KR20090079953A - 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘 - Google Patents

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KR20090079953A KR1020097009940A KR20097009940A KR20090079953A KR 20090079953 A KR20090079953 A KR 20090079953A KR 1020097009940 A KR1020097009940 A KR 1020097009940A KR 20097009940 A KR20097009940 A KR 20097009940A KR 20090079953 A KR20090079953 A KR 20090079953A
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Abstract

도어용 무동력 나선형 록킹 메커니즘은 동력원(11)과 연결되는 가변성의 리드각(lead angle)과 상기 도어(10)에 연결되는 자기-적응적 너트 (self-adaptive nut, 19)를 포함하며, 상기 나사(screw)의 나선형의 프럭스(flux)는 세 개의 구간으로 나뉘며, 그 하나는 마찰각(friction angle)보다 큰 상기 나선형의 리드각을 갖는 작동구간이고, 다른 하나는 마찰각 보다 작은 상기 나선형 리드각을 갖는 록킹구간이고, 또 다른 하나는 상기 두 개의 구간들 사이 간의 천이구간이다. 상기 동력원(11)은 동시회전(coretation) 및 역전(reverse)이 가능하도록 상기 나사를 작동하고, 상기 자기-적응적 너트(19)는 주축 슬리브(spindle sleeve, 7), 리스트(wrist, 5) 및 다른 부품들을 포함하여 이루어지며, 상기 너트 및 상기 나사는 나선형의 쌍으로 조립되어 만들어지며, 여기에서 상기 리스트(wrist, 5)는 상기 플루트 홈의 라인 접촉하여 상기 나사의 나선형 플루트 홈(flute) 내로 깊게 삽입되어, 상기 리스트와 나선형의 리드각으로 임의의 나선형 플루트 홈이 나선형의 짝이 맞물리도록 형성하여 동력(power) 및 움직임(movement)이 직동(直動)하도록 하는 것을 특징으로 한다.
가변성의 리드각을 가진 나사(screw), 너트(nut), 핀 샤프트 (pin shaft), 자기-적응적 너트(self-adaptive nut)

Description

도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘 {A Powerless Helical Locking Mechanism for Door}
본 발명은 기계적인 동력전달 분야에 속하는 것으로, 무동력 나선형-구동 도어 기계장치(powerless helix-driven door machines)를 위한 록킹 및 자기-록킹해제 메커니즘에 관련한 것이다.
나선형-구동 도어 기계장치는 다양한 차량 도어, 차폐 도어 및 일반 도어 등에 널리 사용된다. 상기 나선형-구동 도어 기계장치는 일반적으로 록킹 및 록킹해제 시 문제점을 가진다. 현재, 국내외에서 사용되는 나선형-구동 도어 기계장치는 일반적으로 록킹 및 록킹해제를 위해 전자기, 수압 및 공기압 구동식 잠금장치 또는 브레이크(brakes) 및 클러치(clutches)오 이루어진 다양한 잠금장치들을 채택하고 있다. 상술한 나선형-구동 도어 기계장치의 대부분은 신뢰도가 낮고 복잡한 메커니즘의 문제점이 있고, 그들의 록킹해제는 일반적으로 추가의 동력원을 필요로 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 문제점들을 해결하기 위해 간단하고 실현 가능한 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘을 제안하여 나선형-구동 도어 기계장치로 록킹(locking) 및 무동력 자기-록킹해제(self-unlocking)를 실현하는데 그 목적이 있다.
그것의 기술적 해결책으로, 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘은 가변성의 리드각(lead angle)을 갖는 나사와 자기-적응적 너트(self-adaptive nut)로 이루어져 있으며; 가변성 리드각을 갖는 상기 나사는 동력원(power source)에 연결되고, 상기 자기-적응적 너트는 도어에 연결되며; 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 나사 슬롯(screw slot)은 세 개의 구간으로 나뉘며, 그것의 하나는 마찰각(friction angle)보다 큰 상기 나선형의 리드각을 갖는 작동구간이고, 다른 하나는 마찰각 보다 작은 상기 나선형 리드각을 갖는 록킹구간이고, 또 다른 하나는 상기 두 개의 구간들 사이 간의 천이구간이며; 상기 동력원은 양 방향으로 회전하도록 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사를 구동시키며; 상기 자기-적응적 너트(self-adaptive nut)는 연결된 주축 슬리브(spindle sleeve)와 핀 샤프트(pin shaft) 등을 연결하여 구성하며, 상기 자기-적응적 너트는 가변성 리드각을 갖는 나사와 조립되어 나사 키네마틱 쌍(screw kinematic pair)으로 형성되고, 상기 자기-적응적 너트 내의 상기 핀 샤프트(pin shaft)는 가변성 리드각을 갖는 나사의 나사 슬롯 내로 깊게 삽입되고 상기 나사 슬롯(과 직선접촉(linear contacts)하며, 리드각을 갖는 상기 핀 샤프트와 나사 슬롯은 조화된 나사 쌍(matched screw pair)을 형성하여 동력 및 움직임을 전달을 실현한다.
그것의 특징은 ① 무동력: 도어장치의 록킹 및 록킹해제는 추가의 동력원을 필요로 하지 않으며, 단지 가변성의 리드각과 자기-적응적 너트를 갖는 나사의 시계방향(CW) 및 반시계방향(CCW) 회전이 자기-적응적 너트의 록킹 및 록킹해제를 실현함으로써 도어의 록킹 및 무동력 자기-록킹해제를 실현하며; 고신뢰성(high reliablity): 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 록킹구간에서, 자동 록킹(self-locking)되어 상기 나사 쌍의 리드각은 상기 마찰각 보다 작고, 그래서 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사가 자기-적응적 너트를 꽉 조이게 하여 잠그게 됨으로써 확실하게 도어를 잠그게 되어 진동 등에 의한 록킹이 해제되는 문제가 없으며; 상기 동력원은 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 시계방향 및 반시계방향 회전으로 구동하며, 또한 도어장치의 잠금 및 무동력 자기-록킹해제(self-unlocking)를 실현하도록 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 록킹구간을 입출입하는 상기 자기-적응적 너트와 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 축이 동시에 평행하게 움직이도록 상기 자기-적응적 너트와 도어를 구동한다. ② 단순성(simple): 상기 도어 록킹장치는 구성하는 부품이 적고 단순한 구조를 가진다. 따라서, 본 발명은 다양한 나선형-동력전달 도어 록킹장치에 적합하다.
본 발명의 작동원리:
□ 상기 동력원으로 도어가 닫힐 때, 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사는 시계방향으로 회전하고, 그것의 작동구간(working section)에서 그것의 록킹구간(locking section)까지 이동하도록 상기 자기-적응적 너트를 작동하고, 한번이라도 상기 자기-적응적 너트가 가변성의 리드각을 가진 상기 나사의 록킹구간을 진입하게 되면, 상기 도어의 잠금이 실현되어 상기 도어의 자동 록킹이 실현된다.
□ 상기 동력원으로 도어가 개폐될 때, 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사는 반시계방향으로 회전하고, 그것의 록킹구간에서 그것의 작동구간까지 이동하도록 상기 자기-적응적 너트를 작동하며, 한번이라도 상기 자기-적응적 너트가 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 상기 록킹구간으로부터 철회되면, 상기 도어의 자동 잠금해제가 실현되어 상기 도어의 개폐가 실현된다.
□ 손으로 상기 도어를 닫을 때, 동력원으로 상기 도어를 닫을 때와 다른점은 자기-적응적 너트가 회전하도록 가변성의 리드각을 갖는 나사를 작동한다는 것이며, 상기 자기-적응적 너트는 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 상기 록킹구간에 진입시켜 상기 도어의 자동록킹(self-locking)을 실현하도록 하고 상기 도어의 잠금을 수행하도록 한다.
□ 손으로 상기 도어를 열 때, 오직 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사가 특정한 각도의 반시계방향으로 회전시키도록 장치가 설계되며, 상기 자기-적응적 너트가 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 록킹섹션으로부터 철회되고, 록킹해제가 실현되며, 그런 다음 상기 도어의 개폐는 자기-적응적 너트의 반시계방향 작동에 의해 실현되며, 시프트 레버(shift lever), 기어(gear), 클러치(clutch) 잠금해제 장치 및 수많은 다른 장치가 이러한 목적으로 적용될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 작동원리를 도시한 것이다.
도 2는 가변성의 리드각(1)을 갖는 나사의 전형적인 부분을 부분확대하여 도 시한 것이다.
도 3은 가변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사의 작동구간에서 자기-적응적 너트(19)의 핀 샤프트(pin shaft)의 사시 단면도이다.
도 4는 가변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사의 록킹구간에서 자기-적응적 너트의 핀 샤프트(5)의 사시 단면도이다.
도 5는 메뉴얼 록킹해제 장치의 작동원리를 도시한 것이다.
도 6은 도 5의 3차원으로 도시한 것이다.
도 1 내지 도 6에 있어서 도면부호의 명칭은 다음과 같다.
1: 가변성의 리드각을 가진 나사(screw) 2: 너트(nut)
3: 리테이너 링(retainer ring) 4: 비틀림 스프링(torsion spring)
5: 핀 샤프트 (pin shaft) 6: 구름 베어링(rolling bearing)
7: 주축 슬리브(spindle sleeve) 8: 베어링 캡(bearing cap)
9: 너트 슬리브(nut sleeve) 10: 도어(door)
11: 동력원(power source) 12: 풀-와이어 휠(pull-wire wheel)
13: 좌측 시프트 레버(left shift lever)
14: 우측 시프트 레버(right shift lever)
15: 우측 연결판(right connecting plate)
16: 풀-와이어(pull-wire) 17: 비틀림 스프링(torsion spring)
18: 중간 지주(middle strut)
19: 자기-적응적 너트(self-adaptive nut)
도 1을 참조하여 다음과 같이 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.
도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘은 가변성을 갖는 리드각(lead angle, 1)과 자기-적응적 너트(self-adaptive nut, 19)로 이루어져 있으며; 가변성 리드각(1)을 갖는 상기 나사는 동력원(power source, 11)에 연결되고, 상기 동력원은 양방향으로 회전하도록 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사를 구동할 수 있고, 상기 자기-적응적 너트(19)와 상기 도어가 동시에 움직이도록 구동함으로써 상기 자기-적응적 너트(19)는 도어에 연결된다. 가변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사의 나사 슬롯(slot)은 세 개의 구간으로 나뉘며, 그것의 하나는 마찰각(friction angle)보다 큰 상기 나선형의 리드각을 갖는 작동구간이고, 다른 하나는 마찰각 보다 작은 상기 나선형 리드각을 갖는 록킹구간이고, 또 다른 하나는 상기 두 개의 구간들 사이 간의 천이구간이며; 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 상기 나사 슬롯은 직사각형 또는 사다리꼴 나사 단면을 가지며, 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 상기 나사 슬롯은 싱글 헤드(single head) 또는 멀티 헤드(multi heads)가 될 수 있으며; 상기 자기-적응적 너트는 주축 슬리브(spindle sleeve, 7), 핀 샤프트(pin shaft, 5), 너트 슬리브(nut sleeve, 9), 너트(2), 구름 베어링(rolling bearing, 6) 및 베어링 캡(bearing cap, 8)으로 이루어지며, 상기 너트(2) 및 상기 너트 슬리브(9)는 원주 회전식 결합을 가지며, 축에 리테이너 링(retainer ring, 3)을 통 하여 고정 연결되며; 비틀림 스프링(torsion spring, 4)의 한쪽 단면은 너트 슬리브(nut sleeve, 9)과 연결되고, 다른 쪽 단면은 너트(2)와 연결되고, 상기 핀 샤프트(pin shaft, 5) 및 주축 슬리브(7)는 고정식 결합 또는 회전식 결합으로 연결되며, 상기 핀 샤프트(5)와 주축 슬리브(7)가 고정식일 때에는 상기 나사 쌍은 미끄럼 마찰(sliding friction)이 되고, 상기 핀 샤프트(5)와 주축 슬리브(7)가 회전식일 때에는 상기 나사 쌍은 구름 마찰(rolling friction)이 된다.
상기 동력원(11)으로 도어가 닫힐 때, 가변성의 리드각(1)을 가진 상기 나사는 상기 나사의 작동구간(working section)에서 록킹구간(locking section)까지 이동하도록 상기 자기-적응적 너트(19)를 구동하여 상기 자기-적응적 너트(19)가 상기 록킹구간에 진입할 때까지 시계방향으로 회전하고 상기 도어는 록킹된다. 상기 동력원(11)으로 도어가 개폐될 때, 가변성의 리드각(1)을 가진 상기 나사는 상기 나사의 록킹구간(locking section)을 벗어나도록 상기 자기-적응적 너트(19)를 구동하여 반시계방향으로 회전하고 상기 도어가 개폐되도록 반대로 이동한다. 수동으로 상기 도어를 닫을 때에는 상기 자기-적응적 너트(19)의 움직임은 시계방향으로 회전하도록 가변성의 리드각(1)을 가진 상기 나사를 구동하고, 상기 자기-적응적 너트(19)는 수동으로 상기 도어를 닫혀 지도록 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 록킹구간에 진입시키고 상기 도어를 록킹한다.
상기 도어의 수동 개폐는 도 5에서 나타낸다. 상기 우측 시프트 레버(14)는 우측 연결판(15)을 통하여 자기-적응적 너트(19)의 너트(2)와 연결되고; 상기 좌측 시프트 레버(13)는 풀-와이어 휠(12)과 연결되고; 상기 풀-와이어 휠(12)은 가변성의 리드각(1)을 가진 상기 나사에 공전시키며; 풀 와이어(pull-wire, 16)는 풀 와이어 휠(12)과 연결되며; 비틀림 스프링(17)의 한쪽 단면은 풀-와이어(16)에 연결되고 다른 쪽 단면은 중간 지주(middle strut, 18)와 연결된다. 상기 풀 와이어(16)가 회전하도록 상기 풀-와이어 휠(12) 및 좌측 시프트 레버(13)를 구동하고, 우측 연결판(15)은 특정한 각도에 가변성의 리드각(1)을 가진 상기 나사의 회전이 실현될 수 있도록 회전하여 상기 너트(2)를 구동하고, 수동 록킹해제가 완벽하게 된 후, 자기-적응적 너트(19)의 반시계방향으로 손에 의해 상기 도어를 개폐한다. 록킹해제된 후 비틀림 스프링(17)의 비틀림 하에 상기 풀-와이어 휠(12) 및 풀-와이어(16)는 다음번 수동 록킹해제를 수행하도록 리셋(reset)한다.
도 2는 가변성의 리드각(1)을 가진 상기 나사의 나사 슬롯의 전형적인 부분을 부분적으로 확대한 것으로, 여기에서 부분 A는 상기 리드각이 마찰각보다 큰 각도를 갖는 록킹구간이고, 부분 C는 상기 리드각이 상기 마찰각보다 작은 각도를 갖는 작동구간이고, 부분 B는 상기 리드각이 계속해서 바뀌는 상기 두 구간 사이의 천이구간이다.
도 3은 가변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사의 상기 작동구간에서 자기-적응적 너트(19)의 핀 샤프트(5)를 도시한 것으로, 상기 자기-적응적 너트(19) 및 가 변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사는 나사 키네마틱 쌍(screw kinematic pair)으로 조립되며, 상기 자기-적응적 너트(19)의 상기 핀 샤프트는 가변성 리드각(1)을 갖는 상기 나사의 상기 나사슬롯 내로 깊게 삽입되고, 상기 나사 슬롯과 직선 접촉(linear contacts)하며, 상기 핀 샤프트와 리드각을 갖는 나사 슬롯은 조화된 나사 쌍(matched screw pair)을 형성하여 동력 및 움직임을 전달하고, 상기 도어의 오픈(open) 및 클로즈(close)를 실현한다.
도 4는 가변성을 갖는 상기 나사의 상기 록킹구간에서 자기-적응적 너트(19)의 핀 샤프트를 도시한 것으로, 가변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사의 록킹구간에서, 나사 쌍의 리드각이 상기 마찰각보다 작기 때문에 자기-록킹(self-locking)하여, 가변성의 리드각(1)을 갖는 상기 나사에 록킹구간의 상기 나사 슬롯은 상기 핀 샤프트(5)에 잠그게 됨으로써 상기 자기-적응적 너트(19)는 움직일 수 없게 되어 상기 도어가 확실하게 록킹된다.

Claims (4)

  1. 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘으로서, 가변성의 리드각(lead angle)을 갖는 나사와 자기-적응적 너트(self-adaptive nut)로 이루어지며; 가변성 리드각을 갖는 상기 나사는 동력원(power source)에 연결되고, 상기 자기-적응적 너트는 도어에 연결되며; 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 나사 슬롯(screw slot)은 세 개의 구간으로 나뉘며, 그것의 하나는 마찰각(friction angle)보다 큰 상기 나선형의 리드각을 갖는 작동구간이고, 다른 하나는 마찰각 보다 작은 상기 나선형 리드각을 갖는 록킹구간이고, 또 다른 하나는 상기 두 개의 구간들 사이 간의 천이구간이며; 상기 동력원은 양 방향으로 회전하도록 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사를 구동시키며; 상기 자기-적응적 너트는 연결된 주축 슬리브(spindle sleeve), 핀 샤프트(pin shaft) 및 다른 부품들을 포함하여 구성하며, 상기 자기-적응적 너트는 상기 가변성 리드각을 갖는 나사와 조립되어 나사 키네마틱 쌍(screw kinematic pair)으로 형성되고, 상기 자기-적응적 너트 내의 상기 핀 샤프트는 가변성 리드각을 갖는 나사의 나사 슬롯 내로 깊게 삽입되고 상기 나사 슬롯과 직선접촉하며, 리드각을 갖는 상기 핀 샤프트와 나사 슬롯은 조화된 나사 쌍(matched screw pair)을 형성하여 동력 및 움직임 전달을 실현하는 것을 특징으로 하는 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 상기 록킹구간 은 상기 마찰각보다 크지 않는 리드각을 갖는 나사 슬롯인 것을 특징으로 하는 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘.
  3. 제 1항에 있어서, 가변성의 리드각을 갖는 상기 나사의 상기 나사 슬롯은 싱글헤드(single head) 또는 멀티플 헤드(multiple heads)인 것을 특징으로 하는 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 핀 샤프트(pin shaft) 및 상기 주축 슬리브(spindle sleeve)는 고정식 또는 회전식 연결을 채택하는 것을 특징으로 하는 도어용 무동력 나선형의 록킹 메커니즘.
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