DE69425633T2 - Verbinder für koaxialkabel mit einem gewellten aussenleiter und befestigungsverfahren - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbinder für Koaxialkabel und im Speziellen einen verbesserten Verbinder für Koaxialkabel mit gewelltem bzw. geripptem Außenleiter. Die Erfindung bezieht sich auch auf Verfahren zum Befestigen solcher Verbinder und Kabel.
• Verbinder für Koaxialkabel mit gewelltem Außenleiter werden im Allgemeinen in der gesamten Industrie für halbflexible Koaxialkabel benutzt. Z. B. beschreibt das US-Patent Nr. 5 167 533 von Rauwolf einen Verbinder für Koaxialkabel mit hohlem Innenleiter. US-Patent Nr. 5 154 636 von Vaccaro et al. beschreibt einen Verbinder für Koaxialkabel mit spiralförmig gewellten Außenleiter. US-Patent Nr 5 137 470 von Doles beschreibt einen Verbinder für Koaxialkabel mit spiralförmig gewelltem Innenleiter. US-Patent Nr. 4 046 451 von Juds et al. beschreibt einen Verbinder für Koaxialkabel mit ringförmig gewellten Außenleitern und glatten zylindrischen Innenleitern. US-Patent Nr. 3 291 895 von van Dyke beschreibt einen Verbinder für Kabel mit spiralförmig gewellten Innen- und Außenleitern. Ein Verbinder für Koaxialkabel mit spiralförmig gewelltem Außenleiter und einem glatten zylindrischen Innenleiter ist in US-Patent Nr. 3 199 061 von Johnson et al. beschrieben.
• DE-A-37 08 241 beschreibt einen Verbinder für Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem gewellten Außenleiter, der einen Innenverbinder, der zum Eingriff mit dem Innenleiter des Koaxialkabels ausgestaltet ist, einen Außenverbinder und einen dielektrischen Abstandshalter zwischen dem Innen- und Außenverbinder umfasst.
• Eine Verbinderanordnung, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist aus DE-C-42 02 813 bekannt.
• Es ist die vorrangige Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Koaxialkabelverbinder anzugeben, der leichter und schneller als frühere Verbinder installiert werden kann. Eine damit verbundene Aufgabe ist es, einen solchen verbesserten Verbinder anzugeben, der sich beim Anbringen am Ende eines Koaxialkabels selbst ausrichtet und der leicht von Hand zur Vorbereitung einer dauerhaften Verbindung angebracht werden kann.
• Eine damit in Verbindung stehende Aufgabe der Erfindung ist es, einen solchen verbesserten Verbinder anzugeben, der Aufsummierungen von Toleranzen minimiert.
• Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen solchen verbesserten Verbinder anzugeben, der effizient und wirtschaftlich zu geringeren Kosten als frühere Verbinder hergestellt werden kann.
• Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines Verbinders mit einem Koaxialkabel anzugeben, so dass guter elektrischer Kontakt zwischen dem Verbinder und dem Kabel über eine lange Betriebslebensdauer aufrechterhalten wird. Eine damit in Bezug stehende Aufgabe ist es, einen verbesserten Verbinder anzugeben, der speziell für die Verwendung in dem verbesserten Verbindungsverfahren ausgestaltet ist.
• Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Figuren ersichtlich.
• Die obigen Aufgaben werden mit einer Verbinderanordnung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, einer Kombination einer Verbinderanordnung und einem Koaxialkabel, die die Merkmale des Anspruchs 6 aufweist, und einem Verfahren zum Befestigen einer Verbinderanordnung und einem Koaxialkabel, das die Merkmale des Anspruchs 7 aufweist, gelöst.
• Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines Verbinders gemäß der vorliegenden Erfindung in vollständig an dem Ende eines Koaxialkabels montierten Zustand; und
• Fig. 2 ist eine Endansicht des Verbinders, der in Fig. 1 gezeigt.
• Während die Erfindung verschiedene Modifikation und alternative Ausführungsformen zulässt, wird in den Zeichnungen eine spezielle Ausführungsform als Beispiel gezeigt und im Detail beschrieben. Es soll jedoch so verstanden werden, dass damit die Erfindung nicht auf die spezielle beschriebene Ausführungsform beschränkt sein soll, sondern im Gegenteil, die Erfindung soll alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die dem Gedanken und dem Umfang der Erfindung entsprechen, wie sie in den anliegenden Ansprüchen definiert sind.
• Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Verbinderanordnung für ein Koaxialkabel 10, das einen spiralförmig gewellten Außenleiter 11 aufweist, der von einem massiven glattwandigen Innenleiter 12 durch einen dielektrischen Abstandshalter (nicht gezeigt) beabstandet ist.
• Wie es denjenigen, die sich auf diesem Gebiet auskennen, wohlbekannt ist, unterscheidet sich ein spiralförmig gewellter Leiter von einem ringförmig gewellten Leiter darin, dass die spiralförmigen Wellen oder Rippen ein fortlaufendes Muster von Wellenkämmen und Tälern entlang der Länge des Kabels zeigen, so dass jedem Kamm in Umfangsrichtung des Leiters ein Tal gegenüberliegt. Dementsprechend ist jeder Querschnitt, der durch den Leiter senkrecht zu seiner Achse genommen wird, radial asymmetrisch, im Gegensatz zu ringförmig gewellten Leitern.
• Um das Kabel 10 zur Befestigung der Verbinderanordnung vorzubereiten, werden die Enden der Innen- und Außenleiter des Kabels entlang verschiedener Ebenen, die sich senkrecht zur Achse des Kabels erstrecken, geschnitten. Die Schnittfläche für den Außenleiter 11 und das Dielektrikum des Kabels erstreckt sich durch die Spitze eines der Kämme der Welligkeit. Das legt die saubere konisch erweiterte innere Oberfläche des Leiters 11 frei. Der Innenleiter 12 wird entlang einer Ebene geschnitten, die axial von der Schnittebene des Außenleiters 11 beabstandet ist, so dass der Innenleiter sich über das geschnittene Ende des Außenleiters hinaus erstreckt. Irgendwelche Grate oder rauhen Kanten an den Schnittenden der Metallleiter 11 und 12 werden vorzugsweise entfernt, um Wechselwirkung mit dem Verbinder zu vermeiden. Die äußere Oberfläche des Außenleiters 11 ist normalerweise mit einer Plastikisolierung 13 bedeckt, welche vom Ende des Außenleiters 11 entlang einer ausreichenden Länge zur Anpassung an die Verbinderanordnung entfernt wird.
• Elektrischer Kontakt mit dem Innenleiter 12 des Kabels 10 wird durch einen konventionellen Innenverbinder 14 hergestellt, der mit seiner hohlen Basis 15 an dem abgeschnittenen Ende des Innenleiters 12 befestigt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Innenverbinder 14 an dem Innenleiter 12 gesichert, indem elektrisch leitfähiges Lot in die hohle Basis 15 gebracht wird und die Basis über das Ende des Innenleiters 12 geschoben wird. Eine Öffnung kann in der Seitenwand der Basis 15 vorgesehen sein, um es überschüssi gem Lot zu ermöglichen auszutreten. Alternativ kann die Basis 15 des Innenverbinders mit dem Leiter 12 durch Crimpen oder elektrisch leitfähigen Kleber verbunden werden. Der Kopf 16 des Innenverbinders 14 bildet einen Teil eines konventionellen männlichen Verbinders. Ein gestufter zylindrischer Außenverbinder 20 erstreckt sich um das geschnittene Ende des Koaxialkabels 10. Der Mittelteil 21 des Außenverbinders 20 ist relativ dick, um eine Kupplungsmutter 22 zu tragen. Diese Kupplungsmutter 22 ist an dem Verbinder 20 mit einem Federhaltering 23 gesichert, der die Mutter 22 auf dem Mittelbereich 21 des Verbinders 20 festhält, wobei eine freie Drehung der Mutter 22 auf dem Außenverbinder möglich bleibt. Eine Dichtung 24 wird zwischen der Mutter 22 und dem Verbinder 20 gehalten, um eine isolierende Dichtoberfläche für einen passenden Verbinder bereitzustellen.
• Von den gegenüberliegenden Enden des dicken Mittelbereiches 21 des Außenverbinders 20 erstreckt sich ein Paar von röhrenförmigen Elementen 25 und 26 mit relativ dünnen Wänden. Das erste röhrenförmige Element 25 erstreckt sich koaxial entlang der Länge des Kopfes 16 des inneren Verbinders 14, um den männlichen Verbinder innerhalb der Kupplungsmutter 22 zu vervollständigen. Das zweite röhrenförmige Element 26 erstreckt sich entlang der äußeren Oberfläche des äußeren Leiters 11 des Koaxialkabels 10. Ein Teil der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Elementes 26 ist wie bei 27 derart mit einem Gewinde versehen, dass es zu den spiralförmigen Welligkeiten des Außenleiters 11 passt. So kann der äußere Verbinder 20 leicht von Hand durch Aufschrauben auf den Außenleiter 11 angebracht werden, bis der Verbinder 20 an dem abgeschnittenen Ende des Außenleiters 11 anschlägt. Der Verbinder 20 ist vollständig selbstausrichtend.
• Um eine elektrische Verbindung mit dem geschnittenen Ende des Außenleiters 11 herzustellen, bildet die innere Wand des äußeren Verbinders 20 eine Schulter 28, welche sich radial entlang der radialen Tiefe des gewellten Leiters 11 nach innen erstreckt. Der innere Durchmesser der Schulter 28 ist vorzugsweise ungefähr gleich dem kleinsten inneren Durchmesser des Außenleiters 11, um maximalen Kontakt zwischen der Fläche der Schulter 28 und dem geschnittenen Ende des Außenleiters 11 zu sichern. Wenn der Verbinder 20 auf den Außenleiter 11 aufgeschraubt wird, wird das geschnittene Ende des Leiters 11 gegen die vertikale Druckfläche gepresst, die von der Fläche der Schulter 28 gebildet wird. So wird der Endbereich des Außenleiters 11 effektiv zwischen der Schulter 28 und der mit einem Gewinde versehenen Oberfläche 27 des röhrenförmigen Elementes 26 geklemmt.
• Um den Außenverbinder 20 permanent mit dem Außenleiter 11 des Kabels zu verbinden, wird der innere mit einem Gewinde versehene Bereich 27 des röhrenförmigen Elementes 26 gecrimpt, um Teile des röhrenförmigen Elementes 26 in die Welligkeiten des äußeren Leiters hinein zu deformieren. Der mit einem Gewinde versehene Bereich des röhrenförmigen Elementes 26 kann z. B. mit Hilfe eines konventionellen offenen Crimpwerkzeuges gecrimpt werden, das mit Hexagonalcrimpstempeln ausgestattet ist, welche den kreisförmigen Querschnitt des röhrenförmigen Elementes 26 in einen sechseckigen Querschnitt umwandeln. Bei einem Beispiel, bei dem das zylindrische röhrenförmige Element einen Außendurchmesser von 10,92 mm (0,430 inch) hat, kann das röhrenförmige Element in eine sechseckige Form gecrimpt werden, die eine äußere Dimension von 9,75 mm (0,384 inch) zwischen den diametral gegenüberliegenden Flächen hat. Nach dem Crimpen auf diese Weise ist es nahezu unmöglich, den Verbinder von Hand zu entfernen, und auch wenn ein Werkzeug benutzt wird, kann der Verbinder nicht entfernt werden, ohne den Bereich des Kabels, auf den der Verbinder gecrimpt wurde, zu beschädigen. Diese permanente Befestigung des Verbinders mit dem Kabel sichert das Aufrechterhalten von gutem elektrischem Kontakt zwischen dem Verbinder und den Kabelleitern, wodurch ein geringes VSWR (Stehwellenverhältnis, Voltage standing wave ratio) über die gesamte Betriebslebensdauer der Kabelverbindung gesichert wird.
• Die Wanddicke des mit einem Gewinde versehenen Bereiches 27 des röhrenförmigen Elementes 26 muss dünn genug sein, um ein Crimpen zu ermöglichen. Wenn z. B. der Außenverbinder aus Messing gefertigt ist, kann ein mit einem Gewinde versehener Bereich 27 mit einer größten Wanddicke von 2,41 mm (0,095 inch) und einer geringsten Wanddicke von 0,76 mm (0,030 inch) mit einem handbetätigten Crimpwerkzeug gecrimpt werden.
• Um den inneren Verbinder 14 konzentrisch in der Verbinderanordnung zu halten, wird eine dielektrische Hülse 30 auf dem inneren Verbinder benachbart zu der Basis 15 gehalten. Um die Hülse 30 festzuhalten, wird eine kleine gratartige Rippe 31 an der äußeren Oberfläche des Innenverbinders 14 gebildet. Diese Rippe 31 erstreckt sich entlang des Umfangs des Verbinders 14 und drückt in die flexible innere Oberfläche der dielektrischen Hülse 30, wenn die Hülse über den Verbinder 14 geschoben wird. Wie in den meisten Verbinderanordnungen werden die Formen und Dimensionen der verschiedenen Teile gewählt, um eine Impedanzanpassung zwischen den benachbarten Teilen bereitzustellen, so dass die ge samte Anordnung von Verbinder und Kabel ein niedriges VSWR (Stehwellenverhältnis, voltage standing wave ratio) aufweist.

Claims (7)

1. Verbinderanordnung für ein Koaxialkabel (10) mit einem Innenleiter (12) und einem gewellten Außenleiter (11), die folgendes umfasst:

einen Innenverbinder (14), der zum Eingriff mit dem Ende des Innenleiters (12) des Koaxialkabels (10) angepasst ist,

einen Außenverbinder (20), der einen dicken Mittelbereich zum Tragen einer Kupplungsmutter (22) und einen Bereich mit einer inneren Oberfläche (27), die mit einem Gewinde zum schraubenden Eingriff mit der gewellten äußeren Oberfläche des Außenleiters (11) des Kabels (10) versehen ist, aufweist, und

einen dielektrischen Abstandshalter (30) zwischen dem inneren und dem äußeren Verbinder (14, 20),

dadurch gekennzeichnet, dass

der Außenverbinder (20) ein unitäres System und in der Form eines hohlen Zylinders ist, der dünne Endbereiche aufweist, die ein Paar von röhrenförmigen Elementen (25, 26) bilden, die sich von gegenüberliegenden Seiten des Mittelbereiches (21) erstrecken, wobei eines der röhrenförmigen Elemente (26) den Bereich mit der mit einem Gewinde versehenen inneren Oberfläche aufweist; und

die innere Wand des Außenverbinders eine Schulter (28) entlang des Umfanges bildet, welche sich radial derart nach innen erstreckt, dass die Schulter (28) in Eingriff mit dem Ende des Außenleiters (11) gepresst wird, um elektrischen Kontakt damit herzustellen, wenn der Außenverbinder (20) auf den Außenleiter (11) geschraubt wird.

2. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, worin der Innendurchmesser der Schulter ungefähr gleich dem geringsten inneren Durchmesser des gewellten Außenleiters gleich ist.

3. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (27) des einen röhrenförmigen Elementes (26), das eine mit einem Gewinde versehene innere Oberfläche hat, ausreichend dünn ist, um gecrimpt werden zu können.

4. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite röhrenförmige Element (25) des Außenleiters sich koaxial entlang des freien Endes des Innenverbinders (14) erstreckt, um einen passenden Verbinder aufzunehmen.

5. Verbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Abstandshalter (30) den Innenverbinder (14) umfängt, so dass er diesen mit Bezug zu dem Außenverbinder (20) zentriert.

6. Kombination einer Verbinderanordnung nach Anspruch 1 und eines Koaxialkabels (10), das einen spiralförmig gewellten Außenleiter aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (28) einen Innendurchmesser hat, der ungefähr so klein ist wie der Innendurchmesser des spiralförmig gewellten Außenleiters (11) des Koaxialkabels (10) zum Eingriff mit dem Ende des Außenleiters (11).

7. Verfahren zur Verbindung einer Verbinderanordnung und eines Koaxialkabels (10), das einen Innenleiter (12) und einen gewellten Außenleiter (11) aufweist, das folgendes umfasst:

Befestigen des Endes des Innenleiters (12) des Koaxialkabels (10) an dem Mittelverbinder (16) der Verbinderanordnung,

Aufschrauben eines Außenverbinders (20), der eine zumindest teilweise mit einem Gewinde versehene innere Oberfläche (27) hat, auf den gewellten Außenleiter (11) des Kabels (10), wobei die innere Wand des Außenverbinders (20) eine Schulter (28) entlang des Umfanges bildet, welche sich radial entlang des Endes des gewellten Außenleiters (11) des Kabels (10) nach innen erstreckt, so dass die Schulter (28) in Eingriff mit dem Ende des Außenleiters (11) gepresst wird, um elektrischen Kontakt damit herzustellen, und Crimpen von zumindest einem Bereich des mit einem Gewinde versehenen Teiles (27) des Außenverbinders (20) in die Welligkeiten des Außenleiters (11).