙 평면(P1; P2) 및 제 2 축(I) 상에 놓이는 지점(S1; S2)에서 수렴하며; 직선(R1, R3; R2, R4)은 제 1 각도(α1; α2)를 한정하며, 이 각도의 이등분선(T1; T2)은 제 1 중앙 평면(P1; P2)에 놓인다.
Description
본 특허 출원은 2021년 3월 24일자로 출원된 유럽 특허 출원 번호 21164529.6 호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 개시는 원용에 의해 본 출원에 포함된다.
본 발명은 헬리콥터나 전환식 비행기(convertiplane) 또는 헬리플레인(heliplane)과 같은 호버링(hovering) 가능한 항공기를 위한 변속기용 유성 기어(planetary gear)에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 헬리콥터에는 일반적으로, 하나 이상의 터빈으로부터 로터(rotor), 메인(main) 및/또는 꼬리(tail)로, 및/또는 터빈으로부터 복수의 부속 장치(accessory device)로 운동을 전달하도록 구성된, 즉 탑재 장비(on-board equipment)의 작동에 필요한 에너지를 공급할 책임이 있는 변속기가 제공된다.
헬리콥터는 메인 로터의 블레이드(blade)를 회전시킴으로써 유지에 필요한 양력을 발생한다. 결과적으로, 헬리콥터는 수평 속도를 필요로 하지 않고 특히 작은 표면을 사용하여 이착륙할 수 있다. 게다가, 헬리콥터는 상대적으로 낮은 고도와 속도로 호버링하고 비행할 수 있어서, 특히 기동성이 뛰어나고 산이나 바다에서 사람을 구조하는 것과 같이 까다로운 기동에 적합하게 한다.
그럼에도 불구하고, 헬리콥터는 약 6096 m(20000 피트)인 최대 작동 고도 및 277.8 km/h(150 노트)를 초과할 수 없는 최대 작동 속도의 측면에서 고유 한계를 가진다.
헬리콥터와 동일한 기동성과 사용 편의성을 제공하는 동시에 위에서 언급한 고유 한계를 극복할 수 있는 항공기에 대한 수요를 충족시키기 위해서, 전환식 비행기와 헬리콥터가 공지되어 있다.
더 상세하게는, 공지된 유형의 전환식 비행기는 본질적으로,
- 제 1 종축을 따라 연장하는 동체;
- 서로 대향하는 동체의 각각의 부분으로부터 캔틸레버식으로(cantilevered) 뻗어 있고, 동체의 반대편에 각각의 자유 단부를 가지며 제 1 종축에 실질적으로 직교하는 제 2 횡축을 따라 정렬된 한 쌍의 반-날개(half-wing);
- 각각의 모터를 휴대하고 관련 반-날개에 대해 고정된 한 쌍의 나셀(nacelle); 및
- 각각의 제 3 축을 중심으로 회전 가능하고 각각의 모터에 작동 가능하게 연결된 한 쌍의 로터를 포함한다.
각각의 로터는 공지된 방식으로, 관련 제 3 축을 중심으로 회전 가능한 구동 샤프트(drive shaft) 및 구동 샤프트에 관절식으로 연결된, 특히 각각의 나셀로부터 나오는 구동 샤프트의 자유 단부 주위에 원주 방향으로 분포된 복수의 블레이드를 포함한다.
전환식 비행기는 또한,
- 로터가 전환식 비행기의 제 1 축에 실질적으로 평행한 각각의 제 3 축에 배열되는 "비행기" 구성; 또는
- 로터가 전환식 비행기의 제 1 축에 실질적으로 수직이고 횡단하는 각각의 제 3 축에 배열되는 "헬리콥터" 구성을 선택적으로 취할 수 있다.
로터의 기울임 가능성 덕분에, 전환식 비행기는 헬리콥터처럼, 즉 궤도가 필요 없이 전환식 비행기의 제 1 종축에 실질적으로 수직인 방향으로 이착륙할 수 있다.
또한, 전환식 비행기는 거친 지형에서도 이착륙하고 도심 주거에 맞지 않는 소음 수준을 발생시키지 않고 이착륙할 수 있다.
또한, 전환식 비행기는 헬리콥터 구성으로 배열될 때 호버링이 가능하다.
게다가, 전환식 비행기는 비행기 구성으로 배열될 때 약 463 내지 555.6 km/h(250 내지 300 노트)의 순항 속도와 9144 m(30000 피트) 정도의 비행 고도에 도달하고 이를 유지할 수 있다.
이러한 순항 속도는 헬리콥터의 최대 순항 속도를 정의하는 약 277.8 km/h(150 노트) 값보다 훨씬 더 높다.
유사하게, 위의 고도는 전형적인 헬리콥터보다 훨씬 높으며 낮은 고도에서의 구름과 대기 교란 특징을 피하기 위해서 전환식 비행기를 비행기 구성으로 배열되게 허용한다.
예를 들어, EUROCOPTER X-3 항공기와 같은 헬리콥터는 수직축이 있는 메인 로터와 같은 공지된 헬리콥터에서 일반적으로 발견되는 구성요소 이외에도, 항공기의 제 5 종축 및 메인 로터의 회전축에 실질적으로 직교하는 제 4 횡축을 따라서 헬리플레인의 동체의 각각의 부분으로부터 캔틸레버식으로 뻗어 있는 한 쌍의 반-날개를 포함한다.
더 상세하게, 각각의 반-날개는 공지된 방식으로, 관련 모터에 의해 작동 가능한 구동 샤프트 및 구동 샤프트에 관절식으로 연결되는 복수의 블레이드를 포함하는 각각의 추진 프로펠러를 휴대한다.
특히, 각각의 구동 샤프트는 헬리플레인의 종축, 즉 수평축에 실질적으로 평행한 관련 제 6 축을 중심으로 회전 가능하다.
따라서 헬리플레인은 전환식 비행기와 동일한 방식으로, 메인 로터를 통해 수직 방향으로 이착륙하고 프로펠러 및 전술한 반-날개를 통해 전진 비행이 가능하다.
전진 비행 중에, 추력이 프로펠러에 의해 발생되는 동안 메인 로터가 공회전한다.
헬리콥터, 전환식 비행기 또는 헬리플레인의 여부에 관계없이, 이들 항공기는 하나 이상의 터빈으로부터 로터로 운동을 전달하도록 구성된 하나 이상의 기계식 변속기를 포함한다.
그러한 기계식 변속기는 일반적으로, 감속 체인 내에 하나 이상의 유성 기어를 사용하며, 이는 메인 로터의 작동 샤프트에 적절한 토크 및 회전수로 동력을 전달하도록 구성된다.
가장 간단한 형태로, 전술한 유성 기어는 본질적으로,
- 제 7 고정 축을 중심으로 회전 가능한 썬 휠(sun wheel)로 정의된 제 1 치형 휠;
- 제 7 축과 일치하는 제 8 축을 가지는 크라운 휠(crown wheel)로 정의된 제 2 고정 치형 휠; 및
- 위성으로 정의되고, 썬 및 크라운과 맞물리고 각각의 제 9 이동 가능한 축을 중심으로 회전 가능한 복수의 치형 휠을 포함한다.
유성 기어는 또한, 제 7 축을 중심으로 회전 가능하고 위성에 연결되는 위성 캐리어(satellite carrier)를 포함한다.
더 정확하게, 위성은 위성 캐리어의 각각의 핀에 대해 각각의 제 9 축을 중심으로 회전 가능하며 위성 캐리어와 통합된 제 7 축을 중심으로 회전 운동을 형성한다.
위성과 위성 캐리어의 핀 사이의 관련 회전은 각각의 롤링 베어링(rolling bearing)에 의해서 허용된다.
각각의 롤링 베어링은 차례로,
- 각각의 핀과 각지게 일체화되고 제 1 궤도를 정의하는 제 1 링;
- 제 1 링에 대해 반경 방향 외측에 있고 각각의 위성과 각지게 일체화되고 제 2 궤도를 정의하는 제 2 링; 및
- 제 1 및 제 2 궤도에서 롤링되는 복수 개의 롤링 본체, 바람직하게 원통형 롤러의 이중 크라운을 포함한다.
공지된 실시예에서, 기계적 동력은 썬을 통해 유성 기어로 진입하고 위성 캐리어로 전달된다.
위성 캐리어는 또한, 정확한 각속도로 올바른 구동 토크를 전달하기 위해서 로터 샤프트에 연결된 동력 인출 장치를 가진다.
위성 캐리어는 제 7 축에 직교하는 평면에 대해 반드시 비대칭 형상을 가져야 한다.
이는 위성에 대해 각각 반경 방향 내측 및 외측의 제자리에 썬과 크라운이 존재하므로, 구동 샤프트를 위성 캐리어에 연결하는 동력 인출 장치가 제 7 축에 직교하는 위성의 동일한 대칭 평면에 배치될 수 없다는 사실 때문이다.
위성 캐리어의 그러한 기하학적 비대칭 때문에, 위성 캐리어의 강성은 제 7 축에 직교하는 전술한 평면에 대해 필연적으로 비대칭이다.
작동 조건하에서, 썬은 상당한 구동 토크를 위성 캐리어에 전달한다.
위성 캐리어의 비대칭 강성으로 인해서, 썬으로부터 위성 캐리어로 구동 토크의 전달에 의해 편향을 발생시키므로, 썬의 제 7 회전축에 대해 위성의 제 9 회전축의 오정렬로 유성 기어의 적절한 작동에 심각한 결과를 발생한다.
더 정확하게, 제 9 축과 제 7 축 사이의 오정렬로, 양이 감소되더라도 위성과 썬 사이의 접촉 세그먼트에서 국부적인 압력 분포의 변경을 유도한다.
그러한 변경으로 필연적으로 손상을 유도하고 결과적으로 유성 기어의 사용 수명의 단축을 유도한다.
이러한 바람직하지 않은 효과를 완화하기 위해서, 예를 들어 EP-A-3064802 호로부터 롤링 본체로서 배럴 롤러 베어링을 사용하는 것이 공지되어 있다.
내부 링의 제 1 궤도는 오목하고, 롤링 본체의 대응하는 오목한 형상과 정합하며, 롤링 본체와 축 방향으로 협력하는 한 쌍의 숄더(shoulder)를 포함한다.
외부 링의 제 2 궤도는 구형 표면으로 형상화되지만 이는 각각의 위성과 크라운 사이의 정합에 의해서 제한되기 때문에 각각의 제 9 축을 중심으로 기울어질 수 없다.
따라서 롤링 본체는 제 7 축에 대한 내부 링의 경사에 의해서 제 9 축에 대한 위치로 안내된다.
전술한 롤링 베어링은 외부 링에 대해 회전 가능할 때, 상당한 하중을 전달할 수 있고 회전 고정된 외부 링과 내부 링 사이의 관련 각도 경사를 허용할 수 있는 것으로 공지되어 있다.
출원인은 호버링이 가능한 항공기 변속기의 유성 기어박스에 전술한 베어링을 적용하면 롤링 본체의 운동학을 변경한다는 점을 관찰했다. 이는 로터의 구동 샤프트와 일체화된 기준계(reference system)에서 제 1 내부 링이 각도 고정되고, 제 2 외부 링이 내부 링에 대해 회전 가능하기 때문이다.
결과적으로, 제 2 외부 링은 롤링 본체에 미끄럼을 발생시킴이 없이 제 1 내부 링의 임의의 경사를 자유롭게 허용하는 능력을 상실한다.
반대로, 출원인은 썬의 제 7 축에 대한 위성 핀의 제 9 축의 경사가 제 2 외부 링에 의해 정의된 제 2 궤도에서 롤링 본체의 무시할 수 없는 미끄럼을 유도하는 것을 관찰했다.
더 정확하게, 관련 제 9 축을 중심으로 회전하는 동안, 각각의 베어링의 롤링 본체는 제 1 및 제 2 궤도의 단순한 롤링 운동에 추가하여, 순환 방식으로 제 2 궤도의 적도면을 따라 교대하는 축 운동을 형성한다.
이러한 축 방향 이동은 썬으로부터 구동 샤프트로 토크가 전달되는 조건하에서 유성 캐리어의 변형으로 인한 것이다.
이러한 축 방향 이동으로 미끄럼을 유발하여, 유성 기어 서비스 수명의 확실한 감소와 함께, 전달된 동력 손실, 열 및 국부적인 압력 피크 발생, 윤활유 공급이 감소되거나 없는 조건하에서 유성 기어가 정확하게 작동하는 능력의 감소를 초래한다.
유성 기어의 수명과 작동 성능을 증가시키기 위해서는 섹터에 봉쇄가 필요하다. US-A-2020/0011411 호는 각각의 위성에 대해서 구형 지지대와 원통형 롤러 베어링이 제공되는 유성 기어를 설명한다. 구형 지지대는 원통형 롤러 베어링의 진동을 허용하여 위성과 유성 캐리어의 관련 핀 사이의 임의의 각도 오정렬을 보상하고 상대 회전을 허용한다.
EP-B-2894359 호, EP-B-2952760 호 및 EP-B-2957781 호는 항공기 날개용 플랩 에지 제어 장치(flap edge control device)용 회전식 볼 조인트의 사용을 설명한다. 조인트는 구형 표면으로 성형된 궤도를 정의하는 반경 방향 내부 링, 및 오목한 모래시계(conical hourglass) 형상의 롤링 본체를 포함하며; 이들 롤링 본체는 조인트 내부의 마찰을 감소시키고 거의 제거하도록 의도된다. 이러한 저항 마찰은 특히, 무거운 하중을 받는 조인트의 경우와 관련되며 미끄럼 접촉을 받는 내부 표면의 마모를 빠르게 유도한다.
WO-A1-2020/109879 호는 구동 유닛, 로터 및 구동 유닛과 로터 사이에 개재된 변속기를 포함하는 호버링 가능한 항공기를 개시하며; 변속기는 기어를 포함하며; 기어는 차례로, 제 1 축을 중심으로 회전 가능한 주 본체 및 주 본체로부터 캔틸레버 방식으로 돌출하는 복수의 제 1 톱니를 포함하며; 기어는 축 방향으로 서로 대향하고 기어에 반경 방향 힘을 가하도록 기어와 협력하는 제 1 쌍의 제 1 링을 포함한다.
US-A-5310269 호는 내부 및 외부 링과 그 사이에 롤러를 포함하는 롤러 베어링을 개시한다. 링은 리브(rib), 플랜지 또는 홈을 가지지 않지만, 대신에 링의 축 방향 내부 표면은 실질적으로 볼록한 궤도를 제공하고 롤러의 축 방향 외부 표면은 정합하도록 실질적으로 오목하다. 이들 오목 면과 볼록 면은 접촉 영역에 걸쳐 서로 접촉한다. 각각의 롤러는 롤러 중심에 대해 비대칭인 외부 표면을 가지며 그 형상은 사용 중에 롤러와 링 사이의 접촉 영역에서 마찰 모멘트가 생겨 롤러에 양의 스큐 힘(skew force)을 발생하시키는 형상이다. 이는 베어링 자체 추적을 가능하게 한다.
US-A1-2016290401 호는 내부 및 외부 부재, 궤도 공간의 롤링 요소, 궤도 공간의 양쪽 단부에 있는 개구를 폐쇄하는 가요성 환형 밀봉 부재, 및 환형 금속 차폐 부재를 포함하는 롤링 베어링을 개시한다. 각각의 밀봉 부재는 자연 상태의 밀봉 부재가 외부 원주 에지 부분과 내부 원주 에지 부분 사이에서 내측으로 볼록해지고 밀봉 부재가 외부 부재에 끼워질 때 내부 원주 에지 부분이 내부 부재의 외부 면과 탄성적으로 면접촉되도록 3차원 형상으로 형성된다. 각각의 금속 차폐 부재는 각각의 밀봉 부재의 외부 원주 에지 부분이 금속 차폐 부재와 외부 부재 사이에 끼워진 상태로 외부 부재에 고정된다. 각각의 금속 차폐 부재는 내부 부재와 접촉함이 없이 각각의 밀봉 부재의 일부를 덮는다.
US-A1-2011/182539 호는 내부 레이스 및 내부 레이스로부터 반경 방향으로 이격되어 그 사이에 롤러 요소를 수용하는 외부 레이스를 포함하는 베어링 조립체를 개시한다. 칼라는 내부 레이스에 인접하여 그에 대해 고정된다. 밀봉 부재는 외부 레이스에 대해 고정된다. 밀봉 부재는 외부 레이스에 대한 내부 레이스의 오정렬 및 외부 레이스에 대한 내부 레이스의 미리 결정된 오정렬 동안 밀봉 부재와 칼라 사이의 밀봉을 유지하기 위해서 축 방향 및 반경 방향으로 칼라와 미끄럼 가능하고 밀봉식으로 맞물린다.
본 발명의 목적은 위에서 언급한 요구사항을 간단하고 경제적인 방식으로 만족시킬 수 있는 유성 기어를 실현하는 것이다.
전술한 목적은 청구범위 제 1 항에 청구된 바와 같은 유성 기어에 의해 달성된다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은 비-제한적인 예로서 그리고 첨부 도면을 참조하여 제공되는 다음의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.
- 도 1은 호버링 가능한 항공기, 특히 전환식 비행기의 측면도를 도시한다.
- 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 실현된 유성 기어를 포함하고 도 1의 항공기의 변속기의 최종 단계를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 3은 도 2의 변속기를 아래에서 본 사시도이다.
- 도 4는 도 1의 항공기 변속기의 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 종단면도이다.
- 도 5는 명확성을 위해 제거된 부분이 있는 도 4의 일부 세부사항을 더욱 확대한 비율로 도시한다.
- 도 6은 명확성을 위해 제거된 부분이 있는 도 5의 일부 세부사항을 도시한다.
- 도 7은 명확성을 위해 제거된 부분이 있는 도 6의 세부사항을 사시도로 도시한다.
- 도 8은 도 4 내지 도 7의 변속기의 롤링 베어링의 롤링 본체를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 9는 도 4 내지 도 7의 변속기의 롤링 베어링의 케이지(cage)의 제 1 실시예를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 10은 도 4 내지 도 7의 변속기의 롤링 베어링의 케이지의 제 2 실시예를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 실현된 유성 기어 부분의 절단 사시도를 도시한다.
- 도 12는 도 11의 XII-XII 선을 따른 취한 확대한 비율의 축 방향 단면도이다.
- 도 13은 도 11 및 도 12의 유성 기어 부분의 확대된 절개 사시 상세도를 도시한다.
- 도 1은 호버링 가능한 항공기, 특히 전환식 비행기의 측면도를 도시한다.
- 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 실현된 유성 기어를 포함하고 도 1의 항공기의 변속기의 최종 단계를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 3은 도 2의 변속기를 아래에서 본 사시도이다.
- 도 4는 도 1의 항공기 변속기의 도 2의 IV-IV 선을 따라 취한 종단면도이다.
- 도 5는 명확성을 위해 제거된 부분이 있는 도 4의 일부 세부사항을 더욱 확대한 비율로 도시한다.
- 도 6은 명확성을 위해 제거된 부분이 있는 도 5의 일부 세부사항을 도시한다.
- 도 7은 명확성을 위해 제거된 부분이 있는 도 6의 세부사항을 사시도로 도시한다.
- 도 8은 도 4 내지 도 7의 변속기의 롤링 베어링의 롤링 본체를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 9는 도 4 내지 도 7의 변속기의 롤링 베어링의 케이지(cage)의 제 1 실시예를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 10은 도 4 내지 도 7의 변속기의 롤링 베어링의 케이지의 제 2 실시예를 크게 확대한 비율로 도시한다.
- 도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 실현된 유성 기어 부분의 절단 사시도를 도시한다.
- 도 12는 도 11의 XII-XII 선을 따른 취한 확대한 비율의 축 방향 단면도이다.
- 도 13은 도 11 및 도 12의 유성 기어 부분의 확대된 절개 사시 상세도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 참조 부호 1은 호버링이 가능한 항공기, 도시된 경우에는 전환식 비행기를 나타낸다.
전환식 비행기(1)는 본질적으로,
- 종 방향 연장 축(A)을 가지는 동체(2);
- 동체(2)의 서로 반대편에 있는 각각의 부분으로부터 축(A)에 횡 방향으로 캔틸레버식으로 연장하는 한 쌍의 반-날개(3);
- 대응하는 반-날개(3)에 대해 고정되고 도시되지 않은 관련 모터를 수용하는 한 쌍의 나셀(4); 및
- 각각의 모터와 작동 가능하게 연결된 한 쌍의 로터(5)를 포함한다.
동체(2)는 또한, 전방에 배열된 노즈(nose)(12) 및 축(A)을 따라 서로 반대편에 있는 꼬리 부분(13)을 포함한다.
각각의 반-날개(3)는 동체(2)의 반대편에 있는 자유 단부를 포함한다. 각각의 반-날개(3)의 단부는 축(A)에 직교하는 축(E)를 따라 정렬된다.
본 설명에 사용된 "전방", "꼬리", "종 방향", "측면", "위" 및 "아래" 등의 용어는 전환식 비행기(1)의 일반적인 전진 방향을 지칭한다는 점에 유의해야 한다.
더 상세하게, 각각의 로터(5)는 본질적으로,
- 축(B)을 중심으로 회전 가능한 구동 샤프트(11);
- 구동 샤프트(11)에 의해 회전 구동되는 허브(7); 및
- 허브(7)에 관절식으로 연결된 복수의 블레이드(8)를 포함한다.
로터(5)는 관련 반-날개(3) 및 관련 나셀(4)에 대해 축(C)을 중심으로 기울어질 수 있다.
축(C)은 축(A) 및 축(B)을 횡단한다.
축(C)은 또한, 축(E)과 평행하다.
전환식 비행기(1)는 선택적으로,
- 로터(5)의 축(B)이 축(A) 및 축(C)에 직교하는 "헬리콥터" 구성(도 1에서 볼 수 있음)으로, 그리고
- 로터(5)의 축(B)이 축(A)에 평행하고 축(C)에 직교하는 "비행기" 구성(도시되지 않음)으로 배열될 수 있다.
전환식 비행기(1)는 각각의 로터(5)에 대해서, 하나 이상의 터빈(10)(개략적으로만 도시됨)으로부터 관련 로터(5)의 구동 샤프트(11)(도 1에 개략적으로만 도시됨)로 운동을 전달하도록 구성된 주 변속기(9)를 더 포함한다.
변속기(9)가 서로 동일하므로, 다음에서는 단일 로터(5)와 관련 변속기(9)가 참조될 것이다.
변속기(9)는 본질적으로, 유성 기어(21)(도 3)에 의해 형성된 엔드 스테이지(end stage)(20)를 더 포함하며, 이는 정확한 토크 및 각속도 값으로 로터(5)의 구동 샤프트(11)에 동력을 전달한다.
도시된 경우에, 유성기어(21)는 기어박스이다.
특히 도 3을 참조하면, 유성 기어(21)는 본질적으로,
- 축(D)을 중심으로 회전 가능하고 스테이지(20)의 입력 샤프트(도시되지 않음)에 작동 가능하게 연결되는 복수의 톱니(16)를 포함하는 썬(15);
- 축(D)에 대해 각지게 고정된 크라운(17); 및
- 축(D)에 평행하고 썬(15) 및 크라운(17)과 정합하는 각각의 축(I)을 중심으로 회전할 수 있는 각각의 위성(19)의 기능을 수행하는 복수의 치형 휠을 포함한다.
도시된 경우에, 크라운(17)은 썬(15)보다 더 큰 직경을 가진다.
축(B)은 또한, 축(D)과 일치한다.
크라운(17)은 위성 캐리어(30)를 둘러싼다.
게다가, 크라운(17)은 첨부된 도면에 부분적으로만 도시된 고정 구조물에 의해 지지된다.
유성 기어(21)는 축(B)을 중심으로 회전 가능하고 로터(5)의 구동 샤프트(11)에 직접 연결되고 위성(19)에 연결되는 위성 캐리어(30)를 더 포함한다.
특히, 각각의 위성(19)은 위성 캐리어(30)에 대해 그의 축(I)을 중심으로 회전하고 위성 캐리어(30)와 일체로 축(B)을 중심으로 회전 운동을 형성한다.
게다가, 기계적인 동력은 썬(15)에서 유성 기어(21)로 진입하고 거기로부터 로터(5)의 구동 샤프트(11)의 방향으로 위성 캐리어(30)에서 정확한 토크 값과 회전수로 빠져나간다.
특히, 위성 캐리어(30)는 차례로,
- 각각의 축(I)을 따라 연장하고 각각의 위성(19)이 각각의 축(I) 주위에 회전 가능하게 장착되는 복수의 핀(32); 및
- 각각의 핀(32)과 위성(19) 사이에 반경 방향으로 개재된 복수의 롤링 베어링(40)을 포함한다(도 4).
더 상세하게, 각각의 베어링(40)은 각각의 핀(32) 상의 각각의 축(I)을 중심으로 회전 가능하게 각각의 위성(19)을 지지하도록 구성된다.
특히, 공칭 조건하에서, 각각의 위성(19)의 축(I)은 썬(15)의 축(D)과 평행하다. 그러나 다음에서 상세히 설명되는 바와 같이, 축(I)은 작동 중에 축(D)에 대해 기울어질 수 있다.
본 설명의 나머지 부분에서, 모든 베어링(40)과 핀(32)이 서로 동일하기 때문에, 단일 베어링(40)과 관련 핀(32)이 설명된다.
베어링(40)은 차례로,
- 핀(32)에 대해 각지게 고정되고 궤도(42)를 한정하는 링(41);
- 축(I)에 대해 링(41)의 반경 방향 최외측에 배열되고 궤도(42)를 향하는 한 쌍의 궤도(44)를 한정하는, 위성(19)에 의해 일체로 한정된 링(43); 및
- 궤도(42, 44)에서 롤링하는 복수의 롤링 본체(45, 46)를 포함한다.
바람직하게, 본체(45, 46)는 스틸 또는 세라믹 재료로 만들어진다.
롤링 본체(45, 46)는 그들 사이에서 축 방향으로 이격된 두 개의 각각의 크라운(47, 48)을 형성하기 위해서 축(I)에 대해 일정하게 각지게 간격을 두고 배열된다.
궤도(42)는 부분적으로 구형 형태를 가지며 롤링 본체(45, 46)는 오목하고 원뿔형 모래시계로서 형성된다.
더욱이, 베어링(40)은 적어도 축(I))에 대해 반경 방향으로 지향된 힘에 의해 하중을 받는다. 따라서, 당업계에 주지된 바와 같이, 주어진 시간에 베어링(40)은 하중 구역과 무-하중 구역을 포함한다. 하중 구역과 무-하중 구역은 축(I)에 대해 베어링(40)의 각각의 개별 원형 섹터를 따라 연장한다.
특히, 하중 구역의 롤링 본체(45, 46)는 베어링(40)에 작용하는 반경 방향 힘으로 인한 반경 방향 하중에 의해 하중을 받으며; 무-하중 구역의 롤링 본체(45, 46)는 무-하중 상태, 즉 반경 방향 하중을 받지 않는다. 유리하게, 각각의 롤링 본체(45, 46)는 롤링 본체(45, 46)의 측면에서 개방된 오목형인 각각의 곡선(L1, L3)에서 궤도(42)와 접촉하며(도 5 및 도 6); 선(L1, L2)은 직선(R1, R3) 상에 놓이는 서로 반대되는 제 1 축 방향 단부(61, 63)를 포함하며;
각각의 롤링 본체(45, 46)는 또한, 롤링 본체(45, 46)의 측면에서 개방된 볼록형인 각각의 곡선(L2, L4)에서 각각의 궤도(44)와 접촉하며; 선(L2, L4)은 관련 직선(R2, R4) 상에 놓이는 각각의 제 2 축 방향 단부(62, 64)를 포함하며;
직선(R1, R2; R3, R4)은 이들 사이에서 기울어져 롤링 본체(45, 46)의 축(H) 상에 놓이는 지점(S1, S2)에서 수렴되고 이등분선(T1; T2)이 축(H) 상에 놓이는 예각(α1, α2)을 한정한다.
더 상세하게, 직선(R1; R3)과 축(I)은 10도 내지 20도 범위이고, 바람직하게 14도인 예각(β1, β2)을 한정한다.
도시된 경우에, 예각(α1, α2; β1, β2)은 서로 동일하다.
각각의 크라운(47, 48)의 지점(S1, S2)은 베어링(40)의 반대 축 방향 부분에 배열된다.
각각의 롤링 본체(45; 46)는 차례로,
- 관련 축(H)을 기준으로 축 방향으로 서로 반대편에 있는 한 쌍의 베이스(70, 71); 및
- 베이스(70, 71) 사이에서 연장하는 측면(72)을 포함한다.
각각의 롤링 본체(45, 46)의 베이스(71)는 서로 마주하고 롤링 본체(45, 46)의 베이스(70) 사이의 축(I)에 평행하게 축 방향으로 개재된다.
각각의 롤링 본체(45, 46)의 선(L1, L2; L3, L4)은 각각의 단부(61, 62; 63, 64) 사이에 포함된 복수의 지점을 포함하고 각각의 베이스(70)로부터 각각의 베이스(71) 쪽으로 진행하는, 각각의 축(H)으로부터 처음에는 감소하고 나중에는 증가하는 거리로 연장한다.
특히 도 8을 참조하면, 각각의 롤링 본체(45; 46)의 베이스(70)는 축(H)에 직교하고 평평하다.
각각의 롤링 본체(45; 46)의 베이스(71)는 축(H)에 대해 편심인 지점(K)에 중심을 가지는 원형 세그먼트(circular segment)의 관련 축(H) 주위에서의 회전에 의해 발생된 비-구형 캡과 같은 형상이다.
중앙 평면(medium plane)(P1, P2)은 선(L1, L2; L3, L4)으로부터 등거리에 있으며, 축(H) 및 관련 롤링 본체(45, 46)의 이등분선(S1, S2)을 포함하고 베이스(70, 71)를 횡단하는 롤링 본체(45; 46)의 대칭 평면을 한정한다.
또한, 롤링 베어링(40)은 축 방향 연장부를 따르는 중앙 평면(M)을 포함한다. 중앙 평면(M)은 축(I)에 직교한다.
상세하게, 링(43)으로부터 링(41)까지 반경 방향으로 진행하면서, 각각의 롤링 본체(45, 46)의 각각의 베이스(71)는:
- 그 지점이 중앙 평면(M)으로부터 점진적으로 감소하는 거리에 있는 신장부(stretch)(71a),
- 그 지점에서 베이스(71)에 접하는 평면(T)이 중앙 평면(M)에 평행한 신장부(71b); 및
- 그 지점이 중앙 평면(M)으로부터 점진적으로 증가하는 각각의 거리에 있는 신장부(71c)를 포함한다(도 8).
더 상세하게, 각각의 신장부(71b)는 중앙 평면(M)으로부터 최소 거리에 배열된 각각의 롤링 본체(45, 46)의 부분을 한정한다.
또한, 롤링 본체(45, 46)의 축(H)을 통과하고 축(H)을 통과하는 롤링 베어링(40)의 직경 평면에 직교하는 평면을 고려하면, 각각의 롤링 본체(45, 46)는 주어진 시간에,
- 링(43) 측에 바로 있는 반경 방향 외측 절반(300); 및
- 링(41) 측에 바로 있는 반경 방향 내측 절반(301)을 포함한다.
상세하게, 스트레치(71a)는 전체 반경 방향 외측 절반(300)을 따라서 반경 방향으로 한정되고 반경 방향 내측 절반(301)을 따라 부분적으로 한정된다. 또한, 신장부(71b, 71c)는 반경 방향 내측 절반(301) 내에 반경 방향으로 전체적으로 한정된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 지점(K)은 신장부(71a)에 속한다.
링(41)은:
- 한 쌍의 축 방향 단부 요소(51); 및
- 요소(51) 사이에 축 방향으로 개재되고 궤도(42)를 한정하는 요소(50)를 포함한다.
각각의 요소(51)는 차례로:
- 축 방향으로 전개된 부분(55); 및
- 부분(55)으로부터 반경 방향으로 캔틸레버식으로 돌출하는 축 방향 단부 부분(56)를 포함한다.
링(41)은 그 사이에서 축 방향으로 연속하고 궤도(42)를 한정하는 한 쌍의 볼록 표면을 포함한다.
특히, 궤도(42)는 축(I)로부터 증가하는 거리로 요소(51)의 관련 부분(55)으로부터 연장된다.
궤도(42)는 부분(56) 사이에서 축 방향으로 개재된다.
궤도(42)는 부분(56) 사이에서 축 방향으로 그리고 축(I)으로부터 부분(55)의 거리보다 크거나 같은 축(I)로부터의 반경 방향 거리로 연장한다.
축(I)으로부터 궤도(42)의 최대 거리는 축(I)으로부터 부분(56)의 최대 거리보다 더 낮다.
궤도(42)는 도시된 경우(도 5)에서, 축(I)에 직교하는 축(J)에 대해 대칭적으로 연장한다. 따라서, 도시된 실시예에서, 축(I)으로부터 궤도(42)의 최대 반경 방향 거리에 대응하는 궤도(42)의 직경은 중앙 평면(M) 상에 놓인다.
궤도(42)는 축(I, J)에 놓이는 중심(O)을 가진다. 링(43)은 축(I)에 대해 반경 방향 내측 위치에,
- 한 쌍의 축 방향 단부 케이지 가이드(65); 및
- 궤도(44) 사이에 축 방향으로 개재되고 축 방향으로 서로 반대편에 있는 한 쌍의 숄더(67)를 한정하는 요소(66)를 포함한다.
요소(66)는 축(I) 쪽으로 테이퍼화된(tapered) 사다리꼴 단면을 갖는 환형 형태를 가지며, 케이지 가이드(65)와 정확히 동일한 케이지 가이드의 기능을 수행한다.
도 8을 참조하면, 바람직하게 케이지 가이드(65)는 각각의 롤링 본체(45; 46)의 베이스(70)로부터 축 방향으로 이격된다.
숄더(67)는 편평하며 각각의 롤링 본체(45; 46)의 베이스(71)와 각각의 지점(K)에서 접촉한다.
링(43)은 링(41)의 궤도(42)를 반경 방향으로 마주하고 각각의 궤도(44)를 한정하는 한 쌍의 볼록 표면을 더 포함한다.
궤도(44)는 도시된 경우에, 관련 케이지 가이드(65)와 요소(66) 사이에 축 방향으로 개재된다.
도시된 경우에, 링(43)과 위성(19)이 일체형으로 만들어진다.
궤도(42, 44)는 관련 폐쇄 선(L1(L2), L3(L4))에서 관련 롤링 본체(45(46))의 측면(72)(도 7)과 접촉한다.
각각의 롤링 본체(45, 46)는 각각의 베이스(70, 71)와 축(H)의 교차 지점(P)으로부터 축(H)에 평행하게 등거리에 있고 축(H) 상에 배열된 각각의 중심(Q1, Q2)을 포함한다.
중심(Q1, Q2)은 서로 평행하고 축(I)에 직교하는 각각의 평면(Z1, Z2)을 한정한다.
베어링(40)은 관련 크라운(47, 48)의 롤링 본체(45, 46)를 축(I) 주위로 분리된 상태로 유지하도록 구성된 케이지(90)를 더 포함한다.
도 9를 참조하면, 케이지(90)는 축(I)을 포함하는 평면에서 직사각형 단면을 갖는 링과 같은 형상이다.
케이지(90)는 롤링 본체(45; 46)의 형태에 대응하는 형태를 갖는 복수의 관통 폐포(alveoli)(95)를 포함한다.
폐포(95)는 축 방향으로 서로 중첩된 두 그룹을 형성한다. 상세하게, 두 그룹 중 하나의 각각의 폐포(95)는 축(I)에 평행한 두 그룹 중 다른 하나의 각각의 폐포에 정렬된다(도 9). 각각의 그룹의 폐포(95)는 축(I)을 중심으로 서로 동일한 각도로 이격되어 있다.
특히, 각각의 폐포(95)의 프로파일은 관련 롤링 본체(45; 46)에 대해 약간의 틈새를 보장하도록 형상화된다.
도시된 경우에, 케이지(90)는 스틸로 제조되고/되거나 폐포(95)는 밀링에 의해 제조된다.
도 10을 참조하면, 케이지(90)의 제 2 실시예가 도면 부호 90'으로 표시되어 있다.
케이지(90')는 케이지(90)와 유사하며 그와 상이한 점에 대해서만 아래에서 설명되며; 케이지(90, 90')의 유사하거나 동등한 부분은 동일한 참조 부호로 지칭될 것이다.
케이지(90')는 중심(O)을 갖는 구형 세그먼트로서 형상화된다는 점에서 케이지(90)와 상이하다. 또한, 케이지(90')는 축(J)에 대해 대칭인 두 부품으로 만들어진다.
케이지(90')는 궤도(42)에서만 안내된다.
도 5를 참조하면, 케이지 가이드(65)와 요소(66)는 케이지(90)의 무게 중심을 가능한 한 축(I)에 가깝게 유지하도록 케이지(90)에 대한 각각의 가이드 표면을 한정한다.
베어링(40)은 링(43)과 링(41)에 의해 반경 방향으로 경계가 정해지고 그 내부에서 롤링 본체(45, 46)가 롤링하는 챔버(chamber)(85)(도 5)를 한정한다.
유성 기어(21)는 롤링 본체(45, 46)의 윤활 시스템(120)을 더 포함한다.
특히 도 5 및 도 6을 참조하면, 윤활 시스템(120)은:
- 모든 베어링(40)에 공통이고 내부에 윤활 유체(lubricating fluid), 특히 오일이 도시되지 않은 특수 제트로부터 공급되는 축(B)의 환형 슬리브(121);
- 베어링(40)의 롤링 본체(45, 46)를 윤활시키는 윤활 유체를 수집하기 위한 주변 환경부(122); 및
- 롤링 본체(45, 46)의 윤활을 허용하기 위한 슬리브(121)로부터 주변 환경부22)로 그리고 챔버(85) 내로의 윤활 유체 전달 회로(123)를 포함한다.
특히, 롤링 베어링(45, 46)은 슬리브(121)와 주변 환경부(122) 사이의 각각의 축(I)을 따라 개재된다.
더 상세하게, 전달 회로(123)는 각각의 베어링(40)에 대해서 차례로,
- 슬리브(121)와 유체 연통(fluidic communication)하는 축 방향 단부 개구(126), 폐쇄된 바닥(124) 및 복수의 원주 방향 개구(127)가 제공되고, 관련 핀(32) 내에 동축으로 수용된 윤활 유체를 수집하기 위한 관형 요소(125);
- 각각의 핀(32)에 의해 한정되고 각각의 개구(127)에 배열되거나 아니면 이와 유체 연통하는 복수의 반경 방향 관통 구멍(130);
- 링(41)에 의해 한정되고 각각의 구멍(130) 및 챔버(85)와 유체 연통하는 복수의 반경 방향 관통 구멍(140);
- 링(41)에 의해 한정되는 복수의 반경 방향 구멍(141, 142); 및
- 주변 환경부(122)에 의해서 롤링 베어링(40)에 의해 한정되고 챔버(85)를 주변 환경부(122)와 유체 연결하도록 구성된 환형 개구(150)를 포함한다.
시트(145)는 테일 스톡(tailstock)의 터닝 및 연삭(turning and grinding)을 위해 제공된다.
개구(127)는 축(I)을 중심으로 개구 사이에 동일한 각도로 이격되어 있다.
개구(127)는 이러한 구성에서 개구(128) 및 개구(129)로부터 축 방향으로 이격되어 있다.
대안적으로, 상이한 유체 연통 구성을 실현하기 위해서 상기 개구(128, 129)에서 개구(127)의 축 방향 위치를 이동함으로써 윤활 시스템(120)의 형태의 변화를 신속하게 실현하는 것이 가능하다.
구멍(130, 140(141, 142))은 축(I)을 중심으로 구멍 사이에 동일한 각도로 이격되어 있다.
구멍(140)은 구멍(142)과 축 방향으로 이격된 구멍(141)과 축 방향으로 이격되어 있다.
구멍(140, 141, 142)은 서로 평행하고 각각의 핀(32)의 축(I)에 직교하는 각각의 평면에 놓인다.
바닥(124)은 도 5의 경우에, 구멍(140, 141, 142) 사이에 축 방향으로 개재되게 위치된다.
결과적으로, 구멍(141, 142)에는 요소(125)에 의해 윤활 유체가 공급되지 않는다.
베어링(40)은 슬리브(121)에 인접한 링(41)의 요소(50)와 링(43)의 대응하는 케이지 가이드(65) 사이에 반경 방향으로 개재된 시일(91)을 더 포함한다. 시일(91)은 챔버(85)에 윤활 유체를 유지하도록 구성된다(도 5).
시일(91)과 요소(50)는 서로 마주보는 각각의 단부 에지(93, 94)를 가지며 궤도(42)에 동심인 구형 표면의 부분과 같이 형상화된다.
도 6에 도시된 실시예에서, 요소(125)는:
- 핀(32)의 각각의 구멍(131)에 동일한 각도로 이격되게 배열된 복수의 개구(128); 및
- 핀(32)의 각각의 구멍(132)에 동일한 각도로 이격되게 배열된 복수의 개구(129)를 더 포함한다.
개구(127)는 개구(128, 129)로부터 축 방향으로 이격되어 있다.
구멍(130, 131, 132(140, 141, 142))은 그들 사이에서 축 방향으로 이격되어 있다.
요소(125)의 바닥(124)은 구멍(130, 131)에 대해 구멍(132)의 축 방향 반대쪽 벽 측에 배열된다.
이러한 방식으로, 구멍(131, 141; 132, 142)에는 요소(125)에 의해 윤활 유체가 공급된다.
도 6에 도시된 경우에, 각각의 베어링(40)은 주변 환경부(122)에 인접한 링(41)의 요소(50)와 링(43)의 대응하는 케이지 가이드(65) 사이에 반경 방향으로 개재된, 시일(91)의 축 방향 반대편에 있는 시일(92)을 더 포함한다. 시일(92)은 챔버(85)에 윤활 유체를 유지하도록 구성된다.
주변 환경부(122)에 인접한 시일(92) 및 요소(50)는 슬리브(121)에 인접한 시일(91) 및 요소(50)와 동일한 방식으로 형상화된다.
사용 시, 변속기(9)는 터빈(10)으로부터 관련 로터(5)의 구동 샤프트(11)로 운동을 전달한다.
동력은 축(D)을 중심으로 회전하는 썬(15)을 통해 유성 기어(21)로 들어가고 로터(5)의 전술한 구동 샤프트(11)에 연결된 위성 캐리어(30)를 통해 빠져나간다.
위성(19)이 고정 크라운(17)과도 정합한다는 사실 덕분에, 썬(15)의 회전으로 위성(19)의 축(I) 주위의 회전과 축(D) 주위의 위성(19)의 회전을 유발한다.
더 정확하게, 위성(19)은 베어링(40) 덕분에 대응하는 핀(32)에 대한 관련 축(I)을 중심으로 회전한다. 특히, 롤링 본체(45, 46)는 관련 축(I) 주위의 핀(32)에 대한 위성(19)의 회전을 허용한다.
또한, 위성(19)은 위성 캐리어(30)와 일체로 축(B, D) 주위의 회전 운동을 형성한다.
위성 캐리어(30)의 회전은 로터(5)의 구동 샤프트(11)에 적절한 회전수로 동력을 전달한다.
유성 기어(21)의 작동은 단일 베어링(40), 관련 위성(19) 및 관련 핀(32)에 한정하여 아래에서 설명된다.
썬(15)으로부터 위성 캐리어(30)로 토크가 전달되는 동안, 롤링 본체(45, 46)의 위치는 링(43)의 궤도(44)에 의해 부과된다.
숄더(67)는 각각의 지점(K)에서 롤링 본체(45; 46)의 베이스(71)와 축 방향으로 접촉한다.
썬(15)에 의해 전달된 토크는 썬(15)의 축(D)에 대해 핀(32)의 축(I)에 대한 편향을 유발한다. 이러한 편향으로 링(41)의 편향을 유발하지만, 궤도(42)가 중심(O)을 갖는 구면 형상으로 형상화된다는 사실로 인해서 롤링 본체(45, 46)의 위치에는 영향을 미치지 않는다.
롤링 본체(45, 46)는 실질적으로 미끄럼 없이 각각의 궤도(42, 44) 상에서 추가로 롤링한다.
더 구체적으로, 롤링 본체(45, 46)의 중심(Q1, Q2)에 의해 한정된 평면(Z1, Z2)은 썬(15)으로부터 위성 캐리어(30)로 토크가 전달되는 동안 축(I)에 평행하고 직교되게 유지한다.
이러한 방식으로, 롤링 본체(45, 46)의 교대하는 미끄럼 운동이 방지된다.
도 5에 도시된 경우에, 윤활유는 슬리브(121)로부터 개구(126)를 통해 요소(125) 내로 흐른다.
그 후, 윤활유는 챔버(85)에 도달할 때까지 개구(127), 핀(32)의 구멍(130) 및 링(41)의 구멍(140)을 통과한다.
윤활유는 롤링 본체(45, 46) 사이를 흐르며 베어링(40)을 윤활한다.
윤활유는 시일(91)에 의해서 챔버(85) 내에 유지되고 개구(150)를 통해 주변 환경부(122)에 도달한다.
이와 상이하게, 도 6의 실시예에서, 윤활유는:
- 개구(128), 핀(32)의 구멍(131) 및 링(41)의 구멍(141); 및
- 개구(129), 핀(32)의 구멍(132) 및 링(41)의 구멍(142)에 의해 한정된 유체 경로를 통해 요소(125)로부터 챔버(85)로 흐른다.
윤활유는 게다가, 시일(91, 92)의 존재에 의해서 챔버(85) 내에 포획된 상태로 유지된다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 도면부호 21''은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 항공기(1)의 변속기(9)의 유성 기어를 나타낸다.
유성 기어(21'')는 유성 기어(21)와 유사하고 그 차이점에 대해서만 이후에서 설명하며; 유성 기어(21, 21'')의 대응하거나 동등한 부분은 가능한 경우에 동일한 참조 부호로 표시될 것이다.
본 설명의 나머지 부분에서, 모든 베어링(40'')이 서로 동일하기 때문에 단일 베어링(40'')만이 설명될 것이다.
특히, 유성 기어(21'')는 각각의 롤링 베어링(40'')이 시일(91)과 상이하게 케이지(90'')에 통합된 시일(91'')을 포함한다는 점에서 유성 기어(21)와 상이하다. 또한, 케이지(90'')는 시일(91'')을 일체로 한정한다. 환언하면, 시일(91'')과 케이지(90'')는 단일 부품을 형성하고 축(I)에 대해 일체로 회전하도록 구성된다(도 12).
시일(91'')은 링(43'') 및 링(41)에 의해 반경 방향으로 경계를 이루는 챔버(85'') 내부에 포함된 윤활 유체를 유지하도록 구성된다.
상세하게, 케이지(90'')는:
- 주요 부분(205''); 및
- 주요 부분(205'')에 축 방향으로 결합되는 시일(91'')을 포함한다.
케이지(90'')는 롤링 본체(45)의 측면에 배열되는 축 방향 단부(90a''), 및 축 방향 단부(90a'')의 반대편에 있고 롤링 본체(46)의 측면에 배열되는 축 방향 단부(90b'')를 포함한다. 더 상세하게, 시일(91'')은 축 방향 단부(90a'')에 배열된다(도 12).
시일(91'')은 차례로,
- 축 방향으로 전개된 부분(91a''); 및
- 부분(91a'')으로부터 링(41) 쪽으로 반경 방향으로 캔틸레버식으로 돌출하는 반경 방향으로 전개된 축 방향 단부 부분(91b'')을 포함한다.
더 상세하게, 시일(91'')은 축 방향으로 전개된 부분(91a'')에서 주요 부분(205'')에 결합된다.
축 방향 전개 부분(91a'')은 결국, 원통형이고 주요 부분(205'')과 동심이다. 또한, 바람직하게, 축 방향 전개 부분(91a'')의 반경 방향 최내측 표면은 주요 부분(205'')의 반경 방향 최내측 표면과 반경 방향으로 정렬된다.
또한, 반경 방향으로 전개된 축 방향 단부 부분(91b'')은 축 방향으로 전개된 부분(91a'')에 대해 주요 부분(205'')의 축 방향 반대편에 있다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 케이지(90'')는 링(43'')으로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 또한, 케이지(90'')도 링(41)으로부터 반경 방향으로 이격되어 있다. 상세하게, 케이지(90'')는 링(41)보다 링(43'')에 반경 방향으로 더 가깝다.
주요 부분(205'')은 도 9에 도시된 케이지(90)와 유사하다. 상세하게, 주요 부분(205'')은 축(I)을 통과하는 평면에서 직사각형 단면을 갖는 링과 같이 형상화된다.
또한, 주요 부분(205'')은 롤링 본체(45; 46)의 형태에 대응하는 형태를 갖는 복수의 관통 폐포(95'')를 포함한다.
폐포(95'')는 축 방향으로 서로 중첩된 두 그룹을 형성한다. 상세하게, 두 그룹 중 하나의 각각의 폐포(95'')는 축(I)에 평행한 두 그룹 중 다른 하나의 각각의 폐포에 정렬된다.
더욱 상세하게, 두 그룹 중 하나로부터의 폐포(95'')는 각각의 롤링 본체(45)를 수용하고, 두 그룹 중 다른 하나의 폐포(95'')는 각각의 롤링 본체(46)를 수용한다.
케이지(90'')는 롤링 본체(45, 46)를 통해 링(43'')과 축 방향 및 반경 방향으로 협력한다. 상세하게, 폐포(95'')에 수용된 롤링 본체(45, 46)는 축(I)에 평행한 링(43'')에 대한 케이지(90'')의 이동을 제한하도록 구성된다.
바람직하게, 케이지(90'')는 비-침탄(not-carburized) 구조용 스틸로 만들어진다.
또한, 롤링 베어링(40'')의 링(41)은 축(I)을 따라 인접하고 서로 구별되는 축 요소(51)와 요소(50)를 포함한다. 특히, 시일(91'')과 요소(51)는 서로 마주보는 각각의 단부 에지(93'', 94)를 가진다.
시일(91'')은 적어도 일부 케이지(90'')와 링(43'')을 윤활하기 위해서, 윤활유에 의해 통과되도록 구성되는 복수의 반경 방향 구멍(96'')을 더 포함한다. 상세하게, 롤링 베어링(40'')의 회전 동안 윤활유에 작용하는 원심력 때문에 각각의 반경 방향 구멍(96'')은 윤활유가 관통되도록 구성된다.
바람직하게, 반경 방향 구멍(96'')은 원형이고 축(D)에 직교하도록 지향된 각각의 축을 한정한다. 또한, 반경 방향 구멍(96'')은 축(D)에 대해 서로 각지게 이격되어 있다.
도시된 실시예에서, 케이지(90'')는 반경 방향 구멍(96'')과 유사한 기능을 갖는 추가의 관통 반경 방향 구멍(97'')을 포함한다. 상세하게, 구멍(97'')은 원형이고 축(D)에 직교하는 각각의 축을 가진다.
바람직하게, 반경 방향 구멍(97'')은 중앙 평면(M)에 대해 반경 방향 구멍(96'')의 축 방향 반대편에 있다. 그러나 반경 방향 구멍(97'')은 케이지(90'')의 다른 축 방향 위치에 형성될 수 있다.
상세하게, 반경 방향 구멍(97'')은 축 방향 단부(90b'') 부근에서 케이지(90'')와 링(43'')을 윤활하기 위해서 윤활유에 의해 통과되도록 구성된다.
또한, 챔버(85'')는 링(41)과 케이지(90'')에 의해 방향 방향으로 경계를 이루는 부분(86'')을 포함한다.
더 구체적으로, 롤링 베어링(40'')은:
- 링(43'')과 시일(91'') 사이에서 반경 방향으로 연장하고 축 방향 단부(90a'')와 각각의 롤링 본체(45)의 베이스(70) 사이에서 축 방향으로 연장하는 간극(100''); 및
- 간극(101'')은 링(43)의 반경 방향 최-내측 표면과 축 방향 전개 부분(91a'')의 반경 방향 최-내측 표면 사이에서 반경 방향으로 그리고 시일(91'')과 각각의 롤링 본체(45)의 베이스(70) 사이에서 축 방향으로 연장하는 틈새(101'')를 포함한다(도 12).
간극(100'' 및 101'')은 서로 그리고 반경 방향 구멍(96'')에 유동적으로 연결된다. 또한, 반경 방향 구멍(96'')은 부분(86'')을 간극(100'' 및 101'')에 유동적으로 연결한다.
상세하게, 간극(101'')은 롤링 본체(45)의 축(H)에 직각으로 지향된다.
링(41)으로부터 링(43'')으로 지향된 반경 방향으로 교차된 반경 방향 구멍(96'')을 가지는 윤활유는 축 방향 단부(90a'')로부터 축 방향 단부(90b'') 쪽으로 지향된 축 방향을 따라 틈새(100'')를 가로질러 흐르도록 구성된다. 또한, 윤활유는 롤링 본체(45)의 축(H)에 수직인 방향을 따라서 틈새(101'')을 통해 배출되도록 구성되고 링(43)으로부터 링(41)으로 지향된다.
롤링 베어링(40'')은:
- 링(43'')과 케이지(90'') 사이에서 반경 방향으로 연장하고 축 방향 단부(90b'')와 각각의 롤링 본체(46)의 베이스(70) 사이에서 축 방향으로 연장하는 틈새(102''); 및
- 링(43)의 반경 방향 최-내측 표면과 케이지(90'')의 반경 방향 최-내측 표면 사이에서 반경 방향으로 연장하고 케이지(90'')와 각각의 롤링 본체(46)의 베이스(70) 사이에서 축 방향으로 연장하는 틈새(103'')를 더 포함한다.
틈새(102'' 및 103'')는 서로 그리고 반경 방향 구멍(97'')에 유동적으로 연결된다. 또한, 반경 방향 구멍(97'')은 부분(86'')을 틈새(102'' 및 103'')에 유동적으로 연결한다.
상세하게, 틈새(103'')는 롤링 본체(46)의 축(H)에 직각으로 지향된다.
링(41)으로부터 링(43)으로 지향된 반경 방향으로 교차된 반경 방향 구멍(97'')을 가지는 윤활유는 축 방향 단부(90b'')로부터 축 방향 단부(90a'') 쪽으로 지향된 축 방향을 따라서 틈새(102'')을 가로질러 흐르도록 구성된다. 또한, 윤활유는 롤링 본체(46)의 축(H)에 수직인 방향을 따라서 틈새(103'')를 통해 배출되도록 구성되고 링(43)으로부터 링(41)으로 지향된다.
도시되지 않은 대체 실시예에 따르면, 유성 기어(21'')는 시일(91'')과 동일하고, 케이지(90'')에 통합되고 축 방향 단부(90b'')에 배열되는 추가 시일을 포함한다. 상세하게, 도시되지 않은 대안적인 실시예에 따른 케이지(90'')는 시일(91'')과 추가 시일 모두를 일체형으로 한정한다.
추가 시일은 관통 구멍(96'')과 동일하고 중앙 평면(M)에 대해 관통 구멍(96'')과 축 방향 반대편에 있는 복수의 반경 방향 관통 구멍을 포함한다.
이러한 대안적인 실시예에 따르면, 유성 기어(21)는 시일(91'')을 마주보는 요소(51)의 축 방향 반대편에 추가 요소(51)를 포함한다. 상세하게, 이러한 추가 요소(51)는 추가 시일을 마주본다.
특히, 시일(91'')을 포함하고 추가 시일(도 12에 도시된 바와 같이)을 포함하지 않는 롤링 베어링(40'')은 윤활유가 주변 환경부(122) 쪽으로 효율적으로 배출되게 한다. 또한, 도 12에 도시된 실시예에 따른 롤링 베어링(40'')은 챔버(85'')에 포함된 임의의 가능한 금속 칩이 배출되게 하고 챔버(85'')의 하류에 배열된 도시되지 않은 칩 검출기 쪽으로 효율적으로 흐르게 한다. 상세하게, 도시되지 않은 칩 검출기는 롤링 베어링(40'')으로부터 배출된 윤활유에서 금속 칩의 존재를 검출하여 유지보수 작업을 개시하도록 구성된다.
한편으로, 도시되지 않은 실시예에 따른 롤링 베어링(40'')(즉, 시일(91'')과 도시되지 않은 추가 시일을 모두 포함함)은 챔버(85'') 내부에 수용된 부분의 효율적인 윤활을 특징으로 한다.
유성 기어(21'')는 또한, 각각의 롤링 베어링(40'')이 링(41 및 43'')에 대해 구속되지 않는 환형 요소(80'')를 포함한다는 점에서 유성 기어(21)와 상이하다. 환형 요소(80'')는 축(I)에 대해 반경 방향으로 링(41과 43'') 사이에 그리고 축(I)에 대해 축 방향으로 롤링 본체(45와 46) 사이에 배열된다(도 12).
환형 요소(80'')는 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이의 압력 분포 및 롤링 본체(45, 46)와 링(43'') 사이의 압력 분포가 균질화되게 한다. 상세하게, 환형 요소(80'')의 상이한 기하학적 형상은 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이 그리고 롤링 본체(45, 46)와 링(43'') 사이의 각각 상이한 압력 분포에 대응한다.
환형 요소(80'')는 원형 환형체의 형상을 가지며 링(41)의 전체 원주 방향 연장부 둘레에 끼워진다. 상세하게, 환형 요소(80'')가 구속되지 않기 때문에, 링(41)에 대해 자유롭게 회전한다.
바람직하게, 환형 요소(80'')는 테일 와셔이고 베어링 스틸로 만들어진다.
또한, 다음에 상세히 설명되는 바와 같이, 환형 요소(80'')는 축(I)을 따라 링(41)에 대해 축 방향으로 고정된다. 환형 요소가 받는 축 방향으로 균형 잡힌 하중 조건으로 인해서 환형 요소(80'')가 축(I)을 따라 고정되어 있다는 점을 강조하는 것이 중요하다. 환형 요소(80'')는 축(I)에 대해 고정되어 있는 롤링 베어링(40'')의 구성요소(예로서, 링(41))에 연결되지 않는다.
바람직하게, 도 12에 도시된 바와 같이, 각각의 롤링 본체(45, 46)와 각각의 베이스(71)의 축(H)의 교차 지점(P)을 고려하면, 환형 요소(80'')는 교차 지점(P)과 궤도(42) 사이에서 완전히 반경 방향으로 배열된다. 상세하게, 환형 요소(80'')는 롤링 본체(45, 46)의 반경 방향 내부 절반(301) 측에 반경 방향으로 배열된다. 게다가, 도 12에 도시된 바와 같이, 환형 요소(80'')는 케이지(90'')로부터 반경 방향으로 이격되어 있다.
게다가, 환형 요소(80'')는 편평하고 축(I)을 따라 서로 반대인 두 표면(81'', 82'')을 포함한다. 표면(81'', 82'')은 각각 롤링 본체(45, 46)와 마주한다. 또한, 바람직하게 환형 요소(80'')는 축(I)을 통과하는 평면에서 직사각형 단면을 가진다.
특히, 각각의 평평한 표면(81'', 82'')은 각각의 신장부(71b)에서 각각의 베이스(71)와 접촉한다. 결과적으로, 롤링 본체(45, 46)는 환형 요소(80'')에 각각 접촉력을 (표면(81'', 82'')에)가하며, 이는 축(I)에 평행하게 지향된다. 상세하게, 롤링 본체(45, 46)는 환형 요소(80'')의 축(I)에 대해 반경 방향으로 지향된 접촉력을 가하지 않는다. 더 상세하게, 롤링 본체(45, 46)에 의해 가해진 접촉력은 롤링 베어링(40'')에 의해 전달되는 축 방향 하중과 상관된다.
또한, 롤링 본체(45, 46)는 환형 요소(80'')와 직접 접촉한다. 상세하게, 각각의 평평한 표면(81'', 82'')과 평평한 표면(81'', 82'')을 마주하는 각각의 베이스(71) 자체는 직접 접촉하고 축(I)에 직교하는 각각의 평면에 놓이는 각각의 접촉 영역을 한정한다.
또한, 롤링 본체(45, 46)에 의해 가해진 접촉력은 축(I)을 따라 지속적으로 상호 균형을 이룬다. 환언하면, 매 순간마다 평평한 표면(81'')에 롤링 본체(45)에 의해 가해지는 각각의 접촉력은 축(I)에 평행한 평평한 표면(82'')에 롤링 본체(46)에 의해 가해지는 접촉력과 크기가 동일하다.
이는 롤링 본체(45, 46)가 케이지(90'')의 각각의 폐포(95'')에 수용되기 때문에, 각각의 롤링 본체(45)가 축(I)에 평행한 각각의 롤링 본체(46)에 일정하게 정렬된다는 사실 때문이다.
롤링 본체(45, 46)에 의해 환형 요소(80'')에 가해진 접촉력의 결과로써, 환형 요소(80'')는 축(I)에 평행하게 지향되는 롤링 본체(45, 46)에 반발력을 가하도록 구성된다.
게다가, 표면(81'', 82'')은 항상 축(I)에 직교한다. 이는 매 순간, 환형 요소(80'')의 롤링 본체(45 및 46)에 의해 가해지는 접촉력이 축(I)에 평행하게 상호 균형을 이룬다는 사실에 기인한다.
롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'')는 실질적인 미끄러짐 없이 서로 롤링하도록 구성된다. 특히, 롤링 요소(45, 46)는 축(I)을 중심으로 회전하도록 구성되고, 결과적으로 환형 요소(80'')는 축(I)을 중심으로 회전하도록 구성된다.
더 구체적으로, 롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'')는 표면(81', 82'')과 각각의 베이스(71) 사이의 정지 마찰로 인해서 서로 마찰력을 교환한다. 상세하게, 마찰력은 환형 요소(80'')의 원주 방향에 접선 방향으로 지향된다. 또한, 롤링 본체(45, 46)에 의해 환형 요소(80'')에 가해지는 마찰력은 환형 요소(80'')를 축(I)을 중심으로 회전하도록 구동한다.
게다가, 한편으로, 각각의 롤링 본체(45, 46)의 신축 지점(71b)은 롤링 본체(45, 46)의 질량 중심 속도, 지점 자체와 질량 중심 사이의 반경 방향 거리, 및 관련 축(H)을 중심으로 한 롤링 본체(45, 46)의 각속도에 의존하는 접선 속도를 가진다. 다른 한편으로, 롤링 본체(45 또는 46)와의 각각의 접촉 영역에 속하는 표면(81'', 82'')의 지점은 지점 자체와 축(I) 사이의 반경 방향 거리 및 축(I)에 대한 환형 요소(80'')의 각속도에 의존하는 접선 속도를 가진다.
환형 요소(80'')와 롤링 본체(45, 46)가 무한 강성인 이론적 조건을 고려하면, 접촉 영역에 속하는 신축 지점(71b)의 접선 속도 및 표면(81'' 또는 82'') 지점의 접선 속도는 서로 동일하다. 결과적으로, 두 지점 사이의 상대 접선 속도는 0이고 롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'') 사이의 미끄럼은 0이다.
그러나 환형 요소(80'')와 롤링 본체(45, 46)가 무한 강성을 갖지 않기 때문에, 접촉 면적은 단순한 점이 아니라 유한 확장을 가진다. 따라서, 접촉 영역에 속하는 환형 요소(80'')와 롤링 본체(45, 46) 지점의 접선 속도는 약간 상이하다. 따라서, 환형 요소(80'') 상의 롤링 본체(45, 46)의 미끄럼은 영(0)이 아니며, 접촉 영역에 속하는 각각의 지점에서 롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'') 사이의 상대 접선 속도에 비례한다. 더 구체적으로, 접촉 영역에 속하는 환형 요소(80'')의 지점은 각각 상이한 접선 속도를 가지며 이들 접선 속도의 평균값은 축(I)에 대한 환형 요소(80'')의 각속도와 상관된다.
게다가, 환형 요소(80''), 특히 표면(81'', 82'')은 롤링 본체(45, 46)를 위한 제 3 궤도를 한정한다.
환언하면, 롤링 본체(45)는 동시에 궤도(42, 44 및 81'')에서 롤링하도록 구성되며; 롤링 본체(46)는 동시에 궤도(42, 44 및 82'')에서 롤링하도록 구성된다. 상세하게, 궤도(42, 44, 81'', 82'')는 각각 상이한 각속도를 가질 수 있다.
또한, 바람직하게 롤링 본체(45, 46)는 요소(66''), 특히 각각의 숄더(67'')와 접촉하지 않는다.
바람직하게, 환형 요소(80'')는 반경 방향 보어(141)(도 12)에서 축(I)에 평행하게 배열된다. 이는 환형 요소(80'')와 링(41) 사이에 반경 방향으로 배열된 영역이 윤활되어 환형 요소(80'')와 링(41) 사이의 임의의 가능한 미끄럼으로 인한 열 발생을 제한하게 한다.
도시되지 않은 실시예에 따르면, 궤도(42)는 여전히 적어도 부분적으로 구형 형태를 가질 수 있지만, 축(I)으로부터의 최대 거리에 대응하는 궤도(42)의 직경은 중앙 평면(M)으로부터 떨어진 평면에 놓일 수 있다. 이는 축(I)으로부터의 최대 거리에 대응하는 궤도(42)의 직경이 중앙 평면(M)에 놓이는 조건에 대해 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이의 압력 분포와 롤링 본체(45, 46)와 링(43'') 사이의 압력 분포가 수정되게 한다.
유성 기어(21'')는 각각의 롤링 베어링(40'')의 링(43'')이 축(I)에 대해 반경 방향 내부 위치에 한 쌍의 단부 숄더(65'')를 포함한다는 점에서 유성 기어(21)와 추가로 상이하며, 단부 숄더는 롤링 본체(45, 46)의 베이스(70)와 축 방향으로 협력하도록 구성된다(도 12).
상세하게, 링(43'')은 중앙 평면(M)에 대해 서로 대향하는 2 개의 숄더(65'')를 포함한다. 또한, 각각의 숄더(65'')는 축(D)을 따르는 링(43'')의 각각의 축 방향 단부에 근접하게 배열되고 링(43'')의 전체 원주 방향 연장부 주위로 연장한다.
더 상세하게, 숄더(65'')는 링(43'')의 반경 방향 최-내측 직경에 배열되고 롤링 본체(45, 46) 쪽으로 축 방향으로 돌출된다.
바람직하게, 롤링 본체(45) 측의 숄더(65'')는 축 방향 단부(90a'') 측의 궤도(44)의 축 방향 단부에 인접하고; 롤링 본체(46) 측의 숄더(65'')는 축 방향 단부(90b'') 측의 궤도(44)의 축 방향 단부에 인접한다.
숄더(65'')는 각각의 롤링 본체(45, 46)의 베이스(70)와 직접적으로 접촉하고 각각의 궤도(44)로부터 멀어지는 롤링 본체(45, 46)의 이동을 제한하도록 구성된다. 바람직하게, 도 12에 도시된 바와 같이, 숄더(65'')는 축(I)을 통과하는 평면에서 후크(hook) 형상이다.
숄더(65'')는 롤링 본체(45, 46)가 언-로딩(unloaded)될 때, 즉 반경 방향 하중을 받지 않을 때 롤링 본체(45, 46)의 스큐 각도(skew angle)를 제한하도록 구성된다.
당업계에 주지된 바와 같이, 롤링 본체의 스큐 각도는 설계 조건하에서 롤링 본체의 실제 축(H)과 롤링 본체의 이론 축(H) 사이의 오정렬에 대응하는 각도이다.
특히, 숄더(65'')는 롤링 본체(45, 46)가 무-하중 구역으로부터 하중 구역으로 전환될 때 롤링 본체(45, 46)의 스큐 각도의 변화를 제한하도록 구성된다.
실제로, 롤링 본체(45, 46)가 무-하중 구역으로부터 하중 구역으로 전환될 때, 롤링 본체(45, 46)의 실제 축(H)은 롤링 본체(45, 46) 및 궤도(42)의 형상으로 인해 설계 조건하에서 각각의 이론적인 축과 재정렬되는 경향이 있다.
상세하게, 설계 조건하에서 각각의 롤링 본체(45, 46)의 실제 축(H)과 각각의 이론 축의 재정렬은 롤링 본체(45, 46)가 높은 재정렬 가속을 받게 한다.
따라서, 숄더(65'')는 또한, 롤링 본체(45, 46)가 무-하중 구역으로부터 하중 구역으로 또는 그 반대로 전환될 때 롤링 본체(45, 46)의 재정렬 가속도를 제한하도록 구성된다.
게다가, 축 방향 단부(90a'') 측의 숄더(65'')는 틈새(100'' 및 101'')를 반경 방향으로 한정한다. 또한, 틈새(100'')와 틈새(101'')는 숄더(65'')에서 결합한다(도 12).
축 방향 단부(90b'') 측의 숄더(65'')는 틈새(102'' 및 103'')를 반경 방향으로 한정한다. 또한, 틈새(102'')와 틈새(103'')는 숄더(65'')에서 결합한다.
링(43'')은 또한, 요소(66)와 유사한 요소(66'')를 포함한다.
요소(66'')는 단부 숄더(65'') 사이에서 축 방향으로 개재되고 중앙 평면(M)에 대해 서로 축 방향으로 반대되고 평평한 한 쌍의 숄더(67'')를 한정한다.
요소(66'')는 축(I) 쪽으로 테이퍼화된 사다리꼴 단면을 갖는 환형 형태를 가지며 케이지 가이드의 기능을 수행한다.
도 12에 도시된 바와 같이, 요소(66'')는 궤도(44)로부터 축(I) 쪽으로 지점(K)을 지나 반경 방향으로 연장하고 교차 지점(P)으로부터 반경 방향으로 거리를 두고 있다. 환언하면, 요소(66'')는 롤링 본체(45, 46)의 반경 방향 외측 절반(300) 측에 완전히 배열된다. 또한, 숄더(65'')의 반경 방향 최-내측 부분은 요소(66')의 반경 방향 최-내측 부분과 반경 방향으로 정렬된다.
또한, 케이지(90'')는 교차 지점(P)에 대해 반경 방향 외측이고 지점(K)에 대해 반경 방향 내측인 제 1 반경 방향 위치로부터 교차 지점(P)에 대해 반경 방향 내측인 제 2 반경 방향 위치까지 연장한다. 환언하면, 케이지(90'')는 롤링 본체(45, 46)의 반경 방향 외측 절반(300) 측에서 부분적으로 반경 방향으로 연장하고 롤링 본체(45, 46)의 반경 방향 내측 절반(301) 측에서 부분적으로 반경 방향으로 연장한다.
유성 기어(21'')의 작동은 유성 기어(21)의 작동과 유사하며, 차이점에 대해서만 이후에서 설명될 것이다. 또한, 유성 기어(21'')의 작동은 단일 베어링(40''), 관련 위성(19'') 및 관련 핀(32)에 한정하여 아래에서 설명된다.
썬(15)으로부터 위성 캐리어(30)로 토크가 전달되는 동안, 롤링 본체(45, 46)의 위치는 링(43'')의 궤도(44) 및 숄더(65'')에 의해 부과되며, 이는 롤링 본체(45); 46)의 각각의 베이스(70)와 축 방향으로 접촉한다.
게다가, 롤링 본체(45, 46)는 실질적으로 미끄럼 없이 각각의 궤도(42, 44) 및 환형 요소(80'') 상에서 롤링한다. 특히, 롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'') 사이에서 교환되는 마찰력은 환형 요소(80'') 자체가 축(I)을 중심으로 회전하게 한다. 그러므로, 환형 요소(80'')의 지점과 접촉 영역에 속하는 롤링 본체(45, 46) 사이의 상대 접선 속도는 영(null)이거나 실질적으로 영이다.
또한, 롤링 본체(45, 46)는 환형 요소(80'')에 각각의 접촉력을 가한다. 상세하게, 롤링 본체(45, 46)는 접선 평면(T)이 중앙 평면(M)과 평행한 신장부(71b)에서 환형 요소(80'')와 접촉하기 때문에, 접촉력은 축(I)에 평행하게 지향된다.
동시에, 롤링 본체(45, 46)가 케이지(90'')의 각각의 폐포(95'')에 수용되고, 각각이 축(I)에 평행하게 서로 정렬된 2 그룹의 폐포에 배열되므로, 각각의 롤링 본체(45)는 축(I)에 평행한 각각의 롤링 본체(46)에 일정하게 정렬되며 접촉력은 축(I)에 평행하게 상호 균형을 이룬다.
롤링 본체(45, 46)가 무-하중 구역에 있을 때, 베이스(70)와 접촉하는 숄더(65'')는 롤링 본체(45, 46)의 스큐 각도를 제한한다. 또한, 롤링 베어링(40'')이 무-하중 구역으로부터 하중 구역으로 전환될 때, 숄더(65'')는 롤링 본체(45, 46)의 스큐 각도의 변화를 제한하고 이에 따라 롤링 본체(45, 46)에 작용하는 재정렬 가속도를 제한한다.
위성(19'')이 회전하는 동안, 시일(91'')은 케이지(90'')와 일체로 회전하고 챔버(85)에 포함된 윤활유를 유지한다.
또한, 보유된 윤활유는 구멍(96'' 및/또는 97'')을 통해 케이지(90'')를 가로질러 링(43'')을 향하는 케이지(90'') 영역을 윤활한다.
특히, 윤활유는 링(41)으로부터 링(43'') 쪽으로 지향된 반경 방향으로 구멍(96'')을 가로질러 틈새(100'')에 도달한다. 이어서 윤활유는 축 방향 단부(90a'')로부터 축 방향 단부(90b'') 쪽으로 지향된 축 방향을 따라서 틈새(100'')를 가로질러 흐르고 롤링 본체(45)의 축(H)에 수직인 방향을 따라 틈새(101'')를 통해 배출되고 링(43)으로부터 링(41)으로 지향된다.
또한, 윤활유는 링(41)으로부터 링(43'') 쪽으로 지향된 반경 방향으로 구멍(97'')을 가로질러 틈새(102'')에 도달한다. 이어서 윤활유는 축 방향 단부(90b'')로부터 축 방향 단부(90a'') 쪽으로 지향된 축 방향을 따라 틈새(102'')를 가로질러 흐르고 롤링 본체(46)의 축(H)에 수직인 방향을 따라 틈새(103'')를 통해 배출되고 링(43)으로부터 링(41)으로 지향된다.
유성 기어(21'')가 추가 시일을 포함하는 도시되지 않은 실시예에서, 윤활유는 또한 추가 시일의 구멍을 통과한다.
본 발명에 따른 유성 기어(21)의 조사로부터 얻을 수 있는 장점이 분명하다.
특히, 각각의 롤링 베어링(40; 40'')의 롤링 본체(45, 46)는 오목하고 모래시계로서 성형되며 곡선(L1, L2(L3, L4))에서 궤도(42(44))와 접촉한다.
각각의 롤링 본체(45, 46)의 선(L1, L2(L3, L4))의 축 방향 단부(61, 62(63, 64))가 놓이는 직선(R1, R2(R3, R4))은 롤링 본체(45, 46)의 축(H) 및 축(I)에 놓이는 지점(S1(S2))에서 수렴하게 놓인다. 직선(R1, R2(R3, R4)) 사이의 각도(α1(α2))의 이등분선(T1(T2))은 평면(P1(P2)에 놓인다.
이러한 방식으로, 궤도(42, 44) 상의 롤링 본체(45, 46)의 어떠한 미끄럼도 실질적으로 감소될 수 있다. 이는 롤링 본체(45, 46)와 궤도(42, 44)가 푸앵소 콘(Poinsot cone)에 가깝기 때문이다.
게다가, 회전 본체(45, 46)의 중심(Q1, Q2)에 의해 한정된 평면(Z1, Z2)은 썬(15)으로부터 위성 캐리어(30)로 토크가 전달되는 동안 축(I)에 평행 및 직교 상태를 유지한다.
이러한 방식으로, 본 설명의 도입 부분에서 공지되고 언급된 해결책과 달리, 롤링 본체(45, 46)의 교대하는 미끄럼 운동 및 그에 따른 유성 기어(21)의 사용 수명의 악화 현상이 방지된다.
각각의 베어링(40; 40'')의 케이지(90; 90'')는 케이지 가이드(65) 및/또는 관련 축(I)을 중심으로 회전하는 요소(66; 66'')에 의해 안내된다.
이러한 방식으로, 케이지(90'')의 동적 불균형을 방지하기 위해서 축(I)에서 가능한 한 최대로 케이지(90; 90'')의 무게 중심을 유지하는 것이 가능하다.
각각의 롤링 본체(45, 46)의 베이스(71)는 전술한 축(H)에 대해 편심 위치에 있는 지점(K)에 각각의 중심을 갖는 원형 세그먼트의 각각의 축(H) 주위의 회전에 의해 발생된 구형 캡처럼 형상화된다.
각각의 롤링 본체(45, 46)의 베이스(71)는 지점(K)의 관련 중심에서 숄더(67)와 접촉한다.
이러한 방식으로, 평평한 숄더(67)와 각각의 롤링 본체(45; 46)의 각각의 곡선 베이스(71) 사이의 접촉 면적을 제한하고 숄더(71) 상의 전술한 접촉 면적의 위치를 결정하는 것이 가능하다.
윤활 시스템(120)은 윤활유가 롤링 본체(45, 46)와 겹쳐지는 것을 보장하여 임의의 고착(seizure) 위험을 실질적으로 감소시킨다.
게다가, 각각의 롤링 베어링(40'')의 링(43'')은 각각의 롤링 본체(45, 46)의 베이스(70)와 축 방향으로 협력하도록 구성된 단부 숄더(65'')를 포함한다. 이는 무-하중 구역에서 롤링 본체(45, 46)의 스큐 각도가 제한되게 하고 롤링 본체(45, 46)가 무-하중 구역으로부터 하중 구역으로 또는 그 반대로 전환할 때 롤링 본체(45, 46)의 바람직하지 않은 재정렬 가속을 방지하게 한다.
롤링 베어링(40'')은 구속되지 않는 환형 요소(80'')를 포함한다. 결과적으로, 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이 그리고 롤링 본체(45, 46)와 링(43'') 사이의 압력 분포는 이러한 미끄럼과 열 발생의 도입 없이 균질화될 수 있다.
더 구체적으로, 베이스(70)가 베이스(71)와 상이한 형상을 가지기 때문에, 롤링 본체(45, 46)는 축(H)에 직교하는 중앙 평면에 대해 대칭이 아니다. 따라서, 환형 요소(80'')가 없는 롤링 베어링(40'')에서, 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이의 압력 분포 및 롤링 본체(45, 46)와 링(43'') 사이의 압력 분포도 일반적으로 대칭이 아니다. 또한, 환형 요소(80'') 및 요소(66'')가 없는 롤링 베어링(40'')에서, 이들 압력 분포는 각각의 접촉 영역에서의 롤링 본체(45, 46) 및 링(41, 43'')의 곡률 및 롤링 본체(45, 46)가 축(I)을 따라 이동 가능하고 일반적으로 균질화되지 않는다는 사실에 의존한다.
특히, 환형 요소(80'')는 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이의 압력 분포에서 압력의 최대 값이 각각의 롤링 본체(45, 46)와 링(41) 사이의 접촉 영역의 기하학적 중량 중심에 근접하게 위치되게 한다. 동시에, 환형 요소(80'')는 롤링 본체(45, 46)와 링(43'') 사이의 압력 분포에서 압력의 최대 값이 각각의 롤링 본체(45; 46)와 링(43'') 사이의 접촉 영역의 기하학적 중량 중심에 근접하게 위치되게 한다.
환형 요소(80'')가 구속되지 않고, 특히 링(41)과 일체형이 아니라는 사실에도 불구하고, 궤도(42, 44) 상의 롤링 본체(45, 46)의 실질적인 미끄럼 없이 축(I)과 축(D) 사이의 관련 각도 경사도 허용한다.
게다가, 환형 요소(80'')가 구속되지 않고 축(I)을 중심으로 회전하기 때문에, 각각의 접촉 영역에서 각각의 롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'') 사이의 상대 접선 속도는 실질적으로 0이고 미끄럼이 최소화된다. 더 상세하게, 롤링 본체(45, 46)와 환형 요소(80'') 사이의 - 심지어 실제 조건에서 - 미끄럼은 롤링 본체(45, 46)와, 접촉 영역(예로서, 링(43))에서 롤링 본체의 접선 속도와 상이한 속도를 갖는 임의의 다른 본체 사이에서 발생하는 미끄럼보다 훨씬 더 낮다.
게다가, 롤링 본체(45, 46)의 형상은 신장부(71b)에 속하는 지점에서 베이스(71)에 접하는 평면(T)이 중앙 평면(M)에 평행하도록 형상화된다. 또한, 표면(81'', 82'')은 각각의 신장부(71b)에서 각각의 베이스(71)와 접촉한다. 이러한 방식으로, 환형 요소(80'')에 롤링 본체(45, 46)에 의해 가해지는 접촉력은 축(I)에 평행하고 0 또는 거의 1인 각각의 반경 방향 성분을 가진다. 이는 환형 요소(80'')가 링(41)에 대해 반경 방향으로 밀리는 것을 방지하기 때문에 유리하다.
환언하면, 롤링 베어링(40'')은 롤링 본체(45)의 베이스(71)가 롤링 본체(46)의 각각의 베이스(71)와 직접적으로 접촉하고 결과적인 접촉력이 축(I)에 평행하게 완벽하게 균형을 이루는 상태에 가깝다.
또한, 롤링 본체(45, 46)는 축(I)에 대해 서로 평행하게 정렬된 폐포(95'')의 각각의 그룹에 수용되므로, 롤링 본체(45, 46)가 표면(81'', 82'')에 각각 가하는 접촉력은 축(I)에 평행하게 상호 균형을 이룬다. 결과적으로, 링(41)에 대한 환형 요소(80'')의 축 방향 위치는 접촉력에 의해 영향을 받지 않으며 표면(81'', 82'')은 축(I)에 직각으로 유지된다.
또한, 시일(91'')이 케이지(90'')에 통합되어 있기 때문에, 시일(91'')과 케이지(90'')의 조립은 유리하게 축 방향으로 컴팩트하다.
시일(91'')이 하나 이상의 관통 구멍(96'')을 포함하므로, 케이지(90'')와 링(43'')의 접촉 영역을 윤활하는 것이 가능하여 그에 의해서 마찰과 열의 발생을 제한하는 것이 가능하다.
또한, 시일(91'')만을 포함하고 시일(91'') 반대쪽의 추가 시일을 포함하지 않는 롤링 베어링(40'')은 윤활유 및 가능한 금속 칩을 주변 환경부(122) 쪽으로 효율적으로 배출하는데 특히 유리하다.
게다가, 표면(81'' 및 82'')은 롤링 베어링(40'')의 각각의 제 3 궤도를 한정한다. 상세하게, 롤링 본체(45, 46)는 축(I)에 대해 각각 상이한 각속도로 회전할 수 있는 3 개의 궤도(42, 44, 81'', 82'')에서 동시에 롤링한다. 이는 롤링 본체(45, 46)와 3 개의 궤도(42, 44, 81'', 82'') 사이에 작용하는 힘이 효율적으로 균형을 이루고 미끄럼이 최소화되게 한다. 마지막으로, 본 발명의 보호 범주로부터 벗어남이 없이 전술한 유성 기어(21)에 대한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다는 것이 자명하다.
특히, 롤링 베어링(40)은 롤링 본체(45, 46)의 단일 크라운(47, 48)을 포함할 수 있다.
게다가, 유성 기어(21)의 크라운(17)은 썬(15)의 각속도와 상이한 각속도로 축(D)을 중심으로 회전 가능할 수 있다.
게다가, 기계적 동력은 위성 캐리어(30)에서 유성 기어(21)로 입력되고 정확한 토크 값과 회전수로 썬(15)에서 빠져나올 수 있다.
게다가, 변속기(9)는 서로 직렬 또는 병렬로 연결된 2 개 이상의 유성 기어(21, 21'')를 포함할 수 있다.
게다가, 변속기(9)는 터빈(10) 중 하나에 적어도 부분적으로 통합될 수 있다.
또한, 각각의 롤링 베어링(40'')은 환형 요소(80'')를 포함할 수 있지만, 시일(91'') 및/또는 숄더(65'')를 포함하지 않을 수 있다. 예로서, 각각의 롤링 베어링(40'')은 환형 요소(80''), 시일(91'') 대신에 시일(91) 및/또는 숄더(65'') 대신에 케이지 가이드(65)를 포함할 수 있다.
각각의 롤링 베어링(40'')은 시일(91'')을 포함할 수 있지만, 환형 요소(80'') 및/또는 숄더(65'')를 포함하지 않을 수 있다. 예로서, 각각의 롤링 베어링(40'')은 시일(91'') 및 숄더(65'') 대신에 케이지 가이드(65)를 포함할 수 있다.
각각의 롤링 베어링(40'')은 숄더(65'')를 포함할 수 있지만, 환형 요소(80'') 및/또는 시일(91'')을 포함하지 않을 수 있다. 예로서, 각각의 롤링 베어링(40'')은 숄더(65'') 및 시일(91'') 대신에 시일(91)을 포함할 수 있다.
마지막으로, 변속기(9) 및 유성 기어(21, 21'')는 헬리콥터나 헬리플레인(heliplane) 또는 일반적으로 UAV로서 지칭되는 원격 조종 호버링이 가능한 항공기에 사용될 수 있다.
Claims (29)
- - 호버링(hovering) 가능한 항공기(1)의 변속기(9)용 유성 기어(planetary gear)(21; 21'')로서,
- 제 1 각속도로 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능한 썬(sun)(15);
- 상기 제 1 축(B)에 대해 각도 고정되거나 상기 제 1 각속도와 상이한 제 2 각속도로 상기 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능한 크라운(crown)(17);
- 상기 크라운(17) 및 상기 썬(15)과 각각 정합하고, 각각의 상기 제 2 축(I)을 중심으로 회전 가능하고, 차례로 상기 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능한 적어도 2 개의 위성(19, 19'');
- 상기 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능하고 상기 위성(19; 19'')이 각각의 상기 제 2 축(I)을 중심으로 회전 가능한 적어도 2 개의 제 1 핀(32)을 포함하는 위성 캐리어(30), 및
- 각각의 핀(32)과 각각의 위성(19; 19'') 사이에 각각 개재되어 각각의 제 2 축(I)을 중심으로 상대 회전을 허용하는 복수의 롤링 베어링(rolling bearing)(40; 40'')을 포함하며;
상기 베어링(40; 40'')은 각각,
- 상기 핀(32)과 각도 일체형이고 적어도 부분적으로 구형인 제 1 궤도(42)를 한정하는 제 1 링(41);
- 각각의 상기 위성(19; 19'')과 각도 일체형이고 제 2 궤도(44)를 한정하는 제 2 링(43; 43''), 및
- 상기 제 1 및 제 2 링(41, 43; 41, 43'') 사이에 반경 방향으로 개재되고, 사용 시 상기 제 1 및 제 2 궤도(42, 44)에서 롤링되는 복수의 롤링 본체(45, 46)를 차례로 포함하는; 호버링 가능한 항공기(1)의 변속기(9)용 유성 기어(21; 21'')에 있어서;
상기 롤링 본체(45, 46)는 오목하고 원뿔형 모래시계(conical hourglass)로서 성형되며;
각각의 상기 롤링 본체(45, 46)는 롤링 본체(45, 46) 측의 제 1 곡선 및 볼록선(L1, L3)에서 상기 제 1 궤도(42)와 접촉하며; 상기 제 1 라인(L1; L3)은 서로 대향하고 제 1 직선(R1; R3) 상에 놓이는 제 1 축 방향 단부(61; 63)를 포함하며;
각각의 상기 롤링 본체(45, 46)는 롤링 본체(45, 46) 측의 제 2 곡선 및 볼록선(42, 44)에서 상기 제2 궤도(44)와 접촉하며; 상기 제 2 곡선(42, 44)은 서로 반대이고 제 2 직선(R2, R4) 상에 놓이는 제 2 축 방향 단부(62, 64)를 포함하며;
상기 제 1 및 제 2 직선(R1, R3; R2, R4)은 그들 사이에서 기울어지고 상기 롤링 본체(45; 46)의 제 3 축(H) 및 상기 제 2 축(I) 상에 놓이는 제 1 지점(S1; S2)에서 수렴하며;
상기 제 1 및 제 2 직선(R1, R3; R2, R4)은 제 1 각도(α1; α2)를 한정하며, 상기 각도의 이등분선(T1; T2)은 상기 제 3 축(H) 상에 놓이는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어(21; 21''). - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 축(I)과 상기 제 1 직선(R1; R3)은 10도 내지 20도 범위, 바람직하게 14도로 제 2 예각(β1; β2)을 한정하는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 롤링 베어링(40; 40'')은 각각의 상기 제 2 축(I) 주위에 각지게 이격되어 있는 제 1 및 제 2 상기 롤링 본체(45; 46)에 의해 각각 형성된 제 1 및 제 2 크라운(47, 48)을 포함하며;
상기 크라운(47, 48)은 상기 제 2 축(I)에 대해 축 방향으로 엇갈려 있으며;
상기 제 1 지점(S1; S2)은 상기 롤링 베어링(40; 40'')의 축 방향으로 서로 대향된 각각의 측면에 배열되는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 롤링 본체(45, 46)는:
- 제 1 축 방향 단부(71); 및
- 상기 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 3 축(H)을 따라서 상기 제 1 축 방향 단부(71)에 축 방향으로 대향하는 제 2 축 방향 단부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 3 항 및 제 4 항에 있어서,
각각의 롤링 베어링(40)의 상기 제 2 링(43)은:
- 상기 롤링 본체(45, 46)의 간격을 유지하기 위해서 케이지(cage)(90)를 안내하도록 구성된 제 1 및 제 2 요소(65, 66); 및
- 상기 제 1 및 제 2 요소(65) 사이에 축 방향으로 개재되고 각각의 제 1 및 제 2 크라운(47, 48)의 각각의 제 1 및 제 2 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 1 및 제 2 요소(65, 66)와 대향하는 상기 제 1 축 방향 단부(71)와 축 방향으로 협력하도록 구성된 숄더(shoulder)(66, 67)를 포함하는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 3 항 및 제 4 항에 있어서,
각각의 롤링 베어링(40'')의 상기 제 2 링(43'')은 각각의 제 1 및 제 2 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 2 축 단부(70)와 축 방향으로 협력하는 제 1 및 제 2 단부 숄더(65'')를 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 6 항에 있어서,
각각의 롤링 베어링(40'')의 상기 제 2 링(43'')은 상기 롤링 본체(45; 46)의 간격을 유지하기 위해서 케이지(90'')를 안내하도록 구성되고 상기 제 1 및 제 2 단부 숄더(65'') 사이에 축 방향으로 개재되는 숄더(66'', 67'')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 축 방향 단부(71)는 각각의 상기 제 3 축(H)에 대해 편심인 각각의 제 2 지점(K)에 중심을 갖는 원형 세그먼트(circular segment)의 상기 제 3 축(H)을 중심으로 한 회전에 의해서 발생된 비구면 캡(aspherical cap)으로서 성형되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 5 항에 종속될 때 제 8 항에 있어서,
각각의 상기 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 1 축 방향 단부(71)는 각각의 상기 제 3 축(H)에 대해 편심인 적어도 하나의 상기 각각의 제 2 지점(K)에서 상기 숄더(66, 67)와 접촉하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
각각의 상기 제 2 링(43; 43'')의 상기 숄더(66, 67; 66'', 67'')는 각각의 상기 제 1 링(41) 쪽으로 테이퍼화된 사다리꼴 단면을 갖는 링 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 3 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 롤링 베어링(40; 40'')의 상기 제 1 및 제 2 롤링 본체(45; 46)는 각각의 제 4 축(J)을 포함하며; 각각의 상기 제 1 및 제 2 롤링 본체는 각각의 상기 제 4 축(J) 상에 놓이고 관련 상기 제 4 축(J)을 따라 각각의 상기 제 1 및 제 2 축 방향 단부(71, 70)로부터 등거리에 있는 각각의 제 1 및 제 2 중심(Q1, Q2)을 포함하며;
상기 제 1 및 제 2 중심(Q1, Q2)은 사용 시 서로 평행하고 관련 위성(19; 19'')의 상기 제 2 축(I)에 직교하도록 배열되는 제 2 및 제 3 평면(Z1, Z2)을 각각 한정하는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 5 항에 종속될 때, 제 5 항 또는 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이지(90)는 상기 제 1 및 제 2 케이지 안내 요소(65, 66)와 상기 롤링 베어링(40)의 숄더(67)에 인접하게 배열되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 7 항에 종속될 때, 제 8 항, 제 10 항 또는 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이지(90'')는 상기 제 2 링(43'')으로부터 반경 방향으로 이격되며;
상기 숄더(66'', 67'')는 상기 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 3 축(H)과 상기 각각의 제 1 축 방향 단부(71)의 교차 지점(P)으로부터 반경 방향으로 떨어져 있으며;
상기 케이지(90'')는 상기 교차 지점(P)에 대해 반경 방향 외부에 있고 상기 제 2 지점(K)에 대해 반경 방향 내측에 있는 제 1 반경 방향 위치로부터 상기 교차 지점(P)에 대해 반경 방향 내측에 있는 제 2 반경 방향 위치까지 연장하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 적어도 2 개의 상기 위성(19; 19'')의 상기 베어링(40; 40'')의 상기 롤링 본체(45; 46)를 윤활하도록 의도되고 상기 롤링 베어링(40; 40'')에 대한 제 1 측에 배열되는 윤활 유체(lubricating fluid)를 수집하기 위한 제 1 환형 요소(121); 및
- 상기 롤링 본체(45, 46)와 접촉하게 상기 윤활 유체를 전달하도록 구성된 상기 윤활 유체를 전달하기 위한 수단(123)을 포함하며; 각각의 상기 롤링 베어링(40; 40'')의 상기 제 1 링(41), 제 2 링(43; 43'') 및 롤링 본체(45; 46)는 상기 윤활 유체에 의해 교차될 수 있는 챔버(chamber)(85)를 한정하며;
상기 챔버(85)는 상기 제 1 환형 요소(121)에 유동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 14 항에 있어서,
상기 전달 수단(123)은 각각의 상기 위성(19; 19'')에 대해서, 관련 핀(32) 내에 수용되고 상기 제 1 환형 요소(121) 및 상기 챔버(85)와 유체 연통(fluidic communication)하는 수집 요소(125)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 15 항에 있어서,
상기 수집 요소(125)는, 사용 시, 상기 윤활 유체에 의해 교차될 수 있는 복수의 제 1 원주 방향 및 관통 개구(through opening)(127)를 포함하며;
상기 핀(32)은 상기 수집 요소(125)의 상기 제 1 개구(127)에 배열되어 유체 연통되는 복수의 반경 방향 제 1 구멍(130)을 포함하며;
상기 제 1 링(41)은 상기 챔버(85) 및 상기 제 1 구멍(130)과 유체 연통하는 복수의 제 2 반경 방향 구멍(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는;
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 링(41)은:
- 적어도 하나의 제 1 축 방향 단부 요소(51); 및
- 상기 적어도 하나의 축 방향 단부 요소(51)에 동축으로 배열되고 상기 제 1 궤도(42)를 한정하는 제 2 축 방향 요소(50)를 포함하며;
상기 제 2 구멍(140)은 상기 제 1 링(41)의 상기 적어도 하나의 제 1 축 방향 단부 요소(51)에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 17 항에 있어서,
상기 유성 기어는 상기 챔버(85)를 유밀하게 격리(fluid-tightly isolating)하도록 구성되고, 상기 제 2 링(43)에 고정되고 상기 제1 링(41)의 상기 제 1 축 방향 단부 요소(51)와 마주보는 제 1 밀봉 요소(first sealing element)(91; 91'')를 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수집 요소(125)는 사용 시 상기 윤활 유체에 의해 교차될 수 있는 복수의 제 2 원주 방향 및 관통 개구(128, 129)를 포함하며; 상기 제 2 개구(128, 129)는 상기 제 1 개구(127) 위에 축 방향으로 엇갈리게 배치되며;
상기 핀(32)은 상기 수집 요소(125)의 상기 제 2 개구(128, 129)에 배열되어 유체 연통되는 복수의 반경 방향 제 3 관통 구멍(131, 132)을 포함하며; 상기 제 1 및 제 3 구멍(130, 131, 132)은 그들 사이에 축 방향으로 엇갈리게 배치되며;
상기 제 1 링(41)의 상기 제 1 궤도(42)는 상기 챔버(85) 및 상기 제 3 구멍(131, 132)과 유체 연통하는 복수의 제 4 반경 방향 및 관통 구멍(141, 142)을 포함하며;
상기 유성 기어(21; 21'')는 상기 챔버(85)를 유밀하게 격리하도록 구성되고, 상기 제2 링(43)에 고정되고 상기 제 1 링(41)의 추가의 제 1 축 방향 단부 요소(51)와 마주하는 제 2 밀봉 요소(92)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉 요소(91'')는 상기 케이지(90'')에 통합되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 20 항에 있어서,
상기 제 1 밀봉 요소(91'')는 관통 및 반경 방향 구멍인 적어도 하나의 제 4 구멍(96'')을 포함하며;
상기 적어도 하나의 제 4 구멍(96'')은 윤활유가 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 3 항 내지 제 8 항 또는 제 10 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 롤링 베어링(40'')은 상기 제 1 및 제 2 링(41, 43'')에 대해 구속되지 않고 상기 제 2 축(I)에 대해 반경 방향으로 상기 제 1 링(41)과 상기 제 2 링(43'') 사이에 그리고 상기 제 2 축(I)에 대해 축 방향으로 상기 제 1 및 제 2 롤링 본체(45, 46) 사이에 개재되는 추가 환형 요소(80'')를 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 22 항에 있어서,
각각의 롤링 베어링(40'')은 상기 제 2 축(I)에 평행한 상기 롤링 베어링(40'')의 축 방향 연장부를 따라 중앙 평면(medium plane)(M)을 포함하며;
각각의 상기 제 1 축 방향 단부(71)는 상기 제 2 링(43)으로부터 상기 제 1 링(41)까지 반경 방향으로 진행하면서,
- 상기 중앙 평면(M)으로부터 점진적으로 감소하는 거리에 배열된 제 3 지점을 포함하는 제 1 신장부(stretch)(71a);
- 제 4 지점을 포함하는 제 2 신장부(71b); 및
- 상기 중앙 평면(M)으로부터 각각 점진적으로 증가하는 거리에 배열된 제 5 지점을 포함하는 제 3 신장부(71c)를 포함하며;
상기 추가 환형 요소(80'')는 상기 제 2 축(I)을 따라 서로 대향하고 각각 상기 제 1 및 제 2 롤링 본체(45, 46)를 마주보는 제 1 및 제 2 평평한 표면(81'', 82'')을 포함하며;
상기 제 4 지점에서 상기 제 1 축 방향 단부(71)에 접하는 평면(T)은 상기 중앙 평면(M)에 평행하며;
상기 제 1 및 제 2 평평한 표면(81'', 82'')은 각각의 상기 제 2 신장부(71b)에서 각각의 상기 제 1 및 제 2 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 1 축 방향 단부(71)와 접촉하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 23 항에 있어서,
각각의 상기 제 1 및 제 2 롤링 본체(45, 46)의 상기 제 1 및 제 2 평평한 표면(81'', 82'') 및 상기 제 1 축 방향 단부(71)는 직접 접촉하고 각각의 접촉 영역을 한정하며;
상기 접촉 영역은 상기 제 2 축(I)에 직교하는 각각의 평면 상에 놓이는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 3 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이지(90, 90'')는:
- 각각의 상기 제 1 롤링 본체(45)를 수용하도록 각각 구성되는 제 1 그룹의 관통 폐포(alveoli)(95, 95''); 및
- 각각의 상기 제 2 롤링 본체(46)를 수용하도록 각각 구성되는 제 2 그룹의 관통 폐포(95, 95'')를 포함하며;
상기 제 1 그룹은 상기 제 2 축(I)에 평행하게 상기 제 2 그룹으로부터 이격되며;
상기 제 1 그룹으로부터의 각각의 관통 폐포(95, 95'')는 상기 제 2 축(I)에 평행한 상기 제 2 그룹으로부터 각각의 관통 폐포(95, 95'')에 정렬되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 평평한 표면(81'', 82'')은 상기 제 2 축(I)에 직교하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 22 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤링 본체(45, 46) 및 상기 환형 요소(80'')는 실질적으로 미끄럼 없이 서로 롤링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 제 23 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 평평한 표면(81'', 82'')은 상기 제 1 롤링 본체(45) 및 상기 제 2 롤링 본체(46)에 대해 각각 상기 롤링 베어링(40'')의 제 3 궤도를 한정하며; 상기 제 1, 제 2 및 제 3 궤도(42, 44, 81'', 82'')는 상기 제 2 축(I)에 대해 각각 상이한 각속도로 회전 가능한 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기의 변속기용 유성 기어. - 호버링 가능한 항공기(1)에 있어서,
- 모터 부재(motor member)(10);
- 상기 모터 부재(10)에 작동 가능하게 연결된 적어도 하나의 로터(roter)(5);
- 상기 제 1 축(B)을 중심으로 회전 가능하고 상기 로터(5)를 구동하도록 구성된 적어도 하나의 구동 샤프트(drive shaft)(11, 4);
상기 모터 부재(10)와 상기 로터(5) 사이에 개재된 적어도 하나의 변속기(9); 및
- 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 따른 유성 기어(21; 21'')를 포함하며;
상기 항공기(1)는 전환식 비행기 또는 헬리콥터 또는 헬리플레인(heliplane)이며;
상기 전환식 비행기는 차례로, 한 쌍의 상기 모터 부재(10), 한 쌍의 상기 로터(5) 및 각각의 모터 부재(10)와 각각의 로터(5) 사이에 각각 개재된 한 쌍의 상기 변속기(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
호버링 가능한 항공기(1).
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