KR20240022684A - 기어 슈라우드를 포함하는 회전익 기어박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전익 기어박스의 레이아웃 및 동력 전달 효율을 개선할 수 있는 구조의 회전익 기어박스에 관한 것으로, 본 발명에 다른 회전익 기어박스는 회전익 기어박스 내부에 설치되는 주기어, 주기어와 접촉되어 동일한 회전축 상에 결합되는 베어링 및 주기어의 일부분을 감싸는 형태로 형성되되, 주기어와 이격되도록 설치되고, 주기어의 회전력을 통해 이동하는 오일의 경로를 주기어 및 베어링 방향으로 유도하는 기어 슈라우드를 포함할 수 있다.

Description

기어 슈라우드를 포함하는 회전익 기어박스{Gearbox for Rotorcraft including Shroud}

본 발명은 기어박스에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 회전익 기어박스의 레이아웃 및 동력 전달 효율을 개선할 수 있는 구조의 회전익 기어박스에 관한 것이다.

일반적으로 기어박스 내부에는 기어 및 베어링에 필요한 윤활 또는 냉각을 위한 오일이 구비된다. 기어박스 내부 오일은 직접 또는 간접 냉각의 형태로 구성품들을 윤활 또는 냉각하게 된다. 직접 냉각의 경우 오일펌프를 활용하여 흡입된 오일을 필요한 기어 또는 베어링 등에 직접 분사를 하며, 간접 냉각의 경우 기어 처닝에 의해 기어 및 베어링에 미스트 형태로 분사하는 방식으로 전달하게 된다.

하지만 종래의 직접 또는 간접 냉각 방식은 직접 분사를 위한 추가적인 구성품으로 인해 부피 및 중량이 커지고 설계 및 제작이 난해해지는 문제점이 발생하거나, 기어 처닝의 유동저항으로 인해 드레그 토크 손실이 발생하는 효율 측면에서의 문제점이 있었다.

한국공개특허공보 제10-2021-7039487허 ('풍력 터빈을 위한 발전기에 관한 개선', 출원일 2020.04.03.)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 직접 냉각 방식을 이용하되, 오일 펌프 또는 오일 유로 등의 추가 구성을 필요로 하지 않는 회전익 기어박스를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 토크 손실을 최소화하여 베어링을 윤활 및 냉각할 수 있는 회전익 기어박스를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 오일의 난류발생을 최소화하되, 오일을 주기어 및 베어링에 유입시킬 수 있는 회전익 기어박스를 제공하는 것이다.

본 발명은 내부에 오일이 유동되는 회전익 기어박스에 있어서, 상기 회전익 기어박스 내부에 설치되는 주기어; 상기 주기어와 접촉되어 동일한 회전축 상에 결합되는 베어링; 및 상기 주기어의 일부분을 감싸는 형태로 형성되되, 상기 주기어와 이격되도록 설치되고, 상기 주기어의 회전력을 통해 이동하는 오일의 경로를 상기 주기어 및 상기 베어링 방향으로 유도하는 기어 슈라우드;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기어 슈라우드는 내면이 음각되어 경사부와 격벽을 형성하는 유도부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 격벽은 상기 주기어의 회전 방향에서 상기 베어링이 위치한 방향으로 연장된 유선형태의 형상일 수 있다.

또한, 상기 경사부는 상기 베어링에 인접한 부분에서 멀어질수록 점점 너비가 넓어지는 형상일 수 있다.

또한, 상기 유도부는 상기 베어링에 인접한 부분에 상기 경사부에서 연장된 분사구를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 분사구는 상기 기어 슈라우드의 외면을 기준으로 상기 베어링 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 기어 슈라우드는 외면과 내면 사이의 두께가 일정할 수 있다.

또한, 상기 회전익 기어박스는 상기 기어 슈라우드가 결합되어 고정되는 기어박스 프레임을 포함하고, 상기 기어박스 프레임은 상기 기어 슈라우드의 형상과 대응되도록 음각될 수 있다.

또한, 상기 기어박스 프레임은 상기 분사구가 인접한 곳에 요입된 요입부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 회전익 기어박스는 직접 냉각 방식을 이용하되, 오일 펌프 또는 오일 유로 등의 추가 구성을 필요로 하지 않아 기어박스의 중량을 최소화할 수 있는 장점이 잇다.

또한, 본 발명에 따른 회전익 기어박스는 토크 손실을 최소화하여 베어링을 윤활 및 냉각할 수 있어 그 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 회전익 기어박스는 오일의 난류발생을 최소화하되, 오일을 주기어 및 베어링에 유입시킬 수 있어 난류발생에 의한 토크 손실을 최소화하고 그 효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 기어박스 내부를 나타낸 측면도
도 2는 본 발명에 따른 회전익 기어박스의 내부를 나타낸 확대도
도 3은 본 발명에 따른 기어 슈라우드의 사시도
도 4는 본 발명에 따른 기어 슈라우드의 확대도
도 5는 본 발명에 따른 기어 슈라우드의 확대도

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해석 되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 종래의 기어박스 내부 형상을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 일반적으로 기어 회전에 의해 발생하는 기어 처냉에 의해 오일이 기어 치면 및 기어 슈라우드 내측면을 따라 비산된다. 이러한 간접 냉각방식 또한 오일이 기어 및 베어링을 윤활 및 냉각할 수 있으나, 기어 및 베어링에 충분한 오일량을 공급할 수 없고, 기어 처닝에 의해 발생하는 드레그 토크 손실로 인해 기어박스의 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명에 따른 회전익 기어박스는 주기어 및 베어링에 직접적으로 오일 공급이 가능한 기어 슈라우드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 회전익 기어박스의 내부를 확대하여 나타낸 모습으로, 도 2a는 주기어를 제거한 모습을 나타낸 것이고, 도 2b는 주기어 및 베어링(12)을 제거한 모습을 나타낸 것이다. 상기 기어 슈라우드(100)은 상기 주기어의 일부분을 감싸는 형태로 형성되되, 상기 주기어와 이격되도록 설치될 수 있다. 이때, 도시된 바와 같이 상기 기어 슈라우드(100)은 기어박스 프레임(13)에 결합될 수 있는데, 상기 기어박스 프레임(13)은 상기 기어 슈라우드(100)에 대응되도록 상기 기어 슈라우드(100)의 깊이 또는 그 이상으로 음각되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 기어 슈라우드(100)은 상기 주기어의 회전력을 통해 이동하는 오일의 경로를 상기 베어링(12) 방향으로 유도되어 오일이 상기 주기어 및 상기 베어링(12)으로 직접 분사될 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 기어 슈라우드(100)은 분사구를 형성할 수 있는데, 음각된 상기 기어박스 프레임(13)이 상기 분사구를 막지 않도록, 상기 기어박스 프레임(13)은 상기 분사구에 인접한 곳에 요입부(13-1)를 형성할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 회전익 기어박스는 기어 처닝에 의해 상기 주기어 및 상기 베어링(12)이 오일과 직접 접촉할 수 있는 형태가 될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 회전익 기어박스에 포함되는 기어 슈라우드(100)의 전체 모습을 나타낸 것이다. 상기 기어 슈라우드(100)은 상기 주기어를 일부분 감싸는 형태로 제작될 수 있다. 즉, 상기 기어 슈라우드(100)은 상기 주기어 및 회전축과 이격되되, 상기 회전축의 길이 방향으로 높이를 형성하고 상기 회전축의 회전 방향으로 벽을 형성하는 외주벽(103)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 외주벽(103)과 수직하게 형성되고, 유도부(110)을 형성하는 내면(101)을 포함할 수 있다. 상기 유도부(110)은 상기 내면(101)에 음각되어 형성되고, 상기 유도부(110)의 내측 끝단으로 분사구(113)을 형성하여, 상기 유도부(110)로 유동 방향이 바뀐 오일을 주기어 및 베어링으로 직접분사를 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 기어 슈라우드(100)을 좀 더 확대하여 나타낸 것이다. 상기 기어 슈라우드(100)은 도시된 바와 같이 주기어의 회전력을 통해 이동하는 오일의 경로를 상기 주기어 및 베어링 방향으로 유도하는 구성으로, 내면(101)이 음각되어 경사부(112)와 격벽(111)을 형성하는 유도부(110)을 포함할 수 있다.

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 유도부(110)는 상기 내면(101)을 기준으로 높이가 낮아지는 형태의 상기 경사부(112)와 상기 주기어의 회전 방향에서 상기 베어링이 위치한 방향으로 서서히 방향이 바뀌며 이어지는 유선형태의 격벽(111)을 형성할 수 있다. 이때, 상기 주기어에 의해 오일이 내면(101)과 외주벽(103)을 따라 이동하게 되면, 상기 내면(101)을 따라 이동하는 오일 중 일부가 상기 경사부(112)와 상기 격벽(111)을 따라 유동 방향을 서서히 변경되어 상기 주기어 및 상기 베어링으로 분사될 수 있다.

이때, 상기 경사부(112)는 상기 베어링에 인접한 부분에서 멀어질수록 점점 너비가 넓어지는 형상일 수 있다. 다시 말해 상기 경사부(112)는 상기 분사구(113)로부터 상기 외주벽(103)으로 갈수록 점점 너비가 넓어지는 형상으로 제작될 수 있다. 즉, 기어 처닝에 의해 회전되는 오일의 유속이 회전축에서 멀어질수록 빨라지는 것을 고려하여 상기 경사부(112)의 너비가 외곽으로 갈수록 점차 너비가 넓어지는 형상으로 제작될 수 있다. 또한, 상기 경사부(112)의 이러한 형상은 오일이 상기 분사구(113)에서 높은 압력으로 분사될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 기어 슈라우드(100)의 단면을 나타낸 것이다. 상기 분사구(113)는 상기 기어 슈라우드(100)의 외측 방향으로 돌출된 형태로 제작될 수 있다.

좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 분사구(113)는 상기 기어 슈라우드(100)의 외면(102)을 기준으로 상기 베어링 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 즉, 상기 내면(101)과 상기 외면(102) 사이의 두께를 일정하게 하되, 상기 분사구(113)를 포함한 상기 유도부(110)를 상기 외면(102)을 기준으로 돌출되도록 제작할 수 있다. 이는, 상기 기어 슈라우드(100)의 중량을 최소화하되, 상기 유도부(110)가 음각되어 형성될 수 있도록 고안된 형상이다. 또한, 이러한 형상으로 상기 기어 슈라우드(100) 내로 유동하는 오일이 상기 유도부(110)에 의해 난류가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

12 : 베어링
13 : 기어박스 프레임 13-1 : 요입부
100 : 기어 슈라우드
101 : 내면 102 : 외면
103 : 외주벽
110 : 유도부
111 : 격벽 112 : 경사부
113 : 분사구

Claims (9)

1. 내부에 오일이 유동되는 회전익 기어박스에 있어서,
   상기 회전익 기어박스 내부에 설치되는 주기어;
   상기 주기어와 접촉되어 동일한 회전축 상에 결합되는 베어링; 및
   상기 주기어의 일부분을 감싸는 형태로 형성되되, 상기 주기어와 이격되도록 설치되고, 상기 주기어의 회전력을 통해 이동하는 오일의 경로를 상기 주기어 및 상기 베어링 방향으로 유도하는 기어 슈라우드;
   를 포함하는 회전익 기어박스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 기어 슈라우드는 내면이 음각되어 경사부와 격벽을 형성하는 유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 격벽은 상기 주기어의 회전 방향에서 상기 베어링이 위치한 방향으로 연장된 유선형태의 형상인 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 경사부는 상기 베어링에 인접한 부분에서 멀어질수록 점점 너비가 넓어지는 형상인 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 유도부는 상기 베어링에 인접한 부분에 상기 경사부에서 연장된 분사구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 분사구는 상기 기어 슈라우드의 외면을 기준으로 상기 베어링 방향으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 기어 슈라우드는 외면과 내면 사이의 두께가 일정한 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 회전익 기어박스는 상기 기어 슈라우드가 결합되어 고정되는 기어박스 프레임을 포함하고,
   상기 기어박스 프레임은 상기 기어 슈라우드의 형상과 대응되도록 음각된 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 기어박스 프레임은 상기 분사구가 인접한 곳에 요입된 요입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 기어박스.

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