JPH08501412A - 可動部材と電気的接続をする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 作動器の音声コイルなどの往復動要素（４８）に電気的接続をする装置。らせんセンタリングばね（５２）を電流を導くときの一次要素として利用する電流路が往復動要素（４８）への信頼できる電流を確実にし、もろい電線（２２、２４）の高速度曲げを回避する。ハード配線接続（４７）が静止要素（３２、２８）の間にだけ用いられる。第２の二重コイル作動器（５０）実施例が各作動器（４８、４８ａ）のための入力及び戻り電流路として共軸の事実上同一大きさの１対のばね（５２、５３）を採用している。

Description

【発明の詳細な説明】 可動部材と電気的接続をする方法及び装置 発明の背景と概要 本発明は電気コネクタの分野に関する。さらに具体的にいえば、本発明は可動 部材にある電気的要素、例えば作動器のコイルなどに電気的接続を行う方法と装 置に関する １９９１年１０月１５日出願人の「能動振動制御付流体マウント」の名称の同 時係属米国特許願第０７／７７６，１１８号に記載され、特許請求をされた流体 マウントを開発するときに、最も顕著な問題の一つは、作動器３６にある往復動 音声コイルと確実な電気的接続をすることにあった。従来の接続は使用できない と分った。この種の接続は高速度かつ高頻度で繰返したわむことを必要とする電 線を用いた。相対的に静止している電源と相対的に可動な作動器のコイルとの間 の接続を行うのに用いられたどの電線も急速に疲労して切れる。 電流路を選ぶときに、電線接続を相対的に静止している部材間にだけ使用し、 繰返し曲げることのできる交番コネクタを相対的に可動な部材間に用いることが 設計における最重要事項であった。そうすることによって、接続電線の繰返し曲 げに伴う疲労問題をなくすことができる。 往復動部材に対する確実な電気的接続を得る目的は、らせんセンタリングばね が装置の可動セグメントにおいて接続要素を形成できるように電流路を変えるこ とによって達成される。次に、電線を用いてほとんど又は全く相対運動をしない 要素を接続するので、脆い可能性のある電線に曲げを生じさせない。作動器のピ ストンをそれの中立位置へ戻すのに用いられるセンタリングばねを導電性材料（ 例えば真ちゅう、銅）で作られた座金によって各端に接触させる。 相対的に静止している構造物に取付けられる電気的コネクタがその静止構造物 に対して運動をしない第１の座金にハード配線接続される。電流は電源からこの コネクタを通り、ハード配線接続部を経て第１の座金へ行き、次にらせんセンタ リングばねを軸方向に通って第２の座金へと伝送される。この第２の座金は作動 器のコイルにハード配線されている。また、第２の座金とコイルは一緒に動くの で、それらの間に相対運動はない。 第１の単コイル作動器の実施例において電流の戻り流路は、作動器コイルの反 対端へハード配線された第３の座金から伸びて、導電性材料（例えば真ちゅう） のボルトを通って第４の座金を経て、第２の対向センタリングばねに入り、コネ クタにハード配線で戻り接続されている第５の座金に入る。第１の２本のハード 配線接続の場合と同様に、これらの後の方の二つは、相対的に不動の構成要素の 間にあり、コイルと第３の座金は、普通には、作動器の可動部分と関連し、第５ の座金と作動器は、共に相対的に静止している支持構造物と関連している。 作動器の各端にコイルを備える第２の二重コイル作動器の実施例においては、 センタリングばね手段の各々が第１及び第２の事実上同じ大きさのらせんばねで 構成されている。第１のタブ付き座金が電源に対する電気的接続のための第１の ハード配線接続を行う。電流は内側らせんばねを軸方向に通って作動器のコイル の第１の端へハード配線された第２のタブ付座金へ行き、コイルの反対端が第２ の座金に隣接した第４のタブ付き座金にハード配線されている。外側らせんばね は、第１の座金に隣接し、コネクタに戻り、ハード配線されている第３のタブ付 座金に行く戻り電流路における導体として働く。第１のばね保持器が第１及び第 ３の座金を非導電的に離間した関係を保ち、第２のばね保持器が第２及び第４の 座金に対して同じ機能を果す。作動器の反対端にあるコイルは、逆向きに配線さ れるように外側コイルを電流入力路をして用いるので、両方の作動器−の直列入 力電流が作動器を同相で駆動する。 種々の他の特徴、利点及び特性は以下の詳細な説明を読んだ後に明らかになる 。 図面の簡単な説明 図１は、関連技術と名づけられ、本発明が一緒に用いることのできる第１の単 コイル作動器のための一つの可能な環境設定の断面側面図を示し、 図２は、図１の単コイル作動器の拡大断面側面図であり、 図３は、本発明の電気的接続の第１の実施例の分解等図であり、 図４は、本発明の電気的接続の二重コイル作動器の形式で実現できる第２の実 施例の一部破除した略側面図であり、 図５は、図４の実施例の作動器の一端の分解等角図であり、 図６は、第２の二重コイル実施例の二つのコイルが単一電気コネクタから直列 に配線されている第３の実施例の部分断面側面図である。 好適実施例の詳細な説明 本発明が有用であると分った一つの環境は、図１に総括的に１０に描かれた流 体マウントにある。このマウントは、前に引用した米国特許願第０７／７７６， １１８号に非常に詳しく記載されている。もちろん、この環境は、単に例として だけであり、本発明の電気的接続方法及び装置は電力を往復動要素に送る必要の あるどんなところへも使用できることが分るであろう。 図１に示されているように、作動器３６がエネルギーを流体マウント１０に入 力し、マウントを動的に有効に軟かくする、すなわち、流体ノッチを所望の周波 数に移動することによってマウントの性能を調節するために取付けられる。作動 器３６には磁極片４６を備える環状磁石４４がある。第１の端のまわりに電線４ ７を巻かれた音声コイル４８が反対端に軸受５１を用いた支持構造体１１を通し て伸びているスプール又はピストン５０を備えている。第１のらせんセンタリン グばね５２がスプール５０を取り囲み、音声コイル４８の上面に反作用する。第 ２のらせんばねがスプール５０の支持構造体１１の反対側にある部分を取囲んで 、座金５４に作用する。 単コイル作動器と共に用いられる本発明の第１の実施例の電気的接続回路２０ の詳細部は、図２及び３に非常に詳細に示されている。電気入力線２２と電気戻 り線２４が電気コネクタ２６を座金２８及び３０とそれぞれ従来の手段、例えば ハンダ付けによって相互接続する。止めねじ１８が支持構造体１１にねじ込まれ 、戻り線２４を受ける縦穴をもっている。座金２８及び３０は、例えば、支持構 造体１１の表面に接触する側にあるエラストマ被膜によって支持構造体１１から 電気的に絶縁される。座金３２が電気入力座金２８に向い合ったばね５２の端に 接合する。電線４７の第１の入力端４０がハンダ付け又はその他の手段によるな どで座金３２に付けられる。電線４７の反対端は、ボルト３８の頭の下に接合さ れ る座金３４にハード配線される。 ナット３９は上側及び下側センタリングばね５２を予め圧縮するようにボルト ３８の端に締め付けられる。予圧縮の大きさは、伸張状態にあるばね５２がそれ を挟む座金（３０、５４；２８、３２）との接触を決して失わず、それによって 電流を維持するのに十分になっている。座金２８、３０、３２、３４及び５４並 びにボルト３８及びナット３９は真ちゅう又は銅などの高導電性材料で作られる のが好ましく座金は、ばね５２の一部分であるか又はばねに固定して取付けられ るようにしてもよい。 動作において、電源（図示なし）がコネクタ２６に取付けられる。電流 が電線２２を通って座金２８に至り、作動器３６に流入して、下側座金５２を通 って座金３２に至る。電線４７の前端４０は、電流を音声コイル４８へ入力し、 電線４７の出力端を通り座金３４へ流す。次に、電流がボルト３８とナット３９ によって戻り流路に導かれ、座金５４へ行き、上側ばね５２を通って座金３０に 至り、次に戻り線２４をコネクタ２６の接地端子に至る。 上側及び下側のばね５２は、交互に圧縮されてエネルギーを蓄積し、次いで伸 びてその蓄積されたエネルギーを解放してピストン５０を中立の中心位置（別の 作動器入力がない）に戻す。音声コイル４８を通って流れる電流の方向と大きさ を制御することによって、ピストン５０を磁極片４６に対して押したり引いたり する誘起磁界の極性と大きさを変えて、次に、流体マウント１０内に入っている 流体へのエネルギー入力を制御できる。電線２２、２４、４０、４２は、相対的 に不可動な部材間の電気的接続を行うのに用いられ、ばね５２は相対的に可動な 部材間の電気的接続を行う。これは切れやすい電線接続を繰返し高速度曲げるこ とから生ずる問題をなくす。 本発明の第２の実施例が図４及び５に示されている。この実施例は、双音声コ イル４８、４８ａを持った作動器３６を採用している。いくつかの適用面の場合 、空間的制限のために所望の力を発生するに十分な電線４１を音声コイル４８に 巻くことができない。そのような適用面については、さらに細長く、低いプロフ イルであるがなお所要の力の容量を与える作動器の設計をこの実施例に示された コイルをさらに分割することによって与えることができる。二重コイル作動器の 各 端にある磁石と磁極片は、明瞭にするために図から除かれている。 この二重コイル作動器設計に動力を与えるために二重電気回路２０、２０ａが 設けられている。コネクタ２６、２６ａに入力される電流は、直列であり、した がって、音声コイル４８ａは、作動３６に同相の力変位を与えるように音声コイ ル４８の電流に反対向きの電流を与えるように配線されている。下側電気回路２ ０にあるセンタリングばねは、内側らせんばね５２と外側センタリングばね５３ を備えている。前の実施例の場合と同様に、各対の座金２８、３２及び３０、３ ４は、ばね５２と５３を挟んでいる。 座金２８、３２、３０及び３４の各々には電気入力線（２２、４０）及び電気 戻り線（２４、４２）がハンダ付けによるなどで取付けられている外向きに突出 したタブ３１がある。座金の各対（２８、３２と３０、３４）の少なくとも一つ は、ピストン５０にある縦みぞ穴３５の中に受入れられ、座金２８、３０、３２ 、３４とピストン５０の間の相対回転を防止する内向きに伸びるタブ３３を備え ている。 ばね５２と５３は、同軸であり、事実上同じ大きさで内側ばねの方がわずかに 長い。ばね５２は座金２８と３２の間の電気入カコネクタを形成し、一方、ばね ５３は、座金３０と３４の間に伸びて電気戻りコネクタを形成している。ばね保 持器６０は第１（２８）及び第３（３０）の座金を受けて拘束し、一方、下側ば ね保持器６２は、第２（３２）及び第４（３４）の座金を受けて拘束している。 各ばね保持器６０、６２は、非導電性材料で作られ、入力座金を受ける第１の環 状みぞ６４と戻り座金を受ける第２の環状みぞ６６を備えている（図５参照）。 第１のみぞ６４には座金２８、３２にあるタブ３１、３３を受ける半径方向に伸 びる部分６５があり、第２のみぞ６６には座金３０にあるタブ３１を受ける半径 方向に伸びる部分６７がある。図４に見られるように、第１及び第２のみぞ６４ 、６６は、戻り電流と関連した座金から入力電流と関連した座金を電気的に隔離 して電気回路２０を短絡させるのを避けるために異なる垂直高さにある。 回転防止ピン５６が上側ばね保持器６０の上面から伸びて、ハウジング１１に ある穴（図示なし）の中に受けられる。したがって、すべての要素は、電線の破 損を生ずる可能性のあるすべての回転を防止するために相互連結され、タブ３１ は、座金２８、３０、６２、３４とそれらのそれぞれのばね保持器６０と６２の 間の相対回転を防止し、タブ３３は座金２８、３２とピストン５０の間の相対回 転を防止し、ピン５６は、要素２８、３０、３２、３４、４８、５０、６０及び ６２とハウジング１１の中に固定されたブシユ５１の間の相対回転を防止する。 音声コイル４８をピストン５０に取付けるために用いられる延長部４９はまた、 みぞ穴３５に受け入れられた回転防止タブ３７を備えている。 電流が電源（図示なし）からコネクタ２６と入力線２２を通り、タブ３１にハ ンダ付けされた接続によって座金２８に流れる。次に、電流がばね５２の軸方向 長さを座金３２まで通り、次に、音声コイル４８に巻きつけられた電線４７の前 端４０を通って流れる。戻り電流は、電線４７の反対端４２から出て、座金３４ へ、ばね５３を通り、コネクタ２６へ電線２４によってコネクタ２６にハード配 線された座金３０に流れる。第１の実施例の場合と同様に、すべてハード配線さ れた接続は、総体的に不可動な要素の間に作られ、ばね５２及び５３は、ピスト ン５０を中立で中心にある位置に戻し、電流を音声コイル４８に導く二重の機能 を行う。 前述のように、上側回路２０ａは回路２０と同様である。コネクタ２６を通る 入力電流の方向は、コイル４８、４８ａが同期させられるように、音声コイル４ ８ａを逆駆動するために変えることができる。回路２０と２０ａにある同様な要 素は、上側の回路（２０ａ）の要素のあとに現われる添字「ａ」のついた同様の 参照数字をつけている。もちろん、２ばね導体設計の利点は、回路２０の重複が 不必要になっている単作動器設計で得られることが分るであろう。 図６は、対向する音声コイル４８及び４８ａが単一コネクタ２６に直列に配線 されている第３の実施例を示している。二つの前の実施例の場合と同様に、電線 ２２、２４、４０、４０ａ、４２及び４２ａが相対的に不可動な要素を相互接続 するのに用いられ、一方、ばね５２が相対的に可動な部材を接続する。 本発明は、相対的に静止している電源と相対的に可動な（往復動する）要素、 例えば、操作器の音声コイルとの間に電気的接続を行う確実な方法と装置を提供 する。種々の変化形、代替形及び変更形が前述の明細書を読んだあとに当業者に 明らかになるであろう。添付請求の範囲内に入るすべてのこのような変化形、代 替形及び変更形が本発明の一部分と考えられることが意図されている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相対的に静止している要素に取付けられた部材と相対的に可動な要素の 間に電気的接続をする方法において、 ａ）前記相対的に静止している要素と前記相対的に可動な要素の間で作 動し、前記相対的に可動な要素が第１の位置から移動するときエネルギーを貯蔵 し、前記相対的に可動な要素を前記貯蔵エネルギーを利用する前記第１の位置へ 戻すために軸方向に圧縮自在な第１のらせんセンタリングばね手段を設ける工程 と、 ｂ）前記相対的に静止している要素に取付けられている電気コネクタを 前記相対的に可動な要素に取付けられた電気的要素へ電流を前記ばね手段の第１ の端から第２の反対端へ前記らせんセンタリングばね手段をらせん状に通して導 くことによって接続する工程と を備えることを特徴とする可動部材と電気的接続をする方法。 ２．前記第１のらせんセンタリングばね手段を設ける工程が対向するらせん センタリングばねを前記相対的に静止している要素の前記少なくとも一つのセン タリングばね対向する部分の反対側に設ける工程を含むことを特徴とする請求項 １に記載の方法。 ３．前記第１のらせんセンタリングばね手段を設ける工程が前記少なくとも 一つのらせんセンタリングばね手段として第１の内側らせんばねと第２の外側ら せんばねを設ける工程と、前記対向らせんセンタリングばね手段として第３の内 側らせんセンタリングばねと第４の外側らせんセンタリングばねを設ける工程と を特徴とする請求項２に記載の方法。 ４．前記第１のらせんセンタリングばね手段を設ける工程はさらに前記第１ の内側ばねと前記第２の外側ばねがそれぞれ前記電気的要素に対する電気入力路 と電気戻り路の少なくとも一部となっていることをさらに特徴としている請求項 ３に記載の方法。 ５．前記第１のらせんセンタリングばね手段を設ける工程は前記第３の内側 ばねと前記第４の外側ばねがそれぞれ前記第２の電気的要素に対する電気戻り路 と電気入力路の少なくとも一部分となっていることをさらに特徴としている請求 項４に記載の方法。 ６．作動器にあるような可動コイルに電流を供給する装置において、 ａ）支持構造体の第１の側に位置決めされて前記コイルを前記支持構造 体に対して第１の位置に偏倚させるように軸方向に作用するらせんセンタリング ばね手段と、 ｂ）前記らせんセンタリングばね手段の第１の端に接触する第１の電気 コネクタ手段と、 ｃ）前記らせんセンタリングばね手段の第２の端に接触する第２の電気 コネクタ手段と を備え、それによって前記らせんばね手段が前記コイルへ流れる前記電流のため の一次導体路における要素になっている可動コイルへの電流供給装置。 ７．前記第１及び第２の電気コネクタ手段が第１及び第２の金属座金を備え ている請求項６に記載の装置。 ８．前記第１の金属座金付けられた電流入力線と前記第２の金属座金にハン ダ付けなどによって付けられ、前記コイルに電流を入力するリード線をさらに備 える請求項７に記載の装置。 ９．前記電流戻り路がさらに第２のらせんセンタリングばね手段を備える請 求項８に記載の装置。 １０．前記第２のセンタリングばね手段が前記第１のセンタリングばね手段に 対向している前記支持構造体の側に位置決めされている請求項９に記載の装置。 １１．電流戻り路がさらに前記コイルを支持構造体に取付けるのに用いられる 通しボルトを備える請求項１０に記載の装置。 １２．前記第２のセンタリングばね手段の対向端に位置決めされた第３及び第 ４の電気コネクタをさらに備える請求項９に記載の装置。 １３．前記第３及び第４の電気コネクタ手段がそれぞれ第３及び第４の金属座 金を備える請求項１２に記載の装置。 １４．前記第１及び第２のらせんばね手段が一方を他方の中に入れてらせん状 に巻かれ、事実上完全に重なり合っている請求項１３に記載の装置。 １５．前記第１及び第３の座金を受けるばね保持円板をさらに備える請求項１ ４に記載の装置。 １６．前記第１及び第３の座金に形成され、前記ばね保持円板内の回転防止み ぞ穴に受けられる外向きに突き出たタブをさらに備える請求項１５に記載の装置 。 １７．前記第１及び第３の座金の少なくとも一方にあって、前記座金とばね手 段が前記少なくとも一つの座金との間の相対回転を防止するようにまわりを滑る スプール内のみぞ穴の中に受けられる内方に突き出たタブをさらに備える請求項 １６に記載の装置。 １８．前記ばね保持円板が前記第１の座金を受ける第１のレベルと前記第３の 座金を受ける第２のレベルを有し、それによって前記第１及び第３の座金が電気 的に絶縁される請求項１７に記載の装置。 １９．前記第２及び第４の金属座金を受ける第２のばね保持円板をさらに備え る請求項１８に記載の装置。 ２０．前記支持構造体の反対側に前記スプールの反対端に位置決めされた第２ の可動コイルと二重電流供給装置をさらに備える請求項１９に記載の装置。 ２１．支持構造体にある穴を通って伸びるスプール部材と、前記スプールの第 １の端に置かれた第１のコイルと、前記スプールの第２の反対端に置かれた第２ のコイルと、前記第１及び第２のコイルへそれぞれ電流を導く第１及び第２の電 気入力手段とを備え、各前記電気入力手段が ａ）電流源に取り付けるために前記支持構造体に取付けられた電気コネ クタと、 ｂ）前記支持構造体に隣接して置かれた第１の座金と、 ｃ）前記電気コネクタを前記座金に接続する第１の電流入力線と、 ｄ）前記第１の座金と接触する第１の端を有する第１のらせんばねと、 ｅ）前記第１のらせんばねの第２の反対端に接触する第２の座金と、 ｆ）前記第２の座金を前記コイルと接続する第２の電流入力線と、 ｇ）前記第１の座金に隣接した第３の座金と、 ｈ）前記第１及び第３の座金を受けて、それらを非係合、非回転の介在 状態に保つばね保持円板と、 ｉ）前記第１のらせんばねと事実上同一線上に伸び、前記第３の座金に 接触する第１の端を有する第２のらせんばねと、 ｊ）前記第２のらせんばねの第２の反対端に接触する第４の座金と、 ｋ）前記コイルと前記第４の座金を相互接続する第１の電流戻り線と、 ｌ）前記第２及び第４の座金を受けてそれらを非係合、非回転の介在状 態に保つ第２のばね保持円板と、 ｍ）前記第３の座金を前記電気コネクタに相互接続する第２の電流戻り 線とを備える 複動作動器。