KR100739468B1

KR100739468B1 - 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치

Info

Publication number: KR100739468B1
Application number: KR1020050104045A
Authority: KR
Inventors: 이환규; 이상연
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-07-25
Also published as: US20070117438A1; US7614816B2; KR20070047382A

Abstract

본 발명은 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치에 관한 것으로서, 고정부인 소켓에 대한 운동부인 볼에 결합되는 운동체의 전방향(Omnidirectional) 경사회전 운동을 방해하지 않으면서, 볼에 결합되는 운동체의 롤 회전운동만을 효과적으로 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 롤 회전 방지장치는, 고정부(100)와, 상기 고정부에 설치된 소켓(Socket, 122)에 임의의 방향으로 회전가능하게 삽입된 볼(Ball, 124)에 결합되는 운동체(110)를 서로 연결하여, 상기 운동체의 전방향 경사회전 운동을 방해하지 않으면서 롤 회전운동만을 억제하도록 이루어진다. 즉, 본 발명의 롤 회전 방지장치는, 상기 운동체의 외주면에 설치되는 운동부 브래킷(130)과; 상기 운동부 브래킷에 상단 일측이 피봇팅(Pivoting)되는 가이드 채널(Guide Channel, 140)과; 상기 가이드 채널에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩 바(Sliding Bar, 150)와; 그리고, 상기 고정부에 설치되어, 상기 슬라이딩 바가 상기 가이드 채널을 따라 슬라이딩 이동하면서 좌우로 기울어지는 거동을 하도록, 상기 슬라이딩 바의 하단과 결합되는 고정부 브래킷(160);을 포함하여 이루어진다.

볼소켓, 조인트, 전방향, 경사, 회전, 벡터링, 롤회전, 방지

Description

볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치 {DEVICE FOR PREVENTING BALL AND SOCKET JOINT FROM ROLLING}

도 1은 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트(Ball Socket Joint)의 롤 회전 방지장치를 나타내는 일부 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 고정부 110 : 운동체

122 : 소켓(Socket) 124 : 볼(Ball)

130 : 운동부 브래킷 132, 162 : 돌출지지부

140 : 가이드 채널(Guide Channel) 142, 152 : 결합핀

150 : 슬라이딩 바(Sliding Bar) 160 : 고정부 브래킷

164 : 장공 166 : 곡면돌출부

본 발명은 볼 소켓 조인트(Ball Socket Joint)의 롤 회전 방지장치에 관한 것이다. 볼 소켓 조인트에서 소켓에 대하여 볼은 한 점을 중심으로 모든 방향으로 회전이 가능하다. 그러나 추력 방향을 전환시키기 위한 로켓 노즐의 힌지(Hinge)에 적용될 경우 노즐에 해당하는 볼 결합 운동체의 롤 회전운동은 억제되어야 한다.

예컨대, 로켓 모터(Rocket Motor)의 연소관에는 연소가스를 가속 배출하여 그 반작용으로 추력을 얻도록 하는 노즐(Nozzle)이 설치된다. 그리고, 비행체의 제어를 위하여, 로켓 모터의 노즐을 경사운동시켜서 노즐에서 발생하는 추력의 방향을 전환하는 기능을 노즐의 추력 벡터링(Thrust Vectoring)이라 하는데, 상기 노즐의 추력 벡터링을 위한 기계적인 힌지(Hinge)로서, 예컨대 볼 소켓 조인트가 채용된다.

로켓 모터의 노즐 부분을 구체적으로 살펴보면, 연소관 돔(Dome) 부분에 소켓이 설치되어 고정부를 이루고, 상기 소켓에는 임의의 방향으로 회전이 가능하도록 볼이 설치되며, 상기 볼에는, 상기 소켓에 대한 상기 볼의 운동에 따라 추력 방향을 전환하는 노즐이 결합된다. 이러한 운동체인 노즐의 외주면과, 고정부 사이에는, 상기 노즐의 추력 벡터링을 수행하기 위한 구동기(Actuator)가 장착된다. 또한, 상기 노즐의 전방향 경사회전 운동의 제어를 위하여 일반적으로 롤 회전 방지 링크기구가 설치되는데, 이러한 기술로 예컨대, 미국 특허 제4,506,832호에 개시된 기술을 들 수 있다.

그러나 상기한 바와 같은 선행기술에 의하여 노즐의 롤 운동을 제어하고자 할 경우, 링크기구를 구성하는 하부 핀의 운동 중심이 볼의 중심을 지나는 노즐 수평면상에 위치하여야 하기 때문에 링크기구 배치에 어려움이 따른다. 또한, 상기 중심들이 맞지 않을 경우, 노즐의 롤 회전 방지가 효과적으로 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 노즐의 전방향 경사회전 운동이 방해를 받게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 고정부인 소켓에 대한 운동부인 볼에 연결되는 운동체의 전방향(Omnidirectional) 경사회전 운동을 방해하지 않으면서, 운동체의 롤 회전운동만을 효과적으로 억제할 수 있는 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 고정부와, 상기 고정부에 설치된 소켓에 임의의 방향으로 회전가능하게 삽입된 볼에 연결되는 운동체를 서로 연결하여, 상기 운동체의 전방향 경사회전 운동을 방해하지 않으면서 롤 회전운동만을 억제하도록 이루어지는 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치에 있어서, 상기 운동체의 외주면에 설치되는 운동부 브래킷과; 상기 운동부 브래킷에 상단 일측이 피봇팅(Pivoting)되는 가이드 채널(Guide Channel)과; 상기 가이드 채널에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩 바(Sliding Bar)와; 그리고, 상기 고정부에 설치되어, 상기 슬라이딩 바가 상기 가이드 채널을 따라 슬라이딩 이동하면서 좌우로 기울어지는 거동을 하도록, 상기 슬라이딩 바의 하단과 결합되는 고정부 브래킷;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부 브래킷은 장공이 상하방향으로 각각 형성되어 위로 연장하는 한 쌍의 돌출지지부를 구비하고, 상기 슬라이딩 바의 하단 양쪽에는 상기 각 장공에 삽입되어 장공을 따라 슬라이딩 이동하는 결합핀을 구비하며, 상기 고정부 브래킷의 바닥에는, 중심이 상기 볼의 중심과 같은 높이에 위치하는 곡률을 가짐과 아울러, 상기 슬라이딩 바의 하단이 돌출곡면의 중심에 대하여 좌우로 미끄러지고 기울어지는 거동이 원활하도록, 곡면돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 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.

도 1에는, 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치의 예가 도시되어 있는데, 여기서는 로켓 모터의 노즐 부분에 적용되어, 볼 소켓 조인트의 볼과, 상기 볼에 연결된 노즐의 전방향 경사회전 운동(즉, 전방향 추력 벡터링)을 방해하지 않으면서 롤 회전운동만을 억제하도록 이루어지는 것을 예로서 도시하였다.

즉, 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치는, 예컨대 연소관 돔으로 기능하는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)에 설치되는 볼 소켓 조인트(120)의 소켓(122)에 임의의 방향으로 회전가능하게 삽입된 볼 소켓 조인트(120)의 볼(124)에 연결되는 것으로 예컨대, 노즐로 기능하는 운동체(110)를 서로 연결하여, 상기 운동체(110)의 전방향 추력 벡터링을 방해하지 않으면서 롤 회전운동만을 억제하도록 이루어지는 것이다.

이러한 기능을 수행할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치는, 운동부 브래킷(130)과, 가이드 채널(140)과, 슬라이딩 바(150)와, 그리고 고정부 브래킷(160)을 구비한다.

상기 운동부 브래킷(130)은, 상기 운동체(110)의 외주면에 설치되는 것으로서, 상기 운동체(110)의 바깥방향으로 연장하는 양쪽 돌출지지부(132, 132)를 구비한다.

또한, 상기 가이드 채널(140)은, 상단 일측이 상기 운동부 브래킷(130)에 피봇팅되는 것으로서, 그 상단부 일측에 상기 운동부 브래킷(130)의 일측 돌출지지부(132)에 힌지 결합되는 결합핀(142)이 형성됨으로써, 상기 운동부 브래킷(130)에 상단이 피봇팅 될 수 있다. 즉, 상기 가이드 채널(140)은 한 방향의 회전운동만 가능하게 된다. 또한, 상기 결합핀(142)은 상기 가이드 채널(140)의 일부를 관통하도록 설계되는 것이 바람직하지만, 조립이 가능하다면 상기 가이드 채널(140)에 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 슬라이딩 바(150)는, 상기 가이드 채널(140)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 것으로서, 상기 가이드 채널(140)을 따라 슬라이딩 이동하면서, 그 하단이 좌우로 기울어지면서 슬라이딩 이동하는 거동을 하도록, 상기 고정부 브래킷(160)에 결합된다.

즉, 상기 고정부 브래킷(160)은, 상기 고정부(100)에 설치되어 상기 슬라이딩 바(150)의 하단과 결합되는데, 장공(164)이 상하방향으로 각각 형성되어 위로 연장되는 한 쌍의 돌출지지부(162, 162)를 구비하고, 상기 슬라이딩 바(150)의 하단에는 상기 각 장공(164)에 삽입되어 장공(164)을 따라 슬라이딩 이동하는 결합핀(152)을 각각 구비한다. 또한, 상기 고정부 브래킷(160)의 바닥에는, 그 돌출곡면 단면의 연장선이 원이며 상기 원의 중심이 상기 볼(124)의 중심과 같은 높이에 위치하는 곡면돌출부(166)가 형성되어, 상기 슬라이딩 바(150)의 하단이 돌출곡면의 중심에 대하여 좌우로 슬라이딩하고 기울어지는 거동이 원활하게 된다.

따라서, 상기 슬라이딩 바(150)는, 상기 가이드 채널(140)을 따라 위로 슬라이딩 이동하면서 상기 가이드 채널(140)의 경사도를 조절하게 되고, 또한 그 하단이 상기 곡면돌출부(166)를 따라 슬라이딩하면서 좌우로 기울어지는 거동을 하여 상기 가이드 채널(140)의 좌우 기울기를 조절하게 되므로, 운동부 브래킷(130)을 통하여 상기 가이드 채널(140)과 연결된 운동체(110)와 볼(124)은, 전방향 추력 벡터링은 방해받지는 않지만, 롤 회전운동은 효과적으로 억제될 수 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치의 작용에 대하여 설명한다.

예컨대, 운동체(110)에 전방향 경사회전 운동을 위하여 구동기(Actuator, 미도시)로 외력을 작용시키면, 그 외력 벡터의 방향에 따라 운동체(110)와 고정부(100)를 연결하고 있는 본 발명의 볼 회전 방지장치가 유기적으로 동작하게 된다. 즉, 고정부 브래킷(160)을 통하여 가이드 채널(140)에 전달되는 힘의 작용 방향에 따라 상기 가이드 채널(140)의 자세가 이동하게 되고, 이 가이드 채널(140)의 자세 이동에 따라 슬라이딩 바(150)가 상기 가이드 채널(140)을 따라 승강하거나, 그 하 단이 상기 고정부 브래킷(160)의 곡면돌출부(166)를 따라 슬라이딩하면서 좌우로 기울어지는 거동을 하게 된다.

그러나, 상기 상동체(110)에 롤을 발생시키는 힘이 작용하면, 슬라이딩 바(150)의 결합핀(152)이 볼(124)의 중심축을 기준으로 회전하려고 하지만, 일정 거리를 두고 있는 두 개의 장공(164, 164) 때문에 롤 회전은 불가능해진다.

따라서, 상기 운동체(110)와 볼(124)의 전방향 경사회전 운동은 방해를 받지 않지만, 그 롤 회전운동만은 효과적으로 억제될 수 있는 것이다.

이상 상세히 서술한 바와 같이 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치에 의하면, 볼(124)에 결합된 운동체(110)의 전방향 경사회전 운동은 방해받지 않고, 롤 회전운동만이 효과적으로 억제되므로, 운동체(110)의 정밀한 제어가 가능하다.

또한, 기존의 통상적인 링크기구와는 달리, 슬라이딩 바(150), 가이드 채널(140) 및 상기 슬라이딩 바(150)의 좌우 미끄럼 및 기울어짐을 원활히 하는 곡면돌출부(166)에 의한 컴팩트한 구조가 적용됨으로써, 시스템 설계시 공간활용 면에서 큰 이점이 있다.

Claims

고정부(100)와, 상기 고정부에 설치된 소켓(Socket, 122)에 임의의 방향으로 회전가능하게 삽입된 볼(Ball, 124)에 연결되는 운동체(110)를 서로 연결하여, 상기 운동체의 전방향 경사회전 운동을 방해하지 않으면서 롤 회전운동만을 억제하도록 이루어지는 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치에 있어서,

상기 운동체의 외주면에 설치되는 운동부 브래킷(130); 상기 운동부 브래킷에 상단 일측이 피봇팅(Pivoting)되는 가이드 채널(Guide Channel, 140); 상기 가이드 채널에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩 바(Sliding Bar, 150); 및 상기 고정부에 설치되어 상기 슬라이딩 바가 상기 가이드 채널을 따라 슬라이딩 이동하면서 좌우로 기울어지는 거동을 하도록 상기 슬라이딩 바의 하단과 결합되는 고정부 브래킷(160)을 포함하여 이루어지고,

상기 고정부 브래킷(160)은 장공(164)이 상하방향으로 각각 형성되어 위로 연장되는 한 쌍의 돌출지지부(162, 162)를 구비하고; 상기 슬라이딩 바(150)의 하단에는 상기 각 장공(164)에 삽입되어 상기 장공을 따라 슬라이딩 이동하는 결합핀(152)을 각각 구비하며; 상기 고정부 브래킷(160)의 바닥에는 그 돌출곡면 단면의 연장선이 원이며 상기 원의 중심이 상기 볼(124)의 중심과 같은 높이에 위치하는 곡면돌출부(166)가 형성되어 상기 슬라이딩 바의 하단이 곡면돌출부(166)의 돌출곡면 중심에 대하여 좌우로 미끄러지고 기울어지는 거동이 원활하게 되는 것을 특징으로 하는 볼 소켓 조인트의 롤 회전 방지장치.
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