DE69402611T2

DE69402611T2 - Leichtgewichtsstecker für Koaxialkabel

Info

Publication number: DE69402611T2
Application number: DE69402611T
Authority: DE
Inventors: Lee R Gabel; Sitaram Rampalli
Original assignee: Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies LLC
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2014-06-09
Also published as: EP0629025B1; DE69402611D1; CA2122119C; EP0629025A3; JP3406377B2; AU6075494A; AU668812B2; JPH0714649A; US5354217A; EP0629025A2; CA2122119A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Stecker für Koaxialkabel und insbesondere einen Leichtgewichtsstecker. Ein solcher ist insbesondere für Flugzeuginstallation und andere Anwendungen einsetzbar, bei denen das Gewicht der zahlreichen Koaxialstecker besonders zu berücksichtigen ist.
Ein Steckeraufbau für ein Koaxialkabel mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus US-A-5 154 636 bekannt. Ein solcher bekannter Steckeraufbau wlrd meistens aus leitfähigen Metallen, wie Messing, hergestellt. Die metallische Zusammensetzung solcher Stecker führt dazu, daß diese relativ schwer sind. In Anwendungen bei Flugzeugen, Satelliten, Schiffen oder anderen Fahrzeugen, wo Gewicht von großer Wichtigkeit ist, kann die große Gewichtslast durch die wesentliche Anzahl der Stecker problematisch sein. Weiterhin ist es relativ teuer die Stecker vollständig aus Metallmaterialien herzustellen, insbesondere wenn dies in großen Mengen geschieht. Folglich gibt es einen Bedarf für einen Koaxialkabelstecker, der die obigen Nachteile bei den bekannten Steckern nicht mehr aufweist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Koaxialkabelstecker bereitzustellen, der erheblich weniger als bekannte Stecker wiegt und gleichzeitig eine gute elektrische Leistungsfähigkeit aufweist, wobei der Stecker effizient und ökonomisch mit geringeren Kosten als bekannte Stecker herstellbar ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch einen Steckeraufbau für ein Koaxialkabel mit den zusätzlichen Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Steckeraufbaus werden durch weitere Merkmale der Unteransprüche realisiert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Stekkers gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt des Steckers nach Fig. 1, der am Ende eines Koaxialkabels vollständig zusammengesetzt ist.
Die Erfindung kann verschiedene Modifikationen und alternative Formen aufweisen, wobei ein spezifisches Ausführungsbeispiel beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben wird. Es sei allerdings angemerkt, daß eine Einschränkung der Erfindung auf die beschriebene, spezielle Form nicht beabsichtigt ist, sondern im Gegenteil, die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen umfaßt, die innerhalb des durch die Ansprüche bestimmten Schutzumfangs enthalten sind.
In Fig. 1 und 2 ist ein Steckeraufbau für ein Koaxialkabel 10 dargestellt. Ein spiralförmig geriffelter Außenleiter 11 ist konzentrisch zu einem Innenleiter 12 durch ein dielektrisches Abstandselement (nicht dargestellt) beabstandet.
Zur Vorbereitung des Kabels 10 zur Anordnung des Steckeraufbaus, wird das Ende des Kabels entlang einer Ebene geschnitten, die sich senkrecht zur Kabelachse und durch den Scheitel einer Spitze des geriffelten Außenleiters 11 erstreckt. Dadurch wird eine saubere innere Fläche des Außenleiters 11 freigelegt. Der Außenleiter wird dann radial in Intervallen entlang des Umfangs geschnitten und nach außen wie bei "13" durch Verwendung von Zangen oder anderen passenden Werkzeugen umgebogen. Jegliche Grate oder schroffe Kanten an den geschnittenen Enden der Metalleiter 11 und 12 werden vorzugsweise entfernt, um eine Beeinflussung mit dem Stecker zu vermeiden. Die Außenfläche des Außenleiters 11 ist normalerweise von einer Kunststoffhülle 14 bedeckt. Diese wird von dem Ende des Außenleiters 11 entlang einer ausreichenden Länge weggeschnitten, um den Steckeraufbau aufzunehmen.
Ein elektrischer Kontakt mit dem Innenleiter 12 des Kabels 10 wird durch einen bekannten Zentralleiter 15 bewirkt, der mit seiner hohlen Basis 16 am Vorderende des Innenleiters 12 angebracht ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Zentralleiter 15 am Innenleiter 12 durch Anordnen von Lötmittel in der hohlen Basis 16 und durch Überstülpen der Basis 16 über das Ende des Innenleiters 12 befestigt. Eine Öffnung 17 in der Basis 16 dient zum Austreten von überflüssigem Lötmittel. Der Kopf 18 des Zentralleiters 1, bildet den Steckbereich eines bekannten Steckers.
Ein abgestuftes, zylindrisches Körperteil 20 erstreckt sich um das geschnittene Ende des Koaxialkabels 10. Der mit verringertem Durchmesser ausgebildete Endbereich des Körperteils 20 trägt eine Kupplungsmutter 21. Diese ist am Körperteil 20 durch einen Federsicherungsring 22 gehalten, der die Mutter 21 auf den Körperteil 20 bei freier Drehung der Mutter 21 zurückhält.
Ein Klemmteil 30 weist eine geriffelte Innenfläche 31 passend zur schraubenförmigen Riffelung auf dem Außenleiter 11 auf. Folglich kann das Teil 30 auf den Außenleiter 11 aufgeschraubt werden, bis das Ende 32 des Klemmteils 30 das nach außen umgebogene Ende 13 des Außenleiters 11 kontaktiert.
Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Innenfläche des Außenleiters 11 des Koaxialkabels 10 ist ein Aufweitering 40 aus Messing innerhalb des Körperteils 20 gesichert. Das Vorderende des Aufweiterings 40 ist mit der Rückseite des leitenden Einsatzes 41 in Anlage und die Rückseite des Aufweiterings 40 liegt dem Vorderende 32 des Klemmteils 30 gegenüber. Der Innendurchmesser der Rückseite des Rings 40 ist vorzugsweise ungefähr genauso groß wie der kleine Innendurchmesser des Außenleiters 11, um Kontakt mit einer maximalen Fläche des aufgeweiteten Endbereichs 13 des Außenleiters 11 zu sichern. Der nach außen aufgeweitete Endbereich 13 des Außenleiters 11 ist zwischen dem Aufweitering 40 und dem Klemmteil 30 eingeklemmt. Der Aufweitering 40 ist mit der Innenfläche des umgebogenen Endbereichs 30 in Anlage und das Klemmteil 30 ist mit dessen Außenfläche in Anlage.
Um den Aufweitering 40 und das Klemmteil 30 fest gegen gegenüberliegende Seiten des umgebogenen Endbereichs 13 des Außenleiters 14 zu ziehen, weisen Körperteil 20 und Klemmteil 30 entsprechende ineinanderschiebbare Hülsenbereiche 23 und 33 mit zusammenwirkenden Gewindeflächen auf. Folglich, wenn das Körperteil 20 auf Klemmteil 30 aufgeschraubt wird, nähern sich die beiden Teile einander in Axialrichtung, so daß der Aufweitering 40 in elektrisch leitender Anlage mit dem aufgeweiteten Endabschnitt 13 gerät. Ist der aufgeweitete Endbereich 13 des Außenleiters 14 zwischen dem Aufweitering 40 und dem Klemmteil 30 eingeklemmt, wird es auch abgeflacht, um mit den planen Klemmflächen übereinzustimmen. Zum Außeinandernehmen der Stekkeranordnung wird das Körperteil 20 einfach vom Klemmteil 30 abgeschraubt, wodurch die beiden Teile voneinander entfernt werden, bis deren Schraubflächen außer Eingriff sind.
Zur Bildung einer Feuchtigkeitsbarriere zwischen der Innenfläche des Klemmteils 30 und der Außenfläche des Außenleiters 11, wird eine Abdichtung 50 innerhalb des zylindrischen Bereichs des Klemmteils hinter der geriffelten Fläche positioniert, die zu den Riffelungen des Außenleiters paßt. Die Abdichtung 50 weist eine geriffelte Innenfläche 51 in Übereinstimmung mit der schraubenförmigen Riffelung des Außenleiters 11 auf. Wenn das Klemmteil 30 auf den Außenleiter 11 aufgeschraubt wird, wird die Abdichtung 50 etwas komprimiert, so daß die Abdichtung fest gegen die Außenfläche des Leiters 11 und die Innenfläche des Klemmteils 30 drückt. Der Endbereich 52 des Klemmteils 30 hat einen etwas größeren Innendurchmesser als der Gewindebereich, so daß er über das Ende der Umhüllung 14 des Koaxialkabels 10 aus Polymermaterial anpaßbar ist. Eine Feuchtigkeitsbarriere wird ebenfalls durch einen O-Ring 53 gebildet, der zwischen gegenüberliegenden Flächen der Hülsenbereiche 23 und 33 entsprechend der Teile 20 und 30 positioniert ist.
Bei bekannten Koaxialsteckern wird der elektrische Kontakt mit dem Außenleiter eines Kabels durch einen elektrisch leitfähigen Pfad gebildet, der zum Teil durch einen Aufweitering und ein Körperteil gebildet ist. Um diesen Leitungspfad zu ermöglichen, müssen die diesen Pfad bildenden Steckerteile alle aus einem Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sein.
Der Stecker der vorliegenden Erfindug stellt einen elektrischen Kontakt mit dem Außenleiter 11 des Kabels 10 zu einem Bruchteil des Gewichts bekannter Stecker her, indem ein anderer Leitungspfad als bei bekannten Steckern bereitgestellt wird. Anstelle einer Verwendung des Aufweiterings 30 und des Körperteils 20 zur Bildung des Leitungspfads, verwendet der Stecker einen elektrisch leitfähigen Einsatz 41 innerhalb des Körperteils 20. Dieser Einsatz 41 erstreckt sich etwas über die Schulter 20a, um elektrischen Kontakt mit dem Aufweitering 40 herzustellen, und erstreckt sich nach vorne durch das Innere des Körperteils 20 und über den Hauptbereich der Länge der Kopplungsmutter 21. Eine Abdichtung 55 ist zwischen Kopplungsmutter 21 und Einsatz 41 gefangen, um eine isolierte Dichtfläche für einen passenden Stecker zu bilden.
Um den Innenleiter 15 konzentrisch innerhalb des leitfähigen Einsatzes 41 abzustützen, wird eine dielektrische Hülse 42 auf dem Innenleiter 15 zwischen der Schulter 44 und dem Vorderende der Basis 16 des Zentralleiters 15 getragen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Hülse 42 aus zwei Teilen 42a und 42b gebildet, die auf dem Innenleiter 15 durch einen O-Ring 45 zusammengehalten werden.
Um den leitfähigen Einsatz 41 am Aufweitering 40 zu halten, weist das Körperteil 20 eine Schulter 46 auf, die gegen eine komplementäre Schulter 47 am Einsatz 41 drückt. Wird dann das Körperteil 20 auf das Klemmteil 30 geschraubt, drückt die Schulter 46 den Einsatz 41 fest gegen den Aufweitering 40, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen Einsatz 41 und Ring 40 aufrechtzuerhalten.
Das Körperteil 20, die Kupplungsmutter 21 und das Klemmteil 30 sind alle aus einem leichtgewichtigen Material hergestellt, wie einem Polymer, entweder allein oder aus einer Kombination von mehr als einem Polymer, wie einer Polymermischung und/oder Legierung, oder einem Polymerverbund, wie einer glas- und/oder metallverstärkten Struktur, oder einer gefüllten Polymerzusammensetzung. Die Polymerzusammensetzungen, die oben beschrieben sind, können ein thermoplastisches, wärmehärtbares, elastomeres, thermoplastisches Elastomer oder ein flüssig schmelzendes Harz sein. Diese Materialien sind normalerweise nicht leitend und können mit erforderlicher Stärke bei nur einem Bruchteil von Gewicht von ähnlichen Teilen aus Metall hergestellt werden. Der Ausdruck "Polymermaterial", wie er hier und in den beiliegenden Ansprüchen verwendet wird, schließt alle obigen Materialien ein.
Das Gewicht des Steckers kann weiterhin durch Verminderung der Größe des Aufweiterings oder durch dessen Weglassen vermindert werden, wobei in diesem Fall der Außenleiter 11 direkt mit dem Einsatz 41 in Kontakt ist.
Um eine Impedanzanpassung von Kabel 10 und passendem Stecker beizubehalten, wird der leitfähige Einsatz 41 mit Innenabmessungen hergestellt, die der folgenden Gleichung (die an sich bekannt ist) genügen:
wobei
Z&sub0; = gewünschte Impedanz des Koaxialsteckers;
D = Innendurchmesser des leitfähigen Einsatzes 41 am kleinen Ende;
d = Durchmesser des Innenleiters 12; und
er = relative Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Hülse 42.
Wie sich aus der vorangehenden ausführlichen Beschreibung eines illustrativen Ausführungsbeispiels der Erfindung ergibt, weist der verbesserte Steckeraufbau identische elektrische und mechanische Merkmale wie existierende Koaxialstecker auf, wobei die verwendeten Hauptbauteile aus nicht metallischen Materialien von leichtem Gewicht hergestellt sind. Weiterhin kann der verbesserte Stecker effizient und wirtschaftlich unter Verwendung einer relativ kleinen Anzahl von Teilen hergestellt werden.

Claims

1. Steckeraufbau für ein Koaxialkabel (10) mit einem geriffelten Außenleiter (11) und einem Innenleiter (12), wobei der Steckeraufbau aufweist:

einen Aufweitering (40) und ein Klemmteil (30) zum direkten Angreifen gegenüberliegender Seiten eines nach außen umgebogenen Endbereichs (13) des Außenleiters (11) des Koaxialkabels (10), wobei der Aufweitering (40) aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist und das Klemmteil (30) eine mit Gewinde versehene Innnenseite (31) zum schraubenförmigen Angriff des geriffelten Außenleiters (11) aufweist;

ein Körperteil (20) mit einer Einrichtung (20a,23,46) zum Zusammenhalten von Aufweitering (40) und Klemmteil (30) gegen gegenüberliegende Seiten des auf gebogenen Endbereichs (13) des Außenleiters (11) des Kabels (11); und

einen Zentralleiter (15) zum Angreifen an den Innenleiter (12) des Koaxialkabels (10), dadurch gekennzeichnet, daß Klemmteil (30) und Körperteil (20) aus einem Polymermaterial gebildet sind, daß ein elektrisch leitfähiger Einsatz (41) im Körperteil (20) bei elektrischem Kontakt zum Aufweitering (40) gesichert ist und der Zentralleiter (15) konzentrisch innerhalb des Einsatzes (41) angeordnet ist.

2. Steckeraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsteil (41) am Körperteil (20) zur Kupplung des Steckeraufbaus mit einem passenden Teil gesichert ist, wobei das Kupplungsteil (41) aus einem Polymermaterial gebildet ist.

3. Steckeraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich des leitfähigen Einsatzes (41) zwischen dem Körperteil (20) und dem Aufweitering (40) so gehalten ist, daß das Körperteil den leitfähigen Einsatz in Kontakt mit dem Aufweitering hält, wobei der Aufweitering in Kontakt mit dem umgebogenen Endbereich (13) des Außenleiters (11) ist.

4. Steckeraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Impedanz des Steckeraufbaus gleich Z&sub0; ist und das Ende des leitfähigen Einsatzes (41), das mit dem Aufweitering in Kontakt ist, einen Innendurchmesser (D) aufweist, wobei der Zentralleiter (15) einen Außendurchmesser (d) und der dielektrische Isolator eine relative Dielektrizitätskonstante (er) aufweist, wobei gilt:

5. Steckeraufbau nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufweitering (40) und der Einsatz (41) aus Metall sind und Aufweitering (40) und Klemmteil (30) gegenüberliegende Flächen zum Angriff an entsprechende Innen- und Außenflächen des Außenleiters (11) des Koaxialkabels (10) aufwelsen.

6. Steckeraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmteil (30) einteilig ist.

7. Steckeraufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmteil (30) eine mit Gewinde versehene Außenfläche (33) und das Körperteil (20) eine mit Gewinde versehene Innenfläche (23) aufweist, die mit der mit Gewinde versehenen Außenfläche des Klemmteils zur Bildung einer Halteeinrichtung für die gegenuberliegenden Flächen von Aufweitering und Klemmteil ausgebildet sind.