DE10016443A1 - Kopplungsanordnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopplungsanordnung zum Anschluss eines Lichtleiters 9 an ein optoelektronisches Element 11, wobei zur zentrischen Zuordnung des endseitig in einem zylindrischen Steckerstift 8 gefassten Lichtleiters 9 zu dem in einem Kopplungsgehäuse 1 angeordneten optoelektronischen Element 11 das Kopplungsgehäuse 1 mit einer hülsenartigen Halterung 3 verbunden ist, in der ein Lagerkörper 4 für den Steckerstift angeordnet ist, der winklig zueinander angeordnete Führungsflächen aufweist, zwischen denen der Steckerstift 8 federnd fixiert ist. DOLLAR A Der Lagerkörper 4 ist starr ausgebildet und die Führungsflächen des Lagerkörpers 4 bilden eine V-Nut 6, in der der Steckerstift 8 durch ein radial einwirkendes Federelement 16 festgelegt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet des Verbindens von Lichtleitern mit optoelektronischen Bauelementen und ist bei der konstruktiven Gestaltung einer Anordnung anzuwenden, bei der zur zentrischen Zuordnung des endseitig in einem zy­ lindrischen Steckerstift gefassten Lichtleiters zu dem opto­ elektronischen Element ein das optoelektronische Element auf­ nehmendes Kopplungsgehäuse mit einer hülsenartigen Haltung verbunden ist, in der ein Lagerkörper für den Steckerstift angeordnet ist.

Im Sinne der Erfindung soll unter einem optoelektronischen Element ein Sender oder ein Empfänger verstanden werden. Ein als Sender ausgebildetes optoelektronisches Element wandelt bei elektrischer Ansteuerung die elektrischen Signale in op­ tische Signale, die in Form von Lichtsignalen von seiner op­ tisch aktiven Zone ausgesendet werden. Ein als Empfänger aus­ gebildetes optoelektronisches Element wandelt bei Beaufschla­ gung seiner optisch aktiven Zone mit Lichtsignalen diese in entsprechende elektrische, ausgangsseitig abgreifbare Signa­ le. Weiterhin soll unter einem Lichtleiter jede Vorrichtung zur räumlich begrenzt geführten Weiterleitung eines optischen Signals verstanden werden, insbesondere konfektionierte Lichtwellenleiter oder sogenannte "wave guides".

Zur Vermeidung von Schwankungen der übertragenen Lichtleis­ tung ist es notwendig, dass die Kopplungsstirnfläche des Lichtleiterkerns und die optisch aktive Zone des zugeordneten optoelektronischen Elements während der Übertragung optisch zentrisch zueinander ausgerichtet sind. Im Hinblick hierauf ist es notwendig, ein radiales Spiel des Steckerstiftes in dem Lagerkörper zu verhindern.

Bei einer bekannten Kopplungsanordnung besteht der in der hülsenartigen Halterung angeordnete Lagerkörper aus einem gummielastischen Werkstoff und ist zur zentrischen Aufnahme des Steckerstiftes mit drei winklig zueinander angeordneten Führungsflächen versehen. Die Führungsflächen werden beim Steckvorgang durch den Steckerstift radial auseinander ge­ drückt und liegen bei eingestecktem Steckerstift federnd an dessen Mantelfläche an. Bei dieser Anordnung besteht die Ge­ fahr, dass der Steckerstift durch radial unterschiedlich stark einwirkende Druckkräfte der Führungsflächen - bei­ spielsweise aufgrund von Inhomogenitäten des gummielastischen Materials - nicht die angestrebte zentrische Position ein­ nimmt (US 5,661,834).

Ausgehend von einer Kopplungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 (US 5,661,834) liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, die Kopplungsanordnung so zu ge­ stalten, dass der Steckerstift in der mit dem Kopplungsge­ häuse verbundenen hülsenartigen Aufnahme radial eindeutig po­ sitioniert ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Lagerkörper starr ausgebildet ist und die Führungsflächen des Lagerkörpers eine V-Nut bilden, in der der Steckerstift durch ein radial einwirkendes Federelement festgelegt ist.

Bei einer derartigen Ausgestaltung ist sichergestellt, dass der Steckerstift durch Anliegen an zwei einem starren Lager­ körper zugeordneten Führungsflächen in der hülsenartigen Hal­ terung eindeutig positioniert und in dieser Position durch ein Federelement fixiert ist. Eine derart genaue Positionie­ rung des Steckerstiftes führt insbesondere bei der Ankopplung von Monomode-Lichtleitern mit einem Kerndurchmesser des Lichtleiters von ca. 9 µm zu einer deutlichen Verringerung der Schwankungsbreite der übertragenen Lichtleistung.

Im Hinblick auf eine einfache Handhabung beim Einführen des Steckerstiftes in die V-Nut des Lagerkörpers und beim Entfer­ nen des Steckerstiftes aus dem Lagerkörper ist es vorteil­ haft, wenn das Federelement einen sich in Steckrichtung ver­ engenden Wirkbereich aufweist. Hierbei muß der Steckerstift jeweils nur in der entsprechenden axialen Richtung bewegt werden. Das hat besondere Vorteile bei Anordnungen, bei denen auf engem Raum zahlreiche Steckerstifte plaziert sind.

Eine im Hinblick auf die Sicherstellung einer ausreichend ho­ hen Druckkraft des Felderelements auf den Steckerstift - so dass der Steckerstift bei radial einwirkenden Kräften nicht aus der V-Nut herausgedrückt wird - bevorzugte Ausführungs­ form der neuen Kopplungsanordnung sieht vor, dass der Lager­ körper rohrartig ausgebildet ist und dass das Federelement ringartig ausgebildet und auf den Lagerkörper aufgesetzt ist und mit dem Wirkbereich eine fensterartige Öffnung des Lager­ körpers durchgreift.

Eine hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des Lagerkör­ pers und des Federelements besonders einfache Ausführungsform der neuen Kopplungsanordnung lässt sich dadurch realisieren, dass der Lagerkörper die Form einer offenen Rinne hat und dass das Federelement von wenigstens einem nach innen geboge­ nen flügelartigen Abschnitt der Mantelfläche der hülsenarti­ gen Halterung gebildet ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 1 bis 10 der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen

Fig. 1 eine erste Kopplungsanordnung mit einem in die hül­ senartige Halterung eingepressten, rohrartigen, metallenen Lagerkörper, dessen Wandung eine fensterartige Öffnung für den Wirkbereich einer Ringfeder aufweist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Kopplungsanordnung gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung der Kopplungsanordnung gemäß Fig. 1 entlang der Linie B-B,

Fig. 4 eine Variante zu dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem radial montierbaren Federelement,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kopplungsanord­ nung mit einem an die hülsenartige Halterung angespritzten Lagerkörper aus Kunststoff,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kopplungsanord­ nung mit einem zweiteilig ausgebildeten Lagerkörper,

Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Kopplungsanord­ nung, bei der der Lagerkörper die Form einer offenen Rinne hat und das Federelement ein integraler Bestandteil der hül­ senartigen Halterung ist, und

Fig. 8 bis 10 eine Seitenansicht in Steckrichtung C und zwei Schnittdarstellungen entlang der Linien D-D und E-E der Kopplungsanordnung gemäß Fig. 7.

Die Kopplungsanordnung gemäß den Fig. 1 bis 3 weist ein Kopplungsgehäuse 1 auf, an dem eine mit einer Schweißlippe 2 versehene hülsenartige Halterung 3 befestigt ist. Ein als Stahldrehteil ausgebildeter, mit zylindrischer Mantelfläche versehener Lagerkörper 4 weist an einem ersten Ende einen Ab­ schnitt 5 mit verringertem Außendurchmesser auf. Dieses erste Ende des Lagerkörpers 4 ist in die hülsenartige Halterung eingepresst. Der Lagerkörper 4 ist derart rohrartig ausgebil­ det, dass er innenseitig einen mit einer V-Nut 6 versehenen Führungsbereich 7 für einen Steckerstift 8 aufweist. In dem Steckerstift 8 ist ein Monomode-Lichtwellenleiter 9 gefaßt.

Gemäß Fig. 1 weist das Kopplungsgehäuse 1 einen der hülsen­ artigen Halterung 3 gegenüberliegenden zylindrischen Aufnahmebereich 10 auf, in dem ein optoelektronisches Element 11 so justiert und befestigt ist, dass seine optisch aktive Zone 12 und die Kopplungsstirnfläche 13 des Lichtwellenleiterkerns bei eingestecktem Steckerstift 8 optisch zentrisch zueinander ausgerichtet sind.

Gemäß den Fig. 2 und 3 ist der Abschnitt 5 des Lagerkör­ pers 4 so lang ausgebildet, dass ein außerhalb der hülsenar­ tigen Halterung 3 verlaufender Teil des Abschnitts 5 gemein­ sam mit der Stirnkante der hülsenartigen Halterung eine äu­ ßere Ringnut 14 bildet. Im Bereich dieser Ringnut 14 weist der Lagerkörper 4 eine der V-Nut 6 diametral gegenüberlie­ gende fensterartige Öffnung 15 auf. Ein in der Ringnut 14 an­ geordnetes als geschlossene Ringfeder ausgebildetes Federele­ ment 16 ist mit einem sich in Steckrichtung C verengenden Wirkbereich 17 ausgestattet und durchgreift mit diesem Wirk­ bereich 17 die fensterartige Öffnung 15 des Lagerkörpers 4. Bei eingestecktem Steckerstift 8 liegt ein Flächenabschnitt des Wirkbereichs 17 der Ringfeder 16 federnd an der Mantel­ fläche des Steckerstiftes 8 an und drückt diesen in die V-Nut 6. - Ein aus Stahl gefertigter Lagerkörper hat den Vorteil, dass die Führungsflächen eine hohe Oberflächengenauigkeit aufweisen.

Bei der Variante gemäß Fig. 4 ist das Federelement 18 als offene Ringfeder ausgebildet. Diese muss nicht axial auf den Lagerkörper 19 aufgesprengt werden, sondern sie kann radial in die Ringnut eingesetzt werden. In dem der fensterartigen Öffnung 20 gegenüberliegenden Bereich des Mantels des Lager­ körpers 19 sind zwei äußere Längsnuten 21 ausgebildet, in de­ nen die Enden der offenen Ringfeder eingehakt sind.

Bei der Kopplungsanordnung gemäß Fig. 5 besteht der Lager­ körper 22 aus Kunststoff und ist an die hülsenartige Halte­ rung 23 angespritzt. Der Lagerkörper 22 weist eine äußere Ringnut 24 auf. - Ein aus Kunststoff gefertigter Lagerkörper verbessert die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) der Kopplungsanordnung, da er die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen insbesondere im Bereich oberhalb von 1 GHz erheblich reduziert.

Bei der Kopplungsanordnung gemäß Fig. 6 ist der Lagerkörper zweiteilig ausgebildet. Ein erstes, kurz ausgebildetes, aus Stahl gefertigtes Teil 25 ist in die hülsenartige Halterung 3 eingepresst. Dieses erste Teil 25 des Lagerkörpers ist an seiner der hülsenartigen Halterung 3 gegenüberliegenden Ende mit einem Flansch 26 versehen. Ein zweites, länger ausge­ bildetes, aus Kunststoff gefertigtes Teil 27 des Lagerkörpers wird an das mit dem Flansch 26 versehenen Ende des ersten Teils 25 angespritzt. - Bei einer solchen Ausführungsform sind die Vorteile der Einhaltung geringer Fertigungsto­ leranzen und der geringen Oberflächenrauheit eines aus Stahl gefertigten Präzisionsteils mit dem Kostenvorteil eines aus Kunststoff gefertigten Teils kombiniert.

Bei der Kopplungsanordnung gemäß den Fig. 7 bis 10 ist ein Lagerkörper 28 vollständig in eine hülsenartige Halterung 29 eingepresst, die demzufolge länger als bei den Ausführungs­ beispielen gemäß den Fig. 1 bis 6 ausgebildet ist. Der La­ gerkörper 28 kann auch eingeschweißt sein.

Gemäß Fig. 7 ist die Wandung der hülsenartigen Halterung 29 mit einem Laserstrahl derart H-förmig eingeschnitten, dass zwei anschließend nach innen gebogene flügelartige Abschnitte 30 der Wandung bei eingestecktem Steckerstift 8 jeweils ent­ lang einer Längslinie 31 der Mantelfläche des Steckerstiftes federnd anliegen (vergl. auch Fig. 9 und 10).

Gemäß Fig. 8 sind die flügelartigen Abschnitte 30 derart ge­ bogen, dass ein sich in Steckrichtung verengender Wirkbereich 32 ein leichtes Einführen des Steckerstiftes 8 sichert. Der Lagerkörper 28 ist als ein Stahldrehteil ausgebildet, das ei­ ne zylinderförmige Mantelfläche aufweist und in das eine mit einer V-Nut 33 versehene offene Rinne 34 eingefräst ist.

Claims (4)

1. Kopplungsanordnung zum Anschluss eines Lichtleiters (9) an ein optoelektronisches Element (11),

• - bei der das zu koppelnde Ende des Lichtleiters in einem zylindrischen Steckerstift (8) gefasst ist und
• - bei der zur zentrischen Zuordnung des Lichtleiters (9) zu dem optoelektronischen Element (11) eine hülsenar­ tige Halterung (3) mit einem das optoelektronische Ele­ ment (11) aufnehmenden Kopplungsgehäuse (1) verbunden ist,
• - wobei in der hülsenartigen Halterung (3) ein Lagerkör­ per (4) für den Steckerstift (8) angeordnet ist, der winklig zueinander angeordnete Führungsflächen auf­ weist, und der Steckerstift zwischen diesen Führungs­ flächen federnd fixiert ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - dass der Lagerkörper (5) starr ausgebildet ist und
• - dass die Führungsflächen des Lagerkörpers eine V-Nut (6) bilden, in der der Steckerstift (8) durch ein ra­ dial einwirkendes Federelement (16) festgelegt ist.

2. Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) einen sich in Steckrichtung (C) ver­ engenden Wirkbereich (17) aufweist.

3. Kopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - dass der Lagerkörper (4) rohrartig ausgebildet ist und
• - dass das Federelement (16) ringartig ausgebildet und auf den Lagerkörper (4) aufgesetzt ist und mit dem Wirkbe­ reich (17) eine fensterartige Öffnung (15) des Lagerkör­ pers durchgreift.

4. Kopplungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - dass der Lagerkörper (28) die Form einer offenen Rinne (34) hat und
• - dass das Federelement von wenigstens einem nach innen gebogenen flügelartigen Abschnitt (30) der Mantelfläche der hülsenartigen Halterung (29) gebildet ist.