CN102204031A - 插入耦合同轴连接器 - Google Patents

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Abstract

一种具有连接器主体的同轴连接器，设置有连接器主体孔。抓持环保持在连接器主体孔中，抓持环的外径抵靠环形楔形表面，环形楔形表面设置有在紧邻连接器末端的最大直径和紧邻电缆末端的最小直径之间的锥度。楔形表面可以直接设置在连接器主体孔侧壁上，或者替代地设置在耦合到连接器主体的电缆末端的夹持环的内径上。抓持环的内径设置有抓持表面。弹簧接触件保持在连接器主体孔内。抓持表面和弹簧接触件的内径尺度适合以从通过那里的电缆末端接收外导体，并然后耦合外导体的外径。

Description

插入耦合同轴连接器
相关申请的交叉引用
本申请要求Jeffrey Paynter和Al Cox于2009年11月2日提交的名称为“Insertion Coupling Coaxial Connector”的共有美国专利申请序列号12/611,095的权益，该美国实用新型专利申请当前尚未授权，在此被全文引入作为参考，该美国专利申请是Jeffrey Paynter和Al Cox于2008年11月5日提交的共有美国专利申请序列号12/264,932的部分继续申请，并同样要求其权益，该美国专利申请序列号12/264,932被全文引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种电缆连接器。更特别地，本发明涉及通过将电缆末端插入到连接器主体孔中而耦合到同轴电缆的实心(solid)的外导体同轴电缆连接器。
背景技术
同轴电缆连接器用于例如要求高水平的精度和可靠性的通信系统中。
为了在电缆和连接器之间产生牢固的机械和优化的电互连，期望在同轴电缆外导体的前边缘和连接器主体之间具有大致均匀的圆周接触。外导体的扩口端可以经由耦合螺母夹在连接器主体的环形的楔形表面上。该技术的代表是1998年8月18日授权给Harwath的共有的美国专利No.5,795,188。
US 5,795,188的金属主体和耦合螺母之间的设备螺纹耦合表面以及类似配置的现有技术的同轴连接器明显增大需要的制造成本和安装时间。另一缺点是对连接器拆卸的要求，将后主体在电缆末端上滑动，然后执行精确的电缆末端扩口操作，在螺纹连接过程中其保持电缆在连接器主体内。进一步地，在最后的螺纹连接步骤和/或增加额外的连接器元件中必须小心，以免在外导体的扩口端部分夹持在主体和耦合螺母之间以在外导体和同轴电缆之间形成牢固的电连接时损坏外导体的扩口端部分。
现有技术中还已知替代的同轴连接器解决方案，其利用抓持和/或支撑元件，连接器主体然后围绕该抓持和/或支撑元件径向卷曲和/或轴向压缩以固定同轴电缆的外导体和连接器之间的机电互连。卷曲和/或压缩的连接取决于每种情形下安装者施加的特定力水平会受制于不定的质量。在用于非实心外导体同轴电缆的连接器中通用的增加来防止插入在外导体的内径内的外导体的坍缩的支撑表面在信号路径中引入了使得电性能降级的阻抗间断性。进一步地，卷曲和/或压缩对于更大直径的同轴电缆变得不实际，因为增大的直径、侧壁厚度和/或所需的相应连接器/后部主体的移动使得所需的力增大到超过传统的卷曲/压缩手动工具能够实现的水平。
同轴电缆连接器市场中的竞争已经集中注意力在提高电气性能并最小化总成本，包括材料成本，对安装人员的培训要求，减少专门的安装工具和需要的安装步骤和/或操作的总量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供克服现有技术中的不足的耦合螺母。
附图说明
结合到说明书中并作为说明书一部分的附图示出本发明的实施例，其中在附图中相同的附图标记表示相同的特征或者元件，并且不会在它们所在的每个附图中详细描述，附图与上面给出的本发明的总体描述一起，以及下面给出的实施例的详细描述，用以解释本发明的原理。
图1是同轴连接器的第一示例性实施例的示意性轴测后视图。
图2是图1的同轴连接器的示意性横截面侧视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图3是图2的区域A的放大视图。
图4是第一替代实施例同轴连接器的示意性横截面侧视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图5是图4的区域B的放大视图。
图6是第二替代实施例同轴连接器的示意性横截面视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图7是图6的区域C的放大视图。
图8是图6的区域D的放大视图。
图9是图6的夹持环的示意性轴测图。
图10是第三替代实施例同轴连接器的示意性横截面视图，其上连接有一部分同轴电缆。
图11是图10的区域E的放大视图。
图12是弹簧接触件。
图13是抓持环的示意性轴测图，具有实心横截面和环形的倒钩。
图14是抓持环的示意性轴测图，具有水平V形截面。
图15是抓持环的示意性轴测图，具有实心的横截面和螺旋倒钩。
图16是图15的抓持环的示意性连接器末端侧视图。
图17是沿着图16的线B-B的放大横截面视图。
图18是同轴连接器的第四替代实施例的示意性轴测图。
图19是图18的示意性横截面视图。
图20是图19的区域F的放大视图。
图21是同轴连接器的第五替代实施例的示意性横截面视图。
图22是图21的区域B的放大视图。
图23是第五替代实施例的夹持环的示意性轴测连接器端视图。
图24是同轴连接器的第六替代实施例的示意性横截面视图。
具体实施方式
本发明人已经分析可用的实心外导体同轴连接器并认识到螺纹一体连接、手动扩口安装程序和卷曲/压缩同轴连接器设计的缺点。
如图1-3的第一示例性实施例所示，根据本发明的同轴连接器1具有带连接器主体孔5的连接器主体3。位于连接器主体孔5内的绝缘体7支撑与连接器主体孔5同轴的内触头9。同轴连接器1经由位于抓持环19的内径上的抓持表面17机械地保持插入到连接器主体孔5的电缆末端15中的同轴电缆13的外导体11。位于连接器主体孔5内的弹簧接触件21形成与外导体11圆周接触，从而跨过连接器主体3电耦合外导体11到连接器末端25上的连接器接口23。
连接器接口23可以是任何期望的标准的或者专用的接口。
本领域技术人员将认识到，电缆末端15和连接器末端25是在此用于表明同轴连接器1的各个元件之间的接触相互关系和纵向位置的描述符。除了沿着同轴连接器1纵向轴关于相邻元件表明的位置之外，每个个体元件具有电缆末端15侧和连接器末端25侧，也就是各个元件的面对同轴连接器1的各自的电缆末端15和连接器末端25的一侧。
为了进一步相对于同轴电缆13外径稳定连接器主体3，护套抓持件71可施加到紧邻连接器主体3的电缆末端15处，例如如图24所示。护套抓持件71可设置有朝向电缆末端15的方向性偏压，从而当处于张力时接合和抓持护套57的外径表面，同时当向着连接器末端25移动时允许外导体11滑动通过护套抓持件71。护套抓持件71的表面17可形成为多个环形的或者螺旋形的凹槽或者倒钩。
当形成为螺旋凹槽或者倒钩时，护套抓持件71可以螺纹连接在护套57上，从而当护套抓持件71螺纹连接在护套57上时提供组装帮助以在弹簧接触件21下逐渐移动外导体11并通过弹簧接触件21。螺纹连接还有助于连接器1到同轴电缆13的保持。
抓持环19可以保持在连接器主体孔5内，例如位于抓持环凹槽27内。为了易于抓持环19(以及在此下面描述的其它元件，如果有的话)安装和/或提高抓持环19对外导体11的抓持特征，抓持环凹槽27可以得以形成，其中电缆末端抓持环凹槽27侧壁和/或底部是耦合到连接器主体3的夹持螺母31的表面，例如如图4和5所示。
夹持环31，如果有的话，可以通过保持特征29耦合到连接器主体3，该保持特征29例如是在紧邻电缆末端15的连接器主体孔5的侧壁中的一个或多个环形咬合凹槽33和设置在夹持环31的外径上的相应的咬合倒钩35之间的互锁，如最好地在例如图5中示出的。
在连接器主体孔5和夹持环31的外径之间的夹持环螺纹37还可提供作为对保持特征29的替代。为了使得同轴连接器1能够被提供来为安装组件做准备，夹持环螺纹37可以与咬合凹槽33与咬合倒钩35的互连组合以提供夹持环31可以设置为已经附着到连接器主体3的组件，从而防止内部元件的分解和/或丢失，例如在图6-9和19-20中所示的。在保持特征29使夹持环螺纹37与咬合凹槽33和咬合倒钩35组合的情形下，夹持环31关于连接器主体3经由沿着夹持环螺纹37的螺纹连接产生的纵向行进受到咬合倒钩35在与咬合凹槽33侧壁干涉之前可以在咬合凹槽33内移动跨过的宽度的限制。
如图20最好地示出，保持特征29还可包括在连接器主体3和夹持环31之间的干涉配合件67，其定位成在连接器主体3和夹持环31最后螺纹连接在一起的过程中接合。干涉配合件67作用为一旦夹持环31螺纹连接到连接器主体3中放置该夹持环脱开/松动。
如在图3、5、7、11和20中最好地看出的，在抓持环凹槽27内的环形楔形表面39在连接器末端25侧的最大直径和在电缆末端15侧的最小直径之间具有锥度。抓持环19的外径接触楔形表面39并因此借助于沿着楔形表面39向着电缆末端15通过而被径向向内驱动。
抓持环19的外径和楔形表面39之间的接触可以是沿着抓持环19的拐角的，该拐角可以被圆整以有利于沿着那里的平稳行进，或者替代地抓持环19可以在抓持环19和楔形表面39之间形成有延伸的接触区域，这是通过使得抓持环19的外径轮廓成一定角度以平行于楔形表面39的锥度。
弹簧接触件21可以是具有弹性特征的任何导电结构，例如螺旋卷簧，例如如图10和11所示的，其位于连接器主体孔5侧壁的单独的弹簧凹槽41中，或者替代地位于抓持环凹槽27的连接器末端25一侧上。在弹簧接触件21是在抓持环凹槽27中的情形下，间隔器43可以施加在弹簧接触件21和抓持环19和/或外导体密封件45之间。间隔器43可以直接抵靠着连接器主体3定位，或者替代地配置来抵靠着楔形表面39定位。或者，弹簧接触件21可以是具有多个弹簧指状件的冲压的金属弹簧环，例如如图21和22所示，其通过夹持环31保持与连接器主体3电接触。
如例如图21-23所示，夹持环31还可形成为具有紧邻连接器末端25的偏压凸片69，而不是通过外导体密封件45提供的偏压和/或者间隔器43。偏压凸片69从夹持环31内径向内突出，向着电缆末端15倾斜。偏压凸片69尺度适合以突入到抓持环凹槽27中，从而向着电缆末端15抵靠着楔形表面39偏压抓持环19，从而径向向内偏压在外导体11的外径上。偏压凸片69具有偏斜特征，由此在同轴电缆13的初始插入过程中，通过外导体11的引导边缘推动的抓持环19可以根据需要偏斜偏压凸片69以使得抓持环19能够向着连接器末端15移动以在恢复向着电缆末端25偏压在抓持环19上的稳定状态之前展开和配合在外导体11的外径上。
为了便于制造，例如经由注射模制的聚合物材料的制造，偏压凸片69可以形成为弧部分，从而通过转动和缩进实现悬置边缘的模具分离，该悬置边缘是通过偏压凸片69向着连接器末端15倾斜而形成。
抓持环19优选地由硬度大于外导体11材料的硬度特征的例如不锈钢或者铍铜合金的材料形成，以使得抓持表面17能够牢固地接合和抓持外导体11的外径。抓持环19的抓持表面17具有向着电缆末端15的方向性偏压，从而当在张力中时接合和抓持外导体11的外径表面，同时允许外导体11在当向着连接器末端25移动时滑动通过抓持表面17。抓持表面17可以形成为多个环形的(图13-14)或者螺旋的(图15-17)凹槽或者倒钩47，其设置有从电缆末端15的上凹槽底部延伸到每个凹槽和/或倒钩47的连接器末端25上的凹槽顶部的倾斜面49。与倾斜面49相对的止停面51可以是关于同轴连接器1纵轴垂直的面，和/或止停面51可以向着连接器末端25倾斜以使得当试图在向着电缆末端15从连接器主体孔5出来的方向行进时倒钩点凿入并保持外导体11。
抓持环19具有在抓持环凹槽27内的纵向运动范围。当抓持环19沿着楔形表面39向着连接器末端25移动时，例如当外导体11的引导边缘从电缆末端15插入到连接器主体孔5中并接触抓持表面17的倾斜面49时，抓持环19将展开以允许外导体通过，或者将同样开始向着连接器末端25在抓持环凹槽27内纵向运动。由于楔形表面39成锥形，当抓持环19向着连接器末端25运动时，抓持环凹槽27关于抓持环19的深度增大。从而，抓持环19可以径向向外展开以使得外导体11能够通过抓持环19并向着连接器末端25通过。相反，一旦展开，抓持环19向着它的松弛状态向内的偏压在抓持表面17和外导体11的外径表面之间产生抓持接合。如果张力施加在连接器主体3和同轴电缆之间以向着电缆末端15拉外导体11，抓持环19抵靠着锥形楔形表面39被驱动，逐渐减小抓持环凹槽27的深度，从而径向向内驱动抓持环19并且随着抓持表面17驱动到外导体11的外径表面中进一步增大抓持接合。电缆末端15抓持环凹槽27侧壁可以尺寸确定成位于这样的位置处，即在该位置，抓持环19直径相对于外导体11直径配置为使抓持表面17已经牢固接合外导体11，但是抓持环19不会径向向内运动而导致外导体11径向向内塌陷。
在电缆在具有夹持环31和包括夹持环螺纹37的保持特征29的实施例上组装的过程中，通过螺纹连接夹持环31到连接器主体3中获得的受限的纵向运动可以用于克服抓持环19驱动楔形表面39以径向向内移动抓持环19为与外导体11牢固地抓持接合，而不需要在连接器主体3和同轴电缆13之间施加张力。进一步地，在其中弹簧接触件21同样存在于抓持环凹槽27中的实施例中，夹持环31螺纹连接到连接器主体孔5中可以配置为直接施加或者经由间隔器43，如果有的话，施加压力在弹簧接触件21上，由此弹簧接触件21向着外导体11向内径向变形，从而增大弹簧接触件21和外导体11之间的接触压力，从而改进其间的电耦合。
外导体密封件45的弹性特征，如果有的话，同样可以影响安装的容易性以及最后的密封特征。例如，在外导体密封件45设置在抓持环19的连接器末端25侧面上的情形中，例如如图5所示，当外导体11的通过向着连接器末端25偏压抓持环19并进入到外导体密封件45中时，外导体被压缩。当外导体11的通过完成时，如在此上面关于偏压凸片69描述的，压缩的外导体密封件向着电缆末端15偏压抓持环19到楔形表面39中，从而向着抓持接合外导体11径向向内偏压。在外导体密封件45设置在抓持环的电缆末端15侧面上的情形中，例如如图7所示，外导体密封件45随着它向着电缆末端15运动而由抓持环19压缩，从而改进外导体11和抓持环凹槽27之间的密封。
护套密封件53可以设置在紧邻同轴连接器1的电缆末端15的护套凹槽53中。护套密封件53尺度适合以在连接器主体孔5或者夹持环31，如果有的话，与护套57之间进行密封。如果存在夹持环31，位于夹持环凹槽61中的进一步的夹持环密封件59可以提供来在夹持环31和连接器主体3支架进行密封。
抓持环19可以形成为C形状的环，例如如图12和17所示，具有实心的横截面。或者，抓持环19可以形成为具有水平的V和/或U形状的横截面，例如如图13所示。在该实施例中，抓持环19具有弹簧属性，将抓持表面17偏压成与外导体11的外直径表面接合，而不是在根据抓持环19相对于楔形表面39的纵向位置在抓持环的径向向内运动之间直接的机械连接。
抓持表面17可以设置有匹配特定实心外导体11的特征的轮廓，例如尺寸适合以匹配环形的波纹实心外导体同轴电缆13的波纹槽的下凹弯曲轮廓，例如如图9所示。类似地，弯曲的轮廓可以是凸状构型，尺寸适合以托起(cradle)波纹峰。
本领域技术人员将认识到本发明的显著的制造和安装优点。在制造过程中，易于安装的整个同轴连接器1组件制备为具有最小总量的必需元件。如果夹持环31包括在构型中，弹簧接触件21、间隔器43、抓持环19和/或外导体密封件45的安装通过改进对抓持环凹槽27的接近而得以简化，其可以在期望的子元件已经位于连接器主体孔5和/或夹持环31的开口端中后通过咬合/螺纹连接夹持环31在适当位置而容易地闭合。进一步地，各环境密封件(外导体密封件45、护套密封件53和/或夹持环密封件59)可以每个过模塑(overmold)在各自的凹槽上以提供具有一体的环境密封件的单一组件。孔62可以从夹持环31的外径到内径形成，从而使得外导体密封件45和夹持环密封件59能够过模塑为单一内支撑垫片，如在图20中最好地示出。借助通过孔62的过模塑提供的外导体密封件45的额外的保持同样使得外导体密封件45轮廓具有刮片(wiper)延伸部65。刮片(wiper)延伸部65使得外导体密封件45能够更牢固地密封光滑和波纹外导体同轴同轴电缆13二者。进一步的过模塑可以以夹持环抓持件63的形式，例如如图18和19所示，施加在夹持环31的外径上，用于改进在夹持环31手动螺纹连接到连接器主体3中的过程中安装者的抓持。
为了安装同轴连接器1在同轴电缆13上，同轴电缆末端向后剥皮以露出期望长度的导体并且剥皮的同轴电缆末端插入到连接器主体孔5的电缆末端15中直至到达底部。如果有的话，夹持环31，如果包括夹持环螺纹37，然后向着连接器主体3螺纹连接，并且连接器主体3和同轴电缆1之间的测试张力施加来验证抓持环19和外导体11之间的牢固接合。
具有螺纹夹持环31的同轴连接器1实施例可以通过远离连接器主体3拧动夹持环31而从同轴电缆13拆卸，用于互连检查和/或再使用，使得当楔形表面39随夹持环31向着电缆末端15偏移时抓持环13能够向外运动并从与外导体11的接合脱开。当抓持环13已经脱离时，同轴电缆13可以从连接器主体孔5退出。
在安装过程中各个连接器元件围绕同轴电缆末端的现有技术中的手动电缆末端扩口操作以及任何需要的拆卸/再组装已经被消除。
部件表
  1   同轴连接器
  3   连接器主体
  5   连接器主体孔
  7   绝缘体
  9   内接触件
  11   外导体
  13   同轴电缆
  15   电缆末端
  17   抓持表面
  19   抓持环
  21   弹簧接触件
  22   弹簧指状件
  23   连接器接口
  25   连接器末端
  27   抓持环凹槽
  29   保持特征
  31   夹持环
  33   咬合凹槽
  35   咬合倒钩
  37   夹持环螺纹
  39   楔形表面
  41   弹簧凹槽
  43   间隔器
  45   外导体密封件
  47   倒钩
  49   倾斜面
  51   止停面
  53   护套密封件
  55   护套凹槽
  57   护套
  59   夹持环密封件
  61   夹持环凹槽
  62   孔
  63   夹持环抓持部
  65   刮片延伸部
  67   接口配合件
  69   偏压凸片
  71   护套抓持件
在前面的描述中已经涉及到材料、比率、整数或者具有已知的等同物的部件的地方，这样的等同物在此被引入，如同其单独被提出一样。
尽管已经通过对其实施例的描述而示出本发明，并且尽管这些实施例已经描述得相当的详细，但是，本申请人并不意在限制或者以任何方式限制所述权利要求的范围到这样的细节。其它的优点和修改对于本领域技术人员来说将容易地显现。因此，本发明在其更宽的方面并不限于特定细节、代表性的设备、方法以及示出和描述的示例性的例子。相应地，可以从这些细节进行一定的偏离，而部脱离本申请人的总体发明构思的精神或者范围。进一步地，应当认识到，可以对本发明进行改进和/或修改，其并不通过本发明的权利要求所限定的范围或精神。

Claims (20)

1.一种同轴连接器，具有连接器末端和电缆末端，用于耦合具有实心外导体的同轴电缆，所述连接器包括：
连接器主体，其设置有连接器主体孔；
抓持环，其保持在所述连接器主体孔中；所述抓持环的外径抵靠环形的楔形表面；所述楔形表面在紧邻所述连接器末端的最大直径和紧邻所述电缆末端的最小直径之间设置有锥度；
所述抓持环的内径设置有抓持表面；
弹簧接触件，其保持在所述连接器主体孔中；
所述抓持表面和弹簧接触件的内径尺度适合以从所述电缆末端接收通过其中的外导体并耦合所述外导体的外径。
2.如权利要求1所述的连接器，其中，所述抓持表面包括多个倒钩。
3.如权利要求1所述的连接器，其中，所述抓持环的外径表面的角度平行于所述楔形表面的锥度。
4.如权利要求1所述的连接器，进一步包括在所述连接器主体孔的所述电缆末端上的护套抓持件；所述护套抓持件接合所述同轴电缆的护套，从而保持所述连接器主体在所述同轴电缆上。
5.如权利要求4所述的连接器，其中，所述护套抓持件是螺旋凹槽。
6.如权利要求1所述的连接器，其中，所述楔形表面形成在所述连接器主体孔的侧壁中。
7.如权利要求6所述的连接器，进一步包括抵靠所述抓持环的所述连接器末端的外导体密封件；所述外导体密封件尺度适合以在所述连接器主体和所述外导体的所述外直径之间进行密封。
8.如权利要求1所述的连接器，进一步包括耦合到所述连接器主体的所述电缆末端的夹持环；
所述楔形表面形成在所述夹持环的内径中，紧邻所述夹持环的所述连接器末端。
9.如权利要求8所述的连接器，进一步包括在所述弹簧接触件和所述抓持环之间的环形的间隔器。
10.如权利要求8所述的连接器，其中，所述夹持环通过设置在所述连接器主体孔的侧壁中的环形的咬合凹槽以及在所述夹持环的外径上的相应咬合倒钩而耦合到所述连接器主体的所述电缆末端。
11.如权利要求8所述的连接器，进一步包括在所述连接器主体侧壁和所述夹持环的外径之间的螺纹；所述螺纹用以向着所述弹簧接触件驱动所述楔形表面。
12.如权利要求8所述的连接器，进一步包括从所述夹持环的内径向内突起的偏压凸片，该偏压凸片向着所述电缆末端倾斜。
13.如权利要求12所述的连接器，其中，所述偏压凸片是围绕所述夹持环的内径设置为弧段的多个偏压凸片。
14.如权利要求12所述的连接器，其中，所述偏压凸片能够向着所述连接器末端偏转。
15.如权利要求1所述的连接器，其中，所述弹簧接触件是螺旋卷簧。
16.如权利要求1所述的连接器，其中，所述弹簧接触件是具有至少一个向内突起的弹簧指状件的环。
17.如权利要求1所述的连接器，其中，所述抓持表面具有对应所述实心外导体的波纹槽的弯曲部。
18.如权利要求1所述的连接器，其中，所述抓持环具有大致V形状的横截面。
19.如权利要求1所述的连接器，其中，所述抓持环抵靠所述弹簧接触件的电缆末端。
20.如权利要求8所述的连接器，进一步包括尺度适合以在所述夹持环和所述连接器主体之间进行密封的夹持环密封件；以及
尺寸适合以在所述夹持环和所述外导体之间进行密封的外导体密封件；
所述夹持环密封件和所述外导体密封件经由形成在所述夹持环中的至少一个孔形成为单一的过模塑主体。
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