DE102005007848A1

DE102005007848A1 - Konstruktion zum Anschließen einer optischen Faser

Info

Publication number: DE102005007848A1
Application number: DE102005007848A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kariya Inamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: JP4008421B2; US20050185913A1; DE102005007848B8; CN100365456C; CN1661406A; US7245812B2; DE102005007848B4; JP2005241758A

Abstract

Eine optische Faser (3) ist optisch mit einem Licht empfangenden/emittierenden Element (60) gekoppelt, welches in einer Interfacebox (1) enthalten ist. Die Kopplungskonstruktion besteht aus einer zylinderförmgien Fassung (2), die wasserdicht in ein Durchgangsloch (11) eingesetzt ist, welches in einer Wand (10) der Interfacebox (1) ausgebildet ist, wobei eine nachgiebige Durchführungsdichtung (4) mit der Fassung und einem Koppler (6) gekoppelt ist, der das Licht empfangende/emittierende Element (60) enthält. Eine optische Faser (3) ist in koaxial ausgebildete zentrale Löcher (20, 40) der Fassung (2) und der Durchführungsdichtung (4) eingeführt und ein axiales Ende der optischen Faser (3) ist an einem axialen Ende der Fassung (2) freigelegt. Der Koppler (6) ist an die Fassung (23) gekoppelt, so dass das Licht empfangende/emittierende Element (60) direkt dem freiliegenden Ende der optischen Faser (3) gegenüberliegt, um die optische Verbindung bei einem minimalen Verbindungsverlust herzustellen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktion zum Anschließen einer optischen Faser an eine Interfacebox mit einem Licht empfangenden/emittierenden Element.

Kürzlich wurde eine optische Faser für verschiedene Zwecke verwendet, z.B. als eine Übertragungsleitung in einem Kommunikationssystem oder als ein Lastsensor in einem Kollisionsdetektorsystem in einem Automobil. Die JP-A-07-190732 offenbart eine Vorrichtung zum Detektieren einer Automobilkollision unter Verwendung einer optischen Faser als Sensor. Bei dieser Detektorvorrichtung ist eine optische Faser entlang einem Frontstoßfänger angeordnet und ein Ende der optischen Faser ist optisch an ein Licht emittierendes Element angeschlossen, während das andere Ende mit einer Lichtempfangseinheit verbunden ist. Wenn das Fahrzeug mit einem anderen Fahrzeug oder einem Hindernis kollidiert, kann die optische Faser zerbrochen oder beschädigt werden, wodurch die Menge an Licht, die durch die optische Faser übertragen wird, reduziert wird. Die Kollision wird basierend auf der Lichtmenge detektiert, die durch die Lichtempfangseinheit empfangen wird.

Ein Beispiel einer Vorrichtung, bei der eine optische Faser als ein Sensor verwendet wird, um eine Spannung in einem nachgiebigen Gummiteil zu detektieren, ist in der JP-A-2002-236005 offenbart. Ein länglicher Sensor mit einer darin angeordneten optischen Faser ist in dem Gummiteil eingebettet. Die Größe einer Last, die auf das nach giebige Gummiteil aufgebracht wird, wird basierend auf der Spannung detektiert, die durch den Sensor mit der optischen Faser detektiert wird. Da sich die Lichtübertragungsphase in der optischen Faser entsprechend einer Spannung ändert, kann die Größe der Spannung dadurch detektiert werden, indem man die Änderungen in der Lichtphase detektiert, und zwar unter Verwendung eines Licht-Interferenz-Detektors, wie beispielsweise eines optischen Faser-Ringdetektors.

Eine optische Faser besteht aus einem Kernteil und einem Mantelteil, welches um den Kernteil herum angeordnet ist. Wenn die optische Faser optisch mit einem anderen Teil einer optischen Faser verbunden wird oder mit einem Licht empfangenden und/oder Licht emittierenden Element, ist es wichtig, eine Fehlübereinstimmung des Lichtemittierungs-/Empfangswinkels relativ zur Faserachse zu vermeiden (ein Winkel θ zwischen der Lichtemittierungs-/Empfangsrichtung und der Zentrumsachse der optischen Faser), und zwar an der Stelle der optischen Verbindung. Dies ist deshalb der Fall, da ein Lichtübertragungsverlust auftritt, wenn eine Fehlübereinstimmung vorliegt.

Am Beispiel einer Konstruktion zum Anschließen einer optischen Faser an ein Lichtempfangs-/Emissionselement ist in der JP-A-2001-013366 offenbart. Bei dieser Konstruktion wird eine Fassung, in welcher eine optische Faser angeordnet ist, teleskopartig in ein Behältnis eingeführt, in welchem ein Lichtempfangs-/Emissionselement vorhanden ist. Durch das teleskopartige Einführen der Fassung in das Behältnis wird eine Fehlausrichtung der Lichtwinkel an der Verbindungsstelle minimal gehalten, wodurch eine optische Verbindung mit niedrigem Verbindungsverlust erhalten wird. Die Fassung enthält ferner eine Tür zum Schützen eines frei liegenden Endes der optischen Faser. Die Tür ist federvorgespannt und wird lediglich dann geöffnet, wenn die Fassung in das Behältnis eingeführt wird und in Position gebracht wird, um dem Lichtempfangs-/Emissionselement gegenüber zu liegen. Die Tür wird zu anderen Zeiten geschlossen, wodurch das freiliegende Ende der optischen Faser geschützt wird.

Bei der Verbindungskonstruktion, die in der JP-A-2001-013366 offenbart ist, dient hauptsächlich dem Zweck der Verwendung bei einer Verbindung auf einer ge druckten Schaltungsplatine. In einem Fall, bei dem eine optische Faser-Verbindungskonstruktion in einem Automobil verwendet wird, wird die Verbindungskonstruktion immer einer hohen Vibration und einem möglichen Wassereindringen ausgesetzt. Es ist daher erforderlich, eine Verbindungskonstruktion für eine optische Faser zu schaffen, die eine Festigkeit gegenüber einer Vibration und gegenüber einem Eindringen von Wasser aufweist, wenn die Verbindungskonstruktion in einem Automobil verwendet wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das oben erläuterte Problem entwickelt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Konstruktion zum Anschließen einer optischen Faser an ein Licht empfangendes/emittierendes Element zu schaffen, wobei die Verbindungskonstruktion eine Festigkeit gegenüber einer Vibration und dem Eindringen von Wasser aufweisen soll und die optische Faser auch in einfacher Weise mit dem Licht empfangenden/emittierenden Element bei niedrigem Verbindungsverlust verbindbar sein soll.

Eine zylinderförmige Fassung, die aus einem Harz hergestellt ist, wird in ein Durchgangsloch eingeführt, welches in einer Wand einer Interfacebox ausgebildet ist, die ein Licht empfangendes/emittierendes Element und andere Komponenten darin enthält. Die Fassung wird an das Durchgangsloch angeschlossen, so dass sie sich darin nicht drehen kann und sich auch nicht in axialer Richtung bewegen kann, was mit Hilfe eines Anschlagteiles erreicht wird, welches zwischen einem Außenumfang der Fassung und dem Durchgangsloch angeordnet ist. Ein erstes zentrales Loch, durch welches eine optische Faser eingeführt wird, ist in der Fassung ausgebildet. Eine Durchführungsdichtung mit einem zweiten zentralen Loch, die aus einem nachgiebigen Material, wie beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer, hergestellt ist, ist mit der Fassung verbunden, so dass das zweite zentrale Loch koaxial zu dem ersten zentralen Loch positioniert wird.

Eine optische Faser wird in die Durchführungsdichtung eingeführt und auch in die Fassung eingeführt, und zwar durch die jeweiligen zentralen Löcher hindurch, das heißt durch das zweite und das erste zentrale Loch, so dass eine axiale Endfläche der optischen Faser an dem axialen Ende des ersten zentralen Loches freiliegend ist. Es wird ein Dichtungsteil, wie beispielsweise ein oder mehrere O-Ringe, die aus einem nachgiebigen Material hergestellt sind, in einen schmalen Spalt zwischen dem Außenumfang der Fassung und dem Durchgangsloch angeordnet, so dass die Fassung flüssigkeitsdicht an das Durchgangsloch angeschlossen wird.

Nachdem die Fassung mit dem Durchgangsloch verbunden worden ist und die optische Faser in die Fassung zusammen mit der Durchführungsdichtung eingeführt worden ist, wird ein Koppler mit dem Licht empfangenden/emittierenden Element an die Fassung an einer Innenseite der Interfacebox gekoppelt. Die Fassung und der Koppler werden dadurch gekoppelt, indem ein Kopplungsvorsprung, der sich von der Fassung aus erstreckt, in ein Kopplungsloch, welches in dem Koppler ausgebildet ist, eingeführt wird. Das axiale Ende der optischen Faser, welches an dem axialen Ende des ersten Zentrumsloches freigelegt ist, liegt direkt dem Licht empfangenden/emittierenden Element des Kopplers gegenüber.

Da der Koppler mit der Fassung verbunden ist, indem der koaxial ausgebildete Kopplungsvorsprung und das Kopplungsloch ineinander gekoppelt werden, wird die optische Faser optisch mit dem Licht empfangenden/emittierenden Element bei einem niedrigen Verbindungsverlust verbunden. Da eine Vibration, die auf die Fassung wirkt, durch die nachgiebige Durchführungsdichtung und das Dichtungsteil absorbiert wird, wird die optische Verbindung zwischen der optischen Faser und dem Licht empfangenden/emittierenden Element in korrekter Weise aufrecht erhalten und der Verbindungsverlust wird auf einem niedrigen Wert gehalten. Da die Fassung wasserdicht mit der Wand der Interfacebox verbunden ist und da die optische Faser wasserdicht in der Durchführungsdichtung gehalten wird, wird das Eindringen von Wasser in die Interfacebox mit Sicherheit verhindert.

Andere Zeile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer aus einem genauen Verständnis einer bevorzugten Ausführungsform, die weiter unten unter Hinweis auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konstruktion zum Anschließen einer optischen Faser an ein Licht empfangendes/emittierendes Element zeigt, welches in einer Interfacebox enthalten ist; und

2 zeigt eine Querschnittsansicht, welche die Verbindungskonstruktion wiedergibt, die in 1 gezeigt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Es wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die 1 und 2 beschrieben. Eine Fassung 2, in die eine optische Faser 3 eingeführt wird, wird in einem Durchgangsloch 11 gehalten, welches durch eine Wand 10 einer Interfacebox 1 hindurch ausgebildet ist. Nachdem die Fassung 2 an der Wand 10 der Interfacebox 1 befestigt worden ist, wird ein Koppler 6 mit einem Licht empfangenden/emittierenden Element 60 an die Fassung 2 von der Innenseite der Interfacebox 1 angekoppelt. Wie in 2 gezeigt ist, sind an der Innenfläche der Wand 10 ein Paar von Führungsschienen 12 ausgebildet und die Fassung 2 ist an der Wand 10 durch ein Anschlagteil, wie beispielsweise eine nachgiebige Kluppe 7, in den Führungsschienen 12 angeschlossen.
Die Fassung 2 ist aus einem Harzmaterial hergestellt und in einer zylinderförmigen Gestalt geformt, mit einer stufenförmigen Vertiefung 21, die an einem Ende ausgebildet ist (welches als ein Frontende bezeichnet wird), wobei ein Kupplungsvorsprung 22 an dem anderen Ende ausgebildet ist (welches als ein rückwärtiges Ende bezeichnet wird). Im Zentrum der Fassung 2 ist ein erstes zentrales Loch 20 ausgebildet, durch welches die optische Faser 3 eingeführt wird. Eine Durchführungsdichtung 4 aus einem nachgiebigen Material, wie beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer ist gemäß einem Presssitz oder Presspassung in die abgestufte Vertiefung 21 eingesetzt. Ein zweites zentrales Loch 40, durch welches die optische Faser 3 zwangsweise eingeführt wird, ist im Zentrum der Durchführungsdichtung 4 ausgebildet. Die Durchführungsdichtung 4 ist mit der Fassung 2 verbunden, so dass das zweite zentrale Loch 40 koaxial mit dem ersten zentralen Loch 20 der Fassung 2 positioniert wird.
Ein Paar von Nuten 23, in welcher jeweils ein Abdichtungsteil, wie beispielsweise ein O-Ring 5, positioniert ist, und eine andere Nut 24, in welcher die Kluppe 7 gehalten wird, sind an dem Außenumfang der Fassung 2 ausgebildet. Die Durchführungsdichtung 4 wird gemäß einer Presspassung oder einem Presssitz in der abgestuften Vertiefung 21 der Fassung 2 eingesetzt, so dass beide flüssigkeitsdicht verbunden werden und wobei die optische Faser 3 in das zweite zentrale Loch 40 eingeführt ist und flüssigkeitsdicht darin gehalten wird.
Der Koppler 6 besteht aus einem Harzmaterial und ist in einer zylinderförmigen Gestalt mit einem Kopplungsloch 61 an der Frontseite ausgestattet und es ist ein Licht empfangendes/emittierendes Element 60 an der Rückseite in Lage gehalten. Das Licht empfangende/emittierende Element 60 enthält einen Frontabschnitt 62, der einem axialen Ende der optischen Faser 3 gegenüber liegt, und ist in das erste zentrale Loch 20 der Fassung 2 eingeführt. Der Koppler 6 wird mit der Fassung 2 dadurch gekoppelt, indem der Kopplungsabschnitt 22 der Fassung 2 in das Kopplungsloch 61 des Kopplers 6 eingeführt wird. Daher liegt das axiale Ende der optischen Faser 3 korrekt dem Frontabschnitt 62 des Licht empfangenden/emittierenden Elements 60 gegenüber. Das Licht empfangende/emittierende Element 60 kann aus einem Licht empfangenden Element, wie beispielsweise einer Fotodiode, aus einem Licht emittierenden Element, wie beispielsweise einer LED oder einem Laserelement bestehen oder auch aus einem Element, welches beide Funktionen durchführt (Licht empfangen und Licht emittieren).
Die Fassung 2 wird mit dem Durchgangsloch 11 der Wand 10 durch die Kluppe 7 verbunden, die aus einem nachgiebigen metallenen Material hergestellt ist, so dass sich diese nicht in dem Durchgangsloch 11 drehen kann und sich auch nicht in axialer Richtung bewegen kann. Ein schmaler Spalt zwischen dem Durchgangsloch 11 und dem Außenumfang der Fassung 2 ist flüssigkeitsdicht durch ein Paar der O-Ringe 5 abgedichtet. Der O-Ring 5 ist aus Gummi oder aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt.
Die oben beschriebenen Komponenten bilden die Verbindungskonstruktion und sie werden in der folgenden Weise zusammengebaut. Zuerst wird die optische Faser 3 zwangsweise in das zweite zentrale Loch 40 der Durchführungsdichtung 4 eingeschoben, so dass eine vorbestimmte Länge der optischen Faser 3 sich zur rückwärtigen Seite der Durchführungsdichtung 4 hin erstreckt. Dann wird ein Abschnitt der optischen Faser 3, der sich von der Durchführungsdichtung 4 aus erstreckt, in das erste Zentrumsloch 20 der Fassung 2 eingeführt und zur gleichen Zeit wird die Durchführungsdichtung 4 gemäß einem Presssitz in die abgestufte Vertiefung 21 der Fassung 2 eingebracht. Da das erste zentrale Loch 20 und das zweite zentrale Loch 40 so ausgebildet sind, dass sie zueinander koaxial positioniert sind, erstreckt sich die optische Faser 3 geradlinig durch beide zentrale Löcher 20 und 40 hindurch. Die optische Faser 3 wird flüssigkeitsdicht in der Durchführungsdichtung 4 gehalten und die Durchführungsdichtung 4 wird flüssigkeitsdicht in der Fassung 2 gehalten.
Dann wird das Paar der O-Ringe 5 in den Nuten 23 angeordnet, die an dem Außenumfang der Fassung 2 ausgebildet sind, und die Fassung 2 wird zwangsweise in das Durchgangsloch 11 von der Frontseite desselben aus eingeführt. Dann wird die Kluppe 7 mit einer Öffnung in Eingriff mit einem Raum gebracht, der durch die Führungsschiene 12 und die Nut 24 gebildet ist. Somit wird die Fassung 2 an der Wand 10 der Interfacebox 1 fixiert, so dass die Fassung 2 sich nicht in dem Durchgangsloch 11 drehen kann und sich auch nicht in axialer Richtung bewegen kann. Nachdem die Fassung 2 an der Wand 10 fixiert worden ist, wird der Koppler 6 an die Fassung 2 gekoppelt, indem dieser zwangsweise in den Kopplungsabschnitt 22 der Fassung 2 in das Kopp lungsloch 61 des Kopplers 6 eingeführt wird. Somit liegt das axiale Ende der optischen Faser 3, welches zum rückwärtigen Ende der Fassung 2 hin freiliegend ist, korrekt dem Frontabschnitt 62 des Licht empfangenden/emittierenden Elements 60 gegenüber.
Es werden bei der Verbindungskonstruktion, die oben beschrieben wurde, die folgenden Vorteile erzielt. Da die Fassung 2 und der Koppler 6 miteinander gekoppelt sind, so dass das axiale Ende der optischen Faser 3 exakt dem Frontabschnitt 62 des Licht empfangenden/emittierenden Elements 60 gegenüber liegt, wird der Verbindungsverlust minimal gestaltet. Da die Vibration durch die Nachgiebigkeit der Durchführungsdichtung 4 absorbiert wird und auch durch das Dichtungsteil 5 absorbiert wird, wenn die Kopplungskonstruktion einer Vibration ausgesetzt wird, wird verhindert, dass die Lichtachse der optischen Faser 3 von der Lichtachse des Licht empfangenden/emittierenden Elements 60 verschoben wird. Daher kann die Kopplungskonstruktion nach der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise nicht nur bei einem Automobil, sondern auch bei anderen Vorrichtungen angewendet werden, die einer Vibration unterworfen sind. Ferner wird das Eindringen von Wasser in die Interfacebox 1 mit Sicherheit durch die Durchführungsdichtung 4 und die O-Ringe 5 verhindert. Da der Koppler 6 an die Fassung 2 gekoppelt wird, indem der Kopplungsabschnitt 22 in das Kopplungsloch 61 eingeführt wird, wird der Verbindungsprozess einfach und leicht durchführbar.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Hinweis auf die vorangegangene bevorzugte Ausführungsform beschrieben und dargestellt wurde, sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass Änderungen in der Form und in Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die anhängenden Ansprüche festgehalten ist.

Claims

Konstruktion für die Verbindung einer optischen Faser (3) mit einer Interfacebox (1), die eine Wand (10) aufweist, durch die ein Durchgangsloch (11) hindurch ausgebildet ist, welche Konstruktion Folgendes aufweist: eine Fassung (2) (ferule) mit einem ersten zentralen Loch (20), durch welches die optische Faser (3) eingeführt wird, wobei die Fassung in dem Durchgangsloch der Wand gehalten ist; eine Durchführungsdichtung (4) mit einem zweiten zentralen Loch (40), durch welches die optische Faser (3) flüssigkeitsdicht eingeführt ist, wobei die Durchführungsdichtung fest mit der Fassung (2) verbunden ist, so dass das zweite zentrale Loch (40) koaxial zu dem ersten zentralen Loch (20) positioniert ist; ein Anschlagteil (7) zum Fixieren der Fassung (2) in dem Durchgangsloch (11), so dass diese sich wenigstens in der axialen Richtung der optischen Faser nicht bewegen kann; ein Dichtungsteil (5), um die Fassung (2) flüssigkeitsdicht in dem Durchgangsloch (11) zu fixieren; und einen Koppler (6) mit einem Licht empfangenden/emittierenden Element (60), wobei der Koppler in der Interfacebox (1) positioniert ist und an die Fassung (2) derart gekoppelt ist, dass ein axiales Ende der optischen Faser (3), die in das erste zentrale Loch (20) der Fassung eingeführt ist, direkt dem Licht empfangenden/emittierenden Element (60) gegenüber liegt
Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, bei der das abdichtende Teil (5) aus einem oder mehreren O-Ringen gebildet ist.