JP4022803B2 - 一体型スイッチ操作カムを有するコネクタ - Google Patents

Description

【０００１】
関連出願の相互参照
本出願発明は、その内容が参照として組み込まれている１９９７年９月２５日に出願された係属中の一部継続出願である米国特許出願第０８／９３７，５７４号に基づく。
【０００２】
発明の技術分野
本発明は、一般的に電気コネクター、特に係合コネクタアセンブリに接続すると外部スイッチを駆動する一体型スイッチ操作カムを含む同軸ケーブル用電気コネクターに関する。
【０００３】
発明の背景
高周波数で高出力の電気の応用分野では、関連機器への電力を加えることは固有のリスクを伴い、これらはこのような機器の製造者および使用者双方にとって常に問題である。電力は機器を損なわない方法および使用者に安全な環境を提供する方法で、印加されなければならない。例えば、高出力（すなわち数キロワット）のＲＦ信号が負荷に接続されていないケーブルに、すなわちオープンサーキットに伝送される時、エネルギーは信号源へ反射され、これを破壊する。また、導電性の材料がケーブルの末端の近くにあるとしたら、信号は導電性材料への空隙を渡ってアークを発生する。このため、電気ショック、機器の損傷、或いは火事等の深刻な危険を引き起こす可能性がある。
【０００４】
他の問題は高電力機器の使用者に対する電気ショックの危険性に関する。負荷から切断されたケーブルに電力が加えられる時、使用者がケーブルの危険な端部に物理的に接触することがあり得る。これは例えば、ケーブルの中央導体との不注意な直接接触、または手工具と中央導体の不注意な接触によって起こり得る。接触方法に関わらず、ケーブルには人に重傷を負わせたり、殺したりするのに十分な電力を加えることが頻繁にある。ケーブルの中央導体との接触を防止することは極めて重要である。
【０００５】
今日まで、高電力のＲＦ機器の使用者は一般的に、高電力信号がオープンサーキットへ印加された際の危険性を制限するのに、それぞれ自力に頼るしかなかった。ほとんどの使用者が危険性についてよく認識しており、電力を加える前に負荷に信号源を接続するように注意している。しかし、ヒューマンエラーおよび事故のため、使用者が重傷を負ったり、機器に損傷が与えられたりすることが頻繁に起こる。
このため、電気コネクタ、特に高電力ＲＦの応用分野で用いられるコネクタに関する技術分野で、電源と負荷との接続が取り除かれると、ＲＦ信号源のスイッチを切ることができるコネクタへの要望がある。
【０００６】
本発明の目的
本発明の第１の目的は係合コネクタアセンブリに係合された時のみ、電流がコネクタを流れることができるようにする外部スイッチを作動させる一体型のスイッチ操作カムを備える電気コネクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、高電力の電気機器に伴う不注意によるショックの危険性を減少することにある。
本発明のさらなる目的は簡単でコスト効率のよい設計の、外部スイッチ操作用の、一体型のスイッチ操作カムを有する電気コネクタを提供することにある。
さらに本発明の他の目的は容易に組み立てられる、外部スイッチ操作用の一体型のスイッチ操作カムを有する電気コネクタを提供することにある。
本発明のこれらの目的および他の目的は下記の説明の概要から明らかにされるであろう。
【０００７】
発明の要約
本発明の電気コネクタは、コネクタを介した電力の印加を制御するため、通常開放状態の外部スイッチを作動させる一体型スイッチ操作カムを有するコネクタを提供するという考えに基づき構成される。従って、本発明のコネクタが係合コネクタアセンブリに接続している時、信号源は、カムが外部スイッチと接触することによって、コネクタへ切り替えられる。係合コネクタが外されると、カムはスイッチに接触してスイッチを通常の開放状態に戻し、信号源をコネクタから切り離す。係合コネクタが本発明のコネクタアセンブリに係合される時のみ、信号は信号源からコネクタに供給される。人の怪我および機器への損傷といった全ての危険が排除される。
【０００８】
特に、本発明のコネクタは：外側殻；および外側殻上に設置されたカム殻を含む。カム殻はその外面から放射状に延びる少なくとも１つのスイッチ操作カムを含む。コネクタを係合コネクタと係合すると、カム殻は回転させられ、それによりカムはスイッチと接触し、係合コネクタからコネクタの中央導体を通って流れる電流が中断される開放状態から、電流が係合コネクタから中央導体を通って流れるようになる閉鎖状態へスイッチを変更する。
【０００９】
好ましくは、カム殻ばねを外側殻とカム殻との間に設置する。カム殻ばねはカム殻を係合コネクタに係合されるコネクタの係合端部から離れる方向に、軸方向に押圧している。カム殻はカム殻ばねの押圧に抗して、外側殻に対して軸方向にずらすことが可能で、カム殻を係合コネクタアセンブリのハウジングに挿入し易くしている。好ましい実施例では、カム殻ばねは、第１の端部が外側殻に固定された保持リング上に形成される段差に当接され、第２の端部がカム殻上に形成される段差に対して当接されている。
【００１０】
コネクタはまた、内側殻を含むのが好ましい。外側殻は内側殻の周りに設置され、内側殻と外側殻の間に設置されたばねによって、コネクタの係合端部の方へ軸方向に押圧されている。内側殻は開口部を規定する部分を含む。固定部材は開口部内に設置され、固定部材の一部は外側殻の第１の表面によって内側殻の内面よりさらに内側に半径方向に押し込まれる。外側殻は第１の表面に隣接する傾斜面を含む。外側殻が係合端部から離れるように軸方向に動くと、傾斜面は開口部と整列し、固定部材が開口部内で傾斜面に対して後退し、コネクタが係合コネクタと係合する。
【００１１】
他の目的、特徴および利点と共に本発明をよりよく理解するために、同一番号が同一部分を表す下記図面と共に好ましい実施例に関する下記説明を参照されたい。
【００１２】
本発明の詳細な説明
ここで、計器板等に設置する係合コネクタアセンブリと共に使用するのに適合した好ましい実施例に関して本発明を説明する。コネクタは、係合コネクタアセンブリに設置された外部スイッチを切り換えるスイッチ操作カムを含み、これによりコネクタが係合コネクタに固定されているかどうかに応じてコネクタを流れる電流を制御するのが有利である。説明を簡単にするため、本発明を特に好ましい実施例、すなわち直角コネクタの設計について説明する。しかし、当業者であれば本発明の利点を多くのコネクタの設計に組み込めることが分かるであろう。従って、本発明は、説明した一実施例に限定されるものではなく、種々のコネクタ機構および設計における使用についてあらゆる変形例を含む。
【００１３】
ここで図１および２を参照すると、本発明の好ましいコネクタ２が示されるが、まず一般的に、続いてより詳しく説明する。コネクタ２は一般に、第１の端部４と第２の端部６を有する。第１の端部４には、計器板３２等に設置された係合コネクタアセンブリ内部に配置された対応する係合コネクタ５をしっかり係合する雄型または雌型レセプタクルが備えられている。係合コネクタアセンブリは、電源３４から係合コネクタ５の中央導体を通って流れる電流を制御する通常開放状態のスイッチ３８を含む。コネクタ２の第２の端部６は電気機器３６に、例えば適切なケーブル１３０で電気的に接続されるように適合されている。
【００１４】
コネクタ２は係合コネクタアセンブリ内部に搭載された通常開放状態のスイッチ３８を切り換える少なくとも１つのスイッチ操作カム１２、１４をカム殻１０の端部４上に備えるのが有利である。スイッチは電源３４と係合コネクタ５の中央導体とに接続されるリード線４２、４４を備え、スイッチの状態、すなわち開いているか閉じているかで、係合コネクタを通る電流の流れを制御する。コネクタ２が係合コネクタアセンブリ３に接続する時、スイッチ操作カム１２または１４の一方がスイッチに接触して、コネクタ２と係合コネクタ５を通って電源３４から電気機器３６への電気接続を閉じる。
【００１５】
コネクタ２と係合コネクタアセンブリとの接続が外されると、カム殻１０が回され、このためカム１２または１４がスイッチを通常の開放状態にリセットし、電源から係合コネクタへ流れる電流が切断される。従って、コネクタ２のカム１２または１４がハウジング内に挿入され、回されてスイッチ３８を切り替える時のみ、電流が電源３４から係合コネクタを通して供給されるのが有利である。こうして、電源への接続が解放されていることに関する機器に対する不注意によるショックまたは損害の危険性が排除される。
【００１６】
ここで、図３および４には、回転可能なカム殻がボールロック型の係合接続に組み込まれた、本発明の好ましい実施例が示される。当業者には他の種類の係合接続および方法が自明であることを理解されたい。例えば、好ましい実施例のボールロック構造の替わりにねじ込み接続を用いてもよい。他の種類の接続および接続方法は当業者に自明であろう。
【００１７】
好ましい実施例では、コネクタ２は一般的に：第１のスイッチ操作カム１２および第２のスイッチ操作カム１４を備える回転可能なカム殻１０；保持リング１２４；外側殻１６；内側殻１８；カム殻押圧ばね３０；絶縁部２２；中央導体８、末端殻１９、圧縮ばね７０、およびボールベアリング固定部材７２を備える。カム殻、内側殻、末端殻および保持リングは、機械加工され、ニッケルメッキされたしんちゅうが好ましい。中央導体はしんちゅうで形成し、銀メッキするのが好ましい。絶縁部分はテフロン等の知られている絶縁材料で形成するのが好ましい。
【００１８】
図示されているように、中央導体８は絶縁部２２の孔に一定の軸方向に配置され、知られている直角アダプタ９２内部に受けた導体９０と電気的に接続されている。直角アダプターはその端部に、ねじ部９４を備え、内側殻の内面のねじ部９６と係合して係合コネクタを直角アダプターに固定する。
【００１９】
内側殻１８は一般に円筒形で、開口部７４、７６を構成する部分で形成され、その壁はボールベアリング固定部材７２を受ける大きさである。開口部となる部分は傾斜した内面７９を含み、このため開口部の直径は内側殻の内面７５に向かって小さくなる。こうして、ボールベアリング固定部材は、開口部の頂部内に受け入れられることが可能であるが、開口部の底部はボールベアリング固定部材の一部しか内側殻の内面７５より内側へ入ることができない直径である。
【００２０】
内側殻は外面に周縁突起１７を有する後端部を含む。内側殻部分の外部に段差７１が形成されている。段差は円筒形の圧縮ばね７０の底部が当接する面を提供する。圧縮ばねの頂部は、内側殻の前部に配置された一般的に円筒形の外側殻１６の内部に形成された段差７３と当接する。
【００２１】
端部殻１９は内側殻の外面の端部の対応するねじ部１００と噛み合うねじ部９８を含む。端部殻は、外側殻の前端面１０４に当接する段差１０２となる拡大径部分を含む。
係合コネクタを組み立てる際、端部殻のねじ部９８は内側殻のねじ部１００と係合し、端部殻は内側殻に対して回転される。端部殻が内側殻にねじ込まれると、端部殻上の段差１０２は外側殻の端部１０４と当接し、このため外側殻が圧縮ばね７０の押圧に対して軸方向に押しつけられる。従って、圧縮ばねは、ばねの力を外側殻の内面の段差７３に加えることにより、外側殻を端部殻の段差１０２に対して継続的に押圧する。圧縮ばねのばねの力は、外側殻を係合コネクタの端部６の方向へ軸方向に物理的に押しつけることによって超えられるように選択される。
【００２２】
外側殻の内面１０８は、対向する内側殻の外面１１０と共に空洞１０６を形成し、ここに圧縮ばねが設置される。外側殻の内面１０８は、通常開口部７４、７６の真上に配置される平坦部分１１２を含む。この平坦部分がボールベアリングを半径方向に内側に押し、図４に示されるようにこの部分が内側殻の内面７５より半径方向で内側に入り込む。内面の傾斜部分７８はコネクタの端部４方向の開口部に隣接して配置されている。
【００２３】
好ましい実施例では、保持リング１２４は外側殻１６の前端部の周囲に設置される。保持リングは外側殻の外面１２０に形成される溝１２２に軸方向に対応する溝１１８を含む。ガスケット１２１が溝１２０内に配置され、溝１１８内に延びて保持リングを外側殻に対して固定する。
カム殻１０は外側殻１６と保持リング１２４との周囲に配置される。カム殻圧縮ばね３０はカム殻と外側殻の外面で形成される空洞１２３に配置される。ばね３０は保持リング１２４上に形成された段差１４０とカム殻１０に形成された段差１４２との間で圧縮される。カム殻ばねはカム殻をコネクタ２の後端部６の方向へ押圧し、カム殻の端面１４４は一般的に外側殻の外面に形成される段差１４６に押し付けられる。
【００２４】
特に図５に示されるように、係合コネクタアセンブリ３はコネクタ２を受ける係合コネクタ５を含む。係合コネクタはハウジング４０内に配置され、外部ハウジング壁５０の開口部４６の中心に位置する。開口部４６は一般にカム殻の端部の寸法に適合するように成形され、カム殻が受け入れられるようにする。
【００２５】
コネクタ２と係合コネクタ５を係合するため、カム１２、１４は開口部４６の対応する放射状に広がった部分１５０、１５２と位置が合わなければならない。カム１２および１４を備えるカム殻１０は、圧縮ばね３０の力に抗して端部４の方向へ外側殻１６に関して軸方向に前方に押される。図１と３の下部に示されるように、カム殻は軸方向に前方に延びて、端部殻１９の端面１５４の先に延び、カムは開口部４６を通り抜け、ハウジング４０で構成される空間５２に挿入される。初期位置において、カムが空間５２内に配置される時、カム１４の前縁が位置Ａにあるスイッチ接点１５６に隣接する位置Ｂに配置される。カム１２の前縁は位置Ｃにある。位置ＣおよびＢのカム１２、１４に関し、スイッチ接点は押されてはおらず、スイッチは通常の開放状態である。
【００２６】
次にカム殻は内側殻１８に対して回転され、カム１４、１２の前縁はそれぞれ点ＢとＣから点Ｂ’とＣ’へ、空間５２内を点線１６０、１６２に沿って動く。カム１４の前縁が点ＢからＢ’まで動くとカム１４はスイッチ接点１５６に接触し、位置Ａ’まで押し下げ、これによって通常開放スイッチを閉じ、電流をコネクタ２と５を通して電源から電気機器まで流す。
【００２７】
カム殻をカム１４がスイッチ接点を配置Ａ’に押している位置に維持するため、ばね動作の戻り止め１６４が係合殻アセンブリに搭載される。戻り止めは戻り止め本体に対して軸方向に動くヘッド１６６を有する。カム殻が回転されるとカム１４の前縁はヘッド１６６を押し下げる。カムがヘッドの上を移動すると、ヘッドはカムのくぼみまたは溝１６８の上に配置される。次にヘッド１６６は戻り止め本体から溝１６８まで軸方向に延びる。戻り止めと溝との係合は、カム殻のこれ以上の回転に対する抵抗となり、不注意によりカム殻を回し過ぎ、これによってスイッチアームがカムとの接触しなくなり、スイッチが通常の開放状態に戻ることを阻止する。カム殻１０が、前縁の位置Ｂ’およびＣ’まで回転すると、カム１２、１４の背面１７０、１７２（図１）とハウジング４０の上部パネル５０の底面６０との係合によって、カム殻がハウジング内に固定される。
【００２８】
一旦、カム殻およびカム１２、１４がハウジングに挿入され、スイッチ３８が作動すると、外側殻は係合コネクタと接続するためにアクセスすることができる。図示した実施例において、コネクタ２と係合コネクタアセンブリ３の係合コネクタ５との間の接続は、外側殻１６を係合コネクタの端部６の方向へ、また圧縮ばね７０の押圧に抗して外側殻の端部１１４が突起１７に接触するまで後退させることによって成立する。この動きによって外側殻の傾斜した内面７８は開口部７４、７６と整列し、これによってボールベアリング固定部材を内側殻の内面７５に対して内側に、外側殻の内側の傾斜面に当接して引っ込ませることができる。
【００２９】
一旦、ボールベアリングが開口部内の外側殻の方向および内側殻の内面７５の先の方へ引っ込めるようになると、コネクタ２はボールベアリングの位置が係合コネクタの溝３６の位置と軸方向で対応するまで係合コネクタ５の上に配置される。従って、コネクタ２の中央導体８は係合コネクタ５の中央導体１７４と整列し、電気的に接触し、コネクタ２および係合コネクタ５を通る電気経路が生じる。
外側殻１６は解放され、圧縮ばねは外側殻を係合コネクタの端部４の方向へ押し、このため特に図３に示されるように、外側殻の平坦部１１２がベアリング７２を内側殻の内面７５の外側およびコネクタ３の溝３６内へ押し込む。ボールベアリングと溝との係合によってコネクタ２が係合コネクタ５に固定される。
【００３０】
コネクタ２を係合コネクタから外すには、カム殻は回転され、カムの前縁が位置ＢおよびＣに戻る。カム１４はスイッチ１５６との接触しなくなり、スイッチは配置Ａの通常の開放状態へ戻る。外側殻は端部６の方向へ圧縮ばねの押圧に抗して後退し、コネクタ２は端部６の方向へ軸方向に押されてカム殻を開口部４６から引き抜く。
この構造を用いて、コネクタ２が係合コネクタアセンブリと係合する時のみ、電気信号をコネクタ２の中央導体と接続することができる。従って、中央導体１７４が不注意な接触に曝されている時、電流が電源から係合コネクタ５に供給されることは決してない。
【００３１】
こうして、係合されていないコネクタに高出力の電気信号を供給することに伴う危険を阻止する電気コネクタが提供される。コネクタは外側殻、および外側殻の上に配置された一体型の回転可能なカム殻を含む。カム殻は外面から半径方向に延びる少なくとも１つのスイッチ操作カムを有する。コネクタを係合コネクタアセンブリと係合すると、カム殻は回転され、カムがスイッチと接触し、これによってスイッチは係合コネクタへ流れる電流が切断される開放状態から、電流が係合コネクタとコネクタを通って流れるようになる閉鎖状態へ変わる。
【００３２】
好ましくは、コネクタはさらに外側殻とカム殻との間に配置されたばねを含む。ばねはカム殻を軸方向に係合コネクタから離れる方向へ、外側殻に対して押圧する。係合コネクタを抜くとスイッチは通常の開放状態に戻り、コネクタの中央導体と電気信号源との間の電気接続を切断する。中央導体の端部との不注意な接触、または中央導体からの電気信号のアークによって起こる人間の怪我または機器の損傷は、こうして簡単且つコスト効率のよい設計で阻止される。
【００３３】
しかし、ここで説明した実施例は本発明を利用する複数の実施例のうちの一部であり、例として示されただけで、これに限定されるものではない。例えば、何個の内部スイッチでも係合コネクタ内に備えることができ、コネクタおよび／または係合コネクタの複数の構成部品を組み合わせて一個の部品にすることができる。また、何個のカムをカム殻の外面上に用いてもよい。もし、全体的に小径のコネクタが望ましければ、カム殻を端部殻の方へ延長し、カムをカム殻の小径部分から延長して直径を縮小することができる。また本発明の特徴を、任意の種類の電気信号を切り換える幅広い種類のコネクタの設計に組み込むことができることは当業者には容易に分かるであろう。本発明の精神と範囲から大きく逸脱せずに、当業者に容易に理解される他の多くの実施例を具体化できることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 直角アダプタが接続された本発明のコネクタの一実施例の側面図で、図の上部には非係合状態のコネクタが、図の下部には係合状態のコネクタが示される。
【図２】 図１に示されるコネクタの端面図である。
【図３】 図１に示されるコネクタの断面図であり、図の上部には非係合状態のコネクタが、図の下部には係合状態のコネクタが示される。
【図４】 図１に示されるコネクタの断面図であり、図の上部には非係合状態のコネクタが、図の下部には係合状態のコネクタが示される。
【図５】 係合コネクタと内部のスイッチを示し、スイッチのスイッチアームがカムによって押しつけられていない第１ポジションにあるカム殻と、スイッチのスイッチアームがカムによって押しつけられている第２ポジションにあるカム殻とを示す本発明の係合コネクタアセンブリの正面切開図である。

Claims (12)

1. 電気コネクタであって、
   外側殻と、
   前記外側殻上に設置されたカム殻とを備え、このカム殻がその外面から半径方向に延びる少なくとも１個のスイッチ操作カムを有し、
   前記コネクタを係合コネクタと係合させると、前記カム殻が回転され、これによって少なくとも１個のカムがスイッチと接触し、前記スイッチを、前記コネクタの中央導体を通って前記係合コネクタから流れる電流が切断される開放状態から、電流が前記中央導体を通って前記係合コネクタから流れるようになる閉鎖状態へ変更するよう前記カム殻が構成されている電気コネクタ。
2. 前記コネクタがさらに、前記外側殻と前記カム殻との間に配置されたカム殻ばねを備え、前記カム殻ばねが、前記カム殻を係合コネクタに係合されるコネクタの係合端部から離れる方向へ軸方向に押圧する請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記カム殻が、前記カム殻ばねの押圧力に抗して前記外側殻に対して軸方向にずらすことができる請求項２に記載のコネクタ。
4. 前記コネクタが前記外側殻に固定された保持リングを含み、前記カム殻ばねが、前記保持リング上に形成された段差に当接された第１の端部と、前記カム殻上に形成された段差に当接された第２の端部とを備える請求項２に記載のコネクタ。
5. 前記コネクタがさらに内側殻を含み、前記外側殻が、前記内側殻の周囲に配置され、且つ前記内側殻と前記外側殻の間に設置されたばねによって前記コネクタの係合端部の方へ軸方向に圧縮される請求項１に記載のコネクタ。
6. 前記内側殻が開口部となる部分を含み、固定部材が前記開口部内に配置され、前記固定部材の一部が前記外側殻の第１の表面によって前記内側殻の内面より内側に半径方向に押し込まれ、前記外側殻が前記第１表面に隣接する傾斜面を含み、前記外側殻が前記係合端部から離れるように軸方向に動くと、前記傾斜面が前記開口部と整列し、前記固定部材が前記傾斜面に当接して前記開口部内に引っ込み、前記コネクタが前記係合コネクタと係合する請求項５に記載のコネクタ。
7. 前記コネクタがさらに、前記外側殻と前記カム殻との間に配置されたカム殻ばねを備え、前記カム殻ばねが、前記カム殻を係合コネクタに係合されるコネクタの係合端部から離れる方へ軸方向に押圧する請求項５に記載のコネクタ。
8. 前記カム殻が、前記カム殻ばねの押圧力に抗して前記外側殻に対して軸方向にずらすことができる請求項７に記載のコネクタ。
9. 前記コネクタが前記外側殻に固定された保持リングを含み、前記カム殻ばねが、前記保持リング上に形成された段差に当接された第１の端部と、前記カム殻上に形成された段差に当接された第２の端部とを備える請求項７に記載のコネクタ。
10. 電気コネクタであって、
    内側殻と、
    前記内側殻の周囲に配置され、前記内側殻と前記外側殻の間に配置されたばねによって、前記コネクタの係合端部の方へ軸方向に押圧される外側殻と、
    前記外側殻上に設置され、その外面から半径方向に延びる少なくとも１つのスイッチ操作カムを有するカム殻と、
    前記外側殻と前記カム殻との間に配置され、前記カム殻を前記係合端部から離れる方へ軸方向に押圧するカム殻ばねと
    を備え、
    前記コネクタを係合コネクタと係合させると、前記カム殻が回転され、これによって少なくとも１個のカムがスイッチと接触し、前記スイッチを、前記コネクタの中央導体を通って前記係合コネクタから流れる電流が切断される開放状態から、電流が前記中央導体を通って前記係合コネクタから流れるようになる閉鎖状態へ変更するよう前記カム殻が構成され、
    前記内側殻が開口部となる部分を含み、固定部材が前記開口部内に配置され、前記固定部材の一部が前記外側殻の第１の表面によって前記内側殻の内面より内側に半径方向に押し込まれ、前記外側殻が前記第１表面に隣接する傾斜面を含み、前記外側殻が前記係合端部から離れるように軸方向に動くと、前記傾斜面が前記開口部と整列し、前記固定部材が前記傾斜面に当接して前記開口部内に引っ込み、前記コネクタが前記係合コネクタと係合する電気コネクタ。
11. 前記カム殻が、前記カム殻ばねの押圧力に抗して前記外側殻に対して軸方向にずらすことができる請求項１０に記載のコネクタ。
12. 前記コネクタが前記外側殻に固定された保持リングを含み、前記カム殻ばねが、前記保持リング上に形成された段差に当接された第１の端部と、前記カム殻上に形成された段差に当接された第２の端部とを備える請求項１１に記載のコネクタ。

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