DE69800226T2

DE69800226T2 - Drehbarer Verbinder mit Rillen/Kugeln

Info

Publication number: DE69800226T2
Application number: DE69800226T
Authority: DE
Inventors: Mohi Sobhani
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2018-01-24
Also published as: DE69800226D1; EP0863587A1; IL123044A0; JP2866370B2; EP0863587B1; JPH10321336A; US5851120A; IL123044A; ES2149020T3

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft einen Drehverbinder, der erste und zweite gedruckte Leiterplatten aufweist, die jeweils eine dielektrische Schicht und eine Mehrzahl von konzentrischen, elektrisch leitfähigen Leitern aufweisen, die an eine Oberfläche der dielektrischen Schicht angrenzend angeordnet sind, wobei die Leiter der betreffenden Leiterplatten einander zugewandt sind; eine Mehrzahl von elektrischen Leitern, die mit ausgewählten Leitern gekoppelt sind; einen nichtmetallischen Abstandshalter, der zwischen den betreffenden Leiterplatten angeordnet ist und eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, die mit den betreffenden Leitern der Leiterplatten ausgerichtet sind; sowie eine Mehrzahl von leitfähigen Kugeln, die in einer ausgewählten Mehrzahl von Öffnungen des nichtmetallischen Abstandshalters angeordnet sind und gegenüberliegende Leiter der betreffenden Leiterplatte kontaktieren.
Ein solcher Drehverbinder ist aus der US-A-5 575 646 bekannt.
Jedoch ist die bekannte Ausführung relativ groß und mag in einigen Fällen nicht für relativ hohe Drehzahlen geeignet sein.
Es ist deshalb eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, einen verbesserten Drehverbinder anzugeben, der eine dünne Gestalt besitzt und einen Betrieb bei hoher Drehzahl erlaubt, ohne daß nach langen Benutzungszeiten Fehler auftreten.
Diese Aufgabe wird bei einem Drehverbinder gemäß der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Dichtungselement zum Abdichten des Drehverbinders vorgesehen wird, daß nichtleitfähiges Schmiermittel innerhalb des Drehverbinders vorgesehen wird, das die leitfähigen Kugeln und Leiter schmiert, und daß jede der ersten und zweiten Leiterplatten eine metallische rückwärtige Schicht besitzt.
Gemäß der Erfindung wird für die leitfähigen Kugeln und Leiter eine Schmierung bereitgestellt, die einen Betrieb mit hoher Drehgeschwindigkeit erlaubt. Ferner wird eine gute mechanische Stabilität erreicht, die ein sehr schmales Design ermöglicht, indem jede gedruckte Leiterplatte mit einer metallischen rückwärtigen Schicht versehen wird.
Die Komponenten des Drehverbinders lassen sich einfach austauschen, der Drehverbinder besitzt eine hohe Zuverlässigkeit und hat eine relativ kleine Anzahl von Komponenten im Vergleich zu herkömmlichen Drehverbindern.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile der gegenwärtigen Erfindung werden im Zusammenhang mit der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung leicht verständlich, in der gleiche Bezugsziffern gleiche strukturelle Elemente bezeichnen und in der:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Drehverbinder gemäß den Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Aufsicht der gedruckten Leiterplatten zeigt, die bei dem Drehverbinder gemäß Fig. 1 verwendet werden; und
Fig. 3 eine Aufsicht eines Isolierelementes zeigt, das die leitfähigen Kugeln zusammenhält, die bei dem Drehverbinder gemäß Fig. 1 verwendet werden.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Drehverbinders 10 gemäß den Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung. Der Drehverbinder 10 weist erste und zweite weitgehend identische, einander gegenüberliegende gedruckte Leiterplatten 11 mit metallischer Rückseite auf, die allgemein axial miteinander ausgerichtet sind. Jede der gedruckten Leiterplatten 11 mit metallischer Rückseite besitzt eine dielektrische Schicht 13, die eine metallische rückwärtige Schicht 12 besitzt, um sie weitgehend steif zu machen. Eine Mehrzahl von konzentrischen leitfähigen Leitern 14 ist in oder auf einer Oberfläche von jeder der gedruckten Leiterplatten 11 gebildet. Die leitfähigen Leiter 14 können in Nuten 14a vorgesehen sein, die auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatten 11 ausgebildet sind. Alternativ können die leitfähigen Leiter 14 auf der Oberfläche der gedruckten Leiterplatten 11 vorgesehen sein, und ein isolierendes Füllmaterial 21 kann verwendet werden, um die betreffenden Leiter 14 voneinander zu trennen. Die leitfähigen Leiter 14 und die rückwärtige Schicht 12 können Berylliumkupfer oder ein anderes leitfähiges Metall umfassen.
Eine Mehrzahl von elektrischen Leitern 17, die elektrische Leiter und/oder Drähte umfassen, ist mit ausgewählten der Kanäle 14 verbunden. Die elektrischen Leiter 14 sind typischerweise kreisförmig, können jedoch in eine Mehrzahl von Abschnitten segmentiert sein, um eine Vielzahl von elektrischen Wegen durch den Verbinder 10 zu ermöglichen. Leitfähige Kugeln 16 sind in jedem Leiter 14 oder Leiterabschnitt 14 vorgesehen. Die Verwendung einer großen Anzahl von leitfähigen Kugeln 16 stabilisiert den Verbinder 10 mechanisch. Die leitfähigen Kugeln 16 können Berylliumkupfer oder ein anderes leitfähiges Metall aufweisen.
Die betreffenden gedruckten Leiterplatten 11 sind auf eine herkömmliche Weise aneinander festgelegt, wie etwa durch Schrauben (nicht dargestellt), so daß Druck auf die gedruckten Leiterplatten 11 ausgeübt wird, um einen ausreichenden Kontakt zwischen den leitfähigen Leitern 14 und den dazwischen aufgenommenen leitfähigen Kugeln 16 herzustellen. Eine zentrale Öffnung 18 ist vorgesehen, durch die eine axiale Welle 25 aufgenommen ist.
Die betreffenden gedruckten Leiterplatten 11 mit metallischer Rückseite sind so angeordnet, daß die Leiter 14 aufeinander zu weisen. Ein nichtmetallischer Abstandshalter 15 ist zwischen den betreffenden gedruckten Leiterplatten 11 angeordnet. Der nichtmetallische Abstandshalter 15 kann aus einem dielektrischen Material, wie z. B. Phenol, bestehen. Der nichtmetallische Abstandshalter 15 hat eine Mehrzahl von Öffnungen 19, die eine Mehrzahl von leitfähigen Kugeln 16 aufnehmen. Die Öffnungen 19 oder Löcher 19 und die leitfähigen Kugeln 16 sind allgemein mit der Mitte der betreffenden Leiter 14 jeder der gedruckten Leiterplatten 11, die sie kontaktieren, ausgerichtet. Der Drehverbinder 10 ist auf eine herkömmliche Weise unter Verwendung eines Dichtungselementes 23 abgedichtet, das z. B. eine Mehrzahl von O-Ring-Dichtungen 24 aufweist. Das Innere des Drehverbinders 10 enthält nichtleitfähiges Schmiermittel 26, das die leitfähigen Kugeln 16 und die Leiter 14 schmiert. Ein nichtleitfähiges Schmiermittel 26, das als PRO-4 W/O5%BHT 3%PBNT bekannt ist, erhältlich von Nye Corporation, kann verwendet werden.
Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die eine Aufsicht der gedruckten Leiterplatten 11 zeigt, die bei dem Drehverbinder 10 verwendet werden. Die benachbarten Seiten jeder gedruckten Leiterglatte 11 haben eine Mehrzahl von darin ausgebildeten Leitern 14. Die Mehrzahl von Leitern 14 können z. B. als V-förmige oder U-förmige Nuten 14 ausgebildet sein. Die Leiter 14 oder Nuten 14 bewirken, daß die Querbewegung der leitfähigen Kugeln 16 begrenzt wird, wenn sich die gedruckten Leiterplatten 11 des Verbinders 10 relativ zueinander drehen, und stellen die elektrische Integrität sicher.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht des Isolierelementes 15, das die bei dem Drehverbinder 10 verwendeten leitfähigen Kugeln 16 einschließt. Jede der leitfähigen Kugeln 16 ist durch individuelle Öffnungen 19 oder Löcher 19 in dem Isolierelement 15 eingeschlossen. Obwohl der gegenwärtige Verbinder 10 leitfähige Kugeln 16 verwendet, die in jedem der Löcher 19 des nichtmetallischen Abstandshalters 15 ausgebildet sind, versteht es sich, daß nichtleitfähige Kugeln 16 in einigen oder in den meisten der Löcher wahlweise verwendet werden können, solange der elektrische Kontakt unter Verwendung wenigstens einer leitfähigen Kugel 16 in jedem Satz von gegenüberliegenden Leitern 14 hergestellt ist. Jedoch hat es sich gezeigt, daß die Verwendung von leitfähigen Kugeln 16 in allen der Öffnungen 19 des nichtmetallischen Abstandshalters 15 zum besten elektrischen Ergebnis führt.
Somit wurde ein verbesserter Drehverbinder offenbart, der leitfähige Leiter und abgestimmte leitfähige Kugeln verwendet, die Elektrizität zwischen drehenden und stationären gedruckten Leiterplatten des Verbinders leiten. Es versteht sich, daß die beschriebene Ausführung rein beispielhaft in bezug auf viele spezielle Ausführungen ist, die Anwendungen der Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung darstellen. Offensichtlich können zahlreiche abgewandelte andere Ausführungen von den Fachleuten entworfen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die zugehörigen Ansprüche definiert ist. Zum Beispiel kann die oben beschriebene Anordnung von gedruckten Leiterplatten entlang einer Welle zusammengestapelt sein, um einen Drehverbinder mit zusätzlichen elektrischen Wegen bereitzustellen.

Claims

1. Drehverbinder, umfassend:

erste und zweite Leiterplatten (11), die jeweils eine dielektrische Schicht (13) und eine Mehrzahl von konzentrischen, elektrisch leitfähigen Leitern (14) aufweisen, die an eine Oberfläche der dielektrischen Schicht (13) angrenzend angeordnet sind, wobei die Leiter (14) der betreffenden Leiterplatte (11) einander zugewandt sind;

eine Mehrzahl von elektrischen Leitern (17), die mit ausgewählten Leitern (14) gekoppelt sind;

einen nichtmetallischen Abstandshalter (15), der zwischen den betreffenden Leiterplatten (11) angeordnet ist und eine Mehrzahl von Öffnungen (19) aufweist, die mit den betreffenden Leitern (14) der Leiterplatten (11) ausgerichtet sind;

eine Mehrzahl von leitfähigen Kugeln (16), die in einer ausgewählten Mehrzahl von Öffnungen (19) des nichtmetallischen Abstandshalters (15) angeordnet sind und gegenüberliegende Leiter (14) der betreffenden Leiterplatten (11) kontaktieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

ein Dichtungselement (23) zum Abdichten des Drehverbinders (10) vorgesehen ist;

daß innerhalb des Drehverbinders (10) nichtleitfähiges Schmiermittel (26) vorgesehen ist, das die leitfähigen Kugeln (16) und die Leiter (14) schmiert und

daß sowohl die erste als auch die zweite Leiterplatte (11) eine metallische rückwärtige Schicht (12) besitzt.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Leiter (14) in Nuten (14a) vorgesehen sind, die in der Oberfläche jeder Leiterplatte (11) gebildet sind.

3. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Leiter (14) auf der Oberfläche jeder Leiterplatte (11) ausgebildet sind, und daß ein isolierendes Füllmaterial (21) dazwischen angeordnet ist, um die betreffenden Leiter (14) voneinander zu trennen.

4. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Leiter (14) in eine Mehrzahl von Sektionen segmentiert sind, um eine Mehrzahl von elektrischen Wegen durch den Verbinder (10) bereitzustellen.

5. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Leiter (14) Berylliumkupfer umfassen.

6. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Kugeln (16) Berylliumkupfer umfassen.

7. Verbinder nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgewählte Mehrzahl der Öffnungen (19) in dem nichtmetallischen Abstandshalter (15) eine Mehrzahl von nichtleitfähigen Kugeln einschließt.