JP2022530495A - マルチ導体ロータリーコネクタ - Google Patents

Abstract

電気コネクタは、レセプタクルに接続するように配置され設計されたプラグを備える。プラグは、電気絶縁本体と、導電リングと、プラグ導電リングに接続された導電性部材とを含む。レセプタクルは電気絶縁性本体と、軸方向の内孔と半径方向内向きを向く環状溝とを有する導体リングと、レセプタクル導体リングに接続された導電性部材と、略環状の外形を有する導電性接点とを含み、前記環状溝内に受け入れられかつ接触する前記導電性接点の少なくとも一部と、前記環状溝内に受け入れられない前記導電性接点の少なくとも一部とを有する。プラグをレセプタクルが挿入され、プラグ及びレセプタクル導体リングが実質的に半径方向に並ぶと、導電性接触は弾性変形し、プラグ導体リングとレセプタクル導体リングとの間に電気的接触を提供する。

Description

本発明は主にマルチ導体ロータリー電気コネクタに関するものであり、より具体的には、マルチ導体ロータリー電気コネクタの接点に関する。

ロータリー電気コネクタは、典型的には、互いに係合し互いに対する回転が可能なオス組立体及びメス組立体を含む。オス組立体とメス組立体との結合は、ねじ部材の相対的な回転を伴うことがある。オス組立体とメス組立体とが互いに嵌合するときには、電気接点を維持しながら、２つの組立体間に相対回転が存在することが望ましい。

オス組立体は、メス組立体内に着脱自在に着座するようになっている。オス組立体は典型的には外面上に少なくとも２つの離間した導体リングを有し、メス組立体は、オス組立体がメス組立体内に装着されたときにオス組立体の導体リングと並置されるように、対応する数の、内面上に離間された導体リングを有する。

接点または導電性接点と呼ばれる部材が、並置された導体リングの間の環状空間内に配置されることが典型的であり、これにより、コネクタの構成／製造公差を許しつつオス及びメス組立体が嵌合されたときに、並置された導体リングの各対の間に電気的接続性の維持が確実となる。

Ｇｒｅｅｎｅ、Ｔｗｅｅｄ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｋｕｌｐｓｖｉｌｌｅ、ＰＡによって使用される接点の１つのタイプは、多板ばね接点である。多板ばね接点は、メス組立体内に取り付けられている。金属板の「自由端」がメス組立体の後方を向くように薄い金属板が導体リングの周囲に軸方向に一様に間隔をあけて配置されており、薄い板ばねに通電するために、「自由端」の下にゴムＯリングが配置されている。

Ｏリング付勢された多板ばね接点の欠点は、薄い金属板が壊れやすく容易に破損することや、薄い金属板がラグなどで洗浄中に引っ掛かりやすいことで破損及び／または恒久的な損傷が引き起こされることや、導体断面積の制限電流容量が低いことや、Ｏリング付勢器が高温により圧縮を受けることや、漏れ経路が多く存在するために接点の周りでは規定の可塑的な成形が可能でないことや、軸方向にコンパクトではないことである。

テキサス州、ヒューストンのＷｉｒｅｌｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｃ．に譲渡された、「取り外し可能かつ交換可能な接点を有するロータリーコネクタ」と題する米国特許７，０５２，２９７号には、ロータリーコネクタの斜め巻きコイルばね接点が開示されている。この７，０５２，２９７号の発明の目的は、交換可能性であり、ロータリーコネクタを大規模に分解することなく現場で容易かつ迅速に交換できる導電性接点を提供することにある。斜め巻きコイルばねは容易に交換されるが、特に、高温、高圧環境のような過酷な稼働環境や、多くの使用用途でロータリーコネクタが経験する振動力または周期的負荷にさらされる環境では、耐久性が非常に低くなる可能性／傾向がある。斜め巻きコイルばねは、使用中に亀裂が入ることがあり、コネクタを清掃するときにスナップして外れやすくなることがある。また、斜め巻きコイルばねは、カプラの接続または切断中に外れてしまうことや、嵌合コネクタに多少の不整合をもたらすコネクタの製造公差の存在により外れてしまうことがある。また、斜め巻きコイルばねは、ロータリーコネクタの嵌合中に半径方向に絞られると卵形になり軸方向にコンパクトではない。

別の従来のロータリー電気コネクタには、ばね式ポゴピン接点を有するものがある。ポゴピンは、衝撃や振動の際に動かされるため、電気信号の問題や機械的な損傷を引き起こす可能性がある。ポゴピンは、コネクタ嵌合時にシヤリングを起こしやすく、恒久的な損傷を引き起こす。ばね式ポゴピン接点の他の欠点は、ポゴピンが交換できないこと、ポゴキャニスタの裏側への可塑的な侵入により接点の周囲に規定の可塑的な成形ができないこと、半径方向又は軸方向にコンパクトではないためにコネクタを小型化できないことである。

そこで、耐久性があり、激しい振動に耐えることができ、疲労破壊に耐性のあるロータリー電気コネクタが望ましい。また、多数の接続及び切断サイクルにわたって耐久性があるコネクタが望ましい。更には、小型であるロータリー電気コネクタが望ましい。更には、油田等のように高温、高圧（ＨＴＨＰ）の実施で作動するロータリー電気コネクタが望ましい。そこで、接点としては、高い耐久性、高い電流容量、非常に高い衝撃及び振動耐性、保守中及びロータリーコネクタの接続及び切断中の損傷の可能性がほとんどない、といった特性のうちの１つまたは複数の特性を有することが望ましい。

本発明の好ましい実施形態では、メンテナンス中の損傷の可能性が極めて低いことに加えて、作動中の耐久性が高いプラグ及びレセプタクルを有するロータリーコネクタが提供される。接点が損傷することはまれであるが、接点は交換可能である。このロータリーコネクタは、耐衝撃性、耐振動性が非常に高いため、極端で困難な環境での使用に適している。また、好ましい実施形態では、高い電流容量を有するコネクタが提供される。ロータリーコネクタは半径方向及び軸方向にコンパクトであり、従って、より小型のコネクタが可能になっている。実施形態のうちの少なくともいくつかは、規定の成形アセンブリが可能である。

上述の本発明の実施形態の態様、特徴、及び利点は図面を参照することによってより詳細に説明され、図面において、同様の参照番号は同じ基本機能を有する同様の要素を表す。

レセプタクルに挿入されたプラグを示す、本発明の好ましい実施形態によるロータリーコネクタの断面図である。

図１のロータリーコネクタの部分斜視図であり、レセプタクルの一部を取り外した斜視図であり、レセプタクル内のプラグを部分的に示す図である。

本発明の好ましい実施形態による導電性接点の斜視図である。

図３に示す接点の正面図である。

レセプタクル内の導体リングの溝に受け入れられる図３及び図４の接点の断面図であり、弛緩位置の接点を示す図である。

図５と同様の断面図であり、変形位置にある接点を示し、プラグの導体リングは破線で示す図である。

本発明の別の実施形態による接点の斜視図である。

図７に示す接点の正面図である。

本発明の別の実施形態による接点の斜視図である。

図９に示す接点の正面図である。

接点が導体リングのスロットに挿入された接点を有するレセプタクル導体リングの別の実施形態の斜視図である。

図１１に示す導体リング及び接点の正面断面図である。

導体リングの穴に挿入された接点を有する導体リングの別の実施形態の斜視図である。

図１３に示す導体リング及び接点の正面断面図である。

ロータリーコネクタの別の実施形態の部分斜視図であり、レセプタクルの一部を取り外し、レセプタクル内に部分的にプラグを示し、プラグに電気伝導性接点を設置した斜視図である。

プラグ上に設置するための導電性接点の実施形態の正面図である。

プラグの導体リングの溝に受け入れられる図１６の接点の断面図であり、弛緩位置の接点を示す図である。

図１７と同様の断面図であり、変形位置にある接点を示し、レセプタクルの導体リングが破線で示す図である。

図１２に類似した断面図であり、接点が変形位置にあるレセプタクル導体リングと、破線で示されたプラグ導体リングとを示す図である。

図１４に類似した断面図であり、接点が変形位置にあるレセプタクル導体リングと、破線で示されたプラグ導体リングとを示す図である。

最初に、１つまたは複数の実施形態の例示的な実施形態を以下に説明するが、開示されたアセンブリ、システム、及び方法は現在知られているかどうかにかかわらず、任意の数の技法を使用して実施することができることを理解されたい。本開示は、以下に記載される例示的な実施、図面、及び技術に決して限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲内で、それらの相当の全範囲と共に修正されてもよい。

以下の用語の簡単な定義は、明細書全体に適用される。

「一実施形態において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「一実施形態による（ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」などの語句は一般に、語句に続く特定の特徴、構造、または特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれてもよく、本発明の２つ以上の実施形態に含まれてもよいことを意味する（重要なことであるが、そのような語句は、必ずしも同じ実施形態を指すものではない）。

本明細書が何かを「例示的（ｅｘａｍｐｌａｒｙ）」または「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」として記載する場合、非排他的な例を指すことを理解されたい。

用語「約（ａｂｏｕｔ）」または「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ」などは、数字とともに使用される場合、当業者によって理解されるように、その特定の数、または、その特定の数に近い範囲を意味し得る。

本明細書がコンポーネントまたは特徴「でもよい（ｍａｙ）」、「することができる（ｃａｎ）」、「することができる（ｃｏｕｌｄ）」、「すべきである（ｓｈｏｕｌｄ）」、「であろう（ｗｏｕｌｄ）」、「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「可能性がある（ｐｏｓｓｉｂｌｙ）」、「典型的には（ｔｙｐｉｃａｌｌｙ）」、「任意選択的に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「しばしば（ｏｆｔｅｎ）」、または「可能性がある（ｍｉｇｈｔ）」（または他のそのような言語）が含まれるか、または特性を有すると述べる場合、その特定のコンポーネントまたは特徴は、含まれる必要はなく、またはその特性を有する必要もない。そのような構成要素または特徴は、任意選択で、いくつかの実施形態に含まれてもよく、または除外されてもよい。

本発明の実施形態は図面を参照して説明され、図面において、同様の数字は全体を通して同様の要素を反映する。本明細書で提示される説明で使用される用語は単に、本発明の特定の実施形態の詳細な説明と併せて利用されているので、限定的または限定的な方法で解釈されることを意図していない。さらに、本発明の実施形態はいくつかの新規な特徴を含むことができ、そのうちの１つだけが、その望ましい属性に単独で責任を負うものではなく、または本明細書に記載の本発明を実施するのに不可欠なものではない。

図１では、主に符号１０で表されるロータリーコネクタが、レセプタクル４０内に完全に挿入されたプラグ２０を有することが示されている。図１のロータリーコネクタ１０は、８ピン、階段状のロータリーコネクタである。プラグ２０がレセプタクル４０内に着座しているときに、レセプタクル４０の８つの導体リング５０に並置され、かつ／または実質的に半径方向の整合状態にある、プラグ２０の８つの導体リング３０が存在する。対向する導体リング３０、５０の各対は、協働してロータリーコネクタ１０を通して電気を伝導するように作用することが理解されるべきである。

電気ワイヤ又は導電性部材Ｗは、プラグ２０内の各導体リング３０から引き回され、プラグ２０の後部から出るか、又はプラグ２０の後部の端子に接続する。同様に、電線または導電性部材Ｗは、レセプタクル４０内の各導体リング５０から引き回され、レセプタクル４０の後部から出るか、またはレセプタクル４０の後部の端子に接続する。分かりやすくするために、図１は、１つのプラグ導体リング３０に接続された１つのワイヤＷと、１つのレセプタクル導体リング５０に接続された１つのワイヤＷのみを示す。当技術分野でよく理解されるように、各導体リング３０及び５０は、プラグ２０及びレセプタクル４０の後部でそれぞれ挿入または出ていく別個のワイヤまたは導電性部材Ｗに接続される。

導体リング３０、５０の対の数は、特定のロータリーコネクタ１０に必要な電気信号または経路の数に依存することを理解されたい。従って、８対の導体リングが図１に示されているが、これは単に説明のためであり、本発明を限定するものではない。

上述したように、図１に示すロータリーコネクタ１０は、階段状のロータリーコネクタである。プラグ２０は階段状の外径を有し、レセプタクル４０は、階段状の内径を有する。これは、当業者には周知であり、ロータリーコネクタ１０内に導体リング３０、５０の対がいくつか存在する場合にしばしば使用されることが理解されるべきである。本発明のプラグ２０及びレセプタクル４０は両方とも均一な直径を有することができ、または両方とも複数の段付き直径を有することができることを理解されたい。

図１及び図２では、プラグ２０は、ヘッド部２４及びテール部２６を有する絶縁本体２２を含む。ヘッド部２４はヘッド径２４ｄを有し、テール部２６はテール径２６ｄを有する。テーパ状遷移部２８は、ヘッド部２４をテール部２６に接合することが好ましい。テール径２６ｄはヘッド径２４ｄよりも大きい。ただし、プラグ絶縁本体２２は、均一な直径であってもよいことが理解されるべきである。プラグ絶縁本体２２は、好ましくは誘電体または非導電性材料からなる。そのような適切な材料の１つは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。プラグ絶縁本体２２の前端２７は、案内を提供するためにテーパ状又は丸みを帯びていることが好ましい。

図１では、プラグ２０の導体リング３０は円形であり、滑らかな外面を有することが好ましい。図１は、ヘッド部２４上に３つの導体リング３０を示し、テール部２６上に５つの導体リング３０を示す。プラグ導体リング３０の数は、特定のロータリーコネクタ１０に必要な電気信号または経路の数に依存する。プラグ導体リング３０は、プラグ２０が成形アセンブリである場合には非導体リング、スペーサ、またはプラグ絶縁本体２２の一部によって互いに分離される。プラグ２０の実際の組み立ては、本発明にとって重要ではない。当業者は、プラグ２０を組み立てる様々な方法に精通している。

プラグ導体リング３０は、好ましくは図１及び図２に示す実施形態において、プラグ絶縁本体２２の隣接部分の対応する直径に実質的に等しいか又はそれよりも僅かに大きい外径を有する。ヘッド部２４上のプラグ導体リング３０は符号３０ｈで示され、テール部２６上のプラグ導体リング３０は符号３０ｔで示される。プラグ導体リング３０は、例えばベリリウム銅のような導電性材料から作られる。

レセプタクル４０は好ましくは実質的に円筒形であり、レセプタクル４０の前端部４６で開口した孔４４を有する絶縁本体４２を含む。孔４４は、プラグ２０のヘッド部２４及びテール部２６のサイズ及び形状に対応するようにサイズが決められ、形状が決められている。レセプタクル４０は、プラグ導体リング３０の数に対応する多数の導体リング５０を含む。ヘッド部２４上のプラグ導体リング３０ｈと並ぶように配置され且つ設計されたレセプタクル導体リング５０は符号５０ｈで示され、テール部２６上のプラグ導体リング３０ｔと並ぶように配置され且つ設計されたものは符号５０ｔで示されている。レセプタクル導体リング５０ｈは、ヘッド径２４ｄ及びヘッド部導体リング３０ｈの外径よりも僅かに大きい内径を有する軸方向の円形の内孔５０ｂ（図５）を有することが好ましい。同様に、レセプタクル導体リング５０ｔは、好ましくはテール径２６ｄよりも僅かに大きい内径とテール部導体リング３０ｔの外径とを有する軸方向の円形の内孔を有する。レセプタクル導体リング５０は、例えばベリリウム銅のような導電性材料から作られる。

図１及び図２に示す好ましい実施形態では、少なくとも部分的に導電性接点１００を受け入れるために、好ましくは環状である半径方向内向きの溝５１がレセプタクル導体リング５０内に作られる。好ましくは、内向き溝５１がレセプタクル導体リング５０の内孔５０ｂの半径方向外向きに凹んでいる。接点１００は、図２の溝５１に示されている。導電性接点１００は、導電性材料から作られる。

本発明のいくつかの実施態様において、導電性接点１００は、開口部を規定する略環状の外形を有する。図３及び図４は、導電性接点１００の好ましい設計を示す。図３及び図４は、弧状部分または丸みを帯びた角部または頂点１０２ｃと、ほぼ直線状のセグメント１０２ｓとを有するほぼ多角形の接点１０２を示す。図３及び図４に示すほぼ多角形形状の接点１０２は、ほぼ多角形形状の接点１０２内の開口部を規定する丸みを帯びた角部１０２ｃによって接合された６つのほぼ直線状のセグメント１０２を含む。好ましくは、ほぼ多角形の接点１０２は不連続であり、第１及び第２の端部１０４ｆ及び１０４ｓをそれぞれ有する。図３及び図４に示される接点１０２は図２のレセプタクル４０に示される接点１００であるが、導電性接点１００の他の実施形態を使用することもできる。好ましくは第１及び第２の端部１０４ｆ、１０４ｓは接点１０２がレセプタクル４０内に設置されるべきときに、丸みを帯びた角部１０２ｃに位置し、その結果、端部１０４ｆ、１０４ｓは溝５１内にあり、そこで何かに引っ掛かる可能性は低い。

図５は、レセプタクル導体リング５０の溝５１内に受け入れられる六面多角形形状の接点１０２の断面図を示す。溝５１は、好ましくは溝幅及び溝深さを規定する溝基部５１ｂによって接合された一対の側壁５１ｓ（１つのみ図示）を有する。好ましくは、側壁５１ｓが内孔５０ｂから溝基部５１ｂに向かって半径方向外向きに延び、側壁５１ｓの間の軸方向の距離が溝幅を規定する。好ましくは、溝の幅が接触幅１０２ｗよりも約０．００１～０．０１５広くなっている。溝の深さは、側壁５１ｓの半径方向の長さによって規定される。

図５の接点１０２は弛緩位置にあり、弛緩した内接直径１０２ｄを有する。弛緩位置にあるほぼ直線状のセグメント１０２ｓは、弛緩した内接直径１０２ｄを規定する。図５に示す接点１０２の場合、弛緩した内接直径１０２ｄは、対向するほぼ直線状のセグメント１０２間の最短距離である。概ね直線状のセグメント１０２ｓの少なくとも一部、典型的には中央部分は図５に示すように、弛緩位置において溝５１の外側に配置される。別の言い方をすれば、弛緩した内接直径１０２ｄは、レセプタクル導体リング５０の内径よりも小さい。弛緩した内接直径１０２ｄは、対応するプラグ導体リング３０の外径よりも小さいことが好ましい。

さらに図５では、プラグ２０がレセプタクル４０から切り離されているとき、及びプラグ２０が並置されていないとき、又は接点１０２に接触していないとき、接点１０２は弛緩位置にある。略多角形形状の接点１０２の第１及び第２の端部１０４ｆ及び１０４ｓは溝基部５１ｂに隣接しており、好ましくは、溝基部５１ｂに接触するエッジ部分を有している。好ましくは、丸みを帯びた角部１０２ｃの各々が弛緩位置にあるとき、溝基部５１ｂと接触する。

図６は、プラグ２０とレセプタクル４０とが完全に接合されるか、または一緒に結合され、接点１０２が弾性変形位置にある場合を表す。プラグ導体リング３０の外面は、図６に破線で示されている。プラグ導体リング３０の外径は、接点１０２の弛緩した内接直径１０２ｄよりも少なくともわずかに大きいことが好ましいので、並置されたプラグ導体リング３０は接点１０２がわずかに円形になるように、直線状のセグメント１０２ｓをわずかに外側に曲げるように強制する。図６に示すように、弾性変形した直線状のセグメント１０２ｓは、プラグ導体リング３０の外面とのかなりの表面積の接触を与える。さらに、接点１０２は同時に、溝基部５１ｂとの実質的な接触を保持する。溝側壁５１ｓに対向する接点１０２の側面の一部も、側壁５１ｓのうちの少なくとも１つと接触する可能性が高いことも理解されるべきである。接点１０２は、プラグ２０とレセプタクル４０とが完全に嵌合したときに、対応するプラグ導体リング３０とレセプタクル導体リング５０との間で電気的接触が達成され維持されるように十分に弾性があり、プラグ２０がレセプタクル４０から切り離されるか又は取り外されると、接点１０２は溝５１内に留まり、嵌合したプラグ導体リング３０の外径よりも小さい内接直径１０２ｄを有するその弛緩位置に戻る。

プラグ２０とレセプタクル４０との嵌合状態では、プラグ導体リング３０が対応するレセプタクル導体リング５０と半径方向又は実質的に半径方向に並んでいる。

溝５１のサイズ及び形状は、他の設計要因に加えて、使用される接点１００のタイプに依存することが理解されるべきである。図３及び図４では、接点１０２は幅１０２ｗ及び厚さ１０２ｔを有する。側壁５１ｓ間の距離によって規定される溝幅は、接触幅１０２ｗよりも僅かに広いことが好ましい。以下は、単に実施形態を例示するための例示的な目的のための、溝５１及び接点１０２のいくつかの代表的な寸法である。この実施例では、接点１０２は０．０６０（インチ）の幅１０２ｗ及び０．００８の厚さ１０２ｔを有し、溝５１は０．０６４の幅及び０．０１６～０．０２７の範囲の深さを様々な要因に応じて有する。好ましくは、接点１０２が溝５１内にしっかりと配置され弾性を保つような寸法になっている。

ロータリーコネクタの好ましい実施形態は、以下の利点を提供する：
運転中の高い耐久性とメンテナンス中の損傷の可能性が非常に低い；
ごくまれに損傷した場合には、接点を交換することができる；
高い電流容量；
非常に高い衝撃・振動耐性；
半径方向及び軸方向にコンパクトであり、従って、より小型のコネクタを可能にする
既定の成形アセンブリが可能である。

図７～１４は、導電性接点１００の他の実施形態を示す。導電性接点１００の以下の実施形態は、上記の利点のすべてまたはいくつかを含むことを理解されたい。

図７及び図８に示す接点１００は、丸みを帯びた角部または頂点１１２ｃを有し、主に符号１１２で表される、別のほぼ多角形の接点である。図７及び図８に示されたほぼ多角形の接点１１２は、４つのほぼ直線状のセグメント１１２ｓによって分離された丸みを帯びた角部１１２ｃを含む。好ましくは、ほぼ多角形の接点１１２は不連続であり、第１及び第２の端部１１４ｆ及び１１４ｓをそれぞれ有する。好ましくは、第１及び第２の端部１１４ｆ及び１１４ｓは、それらが内側に向いた溝５１内に留まり、溝基部５１ｂに接触するように配置される。

図９及び図１０は、複数の外向きの丸みを帯びた角部または頂点１２２ｃを有する概ねマーセル形状の接点１２２を示す。概ねマーセル形状の接点１２２は、概ね波状のセグメント１２２ｓによって分離された複数の外向きの丸みを帯びた角部１２２ｃを含む。好ましくは、概ねマーセル形状の接点１２２は不連続であり、第１及び第２の端部１２４ｆ及び１２４ｓをそれぞれ有する。好ましくは、第１及び第２の端部１２４ｆ及び１２４ｓは、それらが内向き溝５１内に留まり溝基部５１ｂに接触するように配置される。

図１１及び図１２は、軸方向の内孔１５０ｂを有する別のレセプタクル導体リング１５０を示す。軸方向の内孔１５０ｂは、内向き溝を有する必要はなく、連続した軸方向の孔であってもよい。スロット１５４は導体リング１５０を横方向に延び、２箇所で内孔１５０ｂと交差する。可撓性ビームの形態の導電性接点１５２が図１２に示されるように、スロット内及び内孔１５０ｂの一部内に挿入される。接点１５２は図１１及び図１２に示すように、接点１５２がレセプタクル導体リング１５０の内孔１５０ｂ内を通過する実質的に直線状の部材である弛緩位置を有する。

図１９は、プラグ２０とレセプタクル４０とが完全に接合されるか、または一緒に結合され、接点１５２が弾性変形位置にある場合を表す。プラグ導体リング３０の外面は、破線で示されている。プラグ導体リング３０の外径は、プラグがレセプタクルと嵌合すると、嵌合したプラグ導体リング３０が内孔１５０ｂ内で接点１５２と接触し弾性変形するような寸法とされる。接点１５２はプラグ導体リング３０によって変形されたときに電気的接触が達成され、さらにプラグから切断されたときには接点１５２がその弛緩した直線状態に戻るのに十分な弾性を有する。なお、接点１５２は、多角形または丸みを帯びた断面を有するものであってもよい。この場合、例えば絶縁体リング及び導体リングを積層することによってレセプタクル４０が組み立てられているときには、接点１５２は交換可能である。

図１３及び図１４は、図１１及び図１２に示すものと同様の別のレセプタクル導体リング２５０であって、軸方向の内孔２５０ｂを有する別のレセプタクル導体リング２５０を示す。軸方向の内孔２５０ｂは、内向き溝を有する必要なく、連続した軸方向の孔であってもよい。横方向の孔２５４は導体リング２５０を貫通して延在し、２箇所で軸方向の内孔２５０ｂと交差する。導電性接点２５２は図１４に示すように、導体リング２５０内の横方向の孔２５４内及び軸方向の内孔２５０ｂの一部内に挿入される。接点２５２は、図１４に示すように、接点２５２がレセプタクル導体リング２５０の軸方向の内孔２５０ｂ内を通過する実質的に直線状の部材となる弛緩位置を有する。

図２０は、プラグ２０とレセプタクル４０とが完全に接合されるか、または一緒に結合され、接点２５２が弾性変形位置にある場合を表す。プラグ導体リング３０の外面は、破線で示されている。プラグ導体リング３０の外径は、プラグ２０とレセプタクル４０との嵌合時に、嵌合したプラグ導体リング３０が内孔２５０ｂ内で接点２５２に接触し弾性変形するような寸法とされる。接点２５２はプラグ導体リング３０によって変形されたときに電気的接触が達成され、さらにプラグから切断されたときには接点２５２がその弛緩した直線状態に戻るのに十分な弾性を有する。好ましくは、接点２５２は円形断面を有する。接点２５２が導体リング２５０内に圧入される場合、この実施形態は、成形アセンブリ内で使用されてもよい。接点２５２が圧入されず、レセプタクルを分解できる場合、接点２５２は交換可能である。

図１５は、図１及び図２に示すロータリーコネクタ１０と多くの点で類似している、主に符号１０’で示されるロータリーコネクタの別の実施形態を示している。主な相違点は、ロータリーコネクタ１０’が好ましくは外向き溝５１’内でプラグ導体リング３０’上に設置された導電性接点１００’を有し、レセプタクル導体リング５０’が平滑な内孔５０ｂ’を有することである。図示の接点１０２’は、図３及び図４の接点１０２と形状が類似している。接点１０２’は不連続であり、図１６に示すように、ほぼ直線状のセグメント１０２ｓ’の中央部分に第１及び第２の端部１０４ｆ’及び１０４ｓ’を有することが好ましい。

図１７は、プラグ導体リング３０’の溝５１’内に受け入れられる６面多角形形状の接点１０２’の断面図を示す。溝５１’は、好ましくは溝幅及び溝深さを規定する溝基部５１ｂ’によって接合された一対の側壁５１ｓ’（１つのみ図示）を有する。接点１０２’は弛緩位置にあり、弛緩した内接直径１０２ｄ’を有する。弛緩位置における丸みを帯びた角部１０２ｃ’は、弛緩した内接直径１０２ｄ’を規定する。図１７に示す接点１０２’の場合、弛緩した内接直径１０２ｄ’は、対向する丸みを帯びた角部１０２ｃ’間の最長距離である。丸みを帯びた角部１０２ｃ’の少なくとも一部、典型的には中央部分は図１７に示すように、弛緩位置において溝５１’の外側に配置される。弛緩した内接直径１０２ｄ’は、レセプタクル導体リング５０’の内径よりも大きいことが好ましい。弛緩した内接直径１０２ｄ’は、対応するプラグ導体リング３０’の外径よりも大きいことが好ましい。

さらに図１７では、プラグ２０’がレセプタクル４０’から切り離され、かつレセプタクル４０’が並置されていないか、または接点１０２’に接触していないとき、接点１０２’は弛緩位置にある。ほぼ多角形の接点１０２’の第１及び第２の端部１０４ｆ’及び１０４ｓ’は好ましくは溝基部５１ｂ’に隣接し、好ましくは、溝基部５１ｂ’に接触するエッジ部分を有する。好ましくは、ほぼ直線状のセグメント１０２ｓ’の各々の一部が弛緩位置にあるときに溝基部５１ｂ’と接触する。

図１８は、プラグ２０’及びレセプタクル４０’が完全に接合又は結合され、接点１０２’が弾性変形位置にあるときを表す。レセプタクル導体リング５０’の内面は、破線で示されている。レセプタクル導体リング５０’の内径は好ましくは接点１０２’の弛緩した内接直径１０２ｄ’よりも少なくともわずかに小さいため、並置されたレセプタクル導体リング５０’は接点１０２’を僅かに円形に強制する。図１８に示すように、弾性変形接点１０２’はレセプタクル導体リング５０’の内面とのかなりの表面積の接触を与え、同時に溝基部５１ｂ’との実質的な接触を保持する。溝側壁５１ｓ’に面する接触部１０２’の側面の一部も、側壁５１ｓ’のうちの少なくとも１つと接触する可能性が高いことも理解されるべきである。接点１０２’はプラグ２０’とレセプタクル４０’とが完全に嵌合したときに、対応するプラグ導体リング３０’とレセプタクル導体リング５０’との間で電気的接触が達成され維持されるように十分に弾性があり、プラグ２０’がレセプタクル４０’から切り離されるかまたは取り外されると、接点１０２’は溝５１’内に留まり、嵌合したレセプタクル導体リング５０’の内径よりも大きい内接直径１０２ｄ’を有するその弛緩位置に戻る。

上述の実施形態における導体リング内の溝は、接触の大きさ、形状及び種類に基づいて変化することが理解されるべきである。溝は、接触の各サイズに必要な力を作り出すように設計されている。

図中の接点の断面形状は図示された形状（すなわち、長方形）に限定されず、円形を含むがこれに限定されない他の形状を含んでもよいことを理解されたい。

隣接する接点間の絶縁体は、個別片またはユニット化成形システムであり得ることを理解されたい。加えて、システムは、嵌合ハウジング内の電気コネクタの任意の気密封止を可能にする。

幅１０２ｗが０．０６、厚さ１０２ｔが０．００８、長さが０．１７である、図３及び４に示される接点１０２を曲げて降伏させるために必要な力を解析すると、１．５８ニュートンまたは０．３５５ポンドの力であった。本願の「背景技術」に記載された多重板ばね及び斜め巻きコイルばねの構成について比較のために調べてみると、以下に示されるように、上記の好ましい実施形態のものよりも著しく低い力で降伏するという結果が得られた。

本発明の前述の開示及び説明はその例示及び説明であり、本発明の精神から逸脱することなく、粒度、形状、及び材料、ならびに図示された構造の詳細の様々な変更を行うことができる。従って、本実施形態は単に例示的なものであり、限定的なものではないと見なされるべきであり、本発明の範囲は前記の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、従って、特許請求の範囲の同等性の意味及び範囲内に入るすべての変更は特許請求の範囲に包含されることが意図される。

以上、特定の実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、開示された実施形態の修正及び変更を当業者が行うことができることを理解されたい。全てのこのような改変及び改変は、包含されることが意図される。さらに、本明細書に引用された全ての刊行物は当業者のレベルを示しており、それぞれが参照により個々に組み込まれ、完全に記載されているかのように、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (27)

1. レセプタクル（４０）に接続するように配置され設計されたプラグ（２０）を含む電気コネクタ（１０）であって、
   前記プラグ（２０）が、
   プラグ絶縁本体（２２）；
   外径を有するプラグ導体リング（３０）；及び
   前記プラグ絶縁本体（２２）内で前記プラグ導体リング（３０）に接続されるとともに、前記プラグ絶縁本体（２２）の端部から出ているプラグ導電性部材（Ｗ）；を含み、
   前記レセプタクル（４０）が、
   レセプタクル絶縁本体（４２）；
   軸方向の内孔（５０ｂ）を有するレセプタクル導体リング（５０）；
   前記レセプタクル導体リング（５０）に接続され、前記レセプタクル絶縁本体（４２）の端部から出ているレセプタクル導電性部材（Ｗ）；及び
   前記レセプタクル導体リング（５０）に接触する導電性接点（１００）であって、略環状の多角形形状の外形を有し、複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）によって接合された、軸方向の開口部を規定する複数の実質的に直線状のセグメント（１０２）を備えた導電性接点（１００）であって、弛緩位置と弾性変形位置とを有する導電性接点（１００）；を含み、
   前記弛緩位置では、前記導電性接点（１００）は、前記プラグ導体リング（３０）の外径よりも小さい弛緩した内接直径（１０２ｄ）を有するものであり、
   前記弾性変形位置では、前記導電性接点（１００）は、前記プラグ導体リング（３０）によって前記軸方向の内孔（５０ｂ）内で弾性変形され、前記プラグ導体リング（３０）が前記導電性接点（１００）に接触して、前記プラグ導体リング（３０）と前記レセプタクル導体リング（５０）との間で電気的接触が達成するものであり、
   前記プラグ導体リング（３０）が前記導電性接点（１００）との接触から外れると、前記導電性接点（１００）は前記弛緩位置に戻るものである電気コネクタ（１０）。
2. 前記プラグ導体リング（３０）は、複数のプラグ導体リング（３０）のうちの１つであり、前記レセプタクル導体リング（５０）は、複数のレセプタクル導体リング（５０）のうちの１つであり、前記導電性接点（１００）は、複数の導電性接点（１００）のうちの１つであり、前記複数のプラグ導体リング（３０）の数、前記複数のレセプタクル導体リング（５０）の数、及び前記複数の導電性接点（１００）の数は同一である請求項１に記載の電気コネクタ（１０）。
3. 前記レセプタクル導体リング（５０）は、半径方向内向きを向く環状溝（５１）を有し、前記導電性接点（１００）の少なくとも一部は、前記環状溝（５１）内にある請求項１に記載の電気コネクタ（１０）。
4. 前記導電性接点（１００）の少なくとも一部は、前記環状溝（５１）内にはない請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
5. 前記導電性接点（１００）は不連続であり、前記環状溝（５１）内に受け入れられる第１及び第２の端部（１０４ｆ、１０４ｓ）を有する請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
6. 前記第１及び第２の端部（１０４ｆ、１０４ｓ）のいかなる部分も、前記レセプタクル導体リング（５０）の前記軸方向の内孔（５０ｂ）内にない請求項５に記載の電気コネクタ（１０）。
7. 前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）の少なくとも一部が前記環状溝（５１）内にない請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
8. 前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）の各々の少なくとも一部が前記環状溝（５１）内にない請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
9. 前記複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）の少なくとも一部が前記環状溝（５１）内にある請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
10. 前記複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）の各々の少なくとも一部が前記環状溝（５１）内にある、請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
11. 前記環状溝（５１）が、前記内孔（５０ｂ）から溝基部（５１ｂ）に向かって半径方向外向きに延在する一対の側壁（５１ｓ）を有し、前記複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）の少なくとも一部が、前記溝基部（５１ｂ）に接触するものである請求項３の電気コネクタ（１０）。
12. 前記環状溝（５１）が、前記内孔（５０ｂ）から溝基部（５１ｂ）に向かって半径方向外向きに延在する一対の側壁（５１ｓ）を有し、前記複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）の各々の少なくとも一部が、前記溝基部（５１ｂ）に接触するものである請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
13. 前記環状溝（５１）が、前記内孔（５０ｂ）から溝基部（５１ｂ）に向かって半径方向外向きに延在する一対の側壁（５１ｓ）を有し、前記一対の側壁（５１ｓ）間の軸方向の距離が溝幅を規定し、該溝幅は、前記導電性接点（１００）が有する接触幅（１０２ｗ）よりも約０．００１～０．０１５広いものである請求項３に記載の電気コネクタ（１０）。
14. 前記プラグ（２０）が前記レセプタクル（４０）内に挿入され、前記プラグ及びレセプタクル導体リング（３０及び５０）が実質的に半径方向に並ぶと、前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）は、弾性変形して前記プラグ導体リング（３０）との電気的接触を提供し、前記複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）は、前記レセプタクル導体リング（５０）と電気的接触を提供するものである請求項１に記載の電気コネクタ（１０）。
15. 前記一対の側壁（５１ｓ）のうちの１つの半径方向の長さによって溝の深さが規定されるものであり、前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）及び前記複数の丸みを帯びた角部（１０２ｃ）は、前記溝の深さよりも小さい接触厚さ（１０２ｔ）を有するものである請求項１１に記載の電気コネクタ（１０）。
16. プラグ（２０）及びレセプタクル（４０）を含む電気コネクタ（１０）であって、
    前記プラグ（２０）が、
    プラグ絶縁本体（２２）；
    プラグ導体リング（３０）；及び
    前記プラグ絶縁本体（２２）内で前記プラグ導体リング（３０）に接続されるとともに、前記プラグ絶縁本体（２２）の端部から出ているプラグ導電性部材（Ｗ）；を含み、
    前記レセプタクル（４０）が、
    レセプタクル絶縁本体（４２）；
    軸方向の内孔（１５０ｂ、２５０ｂ）と、２つの位置で前記軸方向の内孔（１５０ｂ、２５０ｂ）と交差する横方向の開口部（１５４、２５４）とを有するレセプタクル導体リング（１５０、２５０）；
    前記レセプタクル導体リング（１５０、２５０）に接続され、前記レセプタクル絶縁本体（４２）の端部から出ているレセプタクル導電性部材（Ｗ）；及び
    前記横方向の開口部（１５４、２５４）内に受け入れられ、弛緩位置及び弾性変形位置を有する導電性接点（１５２、２５２）を含み、
    前記弛緩位置では、前記導電性接点（１５２、２５２）は直線状の部材であり、前記レセプタクル導体リング（１５０、２５０）の前記軸方向の内孔（１５０ｂ、２５０ｂ）内で横方向に延在するものであり、
    前記弾性変形位置では、前記導電性接点（１５２、２５２）は、前記プラグ導体リング（３０）によって前記軸方向の内孔（５０ｂ）内で弾性変形され、前記プラグ導体リング（３０）が前記導電性接点（１５２、２５２）に接触して、前記プラグ導体リング（３０）と前記レセプタクル導体リング（１５０、２５０）との間で電気的接触が達成するものであり、
    前記プラグ導体リング（３０）が前記導電性接点（１５２、２５２）との接触から外れると、前記導電性接点（１５２、２５２）は前記弛緩位置に戻るものである電気コネクタ（１０）。
17. 前記横方向の開口部はスロット（１５４）であり、前記導電性接点（１５２）は可撓性ビームである請求項１６に記載の電気コネクタ（１０）。
18. 前記横方向の開口部は横方向の孔（２５４）であり、前記導電性接点（２５２）は円形断面を有するものである請求項１６に記載の電気コネクタ（１０）。
19. 前記導電性接点（２５２）は、前記レセプタクル導体リング（２５０）の前記横方向の孔（２５４）に圧入されるものである請求項１８に記載の電気コネクタ（１０）。
20. レセプタクル（４０）に接続するように配置され設計されたプラグ（２０）を含む電気コネクタ（１０）であって、
    前記プラグ（２０）が、
    プラグ絶縁本体（２２）；
    プラグ導体リング（３０）；及び
    前記プラグ絶縁本体（２２）内で前記プラグ導体リング（３０）に接続されるとともに、前記プラグ絶縁本体（２２）の端部から出ているプラグ導電性部材（Ｗ）；を含み、
    前記レセプタクル（４０）が、
    レセプタクル絶縁本体（４２）；
    軸方向の内孔（５０ｂ）と、半径方向内向きを向き軸方向の溝幅を持つ環状溝（５１）とを有するレセプタクル導体リング（５０）；
    前記レセプタクル導体リング（５０）に接続され、前記レセプタクル絶縁本体（４２）の端部から出ているレセプタクル導電性部材（Ｗ）；及び
    開口部を規定する略環状の外形を有し前記軸方向の溝幅よりも小さい軸方向の接触幅（１０２ｗ）を持つ導電性接点（１００）であって、少なくとも一部が前記環状溝（５１）内に受け入れられて該環状溝（５１）に接触し、少なくとも一部は前記環状溝（５１）内に受け入れられない導電性接点（１００）；を含み、
    前記プラグ（２０）が前記レセプタクル（４０）内に挿入され、前記プラグ導体リング（３０）と前記レセプタクル導体リング（５０）が実質的に半径方向に並ぶと、前記導電性接点（１００）が弾性変形して前記プラグ導体リング（３０）と前記レセプタクル導体リング（５０）との間の電気的接触を提供するものである電気コネクタ（１０）。
21. 前記導電性接点（１００）は不連続であり、前記環状溝（５１）内に受け入れられる第１及び第２の端部（１０４ｆ、１０４ｓ）を有し、前記第１及び第２の端部（１０４ｆ、１０４ｓ）のいずれの部分も、前記レセプタクル導体リング（５０）の軸方向の内孔（５０ｂ）内にはない、請求項２０に記載の電気コネクタ（１０）。
22. 前記導電性接点（１００）は、複数の角部（１０２ｃ）によって接合された複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）を備えたものであり、前記略環状の外形及び規定された前記開口部は、略多角形形状である請求項２０の電気コネクタ（１０）。
23. 前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）の少なくとも一部が前記環状溝（５１）内にない、請求項２２に記載の電気コネクタ（１０）。
24. 前記環状溝（５１）が、前記内孔（５０ｂ）から溝基部（５１ｂ）に向かって半径方向外向きに延在する一対の側壁（５１ｓ）を有し、前記一対の側壁（５１ｓ）間の軸方向の距離が溝幅を規定し、該溝幅は、前記導電性接点（１００）が有する接触幅（１０２ｗ）よりも０．００１～０．０１５広いものである請求項２０に記載の電気コネクタ（１０）。
25. 前記導電性接点（１００）は、複数の外向きの丸みを帯びた角部（１０２ｃ）によって接合された複数の波状セグメント（１０２）を備える、請求項２１に記載の電気コネクタ（１０）。
26. 前記プラグ（２０）が前記レセプタクル（４０）内に挿入され、前記プラグ導体リング（３０）と前記レセプタクル導体リング（５０）が実質的に半径方向に並ぶと、前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２）が弾性変形して前記プラグ導体リング（３０）との電気的接触を提供し、前記複数の角部（１０２ｃ）が前記レセプタクル導体リング（５０）との電気的接触を提供する請求項２２に記載の電気コネクタ（１０）。
27. 前記環状溝（５１）が、前記内孔（５０ｂ）から溝基部（５１ｂ）に向かって半径方向外向きに延在する一対の側壁（５１ｓ）を有するものであり、
    前記一対の側壁（５１ｓ）間の軸方向の距離が前記軸方向の溝幅を規定し、前記一対の側壁（５１ｓ）のうちの１つの半径方向の長さによって溝の深さが規定されるものであり、
    前記複数の実質的に直線状のセグメント（１０２ｓ）及び前記複数の角部（１０２ｃ）は、前記溝の深さよりも小さい接触厚さ（１０２ｔ）を有するものである請求項２２に記載の電気コネクタ（１０）。
    
    

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