EP2069843A1 - Stecksystem zum ankoppeln mindestens einer optischen faser - Google Patents

Stecksystem zum ankoppeln mindestens einer optischen faser

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EP2069843A1
EP2069843A1 EP07803605A EP07803605A EP2069843A1 EP 2069843 A1 EP2069843 A1 EP 2069843A1 EP 07803605 A EP07803605 A EP 07803605A EP 07803605 A EP07803605 A EP 07803605A EP 2069843 A1 EP2069843 A1 EP 2069843A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
interface
fixing
fixing element
recess
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07803605A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Bausewein
Henryk Frenzel
Joachim Hahn
Pia Kopf
Thorsten Krah
Heinrich Probst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
TE Connectivity Germany GmbH
Original Assignee
Tyco Electronics AMP GmbH
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tyco Electronics AMP GmbH, Continental Automotive GmbH filed Critical Tyco Electronics AMP GmbH
Publication of EP2069843A1 publication Critical patent/EP2069843A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3873—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls
    • G02B6/3874—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules
    • G02B6/3878—Connectors using guide surfaces for aligning ferrule ends, e.g. tubes, sleeves, V-grooves, rods, pins, balls using tubes, sleeves to align ferrules comprising a plurality of ferrules, branching and break-out means
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3897—Connectors fixed to housings, casing, frames or circuit boards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R2021/01006—Mounting of electrical components in vehicles

Definitions

  • Plug-in system for coupling at least one optical fiber
  • the present invention relates to a plug-in system for coupling at least one optical fiber. It is known from the prior art with various embodiments that such plug-in systems are equipped with a male plug head and a female interface designed as a receptacle for the plug or an interface.
  • plug-in systems or connectors can also be used, for example, in crash sensors of modern passenger vehicles.
  • the present invention will now be described only with reference to the automotive sector.
  • the automotive and motor vehicle sector is particularly hard due to the requirements, but also offers very large sales figures, so that this constellation is justified on only this one application by the economic conditions.
  • the vehicle must prove crashworthiness with the pedestrian.
  • the technical implementation of these requirements can be realized in different ways.
  • passive solution is the Vehicle front and hood designed so that the impact is intercepted due to the compliance in the limits. This requires a special bonnet and deformation space under the bonnet.
  • active solution the pedestrian crash is detected and after detection
  • the detection of the crash with a pedestrian can be done by means of various sensor principles.
  • the crash can be detected on the one hand by suitably arranged acceleration or G sensors or by so-called contact sensors which are arranged in the region of the possible impact.
  • the contact sensors are possibly placed over the entire front area in the front bumper area. This area is very critical of the environmental conditions for shock, water, humidity, etc.
  • a typical implementation of the contact sensor consists of the actual contact sensor and an electronics box.
  • the contact sensor is in this case a fiber-optic sensor, short FOS, and is coupled to the electronics via a so-called opto-electronic interface, short OE interface, with the circuit board on which another circuit is arranged by printed interconnects.
  • the elements that are not directly involved in the sensing must not have a short-term cause acute and / or rapid changes. It follows for a coupling element of the fibers to the transmitter and receiver LEDs within the OE interface that this must be robust and secure with respect to short-term and fast but also large long-term changes.
  • the goal is to fix a plug in such a way that the polished fiber ends are fixed in a positionally stable manner to the LEDs and photodiodes provided in an interface in a defined position. It would be advantageous if a fiber connector would always pressed rattling against a stop within the OE interface part. Such a pressure could be realized by the skilled person in general via at least one screw or by means of springs. Any such solution, however, would require either several manipulations in the course of fixing a plug in the associated interface and thus a considerable working time with tool insert, or in the production of the number of components either in the area of the interface, or on the fiber connector increase and thus make the plug-in system more expensive overall.
  • this pressing and fixing is provided by means of two separate fixing elements for permanently pressing the plug against a stop within the female interface component, wherein the fixing elements are arranged opposite one another and movable substantially perpendicular to a contact pressure.
  • One An inventive plug-in system with a male plug head and a female interface designed as a receptacle for the plug or an interface is thus characterized in that two fixing elements for permanent pressing of the plug to a stop, which are arranged within the female interface component is provided opposite to each other on the plug head or the receptacle.
  • An operation is facilitated by the fact that the fixing elements are designed to be movable substantially perpendicular to the pressing force.
  • these fixing elements are resilient locking levers, which are arranged either on the interface or on the plug so that they engage in corresponding oblique recesses on the respective other element latching and thereby build a permanent acting contact pressure ,
  • These fixing elements are preferably integrally connected to the relevant element of the plug-in system.
  • the fixing elements are designed as U-, C- or V-shaped fixing lever, which are displaceably mounted in at least one recess of the interface between an open and a fixed position. Due to the opposition of the displacement movements of the oppositely arranged fixing levers substantially perpendicular to a contact force to be generated, it is advantageously ensured under improved dosability of the applied force that a fixing force itself does not have a printed circuit board or PCB or other sensitive Parts or components is intercepted. Rather, the force is absorbed completely and reliably in the area of the plug connection, in particular in the interface, without any mechanical stress or even deformation of other elements. To secure these in one embodiment as separate elements and thus not integral with their support fixing elements against falling out, locking means and / or retaining lug are provided on the fixing elements. This creates a limitation of a displacement movement between two defined end positions.
  • Fixing elements of the above-mentioned type are preferably formed before stoffstofflich ⁇ . So they consist of the same plastic material, such as the interface and the Fa ⁇ serstecker.
  • FIG. 1 shows a simplified 3-dimensional view of a plug-in system to ⁇ sammen mergeen without optical waveguide and circuit substrate;
  • FIG. 2 shows an illustration of a longitudinal section through the assembled connector according to FIG. 1;
  • Figure 3 is a plan view of the interface part of the plug ⁇ systems without the plug in an open and non-locked state
  • FIGS. 4a and 4b show a two-dimensional view of a locked, non-assembled plug-in system without optical waveguides and circuit carriers;
  • Figures 5a - 5c A sequence of figures for assembling and locking a plug-in system without representation of Lichtwel ⁇ lenleiter and circuit winners;
  • Figures 6a and 6b two embodiments of a detail of Figure 5c and
  • Figures 7a and 7b two simplified 3-dimensional views of a fixing element for the representation of an internal structure as well as externally visible in use visible surfaces.
  • a female plug and a male plug are relatively undefined with each other.
  • these plugs realize a relatively tight fit at a respective pad and, due to appropriate design, selectively press a metal contact of the femur onto a male contact. Due to the relatively loose outer seat in the area of the plastic housing parts over-determination of the contact point is prevented.
  • FIG. 1 shows a simplified three-dimensional view of an assembled plug-in system 1 from a male plug head 2 or fiber plug and a female interface or interface 3 designed as a receptacle for the plug.
  • the plug head is shown 2 without optical waveguide and the interface 3 without the circuit board or PCB carrying them and in the interface 3 even without transmitting and receiving LEDs contained therein as well as associated electronics.
  • the two separate and oppositely arranged fixing elements 4 are realized in the form of sliders, which fix the fiber connector 2.
  • the slides 4 have a substantially U-shaped basic structure. They are displaceably designed in the interface 3 such that the fixing force for pressing the fiber connector 2 against the interface 3 is not intercepted by the circuit carriers or a PCB or by other sensitive parts or components.
  • the interface 3 has four connecting portions 6 from which solderable punching legs 7 protrude in pairs for connection to a circuit carrier a standard hole button accordingly.
  • these connection areas 6 only serve to mechanically fix the interface component 3 on the carrier of a printed circuit, but not to absorb or dissipate forces that occur in the interface 3 as part of a fixing and locking of a fiber connector 2.
  • the punching legs 7 can be introduced or pressed into recesses of a circuit carrier (not shown) for positioning the entire interface component 3, wherein soldering is subsequently provided at least for electrical connections 8 of an electronic unit (not shown).
  • the pressure forces and the Design should be designed so that all mechanical influences are compensated. This is realized by supporting the fixing elements 4 designed as slides within the OE interface 3 and the oblique plane between the slides and the plug 2 to be fixed. The opposing forces required for locking the fiber connector 2 in the interface 3 cancel each other out in the interface 3 as a carrier, without in particular stressing the electrical connections 8 etc. by a moment.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the fiber connector 2 according to FIG. 1, composed of two individual connectors by latching, for the representation of recesses 13 in the interface 3 and recesses 14 on the fiber connector 2, into which one leg 11 with two free leg ends 12 of a slider 4 engage at the same time.
  • the selected basic structure of the fixing element 4 secures very effectively against jamming with good guidance of this element and also provides several positions for arranging latching means 15, which will be discussed below.
  • latching means 15 which will be discussed below.
  • the free leg ends 12 of each fixing element 4 are guided in the groove-shaped recesses 13 in the interface 3 and held secured against falling out in a first end position, for example, before the fiber plug 2 is inserted into the interface 3. Then grab thickened flanks 15 of the legs 11 in the corresponding four recesses 14 on the fiber connector 2 a.
  • An overall force acting on the fiber plug 2 is divided into four uniformly acting, split smaller forces F, which attack in a common plane at different points of the fiber connector 2. Under this after completion of the fixation permanently persistent total force is an end portion of the fiber connector 2 over the lifetime away safely in defined Anpress Schemeen A stops 17 pressed within the interface component 3, as indicated in Figure 2 by the dashed circles.
  • FIGS. 4a and 4b illustrate the compact structure of fiber plug 2 and interface 3 on the basis of two clear 3-dimensional views of a locked but not assembled plug-in system without optical waveguides and circuit carriers.
  • FIGS. 5a-5c illustrates a time sequence of the simple substeps during assembly and locking of the plug-in system 1 of FIG. 1, again for the sake of clarity, without depiction of optical waveguide and circuit carrier.
  • the fiber plug 2 is inserted into the interface 3, wherein at a free end 18 of the fiber connector 2, a chamfer 19 is provided to facilitate positioning.
  • the fiber plug 2 has a nose 20 which, together with a recess 21 on the interface 3 causes a safety catch in the stage in which the plug-in system 1 is not yet locked.
  • the nose 20 engages in the recess 21 already, so that the position of the two elements is at least temporarily secured to each other.
  • FIG. Figure 5c shows Finally, the stationary end position in which the latched fixing elements 4 exert on the fiber connector 2 a contact force by which the fiber plug 2 is securely fixed in a defined position in the interface 3 under substantially elastic preload over the life.
  • FIGS. 6a and 6b show two embodiments of a detail of FIG. 5c. It can already be seen in the representation of FIG. 4a that a limb 11 of the fixation element 4 has a phase 23 in the region of the thickened flank 15.
  • FIGS. 4a and 4b show that, in this exemplary embodiment, the recesses 14 on the fiber connector 2 run parallel to a force effect according to FIGS. 5a to 5c.
  • the recess 14 on the fiber connector 2 at least in an initial region an oblique position by an angle ⁇ , which corresponds approximately to the angle of the chamfer 23 on the thickened edge 15 of the leg 11 of the fixing element 4.
  • the Findungstrichter recess 14 opens on the fiber connector 2 in a parallel to the direction of action of the force F aligned course.
  • a return force on the fixing element 4 is not present in the design according to FIG. 6b since the boundary surfaces are in contact with each other when the fixing element 4 is pressed in fully. Rallel and normal to the desired contact force are aligned.
  • FIGS 7a and 7b show in magnification two simplified 3-dimensional views of a fixing element 4 for the representation of an internal structure and from the outside in the use of visible surfaces again.
  • the fixing element 4 comprises, as a C-shaped or U-shaped component, a connecting piece 10 with limbs 11 arranged at the end. It would thus be constructed almost mirror-symmetrically, but is constructed asymmetrically with regard to various latching means.
  • two fixing elements 4 are provided, which are arranged point symmetrical to each other in correspondingly leading recesses in the body of the interface component 3 are used.
  • a resilient latching arm 25 prevents the fixing element 4 from slipping out of the interface component 3 in the opened state, eg. during transport or during assembly on a circuit board.
  • the fixing element 4 has with the latching arm 25 a means for pre-locking of the fixing element 4 in a recess 26 of the interface component 3 in an open starting position.
  • a locking lug 27 on a slot 28 results in a resiliently formed in engagement with a recess 29 latching in a closed end position. Due to the shape of the latch, the fixation can also be canceled, but not automatically uncontrollably solvable.
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PBTP polybutylene terephthalate
  • the above exemplified solution according to the present invention guarantees a simple and safe operation of a plug-in system 1.
  • Expensive and / or cumbersome and comparatively time-consuming fixation methods such as e.g. Screws, springs or even gluing, are not required according to the invention.
  • the fixation is also solvable again.
  • the OE interface 3 is despite the many advantages and tough requirements due to the manageable number of items relatively inexpensive to produce. Possibly by the operation or fixation of the plug-in system 1 occurring harmful forces or mechanical stresses are not forwarded to other components or even a circuit board. Due to the connection areas, the compact interface provides sufficient protection even for the electrical connections to a circuit board for continuous operation with mechanical loading of the plug-in system.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stecksystem zum Ankoppeln mindestens eine optische Faser. Um ein Koppelelement in Form eines Stecksystems zu schaffen, der klein und einfach in der Handhabung sowie trotz der hohen Anforderungen an seine Dauer-Zuverlässigkeit in seiner Herstellung preiswert ist, zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass zwei Fixierungselemente (4) zum dauerhaften Anpressen des Steckers (2) an einen Anschlag (17) innerhalb des weiblichen Interface-Bauteils (3) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend und im Wesentlichen senkrecht zu einer Anpresskraft beweglich angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Stecksystem zum Ankoppeln mindestens einer optischen Faser
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stecksystem zum Ankoppeln mindestens einer optischen Faser. Es ist aus dem Stand der Technik mit vielfältigen Ausführungsformen bekannt, dass derartige Stecksysteme mit einem männlichen Stecker-Kopf und einer als Aufnahme für den Stecker ausgebildeten weiblichen Schnittstelle bzw. einem Interface ausgestattet sind.
Unter Verwendung optischer Fasern sollen Stecksysteme bzw. Steckverbinder beispielsweise auch in Crash-Sensoren moderner Personenkraftfahrzeuge verwendet werden können. Ohne Beschränkung ihres Einsatzfeldes wird die vorliegende Erfindung nachfolgend nur unter Bezugnahme auf den Automobilsektor dargestellt. Der Automobil- und Kraftfahrzeugbereich ist jedoch aufgrund der Anforderungen besonders hart, bietet jedoch auch sehr große Absatzzahlen, so dass diese Konstellation auf nur diesen einen Anwendungsbereich durch die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen gerechtfertigt ist.
Da Fahrzeuge für Fußgänger und Radfahrer ein nicht unbeträchtliches Gefahrenpotential darstellen und eine relativ große Anzahl von Unfällen zwischen Fahrzeug und Fußgänger tödlich endet, wurden von der Gesetzgebung Maßnahmen auf den Weg gebracht, welche darauf zielen, Unfälle mit Fußgängern zu entschärfen. So wurden bestimmte Grenzwerte definiert, die bei einem Crash mit Fußgänger nicht überschritten werden dürfen. Diese Bestimmungen werden schrittweise eingeführt und gelten dann für neu eingeführte Fahrzeuge.
Zum Erreichen der Grenzwerte muss das Fahrzeug eine Crashtauglichkeit mit dem Fußgänger nachweisen. Die technische Umsetzung dieser Anforderungen kann über verschiedene Wege realisiert werden. Einerseits ist es möglich dies "passiv" zu lösen oder "aktiv". Bei der sog. passiven Lösung ist die Fahrzeugfront und Motorhaube so gestaltet, dass der Aufschlag aufgrund der Nachgiebigkeit in den Grenzwerten abgefangen wird. Dafür ist eine spezielle Motorhaube und auch Verformungsplatz unter der Motorhaube nötig. Bei der aktiven Lösung wird der Fußgängercrash detektiert und nach der Detektion
Maßnahmen eingeleitet, um den Fußgänger im Rahmen der Grenzwerte abzufangen. Dies wird z.B. über das Aufstellen der Motorhaube z.B. pyrotechnisch, per elektrischer Aktuatorik oder in sonstiger Weise realisiert. Die aufgestellte Motorhaube schafft einen Freiraum zwischen sich und den unnachgiebigen Teilen im Motorraum und realisiert somit den nötigen Platz für das "sanfte" Abfangen des Fußgängers.
Die Detektion des Crashs mit einem Fußgänger kann mittels verschiedener Sensorprinzipien erfolgen. So kann der Crash einerseits durch geeignet angeordnete Beschleunigungs- bzw. G-Sensoren oder aber auch durch sog. Kontaktsensoren, welche im Bereich des möglichen Auftreffens angeordnet sind, detektiert werden. Aus dem Grund werden die Kontaktsensoren mög- liehst über den gesamten Frontbereich im vorderen Stoßfängerbereich angeordnet. Dieser Bereich ist von den Umgebungsbedingungen sehr kritisch bezüglich Stoß, Wasser, Feuchtigkeit, usw.
Eine typische Umsetzung des Kontaktsensors besteht aus dem eigentlichen Kontaktsensor und einer Elektronikbox. Der Kontaktsensor ist in diesem Fall ein faser-optischer Sensor, kurz FOS, und wird mit der Elektronik über ein so genanntes opto-elektronisches Interface, kurz OE-Interface, mit der Leiterplatte gekoppelt, auf der eine weitere Schaltung durch aufgedruckte Leitbahnen angeordnet ist.
Da das gesamte Sensorprinzip darauf beruht, Ereignisse wie Crashs durch kurzzeitige und kleine Änderungen der Intensität des durch die Faser gesendeten und auf der anderen Seite empfangen Lichtsignals auszuwerten, dürfen die Elemente, die nicht an der Sensierung direkt beteiligt sind, keine kurzzei- tigen und/oder schnelle Änderungen hervorrufen. Daraus folgt für ein Koppelelement der Fasern zu den Sender- und Empfänger-LEDs innerhalb des OE-Interface, dass dieses robust und sicher bezüglich kurzzeitigen und schnellen aber auch großen Langzeit-Änderungen sein muss.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Koppelelement in Form eines Stecksystems zu schaffen, der klein und einfach in der Handhabung, aber trotz der hohen Anforderungen an seine Dau- er-Zuverlässigkeit in seiner Herstellung preiswert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Bei einem opto-elektronischen Stecker ist es das Ziel, einen Stecker so zu fixieren, dass die polierten Faserenden möglichst positionsfest zu den in einem Interface in definierter Lage vorgesehenen LEDs und Photodiode fixiert werden. Dafür wäre es vorteilhaft, wenn ein Faserstecker immer an einen Anschlag innerhalb des OE-Interface-Teils klapperfrei gepresst würde. So eine Pressung könnte durch den Fachmann im Allgemeinen über mindestens eine Verschraubung oder mittels Federn realisiert werden. Jede derartige Lösung würde jedoch entwe- der mehrere Handgriffe im Zuge der Fixierung eines Steckers in dem zugehörigen Interface und damit eine nicht unerhebliche Arbeitszeit mit Werkzeugeinsatz erforderlich machen, oder aber in der Fertigung der Anzahl der Bauteile entweder im Bereich des Interface, oder an dem Faserstecker erhöhen und da- mit das Stecksystem insgesamt verteuern.
Erfindungsgemäß wird diese Pressung und Fixierung jedoch über zwei voneinander getrennte Fixierungselemente zum dauerhaften Anpressen des Steckers an einen Anschlag innerhalb des weib- liehen Interface-Bauteils vorzusehen, wobei die Fixierungselemente einander gegenüberliegend und im Wesentlichen senkrecht zu einer Anpresskraft beweglich angeordnet sind. Ein erfindungsgemäßes Stecksystem mit einem männlichen Stecker- Kopf und einer als Aufnahme für den Stecker ausgebildeten weiblichen Schnittstelle bzw. einem Interface zeichnet sich also dadurch aus, dass zwei Fixierungselemente zum dauerhaf- ten Anpressen des Steckers an einen Anschlag, der innerhalb des weiblichen Interface-Bauteils angeordnet ist, einander gegenüberliegend an dem Steckerkopf oder der Aufnahme vorgesehen sind. Eine Bedienung wird dadurch erleichtert, dass die Fixierungselemente im Wesentlichen senkrecht zu der Anpress- kraft beweglich ausgebildet sind.
In einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei diesen Fixierungselementen um federelastische Rast-Hebel, die entweder an dem Interface oder an dem Stecker so angeordnet sind, dass sie in entsprechende schräg verlaufende Ausnehmungen am jeweils anderen Element rastend eingreifen und dabei eine permanent wirkende Anpresskraft aufbauen. Diese Fixierungselemente sind dabei vorzugsweise einstückig mit dem betreffenden Element des Stecksystems verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fixierungselemente jedoch als U-, C- oder V-förmige Fixierungshebel ausgebildet, die in mindestens einer Ausnehmung des Interfaces jeweils zwischen einer geöffneten und einer fixierten Stellung verschieblich gelagert sind. Durch die Gegenläufigkeit der Verschiebebewegungen der sich gegenüberliegend angeordneten Fixierungshebel im Wesentlichen senkrecht zu einer zu erzeugenden Anpresskraft wird auch unter verbesserter Dosierbar- keit der aufzubringenden Kraft in vorteilhafter Weise sicher- gestellt, dass eine Fixierungskraft selber nicht über einen gedruckten Schaltungsträger bzw. PCB oder andere empfindliche Teile oder Bauelemente abgefangen wird. Die Kraft wird vielmehr vollständig im Bereich der Steckverbindung, und zwar insbesondere im Interface, sicher und dauerhaft aufgenommen, ohne das es zu einer mechanischen Beanspruchung oder gar Verformung sonstiger Elemente kommen würde. Um diese in einer Ausführungsform als separate Elemente und damit nicht mit ihrem Träger einstückig ausgeführten Fixierungselemente gegen ein Herausfallen zu sichern, sind an den Fixierungselementen Rastmittel und/oder Haltenase vorgesehen. Damit wird eine Begrenzung einer Verschiebebewegung zwischen zwei definierten Endlagen geschaffen.
Fixierungselemente der vorstehend angegebenen Art werden vor¬ zugsweise einstofflich ausgebildet. Sie bestehen also aus dem gleichen Kunststoff-Material, wie das Interface und der Fa¬ serstecker .
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zur Darstellung weiterer Vorteile und Merkmale im Detail beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Figur 1: eine vereinfachte 3-dimensionale Ansicht eines zu¬ sammengebauten Stecksystems ohne Lichtwellenleiter und Schaltkreisträger;
Figur 2: eine Darstellung eines Längsschnitts durch den zusammengebauten Stecker gemäß Figur 1 ;
Figur 3: eine Draufsicht auf das Interface-Teil des Steck¬ systems ohne den Stecker in einem geöffneten und nicht gerasteten Zustand;
Figur 4a und 4b: zwei 3-dimensionale Ansicht eines verriegelten, a- ber nicht zusammengesetzten Stecksystems ohne Lichtwellenleiter und Schaltkreisträger;
Figuren 5a - 5c: Eine Figurenfolge zum Zusammensetzen und Verriegeln eines Stecksystems ohne Darstellung von Lichtwel¬ lenleiter und Schaltkreisträger; Figuren 6a und 6b: zwei Ausführungsformen einer Einzelheit von Figur 5c und
Figuren 7a und 7b: zwei vereinfachte 3-dimensionale Ansichten eines Fixierungselementes zur Darstellung eines inneren Aufbaus sowie von außen im Einsatz sichtbarer Flä- chen.
Über die verschiedenen Abbildungen und Ausführungsbeispiele hinweg werden nachfolgend einheitlich gleiche Bezugsziffern und Bezeichnungen für gleiche Funktions- bzw. Baugruppen und Verfahrensschritte verwendet.
Bei einem bekannten konventionellen Elektronik-Stecksystem sind ein weiblicher bzw. Female-Stecker und ein männliches Gegenstück bzw. Male-Stecker miteinander relativ Undefiniert bzw. "wacklig" verbunden. Ein Grund dafür ist, dass diese Stecker einen relativ festen Sitz an einer jeweiligen Kontaktstelle realisieren und aufgrund entsprechender Konstruktion ein Metallkontakt des Females punktuell auf einen Male- Kontakt drückt. Durch den relativ lockeren äußeren Sitz im Bereich der Kunststoff-Gehäuseteile wird eine Überbestimmung der Kontaktstelle verhindert.
Die Abbildung von Figur 1 zeigt eine vereinfachte dreidimensionale Ansicht eines zusammengebauten Stecksystems 1 aus ei- nem männlichen Stecker-Kopf 2 bzw. Faserstecker und eine als Aufnahme für den Stecker ausgebildeten weiblichen Schnittstelle bzw. Interface 3. Zur Steigerung der Übersichtlichkeit ist der Stecker-Kopf 2 ohne Lichtwellenleiter und das Interface 3 ohne die sie tragende Schaltkreiskarte bzw. PCB und im Interface 3 auch ohne darin enthaltene Sende- und Empfangs- LEDs sowie zugehöriger Elektronik dargestellt worden. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 sind die zwei getrennten und einander gegenüberliegend angeordneten Fixierungselemente 4 in Form von Schiebern realisiert, die den Faserstecker 2 fixieren. Die Schieber 4 weisen eine im Wesentlichen U-förmige Grundstruktur auf. Sie sind in dem Interface 3 verschieblich so ausgelegt, dass die Fixierungskraft zum Anpressen des Fasersteckers 2 an das Interface 3 nicht über die Schaltungsträger bzw. ein PCB oder über andere empfindliche Teile oder Bauelemente abgefangen wird. Der entsprechende me- chanische Kräftezug schließt sich aufgrund der gegenüberliegenden Anordnung der Schieber 4 innerhalb des Interface- Bauteils 3 und hebt sich so ohne Wirkung nach außen hin auf. Aufgrund der gegenüberliegenden Anordnung der beiden Fixierungselemente 4 und der daraus zum Verriegeln des Faserkopfs 2 in dem Interface 3 erforderlichen, gegenläufige Bewegung der beiden Verriegelungshebel bleibt ein derartiger Kräftezug auch beim Schließen oder Öffnen der Fixierungselemente 4 erhalten .
Das Interface 3 weist vier Verbindungsbereiche 6 auf, aus denen lötbare Stanzbeine 7 paarweise zur Verbindung mit einem Schaltkreisträger einen Norm-Bohrungstaster entsprechend herausragen. Diese Verbindungsbereiche 6 dienen jedoch nur einer mechanischen Fixierung des Interface-Bauteils 3 auf dem Trä- ger einer gedruckten Schaltung, nicht jedoch einer Aufnahme oder Ableitung von Kräften, die im Rahmen einer Fixierung und Verriegelung eines Fasersteckers 2 in dem Interface 3 auftreten. Die Stanzbeine 7 können je nach Applikation in Ausnehmungen eines nicht weiter dargestellten Schaltungsträgers zur Positionierung des gesamten Interface-Bauteils 3 eingeführt oder eingepresst werden, wobei mindestens für elektrische Anschlüsse 8 einer nicht weiter dargestellten Elektronik nachfolgend ein Verlöten vorgesehen ist. Aufgrund der Forderung, dass die Fixierung des Faserkopfes 2 in dem Interface 3 so- wohl über die Lebensdauer des Gesamtsystems, als auch einem großen Temperaturbereich und starken Vibrationen ohne Mängel gewährleistet sein soll, müssen die Andrück-Kräfte und das Design so ausgelegt sein, dass alle mechanischen Einflüsse kompensiert werden. Dies wird über das Abstützen der als Schieber ausgebildeten Fixierungselemente 4 innerhalb des OE- Interfaces 3 und der schrägen Ebene zwischen den Schiebern und dem zu fixierenden Stecker 2 realisiert. Die einander gegenüberliegenden, zur Verriegelung des Fasersteckers 2 in dem Interface 3 erforderlichen Kräfte heben sich im Interface 3 als Träger gegenseitig auf, ohne dass insbesondere die elektrische Anschlüsse 8 etc. durch ein Moment belastet würden.
Jedes der in diesem Ausführungsbeispiel in Form von Schiebern realisierte Fixierungselement 4 weist eine im Wesentlichen U- oder C-förmige Grundstruktur mit einem Verbindungsstück 10 und zwei Schenkel 11 mit freien Schenkelenden 12 auf, wie nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die Figuren 7a und 7b beschrieben wird. Figur 2 zeigt einen Längsschnitts durch den aus zwei Einzelsteckern durch Verrastung zusammengesetzten Faserstecker 2 gemäß Figur 1 zur Darstellung von Ausnehmungen 13 im Interface 3 und Ausnehmungen 14 am Faserstecker 2, in die je ein Schenkel 11 mit zwei freien Schenkelenden 12 eines Schiebers 4 zugleich eingreifen. Die gewählte Grundstruktur des Fixierungselements 4 sichert bei guter Führung dieses E- lements sehr effektiv gegen ein Verkanten und bietet zudem gleich mehrere Positionen zum Anordnen von Rastmitteln 15, auf die nachfolgend noch eingegangen wird. In jedem Fall weisen in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 zwei Fixierungselemente 4 durch ihre vier Schenkel 11 mit den freien Schenkelenden 12 auch vier Bereiche auf, über die eine ausreichende Kraft auf den Faserstecker 2 übertragen werden kann. Hierzu werden die freien Schenkelenden 12 eines jeden Fixierungselements 4 in den nutförmigen Ausnehmungen 13 im Interface 3 geführt und in einer ersten Endlage z.B. gegen ein Herausfallen gesichert gehalten, bevor der Faserstecker 2 in das Interface 3 eingeschoben wird. Dann greifen verdickte Flanken 15 der Schenkel 11 in die entsprechenden vier Ausnehmungen 14 am Faserstecker 2 ein. Eine auf den Faserstecker 2 einwirkende Gesamtkraft wird in vier gleichmäßig einwirkende, kleinere Teilkräfte F aufgeteilt, die in einer gemeinsamen Ebene an verschiedenen Stellen des Fasersteckers 2 angreifen. Unter dieser nach Abschluss der Fixierung dauerhaft anhaltenden Gesamtkraft wird ein Endbereich des Fasersteckers 2 über die Lebensdauer hinweg sicher in definierten Anpressbereichen A an Anschläge 17 innerhalb des Interface-Bauteils 3 gedrückt, wie in Figur 2 anhand der gestrichelten Kreise angedeutet .
Trotz dieser inneren Struktur ergibt sich ein insgesamt relativ einfacher Aufbau auch für das Interface 3 des Stecksystems 1, das in der Abbildung von Figur 3 in einer Draufsicht ohne den Faserstecker 2 in einem geöffneten und nicht gerasteten Zustand dargestellt ist. Figur 4a und 4b verdeutli- chen den kompakten Aufbau von Faserstecker 2 und Interface 3 anhand von zwei übersichtlichen 3-dimensionalen Ansichten eines verriegelten, aber nicht zusammengesetzten Stecksystems ohne Lichtwellenleiter und Schaltkreisträger.
Die Folge der Figuren 5a - 5c illustriert eine zeitliche Abfolge der einfachen Teilschritte beim Zusammensetzen und Verriegeln des Stecksystems 1 von Figur 1, wiederum der Übersichtlichkeit halber ohne Darstellung von Lichtwellenleiter und Schaltkreisträger: In Figur 5a wird der Faserstecker 2 in das Interface 3 eingeführt, wobei an einem freien Ende 18 des Fasersteckers 2 eine Fase 19 zur Erleichterung der Positionierung vorgesehen ist. Ferner weist der Faserstecker 2 eine Nase 20 auf, die zusammen mit einer Ausnehmung 21 am Interface 3 eine Sicherheitsrastung in dem Stadium bewirkt, in dem das Stecksystem 1 noch nicht verrastet ist. In der Abbildung von Figur 5b greift die Nase 20 in die Ausnehmung 21 bereits ein, so dass die Lage der beiden Elemente zueinander wenigstens vorläufig gesichert ist. In dieser Position kann nun eine Kraft von 2F auf jeden der beiden Fixierungselemente 4 ausgeübt werden, so dass der Faserstecker 2 mit der sicher ergebenden Gesamtkraft von 4F in das Interface 3 gepresst wird, wird in Figur 2 im Schnitt dargestellt. Figur 5c zeigt schließlich die stationäre Endlage, in der die verrasteten Fixierungselemente 4 auf den Faserstecker 2 eine Anpresskraft ausüben, durch die der Faserstecker 2 in definierter Position in dem Interface 3 unter im Wesentlichen federelastischer Vorspannung über die Lebensdauer sicher fixiert ist.
Figuren 6a und 6b stellen zwei Ausführungsformen einer Einzelheit von Figur 5c dar. Schon in der Darstellung von Figur 4a ist zu erkennen, dass ein Schenkel 11 des Fixierungsele- ments 4 eine Phase 23 im Bereich der verdickten Flanke 15 aufweist. Aus den Abbildungen der Figuren 4a und 4b geht hervor, dass in diesem Ausführungsbeispiel die Ausnehmungen 14 am Faserstecker 2 parallel zu einer Krafteinwirkung gemäß den Figuren 5a bis 5c verlaufen. In Figur 6a weist die Ausnehmung 14 am Faserstecker 2 mindestens in einem Anfangsbereich eine Schrägstellung um einen Winkel α auf, der ungefähr dem Winkel der Anfasung 23 an der verdickten Flanke 15 des Schenkels 11 des Fixierungselements 4 entspricht. Erleichtert eine Fase ein Positionierung zum Einführen, so bildet die angedeutete Ausformung einer Flanke der Ausnehmung 14 am Faserstecker 2 zusätzlich eine Art Findungstrichter . Dieser Findungstrichter kann auch weggelassen werden, oder umgekehrt kann beim Vorsehen eines Findungstrichters die Fase am Schenkel 11 ausgelassen werden. Beide Maßnahmen bedingen einander also nicht, sie verstärken sich jedoch in der Wirkung. In dem Aufbau nach Figur 6a, der jeweils eine Andrückkraft auf den unter Vorspannung zu fixierenden Faserstecker 2 aufbaut, steht das Fixierungselement 4 dauerhaft unter Einwirkung einer Rückstellkraft.
Im Übergang zum Ausführungsbeispiel von Figur 6b mündet der Findungstrichter Ausnehmung 14 am Faserstecker 2 in einen wieder parallel zur Wirkungsrichtung der Kraft F ausgerichteten Verlauf. Durch diesen abweichenden Aufbau ist in dem Auf- bau nach Figur 6b eine Rücktriebskraft auf das Fixierungselement 4 hingegen nicht vorhanden, da die Grenzflächen bei voll eingedrücktem Fixierungselement 4 zum Kontakt zueinander pa- rallel und normal zu der erwünschten Anpresskraft ausgerichtet sind.
Figuren 7a und 7b geben in Vergrößerung zwei vereinfachte 3- dimensionale Ansichten eines Fixierungselementes 4 zur Darstellung eines inneren Aufbaus sowie von außen im Einsatz sichtbarer Flächen wieder. Das Fixierungselement 4 umfasst als C- oder U-förmiges Bauteil ein Verbindungsstück 10 mit endseitig angeordneten Schenkeln 11. Es wäre somit fast spie- gelsymmetrisch aufgebaut, ist aber hinsichtlich verschiedener Rastmittel asymmetrisch aufgebaut. Im eingesetzten Zustand in einem Interface 3 sind jeweils zwei Fixierungselemente 4 vorgesehen, die zueinander punktsymmetrisch angeordnet in entsprechend führende Ausnehmungen im Körper des Interface- Bauteils 3 eingesetzt werden. Bei optimierter Raumausnutzung kommen so den beiden Schenkeln 11 eines Fixierungselements 4 mit seinen Rastmitteln unterschiedliche Aufgaben zu: ein federelastischer Rastarm 25 verhindert ein Herausrutschen des Fixierungselements 4 aus dem Interface-Bauteil 3 im geöffne- ten Zustand, also z.B. beim Transport oder bei der Bestückung auf einer Platine. Das Fixierungselement 4 weist mit dem Rastarm 25 ein Mittel zur Vorrastung des Fixierungselements 4 in einer Ausnehmung 26 des Interface-Bauteils 3 in einer geöffneten Ausgangsstellung auf.
Eine Rastnase 27 über einem Langloch 28 ergibt ein im Eingriff mit einer Ausnehmung 29 federelastisch ausgebildete Verrastung in einer geschlossenen Endstellung. Aufgrund der Form der Rastnase ist die Fixierung auch wieder aufhebbar, jedoch nicht unkontrolliert selbsttätig lösbar.
Die Gehäusebauteile von Faserstecker, Interface und Fixierungselementen bestehen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einstofflich aus nur einem Kunststoff, hier Polybuty- lenterephthalat, kurz PBT oder PBTP. PBT ist ein Material, das aufgrund des günstigeren Abkühlverhaltens für eine Spritzguss-Verarbeitung besser als PET geeignet ist, eine sehr hohe Maßbeständigkeit aufweist und einen niedrigen Gleitwiderstand bei zugleich hoher Festigkeit und Steifigkeit bietet. Zudem weist PBT die für elektrische Anwendungen vorteilhaften Eigenschaften einer bei hoher Wärmeleitfähigkeit geringen Kriechstromneigung, die aufgrund einer Resistenz gegen Wasser und Wasserdampf konstant bleibt, und einer hoher Flammwidrigkeit auf. Für die vorstehend beschriebene Anwendung eignet sich PBT als Material also besonders gut.
Die vorstehend exemplarisch dargestellte Lösung gemäß vorliegender Erfindung garantiert eine einfache und sichere Betätigung eines Stecksystems 1. Teure und/oder umständliche und vergleichsweise zeitintensive Fixierungsmethoden, wie z.B. Schrauben, Federn oder gar Kleben, sind erfindungsgemäß nicht erforderlich. Die Fixierung ist zudem auch wieder lösbar. Das OE-Interface 3 ist trotz der vielen Vorteile und der harten Anforderungen aufgrund der überschaubaren Anzahl von Einzelteilen relativ kostengünstig herstellbar. Eventuell durch die Betätigung bzw. Fixierung des Stecksystems 1 auftretende schädliche Kräfte oder mechanische Beanspruchungen werden nicht auf andere Komponenten oder gar eine Leiterplatte weitergeleitet. Das kompakte Interface weist durch die Verbindungsbereiche zum einen für einen Dauerbetrieb mit mechanischer Belastung des Stecksystems ausreichenden Schutz auch für die elektrischen Anschlüsse zu einer Schaltungskarte auf.

Claims

Patentansprüche
1. Stecksystem zum Ankoppeln mindestens eine optische Faser, der mit einem männlichen Stecker-Kopf und eine als Aufnahme für den Stecker ausgebildeten weiblichen
Schnittstelle bzw. Interface ausgestattet ist, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwei Fixierungselemente (4) zum dauerhaften Anpressen des Steckers (2) an einen Anschlag (17) innerhalb des weiblichen In- terface-Bauteils (3) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend und im Wesentlichen senkrecht zu einer Anpresskraft beweglich angeordnet sind.
2. Stecksystem nach Anspruch 1, d a du r c h g e - k e n n z e i c h n e t , dass die Fixierungselemente (4) als federelastische Rast-Hebel ausgebildet sind, die entweder an dem Interface (3) oder an dem Stecker (2) angeordnet sind und in entsprechend mit zum Aufbau einer Anpresskraft schräg verlaufenden Ausnehmungen des je- weils anderen Elementes rastend eingreifend ausgebildet sind.
3. Stecksystem nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Fixierungselemente (4) als U-, C- oder V-förmige Fixierungshebel (4) ausgebildet sind, die in mindestens einer Ausnehmung des Interface-Bauteils (3) verschieblich gelagert sind.
4. Stecksystem nach dem vorhergehenden Anspruch, d a - du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Fixierungselement (4) in einer stationären Endlage in eine Ausnehmung (14) am Faserstecker (2) eingreifend ausgebildet ist, die mindestens in einem Anfangsbereich eine Schrägstellung um einen Winkel (α) gegenüber einer Bewe- gungsachse des Fixierungselements (4) zum Aufbau einer Mindest-Anpresskraft aufweist.
5. Stecksystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass an der Ausnehmung (14) an dem Faserstecker (2) eine Art Findungstrichter zum Erleichtern einer Positionierung und zum Einführen des Fixierungselements (4) vorgesehen ist .
6. Stecksystem nach dem vorhergehenden Anspruch, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Fixie- rungselement (4) mindestens ein Rastmittel (25, 26) aufweist .
7. Stecksystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Fixierungselement (4) zwischen Rastierungen (25, 26) mit einer geöffneten und einer fixierten Schließstellung in einer Ausnehmung (13) in dem Interface (3) verschieblich gelagert ist.
8. Stecksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 -
5, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Fixierungselement (4) mindestens ein Mittel zur Vorras- tung des Fixierungselements (4) in mindestens einer Ausnehmung (26) des Interface-Bauteils (3) in einer geöff- neten Ausgangsstellung aufweist.
9. Stecksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 -
6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Rastnase (27) über einem Langloch (28) eine Verrastung in einer geschlossenen Endstellung des Fixierungselements darstellt, die im Eingriff mit einer Ausnehmung (29) federelastisch und insbesondere wieder aufhebbar ausgebildet ist.
10. Stecksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Interface (3) mindestens zwei Verbindungsbereiche (6) mit je mindestens einem metallischen Stanzbein (7) aufweist, das zur Fixierung des Interface-Bauteils (3) im Rahmen einer Verlötung auf einem PCB o.a. ausgebildet ist.
11. Stecksystem nach dem vorhergehenden Anspruch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vier Gruppen von Paaren Stanzbeinen (7) als vier Verbindungsbereiche (6) an einem Interface (3) vorgesehen sind, insbesondere in dessen Eckbereichen.
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