DE19754772C2 - Verbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet ein- oder mehrkanaliger optischer Verbindungen, zu deren Realisierung auch als Ferru­ len oder Endstücke bezeichnete optische Verbinder zum kopp­ lungsfähigen Anschluß eines oder mehrerer Lichtwellenlei­ terenden zum Einsatz kommen. Im Rahmen der vorliegenden Er­ findung ist unter einem Lichtwellenleiter ein zur Führung und Weiterleitung eines optischen Signals geeigneter Leiter zu verstehen, wie z. B. konfektionierte Lichtwellenleiter, Lichtwellenleiterbändchen oder auf einem Substrat ausgebil­ dete optische Leiter. Der Verbinder kann als Steckverbinder, Steckbuchse oder Mischform ausgebildet sein und einen kopp­ lungsfähigen optischen Anschluß ("optischer Port") einer Schaltung oder Leiterplatte oder einen Abschluß eines Licht­ wellenleiterkabels bilden.

Die Erfindung betrifft einen Verbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er auch in EP 0 800 100 A1 offenbart ist. Darin wird ein im wesentlichen aus einem Grundkörper, zwei stiftförmigen Ausrichtelementen und einer Klammer zusam­ mengesetzter Verbinder für Lichtwellenleiter beschrieben, dessen Ausrichtelemente zunächst mit einem Ende in den Grundkörper eingeführt werden. An dem eingeführten Ende befinden sich erste Rastelemente, an denen eine separat zu handhabende und zu montierende Klammer mit zwei zweiten Rastelementen befestigt wird. Die Ausrichtstifte sind durch das Zusammenwirken der ersten mit den zweiten Rastelementen gegenüber Zugbeanspruchung gesichert.

Alternativ ist in der EP 0 800 100 A1 eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Ausrichtsstifte soweit durch das Zentrum zweier Schlitzkreuze eines separaten metallischen Blechs geschoben werden, daß die im Zentrum der Schlitzkreuze befindlichen Blechkanten in die Rastelemente am hinteren Ende der Ausrichtstifte einrasten.

Beide Konstruktionen haben den Nachteil, daß neben dem Grundkörper zur Aufnahme der Ausrichtstifte ein zusätzliches Klammerelement zu deren Sicherung im Grundkörper erforderlich ist. Dies erhöht Kosten und Aufwand bei der Massenherstellung von optischen Verbindern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines optischen Verbinders, bei dem die Montage und die Befestigung des Ausrichtelements an dem Grundkörper wesentlich vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird durch einen Verbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Unter Ausrichtelementen sind im Rahmen der vorliegenden Er­ findung alle Bauelemente zu verstehen, die für den Fachmann erkennbar den Zweck einer gegenseitigen Positionierung mit korrespondierenden Geometrien des Kopplungspartners erfüllen. Als dazu geeignete Ausrichtelemente erweisen sich insbeson­ dere Körper mit langgestreckten Geometrien, z. B. Zylinder­ stifte, Stifte oder Stäbe mit einem polygonen Querschnitt oder Bolzen.

Unter Rastelementen sind im Rahmen der vorliegenden Er­ findung alle Bauteilgeometrien oder -gestaltungen zu verste­ hen, die für den Fachmann erkennbar den Zweck einer form­ schlüssigen Positionierung und Fixierung in zumindest einem Freiheitsgrad bewirken. Als dazu besonders geeignet erweisen sich Formschlußelemente wie Ausnehmungen, Materialverbreiterungen oder -ver­ dickungen, sägezahnförmige Gestaltungen, Nut/Feder-Kombina­ tionen, Zapfen mit Schultern und entsprechende Bohrungen.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verbinders be­ steht darin, daß durch Wahl geeigneter einfacher Konturen und Geometrien mit einem fertigungstechnisch einfachen Prinzip (Verrastungsprinzip) Montage und Fixierung des Ausrichtele­ ments erheblich vereinfacht, beschleunigt und mit hoher Zu­ verlässigkeit auch von ungeübtem Personal oder vollständig automatisiert erzeugt werden. Besonders vorteilhaft ist der Aspekt, daß der erfindungsgemäße Verbinder vollständig ohne Vergußmittel oder Klebstoffe zur Fixierung des Ausrichtele­ ments auskommt und damit von Aushärteprozessen unabhängig ist. Vorteilhafterweise können die Formschlußelemente derart dimensioniert werden, daß beim Überschreiten von - während normaler Verbindungszyklen nicht auftretender - bestimmter Zug- oder Druckkräfte das Ausrichtelement von dem Grundkörper zerstörungsfrei trennbar ist. Soll jedoch eine Fixierung des Ausrichtelements auch bei höchsten Beanspruchungen sicherge­ stellt werden, kann dies durch zusätzliche stoffschlüssige Verbindungsmaßnahmen gewährleistet werden; auch in diesem Fall sind die zusätzlichen Maßnahmen nachrangig und getrennt von der Befestigung des Ausrichtelements vornehmbar.

Besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich des Ver­ rastungsvorganges können dem erfindungsgemäßen Verbinder vor­ teilhafterweise dadurch verliehen werden, daß zumindest die Formschlußelemente des Grundkörpers aus einem thermoplasti­ schen Kunststoff gebildet sind.

Eine fertigungstechnisch bevorzugte Ausgestaltung des erfin­ dungsgemäßen Verbinders ist gekennzeichnet durch eine auffe­ derbare Öffnung, die mit einer Aufnahmeöffnung des Grundkör­ pers für das Ausrichtelement fluchtet, und durch eine Ein­ schnürung des Ausrichtelements, die in der auffederbaren Öff­ nung verrastet. Durch die fluchtende Ausrichtung der auffe­ derbaren Öffnung mit der Aufnahmeöffnung kann das Ausricht­ element beim Einschieben in die Aufnahmeöffnung selbst für die Auffederung der Öffnung sorgen, wobei bei weiterem Ein­ führen die Öffnung über der Einschnürung des Ausrichtelements zurückgefedert und damit das Ausrichtelement an dem Grundkör­ per verrastet.

Prinzipiell ist auch eine umgekehrte Gestaltung - d. h. Ver­ dickung eines Abschnitts des Ausrichtelements und entspre­ chende Aufnahmefähigkeit des Grundkörpers - denkbar; eine diesbezüglich vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsge­ mäßen Verbinders sieht vor, daß der Grundkörper eine Öffnung mit einem erweiterten inneren Abschnitt aufweist, in dem ein entsprechend verdickter Abschnitt des Ausrichtelements verra­ stet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:

Fig. 1 und 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfin­ dungsgemäßen Verbinders vor und nach der Montage von Ausrich­ telementen und

Fig. 3 und 4 eine Variante des erfindungsgemäßen Verbin­ ders vor und nach dem Befestigen separater Ausrichtelemente an einem Grundkörper.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt der Verbinder einen Grundkör­ per 1, der vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunst­ stoff gebildet ist. Der Grundkörper weist nur andeutungsweise gezeigte Bohrungen 2 zur individuellen Aufnahme mehrerer Lichtwellenleiter eines gemeinsamen Lichtwellenleiterkabels oder Lichtwellenleiterbändchens auf. Die Bohrungen 2 und da­ mit die Lichtwellenleiter enden an einer Kopplungsstirnseite 4 des Grundkörpers 1. Die Stirnseite 4 kann zur Bildung op­ tisch hochwertiger Koppelflächen der Lichtwellenleiter bear­ beitet, beispielsweise poliert, sein. In den Grundkörper sind ferner Öffnungen 6 in Form von Durchgangsbohrungen einge­ bracht, wobei die Durchgangsbohrungen beiderseits der Licht­ wellenleiter parallel und mit ihren Längsachsen in der Ebene der Lichtwellenleiter von der Kopplungsstirnseite bis zu einer Rückseite 8 des Grundkörpers verlaufen. Die Durchgangs­ bohrungen 6 dienen zur Aufnahme von jeweils einem Ausricht­ element 10. Die Ausrichtelemente sind z. B. als Zentrier­ stifte ausgebildet und weisen im mittleren Bereich einen je­ weils verdickten Abschnitt 10a auf. Um das Einführen der Aus­ richtelemente 10 sowohl bei der Montage in die Durchgangsboh­ rungen 6 als auch betriebsgemäß in korrespondierende Aufnah­ mebohrungen eines nicht dargestellten an sich bekannten Ver­ bindungspartners zu erleichtern, können die Enden der Aus­ richtelemente mit je einer Fase versehen sein.

Jede Bohrung 6 weist einen erweiterten inneren Abschnitt 6a auf, in dem im montierten Zustand (Fig. 2) der verdickte Ab­ schnitt 10a des Ausrichtelements formschlüssig verrastet. Beim Einführen des Ausrichtelements in die Bohrung 6 wird also das Material des Grundkörpers kurzzeitig elastisch ge­ dehnt zur Erweiterung der Bohrung auf ein Maß, das das Pas­ sieren der Verdickung 10a erlaubt. Dazu kann das Material des Grundkörpers geeignet (z. B. als Thermoplast) gewählt sein und/oder durch Formgebung (beispielsweise ein- oder mehrfache Längsschlitzung der Bohrung 6) für eine Aufweitbarkeit gesorgt sein. In dem in Fig. 2 dargestellten eingerasteten Zustand wirken die Verdickung 10a und die Ausnehmung oder Erweiterung 6a als Formschlußelemente derart zusammen, daß das Ausrichtelement 10 unverlierbar und zuverlässig fixiert und auch bei Axialdruck- oder Zugkräften fest in dem Grundkörper 1 gehalten ist. Der über die Kopplungsstirnseite herausstehende Abschnitt 10b des Verbinders wirkt in an sich bekannter Weise (z. B. EP 0 458 608 A1; EP 0 642 043 A1) mit kooperierenden Ausrichtmitteln (z. B. Ausrichtbohrungen) eines Kopplungspartners zur gegenseitigen Positionierung und Ausrichtung zusammen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Variante des Verbinders gemäß den Fig. 1 und 2, die insbesondere durch rückwärtig und außerhalb des Grundkörperinnenraums angeordnete Formschluß­ elemente zur Verrastung der Ausrichtelemente geprägt ist. Der Grundkörper 30 hat in zuvor beschriebener Weise im einzelnen nicht dargestellte Aufnahmekanäle für individuelle Lichtwel­ lenleiter 31 eines Lichtwellenleiterkabels. Die Lichtwellen­ leiter enden an der Kopplungsstirnseite 32 des Grundkörpers 30. Im rückwärtigen Bereich des Grundkörpers 1 erkennt man (Fig. 3) z. T. nur andeutungsweise die rückwärtigen Aus­ trittsöffnungen 34 zweier Durchgangsbohrungen 36 zur Aufnahme zweier Ausrichtelemente 38 in Form von Zentrierstiften. Die rückwärtigen Enden 38a der Zentrierstifte 38 sind jeweils mit einer Einschnürung 38b versehen. In Längsrichtung hinter der Austrittsöffnung 34 ist jeweils eine auffederbare Öffnung 40 ausgebildet, die im wesentlichen aus einer geschlitzten und einführungsseitig mit einer Fase versehenen Bohrung besteht, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser der Ausricht­ elemente außerhalb der Einschnürung 38b ist. Zumindest der Bereich der auffederbaren Öffnungen ist vorteilhaft aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Bei der Ausgestaltung nach den Fig. 3 und 4 kann also die Werkstoffwahl jeweils hinsichtlich unterschiedlicher Optimierungskriterien für den vorderen, die Lichtwellenleiter und die Ausrichtelemente auf­ nehmenden Teil und den rückwärtigen Teil im Bereich der Öff­ nungen 40 gewählt werden. Zur Montage werden die Ausrichtele­ mente 38 in Pfeilrichtung A in die Bohrungen 36 eingeführt und zwar soweit, bis die rückwärtigen Enden 38a die auffeder­ bare Öffnung 40 durchdrungen haben. Die in Fig. 3 obere auf­ federbare Öffnung ist durch den Grundkörper 1 verdeckt und daher nicht sichtbar. Beim Einführvorgang der Ausrichtele­ mente 38 wird die Öffnung 40 elastisch geweitet, so daß das rückwärtige Ende 38a durch die Öffnung hindurchtritt; an­ schließend federt die Öffnung 40 auf ihren ursprünglichen Durchmesser zurück, so daß die Einschnürung 38b in der Öff­ nung 40 formschlüssig fixiert ist.

Claims (4)

1. Verbinder zum optischen Anschluß mindestens eines Lichtwellenleiters (2; 31) mit:

• 1. einem Grundkörper (1; 30) mit einer Kopplungsstirnseite (4; 32), an der der Lichtwellenleiter (2; 31) endet,
• 2. mindestens einem mit einem ersten Rastelement (10a; 38b) versehenen separaten Ausrichtelement (10; 38), das in den Grundkörper (1; 30) eingeführt ist und sich über die Kopplungsstirnseite (4; 32) hinaus erstreckt, sowie
• 3. einem zweiten Rastelement (6a; 40), das mit dem ersten Rastelement (10a; 38b) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Rastelement (6a; 40) und der Grundkörper (1; 30) ein einziges Formteil aus einem einheitlichen Material sind, so daß das erste (10a; 38b) und das zweite Rastelement (6a; 40) beim Einführen des Ausrichtelements (10; 38) in den Grundkörper (1; 30) miteinander verrasten.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Formschlußelemente (40) des Grundkörpers (30) in einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sind.

3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

• 1. eine auffederbare Öffnung (40), die mit einer Aufnahmeöffnung (36) des Grundkörpers (30) für das Ausrichtelement (38) fluchtet, und
• 2. eine Einschnürung (38b) des Ausrichtelements (30), die in der auffederbaren Öffnung (40) verrastet.

4. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) eine Öffnung (6) mit einem erweiterten inneren Abschnitt (6a) aufweist, in dem ein entsprechend verdickter Abschnitt (10a) des Ausrichtelements (10) verrastet.