ВРАЩАЮЩЕЕСЯ КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК H01P1/06 H01R39/08 

Изобретение относится к токосъемным устройствам, а именно к устройствам с вращающимися друг относительно друга частями, и может быть использовано для передачи электрических импульсных сигналов между источником и приемником, расположенными во взаимовращающихся частях объекта.

Известен электросоединитель для автомобильного рулевого колеса [1].

Соединитель между первым и вторым элементами, по меньшей мере один из которых поворачивается один относительно другого, содержит первый корпус, монтируемый к первому элементу. На сопрягающейся поверхности неэлектропроводной части корпуса гальванически нанесено несколько электропроводных кольцевых участков. Монтируемый на втором элементе второй корпус содержит неэлектропроводную часть с сопрягающейся поверхностью, расположенной противоположно сопрягающейся поверхности первого корпуса. Несколько кольцевых электропроводных участков, гальванически осажденных на сопрягающейся поверхности второго корпуса, совпадают с кольцевыми электропроводными участками на сопрягающейся поверхности первого корпуса, образуя пару противоположных кольцевых электропроводных участков, причем эти участки первого и второго корпусов отстоят один от другого. Между сопрягающимися поверхностями расположен по меньшей мере один упругий проводник, удерживаемый в радиальном положении для упругого зацепления обоих кольцевых электропроводных участков, с целью достижения соединения между ними при одновременной возможности поворота корпусов один относительно другого.

К недостаткам упомянутого электросоединителя следует отнести то, что он не позволяет передавать импульсные сигналы в широком диапазоне частот, поскольку содержит замкнутые накоротко кольцевые электропроводные участки. Кроме того, в конструкции имеется по меньшей мере один упругий проводник, контактирующий с сопрягаемыми поверхностями и увеличивающий габариты устройства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является вращающееся контактное устройство ВКУ 4 [2].

Передача электрической энергии из неподвижной части ВКУ 4 осуществляется посредством скользящего контакта, выполненного в виде плоского кольца и скользящих по нему гибких зубцов. Для обеспечения передачи требуемого значения мощности с заданным значением падения напряжения без потери контакта при воздействии вибрационных и ударных перегрузок применяется принцип многоточечного контактирования.

Недостатком данного вращающегося контактного устройства является искажение формы импульсного сигнала с частотой повторения выше 10 МГц, вызванное геометрической формой контактного кольца.

Технический результат изобретения заключается в улучшении формы импульсного сигнала с частотой повторения от постоянного тока до 800 МГц.

Технический результат изобретения достигается тем, что кольцо контактное выполнено в форме полосковой несимметричной линии передачи с волновым сопротивлением Z, рассчитанным по формуле [3]

где ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрического основания;
h - толщина диэлектрического основания;
W - ширина кольца контактного;
t - толщина кольца контактного.

Для сдвига первого минимума стоячей волны в частотную область выше 800 МГц на стороне кольца контактного, диаметрально противоположной входу, включены два согласующих резистора R1 и R2 таким образом, что эквивалентная схема вращающегося контактного устройства представляет собой параллельное соединение двух полосковых несимметричных линий. Это вызывает дополнительное улучшение формы импульсного сигнала.

На фиг.1 представлена эквивалентная схема вращающегося контактного устройства, на фиг.2 представлен эскиз кольца контактного, на фиг.3 представлен эскиз контакта, на фиг. 4 представлен эскиз вращающегося контактного устройства.

Кольцо контактное 1 закреплено на диэлектрическом основании 2, сигнал вводится через кабель 3 на один конец кольца контактного, противоположный выемке 4 конец кольца контактного 1 соединяется через резисторы 5 и 6 с общим проводом 7, который представляет собой сплошную проводящую поверхность с обратной стороны диэлектрического основания 2. На диэлектрическом основании имеется выемка 4 для зацепления с поводком 12. Контакт 8 закреплен на диэлектрическом основании 9, имеющем выемки 11. Вместе с контактом 8 закреплена изолирующая прокладка 10, выполненная из материала с низким коэффициентом трения, например, из фторопласта. Поводок 12 свободно вращается относительно корпуса 13 и имеет одну общую с ним ось вращения.

Устройство работает следующим образом. Кольцо контактное 1 вместе с диэлектрическим основанием 2 помещается в корпус 13 на одной оси вращения с контактом 8 на диэлектрическом основании 9 и с поводком 12 таким образом, что выемка 4 находится в зацеплении с поводком 12, а выемки 11 находятся в зацеплении с корпусом 13. Таким образом, вращение поводка 12 вызывает вращение диэлектрического основания 2 вместе с кольцом контактным 1 относительно диэлектрического основания 9 с контактом 8, и контакт 8 перемещается вдоль кольца контактного 1, обеспечивая передачу сигнала со входа на выход при любом угле поворота. Прокладка 10 обеспечивает постоянство зазора между контактом 8 и кольцом контактным 1, одновременно очищая поверхность кольца контактного 1, и облегчая скольжение.

Таким образом, техническим результатом достигнут положительный эффект, заключающийся в улучшении передачи импульсного сигнала с частотой повторения от постоянного тока до 800 МГц через вращающееся контактное устройство с произвольным углом поворота. Также следует отметить и поддержание постоянства зазора между контактом 8 и кольцом контактным 1 при одновременном улучшении скольжения и автоматическом очищении поверхности кольца.

Заявляемое вращающееся контактное устройство позволяет передавать электрические импульсные сигналы в широком диапазоне частот от постоянного тока между двумя взаимно вращающимися частями при произвольном угле поворота. Это позволяет путем уплотнения во времени передавать по одному такому вращающемуся контактному устройству сигналы нескольких источников информации одновременно. Конструкция вращающегося контактного устройства позволяет легко объединять в одном корпусе произвольное количество таких устройств без увеличения диаметра корпуса.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент США 4904190 A, 4 Н 01 R 39/02, 39/28, Изобретения стран мира, вып. 100, 9-10, 1991, с.33.

2. ВКУ 4.000 ТО, техническое описание, разработка ГУП СКБ "Ротор", г. Челябинск.

3. Р. Лэнди, Д. Дэвис, А. Албрехт. Справочник радиоинженера. ГЭИ, М., 1961, с.557 и 558.

Изобретение относится к токосъемным устройствам, может быть использовано для передачи электрических импульсных сигналов в широком диапазоне частот от постоянного тока между источником и приемником, расположенными во взаимовращающихся частях объекта. Техническим результатом изобретения является улучшение формы импульсного сигнала. Кольцо контактное выполнено в форме полосковой несимметричной линии передачи с определенным волновым сопротивлением. Введены два резистора, расположенные диаметрально противоположно входу, номиналы которых равны волновому сопротивлению согласованной полосковой несимметричной линии. Средой распространения высокочастотных составляющих импульсного сигнала служит диэлектрическое основание вместе с кольцом контактным и общим проводом. 4 ил.

Вращающееся контактное устройство, содержащее кольцо контактное, закрепленное на диэлектрическом основании и образующее несимметричную полосковую линию, прокладку из диэлектрического материала и контакт в форме лепестка, отличающееся тем, что введены два резистора, соединяющие кольцо контактное с общим проводом и расположенные диаметрально противоположно входу, номиналы которых равны волновому сопротивлению полосковой несимметричной линии.