CN102025089A - 多重出射的同轴连接器及制造方法 - Google Patents

多重出射的同轴连接器及制造方法 Download PDF

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Abstract

一种同轴电缆连接器，经由多重出射注塑形成，其具有本体，该本体通过多个不同的可注射材料绕中心内部接触部形成的注塑层形成。连接器本体设置有围绕内部接触部的电介质聚合物的同轴电介质间隔件；围绕电介质间隔件外径的注塑金属合成物的同轴内本体；和围绕内本体的聚合物外本体。互锁结构部在连接器的各层之间提供轴向和/或旋转互锁。

Description

多重出射的同轴连接器及制造方法
技术领域
本发明涉及一种电连接器。更具体地，本发明涉及一种轻质的且成本有效的用于同轴电缆的电子连接器，其具有可通过应用多重出射注塑技术实现显著的材料及制造效率。
背景技术
用于同轴电缆的连接器通常经由多个金属和电介质元件的精密加工进行制造，这些元件随后被组装以形成连接器组件。
用金属条原料加工金属元件通常会导致显著的材料浪费，且需要非常高精度的加工/转动设备以及受训有素的操作者。
将聚合物材料应用于同轴连接器以与螺旋波纹状的固体外连接器同轴电缆一起使用的现有技术的应用披露于Gabel等人的于1994年10月11日公布的US5354217中。聚合物材料被应用于连接器本体和夹紧螺母二者，需要多个机加工的内部导电元件来形成用于外导体的跨过连接器的导电路径。但是，分开的金属和聚合物元件每个必须单独形成、将任何飞边去除或执行其他重新加工，并通过大量劳力进行压配合和/或手动组装操作来将每个分开元件和组转在一起，从而完成连接器的组装。制造、质量控制、存货管理、以及输送协调到多个单独元件每一个的组装区域都属于显著额外制造成本。进而，在现场组装过程中造成多个单独元件中任一个的运输延迟和/或损坏或损失都会使得连接器的其余部分无法操作。
在US5354217中，夹紧螺母螺纹旋拧到外导体的螺旋波纹结构上，且在连接器组装之前外导体的前边缘随后被手动地精确扩开并抵靠夹紧螺母。因此，连接器与平滑或环形的波纹结构的固体外导体同轴电缆不协调，且制造昂贵且安装耗时。
在电缆和连接器行业中的竞争已经使得连接器重量、安装时间、材料浪费、分开连接器部件的总数和连接器制造/材料成本最小化的要求愈加重要。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种电连接器和制造方法，以克服现有技术存在的缺陷。
一方面本发明提供一种同轴线缆电缆连接器，包括：连接器本体，绕内部接触部经多重出射的注射模制；该连接器本体包括：具有电介质聚合物的电介质绝缘体，被模制在内部接触部的外径和注射模制金属合成物的同轴内本体之间；和外本体，具有在内本体的外径上注射模制的聚合物。
另一方面，本发明还提供一种用于制造多重出射注射模制的同轴线缆电缆连接器的方法，包括的步骤是：注射模制具有可注射模制的金属合成物的内本体；该内本体的孔设置有至少一个互锁特征结构部；在内部接触部和内本体之间注射模制电介质绝缘体；在内本体的外径表面上注射模制具有聚合物的外本体。
附图说明
并入本文并构成本说明书一部分的所附附图显示了本发明的实施例，与上面给出的本发明的一般描述以及下面给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。附图中相同的附图标记指代相同的特征或元件且可以不在其出现的每幅附图中进行详细描述。
图1是第一示例性实施例的示意性剖切侧视图。
图2是图1的示意性等轴分解剖切侧视图。
图3是第二示例性实施例的示意性剖切侧视图。
图4是图3的示意性等轴分解剖切侧视图。
图5是图1的导电套筒和内部接触部的示意性剖切侧视图，定位为用于电介质间隔件的注射模制。
图6是图1的导电套筒、内部接触部和电介质间隔件的示意性剖切侧视图。
图7是图1的多重出射的连接器本体的示意性剖切侧视图。
图8是图1的滑动环匹配表面的示意性剖切侧视图。
图9是图1的滑动环的示意性剖切侧视图。
图10是图1的联接本体的示意性剖切侧视图。
图11是图1的联接本体的示意性剖切侧视图，包括原位形成的外鞘衬垫。
图12是第三示例性实施例的示意性剖切侧视图。
图13是图12的示意性等轴分解剖切侧视图。
图14是图12的联接本体的示意性剖切侧视图。
图15是第四示例性实施例的示意性剖切侧视图。
图16是图15的示意性等轴分解剖切侧视图。
图17是图15的后本体的弹性指状部分的示意性剖切侧视图。
图18是图15的后本体的示意性剖切侧视图。
图19是另一示例性连接器本体的示意性等轴分解剖切侧视图。
图20是图19的连接器本体的示意性等轴外部部分剖切侧视图。
图21是带有图19的连接器本体的示例性实施例的示意性等轴分解剖切侧视图。
图22是示例性面板安装连接器的示意性等轴分解剖切侧视图。
图23是图22的面板连接器的示意性侧视图。
图24是图23的区域F的示意性放大视图。
图25是替换示例性面板安装连接器的示意性等轴分解剖切侧视图。
图26是图25的面板安装连接器的示意性侧视图。
图27是图26的区域E的示意性放大视图。
图28是另一示例性面板安装连接器的示意性等轴分解剖切侧视图。
图29是图28的面板安装连接器的示意性侧视图。
部件表
  1   孔
  3   联接本体
  5   滑动环
  7   连接器本体
  9   环形斜面
  10   端面
  11   夹紧弹簧
  13   内部接触部
  15   电介质绝缘体
  17   内本体
  19   连接接口
  21   外本体
  23   工具接合表面
  25   螺纹
  27   弹簧匹配表面
  29   滑动环本体
  31   环境密封件
  33   外鞘密封件
  35   环形沟槽
  37   弹簧座
  39   夹紧环形表面
  41   弹性指状物
  43   保持突唇
  45   弹性指状物部分
  47   互锁结构部
  49   沟槽
  51   突唇
  53   突出部
  54   模具起模点
  55   肩部
  56   工具接合平面支承件
  57   肋
  59   材料减少沟槽
  61   安装孔
  63   密封衬垫
  65   机加工部分
  67   模制部分
具体实施方式
发明人已经认识到可注射模制的金属合成物(可使用常规聚合物注塑设备)能实现多重出射的组合金属和聚合物材料连接器组件的制造。由此，可消除许多制造步骤以及现有的对单独元件之间的额外密封的需要，以实现显著的材料和制造成本节省。
可注射模制的金属合成物的例子是“Xyloy”TM M950，可从美国罗得岛的沃里克市的Cool Poly，Inc.获得。“Xyloy”TM M950包括以与聚合物小球原料相同的方式以小球(pellet)形式输送到注射模制设备的铝和锌的合成物。因为锌的熔点相对低，所以铝和锌的组合可形成的合金具有足够低的熔点以及适于用在聚合物注塑机中的粘度特点，而不需要对该机器做任何改进。其他合适的可注射模制金属合成物优选地具有的熔点和粘度特性应能类似地用于具有1100华氏度左右的最大操作温度的常规聚合物注射模制设备。本文中如上所述的可注射模制金属合成物不需要专门的金属模制“MIM”设备，这种设备依赖于与传统可注射模制的聚合物完全不同的较高温度和/或压力的应用从而使诸如触变镁合金(一种或多种)这样的金属合金流体化。
构造为用于连接到环形波纹状固体外导体同轴电缆的同轴连接器的示例性实施例显示于图1-4中。图1和2显示了针对7-16DIN(德国工业标准)的标准凹入连接接口构造的连接器，图3和4显示了针对7-16DIN的标准凸出连接接口构造的连接器。本领域技术人员应理解，可以应用任何所需的标准或专有的连接接口。类似地，可以应用本领域公知的替换的电缆附接机构，例如适用于直壁式的或螺旋波纹状的外导体同轴电缆的机构。
在图1-4所示的示例性实施例中，连接器构造为与环形波纹状外导体连接器同轴电缆(未示出)一起使用。电缆穿过联接本体3的孔1、滑动环5和连接器本体7而被接收。外导体的前边缘被保持夹在于连接器本体7的内本体17的端面10上形成的环形斜表面9和夹紧弹簧11之间，该弹簧例如是斜置的(canted)螺旋弹簧。夹紧弹簧11被由联接本体3驱动的滑动环5压靠到前边缘的外表面。滑动环5可独立于联接本体3旋转，以使得在联接本体3的旋转以将联接本体3螺纹接合在连接器本体7上从而使得夹紧力施加到外导体的前边缘的过程中造成夹紧弹簧11损坏的可能性最小。同轴电缆的内导体被接收在内部接触部13中，该内部接触部被电介质绝缘体15同轴地保持在孔1中。
为了使连接器的金属材料成本和总重量最小，金属内本体17被设置作为环形斜表面9和连接接口19之间的外导体导电路径。聚合物本体21围绕内本体17，且例如可包括用于在连接器组装过程中使用的工具接合平面23和/或用于联接本体3的匹配螺纹25。
将表面27与夹紧弹簧11弹簧配合的滑动环5可用金属形成，以避免可能随时间而发生的聚合物材料破碎，这会在拆卸时(例如用于周期性地检查电缆和连接器的相互连接)防止夹紧弹簧11容易地与滑动环5分开。可保持与滑动环5的同轴电缆同轴对准的圆柱形滑动环本体29可用聚合物材料形成。
因为联接本体是在电路径以外，所以联接本体3可以完全用聚合物材料形成。
可以通过在外导体和连接器之间(例如定位在滑动环5和联接本体3之间和/或在连接器本体7和联接本体3之间)施加诸如衬垫(一个或多个)和/或O形环这样的环境密封件(一个或多个)31来改善连接器的环境密封。在联接本体3和电缆外鞘之间密封的另一外鞘密封件33可以就地形成于联接本体3的孔1的外表面上，例如模制到环形沟槽35中。与插入到环形沟槽35中的传统的O形环类型的密封件相比，就地形成的环境密封件具有显著降低的失效和/或组装疏漏/错误的可能性，因为消除了O形环和环形沟槽35之间的潜在泄露路径和O形环滑出环形沟槽35的可能性。
尽管内部接触部13可类似地通过模制制造，但是常规加工的内部接触部13可优选地能使用具有适当机械特性的铍铜和/或磷铜合金，以用于内部接触部13的弹性指状物和/或弹簧座37的特征，在连接接口19处该内部接触部容纳并保持电缆的内导体和/或匹配连接件的内导体匹配部分的内导体。
如在本文使用的，多重出射的注射模制应被理解为是注射模制制造过程，其中，额外的层被注射模制在基部元件上和/或之前注射模制的层上。优选地，经历模制的部分不必完全从模具脱离。替代地，该部分保持布置对准在模具嵌槽(mold nest)中，并仅对需用于限定出要用材料注射模制出的另一腔室的模具部分进行重构。所形成的元件永久整合在一起，而没有对任何机械连接机构、紧固件或组件的需求。通过在金属、电介质聚合物或结构聚合物之间变换注射材料，可以获得整体的连接器元件，该连接器元件在施加最后一层时得以完全组装。
在用于经由多重出射的注射模制来制造连接器本体7的示例性方法中，用于导电套筒的模具被注射有可模制的金属合成物，形成导电套筒的内本体17。模具的内部部分被去除且内部接触部13被定位在其中，例如如图5所示。替换地，内部接触部13可以先被定位，且使用内部接触部13作为用于各种模制操作的对准元件来将模制部分嵌套在其上。
内部接触部13和内本体17之间的空间随后用电介质聚合物注射，以原位(in situ)形成电介质绝缘体15，如图6所示。内本体17还被定位为作为用于模制步骤的核心，在该步骤中，聚合物被注射以原位形成外本体21，如图7所示。
模制的次序优选地基于与所应用的各种材料的熔点来安排，通常最先用的是可注射模制金属合成物、随后是电介质聚合物和最后是外本体21的聚合物。
如图8所示，滑动环匹配表面27可以类似地通过将可注射模制金属合成物注射到滑动环匹配表面模具中来形成，随后，如果需要，替换模具的一部分来形成用于注射聚合物材料的相邻空穴，以形成与滑动环匹配表面27成一体的滑动环本体29，如图9所示。
如图10所示，联接本体3可以通过将聚合物注射到联接本体模具中来形成。如果需要，联接本体模具可以打开且一些部分被更换，以形成外鞘密封空穴，该空穴随后被注射聚合物衬垫材料，以原位形成外鞘密封件33，如图11所示。
由此，连接器仅用三个主要元件形成，这三个元件可与所需的环境密封件(一个或多个)31、夹紧弹簧11和任何其他连接接口19的部分容易地组装，以形成连接器。
替换地，可通过形成联接本体3作为单体聚合物部分且夹紧环表面39直接与夹紧弹簧11等接合，从而省却滑动环5，如图12-14所示。
如图15和16所示，额外的替换结构也可以通过使联接本体3形成有弹性指状物(一个或多个)41而去掉夹紧弹簧11。代表性的联接本体和相关的连接器本体7的保持突唇43详细披露于Jim Wlos的、于2008年10月14日颁发的并与本申请的Andrew LLC共同拥有的、标题为“Annular Corrugated Coaxial Cable Connector With Polymeric Spring Finger Nut”美国发明专利NO.7435135中，该申请通过引用全部合并于此。所形成的连接器仅具有两个主要元件。为了改善弹性指状物(一个或多个)41的强度特点，弹性指状物部分45可以先用可模制金属合成物形成，如图17所示，在该指状物部分上用聚合物材料模制联接本体3的其余部分，如图18所示。例如可以增加在联接本体3和电缆外导体和/或外鞘之间的环境密封件(一个或多个)31，如在上文所述的。
如图19-21所示，连接器构造可以被进一步增强，例如，针对连接器层互锁、环境密封、材料需求的减少和/或工具接合平面23整合这些方面。
可应用连接器层互锁结构来确保连接器的各个层保持互锁，例如在连接器与电缆进行组装和/或连接器与连接器进行组装的过程中施加显著的旋转力和/或轴向力。尽管这些层在彼此之上进行直接模制和/或所选材料的收缩特性的差异可以提供显著的层互锁，但是可以经由应用互锁结构部(一个或多个)47来施加进一步的互锁，例如在内部接触部13和/或内本体17的外径上的凸脊和/或沟槽(一个或多个)49为了利用模制过程中材料之间的收缩特性差异(例如电介质绝缘体15和内本体17之间的)的有利条件，可以提供互锁结构部47，例如与电介质绝缘体15的突唇51相配合的内本体17的沟槽49，如图19清楚所示。在最后的模制层被施加时，金属和聚合物材料之间的收缩特性的差异会作用在沟槽49和/或突唇51的周边上，增加连接器层的互锁且也可提供这些层之间的连续的径向环境密封。
其他的互锁结构部(一个或多个)47可实施为突出部(一个或多个)53，用于改善旋转互锁。在突出部(一个或多个)53定位在模具起模点54附近的情况下，可以容易地施加该突出部(一个或多个)53，该突出部在传统的连接器制造过程中需要重要的额外机加工。
可施加电介质绝缘体15和内部接触部13之间的连接器层互锁，例如，如肩部(一个或多个)55和轴向肋(一个或多个)57，电介质绝缘体15被模制在所述肩部之间以用于轴向互锁，且该轴向肋用于旋转互锁。
改善的聚合物厚度均匀性可通过使得大于元件中的平均聚合物厚度的区域最小而减少例如外本体21的聚合物模制步骤所需的凝固时间(set time)。由此，聚合物材料的需求以及同轴连接器的总体重量可以减少。外本体21中增加材料厚度的主要区域位于工具接合平面(一个或多个)23附近。通过将工具接合平面(一个或多个)23形成有材料减少沟槽(一个或多个)59，对于最近的外表面可以显著地减少聚合物材料的厚度。
连接器的相对较软的聚合物材料工具接合平面(一个或多个)23会因为使用尺寸不正确和/或精度不足的扳手而遭到损坏。如图21清楚所示，为了改善工具接合平面(一个或多个)23的整体性，内本体17被提供有强化的工具接合平面支承件(一个或多个)49，在外本体21的模制步骤中，外本体21的工具接合平面(一个或多个)23可以随后绕该支承件进一步形成。工具接合平面支承件(一个或多个)56也有助于减少材料厚度增加的区域并提供结实的连接器层互锁，如上所述。如图21所示，材料减少沟槽(一个或多个)也可以施加于联接本体23的工具接合平面(一个或多个)23。
图22-24显示了具有形成为环形突出部(一个或多个)53的互锁结构部(一个或多个)47的面板安装同轴连接器的实施例，该突出部用作径向、轴向和环境密封件。图25-29显示了分开的突出部(一个或多个)53作为互锁结构部(一个或多个)47，以对连接器导电特点的影响减小的方式提供连接器结构。通过使得诸如施加到座部的结实的环形台阶部和/或肩部这样的内部结构部最少或消除并将压配合的绝缘体保持在典型的传统机加工的连接器构造中，可以减少为了获得满意的电学性能而作进一步补偿调整的需求。
在图22-29的连接器实施例中所示的另一结构部是应用外本体21的聚合物层，作为用于面板安装连接器的绝缘体，以降低与施加将连接器安装在面板上的紧固件相关地发生的电化腐蚀。外本体21可绕安装孔(一个或多个)61形成，以对施加在内本体17和面板之间的密封衬垫63以外的内本体17的区域提供安装孔(一个或多个)61之间以及内本体17和面板之间的电流中断。
在另一改变例中，如图28和29所示，内部接触部13可设置有包括弹簧座等在内的机加工部分65，内部接触部13的其余部分、模制部分67在该机加工部分上模制。通过将内部接触部13的机加工部分65减少到仅提供机加工金属合金的优点所必须的程度，如用于弹簧座的弹性特点，内部接触部13的材料成本和/或机加工需求可以减少。
通过使得金属的使用最小化以及进一步的在可应用的地方尽可能替换成本小的金属，本发明实现了显著的材料成本和重量的节省。通过将金属机加工替换为注射模制技术，分离的子元件的数量显著减少，制造简化，许多组装步骤得以消除，且制造人员所需的技术水平(一种或多种)都显著降低。因为许多已有元件被多重出射注射直接模制到彼此之上，分离的部件之间的许多通路被减少，形成需要更少环境密封的连接器，其可提供改善的长期密封特点。
如果前述说明对具有已知的等效形式的比例、整体或部件作出了引用，则这些等效形式应如被独立描述那样合并于本文中。
尽管已经通过对本发明实施例的描述对本发明进行了展示，且尽管已经相当详细地描述了实施例，但是申请人的意图不是要以任何方式将权利要求的范围局限或限制成这些细节。对于本领域技术人员来说额外的优点和修改是显而易见的。因此，以更广阔的角度来看本发明并不限于经显示和描述的具体的细节、代表形设备、方法和所示的例子。因此，可以作出与这些细节不同的改变，而不脱离申请人的总体发明构思的精神和范围。而且，应理解，可以对其作出改善和/或修改，而不同脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围或精神。
相关申请的交叉引用
由Kendrick Van Swearingen于2008年8月14日递交的标题为“Multi-shot Coaxial Connector and Method of Manufacture”的申请号为No.12/191,922的美国发明专利申请于2009年10月27日以美国发明专利No.7,607,942授予专利权。本申请要求由Kendrick Van Swearingen和Nahid Islam于2010年9月14日递交的标题为“Multi-shot Coaxial Connector and Method of Manufacture”的美国专利申请No.12/559,176的权益，该申请是申请人共有的美国发明专利No.7,607,942的部分继续申请。

Claims (20)

1.一种同轴电缆连接器，包括：
连接器本体，绕内部接触部经多重出射的注射模制；该连接器本体包括：
具有电介质聚合物的电介质绝缘体，被模制在内部接触部的外径和
注射模制金属合成物的同轴内本体之间；和
外本体，具有在内本体的外径上注射模制的聚合物。
2.如权利要求1所述的同轴电缆连接器，还包括，在电介质绝缘体和内本体之间的至少一个互锁结构部。
3.如权利要求2所述的同轴电缆连接器，其中，该至少一个互锁结构部是与电介质绝缘体的突唇配合的内本体的沟槽。
4.如权利要求3所述的同轴电缆连接器，其中，该至少一个互锁结构部是沟槽中的突出部。
5.如权利要求1所述的同轴电缆连接器，其中，该至少一个互锁结构部是从内本体向内突出的突出部。
6.如权利要求1所述的同轴电缆连接器，还包括，在外本体的外径中的多个工具接合平面，该工具接合平面设置有材料减少沟槽。
7.如权利要求6所述的同轴电缆连接器，其中，工具接合平面形成在内本体的向外突出的工具接合平面支承件上。
8.如权利要求1所述的同轴电缆连接器，其中，外本体围绕内本体的安装孔。
9.如权利要求1所述的同轴电缆连接器，其中，内部接触部设置有机加工部分和模制部分。
10.如权利要求1所述的同轴电缆连接器，其中，注射模制的金属合成物是包括锌和铝的合金。
11.一种用于制造多重出射注射模制的同轴电缆连接器的方法，包括的步骤是：
注射模制具有可注射模制的金属合成物的内本体；该内本体的孔设置有至少一个互锁结构部；
在内部接触部和内本体之间注射模制电介质绝缘体；
在内本体的外径表面上注射模制具有聚合物的外本体。
12.如权利要求11所述的方法，其中，外本体围绕内本体的安装孔。
13.如权利要求11所述的方法，其中，该至少一个互锁结构部位于模具的起模点附近。
14.如权利要求11所述的方法，还包括在外本体的外径中的多个工具接合平面，该工具接合平面包括至少一个材料减少沟槽。
15.如权利要求14所述的方法，其中，工具接合平面形成在从内本体的外径突出的工具接合平面支承件上。
16.如权利要求11所述的方法，其中，内部接触部设置有机加工部分和模制部分。
17.如权利要求16所述的方法，其中，模制部分是模制在机加工部分上的可注射模制的金属合成物。
18.如权利要求11所述的方法，还包括的步骤是注射模制出具有可注射模制的金属合成物的内部接触部。
19.如权利要求11所述的方法，其中，所述可注射模制的金属合成物是包括铝和锌的合金。
20.如权利要求11所述的方法，其中，注射模制在1100华氏度或更低的温度下执行。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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