CN1030624C - 推拉光纤联结器 - Google Patents

Abstract

可与ST型容座配合的推拉式光纤联结器，它有一空心柱形构架、位于构架一端的套圈支座及固定于其上的套圈、在构架另一端上把光纤增强件固定到构架上的夹具、以及两个接附于构架外表面而其上有可锁合到ST容座上卡口式凸耳上的孔之可弯曲臂。构架上还设有滑套，其上有容纳此种臂的槽以及在槽邻近用来接合此种臂前缘的斜坡面。当联结器接合到ST容座上后，只需拉动外套便可将其断开。此时斜坡面与臂触合，使后者提升并从容座凸耳上脱开。

Description

一般地说，本发明涉及一种用来连接光波导的装置；更具体地说，本发明涉及一种可与ST型连接器容座相匹配的，能快速松释的推拉式光纤联结器。

将光纤用于借助光信号进行的高速通信与数据通信已然成为事实。今天用到的光纤已达数十万英里。因此，迫切需要提供易于连结或脱开的适于匹配的光纤联结器，且已在设计这类联结器中取得了显著的进步。这里所用的“联结器”一词，是指一种可允许两根光纤连接、脱开和再连结的制品，与通常意指光纤之间作永久性连接的“接头”概念不同。

在若干光纤联结器的设计中采用有卡口式紧固件，例如美国专利3803409号所公开的。这种紧固件的一种最简单形式包括：有一或多个外伸的突起部或凸耳的偶合件，以及一个内有螺旋槽用来置纳此种凸耳的可旋转的插座。这样的偶合件，如美国专利39471832所示，可以包括一种整体式的安装板，用来将联结器固定到一连结组件上；或如美国专利3948582所示，可以包括一与两个插座(光纤各端一个)配合的双端头容座。进一步的改进涉及到插座围绕偶合件的旋转方式。业已发现，这样的旋转使得光纤端面在这种连结作业中发生不希望有的研磨。为了防止这种研磨，正如美国专利4272154号、4354731号在4793683号所说明的，可以为此种联结体(套圈)配备一种用来使此套圈与联结体容座准直的装置。

在美国专利4634214中，业已将这样的准直装置与卡口紧固件相组合。这样一种联结器称之为“ST”联结器(“ST”为美国电话与电报公司的商标名)，它的一个有代表性的实施例示明于图1。这种先有技术的ST联结器一般包括一双端头的容座1，它可容纳接附于光纤两端上的两个插销2(图1中只绘出一个)。容座1的各管状端有一导槽3，接纳一接附于插销2之套圈支座5上的导栓4；这些器件阻止了此套圈相对于容座转动，否则将给光纤端面带来损害。容座1上尚有两个沿径向对峙的凸耳6，它们滑配合入插销2之卡口帽8上的螺旋状或J形槽7中。卡口帽8与套圈5连接成可以使前者相对于后者转动。容座1内通常为这类套圈设有一准直套筒(未示明)。对于这种基础型的ST设计已增加了另一些特征，例如美国专利4812009号所示明靴/帽延伸器。

尽管这种ST联结器易于使用，但仍有若干缺点。这首先涉及到需要由手动旋转帽8来实现对容座1的连接。这就使ST联结器无法用于缺乏足够空间来操纵8的高密度环境中。需要在帽8与容座1之间作相对转动也有碍于一批联结器共轴，即妨碍了把多个联结器组装到单个套中，例如美国专利4762388、4611887以及4687291号中所阐明的复式光纤联结器，它们是以较多的数量用于分布式数据的光纤集成(FDDI)技术中。

不用卡口式紧固，上述复式联结器通常利用碰锁机构来接合联结器的容座与插销。在若干种简化的联结器设计中，包括美国专利4225214与4240695中所公开那些设计，还应用碰锁臂来实现弹簧锁合。不幸的是，大部分上述设计仍然要求操纵起动臂来将这类锁松释，因而同样如ST联结器，受到了高密度连接环境的限制。但是有一种引人注意的碰锁设计，以快速松释、推拉式光纤联结器形式，解决了上述问题、这种联结器的一个例子示明于美国专利4268115号中。在这种设计中，用一可滑动的外套覆罩住联结器的插销体，此插销体上与之成整体地设有两个与联结器容座中环形槽配合的碰锁。当此外套滑到此联结器体上离开容座的位置上时，此外套中的两个孔便与碰锁钩触合，使后者从环形槽松脱出。

当前广泛应用的一种类似的推拉式光纤联结器是最初由日本东京的日本电报电话公司(NTT)所制的“SC”联结器。这类联结器的一个有代表性实施例示明于图2.更详细的描述可参看“日本工业标准JISC5973-F04型光纤联结器”。这种设计同样利用了一个双端头容座10，但此容座与插销11都呈矩形剖面。插销11包括一套圈13的支座12.此支座12上有缺口14，扣合着作为容座10之部件的碰锁16的钩15.插销11还包括一环绕着支座12的滑套17.滑套17上形成有槽18，槽的前端有斜坡19.当插销11插入容座10中，钩15与缺口14扣合。拉合上的光缆将不会脱开上述器件，这是因为此光缆是直接接附在只与套圈支座12连接的构架之上；但要是滑道17从容座10上拉开，斜坡19便与碰锁16的前侧延伸部触合，使碰锁升高，而让钩15从缺口14中脱出。

尽管这种SC设计有若干优于ST设计之处，但这两种联结器是完全不匹配的。此外，当前使用中的ST联结器已有数百万个，并将很快达到千万个。于是，最好是设计出一种具有SC联结器的优点，但能完全与ST设计匹配，因而可以用于现有之ST容座上的推拉式光纤联结器。

上述目的可以通过本发明在这样一种推拉式光纤联结器中得到实现，此联结器包括：接附于光缆增强件上的联结器构架，此构件上有用来装附到ST型容座之卡口式凸耳上的锁合装置，环绕着此构件有一滑壳或滑套，用来在此滑套离开ST容座时，使该锁合装置从凸耳上脱开。滑套上有槽或腔，可使此锁合装置转弯拐离联结器的中心。

有一套圈可直接装附到前述构架上，但最好是将此套圈装附到与此构架相连的套圈支座上，并且要使此构架与套圈支座间能有稍许相对运动。此构架上最好设置一使联结器与ST容座准直的键栓，并且设置一使构架与套圈支座准直的键导向件。可以在前述滑套上设置一靴套，帮助它进一步释除应变和促进滑套的滑行运动。

本发明的新颖特点和范围列述于后附权利要求书中，而对本发明自身，通过参阅附图可以获得最清楚的理解，在附图中：

图1是先有技术之ST光纤联结器的透视图；

图2是先有技术之ST光纤联结器以部分剖面表示的侧视图；

图3是本发明之推拉式光纤联结器的透视图；

图4是沿图3中4-4线截取的本发明之光纤联结器的水平剖面图；

图5是本发明之光纤联结器的前视图；而

图6是依据本发明所制的复式光纤联结器的顶视图。

下面参看附图，特别是参看其中描述了本发明之推拉式光纤联结器20的图3与图4，光纤联结器20一般包括一外套22，可滑动地安装于一空心的柱形件或构件上。在这一最佳实施例中，外套22有一大致呈矩形或方形的横剖面，而构件24则具有圆形横剖面(如图5所示)。如图4所示，光缆28的增强件26通常用Kevlar(美国杜邦公司产品的商品名)料包覆，用一金属夹30使之置放并固定于构件24的最近端。构件24之最近端的外表面可以设一串凸起部32以提高夹具30的抓夹作用。光纤34包括其包层与缓冲层36，通过构件24进入套圈支座38的通道，并终止于固定装配到此支座38上的套图40内。尽管此套圈40可以直接装配到构架24上，但如后面解释，套圈40与构架24之间最好要允许有适当相对运动。

外套22、构架24与套圈支座38可以用任何耐用材料构制成，虽然最好是应用聚合物材料，但也可用金属材料或它们的组合物。适用于制作外套22、构架24与套圈支座38的材料包括液晶聚合物、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(商品名LEXAN)、聚丁烯对苯二酸酯(PBT)、聚苯烯硫化物(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)，以及聚酰亚胺(PEI)。套圈40可由广泛材料制成，例如金属与聚合物，特别是陶瓷材料，而以氧化锆为最优。套22的外表面可以设置脊/槽42以利于夹住该套。利用联锁法兰46与48可将一靴套44(最好由聚氨酯之类热塑弹性材料制成)装附到外套22上。此靴套44有助于进一步释除应变，并有助于用手来滑动外套22。

本发明的主要新颖之处，涉及到联结器20装附到或脱离开例如图1所示之容座1那种ST型容座的方式。这是通过设置有两个径向相对的锁臂50而实现的。它们以类似铰接的方式装配到与之密切配合且最好是与之成整体的构架24上。各个锁臂50上有一个孔用来接纳ST容座1之管状端上的凸耳6。在各锁臂50的前缘54加工成一斜面，由此，当联结器插入容座1中时，凸耳6触合此斜面54，令锁臂50弯离开构架24，允许凸耳6在锁臂50下滑动，直至其位于孔52之下，此时，锁臂50立即返回至其原来的松释位置。为此，锁臂50应由一种可弯曲的和销具弹性的材料，例如前述的PES、PBT或聚碳酸酯制成。上述的弯离作用可以沿着锁臂50的长向上发生，或正好发生于锁臂50与构架24之间。

熟悉本项技术的人在此当知，作用到光缆28上的任何拉力，由于有接附在与锁臂50成整体的构架24上之增强件26，将会直接传递到此锁臂/凸耳的界面上。这样，联结器20不会由于拉动光缆28(或推任何部件)而断开。但是，只要拉动外套22(或靴套44)，联结器20就可自ST容座1上脱开。外套22在其远端具有斜面56，与翼形件57(示明于图3中，而在图5中只约略可见)邻近，此种翼形件是从锁臂50之前缘54的侧向伸出。当从容座1上拉开，外套22即滑到构架24上，而斜面56便推迫翼形件57，提升锁臂50，并自孔52中脱开容座凸耳6。继续对外套22施加拉力，当外套22与锁臂50于表面58上强制接触时，便会把联结器20撤下。应该注意到，锁臂50附近必须留有空间，让这种销臂本身能弯离开构架24。为此，外套22上开设槽60，当锁臂50弯离开时用来收纳它们。自然，外套22的臂可以设计得较厚些，使其中的空腔或沟隙(不是延伸到整个壁厚的上述之槽)有足够的供锁臂50使用的空间。

于构架24的外表面上装上两个大致平行的立柱61，便可具有抗侧向拉力的性能，而减少作用于光缆28的侧向力的影响。这种抗侧向拉力的性能还可以通过下述方式获得提高，即把立柱61顶靠着容座1的外部，协同地使构架24贴靠着容座1的内部。立柱61所具有的弧形表面63与容座1管状端的外形与尺寸相一致。立柱61还在构架24与外套22之间提供了对齐的标准。

如上所述，还希望在套圈40与构架24之间存在某种相对运动，以防张力或侧向力直接作用到光纤34上。在本发明中，为达到这一目的是使套圈支座38于构架24内滑动，并增设一螺旋弹簧62，将此支座38推向一前伸方向。螺旋弹簧62的一端抵贴支座38的扩大部分64，另一端则压靠构架24一朝内延伸的凸缘或环状肩部66。这样，任何作用到光缆上的推力不会为支座38(或套圈40)感受到，因为这种力将通过Kevlar包覆件26与夹具30而传递给构架24，而套圈在容座内的端面将由于各联结器中弹簧的加压保持为强制接触状态。

但是上述结构却引出了两个问题。首先，由于套圈支座38之近邻端68与构架24间的距离而难以将缓冲纤维36引导到此近邻端68。其次，重要的是，夹具30需对Kevlar包覆件26施加一很强的夹持力，但要是夹具30夹得太紧，出于制造上的考虑(为在构架24内形成一肩部66而需进行模压的要求)，构架24的壁部在被夹持的一端不可能过厚，构架24的薄壁就易夹垮。以上这两个问题通过把一衬套70插入构架24内在夹具30与附近之套圈支座38之近邻端的区域内而获得了解决。衬套70起到一种准直导引件的作用，保证了缓冲纤维36能合适地进入套圈支座38的近邻端68，同时也使构架24的壁部在其夹持端获得结构的整体性。衬套20最好有一个环形脊72能配合入构架24内壁上的相应沟隙中。

衬套70还有一个直径充分大的通道，允许缓冲纤维36在其中作一定弯曲，这种弯曲是由于当两个套圈40相互于容座1内强制推贴时，此种套圈发生有少量的轴向平移而引起的。设有一抵靠着构架24之端部的止动件71，用来防止套圈支座38移动到构架24内。为此，使套圈40的长度与位置延伸超出它于容座1内所接触之平面约0.5mm。这一允差加上为弹簧62适当选取其弹簧常数，就能按照ST设计规格的要求，在套圈一套圈界面上提供一约9牛顿的力。

现来参看图5，从中可以看到光纤联结器20的其它一些特点。在外套22上整体成型出一批突向内部的指形件74，帮助将容座1之柱形端部之一导引入联结器20。这种导引用的指形件74的端部依随容座1的圆形横剖面之形状而弯曲。在图5中，外套22的斜坡面56隐藏在指形件74的后面。在构架24的表面上同样整体地形成有朝外延伸的导栓76，以与ST容座上的导槽3匹配。最后，对套22的外部可看见的表面，可将一标记载明于隆起的凸台78上，以告知用户此联结器20相对于导栓76的合适取向。

除了在容座1与构架24之间设置有键合装置外，还在套圈支座38与构架24之间设置了用来防止它们作相对运动或扭转的键合装置。构架24上还设有另一导槽80，用来与支座38外表面上所形成的花键82匹配。这一键合关系加上导栓76与导槽3所提供的键合关系，保证了套圈40不会相对于容座1转动，从而防止了不然将因两个光纤端相互于容座1内贴抵而发生磨损，同时也防止了套圈40在未被结合时偶然发生扭转。

图6阐明如何可将本发明用于一种复式联结器中。在这一实施例中，将单一外套22′配合到两个联结器子组件20a与20b之上。外套22′的滑动促使子组件20a与20b中的内部锁臂(未示明)从容座的凸耳上脱开。另一方面，外套22′可以包括一种蛤壳式组件，后者仅仅配合到两个各有一滑套22的完整联结器20上。形成在滑套22外表面上的脊42可以用来稳固上述那种蛤壳式组件。

虽则本发明的光纤联结器实际上可以取任何尺寸，但它主要用于现有的ST容座中。因此，联结器20应具有下面的近似尺寸。构架24为ST容座的围部分之外径大约是5.3mm。构架24的内径约为3.6mm。相应地，衬套70的直径约为3.4mm，不过它为了能强制配合到构架24内，略呈锥形，长约11.0mm。锁臂50的长约13.0mm，而宽约2.7mm。锁臂50在配合斜坡面56之两翼形件57间的宽度约为4.8mm。锁臂50上之开孔52的直径约为1.8mm。套22之外部尺寸虽与ST的适配性无关，但套22应尽可能地小，只要可以进行高密度地互联即可，套22最好约为边长10.9mm的正方形。靴套44最好长约2.8cm。

尽管本发明已然对照特殊的实施例作了描述，但这种描述不应理解为具有限制意义。对那些熟悉本项技术的人，在参考了本发明的上述说明后，便可以了解所公开的这一实施例的各种变更形式以及其它不同的实施例。因而应该认为，后附的权利要求书将覆盖所有这些归属于本发明实际范围内的变更形式。

Claims (20)

1.一种光纤联结器，它包括：

一种空心的，大致呈柱状的具有第一与第二端的部件；

用来端部连接光纤的套圈装置，所说的套圈装置位于上述柱形件邻近其第一端的内部；

用来扣合一容座上一或多个凸耳的碰锁装置，此种碰锁装置装附于上述柱形件的邻近其第一端处；以及

可滑动地装配到上述柱形件上的外套装置，此外套装置上设有斜坡装置，用来当此外套装置移向此柱形件的第二端时，使碰锁装置从凸耳上脱开。

2.如权利要求1所述的光纤联结器，其中所说的碰锁装置包括两个大致平行的锁臂，它们装附在所说柱形件上并与之准直，每个锁臂上都有一个用来置纳一个凸耳的孔口。

3.如权利要求1所述的光纤联结器，其中：所说的柱形件包括有导栓装置，用来使所说柱形件与容座内的一导槽准直；而所说的套圈装置包括一花键装置，用来使所说套圈装置与所说柱形件内一导槽准直。

4.如权利要求1所述的光纤联结器，它还包括有用来将一与光纤相关之增强件夹紧到所说柱形件第二端上的装置。

5.如权利要求1所述的光纤联结器，它还包括有能允许所说套圈装置与柱形件之间发生相对运动的装置。

6.如权利要求1所述的光纤联结器，其中所说的外套装置环绕着前述柱形件且有一或多个用来接纳所说碰锁装置的槽，同时还包括有装附到所说柱形件上的立柱件，用来使所说柱形件于前述外套装置内准直，并用来提供抵抗作用到光纤上之侧向力的能力。

7.如权利要求2所述的光纤联结器，其中所说的斜坡装置包括一批附合到所说外套装置上的斜坡面，每个斜坡面邻近于前述锁臂中之一中的一个前缘上并大致面向此前缘。

8.如权利要求4所述的光纤联结器，它还包括位于上述柱形件内与其所说之第二端邻近的衬套装置，用来使光纤与前述套圈装置准直。

9.如权利要求5所述光纤装置，它还包括有把所说套圈装置从前述柱形件之第二端上拉开的装置。

10.用来将一光纤连接到一具有一管状端之容座或从其上脱开的制品，此种管状端的外表面有两个沿径向相对的朝外凸出的卡口式凸耳，而这种制品则包括：

具有内表面与外表面以及第一端与第二端的一种空心的大致呈柱状的构架；

将光纤的增强件在邻近此构架的第二端处夹紧环绕到构架外表面上的装置；

用来端部连接光纤的套圈装置，此套圈装置位于前述构件内邻近其第一端处；

两个沿径向向相对的可弯曲锁臂，它们附着于前述构架上并与之成整体，且一般与此构架准直，每个锁臂上有一个用来置纳一凸耳的孔，同时每个锁臂均朝此构架的第一端延伸；

环绕着同时又可滑动地附合在前述构架上的外套，它一般具有矩形横剖面并有两个槽在它的相对的两壁上，每个槽邻近并准直于一个锁臂，这种外套还有斜坡装置，用来当外套移向构架的第二端时，使这两个锁臂从凸耳上脱开。

11.如权利要求10所述的制品，它还包括：

导栓装置，装附在前述构架的外表面上，用来使所说构架与容座管状端上的一导槽准直；

花键装置，装附到前述套圈装置上，用来使此套圈装置与前述构架上之导槽准直。

12.如权利要求11所述的制品，它还包括有可使所说套圈装置与构架之间有相对运动的装置。

13.如权利要求11所述的制品，其中：

所述的每一个锁臂有一前缘和在此前缘上的倾斜面；同时

前述的斜坡装置则有一批设在所说外套上的斜坡面，而每个这样的斜坡面相邻并大致平行于前述之倾斜面。

14.如权利要求10所述的制品，它还包括：

立柱装置，接附于所述构架之上，用来使此构架于外套内准直，同时对作用于光纤上的侧向力提供抵抗能力；与

靴套装置，接附于所述外套上，用来为光纤释除应变并有助于上述外套的滑动起动。

15.如权利要求12所述的制品，它还包括：

位于前述构架内第二端邻近处用来使光纤与所说套圈装置内一通道准直的衬套装置，以及

用来把上述套圈装置从所说构架之第二端拉开的装置。

16.一种光纤联结器，它包括：

一种具有内表面与外表面和第一端与第二端的空心构架件；

用来将光纤之增强件夹紧地环绕到此构架邻近其第二端外表面一部分上的装置；

用来端部连接此光纤的一个套圈，而此套圈位于构架内邻近其第一端处；

用来使上述套圈与构架间能进行相对运动的装置；

位于此构架内第二端邻近处用来使光纤与套圈内一通道准直的衬套装置；以及

用来把套圈从构架之第二端拉离的装置。

17.如权利要求16所述的光纤连接器，其中：

所说的构架内表面在构架第二端邻近处有一环形沟；

而所说的衬套装置包括一衬套插入部，其外径近似地等于所说构架的内径，所说的衬套插入部位于构架内邻近前述夹紧装置处，同时还有一环形脊，能与前述构架之内表面上的环形沟配合。

18.如权利要求16所述的光纤连接器，其中：

上述构架在邻近其第一端的内表面上形成有一环状肩；

而所说的用来允许前述套圈与构件间有相对运动的装置则包括一套圈支座，此支座具有第一端与第二端以及在第一端附近的扩大部，此套圈即固定在此支座的第一端，同时此套圈支座则以可滑动的方式位于构架的第一端内；

而所说的拉离装置则包括一有第一与第二端之螺旋弹簧，它环绕在所说套圈支座的一部分，此螺旋弹簧的第一端与前述套圈支座的扩大部顶盖，它的第二端则贴抵着所说构架的环状肩。

19.如权利要求16所说的光纤连接器，它还包括：

用来扣合一容座上一或多个凸耳的碰锁装置，此碰锁装置接附在所说构架上的第一端邻近；以及

可滑动地接附在所说构架上的外套装置，此外套装置当它滑向构架的第二端时，能使前述碰锁装置从凸耳上脱开。

20.如权利要求19所述的光纤联结器，其中：

所说的碰锁装置包括两个大致平行，接附着准直于前述柱形件的碰锁臂，每个碰锁臂上有一用来纳置一个凸耳的孔；

所说的外套装置有两个用来接纳前述两个碰锁臂的槽；而

所说的斜坡装置包括一批附合于前述外套装置上的斜坡面，每个斜坡面邻近着并大致面对着所说碰锁臂之一的前缘。

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