DE1942895B2

DE1942895B2 - Verbindung zwischen einem Koaxialkabel und einem zylindrischen Teil und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindung

Info

Publication number: DE1942895B2
Application number: DE1942895A
Authority: DE
Inventors: Edgar Wilmot Harrisburg Forney Jun.; Richard Shure Camp Hill Hogendobler
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1968-08-23
Filing date: 1969-08-22
Publication date: 1978-08-17
Also published as: US3499101A; ES370517A1; SE365910B; DE1942895A1; BE737804A; NL6911837A; NL145724B; DE1942895C3; GB1215274A; FR2016294A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art und auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 genannten ArL

Beim Anschluß koaxialer Kabel werden bestimmte Werte der Zugkraft und der Torsion gefordert, die auf die Verbindung ausgeübt werden können, ohne daß diese versagt Im allgemeinen wird versucht, Verbindungen zu erhalten, deren Zugkraft- und Torsionswerte denen des Kabels selbst angenähert sind. Weiterhin werden bestimmte Widerstandswerte der Verbindung relativ 7,uiw Widerstand der Leiter des Kabels gefordert. Der Widerstand soll nicht nur so niedrig wie möglich sein, sondern soll auch während der Lebensdauer der Verbindung unter der zu erwartenden Beanspruchung aufrechterhalten werden. Ein dritter Faktor, der für Koaxialkabelverbindungen von großer Bedeutung ist, die mit Signalen mit Hochfrequenzkomponenten benutzt werden, besteht in der Erhaltung einer vorgegebenen charakteristischen Impedanz und in der Vermeidung physikalischer Diskontinuitäten, die Signalreflexionen bewirken. Bei Hochfrequenzkomponenten können Abmessungsabweichungen von einigen tausendstel Zentimetern in einem Übertragungsweg eine sehr schlechte elektrische Leistungsfähigkeit in Begriffen des Stehwellenverhältnisses zur Folge haben. Diese Probleme können durch eine enge Toleranzen beachtende Herstellung allein nicht überwunden werden, insbesondere, wenn Verbindungen von Hand hergestellt werden, wobei man sich auf manuelle Fertigkeit und Geschicklichkeit verlassen muß. Selbst mit Andrückverbindungen, die mit Gesenken hergestellt werden, weiche automatisch in eine exakte Schließstellung getrieben werden, so daß man sich so wenig wie möglich auf manuelle Fertigkeit verlassen muß, ergeben sich Schwierigkeiten bei der Erreichung eines lückenlos

so niedrigen Stehwellenverhältnisses.

Jedes Koaxialkabel hat eine charakteristische Impedanz Zq, die durch den Außendurchmesser a des Innenleiters des Kabels, durch den Innendurchmesser b des Außenleiters des Kabels und die effektive dielektrische Konstante ε der dielektrischen Umhüllung des Kabels mittels folgender Gleichung bestimmt wird:

138,05 . b

Z₀ = —-^-log—. |/ί· α

Eine Veränderung der charakteristischen Impedanz entlang einer Übertragungsleitung ergibt eine Falschanpassung des Widerstands, wodurch eine Degradation der Signale bewirkt wird. Eine solche Veränderung kann hervorgerufen werden durch Veränderung eines oder mehrerer der Parameter ε, b und a entlang der Übertragungsleitung. Signaldegradation und Signalreflexion sind unerwünscht und können durch Diskonti-

nuitäten in den leitenden Flächen, die die inneren und äußeren Leiterwege der Übertragungsleitung bilden, bewirkt werden. Diese beiden Faktoren, Falschanpassung und physikalische Diskontinuität, werden noch bedeutsamer, wenn die Änderungsgesihwindigkeit des elektromagnetischen Feldes, das ein gegebenes Signal bildet, ansteigt Ein solches Ansteigen kann bewirkt werden durch eine erhöhte Impulsrate, wobei die Anstiegs- und Abfallzeiten der Impulse sehr kurz werden, oder durch ein Ansteigen der hochfrequenten Rufstromfrequenz. Das bedeutet, daß sehr kleine Diskontinuitäten und sehr kleine Veränderungen der genannten Parameter sich verhältnismäßig stark auswirken, wenn die Wellenlänge des übertragenen Signals sehr klein wird.

Bei einer bekannten Koaxialkabelverbindung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art (US-PS 29 04 619) wird der Außenleiter des Kabels nahe dem Ende der Stützöse durch den angedrückten zweiten Teil der Zwinge etwas nach innen gedrückt, was zu einem Zusammendrücken des Dielektrikums des Koaxialkabels auf einen Durchmesser führt, der beträchtlich geringer ist als der ursprüngliche Durchmesser. Beim Andrücken der Zwinge erfolgt eine Faltung derselben, und an diesen Faltstellen wird der Außenleiter des Koaxialkabels ebenfalls nach innen gedrückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Koaxialkabelverbindung und bei einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Koaxialkabelverbindung es zu erreichen, daß Diskontinuitäten und Veränderungen jo der charakteristischen Impedanz entlang der Koaxialkabelverbindung möglichst weitgehend vermieden werden.

Diese Aufgabe^N-wird durch eine Koaxialkabelverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren zur Herstellung einer Koaxialkabelverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.

Bei der Erfindung werden dadurch, daß der Kabelaußenleiter anschließend an das Ende der Stützöse seinen ursprünglichen Umfang wieder annimmt, Anpassungsprobleme, die auf einer charakteristischen Impedanz entlang der Andrückverbindung beruhen, gelöst.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines Koaxialkabelverbinders, der mit einem Koaxialkabel verbunden ist,

F i g. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines zusammenwirkenden Paares von Andrückmatrizen zum Gebrauch bei der Herstellung der in F i g. 1 gezeigten Verbindung,

F i g. 3 einen Querschnitt in Längsrichtung ourch die in F i g. 1 gezeigten Verbindung, wobei ein Teil des Koaxialkabelverbinders weggelassen ist,

F i g. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 4-4 von F ig. 1,

F i g. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 5-5 vonFig. l.und

F i g. 6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie 6-6 von Fig. 1.

F i g. 1 zeigt einen Koaxialkabelverbinder 10, der mit einem Koaxialkabel 12 verbunden ist, wobei der Außenleiter des Kabels 12 mit einem zylindrischen Vorsprung (nicht gezeigt in Fig. 1) auf dem Verbinder 10 mittels einer kaltverformbaren Zwinge 14 verbunden ist. Der Verbinder 10 weist ein zentrales Kontaktstück 16 auf, das mit dem Innenleiter des Kabels 12 verbunden ist V/ie F i g. 1 zeigt, hat die Zwinge 14 drei Abschnitte I, II und III von gegenseitig verschiedenem Durchmesser, die gemäß dem noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Verfahren gebildet werden.

Wie die F i g. 3 bis 6 zeigen, weist das Kabel 12 einen Litzen-Innenleiter 20 auf, der von einer dielektrischen Umhüllung 22 umgeben ist, sowie einen die Umhüllung 22 umgebenden Außenleiter 24 aus Metallgeflecht und einen den Außenleiter 24 umgebenden äußeren Isolier- und Schutzmantel 26.

Der zylindrische Vorsprung auf dem Verbinder 10 ist in den Fig.3 und 4 mit 11 bezeichnet und hat einen Innendurchmesser, der ungefähr dem Außendurchmesser der dielektrischen Umhüllung 22 des Kabels 12 entspricht, so daß die Umhüllung 22 im Gleitsitz in den Vorsprung 11 paßt Das freie Ende 13 des Vorsprungs 11 ist abgerundet (am besten in F i g. 3 zu sehen), und zwar aus noch zu beschreibenden Gründen.

Ursprünglich hat die Zwinge 14 einen Innendurchmesser, der etwa gleich dem Außendurchmesser des Schutzmantels 26 des Kabels 12 ist, und wird zur Bildung der in F i g. 1 gezeigten Verbindung verformt mittels eines Andrückvorganges in einem in F i g. 2 gezeigten Gesenkpaar. Das Gesenkpaar umfaßt ein oberes Gesenk 30 und ein unteres Gesenk 36, wobei die beiden Gesenke 30 und 36 in Fig.2 in geöffneter Stellung gezeigt sind. Das obere Gesenk 30 hat eine Gesenkfläche 32 mit einem nach unten vorspringenden Abschnitt mit einer abgerundeten Innenfläche und eine Gesenkfläche 34 gleicher Form, die jedoch über die Fläche 32 hinaus vorspringt (F i g. 3). Das untere Gesenk 36 weist eine Aufnahmefläche 38 mit einer inneren abgerundeten Fläche auf, die in parallele Seitenwände verläuft, sowie eine gleiche Gesenkfläche 40, die über die Fläche 38 hervorsteht. Wenn die Gesenke 30 und 36 geschlossen werden, treten die vorspringenden Abschnitte des Gesenks 30 in die Aufnahmeabschnitte des Gesenks 36 ein zur Bildung einer im wesentlichen kreisförmigen Konfiguration der Gesenkflächen (wie Fig.4 und 5 zeigen). Die Gesenke 30 und 36 können geschlossen werden mittels eines eine geradlinige Bewegung ausführenden Bedienungsmechanismus.

Wie man aus F i g. 3 sieht, drücken während des Andrückvorganges die Flächen 32 und 38 den Abschnitt

I der Zwinge 14 und die Flächen 34 und 40 den Abschnitt

II der Zwinge 14 an, wobei der Abschnitt III der Zwinge 14 von den Gesenken 30 und 36 nicht berührt und daher nicht verformt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der in F i g. 1 gezeigten Verbindung wird wie folgt ausgeführt.

Zuerst wird das Kabel 12 abisoliert, um einen Abschnitt des Innenleiters 20 und einen Abschnitt des Außenleiters 24 freizulegen. Die Zwinge 14, deren ursprünglicher Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Schutzmantels 26 ist, wird über den Mantel 26 geschoben. Der Außenleiter 24 wird dann aufgeweitet und über das hintere Ende des Vorsprungs 11 gepaßt, wobei die dielektrische Umhüllung 22 und der Innenleiter 20 sich durch den Vorsprung 11 erstrecken, wie F i g. 3 zeigt. Dann wird die Zwinge 14 in die in Fig.3 gezeigte Stellung auf dem Kabel 12 gebracht und zwischen den Gesenken 30 und 36 angeordnet, wie F i g. 3 zeigt. Dann werden die Gesenke 30 und 36 aufeinander zu getrieben und verformen die Zwinge 14 in der gezeigten Weise. Wie man aus F i g. 4

erkennt, wird die Zwinge 14 an den über dem Vorsprung 11 liegenden Abschnitt I kreisförmig verformt, wodurch der Außenleiter 24 in Oberflächenkontakt mit der Oberfläche des Vorsprungs 11 getrieben wird. Infolge der Konfiguration der Gesenke 30 und 36 verbleiben auf der Zwinge 14 ein Paar kleine Vorsprünge. Diese Vorsprünge weichen nur leicht von der Kreisform ab und werden auf einem Minimum gehalten, das sich in Übereinstimmung befindet mit Gesenken, die ohne Bruchgefahr oder übergroße Abnutzung wiederholt benutzt werden können, d. h. die keine scharfen Enden aufweisen, die zwar einen perfekteren Kreis bilden würden, jedoch leicht abgenutzt oder leichter brechen wurden.

Wie man aus F i g. 3 und 5 sieht, wird die Zwinge 14 in einem noch größeren Ausmaß nahe dem abgerundeten Ende 13 des Vorsprungs 11 verformt durch die Flächen 34 und 40 der Gesenke 30 und 36. Die Breite der Gesenkflächen 34 und 40 und ihre Stellung in bezug auf das Ende 13 sind derart, daß das verformte Material der Zwinge 14 so weit wie möglich der Konfiguration des Endes 13 entspricht. Diese Verformung resultiert darin, daß das Material der Zwinge 14 den Außenleiter 24 gegen das Ende 13 und gegen die Außenfläche der Umhüllung 22 hält Die Bewegung der Gesenke 30 und 36 ist so gesteuert, daß die Verformung des Abschnitts II angrenzend an das Ende 13 hinreichend ist, um im wesentlichen jeglichen Luftraum zwischen der Innenfläche des Außenleiters 24 und der Außenfläche der Umhüllung 22 zu schließen, so daß der Zwischenraum zwischen dem Innenleiter 20 und dem Außenleiter 24 im wesentlichen konstant gehalten wird, d. h., am Abschnitt II ist die Pressung so ausgeführt, daß der Innendurchmesser des Außenleiters 24 gleich b gehalten wird. Wie man aus F i g. 3 sieht, hat die Verformung der Zwinge 14 am Abschnitt II eine hinreichende Länge, um den Außenleiter 24 in einem sich von dem Ende 13 weg erstreckenden Band festzulegen. Diese Länge ist außerdem so bemessen, daß Gesenkflächen vermieden werden, die dazu neigen wurden, das verhältnismäßig dünne Material der Zwinge 14 zu durchschneiden, und daß die Gesenke 30 und 36 von ausreichender Masse

ίο und Festigkeit sind, so daß Bruch vermieden wird.

Der Abschnitt III der Zwinge 14 bleibt im wesentlichen unverformt. Fig.6 zeigt diesen Teil der Verbindung im Schnitt, wobei dieser Teil dazu dient, das Kabel 12 mechanisch abzustützen, so daß durch Umbiegen des Kabels 12 entstehende Beanspruchungen so klein wie möglich gehalten werden. Die Einpressung der Zwinge 14 ab Abschnitt II wirkt in Verbindung mit dem Abschnitt III dahingehend, Kräften zu widerstehen, die infolge mechanischer Beanspruchungen des Kabels 12 übertragen werden, z. B. Umbiegen, Torsionsmomente und Zugkraft, wodurch der leitende Abschnitt des Kabels unter dem Abschnitt I aufrechterhalten wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindung, wobei ein doppelt umklöppeltes Kabel benutzt wurde, hatte die Zwinge 14 einen unverformten nominalen Außendurchmesser von 11,98 mm und eine Stärke von 0,38 mm. Die Zwinge war aus silberplattiertem geglühtem Kupfer gefertigt und wies eine Länge

jo von etwa 20,32 mm auf. Die Verformung der Zwinge am Abschnitt I hatte eine Länge von etwa 8,05 mm, wobei die Verformung am Abschnitt II ein ^ Länge von etwa 1,57 mm hatte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbindung zwischen einem Koaxialkabel und einem zylindrischen Teil mit einem Innendurchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des Kabelaußenleiters gleich ist, und einem Außendurchmesser der hinreichend ist zur Bildung einer gegenüber Andrückkräften widerstandsfähigen Wandstärke des zylindrischen Teils, wobei ein Abschnitt des Kabelaußenleiters über dem zylindrischen Teil angeordnet ist, und wobei ein erster Abschnitt einer verformbaren Zwinge, deren Länge größer ist als die Länge des zylindrischen Teils, nach innen gegen denjenigen Abschnitt des Kabelaußenleiters angedrückt ist, der über dem zylindrischen Teil liegt, so daß der genannte Abschnitt des Kabelaußenleiters zwischen dem ersten Abschnitt der Zwinge und dem zylindrischen Teil ergriffen wird, und wobei ein zweiter Teil der Zwinge angrenzend an das Ende des zylindrischen Teils nach innen in größerem Ausmaß als der erste Abschnitt angedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (b) des Kabelaußenleiters (24) über die Länge des zweiten Abschnitts (II) der Zwinge (14) gleich dem Innendurchmesser des zylindrischen Teils (11) ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter unverformter Abschnitt (III) der Zwinge (14) sich über dem Kabel (12) von dem zweiten Abschnitt (II) der Zwinge (14) weg erstreckt und daß der Innendurchmesser des dritten Abschnitts (III) der Zwinge (14) ungefähr gleich dem Außendurchmesser des Kabels (12) ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (13) des zylindrischen Teils (11) abgerundet ist und daß die Verformung des zweiten Abschnitts (II) der Zwinge (14) im wesentlichen an die Form des abgerundeten Endes (13) des zylindrischen Teils (11) angepaßt ist.

4. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der Zwinge (14) sowohl am ersten (I) als auch am zweiten (II) Abschnitt im wesentlichen kreisförmig ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Außenleiter eines Koaxialkabels und einem zylindrischen Teil nach Anspruch 1, wobei ein Endabschnitt des Kabelaußenleiters aufgeweitet wird und der aufgeweitete Endabschnitt über dem zylindrischen Teil angeordnet wird und über dem aufgeweiteten Endabschnitt eine verformbare Zwinge angeordnet wird, die so lang ist, daß sie sich von dem aufgeweiteten Endteil aus entlang des Kabels über das Ende des zylindrischen Teils hinaus erstreckt, und ein erster Abschnitt der Zwinge über dem aufgeweiteten Endabschnitt verformt wird, so daß der aufgeweitete Endabschnitt zwischen der Zwinge und dem zylindrischen Teil ergriffen wird, und ein zweiter Abschnitt der Zwinge angrenzend an das Ende des zylindrischen Teils deformiert wird zu dem Zweck, den Kabelaußenleiter angrenzend an das Ende des zylindrischen Teils zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt (II) der Zwinge (14) in solchem Ausmaß deformiert wird, daß er den Kabelaußenleiter (24) auf seinen vor der Aufweitung vorhandenen Durchmesser ^bringt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwinge (14) verwendet wird, deren Länge beträchtlich größer ist als die des zylindrischen Teils (11), und daß ein dritter Abschnitt (III) der Zwinge (14) unverformt gelassen wird, so daß dieser sich von dem zweiten Zwingenabschnitt (II) aus entlang des Kabels (12) erstreckt

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (I) und der zweite (II) Abschnitt der Zwinge (14) gleichzeitig verformt werden.