CN101075718A - 带有波纹电缆接口插件的连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器。连接器形成有具有带保持肩部的主体孔的主体。具有带向内凸出的突起的多个区段的插件被设置为与波纹固体外部导体配合。所述区段(一或多个)通过至少一个铰链元件(一或多个)结合；插件可以沿铰链元件(一或多个)弯曲，以便装配到孔中，邻接保持肩部。接口可连结到主体的连接器端。接口具有向内突起的外部导体止动件。通过更换插件，这种连接器可以和具有不同外部导体波纹结构的各类电缆一起使用。本发明所提供的连接器结构简单、经济合算并具有符合环境要求的改进的电性能的密封。

Description

带有波纹电缆接口插件的连接器
技术领域
本发明涉及一种电连接器。更具体地说，本发明涉及一种适用于和具有各种不同外部导体波纹的同轴电缆一起使用的电连接器。
本申请要求享有由Jeffrey Paynter先生于2006年5月15日提交的申请号为No.11/383,489、名称为“Connector with Corrugated Cable Interface Insert”的美国发明专利申请的优先权。
背景技术
在整个半弹性(semi-flexible)波纹同轴电缆工业中都采用用于波纹外部导体电缆的连接器。
市售的固体外部导体同轴电缆主要有两组波纹图案：螺旋形和环形。通常，螺旋形波纹连接器结构适用于螺纹配合(thread)于所述波纹上，这需要在连接器主体上精确地切割互补的内部带螺纹的表面。环形波纹连接器结构通常依赖于夹持机构将导线波纹(一或多道)夹持在电缆端。这些夹持机构通常需要精确的戳进和夹持部件，弹簧夹元件(一或多个)的精细机加工和或附加的电缆端扩口操作，以便为连接器安装于电缆上作好准备。
在不同的电缆型号和或制造商之间，每组波纹范围内的波纹导线的波纹深度、间距、螺距和或数量都有所变化。在为特定的外部导体波纹设计与固体外部导体同轴电缆一起使用的连接器之前，需要设计、制造和库存广泛的不同连接器，每一种专用于特定的电缆结构。
通常需要先进的金属车削和或加工设备来形成这些件的复杂的内表面和或子部件。这些制造操作包括连接器的总制造成本的主要部分。
2005年9月6日授权于Andrew公司的Islam等人的美国专利6,939,169描述了一种和具有螺旋形波纹固体外部导体的同轴电缆一起使用的连接器。这种外部导体由具有适于和外部导体的螺旋形波纹配合的内部带有螺纹的主体保持，维持外部导体以用于轴向压缩连接器安装过程。美国专利6,939,169的全部内容作为参考被结合于本申请中。
如上所述，根据美国专利6,939,169，必须将连接器制造为用于特定的外部导体波纹结构。而且，由于设计依赖于连接器主体内带有螺纹的外部导体的螺旋形波纹以便在最后的轴向压缩期间和轴向压缩之后使电缆保留在主体内部，它不能和环形波纹电缆一起使用。
电缆和连接器工业中的竞争加大了使安装时间最短、所需的安装工具最少和连接器制造/材料成本最低的重要性。而且，竞争的焦点集中在使用方便、电互连质量高和连接器可靠方面。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能克服现有技术存在的缺陷的电连接器及其安装方法。
本发明的一方面提供一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器，其包括：具有带保持肩部的主体孔的主体；位于主体孔内、邻接保持肩部的插件；插件具有向内突起的外部导体突起，该外部导体突起被设置成与所述波纹固体外部导体配合；尺寸被确定为通过施加轴向压缩以静配合的方式与所述主体的连接器端联结的接口；接口具有向内突起的外部导体止动件。
本发明的另一方面提供一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器，其包括：具有带保持肩部的主体孔的主体；位于主体孔的接口端内具有多个区段的插件；插件具有向内突起的外部导体突起，该外部导体突起被定位为与所述波纹固体外部导体配合；区段(一或多个)通过至少一个铰链元件(一或多个)结合；插件可以沿所述铰链元件(一或多个)合拢，以配合于孔中，邻接保持肩部；与主体的连接器端连结的接口；接口具有向内突起的外部导体止动件。
本发明的又一方面提供一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器，包括：具有带保持肩部的主体孔的主体；在主体的接口端的接口安装引导表面和与该接口安装引导表面相邻的接口安装表面；位于主体孔的接口端中具有多个区段的插件；插件具有向内突起的外部导体突起，该外部导体突起被定位为与波纹固体外部导体配合；所述区段(一或多个)通过至少一个铰链元件(一或多个)结合；插件可沿铰链元件(一或多个)合拢，以便配合于孔中，邻接所述保持肩部；具有带主体联结表面的接口孔的接口；通过施加轴向压缩在形成于接口安装表面和主体连接表面之间的接口和主体之间的静配合；接口具有向内突起的外部导体止动件。
利用本发明可提供一种简化的、经济合算并具有改进的电性能的密封符合环境要求的连接器。根据使用的具体电缆的材料性能和尺寸，仅使用简单的手工工具就能快速而可靠地连结本连接器。
附图说明
结合于说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的一些实施例，它们和上文中的本发明的概述及下文给出的对这些实施例的详细说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明一示例性实施例的侧剖视图，它示出了带螺纹的螺旋形波纹电缆插入之前接口和主体初步联结在一起的情况；
图2是在预成形结构中的用于螺旋形波纹外部导体的插件的立体图；
图3是在合拢结构中的用于螺旋形波纹外部导体的插件的立体图；
图4是图2所示的插件的侧视图；
图5是图3所示的区域F的全貌图；
图6是本发明一示例性实施例的侧剖视图，它示出了准备用于最后轴向压缩的电缆；
图7是本发明一示例性实施例的侧剖视图，它示出了在接口和主体结合之前应用于电缆的插件；
图8是本发明一示例性实施例的侧剖视图，它示出了在接口与主体结合之前安装于电缆上并抵住(against)肩部的插件；
图9是本发明一示例性实施例的侧剖视图，它示出了在最后轴向压缩之后安装在同轴电缆上的情况。
附图标记说明
    10     联结螺母
    12     接口
    14     主体
    16     主体孔
    18     插件
    20     保留凹槽
    22     连接器端
    24     接口安装引导表面
    26     主体联结表面
    30     接口孔
    32     电缆端
    34     接口安装表面
    36     第一垫圈
    38     第二垫圈
    40     第三垫圈
    42     外部导体
    44     接触销
    46     绝缘体
    48     弹簧夹
    50     中心导体
    52     电缆
    54     区段
    56     铰链元件
    58     保持肩部
    60     外部导体突起
    62     外部护套
    64     外部导体止动件
具体实施方式
例如，如图1-9所示出那样，通过和50ohm螺旋形波纹固体外部导体同轴电缆一起使用的一示例性实施例对本发明进行详细说明。该示例性实施例被构造成用于标准的7/16DIN连接器接口。或者，该连接器接口也可以是专用结构或者标准的接口，例如，F型、SMA、DIN、N型或者BNC。
如图1所示，连接器具有在接口12上的联结螺母10，该接口被联结到具有与插件18配合的主体孔16的主体14。例如在轴向压缩连接器安装步骤之前或者安装步骤期间，通过使面向保留凹槽20的电缆端32的外部边缘变形可将联结螺母10保留在接口12上。
本示例性实施例被构造成用于通过沿连接器纵向轴线施加轴向压缩以静配合方式互连。在主体14的连接器端22，接口安装引导表面24的外部直径适合首先容纳和对准朝接口12的电缆端32开口的接口孔30的主体联结表面26。
邻近接口安装引导表面24的接口安装表面34具有稍大的、适合在最后静配合中沿主体14的互补主体联结表面26保留接口12的电缆端32的直径。
可围绕连接器和在连接器内部设置多个如橡胶或硅O环之类的可压缩的和或可变形的密封垫圈，以使相邻表面之间的密封合乎环境要求(envionmentally)。在本示例性实施例中，第一垫圈36位于面向连接器端22的外肩部内的接口12上，以封住(sealing against)相配合的连接器(未示出)。第二垫圈38位于接口12和主体14之间，坐落在主体14上，以密封接口12和主体14之间的连接。可将第三垫圈40放置在外部导体上，用于封住主体14。如果将连接器安装在干燥的环境中，可以省去一个或多个垫圈。
接触销44通过绝缘体46轴向地保持在接口内。弹簧夹(一或多个)48可以形成在中心接触销的电缆端内，沿径向朝内偏置，从而抱住电缆52的中心导体50。
例如，如图2-5所示，插件18优选形成为由一个或多个铰链元件56连接的两个或多个区段(segment)54。区段(一或多个)54可以沿铰链元件(一或多个)56彼此相向弯折，以将插件18装配到主体孔16中，直到插件18邻接保持肩部58为止。可在主体孔16上添加有向内突起的键(key)、花键(spline)等，将这些突起的键、花键等装配到主体孔16的如缝隙之类的键槽中，可实现防止插件相对于主体转动的键控功能。可在区段(一或多个)54中沿径向向内突起地形成一些外部导体突起60。外部导体突起60(一或多个)适合与所需电缆52的外部导体42中形成的波纹啮合。
可将外部导体突起(一或多个)60形成为用于专用的电缆螺旋形或环形波纹图案所需波纹的配合表面。或者，可将外部导体突起(一或多个)60形成为与特定的环形及相关的螺旋形波纹配合间隔开的多个交错销等。
可将如进入孔闭合件(into hole closure)中的钩、快动件(snap)、夹子、或突片之类的配合保持部分(一或多个)应用于插件18的相对端，以便在最后组装之前使插件18保持圆柱形。
本领域技术人员可以理解，在使插件弯曲以符合外部导体42和或主体孔16之前，可将插件18设计为预成形的形状，而没有沿单一平面的一些悬垂部分。于是，可采用两部分模具或模型的简化配置来形成插件18，因此能通过如冲压成型、喷射造型或铸造成型之类的经济合算的制造方法进行制造。
插件18可以由导电金属材料例如通过触变镁合金金属(alloy metal)喷射造型而喷射成型。在此过程中，对镁合金粉末进行加热，直到其达到触变状态。然后和传统的聚合物喷射成型一样，浇铸所述可流动的材料。采用以触变金属浇铸形成的镁合金具有理想的导电性和刚性，并且还具有重量轻的优点。
可根据被选择的用于形成插件的具体聚合物、塑料、金属或者轴承合金(metal alloy)的性能确定铰链元件(一或多个)56的宽度和厚度，以使区段(一或多个)54容易彼此相向弯曲，或者围绕外部导体42圆周或者成为大致圆筒形以插入主体孔16中，而不会导致铰链元件(一或多个)56断裂或使区段(一或多个)54变形。
在插件18的外部导体突起60呈螺旋形之处，可预成型连接器，以便通过组装部件和施加有限的轴向压缩部分地使静配合表面处于一起，如图1所示。这样，使用者可以进行单一的组装操作，而排除了错放和或损坏各个连接器部件的可能性。
为了在同轴电缆上安装连接器的螺旋形波纹外部导体42的具体装置(embodiment)，如果有外部护套的话，使用者通过剥开外部导体42和外部护套62的后部部分，以便暴露中心和外部导体50、42，从而准备出电缆52的端部。然后，将电缆8插入主体孔16的电缆端32并转动连接器，使插件18的外部导体突起(一或多个)60螺旋旋入于外部导体42的螺旋形波纹上。继续螺旋旋入直到外部导体42的导线边缘到达底部抵靠接口12的向内突起的外部导体止动件64为止，例如如图6所示。可将外部导体止动件64形成为接口孔30的肩部，或者是例如压配到接口孔30中的单独部件。
在环形波纹外部导体42的具体装置中，环形波纹不能被螺旋旋入外部导体42中。另外，在一些结构中，插件18不容易使螺旋形波纹外部导体42电缆52螺旋旋入插件18中，同时插件18坐落于主体14内部。在这些情况中，如上所述将电缆52向后剥开，并在采用接口12和插件18之前插入主体14。插件18沿围绕突出于插件18的连接器端22之外的外部导体42的铰链元件56(一或多个)合拢，使插件的外部导体突起与外部导体42的环形波纹配合，例如如图7所示。电缆52端的一部分延伸超过插件18之外。这是在最后的轴向压缩之前将延伸到与接口12的外部导体止动件64接触的部分。通过插件18紧密地配合在外部导体42的周围，外部导体42缩回，从而将插件18拖到主体14内，直到该插件抵住保持肩部58为止，例如如图8所示。然后通过使接口安装引导表面24和接口12的主体联结表面26配合，主体14和接口12初步配合在一起，例如如图6所示。
施加轴向压缩以完成主体14和接口12的互连。根据电缆尺寸和外部导体42材料的变形性能，例如可以利用合适的液压机和或常用的手工工具来施加轴向压缩。在轴向压缩期间，主体和接口之间的静配合表面向上完全坐落到它们各自的停止点处。而且，这种相对移动压缩主体14和接口12之间的第二垫圈38和主体14的电缆端与外部导体42和或外部护套62之间的第三垫圈40，合乎环境要求地密封连接器。
随着主体14由于轴向压缩而朝接口12移动，已到达底部抵住外部导体止动件的、电缆52的外部导体42的导线边缘因轴向压缩进一步被驱动而抵住外部导体止动件64，并由于外部导体42和插件18的外部导体突起(一或多个)60之间的啮合变形而抵住它，插件18由保持肩部58保持在主体孔16内。
如图9所示，进入外部导体止动件64的外部导体42的导线边缘的变形使得围绕外部导体42的导线边缘的整个直径形成与外部导体止动件64安全可靠的电互连。而且，在螺旋形波纹的具体装置中，这种变形使螺旋形波纹朝插件18的外部导体突起(一或多个)60断裂。因此，连接器被固定于电缆52上的位置内，避免发生不能沿螺旋形波纹旋入的情况。
在另外的可供选择的一些实施例中，为了组装可将连接器构造成通过螺纹旋在一起而不是施加轴向压缩。在接口12和主体14之间采用的螺纹可使接口12相对于主体14旋转，随着外部导体42的导线边缘最初坐落在外部导体止动件64上然后变形抵住该外部导体止动件，可形成可靠的电和机械互连。
本发明提供了一种简化的、经济合算并具有改进的电性能的、密封符合环境要求的连接器。根据使用的具体电缆的材料性能和尺寸，仅使用简单的手工工具就能快速而可靠地连结本连接器。
通过采用一些不同的插件18，本发明的单个连接器可以和具有任何所需外部导体波纹的各种不同的同轴电缆中的任一种一起使用。因为插件18可以通过如冲压成型、铸造成型或喷射造型之类的经济合算的制造方法形成，所以省去了现有技术中所需的附加的箝位元件(一或多个)和或对主体孔16进行内部螺纹/波纹机加工操作。
在前面的描述中，提到了公知的相同的部件、比例、或整体，这些等同物象单独列举出的那样被结合于本发明中。
尽管已通过对本发明的一些实施例的描述对本发明作了说明，而且相当详细地对这些实施例作了说明，但本申请并不受限制于这些细节中或以任何方式使所附权利要求的保护范围限制于这些细节中。对于本领域技术人员来说获得附加的优点和对本发明的改型是显而易见的。所以，就宽范围而言，本发明不局限于这些具体细节、示例性设备、方法以及示出和描述的实例。因此，在不超出本申请人一般的发明构思的精神或范围的前提下可对这些细节作出改变。此外，可以理解的是，在不超出由所附权利要求限定的本发明范围或构思的前提下，可对本发明进行改进和/或改型。

Claims (19)

1、一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器，包括：
具有带保持肩部的主体孔的主体；
位于所述主体孔内、邻接所述保持肩部的插件；
所述插件具有向内突起的外部导体突起，该外部导体突起被设置成与所述波纹固体外部导体配合；
尺寸被确定为通过施加轴向压缩以静配合的方式与所述主体的连接器端联结的接口；
所述接口具有向内突起的外部导体止动件。
2、如权利要求1所述的连接器，其中，所述外部导体突起被形成于多个区段上；
所述区段(一或多个)通过至少一个铰链元件(一或多个)结合，
所述插件可沿至少一个铰链元件(一或多个)合拢，以便将所述插件从具有单个平面而没有悬垂物的预成形结构转变为一般的圆柱形结构，以用于插入所述孔中。
3、如权利要求1所述的连接器，其中，所述主体具有在接口端处的接口安装引导表面和与该接口安装引导表面相邻的接口安装表面；和
所述接口具有带主体联结表面的接口孔；
在形成于所述接口安装表面和所述主体联结表面之间的所述接口和所述主体之间的静配合。
4、如权利要求3所述的连接器，其中，所述向内突起的外部导体止动件被插入所述接口孔内。
5、如权利要求1所述的连接器，其中，所述外部导体突起是被定位为与具有环形或螺旋形波纹的波纹固体外部导体配合的突起。
6、如权利要求1所述的连接器，其中，还包括在所述插件的电缆端处位于所述外部导体和所述主体之间的垫圈。
7、如权利要求1所述的连接器，其中，还包括在所述接口孔中的绝缘体；和
在所述接口孔内由所述绝缘体同轴地支撑的接触销。
8、一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器，包括：
具有带保持肩部的主体孔的主体；
位于所述主体孔的接口端内具有多个区段的插件；
所述插件具有向内突起的外部导体突起，该外部导体突起被定位为与所述波纹固体外部导体配合；所述区段(一或多个)通过至少一个铰链元件(一或多个)结合；所述插件可以沿所述铰链元件(一或多个)合拢，以配合于孔中，邻接所述保持肩部；
与所述主体的连接器端连结的接口；
所述接口具有向内突起的外部导体止动件。
9、如权利要求8所述的连接器，其中，所述插件的外部导体突起被定位为与具有螺旋形波纹的所述波纹固体外部导体配合。
10、如权利要求8所述的连接器，其中，所述插件的外部导体突起被定位为与具有环形波纹的所述波纹固体外部导体配合。
11、如权利要求8所述的连接器，其中，所述插件的外部导体突起被定位为与具有螺旋形波纹或环形波纹的所述波纹固体外部导体配合。
12、如权利要求8所述的连接器，其中，所述插件具有两个区段和一个铰链元件。
13、如权利要求8所述的连接器，其中，所述接口可以通过静配合与所述主体的所述连接器端连结。
14、如权利要求8所述的连接器，其中，所述接口可以通过螺纹与所述主体的所述连接器端连结。
15、如权利要求8所述的连接器，其中，所述向内突起的外部导体止动件被插入接口孔的电缆端内。
16、如权利要求8所述的连接器，其中，所述向内突起的外部导体止动件与所述接口孔的电缆端一体地形成。
17、如权利要求8所述的连接器，其中，所述插件可旋转地与所述主体互锁。
18、如权利要求8所述的连接器，其中，在合拢之前，所述插件没有在单个平面内的悬垂突起。
19、一种用于具有波纹固体外部导体的同轴电缆的电连接器，包括：
具有带保持肩部的主体孔的主体；
在所述主体的接口端的接口安装引导表面和与该接口安装引导表面相邻的接口安装表面；
位于所述主体孔的接口端中具有多个区段的插件；
所述插件具有向内突起的外部导体突起，该外部导体突起被定位为与所述波纹固体外部导体配合；所述区段(一或多个)通过至少一个铰链元件(一或多个)结合；所述插件可沿所述铰链元件(一或多个)合拢，以便配合于孔中，邻接所述保持肩部；
具有带主体联结表面的接口孔的接口；
通过施加轴向压缩在形成于所述接口安装表面和所述主体连接表面之间的所述接口和所述主体之间的静配合；
所述接口具有向内突起的外部导体止动件。
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