Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONECTORPARA CABO COAXIAL".
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se, geralmente, a conectores paracabos coaxiais e, mais particularmente, a conectores aperfeiçoados que sãorápidos e fáceis de se instalar.
Sumário da Invenção
É um objetivo principal da presente invenção fornecer um conec-tor para cabo coaxial aperfeiçoado que pode ser instalado de forma fácil erápida em um cabo coaxial. Nessa conexão, um objetivo relacionado a umaspecto dessa invenção é fornecer tal conector aperfeiçoado que tem auto-posicionamento quando aplicado ao cabo, sem a utilização de guias serri-Ihadas ou posicionamento manual de partes individuais do conector.
Um objetivo adicional de um aspecto dessa invenção é o forne-cimento de tal conector aperfeiçoado que exija apenas duas peças a seremaplicadas ao cabo para formar o conjunto de conector completo.
É um outro objetivo da invenção o fornecimento de tal conectoraperfeiçoado que possa ser fabricado de forma eficiente e econômica a umcusto inferior do que os conectores anteriores.
Outro objetivo adicional da invenção é o fornecimento de tal co-nector aperfeiçoado que simplifique e facilite a preparação do cabo, neces-sária antes da instalação do conector. Assim, um objetivo relacionado é ofornecimento de tal conector que permita que as dimensões de apara decabo sejam padronizadas para todos os conectores que consubstanciamessa invenção.
Um objetivo importante de uma modalidade em particular dainvenção é o fornecimento de um conector para cabo coaxial aperfeiçoadoque inclua um cotovelo que permita que o cabo seja conectado a um dispo-sitivo que é orientado em um ângulo com relação ao cabo, enquanto permiteque o cotovelo seja indexado para qualquer uma dentre uma multiplicidadede diferentes posições de azimute em torno do eixo do cabo.
Outros objetivos e vantagens da invenção se tornarão aparentesa partir da descrição detalhada que se segue e dos desenhos em anexo.
De acordo com a presente invenção, muitos dos objetivos acimasão atingidos pelo fornecimento de um conector para cabo coaxial aperfei-çoado que compreende um conector externo geralmente cilíndrico adaptadoa fim de ser montado na superfície externa de uma parte de extremidade docondutor externo do cabo e possuindo uma projeção de extensão oca emuma direção geralmente axial além da extremidade do condutor externo; umanel de contato eletricamente condutor disposto dentro do interior oco daextensão do conector externo, o anel sendo montado para realizar o movi-mento em uma direção geralmente axial dentro e com relação ao conectorexterno a fim de engatar a extremidade do condutor externo; um elementode corpo, geralmente cilíndrico, adaptado a fim de realizar o movimento te-lescópico sobre a extensão do conector externo, o elemento de corpo e oconector externo possuindo superfícies rosqueadas cooperantes para uniros dois elementos, o elemento de corpo incluindo uma saliência interna paraengatar o anel de contato e avançar o anel contra a extremidade do condu-tor externo para quebrar uma parte de extremidade do condutor externo àmedida em que o elemento de corpo é rosqueado no conector externo, e umconector interno montado dentro do elemento de corpo para engatar o con-dutor interno à medida em que o elemento de corpo é rosqueado no conec-tor externo.
Em determinadas modalidades da invenção, a rotação do anelde contato durante o aperto é evitada por um dispositivo de travamento anti-rotação que evita a rotação do anel de contato na medida em que o anel decontato é avançado contra a extremidade do condutor externo.
Uma modalidade preferida da invenção fornece um conector emforma de cotovelo que compreende um conector externo geralmente cilíndri-co adaptado a fim de ser montado na superfície externa de uma parte deextremidade do condutor externo do cabo, pelo menos uma parte da super-fície externa do conector externo possuindo uma seção transversal não-circular; um elemento de cotovelo eletricamente condutor adaptado a umaextremidade a fim de realizar o movimento telescópico sobre pelo menosessa parte do conector externo possuindo uma seção transversal não-circular, pelo menos uma parte da superfície interna da parte telescópica doelemento de cotovelo possuindo uma seção transversal não-circular quecoincide com a do conector externo em posições angulares diferentes emtorno do eixo do condutor externo de modo a formar uma conexão anti-rotação em qualquer uma das diferentes posições angulares; um dispositivopara o aperto do conector externo e do elemento de cotovelo juntos, e ma-nutenção dos mesmos juntos; e um conector interno em forma de cotovelomontado dentro do elemento de cotovelo externo para engatar o condutorinterno do cabo à medida em que o elemento de cotovelo externo é movidotelescopicamente para o conector externo.
Breve Descrição dos Desenhos
A figura 1 é uma elevação lateral, parcialmente em corte, deuma primeira modalidade de um conjunto de conector consubstanciando apresente invenção, totalmente montado na extremidade de um cabo coaxial;
A figura 2 é uma vista em corte longitudinal do conector externono conjunto de conector da figura 1;
A figura 3 é uma elevação de extremidade do conector externoda figura 2;
A figura 4 é uma elevação de extremidade do anel de contato noconjunto de conector da figura 1;
A figura 5 é um corte vertical tirado através do meio do anel decontato da figura 4;
A figura 6 é uma vista em corte fragmentada de um subconjuntodo conector externo e o anel de contato no conjunto de conector da figura 1;
A figura 7 é uma elevação de extremidade do subconjunto dafigura 6;
A figura 8 é uma elevação lateral, parcialmente em corte, dosubconjunto das figuras 6 e 7, totalmente montado na extremidade de umcabo coaxial;
A figura 9 é uma elevação lateral, parcialmente em corte, dosubconjunto do conector interno e do elemento de corpo no conjunto do co-nector da figura 1;
A figura 10a é uma elevação lateral, parcialmente em corte, deuma segunda modalidade de um conjunto de conector consubstanciando apresente invenção, totalmente montado com o anel de contato em sua posi-ção retraída;
A figura 10b é a mesma elevação lateral da figura 10b com oanel de contato nessa posição avançada;
A figura 11 é uma vista em corte longitudinal do conector exter-no no conjunto de conector da figura 10, tirada ao longo da linha 11-11 dafigura 13;
A figura 12 é uma elevação de extremidade da extremidade di-reita do conector externo ilustrado na figura 11;
A figura 13 é uma elevação de extremidade da extremidade daesquerda do conector externo ilustrado na figura 11;
A figura 14 é uma vista em corte longitudinal do elemento decotovelo no conjunto de conector da figura 10;
A figura 15 é uma elevação lateral do elemento de cotovelo ilus-trado na figura 14;
A figura 16 é uma elevação de extremidade da extremidade di-reita do elemento de cotovelo ilustrado na figura 15;
A figura 17 é uma elevação de extremidade da extremidade es-querda do elemento de cotovelo ilustrado na figura 15;
A figura 18 é um corte longitudinal da manga externa no conjun-to de conector da figura 10; e
A figura 19 é uma elevação de extremidade da extremidade di-reita da manga externa ilustrada na figura 18;
Descrição Detalhada da Modalidade Preferida
Enquanto a invenção é suscetível a várias modificações e for-mas alternativas, as modalidades específicas da mesma tendo sido ilustra-das por meio de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhe. Deve-se compreender, entretanto, que não se pretende limitar a invenção a for-mas particulares descritas, mas, ao contrário, a intenção é cobrir todas asmodificações, equivalências e alternativas que se encontram no espirito eescopo da invenção como definidos pelas reivindicações em anexo.
Voltando-se para os desenhos e referindo-se às figuras 1 e 2,ilustra-se um conjunto de conector para um cabo coaxial 10 possuindo umcondutor externo nervurado helicoidalmente 11 formatado de maneira con-cêntrica a partir de um condutor interno 12 por um espaçador dielétrico (não-ilustrado). Para se preparar o cabo 10 para fixação do conjunto de conector,a extremidade do cabo é cortada ao longo de um plano que é perpendicularao eixo do cabo e, então, o condutor externo 11 e o dielétrico são cortadosao longo de um segundo plano perpendicular para deixar um comprimentocurto, por exemplo, 0,63 cm (0,25 polegadas) do condutor interno 12 expos-to na extremidade do cabo. Quaisquer bordas ásperas nas extremidades decorte dos condutores metálicos 11 e 12 são removidos preferivelmente paraevitar a interferência com o conector. A superfície externa do condutor ex-terno 11 é normalmente coberto com uma camisa plástica 14 que é aparadapara longe da extremidade do condutor externo 11 ao longo de um compri-mento suficiente para acomodar o conjunto de conector.
O contato elétrico com o condutor interno 12 do cabo 10 é efe-tuado por um conector interno convencional 15 que realiza o movimento te-lescópico sobre, em engate por fricção deslizante com, uma parte substan-cial do comprimento exposto do condutor interno 12. O cabeçote 16 do co-nector interno 15 forma a parte macho de um conector convencional.
A primeira parte do conjunto de conector a ser instalada no cabocoaxial é um conector externo 20 que possui uma superfície interna rosque-ada 21 que coincide com as nervuras helicoidais do condutor externo 11.
Assim, o conector 20 pode ser rosqueado no condutor externo 11 até queuma superfície interna do conector engate a extremidade cortada 13 (figura8) do condutor externo 11. Como será discutido em detalhes abaixo, o con-tato inicial entre o condutor externo 12 e o conector ocorre quando a extre-midade cortada 13 do condutor externo engata um anel de contato de bron-ze eletricamente condutivo 22 capturando uma extensão cilíndrica 23 doconector 20.Após o engate inicial entre o anel de contato 22 e a extremidadedo condutor externo 11, o avanço contínuo do conector 20 para o cabo em-purra o anel 22 firmemente contra uma virola interna 24 na extremidade daextensão 23. Para evitar a rotação do anel de contato 22 dentro da cavidadeformada pela extensão 23, evitando dessa forma a rotação do cabo dentrodo conector 20, o anel 22 e a superfície interna da extensão 23 formam su-perfícies de malha anti-rotação. Especificamente, o anel de contato 22 pos-sui um formato sextavado e a superfície interna da extensão cilíndrica 23forma seis sulcos longitudinais 25 para o recebimento de seis cantos do anelde contato sextavado 22. Assim, o anel de contato 22 pode deslizar longitu-dinalmente dentro da extensão 23, mas não pode girar com relação ao co-nector 20.
Para completar a instalação do conjunto de conector, um ele-mento de corpo cilíndrico escalonado 30 é rosqueado no conector 20. Esseelemento de corpo 30 carrega o conector interno 15, com um espaçador die-létrico 32 isolando o conector interno 15 e o elemento de corpo 30. A partede extremidade de diâmetro reduzido do elemento de corpo 30 carrega umaporca de acoplamento 31 que é fixada ao elemento de corpo 30 por um anelde retenção de mola 31a. O anel 31a fixa a porca 31 no elemento de corpo30 enquanto permite a livre rotação da porca 31 no elemento de corpo. Umagaxeta 33 é capturada entre a porca de acoplamento 21 e uma superfície deextremidade plana no elemento de corpo 30 para fornecer uma superfície devedação isolada para um conector coincidente.
Com a finalidade de apertar o anel de contato 22 firmementecontra a extremidade do condutor externo 11, o conector externo 20 e o e-Iemento de corpo 30 incluem superfícies rosqueadas cooperantes 26 e 34.Assim, quando o elemento de corpo 30 é rosqueado no conector externo 20,os dois elementos se movem de forma telescópica um sobre o outro na di-reção axial de forma a empurrar o anel de contato 22 contra a extremidade13 do condutor externo 11.
Na medida em que o elemento de corpo 30 é rosqueado no co-nector externo 20, uma saliência interna 35 formada pelo elemento de corpoengata o anel de contato 22 e pressiona o mesmo contra a extremidade cor-tada do condutor externo 11.0 avanço adicional do elemento de corpo 30no elemento de corpo 30, então, empurra o anel 22 longitudinalmente atra-vés da cavidade formada pela extensão 23, causando, dessa forma, a que-bra das nervuras dessa parte do condutor externo localizado dentro da ex-tensão 23. Como ilustrado na figura 1, o avanço do anel 22 continua até quea parte quebrada do condutor externo é firmemente compactada entre o a-nel 22 e o segmento rosqueado internamente do conector 20. Isso estabele-ce uma conexão elétrica justa entre o condutor externo 11, o anel de contato22 e o elemento de corpo 30. O diâmetro interno do anel de contato 22 tempreferivelmente o mesmo diâmetro que o diâmetro interno menor do condu-tor externo 11 para garantir o contato com a área máxima da parte de ex-tremidade cortada do condutor externo 11.
Apesar de todo o elemento de corpo 30, incluindo a saliência 35,ser girado durante o movimento de avanço do anel de contato 22, a travaanti-rotação entre o anel 22 e o conector 20 evita que o anel 22 gire. Isso,por sua vez, evita a rotação do cabo coaxial, que seria danoso visto que arotação do cabo poderia fazer com que uma parte do cabo se retraísse doconector externo 20.
Uma barreira contra umidade é fornecida por um anel em O 40posicionado entre superfícies opostas dos elementos 20 e 30, respectiva-mente.
Para manter uma coincidência de impedância com o cabo 10 ecom um conector coincidente, o anel de contato condutor 22 e o elementode corpo 30 são construídos com dimensões internas que satisfazem a se-guinte fórmula (que é bem conhecida da técnica):
<formula>formula see original document page 8</formula>
onde
Zo = a impedância desejada no conector coaxial;D=o diâmetro interno do elemento do conector condutor;
d = o diâmetro do condutor interno 12; e
er= a permissividade relativa da manga dielétrica 32.
Um conector modificado 50, consubstanciando a invenção, éilustrado nas figuras 10-19, para utilização na conexão de um primeiro ca-bo coaxial a um segundo cabo ou outro dispositivo que é orientado em umângulo com o eixo do primeiro cabo. Assim, o conector 50 inclui um elemen-to de cotovelo externo 51 que é uma parte de um elemento de contato deduas partes que também inclui um anel interno 52. O anel interno 52 fazcontato com a extremidade do condutor externo do cabo coaxial (não-ilustrado) e também está em contato elétrico com o elemento de cotovelo51. Na modalidade ilustrativa, o elemento de cotovelo 51 é um cotovelo de90°, isto é, os eixos das seções cilíndricas 51a e 51b em extremidades o-postas do elemento de cotovelo são perpendiculares uma à outra.
O conector externo 60 na modalidade das figuras 10-19 é similarao conector externo 20 na modalidade das figuras 1-9 visto que ambos osconectores possuem uma superfície interna rosqueada 61 ou 21 que coinci-de com as nervuras helicoidais do condutor externo 11 do cabo coaxial. As-sim, o conector 60 pode ser rosqueado no condutor externo 11 do cabo. Pa-ra fornecer uma barreira contra umidade entre a superfície interna do conec-tor 60 e a superfície externa do condutor externo 11, uma gaxeta 61 é posi-cionada dentro da parte cilíndrica do conector 60 através da superfície ner-vurada que coincide com as nervuras do condutor externo. A gaxeta 61 pos-sui uma superfície interna nervurada para coincidir com as nervuras helicoi-dais do condutor externo 11. Quando o conector 60 é rosqueado no condu-tor externo 11, a gaxeta 61 comprime ligeiramente de forma que a gaxeta seapoie firmemente contra a superfície externa do condutor 11 e a superfícieinterna do conector. A parte de extremidade 62 do conector possui um diâ-metro interno ligeiramente aumentado de forma que possa encaixar sobre aextremidade da camisa polimérica no cabo coaxial (ver figura 1).
Para permitir que o elemento de cotovelo 51 seja travado emposições angulares diferentes em torno do eixo do conector externo 60, asuperfície externa do conector 60 inclui uma seção sextavada 63, e a super-fície interna da seção cilíndrica telescópica 51a do cotovelo 51 forma umencaixe de múltiplos cantos 53 projetado para interligar com a superfíciesextavada 63 no conector 60. Na modalidade ilustrativa, o encaixe 53 forma18 cantos de forma que a superfície sextavada 63 possa receber o encaixeem 18 posições angulares diferentes, isto é, em incrementos de 20°, permi-tindo, dessa forma, que o elemento de cotovelo 50 seja instalado em qual-quer uma das 18 posições angulares diferentes com relação ao conector 60.Será compreendido que o número de cantos na superfície de travamentonão-circular 63 e no encaixe 53 pode variar para fornecer o número deseja-do de diferentes posições angulares, mas o número de cantos no encaixe53 é preferivelmente um múltiplo (um número inteiro) do número de cantosna superfície de travamento 63.
Na medida em que o elemento de cotovelo 51 e o conector 60 sãomovidos telescopicamente juntos, o anel interno 52 realiza o movimento teles-cópico para o interior do conector 60 a fim de engatar a extremidade exposta docondutor externo do cabo. Para a finalidade de permissão do movimento deindexação rotativa do elemento de cotovelo 51 sem a rotação do anel interno52, o elemento de cotovelo 51 e o anel 52 são livres para girar com relação umao outro. Assim, o anel 52 pode ser avançado em engate com a extremidade docondutor externo do cabo coaxial pelo movimento do elemento de cotovelo 51longitudinalmente com relação ao conector externo 60. Um anel em "O" 54 as-sentado em um sulco na superfície externa do conector 60 fornece uma barreiracontra umidade entre o elemento de cotovelo 51 e o conector 60.
Para efetuar o movimento telescópico do elemento de cotovelo 51e do conector 60, uma manga externa 70 é fixada a uma extremidade do ele-mento de cotovelo 51 e é rosqueada em uma parte rosqueada elevada 64 nasuperfície externa do conector externo 60 em sua outra extremidade. Conse-qüentemente, a rotação da manga 70 causa o movimento telescópico do ele-mento de cotovelo 50 e do conector externo 60 com relação um ao outro, equando esse movimento está na direção de avanço, também avança o anelinterno 53 na direção e contra a extremidade do condutor externo do cabo coa-xial. Esse movimento de avanço do anel 53 quebra as nervuras no comprimentodo condutor externo que se estende além da parte internamente rosqueada doconector 60, da mesma forma que descrito acima com relação ao conjunto deconector das figuras 1 a 9. Isso pode ser visto mais claramente nas figuras 10ae 10b que ilustram o conector totalmente montado com o anel de contato emsua posição retraída na figura 10a e em sua posição avançada na figura 10b.
O conector interno 80 na modalidade das figuras 10-19 tambémestá na forma de um cotovelo de 90° e é separado do cotovelo externo 51por um par de mangas dielétricas 81 e 82. A parte de extremidade expostado condutor interno do cabo coaxial se encaixa em uma parte cilíndrica oca83, que na modalidade ilustrativa tem fendas para formar uma pluralidade deextensões flexíveis para agarrar o condutor interno. A extremidade oposta doconector interno termina em um encaixe macho padrão 84 para coincidir comum encaixe cooperante no dispositivo a ser fixado ao cabo coaxial. Uma porcade acoplamento padrão 85 é fixada ao elemento de cotovelo externo 51 por umanel de retenção de mola convencional 86 que mantém a porca 85 presa aoelemento 51 enquanto permite a livre rotação da porca 85 no elemento 51.
Como pode ser visto a partir da descrição detalhada acima dasmodalidades ilustrativas da invenção, os conjuntos de conector aperfeiçoadodessa invenção podem ser fácil e rapidamente instalados. Esses conectoresaperfeiçoados se autoposicionam quando aplicados a um cabo coaxial, sema utilização de guias serrilhadas ou posicionamento manual das partes indi-viduais do conector. A primeira modalidade preferida descrita acima exigeapenas duas peças a serem aplicadas ao cabo para formar o conjunto deconector completo. A segunda modalidade preferida permite que o conectorseja orientado em diferentes posições angulares no cabo coaxial. Ambos osconectores podem ser eficientemente e economicamente fabricados a umcusto inferior do que a maioria dos outros conectores comparáveis para ca-bos coaxiais. Os conectores dessa invenção também simplificam e facilitama preparação do cabo necessária antes da instalação do conector permitin-do que as dimensões de apara do cabo sejam padronizadas para todos osconectores que consubstanciam essa invenção.