JP4369068B2

JP4369068B2 - 誘電体共振器装置

Info

Publication number: JP4369068B2
Application number: JP2001052811A
Authority: JP
Inventors: 秀生橋本; 竹仁久野; 裕小澤
Original assignee: Maspro Denkoh Corp
Current assignee: Maspro Denkoh Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: JP2002158513A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体共振器装置に関し、特に、ねじにより共振周波数の調整が可能な誘電体共振器を備えた誘電体共振器装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、ねじにより共振周波数の調整が可能な誘電体共振器装置（以後、従来の誘電体共振器装置とする）としては、例えば実公平７−１８４７号公報に記載されたものがある。この誘電体共振器装置は、調整ネジの回動により、金属製シールド体内に設置した誘電体共振器の上面と調整ネジとの間隔を変えることによって共振周波数を調整するが、その時、調整ネジとしてタッピングネジを用いて、ネジ溝を刻みながら金属製シールド体の上面に設けたネジ孔に螺入し、ネジ孔のタップ加工を省くと共に、がたつきを抑えて周波数調整の容易化を図っている。また、ネジ部分に樹脂（たとえばエポキシなど）を付着させた樹脂加工ネジを用いてネジ孔に螺合し、樹脂とネジ孔との摩擦によりがたつきを解消して共振周波数を調整する誘電体共振器装置や、その他、調整ネジとロックナットを組合せて取付けることにより調整ネジを締結し共振周波数の調整を行う誘電体共振器装置が、従来の誘電体共振器装置として知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の誘電体共振器装置は、調整ネジとしてタッピングネジを使用するものの場合、一度そのネジを抜く方向へ回すと、雌雄ネジの噛み合いが緩み、保持力が劣化するため、最終的には、調整ネジとネジ孔に接着剤等をつけ、両者を固定してがたつきを抑えるという余計な手間が発生し、調整時間が長くかかっていた。加えて、タッピングネジによるねじ立て時の金属の切粉が金属製シールド体内に落下した時には、回路の電気的短絡を引き起す恐れがあり、機器の故障を招くことがあった。また、調整ネジとして樹脂加工ネジを使用するものの場合には、部品コストが高くなっていた。そして、ロックナットを使用する場合には、調整ネジの他にロックナット分のコスト上昇は避けられず、さらに共振周波数調整には、調整ネジ及びロックナットによる２段階の調整の手間が必要となり、その調整には長時間を要していた。
【０００４】
こうした問題に鑑み、本発明は、部品コストを削減し、周波数調整ネジによる共振周波数の調整時間を短縮する誘電体共振器装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による誘電体共振器装置は、誘電体共振器を覆う導電性シールド体にネジ孔を設け、ネジ孔に周波数調整ネジを螺合して、前記誘電体共振器と前記周波数調整ネジの先端部との間隔を変化させ、共振周波数を調整可能とし、前記周波数調整ネジが、ねじ山の山頂に、該山頂に沿って溝を有する誘電体共振器装置であって、前記周波数調整ネジのネジ部が、その断面形状が非円形であり、前記ネジ部の中心軸から前記ねじ山の山頂までの距離が最大値となる最大径部が円周方向の複数箇所に設けられ、前記ネジ部のねじ山が前記ネジ孔のねじ山と接触する最大径部付近だけに形成されるように構成される。
【０００７】
請求項２の発明による誘電体共振器装置は、前記最大径部が、円周方向の等角度箇所に設けられて構成される。
【０００８】
請求項３の発明による誘電体共振器装置は、前記最大径部が、円周方向の３箇所に設けられて構成される。
【０００９】
請求項４の発明による誘電体共振器装置は、前記ねじ山の谷底近傍が、フランクの延長面から内側にえぐり取られた形状の広底凹部として成形され構成される。
【００１０】
請求項５の発明による誘電体共振器装置は、導電性シールド体に周波数調整ネジを複数本設けて構成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下各図中の同一又は類似する構成要素には同一の符号を付す。図１は、本発明に係る誘電体共振器装置の第一実施形態を示す断面図である。本誘電体共振器装置１は、誘電体共振器５を導電性シールド体２内に備え、その導電性シールド体２の上面のネジ孔３に、周波数調整ネジ４を螺合して構成される。図２は、図１の誘電体共振器装置１のネジ孔３と周波数調整ネジ４との螺合を示し、軸線を含む拡大断面図である。周波数調整ネジ４には圧力側フランク角と遊び側フランク角とを等しく形成したねじ山１４が全周に刻設され、その山頂２５に沿って溝幅ｔの溝２６が設けられる。
【００１２】
ねじ山１４は所望のピッチＰを有するように形成される。また、ねじ山１４の両側のフランク２４の交差する角度であるフランク角Ａも所望の値になるように成形される。フランク角Ａは通常６０度に設定される。ねじの有効径Ｄ（ねじ山の中央高さ）の位置が２点鎖線によって示されている。ねじ山１４の谷部は有効径Ｄより谷底側において、フランク２４の延長面から内側にえぐり取った形状の広底凹部３３として成形されている。広底凹部３３の底面は従来のねじ溝より広く比較的平坦に成形されている。また、広底凹部３３の側面３２がフランク２４と交差する角度はフランク角Ａよりも小さく設定される。フランク角Ａが６０度の場合、側面３２の公差角は例えば２０度〜４０度（好ましく２５度〜３５度）とされる。側面３２の公差角が小さいため、広底凹部３３はねじ山１４の横断面においてほぼ矩形状を呈する。
【００１３】
そして、ねじ山１４の溝２６は、ネジ孔３に刻設されたねじ山１３の斜面部分であるフランク２３と周波数調整ネジ４に刻設されたねじ山１４の斜面部分であるフランク２４とが、溝２６を閉じる方向の力と、溝２６の弾性による反発力とのバランスを保ちながら接触するように形成される。
【００１４】
共振周波数の調整は、周波数調整ネジ４を回動して上下に動かすことにより誘電体共振器５との間隙ｄを変化させて行う。この時、周波数調整ネジ４のフランク２４とネジ孔３のフランク２３との接触面では、隙間や緩みの無い締結状態を維持するように、弾性応力と接触による摩擦抵抗が発生しており、周波数調整ネジ４はネジ孔３への締め込み時、常に所定の締結力を持った締結状態になる。このような状態で、振動や衝撃的な外力が加わっても、ネジ孔３のねじ山１３と周波数調整ネジ４のねじ山１４との間には相対すべりが生じなくなり、周波数調整ネジ４のがたつきや緩みを防ぐと共に、山頂２５に設けた溝２６がそれらの外力を逃がす役目をするため、安定した締結状態を長期間保持可能である。なお、本誘電体共振器装置１において、周波数調整ネジ４と誘電体共振器５との間隙ｄに対する共振周波数ｆａの変化率ｆａ／ｄは、略１００ｋＨｚ／μｍである。
【００１５】
また、ねじ山１４の谷底近傍に広底凹部３３を設けると、ねじ素材の材料はねじ山１４の山頂部に向かって塑性移動するために、広底凹部３３がない場合よりも溝２６の深さが深く形成される。したがって、フランクが弾性変形し易くなり締結効果が向上する。さらに、ねじ山１４の谷底部が広底凹部３３として広くとられており曲率が比較的滑らかに変化するため、谷底部に応力集中が生じにくく、応力破壊や疲労破壊が発生しにくくなる。
【００１６】
特開平８−１７７８３９号公報には、ねじ山の両方のフランク角を相違させた緩み防止ネジが開示されているが、完全に締め付けない状態では、軸線方向のスプリングバック作用によりネジが緩む可能性があった。これに対し、本発明に係る周波数調整ネジ４では、両方のフランク角が等しくなっているので、完全に締め付けていない調整位置であっても緩むおそれは無い。
【００１７】
したがって、本実施形態の誘電体共振器装置１によれば、周波数調整ネジ４のネジ孔３への螺合時、常時締結状態の維持が可能となるから、周波数調整ネジ４だけの単部品で、他に締結処理をすること無く周波数調整ネジ４の先端部と誘電体共振器５との間隔を一定に固持でき、共振周波数の調整が完了可能となる。よって、部品点数が減り、コストが削減でき、調整時間を短くすることができる。また、タッピングネジを使用する時のような切粉もほとんど発生しないので、切粉による短絡故障も防止可能である。さらに、周波数調整ネジ４は繰り返しのねじ込み使用にも耐え、締結効果が減衰しにくいので誘電体共振器装置１自体の耐久性が向上する。また、締結の為の接着剤や樹脂加工等が不要のため、さらに製造コストを低減できる。
【００１８】
図３は、本発明に係る誘電体共振器装置１の第二実施形態を示す断面図であり、図４は、ネジ孔３と周波数調整ネジ４との螺合状態を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。この周波数調整ネジ４のネジ部６の断面形状は非円形であり、３面が外側に膨らんだ略三角形を呈している。ネジ部６の中心軸からネジ部６の外周（ねじ山の先端部）までの距離は、最大径部１１において最大値となり、最小径部１２において最小値となる。最大径部１１はネジ部６の周方向に１２０度の等角度毎に３箇所設けられている。最小径部１２もネジ部６の周方向に１２０度の等角度毎に３箇所設けられている。最小径部１２は最大径部１１と最大径部１１の中間角度位置にある。そして３箇所の最大径部１１付近にはねじ山１４が形成されている。
【００１９】
ネジ部６の中心軸から最大径部１１までの距離と、中心軸から最小径部１２までの距離との比は、約１：０．８である。これら距離の比は、１：（０．７〜０．９）とすることが好ましい。また、ネジ部６の中心軸から３箇所の最大径部１１までの距離は全て等しい。ただし、ネジ部６の中心軸から３箇所の最小径部１２までの距離は必ずしも全て等しくする必要はない。
【００２０】
ネジ部６の外周における最大径部１１の数は、３箇所に限らず４箇所、５箇所等の複数であっても良いが、偶数よりも奇数の方が好ましい。また製造上の容易さ及びネジ孔３との適合性からは、３箇所設けて略三角形とすることが最も好ましい。また、ねじ山１４はネジ部６の最大径部１１付近だけでなく全周に設けても良い。なお、ねじ山１４の山頂２５には、第一実施形態と同様の溝２６が形成されている。
【００２１】
この第二実施形態の誘電体共振器装置１によれば、ネジ部６の断面形状を略三角形に形成することにより、ネジ孔３とネジ部６とが全周で接することなく３箇所で点接触する。このため、締結力が３つの接触点に集中し、周波数調整ネジ４の保持力が増し、複数回調整を行った後であっても周波数調整ネジ４の緩みが防止され、周波数変動を抑えることができる。また摩擦が小さくなり螺入がスムーズになるため、周波数の調整が容易になる。
【００２２】
上記作用効果を、図５に示す実験結果に従って確認する。この実験では、ネジ部の断面を円形状とした第一実施形態の周波数調整ネジ（第１実施品）と、略三角形状とした第二実施形態の周波数調整ネジ（第２実施品）とを夫々同じ構造の導電性シールド体のネジ部に螺合し、周波数調整回数に対するねじ込みトルクと調整周波数の変動値とを比較した。なお、ねじ込みトルクは周波数調整ネジをネジ孔にねじ込む時のトルクメータによる回転トルクの測定値であり、周波数変動値は６時間の振動試験後の共振周波数の変動値である。この結果から、第１実施品では、調整回数の増加に伴い、ねじ込みトルクが小さくなることで周波数調整は容易にはなるけれども、周波数変動が調整回数に比例して大きくなり調整５回目で規格値を上回ってしまう。これに対し、第２実施品では、調整回数の増加に伴い、ねじ込みトルクが小さくなって調整が容易になるのに加え、１０回程度では緩み防止性能が低下しないため周波数変動がほとんど無いことがわかる。
【００２３】
図６は、第二実施形態の変更例を示す断面図である。ここでは、導電性シールド体２の上面に粗調整用の大径周波数調整ネジ４と微調整用の小径周波数調整ネジ４ａとが螺入されるネジ孔３及び３ａが設けられている。両周波数調整ネジ４及び４ａのネジ部は、その断面形状が図４に示したネジ部６と同様に略三角形に形成されている。
【００２４】
このような誘電体共振器装置１によれば、ネジ部の断面形状を略三角形に形成した２本の周波数調整ネジ４及び４ａを設けたので、周波数変動が無く、周波数調整が容易なことに加え、大径周波数調整ネジ４により粗調整を行ない、小径周波数調整ネジ４ａにより微調整を行なうなど、細かな周波数調整をより容易に行うことができる。
【００２５】
図７，８は第二実施形態のさらに別の変更例を示している。図７のように、ネジ孔３は導電性シールド体２の内側からバーリング加工して形成しても良い。図８のように、ナット状の別体部品を嵌めてネジ孔３を形成しても良い。また図６のように、導電性シールド体２自身の板厚を利用してネジ孔３を設けても良い。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。以上の実施形態では周波数調整ネジ４のネジ部６に適用する場合を説明したが、導電性シールド体２のネジ孔３に適用することもできる。ネジ孔３に適用する場合は、ネジ孔３の断面形状を非円形とすれば良い。また例えば、周波数調整ネジ４の山頂２５の溝２６は、その断面形状をＶ字状、Ｕ字状或いは略コ字状等に形成して設けても良く、また１山毎、２山毎等の任意のねじ山に設ける等、断続的に設けても良い。
【００２７】
また、周波数調整ネジ４の材質は、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、真鍮などの導電性のある金属に限定されず、ポリカーボネートなど電気絶縁物である合成樹脂を用いることもできる。また、導電性のある金属製ネジと合成樹脂製のネジとを併用しても良い。この場合、導電性金属ネジは誘電体共振器との間隙を狭くすると、周波数が高くなり、合成樹脂製ネジは、逆に、周波数が低くなる傾向にあるので、周波数の調整範囲を広げることができる。
【００２８】
さらに、導電性シールド体２は、鉄（軟鉄、硬鉄）、アルミニウム、銅（軟銅、硬銅）、真鍮、亜鉛ダイカスト、アルミダイカスト、マグネシウム合金等の導電性金属で形成することはもちろん、その表面を例えばクロム酸等で腐食防止処理しても良い。また、導電性シールド体２を合成樹脂で成形し、その表面を導電性材料でメッキや蒸着処理等しても良い。
【００２９】
その他、導電性シールド体２の形状を立方体型、かまぼこ型、おわん型等に形成したり、誘電体共振器５の向きを変更し、これと相対する導電性シールド体２の側面等にネジ孔３を形成したり、周波数調整ネジ４の頭部を、なべ、さら、丸、丸さら或いは六角等の形状や、すりわり付きや十字穴付等にするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の形状並びに構成を適宜に変更して実施することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、周波数調整ネジ単体でネジ孔とのがたつきや緩みの無い締結状態を常時維持できるから、最小部品点数で共振周波数調整が可能となり部品コストを削減することができ、加えて、周波数調整ネジを回すだけで共振周波数の調整を完了させることが可能となり，調整時間を短縮できる。
【００３１】
請求項１、２及び３の発明によれば、ネジ部またはネジ孔を断面非円形に形成したので、周波数調整ネジの保持力を複数の接触点に集中させて増加させ、緩み止め効果を高めることができる。
【００３２】
請求項４の発明によれば、ねじ山の谷底近傍に広底凹部を設けたので、ねじ山の山頂の溝を深く形成して、ねじの緩み防止性能を向上できる。
【００３３】
請求項５の発明によれば、複数本の周波数調整ネジを設けたので、共振周波数の微調整を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態を示す誘電体共振器装置の断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態を示す誘電体共振器装置の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】ねじ込みトルク特性及び周波数変動特性を示すグラフである。
【図６】第二実施形態の変更例を示す断面図である。
【図７】第二実施形態の別の変更例を示す断面図である。
【図８】第二実施形態のさらに別の変更例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・誘電体共振器装置、２・・導電性シールド体、３，３ａ・・ネジ孔、４，４ａ・・周波数調整ネジ、５・・誘電体共振器、６・・ネジ部、１１・・最大径部、１３，１４・・ねじ山、２３，２４・・フランク、２５・・山頂、２６・・溝、３３・・広底凹部。

Claims

誘電体共振器を覆う導電性シールド体にネジ孔を設け、ネジ孔に周波数調整ネジを螺合して、前記誘電体共振器と前記周波数調整ネジの先端部との間隔を変化させ、共振周波数を調整可能とし、
前記周波数調整ネジは、ねじ山の山頂に、該山頂に沿って溝を有する誘電体共振器装置であって、
前記周波数調整ネジのネジ部は、
その断面形状が非円形であり、前記ネジ部の中心軸から前記ねじ山の山頂までの距離が最大値となる最大径部が円周方向の複数箇所に設けられ、
前記ネジ部のねじ山が前記ネジ孔のねじ山と接触する最大径部付近だけに形成される、
ことを特徴とする誘電体共振器装置。
前記最大径部は、円周方向の等角度箇所に設けられている、
請求項１記載の誘電体共振器装置。
前記最大径部は、円周方向の３箇所に設けられている、
請求項２記載の誘電体共振器装置。
前記ねじ山の谷底近傍が、フランクの延長面から内側にえぐり取られた形状の広底凹部として成形されている、
請求項１乃至３記載の誘電体共振器装置。
導電性シールド体に周波数調整ネジを複数本設けた、
請求項１乃至４記載の誘電体共振器装置。