DE10008301B4

DE10008301B4 - Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern

Info

Publication number: DE10008301B4
Application number: DE10008301A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dipl.-Phys. Bruland; Ludger Leve; Jens Dr.-Ing. Krause; Ralf Schöttelndreier
Original assignee: Harting Automotive GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: DE10008301A1; JP2001272583A; US6554494B2; US20010017965A1

Abstract

Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern mit einem Gehäuse in dem optoelektrische Bauteile angeordnet sind, wobei in dem Gehäuse (10) ein Trägerkörper (40) mit einer Lichtwellenleiter-Steckseite (48) und einer elektrischen Steckseite (49) vorgesehen ist, wobei in dem Trägerkörper (40) mindestens ein optoelektrischer Wandler (41) mit einer lichtempfindlichen Fläche und mit elektrischen Anschlüssen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen dem mit einer Faserendhülse (5) versehenen Lichtwellenleiter (4) und der lichtempfindlichen Fläche des optoelektrischen Wandlers (41) mittels eines Koppelelementes (51) außerhalb des Trägerkörpers (40) erfolgt, und dass ein Halteelement (52) das Koppelelement (51) und die Faserendhülse (5) mit dem Trägerkörper (40) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern mit einem Gehäuse, in dem optoelektrische Bauteile angeordnet sind, wobei in dem Gehäuse (10) ein Trägerkörper (40) mit einer Lichtwellenleiter-Steckseite (48) und einer elektrischen Steckseite (49) vorgesehen ist, wobei in dem Trägerkörper (40) mindestens ein optoelektrischer Wandler (41) mit einer lichtempfindlichen Fläche und mit elektrischen Anschlüssen angeordnet ist.
Steckverbinder mit optoelektrischen Wandlern werden in zunehmendem Maße in der industriellen Kommunikationstechnik und im Bereich der Kfz-Technik aufgrund ihrer Störunanfälligkeit gegen elektromagnetische Signale, ihrer hochwertigen Potentialtrennung der Kommunikationsteilnehmer und höchster Datenübertragungsgeschwindigkeiten, eingesetzt.

Es ist bekannt, bei Lichtwellenleiter-Stecksystemen mit optisch-elektrischen Wandlern, sogenannten Transceiver-Modulen, die Wandler getrennt vom Stecksystem auf einer zur weiteren Signalverarbeitung vorgesehenen Leiterplatte anzuordnen. Dabei können für die optoelektrischen Bauteile allerdings Probleme durch die Wärmeeinwirkung – etwa bei einem Lötprozess – entstehen.

Aus der US 5,767,999 ist ein steck- und auswechselbares Schaltungsmodulsystem bekannt, bei dem optische oder elektrische Steckverbinder als Sende- und Empfänger System ausgebildet, bei dem un a. einzelne Module ohne Abschaltung des Gesamtsystem ausgetauscht werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern der eingangs genannten Art als separates vormontiertes und mit Steckanschlüssen versehenes Bauelement auszubilden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kopplung zwischen dem mit einer Faserendhülse (5) versehenen Lichtwellenleiter (4) und der lichtempfindlichen Fläche des optoelektrischen Wandlers (41) mittels eines Koppelelementes (51) außerhalb des Trägerkörpers (40) erfolgt, und dass ein Halteelement (52) das Koppelelement (51) und die Faserendhülse (5) mit dem Trägerkörper (40) verbindet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern ein Gehäuse mit einem Trägerkörper aufweist, in dem zusätzlich die optoelektrischen Bauteile angeordnet sind, die eine Wandlung von optischen Signalen in elektrische Signale vornehmen.

Weiterhin ist das Gehäuse und der darin eingefügte Trägerkörper mit einer Steckseite für Lichtwellenleiter und eine Steckseite mit elektrischen Kontakten für einen Gegenstecker ausgebildet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Anordnung eine lösbare optische Steckverbindung für Lichtwellenleiter enthält, so dass z.B. ein Lichtwellenleiter problemlos ausgetauscht werden kann, zumal das Gehäuse ohne Anwendung eines speziellen Werkzeuges entriegelbar ausgebildet ist.

Ein weiterer Vorteil liegt in der einfachen mechanischen Struktur dieser Anordnung, so dass neben einer kostengünstigen Fertigung, eine schnelle Konfektionierung mit einer hohen Montagesicherheit erreicht wird, wobei durch den Einsatz jeweils endgeprüfter Bauteile eine sichere Funktionalität gewährleistet ist.

Zudem wird durch die einfache Montage ein eventuell später vorzunehmender Service wesentlich erleichtert.

Verschiedene Ausführungen für den Anschluss eines Lichtwellenleiters ermöglichen eine Anpassung des Systems an unterschiedliche Aufgabenbereiche. So kann die Ankopplung eines Lichtwellenleiters an einen optoelektrischen Wandler nicht nur innerhalb sondern auch außerhalb des Trägerkörpers liegen.

Weiterhin kann es ggf. von Vorteil sein, den Lichtwellenleiter bereits während des Fertigungsprozesse fest mit dem Trägerkörper zu verbinden und das frei herausragende Ende des Lichtwellenleiters mit einem beliebigen optischen Steckverbinder zu kombinieren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der optoelektrischen Elemente in einem Gehäuse,
2 eine Draufsicht auf das Gehäuse bei entferntem Deckel,
3 eine Teilschnittdarstellung durch ein geöffnetes Gehäuse,
4 eine Teilschnittdarstellung durch ein geschlossenes Gehäuse,
5 eine perspektivische Ansicht einer Variante einer Anordnung optoelektrischer Elemente, und
6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Variante einer Anordnung optoelektrischer Elemente.
In der 1 ist in einer perspektivischen Ansicht die Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern dargestellt.
Die Anordnung besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem Deckel 30 und einem eingefügten Trägerkörper 40. Der in dem Beispiel gezeigt aufklappbare und verrastbare Deckel 30 ist mittels eines Filmscharnieres 31 am Gehäuse 10 angeformt.
An den Schmalseiten des Gehäuses 10 ist eine Steckseite 12 für die Lichtwellenleiter 4 und eine Steckseite 13 mit elektrischen Kontakten 50 für einen elektrischen Anschlußstecker vorgesehen.
Dabei sind in der Steckseite 12 für die Lichtwellenleiter im unteren Gehäuseteil zwei Ausnehmungen 14 und im Deckel zwei Ausnehmungen 32 als runde Durchführung für die Lichtwellenleiter 4 vorgesehen, während an der gegenüberliegenden Steckseite 13 das Gehäuse 10 eine rechteckige Ausnehmung aufweist, in die elektrische Kontakte eines Anschlußsteckers einfügbar sind.
Im Inneren des Gehäuses 10 ist ein entsprechend angepaßter quaderförmiger Trägerkörper 40 eingefügt, der auf der Lichtwellenleiter-Steckseite 48 zwei mit Faserendhülsen 5 versehene Lichtwellenleiter 4 aufnimmt und auf der elektrischen Steckseite 49 herausgeführte, elektrische Kontakte 50 aufweist.
Im Inneren des vorzugsweise optisch undurchlässigen Trägerkörpers 40 sind optoelektrische Wandler 41 mit zusätzlichen Bauteilen vorgesehen, die mit den elektrischen Kontakten 50 verbunden sind.
In der 2 ist in einer Aufsicht auf das Gehäuse, bei entferntem Deckel, die Lage der eingesetzten Bauteile ersichtlich, wobei in der Mitte des Gehäuses 10 der Trägerkörper 40 mit den Faserendhülsen 5 und den Lichtwellenleitern 4 eingefügt ist.
Der Trägerkörper 40 wird mittels einer Bodenrippe 27, die am Gehäuseboden angeformt ist und in eine (hier nicht sichtbare) Bodenlängsnut 47 im Trägerkörper eingreift, den beiden Zapfen 22 und den Faserendhülsen 5, die in den halbrundförmigen Ausnehmungen 17 in der Zwischenwand 16 sowie in den Ausnehmungen in der Steckseite 12 im Gehäuse 10 geführt sind, ausgerichtet.
Die 3 zeigt einen Teilschnitt längs durch ein geöffnetes Gehäuse 10, wobei der Trägerkörper 40 in einer schrägen Montagelage gezeigt ist, bei der eine Montage oder Demontage der steckbaren Lichtwellenleiter 4 vorgenommen werden kann.
Für die Realisierung dieser Schrägstellung sind in dem Trägerkörper 40 zwei seitlich eingearbeitete Führungsnuten 43 vorgesehen, in denen je ein Zapfen 22 mit einer am oberen Ende angeformten Rastnase 23 geführt wird.
In den Führungsnuten 43 sind wiederum zwei Ausnehmungen, die Raststufen 44 und 45 vorgesehen, in denen die Rastnasen 23 einklinken. Die obere Raststufe 44 arretiert den Trägerkörper 40 in seiner Endlage, flach auf dem Gehäuseboden, während die untere Raststufe 45 den Trägerkörper für einen Montagevorgang schräg über dem Gehäuseboden hält. In der schrägen Montagelage, in der die Rastnase 23 in die Raststufe 45 einklinkt, wird der Trägerkörper 40 an der elektrischen Steckseite 49 gegen die Innenwand des Gehäuses 10 gedrückt.
In dieser Montagelage können die mit Faserendhülsen 5 bestückten Lichtwellenleiter 4 bequem aus den Bohrungen 42 des Trägerkörpers entfernt oder in sie eingeschoben werden.
Sind die Lichtwellenleiter 4 korrekt eingeschoben, kann der Trägerkörper in seine Endlage heruntergedrückt werden, wobei der aus dem Trägerkörper 40 herausragende Teil der Faserendhülsen 5 in den Ausnehmungen 17 der Zwischenwand 16 des Gehäuses 10 positioniert wird, während die Lichtwellenleiter 4 in die Ausnehmungen 14 des Steckbereiches 12 eingefügt werden.
Die 4 zeigt einen Teilschnitt längs durch ein geschlossenes Gehäuse. Die Lichtwellenleiter 4 mit den Faserendhülsen 5 und die lichtempfindliche Seite des optoelektrischen Wandlers 41 sind axial auf einer optischen Achse angeordnet, wobei aufgrund der Konstruktion von Trägerkörper, Faserendhülse und dem Gehäuse eine optimale optische Kopplung ermöglicht wird, die eine minimale Koppeldämpfung bei der Signalübertragung zwischen den Stirnflächen der Lichtwellenleiterfaser und dem optoelektrischen Wandler gewährleistet.
Die Übergabe der elektrischen Signale des optoelektrischen Wandlers 41 erfolgt mittels der elektrischen Kontakte 50, wobei die Steckseite 13 mit den elektrischen Kontakten 50 für die Aufnahme eines elektrischen Anschlußsteckers ausgebildet ist.
Zum Verrasten des Gehäuses mit einem Anschlußstecker ist im Bodenbereich des Gehäuses 10 ein Verriegelungselement 20 mit einem angeformten Rasthaken 21 vorgesehen.
Beim Verschließen des Gehäuses 10 wird der einliegende Trägerkörper 40 mit den Faserendhülsen 5 durch verschiedene im Gehäuse vorgesehene Rippen mechanisch fixiert.
Zunächst greift eine im Boden des Gehäuses 10 angeformte Bodenrippe 27, die auch in zwei getrennte Teilrippen aufgeteilt sein kann, in eine entsprechende Bodenlängsnut 47 im Bodenbereich des Trägerkörpers 40 ein. Beim Absenken des Deckels 30 legt sich die erste länglich geformte Rippe 34 an die Schulter 46 der elektrischen Steckseite 49 des Trägerkörpers 40 an. Dann drücken zwei weitere Rippen 35 und 36 auf die Oberseite des Trägerkörpers und eine weitere Rippe 37 senkt sich auf den verjüngten Bereich 6 der Faserendhülse 5.
Dabei wird von der Rippe 37 auf den abgeschrägten Teil der Zwischenwand 16 eine seitlich wirkende Kraft ausgeübt, die axial gegen den als umlaufenden Bund ausgebildeten Anschlag 7 der Faserendhülse 5 gerichtet ist und weiter auf den Trägerkörper 40 einwirkt, so dass die Faserendhülse zwangsweise in der Bohrung 42 in eine optimale Stellung zum optoelektrischen Wandler 41 geführt wird, um eine gesicherte Position bezüglich des einzuhaltenden Luftspaltes zwischen der Stirnfläche des Lichtwellenleiters 4 und der lichtempfindlichen Fläche des optoelektrischen Wandler 41 zu erzielen.
Im Boden des Gehäuses 10 sind im Bereich der Faserendhülsen drei weitere halbrundförmige Rippen 25 zur Auflage der Faserendhülsen 5 vorgesehen.
Schließlich werden die runden Ausnehmungen 32 im Lichtwellenleiter-Steckbereich 12 des Deckels 30 auf den Mantel der Lichtwellenleiter 4 ge drückt und die Rastmittel 33 und 18 von Deckel und Gehäuse verrasten miteinander. (siehe auch 1)
Weiterhin ist im mittleren Bodenbereich des Gehäuses ein Verriegelungselement 20 ausgebildet, das dreiseitig freigeschnitten und einseitig federnd angeformt ist, so dass das Gehäuse 10 wie ein elektrischer Stecker an einen hier nicht gezeigten Anschlußstecker steckbar und mittels eines entsprechend vorgesehenen Rasthakens 21 verriegelbar ist.
Durch einen senkrechten Druck auf das Verriegelungselement 20 ist die Verbindung wieder entriegelbar.
In der 5 ist eine Variante zum Anschluß von Lichtwellenleitern dargestellt, bei der die Kopplung eines mit einer Faserendhülse 5 versehenen Lichtwellenleiters 4 außerhalb des Trägerkörpers 40 vorgesehen ist.
Dazu ist ein Koppelelement 51 aus dem Trägerkörper 40 herausgeführt, das von einem Halteelement 52 zur Aufnahme der Faserendhülse 5 umgeben ist, so dass der Lichtwellenleiter 4 mit dem im Trägerkörper eingelassenen optoelektischen Wandler 41 auf einer optischen Achse angeordnet ist. Die Montage erfolgt analog zu der bereits in der 4 beschriebenen Art.
Eine weitere Variante zum Anschluß von Lichtwellenleitern ist in der 6 dargestellt. Hierbei wird der Lichtwellenleiter 4 (mit der Faserendhülse 5) bereits während des Fertigungsvorganges des Trägerkörpers fest mit dem Trägerkörper 40 verbunden, wobei das aus dem Gehäuse 10 herausragende Ende des Lichtwellenleiters 4 mit einem beliebigen Lichtwellen-Steckverbinder ausgerüstet werden kann.
In den 5 und 6 sind zudem auch noch mögliche Varianten von Anschlußsteckern 55, 56 mit unterschiedlichen Rastmitteln aufgezeigt, die hier z.B. als Steckverbinder zur Wandmontage in einem Gehäuse ausgebildet sind.

Claims

Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern mit einem Gehäuse in dem optoelektrische Bauteile angeordnet sind, wobei in dem Gehäuse (10) ein Trägerkörper (40) mit einer Lichtwellenleiter-Steckseite (48) und einer elektrischen Steckseite (49) vorgesehen ist, wobei in dem Trägerkörper (40) mindestens ein optoelektrischer Wandler (41) mit einer lichtempfindlichen Fläche und mit elektrischen Anschlüssen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen dem mit einer Faserendhülse (5) versehenen Lichtwellenleiter (4) und der lichtempfindlichen Fläche des optoelektrischen Wandlers (41) mittels eines Koppelelementes (51) außerhalb des Trägerkörpers (40) erfolgt, und dass ein Halteelement (52) das Koppelelement (51) und die Faserendhülse (5) mit dem Trägerkörper (40) verbindet.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (40) auf der Lichtwellenleiter-Steckseite (48) mindestens eine Bohrung (42) zur Aufnahme eines mit einer Faserendhülse (5) versehenen Lichtwellenleiters (4) aufweist, wobei die Stirnfläche des Lichtwellenleiters nach dem Einfügen in die Bohrung (42) zur lichtempfindlichen Fläche des optoelektrischen Wandlers (41) weist.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der elektrischen Steckseite (49) des Trägerkörpers (40) mit dem optoelektrischen Wandler (41) verbundene, elektrische Kontakte (50) für eine Kontaktierung mit einem Anschlußstecker (55, 56) herausgeführt sind.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserendhülse (5) in der Bohrung (42) des Trägerkörpers (40) in axialer Richtung gegen einen Anschlag (7) gedrückt ist, wobei die Stirnfläche der Faserendhülse (5) einen definierten Luftspalt zur lichtempfindlichen Fläche des optischen Wandlers (41) aufweist.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) mit einem klappbaren Deckel (30) versehen ist, wobei der Deckel (30) über ein Filmscharnier (31) mit dem Gehäuse (10) verbunden ist, und dass der Deckel (30) mittels Rastmitteln (33) mit dem Gehäuse (10) verrastbar ist.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Boden des Gehäuses (10) ein mit Rastmitteln (21) versehenes Verriegelungselement (20) ausgebildet ist, mittels dem das Gehäuse (10) mit einem Anschlußstecker verriegelbar ist.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (10) Zapfen (22) vorgesehen sind, die in Führungsnuten (43) des Trägerkörpers (40) hineinragen, dass die Zapfen (22) mit Rastnasen (23) versehen sind, und dass in den Führungsnuten (43) in unterschiedlichen Höhen Rastausnehmungen (44, 45) vorgesehen sind, in die die Rastnasen (23) der Zapfen (22) eingreifen, wobei der Trägerkörper (40) in einer Montage-Schräglage oder einer Endlage gehalten ist.
Anordnung zum Anschluß von Lichtwellenleitern nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (10) unterhalb und oberhalb des Trägerkörpers (40) rippenartige Vorsprünge (25, 27, 34, 35, 36, 37) vorgesehen sind, mittels denen der Trägerkörper (40) bei geschlossenem Gehäuse (10) fixiert ist.