(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタ組立体であって、前記組立体は、
第１の解放可能に嵌合可能なコネクタ・ユニットおよび第２の解放可能に嵌合可能なコネクタ・ユニットであって、各コネクタ・ユニットは、後端部、前端部、および長手方向軸を有し、各コネクタ・ユニットは、外殻、前記外殻の少なくとも部分的に内部に配置されたマニホールド、および少なくとも１つの接点を含む少なくとも１つの接点チャンバを含み、各マニホールドは、前記接点チャンバと連通し且つ前記接点と位置合わせされた少なくとも１つの入口を有する前部端部壁を有し、各コネクタ・ユニットの前記外殻および前記マニホールドは相対的に移動可能である、コネクタ・ユニット
を含み、
各マニホールドの前記前部端部壁は、対向する第１端部および第２端部を有する少なくとも１つの凹陥座部を有し、
少なくとも１つローリングシールは各凹陥座部に移動可能に取り付けられ、前記ローリングシールは少なくとも１つの貫通ボアを有し、
各ローリングシールは、前記コネクタ・ユニットが嵌合解除されているときに、前記貫通ボアが前記それぞれの入口からオフセットして前記入口がシールされている、シールおよび閉止された状態と、前記コネクタ・ユニットが嵌合されたときに、前記貫通ボアが前記それぞれの入口と位置合わせされ、それにより、少なくとも１つのコネクタ・ユニットの前記接点が前記入口を通って延長し、他方のコネクタ・ユニットの前記接点と接触する、開放状態と、の間で、前記それぞれのコネクタ・ユニットに対して、前記それぞれの座部に対して非軸方向に相対的に移動可能であり、
前記コネクタ・ユニットの嵌合が行われる間、前記第２コネクタ・ユニットの前記マニホールドは、前記それぞれの外殻に対して後方方向に後退可能であり、前記第１コネクタ・ユニットの前記外殻は前記それぞれのマニホールドに対して後方方向に後退可能であり、それにより、嵌合が行われるとき、前記第１コネクタ・ユニットの前記マニホールドの前方部分は前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻に進入し、
前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻は内向きのカム構成を有し、各ローリングシールは、前記コネクタ・ユニットの嵌合および嵌合解除が行われる間に、それぞれのカム構成と係合するよう構成された少なくとも１つの外向きの偏心回転子を有し、それにより、嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記それぞれのカム構成に沿った前記それぞれの回転子の移動は、前記両方のコネクタ・ユニットの前記ローリングシールを、それぞれ開放位置および閉止位置へと回転させる、コネクタ組立体。
【請求項２】
各凹陥座部は部分的な円筒形状であり、対向する第１開放端部および第２開放端部を有し、各ローリングシールは、前記凹陥座部の前記形状に実質的に合致する円筒形状であり、前記座部において回転可能にシール係合するよう構成されている、請求項１に記載のコネクタ組立体。
【請求項３】
前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻は対向する第１内側表面および第２内側表面を前記マニホールドの反対側に有し、前記第１内側表面および前記第２内側表面は内向きのカム構成を有し、各ローリングシールは対向する第１端部および第２端部と、前記コネクタ・ユニットの嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記第１内側表面上および前記第２内側表面上の前記それぞれのカム構成内に係合するための対向する偏心回転子と、を有する、請求項１に記載のコネクタ組立体。
【請求項４】
前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻の前記第１内側表面および前記第２内側表面は、第１の細長い直線状アラインメント構成をさらに含み、前記両方のコネクタ・ユニットの前記マニホールドは、嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻の前記それぞれの第１内側表面および第２内側表面に面する、対向する外側表面と、嵌合および嵌合が行われる間に、前記それぞれのマニホールドを位置合わせするために前記それぞれの第１の細長い直線状アラインメント構成と嵌合摺動係合するよう構成された外向きの第２アラインメント構成と、を有する、請求項３に記載のコネクタ組立体。
【請求項５】
前記第１内側表面上の前記カム構成は、前記第２コネクタ・ユニットの前記ローリングシールの第１偏心回転子を受容する少なくとも１つの第１カム構成と、嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記第１コネクタ・ユニットの前記ローリングシールの第２偏心回転子を受容するよう構成された少なくとも１つの第２カム構成と、を含み、前記第２内側表面上の前記カム構成は、前記第２コネクタ・ユニットの前記ローリングシールの第２偏心回転子を受容する少なくとも１つの第１カム構成と、嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記第１コネクタ・ユニットの前記ローリングシールの第１偏心回転子を受容するよう構成された少なくとも１つの第２カム構成と、を含む、請求項３に記載のコネクタ組立体。
【請求項６】
各ローリングシールの前記反対側の偏心回転子は第１カム突起および第２カム突起を含み、各ローリングシールの前記第１カム突起は前記第２カム突起とは寸法が異なり、前記第１コネクタ・ユニットおよび前記第２コネクタ・ユニットの前記ローリングシールは、嵌合および嵌合解除が行われる間は、前記第２コネクタ・ユニットにおける前記シールの第１カム突起および前記第２カム突起が、前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻の、それぞれ第１の対向する内側表面上、および第２の対向する内側表面上のカム構成と係合するよう、および、前記第１コネクタ・ユニットにおけるシールの前記外殻の前記第２カム突起および第１カム突起がそれぞれ、前記ユニットの嵌合および嵌合解除が行われる間、前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻のそれぞれの前記第１の対向する内側表面および前記第２の対向する内側表面上のカム構成と係合するよう、向けられる、請求項３に記載のコネクタ組立体。
【請求項７】
前記外殻の各内側表面上の前記カム構成は、第１カム突起を受容するよう構成された寸法の少なくとも１つの第１カム構成と、第２カム突起を受容するよう構成された前記第１カム構成とは異なる寸法の少なくとも１つの第２カム構成と、を含む、請求項６に記載のコネクタ組立体。
【請求項８】
複数の貫通ボアが前記長手方向軸に横切る方向に各シール部材を通って延長し、各マニホールドの前記前部端部壁は、前記それぞれの接点チャンバと前記凹陥座部との間で延長し、且つ、前記それぞれのシールの前記開放位置においては前記それぞれのシール貫通ボアと位置合わせされた状態で配置されている、複数の入口を有し、複数の接点が前記接点チャンバ内に配置され、前記それぞれの入口と位置合わせされており、各マニホールドの前記前部端部壁は少なくとも、前記それぞれのコネクタ・ユニットの前記中央長手方向軸の反対側で互いに対して平行に延長する第１凹陥座部および第２凹陥座部を有し、少なくとも第１ローリングシールおよび第２ローリングシールは、前記それぞれの第１凹陥座部および第２凹陥座部において回転可能に取り付けられ、第１セットの接点は、前記第１凹陥座部におけるそれぞれの入口と位置合わせされた列において配置され、第２セットの接点は、前記第２凹陥座部におけるそれぞれの入口と位置合わせされた列において配置されている、請求項１に記載のコネクタ組立体。
【請求項９】
前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻の前記内側表面のそれぞれの上の前記内向きのカム構成はそれぞれ、嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記第１コネクタ・ユニットおよび前記第２コネクタ・ユニットの前記それぞれのローリングシールの前記端部における偏心回転子を受容するよう構成された少なくとも１つの交差する対のカム溝部を含み、各交差する対の各カム溝部は、第１直線区域、傾斜区域、および第２直線区域を有する、請求項３に記載のコネクタ組立体。
【請求項１０】
各交差する対のカム溝部の前記カム溝部の前記傾斜区域は重複し、逆方向に傾斜し、それにより前記第１コネクタ・ユニットおよび前記第２コネクタ・ユニットにおける前記シールは、前記ユニットの嵌合および前記ユニットの嵌合解除が行われる間、逆方向に回転する、請求項９に記載のコネクタ組立体。
【請求項１１】
各交差する対の前記カム溝部は異なる寸法であり、各対の前記カム溝部に係合する前記第１コネクタ・ユニットおよび前記第２コネクタ・ユニットの前記シールの前記それぞれの偏心回転子は、対応する異なる寸法である、請求項９に記載のコネクタ組立体。
【請求項１２】
前記カム溝部は、嵌合および嵌合解除が行われる間、前記第１コネクタ・ユニットおよび前記第２コネクタ・ユニットの前記シールを一致して回転させるよう構成されている、請求項９に記載のコネクタ組立体。
【請求項１３】
各ローリングシールは、剛性物質製の中央アクスルと、弾性物質製の外側レイヤと、を有し、異なる寸法の偏心回転子は、嵌合および嵌合解除が行われる間に、前記第２コネクタ・ユニットの前記外殻の前記対向する内側表面におけるそれぞれのカム構成と係合するために、前記中心アクスルの対向端部から延長する、請求項３に記載のコネクタ組立体。
【請求項１４】
各ローリングシールの前記偏心回転子は、前記ローリングシールの前記対向端部から突出する、直径および長さが異なる第１カム突起および第２カム突起を含み、前記第１コネクタ・ユニットの前記外殻の対向する内側表面における前記カム構成は、前記第１コネクタ・ユニットおよび前記第２コネクタ・ユニットの前記ローリングシールの前記それぞれの第１カム突起および第２カム突起を受容するよう構成された、幅および深さが異なる溝部を含む、請求項１３に記載のコネクタ組立体。
【請求項１５】
各マニホールドは、前記前部端部壁から延長するその全長の少なくとも一部に沿って、合致する、少なくとも部分的に長方形の断面形状を有する、請求項１に記載のコネクタ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、海中環境などの過酷な環境における使用のための電気コネクタ、光コネクタ、または電気・光コネクタに関し、さらに詳細には、嵌合解除されたコネクタのプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットを嵌合する間に接触チャンバを閉止およびシールすることと、嵌合を行う間に、一方のユニットにおける第１接点が、シール部を通って、またはシール部を通過して、他方のユニットにおける第２接点と接触するために他方のユニット内へと延長し、その一方で、これらの接点を外部環境からシールすることをさらに可能にするために、嵌合しているこれら２つのユニット間の連通を可能にすることと、を行うための、係るコネクタにおけるシール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
劣悪環境において電気ケーブルおよび光ファイバ・ケーブルを接続するためのコネクタは多くの種類が存在する。ある種類のコネクタは、海中での嵌合および嵌合解除を行うためのコネクタを含む。係る水中コネクタは典型的には、１つまたは複数の接点プローブを含むプラグ・ユニットと、接点プローブと係合するための等しい個数のレセプタクル接点または接続部を含むレセプタクル・ユニットと、を含む。接点プローブは、ユニットが一緒に接続されたとき、レセプタクル・ユニット内に延長する。典型的には、接点または接続部は、誘電性流体を含むシールされたチャンバ内に含まれ、プローブは、正常にシールされた１つまたは複数の開口部を介して、チャンバに進入する。係るユニットを設計する際の１つの主要な問題は、嵌合および嵌合解除が反復した後でも接点チャンバから海水を適切に排除し、且つ、チャンバからの誘電性流体の漏出も防止するシールを提供することである。
【０００３】
この目的を達成するために、多数の異なるシール機構が以前から提案されてきた。係るシール機構の１つは、接点チャンバへの開口部を有する。この接点チャンバは、弾性括約機構により包囲された弾性管状挿入部を含む。プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットが嵌合解除状態にあるとき、この弾性括約機構は、それ自体が閉じて挿入部を挟み付ける。嵌合状態において括約機構は進入しつつあるプローブを挟み付け、それによりシールが形成される。この種のシールはいくつかの場合では有効であるが、短所も有する。１つの短所は、このシールがすべての劣悪条件下で良好に作用するとは限らない点にある。他の短所は、係るシールが、嵌合と嵌合解除とを反復した後にその「記憶」を失う傾向にあり、それにより、ユニットが嵌合解除されたときに、シールが完全に閉じなかったり、チャンバが周囲環境から分離されるのに十分迅速な速さで閉じなかったりし得ることである。他種類の既知のシール機構は、ユニットの嵌合が解除されたときにシール開口部へと軸方向に移動するピストンを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｃａｉｒｎｓの米国特許第４，６１６，９００号および米国特許第４，６６６，２４２号では水中電気・光コネクタについて記載されている。米国特許第４，６６６，２４２号では、雄形コネクタ・ユニットおよび雌形コネクタ・ユニットの両方がオイル充填され、圧力均衡されている。この装置は、貫通可能なシール要素を利用し、シール要素は開口部を有し、ユニットが分離されたときに開口部は挟み付けられて閉じる。他の既知の光ファイバ・コネクタは、いくつかの状況下では使用に好適でない類似のシールを有し、嵌合および嵌合解除が反復された後に有効性を失う傾向を有し得る。
【０００５】
いくつかの先行技術に係るシール機構は、電気接点および光接点を分離されたチャンバにおいて常時保持する際に、不利な環境において反復可能性および信頼性を有する光接続および電気接続を提供するに完全には有効ではない。光コネクタは高価となる場合があり、一般には、光コネクタによる接続が意図されたケーブルに対してコネクタ要素または接続部を終端するために複雑な手段を必要とする。
【０００６】
いわゆるローリングシール・コネクタ（例えばＣａｉｒｎｓらの米国特許第５，７３８，５３５号および米国特許第６，０１７，２２７号に記載のコネクタなど）は過酷な環境用または水中用のコネクタである。係るコネクタでは、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットにおける誘電性流体が充填された接点チャンバは、ローリングシールにより、これらのコネクタの前方端部においてシールされる。係るローリングシールは、係るコネクタ・ユニットの長手方向軸に対して横切る軸の周りに回るか、または回転する。係るローリングシールは貫通ボアを有し、係る貫通ボアは、嵌合状態では、これら２つのユニットにおけるボアまたは接点チャンバ入口に対して位置合わせされ、嵌合解除状態では、嵌合状態でチャンバをシールできるよう、接点チャンバに接続されたボアからオフセットされている。プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットのうちの一方のユニットにおける１つまたは複数のアクチュエータ・ロッドは、嵌合されたときに他方のユニットへと延長し、嵌合されている間は、閉止位置から開放位置へとシールを回すために両方のユニットにおけるシール・アクチュエータ・タブと係合するよう設計されている。同一のアクチュエータは、嵌合解除が行われる間は、閉止されたシール状態へとシールを戻すために反対方向にシール・アクチュエータ・タブと係合するよう設計されている。不適切に使用された場合にはアクチュエータが変形し得るというリスクが存在し、係る場合には、シールが閉止位置に完全には戻らない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に記載の実施形態は、シールを動作させるために一方のユニットから他方のユニットへと延長する別個のアクチュエータを必要としないローリングシールを有するプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットを有するコネクタを提供する。
【０００８】
１つの態様によれば、コネクタ組立体が提供され、このコネクタ組立体は、第１および第２の解放可能に嵌合可能なコネクタ・ユニットを含み、各コネクタ・ユニットは、長手方向軸と、後端部と、外殻と、前方端部を有する外殻内部のマニホールドと、少なくとも１つの接点を有する接点チャンバと、接点チャンバと連通するマニホールドの前方端部における少なくとも１つの入口と、コネクタ・ユニットの長手方向軸に対して横切る回転軸周りに回転するためのマニホールドの前方端部において回転可能に取り付けられた少なくとも１つのローリングシールと、を有する。シール部材は、少なくとも１つの貫通ボアを有し、これらのユニットが嵌合解除状態にあるときに貫通ボアが接点チャンバ入口からオフセットされ、接点チャンバがシールされている第１の閉止位置と、これらのユニットが嵌合されているときに接点チャンバとの連通のためにシール貫通ボアが入口と位置合わせされている第２の開放位置と、の間で回転可能である。コネクタ・ユニットの嵌合が行われる間、第１コネクタ・ユニットのマニホールドは外殻に対して後方方向に後退可能であり、第２コネクタ・ユニットの外殻はマニホールドに対して後方方向に後退可能であり、これにより、第２コネクタ・ユニットのマニホールドの前方部分は、嵌合が行われる間、第１コネクタ・ユニットの外殻に進入する。第１コネクタ・ユニットの外殻は内向きのカム構成を有し、各ローリングシールは、コネクタ・ユニットの嵌合および嵌合解除が行われる間、それぞれのカム構成と係合するよう構成された外向きの偏心回転子を有する。これにより、嵌合および嵌合解除が行われる間のそれぞれのカム構成に沿ったそれぞれの回転子の移動は、両方のコネクタ・ユニットのローリングシールを、それぞれ開放位置および閉止位置へと回転させる。
【０００９】
シール部材はディスク形状または球形であり得るが、一実施形態では各シール部材は円筒形である。各円筒形シール部材は、その長手方向軸周りに回転するために、それぞれの座部において回転可能に取り付けられ、１つまたは複数の貫通ボアは、長手方向軸に対して横切る方向にシール部材を通って延長する。したがって、シール部材は、これらのユニットが一緒に接続されるにつれて、閉止位置から開放位置へと回転する。シール部材がわずかに圧縮されて、より良好なシールが形成されるよう、シール部材が取り付けられている座部の円筒形寸法よりも、シール部材の寸法がわずかに大きいことが好適である。各コネクタ・ユニットにおいて、１つ、２つ、または３つ以上のローリングシールが存在しても良く、各コネクタ・ユニットは、コネクタ・ユニットの嵌合状態では、それぞれのローリングシール開口部またはボアと位置合わせされた接点を有する。
【００１０】
一実施形態では、各コネクタ・ユニットは複数の接点と、これらの接点がその内部に配置された１つまたは複数の接点チャンバと、を有する。各マニホールドの前方端部は、それぞれの接点と位置合わせされた複数の入口を有し、これらのボアのうちの各ボアは、本体の前部表面における、凹んだローリングシール座部において終端する。シール部材は、マニホールド入口間の間隔と合致する間隔で、その直径の端から端まで延長する、一連の横断する、平行な貫通ボアを有する。シール部材は、シールの１部分が外側に面する開口部を通って外向きに突出するよう、凹陥座部において回転可能に保持される。１つまたは複数の係るシール部材は、接続の際に形成される接点の個数に応じて、レセプタクル・ユニットおよびプラグ・ユニットの前部表面における合致する凹陥座部において回転可能に取り付けられる。
【００１１】
様々な実施形態の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を検討した後、当業者により容易に明らかとなるであろう。
【００１２】
過酷な環境用のコネクタの様々な実施形態に関する詳細は、その構造および動作の両方に関して、以下に添付の図面を検討することにより、把握されるであろう。以下の添付の図面では、同様の参照番号が同様のパーツを指す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】嵌合解除状態にあり、ユニットを嵌合係合へと移動する前に位置合わせした状態の、ローリングシール・コネクタの一実施形態に係る、位置合わせされたプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの側面立面図である。
【図２】接点チャンバにおける光接点の位置を明瞭化するためにプラグ・マニホールドおよびレセプタクル・マニホールドが省略された状態の、嵌合される前の図１の分離されたプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの斜視図である。
【図３】マニホールドが省略されているが、ユニットが９０度回転され、内部構成要素を明瞭化するためにレセプタクル・ユニットの外殻が透明化されている状態での、図２と同様の斜視図である。
【図４】図１〜図３のプラグ・ユニットの分離された構成要素を示す、分解斜視図である。
【図５】図１〜図３のレセプタクル・ユニットの分離された構成要素を示す、分解斜視図である。
【図６】図１の位置から９０度回転したプラグ・ユニットの側面立面図である。
【図７】図６の線７−７上のプラグ・ユニットの断面図である。
【図８】図１の位置から９０度回転したレセプタクル・ユニットの側面立面図である。
【図９】図８の線９−９上のレセプタクル・ユニットの断面図である。
【図１０】プラグ・マニホールドの前方斜視図である。
【図１１】プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットのローリングシールのうちの１つのローリングシールの斜視図である。
【図１２】図１１のローリングシールの側面立面図である。
【図１３】図１２の線１３−１３上の断面図である。
【図１４】オフセットした偏心カム突起を示す、ローリングシールの対向端面図である。
【図１５】オフセットした偏心カム突起を示す、ローリングシールの対向端面図である。
【図１６】プラグ外殻の前方斜視図である。
【図１７】レセプタクル・マニホールドの後方斜視図である。
【図１８】図１７の線１８−１８上のレセプタクル・マニホールドの断面図である。
【図１９】図５のレセプタクル外殻の第１半体または「左」半体の内部の前方立面図である。
【図２０】図５のレセプタクル外殻の第２半体または「右」半体の内部の前方立面図である。
【図２１】プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの嵌合係合が行われる間の、様々な地点におけるカム構成または溝部内の、レセプタクル・シールの一方の端部、およびプラグ・シールの一方の端部における、カム突起の位置を示す、レセプタクル外殻の第２半体の前方立面図である。
【図２２】プラグ・シールおよびレセプタクル・シールの１つの内側表面上におけるローリングシールならびにカム溝部の構成を明瞭化するためにプラグ・マニホールドおよびレセプタクル・マニホールドのパーツが省略されて示されている、嵌合が行われる前にローリングシールが閉止およびシールされた状態にあるプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの長手方向断面図である。
【図２３Ａ】プラグ・マニホールドがレセプタクル・マニホールドに進入し、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールのカム突起がそれぞれのプラグ・カム溝部およびレセプタクル・カム溝部に沿って移動し、シールが開放位置に回転される際の、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの嵌合係合が行われる間の連続的なステージにおける、図１９に示されたレセプタクル・シールの第１半体の内側表面の前方端部部分の拡大側面立面図である。
【図２３Ｂ】プラグ・マニホールドがレセプタクル・マニホールドに進入し、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールのカム突起がそれぞれのプラグ・カム溝部およびレセプタクル・カム溝部に沿って移動し、シールが開放位置に回転される際の、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの嵌合係合が行われる間の連続的なステージにおける、図１９に示されたレセプタクル・シールの第１半体の内側表面の前方端部部分の拡大側面立面図である。
【図２３Ｃ】プラグ・マニホールドがレセプタクル・マニホールドに進入し、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールのカム突起がそれぞれのプラグ・カム溝部およびレセプタクル・カム溝部に沿って移動し、シールが開放位置に回転される際の、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの嵌合係合が行われる間の連続的なステージにおける、図１９に示されたレセプタクル・シールの第１半体の内側表面の前方端部部分の拡大側面立面図である。
【図２３Ｄ】プラグ・マニホールドがレセプタクル・マニホールドに進入し、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールのカム突起がそれぞれのプラグ・カム溝部およびレセプタクル・カム溝部に沿って移動し、シールが開放位置に回転される際の、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの嵌合係合が行われる間の連続的なステージにおける、図１９に示されたレセプタクル・シールの第１半体の内側表面の前方端部部分の拡大側面立面図である。
【図２４】嵌合状態にある、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの側面立面図である。
【図２５】図２４の線２５−２５上の断面図である。
【図２６】図２４の線２６−２６上の断面図である。
【図２７】レセプタクル外殻の対向する内側表面および外側表面と、レセプタクル・マニホールドと、の間の嵌合摺動係合の他に、プラグ・シール・カム突起を受容するためのカム溝部も示す、コネクタ・ステムが省略された状態の図２６の線２７−２７上の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で記載の特定的な実施形態は、嵌合および嵌合解除のときに解放状態と閉止されたシール状態との間で両方のコネクタ・ユニットのローリングシールを前後に回転させるために１つのコネクタ・シェルの内側表面におけるカム構成と係合する両方のコネクタ・ユニットのローリングシール上に偏心回転子を有する解放可能に嵌合可能なコネクタ・ユニットを含むローリングシール・コネクタを提供する。
【００１５】
この説明を読んだ後に、当業者には、様々な代替的な実施形態および代替的な用途において本発明をいかにして実装するかが明らかとなるであろう。一方、本発明の様々な実施形態について本明細書で説明されているが、これらの実施形態は例示としてのみ提示されたものであり、限定として提示されたものでないことを理解されたい。そのため、様々な代替的な実施形態に関するこの詳細な説明は、本発明の範囲または広さを限定すると解釈すべきではない。
【００１６】
図面では、光ケーブル、電気ケーブル、または電気光ケーブルを接続するための２つの部分からなる水中コネクタの実施形態が示されている。コネクタは、第１および第２の解放可能に嵌合可能なコネクタ・ユニットを含む。一実施形態におけるコネクタ・ユニットは、レセプタクル・ユニットと、レセプタクル・ユニットと解放可能に嵌合可能に係合するためのプラグ・ユニットと、を含む。これらのコネクタ・ユニットのうちの一方のコネクタ・ユニットは、固定された隔壁ユニットを含んでもよく、または両方のコネクタ・ユニットがそれぞれのケーブルの端部に配置されてもよい。図１〜図２７の実施形態では、コネクタは、６つの光ファイバ接続を作るために設計された６芯光コネクタである。ただし、これらのコネクタが、電気接続のみ、光ファイバ接続のみ、またはハイブリッド電気・光接続のみを行うよう変更され得ることは理解されるであろう。加えて、６芯コネクタの実施形態は単に例示としてのみ示されたものであり、コネクタは代替的には、用途に応じて、より多くの、またはより少ない、光ファイバ接続、電気接続、またはハイブリッド接続を行うよう設計され得ることが理解されるであろう。コネクタは、特に水中用途での使用のために意図されたものではあるが、水中または深海のみではなく、あらゆる過酷な環境における接続のために使用され得る。
【００１７】
以下の実施形態に係るコネクタは、過酷な環境または水中コネクタにおける使用のためのローリングシール・コネクタである。係るローリングシール・コネクタでは、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットにおける接点チャンバは、これらのコネクタの前方端部において、ローリングシールによりシールされる。ローリングシールは貫通ボアを有し、貫通ボアは、嵌合状態では、これら２つのユニットにおけるそれぞれの接点チャンバ入口と位置合わせされ、嵌合解除状態では、チャンバがシールされるよう、接点チャンバ入口からオフセットされている。接点チャンバは、嵌合状態において、それぞれのチャンバ入口およびシール貫通ボアと位置合わせされた接点を含む。ここでは、一方のユニットの接点が、それぞれ位置合わせされたシール貫通ボアを通って延長し、他方のユニットにおけるチャンバ（単数または複数）での対応する接点と係合する。接点チャンバは圧力均衡され且つ誘電性流体で充填されたチャンバを含み得る。各コネクタ・ユニットは、図示された実施形態で示されているように、全部の接点を含む単一の接点チャンバを有してもよく、または他の実施形態では、２つ以上の別個の接点チャンバが各コネクタ・ユニットに設けられてもよい。ここでは、各接点チャンバは、コネクタ・ユニットのシール状態において入口と位置合わせするためのボアを有するそれぞれのローリングシールによりシールされた入口と位置合わせされた接点を有する。
【００１８】
図面の図１〜図２７は２つの部分からなるローリングシール・コネクタ１０の実施形態を示す。ローリングシール・コネクタ１０は、光ケーブルを接続するための第１コネクタ・ユニットおよび第２コネクタ・ユニットを有する。コネクタ・ユニットは、第１コネクタすなわち「プラグ」ユニット１２と、プラグ・ユニットと解放可能に嵌合係合するための、嵌合第２コネクタすなわち「レセプタクル」ユニット１４と、を含む。図面では図示しないが、実際には、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットのうちの一方または両方は、それぞれ外側コネクタ筐体に囲まれている。このコネクタ筐体は、水中でコネクタ・ユニットと嵌合または嵌合解除を行うときにＲＯＶ（遠隔操作車両）操作アームにより係合されるためのフライング・リードハンドルを有し得る。プラグ・ユニットが器具筐体の固定された隔壁または壁部に固定されている場合、レセプタクル・ユニットは、外側コネクタ筐体内の水中ケーブルの端部において、ＲＯＶリードハンドルに固定され得る。係る外側コネクタ筐体は当該技術分野において周知であり、したがってここでは詳細には説明しない。
【００１９】
一実施形態では過酷な環境用コネクタ１０は、図１〜図９において嵌合解除状態または分離された状態で示されているプラグ・ユニット１２およびレセプタクル・ユニット１４を含む。これらのユニットは嵌合状態で相互接続すると、図２４〜図２６で示されているように、一体型の円筒形コネクタ１０を形成する。この実施形態におけるコネクタは、Ｃａｉｒｎｓの米国特許第６，０１７，２２７号（同特許の内容は、参照することにより本明細書に援用される）に記載のローリングシール・コネクタと共通するいくつかの要素を有するが、異なるシール・アクチュエータ機構を有する。
【００２０】
例示された実施形態では、プラグ・ユニット内のオイル充填された接点チャンバ１５およびレセプタクル・ユニット内のオイル充填された接点チャンバ１６は、それぞれのユニットの端部表面におけるローリングシール１８により、それぞれのユニットの前端部においてシールされる。これらのローリングシール１８は、横断する貫通ボアまたは開口部２０を有し、これらの貫通ボアまたは開口部２０は、嵌合解除状態（図７および図９参照）では、シール状態で閉じられて、２つのユニット内のそれぞれの接点チャンバ入口２１および２２からオフセットした状態にあり、嵌合状態（図２５参照）では、シールされず、チャンバ入口と位置合わせされた状態へと回転される。プラグおよびレセプタクル内のローリングシール１８は構造的に同等であり、同一の参照番号が両方のユニット内のこれらの部品に対して使用される。接点チャンバは、嵌合状態において、それぞれのシール貫通ボアと位置合わせされた接点を含む。ここでは、一方のユニットの接点は、以下でより詳細に説明されるように、それぞれ位置合わせされたシール貫通ボアを通して延長し、他方のユニットにおけるチャンバ（単数または複数）における対応する接点と係合する。各実施形態における接点チャンバは、当該技術分野で周知であり、米国特許第６，０１７，２２７号で説明されているように、接点を包囲し、且つ、適宜内向きまたは外向きに曲がることにより、接点チャンバの内側の流体の圧力と接点チャンバの外側の流体の圧力との間で圧力補償を提供する可撓性内袋（図面では図示せず）により画成されたチャンバ壁部を有する、圧力均衡され且つ誘電性流体で充填またはオイルで充填したチャンバであり得る。
【００２１】
図４、図６、および図７で最も良く示されているように、プラグ・ユニット１２は、プラグ外殻２４と、プラグ・マニホールド２５と、マニホールド２５の前端部表面４９における部分的円筒形の凹陥部またはシール座部２６内でローリング係合するよう設計された１対のローリングシール１８と、マニホールド背面プレート２８と、プラグ摺動外殻３０と、光ステム３２の前端部における接点またはフェルール３４において終端する光ファイバ３３を含む複数の光ステム３２と、を含む。プラグ外殻２４は図１６においてより詳細に図示されており、中空円筒形後方部分３５と、離間し且つ前方に突出する１対の左側面壁部３６および右側面壁部３７と、を含む。左側面壁部３６および右側面壁部３７は、後方部分３５から前方に延長し、プラグ・マニホールド２５と、プラグ・マニホールドの開放された後端部上に固定された背面プレート２８と、を摺動可能に受容するために左側面壁部３６と右側面壁部３７との間に凹陥座部領域３８を画成する。細長く直線状のアライメント構成または溝部４０が、それぞれ左側面壁部３６および右側面壁部３７の内側表面４１に沿って、それぞれ左側面壁部３６および右側面壁部３７の前端部から後端部まで延長する。加えて１対の離間したアラインメント構成または溝部４２および４４が、アラインメント溝部４０の対向する側面上でそれぞれ側面壁部３６および３７の前端部から内向きに短い距離だけ延長する。外側凹み構成４５がそれぞれ左側面壁部３６および右側面壁部３７の前端部に配置され、図１６で最も良く図示されているように、アラインメント凹陥部または鍵部４６をその内側端部において有する。一方の側面壁部３６におけるアラインメント溝部またはスロット４２は、他方の側面壁部３７におけるアラインメント溝部またはスロット４４よりも、幅が狭い。図４および図１６で分かるように、各側面壁部におけるアラインメント溝部のうちの一方のアラインメント溝部は、他方のアラインメント溝部よりも、溝部４０により近接している。「溝部」という用語が、プラグ外殻側面壁部の対向する内側表面におけるアラインメント構成４０、４２、および４４に関連して使用されているが、この用語は、側面壁部を部分的に通って延長する凹みに必ずしも限定されず、それぞれの側面壁部を完全に通って延長するスロットも含む。構成４０、４２、および４４は、各構成の長さの一部に沿って側面壁部を部分的に通って延長し、側面壁部の前方の凹み部分４５を完全に通って延長する。
【００２２】
図４、図７、および図１０において図示されているように、プラグ・マニホールド２５は、プラグ・シール座部２６がその内部に配置された前部端部壁４８と、プラグ・マニホールド側面壁部３６および３７の表面４１の内側の平坦部分と摺動係合するよう設計された反対側の平坦なまたは実質的に平坦な側面表面５０と、を有する部分的に長方形である断面形状の中空部材を含む。側面表面５０間で延長するマニホールドの端部表面５１は弓形であり、プラグ外殻２４の外側表面の曲率と実質的に合致する曲率を有する。接点チャンバ１５は、図７で示されているように、マニホールド２５の内部で前部端部壁４８と背面プレート２８との間に配置される。各側面表面５０から外向きに突出する細長いアラインメント構成またはリブ５２は、背面プレート２８がエリア３８の後端部５３に対して着座する状態で、プラグ・マニホールド２５を、凹陥したマニホールド着座エリア３８内で中央に置いて位置決めするために、それぞれのアラインメント溝部４０に係合する。図１０で見られるように、１列の３つの貫通ボアまたは接点チャンバ入口２１が各プラグ・シール座部２６の内側端部から前部端部壁４８を通って延長し、接点チャンバ１５と連通する。２本の３つの開口部５４はそれぞれ、マニホールド背面プレート２８を横切って延長し、締結具開口部５５を通って延長する好適な締結具により背面プレートがプラグ・マニホールド２５の後端部に固定されたとき、各プラグ・シール座部の内側端部においてそれぞれの入口２１と位置合わせされる。
【００２３】
これらのローリングシール１８のうちの１つのローリングシール１８が図１１〜図１５でより詳細に示されている。プラグ・ローリングシールおよびレセプタクル・ローリングシールは、構造的には同等である。図１３で示されているように各シール１８は、金属等から作られた内部剛性アクスル５６と、アクスル５６上に延長する外側被覆された弾性外側レイヤ５８と、を含む。なお、横断ボア２０が外側レイヤおよびアクスルを通って延長している。それぞれの偏心回転子またはカムの突起５９および６０が、金属アクスル５６の対向端部表面から外向きに延長する。図１２、図１４、および図１５で最も良く示されているように、カム突起６０はカム突起５９よりも長く、直径がより小さい。ローリングシールは、カム突起５９および６０が各凹みから外向きに突出する状態で、側面表面５０のうちの１つの側面表面５０における端部開口部を介して、凹み２６内に回転可能に取り付けられる。プラグ・ユニットの嵌合解除状態では、プラグ・マニホールド２５は側面壁部３６と側面壁部３７との間で座部領域３８内に完全に係合し、図４で見られるように各ローリングシールの一方の端部における直径がより大きいカム突起５９は、側面壁部３７における幅がより大きいアラインメント溝部またはスロット４４と係合し、その一方で、図４で見られるように各ローリングシールの反対端部における直径がより小さいカム突起６０は側面壁部３６における幅がより小さいアラインメント溝部またはスロット４２と係合する。ローリングシール１８の個数および各シール１８内のボアの個数は、想定される接続の個数に依存し、この場合では６個、すなわち各シールが３つの横断ボア２０を有する状態で２組の３個であるが、想定される接続の個数に応じて、より多数またはより少数の貫通ボアおよび／またはローリングシールが提供されても良い。
【００２４】
プラグ摺動外殻３０は、直径がより大きい円筒形の後方部分６２と、形状が略長方形で寸法がより小さい前方部分６４と、を有する。前方部分６４は後方部分６２から前方に延長し、前部表面６６を有する堅固な前部端部壁６５を有する（図４、図７、および図２５参照）。一連の貫通ボア６８が前部端部壁６５を通って延長し、貫通ボア６８のそれぞれは、マニホールド開口部またはチャンバ入口２１のそれぞれと位置合わせされている。壁部６５および背面プレート２８はプラグ接点チャンバの後端部壁を形成し、それぞれの光ステム３２はそれぞれの貫通ボア６８と、背面プレート２８における位置合わせされた開口部５４と、を通って、接点チャンバ１５へと延長する。なお、入口２１内に配置されたステム３２の前方端部における接点またはフェルール３４は、図７で示されているように、シール座部２６内の入口の開放端部からわずかな距離だけ離間している。光ファイバ３３は光ファイバ・ステムのボアを通過し、アライメント・フェルールへと終端する。アライメント・フェルールはそれぞれの管状ステム３２の端部における座部に固定されている。前部端部壁６５はプラグ・ユニットの終端端部における不浸透性の高圧防壁を形成する。ゴム製応力軽減部材またはブーツ６９は、各ステム３２の突出端部およびステムから出る光ファイバの一部の上方で固定される。接点チャンバからの誘電性流体は、ボア６８のうちの各ボア６８の前方端部を充填する。可撓性内袋（図示せず）は、例えば、上記で参照した米国特許第６，０１７，２２７号において記載されているように、適宜内向きまたは外向きに曲がることにより、シール・ユニットの内側の流体の圧力と外側の流体の圧力との間の圧力補償を提供する。プラグ戻しバネ７０は、図７で最も良く示されているように、摺動外殻３０の前方部分６４と後方部分６２との間の接合部における肩部７２と、プラグ外殻２４の後方部分におけるボアの内側端部と、の間で作用する。
【００２５】
嵌合レセプタクル・ユニット１４の構成要素は、図５の分解図において、互いから分離されて示されており、基本的に、コネクタ筐体８５および締結具１４５によりそれぞれの後端部において一緒に接続された第１剛性半体外殻８０および第２剛性半体外殻８２と、半体外殻との間で摺動可能に係合されたレセプタクル・マニホールド８４と、ステム保持背面プレート８６とを含む、複数部分からなる外殻を含む。レセプタクル外殻の半体外殻は、対向する、部分的に平坦な内側表面１１８を有する。戻しバネ８８は、背面プレート８６の前端部と、マニホールド背面プレート９０と、の間で作用する。光ステム９２は、コネクタ筐体における１対の平行スロット９４と、それぞれが背面プレート８６にある２列の３つの貫通ボア９５と、マニホールド背面プレート９０における位置合わせされた穴９６と、を通って接点チャンバ１６へと延長する。光ファイバ９９は、光ステム９２のボアを通過し、接点チャンバ１６において接点９８で終端する（図９参照）。ゴム製応力軽減部材またはブーツ１００は、各ステム９２の突出端部およびステムから出る光ファイバの一部の上方で固定される。プラグ・ユニットの場合と同様に、１つまたは複数の可撓性内袋（図示せず）は、例えば、上記で参照した米国特許第６，０１７，２２７号において記載されているように、適宜内向きまたは外向きに曲がることにより、シール・ユニットの内側の流体の圧力と外側の流体の圧力との間の圧力補償を提供する。プラグ・マニホールドの場合と同様に、１対のローリングシール１８は、レセプタクル・マニホールド８４の前方壁部１０４における部分的円筒形シール座部または凹陥部１０５において回転可能に保持される。レセプタクル・マニホールドは、通気プラグまたはスクリーン１４６およびガイド棒１４８も含む。
【００２６】
図５、図９、図１７、および図１８で示されているようにレセプタクル・マニホールド８４は、レセプタクル・シール座部１０５が配置された前部端部壁１０４を有する前端部分１０２と、半体外殻８０および８２の内側表面１１８と摺動係合するよう設計された、対向する、実質的に平坦な側面表面１０６と、を有する。前端部分１０２は、プラグ・マニホールド２５の前端部分と実質的に合致する部分的に長方形の形状である。対向する弓形の後方延長部または壁部１０８は端部部分１０２の開放端部表面１１０から後方に延長し、前端部分１０２の対向する弓形端部壁１１２の延長を形成する。これらの延長は、以下でより詳細に説明するように、これらのユニットの嵌合および嵌合解除を行う際に、ガイドとして作用する。接点チャンバ１６は、マニホールドの前端部分１０２の内部で、前部端部壁１０４と、図９で示されているように、組み立て時に開放端部表面１１０上に固定される背面プレート９０と、の間に配置される。細長いアラインメント構成またはガイドリブ１１４は各側面表面１０６から外向きに突出し、ガイドボア１１５は、図１７および図１８で最も良く示されているように、これらのリブの前方端部において表面１０６間でマニホールドを通して延長する。図５、図９、および図１８で見られるように、１列の３つの貫通ボアまたは接点チャンバ入口２２は各レセプタクル・シール座部１０５の内側端部から前部端部壁１０４を通って延長し、接点チャンバ１６と連通する。マニホールド背面プレート９０上に横切って延長する２列の開口部９６は、背面プレートが締結具開口部（図示せず）を通して延長する好適な締結具により接点チャンバの端部表面１１０に固定されたとき、各レセプタクル・シール座部の内側端部におけるそれぞれの入口２２と位置合わせされる。
【００２７】
対向する第１半体外殻８０および第２半体外殻８２は、それぞれが、以下でより詳細に説明されるように、弓形の外側表面と、様々なカムおよびガイドまたはアラインメント構成を有する略平坦な内側表面と、を有する。各半体外殻の前方端部から始まる中央舌部１１６は、対向するプラグ側面壁部３６および３７の前方端部におけるそれぞれのアラインメント凹陥部４６内に係合するよう設計され、内向き凹陥部１１７は、図１（図１では、ユニットが嵌合される前に、位置合わせされた状態で配置されている）と、図２４（図２４は、ユニットが完全に嵌合された状態を示す）と、で示されているように、それぞれのプラグ側面壁部の外部鍵部凹み４５と嵌合係合するような形状を有する。内側表面１１８はそれぞれが、凹み部分または凹陥部分１２０を有する。凹陥部分１２０は各半体外殻の前端部から後方に離間し、各半体外殻の後端部まで延長している。直線状のガイドスロットまたは溝部１２２を含む略中央に位置するアラインメント構成は、凹陥部分１２０における位置合わせされた溝部１２３がスロットまたは溝部１２２の延長を形成し、拡大開口部１２４で終端する状態で、各表面１１８に沿って延長する。再び、「溝部」という用語は、半体外殻の対向する表面における部分的な凹みに必ずしも限定されず、各外殻半体の壁部を完全に通り抜けて延長するスロットも含み、溝部１２２は図５で見られるように、凹んだ外部凹陥部１５１に沿って外殻壁部８０および８２を完全に通り抜けて延長する。１対の離間された締結具開口部１２５は拡大開口部１２４と各外殻の後端部との間に提供される。図１９および図２０を参照して以下でより詳細に説明されるように、第１のセットおよび第２セットの内向きのカム構成１２６および１２８は、図１９で示されているように、第１半体外殻８０のガイド溝部１２２の反対側に提供され、同様の第１のセットおよび第２のセットの内向きのカム構成１３０および１３２（図２０参照）は第２半体外殻８２のガイド溝部１２２の反対側に提供される。
【００２８】
レセプタクル外殻の後端部を形成するコネクタ筐体８５は、拡大された後端部部分１３４を有する。後端部部分１３４は、対向する弓形の外側側面表面１３５、および、側面表面１３５間で対向する凹んだ表面１３６を有し、寸法が小さい前方部分が後端部部分１３４から延長する。前方部分は、端部部分１３４の弓形の側面表面１３５から延長する凹んだ側面表面１４０と、凹んだ表面１３６の連続を形成する側面表面１３５間の弓形表面１４２と、を有する。前方部分も部分的に長方形の断面を有する。弓形の外側側面表面１３５は半体外殻８０および半体外殻８２のそれぞれの弓形表面と合致するよう設計され、その一方で、対向する凹んだ表面１３６は、これらのパーツが図１におけるように組み立てられたときに、レセプタクル・マニホールド延長部１０８の端部を受容するよう設計されている。側面表面１４０間で延長する横断貫通ボア１４４は、以下で説明されるように、これらの構成要素の組み立て時に、２つの半体外殻８０および半体外殻８２の締結具開口部１２５と位置合わせされた状態で配置される。側面表面１４０の形状は、表面１１８の端部から各半体外殻の後端部まで延長する半体外殻８０および半体外殻８２の内側表面の凹んだ形状と、断面で見たときに舌部・溝部型の構成で密接に合致するよう、設計されている。ステム保持背面プレート８６は、背面プレート８６の対向端部間で延長する貫通ボア９５を有し、且つ、コネクタ筐体８５の前端部表面１３８およびマニホールド背面プレート９０の形状および寸法と実質的に合致する略楕円形または部分的長方形の断面形状を有する、略堅固な部材である。
【００２９】
ここでレセプタクル・ユニット１４のパーツの組み立てについて、より詳細に説明する。プラグ・ユニット１２のローリングシールと同等であるローリングシール１８は、接点チャンバ入口２２の開放された前方端部を、図９で示される閉止された嵌合解除位置においてシールするために、座部１０５のうちの各座部１０５において回転可能に取り付けられる。各シール１８における貫通ボアの個数は、上述のように、想定される接続の個数に対応し、この場合では、３つの平行なボア２０が各シールに提供されている。レセプタクル・ユニットの残りの部品とマニホールド８４とを組み立てる前には、位置合わせされた締結具開口部１２５およびボア１４４を通って延長する外殻ネジ１４５を介して半体外殻８０および半体外殻８２の後端部をコネクタ筐体８５の凹んだ前方部分の反対側面上に固定することにより、外殻が組み立てられる。通気スクリーンまたはプラグ１４６は半体外殻８０および半体外殻８２の開口部１２４内に固定され、通気スクリーンにおける開口部は、嵌合および嵌合解除の際における圧力補償目的のために、外部環境と、接点チャンバ（単数または複数）または接点チャンバを包囲する可撓性内袋（図示せず）の外側の外殻内部と、の間の連通を提供する。
【００３０】
レセプタクル・マニホールドは、図１および図２５において見られるように、逆方向に向けられたリブ１１４がそれぞれのガイド溝部１２２内で係合し、ガイド延長部１０８がステム保持背面プレート８６の上方で延長し、コネクタ筐体の表面１４２の上方でコネクタ筐体の拡大された後端部部分の凹んだ領域１３６へと摺動する状態で、半体外殻８０と半体外殻８２との間で摺動可能に係合される。コネクタ・ユニットの内部構成要素をより明らかに示すために、レセプタクル・マニホールドおよびプラグ・マニホールドは、図２では省略され、コネクタ半体外殻およびレセプタクル・マニホールドの両方は、図３では透明化され、または切り取られている。ガイド棒１４８は、図３で最も良く示されているように、半体外殻におけるスロット１２２と、レセプタクル・マニホールドにおける貫通ボア１１５と、を横断して延長し、各端部において拡大ヘッド部１４９を有する。拡大ヘッド部１４９は、スロット１２２の外側の凹んだ凹陥部１５１内で摺動する。このことは、以下でより詳細に説明されるように、嵌合および嵌合解除を行うときにレセプタクル・マニホールドが半体外殻に対して内向きに付勢される際に、レセプタクル・マニホールドが他の構成要素と適切に位置合わせされることを支援する。
【００３１】
それぞれの外殻半体における内側表面におけるカム構成１２６および１２８と、カム構成１３０および１３２と、は、それぞれが、図１９〜図２３Ｄで最も良く示されているように、事前決定された形状の２つの重複するカム溝部を含む。図１９〜図２３Ｄに関連して以下でより詳細に説明されるように、各構成のカム溝部のうちの一方のカム溝部は、それぞれのレセプタクル・ローリングシールのそれぞれの偏心回転子またはカム突起５９または６０と常時係合し、その一方で、各カム構成の他方の重複するカム溝部は、嵌合および嵌合解除が行われる間に、それぞれのプラグ・ローリングシールのそれぞれの偏心回転子またはカム突起５９または６０を受容するよう設計されている。プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットにおけるローリングシール１８は、ユニットの前端部表面が図１〜図３におけるように嵌合係合のための準備が整った状態で位置合わせされたとき、プラグ・ユニットのカム突起５９と、レセプタクル・ユニットのカム突起６０と、がコネクタの同じ側に配置され、その逆もまた成り立つように取り付けられている。
【００３２】
偏心回転子または突起５９および６０と係合するためのカム溝部は、２つの異なる幅および深さで切られている。これにより、２つの溝部の経路が、シールの開放および閉止のシーケンスの両方の間に、交差および機能することが可能になる。したがって、図１９で示されているように第１半体外殻８０のカム構成１２６および１２８のそれぞれは、コネクタ・ユニットが、嵌合のために、互いに対向した状態で位置合わせされたときに、それぞれのレセプタクル・ローリングシールの一方の端部における直径がより大きいカム突起５９を受容するよう設計された、幅がより大きく且つ深さがより小さい第１カム溝部１５０と、それぞれのプラグ・ローリングシールの等しい端部における長さがより長く且つ直径がより小さいカム突起６０を受容するよう設計されている、幅がより小さく且つ深さがより大きい第２カム溝部１５２と、を有する。図２０で示されているように、第２半体外殻８２のカム構成１３０およびカム構成１３２は、上部溝部１５４が、レセプタクル・シールのカム突起６０を受容するために、より狭く且つより深くなる状態で、および底部溝部１５５が、プラグ・シールのカム突起５９を受容するために、より広く且つより狭くなる状態で、反転されている。異なる溝部寸法も、図２７におけるレセプタクル外殻およびマニホールドの断面図において示されている。図２７で見られるように、ユニットの嵌合係合が行われるときにプラグ・シールのより小さい直径のカム突起６０を受容するよう設計された半体外殻８０におけるカム溝部１５２は、プラグ・シールのより大きい直径のカム突起５９を受容するよう設計された半体外殻８２におけるカム溝部１５５よりも、より狭く且つわずかにより深い。プラグ・シールおよびレセプタクル・シールのカム突起を受容する各カム構成の溝部が重複するため、寸法におけるこの差異は、嵌合および嵌合解除が行われる際に、プラグ・シールのカム突起が、レセプタクル・シールのカム突起を受容する溝部に入ることを防止し、その逆も防止する。
【００３３】
図１９で示されているように、レセプタクル・シールのカム突起５９を受容するカム溝部１５０は、両端部において閉じられ、レセプタクル・シールのカム突起はこれらの溝部内に常時保持されている。同様に、図２０で示されているように、レセプタクル・シールの対向端部におけるカム突起６０を受容する外殻半体８２の幅がより小さいカム溝部１５４も各端部において閉じられている。カム突起５９およびカム突起６０は、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの嵌合解除状態では、それぞれのカム溝部の前方端部１５６および前方端部１５７に配置されている。この位置では、レセプタクル・シール１８は、図２、図３、および図９で見られるように、貫通ボアまたは開口部２０がチャンバ入口２２に対して横切る方向に延長し、その結果として接点チャンバ１６がシールされた状態で、配置されている。レセプタクル・ユニットの嵌合解除シール状態における半体外殻８２のカム溝部１５４の前方端部１５７におけるレセプタクル・カム突起６０の位置６０Ａが図２１の実線の輪郭において示されている。レセプタクル・シールの対向端部における偏心カム突起５９も、嵌合解除シール状態では、半体外殻８０のカム溝部１５０の前方端部１５６に配置されていることが理解されるであろう。
【００３４】
第１半体外殻８０のカム溝部１５０は合致する形状を有し、各カム溝部１５０は、前端部１５６から延長する直線部分１５８と、傾斜部分１６０と、それぞれの溝部の傾斜部分１６０から後端部１６３まで延長する第２直線部分１６２と、を含む。カム溝部１５２も合致する形状を有し、それぞれの前方端部において開かれており、前方端部から延長する直線部分１６４と、それぞれの溝部１５０の傾斜部分１６０と重複する傾斜部分１６５と、それぞれの溝部の傾斜部分１６５から後端部１６８まで延長する直線部分１６６と、を有する。同様に第２半体外殻８２のカム溝部１５４のそれぞれは、前方端部１５７から延長する直線部分１７０と、傾斜部分１７２と、それぞれの溝部の傾斜部分から後端部１７４まで延長する直線部分１７３と、を有する。カム溝部１５５のそれぞれは、それぞれの前方端部において開かれており、前方端部から延長する直線部分１７５と、それぞれの溝部１５４により重複される傾斜部分１７６と、それぞれの溝部の傾斜部分１７６から後端部１７８まで延長する直線部分１７７と、を有する。傾斜部分は、それぞれのシールの回転を閉止シール状態と開放状態との間で制御し、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールが一致して回転するよう設計されている。
【００３５】
プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットが図２４〜図２６におけるように嵌合されるとプラグ・ローリングシールおよびレセプタクル・ローリングシールは、ボア２０が接点チャンバ入口２１および接点チャンバ入口２２と位置合わせされた状態の開放位置へと回転され、その一方で、レセプタクル・マニホールド・ブロックは外殻８０および外殻８２へと内向きに付勢され、その結果、レセプタクル接点９８は、図２６で見られるように接点チャンバ入口２１において、または代替的な実施形態におけるようにプラグ接点チャンバ１５において、対応するプラグ接点３４と係合するために、接点チャンバ入口２２と、レセプタクル・シールおよびレセプタクル・シールにおける位置合わせされたボアまたは開口部２０と、を通って、接点チャンバ１６から突出する。同時にプラグ外殻２４は、図２５および図２６で最も良く示されているように、レセプタクルの半体外殻８０および半体外殻８２により後方に付勢され、それにより戻しバネ７０は圧縮され、その一方で、プラグ・マニホールドの前方端部は、半体外殻８０および半体外殻８２により形成されるレセプタクル外殻の開放端部に進入する。嵌合が行われる間、プラグ・マニホールドのアラインメント・リブ５２は、プラグ外殻におけるアラインメント溝部４０に沿って移動し、その一方で、外殻は、レセプタクル外殻の前方端部との係合により押し戻される。レセプタクル・マニホールドのアラインメント・リブ１１４はレセプタクル外殻を形成する２つの半体外殻８０および８２の直線状アラインメント溝部／スロット１２２に沿って移動し、その一方で、レセプタクル・マニホールドはプラグ・マニホールド２５の前端部との係合により内向きに付勢される。半体外殻の外側表面におけるスロットを包囲する外側凹陥棚状部１５１に沿って拡大端部１５０が移動するときにスロット１２２を通って延長するレセプタクル・マニホールドのガイド棒１４８の端部により、追加的な位置合わせが提供される。相対的に摺動するプラグ・マニホールド２５およびレセプタクル・マニホールド８４の略長方形の断面と、プラグ・マニホールドがレセプタクル外殻に進入するために図２７で示されているように、それぞれのマニホールドの外側平坦表面と摺動可能に係合するプラグ外殻２４およびレセプタクル外殻８０ならびに８２の合致する略平坦な内側壁部部分と、も、シールを回転させるためにカム突起がそれぞれのカム溝部と係合する際に相対的に摺動するパーツ間の適切な位置合わせの保持を支援する。
【００３６】
ユニットの嵌合および嵌合解除が行われる際の、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールの嵌合カム構成と、レセプタクル外殻のカム溝部と、の動作について、ここで図２１〜図２３Ｄを参照して、より詳細に説明する。図１〜図３および図２２では、嵌合係合へと移行する直前の、互いに対して位置合わせされ対向し合った状態にあるプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットが示されている。プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットが閉止且つシールされた状態では、プラグ・ローリングシール１８およびレセプタクル・ローリングシール１８の全部はシール方向に向けられている。なおこのシール方向では、貫通ボアまたは開口部２０が接点チャンバ入口２１および接点チャンバ入口２２のそれぞれの長手方向軸に対して横切る方向に延長している。プラグ・マニホールド２５の前部表面における、部分的に円筒形で端部が開かれたシールを受容する凹陥部２６、およびレセプタクル・マニホールド８４の前部表面における、部分的に円筒形で端部が開かれたシールを受容する凹陥部１０５は、それぞれプラグ・シール１８およびレセプタクル・シール１８のそれぞれの弾性スリーブまたは外側レイヤ５８よりもわずかに直径が小さい。各ローリングシールは、１つの開放端部を介して、凹陥部２６または凹陥部１０５内に摺動する。これにより弾性スリーブは、圧縮されて、これらの凹陥部およびそれぞれの接点チャンバ入口の開放された外側端部と、シール係合する。同時に、弾性スリーブまたはレイヤ５８の外側表面は、マニホールド２５の平坦な前部表面４９から、およびマニホールド８４の平坦な前部表面１０３から、それぞれわずかに外向きに突出する。ユニットの前端部が最初に係合（両方のユニットを互いに向かって移動させることにより、または一方のユニットを、他方の静止するユニットとの係合状態へと移動させることにより）されると、プラグ外殻およびレセプタクル外殻の前端部における嵌合構成が、まず係合される。ここで、レセプタクル外殻の前端部におけるアラインメント舌部または突起物１１６が、プラグ外殻の前端部におけるアラインメント凹陥部または凹み４６に進入する。プラグ・マニホールドの前端部表面４９およびレセプタクル・マニホールドの前端部表面１０３は付勢されて対面係合の状態に達し、その結果、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールの突起部分は圧縮されてシール係合の状態に達する。この時点で、各レセプタクル・シールの一方の端部におけるレセプタクル・シール・カム突起６０は、図２１における６０Ａで示されているように、半体外殻８２におけるカム溝部１５４の前方端部１５７に位置し、各レセプタクル・シールの他方の端部におけるカム突起５９は、図２３Ａにおける５９Ａで示されているように、第１半体外殻８０における対応するカム溝部１５２の前方端部１５６に位置する。この時点におけるプラグ・シールのカム突起５９およびカム突起６０はそれぞれ、プラグ外殻の離間された側面壁部３６および３７のカム突起受容溝部またはスロット４４および４２内に、依然として配置されている。ローリングシールが図２３Ａ（ローリングシール以外のプラグ・ユニットの他のパーツはこの図面では、カム突起の位置を明瞭化するために、省略されている）に示された位置において接触するにつれて、プラグ・シールのカム突起６０およびカム突起５９はそれぞれ、半体外殻８０のカム突起を受容する溝部１５２の、および半体外殻８２のカム突起を受容する溝部１５５の、位置合わせされた開放端部へと移動し始める。プラグ・シール・カム突起６０および半体外殻８０のカム溝部１５２に対するこの位置は図２３Ａにおける６０Ａに示され、その一方で、レセプタクル・シールのより大きいカム突起５９は、幅がより大きいカム突起を受容する溝部１５０の前方端部１５６におけるスタート位置５９Ａに示されている。図２１は、対向する半体外殻８２のそれぞれのカム溝部１５４およびカム溝部１５５におけるプラグ・シール・カム突起５９およびレセプタクル・シール・カム突起６０に対する同一のスタート位置５９Ａおよび６０Ａを示す。
【００３７】
プラグ・マニホールドおよびプラグ・マニホールド・シールがレセプタクル・マニホールドおよびレセプタクル・マニホールド・シールをレセプタクル外殻内へと押し戻すにつれて、プラグ・マニホールド・アラインメント・リブ５２は、表面１１８におけるアラインメント溝部１２２の、拡大された、または漏斗形状の開放端部１８０への進入を開始し、プラグ・カム突起およびレセプタクル・カム突起はそれぞれのカム溝部に沿って移動する。図２１での、溝部１５５におけるプラグ・カム突起の位置５９Ｂ、溝部１５４におけるレセプタクル・カム突起６０の位置６０Ｂ、および、図２３Ｂでの、対向するカム溝部１５２および１５０における、反対側に向けられたプラグ・カム突起およびレセプタクル突起の対応する位置６０Ｂおよび５９Ｂにおいて、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールは開き始める。これは、対向するレセプタクル半体外殻８２および８０のそれぞれの傾斜したカム溝部部分１７６および１６５の始点におけるプラグ・カム突起５９および６０の係合と、対向するレセプタクル半体外殻８０および８２のカム溝部１５０および１５４のそれぞれの傾斜したカム溝部部分１６０および１７２の始点におけるレセプタクル・カム突起５９および６０の同時的な係合と、に起因するものである。図２１および図２３Ｂで示されているように、溝部部分１７６は溝部部分１７２に対して逆方向に傾斜し、その一方で、溝部部分１６０は、対向する半体外殻８０における溝部部分１６５に対して逆方向に傾斜している。したがって、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールは、嵌合が行われる間、逆方向に回転し、それによりシール間のあらゆるデブリは、シール表面から一掃される傾向にある。図２３Ｃにおける位置１５９Ｃおよび１６０Ｃでは、プラグ・カム突起１５９およびレセプタクル・カム突起１６０は、すでにそれぞれの傾斜部分１６０および１６５の終点に到達し終え、それぞれ、直線部分１６２および１６６に進入している。図２１では、半体外殻８２の、それぞれ溝部１５５および１５４の直線部分１７７および１７３における、プラグ・カム突起１６０およびレセプタクル・カム突起１５９に対する、対応する部分１６０Ｃおよび１５９Ｃが示されている。この時点では、ローリングシールは完全に開かれ、作動は完了している。
【００３８】
レセプタクル・シールおよびプラグ・シールのシール開口部２０が図２５におけるように位置合わせされ且つレセプタクル接点ステム上で係合する状態で、プラグ・ローリングシール１８およびレセプタクル・ローリングシール１８がレセプタクル外殻へとさらに戻されるにつれて、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットの光フェルールが接続し、その一方で、プラグ・カム突起およびレセプタクル・カム突起の全部は、それぞれ図２３Ｄにおける位置５９Ｄおよび６０Ｄにおいて、および図２１における位置６０Ｄおよび５９Ｄにおいて示される、それぞれのカム溝部の内側端部または後端部１６３、１６８、１７４、および１７８へ移動する。
【００３９】
プラグ・マニホールド内の接点チャンバ１５およびレセプタクル・マニホールドの接点チャンバ１６内のシリコーンオイルは、これらの接点の光表面を常時清浄な状態に保持するよう支援し、レセプタクル外殻およびプラグ外殻における通気スクリーンまたは通気穴を通して外部環境に曝露される接点チャンバを包囲する弾性内袋（図示せず）を介して圧力均衡を提供する。一実施形態では、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットは、嵌合時に、より大きいユニットまたは結合装置により共に保持される。係る結合装置内にプラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットは設置され、係る結合装置が一緒に圧縮されると、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットが接続される。この場合、より大きい装置を一緒に保持する力により、コネクタ・ユニットも嵌合状態に保持され、プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニット自体間のラッチ機構は不必要となる。他の実施形態で必要である場合、好適なラッチ機構が提供されてもよい。
【００４０】
プラグ・ユニットおよびレセプタクル・ユニットまたはコネクタ・ユニット１２および１４を分離するための嵌合解除シーケンスは、上述の嵌合シーケンスの反転である。これらのユニットの分離が始まると、レセプタクル・マニホールドが戻しバネ８８により外向きに付勢され、プラグ・シールおよびレセプタクル・シールは、それぞれのカム突起がそれぞれのカム溝部の最内側の区域または後方の直線区域に沿って後方に移動する間に、位置合わせされたローリングシール・ボアからレセプタクル接点チャンバへと後退されるレセプタクル接点ステム上で、外向きに戻る。カム突起が、それぞれのカム溝部の傾斜区域に沿って後方に移動し始めると、ローリングシールは閉止およびシール位置へと戻る回転を開始する。カム突起が傾斜区域の端部に到達し、溝部の外側または前方の直線区域に沿っての移動を開始する時点までに、シールは再びそれぞれの座部内で完全に閉止およびシールされる。
【００４１】
上述の過酷な環境コネクタは、海中、ダウンホール、および水中嵌合の接続に対して好適であるが、光ファイバ通信を使用する他の過酷な環境においても使用され得る。上述のように、光ファイバ・コネクタについて上記では説明されたが、コネクタは他の実施形態ではハイブリッド型電気・光コネクタまたは電気コネクタであり得る。例示された実施形態に係るコネクタは６つの光ファイバを接続するための６芯コネクタであるが、他の実施形態は、より多数またはより少数の光ファイバ接続、電気接続、もしくは光ファイバ接続および電気接続の両方、または貫通接続を有し得る。この構成により、比較的小さい直径である全体的コネクタパッケージ（利用可能な空間が限られた場合（例えばダウンホールコネクタ）に懸念となる）において比較的多数の光回路または他の回路が可能となる。１例では、上述の６芯光ファイバ・コネクタは約１．２５インチ（約３．１８センチメートル）の直径を有する。プラグ接点チャンバならびにレセプタクル接点チャンバおよび接続通路は、光フェルールの接触表面を清浄状態に保つために、および、例えば米国特許第６，０１７，２２７号に記載のコネクタ等の他のＴｅｌｅｄｙｎｅ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製の海中ローリングシール・コネクタのマニホールドおよび内袋システムと同様の、マニホールドおよび内袋システムにより圧力補償を作るために、シリコーンオイルまたは他の誘電性流体で充填される。ローリングシールは接続システムから水を遠ざけ、シリコーンオイルがマニホールド接点チャンバ内に保持されることを可能にする。ローリングシールのための作動システムは、より少ないパーツを含み、シールを作動させるための別個の作動ステムを不必要とする。
【００４２】
開示された実施形態の上記の説明は、当業者が本発明を実施または使用することを可能にするため提供されたものである。これらの実施形態に対する様々な変更例が当業者には容易に明らかとなるであろう。本明細書で記載した全般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態にも適用が可能である。そのため、本明細書で提示される説明および図面は、本発明の現時点での好適な実施形態を表し、したがって、本発明により広範に考えられる発明主題を表すことを理解するべきである。本発明の範囲が、当業者に明らかとなり得る他の実施形態を完全に含むものであること、および、したがって本発明の範囲が添付の請求項以外のいかなるものによっても制限されないこと、がさらに理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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【図２３Ｄ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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