KR20040054635A - 로터리 조인트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 조인트 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 능동 안테나용 로터리 조인트 장치에 있어서, 고정부와 회전부간의 연결이 상기 회전부의 회전축과 일치하는 회전축을 갖도록 결합된 스러스트 베어링에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치에 대한 것으로 이를 통하여 능동안테나의 회전 수신부의 자중(自重)에 의하여 자체 정렬이 이루어지고, 자체 정렬에 따른 실드선의 접촉개선 및 금속부품간의 접촉에 따른 마모를 최소화하는 것이 가능하고, 로터리 조인트의 소형화가 가능하여 능동 안테나의 내부공간을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 구조의 단순화와 부품비용 및 조립공수의 감소로 인하여 제조원가를 낮출 수 있는 로터리 조인트에 관한 것이다.

Description

로터리 조인트 장치 { ROTARY JOINT DEVICE }

본 발명은 로터리 조인트 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 능동 안테나용 로터리 조인트 장치에 있어서, 고정부와 회전부간의 연결이 상기 회전부의 회전축과 일치하는 회전축을 갖도록 결합된 스러스트(Thrust) 베어링에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치에 대한 것으로 이를 통하여 능동안테나의 회전 수신부의 자중(自重)에 의하여 자체 정렬이 이루어지고, 자체 정렬에 따른 실드선의 접촉개선 및 금속부품간의 접촉에 따른 마모를 최소화하는 것이 가능하고, 로터리 조인트의 소형화가 가능하여 능동 안테나의 내부공간을 효율적으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 구조의 단순화와 부품비용 및 조립공수의 감소로 인하여 제조원가를 낮출 수 있는 로터리 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 위성 통신용 능동안테나의 시스템은 자동차나 선박 등의 이동체에 부착되어 고정되어 있는 고정부와 위성의 위치에 따라 회전되는 안테나체(회전수신부)에 연결되어 회전하는 회전부로 나누어지며, 이러한 능동 안테나에 사용되는 로터리 조인트는 상기 고정부와 회전부의 동축케이블(신호선)을 연결하는 일종의 커넥터로서, 이동체의 이동중에 이동체가 회전하는 경우에 최적을 신호를 얻을 수 있는 방향으로 회전하는 것으로, 안테나체(회전수신부)로부터 수신된 위성신호를 이동체내에 고정 배치된 제어부로 전송하여 지역과 방향에 관계없이 실시간으로 깨끗한 위성신호를 수신하도록 하는 데에 사용되고 있다.

종래기술의 능동안테나의 로터리 조인트(ROTARY JOINT)장치는 이러한 회전을 원활히 하기 위하여 특허공개공보 특2001-0066972호의 경우와 같이 회전부와 고정부 사이에 래디얼(Radial) 베어링을 적용하는 기술이 제안되어졌으나 도 1에 나타낸 바와 같이 능동 안테나의 경우는 회전 수신부의 자체 중량이 회전축과 동일한 축방향 하중으로 작용하므로 자체 정렬(Self-align)이 이루어지지 못하고, 회전축과 틀어지는 결과를 가져오므로, 이동체가 커브를 돌며 방향을 전환할 때 그 회전수가 크지 않아 마찰되는 저항이 크지 않음에도 상기 실드선(접지선) 연결수단의회전부와 고정부가 베어링 및 몸체(BODY)의 접속부를 통하여 점접촉이 되도록 구성됨으로써 접속이 불안정하여 신호품질의 특성을 저하시키는 문제점이 있으며, 또한 금속으로 이루어진 고정체와 회전체간의 접촉에 의해서 회전체가 회전할 때 급격한 금속의 마모가 발생하여 접속부의 수명이 짧아지고 전원이 제대로 인가되지 않는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 도 2의 결합순서에 따라 도 3에 도시한 바와 같이 두 개의 래디얼 베어링을 연속하여 결합한 형태가 제안되었으나 부품수가 증가하고, 구성이 복잡하여 조립과정에서 정렬이 틀어지는 문제와 단가가 상승하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 로터리 조인트 장치가 대형화되는 문제점이 있다.

한편, 이외에도 도전성 구리스가 도포된 래디얼 베어링을 장착함으로 인하여 회전시 상기 구리스가 흘러나와 안테나 작동에 이상이 초래되고 결과적으로는 신호특성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 축방향 하중에 적합한 회전체 구조를 제공하여 회전체가 회전축에 자체 정렬이 가능한 로터리 조인트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 자체 정렬을 통하여 접촉특성이 개선되고 하중에 따른 하중분포를 균일하게 유지하여 부품간의 마모를 최소화하는 로터리 조인트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이외에 본 발명은 회전체의 정렬특성이 향상되면서도 부품수를 줄여 원가를 낮추고, 소형화를 통하여 능동 안테나의 내부공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 조립 및 유지보수가 용이한 로터리 조인트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 일반적인 능동 안테나의 설치 상태도이다.

도 2는 종래의 능동 안테나용 로터리 조인트의 분해단면도 이다.

도 3은 도 2에 나타낸 종래의 능동 안테나용 로터리 조인트의 결합단면도이다.

도 4는 본 발명의 로터리 조인트 장치의 일 실시예에 대한 결합상태를 나타낸 부분 종단면도이다.

도 5는 본 발명의 로터리 조인트 장치에 사용되는 스러스트 베어링의 일 실시예에 대한 부분 종단면도이다.

도 6은 본 발명의 로터리 조인트 장치의 일 실시예에 대한 고정부의 분해상태를 나타낸 부분 종단면도이다.

도 7은 본 발명의 로터리 조인트 장치의 일 실시예에 대한 회전부, 베어링 및 클램프의 분해상태를 나타낸 부분 종단면도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고정부 신호선 부분의 확대도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 능동 안테나 2 : 회전수신부

3 : 수신증폭처리부 5 : 로터리 조인트

6 : 회전 신호선 7 : 고정 신호선

8 : 제어부 9 : 이동체

10 : 고정부 12 : 고정부 유전체

14 : 하부궤도륜 안착용 내경부 16 : 클램프 고정용 내경부

20 : 회전부 22 : 회전부 유전체

24 : ㄱ자형 걸림턱 30 : 클램프

32 : 돌출부 40 : 스러스트 베어링

42 : 상부 궤도륜 44 : 리테이너

46 : 하부 궤도륜 52 : 회전부 신호선

54 : 고정부 신호선 60 : 신호선 안내 클램프

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

능동 안테나용 로터리 조인트 장치에 있어서,

고정부와 회전부간의 연결이 상기 회전부의 회전축과 일치하는 회전축을 갖도록 결합된 스러스트(Thrust) 베어링에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 로터리 조인트 장치는 능동 안테나용 로터리 조인트 장치에 있어서, 고정부(10)와 회전부(20)간의 연결이 상기 회전부(20)의 회전축과 일치하는 회전축을 갖도록 결합된 스러스트 베어링(40)에 의하여 이루어지는 로터리 조인트 장치이다.

도 4에 이에 대한 일 실시예를 나타낸 바와 같이 본 발명의 로터리 조인트 장치는 도 1에 도시한 바와 같은 공지의 능동형 안테나에 적용되는 것으로 이동체의 이동 및 회전에 따라 안테나의 고정부인 이동체와 회전수신부가 이루는 각도를 변화하는 경우에 적용되는 로터리 조인트 장치로서, 능동 안테나뿐만 아니라 상기 기술한 바와 같이 수신부(회전부)와 고정부(이동체)간에 별도의 회전장치가 필요한경우에 모두 적용될 수 있고, 특히 이동체용 능동 안테나에 적용하는 경우에 효과가 크다.

상기 고정부(10)와 회전부(20)간에는 상기 회전부(20)의 회전축과 일치하는 회전축을 갖도록 스러스트 베어링(40)이 결합된다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이 회전수신부의 자체 중량은 로터리 조인트의 축방향 하중으로 작용하므로 상기 하중에 대한 회전기구로 스러스트 베어링(40)을 적용함으로써 축하중에 따라 스러스트 베어링(40)이 자체 정렬이 가능하므로 상기 회전부(20)의 회전축과 스러스트 베어링(40)의 회전축이 일치하도록 결합한다. 상기 스러스트 베어링(40)의 일반적인 구조는 도 5에 나타낸 바와 같이 상부 궤도륜(42), 볼을 포함하는 리테이너(44), 하부 궤도륜(46)으로 구분된다. 이를 통하여 상기 스러스트 베어링(40)은 자체 정렬로 인하여 접촉성능이 향상되고, 베어링부를 제외한 부분의 접촉을 최소화할 수 있다. 또한 상기 로터리 조인트는 조인트 내부를 지나가는 신호선의 연결뿐만 아니라 고정부와 회전부의 접지를 일치시키는 실드선의 연결도 필요한데 본 발명의 로터리 조인트의 경우는 스러스트 베어링(40)의 적용으로 인하여 회전부(20)와 고정부(10)간의 베어링을 통한 접촉성능 및 전도성이 향상된다.

또한 상기 신호선과 실드선 간에는 신호의 특성을 향상시키기 위하여 두 신호간에 절연이 필요하므로, 이를 위해서 상기 로터리 조인트 장치의 상기 고정부(10)와 회전부(20)는 고정부(10)와 회전부(20) 각각의 내부에 결합되고 내부에 신호선을 가지는 중공 원통형의 고정부 유전체(12)와 회전부 유전체(22)를 더 포함하도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 로터리 조인트 장치의 구체적인 예로 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 고정부(10)는 상기 스러스트 베어링(40)의 하부 궤도륜(46) 안착용 내경부(14)와 상기 궤도륜 안착용 내경부(14)보다 큰 내경을 갖는 클램프 고정용 내경부(16)를 갖는 중공형이고, 상기 회전부(20)는 상기 스러스트 베어링(40)의 상부 궤도륜(42)의 내경과 상부에 안착되는 ㄱ 자형 걸림턱(24)을 갖는 중공형 원통으로 구성하고, 상기 고정부의 클램프 고정용 내경부(14)에 결합하고 상기 스러스트 베어링(40) 상부 궤도륜(42) 상면와 일정간극을 유지하는 돌출부(32)를 갖는 클램프(30)를 더 포함하도록 구성할 수 있다. 즉, 스러스트 베어링(40)은 회전수신부의 축하중을 받으면서 회전이 가능하도록 회전부의 회전축과 일치하도록 하부 궤도륜(46)은 고정부(10)의 스러스트 베어링의 하부 궤도륜 안착용 내경부(14)에 결합되고, 상부 궤도륜(42)은 그 내경이 회전부(20)의 ㄱ 자형 걸림턱(24)을 형성하는 외경부에 결합하도록 하여 상부 궤도륜(42)은 회전부(20)에, 하부 궤도륜(46)은 고정부(10)에 연동하도록 구성하고, 상기 고정부(10)와 회전부(20)는 각각 일체형 단품으로 구성할 수도 있고, 도 4 또는 도 7에 도시한 바와 같이 둘 이상의 부품의 결합형태로 구성할 수도 있다. 상기 회전부(20)가 고정부(10)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 고정부의 클램프 고정용 내경부(16)에 결합하고 상기 스러스트 베어링 상부 궤도륜(42) 상면와 일정간극을 유지하는 돌출부(32)를 갖는 클램프(30)가 상기 고정부의 클램프 고정용 내경부(16)에 결합된다. 상기 일정간극은 고정부(10)와 회전부(20)의 접촉이 발생하지 않는 최소한의 간극으로 형성하는 것이 회전부(20)의 변동을 최소화하기 위해서 바람직하다.

또한 이동체용 능동 안테나의 경우에는 이동체의 이동시 저항계수 특성을 향상시키기 위하여 안테나의 높이를 낮게 하는 것이 필요하므로 이를 위하여 도 1에 나타낸 바와 같이 신호선을 회전부(20)의 상부로 인출하지 않고 회전부(20)의 측면으로 인출하는 것이 바람직하다. 따라서 도 7에 도시한 바와 같이 상기 회전부(20)의 상부에 상기 회전부(20)의 회전축과 직각방향으로 설치되고, 중공 원통형을 갖는 신호선 안내 클램프(60)를 더 포함하도록 구성함으로써 안테나의 높이를 낮추는 것이 가능하다.

이외에 본 발명은 상기 기술한 로터리 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동안테나를 제공한다. 상기 능동 안테나는 차량용 또는 선박용 능동 안테나를 포함하여 공지의 다양한 형태의 안테나를 포함한다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고정부 신호선 부분의 확대도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 고정부 신호선(800)은 핀의 형태로 구현될 수 있다. 로터리 조인트 장치의 회전 시 이물질들이 핀(고정부 신호선)에 묻을 수 있으며, 이러한 이물질로 인해 회로가 단락 상태가 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 핀 주위에 절연체(802)를 구비함으로써 핀에 이물질이 접촉하는 것을 방지하고 회로의 단락을 방지하도록 한다.

본 발명은 로타리 조인트 장치에 관한 것으로서 스러스트 베어링을 회전부와 고정부간의 연결에 적용함으로써 능동안테나의 회전 수신부의 자중(自重)에 의한 축방향 하중을 보다 적절히 분산시키고, 축하중에 따른 자체 정렬이 이루어지므로, 자체 정렬에 따른 베어링의 고른 접촉이 가능하여 접촉특성이 향상되며, 이를 통하여 실드선의 접촉개선에 따른 안테나 신호특성 향상과 금속부품간의 접촉에 따른 마모를 최소화하고, 제품의 수명을 연장하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상기 자체 정렬 방식을 적용함으로써 래디얼 베어링을 적용하는 경우에 비하여 회전체의 정렬특성이 향상되면서도 부품수를 줄여 부품비용 및 조립공수의 감소로 인하여 제조원가를 낮출 수 있으며 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 로터리 조인트의 소형화 및 높이를 낮추는 것이 가능하여 능동 안테나의 내부공간을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

이외에도 스러스트 베어링의 적용을 통한 접촉성능 향상으로 베어링내부에 구리스를 사용하지 않을 수 있으므로 구리스 누출의 위험을 근원적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 상세한 설명 및 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야의 당업자가 다양하게 수정 및 변경시킨 것 또한 본 발명의 범위 내에 포함됨은 물론이다.

Claims (6)

1. 능동 안테나용 로터리 조인트 장치에 있어서,

   고정부와 회전부간의 연결이 상기 회전부의 회전축과 일치하는 회전축을 갖도록 결합된 스러스트 베어링에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고정부와 회전부는 신호선과 실드선 간의 절연을 위해 고정부와 회전부 내부에 각각 결합되고 내부에 신호선을 가지는 중공 원통형의 유전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 고정부는 상기 스러스트 베어링의 하부 궤도륜 안착용 내경부와 상기 궤도륜 안착용 내경부보다 큰 내경을 갖는 클램프 고정용 내경부를 갖는 중공형이고,

   상기 회전부는 상기 스러스트 베어링의 상부 궤도륜의 내경과 상부에 안착되는 ㄱ 자형 걸림턱을 갖는 중공형 원통이고,

   상기 고정부의 클램프 고정용 내경부에 결합하고 상기 스러스트 베어링 상부 궤도륜 상면와 일정간극을 유지하는 돌출부를 갖는 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 회전부의 상부에 상기 회전부의 회전축과 직각방향으로 설치되고, 중공 원통형을 갖는 신호선 안내 클램프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치.
5. 제1항에 있어서,

   핀 형태의 고정부 신호선을 더 포함하며, 상기 고정부 신호선의 둘레에는 절연체가 구비되는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트 장치
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 로터리 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동안테나.