具有心軸間隔件之同軸電纜連接器及製做同軸電纜的方法
2023-08-12 18:19:16 1
專利名稱：具有心軸間隔件之同軸電纜連接器及製做同軸電纜的方法
技術領域：
本發明有關包括一內心軸間隔件的同軸電纜連接器及製做同軸電纜之方法。更明確言之，本發明為有關F-drop size，同軸電纜連接器，以及一種製做柔性同軸電纜的方法，該方法使電纜沒有編織層後捲地插入一連接器。
同軸電纜通常包括一中心導體，該導體被一種諸如泡沫塑料的電絕緣介質材料所環繞，依次用一層或多層薄金屬箔或金屬線編織物環繞該電絕緣材料而構成屏蔽，用一種諸如聚乙烯塑料的柔性絕緣材料提供外層護套。將此種柔性電纜用於同軸電纜連接器時通常需要多個步驟的操作，其中要沿著縱軸自該電纜端部剪去一段距離的外塑料套，這段距離大於為去除金屬屏蔽和內絕緣以便暴露出一部分中心導體時所作的第一次或隨後的剪切距離。其後，將該金屬線編織物折回該外護套上方，利用卷邊或外翻套擠壓電纜在一套筒內等方法將電纜終接在一個電纜連接器內。需用這種製做方法的連接器的例子，可參見美國專利4，583，111和4，834，675以及PCT申請WO90/15454(根據1989年6月8日，1989年11月8日以及1990年4月19日分別提出的美國第364，917、434，068以及509，669號申請)所述。上述的專利及專利申請案在此僅作參考。
用於先前描述的連接器的柔性同軸電纜的製做，通常包括一種雙刀片式電纜處理工具，其中暴露中心導體的刀片為一種有V形凹痕的刀片，以免刮傷或切裂該導體。與該V形凹痕刀片隔開的第二種直緣式刀片，系將較淺地切開該電纜，以便於剝開最外層的保護套。必須精確地控制該刀片沿著縱軸及垂直該縱軸的間隔，以便正確地製做可保持任何傳送信號品質的電纜。一種可替代，但較不精確的製做方法是使用一把剪刀，然而這通常將導致中心導體割傷或外側編織屏蔽層的損壞。
因此，非常希望有一種處理工具，它能除去外護套及其內部的泡沫塑料，而又避免需要精密的容限來阻止該中心導體的割傷或切割。也希望有一種連接器，它能終接該同軸電纜而不需向後剝開該外側編織物，亦即，以與垂直方向呈±45度地剪切處理該電纜，暴露出中心導體，而又不需單獨除去該外護套以暴露編織物。也希望有一種連接器，它能在安裝時引導該中心導體及電絕緣介質，以避免該中心導體的彎曲或打折，或對中心電介質造成損傷。還希望有一物件可改進現有的管狀心軸連接器，以便利用簡化的電纜製做步驟來端接同軸電纜。
製做同軸電纜的方法，中央心軸導體導件/間隔件以及包括導件/間隔件的連接器至少應具有前述所希望的一個或全部特徵以及普通技術人員已知的許多其它優點。
滑動式對中央心軸導體絕緣的導件/間隔件系裝在一個中空的中央心軸內，並且由那裡迫使所製做的電纜抵著中央導件/間隔件來引導該中心導線。用一含有偏心刀片之剝皮工具暴露中心導體，以避免割傷該中心導體，該工具通過切穿外側護套，外側金屬編織線，金屬箔屏蔽層及內側的絕緣電介質，以製做該電纜。其後，任何殘留的電介質將通過迫使該中心導體穿過一個壓配合的孔，以便將他們從中心導體上清除，該配合孔可設置在該處理工具及/或該中心導體導件/間隔件中。
圖1舉例說明本發明一種剝皮工具之實例，該工具可配合本發明的其它各種實例一起使用。
圖2舉例說明剝皮工具之一端部視圖。
圖3舉例說明該剝皮工具的刀片放大圖，其配置有偏心軸，以避免割傷該中心導體。
圖4舉例說明用圖1所示剝皮工具製做的同軸電纜。
圖5舉例說明本發明的中央心軸中心導體導件/間隔件的選用實例的局部剖面側視圖。
圖6舉例說明該導件/間隔件的端視圖。
圖7舉例說明該導件/間隔件位於可視為一標準摺疊式的連接器內的布置。
圖8舉例說明該導件/間隔件位於一種公知的n型密封撳鈕式的連接器內。
圖9舉例說明該間隔件位於一種EZ-TwistTM式的連接器內。
圖10舉例說明一種EZ-TwistTM式連接器，它安裝在一條電纜上，而以該導件/間隔件在向前位置中連接至電纜入口。
圖11舉例說明一種EZ-TwistTM式連接器的替代件的實例，它含有一管狀螺釘似心軸，而且導件/間隔件位於向前安裝的位置。
圖12舉例說明一種EZF
式連接器的橫向剖面圖，它在向前位置中安裝該導件/間隔件。
下面將配合附圖描述本發明及其優選的實施例。
圖1為本發明的剝皮工具10的具體實例。工具10最好用整件材料製造，交叉聯接構件12具有樞紐似的結構特性，該構件12系分別與把柄構件11和13呈相對地聯接。適用的材料為充填玻璃的塑料樹脂、聚碳酸酯、硬聚丙烯等。把柄構件11包括一「V」或「U」型的同軸電纜定心構件16及一定位構件18，通常有一塑料隔板使該電纜定位在適當深度，而超過該把柄11的寬度，以便在切割後暴露出預定量的中心導體。把柄11之另一端包括一彎曲部分，以便利手指，幫助工具10作如箭頭所示的旋轉。與把柄11相對的把柄13包括一偏心設置的切割刀片14，用於切穿同軸電纜的內外絕緣及外側保護套。
該剝皮工具10最好與刀片14鑄成一單件，或在鑄造時把它們鑄成一體，或在鑄造後，在將該刀片置於適當的插孔位置時通過融熔環繞刀片14上方的材料，而將該刀片熱固定在適當的位置。工具10可選擇性地容納一可替換的刀片嵌件。在選用實例中，該工具亦包括孔15和17，該孔被加工成相干適配之尺寸，以便使它能伸進用該工具剝皮的中心導體，以確保完全剝去該中心導體上的任何殘留粘著劑和絕緣層。
操作該工具，使二個把手柄彼此靠近，從而張開含有「V」或「U」型電纜中心導件16與刀片14的相對兩端，同時將電纜插入該開孔，並使電纜緊抵著塑料定位機構18。其後，工具10作如箭頭方向的旋轉，以便切穿和剝開內外層電介質及外側屏蔽層。在剝皮工具旋轉數圈後，沿電纜之縱軸將工具拉離電纜端，以便除去該已被切除之電纜層。最後，可將中心導體有選擇性地插入具有合適尺寸的孔15或17中。
圖2和3舉例說明該刀片離開中心導體縱軸及在該剝皮工具內的偏心配置，以便提供具有適當長度的中心導體，該長度由刀片14至定位機構18間的距離所決定，如圖2中的尺寸19所示。當然這段距離最好為該特定導體所需的最佳距離。在實施例中，工具10作如圖3所示的旋轉，致使切割刀片實際上成直角與一個將該電纜切成二等分的切割平面平行，並可平行地從導體上移開。該刀片切穿內外電介質及外保護套層。最好使刀片有一個60度角，但也可從45度變化到90度，在90度時刀片為直角。該刀片偏心設置一段距離d，該距離的選擇應對清潔中心導體是足夠的，亦即為該中心導體直徑的1/2稍小些。在所示範例中，對於RG59及RG6電纜而言，最大中心導體的直徑約0.040英寸，因此，刀片的位移量可稍大於0.22英寸。刀片的放置並非一定要垂直，可稍大於或小於該導體在中心導件中的配置。通常，該刀片的深度最好靠近該導體的深度，使刀片可俐落地切除電介質及保護材料。本發明可採用任何合適的刀片，例如鋼製刀片。
圖4例示一條已製成的電纜1000，其外側電介質層1000a與外側保護層1000b和內側屏蔽層1000c已除去，對此實例，該剝開材料之端部與該中心導體間的角度約為90度，但它可上下變化±45度，只要心軸導件/間隔件之尺寸可容納該電纜所製成的端部。錐角稍大於90度，亦即類似一支削尖的鉛筆，而在該中心導件/間隔件與之相配的錐形插入區段內可很好地提供某種中心定位，可提供較少的推進表面積，以便當所製做的電纜1000插入該導件/間隔件時，可使該導件/間隔件通過心軸移動。
圖5和6例示選用的一種導件/間隔件的形狀，如導件/間隔件20所示。由任何具有充分潤滑性的合適的電介質絕緣材料製做導件/間隔件，並設定其尺寸，以便在插入電纜時，將它通過心軸的中心孔移動，而不會迫使該電纜打結或在插入電纜之前於該心軸內移動。合適的材料為聚四氟乙烯、氟化聚合塑料、聚乙烯、聚丙烯等。導件/間隔件20包括一外側倒角面或斜面22，其大小為有利於將該導件/間隔件20置於該管狀心軸的中心內。導件/間隔件20還包括一內錐形斜面24，以幫助中心導體1000d向內穿過。導件/間隔件20的中心孔或通路26製成可容納具有相干配合的中心導體的尺寸，以確保清潔該中心導體，同時提供摩擦力，以便在電纜插入時幫助該間隔件經過該心軸。
如本發明實例所示，按需要，該中心導件/間隔件20還包括數個外凸角28，以便將心軸間隔件和該心軸內部之間的整個接觸面減至最小，從而避免他們之間過度的摩擦。該導件/間隔件20為供心軸之插入，至少有一外側斜面，和至少有一面對導體的內側錐形斜面。該導件/間隔件20可以具有任何適當的形狀，如錐形、三角形、方形、矩形、圓形凸角式，多邊圓柱形等。此外，比上述等凸角稍長的瘦薄翼片27可用於在電纜插入之前局部地定位該導件/間隔件於該心軸外側，並且在插入時，憑著摺疊而提供一穩定機構，以避免該導件/間隔件在受熱時發生塑性蠕變。
圖7至12例示該中央導件/間隔件在各種型式的連接器中，允許使用一條不需將編織層折回的電纜，並且提供本發明的各種連接器具體實例。圖7亦描述於美國專利U.S.4，834，675中。現舉例說明一種包括導件/間隔件220的摺疊連接器，以使該連接器具有本發明的獨特屬性。更明確言之，電纜連接器100包括一連接器本體102，一管狀柱心軸構件106，及螺帽構件108。本體102包括一環紋軸環構件104，構件108同軸地配置在軸環構件104內，而構件108以圓周方式配置在心軸構件106的周圍。連接器100還包括一外護套密封件110及一面密封件112，密封件110環繞地配置在軸環構件104之內周邊，而密封件112為直接配置在心軸構件106之外表面和螺帽構件108之內表面之間。此外，在先於插入電纜1000之前，於連接器的插入端部連接器還包括心軸間隔件220。心軸間隔件220將移至連接器之前面，亦即連接該導體至一栓口或電纜接頭的端部等，如箭頭所示，係為所製做的電纜插入其中時的情形。
圖8所示在美國專利U.S.4，834，675中曾專門的描述過一種Snap-n-SealTM的連接器，它包括本發明的導件/間隔件420，用於避免需要使編織層折回地製做電纜，並且作為本發明具體實例之一。更明確言之，所製做的同軸電纜1000的連接器310包括一連接器本體312，一壓緊套筒360，及一可選擇使用的密封螺帽(圖中未示)。連接器本體312包括一環狀軸環構件320，一環狀管柱心軸構件330，一環狀接觸彈簧構件340，一環狀螺帽構件350及一環狀密封構件314a。心軸構件330包括導件/間隔件420。螺帽構件350為連接至一電纜接頭或栓口等。當安裝該連接器時，將電纜插入該壓緊套筒360的小端部，其後推入連接器310。在向前推進該電纜及套筒的過程中，使導件/間隔件420推至連接器的前面，以便引導該中心導體，防止彎曲及對該連接器提供附加的密封。
圖9、10和11舉例說明該導件/間隔件在插入電纜1000之前和密封該電纜時，處於本發明數個選用實例的連接器中的狀態。這些具體實例實際上比先前提及的PCT申請案WO90/1545及美國申請更為詳細地描述。更明確言之，圖9和圖10為舉例說明電纜在插入EZ-TwistTM連接器之前與之後的情況，此實例中包括刀部邊緣的管狀心軸。圖11舉例說明已製做好的電纜安裝在含有螺旋形、亦即螺栓的管狀中央心軸的具體實例中的情形。
為清晰起見，可參見圖9和10。一條端部已處理好的電纜1000將經由外護套458和安裝凸緣459及從杯形部分450插入，並且導入管狀心軸本體426的帶管狀刀邊的中央心軸430內，該電纜1000具有一段適當的長度，以便暴露出導體1000a及內部電絕緣介質和保護層1000b和1000c，它們實際上為垂直於縱軸呈±45度地剝開。心軸426的栓口/接頭連接部分，為具有手指般寬度，以便彎曲在栓口上方。外護套458與環形部分450在向前移動時將一起動作，以便壓緊心軸426的栓口側，使它栓塞在一孔口上，或者如圖所示地壓在一電纜接頭連接器472上。該栓口實際上將具有與圖10所示的電纜接頭連接器472的螺紋表面474相同的尺寸。安裝輔助裝置470包括一圓環部分471，以提供使用者手指便於抓握的部位。使用者一手握住該電纜、另一手抓住由本體426、杯狀部分450及外護套458的總成裝配工具470，隨後將電纜推向工具470，並且進入及穿過外護套層458及杯形部分450，以迫使連接器的導件/間隔件520向前。隨後於心軸本體426內將電纜嚙合該導件/間隔件520，由電纜將導件/間隔件520向前推進，使它遠離杯形部分450及外護套層458。該同軸電纜可用新製成的電纜端部及導件/間隔件有選擇地裝配在接頭連接器472或栓口上。
圖11為本發明的一個優選實例，它配用一螺旋形的螺栓式管狀構件526c，該構件526c包含具有杯形構件550的盤旋螺形細牙533a及具有安裝輔助凸緣559之外護套558。在此實例中，先前諸實例中的截頭錐形刀葉邊式心軸本體526c為一刀葉式螺旋形螺牙或刀邊533a取代，該刀邊由薄管狀部分528徑向地向外伸出。在一實例中，薄管狀部分可以呈截角錐形，並且具有平均約為0.180英寸的外直徑。螺旋形刀邊533a具有約0.210英寸的尖頂，並且形成一由該管狀部分528伸出之銳角形凸出部。設定該螺旋形刀邊533a的形狀，以便充分咬入外側導體編織層或鋁箔的終端部分，而與該鋁箔一起形成一種正電接觸，並且在其間提供一正向機械式保護，而不致於造成鋁股的折斷或破裂。
刀邊533a在銳度與鈍度間的折衷是將它製成2-3μ(千分之一英寸)厚薄。如為1μ則太尖銳，並且將會剪斷該精細的金屬成編織層，而用8μ之刀邊則太鈍，可能導致該編織層在張力下打滑。在理想狀況下，該刀邊533a應使編織線受到剪應力，而實際上又不會使它們折斷。事實上，通過考慮刀邊533a的銳度及該編織股的強度兩者，而製成的材料即可達到折衷。
圖12例示本發明的導件/間隔件720，它包括一種F型側卸式同軸電纜連接器，皆知為EZF
連接器，對此已在美國專利U.S.4，583，811中有描述。下面舉例說明在已安裝位置中的連接器，當鎖緊螺母嚙合在電纜接頭或栓口652上時，其導件/間隔件720位於連接器的心軸部分之頂部。更明確地說，連接器610包括具有一嚙合區614的連接器本體612及一驅動機構632，該驅動機構具有螺紋634，背面部分640及一壓緊構件642。連接器10連接至一壁面安裝單元652，例如經由螺紋654連接至一栓口，螺紋654為柔性F型連接器電纜的典型配備，對此類型的電纜、需要分別隔開該柔軟的鋁箔屏蔽層656和編織層658。連接器本體612包括一接觸該編織層之嚙合區614及一遠側端部615，削尖該端部615，使它擠進柔性的鋁箔656和編織層658之間。
在所述優選實例中，使用所述的導件/間隔件，尤其由圖9至12所示的，以及使用在正常情況下需要後卷編織層的任何其它的連接器，可避免由該編織層四周的不良密封所產生的漏電路徑。使用本發明將能製做許多密封良好的連接器。
本發明已參照具體實施加以描述，說明它能夠作為一種柔性編織電纜，諸如RG59或RG60的終端應用，而不需把編織層後卷。對普通技術人員可能是顯而易見的諸項改進，發明意欲將此等修改涵蓋在發明的範圍內。例如，該電纜及導件/間隔件之栓口側面可填滿一種合適的凝膠介質材料，如美國專利US4634207，U.S.4，634，924，U.S，4，721，832，U.S4，701，547所描述的，均為發明實現諸目的的參考。更明確言之，合適的凝膠可以是矽樹脂、聚脲、聚氨脂、熱塑性聚合材料(如Kraton R)等，而具有由美國試驗與材料學會(ASTM)D217所測量，約在75至350(10-1毫米)間的錐形凹陷值，以及由ASTMD368所測量，約100%的最終伸長量。此外，在管狀心軸型連接器中將發現該導件/間隔件的多種用途，可用於硬護套的傳輸同軸電纜。
權利要求
1.一種與-柔性同軸電纜形成連接的同軸電纜連接器，其特徵是，所述電纜至少具有一導電編織材料的外屏蔽層，通過除去該內外電介質及外側屏蔽材料，以製做所述同軸電纜，使它具有一暴露的中心導體，及離開所述中心導體並大致上呈±45度直角的電纜材料；所述連接器包括能與一電纜接頭或電纜栓口孔口接觸的區段，以及與它們對立的區段，包括一接觸所述電纜的管狀心軸；所述管狀心軸包括一能裝在所述心軸內，而呈中央定位的絕緣性導件/間隔件；當所述電纜導體經由所述導體/間隔件插入所述連接器時，所述導件/間隔件能移經所述管狀心軸，而朝向所述連接器接觸電纜接頭或電纜栓口孔口的區段；所述連接器還包括一壓緊機構，用以環繞著所述管狀心軸繫緊所述電纜。
2.根據權利要求1的連接器，其特徵是，所述連接器選自一些管狀心軸連接器，它些連接器系由同軸摺疊式連接器，包含壓緊套筒構件的同軸連接器，及包含中央螺旋式刀邊心軸的同軸連接器所組成。
3.根據權利要求1的連接器，其特徵是，所述導件/間隔件為塑料製件。
4.根據權利要求3的連接器，其特徵是，導件/間隔件具有對所述心軸提供相干配合的外側凸角，以及對所述中心導體的尺寸化提供相干配合的中心孔。
5.根據權利要求4的連接器，其特徵是，所述導件/間隔件具有一定形狀，該形狀可為錐形、多邊形、方形、矩形、凸角圓形、或三角形所組成。
6.根據權利要求5的連接器，其特徵是，至少在所述導件/間隔件緊靠著同軸電纜、或電纜接頭或栓口之一側面上，還包括一種凝膠密封材料。
7.根據權利要求6的連接器，其特徵是，在所述導件/間隔件的兩側面上皆包括凝膠密封結構。
8.根據權利要求1的連接器，其特徵是，所述導件/間隔件包括所述電纜導體的一錐形入口，以便於所述中央導體由那裡穿過，還包括一與所述入口相對的斜面，所述斜面位於導件/間隔件的周邊部分上，以幫助所述電纜插入所述的管狀心軸。
9.根據權利要求1的連接器，其特徵是，所述導件/間隔件的外緣呈倒角的斜面，並且所述導件/間隔件為電纜導體包含錐形相對的入口和出口部分。
10.一種形成同軸電纜的連接，而不需使編織層倒卷在外側電介質套層上的方法，包括除去一段預定長度的外護層、外側屏蔽導體，及內側絕緣層，以便暴露出預定長度的中心導體，通過所述的除去步驟，，在中心導體與所除去材料之間產生大致上呈±45度的直角;將所述中心導體插入一裝在管狀心軸內的中心導體導件/間隔件;迫使所述電纜位於所述心軸上，以便使電纜定位，並且驅動導件/間隔件，使它朝向所述連接器接觸電纜接頭或電纜栓口孔口的部位;在所述管狀心軸及一扣緊機構間固定所述電纜外護套及屏蔽層，用以保持電纜位於心軸上。
11.根據權利要求10的方法，其特徵是，所製做的電纜對所述中心導體具有一直角配置。
12.根據權利要求11的方法，其特徵是，該方法還包括，在導件/間隔件與電纜接頭或電纜栓口間壓緊一種凝膠密封材料。
13.一種製做電纜而不會割傷其中心導體的裝置，包括引導電纜的導引機構及保持所述電纜在導引機構內的定位機構，而允許切割刀片切開電纜外側護套層及內外側電介質材料，使它們從電纜除去，並在中心導體及內外側電介質及外側護層之間形成一大致呈±45度的直角，所述切割機構與中心導體呈偏心狀態，以避免切割中心導體。
14.根據權利要求13的方法，其特徵是，所述切割刀片通過熱鉚或冷鉚固定到切割裝置，所述裝置為由整件材料鑄造成形，它的第一及第二把柄間具有一個活動式樞鈕部分。
15.根據權利要求14的裝置，其特徵是，所述裝置的材料為塑料。
16.一種同軸電纜導件/間隔件(物件)，為能裝在一管狀同軸電纜心軸內，以避免需要將一已製成具有外露中心導體的同軸電纜的屏蔽編織層後卷，所述導件/間隔件包括一電介質材料部分，其形狀、大小製成可裝在一管狀電纜心軸內，所述形狀至少具有一外側倒角部分，以利於插入所述管狀心軸，並且至少具有與倒角部分相對，但與中央通道相通的中央定位錐形部分，以幫助電纜中心導體插入和穿過有形的中央通道。
17.根據權利要求16的物件，其特徵是，它還包括第二個倒角之外側部分，它為相對於至少一個的外側倒角部分。
18.根據權利要求17的物件，其特徵是，它還包括第二個中央定位的錐形部分，它為相對於至少一個中央定位錐形部分並與所述的通道相連通。
19.根據權利要求18的物件，其特徵是，所述材料的形狀為具有多個凸角的圓柱形，以便對所述管狀心軸提供一種相干配合，而所述中央通道的尺寸為能通過與所述中心導體的相干配合而提供一種清除作用。
20.根據權利要求19的物件，其特徵是，在至少兩個凸角之間還包括翼片構件，以幫助保留所述有形材料於所述心軸內，所述翼片在長度上稍大於所述的凸角。
全文摘要
本發明描述一種製作一電纜、一同軸電纜心軸導件/間隔件，以及眾多同軸電纜之方法，所述電纜能接受柔性同軸電纜，不需折回該電纜屏蔽的編織材料，以便與該電纜連接。該導件/間隔件亦與其它非編織型連接器一起使用，以避免需要多層地剝去該同軸電纜，不需後卷編織層，即可消除潛在的漏電路徑，並創立一種改進的密封式連接器。
文檔編號H01R9/053GK1067139SQ9210275
公開日1992年12月16日 申請日期1992年3月21日 優先權日1991年3月22日
發明者C·J·麥米爾斯, J·S·馬蒂斯 申請人:雷伊化學公司