具有外導體軸向壓力連接的連接器及其製造方法
2023-06-09 08:13:11 1
專利名稱：具有外導體軸向壓力連接的連接器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及同軸電纜的連接器。特別是本發明涉及通過軸向壓力適用與環形波紋同軸電纜互連的低成本連接器。
本申請要求申請人F.Harwath於2005年10月19日申請的申請號為11/163411名稱為「具有外導體軸向壓力連接的連接器及其製造方法」的美國專利申請的權益。
背景技術：
採用實心外導體的傳輸線電纜比使用例如金屬編織物、薄片等的其他類型外導體的電纜具有提高的性能。實心外導體同軸電纜有不同的形式，例如平滑壁、環形波紋和螺旋波紋。每種不同的形式通常需要給予實心外導體的特定類型的連接器解決方案。
環形波紋電纜是柔性的並提高了防水滲入性。環形波紋同軸電纜通常用連接器為終端，其包含位於連接器和外導體凸緣之間的機械夾具。機械夾具組件相對比較貴，常常需要複雜的製造工藝、精確的螺紋配合面和多個密封襯。
替代機械夾具連接器的是便宜的焊接連接器。現有的焊接連接器產生的互連難以預製一致的品質並且甚至是在最佳預製情況下也限制了互連的機械強度。此外，焊接過程產生的熱可能損壞電纜的絕緣和/或鎧裝材料。
另一個便宜的替代是通過壓力進行互連。「捲曲Crimping」在連接器領域理解為一種沿徑向施加壓力的壓縮形式。導線插入連接器本體以及捲曲模具例如手持捲曲工具施加徑向壓力。捲曲模具以高壓壓縮環繞實心的連接器本體。連接器本體永久地變形以配合導線的實心造成高強度的機械和電連接。在連接器本體材料中的高的殘餘應力保持低的且穩定的接觸阻力。粘接的強度在拉力上達到了導線拉力強度的極限。但是，由於捲曲前後直徑的不同，徑向作用的壓力表面不能被布置成使捲曲表面同時接觸360度，導致捲曲力的不均勻施加以及連接器本體的不均勻的變形，造成連接器和電纜接口環境密封的問題。
捲曲編織的外導體有更多的問題。為了防止外導體相對中心導體的變形，可使用一種或另一種形式的支持套筒。通常，編織物被夾在管狀金屬套和連接器本體之間的一層中。認為該捲曲是很不可靠的。在接口具有通常較大的空間而使接觸表面腐蝕退化。連接的機械拉力強度達不到導線的強度。最終，該連接允許在全部3個元件之間相對運動，這造成非常不良的有幹擾的電連接。
由於在實心外導體電纜中應用波紋圖案，管狀支持套筒要求顯著改變電纜內徑的套筒，導致RF阻抗不連續。為了防止實心外導體的變形不使用內套筒，以鍵適于波紋圖案的外配合套筒已應用到捲曲結構中。但是，在外導體變形之前可應用的捲曲力的水平是有限的，因此限制了最終互連的強度。
連接器本體通常由原材料進行機加工，和/或鑄造然後進一步機加工。製造連接器本體和包括連接器組件的相關部件需要多次銑削和/或車削加工，這在整個製造成本中佔重要部分。
在同軸電纜和連接器工業的競爭中，將注意力集中在減少製造、材料和安裝成本上。同時在許多應用中還要求強度、環境密封的互連。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種可以克服現有技術中的不足的方法和設備。
一種用於具有實心外導體的同軸電纜的電連接器，包括連接器本體，在連接器末端和電纜末端之間具有孔，該孔在電纜末端具有內徑肩部；布置在孔內鄰接內徑肩部的圓柱套筒；向電纜末端開放的環形槽，在圓柱套筒和連接器本體的電纜末端之間，環形槽的尺寸可以容納實心外導體的末端。
一種製造用於具有實心外導體的同軸電纜的電連接器的方法，包括以下步驟形成在連接器末端和電纜末端之間具有孔的連接器本體，該孔在電纜末端具有內徑肩部；將圓柱套筒布置在內徑肩部，圓柱套筒和連接器本體一起形成向電纜末端開放的環形槽，環形槽尺寸可容納實心外導體的末端。
包括在說明書中並做為其一部分的圖顯示了本發明的實施例，並且和上述發明概述以及下述的發明實施例的詳細描述一起，闡述了本發明的主旨。
圖1是根據本發明連接器第一實施例的示意性的局部剖面側視圖；圖2是圖1的示意性的局部剖面側視圖，其中電纜具有用於通過軸向壓力連接的設置的環形波紋外導體；圖3是在應用軸線壓力以互連電纜和連接器之前固定在套(nest)和分段模具中的圖2的示意性的局部剖面側視圖；圖4是在應用軸向壓力以互連電纜和連接器之後的圖3的示意性的局部剖面側視圖；圖5是在應用軸向壓力以互連電纜和連接器之後的圖2的示意性的局部剖面側視圖；圖6是圖1的示意性的局部剖面側視圖，其中電纜具有用於通過軸向壓力連接的設置的直壁外導體；圖7是在應用軸線壓力以互連電纜和連接器之後的圖6的示意性的局部剖面側視圖；圖8是根據本發明第二實施例的連接器的局部剖面側視圖，其中電纜具有用於通過軸向壓力連接的設置的螺旋波紋外導體。
具體實施例方式
本發明應用軸向而不是徑向的機械壓力使本發明的連接器本體電纜末端處圓周向內變形。向內變形操作使連接器和同軸電纜的外導體互連。觸變金屬模製技術可以應用在顯著的減少製造成本的連接器本體的形成上。
參考圖1-8描述本發明的第一和第二實施例。如圖1所示，連接器本體1在連接器末端5和電纜末端7之間有孔3。在電纜末端7，內徑肩部9的尺寸可以容納圓柱套筒11。向電纜末端7開放的環形槽13形成在圓周套筒11和連接器本體1之間。環形槽13例如可以通過在圓柱套筒11的電纜末端7中形成的外徑肩部15構成。可選擇的是，內徑臺階可以形成在連接器本體1的電纜末端7的內徑處，以簡化圓柱套筒11的製造。
即使有的話，環形槽13的尺寸可以在波紋峰徑處容納實心外導體15的末端。為了減小由於內導體17和外導體15之間的空間不均勻造成的電特性的破壞，即使有的話，圓柱套筒11的尺寸可以具有基本等於或大於外導體15波紋底徑的內徑。
在一些連接器接口(interface)結構中，例如F型，電纜的內導體17穿過作為連接器接口一部分的孔。在其他方面，中心觸頭19通過絕緣子21在孔3中同軸設置。絕緣子21可以通過使用塑料注模就地成型，因此絕緣子21的材料通過連接器本體1的小孔23注入，填充在中心觸頭19和連接本體1之間的空間在孔3中，以支持中心觸頭19並在連接器末端5和電纜末端7之間形成環境密封。為了方便清理、儲存和運輸，圓柱套筒11可以被壓配入內徑肩部15中，以形成單一元件準備用於連接到所需電纜。這裡所示的連接器本體1的連接器末端5適用於標準N型連接器接口結構，為了清楚省略了連接螺母。本領域技術人員將認識到，任何所需要的標準或者專有的連接器接口結構都可以應用到連接器末端上。
根據本發明，適合應用於環形波紋同軸傳輸線電纜的實例的連接器是LDF4，由本發明的受讓方Illinois州Orland Park的Andrew公司製造。電纜具有帶環形波紋的外導體15和環繞絕緣體的內導體17。為了將電纜永久連接到連接器，預製電纜末端呈現波紋峰，同軸電纜的任何保護外殼被向後剝去，內導體17從外導體15的末端延伸預定距離。如圖2所示，外導體15電纜末端插入環形槽13中。由於外導體15電纜末端插入環形槽13中，內導體17也布置到例如彈性銷或者其他中心觸頭19的觸頭結構中。
如圖3的實施例所示，為了將連接器本體1和電纜互連，連接器本體1的連接器末端5可以相對連接器末端套27布置，相對套27的軸向壓力沿著連接器本體1和電纜的縱軸線施加到連接器本體1的連接器末端5和電纜末端7之間。連接器本體1的電纜末端7通過兩個或多個分段模具29的傾斜表面28接觸。為了簡化分段模具29的組裝並且在施加軸向壓力之後移除，分段模具29適於被模具套31支持。在連接器本體1和電纜相對於連接器末端套27布置以及分段模具29圍繞連接器本體1和電纜放置之後，連接器末端套27和分段模具29相對軸向移動，藉此傾斜表面28作用在連接器本體1的電纜末端7以產生均勻的圓周向內變形，如圖4和5所示，將連接器本體1固定到外導體15上並且因此將電纜固定到連接器本體1上。
優選的是，由於應用軸向壓力的結果，連接器本體1的電纜末端7均勻變形，以使直徑小於環形槽13，造成相對於外導體15分離出環形槽13並遠離連接器本體1的機械閉塞(block)。為了允許連接器本體1的電纜末端7在軸向壓力作用下向內延伸以形成機械閉塞，連接器本體1的電纜末端7的尺寸使至少為外導體15兩倍的厚度朝向電纜末端7延伸超過環形槽13。
如圖6和7所示，相同的連接器本體1也可以使用直壁外導體15電纜。在這種情況下，也會產生相對於外導體15的環形變形。
在第二實施例中，如圖8所示，圓柱套筒11可以形成具有凹槽33，其尺寸可接納螺旋波紋外導體15電纜的波紋導向邊。因此，根據本發明的單個連接器本體1可以耦合到相同直徑的直的、環形波紋或螺旋波紋的實心外導體15同軸電纜。本領域技術人員應該認識到，根據本發明的連接器可以應用到任何外導體波紋中，使連接器本體1和或圓柱套筒11適於形成環形槽13，環形槽13和要求的外導體15的末端輪廓匹配。
模具和或套在施加軸向壓力的過程中的軸向移動同時允許鄰近360度徑向接觸連接器本體1的電纜末端7。因此，連接器本體1的電纜末端7向內變形是均勻的。這產生了具有高強度的無效(void)自由互連、非常低的和穩定的接觸阻抗、低的互-調製變形和高水平的機械互連可靠性。
選擇連接器本體1的第一材料具有適合變形的剛度特性。同樣，選擇圓柱套筒11的第二材料具有比連接器本體1更大的剛度特性，這樣當在軸向壓力下，連接器的電纜末端變形接近保持和外導體15的接觸並且圓周套筒11在其下，圓柱套筒11不會阻止連接器本體1和/或外導體15壓縮到電纜的絕緣空間。通過選擇相對於連接器本體1的套不同的合適的材料厚度，連接器本體1的電纜末端7的構形是連接器本體7最薄弱的區域。因此，當連接器本體1受到軸向壓力時，連接器本體1的電纜末端7經受超過彈性極限和永久變形的應力，而連接器本體1的套沒有不可接受的變形。
應用中發現合適的第一材料是鎂金屬合金，以及非常有利的形成連接器本體1的方法是通過觸變鎂合金金屬注模技術。通過該方法，鎂合金被加熱直到觸變狀態然後被注模，其與塑料注模技術相似。因此，根據本發明的連接器本體1可以低成本、以高水平的製造公差和大批量的製造。應用在觸變金屬模製的鎂合金具有合適的剛度特性同時也具有重量輕的優點。
本發明提供低成本的連接器和與最小量的分離元件、材料成本及需要的製造操作互連的電纜，該操作可能用於具有任何需要的外導體波紋電纜。此外，根據本發明的連接器和電纜的互連具有提高的電和機械特性。用最小的工時和需要的組裝操作可以可靠地完成將連接器安裝到電纜上。
這裡在前述中已經對具有公知的等同物的比例、整體或元件做出參考，於是在此也包括這種等同物獨立出現的情況。
儘管通過對實施例的描述介紹了本發明，同時在相當的細節上描述了實施例，申請人的意圖並不是約束或者以任何方法限制所附的權利要求的範圍到這些細節中。附加的優點和改型對本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明在廣義上不局限於特性的細節、典型的設備、方法及示例性的實施例及其描述。當然，在不背離申請人基本發明概念的構思和範圍的情況下，可以做出與這些細節不同的部分。進一步可以理解，在不背離如下列所限定的權利要求的本發明構思和範圍的情況下，可以作出改進和/或修改。
權利要求
1.一種用於具有實心外導體的同軸電纜的電連接器，包括連接器本體，在連接器末端和電纜末端之間具有孔，該孔在電纜末端具有內徑肩部；布置在孔內鄰接內徑肩部的圓柱套筒；向電纜末端開放的環形槽，在圓柱套筒和連接器本體的電纜末端之間，環形槽的尺寸可以容納實心外導體的末端。
2.如權利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒的套筒內徑基本上等於外導體的波紋底直徑。
3.如權利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒具有槽，其尺寸可以容納實心外導體末端的導向螺旋波紋。
4.如權利要求1所述的連接器，其中，連接器本體以大於實心外導體兩倍的厚度朝向電纜末端延伸超過圓柱套筒。
5.如權利要求1所述的連接器，進一步包括通過絕緣子同軸支撐在孔中的中心觸頭。
6.如權利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒被壓配入內徑肩部。
7.如權利要求1所述的連接器，其中，環形槽通過在圓柱套筒的電纜末端內的外徑臺階形成。
8.如權利要求1所述的連接器，其中，環形槽通過在連接器本體的電纜末端內的內徑臺階形成。
9.如權利要求1所述的連接器，其中，圓柱套筒由具有大於連接器本體的第二材料的剛度特性的第一材料形成。
10.如權利要求9所述的連接器，其中，第二材料是鎂合金。
11.如權利要求1所述的連接器，進一步包括在連接器末端的連接器接口。
12.一種與具有實心外導體的同軸電纜組合的連接器，包括連接器本體，在連接器末端和電纜末端之間具有孔，該孔在電纜末端具有內徑肩部；布置在孔內鄰接內徑環形肩部的圓柱套筒；向電纜末端開放在電纜本體和圓柱套筒之間的環形槽；尺寸可以容納實心外導體的末端的環形槽；通過連接器本體的電纜末端的向內變形而保持在環形槽中的實心外導體的末端。
13.如權利要求12所述的設備，其中，連接器本體的電纜末端向內變形具有小於環形槽內徑的的直徑。
14.一種製造用於具有實心外導體的同軸電纜的電連接器的方法，包括以下步驟形成在連接器末端和電纜末端之間具有孔的連接器本體，該孔在電纜末端具有內徑肩部；將圓柱套筒布置在內徑肩部，圓柱套筒和連接器本體一起形成向電纜末端開放的環形槽，環形槽尺寸可容納實心外導體的末端。
15.如權利要求14所述的方法，其中，連接器本體通過觸變金屬注模形成。
16.如權利要求15所述的方法，其中，觸變金屬注模使用鎂合金。
17.如權利要求14所述的方法，其中，連接器本體由第一材料形成，圓柱套筒由第二材料形成，第一材料具有大於第二材料的剛度特性。
18.如權利要求14所述的方法，還包括通過經由至少一個連接器本體內的小孔的塑料注射模製將中心觸頭布置在孔內及將絕緣子成形在孔內在中心觸頭和連接器本體之間的步驟。
19.如權利要求14所述的方法，其中，將圓柱套筒靜配合到內徑肩部中。
全文摘要
一種用於具有實心外導體的同軸電纜的電連接器，與電纜組合的連接器以及製造方法。電連接器具有連接器本體，其在連接器末端和電纜末端之間具有孔。該孔在電纜末端具有內徑肩部。圓柱套筒布置在孔內鄰接內徑肩部。環形槽向電纜末端開放在圓柱套筒和連接器本體電纜末端之間。環形槽的尺寸可容納實心外導體的末端。
文檔編號H01R24/02GK101013787SQ200610064270
公開日2007年8月8日 申請日期2006年10月19日 優先權日2005年10月19日
發明者弗蘭克·哈瓦思 申請人:安德魯公司