JP2005341573A - ロータリジョイント装置および能動アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】 軸方向の荷重に適した回転体の構造を提供して、回転体が回転軸に対し自己整列が可能なロータリジョイント装置を提供すること。
【解決手段】 能動アンテナ１用のロータリジョイント装置において、固定部１０および回転部２０間の連結が、回転部２０の回転軸と一致する回転軸を有するように結合されたスラストベアリング４０により形成されているもの。
【選択図】 図１

Description

本発明はロータリジョイント装置に関するものであり、より詳しくは能動アンテナ用ロータリジョイント装置において、固定部と回転部間の連結が前記回転部の回転軸と一致する回転軸を有するように結合されたスラストべアリングによりなされることを特徴とするロータリジョイント装置に関する。そして、このロータリジョイント装置を通じて能動アンテナの回転受信部の自重により自己整列がなされ、自己整列に伴うシールド線の接触改善および金属部品間の接触に伴う摩耗を最小化することが可能であり、ロータリジョイントの小形化が可能で、能動アンテナの内部空間を効率的に使用できるのみならず、構造の単純化と部品費用および組立工数の減少により、製造コストを低減できるロータリジョイント装置および能動アンテナに関するものである。

一般に衛星通信用能動アンテナシステムは、自動車や船舶などの移動体に取付けられ固定されている固定部と、衛星の位置によって回転するアンテナ体（回転受信部）に連結されて回転する回転部とに区分され、このような能動アンテナに使用されるロータリジョイント装置は前記固定部と回転部の同軸ケーブル（信号線）を連結する一種のコネクタであって、移動体の移動中に移動体が回転する場合に最適な信号が受信できる方向に回転するものであり、アンテナ体（回転受信部）から受信された衛星信号を移動体内に固定配置された制御部へ伝送し、地域と方向に関係なく実時間で綺麗な衛星信号を受信できるようにするところに用いられている。

従来の能動アンテナのロータリジョイント装置においては、このような回転をスムーズにするために、回転部および固定部間にラジアルベアリングを介装する技術が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

韓国特許公開第２００１−００６６９７２号公報

しかしながら前述した特許文献１に記載のものにおいては、図６に示したとおり、能動アンテナの場合は回転受信部の自己重量が回転軸と同一な軸方向荷重として作用するので、自己整列(Self-align)がなされず、回転軸と捩れる結果をもたらすことになっていた。したがって、移動体が カーブを回りながら方向を変えるとき、その回転数が大きくないので摩擦抵抗が大きくないにも拘らず、前記シールド線（接地線）連結手段の回転部と固定部がベアリングおよび本体の接続部を通じて点接触するように構成されることにより、接触が不安定で信号品質の特性を低下させる問題点があった。また、金属でなされた固定体と回転体間の接続によって回転体が回転するとき、急激な金属の摩耗が発生して接続部の寿命が短くなり、かつ電源が完全に印加されないという問題点もあった。

前記問題点を解決するために、図７の結合順によって図８に示したように、２個のラジアルベアリングを連続して結合した形態が提案されたものの、部品数が増加するし、構成が複雑なために、組立過程において、整列が捩れるという問題点とコストが上昇するという問題点があるのみならず、ロータリジョイント装置が大型化するという問題点があった。

一方、このほかにも、導電性グリスが塗布されたラジアルベアリングを装着することにより、回転の際、前記導電性グリスが流出してアンテナの作動に異常がもたらされ、結果的には信号特性を劣化させる問題点があった。

前述した従来技術の問題点を解決するため本発明は、軸方向の荷重に適した回転体の構造を提供して、回転体が回転軸に対し自己整列が可能なロータリジョイント装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、自己整列を通じて接触特性が改善され、荷重に伴う荷重分布を均一に維持して部品間の摩耗を最小化するロータリジョイント装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は回転体の整列特性が向上されながらも、部品数を減らしてコ ストを下げ、小形化を通じて能動アンテナの内部空間を効率的に活用することができ、組立および維持補修が容易なロータリジョイント装置を提供することを目的とする。

さらにまた、本発明は、前述したロータリジョイント装置を備えた能動アンテナを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る能動アンテナ用ロータリジョイント装置の特徴は、固定部と回転部間の連結が、前記回転部の回転軸と一致する回転軸を有するように結合されたスラストベアリングにより形成されている点にある。

本発明の請求項２に係るロータリジョイント装置の特徴は、前記固定部と回転部が、信号線とシールド線間の絶縁のために固定部と回転部内にそれぞれ結合されており、内部に信号線を有する中空円筒状の誘電体をさらに備えている点にある。

本発明の請求項３に係るロータリジョイント装置の特徴は、前記固定部が、前記スラストベアリングの下部軌道輪載置用内径部と、この軌道輪載置用内径部より大きい内径を有するクランプ固定用内径部とを有する中空状に形成されており、前記回転部が、前記スラストベアリングの上部軌道輪の内径と上部に載置される四角状の係止段を有する中空状円筒であり、前記固定部のクランプ固定用内径部に結合し、前記スラストベアリングの上部軌道輪上面と一定間隙を維持する突出部を有するクランプをさらに備えた点にある。

本発明の請求項４に係るロータリジョイント装置の特徴は、前記回転部の上部に前記回転部の回転軸と直角方向に設置され、中空円筒状をなす信号線案内クランプをさらに備えた点にある。

本発明の請求項５に係るロータリジョイント装置の特徴は、ピン形態の固定部信号線をさらに備え、前記固定部信号線の周りには絶縁体が設けられている点にある。

本発明の請求項６に係る能動アンテナの特徴は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のロータリジョイント装置を備えた点にある。

本発明はロータリジョイント装置に関するものにして、スラストベアリングを回転部と固定部間の連結に適用することにより、能動アンテナの回転受信部の自重による軸方向の荷重をより適切に分散させ、軸荷重に伴う自己整列がなされるので、自己整列に伴うベアリングの一様な接触が可能であり、接触特性が向上され、これを通じてシールド線の接触改善に伴うアンテナ信号特性向上と、金属部品間の接触に伴う摩耗を最小化して製品の寿命を延長する効果がある。

さらに、本発明は前記自己整列方式を適用することにより、ラジアルベアリングを適用する場合に比べて回転体の整列特性が向上しながらも部品数を減らして部品費用および組立工数の減少により、製造コストを下げることができ維持補修が容易のみならず、ロータリジョイントの小型化および高さを低くすることが可能となり、能動アンテナの内部空間を効率的に使用できるという効果がある。

このほかにもスラストベアリングの適用を通じた接触性能の向上により、ベアリング内部にグリスを使わないこともあり得るので、グリス漏出の危険を根本的に防止できる利点がある。

以下、本発明を添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明のロータリジョイント装置は、能動アンテナ用ロータリジョイント装置において、固定部１０および回転部２０間の連結が前記回転部２０の回転軸と一致する回転軸を有するように結合されたスラストベアリング４０によりなされるロータリジョイント装置である。

図１にこれに対応する１実施形態を示したように、本発明のロータリジョイント装置は図６に示した公知の能動形アンテナに適用されるものである。すなわち、移動体の移動および回転によりアンテナの固定部である移動体と、回転受信部がなす角度を変化する場合に適用されるロータリジョイント装置であって、能動アンテナのみならず、前述したように、受信部（回転部）と固定部（移動体）に別途の回転装置を要する場合に全て適用でき、特に、移動体用能動アンテナに適用する場合に効果が大きい。

前記固定部１０および回転部２０間には、前記回転部２０の回転軸と一致する回転軸を有するようにスラストベアリング４０が結合される。つまり、図６に示したように、回転受信部の自己重量はロータリジョイントの軸方向荷重として作用するので、前記荷重に対する回転機構としてスラストベアリング４０を適用することにより、軸荷重によってスラストベアリング４０の自己整列が可能であることから、前記回転部２０の回転軸とスラストベアリング４０の回転軸が一致するように結合する。前記スラストベアリング４０の一般的な構造は、図５に示したように、上部軌道輪４２、ボールを含むリテーナ４４、および、下部軌道輪４６に区分される。これを通じて前記スラストベアリング４０は自己整列により接触性能が向上し、ベアリング部を除いた部分の接触を最小化することができる。

さらに、前記ロータリジョイント装置は、ジョイント内部を通る信号線の連結のみならず、固定部１０と回転部２０の接地を一致させるシールド線の連結も必要であるものの、本発明のロータリジョイントの場合は、スラストベアリング４０の適用により、回転部２０および固定部１０間のベアリングを介した接触性能および伝導性が向上される。

さらに、前記信号線およびシールド線間には、信号の特性を向上させるために、２つの信号間に絶縁が必要なことから、前記ロータリジョイント装置の前記固定部１０と回転部２０は、固定部１０と回転部２０それぞれの内部に結合され、内部に信号線を有する中空円筒状の固定部誘電体１２と回転部誘電体２２をさらに有するように構成することが好ましい。

前記ロータリジョイント装置の具体的な例として、図１ないし図４に示したように、前記固定部１０は前記スラストベアリング４０の下部軌道輪４６の載置用内径部１４と、前記軌道輪載置用内径部１４より大きい内径を有するクランプ固定用内径部１６を備えた中空状であって、前記回転部２０は前記スラストベアリング４０の上部軌道輪４２の内径と上部に載置されるＬ字状の係止段２４を有する中空状の円筒により構成し、前記固定部のクランプ固定用内径部１４に結合し、前記スラストベアリング４０の上部軌道輪４２上面と一定間隙を維持する突出部３２を有するクランプ３０をさらに有するように構成することができる。

つまり、スラストベアリング４０は回転受信部の軸の荷重を受けながら、回転が可能なように回転部の回転軸と一致するように下部軌道輪４６は固定部１０のスラストベアリング下部軌道輪載置用内径部１４に結合され、上部軌道輪４２はその内径が回転部２０のＬ字状の係止段２４を形成する外径部に結合するようにし、上部軌道輪４２は回転部２０に、また、下部軌道輪４６は固定部１０にそれぞれ連動するように構成し、前記固定部１０と回転部２０はそれぞれ一体型単品により構成することもでき、図１または図４に示したように、２つ以上の部品の結合形態に構成することもできる。

前記回転部２０が固定部１０から離脱するのを防止するために、前記固定部１０のクランプ固定用内径部１６に結合し、前記スラストベアリング上部軌道輪４２の上面と一定間隙を維持する突出部３２を有するクランプ３０が前記固定部１０のクランプ固定用内径部１６に結合される。前述した一定間隙は、固定部１０と回転部２０の接触が発生しない最小限の間隙に形成するのが回転部２０の変動の最小化のために好ましい。

さらに、移動体用能動アンテナの場合には移動体の移動の際、抵抗係数の特性を向上させるために、アンテナの高さを低くする必要があるので、このために図１に示したように、信号線を回転部２０の上部に引出さずに回転部２０の側面に引出すのが好ましい。したがって、図４に示したように、前記回転部２０の上部に前記回転部２０の回転軸と直角方向に設置され、中空円筒状を有する信号線案内クランプ６０をさらに有するように構成することにより、アンテナの高さを低くすることができる。

このほかに本発明は前述したロータリジョイント装置を備えた能動アンテナを提供する。前記能動アンテナとしては、車両用または船舶用能動アンテナを含む公知の多様な形態のアンテナが含まれる。

図５は本発明の好ましい一実施形態に伴う固定部の信号線部分の拡大図である。

図５に示したように、固定部信号線８００はピンの形態で具現できる。ロータリジョイント装置の回転の際、異物質などがピン（固定部信号線）に付着することもあって、このような異物質により回路が短絡状態となることもある。

したがって、本発明の好ましい実施形態によれば、ピン周囲に絶縁体８０２を備えることにより、ピンに異物質が接触するのを防止し、回路の短絡を防止することができる。

以上の実施形態により説明した本発明は前述した実施形態および図面により限定されるものではなく、特許請求範囲に記載された本発明の思想および技術範囲から逸脱しない範囲内で、当該技術分野の当業者が多様に修正および変更させたものもまた本発明の技術的範囲内に含まれるとはもちろんである。

本発明のロータリジョイント装置の実施形態における結合状態を示した部分縦断面図 本発明のロータリジョイント装置に用いられるスラストベアリングの実施形態の部分縦断面図 本発明のロータリジョイント装置の実施形態における固定部の分解状態を示す部分縦断面図 本発明のロータリジョイント装置の実施形態における回転部、ベアリングおよびクランプの分解状態を示した部分縦断面図 本発明の好ましい実施形態に伴う固定部信号線部分の拡大図 従来の一般的な能動アンテナの設置状態図 従来の能動アンテナ用ロータリジョイントの分解断面図 図７に示した従来の能動アンテナ用ロータリジョイントの結合断面図

符号の説明

１ 能動アンテナ
２ 回転受信部
３ 受信増幅処理部
５ ロータリジョイント
６ 回転信号線
７ 固定信号線
８ 制御部
９：移動体
１０ 固定部
１２ 固定部誘電体
１４ 下部軌道輪載置用内径部
１６ クランプ固定用内径部
２０ 回転部
２２ 回転部誘電体
２４ Ｌ字状係止段
３０ クランプ
３２ 突出部
４０ スラストベアリング
４２ 上部軌道輪
４４ リテーナ
４６ 下部軌道輪
５２ 回転部信号線
５４ 固定部信号線
６０ 信号線案内クランプ

Claims (6)

1. 能動アンテナ用ロータリジョイント装置において、
   固定部と回転部間の連結が、前記回転部の回転軸と一致する回転軸を有するように結合されたスラストベアリングにより形成されていることを特徴とするロータリジョイント装置。
2. 前記固定部と回転部は、信号線とシールド線間の絶縁のために固定部と回転部内にそれぞれ結合されており、内部に信号線を有する中空円筒状の誘電体をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のロータリジョイント装置。
3. 前記固定部は、前記スラストベアリングの下部軌道輪載置用内径部と、この軌道輪載置用内径部より大きい内径を有するクランプ固定用内径部とを有する中空状に形成されており、
   前記回転部は、前記スラストベアリングの上部軌道輪の内径と上部に載置される四角状の係止段を有する中空状円筒であり、
   前記固定部のクランプ固定用内径部に結合し、前記スラストベアリングの上部軌道輪上面と一定間隙を維持する突出部を有するクランプをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のロータリジョイント装置。
4. 前記回転部の上部に前記回転部の回転軸と直角方向に設置され、中空円筒状をなす信号線案内クランプをさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のロータリジョイント装置。
5. ピン形態の固定部信号線をさらに備え、前記固定部信号線の周りには絶縁体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロータリジョイント装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のロータリジョイント装置を備えたことを特徴とする能動アンテナ。
   

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