DE102005037057A1

DE102005037057A1 - Optische Steckverbindung

Info

Publication number: DE102005037057A1
Application number: DE102005037057A
Authority: DE
Inventors: Christian Bömmel; Rolf Jetter
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2005-08-05
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2025-08-06
Also published as: DE102005037057B4

Abstract

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte optische Steckverbindung zur Verfügung zu stellen, die insbesondere einen einfachen, robusten Aufbau aufweist und wenig Bauraum benötigt. Ferner sollte eine einfache wasserdichte Version zur Verfügung gestellt werden. DOLLAR A Die Erfindung betrifft eine optische Steckverbindung mit axialem Toleranzausgleich, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, mit wenigstens einer Buchse (200) und wenigstens einem zur jeweiligen Buchse (200) korrespondierenden Stecker (100), wobei im zusammengesteckten Zustand der Buchse (200) mit einem Stecker (100) eine optische Einrichtung (230) der Buchse (200) an einer optischen Einrichtung (130) des Steckers (100) anliegt und die beiden optischen Einrichtungen (130, 230) mit einer mechanischen Vorspannung gegeneinander vorgespannt sind, wobei die den Toleranzausgleich realisierende mechanische Vorspannung von wenigstens einem äußeren, wenigstens teilweise umlaufenden Verriegelungsbügel (112) der optischen Steckverbindung (300) und wenigstens einer mit dem Verriegelungsbügel (112) zusammenwirkenden Rasteinrichtung (212) der optischen Steckverbindung (300) bereitgestellt wird. DOLLAR A Im Vergleich mit dem Stand der Technik wird eine Vielzahl von Bauteilen eingespart, was den erfindungsgemäßen Stecker bei einem kleinen Bauraumvolumen robust ausgestaltet. Ferner ist der erfindungsgemäße Stecker kostengünstiger als im Stand der Technik herzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Steckverbindung mit Toleranzausgleich, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich. Ferner betrifft die Erfindung ein Videolink-System, ein Kamerasystem oder eine optische bzw. eine optoelektrische Kupplung.
Für lösbare Verbindungen im Bereich der optischen Übertragungstechnik werden Steckverbindungen verwendet. Bei den meisten optischen Steckverbindungen werden die Faserenden von Lichtwellenleitern an ihren Stirnflächen zusammengefügt. Hierbei soll ein axialer Abstand, ein radialer Versatz und ein Winkelversatz der Faserenden bzw. -endabschnitten so klein wie möglich sein, um eine Einfügedämpfung und eine Rückfluss- bzw. Rückstreudämpfung eines optischen Signals so gering wie möglich zu gestalten. Um einen axialen Abstand zwischen den beiden Faserenden der Lichtwellenleiter zu verhindern, ist bei einer optischen Steckverbindung ein axialer Toleranzausgleich für die Faserenden notwendig, damit diese mit einer möglichst großen Faserendflächenüberdeckung aneinander formschlüssig anliegen.

So offenbaren die US 6 416 233 B2 und die US 5 719 977 jeweils eine optische Steckverbindung für einen bidirektionalen Kanal mit zwei Lichtwellenleitern, mit jeweils einem axialen Toleranzausgleich für wenigstens ein Faserende eines Lichtwellenleiters. Die jeweiligen Endabschnitte der zusammenzukoppelnden Lichtwellenleiter weisen eine optische Endhülse, auch Ferrule genannt, auf, wobei wenigstens eine optische Endhülse von zwei optisch zu koppelnden Lichtwellenleiterenden, mittels einer Spiraldruckfeder gegen die jeweilige optische Endhülse des anderen Lichtwellenleiters gedrückt wird.

Ferner offenbaren die US 5 076 656 und die US 4 687 291 ebenfalls jeweils eine optische Steckverbindung für einen bidirektionalen Lichtwellenleiterkanal. Hierbei werden jeweils zwei zu koppelnde Ferrulen der betreffenden Lichtwellenleiterenden in einer Hülse aufgenommen, die eine Taumelbewegung um ihr Zentrum durchführen kann. Die Endabschnitte der jeweiligen Ferrulen und die entsprechenden Einführabschnitte der Hülse für die Ferrulen weisen einander korrespondierende Konusabschnitte auf. Hierdurch ist ein auf einer Geraden liegendes, gleichzeitig zentriertes Aneinanderfügen der Endabschnitte zweier Lichtwellenleiter realisiert. Jede der Ferrulen ist hierbei federnd gegenüber der jeweiligen anderen Ferrule vorgespannt.

Für eine Realisierung eines möglichst geringen lateralen Versatzes, eines axialen Toleranzausgleichs und eines geringen Winkelversatzes der Faserkerne von Lichtwellenleitersteckverbindungen werden im Stand der Technik eine Vielzahl von Einzelteilen benötigt, die darüber hinaus in ihrer Gestaltung teilweise komplex aufgebaut sind. Durch die Vielzahl von Bauteilen – neben dem Lichtwellenleiter und der darauf sitzenden optischen Endhülse (Ferrule) – weisen obige optische Steckverbindungen einen hohen Montageaufwand auf, was diese Art von optischen Steckverbindungen teuer macht. Ferner ist ein solches Design anfälliger gegenüber Beschädigungen und benötigt vergleichsweise viel Bauraum, welcher, z. B. bei den beengten Verhältnissen in einem Kraftfahrzeug an einer optoelektrischen Einheit im Motorraum, meist nicht zur Verfügung steht. Darüber hinaus sind aufgrund der Bauteilevielfalt solche optischen Steckverbindungen schwierig gegenüber Wasser abzudichten.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte optische Steckverbindung zur Verfügung zu stellen, die insbesondere einen einfachen, robusten Aufbau aufweist und wenig Bauraum benötigt. Darüber hinaus sollte die optische Steckverbindung auch als eine wasserdichte Version zur Verfügung stehen, die ebenfalls einen einfachen und robusten Aufbau besitzt und wenig Bauraum benötigt.

Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines optischen Steckers und einer dazu korrespondierenden optischen Buchse gelöst (optische Steckverbindung), wobei eine optische Einrichtung des Steckers, insbesondere eine optische Endhülse eines Lichtwellenleiters, mit einer mechanischen Vorspannung gegen eine entsprechende optische Einrichtung der Buchse, insbesondere eine Diode, gedrückt wird. Diese mechanische Vorspannung realisiert einen Toleranzausgleich für die beiden optischen Einrichtungen, sodass diese mit gegenseitigem Kontakt eng aneinander anliegen. Die mechanische Vorspannung resultiert erfindungsgemäß aus einer Verriegelungseinrichtung, die bevorzugt am optischen Stecker vorgesehen ist und sich an oder in einer Rasteinrichtung der Buchse abstützt. Bevorzugt ist hierbei die Verriegelungseinrichtung als Verriegelungsbügel ausgebildet und bevorzugt einstückig mit dem Stecker ausgebildet. Im zusammengesteckten Zustand umgreift der Verriegelungsbügel die Buchse wenigstens teilweise und stellt aus der mechanischen Verriegelung zwischen Stecker und Buchse eine Federkraft für die optische Einrichtung bevorzugt des Steckers zur Verfügung.

Dadurch wird erfindungsgemäß eine Federkraft für das Steckergehäuse, und somit auch ein axialer Toleranzausgleich in Bezug auf die optische Achse für die beiden optischen Einrichtungen von Stecker und Buchse, direkt vom Steckergehäuse selbst zur Verfügung gestellt. Hierdurch werden im Vergleich mit dem Stand der Technik eine Vielzahl von Bauteilen eingespart, was den erfindungsgemäßen Stecker bei einem kleinen Bauraumvolumen robust ausgestaltet. Ferner ist der erfindungsgemäße Stecker kostengünstiger als im Stand der Technik herzustellen, da günstigstenfalls ein einziges Bauteil, nämlich das Steckergehäuse selbst, notwenig ist, um die optische Einrichtung bzw. die optische Endhülse mit Vorspannung an einer anderen optischen Einrichtung, z. B. der Diode der Buch se, vorzusehen und so den Toleranzausgleich zur Verfügung zu stellen.

Bevorzugt wirkt ein Abschnitt des Steckergehäuses, z. B. als ein in das Steckergehäuse hineinstehender Vorsprung, in Axialrichtung des Steckers direkt auf die optische Endhülse des Steckers ein, wodurch die für den Toleranzausgleich notwenige Vorspannung durch das Steckergehäuse (Verriegelungsbügel) erzeugt und übertragen wird. Hierbei ist das freie Ende des Steckers im zusammengesteckten Zustand mit der Buchse bevorzugt mit Spiel innerhalb der Buchse aufgenommen, sodass bei einem Zusammenstecken des Steckers mit der Buchse, in Axialrichtung zeitlich zuerst nur ein Kontakt der optischen Endhülse des Steckers mit der entsprechenden anderen optischen Einheit in der Buchse stattfindet. Bevorzugt kann dies – neben der Verriegelung selbst – der einzige axiale Stirnflächenkontakt sein. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die optische Endhülse auch axial vorgespannt verschieblich im Stecker vorgesehen sein, sodass das freie Ende des Steckergehäuses bis zu einem Anschlag in der Buchse vorbewegbar ist, und die optische Einrichtung des Steckers trotzdem mit der optischen Einrichtung der Buchse in mechanisch formschlüssigem Kontakt steht.

Die Außendurchmessergestaltung des Steckers ist der Innendurchmessergestaltung der Buchse derart angepasst, dass bevorzugt nur ein richtig orientiertes Einführen des Steckers in die Buchse möglich ist, und der Stecker in der Buchse ohne oder mit nahezu keinem radialen Spiel in der Buchse aufgenommen ist. Für ein richtig orientiertes Einstecken können im Stecker bzw. in der Buchse Kodierausnehmungen bzw. korrespondierende Kodiervorsprünge vorgesehen sein. Diese Ausführungsformen ermöglichen ein planes mit Vorspannung behaftetes Ansitzen der optischen Endhülse des Steckers an der Diode der Buchse, sodass ein optischer Übergang zwischen diesen beiden optischen Einrichtungen möglichst gut verläuft. Ferner ist hierdurch, z. B. bei einer fliegenden Kupplung, auch das la terale Spiel und ein Winkelversatz zwischen den Faserendabschnitten der Lichtwellenleiter minimiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verriegelungsbügel stofflich einstückig mit dem Steckergehäuse an einem der optischen Endhülse gegenüberliegenden Ende ausgebildet. Im zusammengesteckten Zustand der Steckverbindung stützt sich der Verriegelungsbügel derart an der Rasteinrichtung der Buchse ab, dass eine Vorspannung für die optische Endhülse des Steckers zur Verfügung gestellt wird. Hierbei wird die optische Endhülse des Steckers bevorzugt von einem als Primärverrastung ausgebildeten Vorsprung in Richtung optischer Achse geführt, der die Vorspannkraft, resultierend aus der Rastverbindung zwischen Stecker und Buchse, der optischen Endhülse des Stecker aufprägt. Bei dieser Ausführungsform ist der Stecker – neben der optischen Endhülse und dem daran angebrachten Lichtwellenleiter – als einzelnes Teil ausgebildet, was Herstellung und Montage der optischen Steckverbindung kostengünstig macht.

In einer zweiten Variante der Erfindung ist der Verriegelungsbügel separat vom Steckergehäuse ausgebildet, wodurch eine wasser- und staubdichte optische Steckverbindung zur Verfügung gestellt werden kann, deren wenigstens eine Dichtung als Vorspannelement für die optische Einrichtung des Steckers dient. Bevorzugt ist dabei eine Lichtwellenleiterdichtung als ein elastisches Element ausgebildet, das in Axialrichtung der optischen Steckverbindung eine Federkraft zur Verfügung stellt. Ferner ist der Verriegelungsbügel als ein in Axialrichtung verschiebliches Bauteil auf dem Steckergehäuse sitzend vorgesehen, wobei sich der Verriegelungsbügel derart an der Rasteinrichtung der Buchse abstützen kann, dass eine erzeugte Vorspannkraft auf die Lichtwellenleiterdichtung bevorzugt über die Primärverrastung des Steckergehäuses auf die optische Endhülse des Steckers wirkt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich bevorzugt an einem Außenumfang des Steckergehäuses eine zweite Dichtung, die das Steckergehäuse gegenüber der Buchse abdichtet. Hierdurch ist der Lichtwellenleiter und auch das Steckergehäuse gegenüber eindringendem Wasser, Staub und anderen Medien abgedichtet.

Erfindungsgemäß ist möglich, mit einem zweiteiligen Stecker und zwei Dichtungen eine gegenüber schädlichen Medien dichte optische Steckverbindung mit mechanischem Toleranzausgleich zur Verfügung zu stellen. Diese ist ebenfalls in ihrer Bauform kompakt und robust. Ferner ist aufgrund der geringen Teilezahl eine kostengünstige Herstellung und Fertigung möglich.

Insbesondere bei nicht wasserdichten optischen Steckverbindungen ist der Verriegelungsbügel entweder mit einem Federelement ausgerüstet, das sich gegenüber der Buchse abstützt, oder der Verriegelungsbügel ist selbst als Federelement ausgebildet. Bei letzterem Beispiel wirkt entweder ein Vorsprung der Buchse mit einer Schulter des Verriegelungsbügels zusammen, oder ein Vorsprung am Verriegelungsbügel greift in eine Ausnehmung in der Buchse ein. Hierdurch sind die im Stand der Technik verwendeten Federelemente alle obsolet und der einfache Aufbau des Steckergehäuses realisiert. Das Steckergehäuse stellt in Zusammenwirkung mit einer Gehäuseseite der Buchse und einer Anlagefläche in der Buchse für die optischen Einrichtung des Steckers, eine Vorspannkraft für sich selbst her, wodurch z. B. die durch das Steckergehäuse gehaltene optische Endhülse mit Vorspannung gegen die Diode der Buchse gedrückt werden kann.

Bevorzugt weist der erfindungsgemäße optische Stecker neben der Primärverrastung, eine Sekundärverrastung für die optische Endhülse auf, wobei die Sekundärverrastung bevorzugt an einer an der optischen Endhülse ausgebildeten Schulter ansitzt. Die Sekundärverrastung ist dabei bevorzugt von außen in das Gehäuse des Steckers eindrückbar. Die Primärverrastung liegt auf eine ähnliche Art und Weise wie die Sekundärverrastung an der optischen Endhülse an. Die optische Endhülse weist hierfür bevorzugt zwei axial versetzte Schultern auf, die bevorzugt vollständig umlaufen.

Es ist selbstverständlich möglich, statt einer Diode in der Buchse eine optische Endhülse bzw. Ferrule vorzusehen und so Stecker und Buchse z. B. als eine fliegende Kupplung auszugestalten. Darüber hinaus ist es möglich, den Verriegelungsbügel an der Buchse und die Verriegelungseinrichtung entsprechend am Stecker vorzusehen.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1a eine erste Variante eines erfindungsgemäßen optischen Steckers mit Schutzkappe;
1b den Stecker aus 1a beim Zusammenstecken mit einer optischen Buchse;
1c Buchse und Stecker im zusammengesteckten Zustand;
2 eine Explosionsdarstellung des Steckers mit Schutzkappe;
3 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des in die Buchse eingesteckten Steckers nach einer ersten Variante der Erfindung;
4 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Steckverbindung, die ein Zusammenstecken eines erfindungsgemäßen Steckers mit einer Buchse darstellt;
5a eine Explosionsdarstellung des Steckers aus 4;
5b ein Einsetzen einer optischen Endhülse in den Stecker aus 4; und
6 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht des in die Buchse eingesteckten Steckers nach der zweiten Variante der Erfindung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer unidirektionalen optischen Kupplung für einen Lichtwellenleiter beschrieben, der über eine Diode an eine elektrische Leiterplatte ankoppelbar ist. Die Erfindung soll jedoch nicht auf solche unidirektionale Kupplungen beschränkt sein, sondern bi- und multidirektionale Kupplungen für Lichtwellenleiter umfassen, die nicht nur zum Anschluss an einer elektrischen Leiterplatte geeignet sind, sondern ganz allgemein optische Steckverbindungen betreffen soll. Überall dort, wo ein Toleranzausgleich in Richtung der optischen Achse der optischen Steckerverbindung notwendig ist, ist die Erfindung anwendbar.
Die 1a bis 3 zeigen eine erste erfindungsgemäße Variante einer optischen Steckverbindung 300, umfassend eine erfindungsgemäße Buchse 200 und einen zur Buchse korrespondierenden erfindungsgemäßen Stecker 100. Der Stecker 100 ist hierbei mittels eines Kodiervorsprungs oder einer Kodierausnehmung nur in einer korrekt orientierten Position in die Buchse 200 einsteckbar, die entsprechend eine Kodierausnehmung oder einen Kodiervorsprung aufweist. In der dargestellten Ausführungsform weist der im Wesentlichen hohlzylinderförmige Stecker 100 eine unten (z. B. in Bezug auf die 1b) im Wesentlichen ebene Ausgestaltung auf, die als Kodiervorsprung in eine entsprechend eben ausgeformte Kodierausnehmung in der Buchse 200 eingreift.
Die 1a zeigt den Stecker 100 in seinem Auslieferungszustand (jedoch ohne einen angeschlossenen Lichtwellenleiter 132 (s. hierzu 2 oder 4)). Hierfür ist ein Steckergehäuse 110 des Steckers 100 mit einer (Staub-)Schutzkappe 120 ausgerüstet, die einerseits das Steckergehäuse 110 vor Beschädigungen schützt und andererseits ein freies Ende einer optischen Einrichtung 130 des Steckers 100 vor einer Verschmutzung bewahrt. Die Staubschutzkappe 120 ist bevorzugt zwischen einem teilweise um das Gehäuse 110 des Steckers 100 umlaufenden Verriegelungsbügel 112 und dem eigentlichen Steckergehäuse 110 gehaltert.
Die 1b zeigt den erfindungsgemäßen Stecker 100 ohne Schutzkappe 120 vor dem Zusammenstecken mit der Buchse 200, die bevorzugt auf einer Leiterplatte 400 angeordnet und bevorzugt als ein Kragen 200 ausgebildet ist, der eine Diode 230 (s. 3) aufweist. Diese Diode 230 wandelt optische Signale des Lichtwellenleiters 132 in elektrische Signale für die Leiterplatte 400 um.
In der 2 ist der Aufbau des Steckers 100 gut zu erkennen. Der Stecker 100 weist an seinem Gehäuse 110, bevorzugt integral ausgebildet, den Verriegelungsbügel 112 auf, der wenigstens teilweise um das zylinderförmige Steckergehäuse 110 umläuft. Der Verriegelungsbügel 112 deckt hierbei bevorzugt wenigstens einen Winkel von 180° am Steckergehäuse 110 ab. Bevorzugt beträgt dieser Winkel jedoch ca. 270° (s. 3). Auf der Seite des Verriegelungsbügels 112, der bevorzugt am lichtwellenleiterseitigen Ende des Steckers 100 vorgesehen ist, wird von hinten in das Steckergehäuse 110 eine optische Einrichtung 130, z. B. eine optische Endhülse 130 bzw. eine Ferrule 130, eingesetzt.
Die optische Endhülse 130 verrastet innerhalb des Gehäuses 110 an wenigstens einer Primärverrastung 114 (s. 3), sodass die optische Endhülse 130 am Herausrutschen in wenigstens einer axialen Richtung A gehindert ist. Die Primärverrastung 114 ist dabei bevorzugt wenigstens ein in das Steckergehäuse 110 hineinstehender Vorsprung 114, der sich an einer Schulter 131 der optischen Endhülse 130 abstützt. Bevorzugt besteht die Primärverrastung 114 jedoch aus wenigstens zwei korrespondierenden Anschlagflächen. Der Vorsprung 114 stützt dabei die optische Endhülse 130 des Steckers 100 an einer Anschlagfläche im Stecker 100 ab. Ferner ist bevorzugt eine Sekundärverrastung 140 für die optische Endhülse 130 im Steckergehäuse 110 vorgesehen, wobei die Sekundärverrastung 140, von außen über Durchgangsausnehmungen in einer Wand des Steckergehäuses 110, in das Gehäuse 110 vorbewegbar und verrastbar ist. Hierbei verrastet die Sekundärverrastung 140 die optische Endhülse 130 im Gehäuse 110 ebenfalls an einer Schulter 131 der optischen Endhülse 130. Mittels der beiden Verrastungen 114, 140 ist sichergestellt, dass die optische Endhülse 130 in allen drei Raumrichtungen richtig orientiert, fest und sicher im Steckergehäuse 110 vorgesehen ist. Damit ferner die nach innen in das Steckergehäuse 110 vorstehende Primärverrastung 114 einen ausreichend nach innen federnden Vorsprung 114 aufweist (für das Einsetzten der optischen Endhülse 130), ist dieser an seinen Längsseiten zur Wand des Steckergehäuses 110 beabstandet angeordnet. Bevorzugt ist dieser langgestreckte Haken, nur an einem Längsende gegenüber des Vorsprungs 114, mit dem Steckergehäuse 110 bevorzugt stofflich einstückig verbunden.
Der Stecker 100 verriegelt mittels des Verriegelungsbügels 112 an einer Rasteinrichtung 212 der Buchse 200. Dieser verriegelte Zustand ist in den 1c und 3 zu erkennen. Der Verriegelungsbügel 112 ist hierfür derart bevorzugt einstückig mit dem Steckergehäuse 110 verbunden, dass er in Axialrichtung A des optischen Steckers 100 federnd hin und her beweglich ist. Dies ist mit dem Doppelpfeil in 2 verdeutlicht. D. h., der obere Abschnitt des Verriegelungsbügels 112 ist wenigstens in Axialrichtung A hin- und herbeweglich, wobei eine Ruheposition des Verriegelungsbügels 112 am losen Stecker 100 derart gewählt ist, dass Letzterer im zusammengesteckten Zustand mit der Buchse 200, eine Vorspannung der optischen Endhülse 130 über wenigstens die Primärverrastung 114 des Steckergehäuses 110 auf die Diode 230 der Buchse 200 zur Verfügung stellt. Hierdurch ist ein axialer Toleranzausgleich für die optische Endhülse 130 des Steckers 100 realisiert. Insbesondere von Vorteil ist hierbei, dass ausschließlich das Steckerbauteil die Vorspannkraft für die optische Endhülse 130 bereitstellt, und somit für ein Festlegen der optischen Endhülse 130 und einen Toleranzausgleich für diese nur ein einziges Bauteil notwendig ist. Damit die optische Endhülse 130 mit Vorspannung an der Diode 230 anliegt, ist im verras teten Zustand ein freies Ende 116 des Steckergehäuses 110 bevorzugt mit Luft im Buchsengehäuse 210 aufgenommen.
Die Primärverrastung 114 und die Sekundärverrastung 140 können die optische Endhülse 130 jedoch auch mit einem gewissen Spiel in Axialrichtung A innerhalb des Steckergehäuses 110 lagern. Befindet sich jedoch der Stecker 100 im verriegelten Zustand mit der Buchse 200, so sind Primär- 114 und/oder Sekundärverrastung 140 derart an der entsprechenden Schulter 131 der optischen Endhülse 130 anliegend, dass wenigstens eine der beiden Schultern 131 die Vorspannkraft aus dem Verriegelungsbügel 112 auf die optische Endhülse 130 zur Verfügung stellt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Verriegelung des Steckers 100 mit der Buchse 200 aus einem am Buchsengehäuse 210 oben ausgebildeten Rasthaken 212, der bevorzugt eine Auflaufschräge für den Verriegelungsbügel 112 aufweist. Der Verriegelungsbügel 112 ist als gekrümmter Quader ausgebildet, der mit einer Schulter an einer vertikalen Endfläche des Rasthakens 112 ansitzen kann. Dies kann jedoch auch kinematisch umgekehrt ausgeführt sein, wobei ein Rasthaken am Verriegelungsbügel 112 vertikal nach unten abstehend vorgesehen ist und entsprechend im Buchsengehäuse 210 eine als Rastausnehmung vorgesehene Rasteinrichtung 212 vorgesehen ist. Um ein Aufschieben des Verriegelungsbügels 112 auf das Buchsengehäuse 210 zu erleichtern, kann dieser ebenfalls mit einer Auflaufschräge (nicht dargestellt) versehen sein. Um ein Lösen der optischen Steckverbindung 300 mit Hilfe von seitlichen Betätigungsflächen 115 (s. u.) zu erleichtern, ist das Buchsengehäuse 210 in Steckrichtung des Steckers 100 vertikal schräg nach unten ausgenommen. Dies erleichtert ferner ein zentriertes Einführen des Steckers 100 in die Buchse 200.
Ein Spalt zwischen dem Verriegelungsbügel 112 und dem Steckergehäuse 110 ist bevorzugt U-förmig ausgebildet, wobei am gekrümmten Teil die Verriegelung stattfindet und an den beiden geraden Abschnitten genügend Spiel zum Buchsengehäuse 210 (im zusammengesteckten Zustand der optischen Steckverbindung 300) bzw. zum Steckergehäuse 110 vorhanden ist, wodurch mittels eines radialen Zusammendrückens dieser beiden Abschnitte, an den einander gegenüberliegenden Betätigungsflächen 115, sich der gekrümmte Abschnitt des Verriegelungsbügels 112 vertikal nach oben wegbewegt, sodass die Verriegelung der optischen Steckverbindung 300 wieder lösbar ist. Nach dem Entfernen des Steckers 100 aus der Buchse 200 sollte die Schutzkappe 120 wieder auf den Stecker 100 gesteckt werden.
In einem oberen Bereich ist der Verriegelungsbügel 112 bevorzugt hinten ausgenommen, sodass im zusammengesteckten Zustand der optischen Steckverbindung 300 ein hinteres Ende des Steckers 100 mit einem vorderen freien Ende 216 des Buchsengehäuses 210 fluchtend abschließt. Damit die Schutzkappe 120 ebenfalls am Steckergehäuse 110 verriegelt, ist diese ebenfalls bevorzugt mit einer Rasteinrichtung 122 versehen, die der Rasteinrichtung 212 der Buchse 200 nachgebildet ist. Ferner weist das Steckergehäuse 110 eine bevorzugt vollständig am freien Ende 116 umlaufende gefaste Einsteckschräge auf, die es ermöglicht, den Stecker 100 einfach in die Buchse 200 einzustecken und in dieser zu zentrieren.
Die 4 bis 6 zeigen eine zweite, bevorzugt wasser- und staubdichte, Variante des erfindungsgemäßen optischen Steckverbinders 300. Die Buchse 200 oder das Buchsengehäuse 210 oder der Kragen 210 sind hierbei der ersten Variante ähnlich ausgeführt, wobei bevorzugt innerhalb der Buchse 200 ein gestufter Abschnitt existiert, der als Dichtfläche innerhalb des Buchsengehäuses 210 fungiert. Im Gegensatz zum Steckergehäuse 110 gemäß der ersten Variante, ist der Verriegelungsbügel 112 separat vom Steckergehäuse 110 vorgesehen und auf diesem in Axialrichtung A beweglich angeordnet. Ansonsten ist bevorzugt derjenige Abschnitt des Steckergehäuses 110, welcher die optische Endhülse 130 aufnimmt, genauso wie das Ste ckergehäuse 110 in der ersten Variante ausgeführt. Ebenso verhält es sich mit der optischen Endhülse 130 des Steckers 100.
Der Aufbau des Steckers 100 ist am besten in den 5a bis 6 zu erkennen, wobei im bzw. am Stecker 100 zwei Dichtungen 150, 152 vorgesehen sind. Die als eine Lichtwellenleiterdichtung 150 ausgebildete Dichtung 150 ist innerhalb des Steckergehäuses 110, in Axialrichtung A zwischen einem hinteren Abschnitt des Verriegelungsbügels 112 und dem Gehäuse 110, im Gehäuse 110 innenliegend vorgesehen, wobei der hintere Abschnitt des Verriegelungsbügels 112 in das Gehäuse 110 eingreift und die Lichtwellenleiterdichtung 150 im Gehäuse festlegt. Der hintere Abschnitt des Verriegelungsbügels 112 ist hierfür bevorzugt mit einem Kreisringquerschnitt ausgestattet, damit eine kontinuierliche Vorspannkraftaufprägung (s. u.) auf die Lichtwellenleiterdichtung 150 stattfinden kann. Die Lichtwellenleiterdichtung 150 dichtet den Lichtwellenleiter 132 gegenüber dem Steckergehäuse 110 ab. Ferner ist auf dem Gehäuse 110 eine zweite, als Gehäusedichtung 152 ausgebildete, Dichtung 152 vorgesehen, welche das Steckergehäuse 110 gegenüber dem Buchsengehäuse 210, im zusammengesteckten Zustand des optischen Steckverbinders 300, innenliegend im Buchsengehäuse 210 abdichtet. Die Gehäusedichtung 152 wird hierbei bevorzugt mittels der Sekundärverrastung 140 der optischen Endhülse 130 in Position gehalten, was in den 5b und 6 zu erkennen ist.
Der Verriegelungsbügel 112 sitzt mit einem hinteren (in Bezug auf die 5b und 6) hohlzylindrischen Abschnitt auf einem außen zylinderförmigen Abschnitt des Steckergehäuses 110, und ist mittels eines am Gehäuse 110 vorgesehen Vorsprungs 118 und einer am Verriegelungsbügel 112 vorgesehen Schulter an einem Heruntergleiten vom Steckergehäuse 110 gesichert. Nach vorne kann der Verriegelungsbügel 112 ebenfalls nicht vom Steckergehäuse 110 heruntergleiten, da das hohlzylinderförmige hintere Ende des Steckergehäuses 110 in einem ringförmigen Hohlraum innerhalb des Verriegelungsbügels 112 aufgenommen ist. Der Verriegelungsbügel 112 weist wenigstens einen Bügel 112', bevorzugt jedoch zwei diametral gegenüberliegende Bügel 112', auf, der mittels seiner hinteren Schulter an der bevorzugt als Rasthaken 212 ausgebildeten Rasteinrichtung 212 der Buchse 200 im zusammengesteckten Zustand der optischen Steckverbindung 300 verriegelt.
Erfindungsgemäß stellt die elastische Lichtwellenleiterdichtung 150 eine Vorspannkraft für das Steckergehäuse 110 zur Verfügung, die bevorzugt über die Primärverrastung 114 des Gehäuses 110 die optische Endhülse 130 des Steckers 100 vorgespannt gegen die optische Einrichtung 230 der Buchse 200 drückt. Hierdurch ist ebenfalls wiederum ein festes Ansitzen der optischen Einrichtung 130 des Steckers 100 an der optischen Einrichtung 230 der Buchse 200 realisiert.
Erfindungsgemäß ist es nicht notwendig, die Bügel 112' des Verriegelungsbügels 112 federnd vorzusehen, da die Lichtwellenleiterdichtung 150 entsprechend elastisch ausgebildet ist. Beim Einstecken des Steckers 100 in die Buchse 200 gleiten die Bügel 112' über die Rasthaken 212 der Buchse 200, wobei vor Erreichen der Verriegelungsposition des Verriegelungsbügels 112 auf der Buchse 200, die Lichtwellenleiterdichtung 150 in Axialrichtung A komprimiert wird, wodurch das Steckergehäuse 110 die optische Einrichtung 130 in Axialrichtung A vorbewegt. Im eingesteckten Zustand übt die Lichtwellenleiterdichtung 150 in Axialrichtung A immer eine Axialkraft auf das Gehäuse 110 aus. Ein Lösen der Verriegelung findet wiederum durch ein Gegeneinanderdrücken der Betätigungsflächen 115 statt, wobei sich die Bügel 112' vom Rasthaken 212 der Buchse 200 vertikal wegbewegen.
In der 6 ist der an der optischen Endhülse 130 montierte Lichtwellenleiter 132 gut zu erkennen. Bis ganz nach vorne durch die optische Endhülse 130 hindurch, erstreckt sich eine Faser 134 des Lichtwellenleiters 132, die für den Transport der Lichtwellen verantwortlich ist. Dahinter ist der Lichtwellenleiter 132 mit einem Mantel oder einer Hülle in der optischen Endhülse 130 mechanisch arretiert aufgenommen.
Darüber hinaus ist es möglich den optischen Stecker 100 der ersten Variante, mit der Lichtwellenleiterdichtung 150 und der Gehäusedichtung 152 der zweiten Variante der Erfindung auszurüsten. Hierbei wird dann allerdings die Vorspannung für die optische Einrichtung 130 des Steckers 100 nicht mehr von der Lichtwellenleiterdichtung 150 erzeugt bzw. vermittelt, sondern wie bei der ersten Variante der Erfindung über den Verriegelungsbügel 112 und das Steckergehäuse 110 selbst. Ferner kann es für die Lichtwellenleiterdichtung 150 und die Gehäusedichtung 152 notwendig sein, einen Arretierbund o. ä. im und/oder am Steckergehäuse 100 vorzusehen.

100: Stecker
110: Gehäuse, Steckergehäuse
112: Verriegelungsbügel
112': Bügel (nur 2. Variante)
113: Schulter (nur 2. Variante)
114: Primärverrastung der optischen Endhülse, Vorsprung
115: Betätigungsfläche
116: (freies) Ende des Steckergehäuses
118: Vorsprung (nur 2. Variante)
120: (Staub-)Schutzkappe
122: Rasteinrichtung, bevorzugt Rasthaken
130: optische Einrichtung, optische Endhülse, Ferrule
131: Schulter
132: Lichtwellenleiter
134: Faser
140: Sekundärverrastung der optischen Endhülse
150: Lichtwellenleiterdichtung
152: Gehäusedichtung
200: Buchse, Kragen
210: Gehäuse, Buchsengehäuse, Kragengehäuse
212: Rasteinrichtung, bevorzugt Rasthaken
216: (freies) Ende des Buchsengehäuses
230: optische Einrichtung, Diode
300: optische Steckverbindung, (fliegende Kupplung)
400: Leiterplatte
A: Axialrichtung der optischen Steckverbindung 300, des Steckers 100 und der Buchse 200; optische Achse

Claims

Optische Steckverbindung mit axialem Toleranzausgleich, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, mit wenigstens einer Buchse (200) und wenigstens einem zur jeweiligen Buchse (200) korrespondierenden Stecker (100), wobei im zusammengesteckten Zustand einer Buchse (200) mit einem Stecker (100), eine optische Einrichtung (230) der Buchse (200) an einer optischen Einrichtung (130) des Steckers (100) anliegt, und die beiden optischen Einrichtungen (130, 230) mit einer mechanischen Vorspannung gegeneinander vorgespannt sind, wobei die den Toleranzausgleich realisierende mechanische Vorspannung von wenigstens einem äußeren, wenigstens teilweise umlaufenden Verriegelungsbügel (112) der optischen Steckverbindung (300) und wenigstens einer mit dem Verriegelungsbügel (112) zusammenwirkenden Rasteinrichtung (212) der optischen Steckverbindung (300) bereitgestellt wird.
Optische Steckverbindung gemäß Anspruch 1, wobei ein Abschnitt eines Gehäuses (110, 220) des Steckers (100) und/oder der Buchse (200) unmittelbar in einer Axialrichtung (A) der optischen Steckverbindung (300) auf die entsprechende optische Einrichtung (130, 230) einwirkt, und im zusammengesteckten Zustand der optischen Steckverbindung (300) die beiden Gehäuse (220, 110) ineinander gesteckt sind, wobei bevorzugt ein freies Ende (116, 118) eines Gehäuses (110, 220) im anderen Gehäuse (220, 110) mit einem Spiel in Axialrichtung (A) aufgenommen ist.
Optische Steckverbindung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Verriegelungsbügel (112) bevorzugt stofflich einstückig mit einem Gehäuse (110, 210) der optischen Steckverbindung (300) ausgebildet ist, und sich der Verriegelungsbügel (112) derart an der Rasteinrichtung (212) abstützt, dass die optische Einrichtung (130, 230) direkt vom Gehäuse (110, 210) gegen die andere optische Einrichtung (230, 130) drückbar ist.
Optische Steckverbindung, insbesondere wasserdichte optische Steckverbindung, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verriegelungsbügel (112) bevorzugt als ein separates Teil an einem Gehäuse (110, 210) der optischen Steckverbindung (300) ausgebildet ist, und sich der Verriegelungsbügel (112) derart an der Rasteinrichtung (212) abstützt, dass die optische Einrichtung (130, 230) über eine Lichtwellenleiterdichtung (150) vom Gehäuse (110, 210) direkt gegen die andere optische Einrichtung (230, 130) drückbar ist.
Optische Steckverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verriegelungsbügel (112) mit einem Federelement ausgerüstet ist, das in Axialrichtung (A) der optischen Steckverbindung (300) eine Federkraft zur Verfügung stellt.
Optische Steckverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verriegelungsbügel (112) als Federelement ausgebildet ist, und der Verriegelungsbügel (112) bezüglich des Gehäuses (110, 210) in Axialrichtung (A) des optischen Steckverbinders (300) federnd bewegbar ist.
Optische Steckverbindung, insbesondere wasserdichte optische Steckverbindung, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lichtwellenleiterdichtung (150) als ein elastisches Element ausgebildet ist, das in Axialrichtung (A) der optischen Steckverbindung (300) eine Federkraft zur Verfügung stellt.
Optische Steckverbindung, insbesondere wasserdichte optische Steckverbindung, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei im zusammengesteckten Zustand der optischen Steckver bindung (300) das Gehäuse (110, 210) mittels einer Gehäusedichtung (152) im anderen Gehäuse (210, 110) fluiddicht aufgenommen ist.
Optische Steckverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei wenigstens ein Gehäuse (110, 210) der optischen Steckverbindung (300) eine Primärverrastung (114) für die optische Einrichtung (130, 230) aufweist, wobei die Primärverrastung (114) im zusammengesteckten Zustand der optischen Steckverbindung (300) mit einer mechanischen Vorspannung an der optischen Einrichtung (130, 230) ansitzt, und die Primärverrastung (114) bevorzugt als ein nach innen in das Gehäuse (110, 210) hineinstehender Vorsprung (114) ausgebildet ist.
Optische Steckverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwischen dem Gehäuse (110, 210) und der optischen Einrichtung (130, 230) eine Sekundärverrastung (140) vorgesehen ist, die die optische Einrichtung (130, 230) mit einem gewissen Spiel in Axialrichtung (A) der optischen Steckverbindung (300) im Gehäuse (110, 210) verrastet, wobei die Sekundärverrastung (140) bevorzugt von außen in das Gehäuse (110, 210) steckbar ist.
Optische Steckverbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Verriegelungsbügel (112) am Gehäuse (110) des Steckers (100) und die Rasteinrichtung (212) am oder im Gehäuse (210) der Buchse (200) vorgesehen ist, und die optische Einrichtung (130) des Steckers (100) bevorzugt eine optische Endhülse (130) eines Lichtwellenleiters (132) ist, und/oder die Buchse (200) bevorzugt ein Kragen (200) ist, der bevorzugt auf einer Leiterplatte (400) angeordnet ist, wobei die optische Einrichtung (230) des Kragens (200) bevorzugt eine Diode (230) ist.
Videolink-System, Kamerasystem oder Kupplung, insbesondere fliegende Kupplung, mit einer optischen Steckverbindung (300) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.