-
Die Erfindung betrifft ein Lichtwellenleiter-Kopplungsgehäuse zum Befestigen eines Lichtwellenleiters.
-
Aus dem Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen bekannt, die dazu dienen, beispielsweise durch eine sogenannte Stecker-Stecker-Verbindung bzw. Stecker-Buchse-Verbindung zwei Lichtwellenleiter miteinander zu verbinden oder durch einen Steckerverbinder einen Lichtwellenleiter an ein optoelektronisches Element anzukoppeln.
-
In der
DE 36 21 249 A1 ist ein mit einer Anschlussseite und einer Steckseite ausgebildeter Lichtwellenleiter-Steckverbinder beschrieben, der einen Zentrierkörper und einen Lichtwellenleiter aufweist, der von der Anschlussseite her in den Zentrierkörper hinein verläuft. Der Zentrierkörper umfasst steckseitig einen ersten Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser und anschließend daran einen zweiten Abschnitt (Zentrierabschnitt) mit einem zweiten gegenüber dem ersten Außendurchmesser kleineren Außendurchmesser, wobei auf dem Zentrierabschnitt eine Führungshülse angeordnet ist und ein Rastelement zur Verankerung der Führungshülse am Zentrierkörper vorgesehen ist. Einer der Nachteile dieser Vorrichtung ist, dass der Lichtwellenleiter bei kleinen Unterschieden in seinem Durchmesser nicht mehr zuverlässig im Zentrierkörper gehalten werden kann beziehungsweise nicht mehr exakt ausgerichtet ist, um eine optimale Übertragung von Lichtsignalen zu erreichen.
-
Gemäß
DE 100 16 443 A1 ist eine Kopplungsanordnung zum Anschluss eines Lichtwellenleiters an ein optoelektronisches Element beschrieben, bei der das zu koppelnde Ende des Lichtwellenleiters in einen zylindrischen Steckerstift gefasst ist und bei der zur zentrischen Zuordnung des Lichtwellenleiters zu dem optoelektronischen Element eine hülsenartige Halterung mit einem das optoelektronische Element aufnehmenden Kopplungsgehäuse verbunden ist. In der hülsenartigen Halterung ist ein starr ausgebildeter Lagerkörper angeordnet, der winklig zueinander angeordnete Führungsflächen aufweist, wobei der Steckerstift zwischen den Führungsflächen federnd fixiert ist. Hierbei bilden die Führungsflächen des Lagerkörpers eine V-Nut, in der der Steckerstift durch ein radial einwirkendes Federelement festgelegt ist. Einer der Nachteile dieser Vorrichtung ist, dass lediglich im Bereich des Federelementes der Steckerstift mit dem Lichtwellenleiter zuverlässig positioniert und fixiert ist. An der dem Federelement gegenüberliegenden Seite, kann es aufgrund von auftretenden Toleranzen beim Steckerstift zum einem nicht gewünschten Spiel kommen. Neben einem fehlenden Toleranzausgleich ergibt sich das Problem, dass ein Achsversatz des Steckerstiftes, insbesondere bei großen Toleranzen des Durchmessers des Steckerstiftes, nicht zu vermeiden ist, welches sich negativ für die zu übertragenden Lichtsignale auswirkt. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Kopplungsanordnung ist, dass aufgrund der hohen Anzahl an Bauteilen der Montage- und der Herstellungsaufwand hoch ist.
-
Die
EP 1 130 433 A1 zeigt ein Lichtwellenleiter-Kopplungsgehäuse mit einer Aufnahme aus zwei Halbschalen zum Befestigen eines Lichtwellenleiters. Die Halbschalen weisen der jeweils anderen Halbschale zugewandten Fläche eine Längsnut auf, mit der der Lichtwellenleiter positioniert werden kann. Der Abstand der Halbschalen ist gegen elastische Kräfte vergößerbar ausgelegt, um den Lichtwellenleiter zwischen einander zugewandten Flächen klemmen zu können.
-
-
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung verbessertes Lichtwellenleiter-Kopplungsgehäuse bereitzustellen.
-
Die Aufgabe wird durch ein Lichtwellenleiter-Kopplungsgehäuse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter-Kopplungsgehäuse angegeben, welches im Folgenden als Gehäuse bezeichnet wird.
-
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse mit mindestens einer Aufnahme aus zwei Nadeln zum Befestigen eines Lichtwellenleiters ausgebildet ist, wobei die zwei Halbschalen sich mit der Öffnung gegenüberliegen und wobei die erste und/oder die zweite Halbschale auf der der jeweils anderen Halbschale zugewandten Fläche eine Längsnut aufweist, um den Lichtwellenleiter zu positionieren. Darüber hinaus ist der Abstand zwischen der ersten und zweiten Halbschale gegen elastische Kräfte vergrösserbar, um den Lichtwellenleiter, der in der Regel mittig innerhalb der Erstreckung eines zylinderförmigen Stabes, vorzugsweise aus Glas, verläuft, zwischen den einander zugewandten Flächen zu klemmen. Außerdem sind die erste und/oder die zweite Halbschale der Aufnahme an einer Seitenwandung angeordnet, in der ein U-förmiger Schlitz ausgeführt ist. Bei der Befestigung des Stabes mit dem Lichtwellenleiter am Gehäuse werden die erste und die zweite Halbschale, die im unbelasteten Zustand einen Abstand zueinander aufweisen, auseinander gebogen, so dass sich der Abstand zwischen den beiden Halbschalen vergrößert. Hierbei trennt der Schlitz die erste von der zweiten Halbschale, wobei der Schlitz die erste und/oder die zweite Halbschale auf drei Seiten umfasst. Anschließend wird der Stab zwischen die beiden Halbschalen geführt. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Halbschale einstückig mit der Seitenwandung ausgeführt. Im eingesetzten Zustand des Lichtwellenleiters befinden sich die beiden Halbschalen in einem belasteten Zustand. Der u-förmige Schlitz sorgt dafür, dass das Aufnahmematerial, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht, nicht unnötig hoch belastet wird, welches beispielsweise zu einem Ausbrechen einer Halbschale führen könnte. Wird der Stab mit dem Lichtwellenleiter in die Aufnahme eingeführt, gibt die Seitenwandung nach, wobei sich die Schlitzbreite entsprechend der Auslenkung der Halbschalen ändert. Wird die auf die Halbschalen wirkende Belastung aufgehoben, hat die Aufnahme beziehungsweise die erste und/oder die zweite Halbschale aufgrund der Elastizität das Bestreben wieder ihre Ausgangsposition anzunehmen, wobei gleichzeitig der Stab mit dem Lichtwellenleiter zwischen den beiden Halbschalen der Aufnahme kraftschlüssig eingeklemmt wird. Hierbei liegt der Stab an der Längsnut an, die an einem oder an beiden Halbschalen angeordnet sein kann, wodurch zum einen eine kraftschlüssige Befestigung bewirkt wird. Zum anderen wird insbesondere durch die Ausbildung der Aufnahme mit mindestens einer Längsnut erreicht, dass auch Stäbe mit großen Durchmessertoleranzen derart exakt positioniert werden, dass ein paralleler Achsversatz des Stabes beziehungsweise des Lichtwellenleiters weitestgehend vermieden wird, welches ein Qualitätsvorteil gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen darstellt.
-
Vorzugsweise weist die Längsnut eine Querschnittsfläche auf, die v-förmig ist. Der zylinderförmige Stab mit dem mittig verlaufenden Lichtwellenleiter ist zuverlässig aufgrund der geometrischen Form der Längsnut in der Aufnahme gehalten. Weisen beispielsweise beide Halbschalen eine v-förmige Längsnut auf, so berührt der Stab die Aufnahme an vier Punkten, wodurch eine spielfreie Fixierung des Stabes erzielt wird. Die v-förmige Längsnut bewirkt im Zusammenspiel mit der Biegeelastizität der beiden Halbschalen darüber hinaus, dass ein Achsversatz, insbesondere bei großen Toleranzen des Stabes, weitestgehend vermieden wird. Es ist ebenfalls möglich, dass lediglich eine Halbschale mit einer v-förmigen Längsnut ausgebildet ist und die gegenüberliegende Fläche der Halbschale eine andere geometrische Fläche aufweist. Ferner ist es möglich, dass die Längsnut im Querschnitt ellipsenförmig ausgebildet ist.
-
Eine Vermeidung eines Achsversatzes kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel dadurch erreicht werden, wenn die Flächen der v-förmigen Längsnut einen Winkel bilden, der größer ist als 90°, vorzugsweise größer als 120°. Je größer der Winkel ist, desto kleiner ist die Neigung des Stabes bei einer auftretenden Toleranz einen parallelen Achsversatz entstehen zu lassen.
-
Zweckmäßigerweise weist das Gehäuse mehrere Aufnahmen zur Positionierung und Befestigung des Lichtwellenleiters auf, so dass ein mehrpoliges Gehäuse entsteht. Hierbei können die Aufnahmen beispielsweise in Reihe in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Es sind selbstverständlich auch andere Anordnungsmöglichkeiten denkbar.
-
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Einheit aus einem Gehäuse und einem otptoelektronischen Element gelöst. Hierbei sind die erste und die zweite Halbschale mit einer Außenwandung ausgebildet, die eine ellipsenförmige Querschnittsfläche aufweisen. Auf die Halbschalen beziehungsweise auf die Aufnahme, die vorzugsweise als von der Seitenwandung bis zu einem freien Ende erstreckender Vorsprung ausgebildet ist, ist das optoelektronische Element aufsteckbar. Das optoelektronische Element ist mit einer Öffnung ausgeführt, die dazu dient, die Halbschalen aufzunehmen und somit eine zuverlässige Befestigung des optoelekronischen Elementes am Gehäuse zu gewährleisten. Die Ausbildung der Außenwandung mit der ellipsenförmigen Querschnittsfläche hat den Vorteil, dass unabhängig von der Auslenkung der Halbschalen das optoelektronische Element mit seiner Öffnung stets an der ellipsenförmigen Außenwandung zuverlässig befestigt ist und darüber hinaus ohne jeglichen Achsversatz zum Lichtwellenleiter ausgerichtet ist.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen
-
1 ein erfindungsgemäßes Gehäuse in dreidimensionaler Darstellung,
-
2 das Gehäuse in Seitenansicht,
-
3 eine vergrößerte Darstellung einer zweischaligen Aufnahme,
-
4 eine schematische Darstellung eines Lichtwellenleiters, der innerhalb einer zweischaligen Aufnahme positioniert ist,
-
5 eine weitere Ausführungsform einer Halbschale,
-
6 eine dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäßen Gehäuses, in dem der Lichtwellenleiter sowie ein optoelektronisches Element angeordnet sind, und
-
7 eine Innenansicht des Gehäuse gemäß 1.
-
1 und 2 zeigen ein zweipoliges Lichtwellenleiter-Kopplungsgehäuse 1 (im Folgenden als Gehäuse 1 bezeichnet) mit einer Seitenwandung 10, an der zwei zweischalige Aufnahmen 2, 2' angeordnet sind. Die Aufnahmen 2, 2' sind als Vorsprung ausgebildet, die sich von der Seitenwandung 10 bis zu einem freien Ende erstrecken. In 6 ist des Weiteren zu erkennen, dass die Aufnahme 2 sich innerhalb des Gehäuses 1 erstreckt, wobei die Aufnahme 2 hier als Zylinder ausgebildet ist. Jede Aufnahme 2, 2' weist ferner eine erste und eine zweite Halbschale 3, 3', 4, 4' auf, die biegeelastisch sind und einen Abstand zueinander aufweisen. Die Halbschalen 3, 3', 4, 4' beider Aufnahmen 2, 2' sind durch jeweils einen Schlitz 11, 12 getrennt. Der Schlitz 11, 12 weist einen u-förmigen Verlauf auf, so dass dieser die Aufnahmen 2, 2' auf drei Seiten umfasst. Der erste Schlitz 11 weist einen ersten horizontal verlaufenden Querschlitz 17 auf, der von einem rechten Bereich der Seitenwandung 10 zwischen den beiden Halbschalen 3, 4 der ersten Aufnahme 2 verläuft und im Wesentlichen mittig in eine verbreiterte Ausnehmung 13 mündet. Die Ausnehmung 13 ist hierbei mittig zwischen beiden Aufnahmen 2, 2' angeordnet und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines Rechteckes ausgeführt. Durch die Ausnehmung 13 erstreckt sich ein Längsschlitz 14, der senkrecht zum ersten Querschlitz 17 verläuft. In einem Abstand zum ersten Querschlitz 17 mündet der Längsschlitz 14 in einen zweiten Querschlitz 15, der parallel zum ersten Querschlitz 17 beziehungsweise senkrecht zur Erstreckung des Längsschlitzes 14 verläuft.
-
Die gemäß 2 verlaufenden Schlitze 11, 12 sorgen dafür, dass zwei Stäbe (nicht in 2 dargestellt) mit unterschiedlichen Durchmessern in der ersten und in der zweiten Aufnahme 2, 2' zuverlässig gehalten werden. Aufgrund des u-förmigen Verlaufes der Schlitze 11, 12, die die Aufnahmen 2, 2' an drei Seiten umfassen, beeinflusst eine Auslenkung der Halbschalen 3, 4 zur Aufnahme eines Stabes mit einem Durchmesser von beispielsweise D1 nicht die Auslenkung der Halbschalen 3', 4' zur Aufnahme eines Stabes mit einem Durchmesser von beispielsweise D2. Es spielt somit keine Rolle, ob in der ersten Aufnahme 2 ein Stab mit einem größeren Durchmesser als der in der zweiten Aufnahme 2' sich befindende Stab aufgenommen ist.
-
Der zweite Schlitz 12 weist einen Verlauf auf, der spiegelförmig zum ersten Schlitz 11 ist. Hierbei weist der zweite Schlitz 12 einen dritten Querschlitz 18 auf, der von einem linken Bereich der Seitenwandung 10 zwischen beide Halbschalen 3', 4' der zweiten Ausnehmung 2' sich erstreckt und ebenfalls mittig in die Ausnehmung 13 mündet. Der erste und der dritte Querschlitz 17, 18 verlaufen bei dem vorliegenden Beispiel auf der gleichen Höhe. Der weitere Verlauf des zweiten Schlitzes 12 entspricht dem gemeinsamen Längsschlitz 17, der anschließend in einen vierten Querschlitz 16 mündet, der parallel zum dritten Querschlitz 18 verläuft.
-
Der im Wesentliche u-förmige Verlauf des ersten Schlitzes 11 wird somit durch den ersten Querschlitz 17, den Längsschlitz 14 einschließlich der Ausnehmung 13 sowie den zweiten Querschlitz 15 bestimmt. Der zum ersten Schlitz 11 spiegelförmige Verlauf des zweiten Schlitzes 12 setzt sich hingegen aus dem dritten Querschlitz 18, dem gemeinsamen Längsschlitz 14 sowie dem vierten Querschlitz 16 zusammen.
-
In die rechte und die linke Aufnahme 2, 2' ist jeweils ein Stab 19 mit einem Lichtwellenleiter einführbar, der zuverlässig durch die jeweiligen Halbschalen 3, 3', 4, 4' der Ausnehmungen 2, 2' positioniert und gehalten wird, welches in 4 und 6 verdeutlicht ist. Damit der Stab 19 zuverlässig an der Aufnahme 2, 2' positioniert ist, ist die Aufnahme 2, 2' mit Längsnuten 5 gemäß 3 ausgebildet, die jeweils an der ersten und an der zweiten Halbschale 3, 3', 4, 4' angeordnet ist. Hierbei sind die einander zugewandten Flächen der jeweils eine Aufnahme 2, 2' bildenden Halbschalen 3, 3', 4, 4' mit den Längsnuten 5 spiegelsymmetrisch ausgeführt. Die Längsnuten 5 weisen eine v-förmige Querschnittsfläche auf mit jeweils zwei Klemmflächen 8, 9, die einen Winkel von vorzugsweise über 120° zueinander aufweisen. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist es selbstverständlich möglich jeweils nur eine Halbschale 2, 2' mit einer derartigen Nut 5 auszuführen.
-
Das Einsetzen des Stabes 19 (Lichtwellenleiter) erfolgt in der Weise, dass zunächst der Abstand zwischen den jeweils zueinander gerichteten, biegeelastischen Halbschalen 3, 3', 4, 4' zu vergrößern ist, um den Stab 19 in die Aufnahme 2, 2' zu führen. Im unbelasteten Zustand ist der Abstand zwischen den Halbschalen 3, 3', 4, 4' sowie die jeweiligen Längsnuten 5 nicht ausreichend, um den Stab 19 aufzunehmen. Eine Abstandsvergrößerung zwischen den Halbschalen 3, 3', 4, 4' wird durch ein Werkzeug (nicht dargestellt) erzielt, welches in die Ausnehmung 13 des Gehäuses 1 eingebracht wird. In Abhängigkeit vom Werkzeug kann selbstverständlich die Ausnehmung 13 unterschiedliche geometrische Formen annehmen. Somit werden die Halbschalen 3, 3', 4, 4' auf einen größeren Abstand gebracht, so dass der Stab 19 in die Aufnahme 2, 2' – im vorliegenden Beispiel von Außen in das Gehäuse 1 – geschoben werden kann. Hierbei wird der Stab 19 zwischen die auseinander gebogenen Halbschalen 3, 3', 4, 4' von Außen in das Gehäuses 1 geführt, bis das eine Ende des Stabes 19 vorzugsweise bündig (plan) mit dem freien Ende der Aufnahme 2, 2' ist. Bei der Abstandvergrößerung kann es sich beispielweise um wenige hundertstel Millimeter handeln. Anschließend wird das Werkzeug aus der Ausnehmung 13 entfernt, wobei gleichzeitig der Stab 19 durch die Halbschalen 3, 3', 4, 4' an den Klemmflächen 8, 9 eingeklemmt wird. Aufgrund der v-förmigen Längsnut 5 wird erreicht, dass der Lichtwellenleiter 19 in der Aufnahme 2, 2' kraftschlüssig befestigt ist. Hierbei ist es unerheblich, dass die Stäbe 19 aufgrund von auftretenden Toleranzen unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Wie 4 schematisch verdeutlicht liegt der Stab 19 an vier Punkten der Aufnahme 2 an, wodurch neben einer zuverlässigen Befestigung eine Positionierung des Lichtwellenleiters 19 ohne einen parallelen Achsversatz zwischen dem Stab 19 und dem Gehäuse 1 wirksam erzielt wird. Unabhängig von der jeweiligen Toleranz des Stabes 19 ist somit der Lichtwellenleiter 19 stets optimal zu einem optoelektronischen Element 6 ausgerichtet, welches auf die Aufnahme 2, 2' gesteckt wird, was in 6 dargestellt ist.
-
Es sind jedoch auch andere geometrische Ausgestaltungen der Längsnut 5 denkbar, mit denen die gleiche Wirkung erzielbar ist. Beispielsweise ist es möglich, Klemmflächen 20, 21 einer Längsnut 5 zu verwenden, die ellipsenförmig sind, welches in 5 dargestellt ist. Auch diese Formen der Klemmflächen 20, 21 bewirken sowohl eine zuverlässige Klemmwirkung des Stabes 19 als auch eine Positionierung des Stabes 19 ohne einen parallelen Achsversatz.
-
Unabhängig von der Toleranz des Stabes 19 ist es jedoch wichtig, dass ferner das optoelektonische Element 6 zuverlässig auf den jeweiligen Halbschalen 3, 3', 4, 4' befestigt sowie entsprechend zum Lichtwellenleiter 19 positioniert ist. Dieses wird dadurch erreicht, dass das optoelektronische Element 6 eine im Querschnitt kreisförmige Öffnung 22 aufweist, an der die als Vorsprung ausgebildete Aufnahme 2, 2' klemmend befestigt ist. Die Aufnahme 2, 2' ist mit einer Außenwandung 7 ausgebildet, die die Form einer ellipsenförmigen Querschnittsfläche hat. Der Durchmesser der Öffnung 22 des optoelektronischen Elementes 6 entspricht im Wesentlichen der Breite der ellipsenförmigen Querschnittfläche der Außenwandung 7. Im eingesetzten Zustand des Stabes 19 ist die Außenwandung 7 mit ihren seitlichen Bereichen, die dem ersten oder dem dritten Querschlitz 17, 18 zugewandt sind, in Kontakt mit der kreisförmigen Öffnung 22 beziehungsweise der Öffnungswandung. Oberhalb der seitlichen Bereiche liegt ein Spielraum zwischen der Außenwandung 7 und der Öffnung 22 vor. Vorteilhafterweise ist die ellipsenförmige Außenwandung 7 unabhängig von der jeweiligen Toleranz des Stabes 19 an der Öffnung 22 des optoelektronischen Elementes 6.
-
Damit das Gehäuse 1 an einer nicht dargestellten Leiterplatte fixiert werden kann, ist das Gehäuse 1 gemäß 6 und 7 mit einem Befestigungsstift 23 ausgebildet. Das optoelektronische Element 6 weist an seiner Unterseite Pins 24 auf, die in Richtung Leiterplatte verlaufen. Hierbei kann das optoelektronische Element 6 als ein Sender oder als ein Empfänger verstanden werden. Ein als Sender ausgebildetes optoelektronisches Element 6 wandelt bei einer elektrischen Ansteuerung die elektrischen Signale in optische Signale um, die in Form von Lichtsignalen ausgesendet werden. Ein als Empfänger ausgebildetes optoelektronisches Element 6 wandelt hingegen optische Lichtsignale in elektrische Signale um.
-
Das Gehäuse 1 ist bei der vorliegenden Ausführungsform als Spritzgussteil aus Kunststoff ausgebildet, wobei der Kunststoff, z. B. Polyethylenterephthalate (PBT) umfasst. Um die gewünschten Materialeigenschaften für eine zuverlässige Befestigung und Positionierung des Lichtwellenleiters 19 sowie des optoelektronischen Elementes 6 zu erreichen, kann der Kunststoff einen Gehalt an Glas aufweisen.
-
Ein derartiges Gehäuse 1 kann in diversen Bereichen zum Einsatz kommen. Hierbei ist die Automobilindustrie zu nennen, zum Beispiel in Unterhaltungsgeräten, wie CD-Player, DVD-Player etc.. Weitere Einsatzgebiete sind die Daten- und Lichtübertragung oder die Automobilindustrie anzuführen, beispielsweise im Bereich von Rücklichtern.
