DE19946164C2 - Lichtwellenleiterelement und Verfahren zur Formgebung eines Lichtwellenleiterelements - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Formgebung des Lichtwellenleiterelements. Das Lichtwellenleiterelement wird insbesondere für ein Bordnetz eines Kraftfahrzeuges verwendet.

Ein bekanntes Lichtwellenleiterelement (DE 43 36 643 A1) weist eine Lichtleitfaser auf, die von einer Umhüllung umge­ ben ist. Zum Verlegen in einem Kraftfahrzeug weist das Licht­ wellenleiterelement zusätzlich eine Schutzumhüllung auf.

Durch diese Schutzumhüllung soll die Lichtleitfaser vor me­ chanischer Beanspruchung und vor zu starker Biegung geschützt werden.

Ein Lichtwellenleiter ohne Schutzhülle, der unter Wärmeein­ wirkung verformt werden kann und nach Abkühlen erstarrt, ist aus JP 03-179 403 A bekannt. Um dies zu erreichen, wird ein Material verwendet, dass spezielle Bedingungen aufweisen muss.

Des weiteren ist ein mit einer polymeren Schutzhülle umgebe­ ner Lichtwellenleiter (JP 61-065 209 A) bekannt, bei dem durch das Erwärmen und Abkühlen der Schutzhülle und des Lichtwellenleiters die inneren Spannungen und die Transmissi­ onsverluste vermindert werden sollen.

Bekannt ist auch, dass Bereiche eines Lichtwellenleiters (DE 69 03 790 U1), die besonders gefährdet sind geknickt zu wer­ den, mit einem starren Kunststoffrohr überzogen werden und durch Erwärmen und Abkühlen ein Verformen ermöglicht wird. Das starre Kunststoffrohr wird dabei auf einen Schlauch, der den Lichtwellenleiter umgibt und auf Hülsen, die an den Enden des Lichtwellenleiters angebracht sind, aufgeschrumpft.

Bekannt ist auch, Lichtwellenleiter in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs zu verwenden (DE 197 28 286 C1; DE 197 24 486 A1; Optischer Datenbus im Auto; Funkschau 26/95, Seite 62).

Bei der Verlegung, beispielsweise in ein Kraftfahrzeug, kön­ nen trotz Schutzumhüllung versehentlich die minimalen Biege­ radien für das Lichtwellenleiterelement unterschritten wer­ den, so daß die Lichtleitfaser bricht. Zudem sind die Licht­ leitfasern relativ steif und haben einen Memory-Effekt, so daß sie immer wieder in ihre Ausgangslage zurückkehren wol­ len. Dies macht die Handhabung und Verlegung aufwendiger und schwieriger.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Formgebung eines Lichtwel­ lenleiterelements zu schaffen, durch das eine einfache und sichere Verlegung in einem Kraftfahrzeug oder einem sonstigen Objekt gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein ein Verfahren zur Formgebung eines Lichtwellenleiterelements gemäß der Merkmale von Anspruch 1 gelost.

Dabei besteht zumindest die Lichtleitfaser oder die Schutz­ hülle aus einem polymeren Kunststoff. Dieser Kunststoff wird unter Wärmeeinwirkung in eine vorgegebene Form gebracht. Nach Abkühlung behält er seine Form bei. Beim Einbau braucht das Lichtwellenleiterelement nicht mehr zusätzlich gebogen und damit mechanisch belastet werden. Durch die Steifigkeit des Lichtwellenleiterelements kann es leichter gehandhabt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Lichtwel­ lenleiterelement und

Fig. 2A bis 2D Lichtwellenleiterelemente in verschiedenen Fertigungshalterungen.

Lichtwellenleiterelemente 1 (Fig. 1) bestehen aus einem oder mehreren Lichtleitfasern 2, die von einer Schutzhülle 3 umge­ ben sind. Die Lichtleitfasern 2 können dabei aus Glas oder einem polymeren Kunststoff, wie Polymethylmetacrylat oder Po­ lycarbonat bestehen. Die Schutzhülle 3 kann aus Polyäthylen oder Polyvinylchlorid hergestellt sein.

Zur Verlegung als Bordnetz in einem Kraftfahrzeug werden die Lichtwellenleiterelemente 1, die bereits mit Steckerteilen 4 oder elektrisch-optischen Wandlern an ihren Enden konfektio­ niert sein können, vor der Verlegung in ihre gewünschte Form gebracht (konfektionierte Lichtwellenleiterelemente werden im Fachjargon auch als "Pigtails" bezeichnet). Hierzu werden die Lichtwellenleiterelemente 1 in eine Fertigungshalterung 5 (Fig. 2A bis 2D) eingelegt. Die Halterung 5 ist mechanisch so ausgestaltet, daß die eingelegten Lichtwellenleiterelemen­ te 1 eine vorbestimmte Form einnehmen und in dieser gehalten werden.

In den Fig. 2A bis 2D sind verschiedene Fertigungshalte­ rungen 5 dargestellt. Die Lichtwellenleiterelemente 1 brau­ chen nur im Bereich einer gewünschten und später dauerhaft vorhandenen Biegung in der Fertigungshalterung 5 zu liegen oder an Wänden der Fertigungshalterung 5 anzuliegen.

Die Fertigungshalterung 5 hält die Lichtwellenleiterelemente 1 in der gewünschten Form. Damit die Lichtwellenleiterelemen­ te 1 nicht verrutschen, können sie an der Halterung 5 zusätz­ lich mit Befestigungselementen befestigt werden.

Wenn die Lichtwellenleiterelemente 1 in der Fertigungshalte­ rung 5 sicher gelagert sind, werden sie stark erwärmt. Da­ durch "fließt" der polymere Kunststoff der Schutzhülle 3 und/oder der Lichtleitfaser 2 und legt sich an die Ferti­ gungshalterung 5 an. Nach dem Abkühlen oder Erstarren ver­ bleibt das Lichtwellenleiterelement 1 in dieser Form, da der Kunststoff nach dem Erhitzen sich wieder verfestigt.

Das Lichtwellenleiterelement 1 kann nun einfach gehandhabt und in entsprechende Objekte, wie in ein Kraftfahrzeug leich­ ter eingebaut werden.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Lichtwellenlei­ terelemente 1 maximal bis nahe an ihre Mindestbiegeradien (in der Größenordnung von etwa 10 bis 30 mm) heran gebogen und dauerhaft so geformt bleiben können. Beim Einlegen in ent­ sprechende Objekte ist keine weitere Kraftanstrengung zum Biegen und gleichzeitigen Halten in der gebogenen Form mehr nötig. Infolgedessen ist die Gefahr eines Unterschreiten des Mindestbiegeradius beim Einbau und eines daraus resultieren­ den Bruchs der Lichtleitfaser 2 stark gemindert. Außerdem können auch ganz kurze Lichtwellenleiterelemente 1 verwendet werden, da die Lichtwellenleiterelemente 1 beim Einbau nicht mehr manuell gebogen werden müssen. Die so geformten Licht­ wellenleiterelemente 1 können auch maschinell eingebaut werden, da die Lichtwellenleiterelemente 1 in sich relativ steif sind und ihre Form bei normalen Umgebungstemperaturen weitge­ hend beibehalten.

Mit Hilfe der Fertigungshalterungen 5 kann ein Lichtwellen­ leiterelement 1 in beliebige dreidimensionale Formen gebracht werden und aufgrund des verwendeten polymeren Kunststoffs dauerhaft in ihrer Form verbleiben.

Die Fertigungshalterungen 5 können Nuten oder andere geeigne­ te Mittel aufweisen, in die die Lichtwellenleiterelemente 1 eingelegt werden und die die Lichtwellenleiterelemente 1 vor­ übergehend in einer gewünschten Form halten. Je besser die Lichtwellenleiterelemente 1 in der Fertigungshalterung 5 er­ hitzt werden kann, desto schneller können die geformten Lichtwellenleiterelemente 1 hergestellt werden. Die Ferti­ gungshalterungen 5 eignen sich auch gut zum Kühlen der Licht­ wellenleiterelemente 1. Werden die Lichtwellenleiterelemente 1 nochmals erhitzt, so kann ihre Form wieder verändert wer­ den.

Vorteilhaft ist es, wenn sich der verwendete polymere Kunst­ stoff von Lichtleitfaser 2 oder Schutzhülle 3 erst bei einer Temperatur deutlich über 150°C verformt und bei Umgebung­ stemperatur relativ steif ist. Somit können die Lichtwellen­ leiterelemente 1 auch im Motorraum eines Kraftfahrzeuges ein­ gebaut werden, ohne daß sich das Lichtwellenleiterelement 1 durch Erwärmen des Motors während des Betriebs des Kraftfahr­ zeuges unerwünschterweise verformt.

Das Erwärmen des Lichtwellenleiterelements 1 kann unmittelbar durch Anblasen mit heißer Luft oder auch indirekt durch Er­ wärmen der Fertigungshalterung 5 geschehen. Für die Erfindung ist unwesentlich, wie die Lichtwellenleiterelemente 1 erwärmt werden. Wichtig hingegen ist, daß sie so weit erwärmt werden, daß der Kunststoff zumindest teilweise zerfließt und nach dem Abkühlen in einer gewünschten Form verbleibt. Das Abkühlen kann ebenfalls über Luft geschehen, indem die Lichtwellenlei­ terelemente 1 mit kalter Luft angeblasen werden. Die Licht­ wellenleiterelemente 1 können auch in den Fertigungshalterun­ gen 5 so lange verbleiben, bis sich - ohne zusätzliche Kühl­ maßnahmen - die Lichtwellenleiterelemente 1 abgekühlt haben.

Es kann auch eine zusätzliche Schutzumhüllung vorhanden sein, innerhalb derer mehrere Lichtwellenleiterelemente 1 und auch zusätzliche Metalleiter angeordnet sein können. Der gesamte Leitungsstrang mit allen Leitern kann dann erfindungsgemäß dauerhaft verformt sein, indem der Leitungsstrang in eine Fertigungshalterung 5 eingespannt, erhitzt und abgekühlt wird.

Sowohl die Lichtleitfaser 2 als auch die Schutzhülle 3 können aus dem polymeren Kunststoff hergestellt sein. Zum Formen der Lichtwellenleiterelemente 1 genügt das dauerhafte Verformen von Lichtleitfaser 2 oder Schutzhülle 3, wobei dann die Lichtleitfaser 2 bzw. Schutzhülle 3 das jeweils andere Teil in seiner Form hält. Als polymere Kunststoffe können Polyme­ thylmetacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Fluorpolymere, Po­ lystyrol (PS), Polyäthylen (PE), Polyvinylchlorid (PVC) und viele andere polymere Kunststoffe verwendet werden.

Lichtwellenleiterelemente 1 haben - je nach Verwendungszweck - eine vorgegebene Länge. Sie weisen Steckerteile 4 oder op­ tisch-elektrische Wandler an ihren Enden auf. Über sie können Daten mit einer hohen Übertragungskapazität bei geringer Dämpfung übertragen werden. Außerdem haben sie den Vorteil, daß sie eine hohe elektromagnetische Störsicherheit aufwei­ sen.

Daher können die Lichtwellenleiterelemente nicht nur als Teil eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs, sondern auch für viele andere Anwendungsfälle verwendet werden, bei den dies vor­ teilhaft ausgenutzt werden kann.

Claims (1)

1. Verfahren zur Formgebung eines Lichtwellenleiterelements (1), bestehend aus einer oder mehreren Lichtleitfasern (2), die mit einer Schutzhülle (3) umgeben sind, wobei die Lichtleit­ fasern (2) und/oder die Schutzhülle (3) aus einem polymeren Kunststoff hergestellt sind, bei dem das Lichtwellenleiterelement (1) vollständig in eine Halterung (5) gelegt, darin auf über 150°C erwärmt und anschließend darin wieder abgekühlt wird, wodurch das Lichtwellenlei­ terelement (1) dauerhaft entsprechend der Form der Halterung (5) verformt wird.