CN1364328A - 具有模制的应力消除件的电缆总成及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明包括一种电缆总成,其具有电缆,模块插头和模制的应力消除体。所述电缆包括给定长度的至少一个扭绞线对和包围着所述扭绞线对的长度的一部分的至少一个外护套,其中该扭绞线对的每条电线由导体线和外绝缘构成。所述模块插头包括最上表面和用于和电缆实现电连接的接收腔体。模制的应力消除体用于盖住电缆和模块插头的至少一部分。为了减少在模块插头和电缆之间受到的应力和应变量,模制的应力消除体被围绕不被电缆外护套包围的扭绞线对的至少一部分模制。因而,模制的应力消除体提供在电缆和模块插头之间的连接,并被牢固地连接到双心绞合线上,以便有效地把扭绞线对固定或“凝结”在合适的位置。

Description

具有模制的应力消除件的电缆总成及其制造方法

本申请要求1999，5，28提出的临时申请序列号为60/136,555，名称为“具有模制的应力消除件的电缆总成及其制造方法”的共同待审申请的优先权。

发明领域

本发明涉及一种用于改进的数据传输的电缆总成，尤其涉及适用于高速数据通信应用的具有模制的应力消除件的电缆总成及其制造方法。

发明背景

网络电缆和通信电缆的用途是把数据或信号从一个装置传递到另一个装置。随着电信和相关的电子网络及系统的发展，为了满足现代世界的日益增加的需要，改善被传输的数据或信号的速度、质量和完整性愈显重要。对于高速应用，这尤其重要，在这种应用中，引起的损失和失真可能被放大。

传输数据和其它信号的一种方法是使用电线的单独的双心绞合线，其中每个电线已被涂敷有塑料或热塑绝缘材料。在这些导线被扭绞在一起成为电缆对之后，可以使用本领域中各种已知的方法排列和配置扭绞的导线对，使得成为高性能的传输电缆总成。一旦双心绞合线被配置而成为“芯”，一般在扭绞的导线对上挤压塑料或热塑材料的护套，使得保持所述的配置，并作为保护层。当一个以上的双心绞合线组被捆绑在一起时，构成的组合被称为多对电缆。这种多对的扭绞的电缆布线通常用于和局域网(LAN)的连接中。

在过去，用于数据联网系统的接插线电缆总成，例如在公司的LAN中使用的那些，被认为是成本低的可有可无的器件。最近，随着所需的传输速度的增加，已经发现，接插线电缆总成可有大大影响系统的数据输出量。实践表明，数据或信号损失与/或失真的大部分发生在具有最高应力的区域，所述应力是由于电缆的弯曲、拉紧或扭转引起的。在4对电缆在模块插头之间进行连接的LAN中发现一个共同的问题，其中重要的区域是电缆对被变更以便进行终结和连接的区域。为了解决一些相关的问题，网络工业已经采用某些惯例和标准。例如，为了符合ANSI/TIA/EIA 568A-1，应当保持最大的弯曲半径为25.4mm(1.0英寸)，或者大约为整个电缆直径的4倍。

此外，当在使用中时，柔性电缆通常沿各种路径设置。电缆的相关的弯折、扭曲、弯曲和拖拉最终被传递给其中包括的导线或导线对。这种应力可能导致导线不能对准，并且可能引起许多常见的数据传输信号损失和失真，例如迟滞。

减小和这种双心绞合线电缆连接相关的应力的一种方法是在电缆总成中设置某种形式的应力消除件。不过，常规的应力消除件通常只作为盖或保护板，并且不作为固体器件作用在电缆上，因而，仍然可以在电缆总成上施加不可接受的数量的应力。因此，需要一种改进的高级的电缆线路，其可以适用于多种几何配置，可以容易地实现和安装，并且可以消除或者减小和施加在电缆总成上的应力相关的损耗和失真。

发明概述

因而，本发明的主要目的在于提供一种能够克服和现有的成对电导线以及电缆布线技术相关的缺点和限制的改进的电缆总成。

本发明的另一个目的在于提供一种具有改进的结构特征的电缆总成，尤其是用于在模块插头之间进行连接和进行相关的数据传输从而减小数据损失和失真的电缆总成。

本发明的另一个目的在于提供一种电缆总成，其能够减小在模块插头和相关的具有一个或几个双心绞合线的数据传输电缆之间的应力量。

本发明的另一个目的在于，提供一种适用于高速数据传输应用的高级电缆总成，其和使用常规技术的类似的装置相比，具有改进的电气性能和机械性能。

本发明的另一个目的，在于提供一种能够减少制造装配以及随后的安装所需的时间的电缆总成。

本发明的另一个目的在于提供一种改进的电缆总成，其可以容易地被采用，使得作用于具有不同的截面几何形状的电缆。

本发明的其它目的、优点和新的特征由结合附图进行的以下的详细说明可以更加清除地看出，其中以举例的方式说明了本发明的几个实施例。

为了实现上述的和其它目的，按照本发明的一个方面，公开了一种电缆总成，所述电缆总成包括一电缆，一模块插头和一模制的应力消除件。所述电缆包括具有给定长度的至少一条扭绞线对和围绕所述扭绞线对的长度的一部分的至少一个外护套，其中该扭绞线对的每根单独电线由导体线和外部绝缘构成。该模块插头包括一最上部的表面和一接收腔体，用于和所述电缆实现电连接。模制的应力消除体用于盖住该电缆和模块插头的至少一部分。为了减少模块插头和电缆之间存在的应力和应变的量，该模制的应力消除件围绕不被电缆的外护套包围着的扭绞线对的至少一部分被模制，或者被粘合在所述扭绞线对的至少一部分上。因而，该模制的应力消除体提供电缆和模块插头之间的连接，并被牢固地固定在扭绞线对上，以便有效地“冻结”住扭绞线对，从而改善连接和所述电缆总成的耐用性。

附图简述

参看附图可以更容易地理解本发明，其中：

图1是组合而形成扭绞线对的两个预扭绞的绝缘导线段的透视图；

图2是可以用于本发明的一种典型电缆的端部的透视图；

图3是按照本发明原理构成的电缆总成的一个实施例的透视图；

图4是沿线4-4的方向取的图3的电缆总成的一部分的截面图；

图5是沿线4-4的方向取的图3的电缆总成的另一个实施例的截面图。

优选实施例的详细说明

如图1所示，常规的扭绞线对20包括分别由标号22和24表示的单独的导线构成的导线对。每个导线由至少一个导体26和外绝缘28构成。导体26由常规的能够有效地传输电子数据和信号的导电材料制成。虽然导体26可以由许多材料构成，但一般由具有好的导电性例如铜的金属材料制成。按照本发明，外绝缘28由塑料或可热固的材料制成，最好是柔性的聚氯乙烯(PVC)，热塑合成橡胶(TPE)，硅酮或者具有类似的化学和物理性能的塑料。

第一和第二导线22和24以常规的方式相互扭绞，从而形成扭绞线对20。在涉及高性能的数据传输的应用中，所述电缆通常含有许多扭绞线对，例如，通常用于局域网LAN的“5类”布线一般包括至少4个扭绞线对。

如图1和图2所示，扭绞线对的各个导线沿着一预定的长度围绕公共轴线被扭绞360度的一图，所述预定长度被称为绞矩长度。标号LL的尺寸表示一个绞矩长度。

图2表示电缆30(在这种情况下是多对电缆)，其包括两个扭绞线对32和34；外护套40，还示出了一种供选择的屏蔽42。外护套40由塑料或热固材料制成，例如PVC，硅酮或TPE，并且包围着双心绞合线32和34。护套40最好以连续的挤压处理制成，但是也可以使用其它的常规处理制成。如果用于某种环境或某个应用，可以围绕扭绞线包覆例如由箔制成的屏蔽42，可以单独包覆或者集中包覆，以便对导线和数据或信号传输提供附加的保护措施。

参见图3，其中示出了本发明的电缆总成50的一个特定实施例的透视图。图4是沿线4-4的方向取的图3的电缆总成的一部分的截面图。如图3和图4所示的实施例所示，电缆总成50包括电缆30，模块插头52和模制的应力消除件54。最好是，电缆30是具有多个扭绞线对的多对电缆，整个用标号60表示，还具有外护套40。当由截面图看时，电缆一般具有圆形的、半圆形的、扁平的或凹形的结构，并且电缆30的长度在很大程度上取决于用途和所采用的工业标准。护套由塑料或热固材料制成，例如聚氯乙烯(PVC)，硅酮或热塑合成橡胶(TPE)。在某些应用中，在各个扭绞线对或总的扭绞线对与外护套40之间可以设置选择的屏蔽(例如图2所示)。

外护套40包围和覆盖着扭绞线对60的长度的大部分，但是不包覆扭绞线对的全部长度。注意到这样一个事实：扭绞线对60的某个长度延伸到外部护套40的相应的端部之外。“暴露”的长度，或者在和模块插头52的连接部分与由外部护套40覆盖的扭绞线对60的端部之间未被覆盖的扭绞线对60的长度被定义为距离模块插头52的“最小规定距离”，并用D表示。在最小规定距离内，扭绞线对60的导线一般被分开和被固定，以便帮助连接到模块插头上。用这种方式固定或“凝结”未被覆盖的扭绞线对60，以便封装导线，并且最好把它们系牢或固定在所需的位置上，使得整个地作为一个整体单元，适应各种应用产生的应力。例如，本发明的技术使得导线当进入插头52的接收腔体66中时，能够被拉直并且相互平行，然后被牢固地固定。利用这种技术，可以减少在和模块插头52连接的部分附近在电缆30上由于电缆30的其余部分的拉动而产生的应力，所述应力能够引起数据传输问题，例如信号返回损耗。

模块插头52可以是通常用于数据传输的任何常规的形式，例如旨在用于和局域网或LAN连接的模块插头。一些比较通用的型号包括66或110插头，BIX插头，UTP ALL-LAN插头，高带模块插头，和其它被设计用于通过绝缘位移接触(IDC)端接和通信电缆端接的插头。

模块插头52由塑料或热塑材料制造成，并且包括上上主体表面62，棘爪64，接收腔体66，和连接器68。扭绞线对60的各个导线利用常规方式被固定到位于接收腔体66内的模块插头52的连接器(或接点)68上，从而实现适用于数据传输的合适的电连接。为了帮助实现这种连接，和连接器68连接的扭绞线60的一部分不由外部护套40覆盖。

如图3所示，模制的应力消除体54盖住模块插头52和电缆30的一部分。模制的应力消除体54由塑料或热固材料构成，这些材料和扭绞线对20的外绝缘28的塑料或热固材料可以兼容，以便进行模制与/或粘结。在大多数情况下，模制的应力消除件也和塑料或热固的外部护套40兼容，以便进行模制与/或粘结。为了在模制的应力消除体54和扭绞线对60之间以及，在可以应用时，在所述应力消除件和塑料的或热固材料的外部护套之间提供牢固的模制连接或粘结。每个元件的相互接触的塑料或热固材料最好是在化学上和机械上可兼容的相同的塑料或热塑材料。例如，模制的应力消除体54和外部护套40可以由下面4种可能的组合之一构成，所述的组合1到4最好是：

组合	模制的应力消除体	双心绞合线的外护套与/或外绝缘
			1	PVC	PVC
2	PVC	TPE
			3	TPE	PVC
4	TPE	TPE

应力消除体54被模制在扭绞线对60和电缆的外护套的上方。最好是应力消除件利用注入模制被模制在电缆上。这可以利用若干种常规的模制技术实现，其中包括：插入模制和过流(overflow)模制。插入模制通常具有特定的空腔结构，其在应力消除体54的塑料或热固材料在电缆30的扭绞线对20周围模制时，可用于保持接点的定位。过流模制是一种使塑料或热固模制材料被模制在电缆上而形成应力消除体54的技术。材料流可以通过在本领域中已知的模制方法分常规的浇口道和闸流系统从注入设备提供。不过，重要的是注意到，也可以使用常规的模制塑料或热固材料的其它的形式，这些都落在本发明的范围和构思内。

此外，模制的应力消除体54可以和电缆30单独地形成，随后通过任何常规的处理技术被固定在双心绞合线60的部分上，只要能够牢固地固定并且使扭绞线对60被正确地定位即可。可以用于把模制的应力消除体54连接在电缆30的扭绞线对60和外护套40上的其它处理方法的例子包括粘结剂连接、电磁连接、感应加热、感应连接、射频密封和超声波焊接。

模制的应力消除体54盖住模块插头52的一部分。不过，对于大多数应用，重要的是模制的应力消除体54不干扰棘爪64的作用。例如，在优选实施例中，模制的应力消除件不应当延伸超过位于棘爪64上的脊部或小块65，以致引起模块插头和其它元件之间的连接问题(未示出)。当制造模制的应力消除件的塑料或热固材料具有柔性时，不进入插座或不和插座(未示出)接合的棘爪64的部分可以被模制的应力消除体54的塑料或热固材料包围，而不会干扰棘爪64的正确的功能。因为棘爪64是一个弱的元件，在实际使用中容易折断，所以用这种方式覆盖或包围棘爪可以进一步保护棘爪。

此外，模制的应力消除体54可以被制成若干不同的形状和结构。在一种优选的结构中，模制的应力消除体54具有基本上呈锥形的部分70。最好是，锥形部分70具有等于电缆的外径的3倍的最小的长度，大约等于电缆外径的4倍更好。因此，如果电缆外径是0.250”，则最佳的锥形长度在0.75和1.0英寸之间。增加锥形部分70的长度可以帮助阻止电缆30从一侧向一侧弯曲，因而使结构变形，同时还阻止各个导线被拉出模块插头52。最好是以常规方式使锥形部分70至少部分地呈波纹状。呈波纹状设计的交替排列的脊部72和凹部74帮助消散和电缆30的弯曲有关的应力。

在认为需要时，可以在电缆30内设置常规的中心稳定物(未表示)作为填充剂或支撑物，用于帮助电缆保持特定的几何形状。例如，当需要保持圆形的电缆截面时，可以使用中心星号“+”稳定物帮助维持所需的形状。

本发明的显著的优点在于，按照本发明的原理，具有许多几何形状的截面的电缆也能够释放应力。当涉及非常规的几何形状的电缆构型时，直到扭绞线对被平行排列以便和模块插头52连接的位置电缆可以一直保持完好。此时模制的应力消除体54用于在扭绞线对进入插头52之前用于固定所述扭绞线对，借以减少电缆30上的物理/机械应力。

在作出本发明时，扭绞线对60的最小规定距离D应当至少是各个扭绞线对60的最长绞矩长度的90％。更好是，最小规定距离D等于或大于各个扭绞线对60的最长的绞矩长度。当涉及5类电缆时，为了符合工业标准，最小规定长度D一般至少是大约25.4mm(1.0in)，以便提供所需数量的应力消除。

图5所示是应用本发明的原理的电缆总成50的另一个实施例。电缆30，如截面图所示，包括位于外护套40的一端和模块插头52之间的包围着扭绞线对60的绝缘层80。一般地说，包括附加的绝缘层80的目的在于使沿着导线的长度保持整个的绝缘效果为恒定值，优选的介电常数大约是2.1。绝缘材料可以是任何市场上可得到的绝缘材料，例如聚氯乙烯(PVC)，聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)或氟共聚物(例如聚四氟乙烯)和聚烯烃。介电材料或绝缘材料根据需要也可以是耐火的。不过，当使用绝缘层80时，最好绝缘层80由可以被模制的或者可以和模制的应力消除件54粘结的材料构成。

此外，可以想见，本发明的原理可以用于提供具有改进的安装或装配特征的电缆，其中电缆的导线可被预先配置和固定定位，从而帮助更有效地和特定类型的器件例如模块插头进行连接。更具体地说，这可以通过提供上述类型的电缆来实现，设置用于和给定的器件相连的扭绞线对的“暴露”的导线，通过模制的应力消除件固定或“凝结”每个扭绞线对的至少一个绞矩长度，并最后把预先配置的电缆的导线固定到所述器件上。

虽然已经说明了本发明的优选实施例，但是本发明不限于所述的实施例，这些实施例仅仅说明用于实施本发明的最好的方式。本领域的普通技术人员应当认识到，按照本发明的教导可以作出各种改变和改型，这些改变和改型都落在由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (26)

1.一种适用于高速数据传输的电缆总成，包括：

一电缆，其包括具有给定长度的至少一条扭绞线对和围绕所述扭绞线对的长度的一部分的至少一个外护套，其中所述扭绞线对的每根单独电线由导体和外部绝缘构成；

一模块插头，其包括一上主体表面，一接收腔体，和用于和所述电缆实现电连接的连接器；以及

一围绕在所述模块插头附近的电缆的长度模制的模制的应力消除体，所述模制的长度至少等于该扭绞线对的最长的绞矩长度，其中该模制的应力消除体盖住电缆和模块插头的至少一部分，此外，其中该模制的应力消除体围绕扭绞线对的外绝缘层的一部分被模制，以与其形成一整体结构。

2.如权利要求1所述的电缆总成，其中所述扭绞线对的外绝缘层、电缆的外护套和模制的应力消除体由塑性材料制成。

3.如权利要求1所述的电缆总成，其中所述扭绞线对的外绝缘层、电缆的外护套和模制的应力消除体由热固材料制成。

4.如权利要求2所述的电缆总成，其中所述塑性材料从由聚氯乙烯(PVC)和热塑合成橡胶(TPE)构成的组中选择。

5.如权利要求2所述的电缆总成，其中所述模制的应力消除体和扭绞线对的外绝缘层由可以模制兼容的塑性材料构成。

6.如权利要求2所述的电缆总成，其中所述模制的应力消除件和电缆的外护套由可以模制兼容的塑性材料构成。

7.如权利要求1所述的电缆总成，其中该模块插头包括沿着模块插头的接收腔体的方向从插头的最上表面向外延伸的棘爪。

8.如权利要求7所述的电缆总成，其中所述棘爪可以被手动操作。

9.如权利要求8所述的电缆总成，其中所述模制的应力消除件基本上和所述棘爪相邻，并盖住所述棘爪的至少一部分。

10.如权利要求1所述的电缆总成，其中所述模制的应力消除件在模块插头的接收腔体内延伸。

11.如权利要求1所述的电缆总成，其中该模制的应力消除件包括沿着离开模块插头运动的方向朝着电缆向内呈锥形的部分。

12.如权利要求11所述的电缆总成，其中所述呈锥形的部分的长度大约在电缆直径的3倍到4倍之间。

13.如权利要求12所述的电缆总成，其中所述呈锥形的部分的长度大约在0.75和1.0英寸之间。

14.如权利要求11所述的电缆总成，其中所述呈锥形的部分是波纹状的。

15.如权利要求14所述的电缆总成，其中所述护套被定位在距离模块插头的距离至少为最小规定距离。

16.如权利要求15所述的电缆总成，其中所述最小规定距离至少是该扭绞线对的最长的绞矩长度的0.9倍。

17.如权利要求15所述的电缆总成，其中所述最小规定距离等于或大于该扭绞线对的最大绞矩长度。

18如权利要求15所述的电缆总成，其中一绝缘套包围着该扭绞线对的长度的至少一部分，并基本上和所述长度的至少一部分相邻。

19.如权利要求18所述的电缆总成，其中所述绝缘套由塑性材料制成。

20.如权利要求19所述的电缆总成，其中所述塑性材料从由聚氯乙烯(PVC)，热聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，氟共聚物和聚烯烃构成的组中选择。

21.如权利要求18所述的电缆总成，其中该绝缘套被如此设置，使得基本上盖住不被外护套包围的扭绞线对的部分。

22.如权利要求21所述的电缆总成，其中该绝缘套被沿着扭绞线对的长度设置在模块插头和电缆的外护套之间。

23.一种适用于高速数据传输的电缆总成，包括：

一电缆，其包括具有给定长度的至少一条扭绞线对和围绕所述扭绞线对的长度的一部分的至少一个外护套，其中所述扭绞线对的每根单独电线由导体和外部绝缘构成；

一模块插头，其包括一上主体表面和一用于和所述电缆实现电连接的接收腔体；以及

一围绕在所述模块插头附近定位的电缆的长度模制的模制的应力消除体，所述模制的长度至少等于该扭绞线对的最长的绞矩长度，其中模制的应力消除体盖住电缆和模块插头的至少一部分，此外，其中模制的应力消除体被牢固地粘结在不被电缆的外护套包围的扭绞线对的至少一部分上，借以被牢固地连接在所述扭绞线对上。

24.如权利要求23所述的电缆总成，其中在所述模制的应力消除体和扭绞线对之间的连接，通过从由粘结剂连接、电磁连接、感应加热、感应连接、射频密封和超声波焊接构成的组中选择的处理形成。

25.一种用于制造适用于高速数据传输的具有模制的应力消除体的电缆总成的方法，所述电缆总成包括：(i)一电缆，其具有含有至少一个导体的给定绞矩长度的至少一个扭绞线对，一相应的外绝缘层，以及一外护套，以及(ii)一模块插头，其具有用于使扭绞线对的导体和模块插头相连的各个连接器，所述方法包括：

连接扭绞线对的各个导线和模块插头的连接器，使得所述扭绞线对的至少一个绞矩长度不被电缆的塑料外护套覆盖，

把不被电缆塑料外护套盖住的至少一种绞矩长度的扭绞线对置入模具中，以及

围绕不被塑料外护套覆盖的至少一种绞矩长度的扭绞线对模制一个模制的应力消除体，以便与其形成一局部的整体结构。

26.一种用于制造适用于高速数据传输的具有模制的应力消除体的并且被预先构成用于和给定器件连接的电缆的方法，所述方法包括：

提供一具有给定绞矩长度的至少一条扭绞线对的电缆，其中所述扭绞线对的每个导线包括至少一个导体和一相应的外绝缘，

配置用于和所述器件连接的扭绞线对的各个导线；以及

提供一模制的应力消除体，其中所述的模制的应力消除体包封住所述扭绞线对的每个导线的至少一个绞矩长度，并把所述导线的一部分固定在被配置的位置中。

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