JP2813438B2 - 回転／往復動シャフトのための電磁遮蔽シールド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般に電磁遮蔽装置に関し、より詳細には導
電性のガスケットあるいはシールに関し、このガスケッ
トあるいはシールは、ガスケットあるいはシールに負荷
される力には関係なく、これらを通して電磁エネルギが
伝達すなわち漏洩されないように、回転あるいは往復動
または回転かつ往復動するシャフトを取り付けることが
できる。

［従来技術およびその問題点］ 電子機器は往々にして動力装置の制御装置に用いられ
る。この点に関して、機械的な動力を、マイクロウエー
ブが発生する領域を介して、マイクロウエーブから遮蔽
しなければならない領域に接続する必要が生ずる。

不必要な電磁エネルギの漏洩および干渉に伴う問題は
従来から認識されており、往復動あるいは回転シャフト
は特異な電磁遮蔽の問題をもたらすことは容易に理解さ
れよう。

従来のおいては、回転／往復動型のシャフトに対する
電磁シールドは導電性のエラストマまたは編組ケーブル
（ブレードケーブル）によって形成されていた。電気伝
導性のエラストマはある程度の電磁遮蔽をもたらすが、
荷重を加えると永久歪みを生じる。すなわち、そのよう
なエラストマは荷重を加えると変形し、その後荷重が変
化するとギャップすなわち分離を生じ、このギャップを
通って電磁エネルギが伝達されてしまう。

上記問題はガスケットが周期的な熱にさらされる場合
にはより顕著になる。シャフトが運動することによりガ
スケットに加えられる反復的な加熱および冷却は大きな
緩みを生じて隙間を形成し、この隙間を通って電磁エネ
ルギが通過する。

ガスケット等が取り付けられるシャフトおよびハウジ
ング等の凹凸が表面の変形あるいは摩耗を生じて互いに
密接に接触しなくなり、これにより特定の電磁遮蔽の問
題を生ずる。電磁エネルギの周波数に関しては、商業用
のマイクロウエーブ帯域は略100MHzから1GHzであり、軍
事用のマイクロウエーブ帯域では1GHzから300GHzであ
る。本明細書で用いる電磁エネルギの用語は電磁エネル
ギ周波数のすべてのスペクトルを含む総称であり、以下
に用いる電磁干渉（EMI）およびラジオ周波数干渉（RF
I）の用語は相互に交換可能であり、これら両方の用語
は共に機器の特定の部分に入る望ましくない電磁エネル
ギあるいはラジオ周波数エネルギによって生ずる干渉あ
るいは電波障害を意味している。一般的に、機器に対す
る電磁エネルギの入出を遮蔽する能力は遮蔽効果と呼ば
れることが多い。

［発明が解決しようとする技術的課題］ 電磁遮蔽における最も重要な要素は電磁エネルギの周
波数すなわちその波長である。総ての電磁波は磁場およ
び電場の２つの必須の要素からなっていることが知られ
ている。これら２つの場は互いに直角であり、波動の伝
播方向はこれら２つの要素を含む面に対して直角であ
る。磁場（Ｈ）および電場（Ｅ）の間の相対強度は波動
のその波動の発生源からの距離に依存し、またその波動
の発生源の特性にも依存する。比E/Hは波動インピーダ
ンスZ_wと呼ばれる。

したがって、特定のガスケットに対する遮蔽効果は、
電磁エネルギがガスケットが設けられる機器の中で発生
するかあるいはガスケットから離れた機器の中で発生す
るかによって異なってくることは理解されよう。

もし発生源が、環状線、変圧器あるいは電力線等のよ
うに、電圧に比較して大きな電流を有するものであれ
ば、電流磁気源あるいは低インピーダンス源と呼称さ
れ、小さなE/H値を有する。反対に、もし発生源が高電
圧かつ小電流で作動するものであれば、発生源のインピ
ーダンスが高いとされ、波動は一般に電場と呼ばれる。

発生源から非常に遠い地点においては、いずれの波動
においてもその向きに関係なく比E/Hは等しくなる。こ
の場合には、波動は平面波とよばれ、波動インピーダン
スは377オームであり、これは自由空間の固有インピー
ダンスである。

金属は導電率が無限大に近付くとその固有インピーダ
ンスが０に近付くことが知られている。金属の固有イン
ピーダンスと自由空間の固有インピーダンスとの間の大
きな差異により、金属レセプタから離れた発生源からの
波動は大部分がそれにより反射されて殆ど通過しない。
反対に、エネルギがほとんど反射されない磁気すなわち
低インピーダンス場の場合においては、吸収が多くて磁
場に対する遮蔽がより困難になる。磁気シールドは無限
大の導電率をもたないので、場の一部が金属シールドの
厚みに応じた領域を通過する。

遮蔽効果における別の大きな要因はシールドに存在す
る隙間すなわちギャップである。シールドの隙間すなわ
ちギャップは、ギャップを横切る電流の連続性が保持さ
れない限り、電磁場がシールドを通って放射することを
許容する。したがって、EMIの機能はシールドの中に電
流の連続性を維持することである。

勿論ギャップの重要性は衝突する電磁エネルギの周波
数に依存する。例えば、1GHzの周波数を有する電磁エネ
ルギは約29.5cmの波長を有し、また100GHzの電磁エネル
ギは約3mm程度の波長を有する。一般的な法則として、
商業的に用いられる効果的な遮蔽においては、隙間の寸
法は電磁エネルギの波長の20分の１より小さくなければ
ならず、またアビオニクス用においては、隙間の寸法は
電磁エネルギの波長の50分の１よりも小さくなければな
らない。

ギャップの寸法したがって遮蔽効果に直接影響を及ぼ
す他の要因はシールされるべき部品の表面仕上げ、及び
腐食電池作用等により導電率が全く変化しないかあるい
は殆ど変化しないように周囲環境の変化に耐え得る遮蔽
材料の能力である。組み合わされる部品間に設けられる
ガスケットがその寿命にわたって一定の荷重に対して寸
法的な安定性を保てる能力は、遮蔽効果という観点から
して受容できないガスケットの連続性の変化及びキャッ
プの隙間を防止するために重要である。

［課題を解決するための手段及び作用効果］ 本発明のガスケットシールドは近接して隔置されたコ
イルを有する傾斜コイル型のばねを用いることにより効
果的な電磁シールドを提供する。コイルは荷重を受ける
とたわで協働する点あるいは面の間にほぼ均一な力をも
たらし、これにより、実用的な温度および繰り返し条件
の範囲内において、高い導電率したがって高い遮蔽効果
をもたらす。また、本発明のガスケットシールドは、ト
ルク、偏心、凹凸あるいは他の要因により生ずる変動に
追従する十分な柔軟性を提供すると共に、所望の荷重お
よび少ない隙間面積を維持して、非常に低い周波数から
極めて高い周波数にわたって、効果的に遮蔽を行うこと
ができる。

本発明の回転／往復動シャフトのための電磁シールド
は、電磁波の伝播を防止するためのガータタイプの弾性
のコイルばね手段を備え、該コイルばね手段は、複数の
個々のコイル手段を有し、これらコイル手段は、個々の
コイル手段のたわみの範囲内における前記コイルばね手
段の圧縮とは独立して前記コイルばね手段が電磁波の伝
播を防止するようになされている。

また個々のコイル手段はそれらの中心線に沿って傾斜
するようになされると共に、各コイル手段の後続部の前
記中心線に対して直角な線に関する向きを決定すると共
に、前記コイルばね手段の力−たわみ特性を決定する裏
角度手段と、各コイル手段の先行部の前記直角な線に関
する向きを決定する前角度手段と、を有している。

前記前角度手段は前記裏角度手段りも大きくなされ、
前記コイル手段はガータタイプの弾性コイルばねを形成
するように相互に連結される。

また、前記ガータタイプの弾性コイルばねをシャフト
と該シャフトを包囲するハウジングとの間で支持するた
めの手段が設けられている。

更に、前記コイル手段は、軸方向あるいは径方向に弾
性を有するコイルばねを形成するように、互いに連結さ
れており、前記ガータタイプの弾性コイルばね手段の中
には導電性エラストマが設けられている。

前記ガータタイプの弾性コイルばね手段を支持するた
めの手段はハウジングあるいはシャフトに形成された溝
を含むことができ、また更に径方向の荷重が作用した時
に前記ガータタイプの弾性コイルばねに軸方向の荷重を
与える手段を設け、これによりコイル間の間隔を減少し
て弾性コイルばねの電磁遮蔽特性を向上することができ
る。前記軸方向の荷重を与える手段は、シャフトにより
径方向の荷重が与えられた時に、前記弾性コイルばねを
軸方向に圧縮するためのテーパ付きの壁を有する溝とす
ることができる。

［実施例］ 第１図を参照すると、本発明の電磁シールドに適した
斜巻き型の弾性コイルばねの特性を示すための荷重−た
わみ曲線10の例が示されている。

第１図に示されるように、ばねに荷重を加えると、ば
ねはその荷重点14の最小値に到達するまで直線部分12に
よって示されるように略直線状にたわむ。荷重点の最小
値は、初期たわみの後に、荷重が略一定になり始める点
を表している。以下に説明する軸方向に弾性を有するガ
ータ型のばねに対しては、荷重は軸方向に加え、また、
以下に説明する半径方向に弾性を有するガータ型のばね
に対しては、荷重は半径方向に加えられることに留意さ
れたい。

最小荷重点14および最大荷重点16の間では、荷重−た
わみ曲線は一定であるかあるいは第１図に示すように僅
かな増加を示す。最小荷重点14と最大荷重点16との間の
領域は使用たわみ領域18として知られている。シールお
よび電磁シールドの両方の目的のためにシール、ガスケ
ット等と組み合わせて用いられる典型的なばねにおい
て、通常ばねは点20に示される上記領域の範囲内で作動
荷重を受ける。最大荷重点16を越えてばねに荷重を加え
ると、ばねは突き合わせ点22に到達するまで急激にたわ
み、これにより過負荷の結果としての永久歪みをばねの
中に形成する。第１図にはまた総たわみ領域24が示され
ており、この領域は負荷されていないばねのたわみと最
大荷重点16におけるたわみの間のたわみとして定義する
ことができる。

第2a図および第2b図には本発明の円形状の溶接ばね30
が示されている。これら図面は、時計方向（矢印34参
照）に巻かれた複数のコイル32を示しており、これらコ
イルはその中心線36に沿って時計方向に傾けられてい
る。ばねっはこのばねの中心線36に沿って反時計方向に
傾いたコイルを有することもてきることは理解されよ
う。また、ばねを反時計方向に巻いて（Series RF−R
F）、コイルをばねの内径上で裏角度で時計方向に傾け
ることもできる。

第2b図により明瞭に示すように、各コイルは後続部42
および先行部40を有することができる。後続部は裏角度
48を有していて、この裏角度は、各コイル32の後続部42
の標準線50に関する配列を決定すると共に、以下に詳細
に説明するようにばね30の使用弾性範囲を決定するため
の手段をもたらす。

また、前角度54はコイル32の先行部40の標準線に関す
る配列を決定する手段を提供する。

ばね30は、後続部42がばね30の内径58（第2a図）に沿
いまた先行部40がばね30の外径60に沿って、軸方向にお
いて弾性を有するガータ型のコイルばねを形成するよう
に、コイル32を相互に連結することによって形成され
る。

第2b図に最も明瞭に示されるように、本発明のばね30
は、後続部42を画成する裏角度48よりも大きな前角度54
で常に配列される、先行部40を有している。すなわち、
コイルが中心線36の回りで円形状に巻かれると、各巻き
が後続部および先行部を有し、先行部はコイル32の後続
部42が中心線36に沿って進むよりも大きく中心線36に沿
って進む。このコイルの先行部および後続部の定義は時
計方向巻きあるいは反時計方向巻きの両方の場合に適用
され、先行部はばねの外側あるいは内側に位置すること
ができる。

第3a図および第3b図は本発明の円形状の溶接ばね68を
示している。このばね68は第2a図および第2b図に示した
ばね30と同様な物理的直径およびワイヤサイズを有して
おり、時計方向に巻かれている（矢印70参照）。この点
において、ばね68は複数のコイル72を有しており、各々
のコイルは先行部74および後続部76を有し、これら先行
部および後続部は第3b図に示すように裏角度80および前
角度82によってそれぞれ画成されている。このコイルも
また中心線に沿って時計方向に傾傾けることができる
が、ばねを反時計方向に巻いて（Series Ｆ）、コイル
ばねの外径上で裏角度をもって反時計方向に傾けること
ができることは理解されよう。

ばね30と同様に、ばね68のコイル72は、先行部が内径
68に沿いまた後続部がばね68の外径84に沿って軸方向に
おいて弾性を有するガータ型のコイルばね68を形成する
ように、互いに連結される。

第４図の曲線Ａはばね68の特性を示し曲線Ｂはばね30
の特性を示している。２つのばねは、これらの使用たわ
み領域において、ほぼ同一の荷重−たわみ特性を示す
が、最大荷重点は約40％の変動を有している。

本発明によれば、前角度54が裏角度よりも大きくその
値が20゜よりも大きくかつ55よりも小さい限りにおい
て、裏角度を１゜から35゜の間で変えることができるこ
とが判明した。ばねの裏角度の変化は、前角度とは独立
するばねの弾性特性に重大な影響を与える。これは第５
図に示されており、この第５図は表１に示したばねパラ
メータを有するばねＣおよびＤに対する荷重−たわみ曲
線を示している。ここに述べるばねパラメータはばねの
裏角度および後続部の配列の効果を示すためだけに提示
されていることに留意されたい。実際のばねパラメータ
は所望のばね寸法、荷重および用途に依存する。

ばねＣおよびＤは、同一のワイヤ直径、ばね内径およ
びコイル高さを有するともに、ほぼ同一の前角度を有す
る、同一のばねであるが、裏角度およびこれに対応する
コイル間隔が異なっている。第５図に示すように、ばね
Ｄの使用たわみは約45％であり、一方ばねＤの使用たわ
みは50％である。これは前角度とは独立した事項であ
る。したがって、同一のワイヤ直径、内径およびコイル
高さを有するばねを用いて、従来はばねの前角度を変え
ることによってのみ可能であった、ばねをたわますのに
必要とされる力の如き、変化する弾性特性を有するよう
にばねを設計することができる。

上述のように、向上された荷重−たわみ特性をシーラ
ント、あるいはガスケット材料と組み合わせて効果的に
用いることができ、その場合にはばね空所をあらかじめ
設定し、このばね空所がばねの内径およびコイルの高さ
を決定する。

コイルの間隔を一定に保つと、裏角度および前角度を
変えて、用途に応じた弾性特性のばねを設計することが
できる。例えば、裏角度を小さくするとばねをたわます
のに必要な力が大きくなり、この様子は表２に示したば
ねE,FおよびＧに対する荷重−たわみ曲線を示す第６図
に示されている。これはばねを小さな直径のワイヤで形
成しかつコイルの間隔を密にすることを許容する。反対
に、裏角度を増加すると、コイル間隔を一定に保った場
合には、使用たわみが増加する。

上記特性は重要であり、本発明のコイルばねを、これ
らばね自身あるいは以下に述べるように導電性エラスト
マと組み合わせた場合においても、電磁シールドガスケ
ットとして効果的になものとする。

第7a図および第7b図を参照すると、本発明の円形状の
時計方向溶接ばね100が示されており、このばね複数の
コイル102を有していて、これらのコイルはその中心線1
04に沿って反時計方向に傾けられている。第7b図により
詳細に示されるように、各々のコイル102は後続部110お
よび先行部108を有しており、後続部は各コイル102の後
続部110の標準線114に対する向きを決定すると共に以下
に詳細に述べるように使用弾性範囲を決定する手段をも
たらす裏角度112を有している。

また、前角度116はコイル102の先行部108の標準線114
に関する向きを決定する手段を提供する。

ばね100は、後続部110がばね100の外径120（第7a図参
照）に沿いまた先行部108がばね100の内径122に沿っ
て、軸方向において弾性を有するガータ型のコイルばね
を形成するように、コイル102を相互に連結することに
よって形成される。

第7b図に最も明瞭に示されるように、本発明のばね10
0は、後続部110を画成する裏角度112よりも大きな前角
度116で常に配列される、先行部108を有している。すな
わち、コイルが中心線104の回りで円形状に巻かれる
と、各巻きが後続部110および先行部108を有し、先行部
はコイル102の後続部110が中心線104に沿って進むより
もより大きく中心線104に沿って進む。

上述したように、第2a図の内側の裏角度で傾斜された
コイルばね30は第3aずの外側の裏角度で傾斜されたコイ
ルばね68と同様の一般的な荷重−たわみ特性を有する
が、各ばねの特定の荷重−たわみ特性は異なる。例え
ば、外側の裏角度で傾斜されたコイルばね68と同一のワ
イヤサイズおよび寸法を有する内側の裏角度で傾斜され
たコイルばね30は、外側の裏角度で傾斜されたコイルば
ね（第１図の曲線Ｂ）よりも低い最大荷重点（第１図の
曲線Ａ）を有する。

第８図を参照すると、本発明の電磁遮蔽ガスケット21
0が示されており、このガスケットは環状のシール216の
中に設けられた複数のコイル214を有するガータ形式の
軸方向ばね212を備えている。環状のシールは、以下に
詳述するように、ガータ形式の軸方向に弾性を有するコ
イルばね212をあらかじめ選定した向きに非干渉的に支
持してコイルばねの弾性特性を制御する。ガスケット21
0はプラスチックで形成することができるが、プラスチ
ックは勿論、使用することが望ましい金属製のフィルタ
を用いなければ、それ自身では電磁的な遮蔽能をもたら
すことができない。反対に、ガスケットを適宜な金属材
料で形成して電磁遮蔽能を高めることもできる。

第９図には比較の目的で以下に説明するばね30および
100の特性を示す荷重−たわみ曲線Ａが示されている。
第９図には本発明に従って形成された巻き角度を有する
ばねの特性を示すための荷重−たわみ曲線Ｂも示されて
いる。

荷重−たわみ曲線Ｂは本発明に従って形成されたばね
212の特性を示しており、ピーク荷重点238に到達するま
での直線状の荷重−たわみ部分236が示されている。ピ
ーク荷重点238の後の部分240においては、荷重はたわみ
とともに減少している。これにより、ピーク荷重点238
とバット点242の間にサドル型のたわみい領域が生じて
いる。

このタイプの荷重−たわみ特性は電磁ばねシールに対
して特別の効果を有しており、ばねによって生じた張力
によりシールが溝等の中の適所に固定される。この点に
関して、ばねは所定の使用たわみ領域244にわたって比
較的一定の荷重を生ずるが、点246、248の使要領域限界
を超えると荷重と急激な増加を示す。これはばねシール
の溝等の中における自己中心決めを生ずる。

第10図は本発明の斜めコイルばねの断面を図解的に示
しており、このコイルばね212は、第11a,b,c,d図に示す
ように、巻き角度θ、測定コイル幅CW、測定コイル高さ
CH及び測定ばね高さＨを有している。巻き角度は時計方
向（実線で示す）あるいは反時計方向（鎖線で示す）と
することができる。

第11c図に示すように、軸方向に平坦なばね212は、例
えば第11b図のように、30゜で反時計方向に巻くことが
でき、また、第11d図および第11e図のように、それぞれ
30゜および60゜の巻き角度で時計方向に巻くことができ
る。ばねは円形状として図示したが、ばね212あるいは
シール216が挿入される協働する部品の形状に応じて、
他の形状、例えば、楕円形状あるいは矩形状、とするこ
とができる。

図示のように、巻き角度θはばねの位置に応じて円錐
形あるいは逆円錐形を形成する略円形状のばねによって
形成される角度として定義され、角度θは水平線から各
円錐あるいは逆円錐の中心線を通る交線の間の角度とし
て測定される。巻き角度θを変えることによって、異な
った荷重を得ることができまた荷重の程度は巻き角度θ
に依存する。すなわち、以下に説明するように、巻き角
度θが大きくなれば生ずる荷重が大きくなる。荷重によ
って生ずる力は、ばねが第11b図に示すような円錐形状
であれかあるいは第11d図に示すような逆円錐形状であ
るかによって影響を受けない。すなわち、第11b図およ
び第11d図のばねは同一の挙動を示す。

第12図の曲線A,B,C及びＤは、角度θが０゜から90゜
まで変化すると共に表３に記したばねの仕様を備えた一
連のばねの荷重−たわみ特性を示している。各々のばね
A,B,C及びＤは巻き角度θを除いて同一の要件を備えて
いる。

第12図の曲線Ａは巻き角度が０゜のばね212を示して
おり、これはばね30あるいは100を示すものである。曲
線Ｂは巻き角度15゜のばね212を示しており、本発明に
したがって形成されたばねの臨界上昇268の特性を明示
している。この段階な上昇がピーク荷重特性を示す様子
は表３のばねC,D及びＥに対応する曲線C,D及びＥによっ
てより明瞭に示されている。

第12図に示すように、巻き角度θが大きくなると、約
90゜において荷重が最大値となる。重要な点は、符号27
0,272,274でそれぞれ示されるピーク荷重の後に、力は
ばねＡ及びＢの示す力近くまで急激に低下することであ
る。したがって、これらのばねは巻かれていないばねＡ
と略同一の使用領域276,278,280を有するが、第12図に
示すように、これらの使用領域は急激な荷重−たわみ特
性によってその境界が区別される。本発明のばねは、上
述のように種々の用途において利点を有する。前述のよ
うに、図示のばねの形状は略円形状であるが、別の形状
にして他の用途に用いることができる。すなわち、ばね
を円の外の他の形状に容易に加工することができる。

第３図に示すように、ピーク荷重は基準荷重よりも十
分に大きく、事実巻き角度が90゜の場合には1725％に達
している。このように、巻き角度を用いることによって
高い荷重を得ることができる。結局、上述のように、細
いワイヤを用いて単位長さ当たりのコイル数を多くして
負荷を受けた時にシールに生ずる応力を減少させ、かつ
ガスケット210の遮蔽効果を高めることができる。

また、上で指摘したように、第12図の曲線C,D及びＥ
で示す力−たわみ曲線を示す本発明のばねは、第９図の
曲線Ａで示す力−たわみ曲線を示す従来のばねでは達成
することのできなかった、自己係止および自己中心決め
の用途に用いることができる。

次に第13図を参照すると、本発明の径方向において弾
性を有するコイルばね312を有する電磁遮蔽ガスケット3
10が示されている。この径方向において弾性を有するば
ね312は環状のシールの中に設けられた複数のコイル314
を有しており、環状のシールは、以下に詳述するよう
に、径方向において弾性を有するガータ型のコイルばね
312を予め選定した向きで非干渉的に支持してばねの弾
性特性を制御する手段を提供する。ばね312に対する荷
重−たわみ曲線は第１図に示されている。

荷重−たわみ特性は第14図に示すテスト治具330によ
って決定することができる。径方向に弾性を有するばね
332が固定具336によってハウジングの中に保持されてお
り、これによりばね332を空所338の中に拘束している。
周方向のスペーサ340を用いてばね332の外周を負荷して
おり、プラグ342をばね332の内周に通過させるために必
要とされる力を測定する。

径方向において弾性を有するばね312は、例えば第11b
図に示すように30゜で、第11a,b,c,d図に示すように反
時計方向に向けるか、あるいは、例えば第11d図あるい
は第11e図にそれぞれ示すような30゜あるいは60゜の巻
き角度で時計方向に向けることができる。ばねは円形状
として図示してあるが、ばね312又はシール316が挿入さ
れる協働する部品の形状に応じて、楕円形状あるいは矩
形状等の他の形状とすることもできることは理解されよ
う。

図示のように、巻き角度θはばねの位置に応じて円錐
形あるいは逆円錐形を形成する略円形状のばねによって
形成される角度として定義され、角度θは水平線から各
円錐あるいは逆円錐の中心線を通る交線の間の角度とし
て測定される。巻き角度θを変えることによって、異な
った荷重を得ることができた荷重の程度は巻き角度θに
依存する。すなわち、以下に説明するように、巻き角度
θが大きくなれば生ずる力が大きくなる。荷重によって
生ずる力は、ばねが第11b図に示すような円錐形状であ
るかあるいは第11d図に示すような逆円錐形状であるか
によって影響を受けない。すなわち、第11b図および第1
1d図のばねは同一の挙動を示す。

ばね312はまた上述の裏角度によって画成される後続
部と、前角度によって画成される先行部とを有してい
る。

ばね312に径方向に荷重を加えると、巻き角度が０゜
の場合に較べて巻き角度が90゜の場合により大きな荷重
を示し、このような荷重は０゜から90゜に向けて次第に
大きくなる。まあ、ばねの外径に沿う裏角度すなわち後
続部を有するばね312は、これと同一の巻き角度を有す
るがばねの内径に沿う裏角度すなわち後続部を有するば
ねに較べて、十分に大きな力を生ずる。

これは大きな適合性を可能とする。すなわち、より大
きな範囲のワイヤサイズ及びコイルの間隔を用いて同一
乃至はより大きなたわみに応答する力を生ずることがで
きる。このことは、前述のようにばねを電磁遮蔽のため
のシールと組み合わせた場合に特に大きな利点を奏功す
る。

電磁シールドとして用いるのに適した上述の種々の傾
斜コイルばねに関して、次に第15図を参照すると、この
図は溝406によってシャフト402とハウジング404との間
に設けられたばねシールド400の代表的な応用例を示し
ている。第15図に示すように、シールド400は上述のよ
うな径方向において弾性を有するである。シールドの他
の例が第16図に示されており、この例においてはばね41
0は導電性のエラストマ412により充填されかつ溝418に
よってシャフト414とハウジング416との間に設けられて
いる。

本発明の更に別の実施例が第17図に示されており、こ
の例においては径方向に弾性を有するばねシールド420
は溝426によってシャフト422とハウジング424との間に
設けられている。

第18図には本発明の他の実施例である軸方向において
弾性を有するばね430が示されており、このばねは、シ
ャフト432とハウジング434との間で、傾斜した溝436の
中に設けられている。溝の傾斜は、ばね430がシャフト4
32と溝の底部との間で径方向に荷重を受けた時にばね43
0の軸方向の荷重を生じるように、約０゜乃至５゜の角
度θを有している。

第19図は本発明の更に別の実施例を示しており、この
実施例においては、軸方向のばね440がシャフト442とハ
ウジング444との間で溝446の中に設けられており、ばね
シールド440は、本発明において用いるに適当なばねの
ばね特性に関連して前述した、巻き角度γを有してい
る。

マイクロウエーブの遮蔽は、コイルを径方向あるいは
軸方向にたわませてこれらのコイルが殆ど当接するよう
にし、偏心および公差の変動によりその間のスペースす
なわち開放領域を最小にしすることによって、達成され
る。

第20a図は荷重を受けていない状態のばねの平面図で
あり、第20b図は軸方向おおび径方向の両方の荷重を受
けて軸方向および径方向のたわみ462を呈した状態のば
ねの平面図である。第20b図に示されるように、コイル
はそのほぼ当接する状態まで圧縮され、シャフト432と
ハウジング434との間の間に設けられて荷重を受けた時
の電磁シールドおよびばねのシールドの能力を高める。

本発明のばねを、例えば銅粒子あるいは他の導電性の
金属材料を含む、エラストマで被覆してその導電性を増
すことができる。また、本発明のばねを、例えば錫、金
あるいは銀等の、軟らかい金属でメッキあるいは被覆し
て導電性を高めることもできる。これらのばね自身は、
高導電性のためにはベリリウム銅から、あるいは特定の
例としてステンレス鋼あるいはモネル合金から形成する
ことができる。

以上に、本発明の効果的な利用の態様を説明するため
に、本発明の特定の電磁シールドを説明したが、本発明
がこれらの特定の実施例に限定されるものではない。当
業者においてなされる、これら実施例に対するいかなる
変更あるいは変形又は均等の構成も本発明命の範囲内に
あるものと理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の弾性コイルばねの種々のパラメータ
を示す荷重−たわみ曲線を示すグラフであり、曲線Ａは
ばねの内側に裏角度を有する場合、および曲線Ｂはばね
の外側に裏角度を有する場合を示している。 第２図ａおよびｂは、本発明による時計方向に巻かれた
円形状の溶接ばね（SeriesRF−RF）のそれぞれ平面図お
よび側面図であり、このばねはばねの内径に沿った後続
部を画成する裏角度とおよびばねの外径に沿った先行部
を画成する前角度を有している。 第３図ａおよびｂは、第２図ａおよびｂに示すばねと同
一の物理的寸法を有する本発明による時計方向に巻かれ
た円形状のばねのそれぞれ平面図および側面図であり、
このばねはばねの外径に沿った後続部を画成する裏角度
とおよびばねの内径に沿った先行部を画成する前角度を
有している。 第４図は第２図および第３図に示すばねの荷重−たわみ
曲線を示すグラフである。 第５図は、内径（SeriesRF−RF）に沿った後続部を有す
ると共に表１に示したばね寸法を有し軸方向の荷重を受
ける種々のばねに対する荷重−たわみ曲線を示すグラフ
である。 第６図は、異なった裏角度を有する軸方向のばねに対す
る荷重−たわみ曲線を示すグラフである。 第７図ａおよびｂは、本発明による時計方向に巻かれた
円形状の溶接ばねのそれぞれ平面図および側面図であ
り、このばねはばねの内径に沿った前角度とおよびばね
の外径に沿った裏角度を有している。 第８図は、軸方向の弾性を有する環状のコイルを有する
本発明の電磁遮蔽ガスケットの斜視図であり、このガス
ケットは、ガータタイプの軸方向の弾性コイルばねを形
成するように相互に連結された複数のコイルを有すると
共に、環状のシールとして配列されてその弾性特性を制
御するように予め選定された巻き角度で配列され、環状
のシールの中の影響を及ぼさない支持がその中における
ばねの独立した作用を可能とし、これによりシールのシ
ール部分に予め選定した力の集中をもたらしている。 第９図は、本発明にしたがって形成されたばねに対する
荷重−たわみ曲線を示すグラフである。 第10図は、巻き角度θを有する軸方向に傾斜したコイル
ばねを図解的に示す図であり、どのようにして巻き角度
θを計算するかを説明している。 第11図a,b,c,dおよびｅは、種々の巻き角度を有する軸
方向のばねを示す図である。 第12図は、異なった巻き角度を有する軸方向に弾性を有
する環状のコイルばねに各々対応する荷重−たわみ曲線
を示すグラフである。 第13図は、径方向に負荷されたコイルばねシールを有す
る本発明の電磁遮蔽ガスケットの斜視図であり、このガ
スケットは、径方向に弾性を有する傾斜したコイルばね
を形成するように相互に連結された複数のコイルを有す
ると共に、環状のシールとして配列されてその弾性特性
を制御するように予め選定された巻き角度で配列され、
環状のシールの中の影響を及ぼさない支持がその中にお
けるばねの独立した作用を可能とし、これによりシール
のシール部分に予め選定した力の集中をもたらしてい
る。 第14図は、荷重−たわみ特性を決定するためのテスト治
具を示す断面図である。 第15図は、シャフトと溝を有するハウジングの間に設け
られた電磁シールド径方向ばねを示す断面図である。 第16図は、本発明の電磁シールド径方向ばねの別の実施
例を示す断面図であり、ばねが導電性のエラストマで充
填されている状態を示している。 第17図は、本発明の他の実施例の断面図であり、シャフ
トの溝の中にシールドが設けられている状態を示してい
る。 第18図は、本発明の他の実施例の断面図であり、電磁シ
ールド軸方向ばねがテーパ付きの溝の中に設けられて、
径方向の荷重によりばねが軸方向に圧縮される状態を示
している。 第19図は、本発明の他の実施例の断面図であり、巻き角
度を有するシールドばねがハウジングの溝の中に設けら
れている状態を示している。 第20図a,bおよびｃは、荷重を受けずに軸方向の荷重お
よび軸方向及び径方向の荷重が整合している状態のばね
シールドの断面図である。 ［主要符号の説明］ 30,68,100,212,312,322,400,410,420,430,440:弾性のコ
イルばね手段、 32,72,102,214,314:コイル手段、 36,104:中心線、 40,74,108:先行部、 42,76,110:後続部、 48,80,112:裏角度手段、 50,114:直角な線、 54,82,116:前角度手段、 84,120:外径、 86,122:内径、 402,414,422,432,442:回転／往復動シャフト、 404,416,434,444:ハウジング、 406,418,436,446:溝、 412:導電性エラストマ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05K 9/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転／往復動シャフト（402,414,422,432,
   442）のための電磁シールドであって、 電磁波の伝播を防止するためのガータタイプの弾性のコ
   イルばね手段（30,68,100,212,312,322,400,410,420,43
   0,440）を備え、該コイルばね手段（30,68,100,212,31
   2,322,400,410,420,430,440）は、複数の個々のコイル
   手段（32,72,102,214,314）を有し、これらコイル手段
   は、個々のコイル手段（32,72,102,214,314）のたわみ
   の範囲内における前記コイルばね手段（30,68,100,212,
   312,322,400,410,420,430,440）の圧縮とは独立して前
   記コイルばね手段が電磁波の伝播を防止するようになさ
   れ、また個々のコイル手段（32,72,102,214,314）はそ
   れらの中心線（36,104）に沿って傾斜するようになされ
   ると共に、 各コイル手段（32,72,102,214,314）の後続部（42,76,1
   10）の前記中心線（36,104）に対して直角な線（50,11
   4）に関する向きを決定すると共に、前記コイルばね手
   段（30,68,100,212,312,322,400,410,420,430,440）の
   力−たわみ特性を決定する裏角度手段（48,80,112）
   と、 各コイル手段（32,72,102,214,314）の先行部（40,74,1
   08）の前記直角な線（50,114）に関する向きを決定する
   と共に前記裏角度手段（40,80,112）よりも大きな前角
   度手段（54,82,116）と、 を有し、 前記コイル手段（32,72,102,214,314）は、ガータタイ
   プの弾性コイルばね（68,100）を形成するように相互に
   連結されると共に、前記後続部（76,110）が軸方向にお
   いて弾性を有するガータタイプのコイルばね（68,100）
   の外径（84,120）に沿いかつ前記先行部（74,108）がガ
   ータタイプの弾性コイルばねの内径（86,122）に沿うか
   あるいはその反対（ばね30）になるようになされてお
   り、 更に、前記ガータタイプの弾性コイルばね（400,410,43
   0,440）をシャフト（402,414,422,432,442）と該シャフ
   ト（402,414,422,432,442）を包囲するハウジング（40
   4,416,434,444）との間で支持するための手段を設けた
   ことを特徴とする電磁シールド。
2. 【請求項２】請求項１において、前記コイル手段（32,7
   2,102,214,314）が、軸方向に弾性を有するコイルばね
   を形成するように、互いに連結されていることを特徴と
   する電磁シールド。
3. 【請求項３】請求項１において、前記コイル手段（32,7
   2,102,214,314）が、径方向において弾性を有するコイ
   ルばねを形成するように、互いに連結されていることを
   特徴とする電磁シールド。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記
   ガータタイプの弾性コイルばね手段（410）の中に設け
   られた導電性エラストマ（412）を更に備えることを特
   徴とする電磁シールド。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
   ガータタイプの弾性コイルばね（400,410,430,440）を
   支持するための手段が、前記ハウジング（404,416,434,
   444）に設けられた溝（406,418,436,446）を備えること
   を特徴とする電磁シールド。
6. 【請求項６】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
   ガータタイプの弾性コイルばね（420）を支持するため
   の手段が前記シャフト（422）に設けられた溝（426）を
   備えることを特徴とする電磁シールド。
7. 【請求項７】請求項５又は６において、前記ガータタイ
   プの弾性コイルばね（400,410,430,440）に径方向の荷
   重を加えると、該弾性コイルばねに軸方向の荷重を生じ
   これによりコイル間隔を減少して弾性コイルばねの電磁
   遮蔽特性を高める手段を更に設けることを特徴とする電
   磁シールド。
8. 【請求項８】請求項７において、前記弾性コイルばね
   （430）の軸方向荷重を生ずる手段が、溝の壁にテーパ
   を付けこれにより前記弾性コイルばね（430）を軸方向
   に圧縮する手段を備えることを特徴とする電磁シール
   ド。
9. 【請求項９】請求項８において、前記個々のコイル手段
   は、前記弾性コイルばね（430）が径方向の荷重を受け
   た時に、前記テーパ付きの溝の壁により殆ど当接する関
   係になるまで圧縮されるようになされたことを特徴とす
   る電磁シールド。
10. 【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかにおいて、前
    記裏角度手段（48,80,112）が約１゜よりも大きくかつ
    約40゜よりも小さくなされ、前記前角度手段が約15゜よ
    りも大きくかつ約55゜よりも小さくなされたことを特徴
    とする電磁シールド。