DE4237941A1 - Kopplungsteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kopplungsteil zum optischen An­ koppeln eines Lichtwellenleiter-Steckerstifts an ein opti­ sches Element

• - mit einem Montageflansch und
• - mit einer geschlitzten, radial auffederbaren Hülse,

deren erstes Ende eine Aufnahme-Bohrung für den Stecker­ stift bildet und an deren zweitem Ende das Element angeordnet ist.

Ein derartiges bekanntes (EP-A2-0 278 507) Kopplungsteil weist eine erste Gehäusehälfte mit einem ersten Mon­ tageflanschteil und einer zentrischen Bohrung auf. An einer zweiten Gehäusehälfte ist ein ergänzender Montage­ flanschteil angeformt und eine in ihrem Durchmesser der ersten Durchgangsbohrung entsprechende weitere Durchgangs­ bohrung enthalten. Bei der Montage der Gehäusehälften müssen die Durchgangsbohrungen annähernd fluchtend ausge­ richtet werden, damit eine zuvor eingesetzte, geschlitzte und radial auffederbare Hülse korrekt und funktionsgerecht positioniert ist. Das erste Ende der Hülse bildet eine Aufnahmebohrung für den Steckerstift und an dem zweiten Ende der Hülse ist ein optisches Element in Form eines Steckerstumpfes mit einem zentrisch verlaufenden Licht­ wellenleiter-Abschnitt angeordnet. Die axiale Fixierung der Hülse erfolgt bei dem bekannten Kopplungsteil indirekt über das optische Element, das mit einer Befestigungs­ schraube in der weiteren Durchgangsbohrung der zweiten Ge­ häusehälfte fixiert ist. Insbesondere nach mehreren Kopp­ lungs-Wechselspielen ist eine korrekte axiale Ausrichtung der Hülse in bezug auf das optische Element nicht mehr unbedingt gewährleistet; vielmehr kann ein Winkelversatz der Hülsenlängsachse zu dem optischen Element (Lichtwel­ lenleiter-Abschnitt) eintreten, der den Wirkungsgrad des bekannten Kopplungsteils beeinträchtigt. Da das bekannte Kopplungsteil aus einer Vielzahl präzise zu fertigender und zu fügender Einzelteile zusammengesetzt werden muß, ist seine Herstellung verhältnismäßig aufwendig und damit kostenverursachend.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kopp­ lungsteil der eingangs genannten Art derart weiterzubil­ den, daß bei einer äußerst einfachen Bauweise eine zuver­ lässige, reproduzierbare Zentrierung des Steckerstiftes in bezug auf das optische Element gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Kopplungsteil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Montageflansch und die geschlitzte Hülse einstückig ausgebildet sind. Dabei kann die Aufnahme-Bohrung eine vergleichsweise hohe Innenmaß-Toleranz aufweisen, da die Pressung zwischen Hülse und Steckerstift durch die Feder­ kräfte im aufgefederten Zustand bewirkt wird. Ein eben­ falls aus der EP-A2-0 278 507 bekanntes Koppelteil weist dagegen eine im Übermaß ausgebildete Aufnahme-Bohrung auf, in die ein Steckerstift mit Radialspiel einführbar ist. Durch das Radialspiel ist die Kopplungsgüte beeinträch­ tigt. Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kopplungsteils besteht darin, daß die Hülse mit dem einstückig angeformten Montageflansch in Doppelfunktion sowohl zum reproduzierbaren Zentrieren des Lichtwellen­ leiter-Steckerstiftes in bezug auf das optische Element als auch als Fixierungselement für den Steckerstift und das Element beispielsweise in bezug auf ein Gehäuse dient, an dem der Montageflansch befestigt ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kopplungsteils besteht darin, daß die Steckerstiftführung und -lagerung gegen radial zur Hülse wirkende äußere Kräfte (z. B. durch unbeabsichtigte Bewegungen des Steckerstiftgehäuses oder eines anschließenden Kabels) unempfindlich ist. Das erfindungsgemäße Kopplungsteil zeichnet sich schließlich insgesamt durch einen sehr einfachen, Teile sparenden konstruktiven Aufbau aus.

Hinsichtlich der Stabilität und der Handhabbarkeit des er findungsgemäßen Kopplungsteils ist es vorteilhaft, wenn die Hülse nur bis zum Montageflansch geschlitzt ist.

Im Hinblick auf eine symmetrische Krafterzeugung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Hülse mehrfach, vorzugsweise symmetrisch, geschlitzt ist. Die Schlitze können vorzugsweise axial parallel zur Hülsenlängsachse verlaufen; es ist aber auch eine beispielsweise leicht schraubenförmige Schlitzführung vorteilhaft, die insbe­ sondere im Einführbereich ein besonders elastisches Hül­ senverhalten bewirkt.

Eine weitere vorteilhafte Fortbildung des erfindungsge­ mäßen Kopplungsteils besteht darin, daß die Aufnahmeboh­ rung zum anderen Ende hin erweitert ist. Die Erweiterung erlaubt einen besonders präzise definierten Anschlag der Steckerstift-Stirnfläche an eine dafür vorgesehene Anschlagfläche oder unmittelbar an das optische Element.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kopplungsteils besteht darin, daß die Hülse nur bis zum Bereich der Erweiterung geschlitzt ist. Dies ermöglicht aufgrund der zur Erweiterung hin nachlassenden Federwir­ kung der Hülse einen besonders festen Sitz des Stecker­ stifts. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der erwei­ terte Bereich, in dem die Kopplungsebene zwischen dem Steckerstift und dem optischen Element liegt, vor äußeren Verschmutzungen geschützt ist.

In fertigungstechnischer Hinsicht ist es besonders vor­ teilhaft, wenn die Hülse aus einem spritzgießbaren Kunststoff besteht; vorzugsweise kann ein Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten - beispielsweise Polyte­ trafluorethylen (PTFE) - verwendet werden. Durch die tribologisch günstigen Eigenschaften eines derartigen Kunststoffes wird einerseits beim Herstellen des erfindungsgemäßen Kopplungsteils das Entfernen des Form­ kerns mit seinem die Erweiterung erzeugenden Abschnitt erleichtert und andererseits im Betrieb des Kopplungs­ teils die mögliche Wechselspielanzahl erheblich erhöht.

Um das optische Element präzise und einfach zu der durch die Position des Steckerstifts in der Hülse definierte optische Achse ausrichten zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das optische Element in einem Verbindungsmittel in einer Aufnahme eingebettet ist, die einstückig mit dem anderen Ende der Hülse ausgebildet ist.

Eine vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Kopp­ lungsteils besteht in der Bildung eines Verbinders für zwei Lichtwellenleiter-Steckerstifte, wobei zwei Kopp­ lungsteile spiegelsymmetrisch mit ihren jeweils zweiten Enden der Hülsen unter axialer Flucht ihrer Aufnahme- Bohrungen zusammengefügt sind und wobei die zu koppelnden Lichtwellenleiter-Steckerstifte in die jeweiligen Aufnah­ me-Bohrungen einbringbar sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem opti­ schen Element auch ein elektro-optisches Wandlerelement, beispielsweise eine Laserdiode, zu verstehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung weiter erläutert; es zeigen:

Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungs­ gemäßen Kopplungsteils in Schnittdarstellung und stirn­ seitiger Ansicht und

Fig. 3 ein Verwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kopplungsteils.

Fig. 1 zeigt einen Lichtwellenleiter-Steckerstift 1, in dessen zentraler Bohrung 2 ein an der Steckerstift-Stirn­ fläche 3 endender Lichtwellenleiter 4 verläuft. Um den Steckerstift 1 an ein optisches Element 5 in Form einer schematisch dargestellten lichtemittierenden Diode (LED) optisch anzukoppeln, ist ein Kopplungsteil 6 mit einem Montageflansch 7 und einer Hülse 8 vorgesehen. Das erste Ende 10 der Hülse 8 bildet eine Aufnahmebohrung 11 für den Steckerstift 1. Durch im wesentlichen axial verlaufende Schlitze (Fig. 1 zeigt nur einen Schlitz 12) in der Hülse 8 ist das erste Ende 10 auffederbar ausgebildet. Der Innendurchmesser der Aufnahmebohrung 11 ist zumindest ab­ schnittsweise geringer bemessen als der Außendurchmesser des Steckerstifts 1, so daß beim Einführen des Stecker­ stifts 1 die Hülse 8 radial aufgefedert wird. An dem an­ deren Ende 14 der Hülse 8 zugewandten Bereich 15 ist die Aufnahmebohrung 11 erweitert (Fig. 1 zeigt die Erweite­ rung in übertriebener Darstellung). Obwohl der Schlitz 12 bis zu einer die Aufnahmebohrung 11 begrenzenden Anschlag­ fläche 16 im Flanschbereich verlaufen könnte, endet der Schlitz 12 bevorzugt bereits im Bereich der Erweiterung. Damit sind die Anschlagfläche 16 und der Koppelbereich zwischen dem Steckerstift 1 und dem optischen Element 5 besonders gegen äußere Verschmutzungen abgeschirmt. Die einstückig und gleichzeitig mit dem Montageflansch 7 ge­ bildete Hülse 8 besteht aus Polytetrafluorethylen, das sich durch einen geringen Reibungskoeffizienten auszeich­ net. Dies ermöglicht ein einfaches Entnehmen des Formkerns nach dem Spritzgußprozeß zur Bildung des Kopplungsteils 6. An dem anderen Ende 14 ist ein Ring 20 an einer Verbin­ dungsebene 21 aufgeklebt, der das optische Element 5 (z. B. einen Lichtempfänger) trägt. Zum Abgleich des Kopp­ lungsteils 6 wird ein lichtbeaufschlagter Teststeckerstift in die Bohrung 11 eingeführt und der Ring 20 derart zur durch den Sitz des Steckerstiftes 1 in der Bohrung 11 definierten optischen Achse 22 positioniert, daß optimale Ankoppelverhältnisse meßbar sind. Anschließend wird das optische Element relativ zu der Hülse 8 fixiert. Das optische Element 5 kann auch in einer unmittelbar ein­ stückig an die Hülse 8 angeformten Aufnahme befestigt sein, die derart dimensioniert ist, daß das Element 5 mit radialem Spiel in die Aufnahme einbringbar ist. Ein Verbindungsmittel - beispielsweise ein lichtaushärtender Kleber - kann dann in die Aufnahme eingebracht und wie vorstehend erläutert nach optimaler Positionierung ausgehärtet werden.

Fig. 2 zeigt eine stirnseitige Ansicht des Kopplungs­ teils gemäß Fig. 1, in der andeutungsweise drei Schlitze 12, 12a und 12b gezeigt sind, die symmetrisch über den Umfang der Hülse 8 verteilt sind. Diese Schlitzanordnung ermöglicht eine besonders symmetrische Kraftausübung beim Einführen des Steckerstifts und damit eine besonders achsengetreue Zentrierung.

Mit dem einstückigen Kopplungsteil 6 wird einerseits eine genaue, reproduzierbare Zentrierung des Steckerstifts 1 (Fig. 1) in der Bohrung 11 der Hülse 8 gewährleistet und in funktioneller Einheit über den einstückig angeformten Flansch 7 weiterhin eine räumliche Festlegung des Stecker­ stifts 1 der Hülse 8 und des optischen Elements 5 beispiels­ weise in bezug auf ein nicht dargestelltes Gehäuse mit einem Minimum an Einzelteilen und Herstellungsaufwand gewährleistet.

Fig. 3 zeigt zwei Kopplungsteile 30 und 31, die in ihrem Aufbau dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Kopplungsteil weitestgehend entsprechen. Auch die Kopplungsteile 30 und 31 weisen jeweils einen Montageflansch 32, 33 und eine Hül­ se 34, 35 auf, deren erstes Ende 36, 37 jeweils eine Auf­ nahmebohrung 38, 39 für nicht näher dargestellte Stecker­ stifte bildet. Die Hülsen 34, 35 sind durch Schlitze 40, 41, die jeweils bis zu einer Erweiterung 42, 43 des Auf­ nahme-Bohrungsdurchmessers verlaufen, radial auffederbar. An dem jeweils zweiten Ende 44, 45 der Hülsen 34, 35 ist jeweils das andere Kopplungsteil mit dem nicht näher gezeigten Steckerstift - als optisches Element angeordnet. Dazu sind die Kopplungsteile 30, 31 spiegelsymmetrisch mit ihren jeweils zweiten Enden 44 und 45 unter axialer Flucht ihrer Aufnahmebohrungen 38, 39 zusammengefügt. Zur axial fluchtenden Ausrichtung kann beispielsweise ein Präzi­ sions-Keramikstift in die Bohrungen 38, 39 eingebracht werden; anschließend werden die Montageflansche 32, 33 z. B. ultraschallverschweißt und der Keramikstift dann wieder entfernt.

Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Kopplungsteils wird ein Verbinder für zwei Lichtwellenleiter-Steckerstifte ge­ schaffen, der hinsichtlich des einfachen Aufbaus und der zuverlässigen Zentrierung der Steckerstifte die zuvor ausführlich beschriebenen Vorteile aufweist. Durch die Aufweitungen 42 und 43 wird eine ungestörte optische Kopplung der Steckerstift-Stirnseiten gewährleistet. Die Ausrichtung der Koppelteile 30, 33 kann durch lichtbe­ schickte Lichtwellenleiter-Steckerstifte in einer der zuvor beschriebenen Weise entsprechenden Art erfolgen.

Claims (10)

1. Kopplungsteil zum optischen Ankoppeln eines Licht­ wellenleiter-Steckerstifts (1) an ein optisches Element (5)

• - mit einem Montageflansch (7) und
• - mit einer geschlitzten, radial auffederbaren Hülse (8), deren erstes Ende (10) eine Aufnahme-Bohrung (11) für den Steckerstift (1) bildet und an deren zweitem Ende (14) das Element (5) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Montageflansch (7) und die geschlitzte Hülse (8) einstückig ausgebildet sind.

2. Kopplungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) nur bis zum Montageflansch (7) geschlitzt ist.

3. Kopplungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) mehrfach, vorzugsweise symmetrisch, geschlitzt ist.

4. Kopplungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme-Bohrung (11) zum anderen Ende (14) hin erweitert ist.

5. Kopplungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) nur bis zum Bereich (15) der Erweiterung ge­ schlitzt ist.

6. Kopplungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) aus einem spritzgießbaren Kunststoff besteht.

7. Kopplungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (8) aus einem Kunststoff mit geringem Reibungs­ koeffizienten besteht.

8. Kopplungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (5) in einem Verbindungsmittel in einer Aufnahme eingebettet ist, die einstückig mit dem anderen Ende (14) der Hülse (8) ausgebildet ist.

9. Verwendung des Kopplungsteils nach einem der vorange­ henden Ansprüche zur Bildung eines Verbinders für zwei Lichtwellenleiter-Steckerstifte, wobei zwei Kopplungs­ teile (30, 31) spiegelsymmetrisch mit ihren jeweils zwei­ ten Enden (44, 45) der Hülsen (34, 35) unter axialer Flucht ihrer Aufnahme-Bohrungen (38, 39) zusammengefügt sind und wobei die zu koppelnden Lichtwellenleiter-Steckerstifte in die jeweiligen Aufnahme-Bohrungen (38, 39) einbringbar sind.