록킹 짐벌

록킹 짐벌{A LOCKING GIMBAL}

본 발명은 록킹 짐벌(locking gimbal)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 짐벌 고정된 물체(gimballed object)에 적용된 외부 힘으로부터 발생하는 운동에 대항해서 그러한 물체를 자동으로 잠그고, 외부 힘의 제거시에 짐벌 고정된 물체를 자동을 풀어주기 위한 록킹 짐벌에 관한 것이다.

수송 수단(즉, 보트, 자동차, 기차 또는 항공기) 위에 있는 스토브(stove), 오븐(oven), 테이블, 침대 등과 같은 물체는 이들을 그러한 수송 수단의 요동 운동에도 불구하고 실질적으로 수평으로 유지시키기 위해서 흔히 짐벌 고정된다는 것이 주지되어 있다. 이들 짐벌 고정된 물체가 수평으로 유지되게 하기 위해서, 이들은 자유롭게 흔들릴 수 있어야 하는데, 이는 본질적으로 위험하다.

사람이 우발적으로 짐벌 고정된 물체에 부딪히거나 그 위로 떨어져서 그 물체를 외부 방향 부하에 노출시키고 그것과 그 위에 지지된 어떠한 것을 수평 상태로부터 내동댕이칠 가능성이 높다는 것이 인지될 것이다. 끓는 물의 주전자를 지지하고 있는 짐벌 고정된 스토브의 경우에, 그러한 사건은 분명히 심각한 부상을 유발시킬 것이다.

이러한 위험을 해결하기 위해서 실행되는 한가지 해결책은 어떠한 운동에 대향해서 짐벌 고정된 물체를 잠그는 수동의 기계적인 잠금장치이다. 비록, 잠금된 짐벌 고정된 물체가 외부 방향 부하에 대한 노출로부터 발생하는 운동에 대항해서 잠금될지라도, 자체-수평화는 불가능할 것이고, 그리하여, 수송 수단의 요동 운동하에 위험하게 유지된다.

따라서, 본 발명의 목적은 짐벌 고정된 물체가 자유롭게 흔들려서 자체-수평화되게 하지만, 짐벌 고정된 물체를 수평 상태로부터 달리 강제할 수 있는 외부 방향 부하에 짐벌 고정된 물체가 노출되는 경우에는 그러한 짐벌 고정된 물체를 자동으로 잠그는 록킹 짐벌을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면,

지지대에 피벗식으로 연결 가능하고 제1 피벗 축에 대해서 피벗 회전 가능한 제1 물체로서, 제1 물체의 중력 중심이 제1 피벗 축으로부터 떨어져 있고, 추가로 제1 물체가 제1 피벗 축과 제1 물체의 중력 중심을 통과하는 제1 기준 축을 한정하는 제1 물체;

실질적으로 제2 축에 중심을 둔 아치(arc)를 따라서 이동 가능한 중력 중심을 가지고, 제2 축과 제2 물체의 중력 중심을 통과하는 제2 기준 축을 한정하는 제2 물체로서, 제1 물체와 제2 물체가, 제1 기준 축과 제2 기준 축이 실질적으로 정렬되어 있는 제1 정렬 상태와 제1 기준 축과 제2 기준 축이 서로에 대해서 각도상 변위되어 있는 제2 변위 상태 사이에서, 서로에 대해서 이동 가능하게 되어 있는 제2 물체;

지지대에 대해서 해당 위치에 고정되는 록킹 부재(locking member); 및

제1 물체를 잠그기 위한 록킹 포메이션(locking formation)으로서, 제1 물체와 제2 물체 사이의 변위에 의해서 작동되는 록킹 포메이션이 결합된 위치와 해제된 위치 사이에서 제1 피벗 축에 대해서 방사상으로 이동 가능한 록킹 포메이션을 포함하고,

(i) 제1 물체와 제2 물체가 제1 정렬 상태에 있는 때에, 록킹 포메이션이 록킹 부재로부터 떨어져 있는 해제된 위치에 있어서 제1 피벗 축을 중심으로 제1 물체의 회전을 허용하고,

(ii) 제1 물체와 제2 물체가 제2 변위 상태에 있는 때에, 록킹 포메이션이 록킹 부재와 접촉하고 제1 피벗 축을 중심으로 제1 물체의 회전을 방지하는 결합된 위치에 있는 록킹 짐벌이 제공된다.

일반적으로는, 제1 물체는 제1 물체의 지지 표면이 실질적으로 수평인 안정 위치(in rest position)를 향해서 편향된다. 전형적으로는, 제1 물체는 제1 물체의 중력 중심이 피벗 지지대 아래의 위치에서 작동가능하게 안정되게 되는 안정 위치를 향해서 편향된다.

안정 위치에서, 제1 기준 축이 실질적으로 수직으로 서 있으며, 제1 물체가 이의 자체 중량하에 또는 그에 연결된 제1 카운터웨이트(first counterweight)의 중량하에 안정 위치를 향해서 편향되어 제1 물체가 제1 진자로서 작용한다. 용어 "실질적으로 수직으로 서 있으며(substantially upright)"는 수직 또는 수직의 어느 쪽으로 30도까지 수직으로부터 오프셋된 임의의 각도를 의미하는 것으로 이해될 것이 인지될 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 제2 물체는 제1 물체에 연결된 트랙(track)을 따라서 이동 가능할 수 있으면서, 제2 물체는 트랙을 따라서 회전 또는 활주할 수 있다. 전형적으로는, 트랙은 아치형이다. 바람직하게는, 트랙은 실질적으로 제2 축에 위치하는 중심을 가지는 아치형이고, 추가로, 제2 축은 제1 피벗 축과 동일 선상에 있다.

전형적으로는, 록킹 포메이션은 제1 물체 상에 피벗식으로 장착된 록킹 아암 상에 있는 하나 이상의 포메이션으로서, 변위 상태에서 록킹 아암 상에 있는 제2 물체의 접촉에 의해서 해제된 위치로부터 결합된 위치로 그러한 록킹 아암에 대해서 피벗식으로 이동 가능한 하나 이상의 포메이션이다.

본 발명의 제1 대안 실시예에서, 제2 물체는 제2 진자로서 작용하도록 피벗식으로 지지되고, 록킹 포메이션은 결합된 위치와 해제된 위치 사이에서 이동 가능한 하나 이상의 록킹 핀(locking pin)의 말단 단부이다. 결합된 위치에서는, 제1 물체와 제2 물체가 제2 변위 상태에 있는 때에, 록킹 핀이 일반적으로 연장되어 이의 록킹 포메이션이 록킹 부재와 결합되게 한다, 해제된 위치에서는, 제1 물체와 제2 물체가 제1 정렬 상태에 있는 때에, 록킹 핀이 전형적으로 후퇴되어 이의 록킹 포메이션이 록킹 부재로부터 떨어져 있게 한다.

록킹 짐벌은 각각의 해제된 위치와 결합된 위치 사이로 록킹 핀을 구동시키기 위한 하나 이상의 커넥터(connector)를 포함할 수 있고, 그러한 커넥터는 제1 물체 또는 제2 물체와 록킹 핀 사이에서 협동하여, 제1 물체와 제2 물체가 제1 정렬된 위치에 있는 때에, 록킹 핀이 커넥터에 의해서 후퇴된 해제된 위치로 강제되고, 제1 물체와 제2 물체가 제2 변위된 위치에 있는 때에, 록킹 핀이 커넥터에 의해서 연장된 결합된 위치로 강제된다.

일반적으로는, 록킹 핀은 제1 물체 상에 활주 가능하게 장착되고, 커넥터는 제1 단부와 제2 단부를 포함하고, 그러한 단부 각각은 각각 록킹 핀에 그리고 제2 물체에 피벗식으로 연결되어 있다. 바람직하게는, 록킹 핀은 가이드 내에서 제1 물체 상에 활주 가능하게 장착되어서, 록킹 핀이 그를 따라서 활주 가능한 축이 제1 기준 축과 실질적으로 평행하게 유지된다.

본 발명의 제2 대안적인 실시예에서, 록킹 짐벌은 제1 물체 또는 제2 물체 상에 활주 가능하게 장착된 적어도 두 개의 록킹 핀을 지닐 수 있고, 그러한 핀 각각은 각각의 커넥터 중 하나에 의해서 작동할 수 있고, 커넥터는 각각 제1 단부와 제2 단부를 가지고, 이의 제1 단부는 각각의 록킹 핀중 하나에 피벗식으로 연결되고, 이의 제2 단부는 제1 물체와 협동적으로 결합되게 구성되어, 제1 정렬 상태 또는 제2 변위 상태에서 제1 물체와 커넥터의 각각의 제2 단부 사이의 결합시에, 제1 물체에 의해서 커넥터 상으로 전달된 상응하는 힘을 록킹 핀에 전송시켜서 각각의 록킹 핀이 각각 후퇴된 해제된 위치 또는 연장된 결합된 위치를 향해서 구동되게 한다.

본 발명의 제3 대안적인 실시예에서, 록킹 짐벌은 제1 물체 또는 제2 물체 상에 활주 가능하게 장착된 적어도 두 개의 록킹 핀, 및 록킹 핀을 구동시키기 위한 복수의 기어의 형태의 커넥터를 지닐 수 있고, 그러한 기어는 제1 물체와 협동적으로 결합 가능하여, 제1 정렬 상태 또는 제2 변위 상태에서 제1 물체와 기어 중 적어도 하나 사이의 결합시에, 제1 물체에 의해서 기어 상으로 전달된 상응하는 힘을 록킹 핀에 전송시켜서 각각의 록킹 핀이 후퇴된 해제된 위치 또는 연장된 결합된 위치로 구동되게 한다.

바람직하게는, 록킹 핀은 가이드 내에서 제1 또는 제2 물체 상에 활주 가능하게 장착되어서, 록킹 핀이 그를 따라서 활주 가능한 축이 각각의 제1 기준 축 또는 제2 기준 축과 실질적으로 평행하게 유지된다. 더욱 바람직하게는, 제2 물체는 지지대 상의 제1 피벗 축에 대해서 또는 제2 지지대 상에 위치한 제2 축에 대해서 피벗식으로 지지되고, 제2 축이 제2 피벗 축이다.

본 발명의 제4 대안적인 실시예에서, 제2 물체는 제1 물체 상에 피벗식으로 지지되고 그에 대해서 제2 축을 중심으로 피벗 가능하며, 제2 축이 제1 피벗 축으로부터 떨어져 있는 제2 피벗 축이다.

록킹 포메이션은 제2 물체 상의 코그 포메이션(cog formation)과 록킹 부재 사이에 탑재되도록 구성된 록킹 핀일 수 있으면서, 록킹 핀은, 제1 물체와 제2 물체가 제1 정렬 상태에 있는 때에, 해제된 위치에서 록킹 부재를 따라서 자유롭게 탑재될 수 있다.

결합된 위치에서, 제1 물체와 제2 물체가 제2 변위 상태에 있는 때에, 록킹 핀은 코그 포메이션 상의 돌기와 록킹 부재 사이에 포획되어서 제1 물체 및 제2 물체를 록킹 부재에 잠그고 제1 피벗 축을 중심으로 제1 물체의 회전을 방지한다.

본 발명의 제5 대안적인 실시예에서, 제2 물체가 제2 축에 대해서 피벗식으로 지지되어 제2 진자로서 작용하여 제2 축이 제2 피벗 축이게 할 수 있고, 추가로, 록킹 포메이션이 록킹 아암 상의 하나 이상이 록킹 포메이션이고, 록킹 아암이 제1 물체 상에 피벗식으로 장착되고 그에 대해 제3 피벗 축을 중심으로 피벗 가능하다.

일반적으로는, 록킹 짐벌은 제1 단부 및 제2 단부를 가지는 하나 이상의 커넥터를 포함하고, 이의 제1 단부는 록킹 아암 상의 제1 연결점에 피벗식으로 연결되고 이의 제2 단부는 제2 물체 상의 제2 연결점에 피벗식으로 연결되고, 제1 연결점과 제3 피벗 축이 일차 평면상에 놓이고, 제2 연결점과 제2 피벗 축이 이차 평면 상에 놓인다. 비록, 반드시 그러한 것은 아니지만, 사용시에 일차 평면과 이차 평면은 제1 물체와 제2 물체의 피벗 이동의 범위 전체에 걸쳐서 실질적으로 평행하게 유지된다.

전형적으로는, 제2 물체의 중력 중심과 제2 피벗 축은 이차 평면에 실질적으로 수직인 가로 평면 상에 놓인다. 제2 물체는 제2 지지대 상에 피벗식으로 지지 가능하여 제1 피벗 축과 제2 피벗 축이 서로에 대해서 떨어져 있을 수 있음이 인지될 것이다. 대안적으로는, 제2 물체는 제1 물체가 피벗식으로 지지 가능한 지지대 상에 피벗식으로 지지 가능하여, 제1 피벗 축과 제2 피벗 축이 동일 선상에 있다.

제2 진자로서 작용하는 제2 물체는 제2 진자 아암 상에 피벗식으로 지지된 제2 카운터웨이트(second counterweight)를 포함함이 추가로 인지될 것이다.

록킹 짐벌이 진동을 저지할 수 있게 하기 위해서, 제1 피벗 축과 제1 물체의 중력 중심 사이에서 측정된 제1 길이와, 제2 물체가 그에 대해서 피벗식으로 지지되는 축과 제2 물체의 중력 중심 사이에서 측정된 제2 길이가 동일하지 않아서, 제1 물체의 진동 주기가 제2 물체의 진동 주기와 상이한 것이 바람직하다.

제1 물체의 중력 중심과 제1 피벗 축은 제1 물체의 지지 표면에 실질적으로 수직인 가로 평면 상에 놓인다. 록킹 부재는 굽은 형태, 바람직하게는 아치형이고, 반복 돌기를 지닐 수 있는데, 그를 따라서 원주상으로 서로 떨어져 있는 돌기를 지닐 수 있다. 더욱 바람직하게는, 아치형 록킹 부재의 중심은 제1 피벗 축과 일치한다.

바람직하게는, 록킹 부재는 둘 이상의 떨어져 있는 평행한 록킹 부재인데, 록킹 부재 중 하나 상의 돌기가 다른 록킹 부재 상의 돌기에 대해서 엇갈리도록 서로에 대해서 배향되어서 록킹 부재 상의 록킹 포메이션의 결합 반응성을 증가시킨다.

일반적으로는, 록킹 포메이션은 록킹 아암 상에 이동 가능하게 지지되고 그에 대해서 이동 가능하여 록킹 포메이션이 결합된 위치에서는 록킹 부재와 결합하고 해제된 위치에서는 록킹 부재와 해제된다.

전형적으로는, 록킹 포메이션은 록킹 포메이션 또는 록킹 아암 상의 회전 핀(swivel pin)상에 이동 가능하게 지지되고, 회전 핀은 록킹 포메이션 또는 록킹 아암의 다른 것 상에 한정된 회전 슬롯(swivel slot) 내에 포획된다. 바람직하게는 회전 핀과 회전 슬롯은 록킹 포메이션을 록킹 아암에 대해서 회전 및 활주할 수 있게 하면서 록킹 결합 부재의 운동의 범위가 회전 슬롯의 길이에 의해서 제한되고 상응하는 받침대 포메이션(abutment formation)이 결합된 위치에서 서로 인접할 수 있다.

제1 피벗 축은 둘 이상의 짐벌 축 중 하나일 수 있고, 그러한 축에 대해서 제1 물체가 피벗식으로 지지되고, 적어도 두 개의 짐벌 축이 서로에 대해서 각도상 오프셋되어서 제1 물체 및/또는 그의 지지 표면을 실질적으로 수평으로 유지시킨다. 바람직하게는, 적어도 두 개의 짐벌 축은 90도 만큼 서로에 대해서 각도상 오프셋되어 있다.

일반적으로는, 제1 정렬 상태에서, 제1 및 제2 기준 축이 실질적으로 동일 평면 및/또는 동일 선상에 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 제1 록킹 짐벌 및 적어도 제2 록킹 짐벌을 포함하는 짐벌 물체로서, 각각 제1 록킹 짐벌과 제2 록킹 짐벌의 제1 피벗 축이 서로에 대해서 각도상 오프셋되어 있는 짐벌 물체가 제공된다. 바람직하게는, 각각 제1 록킹 짐벌과 제2 록킹 짐벌의 제1 피벗 축이 서로에 대해서 약 90도 만큼 각도상 오프셋되어 있다.

이제, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예를 들어 더욱 상세히 기재될 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 록킹 짐벌의 바람직한 실시예의 측면도이고, 도 1a 및 도 1b는 각각 운동이 없는 제1 정렬 상태와 운동이 있는 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있으며, 도 1c는 제2 변위 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있다.
도 2a 내지 도 2d는 도 1의 록킹 짐벌의 측면도로서, 그 안에 포함된 반응성 및 유효성 향상을 가지는 록킹 짐벌의 측면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 록킹 짐벌의 제2 실시예의 측면도이고, 도 3a 및 도 3b는 각각 운동이 없는 제1 정렬 상태와 운동이 있는 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있고, 도 3c는 제2 변위 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 록킹 짐벌의 제3 실시예의 측면도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 운동이 없는 제1 정렬 상태와 운동이 있는 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있고, 도 4c는 제2 변위 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 록킹 짐벌의 제4 실시예의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 록킹 짐벌의 제5 실시예의 측면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 록킹 짐벌의 제5 실시예의 측면도이고, 도 7a는 제1 정렬 상태의 록킹 짐벌을 도시하고 있고, 도 7b는 제2 변위 상태에서의 록킹 짐벌을 도시하고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 록킹 짐벌은 첨부된 도면에서 참조 번호 10으로 일반적으로 지정되어 있다. 이제, 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 보면, 록킹 짐벌(10)은 제1 물체(12), 제2 물체(14), 록킹 부재(16) 및 록킹 포메이션(18)을 포함한다.

비록, 제1 및 제2 물체(12, 14)가 각각 실질적으로 T-자형의 제1 및 제2 진자(pendulum)로서 설명의 용이성을 위해서 예시되고 있지만, 제1 및 제2 물체는 임의의 형태를 지닐 수 있다는 것이 인지될 것이다. 예를 들어, 제1 물체(12)는 사실 그 중력 중심으로부터 떨어져 있는 점에 대해서 피벗식으로 지지된 짐벌 고정된 물체(즉, 스토브)일 수 있다.

추가로, 비록, 록킹 짐벌(10)이 첨부된 도면에서 단일 평면에서 짐벌 고정된 물체와 관련하여 예시되고 있지만, 실질적으로 물체는 물체를 하나 이상의 평면에서 물체를 잠그기 위한 하나 이상의 록킹 짐벌(10)에 의해서 복수 평면상에 짐벌 고정될 수 있다는 것이 인지될 것이다.

도면으로 다시 돌아가서, 제1 물체(12)는 지지대(20), 예를 들어, 샤프트에 피벗식으로 연결 가능하고, 그에 대해서 제1 피벗 축 "P _F "를 중심으로 피벗 가능하며, 제1 물체(12)의 중력 중심 "CG _F "은 제1 피벗 축 "P _F "로부터 떨어져 있어서 제1 피벗 축 "P _F "의 아래에 작동가능하게 놓인다.

그리하여, 제1 물체(12)는 이의 자체 중량하에 또는 제1 카운터웨이트(22)의 중량하에 안정 위치를 향해서 편향되며, 그러한 안정 위치에서, 제1 물체(12)의 중력 중심 "CG _F "은 제1 피벗 축 "P _F "의 실질적으로 수직 아래에 놓이면서, 제1 물체(12)의 지지 표면(24)은 실질적으로 수평 상태로 유지된다. 제1 물체(12)는 제1 피벗 축 "P _F "과 제1 물체(12)의 중력 중심 "CG _F "을 통과하는 제1 기준 축 "A _RF "를 한정한다.

제2 물체(14)는 유사하게 지지대(20)에 피벗식으로 연결 가능하고 그에 대해서 제1 피벗 축 "P _F "를 중심으로 피벗 가능하고, 제2 물체(14)의 중력 중심 "CG _S "는 제1 피벗 축 "P _F "로부터 떨어져 있어서 제1 피벗 축 "P _F "의 아래에 작동가능하게 놓인다. 제2 물체(14)는 제1 피벗 축 "P _F "에 대해서 피벗식으로 지지되는 대신에 제1 피벗 축 "P _F "로부터 떨어진 제2 피벗 축에 대해서 지지될 수 있다는 것이 인지될 것이다.

그리하여, 제2 물체(14)는 이의 자체 중량하에 또는 제2 카운터웨이트(26)의 중량하에 안정 위치를 향해서 편향되며, 그러한 안정 위치에서, 제2 물체(14)의 중력 중심 "CG _S "는 제1 피벗 축 "P _F "의 실질적으로 수직 아래에 놓인다. 제2 물체(14)는 제1 피벗 축 "P _F "과 제2 물체(14)의 중력 중심 "CG _S "을 통과하는 제2 기준 축 "A _RS "를 한정한다.

록킹 부재(16)는 그 중심이 실질적으로 제1 피벗 축 "P _F " 상에 놓이고 지지대(20)에 대해서 제자리에 고정되어 록킹 부재(16)가 운동이 제한되도록 하는 아치형이다. 바람직하게는, 록킹 부재(16)는, 본 발명의 대안적인 실시예와 관련하여, 도 2c에 나타낸 바와 같이 반복된 돌기로서 그를 따라서 서로 원주 상으로 떨어져 있는 반복된 돌기를 포함한다.

록킹 포메이션(18)은 제1 물체(12) 상에 피벗식으로 장착되고 그에 대해서 제3 피벗 축 "P3"을 중심으로 피벗 가능한 록킹 아암(19) 상에 위치된다. 더욱이, 록킹 짐벌(10)은 제1 및 제2 단부를 가지는 하나 이상의 커넥터(28)를 포함하며, 이의 제1 단부는 록킹 아암(18) 상의 제1 연결점(28A)에 피벗식으로 연결되고, 이의 제2 단부는 제2 물체(14) 상의 제2 연결점(28B) 상에 피벗식으로 연결되어 사각형 진자 구조(quadrangular pendulum structure)를 형성시킨다.

사각형 진자 구조는 실질적인 사각형 형태(도 1a에 예시된 바와 같이)와 실질적으로 평행사변형 형태(도 1c에 예시된 바와 같이) 사이에서 이동 가능하다. 이러한 방식에서, 제1 연결점(28A)과 제3 피벗 축 "P ₃ "이 놓이는 일차 평면뿐만 아니라, 제2 연결점(28B)과 제1 피벗 축 "P _F "가 놓이는 이차 평면이 제1 및 제2 물체(12, 14)의 피벗 이동의 범위 전체에 걸쳐서 실질적으로 평행하게 유지된다.

비록, 사각형 진자 구조가 실질적인 사각형과 평행사변형 형태 사이에서 이동 가능한 것으로 설명되고 예시되어 있지만, 그것은 그 대신에 일차 평면과 이차 평면이 반드시 평행할 필요가 없는 임의의 제1 및 임의의 제2 사각형 형태 사이에서 이동 가능할 수 있다는 것이 인지될 것이다.

기재된 바와 같이 구성된 록킹 짐벌(10)의 부품들과 관련하여, 제1 및 제2 물체(12, 14)는 제1 및 제2 기준 축, "A _RF , A _RS "이 실질적으로 정렬되어 있는 제1 정렬 상태(도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이)와 제1 및 제2 기준 축, "A _RF , A _RS "이 서로에 대해서 각도상 변위되어 있는 제2 변위 상태(도 1c에 도시된 바와 같이) 사이에서 서로에 대해서 이동 가능함이 인지될 것이다.

록킹 짐벌(10)의 부품들의 구성으로부터, 록킹 아암(19) 상의 록킹 포메이션(18)은 결합과 해제 위치 사이에서 제1 피벗 축 "P _F "에 대해서 방사상으로 이동 가능함이 추가로 인지될 것이다.

해제된 위치에서, 그리고 제1 정렬 상태의 제1 및 제2 물체(12, 14)(도 1a 및 도 1b)와 관련하여, 록킹 포메이션(18)은 록킹 부재(16)로부터 떨어져 있어서, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(12)의 회전을 허용한다.

결합된 위치에서, 그리고 제2 변위 상태의 제1 및 제2 물체(12, 14)(도 1c)와 관련하여, 록킹 포메이션(18)은 록킹 부재(16)와 접촉되어서, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(12)의 회전을 방지한다.

사용시에, 제1 정렬 상태에서의 제1 및 제2 물체(12, 14)와 관련하여, 제1 물체(12)는 록킹 부재(16)에 대해서 자유롭게 흔들려서 제1 물체의 지지 표면(24)을 안정 위치로 자체-수평화시킬 수 있다. 비록, 예시로부터 명확하지 않을 수 있지만, 도 1a(뿐만 아니라 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 7a)는 운동이 없는 상태, 즉, 트레일러 상에 지지된 보트에서의 제1 정렬 상태에서의 록킹 짐벌(10)을 예시하고 있는 반면에, 도 1b(뿐만 아니라 도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 7b)는 또한 제1 정렬 상태이지만, 운동의 상태, 즉, 수역(body of water)에서의 록킹 (rocking) 또는 요잉(yawing) 중인 보트에서의 록킹 짐벌(10)을 예시하고 있다.

이제, 도 1c를 참조하면, 예를 들어, 승무원이 넘어지다가 제1 물체(12)의 지지 표면(24)과의 접촉에 의해서 걸리는 결과로, 외부 힘 "F _E "이 제1 물체(12)에 가해지는 경우에, 제1 물체(12)는 제1 정렬 상태로부터 제2 변위 상태로 변위된다.

결과적으로, 록킹 아암(19) 상의 록킹 포메이션(18)은 록킹 포메이션(18)과 록킹 부재(16) 사이의 접촉에 의해서 해제된 위치로부터 결합된 위치로 방사상으로 이동하여, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(12)의 임의의 추가의 회전을 방지해서, 외부 힘 "F _E "에 대응하고, 가능한 한, 지지 표면(24)을 수평 상태로 유지시킨다.

사각형 진자 구조의 평행사변형 형태는 제1 및 제2 물체(12, 14)의 제2 변위 상태와 일치될 수 있고, 제1 물체(12)로부터의 외부 힘 "F _E "의 해제는 제1 및 제2 물체(12, 14)가 제1 정렬 상태로 되돌아가게 할 것이고, 그러한 상태에서, 사각형 진자 구조가 사각형 형태로 되돌아갈 것임이 인지될 것이다.

비록, 반드시 그러한 것은 아니지만, 제1 피벗 축 "P _F "과 제1 물체(12)의 중력 중심 "CG _F " 사이에 측정된 제1 길이와, 제1 피벗 축 "P _F "과 제2 물체(14)의 중력 중심 "CG _S " 사이에 측정된 제2 길이가 같지 않아서 제1 물체(12)의 진동 주기가 제2 물체(14)의 진동 주기와 다르게 함이 예시로부터 명확하다.

많은 짐벌 고정된 적용에서, 짐벌 고정된 물체가 진동하기 쉬움이 인지될 것이다. 예를 들어, 수계 보트 위에 짐벌 고정된 물체는 통과하는 선박의 항적(wake)에 의해서 진동을 유도하기 쉬우며, 그러한 진동은 짐벌 고정된 물체의 격한 흔들림을 유도할 수 있다. 같지 않은 제1 길이와 제2 길이로부터 발생하는 제1 및 제2 물체(12, 14)의 상이한 진동 주기는 제1 및 제2 물체(12, 14)가 동시 움직임을 벗어나서 흔들리게 할 것임이 예상된다.

그 결과, 제1 및 제2 물체(12, 14)는 제2 변위 상태로 강제되어, 록킹 포메이션(18)을 결합된 위치에 놓이게 하고, 그에 의해서, 제1 물체(12)를 록킹 부재(16)에 대항해서 잠그고 그러한 진동을 제동시킨다. 따라서, 록킹 짐벌(10)은 외부 힘 "F _E "에 노출되는 때에 제1 물체(12)를 잠그는 것에 추가로 원치않는 진동을 제동시킬 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 도 1a 내지 도 1c에 도시된 록킹 부재(10)에 대한 가능한 개선을 예시하고 있다. 그러한 개선은 록킹 부재(16)를 따라서 원주 상으로 떨어져 있고 록킹 포메이션(18)이 록킹 아암(19) 상에서 이동 가능하게 하는 일련의 돌기(30)를 포함한다. 돌기(30)는 다른 것들 중에서도 기어-유사 록킹 부재(16) 상의 일련의 포스트(post), 노치(notch) 또는 톱니(teeth)일 수 있다.

돌기(30)가 더욱 조밀하게 떨어져 있으면 있을수록 록킹 짐벌(10)의 록킹 효과의 반응성을 더욱 크다. 록킹 효과의 반응성을 추가로 증가시키기 위해서, 그리고 도 2d를 참조하면, 록킹 짐벌은 한 쌍의 떨어져 있는 평행한 록킹 부재(16, 16 ¹ )와 협동하는 한 쌍 이상의 록킹 포메이션(18, 18 ¹ )을 포함할 수 있고, 그러한 떨어져 있는 평행한 록킹 부재(16, 16 ¹ )는 록킹 부재(16)중 하나 상의 돌기(30)가 다른 록킹 부재(16 ¹ ) 상의 돌기(30 ¹ )에 대해서 엇갈리도록 서로에 대해서 배향되어 있다.

록킹 포메이션(18)은 록킹 아암(19) 상에 위치하는 회전 핀(32) 상에 이동 가능하게 지지되며, 그러한 회전 핀은 록킹 포메이션(18)에 의해서 한정된 회전 슬롯(34) 내에 포획된다. 회전 핀과 회전 슬롯의 위치는 회전 핀이 록킹 포메이션(18) 상에 위치되고 회전 슬롯이 록킹 아암(19)에 의해서 한정되도록 하여 교환될 수 있다.

회전 핀(32)과 회전 슬롯(34)의 협동은 록킹 포메이션(18)이 록킹 아암(19)에 대해서 회전하고 활주하게 할 수 있으면서, 록킹 포메이션(18)의 운동 범위는 회전 슬롯(34)의 길이 및 각각 록킹 포메이션(18)과 록킹 아암(19) 상에 위치되는 상응하는 받침대 포메이션(36A, 36B)에 의해서 제한된다.

사용시에, 제2 변위 상태로 이동하는 제1 및 제2 물체(12, 14)와 함께, 록킹 포메이션(18)이 해제된 위치로부터 회전 핀(32)을 따라서 회전 및 활주하고, 여기에서, 록킹 포메이션(18)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 록킹 부재(16)로부터 결합된 위치로 상승되고, 여기에서, 록킹 포메이션은 록킹 부재(16)의 돌기(30)와 결합된 상태로 하강하여, 도 2c에 도시된 바와 같이 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(12)의 추가의 회전을 저지한다.

이러한 방식에서, 록킹 포메이션(18)의 더 큰 표면적이 록킹 부재(16)의 돌기(30)와 접촉되게 됨에 따라서, 록킹 짐벌(10)의 록킹 효과의 효율성은 크게 증가된다.

유사한 참조 번호는 유사한 부분을 지정하고 있는 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 대안적인 실시예를 예시하고 있으며, 여기에서, 제2 물체가 진자인 대신에, 제2 물체(114)가 트랙(track: 140) 내에서 회전하거나 활주한다. 바람직하게는 제2 물체(114)는 회전하는 구형의 웨이트(rolling spherical weight: 114)이고, 아치형 트랙이 제1 피벗 축 "P _F "와 실질적으로 일치하는 중심점을 가지는 제1 물체(112)에 고정된다.

록킹 포메이션(118)은 피벗 지지대(142)에 대해서 제1 물체(112) 상에 피벗식으로 지지된 록킹 아암(119) 상에 위치된다. 제1 정렬 상태에서, 도 3a 및 도 3b에 예시된 바와 같이, 제1 물체(112)는 록킹 부재(116)에 대해서 자유롭게 흔들린다.

피벗 지지대(142)는 첨부된 도면에서 예시되고 있는 바와 같이 록킹 아암(119) 상에 구성될 수 있거나, 그것의 중력 중심이 피벗 지지대(142) 아래에 작동가능하게 놓여서, 록킹 아암(119)을 제1 및 제2 물체가 제1 정렬 상태인 해제된 위치로 자동적으로 리셋되게 함이 인지될 것이다.

제1 및 제2 물체(112, 114)가 제2 변위 상태로 이동하는 경우에, 회전하는 구형 웨이트(114)는 록킹 아암(119)의 상부 쪽 중 한쪽과 인접하여, 록킹 아암(119)이 피벗 지지대(142)에 대해서 피벗되어서, 각각의 록킹 포메이션(118)이 록킹 부재(116)와 결합된 위치로 가고, 그에 의해서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(112)의 추가의 회전을 저지한다.

유사한 참조 번호는 유사한 부분을 지정하고 있는 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 또 다른 추가의 대안적인 실시예를 예시하고 있으며, 여기에서, 제1 및 제2 진자-유사 물체(212, 214)의 자유 단부에 인접하여 위치된 오목한 록킹 부재를 가지는 대신에, 록킹 부재(216)는 볼록하거나 원형이고 제1 피벗 축 "P _F "에 인접하여 위치된다.

록킹 포메이션(218)은 가이드(guide: 246)에 의해서 제1 물체(212) 상에 활주 가능하게 장착되는 록킹 핀(244)의 말단 단부이다. 록킹 핀(244)은 해제된 위치와 결합된 위치 사이에서 활주 가능하게 이동 가능하다. 해제된 위치에서, 록킹 포메이션(218)은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 제1 물체(212)의 제1 카운터웨이트 단부(first counterweight end: 222)를 향해서 후퇴하고 록킹 부재(216)로부터 떨어져 있다.

결합된 위치에서, 록킹 포메이션(218)은 도 4c에 도시된 바와 같이 록킹 부재(216)를 향해서 연장되어서 돌기(230)와 결합한다. 록킹 핀(244)은 양 단부(248A, 248B)에서 각각 제2 물체(214)와 록킹 핀(244)에 피벗식으로 연결되어 있는 커넥터(248)에 의해서 해제된 위치와 결합된 위치 사이에서 작동된다.

제1 정렬 상태에서, 도 4a 및 도 4b에 예시된 바와 같이, 커넥터(248)는 제1 피벗 축 "P _F "로부터 초기 떨어진 거리에 연결 점(248B)(도 4c에 도시된 바와 같이)을 보유하여 록킹 핀(244)이 후퇴된 해제된 위치에 보유되게 해서, 제1 물체(212)가 록킹 부재(216)에 대해서 자유롭게 흔들리게 한다.

제1 및 제2 물체(212, 214)가 제2 변위 상태로 이동하는 경우에는, 록킹 핀(244) 상의 연결 점(248B)과 제1 피벗 축 "P _F " 사이의 떨어진 거리가 감소되어, 록킹 핀(244)이 록킹 부재(216)를 향해서 이동하게 하고 록킹 포메이션(218)을 록킹 부재(216)와 연장 결합된 위치로 이동시킨다. 이러한 방식에서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(212)의 추가의 회전은 저지된다.

유사한 참조 번호는 유사한 부분을 지정하고 있는 도 5는 가이드(346)에 의해서 제2 진자 유사 물체(314) 상에 활주 가능하게 장착된 한 쌍의 록킹 핀(344)을 가지는 도 4a 내지 도 4c의 활주 록킹 핀 실시예의 대안을 도시하고 있으며, 록킹 핀(344)은 제1 및 제2 진자-유사 물체(312, 314)의 카운터웨이트 단부(322, 326)에 인접하여 위치된 록킹 부재(316)와 결합하도록 구성되어 있다.

사용시에, 제1 및 제 물체(312, 314)가 제2 변위 상태로 운동함에 따라서, 제1 물체(312)의 받침대 표면(350)은 커넥터(348)의 제1 단부(348A)와 접촉되어 제1 물체(312)에 의해서 그 위에 전달된 힘이 커넥터(348)의 제2 단부(348B)에 연결된 각각의 록킹 핀(344)에 전달된다. 이러한 방식에서, 각각의 록킹 핀(344)은 록킹 부재(316)와 연장된 결합된 위치로 강제되고, 그에 의해서, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(312)의 추가의 회전을 저지시킨다.

도 5의 이중 록킹 핀 실시예의 또 다른 변형예는 록킹 핀(444)의 커넥터 작동 운동 대신에 기어(452, 452A, 452B)가 사용되는 도 6에 예시되어 있다.

도 5 및 도 6에 예시된 실시예와 관련하여, 록킹 핀(344, 444)이 예시된 바와 같이 제2 물체 상에 활주 가능하게 장착되는 대신에, 이들은 제1 물체 상에 활주 가능하게 장착될 수 있음이 인지될 것이다.

유사한 참조 번호는 유사한 부분을 지정하고 있는 도 7a 및 도 7b는 제2 진자-유사 물체(514)가 제1 진자-유사 물체(512)의 자유 단부에 또는 그 근처에 피벗식으로 지지되어 있는 많은 다른 가능한 대안 실시예 중 하나를 예시하고 있다.

록킹 포메이션은 제2 물체(514) 상의 코그 포메이션(cog formation: 554)과 록킹 부재(516) 사이에 탑재되도록 구성된 록킹 핀(518)의 형태이다. 도 7a에 도시된 바와 같은 제1 정렬 상태에서, 록킹 핀(518)은 코그 포메이션(554) 상의 돌기(556)들 사이에 수용되어서 록킹 핀(518)이 해제된 위치에서 록킹 부재(516)와 떨어져 있다.

도 7b에 도시된 바와 같은 제2 변위 상태에서, 록킹 핀(518)은 제2 부재(514)의 코그 포메이션(554) 상의 각각의 돌기(556)의 상부에 탑재되며, 그에 의해서, 록킹 핀(518)을 록킹 부재(516)와 결합된 위치로 놓이게 하여, 록킹 핀(518)이 록킹 부재(516) 상의 각각의 돌기(530)들 사이에 포획되게 하고, 그에 의해서, 제1 피벗 축 "P _F "에 대한 제1 물체(512)의 임의의 추가의 회전을 저지시킨다.

비록, 본 발명이 바람직한 실시예를 참조로 하여 상기 기재되어 있지만, 본 발명의 많은 변형 또는 변경이 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 가능함이 인지될 것이다. 예를 들어, 짐벌 락은 수송 적용을 넘어선 적용, 즉, 제조 및 산업 적용에 적용될 수 있다.

추가로, 전자 장치 및/또는 작동기가 더욱더 큰 반응성을 위해서 사용될 수 있다. 또한, 제2 물체가, 상기 기재된 바와 같이 진자이거나, 활주 물체 또는 회전 물체인 대신에, 수평 위치를 측정하기 위해서 중력에 의존하는 임의의 다른 유사한 메커니즘(mechanism)일 수 있다. 본원에서 앞서 언급된 바와 같이, 짐벌 락은 삼차원의 모든 차원으로 적용될 수 있고 일차원으로 제한되지 않는다.