无需使用工具安装的同轴电缆连接器的制作方法

相关专利的交叉引用

本专利要求于2014年9月8日提交的美国临时申请号62/047520的权益，其通过引用并入本文。

本发明总体上涉及电气设备，并且更具体地涉及同轴电缆连接器。

背景技术：

同轴电缆在发射器和接收器之间传输射频（“rf”）信号，并且用于互连电视、电缆箱、dvd播放器、卫星接收器、调制解调器以及其它电气设备和电子部件（下文中称为“电子部件”）。典型的同轴电缆包含由柔性介电绝缘体、箔层、导电金属管状护套或护罩以及聚氯乙烯护套围绕的内导体。rf信号通过内部导体传输。导电管状护套提供接地并抑制对内部导体中rf信号的电磁干扰。

同轴电缆必须与要耦合到电子部件的电缆连接器配合。连接器通常具有连接器本体、安装用于在连接器本体端部上旋转的螺母或螺纹配件、从相对端延伸到连接器本体中以接收同轴电缆的孔，在所述孔内的内柱，其与所述配件电气连接。通常，连接器被压接到同轴电缆设计好的端部上，以将连接器固定到同轴电缆上。然而，压接偶尔会导致同轴电缆受挤压，进而输送由于泄漏、干扰或不良接地而退化的信号。此外，一些连接器过于紧密安装到连接器主体的设计，使得将连接器螺纹连接到电子部件内柱上可能是非常困难的，另一些连接器配件过松地安装在连接器主体上，使得当配件移动离开内柱时，配件和内柱之间的电连接可能中断。此外，一些连接器，如果安装的太松会使电缆从连接器中脱离出来，完全切断发射器和电气设备之间的rf连接。更进一步地，连接器通常必须用专用工具安装到电缆上，没有该专用工具，在电缆和连接器之间很难实现良好的连接。需要一种用于同轴电缆的改进的连接器，其允许将连接器快速、安全地安装到电缆上，并且无需专用工具。

技术实现要素：

一个同轴电缆连接器，可以不使用专业工具而容易地安装到同轴电缆上，包含具有前端、后端、纵轴和中间部分的主体。连接器还包含设置在中间部分内并且支撑主体的内柱。螺纹组件形成在主体的内部。螺纹组件包含设置在内柱上的第一螺纹和设置在主体上单独的第二螺纹。第一螺纹和第二螺纹与可旋转地应用于连接器的电缆接合。

附图说明

图1、2a和2b分别是无需使用工具安装的同轴电缆连接器的透视图、前视图和侧视图;

图3和图4分别是图1所示连接器的顶部和底部分解透视图；

图5a、5b、5c和5d分别是图1所示连接器内柱的俯视图、顶部透视图、前视图和侧视图；

图6a和6b是沿图1所示连接器中的截面线6-6截取所得，分别为处于自由状态和电缆上应用状态下的截面视图;

图7、8a和8b分别是无需使用工具安装的同轴电缆连接器的透视图、前视图和侧视图;

图9和图10分别是图7所示连接器的顶部和底部分解透视图；

以及，图11a和11b是沿图7所示连接器中的截面线11-11截取所得，分别为处于自由状态和电缆上应用状态下的截面视图。

具体实施方式

现在参考附图，其中在不同附图中使用相同附图标记来表示相同元件。图1示出了根据本发明原理结构和设置的无需使用工具安装的同轴电缆连接器10，其在同轴电缆11上以应用状态出现。所示连接器10的实施例是用于与rg6同轴电缆一起使用的f连接器，但应当理解，下面的描述也适用于其它类型同轴电缆连接器及其他类型电缆。所示电缆11是常规同轴电缆（例如rg6同轴电缆）的示例，并且包含从连接器10伸出的图1所示的内部导体12。在图1-6b所示的实施例中，连接器10包含由主体14和前盖15组成的两件式圆柱主体组件13。连接器10还包含同轴耦合螺纹配件或螺母20，旋转安装到主体组件13的前盖15上。前盖15和螺母20都被设置在图3所示的内柱21上。如图2a和2b所示，纵向轴线a延伸穿过连接器10的中心，主体组件13、螺母20和内柱21，连接器10、主体组件13、螺母20和内柱21各自相对于纵向轴线a成旋转对称。

参考图3和图6a，图6a是沿着图1中的线6-6截取的连接器10的剖视图，主体组件13的主体14是沿着轴线a延伸的细长圆柱形套筒。主体14具有侧壁22，该侧壁22具有相对的前端23和后端24以及相对的内表面25和外表面26。内表面25限定并界定电缆容纳内部30，电缆容纳内部30的形状和尺寸设置成可容纳同轴电缆11。内表面25形成有接近前端23的四分之三螺旋形螺纹27，其从平滑内表面25向上的斜坡28开始，并且围绕内表面25螺旋地环绕大约四分之三后，垂直停止。因此，螺纹27围绕主体14不完整的圆周部分延伸。电缆容纳内部30具有内径b，由内表面25限定。前端23和后端24都是敞开的，提供进入电缆容纳内部30的通道。侧壁22的外表面26形成有轴向定向的通道或凹槽29，以提供对主体14更好地紧固。外表面26限定了主体14的外径c。

现在主要参考图3和图4，主体14的前端23具有用于与前盖15连接的接合结构。主体14和前盖15能以分离散装的方式运输，由技术人员现场应用于同轴电缆11。因此，前盖15装有与主体14上的接合结构互补的接合结构，使得前盖15可以快速地在现场装到主体14上。主体14上的接合结构是通过凸块32彼此间隔开的多个半环形倒钩31。前盖15上的互补接合结构是多个向后延伸的突出部分33，每个突出部分33具有较大的头部，用以与倒钩31配合接合。突出部分33通过间隙34彼此间隔开，间隙的尺寸设计成可容纳凸块32。突出部分33是柔性的，能远离轴线a径向向外稍微变形，以便当前盖15被按压到主体14上时，与倒钩31装配并接合。与倒钩31接合的突出部分33可防止前盖15从主体14轴向分离，装配在间隙34内的凸块32防止主体14和前盖15发生相对转动。这样，一旦突出部分33接合到倒钩31上，主体组件13变成不会意外脱离的整体件。

仍然参考图3和图4，前盖15大致是圆柱形的，并具有前端35、相对的后端36以及在它们之间延伸的阶梯式侧壁40。侧壁40具有靠近前端35的前部41和靠近后端36的后部42。后部42具有与主体14直径c相同的直径，前部41具有小于直径c但大于电缆容纳内部30直径b的直径d。侧壁40具有内表面43和相对的外表面44，并且内表面43形成内孔45，内孔45具有直径e，小于电缆容纳内部30的直径b。环形后表面50形成在内表面43和外表面44之间的后端36处。当前盖15装配到主体14上时，该后表面50限定了电缆容纳内部30的前定位，如图6a的剖视图所示。

回到图3和图4，前盖15的后端36由间隔开的突出部分33和间隙34标记。突出部分较大的头部（在图4中最容易看到）径向向内进入孔45中，并且当前盖15接合到本体14时，在本体14前端23上的倒钩31上，提供向内夹紧接合力。

主体组件13设置在内柱21上。在图5a-5d中详细地示出了内柱21。内柱21是沿着轴线a延伸并且相对于该轴线a旋转对称的中空、细长的圆柱形套筒。内柱21具有相对的前端51和后端和52以及相对的内表面53和外表面和54。靠近内柱21后端52的外表面54形成有螺旋形螺纹55，螺旋形螺纹55围绕外表面54从后端52卷绕到前端51和后端52之间的大致中间位置。螺纹55是尖锐的，在两个斜面之间具有尖锐的凸脊，并且围绕内柱21形成大约四个螺纹。“螺旋”是指螺纹55在轴向和周向上前进。顶部从内柱21径向向外突出。螺纹55径向和轴向地偏离螺纹27；螺纹27靠近主体14的前端23，而螺纹55位于螺纹27和主体14的后端24之间。

螺纹55形成有多个止挡槽56。每个止挡槽56是螺纹55中的凹口，其允许电缆11的护罩90在螺纹55上向前移动，但是限制电缆11的护罩90在螺纹55上向后或反向运动。因此，电缆11能以螺纹连接方式在内柱21上旋进，但不能从内柱21退回。止挡槽56均匀分布在螺纹55的四个方向，并绕内柱21轴向对齐。每个止挡槽56有朝向内柱21后端52形成的钝边缘57，和朝向内柱前端51形成的斜边58。钝边缘57是螺纹55中的横断不连续部分，在该处，螺纹55终止在一个相对于纵向轴线a径向延伸的表面，在内柱21的外表面54上从螺纹55的顶部延伸到根部。斜边58是从螺纹55根部到螺纹55顶部的平缓过渡，使得可以用手施加的力，薄的或编织的导电金属护罩可越过斜边58，并进入到螺纹55上。相反，钝边缘57是横断的，使得护罩不会越过钝边缘57向后移动，从而防止护罩从螺纹55退回。

靠近内柱21的前端51，三个环形凸缘为内柱21提供阶梯状主体。每个凸缘具有类似的结构，并沿径向远离轴线a突出。第一凸缘60形成在内柱21的前端51处。第二凸缘61，具有比第一凸缘60小的直径，形成在第一凸缘60后。第三凸缘62，具有比第二凸缘61小的直径，形成在第二凸缘61后。参考图6a，前盖15经第三凸缘62安装到内柱21上。当前盖15安装到内柱21上时，前盖15的前端35与内柱21的凸缘60配合形成环形通道63，螺母20设置在环形通道63中。环形通道63限制了螺母20在内柱21上的轴向运动。

内柱21由导电材料构成，并在螺母20和同轴电缆11之间保持连续的rf连接。内柱21的内表面53限定形成圆柱形孔64，圆柱形孔64有能紧密容纳同轴电缆11的尺寸。

螺母20在环形通道63处安装到内柱21上，环形通道63形成在螺母20和前盖15之间。参考图3和图4，螺母20安装成可绕轴线a旋转，使得配件20可以旋转到阴性同轴柱（femalecoaxialpost）上。螺母20是具有相对的前端70和后端和71的圆柱形套筒，其上有接近前端70的整体形成的环形部分72和靠近后端71的整体形成的螺母部分73。环形部分72具有光滑的环形外表面74，和相对的用于与阴性同轴柱连接的螺纹内表面75。配件70的螺母部分73具有六边形外表面80，以用于工具的夹抓。螺母部分73的内侧具有环形向内延伸的凸脊81，其位于环形通道63中，在其中可旋转运动。由于凸脊81位于环形通道63中，可防止配件20向前和向后的轴向平移。配件20的后端71是从凸脊81向后延伸的环形套，完全覆盖并隐藏前盖15的前部41。

圆柱形内部空间83从形成在配件20前端70处的开口84延伸到配件20中。当螺母20安装到内柱21时，内柱21的前端51形成了一个在内部空间83中的止挡，超过该止挡，配件20不能被连接到阴性同轴柱上。

现在参考图6a和6b，将解释连接器10的操作。连接器10可连接到同轴电缆11而不使用专用工具，并且具有允许连接器10如此应用的结构特征和元件。此外，连接器10可防止意外地从电缆11移除。为了将连接器10装到同轴电缆11上，电缆11与轴线a对准，并使电缆11沿箭头f所示的方向前进，从主体14的后端24处进入连接器10主体组件13的电缆容纳内部30。同轴电缆11穿过由主体组件的主体15限定的电缆容纳内部30。电缆11几乎要接触到内柱21的后端52。当遇到内柱21的后端52时，电缆11的护罩90和护套91覆盖在后端52上，而内导体12和电介质绝缘体92移动到内柱21内表面53内的孔64中。然后用手在主体组件13处拿起连接器10，主体组件13顺时针旋转，同时电缆11保持静止。可以替代地，当电缆11旋转时，主体组件13保持静止，但是通常，在连接器10上旋转主体组件13更容易。通过旋转主体组件13，螺纹55咬入啮合到电缆11的护罩90。主体组件13一直旋转，直到电缆11完全到达前盖15的后表面50。当主体组件13在电缆11上旋转时，护罩逐渐移动，越过形成在螺纹55中的每个止挡56。

当电缆11到达靠近电缆容纳内部30的前端，靠近前盖15的后表面50，螺纹27（图6a中最容易看到）与护套91啮合。当电缆11旋转时，螺纹27咬合到护套91中，使得电缆11进一步固定在连接器10上。当电缆11到达后表面50时，护套91在螺纹27端部的竖直止挡上移动。止挡是钝端并不倾斜，因此一旦电缆11已经移动超过止挡，其不能在其上移回，从而不能从螺纹27退出并离开连接器10。一旦完全安装，电缆11被固定在螺纹27和螺纹55及内柱21上，并且不能向前或向后轴向平移出连接器10。多个止挡件56的钝边缘57咬入连接处并限制护罩90任何的向后移动，从而防止电缆11脱离螺纹55。此外，护罩90和护套91压在内柱21的外表面54和主体14的内表面26之间，电介质92和内导体紧密地配合到内柱21中的孔64中，使得电缆11不能从连接器10缩回。

在该结构中，护罩90与内柱21的外表面54电连接，且内柱21与螺母20电连接，从而保持连接器10和电缆11之间电连接的连续性。当电缆11完全连接到连接器10上时，内导体12通过螺母20的开口84伸出，准备连接到电子部件的阴性同轴端上。连接器10因此完全连接并固定在电缆10上，以备使用。为了将连接器10连接于阴性同轴柱，连接器10仅仅在螺母20处用手拿起，螺母20旋转到阴性同轴柱上，使得螺母20内的螺纹可螺纹地接合到阴性同轴柱，从而将连接器10固定在阴性同轴柱上。

图7-11b示出了根据本发明原理构造和布置的同轴电缆连接器110的另一个实施例，将以装在同轴电缆11上应用的情况下出现。如同之前的其他实施例，为了示例性目的，所示的连接器110是用于与rg6同轴电缆一起使用的f连接器，但是应当理解，下面的描述也适用于其他类型同轴电缆连接器及其他类型电缆。连接器110包含与连接器10的主体组件13相同的两件式圆柱形主体组件13'，因此，主体组件13'及其组成结构特征和元件，将用与连接器10的结构特征和元件相同的附图标记。主体组件13'的结构特征和元件将用撇号（“'”）标记，以将它们与连接器10的那些标记区分开。实际上，在本说明书的其余部分中，相应参考字符包含主要指定符号的任何结构特征或元件，应当被理解为，与具有相同参考字符而没有主要指定符号的结构特征或元件在结构上相同。主体组件13'具有主体14'和前盖15'。连接器110还包含被旋转安装到主体组件13'前盖15'的同轴螺母120。螺母120由于与连接器10上配件20不同的结构，而以不同于连接器10上配件20的方式，连接电子部件的阴性同轴端，下文将进行说明。前盖15'和螺母120都被设置在图11a和11b所示的内柱21'上，图11a和11b是沿图7中的线11-11截取所得的剖视图。内柱21'也与连接器10上的内柱相同，内柱21'及其构成结构特征和元件，将用与连接器10上相应结构相同的附图标记表示，也用撇号表示加以区分。纵向轴线a'延伸穿过连接器110的中心。如图8a和8b所示，主体组件13'、螺母120和内柱21'各自相对于纵向轴线a'旋转对称。

参考图9、10、11a和11b，与主体14一样，主体组件13'的主体14'是沿轴线a'延伸的细长套管。它包含侧壁22'，相对的前端23'和后端和24'，以及相对的内表面25'和外表面和26'。内表面25’限定并界定电缆容纳内部30’，电缆容纳内部30’的形状和尺寸设置成可容纳同轴电缆11。内表面25’形成有接近前端23’的四分之三螺旋形螺纹27’，其从平滑内表面25’向上开始，并且围绕内表面25’螺旋地环绕大约四分之三后，垂直停止。电缆容纳内部30’具有内径b1，由内表面25’限定。前端23’和后端24’都是敞开的，提供进入电缆容纳内部30’的通道。侧壁22’的外表面26’形成有轴向定向的通道或凹槽29’，以提供对主体14’更好地紧固。外表面26’限定主体14’的外径c1。

现在主要参考图9和图10，主体14’的前端23’具有用于与前盖15’连接的接合结构。类似于连接器10的主体14，主体14'包含被凸块32’彼此间隔开的多个半环形倒钩31’。前盖15’上的互补接合结构是多个向后延伸的突出部分33’，每个突出部分具有较大的头部，以与倒钩31’配合接合,突出部分33’通过间隙34’彼此间隔开，间隙的尺寸设计成可容纳凸块32’。前盖15'具有与前盖15类似的结构，即，前端35'、相对的后端36'、阶梯式侧壁40'、前部41'、后部42'及其直径d'。侧壁40'具有内表面43'、相对的外表面44'、具有直径e的孔45'和环形后表面50'。

内柱21'在结构上与连接器10的内柱21类似。内柱21'是中空细长的圆柱形套筒，其沿着轴线a'延伸并相对于该轴线具有旋转对称性。内柱21’具有相对的前端51’和后端和52’，相对的内表面53'和外表面和54'以及螺旋螺纹55'，螺旋形螺纹55’围绕外表面54’从后端52’卷绕到前端51’和后端52’之间的大致中间位置。螺纹55’是尖锐的，在两个斜面之间具有尖锐的凸脊，并且围绕内柱21’形成大约四个螺纹。“螺旋”是指螺纹55’在轴向和周向上前进。顶部从内柱21'径向向外突出。螺纹55’包含有多个止挡槽56’，每个止挡槽都是具有钝边缘57'和斜边58'的凹口，类似于螺纹55。内柱21'还包含三个环形凸缘60'、61'和62'（图11a中最易看到），以及一个环形通道63'。内柱21’由导电材料构成，并在螺母120和同轴电缆11’之间保持连续的rf连接。内柱21’的内表面53’限定形成圆柱形孔64’，圆柱形孔64’有能紧密容纳同轴电缆11’的尺寸。

螺母120在环形通道63’处安装到内柱21’上，环形通道63’形成在配件21'和前盖15’之间。螺母120安装成可绕轴线a’旋转，使得螺母120可以旋转到电子部件的阴性同轴端上。螺母120是具有相对的前端170和后端和171的圆柱形套筒，其上有接近前端170的整体形成的夹头部分172和靠近后端171的整体形成的夹持部分173。夹头部分172具有光滑的锥形外表面174，以及在内表面176上设置的间隔开的指状物175，用于与阴性同轴柱连接。每个指状物175包含一个挡板177，从前端170处的活动铰链178朝向螺母120的后端171。指状物175连续地形成在螺母120夹头部分172的内表面176上，仅被指状物175之间的轴向细小间隙179切断。

配件170的夹持部分173具有环形外表面180，该环形外表面180具有几个同心的环形倒钩181位于夹头部分172后面。当连接器110被压到阴性同轴柱上时，倒钩181提供增强的抓握力。夹持部分173的内表面182具有朝向轴线a'径向向内延伸的若干间隔开的矩形棱柱183。棱柱是延伸到螺母120内部内表面182的矩形棱柱伸出部分。棱柱183位于环形通道83'中，用于当螺母120组装到连接器110的主体组件13'上时，螺母120在主体组件13'上的可旋转运动。由于棱柱183位于在通道83'中，可防止螺母120向前和向后轴向平移。螺母120的后端171是向后延伸经过棱柱183的环形套，完全覆盖并隐藏前盖15'的前部41'。

圆柱形内部空间184从形成在螺母120前端170的开口185处延伸到螺母120中。当螺母120安装到内柱21'时，内柱21’的前端51’形成了一个在内部空间184中的止挡，超过该止挡，螺母120不能被连接到阴性同轴柱上。

现在参考图11a和11b，将解释连接器110的操作。连接器110可用于装到同轴电缆上而不使用专用工具，并且具有允许连接器110如此应用的结构特征和元件。此外，连接器110可防止被意外地从电缆移除。为了将连接器110装到同轴电缆11上，电缆11与轴线a’对准，并使电缆11沿箭头f’所示的方向前进，从主体14’的后端24’处进入连接器110主体组件13’的电缆容纳内部30’。同轴电缆11穿过由主体组件13'的主体15'限定的电缆容纳内部30’。电缆11几乎要接触到内柱21’的后端52’。当遇到内柱21’的后端52’时，电缆11的护罩90和护套91覆盖在后端52’上，而内导体12和电介质绝缘体92移动到内柱21’内表面53’内的孔64’中。

然后用手在主体组件13’处拿起连接器110，主体组件13’顺时针旋转，同时电缆11保持静止。可以替代地，当电缆11旋转时，主体组件13’保持静止，但是通常，在连接器110上旋转主体组件13’更容易。通过旋转主体组件13’，螺纹55’咬入啮合到电缆11的护罩90。主体组件13’一直旋转，直到电缆11完全到达前盖15’的后表面50’。当主体组件13’在电缆11’上旋转时，护罩逐渐移动，越过形成在螺纹55’中的每个止挡56’。

当电缆11到达靠近电缆容纳内部30’的前端，（靠近盖15'上的后表面50'）时，螺纹27'（在图11a中更容易看到）与护套91’啮合。当电缆11旋转时，螺纹27'咬合到护套91中，使得电缆11进一步固定在护套91上。当电缆11到达后表面50'时，护套91在螺纹27’端部的竖直止挡上移动。止挡是钝端并不倾斜，因此一旦电缆11已经移动超过止挡，则不能在其上移回，因此电缆11不能从连接器110退出。一旦完全安装，电缆11固定在螺纹55'上并且不能向前或向后轴向平移出连接器110。多个止挡件56’的钝边缘57’咬入连接处并限制护罩90任何的向后移动，从而防止电缆11脱离螺纹55’。此外，护罩90和护套91压在内柱21’的外表面54’和主体14’的内表面26’之间，电介质92和内导体紧密地配合到内柱21’中的孔64’中，使得电缆11不能从连接器110缩回。

当电缆11完全连接到连接器110上时，内导体12通过螺母120的开口185伸出，准备连接到电子部件的阴性同轴端上。连接器110因此完全连接并固定在电缆11上，以备使用。为了将连接器110连接于阴性同轴柱，连接器110仅仅在螺母120处用手拿起，并且将接头20压到阴性同轴柱上，使得指状物175连接阴性同轴柱。当配件20在阴性同轴柱上移动时，阴性同轴柱通常具有肋条或紧密螺旋螺纹，螺母120夹头部分172内的挡板177被径向向外扭转和弯曲，压在阴性同轴柱和夹头部分172的内表面176之间。这将夹头部分172连接到阴性同轴柱上。因为挡板177与阴性同轴柱上的肋条或螺纹啮合，连接器10的向后轴向运动促使挡板177径向向内移动，螺母120防止从阴性同轴柱向后轴向脱离。在不对连接器110施加破坏性水平抽出力的情况下，连接器110不能从阴性同轴柱移除。

以上参照优选实施例描述了本发明。然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的本质和范围的情况下，可以在所描述的实施例中进行改变和修改。在这种修改和变化不脱离本发明的精神的范围内，它们包含在本发明的范围内。