DE3627803C1 - Kupplungsteil eines Steckverbinders fuer optische Faserlichtleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kupplungsteil eines Steckverbinders für optische Faserlichtleiter, das mindestens einen Eingangs-Lagerstein und einen Kupplungs-Lagerstein aufweist, die aus einem synthetischen Werkstoff auf der Basis von Aluminiumoxid bestehen und die in einer Hülse gehalten sind sowie einen in Achsrichtung der Hülse verlaufenden Kanal aufweisen, wobei die Kanäle der Lagersteine zur Aufnahme des optischen Faserlichtleiters fluchtend zueinander angeordnet sind.

Ein solches Kupplungsteil ist aus der DE-PS 25 49 842 bekannt. Es wird eine Verbindungsarmatur für Lichtleitfasern beschrieben mit einem Steckerteil und einem Kupplungsteil. Beide Teile weisen ein Hüllrohr auf, wobei in die Enden des Hüllrohres des Kupplungsteiles jeweils ein Stützteil (synthetischer Stein auf Aluminiumoxidbasis, Rubin, Saphir) mit jeweils einer Mittelbohrung, die eingangs- und ausgangsseitig erweitert ist, eingesetzt ist. In dem kupplungs­ seitigen Stützteil ist der Kern der Lichtleitfaser etwa bis zur Hälfte des Steins in die Bohrung eingefügt. Im Steckerteil ist die Lichtleitfaser ebenfalls mit einem Stützteil (Stein) gehalten und steht über dessen Außenfläche vor. Die Hülle des Steckers kann in einen entsprechend vergrößerten Bereich des Hüllrohres der Kupplung eingefügt werden, wobei dann das freie Ende der Lichtleitfaser des Steckers in der Bohrung des Endsteines der Kupplung einsitzt, so daß die beiden Enden der Lichtleitfasern aneinanderstoßen.

Weiterhin ist aus der DE-OS 24 40 609 ein Koppler für Lichtwellenleiter bekannt, der aus drei Teilen zusammengesetzt ist, und zwar aus zwei Stecker­ teilen, die mittels eines Buchsenteiles miteinander verschraubt werden. In den Stecker- und Buchseneinheiten sind mehrere Führungsteile in Form von mit durchgehendem Kanal versehener Glaskörper (Glaslagern) eingesetzt, durch die die Lichtwellenleiter geführt sind. In der DE-OS 24 40 527 ist ein Koppler angegeben, der in seinem prinzipiellen Aufbau der in der DE-OS 24 40 609 beschriebenen Anordnung entspricht. Er ist jedoch aus zwei Kupplungsteilen aufgebaut.

Die DE-OS 27 13 534 beschreibt eine Steckverbindungsanordnung für optische Fasern, bei der im Bereich der Enden der beiden Verbindungsteile jeweils auf die Stirnfläche eine Hülse ein Lagerstein (Uhrenstein) aufgesetzt ist, durch den der Faserkern des Lichtleiters geführt ist. Im zusammengesteckten Zustand stoßen die Lagersteine flächig aneinander.

Ein weiteres Kupplungsteil ist aus der DE-OS 27 22 830 bekannt; bei dieser Anordnung wird der Lichtleiter in einem Uhrenstein gehalten, der in das Ende einer Hülse eingesetzt ist. Der Führungskanal des Uhrensteines ist an seinem Ende trichterförmig erweitert, wobei in diesen Trichter das Faser-Ende nieten­ artig eingeschmolzen und plangeschliffen sowie poliert wird.

Des weiteren beschreibt die DE-OS 27 58 964 ein Verbindungsteil für Licht­ leitfasern, bei dem jeweils das Ende zweier zu verbindender Lichtleitfasern in zwei mittels einer Hülse beabstandeter Uhrensteine gehalten ist. Eingangs­ seitig weisen die Uhrensteine eine konisch erweiterte Bohrung auf, um ein leichtes Einführen des Lichtleiters in die Uhrensteine zu ermöglichen. An ihrer axialen Außenfläche sind die Uhrensteine kreisförmig abgerundet, so daß die Uhrensteine in dem Verbindungskörper nur punkt- bzw. linienförmig anliegen.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungsteil eines Steckverbinders für optische Faserlichtleiter anzugeben, das im Hinblick auf zwei zu verbindende Lichtleiter leicht handhabbar ist, eine leichte Einführung des Faserlichtleiters in das Kupplungsteil und zugleich eine exakte Führung ermöglicht und mit dem gute Kopplungseigenschaften zwischen zwei zu ver­ bindenden Faserlichtleitern gewährleistet werden, auch bei größeren auf den Steckverbinder einwirkenden äußeren Temperaturschwankungen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lagersteine mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen vollflächig aneinanderstoßend in der Hülse angeordnet sind, daß der Kupplungs-Lagerstein eine senkrecht zur Kanal-Achse poliert verlaufende freie Stirnfläche aufweist, und daß der Kupplungs-Lagerstein mit dieser Stirnfläche über die stirnseitige Ebene der Hülse hinausragt. Durch die mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen vollflächig in der Hülse aneinanderstoßend angeordneten Lagersteine wird beim Einschieben des Faserlichtleiters auch im Übergangsbereich zwischen den beiden Lagersteinen eine Führung des Endes des Faserlichtleiters gewährleistet. Wesentlich ist, daß der Kupplungs-Lagerstein einerseits eine senkrecht zur Kanal-Achse eben poliert verlaufende freie Stirnfläche aufweist, daß der Kupplungs-Lagerstein andererseits mit dieser Stirnfläche über die stirnseitige Ebene der Hülse hinausragt, so daß zwei in einem Steckverbinder anein­ anderstoßende Kupplungsteile mit ihren beiden Kupplungs-Lagersteinen gegen­ seitig flächig zur Anlage kommen. Bei einem solchen Steckverbinder sollten die Enden der optischen Faserlichtleiter zusammen mit der freien Stirnfläche der Kupplungs-Lagersteine eben poliert sein. In einer solchen Anordnung gelangen die gegenüber den Stirnflächen der Lagersteine zurückversetzten Stirnflächen der Hülsen gegenseitig nicht zur Anlage, d. h. zwischen diesen Stirnflächen verbleibt ein ringförmiger Spalt. Mit dieser Anordnung ist auch bei größeren Temperaturschwankungen gewährleistet, daß die Stirnflächen der Lagersteine mit den darin gehaltenen Enden der Faserlichtleiter stets aneinanderliegen; dies wäre nicht gewährleistet, wenn die Stirnfläche der Hülse mit der Stirnfläche des Kupplungs-Lagersteines abschließen oder sogar vorstehen würde, da die Hülsen, gewöhnlich aus einem Hartmetall gefertigt, einer größeren Wärmeaus­ dehnung unterliegen als die Lagersteine aus synthetischem Werkstoff auf der Basis von Aluminiumoxid.

Mit Vorteil weist der Kanal des Kupplungs-Lagersteins wenigstens im Bereich, der über die stirnseitige Ebene der Hülse hinausragt, einen gleichbleibenden Querschnitt auf, so daß der Faserlichtleiter in diesem Bereich mit Paß-Sitz in dem Kanal einliegt. Insbesondere hinsichtlich des Poliervorganges, bei dem die freie Stirnfläche des Kupplungs-Lagersteins mit dem darin enthaltenen Faser­ lichtleiter eben poliert wird, ist ein festerer Sitz des Endes des Faser­ lichtleiters sichergestellt.

Der Kupplungs-Lagerstein sollte mit seiner Stirnfläche zwischen 0,005 mm und 0,5 mm über die stirnseitige Ebene der Hülse hinausragen, wobei der Bereich zwischen 0,01 und 0,2 mm als bevorzugter Bereich anzusehen ist. Mit in diesem Bereich vorstehenden Kupplungs-Lagersteinen ist eine flächige Anlage der Stirnflächen zweier aneinanderstoßender Kupplungsteile bei den unter­ schiedlichen Betriebsbedingungen gewährleistet.

Wenigstens der Kanal des Eingangs-Lagersteines sollte auf seiner Einführseite, von der aus das Ende des Faserlichtleiters in den Kanal eingeschoben wird, trichterförmig oder tulpenförmig aufgeweitet sein. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß beim Zusammenbau des Kupplungsteiles das Ende des Faserlicht­ leiters sicher ohne Beschädigung in die Bohrung eingeschoben werden kann, zumal solche Bohrungen mit sehr geringen Toleranzen auf die eingesetzten Faserlichtleiter abgestimmt sind. Für Faserlichtleiter mit den üblichen Durch­ messern, die bei etwa 50 bis 150 Mikrometer liegen, ist ein über eine Länge auf etwa 0,75 mm aufgeweitetes Kanal-Ende ausreichend; in einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Öffnungswinkel der trichterförmigen Erweiterung etwa 60°.

Da bereits ein geringfügiger Versatz der Kanal-Achse des Eingangs-Lagersteins und des angrenzenden Kupplungs-Lagersteins das Einschieben des Faserlicht­ leiters in den Kanal erschwert oder sogar unmöglich macht, kann es von Vorteil sein, den Kanal des Kupplungs-Lagersteins auf seiner dem Eingangs-Lagerstein zugewandten Seite geringfügig zu erweitern. Eine solche geringfügige Erweiterung ist bereits in einer Abrundung des Kanal-Randes zu sehen.

Ein oder mehrere zusätzliche Zwischen-Lagersteine, die zwischen dem Ein­ gangs-Lagerstein und dem Kupplungs-Lagerstein angeordnet werden, vergrößern die Führungslänge des Faserlichtleiters in dem Kupplungsteil. Die Unterteilung des Führungsbereichs in mehrere Lagersteine bringt insbesondere fertigungs­ technische Vorteile. Auch bei diesen Zwischen-Lagersteinen ist eine gering­ fügige Aufweitung des Kanals auf seiner dem Eingangs-Lagerstein zugewandten Seite im Hinblick einer leichteren Einführung des Faserlichtleiters vor­ teilhaft.

Besonders gut bewährt hat sich ein Steckverbinder, bei dem die Kupplungsteile aus Hartmetall und die darin eingesetzten Lagersteine Rubine oder Saphire sind. Saphir/Rubin und Hartmetall (beispielsweise Hartmetall der Zerspannungsanwendungsgruppe nach ISO K 10; Zusammensetzung: 92% WC; 2% TiC+TaC; 6% Co) weisen folgende Materialeigenschaften auf:

Wie die Daten aus vorstehender Tabelle zeigen, besitzt das Hartmetall eine geringere Härte als Saphir/Rubin. Dies hat den Vorteil, daß die Lagersteine in die Hälse eingepreßt werden können, ohne daß hierbei ein Verschleiß oder Verzug der Lagersteine auftritt, die Lagersteine aber trotzdem ausreichend fest gehalten werden. Dagegen ist der Ausdehnungskoeffizient von Saphir/Rubin größer als das in der Tabelle angeführte Hartmetall K 10, was wiederum den Vorteil bringt, daß unter Wärmeeinfluß die Lagersteine, insbesondere die Kupplungs-Lagersteine, eine größere Längenausdehnung erfahren und somit gewährleistet wird, daß die aneinanderstoßenden Kupplungs-Lagersteine zweier Kuppungsteile auch bei Wärmeschwankungen aneinanderliegen. Dies gilt im umgekehrten Sinne auch für tiefe Temperaturen. Eine sichere Verbindung zweier Lichtleiter wird damit in Temperaturbereichen zwischen -50°C und +70°C gewährleistet.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 zwei Kupplungsteile eines Steckverbinders und

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt eines der in Fig. 1 gezeigten Kupplungsteile im Bereich der Lagersteine.

Zur Verbindung zweier Faserlichtleiter werden deren Enden in jeweils einem Kupplungsteil 1 gehalten, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. In den Figuren sind die Faserlichtleiter mit 2 bezeichnet und der den Faserlichtleiter 2 umgebende Isoliermantel mit 3, der im Endbereich der Faser entfernt ist. Die Kupplungsteile 1 werden in einem nicht dargestellten Steckverbindergehäuse in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung gehalten.

Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, die den Endbereich eines Kupplungsteiles 1 zeigt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist jedes Kupplungsteil 1 eine Hülse 4, bevorzugt aus Hartmetall, auf, in der vier Lagersteine 5, 6 und 7, und zwar einen Kupplungs-Lagerstein 5, einen Eingangs-Lagerstein 7 und zwei Zwischen-Lagersteine 6, die zwischen dem Kupplungs-Lagerstein 5 und dem Eingangs-Lagerstein 7 in die Hülse 4 eingefügt sind. Die einzelnen Lagersteine 5, 6 und 7 weisen in Richtung der Hülsen-Achse 8 verlaufende Kanäle 9 auf, die fluchtend zueinander ausgerichtet sind. In diesen Kanal 9 sitzt der Faserlichtleiter 2 ein. In dem Ausführungsbeispiel sind die Lagersteine zylindrische Segmente mit senkrecht zur Hülsen- bzw. Kanal-Achse 8 ver­ laufenden Stirnflächen 10. Alle vier Lagersteine 5, 6, 7 stoßen mit ihren jeweils einander zugekehrten Stirnflächen 10 vollflächig aneinander. Der Eingangs-Lagerstein 7 ist auf seiner Einführseite 11 trichterförmig erweitert, um eine gute Einführung des Faserlichtleiters 2 in den Kanal 9 beim Zusammenbau des Kupplungsteiles 1 zu gewährleisten. Der Öffnungswinkel 12 der Erweiterung 13 beträgt etwa 60°C, wobei die Länge 14 dieser trichterförmigen Erweiterung 13 in Richtung der Achse 8 gesehen etwa 0,75 mm beträgt. Der Kupplungs-Lagerstein 5 ist derart in der Hülse 4 eingepreßt, daß seine freie Stirnfläche 15 über die stirnseitige Ebene 16 der Hülse 4 geringfügig hinausragt. In der gezeigten Ausführungsform ragt die Stirnfläche 15 um 0,1 mm über die stirnseitige Ebene 16 der Hülse 4 hinaus, durch den Abstand 17 angedeutet. Durch diese Maßnahme wird gewährleistet, daß die in einem Steckverbinder gehaltenen Kupplungsteile mit den Stirnflächen 15 der Kupplungs-Lagersteine 5 flächig zur Anlage kommen, während zwischen den sich gegenüberliegenden Stirnflächen der Hülse 4 ein ringförmiger Zwischenraum verbleibt, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Mit den flächig aneinander­ liegenden Stirnflächen 15 der Kupplungs-Lagersteine 5 gelangen auch die Enden der Faserlichtleiter 2, die mit der Stirnfläche 15 abschließen, ebenfalls ohne Zwischenraum gegenseitig zur Anlage. Diejenigen Randbereiche der Kanäle 9 der Lagersteine 5, 6, 7, die an einen benachbarten Kanal 9 anschließen, sind geringfügig, d. h. geringfügig im Vergleich zu der Erweiterung 13 des Eingangs-Lagersteins 7 auf seiner Einführseite 11, erweitert, trichter- oder tulpenförmig, um beim Einschub des Faserlichtleiters 2 in die Kanäle 9 im Übergangsbereich zwischen zwei Lagersteinen eine widerstandslose Führung zu gewährleisten. Der Faserlichtleiter 2 wird beispielsweise in dem Eingangs- Lagerstein 7, bevorzugt im Bereich der Erweiterung 13, mit einem geeigneten Klebemittel fixiert.

Die Hülse 4 hat eine Länge, die etwa der dreifachen Führungslänge der vier Lagersteine 5, 6 und 7 in etwa entspricht. In dem nicht von den Lagersteinen ausgefüllten Endabschnitt ist der Isoliermantel 3 des Faserlichtleiters 2 eingesetzt und befestigt.

Die in Fig. 1 an den Enden der Hülse 4 gezeigten Rinnen 18 dienen der Befestigung der Kupplungsteile 1 in dem nicht dargestellten Gehäuse des Steck­ verbinders, beispielsweise mittels einer Klammer.

Claims (12)

1. Kupplungsteil eines Steckverbinders für optische Faserlichtleiter, das mindestens einen Eingangs-Lagerstein und einen Kupplungs-Lagerstein auf­ weist, die aus einem synthetischen Werkstoff auf der Basis von Aluminium­ oxid bestehen und die in einer Hülse gehalten sind sowie einen in Achs­ richtung der Hülse verlaufenden Kanal aufweisen, wobei die Kanäle der Lagersteine zur Aufnahme des optischen Faserlichtleiters fluchtend zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagersteine (5, 6, 7) mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen (10) vollflächig aneinanderstoßend in der Hülse (4) angeordnet sind, daß der Kupplungs- Lagerstein (5) eine senkrecht zur Kanal-Achse (8) eben poliert verlaufende freie Stirnfläche (15) aufweist und daß der Kupplungs-Lagerstein (5) mit dieser Stirnfläche über die stirnseitige Ebene (16) der Hülse (4) hinaus­ ragt.

2. Kupplungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (9) des Kupplungs-Lagersteins (5) wenigstens im Bereich, der über die stirn­ seitige Ebene (16) der Hülse (4) hinausragt, einen konstanten, dem des optischen Faserlichtleiters (2) angepaßten Querschnitt aufweist.

3. Kupplungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (15) des Kupplungs-Lagersteins (5) zwischen 0,005 mm und 0,5 mm über die stirnseitige Ebene (16) der Hülse (4) hinausragt.

4. Kupplungsteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (15) zwischen 0,01 mm und 0,2 mm über die Ebene (16) der Hülse (4) hin­ ausragt.

5. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Kanal (9) des Eingangs-Lagersteins (7) auf seiner Einführseite (11) für den Faserlichtleiter (2) trichterförmig oder tulpen­ förmig aufgeweitet ist.

6. Kupplungsteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (9) über eine Länge von maximal 0,75 mm aufgeweitet ist.

7. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel (12) der trichterförmigen Erweiterung (13) etwa 60° beträgt.

8. Kupplungsteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal des Kupplungs-Lagersteins (5) auf seiner dem Eingangs-Lagerstein (7) zuge­ wandten Seite geringfügig aufgeweitet ist.

9. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eingangs-Lagerstein (7) und dem Kupplungs-Lagerstein (5) mindestens ein Zwischen-Lagerstein (6) angeordnet ist, der mit seinen Stirnflächen (10) vollflächig an den Stirnflächen (10) der benachbarten Lagersteine (5, 7) anliegend angeordnet ist.

10. Kupplungsteil nach Anspruch 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (9) des Zwischen-Lagersteins (6) mindestens auf seiner dem Eingangs- Lagerstein (7) zugewandten Seite geringfügig aufgeweitet ist.

11. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagersteine (5, 6, 7) aus synthetischen Rubinen oder Saphiren bestehen.

12. Kupplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) aus Hartmetall besteht.