CN1118191A - 防拉组合式光纤连接器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造多种光纤连接器的新颖系统它与现有的连接器形式包括FC、SC和ST推拉连接器相互换兼容。系统包括一由连接器组件通用连接器的部件构成的。连接器组件包括装在连接器体内的一箍和箍圈、一将箍圈偏向箍的弹簧、一限制环用于将纤维光缆的加强构件夹紧到连接器体上、和一保护罩用于在限制环处消除应变。每一连接器形式有若干不同的装到一单一的连接器体上的连接器壳体。

Description

防拉组合式光纤连接器系统
本发明总的涉及连接器，更确切地说涉及用于光纤的连接器，光纤终止于箍处，以及一用于制造这些连接器的系统，其中包括通用于每一连接器的若干零件。
用光纤作高速通讯和通过光学信号传送数据已逐渐普遍。今天已有成千上万英里的光纤在使用之中。因此，十分需要提供可以彼此相容的光纤连接器，这种连接器要便于连接和拆开。人们业已对设计这样的连接器作出了巨大的努力。先说明一下，在此使用的“连接器”一词表示一种能使两根光纤连接起来、相互脱开、和再连接的装置，这里的连接器与一“绞接”不同，绞接总味着在纤维之间的久永性的连接。
现已成为标准化的最早的连接器之一是ST光纤连接器(“ST”为一美国电话电报公司的商标)，揭示于美国专利第4,634,214号。此连接器包括有一卡口式夹持器。就其最简单的形式来说，这一类型的夹持器包括一接合器，它具有一个或多个向外延伸的凸出物或凸缘和一可转动的母插口，插口中有一螺旋槽用以承纳凸缘。该接合器可以包括一整体的安装板用于把连接器固定到一连接组件，或者该接合器可包括一双端插座与两个凸出的连接器插头相配合(纤维每端各一个)。该连接器的进一步的改进是使母插口能绕着接合器转动。后来发现这种转动在连接操作中能导致纤维端部不必要的磨损。为了防止这样的磨损，连接器体(箍)可以具有用于箍与连接器插座对准的装置。一种改进的了的ST连接器(见美国专利第4,812,009号)提供一保护罩/顶盖延伸器用以消除连接器总成的应变。
另一变型示于图1，它包括一种“推-拉”连接器1，可以与已有的ST插座相容。图1的连接器一般包括一箍2，它由一箍圈3固定，箍圈本身则被固定连接器体内或构架4内。弹簧5在体4内围绕箍圈的一部分。一衬套6帮助把光纤插入箍圈3内。整个总成再被定位在一可移动的护套或壳体7内，壳体用来驱动与体部4形成一整体的系固构件8。一限制环9被用来将纤维光缆的高强度构件(Keular线股，一种美国制高强度甲胱胺纤维)装到固体4上去，一保护罩10则提供作消除应变之用。见美国专利第5,101,463号。
现在广泛使用的一种类似的推-拉光纤连接器称为“SC”连接器，它最早是由日本电报电话公司制造的。这一连接器示范性实例示于图2。对该连接器的较详细的描述可参见“F04型光纤连接器日本工业标准JIS C 5973”，该标准由日本标准协会出版。它也利用一双端插座，但插座和插头11都是长方形截面。插头11具有许多与ST推-拉连接器1相似的部件，包括一箍12、圈13、弹簧14、限制环15、和保护罩16。虽然所有这些部件在结构上与连接器1的部件不同，但其中最值得注意的不同是在SC连接器11的体部17、壳体18和可滑动护套19。与连接器1的情况一样，拉动装在连接器11上的纤维光缆不会使元件脱开，因为光缆是直连在体部17上，而体部并不直接与箍圈13相连。
另一普遍使用的连接器型式是FC连接器，它与ST连接器相似之处在于该连接器包括一圆壳体，但并不提供卡口式夹持之用。图3所示就是FC连接器20(FC-PC2)。与其它两种连接器一样，PC-PC2连接器20也包括一箍21、箍圈22、弹簧23、构架24、壳体25、限制环26、保护罩27以及外护套28。此连接器既防拉又防侧拉，但有很多零件而且较难安装。后来有一种FC连接器(FC-PC1)的零件要少一些并容易安装，但它既不防拉又不防侧拉。
由于各种连接器各不相同，在同时使用若干种不同类型的连接器的场合使用和维修上的困难就不少；使用中的几种类型的连接器为数各有数百万只之多。虽然前述连接器设计各有其独特优点，但这些设计均不能彼此相容。每一种连接器设计都需要不同的连接器部件，安装工具和安装步骤。要使各不相同的连接器获得相容性，必需使用专门的适配器，如果每一端的连接器不同，要获得合适的搭接器或跨接器，也同样是比较麻烦的。型式之众多也不必要地增加了生产各种设计的连接器的总成本；在图示的三种连接器中总共有24种不同的部件。因此，提供这样一种箍连接器是十分必须和有利的：它不仅可以适用于现有的连接器，而且又是结构简单因而安装比较方便并且可降低制造成本，同时又是可以防拉和防侧拉的。
本发明提供一种新颖的箍连接器，它具有一长的箍圈和一围体，适合于装入若十不同的连接器壳体之一。箍圈和围体包括一在工厂就能装到纤维光缆上去的组件，例如挠性接头或搭接器。围体可经改进以包含本来在壳体上才具有的某些特性。壳体可以在工地安装以提供与若干常规的连接器类型中任何一种的即时相容性，包括ST，FC和SC。
不同类型连接器的制造过程也可以由于这种新颖的箍圈和围体结构而得到简化，该结构大大地减少了装配不同连接器所需要的部件数目。采用通用部件还有一个方便之处，即可以使用一套单一的工具就可以完成光缆的装配工作。
本发明的新颖特性和范围在所附的权利要求中列举。而对本发明本身，则参阅附图将能得到更好的理解，附图中：
图1为现有技术ST推拉光学纤维连接器的剖面侧视图；
图2为现有技术SC光学纤维连接器的剖面侧视图；
图3为现有技术FC-PC2连接器的剖面侧视图；
图4为本发明的箍组件的一个实施例的剖面侧视图；
图5为一利用图4的组件进行改进的SC连接器的剖面侧视图；
图6为一利用图4的组件进行改进的FC连接器的剖面侧视图；
图7为一利用不同于图6中的围体进行改进的FC连接器的剖面侧视图；
图8为一利用本发明的箍/圈总成进行改进的ST推-拉连接器的剖面侧视图；
图9为一利用不同于图5中的围体进行改进的SC连接器的剖面侧视图。
现请参阅附图，更具体地说请参阅图4。该图描述了本发明的箍连接器组件30。连接器组件30一般包括一箍/圈总成32，该总成包括一箍34和一箍圈36，一弹簧38，一连接器或围体40，一限制环42和一保护罩44。如在下文中将说明的那样，所有这些部件均可按通用件使用以提供不同型式的连接器，包括FC，SC和标准的ST连接器。箍34基本上和许多现有技术的箍相同，它具有一很小的孔用于通过该孔接纳一光学纤维的端子，而且最好用诸如氧化锆或氧化铝等陶瓷制成。箍圈36可用任何耐用的材料制成，最好是一种聚合物如聚芳基砜。懂行的技术人员可以理解，如果把箍34和圈36组合成一模制的整体件，就还能进一步简化连接器组件30。
圈36代表已对现有技术的一种改进，它基本上是管状的，其一端46有一放大了的直径以接纳箍34。箍34可以用任一种方便的方式装到圈36上去，例如用环氧树脂。圈36的另一端48也有一放大了的直径，它形成法兰50。此法兰在围体40内用强行紧抵另一沿着围体40内表面形成的环形法兰52而将圈36固定。法兰50的外径仅稍大于法兰52的内径，以使端头48可容易地插入围体40，从而提供一种快速紧配合。有了这种快速推入特性就不再需要靠弹簧及一横销(如在现有技术SC的几种变型中那样)把箍/圈总成32固定，也没有必要将连接器的围体分成两个部件(如在图2中)。
在圈36中有一直径变化的纵向孔，靠近箍34处较小而在端头48的开口处较大。这一漏斗形的内孔有助于把纤维的末端导向箍34中的孔的装配过程。关于这一点，要指出的是，圈36的端头48几乎与围体40的一端终止在同一平面上，即端头48在围体40内凹进约1mm。圈36加长的目的是不再需要用另一外加部件(如在图1中的套管)将纤维导入箍总成。
在圈36的端头46还形成有一台肩54，以限止在围体40内的总成32的向后移动。这由准确地根据围体40的前端56将台肩54定位来完成。在用弹簧使箍/圈总成制作成为防拉的连接器中，纤维必须被允许能相对于连接器围体移动，因此有纤维可能弯折的风险。只有经小心地控制箍/圈总成32的向后移动量，这一弯折才能被减至最小。当前的一些设计(例如图2)并不限止这样的向后移动，这就为纤维发生事故造成了严重的后患。
在围体40上装上若干种壳体之一就能使连接器组件30适用于多种不同型式的常规连接器。每一壳体设计得与围体40的新颖结构相配。例如，图5图示一种改进的SC连接器60，它就是利用连接器组件30中的所有通用部件制成的。事实上图4和5的唯一不同是加了一新颖的SC联接壳体62(图9中图示的外壳体护套，在图5中没有画出)。虽然壳体62的内部结构是由围体40的外部设计所决定的，但壳体62的外部特点基本上与图2的现有技术壳体18的特点相同。壳体62可用任何方便的办法装到围体上去，例如用机械快速紧配合或粘结剂。
图6是一种改进的FC连接器70，它进一步示出了连接器组件30的高度的相容性。图6几乎与图4完全相同，除了增加了一新颖的FC壳体72(与图3的壳体25相似)和一可转动的护套74(与护套28相同)。壳体72加到组件30上去的方式是完完全全和改进的SC连接器60的壳体62加到组件30上去的方式是一样的。
利用本发明的连接器系统的优点通过现有技术SC、FC连接器和图5和6的新型设计所进行的比较已变得很明显。现有技术SC和FC连接器需要总共19件不同的零件，而连接器60和70仅需要10件。此外，在连接器组件30上的所有零件都可快速装在一起，不需要像在现有技术的连接器中那样一定要用C环和销子等才可以把各零件固定在位。
懂行的人应予理解的是，图5和6仅是示范性的，组件30的应用可以延伸至其它型式的连接器。例如，与改进的FC连接器70相似，它可以提供一改进的ST连接器，所不同的是壳体72和护套74应由有适当的卡口式系固机构的壳体和护套来替代。这一改进的ST连接器未加以图示，因为我们认为在图8中图示(下面将进一步描述)的推-拉型连接器要更好一些。
虽然本发明的优点之一是可以采用用通用部件，然而熟悉光纤连接器制造的人都知道这一已简化的系统还能通过替代掉更多的定制零件的灵活性而获益。例如，在图7中所示的另一改进的FC连接器70′与连接器70十分相似，所不同的只是连接器70′用了结合有某些壳体72特点的围体76。更准确地说，围体40和壳体72已经合并成为围体76。本发明的目标之一用最少的零件来制造不同的光纤连接器，但是这里要予以理解的是零件表中增加围体76并不真正增加零件的总数。这是因为，即使围体40仍被保留在改进的FC设计中，一壳体(例如72)仍属需要；所以，如果只有改进的FC设计70或70′之一被用于连接器制造系统之中，将围体40合并成一新的围体/壳体76就并未增加零件的总数。
正如改进的FC连接器可以装备有一整体的围体/壳体那样，一改进的SC连接器60′，如图9所示，同样可以改进的SC连接器60的围体40和壳体62结合成一新的围体/壳体64。图9还描绘出了用在SC设计中的可谓动护套66。关于连接器系统中零件总数的问题，情况也和上面对于改进的SC连接器60′所进行的讨论一样，即配备一个整体的围体/壳体64并未增加零件总数，只要是采用两种设计60或60′之一就可以。
箍/圈总成32的基础设计可以延伸至其它型式的连接器，即使并非所有的连接器组件30部件均被采用。例如，图8图示一改进的ST推-拉连接器仍利用了箍/圈总成32，弹簧38和限制环42，但用了不同于连接器组件30的围体40和保护罩44的围体82和保护罩84。为了适应ST推-拉设计(见美国专利第5,101,463号)的系固构件86需要用一不同的围体。改进的ST推-拉连接器80能够利用通用的保护罩44，但我们认为最好配备一不同的保护罩84，该罩可以装在可滑动护套88上以便通过拉曳保护罩而驱动护套。虽然连接件80在制造系统的总的零件数中引进了一外加零件，但连接件80的安装方法仍与本发明的其它连接件一样，因为围体82对加长的圈36仍提供了上述的快速紧配合。
在包括图7，8和9的连接器内的较佳制造系统中，总共只有13件零件，其中5件为两种或两种以上的设计所通用；与此相比，在等同的制造FC，SC，和ST推-拉连接件的现有技术过程中总共要用30个零件，而其30件零件中无一件是通用的。部件的流线形化与SC/FC/ST制造系统的零件总数的减少带来了显著的成本节约。这也有助于最终用户，因为用来安装三种不同连接件总成的每一种几乎是同一过程(包括工具，物品供应，和测试)。在每一情况中，纤维光缆着先穿过保护罩44(或84)和限制环42。光学纤维的末端经过处理(剥去外层和分开)，并插进圈36的端头48而将纤维导入34。纤维在箍内径固定(例如用环氧树脂)之后，环42在围体(或围体/壳体64，76，82的其中之一)的一端上移动，将Kevlar(一种高强度甲胱胺纤维，美国商品名)线股紧抵着围体外端。如有必要，可将纤维/箍端抛光。这样就完成了连接器组的准备工作，下一步是将组件快速插入合适的壳体(这一步在较佳结构中被省去，因为其中壳体与固体被形成整体)。护套(66，74或88)随即被放在围体/壳体上(如果未事先被穿入)。这样就完成了连接器装配，除了在ST推-拉连接器上，其最后一步是将保护罩84装在滑动护套88的端上。三种连接器的各自的简化和几种零件及装配步序上的统一提供了一种独特的系统并构成对现有技术状态的一种重大的改进。
虽然在此描述的连接器和部件的具体尺寸根据不同之下的要求可能变化很大，但是，以上所述的连接器都是按若干技术标准制造的，它们规定了一定的尺寸、公差等等。根据这些标准，举出下列作为示范性的近似尺寸：箍34长(0.5mm，直径2.5mm。箍圈36的总长度为14.8mm，在端头46处的直径为4.6mm；其最小外径(紧靠法兰50处)为2.3mm，其内孔从最大的内径1.4mm到在箍处的最小内径1.0mm。围体40和围体/壳体64，82的尺寸与前述的几个尺寸相配合。限制环的总长度为(10.8mm，环的限制部分长度为5.4mm，内径为4.7mm。保护罩44长25mm。其它尺寸(例如系固构件86中孔的尺寸)与现行的(ANSI)美国国家标准研究所的标准相符。
虽然本发明针对具体的实施例作了描述，但本发明并不限于以上的描述。对懂行的人来说，在参照了本发明的描述之后，对已揭示的实施例完全有可能作出种种变化以及为本发明提供种种可供选择的实施例方案。因此，拟认为这样的改进能够作出而且仍落入在所附权利要求书中所述的本发明的精神实质或范围之内。

Claims (20)

1.一种用于光纤连接器的组件，包括：
一中空连接器体，它具有第一和第二端，适合于接纳多种不同连接器壳体中的一种；
一箍；
用于固定所述箍的装置，所述固定装置具有第一和第二端，所述第一端接纳所述箍，所述第二端小到足以使其能由此插入所述连接器体的所述第一端，所述固定装置的所述第二端还包括用于将所述固定装置固定在所述连接器体内的装置；
用于将所述固定装置偏向所述连接器体的所述第一端的装置；
限制装置用于夹紧一纤维光缆的加强构件到所述连接器体的所述第二端。
2.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述固定装置的所述第二端和所述连接器体的所述第二端几乎终止在同一平面。
3.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，
所述箍有一通孔，用于接纳一光纤的末端；
所述固定装置还包括用于将该光纤的末端导向所述箍中的孔的装置。
4.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，
所述连接器体有一内表面，和形成在所述的内表面上的第一法兰，所述第一法兰贴近所述连接器体的所述第二端。
所述夹紧装置包括形成在所述固定装置的所述第二端上的第二法兰，所述第二法兰具有一大于所述第一法兰的有效内径的一有效外径。
5.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，
所述连接器体有一内表面，和一形成在所述内表面上的第一法兰，所述第一法兰贴近所述连接器体的所述第二端；
所述固定装置包括一圈具有一中央部分和一第二法兰贴近其所述第一端；
所述偏置装置包括一弹簧环绕所述圈的中央部分，所述弹簧有第一端与所述第一法兰处于可靠的相接状态，和一第二端与所述第二法兰处于可靠的相接状态。
6.如权利要求1的光纤连接器组件，其特征在于它还包括装在所述连接器体的所述第一端上的保护罩装置，用于消除施加于贴近所述限制装置的纤维光缆的应变。
7.如权利要求1所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述固定装置包括用于限止所述固定装置向所述限制装置移动的装置。
8.如权利要求1所述的光勇往直前连接器组件，其特征在于，
所述固定装置包括一具有第一和第二两端和穿过它的内孔的套圈构件，所述箍插到所述的套圈构件的第一端，而所述套圈构件的所述第二端插入所述连接器体内。
9.如权利要求2所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述固定装置有一纵向孔，所述孔有一变化的直径，从所述固定装置的所述第一端朝其第二端逐步增大。
10.如权利要求4所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述固定装置的所述第二端和所述连接器体的所述第二端几乎终止在同一平面。
11.如权利要求8所述的光纤连接器组件，其特征在于，所述套圈装置在其所述第一端处有一台肩，所述台肩大到足够接合所述连接器体的所述第一端和限止套圈装置朝向所述限制装置的移动。
12.一光纤连接器包括：
一中空的连接器体，它具有第一和第二两端；
一箍；
一箍圈，它具有第一和第二两端，所述第一端接纳所述箍，而所述第二端小到足以使其能由此插入所述连接器体的所述第一端，所述箍圈的所述第二端还包括用于在所述连接体内夹紧所述箍圈的装置；
用于将所述箍圈偏向所述连接器体的所述第一端的装置；
限制装置，用于将一纤维光缆的加强构件夹紧到所述连接器体的所述第二端。
一加到并围绕所述连接器体的连接器壳体，所述连接器壳体可以是—SC型连接器壳体、—ST型连接器壳体和—FC型连接器壳体。
13.如权利要求12所述的光纤连接器，其特征在于，它还包括保护罩装置，该保护罩装置置于所述连接器体的所述第二端，用于消除施加到贴近所述限制装置的纤维光缆的应变。
14.如权利要求12所述的光纤连接器，其特征在于，所述壳体的每一个均有一内表面适于配合在所述连接器体上。
15.如权利要求12所述的光纤连接器，其特征在于，所述连接器壳体是与所述连接体形成一整体的。
16.如权利要求12所述的光纤连接器，其特征在于，
所述连接器体具有一内表面，和形成在所述内表面上的第一法兰，该第一法兰贴近所述连接器体的所述第二端；
所述夹紧装置包括形成在所述箍圈的所述第二端上的第二法兰。所述第二法兰有一实大于所述第一法兰的有效内径的有效外径。
17.如权利要求12所述的光纤连接器，其特征在于，所述箍圈包括用于限止所述箍圈向所述限制装置移动的装置。
18.一用于制造多种光纤连接器的系统，该多种连接器各有不同的连接器型式，包括：
一中空连接器体具有第一和第二两端；
一箍；
一箍圈具有第一和第二两端，所述第一端接纳所述箍，而第二端小到足以使其能插入所述连接器体的第一端，所述箍圈的所述第二端还包括用于将所述箍圈固定在所述连接器体内的装置；
用于将所述箍圈偏向所述连接体的所述第一端的装置；
限制装置用于将一纤维光缆的加强构件夹紧到所述连接器体的第二端；
保护罩装置，所述护罩装置装在所述连接器体的所述第二端，用于消除贴近所述限制装置的纤维光缆的应变；
多种连接器壳体，各自代表一种不同的连接器体的型式，每一所述连接器壳体均有一适于配合在所述连接器体上的内表面。
19.一种制造光纤连接器的方法，它包括以下步骤：
选择光纤连接器体/壳体，所述连接器体/壳体是—SC型连接器体/壳体、—ST型连接器体/壳体或—FC型连接器体/壳体，每一所述连接器体/壳体均系中空并有第一和第二两端；
准备一连接器组件，它包括所述连接器体/壳体、一箍、一箍圈、用于将所述箍圈偏向所述连接器体/壳体的所述第一端的装置、和限制装置，用于将一纤维光缆的加强构件夹紧到所述连接器体/壳体的所述第二端，所述箍圈具有第一和第两端，所述第一端接纳所述箍，而所述第二端小到足以使其能由此插入所述连接器体/壳体的第一端，所述箍圈的第二端还包括将所述箍圈夹紧在所述连接器体/壳体内的装置，所述箍圈适于配合所述SC型，ST型和FC型连接器体/壳体中任何一种所述连接器体/壳体；
选择一连接器护套使与所述选择的连接器体/壳体相应；
把所述连接器护套套在所述连接器体/壳体上。
20.如权利要求19所述的方法，它还包括将所述保护罩装到所述连接器体/壳体的第二端的步骤，所述保护罩用于消除施加到贴近所述限制装置的纤维光缆的应变。
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