CN102667563A - 具有抗旋转特征结构的套管和使用套管的光纤连接器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示具有抗旋转特征结构的套管和使用套管的光纤连接器。所述套管(100)具有主体和至少一个孔(109)，所述主体具有第一直径，所述至少一个孔(109)从套管的后端(101)延伸到套管的前端(103)。套管具有至少一个抗旋转特征结构，例如肋(108)。套管可能是套管总成(125)的一部分，所述套管总成(125)包括套管固定器(122)，在所述套管总成中，抗旋转特征结构(108)提高套管与套管固定器之间的连接。本发明还揭示制造套管的方法和使用套管的总成。

Description

具有抗旋转特征结构的套管和使用套管的光纤连接器

优先权申请案

本申请案请求于2009年12月30日申请的且标题为“具有抗旋转特征结构的套管和使用套管的光纤连接器”的美国专利申请案第12/649,874号的权利，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明针对具有抗旋转特征结构的套管以及使用套管的总成和光纤连接器。更具体地说，本发明针对具有抗旋转特征结构的套管，所述抗旋转特征结构形成在所述套管上。

背景技术

光纤越来越多地用于包括(但不限于)宽带语音、视频及数据传输的各种应用。光纤连接器用于在光学网络中形成光学连接。一种类型的光纤连接器将套管用作光纤连接器的组件，在所述光纤连接器中，部分套管由套管固定器固定。一般来说，使用粘合剂等将光纤附接到套管，且随后可使用常用抛光工艺来精加工光纤的末端和套管。

图1图示常用凹口套管10的透视图。常用凹口套管10包括用于用套管固定器紧固套管10的凹口，如在所属领域中所知，所述套管固定器模塑于套管周围。套管10还具有从后端11到前端13的孔(未编号)以将光纤收纳于孔中。凹口18在后端11具有平坦表面，所述平坦表面在二次机械加工工艺期间形成。具体地说，(例如)通过将材料(例如陶瓷)挤压或注射成型成套管坯料，且随后烧结以固化所述套管坯料来制造套管10。此后，使用二次研磨操作将单个凹口18形成于套管10中以形成所图示的平坦表面。接着，可进一步加工套管，并与套管固定器一起作为光纤连接器的一部分使用。

通常使用适配器等将光纤连接器一起配对，所述适配器等使光纤连接器与配对光学装置(例如配对套管)精确地对准。适配器将光纤连接器对准和固定在适当位置以使得光学连接可形成。然而，光纤连接器或光纤连接器布线上的力可对光纤连接造成损害并导致故障。简单地说，光纤连接器或布线上的力可通过允许光纤连接器中的套管及套管固定器破坏套管与套管固定器之间的连接来造成损害。举例来说，图2图示沿线2-2截取的套管10的横截面视图，其中力F施加到套管10。如同所示，力F产生关于孔109(即，光纤)的扭矩，所述扭矩作用于接触角α以在凹口18处产生旋转力。力F可分解为两个分力：(如所示的)Fμ和FN。如果对布线或光纤连接器施加足够的力和/或移动，那么可能出现中断网络流量的不利光学衰减程度。

通常，光学网络包括接线板、数据中心等，在光学网络中，使用光纤连接器来执行高密度光学连接。通常在所述高密度光学连接位置处和在所述高密度光学连接位置周围完成对光学网络的移动、添加和改变，并且所述移动、添加和改变可能扰乱(即，移动或拉动)布线，此情况可能中断光学信号。

发明内容

本发明的实施例针对具有抗旋转特征结构的套管以及使用套管的光纤连接器。在光纤连接器内，套管通常为套管总成的一部分，所述套管总成包括模塑于套管后部分周围的套管固定器。所揭示的套管具有主体和至少一个孔，所述主体具有第一直径，所述至少一个孔从套管的后端延伸到套管的前端。在一个实施例中，套管具有至少一个抗旋转部分。抗旋转特征结构提供改善结构完整性的改良套管设计。本发明还揭示制造套管的方法和包括所述套管的总成。

将在随后的具体实施方式中阐述额外的特征和优点，并且对于所属领域的技术人员来说，额外的特征和优点将部分地从描述中显而易见或通过实践如本文所描述的内容(包括随后的具体实施方式、权利要求书以及附图)来认识到。

应了解，前文一般描述和下文详细描述两者都呈现实施例，所述实施例意在提供用于理解权利要求书的性质与特性的概述或框架。包括附图以提供本发明的进一步理解，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式图示各种实施例，并与描述一起用以解释原理和操作。

附图说明

图1为用于光纤电缆的常用套管的透视图，所述套管具有在二次制造工艺中压入套管的后部分中的凹口；

图2为图1的常用套管在凹口部分处的横截面视图，图示在将旋转力施加到套管时力矩臂的角；

图3为具有至少一个抗旋转特征结构的套管的透视图；

图4为沿线4-4截取的图3的套管的横截面视图，图示在将旋转力施加到套管时力矩臂的角；

图5为具有成角肋的另一套管的横截面视图，所述成角肋用于在将旋转力施加到套管时减小力矩臂的角；

图6和图7为具有两个以上抗旋转特征结构的其他套管的横截面视图；

图8为图3的套管的透视图，所述套管具有模塑于一部分套管周围的套管固定器；

图9为光纤连接器的透视图，所述光纤连接器包括套管和作为电缆总成的一部分的图8的套管固定器；

图10为另一光纤连接器的透视图，所述另一光纤连接器包括套管和套管固定器，所述套管固定器与作为电缆总成的一部分的图8的套管固定器相似；

图11为另一套管固定器的透视图，所述另一套管固定器可与本文中所揭示的套管一起使用；

图12到图15为具有至少一个抗旋转特征结构的部分其他套管的透视图；

图16为具有至少一个凹形抗旋转特征结构的套管的透视图；

图17为具有至少一个抗旋转特征结构的又一套管的透视图，所述至少一个抗旋转特征结构从套管延伸；

图18和图19分别描绘用于制造本文中所揭示的套管的第一类型模具的透视图和详细视图；及

图20和图21分别描绘用于制造本文中所揭示的套管的第二类型模具的分解透视图和侧视图。

具体实施方式

现将详细地参考本发明的优选实施例，优选实施例的实例图示于附图中。本文中所描述的实施例和方法适用于在光纤连接器中使用的套管和用于套管的相关组件。本发明的概念有利地提供具有一或多个抗旋转特征结构的套管，且可省略用于构建抗旋转特征结构的二次加工步骤。本文中所揭示的套管和套管总成是有利的，因为套管和套管总成提供改良结构完整性。具体地，扭矩在由使用者施加时可破坏套管与套管固定器之间的连接，而允许拧动且破坏由套管固定的光纤，从而导致光纤连接器的灾难性故障。此外，所揭示的套管可用作任一合适连接器(例如，SC、LC、FC、ST、MU等)的组件。现将详细地参考优选实施例，优选实施例的实例图示于附图中。在任何可能的时候，将使用相同的元件符号指示相同的组件或零件。

图3描绘具有至少一个模塑凹陷部分104的套管100的透视图，所述至少一个模塑凹陷部分104用于在所述至少一个模塑凹陷部分104由套管固定器紧固时抑制套管100的旋转和/或平移。套管100的模塑凹陷部件104具有在模塑套管100时形成的特征结构，此情况有利地消除对用于构建抗旋转特征结构和/或抗平移特征结构的二次机械加工工艺(如对常用套管进行处理一样)的需要。除了省略用于构建特征结构的二次机械加工工艺外，模塑允许如本文中所讨论的改良结构完整性。如同所示，套管100具有主体(未编号)和至少一个孔109，所述主体具有第一直径D，所述至少一个孔109从套管100的后端101延伸到套管100的前端103以将光纤收纳于孔109中。孔109可包括在后端101处的引入部分(未编号)和/或在所属领域中已知的其他几何结构。

更具体地说，模塑凹陷部分104包括邻接于至少一个抗旋转部分108(即，肋)的至少一个凹陷部分106。所述至少一个凹陷部分106具有小于套管100的第一直径D的第二尺寸，且使用凹陷部分106的前减速部分和后减速部分(未编号)来大体上抑制纵向移动，凹陷部分106的前减速部分和后减速部分与套管固定器啮合。在此实施例中，抗旋转部分108从套管100延伸并具有大体上大于凹陷部分106的外部尺寸(例如，实质上与套管100的第一直径D相同的外部尺寸)，但大于凹陷部分106的其他尺寸是可能的。在其他实施例中，抗旋转部分可延伸超过套管的第一直径D或凹陷低于第一直径D。在其他实施例中，抗旋转部分可为形成于如图16中所示的套管中的凹形肋，而不是从套管延伸的凸形肋。

本文中所揭示的套管和套管总成是有利的，因为套管和套管总成提供在套管固定器与套管之间的改良连接。例如，如果工艺中用过多力将防尘罩拧在套管上或从套管上拧下，那么此举可施加破坏套管与套管固定器之间的连接的扭矩。如果套管与套管固定器之间的此连接被破坏，那么允许随着套管旋转而拧动由套管固定的光纤。因此，破坏套管与套管固定器之间的连接可能导致光纤连接器的灾难性故障。

图3图示凹陷部分106，所述凹陷部分106是桶形的，但有可能是其他形状，例如，平面或大体平坦的表面等。如本文中所使用，桶形部分为凹陷部分的剖面，所述凹陷部分邻接于抗旋转部分。如此实施例中所描绘，模塑凹陷部分104具有由两个抗旋转部分108分离的两个凹陷部分106，但其他实施例可能具有其他合适数目的凹陷部分和/或抗旋转部分，例如，两个以上凹陷部分和抗旋转部分。

所揭示套管的模塑凹陷部分抑制套管固定器之间的纵向移动和旋转移动，所述套管固定器模塑在如图8中所示的部分套管100上方。简单地说，凹陷部分106抑制相对于套管固定器的纵向移动，且抗旋转部分108抑制相对于套管固定器的旋转。此外，抗旋转部分108的几何结构可在施加力F时减小应用于套管的接触角，从而抑制光纤连接器的损害和故障。用穿过套管的中心线的力矩臂图示力F(或扭矩)。

举例来说，图4描绘通过模塑凹陷部分104沿线4-4截取的套管100的横截面视图。套管100具有由所述两个抗旋转部分108分离的两个凹陷部分106。抗旋转部分108具有各个侧壁112。在此实施例中，侧壁112大体上相互平行，并且与图1和图2的常用套管相比，侧壁112有利地减小施加到套管100的旋转力F的接触角β。换句话说，套管100的接触角β实质上平行于抗旋转特征结构108(即，肋)的中心线。常用凹口套管10的接触角α与套管100中的接触角β之间的减小改善光纤连接器的套管固定器总成在受压时(例如，在清洁时或在将防尘罩拧到套管上时)的结构完整性。

根据所揭示概念的套管的其他变化是可能的。例如，套管可具有其他合适的接触角。举例来说，图5图示具有抗旋转部分108的另一套管100’，所述抗旋转部分108具有侧壁112’，所述侧壁112’不相互平行，从而产生接触角Δ。简单地说，侧壁112’朝向所示的抗旋转特征结构108(即，肋)的中心线向内倾斜。与套管100相比，形成具有非平行定向的侧壁112’提供接触角的减小。举例来说，套管100’具有2度或更小的接触角Δ。然而，其他实施例可具有小于2度，例如0或甚至为负值(即，小于2度)的接触角。

具有相对小的接触角(例如10度或更小接触角)的套管提供对套管固定器的改良旋转保持。例如，当施加力F时，所述力F在套管100’与相关联的套管固定器之间传递，以使得所述力作用在套管的侧壁的垂直平面上而不是沿着如图2中所示的套管的外部直径的弦及常用套管10起作用。因此，减小接触角使力F的Fμ分量(滑动力)更小。当Fμ接近0时，结构完整性此时仅受组件的材料强度和几何结构限制。换句话说，减小在套管与套管固定器之间的界面处的剪切力使得总成更坚固。

根据所揭示概念的套管的其他变化是可能的。举例来说，图6图示具有四个凹陷部分106和四个抗旋转部分108的套管130。在此实施例中，凹陷部分106和抗旋转部分108图示为以相等的距离间隔，但所述部分的不相等间隔也是可能的，但也可能未执行所述间隔。抗旋转部分108(即，肋)具有各个侧壁112(为清楚起见，并未将侧壁的所有实例编号)，随着各个侧壁112接近各个凹陷部分106，各个侧壁112远离中心线向外稍微倾斜成角度。在此实施例中，侧壁112以所讨论方式成角度，以使得各个模芯可容易地移除；然而，存在可用于两个以上凹陷部分和抗旋转部分的其他模具构造和/或套管设计。

说明性地，图7图示穿过模塑凹陷部分截取的套管140的横截面。套管140与套管130相似，不同之处在于所述套管140具有形状不同的抗旋转部分108。简单地说，在北位置和南位置处的抗旋转部分108具有侧壁112’，所述侧壁112’具有非平行定向以提供接触角的减小。另一方面，在东位置和西位置处的抗旋转部分108具有侧壁112，所述侧壁112向外稍微倾斜成角度以使用如图18和图19中所描绘的滑板从模具松开套管。因此，套管140为具有混合式抗旋转部分的设计，以使得所述套管140可从适当的模具(即，用于在东抗旋转部分和西抗旋转部分上的模具分离的拔模)松开。其他套管设计可具有所有具有侧壁的抗旋转部分，所述侧壁具有非平行定向以提供接触角的减小，但所述模具必须相应地设计，例如，具有四个滑板。

图8图示具有套管100的套管总成125，所述套管100具有模塑在套管100的后部分上方的套管固定器122。在此实施例中，套管固定器122模塑在套管100的后部分上方。同样地，本文中所揭示的其他套管可具有模塑在套管的后部分上方的套管固定器。套管总成125用于形成如所属领域中已知的合适光纤连接器的一部分。举例来说，图9描绘作为光纤连接器180一部分的套管总成125。更具体地说，图9描绘光纤连接器180为电缆总成300的一部分，所述电缆总成300包括附接到光纤连接器180的光纤电缆190。在此实施例中，套管总成125为SC光纤连接器的一部分，但套管和相关联的套管总成可用于任意合适类型的光纤连接器和/或电缆总成。

说明性地，图10描绘具有套管总成150的电缆总成400，所述套管总成150与图8的套管总成125相似，但适当地设定套管总成150的大小以用于LC光纤连接器185。换句话说，将套管和套管总成150的大小设定为更小以用于LC光纤连接器185。电缆总成还包括光纤电缆190，所述光纤电缆190为光纤连接器185提供光纤。本文中所揭示的套管和套管总成可用于其他合适光纤连接器，例如双工LC连接器等。

图11描绘另一套管固定器总成125’的透视图，所述另一套管固定器总成125’可与本文中所揭示的套管一起使用。如同所示，套管固定器总成125’包括具有前部分的套管固定器124，所述前部分具有球形特征结构以与外壳配合，从而允许前部分与外壳之间的相对运动。具体地，套管固定器的球形特征结构允许套管固定器相对于外壳以两个自由度旋转平移，并抑制套管固定器相对于外壳以相同的两个自由度纵向平移，从而提供改良侧面负载性能。图11为图示套管固定器114的透视图和俯视图。图11图示套管固定器114的前部分具有平坦的正面，所述平坦的正面相对光纤连接器的外壳的底座(未编号)偏离。如图11中所示，套管124的锁定特征结构116具有剖面(未编号)，所述剖面经成形以允许套管固定器114在安置于外壳16内时绕X轴旋转。简单地说，锁定特征结构116的剖面具有两个相对浅的V型部分116a，所述相对浅的V型部分116a大体上与形成沙漏型剖面的套管固定器124的球形部分115对准，从而允许套管固定器114相对于光纤连接器的外壳绕X轴旋转。反之，球形部分115允许套管固定器114相对于外壳绕Y轴旋转。在让与康宁光缆系统(Corning Cable Systems)的美国申请案第12/570,924号中更详细地揭示套管固定器124。

图12到图15为具有至少一个抗旋转特征结构的套管的部分其他变化的透视图。图12和图13图示套管202和套管204的部分，且图12和图13与上文所示的套管相似。如同所示，图14和图15的套管206和208包括凹陷部分中的径向肋条，以构建更多凹陷的分隔空间。图16为具有至少一个抗旋转特征结构168的套管160的其他变化的透视图。如同所示，套管160包括设置为凹形抗旋转特征结构(即，作为T型槽凹陷于套管内的凹形肋)的抗旋转特征结构。在此实施例中，凹形抗旋转特征结构168允许套管与套管固定器材料之间的互锁，所述套管固定器模塑在套管上方。凹形抗旋转特征结构的其他变化(例如，H型槽或其他合适形状)是可能的。图17为具有至少一个抗旋转特征结构178的其他套管170的透视图。在此实施例中，抗旋转特征结构为肋，所述肋从套管延伸以允许与套管固定器的互锁，所述套管固定器模塑在套管上方。在此实施例中，形成抗旋转特征结构的肋延伸超过套管的第一直径，而不相对于第一直径凹陷。

本文中所揭示的套管具有对套管固定器的改良旋转保持性，所述套管固定器模塑到套管。表1列举用于不同套管设计的以盎司英寸(oz-in)为单位的最小破坏扭矩。如本文中所使用，“破坏扭矩”为破坏套管与套管固定器之间的连接从而允许套管与套管固定器之间的旋转运动所需的扭矩量。通过对小批量套管(例如，10个套管或者优选地更多的套管)取样并记录最低破坏扭矩的样本来测量最小破坏扭矩。所揭示套管具有最小破坏扭矩，所述最小破坏扭矩至少匹配先前技术的具有两个凹口的套管。换句话说，所揭示套管具有至少4盎司英寸(oz-in)的最小破坏扭矩，但其他更大最小破坏扭矩有可能用于套管，从而改善结构完整性。

具体地，表1列举具有凹口的两个常用套管设计，通过研磨坯料和具有抗旋转部分(即，肋)的四个不同套管形成所述凹口。表1中所有经测试的套管由陶瓷形成，同时聚合物套管固定器模塑于套管上。例如，套管由陶瓷(例如，氧化锆)形成，且套管固定器由玻璃填充PBT(例如，30％的玻璃填充聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate；PBT))形成。为了测试，将特定套管紧固在车床的弹性夹头中，且接着增加扭矩并使用市售的数字扭矩仪测量破坏扭矩。如同所示，图1的常用套管10具有1.65oz-in的低的最小破坏扭矩。在测试与具有两个相对凹口(未图示)的套管10相似的常用套管时，最小破坏扭矩增加，但此设计需要用于移除材料的另一二次研磨操作。另一方面，用表1中所列举的结果测试图12到图15中表现的套管设计。如同所示，使用本文中所揭示的概念的套管具有改良结构完整性以及用于取样的较高最小破坏扭矩和平均破坏扭矩。

表1：套管的最小破坏扭矩

套管还可包括其他结构或特征结构。例如，套管可包括嵌件，所述嵌件压入套管的主体内以对准光纤。嵌件可具有任意合适的结构和/或材料。举例来说，美国专利第4,867,525号和第4,994,134号揭示使用嵌件的套管。

本发明还揭示制造用于光纤连接器的套管的方法。所述方法包括以下步骤：提供用于生产套管上的抗旋转特征结构(例如肋)的套管模具。然后，制备套管模具并将套管材料放置到套管模具内。最后，将具有模塑于套管内的抗旋转特征结构的套管从套管模具移除。此外，所揭示方法可进一步包括以下步骤：将套管固定器模塑于套管周围以形成如图7中所示的总成。其后，可使用套管总成将光纤连接器组配成套管总成的一部分，且光纤连接器也可形成具有光纤连接器的电缆总成的一部分，所述光纤连接器附接到光纤电缆。

此外，任意适合类型的模具可用于构建本文中所揭示的套管。举例来说，图18和图19分别描绘用于第一种类型的套管模具500的组件的部分分解透视图和详细视图，所述第一种类型的套管模具500用于根据本文中所揭示的方法制造套管。套管模具500包括所示的模具主体502、一对滑板504和芯部506。模具主体502经成形以为模塑套管提供外部表面，且芯部506包括芯销506a，所述芯销506a与模具主体502配合以形成套管的光纤孔。换句话说，芯部506相对于模具主体502移动，以使得芯销延伸到模具主体502内适当位置处，从而在套管内形成用于光纤的孔。

图19图示用于形成套管的凹陷部分的一部分的一个滑板504的详细视图。如图18中所示，滑板504嵌入部分模具主体502。在此实施例中，每一滑板504形成套管的凹陷部分的一半。换句话说，套管模具具有至少一个抗旋转形成部分。在此实施例中，套管模具500包括滑板504，所述滑板504具有用于构建套管的至少一个抗旋转部分的至少一个部分。其他模具实施例可使用其他数目(例如4个)的滑板，但应设计所述滑板以使得所述滑板可从模塑的套管松开和移除。在组配套管模具500组件后，将套管材料放置在模具内。其后，移除芯部506和滑板504，并将模塑套管从模具移除。套管的固化可使用任意合适的方法或技术，例如，依据所使用的套管材料进行烧结。此外，其他套管修整/精加工操作(例如，平整分模线、移除铸口、精加工表面等)可在模塑后进行，但不需要二次研磨操作来形成套管上的抗旋转特征结构，因为所述抗旋转特征结构模塑于套管内。

其他类型的模具也可能用于形成本文中所揭示的套管。例如，图20和图21分别描绘用于制造本文中所揭示的套管的第二种类型的套管模具600的分解透视图和侧视图。套管模具600包括模具主体602、芯销604和芯部606。一般来说，模具主体组装在一起，并为包括凹陷部分的套管提供用于形成普通外部形状的空腔。然后，将芯销604和芯部606嵌入模具主体602的各个末端处以完成如图21中所示的模具600。在此实施例中，每一模具主体602具有至少一个抗旋转形成部分。其他模具设计和/或技术可用于形成本文中所描述的套管。

尽管已参考本发明的优选实施例和特定实例在本文中说明和描述本发明，但所属领域的一般技术人员将显而易见，其他实施例和实例可执行相似功能和/或达到同样的结果。所有这些等效实施例和实例均在本发明的精神和范围内且意欲涵盖于附加权利要求书中。所属领域的技术人员还将显而易见，可进行各种修改和变化而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在涵盖所提供的在附加权利要求书和附加权利要求书的等效物的范围内的修改和变化。

Claims (15)

1.一种用于光纤连接器的套管，所述套管包含：

具有主体和至少一个孔的套管，所述主体具有第一直径，所述至少

一个孔从所述套管的后端延伸到所述套管的前端，其中所述套管具有至

少一个抗旋转肋，所述至少一个抗旋转肋位于所述主体的凹陷部分。

2.如权利要求1所述的套管，所述套管进一步包括套管固定器，所述套管固定器模塑于所述套管的后部周围。

3.如权利要求2所述的套管，其中所述套管固定器具有球形特征结构。

4.如权利要求2或3所述的套管，其中所述套管固定器总成具有4盎司英寸的最小破坏扭矩。

5.如权利要求1到5所述的套管，其中所述套管具有至少两个抗旋转肋。

6.如权利要求1到5所述的套管，其中所述至少一个抗旋转肋具有外部尺寸，所述外部尺寸实质上与所述第一直径相同。

7.如权利要求1到6所述的套管，其中接触角实质上平行于所述肋的中心线。

8.如权利要求1到7所述的套管，其中接触角为+2°或更小，或负值。

9.如权利要求1到8所述的套管，其中所述套管具有至少四个抗旋转部分。

10.如权利要求1到9所述的套管，所述套管为光纤连接器的一部分。

11.如权利要求1到10所述的套管，所述套管为光纤连接器的一部分且所述光纤连接器为电缆总成的一部分。

12.一种制造用于光纤连接器的套管的方法，所述方法包含以下步骤：

提供具有至少一个抗旋转形成部分的套管模具；

将套管材料放置到所述套管模具内；及

将套管从所述套管模具移除。

13.如权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：将套管固定器模塑于所述套管周围。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述套管固定器和套管总成具有4盎司英寸的最小破坏扭矩。

15.如权利要求12到14所述的方法，所述套管形成光纤连接器的一部分。

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