CN101881864A - 短型光纤连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连接器，其允许光纤电缆在不过度弯曲的情况下端接在只具有用于电缆布线的狭小可用空间的机柜内的设备上。连接器包括外壳和卡箍，所述卡箍包括套环，连接到所述外壳后端上。管状电缆弯曲限制器在一端固定到套环上，限制器引导包含一或多根抗弯纤维的电缆穿过位于限制器的相对端和所述套环之间的例如90度的弯曲部，其中，纤维弯曲半径小于1英寸(25.4毫米)。如果限制器产生0.300英寸(7.62毫米)的纤维弯曲半径，则连接器的前部和电缆之间在弯曲之后的距离可以为1.26英寸(32毫米)或更少。因此，当与连接器端接时，电缆可以在不损害性能的情况下在有限的空间内布线。

Description

短型光纤连接器
技术领域
本发明涉及用于在通信与信息系统中使用的端接电缆的连接器，尤其涉及用于光纤电缆的连接器。
背景技术
网络系统管理者通常需要扩大本地设备柜内的可用空间，以便容纳新的和更复杂的多功能插入式模块。这些模块配置为安装在机柜内的机架上并且位于主面板后面。通常通过将主面板重新定位成更靠近机柜上的前门而获得附加的空间，从而减少主面板和机柜门的背面之间的空间。然而，主面板和门之间的空间被许多端接在模块前表面的网络电缆占据。因此，若非不得不过度弯曲电缆或者在机柜内的其它位置处实行所谓的交叉连接，该空间任何程度的减小都会使电缆更难直接端接在模块前面。
电缆可以与相对于模块上的配合连接器形成尖锐的90度弯角的连接器端接，而不会对电缆性能产生不良影响。也就是说，电缆可以紧靠电缆端接的那些模块布线，而不必使电缆产生任何显著程度的弯曲。然而，光纤在不产生永久性损坏的情况下不能以小于规定的最小弯曲半径进行弯曲。大部分光纤的最小弯曲半径为大约1英寸。过去，保留在模块前面的开放机柜空间的深度足以用于使光缆布线和端接而不会侵害电缆中光纤的最小弯曲半径。然而，如上所述，该空间的深度经常为给更新的替代模块腾出空间而被减小。
当光纤中在靠近相关连接器处产生不适当的应力时，插入损失可能增大。当纤维在其从连接器后面露出的位置处或附近弯曲时，通常由于作用在内部包含有纤维的电缆或缆索上的离轴拉伸载荷的影响而发生损失。大部分光缆连接器包括位于连接器后面的刚性电缆保持元件，在电缆内轴向延伸的索状电缆强度构件通过将强度构件的端部长度压接在保持元件中而被保持。尽管给电缆提供了克服轴向拉伸载荷的足够锚固作用，如果电缆在保持元件附近发生弯曲，保持元件会给光纤带来损失问题。因此，已经证明，难以在考虑纤维的最小弯曲半径的同时给纤维提供承受位于连接器后面的离轴拉伸载荷所必需的支承作用。
通过将典型地设置在连接器后面的直电缆弯曲限制器或应变消除套管(strain relief boots)更换为预弯曲套管来使光缆连接器的总长度减小，所述预弯曲套管模制成在接近连接器后面的位置提供45或90度电缆弯曲部，同时保护最小弯曲半径。还使用模制卡子来迫使柔性弯曲限制套管在光缆连接器后面形成更为一致的45或90度电缆弯曲部。
另一种已知的方法是使套管保持笔直，但缩短其长度，从而允许纤维在更靠近连接器后面的位置开始弯曲。所谓的短套管LC和SC光纤连接器可从Georgia USA，Norcross的OFS Fitel，LLC以及其它供货商购得。电缆可以在与典型的LC短套管连接器的前部尖端相距大约42.4毫米的距离处，或者对典型的SC短套管连接器而言在大约52.0毫米距离处开始弯曲。通常参见美国专利No.5,347,603(1994年9月13日)、No.5,390,272(1995年2月14日)、No.6,629,783(2003年10月7日)和No.7,001,081(2006年2月21日)。
另一种解决方案包括在模块的面板上安装连接器适配器，其中，适配器配置为使得光纤电缆仅需要形成45度，而非90度弯曲以便连接到适配器上。但是使用这种适配器的模块面板通常以占据模块内的大量必需空间为代价。随着模块电路板的复杂性提高，已经减少了对布置成以45度倾角安装在机柜内的适配器或者所谓的小封装(SFF)收发器模块的使用。
美国专利申请公开No.2008/0240657(2008年10月2日)公开了形式为刚性套圈(ferrule)的直角光纤连接器组件，所述刚性套圈具有形成一或多个直角弯曲部的内部区域。所谓的弯曲性能纤维在套圈的每个端部处横穿连接器之间的内部区域，并且纤维具有最小弯曲半径，其小于内部区域在直角弯曲部处的弯曲半径。
美国专利No.7,257,293(2007年8月14日)以及美国专利申请公开No.2007/0104437(2007年5月10日)、No.2008/0166094(2008年7月10日)和No.2009/0060437(2009年3月5日)中公开了弯曲性能光纤，也称作耐弯或抗弯纤维(BIF)。按照最后引用的公开文献的公开制造的纤维具有小至4毫米的最小弯曲半径，并且可从Georgia USA，Norcross的OFS Fitel，LLC(注册商标为
Figure GSA00000092414500031
)和其它供货商购得。
发明内容
本发明的连接器结构使光纤电缆能够端接在安装于机柜(其中保留有可用于电缆布线的很小空间)中的设备上，而不会使电缆弯曲到使其性能受损的程度。
根据本发明，光缆连接器结构包括连接器外壳，其具有轴线、前端和后端。包括套环的卡箍(yoke)以与外壳轴向对准的方式连接到连接器外壳的后端。管状电缆弯曲限制器的一端固定到套环上，所述弯曲限制器的尺寸和形状设计成引导包含至少一根抗弯纤维的电缆穿过位于弯曲限制器的相对端与所述套环之间的确定弯曲部，以使得所述纤维具有小于1英寸(25.4毫米)的弯曲半径。
为了更好地理解本发明，结合附图和所附权利要求进行下列说明。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明的已装配光缆连接器的透视图；
图2是图1所示连接器的侧视图，其中，去掉了位于图1左侧的防尘罩；
图3是图1所示光缆连接器的部件分解图，显示了连接器的部件和装配部件的顺序；
图4是图1所示连接器的放大横截面侧视图；和
图5是连接器中的部件强度构件的横截面侧视图。
具体实施方式
对具有5毫米范围以内的最小弯曲半径而损失不明显增加的抗弯纤维(BIF)的研制允许内部包含有纤维的电缆比普通光缆形成更尖锐的弯曲部。虽然BIF可能会承受由尖锐弯曲引起的应力，但不会相应增加纤维的插入损失。因此，BIF的最小允许弯曲半径主要基于玻璃纤维的长期可靠性，而不是纤维在弯曲应力下的光学性能。
基本上，本发明的电缆连接器的特征在于，连接器主体的总长度显著减小，形成有低于1英寸的弯曲半径的刚性电缆弯曲限制器或套管固定在连接器后面。在所示实施例中，套管限定了90度的电缆弯曲部。电缆在连接器后面弯曲之后从套管露出的位置与连接器的前部尖端只相距大约1.26英寸(32.1毫米)。该距离对应于传统光缆连接器上刚好位于电缆在连接器后面露出并在任何情况下开始弯曲的位置之前的位置。因此，如果包含抗弯纤维的电缆端接在本发明的连接器中，连接器和电缆在机柜或其它地方内的模块适配器或SFF收发器前面所占的空间可以减少高达30％，同时仍然满足连接器兼容性和性能的所有适用标准。
图1是根据本发明的光缆连接器10的透视图。图2是去掉图1左侧的保护防尘罩14以露出连接器前部尖端之后的连接器10的侧视图。图3是连接器10的部件分解图，显示了其分离的部件以及部件彼此装配的顺序。尽管这里以LC型连接器进行显示和描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明连接器的尺寸可符合适用于其它类型的光缆连接器(包括例如SC和ST连接器)的所有要求。
从图3左上方开始，连接器10可以具有上述防尘罩14，它包括全长LH为大约0.538英寸(13.67毫米)的外壳16，该外壳明显短于长度通常为大约0.775英寸(19.68毫米)的传统LC连接器的外壳。锁定/解锁抓手18在一端朝向外壳前面固定到外壳16的顶侧上，锁定/解锁抓手18朝向连接器的后面向上倾斜。抓手18以已知的方式操作，在连接器插入配合适配器中并且抓手18解锁时将连接器10锁定就位，或者在抓手18被按下时使连接器10从配合适配器上松开。
连接器10还具有被支承成在连接器外壳16内沿轴向延伸的套圈-筒体22，相关的压缩弹簧24同轴地布置在套圈-筒体22的后部，用于在连接器装配时给套圈-筒体施加向前的轴向偏压力。套圈-筒体22和弹簧24可以按照传统的方式形成和设计尺寸并且布置在连接器外壳16内，以使得套圈-筒体22的前部尖端23从外壳16的前端中的开口伸出。如本领域已知，套圈-筒体22用于保持穿过套圈-筒体中的轴向通道插入的光纤，并且使纤维的光滑端面在通道的位于前部尖端23的开口处露出，从而允许纤维与配合连接器中的另一纤维光学联接。
图3中的基本上圆筒形的保持构件28(在图4和5中显示了其横截面)部分地用于锚固要由连接器10端接的电缆的强度构件。保持构件28也明显短于设置在传统的光缆连接器中的类似保持构件或元件，并且在本实施例中，总轴向长度仅为大约0.500英寸(12.70毫米)。构件28具有轴向后部30和轴向前部32。后部30具有例如0.092英寸(2.34毫米)的内径以允许所端接电缆的端部长度在构件28内部通过，电缆强度构件的端部位于后部30的外周上以通过环绕的压接套筒34压接于其上。保持构件28的前部32具有例如0.120英寸(3.05毫米)的较大内径以接收套圈-筒体22的后部和压缩弹簧24的后部，所述压缩弹簧座靠着在保持构件28的前部和后部32、30之间的相接位置处形成在该保持构件28内的环形台阶。保持构件28的中间部分在其外周上具有环形凸起或环，以使得在构件28插入连接器外壳16的后部中并且弹簧24被压缩时，所述环将座放于形成在外壳内的配合凹部中并且克服弹簧24的力将构件28保持就位。
卡箍38形成有套环40和触发部42，所述触发部朝向已装配的连接器10的后面延伸。套环40具有大约0.226英寸(5.74毫米)的轴向长度和大约0.200英寸(5.08毫米)的内径。触发部42包括底部凸缘44和指部46，所述底部凸缘与套环轴线大体上平行地以悬臂方式从套环40的顶部向后伸出，所述指部从凸缘44的后端向上倾斜，用于在装配时朝向连接器10的前面接触和按下抓手18。包括套环40和悬臂式触发部42的卡箍38总长为大约0.650英寸(16.51毫米)。
卡箍38和连接器外壳16通过保持构件28相连以彼此抵靠，所述保持构件28的部分在卡箍的套环40内和外壳16的后部内延伸，参见图4。因此，从外壳16的前端测量到卡箍触发部42的后端的连接器10的长度只有大约0.538英寸+0.650英寸＝1.188英寸(30.18毫米)。
形式为硬管的电缆弯曲限制器50在一端压配合到或以其他方式粘附到套环40的内周，如图4所示。除了允许所端接的电缆通过之外，限制器50在连接套环40处的内径足以容纳带有环绕压接套筒34的保持构件28的后部30。在本文用于描述弯曲限制器50的形式时，术语“管”或“管状”包括空心结构，其横截面可以是除了圆筒形之外的形状，其壁部可以不围绕限制器50的外周完全封闭。
在本实施例中，电缆弯曲限制器50形成为引导电缆穿过位于紧靠套环40之后的位置和限制器的相对端之间且相对于连接器轴线成90度的弯曲部。优选地，对于大部分电缆弯曲(如果不是全部电缆弯曲的话)来说，弯曲限制器50的尺寸设计成获得小于1英寸的电缆纤维弯曲半径RB，其中所述纤维呈现抗弯型纤维的形式。例如，如果弯曲限制器50在90度电缆弯曲部上获得0.300英寸(7.62毫米)的安全纤维弯曲半径，则套圈-筒体22的前部尖端23和电缆表面位于弯曲部之后的最远点之间沿轴向方向的距离可以仅为1.26英寸(32毫米)。如果弯曲限制器在90度电缆弯曲部上获得例如0.600英寸(15.24毫米)的较大弯曲半径，则套圈-筒体的尖端23和电缆表面之间的轴向最远距离也只有大约1.35英寸(34.3毫米)。
在一个实施例中，电缆弯曲限制器50可以由刚性但可加工的阻燃聚合物模制而成，例如，可从Evonik Degussa GmbH购得的
Figure GSA00000092414500061
X7166。弯曲限制器50可以模制为两个半部，这两个半部适合且尺寸设计成围绕电缆的外护层和保持构件28的后部30封闭，并且在电缆已经通过使用心轴或其它常规工具而呈现希望的弯曲半径之后彼此锁合。在另一个实施例中，可以在弯曲限制器50的壁部中沿轴向形成狭槽，以使得可以通过侧向推动电缆穿过所述狭槽而将电缆放置在限制器内。对于外径为1.6毫米的电缆来说，弯曲限制器50中的通道的内径优选地为大约1.7毫米，限制器的壁厚优选地为大约1.0毫米到1.5毫米。
如前所述，本发明可以在具有抗弯性能的单模或多模光纤的除LC型之外的光纤连接器中实现。本发明的连接器满足了主网络设备工程师和采购人员对较短连接器解决方案的当前需求，所述解决方案允许它们的系统通过使用光纤电缆在更小的空间内相互连接。
尽管上文已经对本发明的优选实施例进行了描述，所属技术领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种变型和改变。这些变型包括但不限于尺寸和形状设计成适应形式为光纤的平面阵列(即，带状)的光纤电缆的光缆连接器。因此，本发明包括落入下列权利要求范围内的所有此类变型和改变。

Claims (20)

1.一种光缆连接器组件，其特征在于：
连接器外壳，具有轴线、前端和后端；
包括套环的卡箍，所述卡箍连接至连接器外壳的后端并且与所述外壳轴向对准；和
管状电缆弯曲限制器，所述管状电缆弯曲限制器的一端固定到所述套环上，其中，所述弯曲限制器的尺寸和形状设计成引导包含至少一根抗弯纤维的电缆穿过位于弯曲限制器的相对端和所述套环之间的确定弯曲部，以使得所述纤维具有小于1英寸(25.4毫米)的弯曲半径。
2.如权利要求1所述的电缆连接器组件，其中，所述弯曲限制器形成为引导电缆穿过位于弯曲限制器的相对端和所述套环之间的大约90度弯曲部。
3.如权利要求2所述的电缆连接器组件，其中，所述弯曲限制器配置为产生大约0.300英寸(7.62毫米)到大约0.600英寸(15.24毫米)的纤维弯曲半径。
4.如权利要求1所述的电缆连接器组件，其中，所述连接器在连接器外壳的前端和卡箍的最后端之间的长度不大于大约1.188英寸(30.18毫米)。
5.如权利要求1所述的电缆连接器组件，其中，
(a)所述连接器外壳具有相关的锁定/解锁抓手，用于将所述连接器锁定到配合连接器上以及在所述抓手被按下时将所述连接器从配合连接器上松开；和
(b)所述卡箍具有触发部，所述触发部包括(i)底部凸缘，所述底部凸缘从所述套环以悬臂方式沿远离连接器外壳向后的方向伸出，和(ii)指部，所述指部从所述凸缘的后端向上倾斜，用于接触和按下连接器外壳上的抓手。
6.如权利要求1所述的电缆连接器组件，其特征在于：
包含至少一根抗弯纤维的一段长度的光缆；和
被支承成在所述连接器外壳中沿轴向延伸的套圈-筒体，其中，所述套圈-筒体具有轴向通道，所述轴向通道形成为将抗弯纤维保持在通道内并且使纤维的端面在通道的位于套圈-筒体的前部尖端处的开口处露出，从而允许所述纤维与配合连接器中的另一纤维联接；
其中，包含在电缆中的抗弯纤维在弯曲限制器内具有小于1英寸(25.4毫米)的弯曲半径。
7.如权利要求6所述的电缆连接器组件，其中，所述电缆被引导穿过位于弯曲限制器中的大约90度弯曲部。
8.如权利要求7所述的电缆连接器组件，其中，包含在电缆中的抗弯纤维在弯曲限制器中具有大约0.300英寸(7.62毫米)到大约0.600英寸(15.24毫米)的弯曲半径。
9.如权利要求6所述的电缆连接器组件，其中，所述连接器在连接器外壳的前端和卡箍的最后端之间的长度不大于大约1.188英寸(30.18毫米)。
10.如权利要求6所述的电缆连接器组件，其中，
(a)所述连接器外壳具有相关抓手，用于将所述连接器锁定到配合连接器上以及在所述抓手被按下时将所述连接器从配合连接器上松开；和
(b)所述卡箍具有触发部，所述触发部包括(i)底部凸缘，所述底部凸缘从所述套环以悬臂方式沿远离连接器外壳向后的方向伸出，和(ii)指部，所述指部从所述凸缘的后端向上倾斜，用于接触和按下连接器外壳上的抓手。
11.如权利要求1所述的电缆连接器组件，其特征在于：
管状保持构件，其构造和布置为用于保持要由连接器端接的电缆的强度构件，其中，保持构件的相应部分在卡箍的套环内以及在外壳的后部内延伸，以用于使卡箍和外壳以彼此轴向对准的方式相连；和
套圈-筒体，所述套圈-筒体的至少一部分沿连接器外壳的轴向方向被支承在保持构件内，其中，所述套圈-筒体具有轴向通道，所述轴向通道形成为将电缆纤维保持在通道内并且使纤维的端面在通道的位于套圈-筒体的前部尖端处的开口处露出，从而允许所述纤维与配合连接器中的另一纤维联接。
12.如权利要求11所述的电缆连接器组件，其中，所述弯曲限制器形成为引导电缆穿过位于弯曲限制器的相对端和所述套环之间的大约90度弯曲部。
13.如权利要求12所述的电缆连接器组件，其中，所述弯曲限制器配置为产生大约0.300英寸(7.62毫米)到大约0.600英寸(15.24毫米)的纤维弯曲半径。
14.如权利要求11所述的电缆连接器组件，其中，所述连接器在连接器外壳的前端和卡箍的最后端之间的长度不大于大约1.188英寸(30.18毫米)。
15.如权利要求11所述的电缆连接器组件，其中，
(a)所述连接器外壳具有相关抓手，用于将所述连接器锁定到配合适配器上以及在所述抓手被按下时将所述连接器从配合适配器上松开；和
(b)所述卡箍具有触发部，所述触发部包括(i)底部凸缘，所述底部凸缘从所述套环以悬臂方式沿远离连接器外壳的向后方向伸出，和(ii)指部，所述指部从所述凸缘的后端向上倾斜，用于接触和按下连接器外壳上的抓手。
16.如权利要求11所述的电缆连接器组件，其特征在于：
包含至少一根抗弯纤维的一段长度的光缆，其中，所述电缆具有相关的强度构件；
管状保持构件保持电缆的强度构件；
包含在电缆中的抗弯纤维被保持在套圈-筒体中的轴向通道内；和
包含在电缆中的抗弯纤维在弯曲限制器内具有小于1英寸(25.4毫米)的弯曲半径。
17.如权利要求16所述的电缆连接器组件，其中，所述电缆被引导穿过位于弯曲限制器中的大约90度弯曲部。
18.如权利要求17所述的电缆连接器组件，其中，包含在电缆中的抗弯纤维在弯曲限制器中具有大约0.300英寸(7.62毫米)到大约0.600英寸(15.24毫米)的弯曲半径。
19.如权利要求16所述的电缆连接器组件，其中，所述连接器在连接器外壳的前端和卡箍的最后端之间的长度不大于大约1.188英寸(30.18毫米)。
20.如权利要求16所述的电缆连接器组件，其中，
(a)所述连接器外壳具有相关抓手，用于将所述连接器锁定到配合连接器上以及在所述抓手被按下时将所述连接器从配合连接器上松开；和
(b)所述卡箍具有触发部，所述触发部包括(i)底部凸缘，所述底部凸缘从所述套环以悬臂方式沿远离连接器外壳的向后方向伸出，和(ii)指部，所述指部从所述凸缘的后端向上倾斜，用于接触和按下连接器外壳上的抓手。
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