JP2020525969A - 屋外環境での使用を意図した同軸接続システム - Google Patents

Abstract

【概要】本発明は、以下の組み合わせで、ロック機構が外部からの攻撃、すなわちロック機構内への要素（水、塵埃）の侵入、ならびに腐食、より具体的には電食に対して保護される接続システムに関する。−コネクタ同士が互いに嵌合するときに、ロックキャップと共に２つの弾性を有するシール部材とオスコネクタとメスコネクタとによって囲まれた空間によるロック機構の内側保護、および−極度に湿度および／または温度の高い屋外環境でも、密閉空間Ｃを備えたこのシーリング解決策の耐久性を保証するために、外面上に耐食材料を有するロックキャップ／ナットによるロッキング機構の外部保護。【選択図】図４

Description

本発明は、特に無線周波数ＲＦ信号を送信することを意図した同軸接続システムに関する。
本発明が特に対象とする用途は、無線通信市場用の無線基地局ＢＴＳおよびＲＲＵ／ＲＲＨ（遠隔無線ユニット／遠隔無線ヘッド）ユニットなどの電気通信機器の接続である。
本発明はまた、概して、医療分野、工業分野、航空または輸送分野および宇宙分野における接続システムに関する。
本発明は、特に、極端な温度および／または湿度条件においてさえ、屋外環境で使用されるときに、電気的および機械的ＲＦ性能レベルが経時的に制御されかつ安定である同軸タイプの接続システムを提案することを目的とする。

接続システムは現在、屋外環境で広く使用されている。厳しい条件下でも堅牢な屋外性能を確保するために、接続システム自体には、さまざまな屋外環境要件に適応し、それを満たすための特定の設計がしばしば組み込まれている。

その中でも、ＩＰ６８規格に準拠したシール定格は、液体の浸透が作動する電気機器の安定性と安全性に重大な悪影響を及ぼすことを考えると、最も重要な１つである。このことから、液漏れや粉塵に対する保護は無視できない。

ＩＰ６８規格を達成するために、Ｒａｄｉａｌｌ、Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇｅｒ、Ｈｕｂｅｒ＆Ｓｕｈｎｅｒの各社は、接続インターフェースの外側の防水要件を満たすために、接続システムの外側に専用のラバーブーツを含むことを従来から解決策として提案している。

その解決策は、長手方向軸Ｘに沿って延びるＲＦ同軸接続システム１として図１および図１Ａに示される。

システム１は、同軸ケーブル３が取り付けられているプラグ２と、ソケットとも呼ばれるジャック４とを備える。プラグ２およびジャック４は、それらの相互接続構成においてロックナット／キャップ５によってロックされ、ゴムブーツ６は、ケーブル３からプラグ２、ロックキャップ（ｌｏｃｋｉｎｇ ｃａｐ）５およびジャック４の外部を覆う。

より正確には、プラグ２は、中央コンタクト（ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｎｔａｃｔ）２０と、中央コンタクト２０の周囲に配置された周辺ボディ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｂｏｄｙ）２１とを備える。周辺ボディ２１の内側には、接地コンタクト（ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｎｔａｃｔ）２２が配置されている。接地コンタクト２２は２つの部品から構成され、一方の部品２２ａは細長い形状をしており、他方の部品２２ｂはプラグ２の自由端に直接配置されたスロット付きのスリーブの形状をしている。中央コンタクト２０と周辺ボディ２１と接地コンタクト２２との間には、絶縁体２３が介在している。

プラグ２の後部に取り付けられた同軸ケーブル３は、中央導体３０と金属製の編組３１とを含み、それらの間に絶縁体３３が介在している。絶縁スリーブ３４によって延長された外部絶縁シース３２は、同軸ケーブル３の周辺部分を構成する。

ジャック４は、中央コンタクト４０と、中央コンタクトの周囲に配置された周辺ボディ４１とを備える。前記周辺ボディ４１は直接接地コンタクトを形成する。最終的には、特定の接地コンタクトを周辺ボディ４１に配置して接地コンタクトを形成することができる。さらに、中央コンタクトと接地コンタクトとの間に絶縁体４３が介在している。プラグ２とジャック４との間の相互接続を機械的にロックするために、ロックキャップ５が設けられ、プラグとジャックの両方の周りにねじ止めされるか、またはそれらの周りにクリップ止めされる。

接続キャップ５によってロックされると、ゴムブーツ６はプラグ２の後部から同軸ケーブル３の周りに押されて、プラグ２、ジャック４およびロックキャップ５の周辺部分を覆う。

図１Ａにおいても、Ｏリングシール７が接地コンタクト２２、４１間の境界に配置されていることが分かる。

特許文献１は、同軸ケーブルの周囲に取り付けられ、かつ接続が確立されると、コネクタの周りに関連するようになるエラストマーブーツからなる類似の先行技術による解決策を開示している。

また、特許文献２に記載された技術は、基部に接続されているプラグコネクタの周りに押し付けられた柔軟なブーツを有する外部使用のために密閉する解決策を開示しており、ブーツはその自由端に密閉（シーリング）リップを備えている。

ドイツ実用新案公報ＤＥ２０２０１４００２３１９Ｕ 国際特許公報ＷＯ２０１６／１８８６９２

相互接続されると、少なくとも２つの相補型コネクタを覆うために使用されるエラストマー（ゴム）ブーツに基づくどの解決策にも、いくつかの欠点がある。

第一に、エラストマーブーツの取り付けは容易ではない。実際、ゴムブーツはケーブルコンタクトとプラグコンタクトとの間のはんだ付け工程の前にケーブルに予め取り付けられていなければならず、その後にのみ前記コネクタに取り付けることができる。密封したエラストマーブーツを完成したケーブルアセンブリに直接取り付けることは極めて困難であるか、または不可能でさえある。

さらに、エラストマーブーツは取り扱いにくい。したがって、エラストマーブーツは、コネクタに取り付けられたときに拡張する可能性があり、それが完成品の半径のサイズを増大させるため、特にミニチュアコネクタをもはやミニチュアではなくなる。

その上、エラストマーブーツは、それ自体がかなり大きな容積を有するので、大量の材料を消費し、そしてその離型工程は幾分困難であるため、最終単価を比較的高くなる。

最後に、オスとメスのコネクタをかみ合わせている間に、不適切な使用でエラストマーブーツが磨耗による損傷を受ける可能性がある。そして、上記の理由、すなわちケーブルへ事前に取り付けるため、壊れたブーツを新しいものと交換することは非常に困難である。

したがって、上記の欠点を取り除くための代替の密封構成案（ｓｅａｌｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ）を見出す必要がある。

本発明は、これらのニーズの全部または一部を対処することを目的としている。

したがって、本発明の主題は、その態様の１つによれば、屋外環境での使用を意図した同軸接続システムであって、
−プラグを形成する第１のシステム要素およびジャックを形成する第２のシステム要素であって、プラグ及びソケットがそれぞれが、
・中央コンタクト、及び
・中央コンタクトの周囲に配置され、接地コンタクトを形成する周辺ボディを備え、
−プラグまたはジャックがロックされていないロック解除位置と、相互接続される構成のプラグおよびソケットを機械的にロックするロック位置との間で、少なくともプラグまたはジャックの周りに並進自在に自由に取り付けられるロックキャップまたはナットと、
−一方はプラグの周辺ボディの周りに配置され、他方はジャックの周辺ボディの周りに配置され、それぞれプラグとジャックとの間の接続境界から離れており、耐腐食性のエラストマー材料からなる２つの環状シール部材とを備え、
‐前記接続キャップ／ナットが少なくともその外面上に耐食材料を有し、
前記接続キャップ／ナットと前記２つの環状シール部材との配置は、前記接続キャップ／ナットがそのロック位置において、それらと共に防水キャビティ（Ｃ）を規定する２つの環状シール部材の内側への半径方向圧縮を達成する。

有利な実施形態によれば、シール部材は弾性を有する（ｅｌａｓｔｉｃ）Ｏリングシールである。

有利な変形例によれば、各シール部材は周辺ボディの周囲の溝内に配置されている。

好ましくは、各シール部材の内径は溝の底部直径よりも小さく、その外径はロックキャップの内径よりも大きい。

第１の変形例によれば、ロックキャップは、内部部分がジャックの周辺の周辺部にねじ込まれることによって確実にロックする。

第２の変形例によれば、ロックキャップは、ジャッキの周辺ボディ上にクリップ留めされたクリッピング手段によるロッキングを確実にする。

好ましくは、ロックキャップは、その自由端の少なくとも一方に、環状シール部材の外径よりも大きい外周面取り部を有する。

ロックキャップは、有利には、非常に低い導電率もしくは導電率ゼロの材料から形成されているか、または電気化学的防食コーティングでコーティングされているか、またはアモルファス金属から形成されている。

言い換えれば、本発明は、本質的に、屋外での攻撃、すなわち、ロック機構内部への要素（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）（水、塵埃）の侵入、ならびに腐食、より具体的にはガルバニック腐食（電食）からロック機構を保護することからなり、
−コネクタが互いに嵌合するときの、ロックキャップを伴う２つのゴム製シール要素とオスコネクタとメスコネクタとによって囲まれた空間によるロッキング機構の内側保護、及び、
−極度に湿度および／または温度の高い屋外環境でも、密閉空間Ｃを備えたこのシーリング解決策（ｓｅａｌｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）の耐久性を保証するために、外面が耐食材料であるロックキャップ及び／又はナットによるロッキング機構の外部保護との組み合わせからなる。

本発明による解決策は、正しい嵌合の感触を低下させることなく、コネクタ対自体が外部アクセサリを必要とせずに嵌合状態でＩＰ６８等級を達成することができるように、そのインターフェースの外側のねじ込みコネクタの密封要件を満たすことを可能にする。

本発明による解決策は、以下の主な利点を有する。
−ＩＰ６８等級が、ゴム製シール、コネクタ対の係止キャップ本体自体の相互協調によって達成され、その結果、従来技術によるゴム／エラストマーブーツなどの外部付属品の使用が回避される、
−最終製品のサイズはシーリング解決策の影響を受けない、
−従来技術によるゴム／エラストマーブーツと比較して耐用年数が延びる、
−製品のコストが低い、
−ロック／アンロックキャップの種類（クリッピングによるねじ込み式またはクイックロック式）は、従来技術によるエラストマー製のブーツとは対照的に、視覚的に即座に決定することができ、接続のロックがネジ式かクイックロック式かを知ることは不可能ではないが困難である、
−特にねじ込みロックを伴う、引っ張り／押し込みの必須の追加のステップを伴うエラストマースリーブと比較して、追加のプロセスステップは必要とされない、
−同時に、ユーザは、従来技術によるゴム／エラストマーブーツの面倒な設置から免れる。

本発明は、その例示的かつ非限定的な実施形態の以下の説明を読み、添付の図面を参照することにより、よりよく理解することができよう。

従来技術によるエラストマーシーリングブーツを備えた同軸接続システムの部分的な断面を示す側面図である。 接続システムの他の構成要素に関するエラストマーブーツの相対配置を示す、図１の接続システムの縦断面図である。 本発明の第１の実施形態による同軸接続システムの例示的なプラグの、ロックキャップ／ナットを取り付ける前の断面図である。 本発明の第１の実施形態による同軸接続システムの例示的なプラグの、ロックキャップ／ナットを取り付けた後の断面図である。 図２および図２Ａのプラグとの相互接続前の、本発明の第１の実施形態による同軸接続システムの例示的なジャックの断面図である。 本発明の第１の実施形態による同軸システムの断面図であって、プラグとジャックは、ジャックにねじ止めされているロックキャップによって互いに接続されてロックされている。 本発明の第２の実施形態による同軸コネクタの例示的なプラグの断面図であって、ロックキャップ／ナットはすでにプラグの周囲に取り付けられている。 本発明の第２の実施形態による同軸電力システムの断面図であって、プラグとジャックは互いに固定され、ジャックに留められているクイックロックタイプのロックキャップで互いにロックされている。

図１および図１Ａは、従来技術によるエラストマー製のシーリングブーツを備えた同軸接続システムの一例に関する。

これらの図１および図１Ａは、上記欄において既に説明されており、したがって、本明細書において以下でさらに説明しない。

明確にするために、先行技術による接続システムと本発明による接続システムにおける同じ要素には同じ参照符号が、図１から図６の全てにて使用されている。

以下、本発明を任意の種類の同軸接続システムに関して説明する。

本発明による同軸接続システム１において、プラグ２およびジャック４のそれぞれは、中央コンタクト２０、４０、周辺ボディ２１、４１および接地コンタクト２２との間に挿入された固体絶縁体を含むことができる。

プラグ２は、中央コンタクト２０と、中央コンタクトの周囲に配置された周辺ボディ２１とを備えており、周辺ボディ２１の内部には、グランドコンタクト２２が配置されている。接地コンタクト２２は２つの部分から構成され、一方の部分２２ａは細長い本体の形をしており、他方の部分２２ｂはプラグ２の自由端に直接配置されたスロット付きスリーブの形をしている。

中心コンタクト２０と周辺ボディ２１と接地コンタクト２２との間には絶縁体２３が配置されている。

外周体２１の後方には、周溝２４が設けられている。

ロックキャップ／ナット５は、ねじが切られた内部部材５０と、その自由端の各々に内部面取り部５１、５２とを有する。

ロックキャップ／ナット５は、少なくともその外面に耐食材料を有する。耐食材料は導電率が非常に低いか導電率ゼロの材料である、もしくはアルミニウム陽極酸化、ペンキ、あるいはプラスチックのオーバーモールディングのような電気腐食防止コーティングでコーティングされてもよい。

有利には、ロックキャップ５は金属ガラスのようなアモルファス金属で作られている。この例では弾性を有するＯリングシールである、耐腐食性エラストマー材料からなる第１の環状シール部材８が、周辺ボディ２１と係止キャップ／ナット５との間の溝２４内に嵌め込まれている。リングシール８はロックキャップ５の内径Ｄ１よりも大きく、Ｏリングシール８の内径は溝２４の底部直径ｄ１よりも小さいので、Ｏリングシール８は間隙（ギャップ）を埋める。本体２１とロックキャップ／ナット５がプラグ２と組み合わされたとき、本体２１とロックキャップ／ナット５との間に位置する。
ロックキャップ５の面取り部５１は、Ｏリングシール８の外径ｄ３よりも大きい直径Ｄ３を有し、これにより、キャップ５とプラグ２との間の組立工程中に損傷を受けない。

保持リング９は、一度組み立てられると、プラグ２の周りのロックキャップ／ナット５の長手方向の侵入を確実に阻止する。

ジャック４は、その後部に設けられた周方向溝４４を有する接地コンタクト４１を形成する周方向本体と、ねじ付き外部部分４５とを有する。

この実施例ではゴム製Ｏリングシールである、耐腐食性エラストマー材料からなる第２環状シール部材１０が溝４４内に嵌め込まれる。第２のＯリングシール１０の内径は底径ｄ２より小さい。第２のシール部材１０が確実に容易にはみ出ないように、第２のシール部材１０が予め伸張されるように、接地コンタクト４１の長さを調節する。第２のＯリングシール１０の外径ｄ４は、ロックキャップ／ナット５の直径Ｄ４よりも小さい。

さらに、ロックキャップ５の面取り部５２は、キャップ５を締めてロックすることによって、プラグ２とジャック４とを結合している間に前記第２のシール１０が確実に損傷しないように、第２のＯリングシール１０の外径ｄ４より大きい直径Ｄ４を有する。

プラグ２とジャック４の間の相互接続は、図４に示されている。溝２４の底部直径ｄ１は第１のＯリングシール８の内径よりも大きく、ロックキャップ５の内径Ｄ１は第１のＯリングシール８の外径よりも小さい。一方、ロックキャップ５が第１のＯリングシール８を半径方向に少し圧縮している間、接地コンタクト２１は第１のＯリングシール８をある程度伸張させ、外側の液体が接地コンタクト２１とロックキャップ５の間の間隙を浸透できないようにする。

同様に、第２のＯリングシール１０の内径は接地コンタクト４１上の溝４４の底部直径ｄ２よりも小さいが、その外径はロックキャップ５の内径Ｄ２よりも大きく、確実に接地されている。ロックキャップ５が第２のＯリングシール１０に一定量の圧縮を加えている間、コンタクト４１は第２のＯリングシール１０を幾分伸ばし、外部の液体が接地コンタクト４１とロックキャップ５との間の間隙を浸透できないようにする。

このようにして、第１のＯリングシール８、周辺体２１、４１、ねじ止めされたロックキャップ５、および第２のＯリングシール１０は、液体を外で保持しながら、密閉空間Ｃまたは密閉キャビティＣを形成するため、ＩＰ６８評価が保障される。

溝４４内に収容される代わりに、第２のシール部材１０は、本発明の範囲から逸脱することなく、例えば内部溝内でロックナット５の内面に収容され得る。

また、ガルバニック腐食に対して保護されているロックキャップ５の外面を保証することによって、密閉空間Ｃを有するこのシーリング解決策の耐久性は、極端な条件の屋外環境においてさえも保証される。

同軸接続システムの第２の実施形態が図５および図６に示されている。ここでは、プラグ２とジャック４との間の固定は、クリップ留めされるクイックロックタイプのキャップ５によって保証されている。

より正確には、プラグ２とジャック４との間のロックは、ロックキャップ５の内側に配置されたクリッピング手段２５、４５によって確実になされる。このように、クリッピング手段２５は、ジャック４の接地コンタクト４１の自由端４５の外面に直接クリップ留めされる。

弾性を有する第１のＯリングシール８は、第３のハウジング接地コンタクト２１とロックキャップ５との間の溝２４内に嵌め込まれる。弾性を有する第１のＯリングシール８の外径は、ロックキャップの内径Ｄ５よりも大きい。弾性を有する第１のＯリングシール８の内径は、溝の底部直径ｄ５より小さく、その結果、弾性を有する第１のＯリングシール８は、周辺ボディ２１と接続キャップ５との間の隙間を埋める。

直径Ｄ７を有する面取り部５２は、弾性を有する第２のＯリングシール１０の外径ｄ４よりも大きく、後者がプラグ２とソケット４とを結合し、キャップ５をクリッピングすることによってロックする間に損傷しないようにする。

プラグ２とソケット４の間の相互接続が、図６に示されている。プラグ２は、その内側に弾性を有する第１のＯリングシール８を含み、前記Ｏリングシールは溝２１内に位置する。溝２４の底部直径ｄ５は、弾性を有するＯリングシール８の内径よりも大きい。ロックキャップ５の直径Ｄ５は、弾性を有するゴム製Ｏリングシール１０の外径よりも小さい。一方、周辺ボディ２１は、弾性を有する第一のＯリングシール８をある程度伸張させる一方で、ロックキャップ５は、外側の液体が周辺ボディ２１とロックキャップ５との間の間隙を通って浸透することができないように弾性を有するＯリングシール８を少しだけ圧縮する。

同様に、ジャック４は、接地ボディ４１とロックキャップ５との間に弾性を有する第２のＯリングシール１０を含む。弾性を有する第２のＯリングシール１０の内径は溝４４の底部直径ｄ２より小さい。その外径はロックキャップ５の内径Ｄ６よりも大きく、ロックキャップ５が弾性を有する第２のゴム製Ｏリングシールにある量の圧縮を加える間、接地体４１が第２のＯリングシール１０を確実に幾分伸ばす。リングシール１０は、外側の液体が接地ボディ４１とロックキャップ５との間の間隙を浸透できないようにする。

このようにして、第１のＯリングシール８、周辺体２１、４１、クリップ留めされたロックキャップ５および第２のＯリングシール１０は、液体をロッキングシステム外部に保持しながら、密閉空間Ｃまたは密閉キャビティＣを形成するため、ＩＰ６８評価が保障される。

また、ガルバニック腐食に対して保護されているロックキャップ５の外面を保証することによって、密閉された空間Ｃを満たすシーリング溶液の耐久性は、極端な条件を有する屋外環境においてさえも保証される。

本発明の範囲から逸脱することなく、他の変形形態および改良形態を提供することができる。

以上のように、示されたすべての実施形態において、環状シール部材は、Ｏリングシールの形態である。しかし、リップシールまたはマルチリップシールも可能である。また、ロック／ロック解除キャップの下に成形ガスケットも可能である。

「を含む」の表現は、他に特定されない限り、「少なくとも１つを含む」と同義であると理解される。

Claims (9)

1. 屋外環境での使用を意図とした同軸接続システム（１）であって、
   プラグ（２）を形成する第１のシステム要素およびソケット（４）を形成する第２のシステム要素であって、プラグ及びソケットがそれぞれが、
   ・中央コンタクト（２０；４０）、及び
   ・中央コンタクトの周囲に配置された周辺ボディ（２１；４１）を備え、
   プラグまたはジャックがロックされていないロック解除位置と、相互接続される構成のプラグおよびジャックを機械的にロックするロック位置との間で、少なくともプラグまたはジャックの周囲に移動自由に取り付けられたロックと、
   一方はプラグの周辺ボディの周りに配置され、他方はジャックの周辺ボディの周りに配置され、それぞれプラグ（２）とジャック（４）間の接続境界から離れており、耐腐食性のエラストマー材料からなる２つの環状シール部材（８、１０）を備えており、
   前記ロックキャップ／ナット（５）が少なくともその外面上に耐食材料を有し、
   前記ロックキャップ／ナット（５）および前記２つの環状シール部材（８、１０）の配置は、ロックキャップ／ナット（５）がそのロッキング位置で共に防水キャビティ（Ｃ）を規定する２つの環状シール部材の内側への径方向圧縮を達成するように配置されている同軸接続システム（１）。
2. シール部材（８，１０）は、弾性を有するＯリングシールである、請求項１に記載の同軸接続システム（１）。
3. 各シール部材（８，１０）は、前記周辺ボディの周辺の溝（２４，４４）内に配置される、請求項１または２に記載の同軸接続システム。
4. シール部材（８，１０）のそれぞれの内径は、前記溝（２４，４４）の底部直径よりも小さく、その外径は、ロックキャップ（５）の内径よりも大きい、請求項３に記載の同軸接続システム（１）。
5. ロックキャップ（５）は、ジャック（４）周囲（４１）の周辺部（４５）にねじ込まれる内部材（５０）によってロックを確実にする、請求項１に記載の同軸接続システム（１）。
6. ロックキャップ（５）は、ジャック（４）の周辺ボディ（４１，４５）にクリップされるクリップ手段（２５）によるロックを確実にする、請求項１から４のいずれか一項に記載の同軸接続システム（１）。
7. ロックキャップ（５）は、その自由端の少なくとも一方に、直径が環状シール部材（８，１０）の外径よりも大きい面取り（５１，５２）を有する、請求項１に記載の同軸接続システム（１）。
8. 前記ロックキャップ（５）は、導電性が非常に低いまたは導電性ゼロの材料から形成されているか、または電気防食コーティングでコーティングされている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の同軸接続システム（１）。
9. 前記ロックキャップ（５）は、アモルファス金属から形成されている、請求項８に記載の同軸接続システム（１）。

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