多重连接器组件以及制造方法 |
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| 申请号 | CN201110281150.0 | 申请日 | 2011-09-14 | 公开(公告)号 | CN102570151A | 公开(公告)日 | 2012-07-11 |
| 申请人 | 安德鲁有限责任公司; | 发明人 | K·范斯韦林根; Q·M·勒; S·施穆兹勒; | ||||
| 摘要 | 公开了一种经由多重注射成型而形成的同轴 电缆 连接器，其包括通过以下措施形成的本体，在中心内触头周围多次注射成型不同的能够注射成型的材料层，以形成整体的连接器本体。连接器本体设有围绕内触头的介电 聚合物 制成的同轴介 电隔离 件；围绕介电隔离件的外径的由能够注射成型的金属复合物制成的同轴内本体；以及围绕内本体的由聚合物制成的外本体。互 锁 结构提供了连接器的各层之间的轴向和/或旋转互锁。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多重连接器组件，包括： |
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| 说明书全文 | 多重连接器组件以及制造方法[0001] 交叉相关申请 [0002] 本申请要求由Kendrick Van Swearingen、Quoc M Le和Steve Schmutzler于2010年9月15日提交的、名称为“多重连接器组件以及制造方法”的美国专利申请No.12/882,242的优先权。 技术领域背景技术[0004] 电连接器大体上经由多个被组装在一起以形成连接器组件的金属与介电元件的精密机加工而被制造。 [0006] 在1994年10月11日授权给Gabel等人的美国专利US 5354217中公开了事先将聚合材料施涂至与螺纹式实心外导体同轴电缆一起使用的同轴连接器。聚合材料被施涂至连接器本体与夹紧螺母、需要多次机加工的内部导电元件，以形成针对横贯连接器的外导体的导电路径。然而，各个金属与聚合元件必须分别被单独地形成、消除任何闪弧或完成其它返修、并且每个单独的元件通过劳动密集型的压配和/或手工组装操作被组装在一起，以完成连接器组件。针对多个单独的元件中的每个的组装区域的生产、质量控制、库存与分送协调是重要的附加制造成本。此外，在现场组装的过程中导致多个单独的元件中的任何一个的分送延迟和或损害或损失的问题造成了连接器的其余部分无法操作。 [0007] 在专利公开文献US 5354217中，夹紧螺母螺合在外导体的螺纹上，并且外导体的前边缘然后在连接器组装之前手动地被精确扩抵着夹紧螺母。因此，连接器不与平滑或环形波纹的实心外导体同轴电缆相容、制造昂贵并且安装耗时。 [0008] 与诸如天线的RF设备互连的电连接器可以包括多个导体和/或连接器。每个连接器可以作为通信、供电和/或控制电缆互连装置被安装至天线的基体、底面、封壳或其它凸缘表面。连接器在基体或其它凸缘中形成的孔上的安装需要工具触及安装部位的两侧、产生了天线尺寸的整体增加、使得组装复杂化和/或引入了附加的环境密封问题。 [0009] 电缆和连接器工业中的竞争已经增加了最小化连接器重量、安装时间、材料浪费、离散的连接器部件的总数以及连接器制造/材料成本的重要性。同样，竞争已经关注到便于使用、电互连品质与连接器可靠性。 发明内容[0011] 根据本发明，提供了一种多重或双重连接器组件，包括：金属复合物制成的单体外本体；所述外本体设有凸缘部分；所述凸缘部分设有阴连接器部分和阳连接器部分；所述阴连接器部分设有阴孔；所述阳连接器部分设有阳孔；多个阴引脚；多个阳引脚；在所述阴孔内在所述阴引脚周围由介电聚合物模制成型的阴绝缘体；在所述阳孔内在所述阳引脚周围由介电聚合物模制成型的阳绝缘体；所述阴绝缘体的外径抵靠着所述阴孔的内径密封；并且所述阳绝缘体的外径抵靠着所述阳孔的内径密封。 [0012] 优选地，在所述多重或双重连接器组件中，所述阴连接器部分设有位于所述阴孔的内径上的内螺纹；所述多个阴引脚朝向连接器端开设；所述阴绝缘体设有键槽，所述键槽自所述阴绝缘体的外径向内延伸；所述阳连接器部分从所述凸缘部分朝向所述连接器端伸出；在所述阳连接器部分的外径周围设置的外螺纹；以及从所述阳孔的内径向内伸出的键。 [0013] 优选地，在所述多重或双重连接器组件中，所述组件还包括至少一个位于所述阴孔的内径与所述阴绝缘体的外径之间的互锁结构。 [0014] 优选地，在所述多重或双重连接器组件中，所述组件还包括至少一个位于所述阳孔的内径与所述阳绝缘体的外径之间的互锁结构。 [0015] 可选地，在所述多重或双重连接器组件中，所述至少一个互锁结构是从所述阴孔的内径径向向内伸出的环形突出部。 [0016] 可选地，在所述多重或双重连接器组件中，所述至少一个互锁结构是从所述阳孔的内径径向向内伸出的环形突出部。 [0017] 优选地，在所述多重或双重连接器组件中，基底部分从所述凸缘部分朝向所述外本体的装置端延伸；并且，所述基底部分的尺寸设置成连接为蜂窝基站天线的外表面。 [0019] 根据本发明，还提供了一种制造多重注射成型的多连接器组件的方法，包括以下步骤：由能够注射成型的金属复合物注射成型单体外本体；所述外本体具有凸缘部分，所述凸缘部分设有阴连接器部分和阳连接器部分；所述阴连接器部分设有阴孔；所述阳连接器部分设有阳孔；在所述阴孔内在多个阴引脚的周围注射成型阴绝缘体；在所述阳孔内在多个阳引脚的周围注射成型阳绝缘体；所述阴绝缘体的外径抵靠着所述阴孔的内径密封；并且所述阳绝缘体的外径抵靠着所述阳孔的内径密封。 [0020] 优选地，所述阴连接器部分设有位于所述阴孔的内径上的内螺纹；所述多个阴引脚设有朝向连接器端开设的互连容腔；所述阴绝缘体设有键槽，所述键槽自所述阴绝缘体的外径向内延伸；所述阳连接器部分从所述凸缘部分朝向所述连接器端伸出；在所述连接器部分的外径周围设置的外螺纹；以及从所述孔的内径向内伸出的键。 [0021] 优选地，还包括至少一个位于所述阴孔的内径与所述阴绝缘体的外径之间的互锁结构。 [0022] 优选地，还包括至少一个位于所述阳孔的内径与所述阳绝缘体的外径之间的互锁结构。 [0023] 可选地，所述至少一个互锁结构是从所述阴孔的内径径向向内伸出的环形突出部。 [0024] 可选地，所述至少一个互锁结构是从所述阳孔的内径径向向内伸出的环形突出部。 [0026] 结合成并构成申请文件一部分的附图示出了本发明的实施例，与上述给出的本发明的大体说明与以下给出的实施例的详细说明一起，用于解释本发明的原理。 [0027] 在附图中，相同的附图标记代表相同的特征或元件，并且针对它们所出现的每个附图并未详细说明。 [0028] 图1是第一示意性实施例的示意性剖切侧视图； [0029] 图2是图1的示意性立体分解剖切侧视图； [0030] 图3是第二示意性实施例的示意性剖切侧视图； [0031] 图4是图3的示意性立体分解剖切侧视图； [0033] 图6是图1的导电套、内接触部与介电隔离件的示意性剖切侧视图； [0034] 图7是图1的多重连接器本体的示意性剖切侧视图； [0035] 图8是图1的滑环匹配表面的示意性剖切侧视图； [0036] 图9是图1的滑环的示意性剖切侧视图； [0037] 图10是图1的耦合本体的示意性剖切侧视图； [0038] 图11是包括原位形成的护皮衬垫的图1的耦合本体的示意性剖切侧视图； [0039] 图12是连接器本体的另一示意性实施例的示意性立体分解剖切侧视图； [0040] 图13是图12的连接器本体的示意性立体分解剖切侧视图； [0041] 图14是具有图12的连接器本体的示意性连接器的示意性立体分解剖切侧视图； [0042] 图15是示意性面板安装连接器的示意性立体分解剖切侧视图； [0043] 图16是图15的面板安装连接器的示意性侧视图； [0044] 图17是图16的区域F的示意性放大图； [0045] 图18是多重连接器组件的示意性实施例的示意性透视图； [0046] 图19是示意性组装在示意性蜂窝基站天线内的图19的多重连接器组件的示意性侧视图； [0047] 图20是图18的示意性立体分解视图； [0048] 图21是图18的内本体的示意性局部剖切俯视图； [0049] 图22是图21的多重连接器组件的阳连接器部分的放大图； [0050] 图23是图21的多重连接器组件的阴连接器部分的放大图； [0051] 图24是图21的多重连接器组件的阳连接器部分的放大图，示出了在原位注射成型阳绝缘体之前的阳针脚的位置； [0052] 图25是图21的多重连接器组件的阴连接器部分的放大图，示出了在原位注射成型阴绝缘体之前的阴针脚的位置； [0053] 图26是图21的多重连接器组件的阳连接器部分的放大图，示出了在原位注射成型阳绝缘体的结果； [0054] 图27是图21的多重连接器组件的阴连接器部分的放大图，示出了在原位注射成型阴绝缘体的结果。 [0055] 图28是图18的多重连接器组件的示意性前视图。 具体实施方式[0056] 发明人已经认识到，采用传统的聚合物注射成型设备的可注射成型的金属复合物能够制造多重组合式金属与聚合材料电连接器组件。因而，多个制造步骤以及在独立的元件之间的附加密封的事先需求可以减少，以实现明显的材料与制造成本节约。 [0057] 能够注射成型的金属复合物的实例是可购自Warwick，RI，US的Cool Poly，Inc.TM TM的“Xyloy” M950。“Xyloy” M950包括铝与锌复合物，其以与原料聚合物丸粒相同的方式以丸粒的形式被输送至注射成型设备。因为锌的熔点是相对低的，所以铝与锌的结合导致了一种合金，该合金具有足够低的熔点以及粘度特性，适于在聚合物注射成型机内使用，而无需对其进行任何调整。其它合适的能够注射成型的金属复合物优选具有这样的熔点和粘度特性，从而同样地使得传统的聚合物注射成型设备在大约1100华氏温度的最大操作温度情况下使用。如上所述的能够注射成型的金属复合物无需专门的金属注射成型“MIM”设备，其中该设备依赖于采用与传统的能够注射成型的聚合物不相容的更高的温度和/或压力，以使得诸如触变镁合金(thixotropic magnesium alloy)的金属合金流体化。 [0058] 在图1至14示出的示意性实施例中，电连接器被构造成用于环形波纹的外导体同轴电缆(未示出)。该电缆穿过耦联体3的孔1、滑环5和连接器本体7被接收。外导体的前边缘在连接器本体7的内本体17的端面10上形成的环形坡面9与诸如斜圈弹簧的卡簧11之间被保持夹持。卡簧11通过由耦联体3驱动的滑环5被压靠着前边缘的外表面。滑环5能够与耦联体3无关地旋转，以在旋转耦联体3以将耦联体3螺合在连接器本体7的过程中最小化卡簧11损害的几率，因而将夹持力施加至外导体的前边缘。同轴电缆的内导体被接收到通过介电绝缘体15在孔1内同轴保持的内触头13中。 [0059] 为了最小化金属材料成本以及连接器的总重量，金属内本体17被设置为环形坡面9与连接接口19之间的外导体导电路径。聚合物外本体21包围内本体17并例如可以包括在连接器组装的过程中使用的工具平坦部23和/或用于耦联体3的匹配螺纹部25。 [0060] 滑环5的与卡簧11弹性匹配的表面27可以由金属形成，以避免随着时间可能出现的聚合材料蠕变，例如在周期性检查电缆与连接器互连时能够防止卡簧11从取下时的滑环5容易分离。维持滑环5与同轴电缆的同轴对正的圆柱形滑环本体29可以由聚合材料形成。 [0061] 因为耦联体位于导电路径外，所以耦联体3可以整体由聚合材料形成。 [0062] 通过以下措施能够改进连接器的周围密封，即将诸如衬垫和/或O形环的周围密封件31施加在外导体与连接器之间，例如定位在滑环5与耦联体3之间和/或连接器本体7与耦联体3之间。在耦联体3与电缆的外护皮之间密封的附加的护皮密封件33可以在耦联体3的孔1的外表面上被形成就位，例如该附加的护皮密封件被模制成型到环形凹槽35中。与嵌入到环形凹槽35中的传统的O形环型密封件相比，被形成就位的周围密封件具有显著减小的失效和/或组装缺失/出错的几率，这是因为O形环与环形凹槽35之间的潜在的泄漏路径以及O形环从环形凹槽35滑出的可能性被减小。 [0063] 尽管内触头13可以通过模制成型被同样地制造，但是传统的机加工的内触头13是优选的，从而铍铜和或磷青铜合金(具有合适的机械特性)能够用于内触头13的弹性指部和/或弹性圈37结构，其中所述结构在连接接口19处接收并保持电缆的内导体和/或匹配连接器的与内导体匹配的部分。 [0064] 正如在此所用，多重注射(模制)成型被理解为是一种注射(模制)成型制造方法，其中，附加的层被注射成型在基元件和/或事先注射(模制)成型的层上。优选地，经受成型的部分无需完全从模具被释放。实际上，该部分可以被保持对正在模具座内，并且仅仅模具的需要限定附加的容腔的将要由材料注射成型的部分被重构。最终的元件永久地是一体的，无需任何机械连接机构、紧固件或组装要求。通过改变金属、介电聚合物与结构性聚合物之间的注射材料，可以获得一体的连接器元件，其在应用最后的层后被完全组装。 [0065] 在经由多重注射成型来制造连接器本体7的示意性方法中，用于导电套的模具注射有能够注射成型的金属复合物，形成了内本体17的导电套。模具的内侧部分被取出，并且内触头13位于其中，例如如图5所示。可选地，内触头13可以被首先定位，并且利用作为针对不同成型操作的对正元件的内触头13，各模具部分嵌套在其上。 [0066] 内触头13与内本体17之间的空间然后注射有介电聚合物，以形成如图6所示的介电绝缘体15。内本体17还可以被定位为用于成型步骤的芯体，其中注射聚合物以形成如图7所示的外本体21。 [0067] 成型的次序优选基于各材料的熔点决定，首先大体上是能够注射成型的金属复合物、其次是介电聚合物，最终是外本体21的聚合物。 [0068] 如图8所示的滑环匹配表面27可以类似地通过以下措施实现，将能够注射成型的金属复合物注射到滑环匹配表面模具中，然后如果期望的话，替代(replace)模具的一部分，以形成用于注射聚合物材料的相邻的容腔，从而如图9所示形成与滑环匹配表面27一体的滑环本体29。 [0069] 如图10所示的耦联体3可以通过将聚合物注射到耦联体模具中被形成。如果期望的话，耦联体模具可以被打开，并且互换相应的部分，以形成一护皮密封容腔，该护皮密封容腔然后被注射有聚合物垫圈材料，以形成如图11所示的护皮密封件33。 [0070] 因此，连接器以仅仅三个主要元件被形成，其中所述三个主要元件容易与所期望的周围密封件31、卡簧11和任何附加的连接接口19部分组装，以形成该连接器。 [0071] 如图12至14所示，连接器结构可以进一步被改进，例如针对连接器层互锁、周围密封、材料要求降低和/或工具平坦部23完整性方面。 [0072] 可以采用连接器层互锁以确保，连接器的各个层保持互锁，例如因为显著的旋转和/或轴向力在连接器与电缆组装和/或连接器与连接器组装的过程中被施加。尽管各层彼此上下的指向性成型和/或所选择的材料的收缩特性差异可以提供一种显著的层互锁，但是进一步的互锁可以经由实施互锁结构47(例如内触头13上的和/或内本体17的内径上的凹槽49和/或脊部)被施加。 [0073] 为了在成型过程中利用材料之间(例如介电绝缘体15与内本体17之间)的收缩特征差异，互锁结构17如图12所示可以例如被设置为内本体17的凹槽49，其中所述凹槽49与介电绝缘体15的唇部51匹配。随着最后的成型的层被施加，金属与聚合材料之间的任何收缩特征差异将作用在凹槽49和/或唇部51的周边上，增加连接器层的互锁并且还在这些层之间提供了连续的径向周围密封。 [0074] 附加的互锁结构47可以实施为用于改进旋转互锁的突出部53。在凸出部53靠近成型断裂点54的情况中，可以容易地采用在传统的连接器制造过程中需要显著附加机加工的突出部53。 [0075] 在介电绝缘体15与内触头13之间互锁的连接器层例如可以被应用为用于轴向互锁的肩部55(在所述肩部之间介电绝热体15被成型)以及用于旋转互锁的轴向肋57。 [0076] 改进的聚合物厚度均匀性能够减少例如外本体21聚合物成型步骤所需的固化时间，这是通过最小化与元件内平均聚合物厚度相比更大的区域来实现的。因此，聚合材料要求以及同轴连接器的总重量可以减小。外本体21内的增加材料厚度的主要区域位于工具平坦部23附近。通过将工具平坦部23形成有材料减小凹槽59，相对于最靠外的表面的聚合材料厚度可以被显著减小。 [0077] 连接器的相对软的聚合材料工具平坦部23可以通过实施不正确尺寸的和/或不合适精度的扳手受到损害。如图13所示，为了改进工具平坦部23的整体性，内本体17可以设有加强工具平坦支承部49，在外本体21成型步骤的过程中，外本体21的工具平坦部23可以然后进一步被形成在所述支承部周围。工具平坦支承部56还有助于减少增加材料厚度的区域，并且如上所述提供明显的连接器层互锁。如图14所示，材料减少凹槽还可以应用于耦联体3的工具平坦部23。 [0078] 图15至17示出了多重面板安装式同轴连接器实施例，其利用被形成为环形突出部53的互锁结构47，其操作性作为径向、轴向和周围密封件。在此，如果期望的话，聚合材料制成的外本体21可以被应用为连接器与连接器安装在其上的面板表面的未密封部分之间的断电部(galvanic break)。 [0079] 在其它实施例中，连接器内本体17和/或外本体21可以被应用为更大的结构，其具有其它实用性，例如提供由多个连接器所利用的单个内本体17和/或外本体21。 [0080] 如图18所示，多重连接器组件61可以被构造为一种具有多个单独的面板安装式连接器的组件，其符合阴与阳八导体Antenna Interface Standards Group(AISG)的连接器接口标准。单独整体的内本体17设有凸缘部分63与基底部分65。凸缘部分63设有圆柱形阴连接器部分67，其具有阴孔69；以及圆柱形阳连接器部分71，其具有阳孔73。基底部分65从凸缘部分63朝向内本体17的装置端75延伸，并且在该实施例中其尺寸设置成提供支承和/或密封功能操作，例如连接为蜂窝基站天线77的外表面。多重连接器组件可以封闭蜂窝基站天线77的后和/或底侧，如图19所示。本领域技术人员清楚凸缘部分63和/或基底部分65分别可选地在模具分离的实用性内被尺寸化和/或被构造，无需用于任何期望设施(例如设备盖、面板和/或用于其它装置的支承/安装表面)的不可行数量的模具部分。 [0081] 多重连接器组件61的内本体17可以在初始成型步骤中由金属合金利用形成相应的阳孔73和阴孔69的模具部分被多重注射成型，如图20至23所示。阳连接器部分71的外径上的诸如螺纹25的结构可以适于模具分离，这是通过将切除区段93应用于螺纹25的模具连接区域而实现的(图20)。 [0082] 如图24和25所示，因为阳和阴引脚87和81通过模具元件在它们各自的阳和阴孔73、69内悬置，所以阳和阴绝缘体85、83可以在下一多重成型步骤中被模制成型就位。作为径向、轴向和周围密封件操作的形成为环形突出部53的互锁结构47提高了相应的绝缘体与孔之间的保持与密封，如图26和27所示。此外，诸如引脚侧壁突出部和/或容腔的互锁结构也可以应用于阳和/或阴引脚87、81。 [0083] 引脚扩张空间80在成型的过程中在阴引脚81的连接器端79附近可以应用，以留出用于阴引脚81的开设至连接器端的区域，以在与阳AISG连接器互连的过程中没有干涉周围阴绝缘体83地膨胀，在所述阳AISG连接器中，匹配连接器的阳引脚插入到每个阴引脚81的开口端中，以可靠电互连的方式稍微扩展每个阴引脚81的直径。 [0084] 根据AISG阴连接器接口，阴孔69的内径设有内螺纹25，其例如经由螺纹模具圈形成，在模具分离的情况中，所述螺纹模具圈从由此所形成的螺纹径向向内解开或撤出。根据AISG连接器规格，为了避免旋转滑动以及因此针对阴引脚81的损害的可能性，阴绝缘体83设有键槽89，其从阴绝缘体83的外径向内延伸。类似地，阳连接器部分71设有围绕其外径的外螺纹25，该外螺纹从凸缘部分63朝向连接器端79伸出。为了避免旋转滑动以及因此针对阳引脚87的损害的可能性，阳绝缘体85还设有键91，其从阳孔73的内径向内伸出。 [0085] 可选地，阳绝缘体85和阴绝缘体83可以在第一步骤中在相应的阳引脚78和阴引脚81周围被形成，并且内本体17在第二成型步骤中在它们周围被注射成型。 [0086] 在其它实施例中，例如，在多个连接器中的每个连接器的内本体17之间期望绝电的情况中，本领域技术人员将清楚由聚合材料制成的共用的外本体可以被应用为凸缘和基底部分63、65，像所期望地那样支持各个被对正的并被周围密封的连接器。 [0087] 尽管本发明利用如图28所示的共享共用内本体17的两个连接器被示出，但是本领域技术人员将清楚，本发明可类似地应用于共享共用的内本体17和/或外本体21的任何数量的连接器。例如，类似于如上所述图15的面板安装式连接器的RF信号连接装置可以与供电/控制连接装置等一起被添加至凸缘部分63。针对添加至共用的外本体21的每个附加的连接器，为了紧固件进出的空间要求以及为了连接器在舱壁表面中的传统穿透安装的附加的安装步骤被消除。 [0088] 通过最小化金属的利用以及如果可能的话降低成本金属合金的可能的替换，本发明可以提供明显的材料成本与重量节约。通过用注射成型技术替换金属机械加工，各个子元件的数量被显著减少，制造被简化，多个组装步骤被消除，并且制造者所需的制造经验显著降低。因为多个现有元件直接地彼此被多重注射成型，所以离散的部件之间的通道数量被减少，导致了具有更少周围密封件31的连接器，其提供了提高的长期密封特性。 [0089] 附图标记列表 [0090] 1 孔 [0091] 3 耦联体 [0092] 5 滑环 [0093] 7 连接器本体 [0094] 9 环形坡面 [0095] 11 卡簧 [0096] 13 内触头 [0097] 15 介电绝缘体 [0098] 17 内本体 [0099] 19 连接接口 [0100] 21 外本体 [0101] 23 工具平坦部 [0102] 25 螺纹部 [0103] 27 弹性匹配的表面 [0104] 29 滑环本体 [0105] 31 周围密封件 [0106] 33 护皮密封件 [0107] 35 环形凹槽 [0108] 37 弹性圈 [0109] 47 互锁结构 [0110] 49 凹槽 [0111] 51 唇部 [0112] 53 突出部 [0113] 54 模具断裂点 [0114] 55 肩部 [0115] 56 工具平坦支承部 [0116] 57 肋 [0117] 59 材料减少凹槽 [0118] 61 多重连接器组件 [0119] 63 凸缘部分 [0120] 65 基底部分 [0121] 67 阴连接器部分 [0122] 69 阴孔 [0123] 71 阳连接器部分 [0124] 73 阳孔 [0125] 75 装置端 [0126] 77 蜂窝基站天线 [0127] 79 连接器端 [0128] 80 引脚扩张空间 [0129] 81 阴引脚 [0130] 83 阴绝缘体 [0131] 85 阳绝缘体 [0132] 87 阳引脚 [0133] 89 键槽 [0134] 91 键 [0135] 93 切除区段 [0136] 在前述说明中，参照了具有已知等价物的比率、数量或部件，这种等价物如像单独提出那样在此结合。 |
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