DE19901354A1

DE19901354A1 - Light wave guide, e.g. for a vehicle, comprises an optical fibre with a metal pipe around it, and an external insulation.

Info

Publication number: DE19901354A1
Application number: DE1999101354
Authority: DE
Inventors: Heinz Juergen Hemken; Wolfgang Scheideler; Helmut Steinberg; Peter Zamzow
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-07-20

Abstract

A light wave guide, especially for a vehicle, comprises an optical fibre (1) made of a polymer, and a protective layer which surrounds it. The protective layer consists of a metal pipe (2) with corrugations at an angle to its longitudinal axis. The pipe acts as an electrical conductor and has an external insulation.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtwellenleiter, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einer optischen Faser die aus polymerem Material besteht, sowie mit einer Schutzlage, welche die Faser umschließt.The invention relates to an optical waveguide, in particular for a vehicle an optical fiber made of polymeric material and a protective layer, which encloses the fiber.

Im Fahrzeugbau besteht das Problem, daß der zunehmende Einsatz elektrischer und elektronischer Komponenten in Fahrzeugen zu einem starken Anwachsen der zum Anschluß notwendigen Leitungen geführt hat. Um die Leitungslänge und ihr Gesamtgewicht zu verringern und den Aufbau sowie die Konfektionierung des Kabelbaums zu vereinfachen, sind daher Bussysteme entwickelt worden. Sie ermöglichen die Datenübertragung zwischen mehreren Komponenten über eine gemeinsame Leitung und reduzieren somit die erforderliche Leitungszahl.In vehicle construction there is the problem that the increasing use of electrical and electronic components in vehicles to a strong growth of the Connection necessary lines has led. The cable length and its total weight to reduce and the construction and assembly of the wiring harness simplify, bus systems have therefore been developed. They make that possible Data transmission between several components via a common line and thus reduce the number of lines required.

Hohe Übertragungsraten lassen sich insbesondere durch Bussysteme mit Lichtwellenleitern erreichen, die mit optischen oder elektrooptischen Komponenten zusammenwirken. Die optischen Fasern der Lichtwellenleiter umfassen einen lichtleitenden Kern, der von einem Mantel zur Führung des Lichtes umschlossen ist, sowie ggf. eine oder mehrere äußere Schutzschichten. Im Fahrzeugbau erweisen sich Lichtwellenleiter aus polymeren optischen Fasern als vorteilhaft, etwa aus Polymethylmethacrylat (PMMA) und/oder fluoriertem PMMA. Geeignet sind z. B. Gradientenindexfasern mit einem Durchmesser von 1 mm. Gegenüber Glasfasern bieten sie die Vorteile mechanischer Robustheit, der einfachen Handhabbarkeit und Konfektionierung aufgrund des großen Durchmessers sowie die Möglichkeit des Betriebs mit sichtbarem Licht. Die im Vergleich zu Glas höhere Dämpfung ist dagegen bei den kurzen Übertragungswegen in Fahrzeugen von untergeordneter Bedeutung.High transmission rates can be achieved in particular through bus systems with optical fibers achieve that interact with optical or electro-optical components. The optical fibers of the optical waveguides comprise a light-guiding core, which is made by a Jacket for guiding the light is enclosed, and possibly one or more outer Protective layers. In vehicle construction, optical fibers made of polymeric optical materials have been found Fibers as advantageous, for example from polymethyl methacrylate (PMMA) and / or fluorinated PMMA. Are suitable for. B. gradient index fibers with a diameter of 1 mm. Compared to glass fibers, they offer the advantages of mechanical robustness, the simple one Manageability and assembly due to the large diameter and the Possibility of operating with visible light. The higher damping compared to glass is, however, of secondary importance in the short transmission paths in vehicles Importance.

Als nachteilig erweist sich jedoch, daß zusätzliche Energieleitungen für die elektrische Spannungsversorgung der Sensoren und Aktuatoren notwendig sind. Zudem können die optischen Eigenschaften gebräuchlicher Polymerfasern durch Aufnahme von und chemische Reaktion mit Substanzen aus ihrer Umgebung erheblich beeinträchtigt oder zerstört werden. Neben den Betriebsflüssigkeiten, z. B. Schmiermitteln oder Kraftstoffen, ist die Vielzahl der in Fahrzeugen eingesetzten Kunststoffe problematisch, die beständig Substanzen abgeben, etwa nach Abschluß des Herstellungsprozesses ausgasende Edukte oder Treibmittel. Zudem ist in aller Regel ein guter Schutz der Fasern vor Feuchtigkeit und thermischen Belastungen, speziell beim Einsatz im Motorraum oder bei der Anbindung von Sensoren oder Aktuatoren außerhalb der Fahrgastzelle erforderlich. Die im Stande der Technik übliche Führung der Fasern in einer Schutzhülle oder einem Röhrchen aus Kunststoff ist für diese Zwecke unzureichend, da Polymere in der Regel nicht hinreichend gasdicht sind.It proves disadvantageous, however, that additional power lines for the electrical Power supply to the sensors and actuators are necessary. In addition, the optical properties of common polymer fibers by absorption of and chemical reaction with substances from their environment is significantly impaired or be destroyed. In addition to the operating fluids, e.g. B. lubricants or fuels the large number of plastics used in vehicles is problematic, the permanent Release substances, such as starting materials that outgas after completion of the manufacturing process or blowing agent. In addition, there is usually good protection of the fibers from moisture and thermal loads, especially when used in the engine compartment or when connecting Sensors or actuators required outside the passenger compartment. The capable of Technique usual guidance of the fibers in a protective cover or a tube Plastic is inadequate for these purposes, since polymers are usually not sufficient are gastight.

Weiterhin ist es bekannt, Metallrohre als Komponenten elektrischer Kabel mit einer Wellung zu versehen, um ihre Biegsamkeit und Querdruckstabilität zu verbessern. Die Wellung erfolgt im Winkel zur Längsachse des Rohres. Dabei sind sowohl schraubenförmige Wellungen mit im spitzen Winkel zur Rohrlängsachse verlaufenden Wellenkämmen als auch rechtwinklig zur Achse ausgerichtete Wellungen aus geschlossenen Ringen gebräuchlich. Durch Variation von Tiefe und Abstand der Wellen lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Rohres, etwa die Biegsamkeit, in weiten Grenzen einstellen.Furthermore, it is known to use metal pipes as components of electrical cables with a corrugation to improve their flexibility and lateral pressure stability. The curl takes place at an angle to the longitudinal axis of the tube. Both are helical Corrugations with wave crests running at an acute angle to the pipe longitudinal axis as also corrugations of closed rings oriented at right angles to the axis in use. By varying the depth and spacing of the waves, the mechanical properties of the pipe, such as flexibility, within wide limits to adjust.

Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, einen Lichtwellenleiter zu entwickeln, der sicher vor Umwelteinflüssen geschützt ist und eine einfache Verbindung von signalverarbeitenden Komponenten mit einer minimalen Zahl von Leitungen ermöglicht.Against this background, the object of the invention is an optical waveguide to develop, which is safely protected from environmental influences and a simple connection signal processing components with a minimum number of lines.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schutzlage ein Rohr aus Metall ist, das Rohr eine Wellung im Winkel zu seiner Längsachse aufweist, das Rohr einen elektrischen Leiter bildet und mit einer außenseitigen Isolierung versehen ist.This object is achieved in that the protective layer is a tube Metal is, the tube has a corrugation at an angle to its longitudinal axis, the tube one forms electrical conductor and is provided with external insulation.

Bei der Erfindung wird im Lichtwellenleiter eine polymeroptische Faser verwendet, etwa eine Gradientenindex- oder Stufenindexfaser, die aus PMMA, fluoriertem PMMA oder einem anderen Kunststoff mit geeigneten optischen Eigenschaften besteht. Der Außendurchmesser der Faser beträgt bevorzugt etwa 1 mm, wobei der Kerndurchmesser den Manteldurchmesser meist deutlich übersteigt, so daß die einfache Lichteinkopplung und Verbindung der Faser gewährleistet ist. Denkbar ist sowohl, die Faser bei einer einzelnen Wellenlänge zu betreiben als auch mehrere unterschiedliche Lichtwellenlängen über eine Faser zu übertragen.In the invention, a polymer-optical fiber is used in the optical waveguide, for example a gradient index or step index fiber made of PMMA, fluorinated PMMA or another plastic with suitable optical properties. The The outer diameter of the fiber is preferably about 1 mm, the core diameter usually exceeds the cladding diameter significantly, so that the simple coupling of light and connection of the fiber is guaranteed. It is both conceivable that the fiber at one to operate single wavelength as well as several different light wavelengths to transmit over a fiber.

Die Faser ist umlaufend von einem Wellrohr aus Metall umschlossen, dessen Wellung z. B. aus geschlossenen Ringen oder schraubenförmig ausgebildet ist. Tiefe und Periode der Wellung sind derart eingestellt, daß die elastischen Eigenschaften des Metalls einen sicheren Schutz der Faser sowohl vor radialen als auch axialen Belastungen gewährleisten. Die Faser liegt dabei frei im Rohr, dessen Innendurchmesser den Faserdurchmesser übersteigt. Daher ist eine Kraftübertragung von axial auf das Rohr wirkenden Zugbelastungen auf die Faser ausgeschlossen. Die Wellung ermöglicht eine hohe Biegsamkeit des Rohres mit einem vorgegebenen minimalen Biegeradius, der ein Abknicken der Faser und damit eine Beeinträchtigung ihrer optischen Eigenschaften ausschließt. Bevorzugt beträgt der minimale Biegeradius des Rohres zumindest das 10- fache des Faserdurchmessers. Weiterhin bildet das Metallrohr eine dampfdichte Sperrschicht um die Faser, die Schädigungen durch Lösungsmittel oder gasförmige Substanzen aus der Umgebung ausschließt. Denkbar ist, innerhalb des Rohres eine gelförmige oder flüssige Füllmasse mit beispielsweise hydrophoben oder Schadstoff absorbierenden Eigenschaften vorzusehen, in welche die Faser eingebettet ist.The fiber is encircled by a corrugated metal tube, the corrugation z. B. is formed from closed rings or helical. Depth and period of Corrugation is set so that the elastic properties of the metal unite Ensure safe protection of the fiber against both radial and axial loads. The fiber lies freely in the tube, the inside diameter of which is the fiber diameter exceeds. Therefore, there is a power transmission from axially acting on the pipe Tensile loads on the fiber excluded. The corrugation enables a high one Flexibility of the tube with a predetermined minimum bending radius, the one Kinking the fiber and thus impairing its optical properties excludes. The minimum bending radius of the tube is preferably at least 10- times the fiber diameter. Furthermore, the metal tube forms a vapor-tight one Barrier layer around the fiber, the damage by solvent or gaseous Excludes substances from the environment. Is conceivable within the tube gel-like or liquid filling compound with, for example, hydrophobic or pollutant to provide absorbent properties in which the fiber is embedded.

Außenseitig ist das Metallrohr mit einer elektrischen Isolierung versehen, beispielsweise einer Schicht aus einem Polymer, etwa einem Polyolefin wie z. B. Polyethylen. Neben kompakten Polymeren sind auch geschäumte Werkstoffe für die Isolierung geeignet, etwa ein Polyurethanschaum. Zweckmäßig ist es, für die Isolierung sowie für einen ggf. vorhandenen äußeren Mantel halogenfreie und/oder schwer entflammbare Materialien zu verwenden, um die Sicherheit im Brandfall zu verbessern. Mit der Isolierung entsteht ein elektrischer Leiter, der insbesondere zur Energieversorgung derjenigen Komponenten dient, die mit der optischen Faser verbunden sind. Somit bildet der Lichtwellenleiter mit seinem Schutzrohr ein Hybridkabel, das gleichzeitig zur Energie- und Datenübertragung geeignet ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, elektrische Signale über das Wellrohr zu übertragen. Als Material des Rohres sind insbesondere gut leitfähige Metalle, wie Kupfer oder Aluminium, geeignet oder - in Abhängigkeit von den gewünschten elektrischen und mechanischen Eigenschaften - Legierungen, etwa Messing oder Bronze. Sofern die mechanische Festigkeit im Vordergrund steht, ist grundsätzlich auch Stahl denkbar. Dabei verhindert die elektrische Isolierung eine Kontaktkorrosion mit Karosserie- oder anderen Trägerteilen, auf denen der Leiter verlegt ist. Die Wandstärke des Metallrohres beträgt zweckmäßig 100 µm bis einige 100 µm, wobei ein für die Stromübertragung hinreichender Leitungsquerschnitt der Wandung notwendig ist, der vorzugsweise im Bereich eines bis einiger mm² liegt.On the outside, the metal tube is provided with electrical insulation, for example a layer of a polymer, such as a polyolefin such as. B. polyethylene. In addition to compact polymers, foamed materials are also suitable for insulation, such as a polyurethane foam. It is expedient to use halogen-free and / or flame-retardant materials for the insulation and for any outer sheath that may be present, in order to improve safety in the event of a fire. The insulation creates an electrical conductor which is used in particular to supply energy to those components which are connected to the optical fiber. The optical fiber and its protective tube thus form a hybrid cable that is also suitable for energy and data transmission. In principle, it is also possible to transmit electrical signals via the corrugated pipe. Metals which are highly conductive, such as copper or aluminum, are particularly suitable as the material of the tube or, depending on the desired electrical and mechanical properties, alloys, such as brass or bronze. If mechanical strength is paramount, steel is also conceivable. The electrical insulation prevents contact corrosion with body or other support parts on which the conductor is laid. The wall thickness of the metal tube is expediently 100 μm to a few 100 μm, a line cross-section of the wall sufficient for current transmission being necessary, which is preferably in the range from one to a few mm ² .

Der vorgeschlagene Lichtwellenleiter zeichnet sich durch einen sicheren Schutz der optischen Faser gegenüber Umwelteinflüssen, wie mechanischen Belastungen in Quer- und Längsrichtung, hohen Temperaturen, chemischen Substanzen und Vibrationen aus. Weiterhin ist ein guter Nagetierschutz gegeben. Wechselwirkungen der übertragenen Signale mit äußeren elektromagnetischen Feldern sind dagegen ausgeschlossen. Die Handhabung des Lichtwellenleiters ist einfach, wobei das Metallrohr die Polymerfaser vor Beschädigung bei der Verarbeitung und Verlegung schützt.The proposed optical fiber is characterized by safe protection of the optical fiber against environmental influences, such as mechanical loads in cross and longitudinal direction, high temperatures, chemical substances and vibrations. Good rodent protection is also provided. Interactions of the transferred However, signals with external electromagnetic fields are excluded. The Handling the optical fiber is easy, with the metal tube facing the polymer fiber Protects damage during processing and laying.

Der Lichtwellenleiter ist für die Verbindung von Komponenten bevorzugt, die sowohl eine elektrische Energieversorgung als auch eine optische Signalübertragung erfordern. Denkbar ist sein Einsatz insbesondere in modularen Systemen, wobei ein Multiplexbetrieb des Lichtwellenleiters bei mehreren Wellenlängen von Vorteil ist. Neben dem Fahrzeugbau, beispielsweise dem Kraftfahrzeug-, Flugzeug- oder Schiffbau, ist der Einsatz auch in anderen kleinräumigen Bereichen zweckmäßig, die einen besonderen Schutz des Lichtwellenleiters erfordern, etwa im Maschinenbau oder chemischen Anlagen. Speziell im Fahrzeugbau ist es sowohl möglich, den erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter für die Verbindung von Informationssystemen einzusetzen, z. B. Telefon, Radio oder Navigationssystemen, als auch in Steuerungssystemen mit Sensoren und Aktuatoren. Die verwendeten Netzstrukturen sind dabei beliebig und können beispielsweise ring- oder sternförmig sein.The optical waveguide is preferred for the connection of components that are both require electrical power supply as well as an optical signal transmission. Its use is particularly conceivable in modular systems, with a multiplex operation of the optical waveguide is advantageous at several wavelengths. In addition to vehicle construction, For example, the automotive, aircraft or shipbuilding, the use is also in other small-scale areas appropriate, the special protection of the Optical fiber, for example in mechanical engineering or chemical plants. Especially in Vehicle construction, it is both possible to use the optical waveguide according to the invention Use connection of information systems, e.g. B. telephone, radio or Navigation systems, as well as in control systems with sensors and actuators. The Network structures used are arbitrary and can for example be ring or be star-shaped.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Außendurchmesser des gewellten Metallrohres bis zu 6 mm, vorzugsweise 2-4 mm. Auf diese Weise ist eine gute Flexibilität des Rohres bei hoher radialer Belastbarkeit und hinreichendem elektrischen Leitungsquerschnitt erreichbar. Entsprechend vereinfacht sich die Handhabung des Lichtwellenleiters. Vorzugsweise umschließt das Metallrohr dabei eine einzelne optische Faser. In an advantageous embodiment of the invention, the outer diameter of the corrugated metal tube up to 6 mm, preferably 2-4 mm. That way is a good one Flexibility of the tube with high radial load capacity and sufficient electrical Cable cross-section attainable. Accordingly, the handling of the Optical fiber. The metal tube preferably encloses a single optical one Fiber.

Als Schutzrohr bietet sich aufgrund der einfachen Fertigung ein längsnahtgeschweißtes Metallrohr an. Seine Herstellung erfolgt bevorzugt, indem ein Metallband um die optische Ader zu einem Rohr geformt wird, dessen Innendurchmesser den Außendurchmesser der Ader übersteigt. Nachfolgend wird das Rohr entlang seiner Kanten verschweißt, wozu speziell eine Laserverschweißung geeignet ist. Abschließend erfolgen die Wellung des Rohres und seine Isolierung.Due to the simple manufacture, a longitudinally welded tube is available as a protective tube Metal pipe. It is preferably made by placing a metal band around the optical one Vein is formed into a tube, the inside diameter of which is the outside diameter Core exceeds. The pipe is then welded along its edges, for what laser welding is particularly suitable. Finally, the corrugation of the Rohres and its insulation.

Vielfach ist es zweckmäßig, daß die optische Faser mit einer äußeren Schutzhülle aus polymerem Material versehen ist, die den Fasermantel umschließt und in der Regel daran anliegt. Von Vorteil sind insbesondere lichtabsorbierende Schutzhüllen, die eine Störung der übertragenen Signale durch Lichteinfall in den Bereichen vermeiden, in denen die Faser aus dem Metallrohr herausgeführt ist. Weiterhin bildet die Schutzhülle einen mechanischen Schutz der Faser sowohl in Bereichen, in denen sie aus dem Metallrohr herausgeführt ist, als auch gegenüber Abrieb in dessen Innerem, etwa im Fall häufiger Vibrationen.In many cases, it is expedient for the optical fiber to have an outer protective cover is provided polymeric material that encloses the fiber jacket and usually attached to it is present. Of particular advantage are light-absorbing protective covers that cause interference Avoid the transmitted signals by incidence of light in the areas where the fiber is led out of the metal tube. Furthermore, the protective cover forms a mechanical one Protection of the fiber both in areas where it is led out of the metal tube as well as against abrasion inside, for example in the case of frequent vibrations.

Da die optische Faser im Inneren des Rohres sicher geschützt ist, kann der Hybridleiter wie ein herkömmlicher elektrischer Leiter gehandhabt werden. Sowohl das Metallrohr als auch seine Isolierung läßt sich wasserdicht und/oder ortsfest mit Verbindungselementen verbinden. Zu Verbindungselementen zählen sämtliche Komponenten, die bei der Konfektionierung am Leiter fixiert werden. Beispiele sind elektrische Verbinder, optische Verbinder oder Hybridverbinder für die Leiter, Dichtungen oder Tüllen zur Durchführung durch Wandungen, etwa zwischen dem Motorraum und dem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges, oder Befestigungselemente zur Anbringung oder Zugentlastung. Geeignete Verfahren zur wasserdichten bzw. ortsfesten Verbindung sind zum Beispiel Verschweißen, Verlöten, Crimpen, Verkleben, Angießen oder Anspritzen oder die Verwendung von federnden oder Klemmverbindungen, z. B. Schneidklemmverbindungen. Auch die elektrische Verbindung des Wellrohres mit anderen Komponenten läßt sich auf diese Weise herstellen.Since the optical fiber inside the tube is safely protected, the hybrid conductor can be used like a conventional electrical conductor can be handled. Both the metal pipe as well its insulation can be waterproof and / or stationary with connecting elements connect. Fasteners include all components that are used in the The assembly must be fixed on the conductor. Examples are electrical connectors, optical Connector or hybrid connector for the conductors, seals or grommets for the bushing through walls, such as between the engine compartment and the passenger compartment Motor vehicle, or fasteners for attachment or strain relief. Suitable methods for the watertight or fixed connection are, for example Welding, soldering, crimping, gluing, casting or spraying or the Use of spring or clamp connections, e.g. B. insulation displacement connections. The electrical connection of the corrugated pipe to other components can also be done create this way.

Bevorzugt ist das Schutzrohr endseitig mit einem Abschlußstück versehen, das eine Öffnung zum Herausführen der optischen Faser aufweist. Zweckmäßig weist die Öffnung einen größeren Durchmesser als die Faser auf, so daß ein Spalt zwischen beiden vorhanden ist. Bei Bedarf ist ein Verschließen des Spaltes, etwa mit einer Vergußmasse, möglich. Das Abschlußstück vereinfacht eine mechanische Festlegung des Schutzrohres sowie dessen elektrische Kontaktierung, sofern es aus einem leitfähigen Werkstoff, insbesondere einem Metall besteht. Zur Fixierung bietet es sich an, das Abschlußstück auf das Schutzrohr zu crimpen. Bei spiralförmiger Wellung des Rohres ist auch ein Innen- oder Außengewinde auf dem Abschlußstück von Vorteil, mit dem es sich auf die Wellung des Schutzrohres aufschrauben bzw. in dessen Öffnung einschrauben läßt.Preferably, the protective tube is provided at the end with an end piece, the one Has opening for leading out the optical fiber. The opening expediently points a larger diameter than the fiber, leaving a gap between the two is available. If necessary, closing the gap, for example with a casting compound, possible. The end piece simplifies mechanical fixing of the protective tube and its electrical contact, if it is made of a conductive material, in particular a metal. It is advisable to fix the end piece on to crimp the protective tube. In the case of spiral corrugation of the tube there is also an inside or External thread on the end piece is advantageous, with which it relates to the corrugation of the Screw on the protective tube or screw it into its opening.

Bevorzugt umfaßt ein Kabel mit dem erfindungsgemäßen Lichtwellenleiter zumindest einen weiteren, gegen das Schutzrohr des Lichtwellenleiters isolierten, elektrischen Leiter. Er eignet sich als elektrische Rückleitung, wenn die Karosserie, ein Rahmen oder Trägerkörper eines Fahrzeuges bzw. einer Vorrichtung als elektrische Rückleitung ungeeignet ist, also etwa bei Fahrzeugen mit einer Kunststoffkarosserie. Ebenso lassen sich einem Verbraucher auf diese Weise unterschiedliche Versorgungsspannungen zuführen, so daß beispielsweise Kraftfahrzeugbordnetze mit mehreren Spannungen möglich sind. Als Material der Leiter sind zum Beispiel Metalle wie Kupfer oder Aluminium geeignet. Im einfachsten Fall sind der oder die weiteren Leiter Drähte oder Litzen.A cable with the optical waveguide according to the invention preferably comprises at least one further electrical conductor insulated against the protective tube of the optical waveguide. He is suitable as an electrical return line if the body, a frame or Carrier body of a vehicle or a device as an electrical return line is unsuitable, for example in vehicles with a plastic body. Leave as well different supply voltages to a consumer in this way feed so that, for example, vehicle electrical systems with multiple voltages possible are. The material of the conductor is, for example, metals such as copper or aluminum suitable. In the simplest case, the other conductor or conductors are wires or strands.

Als zweckmäßig erweist sich die Anordnung des weiteren Leiters im Inneren des Rohres. Auf diese Weise entsteht ein Kabel mit geringem Querschnitt. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Schutzrohr des Lichtwellenleiters und die weiteren elektrischen Leiter parallel in einem gemeinsamen Mantel zu führen.The arrangement of the further conductor in the interior of the tube proves to be expedient. This creates a cable with a small cross-section. Alternatively, there is Possibility of the protective tube of the optical fiber and the other electrical conductors to run in parallel in a common coat.

Besonders geeignet als weiterer Leiter ist ein Rohr. Vorzugsweise verläuft es koaxial zum Schutzrohr des Lichtwellenleiters. In diesem Fall wird die optische Faser von beiden Rohren umschlossen, so daß sich ihr Schutz verbessert. Als inneres Rohr ist ein Rohr mit glatter Oberfläche denkbar, da die Biegsamkeit des Kabels insbesondere durch die mechanischen Eigenschaften des äußeren Rohres bestimmt wird. Damit ist ein besonders geringer Querschnitt des Kabels erreichbar. Weiterhin kann eines, vorzugsweise das innere Rohr, einen offenen Längsspalt aufweisen, um die Fertigung zu vereinfachen. Die mechanische Stabilität und radiale Gasdichtigkeit wird dabei sichergestellt, indem das andere Rohr, etwa durch Verschweißung, umlaufend geschlossen ist.A pipe is particularly suitable as a further conductor. It is preferably coaxial with the Protection tube of the optical fiber. In this case the optical fiber is from both tubes enclosed so that their protection improves. The inner tube is a tube with a smoother one Surface conceivable, since the flexibility of the cable is particularly due to the mechanical Properties of the outer tube is determined. This is a particularly low one Cross section of the cable accessible. Furthermore, one, preferably the inner tube, have an open longitudinal gap to simplify production. The mechanical Stability and radial gas tightness is ensured by the other tube, for example is closed all round by welding.

Um eine hohe Flexibilität des Kabels zu erzielen, werden sowohl für das Schutzrohr als auch für den oder die weiteren Leiter Wellrohre verwendet.In order to achieve a high flexibility of the cable, both for the protective tube and also used for the other conductor (s).

Zur gegenseitigen Isolierung der elektrischen Leiter sind neben kompakten Materialien auch Schaumstoffe geeignet, wobei durch physikalische Mischung hergestellte Schäume, zum Beispiel ein Polypropylenschaum, oder durch chemische Reaktion erzeugte Schaumstoffe verwendbar sind. Schaumstoffisolierungen reduzieren das Gewicht des Kabels bei günstigen elektrischen Eigenschaften. Sie bieten sich speziell als gegenseitige Isolierung koaxial ineinander verlaufender Rohre an.In addition to compact materials, there is also a mutual insulation of the electrical conductors Suitable foams, foams produced by physical mixing, for Example a polypropylene foam, or foams produced by chemical reaction are usable. Foam insulation reduces the weight of the cable favorable electrical properties. They are particularly useful as mutual insulation coaxial pipes.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, daß ein Kabel zumindest zwei polymeroptische Fasern mit jeweils einem Schutzrohr umfaßt. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, aus Sicherheitsgründen voneinander unabhängige optische Leiter gemeinsam zu führen. Ferner lassen sich durch gegeneinander isolierte Schutzrohre unterschiedliche Versorgungsspannungen zu einem Verbraucher leiten oder eine Hin- und Rückleitung zur Spannungsquelle herstellen. Sind mehr als zwei Schutzrohre miteinander verbunden, ist ihre Anordnung in einer Ebene zweckmäßig, um die Biegsamkeit des Kabels zu erhalten. Zur Verbindung der Rohre bietet es sich an, ihre Isolierungen miteinander zu verkleben, einen gemeinsamen Mantel um die Isolierungen zu extrudieren oder eine zusammenhängende Isolierung um die Schutzrohre zu extrudieren. Zweckmäßig ist eine Einkerbung oder Engstelle, die im Mantel bzw. der Isolierung zwischen den Schutzrohren angeordnet ist und ihre Trennung erleichtert.In many cases it is advantageous for a cable to have at least two polymer-optical fibers each includes a protective tube. In this way it is possible, for example To lead independent optical conductors together for safety reasons. Further can be differentiated by mutually insulated protective tubes Lead supply voltages to a consumer or a forward and return line to Establish voltage source. Are more than two protective tubes connected to one another their arrangement in one plane is appropriate in order to maintain the flexibility of the cable. To connect the pipes, it makes sense to glue their insulation together, a common jacket to extrude the insulation or a continuous insulation to extrude the protective tubes. One is appropriate Notch or constriction in the jacket or insulation between the protective tubes is arranged and their separation easier.

Obwohl der erfindungsgemäße Lichtwellenleiter auch zur Verbindung einzelner Komponenten geeignet ist, wird insbesondere vorgeschlagen, ihn als Bestandteil des Kabelbaums einer Vorrichtung oder eines Fahrzeuges einzusetzen. Damit lassen sich sowohl das Gesamtgewicht als auch die Gesamtlänge der Adern des Kabelbaums erheblich verringern.Although the optical waveguide according to the invention also for connecting individual Component is suitable, it is proposed in particular as part of the Use a device or vehicle wiring harness. With that you can both the total weight and the total length of the wires of the wiring harness reduce significantly.

Im folgenden Beschreibungsteil sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in prinzipienhafter DarstellungExemplary embodiments of the invention are explained in more detail in the following description. The drawing shows a principle representation

Fig. 1 Angeschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Lichtwellenleiters, Fig. 1 cut away view of an optical waveguide according to the invention,

Fig. 2 Querschnitte durch unterschiedliche Kabel mit erfindungsgemäßen Lichtwellenleitern. Fig. 2 cross sections through different cables with optical fibers according to the invention.

Fig. 3 Querschnitte durch unterschiedliche Kabel mit mehreren elektrischen Leitern. Fig. 3 cross sections through different cables with several electrical conductors.

Der Lichtwellenleiter umfaßt eine optische Faser 1 mit einem Kern und einem Mantel aus polymerem Material sowie ein Rohr 2 aus Metall, das einen mechanischen Schutz der Faser 1 und einen elektrischen Leiter bildet. Die Wandung des Rohres 2 ist zur radialen Aussteifung und Verbesserung der Biegsamkeit gewellt, wobei die Wellung in Form einer Schraubenlinie 3 um die Achse 4 des Lichtwellenleiters verläuft. Außenseitig ist das Rohr 2 mit einer Isolierung 5 versehen, etwa einer Schicht aus Polyethylen. Sie verhindert Kurzschlüsse zwischen dem Rohr 2 und einem Trägerteil, etwa dem Karosserieteil eines Fahrzeuges, auf dem es verlegt ist.The optical waveguide comprises an optical fiber 1 with a core and a jacket made of polymeric material and a tube 2 made of metal, which forms a mechanical protection of the fiber 1 and an electrical conductor. The wall of the tube 2 is corrugated for radial stiffening and improving the flexibility, the corrugation running in the form of a helix 3 around the axis 4 of the optical waveguide. On the outside, the tube 2 is provided with insulation 5 , for example a layer of polyethylene. It prevents short circuits between the tube 2 and a support part, such as the body part of a vehicle on which it is laid.

Endseitig ist das Rohr 2 mit einem Abschlußstück 6 verbunden, das beispielsweise aufgecrimpt oder mit der schraubenlinienförmigen Wellung verschraubt ist. Es besteht gleichfalls aus Metall und dient zur mechanischen Festlegung und elektrischen Kontaktierung des Rohres 2. Eine zentrale Öffnung 7 ermöglicht es, die Faser 1 zum Anschluß an andere Komponenten aus dem Rohr 2 herauszuführen. Dabei verhindert eine Schutzhülle 8 aus einem lichtundurchlässigen Polymer, daß eine Beschädigung der Faser 1 oder ein Lichteinfall in diesen Bereich erfolgt. Auch im Inneren des Rohrs 2 ist eine Schutzhülle 8 zweckmäßig, um einen Abrieb der Faser 1 zu vermeiden.At the end, the tube 2 is connected to an end piece 6 , which is crimped on, for example, or screwed to the helical corrugation. It also consists of metal and is used for mechanical fixing and electrical contacting of the tube 2 . A central opening 7 enables the fiber 1 to be led out of the tube 2 for connection to other components. A protective cover 8 made of an opaque polymer prevents damage to the fiber 1 or incidence of light in this area. A protective cover 8 is also useful in the interior of the tube 2 in order to avoid abrasion of the fiber 1 .

Eine gestrichelt dargestellte Umspritzung 9 verbindet das Abschlußstück 6 feuchtigkeitsdicht mit der Isolierung 5. Ebenso ist es möglich, auf diese Weise Elemente eines Steckerverbinders, etwa Vorsprünge zur Führung oder Verrieglung, anzuformen.A coating 9 shown in broken lines connects the end piece 6 to the insulation 5 in a moisture-tight manner. It is also possible in this way to form elements of a plug connector, such as projections for guiding or locking.

Fig. 2a zeigt einen Querschnitt durch den Lichtwellenleiter in Fig. 1. Erkennbar sind die zentrale Faser 1 mit ihrer Schutzhülle 8, das Rohr 2 und die äußere Isolierung 5. FIG. 2a shows a cross section through the optical waveguide in FIG. 1. The central fiber 1 with its protective cover 8 , the tube 2 and the outer insulation 5 can be seen .

Fig. 2b gibt den Querschnitt durch ein Hybridkabel wieder, das zwei Lichtwellenleiter mit den optischen Fasern 10, 11 umfaßt. Sie befinden sich jeweils in einer Schutzhülle 12, 13 und sind in Metallrohren 14, 15 angeordnet. Beide Rohre 14, 15 werden von einer gemeinsamen Isolierung 16 umschlossen. Eine Engstelle 17 mit einer Kerbe 18 ermöglicht die einfache Trennung beider Lichtwellenleiter. Mit dem dargestellten Hybridkabel können einer angeschlossenen elektrooptischen Komponente unterschiedliche Versorgungsspannungen über die beiden gegeneinander isolierten Rohre 14, 15 zugeführt werden. Dabei gestatten es die beiden Fasern 10, 11, zwei voneinander unabhängige Systeme zur optischen Datenübertragung vorzusehen, beispielsweise um die Sicherheit zu erhöhen. Fig. 2b is a cross section through a hybrid cord, comprising two optical waveguides with the optical fibers 10, 11. They are each in a protective cover 12 , 13 and are arranged in metal tubes 14 , 15 . Both pipes 14 , 15 are enclosed by a common insulation 16 . A constriction 17 with a notch 18 enables the two optical fibers to be separated easily. With the hybrid cable shown, different supply voltages can be supplied to a connected electro-optical component via the two mutually insulated pipes 14 , 15 . The two fibers 10 , 11 allow two independent systems for optical data transmission to be provided, for example to increase security.

In Fig. 3 sind Querschnitte durch Hybridkabel mit mehreren elektrischen Leitern dargestellt. Die Kabel in den Teilbildern (a) und (b) bestehen bei einem Durchmesser von beispielsweise 3-4 mm jeweils aus einer polymeren optischen Faser 20, in einem glatten inneren Rohr 21, das koaxial in einem äußeren Wellrohr 22 geführt ist. Beide Rohre 21, 22 bestehen aus Metall und dienen als elektrische Leiter, die durch eine dazwischen angeordnete geschäumte oder kompakte Isolierung 23 voneinander beabstandet sind. Außenseitig ist das Rohr 22 gleichfalls mit einer Isolierung 24 versehen.In Fig. 3 cross sections through hybrid cables with several electrical conductors are shown. The cables in the partial images (a) and (b) each have a diameter of 3-4 mm, for example, from a polymeric optical fiber 20 , in a smooth inner tube 21 , which is guided coaxially in an outer corrugated tube 22 . Both tubes 21 , 22 are made of metal and serve as electrical conductors which are spaced apart by foamed or compact insulation 23 arranged between them. On the outside, the tube 22 is also provided with insulation 24 .

Da das äußere Rohr 22 bereits einen mechanischen Schutz und gasdichten Abschluß der Faser 20 von der Umgebung sicherstellt, kann das innere Rohr 21 einen offenen Längsspalt 25 aufweisen. Somit läßt es sich durch mechanische Formung auf einfache Weise aus einem Metallband herstellen, ohne daß die Notwendigkeit besteht, den Längsspalt 25, etwa durch Verschweißung, zu verschließen. Durch Verwendung zweier umlaufend geschlossener Rohre 21, 22 läßt sich jedoch der Schutz der Faser 20 verbessern.Since the outer tube 22 already ensures mechanical protection and gas-tight sealing of the fiber 20 from the environment, the inner tube 21 can have an open longitudinal gap 25 . Thus, it can be easily produced from a metal strip by mechanical shaping without the need to close the longitudinal gap 25 , for example by welding. However, the protection of the fiber 20 can be improved by using two circumferentially closed tubes 21 , 22 .

Fig. 3c zeigt eine Ausgestaltung des Hybridkabels mit zwei gewellten Metallrohren 21, 22. Auf diese Weise ist auch bei größeren Durchmessern des Kabels eine gute Flexibilität erreichbar. Fig. 3c shows an embodiment of the hybrid cable with two corrugated metal tubes 21, 22. In this way, good flexibility can be achieved even with larger cable diameters.

Bei dem in Fig. 3d dargestellten Kabel sind drei konzentrische Wellrohre 21, 22, 26 vorhanden, zwischen denen sich Isolierungen 23, 24 befinden. Sie gestatten es, einem Verbraucher zwei unterschiedliche Versorgungsspannungen, beispielsweise von 12 V und 42 V, über die Wellrohre 21, 22 zuzuführen. Das äußere Wellrohr 26 befindet sich bevorzugt auf dem elektrischen Potential der Karosserie eines Fahrzeuges bzw. des Rahmens einer Vorrichtung und dient als Rückleitung. In diesem Fall kann auf einen äußeren Mantel 27 verzichtet werden, während sich ein derartiger Mantel 27 bei Korrosionsgefahr oder abweichendem Potential des Wellrohres 26 als zweckmäßig erweist.In the cable shown in FIG. 3d there are three concentric corrugated pipes 21 , 22 , 26 , between which there are insulations 23 , 24 . They allow a consumer to be supplied with two different supply voltages, for example of 12 V and 42 V, via the corrugated tubes 21 , 22 . The outer corrugated tube 26 is preferably located at the electrical potential of the body of a vehicle or the frame of a device and serves as a return line. In this case, an outer jacket 27 can be dispensed with, while such a jacket 27 proves to be expedient in the event of a risk of corrosion or a different potential of the corrugated tube 26 .

Im Ergebnis entstehen auf diese Weise Hybridkabel, die eine wesentliche Vereinfachung der Verkabelung von Kraftfahrzeugen bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung und dauerhafter Funktionssicherheit ermöglichen.As a result, hybrid cables are created in this way, which is a significant simplification the wiring of motor vehicles while saving weight and Enable permanent functional reliability.

Claims

1. Optical waveguide, in particular for a vehicle, with an optical fiber ( 1 ) which consists of polymeric material, and with a protective layer which surrounds the fiber ( 1 ), characterized in that
the protective layer is a tube ( 2 ) made of metal,
the tube ( 2 ) has a corrugation at an angle to its longitudinal axis ( 4 ),
the tube ( 2 ) forms an electrical conductor and is provided with external insulation ( 5 ).

2. Optical waveguide according to claim 1, characterized in that the maximum outer diameter of the tube ( 2 ) is up to 6 mm, preferably 2 mm to 4 mm.

3. Optical waveguide according to claim 1 or 2, characterized in that the tube ( 2 ) consists of a longitudinally welded metal strip.

4. Optical waveguide according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the corrugation is a spiral or ring corrugation.

5. Optical waveguide according to one of the preceding claims, characterized in that the optical fiber ( 1 ) has a protective sheath ( 8 ) made of polymeric material.

6. Optical waveguide according to one of the preceding claims, characterized in that a connecting element is watertight and / or stationary on the tube ( 2 ) and / or the insulation ( 5 ).

7. Optical waveguide according to claim 6, characterized in that the tube ( 2 ) is provided at the end with an end piece ( 6 ) which has an opening ( 7 ) through which the fiber ( 1 ) runs.

8. Optical waveguide according to claim 7, characterized in that the end piece ( 6 ) consists of metal.

9. Optical waveguide according to claim 7 or 8, characterized in that the end piece ( 6 ) on the tube ( 2 ) is crimped or screwed to its corrugation.

10. Optical waveguide according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the optical fiber is part of a cable that comprises at least a second electrical conductor.

11. Optical waveguide according to claim 10, characterized in that the second conductor is arranged inside the tube ( 2 ).

12. Optical waveguide according to claim 10 or 11, characterized in that the second conductor is a tube ( 21 ).

13. Optical waveguide according to claim 12, characterized in that the second conductor is a corrugated tube ( 21 ).

14. Optical waveguide according to one of claims 10 to 13, characterized in that the conductors are insulated from each other by a layer of foam.

15. Optical waveguide according to one of claims 12 to 14, characterized in that a cable comprises at least two optical fibers ( 1 ) in each tube ( 2 ).

16. Optical waveguide according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the optical waveguide is part of the wiring harness one Vehicle or a device.