專利名稱：線性運(yùn)動電接頭組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本披露總體上涉及電接頭。更確切地講，本披露涉及線性運(yùn)動電接頭組件。
背景技術(shù)：
許多的應(yīng)用要求在使一個部件相對于另一個部件進(jìn)行平移的同時(shí)保持一種電連接。例如，一個伸縮的天線要求在底座與末端之間的電連接是跨越該天線的整個長度。一種解決辦法是在這兩個部件之間提供一種滑動接觸，如一個指狀彈簧。然而，當(dāng)這些區(qū)段被平移時(shí)該指狀彈簧會跳躍，導(dǎo)致斷續(xù)接觸。此外，這種滑動接觸的摩擦?xí)a(chǎn)生可導(dǎo)致接頭粘連的磨損物，如金屬碎片。最終，磨損會導(dǎo)致該指狀彈簧的失效。另一種解決辦法是在這兩個部件之間提供撓性電纜。這種撓性電纜可以在這些部件相對彼此被平移時(shí)提供一種恒定連接、并且不將磨損物引入接點(diǎn)內(nèi)。然而，這些電纜的撓曲會使導(dǎo)體或絕緣體疲勞，產(chǎn)生短路或電連接的失效。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實(shí)施方案中，一種線性運(yùn)動電接頭可以包括一個外部的部件，該外部的部件具有限定了一個孔的一個內(nèi)表面；以及位于該孔中的圓柱體。該圓柱體可以具有一個外表面。此外，一個環(huán)形凹槽可以形成在該外部的部件的內(nèi)表面或者該圓柱體的外表面之一上。另外，一個導(dǎo)電彈簧可以配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)。該導(dǎo)電的螺旋彈簧可以在該外部的部件與該圓柱體之間提供一種電接觸。該導(dǎo)電的螺旋彈簧可以沿著該凹槽的長度卷動以便在該圓柱體與該外部的部件相對彼此被平移時(shí)保持這種電接觸。在另一個實(shí)施方案中，一種可伸展的天線可以包括一個第一天線段，該第一天線段具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔；以及位于該孔中的一個第二天線段。該第二天線段可以具有一個外表面。一個環(huán)形凹槽可以形成在該第二天線段的外表面或者該第一天線段的內(nèi)表面之一上。該環(huán)形凹槽可以具有一個軸向長度并且一個導(dǎo)電彈簧被配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)。該導(dǎo)電彈簧可以在該第一與第二天線段之間提供電接觸。此外，該導(dǎo)電的螺旋彈簧可以被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該第二天線段相對于該第一天線段被平移時(shí)保持電接觸。在另一個示例性的實(shí)施方案中，一種機(jī)器人系統(tǒng)可以包括一個本體，該本體具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔；以及位于該孔中的一個軸。該軸可以具有一個外表面。一個環(huán)形凹槽可以形成在該軸的外表面或者該本體的內(nèi)表面之一上并且該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度。一個導(dǎo)電彈簧可以被配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)并且可以在該軸與該本體之間提供電接觸。此外，該導(dǎo)電的螺旋彈簧可以被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該軸相對于該本體被平移時(shí)保持電接觸。在又一個示例性的實(shí)施方案中，一種液壓系統(tǒng)可以包括一個缸體，該缸體具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔；以及位于該孔內(nèi)的一個活塞。該活塞可以具有一個外表面。一個環(huán)形凹槽可以形成在該活塞的外表面或者該缸體的內(nèi)表面之一上，該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度。一個導(dǎo)電彈簧可以被配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)并且可以在該缸體與該活塞之間提供電接觸。此外，該導(dǎo)電的螺旋彈簧可以被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該活塞相對于該缸體被平移時(shí)保持電接觸。


通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)
人員變得清楚。圖1是展示一種線性運(yùn)動電接頭的一個示例性實(shí)施方案的一個圖。圖2是展示一種卷動彈簧(rolling spring)的一個示例性實(shí)施方案的一個圖。圖3至圖5是展示了一種線性運(yùn)動電接頭的另一個示例性實(shí)施方案的圖。在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項(xiàng)。
具體實(shí)施例方式圖1展示了一種線性運(yùn)動電接頭的一個示例性實(shí)施方案，總體上指代為100。該線性運(yùn)動電接頭100可以包括一個外部的部件102和一個圓柱體104。外部的部件102可以具有限定了一個孔的一個內(nèi)表面106并且圓柱體104可以具有一個外表面108。圓柱體 104的大小可以被確定為滑動地配裝在外部的部件102的孔的內(nèi)部。在一個實(shí)施方案中， 圓柱體104的大小可以被確定為使得當(dāng)圓柱體104在該孔中被置于中心且對齊時(shí)在圓柱體 104的外表面108與該外部的部件102的內(nèi)表面106之間存在最小的接觸。圓柱體104和外部的部件102可以是相對于彼此在一個沖程長度上進(jìn)行平移。另外，環(huán)形凹槽110和112可以是形成在圓柱體104的外表面108上。在一個實(shí)施方案中，這些環(huán)形凹槽Iio可以具有一種帶有深度118和軸向長度120的矩形截面。在替代實(shí)施方案中，可以存在一個或多個環(huán)形凹槽。一般，環(huán)形凹槽的數(shù)目可以是小于該孔的長度與該沖程長度之比，使得這些環(huán)形凹槽是不重疊的。該沖程長度可以是該線性運(yùn)動電接頭在正常操作過程中的整個平移范圍。此外，這些環(huán)形凹槽可以是沿著該孔長度布置的以便將圓柱體104保持在相對于該孔而言的一個位于中心并且對齊的位置上。卷動彈簧118和120可以被放置在環(huán)形凹槽110和112內(nèi)。在一個實(shí)施方案中，卷動彈簧118和120可以是一種重疊的螺旋盤繞彈簧，這將在下面詳細(xì)進(jìn)行說明。在一個替代實(shí)施方案中，可以使用其他形式的卷動彈簧。例如，在授予Kimkel的美國專利3，502，784 中所描述的一種不重疊的螺旋盤繞彈簧或者在授予Mather的美國專利3，468，527中所描述的一種傾斜盤繞彈簧。在該線性運(yùn)動電接頭的操作過程中，圓柱體104和外部的部件102可以相對于彼此線性地進(jìn)行平移。在平移過程中該圓柱體104與外部的部件102之間的電連接是可以保持的。卷動彈簧118和120可以沿著環(huán)形凹槽110和112卷動。由于卷動彈簧118和120 發(fā)生卷動，圓柱體104與外部的部件102之間的滑動摩擦可以被顯著減小。圖2展示了一個示例性的卷動彈簧，總體上指代為200。卷動彈簧200可以通過將一個導(dǎo)電帶202卷繞在一個重疊的螺旋盤繞圈204中而形成。導(dǎo)電帶202可以具有在大約0. 060英寸與大約0. 300英寸之間的一個寬度以及在大約0. 003英寸與大約0. 006英寸之間的一個厚度。螺旋盤繞圈204的每一個盤繞都可以按一個重疊距離而重疊在螺旋盤繞圈204的前一個盤繞上。例如，盤繞206重疊在前一個盤繞208上。該重疊距離可以是在導(dǎo)電帶202寬度的大約20%與大約40%之間。重疊的螺旋盤繞圈204可以具有一個盤繞圈直徑210。盤繞圈直徑210可以是小于導(dǎo)電帶202寬度的約三倍，例如在大約0. 060英寸與大約0.250英寸之間。此外，重疊的螺旋盤繞圈204可以被彎曲并且導(dǎo)電帶202的兩個末端例如通過焊接被結(jié)合在一起，以形成該具有圓環(huán)形狀的卷動彈簧200。在一個替代實(shí)施方案中，可以將一個實(shí)心環(huán)定位在該重疊的螺旋盤繞圈內(nèi)。卷動彈簧200可以具有一個內(nèi)直徑212。卷動彈簧200的內(nèi)直徑可以是不小于盤繞圈直徑210的約八倍。在一個實(shí)施方案中，導(dǎo)電帶202可以包括一種金屬或者一種金屬合金。例如，導(dǎo)電帶202可以包括一種鎳合金(如哈司特鎳基合金、Ν 220和Wiynox)、一種銅合金(例如鈹銅和銅鉻鋅合金)、或者不銹鋼。此外，該金屬帶可以被鍍有一種電鍍金屬，如金、錫、鎳或銀。在一個替代的實(shí)施方案中，該導(dǎo)電帶可以由一種聚合物形成，例如一種導(dǎo)電聚合物或者一種涂覆有電鍍金屬的聚合物。在一個實(shí)施方案中，該導(dǎo)電聚合物可以是一種具有導(dǎo)電性填充劑的聚合物。在一個實(shí)施方案中，卷動彈簧200的內(nèi)直徑212可以與該圓柱體在該環(huán)形凹槽位置處的直徑相關(guān)，使得在卷動彈簧200與該圓柱體的外表面之間存在平穩(wěn)接觸。此外，盤繞圈直徑210可以與該環(huán)形凹槽的深度相關(guān)。確切地說，在中等的壓縮力下，卷動彈簧200 的外邊緣與該外部的部件的內(nèi)表面保持一種平穩(wěn)接觸。此外，在中等的壓縮力下，該重疊的螺旋盤繞圈可以保持一個基本上圓形的截面。該中等的壓縮力可以導(dǎo)致該彈簧的不大于該盤繞圈直徑的25%的一種跨直徑壓縮，例如不大于該盤繞圈直徑的20%，甚至不大于該盤繞圈直徑的15%。在一個實(shí)施方案中，為了保持適當(dāng)?shù)碾娊佑|，產(chǎn)生至少為盤繞圈直徑的 10%的彈簧的跨直徑壓縮是令人希望的。在另一個實(shí)施方案中，該彈簧可以具有位于該螺旋盤繞圈內(nèi)的一個實(shí)心的金屬環(huán)。該實(shí)心的金屬環(huán)可以實(shí)質(zhì)性地進(jìn)一步限制彈簧在重的側(cè)面負(fù)載下的壓縮。轉(zhuǎn)至圖3-5，展示了該線性運(yùn)動電接頭的另一個實(shí)施方案，總體上指代為300。參見圖3，圓柱體304位于外部的部件302內(nèi)。此外，外部的部件302可以包括環(huán)形凹槽306 和308。可以將卷動彈簧310和312放在各個環(huán)形凹槽內(nèi)。如圖3所示，當(dāng)圓柱體304被完全插入外部的部件302中時(shí)，卷動彈簧310和312 可以被定位在環(huán)形凹槽306和308的一個第一末端處。當(dāng)圓柱體304相對于外部的部件 302被平移到如圖4中所示的一個位置時(shí)，卷動彈簧310和312沿著圓柱體304的外表面并且在平行于圓柱體304的軸線的一個方向上在環(huán)形凹槽306和308內(nèi)通過卷動來移動。沿著圓柱體304的外表面的移動可以通過各個卷動彈簧310和310圍繞一個對應(yīng)的盤繞圈軸線進(jìn)行卷動而完成，該盤繞圈軸線是由該彈簧的每個盤繞的中心點(diǎn)所限定的。如圖5所示， 圓柱體304在該沖程長度的剩余部分上的進(jìn)一步平移致使這些卷動彈簧310和312卷動到環(huán)形凹槽306和308的一個第二末端。該沖程長度是由圖3中所示的位置與圖5中所示的位置之差來展示的。一般，卷動彈簧310和312可以起作用來將圓柱體304在外部的部件302的孔內(nèi)保持在一種居中對齊中。居中對齊可以實(shí)質(zhì)性地減少在外部的部件302的內(nèi)表面與圓柱體 304的外表面之間的的摩擦。此外，彈簧310和312的卷動可以防止彈簧310和312在內(nèi)表面亦或外表面上的滑動摩擦。一般，卷動彈簧310和312的任何卷動摩擦都可以顯著小于彈簧310和312的滑動摩擦。因此，卷動彈簧310和312可以起作用來減小線性運(yùn)動電接頭300的總摩擦。減小的摩擦可以降低線性運(yùn)動電接頭300的磨損并且延長其壽命。該線性運(yùn)動電接頭可以被用于那些需要跨越一個線性運(yùn)動接點(diǎn)而保持電連接的各種應(yīng)用中。例如，該線性運(yùn)動電連接可以被用于一種可伸展的天線中以在該天線的整個伸展范圍上提供一種連續(xù)的電連接。在另一個實(shí)例中，該線性運(yùn)動電接頭可以被用于一種機(jī)器人系統(tǒng)中。在又一個實(shí)例中，可以將該線性運(yùn)動電接頭整合到一個液壓活塞中以通過該活塞提供一種連接。在一個實(shí)施方案中，該線性運(yùn)動電接頭可以用于提供一個用于接地的電流通路， 例如用以限制來自一種電擊或另一種放電的損害。在另一個實(shí)施方案中，該線性運(yùn)動電接頭可以用于提供來自電源的電通路。例如，可以使DC或者AC電流通過該線性運(yùn)動電接頭以向一個裝置提供動力。在又一個實(shí)施方案中，可以將一個控制信號從一個控制系統(tǒng)經(jīng)該線性運(yùn)動電接頭而提供至一個裝置。
權(quán)利要求
1.一種線性運(yùn)動電接頭，包括一個外部的部件，該外部的部件具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔； 一個位于該孔內(nèi)的圓柱體，該圓柱體具有一個外表面，一個環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽形成在該圓柱體的外表面或者該外部的部件的內(nèi)表面之一上，該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度；以及一個配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)的導(dǎo)電彈簧，該導(dǎo)電彈簧在該外部的部件與該圓柱體之間提供了電接觸，其中，該導(dǎo)電彈簧被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該圓柱體相對于該外部的部件被平移時(shí)保持電接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該環(huán)形凹槽是形成在該圓柱體的外表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該環(huán)形凹槽是形成在該外部的部件的內(nèi)表面上。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該環(huán)形凹槽具有一個矩形截面。
5.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電彈簧是處于具有多個盤繞的一種螺旋的形式。
6.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電彈簧是一個具有圓環(huán)形狀的閉合環(huán)圈。
7.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該圓柱體相對于該外部的部件在一個沖程長度上進(jìn)行平移。
8.如權(quán)利要求7所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該軸向長度是不小于該沖程長度。
9.如權(quán)利要求7所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該孔具有一個孔長度，并且環(huán)形凹槽的數(shù)目是小于該孔長度與該沖程長度之比。
10.如權(quán)利要求9所述的線性運(yùn)動電接頭，其中這些環(huán)形凹槽是沿著該孔長度分布的。
11.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電的螺旋彈簧具有一個盤繞圈直徑并且該環(huán)形凹槽具有一個深度，該深度是不小于盤繞圈直徑的75%。
12.如權(quán)利要求11所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該深度是不大于該盤繞圈直徑。
13.如權(quán)利要求12所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該深度是不大于該盤繞圈直徑的 95%。
14.如權(quán)利要求13所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該深度是不大于該盤繞圈直徑的 90%。
15.如權(quán)利要求12所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該深度是不小于該盤繞圈直徑的 65%。
16.如權(quán)利要求15所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該深度是不小于該盤繞圈直徑的 70%。
17.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電的螺旋彈簧包括一個導(dǎo)電帶。
18.如權(quán)利要求17所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電帶包括被焊接在一起的第一和弟一末 而。
19.如權(quán)利要求17所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電帶具有的寬度是在大約0.060 英寸與大約0. 300英寸之間。
20.如權(quán)利要求19所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電的螺旋彈簧具有一個盤繞圈直徑，該盤繞圈直徑小于該導(dǎo)電帶寬度的約三倍。
21.如權(quán)利要求20所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該盤繞圈直徑是在大約0.060英寸與大約0. 250英寸之間。
22.如權(quán)利要求17所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電帶具有的厚度是在大約0.003 英寸與大約0. 006英寸之間。
23.如權(quán)利要求17所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電帶被形成為一個重疊的螺旋盤繞圈。
24.如權(quán)利要求23所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該重疊的螺旋盤繞圈具有在該寬度的大約20%與大約40%之間的一個重疊距離。
25.如權(quán)利要求23所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電的螺旋彈簧包括位于該重疊的螺旋盤繞圈內(nèi)的一個實(shí)心環(huán)。
26.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電的螺旋彈簧是由一種金屬或者金屬合金形成的。
27.如權(quán)利要求沈所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該金屬合金包括一種鎳合金、一種銅合金、不銹鋼、或它們的任何組合。
28.如權(quán)利要求27所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該鎳合金包括哈司特鎳基合金、 Ni220、Phynox、或它們的任何組合。
29.如權(quán)利要求28所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該銅合金包括鈹銅、銅鉻鋅合金、或它們的任何組合。
30.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該導(dǎo)電的螺旋彈簧被鍍有一種電鍍金屬。
31.如權(quán)利要求30所述的線性運(yùn)動電接頭，其中該電鍍金屬包括金、錫、鎳、銀、或它們的任何組合。
32.—種可伸展的天線，包括一個第一天線段，該第一天線段具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔； 一個位于該孔中的第二天線段，該第二天線段具有一個外表面； 一個環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽形成在該第二天線段的外表面或者該第一天線段的內(nèi)表面之一上，該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度；以及一個配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)的導(dǎo)電彈簧，該導(dǎo)電彈簧在該外部的部件與該圓柱體之間提供了電接觸，其中，該導(dǎo)電彈簧被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該第二天線段相對于該第一天線段被平移時(shí)保持電接觸。
33.一種機(jī)器人系統(tǒng)，包括一個本體，該本體具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔； 一個位于該孔內(nèi)的軸，該軸具有一個外表面；一個環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽形成在該軸的外表面或者該本體的內(nèi)表面之一上，該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度；以及一個配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)的導(dǎo)電彈簧，該導(dǎo)電彈簧在該軸與該本體之間提供了電接觸，其中，該導(dǎo)電彈簧被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該軸相對于該本體被平移時(shí)保持電接觸。
34. 一種液壓系統(tǒng)，包括一個缸體，該缸體具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔； 一個位于該孔內(nèi)的活塞，該活塞具有一個外表面；一個環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽形成在該活塞的外表面或者該缸體的內(nèi)表面之一上，該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度；以及一個配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)的導(dǎo)電彈簧，該導(dǎo)電彈簧在該缸體與該活塞之間提供了電接觸，其中，該導(dǎo)電彈簧被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該活塞相對于該缸體被平移時(shí)保持電接觸。
全文摘要
一種線性運(yùn)動電接頭包括一個外部的部件，該外部的部件具有由一個內(nèi)表面限定的一個孔；以及位于該孔中的一個圓柱體。該圓柱體具有一個外表面。在該圓柱體的外表面或者該外部的部件的內(nèi)表面之一上形成了一個環(huán)形凹槽。該環(huán)形凹槽具有一個軸向長度。一個導(dǎo)電彈簧被配裝在該環(huán)形凹槽內(nèi)并且在該外部的部件與該圓柱體之間提供了電接觸。該導(dǎo)電的螺旋彈簧被適配為沿著該環(huán)形凹槽的軸向長度卷動以便在該圓柱體相對于該外部的部件被平移時(shí)保持電接觸。
文檔編號H01Q1/00GK102334245SQ201080009529
公開日2012年1月25日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者J·M·勒恩赫特 申請人:美國圣戈班性能塑料公司