CN101064386A - 用于环形波纹状同轴电缆的轴向压缩电连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沿纵向轴线具有接口和电缆端、用于具有环形波纹状实心外导体同轴电缆的电连接器，该连接器具有沿连接器的纵向轴线以静配合方式结合的主体和接口。位于主体的孔内的弹簧夹环刚性地连接到主体。该弹簧夹环具有多个朝连接器端延伸的弹簧夹；弹簧夹在连接器端带有向内突出的凸缘。所述弹簧夹位于与朝向所述电缆端开口的外导体凹槽相对之处，所述外导体凹槽邻近所述接口的电缆端。

Description

用于环形波纹状同轴电缆的轴向压缩电连接器
技术领域
本发明涉及一种电连接器。更明确地说，本发明涉及一种通过应用轴向压缩在不需拆卸连接器的情况下可安装在具有环形波纹状(annularcorrugated)外导体的电缆上的电连接器。
本发明请求享有于2006年3月22日由James Wlos，John Dykstra and JeffPaynter提交的名称为“Axial Compression Electrical Connector for AnnularCorrugated Coaxial Cable”的美国发明专利申请No 11/277164的优先权。
发明背景
用于波纹状外部电缆的连接器在半弹性(semi-flexible)波纹状同轴电缆工业中被广泛使用。
以前，连接器被设计成利用机械压缩通过主体和接口之间的螺纹连接可操作地夹紧外导体的前沿使连接器连结到环形波纹状外导体同轴电缆上。一般而言，夹紧操作是在抵靠与外导体的展开的前沿的角度配合的倾斜接口的夹紧表面的情况下进行的。夹紧抵靠夹紧面的外导体前沿的是往往与主体脱开的止推垫圈等，以防止主体和接口彼此转动时外导体的前沿(一或多个)和或弹簧夹(一或多个)扭曲或撕裂。
带有多个在每个弹簧夹端部处设有向内突出的凸缘的弹簧夹的弹簧夹环(spring finger ring)被用作止推垫圈。然后，弹簧夹偏斜于外导体前沿上方并置入第一波谷(corrugation trough)中，在该处向内突出的凸缘可抵靠外导体的前沿的后侧夹紧。以前，为使弹簧夹环与主体可转动地脱开，使用了一系列保持凹槽、台阶或凸肩，结果在制造连接器的过程中需外加一些加工步骤，而且明显增大了主体的直径和总重量。
电缆和连接器工业内部的竞争提高了使安装时间最短、需要的安装工具最少、以及连接器制造/材料成本最低的重要性。竞争的注意力还集中在使用方便、电性互连的质量和连接器的可靠性上。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能克服现有技术中的不足的电连接器及安装方法。
附图说明
结合于本说明书中并作为其一部分的附图示出了本发明的一些实施方式，它们与上面给出的本发明的概括描述和下文给出的实施方式的详细描述一起用来阐述本发明的原理。
图1为本发明第一实施方式的连接器的外部立体图；
图2为图1所示的电缆端视图；
图3为沿A-A线剖切的图1所示的组合外部侧视图和部分横截面图；
图4为弹簧夹环的电缆端立体图；
图5为图4的横截面侧视图；
图6为将同轴电缆插入后且在轴向压缩前的沿线A-A剖切的图1所示的组合外部侧视图以及部分横截面图；
图7为将同轴电缆插入和轴向压缩后沿线A-A剖切的图1所示的组合外部侧视图以及部分横截面图。
附图标记说明
1                    连接器
2                    联结螺母
5                    接口
7                    主体
9                    主体内部部分
11                   主体外成型部分
13                   联结螺母内部部分
14                   联结螺母外成型部分
15                   电缆
16                   表面处理
17                   连接器端
19                   电缆端
21                   扩口环
23                扩口座
25                止挡前缘
27                外导体凹槽
29                弹簧夹环
31                弹簧夹
33                向内突出的凸缘
35                导引表面
37                绝缘体
39                中心销
41                弹簧筐形件
43                内导体
45                保持凸肩
47                外导体
49                护套
51                前沿
53                绝缘
55                连接器接口垫圈
57                接口垫圈凹槽
具体实施方式
本发明人已意识到，在制造现有的带螺纹的弹簧夹连接器的过程中，需要对主体、接口以及止推垫圈或弹簧夹环进行一系列附加机械加工，以便形成在主体内可转动地保持止推垫圈或弹簧夹环的互连螺纹和或多个导引凹槽/台阶和或凸肩。
同时，发明人还意识到，现有的连接器通常由实心的(solid)金属棒料机加工而成，这导致材料费用显著增加。扩大的连接器主体尺寸需要提供合适的紧固加工表面、用于螺纹互连表面的强度以及可转动地封装止推垫圈，弹簧夹等需要更多的材料并进一步增加了安装难度。
以下将参考图1-7以用于环形波纹状实心外导体同轴电缆的标准N型连接器接口对本发明进行详细描述。本领域技术人员将从以下的讨论中获知本发明同样适用于其他标准的或专用的连接器接口(一或多种)。
连接器1包括围绕与主体7紧密配合的接口5的联结螺母3。为了减少对金属材料的需求和减轻连接器1的总重量，可将主体7形成为具有主体内部部分9和主体外成型部分(overmolding)11。类似地，也可将联结螺母3形成为具有联结螺母内部部分13和联结螺母外成型部分14。主体和联结螺母外成型部分(一或多个)11、14可以由如聚碳酸酯或其他塑料之类的聚合材料围绕相应的内部部分注射成型。可对金属内部主体和联结螺母部分9、13施行变形表面处理部分(textured surface treatment)16以改善与外成型部分的附着。
如图3所示，本发明的连接器1在不需要任何组装/拆卸的情况下可为安装在电缆15上作好准备。在使主体内部部分9的连接器端17的孔和接口5的相应电缆端19的外径静配合的过程中主体内部部分9和接口5联结在一起。借助于与主体7内的初始静配合(initial interference fit)使扩口环21保持在连接器1内并与接口5的电缆端19相邻。扩口环21具有带斜面的扩口座23和止挡前缘25，该前缘形成向连接器1的电缆端19开口的外导体凹槽27。或者，也可将带斜面的扩口座23和形成外导体凹槽27的止挡前缘25形成在接口5的电缆端，以取消扩口环21。
例如在图4和5中所示出的那样，可使弹簧夹环29位于与主体内部部分9的电缆端19联结的主体7的孔内。弹簧夹环29具有多个向连接器端17延伸的弹簧夹(一或多个)31。每个弹簧夹31的顶部带有向内突出的凸缘33。在电缆端19，主体外成型部分11可被形成为向内延伸到弹簧夹环29的内部半径以利于将弹簧夹环29保持在主体内部部分9的孔内。另外，在电缆端19，形成于主体外成型部分11内的有角度的表面可提供用于将电缆15插入连接器1中的导引表面35。
可根据所需的连接接口的类型改装接口5。如果需要，可使用绝缘体37以将中心销39同轴地保持在接口5内。在中心销39的电缆端19，使弹簧筐形件(spring basket)41向内偏置，以便在插入时电接触并保持电缆15的内导体41。
可使联结螺母3围绕接口5的外径可转动地保持在连接器端17的向外突出的保持凸肩45和电缆端19的主体7之间。在本第一实施方式中，根据N型接口的技术规范，联结螺母内部部分13是带螺纹的。
可按以下工序安装本发明的连接器1。除去理想长度的外导体47，向后剥开同轴电缆15，以从外导体47和外护套49(如果存在的话)中暴露出理想长度的内导体43。然后，将电缆15插入连接器1的电缆端19。因为扩口环21借助于与内主体部分9的初始静配合被保持为邻近接口5的电缆端19，当外导体47的前沿51接触弹簧夹31(一或多个)的向内突出的凸缘(一或多个)33时，弹簧夹(一或多个)31不与扩口21的止挡前缘25接触(clear of)，使弹簧夹(一或多个)31向外偏斜，允许外导体47的前沿51通过。如图6所示，当外导体47的前沿51通过弹簧夹(一或多个)31的向内突出的凸缘(一或多个)33时，弹簧夹(一或多个)31回到准备状态，停止在外导体47的前沿51后的第一波纹中。同时，如图6所示，内导体43被推进到只比进入中心销(如果存在的话)39的弹簧筐形件41短的位置。
为了最后将连接器1和电缆15可靠的连接在一起，施加轴向压缩。将轴向压缩工具连结在毗邻主体7的电缆端19之处。轴向压缩工具被用来在连接器1的电缆端19和接口5之间、沿连接器1和电缆15的纵向轴线施加轴向压缩力。施加轴向压缩力时，在接口5和主体7之间的初步(preliminary)静配合改变(shift)使接口5和与接口5毗邻的扩口环21朝电缆端19移动，并进入最后的静配合。当主体和接口彼此相对运动时，扩口环21的止挡前缘25朝前移动并在防止从前沿51和或扩口座23向上偏移和离开的同时与弹簧夹31(一或多个)的连接器端17重叠。因此，电缆15由弹簧夹保持在孔内。当扩口环21向电缆端19移动时，外导体47的前沿51与扩口座23嵌合并沿扩口座23从内导体43向上张开和离开。电缆15的内和外导体(一或多个)43、47之间的绝缘53向下变形并与外导体47分开，同时在扩口座23和外导体47的前沿51之间围绕360度圆周提供金属与金属的接触。此时，内导体43被推入中心销39的弹簧筐形件41内，在内导体43和中心销39之间形成可靠的连接。
如图7所示，当轴向压缩完成时，在主体7和接口5之间的静配合被改变使得扩口环21和弹簧夹(一或多个)31被可靠地夹紧抵靠在外导体47的向外张开的前沿51的前侧和后侧且内导体43被可靠地保持在中心销39(如果存在的话)的弹簧筐形件41内。主体7移动到靠近联结螺母3，但仍留下足够的空间以使联结螺母3可转动用于与希望的连接接口互连。
可将多个如橡胶或硅O形环之类的可被压缩的和或可变形的密封垫圈设置成围绕并处于连接器1内以使连接表面(一或多个)相对于周围环境密封。可将连接器接口垫圈55安置在接口5上，以使连接器1和与之紧密配合的连接器之间的相互连接密封。可将接口垫圈凹槽57形成为例如沿主体7的孔来安置垫圈(未示出)，以使接口5和主体7之间静配合密封。另外，可以与主体外成型部分11和外导体47之间的外导体43的环形波纹形状相应的形式对电缆垫圈(未示出)进行密封。
回顾本说明书，本领域技术人员可意识到，可供选择地将此处描述的多种静配合表面用于重叠的表面结构。此外，连接器接口可为专用结构或标准接口，例如，F型、SMA、DIN、N型或BNC。再者，还可包括其他特征，例如，为特殊的轴向压缩设备提供安装表面。
本发明提供了具有改进的安装性能的与周围环境密封的连接器1。根据材料性能和所使用的具体电缆15的尺寸，利用紧凑的手动工具可将连接器1迅速而可靠地连结。因为借助于用于经轴向压缩安装的结构省去了主体7和接口5之间的螺纹，不必将主体7和接口5制成具有支撑外部扳手平面和或接口5和主体7之间的螺纹的尺寸。因此，即使使用大直径电缆(一或多种)15，也很容易将最大的主体7的直径构造成小于能在小空间和或彼此非常靠近地并排安装连接器和电缆的最大联结螺母3的直径。因为将工厂预装配的连接器1安装到电缆上之前不需要进行任何拆卸或其他准备工作，不存在连接器1的主要部分丢失或损坏的机会。除了可减小对壁厚的需求外，通过应用外成型的聚合物外表面和主体7延伸部分，可显著减轻连接器1的重量。
本发明还具有显著的制造效率和材料成本效益。在主体7的内部部分和联结螺母3以合适的强度保持完全邻接的金属电外壳的同时，使用用于外表面的聚合物外成型部分可有效降低连接器1的金属含量。因为本发明应用轴向压缩将连接器1连结在电缆上，相对于外导体的夹紧可省去螺纹。这可将弹簧夹环29始终不可转动地安装在主体7内，在制造过程中大大减少了加工螺纹、凸肩、台阶和或凹槽所需的步骤数。此外，本发明的被大大简化了的主体7的表面、接口5和或弹簧夹29提供了使用具有成本效益的金属注射成型技术制造连接器1部件的机会。
前面的描述中所提到的比例、整体或部件可具有公知的等同物，可将这些等同物如分别列举的那样结合于本发明的描述中。
尽管通过对这些实施方式的描述而对本发明进行了说明，尽管对这些实施方式进行了相当详细的描述，申请人不希望限制于这些细节上或以任何方式将本发明所附权利要求的保护范围限制于这些细节上。其他优点及改型对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，从广义上说，不应将本发明限制于这些具体细节、代表性设备、方法，以及附图示出的和所描述的实例上。据此，在不超出本申请人的总的发明构思或范围的前提下从这些细节出发还可提出一些方案。进一步地说，可以理解，在不超出由所附权利要求限定的本发明的范围或构思的前提下，可作出一些改进和/或改型。

Claims (20)

1.一种沿纵向轴线具有连接器端和电缆端、用于环形波纹状实心外导体同轴电缆的电连接器，包括：
沿所述连接器的纵向轴线以静配合方式结合的主体和接口；
位于所述主体的孔内的弹簧夹环，其刚性地连接到所述主体；
所述弹簧夹环具有多个朝所述连接器端延伸的弹簧夹；
在所述连接器端所述弹簧夹具有向内突出的凸缘；及
形成外导体凹槽向所述电缆端开口的扩口座和位于所述孔内具有止挡前缘的扩口环，所述扩口环与所述接口的电缆端毗邻。
2.如权利要求1所述的连接器，其中，还包括通过所述连接器端的保持凸肩和通过所述电缆端的主体可转动地保持在所述接口外径上的联结螺母。
3.如权利要求2所述的连接器，其中，所述联结螺母由金属联结螺母内部部分和覆盖外径、所述电缆端和连接器端的聚合物联结螺母外成型部分形成。
4.如权利要求1所述的连接器，其中，所述主体由金属主体内部部分和覆盖外径、所述电缆端和连接器端的聚合物主体外成型部分形成。
5.如权利要求4所述的连接器，其中，所述主体外成型部分从所述主体的所述电缆端沿纵向轴线延伸，连续通过所述外成型部分的所述孔具有内径朝所述电缆端增加的导引表面。
6.如权利要求1所述的连接器，其中，所述扩口环借助于初步静配合抵靠所述主体的所述孔被保持成与所述接口的所述电缆端毗邻。
7.如权利要求1所述的连接器，其中，还包括由绝缘体同轴支撑在所述接口的孔内的中心销，该中心销在所述电缆端具有弹簧筐形件。
8.如权利要求1所述的连接器，其中，还包括在所述主体的所述孔内、在所述主体和所述接口的静配合之间的接口垫圈凹槽。
9.一种沿纵向轴线具有连接器端和电缆端、用于环形波纹状实心外导体同轴电缆的电连接器，包括：
沿所述连接器的纵向轴线以静配合方式结合的主体和接口；
位于所述主体的孔内的弹簧夹环，其刚性地连接到所述主体；
所述弹簧夹环具有多个朝所述连接器端延伸的弹簧夹；
所述弹簧夹在所述连接器端具有向内突出的凸缘；及
形成外导体凹槽向所述电缆端开口的扩口座和止挡前缘，所述外导体凹槽贴近所述接口的所述电缆端。
10.如权利要求9所述的连接器，其中，通过在所述电缆端和所述连接器端之间沿纵向轴线施加轴向压缩力，所述主体和所述接口可在所述静配合的过程中运动以夹紧所述弹簧夹和所述外导体凹槽之间的所述实心外导体的前沿。
11.如权利要求9所述的连接器，其中，所述主体具有带孔的金属主体内部部分和覆盖所述主体内部部分的外径的聚合物主体外成型部分；
所述主体外成型部分从所述主体的所述电缆端沿纵向轴线延伸，所述孔从所述主体延伸通过所述主体外成型部分并具有内径朝所述电缆端增加的导引表面。
12.如权利要求9所述的连接器，其中，所述外导体凹槽被形成在与所述接口的所述电缆端相邻的扩口环内。
13.如权利要求9所述的连接器，其中，所述外导体凹槽被形成在与所述接口的所述电缆端相邻的扩口环内；呈初步静配合的所述扩口环抵靠所述孔。
14.如权利要求9所述的连接器，其中，从所述电缆端将所述电缆插入所述孔内；所述弹簧夹可偏斜以使所述实心外导体前沿的路径通过所述向内突出的凸缘(一或多个)。
15.如权利要求9所述的连接器，其中，还包括由绝缘体同轴支撑在所述接口的孔内的中心销，该中心销在所述电缆端具有弹簧筐形件。
16.如权利要求9所述的连接器，其中，还包括借助于在所述连接器端的保持凸肩和所述主体的所述连接器端可转动地保持在所述接口的外径上的联结螺母。
17.如权利要求16所述的连接器，其中，所述主体的最大外径小于所述联结螺母的最大外径。
18.如权利要求9所述的连接器，其中，所述弹簧夹环和所述主体之间通过静配合实现刚性连接。
19.如权利要求9所述的连接器，其中，还包括形成在所述静配合的连接器端和所述电缆端之间的所述主体的所述孔内的接口垫圈凹槽。
20.一种沿纵向轴线具有连接器端和电缆端、用于环形波纹状实心外导体同轴电缆的电连接器，包括：
主体，其具有带孔的金属主体内部部分和覆盖外径、所述主体内部部分的连接器端和所述电缆端的聚合物主体外成型部分；
所述主体外成型部分从所述主体的所述电缆端沿纵向轴线延伸，所述孔从所述主体延伸通过所述主体外成型部分并带有内径向所述电缆端增加的导引表面；
沿所述连接器的纵向轴线与所述主体以静配合方式结合的接口；
借助于在所述连接器端的保持凸肩和在所述电缆端的所述主体可转动地保持在所述接口的外径上的联结螺母；
所述联结螺母具有金属联结螺母内部部分和覆盖所述联结螺母内部部分的外径、所述联结螺母内部部分的连接器端和所述电缆端的聚合物联结螺母外成型部分；
在所述主体孔内的弹簧夹环，其刚性地连接到所述主体；
所述弹簧夹环具有多个朝连接器端延伸的弹簧夹；
所述弹簧夹在所述连接器端具有向内突出的凸缘；及
位于所述孔中具有形成朝向所述电缆端开口的外导体凹槽的扩口座和具有止挡前缘的扩口环，所述扩口环毗邻所述接口的电缆端、由初始静配合保持成抵靠所述主体的所述孔。
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