CN102640358A - 交错外导体屏蔽接触件 - Google Patents
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Abstract
一种用于同轴连接器的弹簧接触件包括：第一环，所述第一环设有向着第一环的连接器端延伸的多个弹簧指；以及第二环，所述第二环设有向着第二环的连接器端延伸的多个弹簧指；第一环和第二环嵌套在一起。弹簧接触件可例如通过以下方式制造：由平坦金属板冲压出预成型环，然后弯曲从预成型环的内径部径向向内延伸的弹簧指，以使弹簧指向着最终的弹簧接触件的连接器端延伸。
Description
相关申请的交叉引用
本申请是Jeffrey Paynter和AI Cox于2009年11月2日提交的当前未决的名称为“Insertion Coupling Coaxial Connector”的共有美国实用新型申请No.12/611095的部分继续申请，该美国实用新型申请No.12/611095通过引用整体包含在此，且是Jeffrey Paynter和AI Cox于2008年11月5日提交的当前未决的名称为“Insertion Coupling Coaxial Connector”的共有美国实用新型申请No.12/264932的部分继续申请，该美国实用新型申请No.12/264932通过引用整体包含在此。
技术领域
本发明涉及一种电缆连接器。更特别地，本发明涉及一种用于实心外导体同轴电缆连接器的内弹簧接触件。
背景技术
同轴电缆连接器用于例如要求高水平的精度和可靠性的通信系统中。
为了在电缆和连接器之间产生牢固的机械和优化的电互连，期望在同轴电缆外导体的前边缘和连接器主体之间具有大致均匀的圆周接触。外导体的扩口端可以经由耦合螺母夹在连接器主体的环形的楔形表面上。该技术的代表是1998年8月18日授权给Harwath的共有的美国专利No.5795188。
US 5795188的金属主体和耦合螺母之间的设备螺纹耦合表面以及类似配置的现有技术的同轴连接器明显增大需要的制造成本和安装时间。另一缺点是对连接器拆卸的要求，将后主体在电缆端上滑动，然后执行精确的电缆端扩口操作，在螺纹连接过程中其保持电缆在连接器主体内。进一步地，在最后的螺纹连接步骤和/或增加额外的连接器元件中必须小心，以免在外导体的扩口端部分夹持在主体和耦合螺母之间以在外导体和同轴电缆之间形成牢固的电连接时损坏外导体的扩口端部分。
现有技术中还已知替代的同轴连接器解决方案，其利用抓持和/或支撑元件，连接器主体然后围绕该抓持和/或支撑元件径向卷曲和/或轴向压缩以固定同轴电缆的外导体和连接器之间的机电互连。卷曲和/或压缩的连接取决于每种情形下安装者施加的特定力水平会受制于不定的质量。在用于非实心外导体同轴电缆的连接器中通用的增加来防止插入在外导体的内径部内的外导体的坍缩的支撑表面在信号路径中引入了使得电性能降级的阻抗间断性。进一步地，卷曲和/或压缩对于更大直径的同轴电缆变得不实际，因为增大的直径、侧壁厚度和/或所需的相应连接器/后部主体的移动使得所需的力增大到超过传统的卷曲/压缩手动工具能够实现的水平。
同轴电缆连接器市场中的竞争已经集中注意力在提高电气性能并最小化总成本，包括材料成本，对安装人员的培训要求，减少专门的安装工具和需要的安装步骤和/或操作的总量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种克服了现有技术中的不足的同轴连接器解决方案。
附图说明
结合到说明书中并作为说明书一部分的附图示出本发明的实施例，其中在附图中相同的附图标记表示相同的特征或者元件，并且不会在它们所在的每个附图中详细描述，附图与上面给出的本发明的总体描述一起，以及下面给出的实施例的详细描述，用以解释本发明的原理。
图1是同轴连接器的第一示例性实施例的示意性等轴测后视图。
图2是图1的同轴连接器的示意性侧剖视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图3是图2的区域A的放大视图。
图4是另一替代实施例同轴连接器的示意性剖视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图5是图4的区域C的放大视图。
图6是图4的区域D的放大视图。
图7是图4的夹持环的示意性等轴测视图。
图8是同轴连接器的另一替代实施例的示意性等轴测视图。
图9是图8的示意性剖视图。
图10是图9的区域F的放大视图。
图11是同轴连接器的另一替代实施例的示意性剖视图。
图12是图11的区域B的放大视图。
图13是抓持环的示意性等轴测视图，具有实心横截面和环形的倒钩。
图14是抓持环的示意性等轴测视图，具有水平V形截面。
图15是抓持环的示意性等轴测视图，具有实心的横截面和螺旋倒钩。
图16是图15的抓持环的示意性连接器端侧视图。
图17是沿着图16的线B-B的放大剖视图。
图18是另一替代实施例同轴连接器的示意性剖视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图19是图18的区域E的放大视图。
图20是弹簧接触件预成型件的示意性前视图。
图21是图20的弹簧接触件预成型件的示意性等轴测视图。
图22是图21的示意性前视图。
图23是图21的示意性侧视图。
图24是嵌套的弹簧接触件的示意性等轴测视图。
图25是同轴连接器的另一替代实施例的示意性剖视图。
图26是图25的放大视图。
图27是图25的视图，以连接有同轴电缆示出。
具体实施方式
本发明人已经分析可用的实心外导体同轴连接器并认识到螺纹一体连接、手动扩口安装工序和卷曲/压缩同轴连接器设计的缺点。例如本发明人共有的于2008年11月5日提交的通过引用整体包含在此的当前未决的名称为“Insertion Coupling Coaxial Connector”的美国实用新型申请No.12/264932中公开的插入耦合同轴连接器包含对同轴连接器技术的多项明显改进，从而在外导体端夹持连接器到电缆端互连的过程中不再需要对外导体进行手动扩口和/或使用高的力矩将耦合螺母旋拧到连接器主体中。类似地，在本发明人共有的于2009年11月2日提交的通过引用整体包含在此的当前未决的名称为“Insertion Coupling Coaxial Connector”的美国实用新型申请No.12/611095中公开了对插入耦合同轴连接器的多项改进。
本发明人的对现有的插入耦合同轴连接器的电性能的分析已经认识到，考虑到在互连过程中插入耦合连接器的外导体接触元件的直径变化的公差，绕着外导体可不提供整个圆周连接。从而，显著的RF泄露可通过弹簧接触件中的、和/或施加到同轴电缆外导体外径部上的抓持环中的间隙产生，且RF泄露最终从夹持环与同轴电缆的外导体之间的间隙辐射出。随着沿着同轴电缆传送的信号的工作频率向着更高的微波频率增大而越来越短的波长能够穿过/泄露通过与同轴电缆的外导体互连的同轴连接器的越来越小的间隙，RF泄露变得尤其明显。
如图1-3中的第一示例性实施例所示，同轴连接器1具有带连接器主体孔5的连接器主体3。位于连接器主体孔5内的绝缘体7支撑与连接器主体孔5同轴的内接触件9。同轴连接器1经由位于抓持环19的内径部上的抓持表面17以机械方式保持插入到连接器主体孔5的电缆端15中的同轴电缆13的外导体11。位于连接器主体孔5内的弹簧接触件21在外导体11的端部附近形成与外导体11的圆周接触，从而跨过连接器主体3电耦合外导体11到连接器端25上的连接器接口23。
连接器接口23可以是任何期望的标准的或者专用的接口。
本领域的技术人员可以理解，电缆端15和连接器端25是在此用于表明同轴连接器1的各个元件之间的纵向位置和接触相互关系的表述。除了沿着同轴连接器纵向轴线相对于相邻元件表明的位置之外，每个个体元件均具有电缆端侧和连接器端侧，也就是各个元件的面对同轴连接器1的各自的电缆端15和连接器端25的一侧。
抓持环19可以保持在连接器主体孔5内，例如，位于抓持环凹槽27内。为了易于抓持环19的安装(以及在此下面描述的其它元件，如果有的话)安装和/或提高抓持环对外导体的抓持特征，抓持环凹槽27可以这样形成：电缆端抓持环凹槽侧壁和/或底部是耦合到连接器主体3的夹持螺母31的表面，例如如图4和5所示。
夹持环31，如果有的话，可通过保持特征29耦合到连接器主体3，该保持特征29例如是位于夹持环的外径部中的一个或多个环形咬合凹槽33和设置在连接器主体孔5的内径部上的相应的咬合倒钩35之间的互锁，如最好地在例如图6中示出的。替代性地，咬合凹槽33的位置和相应的咬合倒钩35的位置可以互换。
在连接器主体孔5和夹持环31的外径部之间的夹持环螺纹37还可提供作为对保持特征29的替代。为了使得同轴连接器1能够作为准备好安装的组件提供，夹持环螺纹37可以与咬合凹槽33和咬合倒钩35组合，以提供夹持环31可以设置为已经附着到连接器主体3的组件，从而防止内部元件的分解和/或丢失，例如在图4-7中所示。在保持特征29组合了夹持环螺纹37与咬合凹槽33和咬合倒钩35的情形下，夹持环31相对于连接器主体3经由沿着夹持环螺纹37的旋拧产生的纵向行进受到咬合倒钩35在与咬合凹槽侧壁干涉之前可以在咬合凹槽33内移动经过的宽度的限制。
在图8-10所示的替代实施例中，保持特征29还可包括在连接器主体3和夹持环31之间的干涉配合结构67，其定位成在连接器主体3和夹持环31最后螺纹连接在一起的过程中接合。干涉配合结构67用于在夹持环31螺纹连接到连接器主体3中时防止该夹持环31的脱开/松动。
弹簧接触件21可以是具有弹簧特性的任何导电结构，例如，螺旋卷簧。请再次参看图2和3，弹簧接触件21可位于连接器主体孔侧壁的单独的弹簧凹槽41中或替代性地位于抓持环凹槽27的连接器端侧上，例如图4和5所示。在弹簧接触件21处于抓持环凹槽27中的情况下，间隔器43可施加在弹簧接触件21与抓持环19和/或外导体密封件45之间。间隔器43可直接位于连接器主体3上或替代性地被构造成位于楔形表面39上。
替代性地，弹簧接触件21可以是具有多个弹簧指22的冲压的金属弹簧环，例如如图11、12和20-27所示，所述弹簧指例如通过夹持环31和/或抓持环19与连接器主体3保持电接触。
最好如图20所示，弹簧接触件21可通过从平坦金属板材料冲压出预成型件以高的精度水平低成本地制造，弹簧指22被冲压成从环的内径部径向向内延伸。当被冲压时，预成型件的弹簧指22被弯曲成期望的构型，且向着最终的弹簧接触件21的连接器端25延伸。本领域的技术人员可以理解，环的直径、弹簧指22的长度和冲压工具为限定出各个弹簧指22的最小间距将必然限制绕着弹簧接触件21的弹簧指22的圆周间距，这需要在弹簧指22之间具有明显的间隙52，例如如图21-23所示。如果邻近弹簧指22的远端58施加锥度，则弹簧指22的长度可延长。
弹簧指22向着连接器端25的延伸部可作为第一部分60施加，所述第一部分径向向内倾斜，且过渡到径向向外倾斜的第二部分61。第二部分61的尺寸相对于环适于使第二部分61在外导体11插入通过弹簧接触件21时偏压在连接器主体孔5的侧壁上。
凸出部64可定位成从环的外径部向外突出，且可以作为抗转动元件作用。多个凸出部64可例如被施加，例如，每个凸出部均邻近弹簧指22的圆周位置定位。
本发明人已经发现，尽管铁金属可例如为了材料成本目的被施加，但非铁金属、从而非磁性金属、例如磷青铜作为弹簧接触件21金属材料施加可明显地提高最终的同轴连接器1的静态无源互调(PIM)特性。该磷青铜可例如被镀有锡，以使腐蚀最小化。
为了减小通过间隙52绕过弹簧接触件21、最终从同轴连接器1的电缆端15出来的RF泄露，弹簧接触件21可作为嵌套在一起的第一环54和第二环56提供，第一环54的电缆端15与第二环56的连接器端25嵌套，使得第一和第二环54、56中的每个的弹簧指22邻近地排列，以彼此交错形成大致圆柱形表面，最好如图24所示。为了使交错的弹簧指22之间的任何残留间隙最小化，间隙52的尺寸可被选择成与相应的弹簧指22紧密相配，例如大致等于弹簧指22的宽度。
第一环54和第二环56可具有相同的尺寸，从而，当第一环54和第二环56嵌套在一起时，例如如图26中所示，使得弹簧指22延伸部稍微偏错开第一环54的宽度。替代性地，第二环56的第一部分60可在弹簧指的长度方面(在弹簧指宽度的尺寸和环直径允许的情况下)增大第一环54的宽度，使得最终的弹簧接触件21将具有大致相同长度的弹簧指22。
最好如图25-27所示，嵌套的弹簧指21提供了明显减少的RF泄露路径，且在外导体直径的范围上增强了外导体11与连接器主体3之间的电接触。
最好如图3、5、10、12、19和27中所示，位于抓持环凹槽27内的环状楔形表面39在连接器端侧的最大直径与电缆端侧的最小直径之间具有锥度。抓持环19的外径部接触楔形表面39，从而通过沿着楔形表面39向着电缆端15行进而被径向向内驱动。
抓持环19的外径部与楔形表面39之间的接触可以沿着抓持环19的拐角，所述拐角可被圆滑，以促进沿着它的光滑行进，或替代性地，抓持环19可在抓持环19与楔形表面39之间通过使抓持环19的外径部轮廓倾斜成与楔形表面39的楔面平行而形成有延长的接触区域。
抓持环19可被形成为C形环，例如如图13和15-17所示，其具有实心横截面。
抓持环19的抓持表面17具有方向性偏压而使得在张紧时向着电缆端15接合和抓持外导体11的外径部表面，同时允许外导体11在当向着连接器端25移动时滑动通过抓持表面17。抓持表面17可以被形成为多个环形的(图13-14)或者螺旋的(图15-17)凹槽或者倒钩47，所述凹槽或者倒钩47设有从电缆端15的凹槽底部延伸到每个凹槽和/或倒钩47的连接器端25的凹槽顶部的倾斜面49，相邻凹槽的止停面51和倾斜面49在凹槽的顶部会聚成一个点。与倾斜面49相反布置的止停面51可以是相对于同轴连接器纵向轴线垂直的面，和/或止停面51可向着连接器端25倾斜，以使得当试图向着电缆端15从连接器主体孔5出来的方向行进时倒钩点凿入并保持外导体11。抓持表面17可设有匹配特定实心外导体11的特征的轮廓，例如尺寸适于匹配环形的波纹实心外导体同轴电缆13的波纹槽的凹形弯曲轮廓，例如如图18和19所示。类似地，弯曲的轮廓也可以是凸形构型，其尺寸适于托起(cradle)波纹峰。
抓持环19具有在抓持环凹槽27内的纵向运动范围。当抓持环19沿着楔形表面39向着连接器端25移动时，例如当外导体11的前引边缘从电缆端15插入到连接器主体孔5中并接触抓持表面17的倾斜面49时，抓持环19将展开以允许外导体通过，或者将同样开始向着连接器端25在抓持环凹槽27内纵向运动。由于楔形表面39成锥形，因此，当抓持环19向着连接器端25运动时，抓持环凹槽27相对于抓持环19的深度增大。从而，抓持环19可以径向向外扩展以使得外导体11能够通过抓持环19并向着连接器端25通过。相反，一旦扩展，抓持环19向着它的松弛状态向内的偏压在抓持表面17和外导体11的外径部表面之间产生抓持接合。如果张力施加在连接器主体3和同轴电缆13之间以向着电缆端15拉外导体11，抓持环19抵靠着锥形楔形表面39被驱动，逐渐减小抓持环凹槽27的深度，从而径向向内驱动抓持环19并且随着抓持表面17被驱动到外导体11的外径部表面中而进一步增大抓持接合作用。电缆端抓持环凹槽侧壁可以尺寸确定成位于这样的位置处，即在该位置，抓持环直径相对于外导体直径被配置为使抓持表面17已经牢固接合外导体11，但是抓持环不会径向向内运动而导致外导体11径向向内塌陷超过允许水平。
在电缆在具有夹持环31和包括夹持环螺纹37的保持特征29的实施例上组装的过程中，通过螺纹连接夹持环31到连接器主体3中而获得的受限的纵向运动可以用于抵靠抓持环19驱动楔形表面39，以将抓持环19径向向内移动到与外导体11牢固地抓持接合，而不需要在连接器主体3和同轴电缆13之间施加张力。进一步地，在其中弹簧接触件21也存在于抓持环凹槽27中的实施例中，夹持环31螺纹连接到连接器主体孔5中的操作可以被配置为直接施加和/或经由间隔器43(如果有的话)施加压力在弹簧接触件21上，由此，弹簧接触件21向着外导体11径向向内变形，从而增大弹簧接触件21和外导体11之间的接触压力，从而改进其间的电耦合。
本领域的技术人员将认识到本发明的显著的制造和安装优点。在制造过程中，易于安装的整个同轴连接器1组件制备具有最小总量的必需元件。如果夹持环31包括在构型中，弹簧接触件21、间隔器43、抓持环19和/或外导体密封件45的安装通过改进对抓持环凹槽27的接近而得以简化，其可以在期望的子元件已经位于连接器主体孔5和/或夹持环31的开口端中后通过咬合/螺纹连接夹持环31在适当位置而容易地封闭。为了安装同轴连接器1在同轴电缆13上，同轴电缆端向后剥皮以露出期望长度的导体并且剥皮的同轴电缆端插入到连接器主体孔5的电缆端15中直至到达底部。如果有的话，夹持环31，如果包括夹持环螺纹37，然后向着连接器主体3旋拧，并且在连接器主体3和同轴电缆1之间施加测试张力来验证抓持环19和外导体11之间的牢固接合。
具有螺纹夹持环31的同轴连接器实施例可以通过远离连接器主体3拧动夹持环31而从同轴电缆13拆卸，用于互连检查和/或再使用，使得当楔形表面39随夹持环31向着电缆端15偏移时抓持环13能够向外运动并使得与外导体11的接合脱开。当抓持环13已经脱开时，同轴电缆13可以从连接器主体孔5退出。
在安装过程中各个连接器元件围绕同轴电缆端的现有技术中的手动电缆端扩口操作以及任何需要的拆卸/再组装已经被省去。
部件列表
| 1 | 同轴连接器 |
| 3 | 连接器主体 |
| 5 | 连接器主体孔 |
| 7 | 绝缘体 |
| 9 | 内接触件 |
| 11 | 外导体 |
| 13 | 同轴电缆 |
| 15 | 电缆端 |
| 17 | 抓持表面 |
| 19 | 抓持环 |
| 21 | 弹簧接触件 |
| 22 | 弹簧指 |
| 23 | 连接器接口 |
| 25 | 连接器端 |
| 27 | 抓持环凹槽 |
| 29 | 保持特征 |
| 31 | 夹持环 |
| 33 | 咬合凹槽 |
| 35 | 咬合倒钩 |
| 37 | 夹持环螺纹 |
| 39 | 楔形表面 |
| 41 | 弹簧凹槽 |
| 43 | 间隔器 |
| 45 | 外导体密封件 |
| 47 | 倒钩 |
| 49 | 倾斜面 |
| 51 | 止停面 |
| 52 | 间隙 |
| 53 | 护套密封件 |
| 54 | 第一环 |
| 55 | 护套凹槽 |
| 56 | 第二环 |
| 57 | 护套 |
| 58 | 远端 |
| 59 | 夹持环密封件 |
| 60 | 第一部分 |
| 61 | 第二部分 |
| 63 | 夹持环抓持部 |
| 64 | 凸出部 |
| 65 | 刮片延伸部 |
| 67 | 干涉配合结构 |
在前面的描述中已经涉及到材料、比率、整数或者具有已知的等同物的部件的地方，这样的等同物在此被引入，如同其单独被提出一样。
尽管已经通过对其实施例的描述而示出本发明，并且尽管这些实施例已经描述得相当的详细，但是，本申请人并不意在限制或者以任何方式限制所述权利要求的范围到这样的细节。其它的优点和修改对于本领域技术人员来说将容易地显现。因此，本发明在其更宽的方面并不限于特定细节、代表性的设备、方法以及示出和描述的示例性的例子。相应地，可以从这些细节进行一定的偏离，而部脱离本申请人的总体发明构思的精神或者范围。进一步地，应当认识到，可以对本发明进行改进和/或修改，其并不通过本发明的权利要求所限定的范围或精神。
Claims (20)
1.一种用于同轴连接器的弹簧接触件，所述弹簧接触件包括：
第一环，所述第一环设有向着第一环的连接器端延伸的多个弹簧指；以及
第二环，所述第二环设有向着第二环的连接器端延伸的多个弹簧指；
第一环和第二环嵌套在一起。
2.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，第一环和第二环中的每个的弹簧指之间的间隙与弹簧指的指宽度彼此大致相等。
3.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，第一环的电缆端抵靠在第二环的连接器端上。
4.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，第一和第二环的弹簧指邻近地排列，以形成大致圆柱形表面。
5.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，第一和第二环的弹簧指分别在邻近远端处具有锥形。
6.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，第一和第二环的弹簧指在第一部分中径向向内倾斜，在第二部分中径向向外倾斜。
7.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，第一环和第二环的弹簧指分别从第一和第二环的内径部延伸。
8.如权利要求1所述的弹簧接触件，其特征在于，所述弹簧接触件还包括从第一环和第二环径向向外延伸的凸出部。
9.如权利要求7所述的弹簧接触件，其特征在于，所述凸出部是多个凸出部，每个凸出部邻近相应的弹簧指的圆周位置。
10.如权利要求7所述的弹簧接触件，其特征在于，第一环和第二环的弹簧指的远端的尺寸适于使所述远端接触同轴连接器的连接器主体孔。
11.一种用于同轴连接器的弹簧接触件的制造方法，包括以下步骤：
提供第一环，所述第一环具有向着第一环的连接器端延伸的多个弹簧指；
提供第二环，所述第二环设有向着第二环的连接器端延伸的多个弹簧指；以及
使第一环和第二环嵌套在一起。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一环和第二环由平坦材料冲压而成，且弹簧指被弯曲成向着第一环和第二环的连接器端延伸。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一环和第二环是非铁的金属。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一环和第二环是非磁性的金属。
15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一环和第二环是磷青铜合金。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，第一环和第二环镀有锡。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，弹簧指从第一环和第二环的内径部延伸。
18.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第二环的弹簧指比第一环的弹簧指长第一环的厚度。
19.如权利要求11所述的方法，其特征在于，弹簧指设有与同轴连接器的连接器主体孔共面的连接器主体孔接触部分。
20.如权利要求11所述的方法，其特征在于，第一和第二环的弹簧指在第一部分中径向向内倾斜，在第二部分中径向向外倾斜。
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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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