DE69900597T2 - Verbinder mit sekundär verriegelungsmechanismus - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Steckverbinder der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art. Bei solchen Steckverbindern kommt es bei einigen Anwendungen entschieden darauf an, daß die demontierbare Verbindung nicht unkontrolliert getrennt werden kann, und daß man eine hundertprozentige Sicherheit hat, daß die Steckerteile auch richtig und vollständig zueinander passen.
• Zu diesem Zweck werden zusätzlich zu einem ersten Verriegelungsmechanismus sekundäre Verriegelungsmechanismen verwendet, deren Betätigung nur dann möglich ist, wenn die Steckerteile einerseits richtig miteinander verbunden sind, und die außerdem ein unbeabsichtigtes Lösen der demontierbaren Steckverbindung verhindern. Solche demontierbaren Verbindungen mit Sekundärverriegelungsmechanismen sind oft kompliziert und bestehen in der Regel aus mehreren Teilen.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf eine Lichtwellenleiterkopplung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Art. Bei solchen Lichtwellenleiterkopplungen kommt es darauf an, Lichtstärkenverluste am Übergang von einem Lichtwellenleiterkabel zum anderen oder von einem Lichtwellenleiterkabel zu einem elektrooptischen Element mit einem optischen Eingang oder Ausgang so gering wie möglich zu halten. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Oberfläche der Endseite des Lichtwellenleiters absolut frei von Staub oder anderen Verschmutzungen zu halten und diese Staubfreiheit auf Dauer sicherzustellen. Außerdem muß eine solche Kopplung robust und kompakt sein.
• Bekannte Lichtwellenleiterkopplungen erfüllen diese Anforderungen derzeit nicht optimal. So ist aus der US-A 5 134 676 ein Lichtleitfaser- Koppler bekannt, bei dem die sich koaxial gegenüberliegenden Faserenden von zu verbindenden Lichtleitfasern zwischen sich eine Membran quetschen, die transparent ist und den gleichen Brechungsindex aufweist wie die Lichtleitfasern selbst. Als Ergebnis wird ein guter optischer Übergang zwischen den zu verbindenden Fasern hergestellt. Durch den mechanischen Kontakt zwischen den Endflächen der Lichtleitfasern und der Membran besteht jedoch die Gefahr, daß darauf befindliche Staubteilchen die Endflächen der Lichtleitfasern zerkratzen, insbesondere, wenn die Kopplung häufig getrennt und wiederverbunden wird.
• Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung; einen Steckverbinder der anfangs genannten Art derart zu verbessern, daß er einen mit dem Verbindergehäuse einstückig ausführbaren Sekundärverriegelungsmechanismus aufweist, der kompakt und leicht zu bedienen ist.
• Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtwellenleiterkopplung anzugeben, die keinen Eindringen von Staub, flüssigen und gasförmigen Medien erlaubt, die kompakt und sehr sicher gegen unabsichtliches Herausziehen und leicht zu bedienen ist.
• Diese Aufgaben werden durch einen Steckverbinder gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den Unteransprüchen unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer erläutert. Darin zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Steckverbinders,
• die Fig. 2A bis 2C Längs- und Querschnitte durch den Steckverbinder der Fig. 1,
• Fig. 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders,
• Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Lichtwellenleiterkopplung gemäß der Erfindung,
• Fig. 5 eine perspektivische Seitenansicht der Lichtwellenleiterkopplung gemäß Fig. 4, und
• Fig. 6 eine Lichtwellenleiterkopplung mit integrierten elektrooptischen Elementen.
• Der in Fig. 1 gezeigte Steckverbinder besitzt ein Gehäuse 1, das im wesentlichen quaderförmig ist und auf der linken Seite die Öffnung eines Aufnahmeschafts 2 für einen komplementären Stecker 3 aufweist. Die obere Gehäusefläche weist einen Federarm 4 auf, dessen freies Ende sich in der Nähe des Eingangs des Aufnahmeschachts 2 befindet und der umgeben ist von einem Bügel 5, der einerseits durch Aussparungen in den Seitenwänden und im Eingangsbereich des Aufnahmeschachts von dem Rest des Gehäuses abgetrennt ist und andererseits durch dünne Streben 10a, 10b im Stirnbereich des Bügels am Gehäuse befestigt ist, so daß ein Zusammendrücken der Schenkel 7a, 7b des Bügels 5 dazu führt, daß die Stirnseite 8 des Bügels sich nach vorne bewegt, d. h. gegen die Einsteckrichtung des komplementären Steckers. In seiner Ruhestellung, d. h. wenn die beiden gebogenen Schenkel 7a, 7b nicht zusammengedrückt sind, liegt der Stirnbereich des Bügels 5 so, daß das freie Ende des Federarms 4 elastisch gegen den Bügel andrückt. Damit ist gewährleistet, daß der Federarm 4 in der in Fig. 2C gezeigten Stellung gesichert ist und den komplementären Stecker 3 nicht freigeben kann. In Fig. 2C sieht man darüber hinaus, daß am Kopfende des Federarms ein Rasthaken 13 ausgebildet ist, der eine Rastnase 12 auf der Oberseite des komplementären Steckers 3 hintergreift. Wenn der komplementäre Stecker 3 in das Gehäuse 1 eingeführt wird, schiebt zuerst er den Federarm 4 mittels dessen Rasthaken 13 über die Rastnase 12 weg, wobei der Federarm 4 mit der Stirnseite 8 des Bügels 5 verrastet. Durch ein Zusammendrücken der Schenkel 7a, 7b wird diese Festlegung wieder aufgelöst, und der Federarm 4 preßt sich unter Spannung gegen die Oberseite des komplementären Steckers 3 hinter der Rastnase 12. Der Stirnbereich 8 des Bügels 5 verhindert, daß der Federarm 4 sich aus dieser Lage lösen kann. Damit ist die Verriegelung in zweierlei Hinsicht gesichert. Einerseits ist kein unbeabsichtigtes Lösen, beispielsweise durch Zug am Kabel des komplementären Steckers 3, möglich, und andererseits kann ein Verrasten erst dann erfolgen, wenn der Stecker 3 vollständig in das Gehäuse 1 eingeführt ist.
• In den Fig. 2A und 2B erkennt man deutlich die Führungsnuten 1. 1a, 1 1b in den Seitenwänden des Gehäuses 1, in denen der komplementäre Stecker 3 mit entsprechend ausgeführten Rippen in seinen Seitenwänden geführt wird.
• Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders, bei der zwei Aufnahmeschächte koaxial im Gehäuse angeordnet sind, und wobei zwei komplementäre Stecker gegensinnig auf einer Achse angeordnet werden können. Diese Art von Vielfachsteckverbindung findet insbesondere Anwendung bei der Verbindung von Lichtwellenleiterkabeln, wobei die Stecker Endbereiche mit sorgfältig präparierten Faserenden aufweisen, die mit geringem Abstand zueinander genau einander gegenüber angeordnet werden, um Lichtsignale von einem Lichtwellenleiterkabel zum anderen zu transportieren. Wie man in Fig. 3 leicht erkennt, ist die Anordnung spiegelsymmetrisch, so daß die Sekundärverriegelungsorgane gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Ausführung lediglich verdoppelt sind.
• Der hier beschriebene Steckverbinder läßt sich einstückig als Spritzgußteil herstellen und ist sehr kompakt. Seine Bedienung ist sehr einfach, so daß sie auch unter beengten Platzverhältnissen am Einbauort nicht schwierig ist. Die demontierbare Steckverbindung kann zweiteilig sein, es können aber auch mehrere Verbindungen in einem Gehäuse kombiniert werden.
• Das Gehäuse 21, welches in Fig. 4 in einem Schnitt koaxial zur Achse des Lichtwellenleiters 22 dargestellt ist, besteht vorzugsweise aus Kunststoff und ist einstöckig. Die zu verbindenden Lichtwellenleiterkabel 23 sind an ihren Enden "abisoliert" und befinden sich in Lichtwellenleitersteckern der im Patent DE 44 10 411 der Anmelderin beschriebenen Art. Es handelt sich dabei um Stecker, deren kabelseitige Hülse mit dem Mantel des Lichtwellenleiterkabels 23 vercrimpt ist, wobei das vordere Ende des Steckers den Lichtwellenleiter eng umschließt. Die Endfläche des Lichtwellenleitersteckers ist durch ein "Hot-plate"-Verfahren behandelt, so daß sie eine absolut ebene und optisch einwandfreie Oberfläche aufweist.
• Im Gehäuse 21 sind zwei solcher Stecker 24 koaxial und sich gegenüberliegend angeordnet und in dafür vorgesehenen Kammern 22 verrastet. Die Verrastung erfolgt erstens über Haken, die am kabelseitigen Ende der Stecker 24 vorgesehen sind und den Stecker in der eingesteckten Position hintergreifen, wobei dieser Haken 20 zweitens zusätzlich in seiner verrasteten Stellung durch Sekundärverriegelungen 23 gesichert wird.
• Kabelseitig ist der Zwischenraum zwischen dem Stecker 24 und dem Kabel 23 durch einen O-Ring 27 abgedichtet. In der Kammer 28 des Gehäuses 21 ist ein O-Ring 26 angeordnet, der von den Kopfenden der beiden Lichtwellenleiterstecker 24 leicht gequetscht wird und zwischen den Kopfflächen einen Raum dicht verschließt. Damit ist der Zwischenraum 25 zwischen den Endflächen der Lichtwellenleiterkabel gegenüber Staub, flüssigen und gasförmigen Medien abgedichtet, was optische Verluste an diesen Grenzflächen verringert.
• Ein optisch noch wirkungsvollerer Übergang wird hergestellt, indem der zwangsläufig auftretende Brechungsindexsprung an den jeweiligen Enden der Lichtwellenleiterkabel eliminiert wird. Dies wird erreicht durch Füllen des Hohlraums zwischen den Lichtwellenleiterenden und dem O- Ring 26 mit einer Flüssigkeit, die den gleichen Brechungsindex hat wie die Lichtwellenleiterfasern selbst.
• Der O-Ring ist in der Ausnehmung 28 einerseits durch die Rückwand 15 und andererseits durch Haltenasen 14 am anderen Ende der Ausnehmung 28 gegen ein unbeabsichtigtes Herausfallen gesichert. Entfernen läßt sich der O-Ring, indem man ihn mit einem Stift entgegen der Quetschkraft der Haltenasen 14 aus der Ausnehmung 28 herausdrückt. Der O-Ring 26 wird auf den Enden der Lichtwellenleiterstecker 24 dadurch zentriert, daß die Kopfenden der Steckerhülsen, die die Kopfflächen der Lichtwellenleiterfasern umgeben, nach außen abgeschrägt sind. Somit ist gewährleistet, daß der O-Ring 26 konzentrisch mit der Längsachse der Lichtwellenleiterkabel 23 verläuft und den optischen Übergang von einem Kabelende zum anderen nicht stört. Gleichzeitig werden die Kabelenden bzw. die Steckerendflächen zueinander zentriert, so daß Übergangsverluste minimiert werden. Das Bezugszeichen 20 bezeichnet einen Rasthaken, der hinter die rückseitige Kante des Steckers 24 greift, um diesen zu arretieren.
• Wie man in Fig. 5 und Fig. 6 am besten erkennt, sind ferner seitlich zusammenpreßbare Schenkel 16 vorgesehen, die in zusammengepreßtem Zustand eine Zunge 13 freigeben, die elastisch hinter die Verrastung 20 greift und diese sekundärverriegelt.
• Fig. 5 zeigt ferner die Öffnung 28 mit dem O-Ring 26, der von den Haltenasen 14 gegen unbeabsichtigtes Herausfallen gesichert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite hat die Öffnung 28 kleinere Abmessungen als der O-Ring 6, so daß von dort ein Herauspressen des O-Rings aus der gezeigten Öffnung lediglich mittels eines Stifts möglich ist. Die unterhalb der Arme 16 freigelassenen Fenster dienen nur dazu, die Arme 16 freigängig zu machen und können gleichzeitig dazu benutzt werden, die ordnungsgemäße Einführung der Stecker 24 bis in ihre Verrastposition zu überwachen.
• Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein Doppelstecker, d. h. zwei parallel zueinander angeordnete Einführschächte für Lichtwellenleiterstecker, vorgesehen ist; denen zwei elektrooptische Elemente 18 gegenüberliegen, so daß die Endflächen der Lichtwellenleiterfasern den optischen Ein- bzw. Ausgängen der elektrooptischen Elemente 18 gegenüberliegen und der Zwischenraum zwischen diesen Flächen ganz analog zu dem in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel von einem O-Ring umschlossen wird. Die O-Ringe werden wieder durch Schächte 28 eingeführt. Die Sekundärverriegelung der Lichtwellenleiterstecker erfolgt wiederum über die Zunge 13, die durch Freigabe nach Betätigung der Arme 16 hinter die Verrastung 10 greift.

Claims (17)

1. Steckverbinder mit einem Gehäuse (1) mit mindestens einem Aufnahmeschacht (2) für einen Stecker (3) mit zum Schachtverlauf komplementärer Form,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse für jeden Aufnahmeschacht (2) je einen Federarm (4) aufweist, der ihn auf einer Seite begrenzt, wobei der Federarm in Betrieb auf eine entsprechende Seite des Steckers (3) drückt und den Stecker (3) in seiner eingeführten Stellung blockiert,

und das Gehäuse einen bügelförmigen Bereich (5) aufweist, der als Sekundärverriegelung dient, wobei ein Teil des bügelförmigen Bereichs über das freie Ende (6) des Federarms (4) vorsteht und es daran hindert, sich vom Stecker zu lösen, solange der bügelförmige Bereich nicht seitlich zusammengedrückt wird.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bügelförmige Bereich (5) den Federarm (4) mittels leicht konvexer Schenkel (7a, 7b) U-förmig umschließt, und daß in er der Ruhestellung mit seinem zentralen Bereich (8) gegen die benachbarte Fläche des Federarms (4) drückt.

3. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Federarms (4) auf den zentralen Bereich (8) des Bügels (5) in einer Stellung verrastbar ist, in der der Federarm (4) den komplementären Stecker (3) nicht verriegelt, wobei die Verrastung durch seitliches Zusammendrücken der Schenkel (7a, 7b) lösbar ist.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Federarm (4) durch Ausschnitte in zwei zueinander parallelen Seitenwänden (9a, 9b) je in einer Verbindungsendwand des Gehäuses vom Gehäuse (1) getrennt ist, wobei der bügelförmige Bereich mit den Seitenwänden (9a, 9b) durch dünne Stege (10a, 10b) an den Ecken der Seitenwände im Bereich der Öffnung des Aufnahmeschachts (2) beweglich verbunden ist.

5. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegenüberliegende komplementäre Stecker (3) je an einem Ende des Schachts angeordnet sind.

6. Steckverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecker (3) Lichtleitfaser-Stecker sind, die zusammen eine Lichtleitfaserkopplung bilden.

7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (3) während des Einführens in Führungsnuten (11a, 11b) geführt wird, die in den Wänden (9a, 9b) des Aufnahmeschachts vorgesehen sind, und daß er an seiner dem Federarm (4) benachbarten Seite eine Rastnase (12) aufweist, die mit einem Rasthaken (13) zusammenwirkt, der am freien Ende des Federarms (4) angeordnet ist.

8. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federarm (4) und der mittlere Bereich (8) des Bügels (5) miteinander verrastet werden können, wenn der Federarm (4) den komplementären Stecker (3) nicht verriegelt.

9. Steckverbinder nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine seitliche Ausnehmung (28) im Gehäuse zur Einführung eines O-Rings zur fluchtenden Ausrichtung der Stecker (24).

10. Steckverbinder nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse (21) für den koaxialen Halt von Lichtleitfaser-Kabeln (23) oder elektrooptischen Elementen (15) vorgesehen ist, die durch die Stecker (24) verbunden werden, welche im Gehäuse (21) in einer Stellung verrastet sind, in der die Stirnenden der Stecker sich in geringem Abstand einander gegenüber befinden, dadurch gekennzeichnet, daß im verrasteten Zustand der Stecker (24) ein O-Ring (26) mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Stirnendes der Lichtwellenleiterstecker (24), den Zwischenraum zwischen den Stirnseiten des Lichtwellenleiters unter Quetschung der Stecker dicht einschließt.

11. Steckverbinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (25) mit einem Fluid gefüllt ist, das im wesentlichen den gleichen Brechungsindex aufweist wie die Lichtwellenleiterfasern (22).

12. Steckverbinder nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) im Bereich des O-Rings (26) und quer zur Achse des Lichtwellenleiterkabels (23) eine Ausnehmung aufweist, durch die der O-Ring (26) eingesetzt oder entfernt werden kann.

13. Steckverbinder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (28) an einer Seite für den O-Ring (26) durchgehend offen und an den Seitenwänden der Öffnung mit Rückhaltevorsprüngen (14) versehen ist, wobei die gegenüberliegende Seite des Gehäuses (21) eine Öffnung (28) aufweist, die kleiner ist als der Außenradius des O-Rings (26), zum Einführen eines Stifts, mit dessen Hilfe der O- Ring (26) entfernt werden kann.

14. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (17) der. Stirnseiten der Lichtwellenleiterstecker (24) so abgeschrägt sind; daß sie den O-Ring (26) zentrieren und der O-Ring sie zentriert.

15. Steckverbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) aus Kunststoffmaterial und der O-Ring (26) aus Gummi oder einem Elastomermaterial bestehen.

16. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrooptisches Sende- und/ oder Empfangselement (18) im Gehäuse (21) angeordnet ist, das einen optischen Eingang bzw. einen optischen Ausgang besitzt, dessen Stirnende gleich dem eines Lichtwellenleitersteckers (24) ist.

17. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21) zwei Zugänge für zwei Stecker (24) oder 2 · 2 Stecker (24) aufweist, die zueinander parallel angeordnet sind, oder Zugänge für n durchzuführende, sternförmige Anschlüsse vorgesehen sind.