KR100363281B1 - 다중위치광섬유커넥터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중위치 광커넥터(2)와 취합헤더(4)에 관한 것이다. 커넥터는 개별적인 플라스틱 광섬유 케이블(6)을 종단시키기 위한 다수의 페루울(10)을 포함한다. 정렬고정부(100)는 기타 페루울에 관하여 그리고 성형된 정렬평판(12)상의 주변 취합면돌기(52)에 관하여 각 페루울을 정밀하게 정렬시키는데 사용된다. 페루울들은 정렬평판에 초음파적으로 결합된다. 헤더의 위치한 광전자 장치(90)에 관하여 다중 위치 커넥터에 위치한 다중 섬유들을바르게 위치시키는 것은 커넥터와 헤더가 취합되었을때 성취될 수 있다.

광학 커넥터(2)와 하이브리드 전기 광역 커넥터(202)를 이용하여 사전에 조립된 하네스 어셈블리는 자동차와 같은 제품에 다중접속부를 만들면서 사용하는데 적절하고, 최종조립은 조립라인에서 완료된다.

Description

다중위치 광섬유 커넥터{SEALED MULTIPOSITION FIBER OPTIC CONNECTOR}

본 발명은 광섬유스플라이스(Splice)의 형태로된 광섬유케이블의 상호 접속, 및 광섬유 케이블의 광전자 장치에의 상호접속에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 각 섬유가 그의 대응 광소자와 각기 정렬될 수 있는 단일 다중위치 커넥터의 다중 광섬유 케이블의 상호접속에 관한 것이다. 본 발명을 또한 종래의 사출성형에 관한 공차 및 치수 불규칙성을 나타내는 성형된 플라스틱 부품들을 사용하는 다중위치 커넥터의 정밀한 정렬을 제공하는 장치 및 방법에 관련된다. 본 발명은 또한 플라스틱 광섬유 케이블의 상호접속에 관련된다.

광섬유 케이블은 전형적으로 다수의 적용대상에서 통신을 제공하는데 이용된다. 이들 케이블의 폭넓은 사용의 일예가 회로망 구성 및 전기통신 적용이다. 광섬유케이블은 또한 자동차와 같은 제품의 신호화 적용에 사용하는데 잇점을 갖는다. 광섬유의 실제적용은 충분히 고려된 상태에서 행해진다.

그러나, 아무리 의도된 적용이라 할지라도, 광섬유들의 상호접속 및 광섬유에 대한 광전자장치의 커플링은 종래의 전기 접속에 요구되지 않던 정밀도를 요구한다. 다수의 광섬유 커넥터는 하나 또는 두개의 광섬유들을 접속시키기 위해 공동적으로 그리고 성공적으로 이용되고 그리고 이중 광섬유케이블은 회로망 적용에 공동적으로 사용된다.

그러나, 일반적으로 대부분의 이들 커넥터는 특수도구, 에폭시의 사용 및 어떤경우에는 섬유의 상호접속부 각각의 폴리싱작업을 요구한다. 이들 특수 조립작업은 상호접속부의 과다한 손실을 막는데 요구되는 것이다. 섬유들의 적절할 정렬은 접속손실을 최소화시키는데 필요한 요구 사항이다.

양자의 유리 및 플라스틱 광섬유 케이블은 종래 방식으로 사용되고 그리고 각각의 케이블은 특정적용에 적절하다.

일반적으로 플라스틱 섬유케이블은 유리섬유 케이블보다 더 큰 손실을 나타내고 플라스틱 및 유리섬유에 대해서는 정밀한 정렬과 양호한 단부마무리가 필요하다. 성공적으로 이용되어 온 플라스틱 광섬유 케이블을 종단시키는 한 방법은 케이블의 단부로부터 플라스틱 광섬유 케이블의 일부분을 제거한 후 케이블을 페루울에 위치시키는 것이다. 페루울은 케이블의 벗겨진 단부를 긴밀하게 수취시킬 수 있는 정밀한 치수를 가지며 케이블 단부는 절단, 폴리싱가공 또는 기타 마무리가공을 행하며 저렴하거나 최소한의 손실로서 상호접속시킬수 있는 표면을 제공하도록 한다. 광섬유 케이블을 페루울에 고정시키기 위한 하나의 기술은 외부자켓과 결합하여 케이블을 페루울의 정위치에 고정시키는 리테이너를 사용하는 것이다.

지금까지 이용된 그와 같은 리테이너의 하나가 페루울의 측면개방 공동부에 삽입되는 홈이 형성된 평판부재이다. 리테이너 평판의 홈들은 섬유의 외부자켓과 결합하지만, 밑에 있는 광섬유와는 결합하지 않는다. 따라서 섬유는 페루울에 기계적으로 고정되고 케이블이 페루울에 고정되어진 후에 적절한 헤침작업(cleaving openation) 및 마무리 작업이 행해질 수 있다. 이들 원리를 이용하는 광섬유 커넥터가 미국특허 제 4,986,625호에서 보여 주고 있다.

종래의 광섬유 커넥터가 적은 수량의 케이블을 만족하게 종단시키는데 이용되지만, 실제적으로 비교적 적은 공간에서 많은 수의 광섬유가 종단되어져야 하는 경우에는 특히 값비싼 커넥터를 필요로 한다. 또한 개개의 섬유 또는 적은 수량의 섬유 종단은 조립라인 작업에서 채용하기 어렵다. 하나의 선택이 커다란 커넥터 물체에 개개의 광섬유 커넥터, 페루울 또는 슬리이브를 적용시키고 그리고 즉시 많은 수량의 섬유들을 부착시키는 것이다. 그러나, 광전자장치에 대해 2섬유간의 단독상호접속 또는 단일 섬유의 결합에 요하는 응용에 대해, 허용될수 없는 손실을 막기 위해 정밀한 정렬이 필요하다.

기계가공된 다중위치 하우징이 그와 같은 정밀한 정렬을 제공할 수 있지만, 그와 같은 기계가공작업의 비용은 고가로 될수 있다. 자동차에서의 다중위치 광섬유 커넥터의 사용과 같은 큰 규모의 응용을 위해서는 다중공동형 사출성형과 같은 저렴한 기술이 이용되는 것이 필수적으로 요구된다. 그러나, 종래의 사출성형으로 얻어지고 정밀도는 정밀하게 정렬된 섬유의 광학적 상호접속과 반드시 일치하지 않는다. 개개 광섬유들에 부착된 광섬유 페루울이 페루울들을 수용하기 위해 다수의 평행한 개구들을 갖는 성형된 다중위치 하우징에 위치된 구조가 필요하다는 것이다. 일렬로 위치한 다수의 평행한 개구들을 위한 스태컵(stackup)은 경우에 따라 어느 일단에 있는 개구의 관련공간이 적절한 저 손실의 광학적 상호접속에 필요한 정밀한 정렬을 벗어나게 할 수 있다. 예컨대, 어느한 공동부에 만들어진 하우징안의 개구들의 위치는 다른 공동부에 만들어진 하우징 내의 개구위치와는 다를 수도있는 것이다.

다수의 광섬유케이블, 바람직하기로는 플라스틱 광케이블과 더불어 사용하기 위한 다중위치 광섬유 커넥터가 취합용 다중위치 헤더의 다수의 광전자 장치와 정밀한 위치정렬을 제공한다. 커넥터는 서로에 대해 정밀하게 정렬되고 그리고 커넥터 취합면수단에 정밀하게 정렬된 개개의 광섬유 페루울을 사용할 수 있는 구조로 되어 있다. 페루울들을 정밀하게 정렬시키기 위해, 성형된 정렬평판과 페루울은 일차적으로 정렬고정부에 놓여진다. 커넥터는 정렬평판의 주연부상에 위치한 취합면수단을 가지며 이 취합면수단은 가급적 다수의 소형돌기로서 정렬고정부의 내벽에 반하여 위치하여서 정렬평판을 위치시키게 된다. 페루울들은 핀에 의해 정렬고정부에 정밀하게 놓여지게 된다. 정렬평판과 페루울들이 정밀하게 위치되어진 후, 페루울들은 정렬평판에 대해 가급적 초음파형식으로 결합된다.

다중위치 광섬유 커넥터는 트랜스미터 또는 리시버와 같은 광전자 장치를 포함하는 헤더와 취합한다. 이들 광전자장치는 종래의 광학위치 조정수단을 이용하여 헤더안에 정밀하게 놓여진다. 헤더는 시라우드를 가지며 시라우드는 다중위치광커넥터상에 정렬평판상의 취합면과 취합하는 내부면을 갖는다. 이 헤더 취합면은 정렬고정부상의 치수와 일치하는 것으로 되어져서 페루울안의 광섬유들은 광전자장치에 대해 정밀하게 위치하게 될 것이다.

다중위치 광커넥터는 아울러 다중위치커넥터와 헤더 간의 완벽한 밀봉을 유지시키기 위해 헤더상의 시라우드와 개개 광섬유를 결합시키는 시일을 포함한다. 이 시일은 페루울의 타단에 초음파적으로 결합된 캡플레이트와 다중위치 커넥터를헤더의 부착시키기 위한 패스너를 수용하기 위해 설치된 귀부를 포함하는 시일 리테이너 사이에 위치한다.

다중위치 광학커넥터는 자동차와 같은 제품의 컨트롤허브와 원격센서 또는 액튜에이터 사이의 광학 및 전기적 접속을 이루는데 채용될 수 있는 하네스 어셈블리의 일부로서 사용될 수 있다. 이 하네스는 광섬유 케이블과 전기 와이어 모두를 포함한다. 컨트롤 허브에서의 접속을 위해 분리된 다중위치 광학적 및 전기적 커넥터도 이용될 수 있다. 하이브리드 전기 및 광학 커넥터들은 원격위치에서의 접속을 실행시키는데 이용될 수 있다. 이들 하이브리드 전기 및 광학 커넥터들은 동일한 방법으로 유사한 정렬평판에 고정된 동일형식의 페루울을 사용하여서 광섬유 상호접속의 진정한 위치를 제공한다.

본 발명의 목적은 광섬유케이블의 단부들을 대응하는 광학 부품과 정밀하게 정렬시키는 다중위치 광섬유 커넥터를 제공하는데 있다. 비록 대표적인 구현예들이 광전자부품들을 갖춘 헤더와 취합한 다중위치커넥터를 기술하고 있지만, 실질적으로 동일한 구조가 피동적인 광섬유 스플라이스를 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 종래의 사출성형에 의해 성형된 플라스틱 부품을 이용할 수 있는 다중위치 광섬유 커네거터를 제공하는 데 있다. 더욱 상세하게는 본발명은 다중섬유들이 줄지어 상호접속되고 그리고 사출성형기술로서 얻어질수 있는 정밀도가 개개 섬유들의 적절한 정렬을 보증하기에 부족하지 않는 구조로 이용되어지도록 한 것이다.

본 발명은 또한 자동차와 같은 제품의 조립라인제작에 그들의 사용에 앞서조립될 수 있는 하네스 어셈블리에 사용되어지도록 한 것이다. 하네스어셈블리에는 광통신이 이용된다. 본 발명은 또한 제어통신이 광신호를 이용하고 동일한 부품들간에 전력이 분배되어지고 하이브리드 광학적 및 전기적 적용물에 사용되도록 한 것이다.

이들 및 기타목적들은 본 명세서에 설명된 대표적인 구현예에 의해 그리고 이 구현예로 참고로 하여 설명한 장치 및 조립방법을 이용하는 유사한 구조 및 부품들에 의해 달성된다.

본 발명의 대표적인 구현예들은 자동차, 비행기 또는 기타의 차량과 같은 어셈블리에서 사용된 제어시스템의 신호의 분배를 위해 특히 적용된다. 그러나, 본 발명은 회로응용물이나 건물에도 이용될 수 있다. 대표적인 구현예들을 포함하는 광섬유 커넥터 또는 커플링은 광학적 및 전기적 신호들이 어셈블리와 네트워크에 분배된 어셈블리 및 광학적 신호들과 전기 동력이 동일한 부품들이나 부속조립체들간에 수반된 응용물에 사용하는데 적절하다.

제 1 도에 도시한 본 발명의 제1 구현예는 16개의 광섬유 케이블이 단일 광섬유커넥터 또는 단일 커넥터 및 취합용 광섬유 헤더에 의해 연결되어진 광섬유 커넥터 또는 커플링 어셈블리를 포함한다. 제 17-20도에 도시한 본 발명의 제2구현에는 양쪽의 전기동력과 광신호를 시스템내의 부품에 접속시키기 위해 이용된 하이브리드 전기 및 광학 커넥터를 포함한다. 이들 양 구현예들은 다중광섬유 케이블의 독립적인 접속부를 동일한 다중위치 광섬유 커넥터에 합치시키는 동일한 구조및 조립기술을 이용한다. 이 다중위치 광섬유 커넥터의 제1및 제2구현예 모두는 또한제21도에 도시한 형식의 케이블 하네스의 일부로서 이용될수 있다. 이 하네스는 자동차의 로컬 콘트롤러나 센서에 대한 콘트롤 허브와 같은 다양한 부품들을 상호 접속시키는데 이용될 수 있다.

제 1 도는 본 발명의 제1구현예의 광섬유 커플링을 형성하는 2개의 취합가능한 광섬유 커넥터를 보여준다.

다중위치 광섬유 케이블 커넥터(2)는 다중위치 헤더(4)의 형태로 된 제2커넥터 엘레멘트와 취합가능하다. 이 구현예에 있어, 커넥터(2)는 10개의 광섬유 케이블(6)을 위한 단일 커넥터 인터페이스를 제공한다. 이 구현예에 있어, 이들 광섬유 케이블(6)은 단일 섬유, 플라스틱 광섬유 케이블들을 포함한다. 그러나, 이 형식의 다중위치 광섬유 케이블은 다중 섬유케이블과 그리고 유리 섬유케이블과 더불어 사용되는 구조로 될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 여기서 설명하는 단일 섬유 플라스틱케이블 이외의 섬유들의 종단을 위해서는 동등한 광섬유 페루울 커넥터의 대체가 요구되기도 한다.

제 1 도에 도시한 헤더(4)는 콘트롤 허브와 같은 부품의 커버(8)상에 설치되는 것으로서, 커넥터들이 적용된 어셈블리 또는 시스템의 일부분이 된다. 이장치에 포함되는 전기부품들은 본 발명의 본질적인 요소를 포함하지 않는다. 차후 상세하게 설명되겠지만, 헤더(4)는 다수의 능동적인 광전자장치(90)를 포함하고, 이 광전자장치에 의해 수령된 신호들은 다중위치 광섬유 커넥터(2)에 부착된 광섬유케이블(6)에 의해 운반된다. 이들 각 광전자장치는 서로 별개적으로 동작하고 개개의 케이블(6)에 의해 운반된 신호들은 서로 독립적이다. 따라서 각케이블(6)과 그의 대응 광전자장치(90)사이에는 정밀한 정렬이 필요하다. 다중위치 커넥터(2)와 헤더(4)는 이러한 정밀한 정렬이 설정되어 유지되어져야 한다. 물리적인 오정렬이 가능한 3개의 형식은 단부분리, 각도의 오정렬 및 측방향 오정렬이 있다.

다중위치 커넥터(2)의 주부품이 제2도의 분해도에 도시되어 있다. 광섬유 페루울(10)은 플라스틱 단일 광섬유 케이블의 전기적 접속을 형성시킬 수 있는 형식으로 되어 있다. 이러한 일반적인 형식의 커넥터가 미국특허제4,986,625호에 기재되어 있다.

이들 페루울(10)과 상기특허에서 기술된 페루울의 차이를 보다 상세하게 설명하기로 한다. 제2도에 도시한 본 발명의 구현예에는 10개의 개별적인 페루울(10)이 이용된다. 성형된 플라스틱 정렬평판(12)은 개별 페루울(10)의 정밀한 정렬을 제공한다. 이 커넥터는 또한 정렬평판(12)과 같이 완성된 커넥터 어셈블리(2)의 각 페루울(10)에 고정되는 캡 플레이트(14)를 포함한다. 다중위치 광섬유 커넥터(2)의 주위 및 개개광섬유 케이블(6)의 둘레에 밀봉성을 형성시키는 시일916)이 캡 플레이트(14)와 시일 리테이너(18)사이에 도시되었다. 스크류 형태의 종래 패스너(98)도 역시 제1도에 도시되었다. 이들 패스터(98)는 다중위치 광섬유커넥터(2)를 헤더(4)에 부착시키는 데 사용된다. 하기에서 거론하는 바와 같이 이들 패스너(98)는 커넥터(2)의 주부품의 어셈블리의 일부로서 사용된 것은 아니다.

다중위치 광섬유 커넥터(2)의 어셈블리를 제3-11도를 참고로하여 설명하기로 한다. 주부품의 자세한 사항들은 케넥터(2)의 조립애 관해 거론될 것이다.

고정부(100)는 헤더(4)에 내장된 광전자장치와의 적절한 정렬에 필요한 페루울(10)의 정밀한 정렬을 형성시키는데 사용된다. 이 조립고정부(100)는 다수의 정밀하게 가공된 핀(102)을 갖는다. 이들 핀은 조립고정부 플로어(104)로부터 상방으로 연장한다. 4개의 벽(106)도 플로어(104)로부터 상방으로 연장된다. 전방벽및 측벽(106)은 공정부(100)의 내부를 밝히기 위해 제3도에서는 파단시켰다. 이들 4게의 벽은 제8-11도에서 단면도를 도시하엿다. 이들 측벽의 내부주변(108)도 역시 정밀하게 가공된다. 이들 벽은 커넥터(2)의 조립을 위한 기준면을 포함한다. 핀(102)은 서로에 관하여 정밀하게 위치되고 측벽(106)의 내부주변(108)에 관련하여 정밀하게 위치한다. 기준면에 대한 이들 핀의 정밀한 위치설정은 개개페루울(10)을 정밀하게 위치시키게 되고 순차적으로 광섬유 케이블의 단부를 정밀하게 위치시키고 케이블은 페루울에 개별적으로 위치 된다.

정렬 고정부의 플로어(104)에 대한 핀(102)의 수직배향은 핀의 수직성이 페루울(10)과 광섬유케이블(6)의 각도위치를 유지시킬수 있기 때문에, 역시 정밀하게 유지되어져야 한다. 정렬고정부(100)역시 플로어(104)의 상승부상에 위치한 다수의 노치(110)를 갖는다. 이들 노치(110)은 2열의 정렬핀(102)사이에 놓이며 단일 노치(110)는 각 핀의 다음에 놓인다. 이들 노치(110)는 광섬유(6)의 페루울(10)에 대한 후속적인 부착을 위해 페루울(10)을 위치 배열시키는데 사용된다. 이 위치배열은 단지 페루울에 케이블의 부착을 용이하도록 할 필요만 있기 때문에, 핀(102)에 관련한 노치(110)의 정렬 및 위치조정은 기준면(108)에 대한 핀(102)의 실질적인 위치조정 또는 서로에 대한 위치조정은 그렇게 정밀할 필요는 없다. 정렬 고정부 참고로 하여 설명한 정밀한 정렬 및 위치조정을 위해 유지되어져야 하는 공차는 정밀하게 가공된 금속 고정부에 대해 얻어질 수 있는 범위내이다. 당업자는 광섬유 인터페이스에 필요한 공차를 이 고정부의 제조를 위해 유지되어져야 하는 정밀도로 고칠 수 있다.

다중위치 광섬유 커넥터(2)의 조립에 있어서의 1단계는 정렬고정부(100)에 있는 핀(102)에 페루울(10)을 위치시키는 것이다. 제12도 및 13도에 상세하게 도시한 바와 같이, 각 페루울(10)은 전방단(22)과 후방페루울단(24) 사이에 길게 연장되는 보어(28)의 전방부(30)는 정밀하게 성형되어져서 단일 광섬유 플라스틱 케이블(6)을 수취하게 된다. 페루울(10)은 전방 보어부(30)를 통해 상향하여 연장하는 정렬핀(102)과 함께 정렬고정부(100)에 삽입된다. 정렬핀(102)과 전방 보어부(30) 간의 맞춤은 정렬고정부에 각 페루울을 정밀하게 위치시키게 된다. 각 페루울(10)의 위치배향은 페루울의 외부에 위치한 페루울 정렬핀(48)에 의해 유지되고, 상기핀은 페루울(10)이 정렬고정부(100)에 적절히 위치했을때 대응 노치(110)에 맞추어 진다(제3도 참조).

다중위치 광섬유 커넥터(2)의 조립에 있어서의 다음단계는 제4도 및 9-11도에 도시되어 있다. 각 페루울(10)이 정렬고정부(100)에 적절히 위치된 다음, 정렬평판(12)은 정렬 고정부(100)에 삽입된다. 커넥터 부품들의 위치를 보다 명료하게 보여주기 위해 정렬 고정부(100)가 제4도에서는 생략되었지만, 페루울 어레이에 대한 정렬 평판(12)의 초기 위치조정은 정렬고정부에서 일어난다. 제9 - 11도는 정렬고정부(100)에 의해 페루울(10)에 관한 정렬평판(12)의 위치를 보여준다.정렬평판(12)은 전체적으로 사각형인 사출성형식 플라스틱 평판이다. 정렬평판이 다중위치 커넥터의 평면 4각형 부재로서 언급 구현되었지만, 이 정렬 평판은 비교적 단순한 평면형 평판일 수는 없다는 것을 알아야 한다. 다른 구현예에 있어, 경우에 따라 보다 복잡한 형상이 이용되기도 한다. 비교적 복잡한 정렬평판이 제17 - 20도의 구현예에 도시되었다. 정렬평판(12)은 정렬평판의 상하부면 사이에 연장되는 다수의 4각 개구(50)를 가진다. 이들 10개의 개구는 각각의 페루울(10)을 수용할 수 있을만큼 크다. 비록 이들 개구(50)가 페루울(10)의 외부와 같은 형상으로 되어있지만, 페루울(10)은 개구(50)에 관해 그렇게 정밀하게 정렬되지 않는다. 여기서 사용된 어레이의 각 개구의 정확한 위치를 유지하기 위해 표준 사출성형이 이용될 수 없다. 통상적으로 서로 인접한 구멍들 간의 중심대 중심간의 공차는 0.005 인치로 유지될 수 있다. 이 공차와 구멍 어레이의 결과적인 공차 스태컵(stackup)은 이들 구멍(50)이 다중위치 커넥터(2)에 모든 페루울(10)의 정확한 위치를 제공하는데 이용되어지도록 허용하지 않는다. 따라서 페루울은 개구(50)와 더불어 일반적으로 정렬되는 것이지 정밀하게는 정렬되지 않는다. 이 공자 스태컵의 효과가 제11도에 예시되어 있다. 오정렬의 크기는 단지 예시적인 목적으로 제11도에 과장되어 있다. 이 치수 공차는 제11도에 도시한 부품들의 크기로 나타나 있지 않을 수 있지만, 구멍(50)과 페루울에 요구되는 진정한 위치들 간의 정밀한 정렬에 반한 예시된 오정렬도 여기서 기술한 응용에는 충분하다.

정렬평판(12)은 주위표면(58)을 가진다. 이 주위 표면은 외방으로 연장된 몇개의 소형돌기(52)를 가지며, 이것은 취합면을 이룬다. 이들 돌기의 사이즈는 도면의 이해를 돕기위해 약간 과장되었다. 실제 이들 돌기의 높이는 규격상 0.012 인치(0.005cm)이다. 정렬 평판(12)의 취합면(58)상에는 6개의 돌기(52)가 위치하는데, 양단부에 하나씩 그리고 양 측면에 2개씩 놓인다. 정렬평판(12)을 관통하여 연장된 슬롯(54)이 각 돌기(52)에 인접하여 위치한다. 이들 슬롯(54)은 각 돌기에 아주 인접한 주위 표면(58) 부분과 슬롯(54) 사이에 가요성 단면을 형성시키기 위해 대응돌기 보다 더 길게 연장된다. 각 돌기는 정렬 고정부(100)의 주변 기준면(108)과 결합한다. 이것은 제11도에 잘 나타나 있다. 이들 돌기(52)는 기준면(108)에 대해 아주 정교하게 위치된다. 이 가요성 단면(56)의 휨으로 말미암아 성형된 정렬평판(12)의 미소한 오취합도 허용 가능하다. 정렬평판(12)은 따라서 기준면(108)에 정밀하게 위치될 수 있게 된다. 페루울(10)이 기준면(108)에 대해 사전에 정밀하게 위치되기 때문에, 페루울은 전체적으로 정렬평판(12)에 정밀하게 위치하지 않는다. 이것은 각 페루울(10)이 각 개구(50)만이 정밀하게 위치하기를 요하지 않는다는 것을 주지할 필요가 있다. 이들 구멍들은 페루울이 서로에 대해 그리고 기준면(108)에 대해 나아가 취합면 수단(52)에 대해 정밀한 정렬을 허용할 만큼 충분히 크다.

다중 위치 광섬유 커넥터(2)의 제조상 다음단계는 각각의 페루울(10)을 정렬평판(12)에 고정시켜서 페루울과 정렬평판을 고정부(100)에 의해 정밀하게 고정되도록 하는 것이다. 페루울은 정렬평판에 부착시키기 위한 바람직한 방법은 페루울을 정렬평판에 초음파적으로 결합시키고 이들이 정렬고정부(100)에 남아있게 하는 것이다. 적절한 초음파 혼과 제조장치가 당업자에 의해 제조가능하며 여기서는 이를 생략한다. 각 페루울(10)은 페루울 전방단(22)에 인접하여 위치한 페루울 장착용 플랜지(38)를 가진다. 바람직한 구현예에 있어, 플랜지(38)는 페루울(10)의 양측부로부터 연장되며 각 페루울은 상향하여 돌기하는 리브(40)의 형태로 일체적인 플라스틱 에너지 디렉터를 가진다. 이들 에너지 디렉터 리브(40)는 초음파 결합에 적절한 형상의 구조를 가진다. 에너지 디렉터 리브(40)의 정밀한 형상은 초음파 결합작업에 의해 결정되는데 일반적으로 초음파 결합기술 및 설비에 관련한 업자들에게는 잘 알려져 있다. 페루울(10)과 정렬평판(12)에 위치된 상태에서, 정렬 고정부(100)는 초음파 결합 고정부에 위치하고 플라스틱 에너지 디렉터 리브(40)는 정렬평판에 페루울의 결합을 제공한다. 페루울(10)과 정렬평판(12)은 서로 부착 결합되고 이때 페루울 주변 취합면(18)에 대해 정밀하게 고정된다. 초음파 결합이 페루울을 정렬 평판에 고정시키기 위한 바람직한 프로세스로 선택되었지만, 기타 종래의 프로세스로 이용될 수 있음을 알아야 한다. 점착제도 이용 가능하고 또한 히트 스타킹(heat staking)도 하나의 가능한 것이다.

페루울(10)이 정렬평판(12)에 대해 초음파적으로 결합되고 그리고 정렬고정부(100)의 주변 기준면(108)에 관해 따라서 취합면 수단 또는 돌기(52)에 관해, 그리고 돌기을 서로에 대해 정밀한 정렬이 형성된 다음, 페루울(10)은 페루울의 후방단(24)에 있는 캡 플레이트(14)에 부착되어진다. 이 단계는 제5도 및 10도에 도시되어 있다. 캡 플레이트(14)는 평면 플레이트 몸체(16)가 사각형 주변연부를 가지는 성형부재를 포함한다. 이 몸체(60)는 다수의 구멍(62)을 가져서 개개의 광섬유 케이블(6)을 수취하게 된다. 이 몸체(60)는 또한 2개의 스페이서 핀(64)을 포함하고 있고, 각 핀은 상부면으로부터 연장된 소직경의 장착핀(66)을 갖추고 있다. 제5도 및 10도에 도시된 바와 같이, 캡 플레이트(14)는 구멍(62)들이 페루울(10)의 보어(28)들과 정렬된 정렬 고정부(100)에 놓여진다. 이때 캡 플레이트 구멍들을 페루울 보어(28)에 대해서 정렬평판(12)의 정밀한 정렬을 위한 동일한 방도로 하여 정밀하게 정렬시킬 수 있음도 주지하여야 한다. 그러나 본 발명의 바람직한 구현예에 있어 그와 같은 정밀한 정렬은 필요하지 않다. 이제 상세하게 설명되는 바와 같이, 광섬유 케이블(6)을 구멍(62)을 통해 페루울 보어(28)에 까지 연장되어진다. 광섬유 케이블(6)에 대한 손상을 막고 그리고 페루울(10)안으로 광섬유(6)의 비교적 용이한 삽입을 행하는데 필요한 정렬만이 요구된다.

캡 플레이트(14)는 초음파 결합에 의해 페루울(10)에 부착된다. 페루울(10)은 후방단(24)으로부터 상방으로 연장하는 플라스틱 에너지 디렉터 콘(42)을 가진다. 캡 플레이드(14)가 정렬 고정부(100)에 설치되었을 때, 이들 콘(42)은 캡플레이트(14)의 몸체(60)의 하부면과 결합하게 된다. 제 위치에 페루울(10), 정렬평판(12), 및 캡 플레이트(14)를 갖춘 고정부(100)가 적당히 설계된 초음파 고정부에 삽입되고 캡 플레이트(14)는 그의 상단(24)에서 페루울(10)에 초음파 결합되어질 것이다. 바람직한 구현예에 있어, 이 초음파 결합단계는 정렬평판이 페루울에 초음파 결합되는 단계에 더하여 존재하고 그리고 초음파 결합 단계로부터 분리된다. 페루울은 하나의 초음파 결합동작으로 정렬평판(12)에 그리고 캡 플레이트(14)에 결합될 수 있다는 것도 알아야 한다. 그러나 그와 같은 단일결합 단계는 결국 많은 결함을 낳는다. 역시 주지해야 할 것으로, 히트 스타킹이나 점착제의 이용과 같은 기타 종래의 결합방법도 이용될 수 있으나, 이들 종래의 방법의신뢰성은 초음파 결합에 비해 낮다.

제 6 도는 다중위치 광섬유 커넥터(2)의 조립에 있어서의 다음단계를 보여준다. 시일(16)은 캡 플레이트(14)의 상부에 설치되고 이때 시일구멍(70)은 캡 플레이트 구멍(62)과 페루울 보어(28)와 대체적으로 정렬상태를 이룬다. 이 단계는 정렬고정부의 사용을 요하지 않는다. 시일장착공(72)은 캡 플레이트 스페이서 핀(64)의 외부와 결합하는 치수로 되어져서 이들 핀 둘레에 완전한 밀봉을 유지하도록 한다. 취합 커넥터와 결합하기 위해 리브(74)가 시일(16)의 주변에 놓여져서 다중위치 광섬유 커넥터(2)의 주변에 완전한 밀봉을 제공하도록 한다. 이 시일 구멍(70)들은 구멍들을 통해 삽입된 광섬유 케이블과 결합하기 위하여 내면으로 대향하는 밀봉리브(76)를 가져서 개개 광섬유 캐이블(6) 둘레에 완전한 밀봉을 유지시키도록 한다. 시일(16)이 제6도에 도시한 대로 위치된 후, 시일 리테이너(18)가 시일(16)의 상부에 부착되어서 다중위치 광섬유 커넥터(2)의 조립을 완성시킨다. 시일 리테이너(18)는 광섬유 케이블(6)을 수취하도록 위치한 구멍(80) 및 캡 플레이트 장착핀(66)와 정렬되는 2개의 시일 리테이터 장착공(82)을 갖는다. 시일 리테이너는 초음파 결합이나 이와 유사한 종래의 고정작업에 의해 장착핀(16)의 상부를 방사상으로 변형시킴으로써 캡 플레이트(14)에 부착된다. 다중 위치 광섬유 커넥터(2)는 이렇게 해서 완료된다.

제 7 도에 도시한 바와 같이, 개개의 플라스틱 광섬유 케이블(6)은 각각의 광섬유 케이블(6)을 정렬된 구멍들(62,70 및 80)을 통해 개개의 페루울(10)의 보어(28)에 삽입시킴으로써 다중위치 광섬유 커넥터(2)에 장착된다. 플라스틱 섬유의 단에 있는 외부자켓은 먼저 벗겨져서 섬유를 노출시킨다. 이 섬유는 다음에 페루울 전방단(22)에 위치한 섬유의 단부와 함께 페루울 속으로 삽입되어진다. 페루울 보어 전방부(30)는 플라스틱 광섬유의 외부와 긴밀하게 결합시키고 그리고 페루울(10)에 대해 섬유를 정밀하게 위치시키는 치수로 되어 있다. 이때 2개의 케이블 리테이너(44)가 페루울 공동부(46)속으로 측면 삽입되어져서 섬유를 페루울(10)속에 고정시키게 된다. 이들 리테이너는 섬유의 외부자켓에 일부파고들어 가는 슬롯들을 가져서 섬유를 그의 각 페루울에 기계적으로 고정시킨다. 이런 형식의 페루울이 미국 특허 제 4,986,625 호에 기술되어 있다. 다수의 페루울(10)은 모든 공동부(46)가 외향을 향해 접근가능하도록 놓여진다. 정렬 고정부의 노치(110)와 핀(48)의 결합은 이러한 정렬을 보증한다. 리테이너는 독립적으로 삽입될 수 있고, 또는 양 리테이너가 동일한 페루울속에 동시에 삽입될 수 있고, 또는 다중 섬유가다중 페루울속에 동시에 삽입될 수 있다. 섬유들이 그들의 대응 페루울에 위치한 상태에서, 각 섬유의 전방단은 찢어지고 그런다음 섬유들의 전방면은 용융되어서 뒤에 광신호의 저손실 전송에 적절한 원활한 정밀 마무리를 형성하게 된다.

다중 위치 광섬유 커넥터(2)는 서로 취합 가능한 구조로 되어서 광섬유 스플라이스를 형성하게 되나, 본 발명의 바람직한 구현예는 다중위치 광섬유 커넥터(2)가 헤더 (4)와 취합되는 구조를 이용하고 있으며, 헤더(4)에는 에미터나 디텍터와 같은 다수의 능동형 광전자장치(90)들이 위치하고 있다.

이 광전자장치(90)는 종래의 광학정렬기술을 이용하여 헤더안에 정밀하게 위치한다. 헤더(4)는 일체적으로 성형된 플라스틱 몸체(128)를 가지며 몸체로부터 시라우드(12)연장되어 내부취합면(122)을 한정하게 된다. 이 취합면은 취합 시라우드(120)를 형성하는 4개의 벽의 내면에 의해 한정된다. 이 취합면의 하부의 차원은 모울딩의 공칭공차 한계범위에서 정렬고정부(100)의 내부취합면(108)의 차원과 일치한다. 정렬고정부(100)가 정밀하게 위치된 페루울(10)을 가지는 한, 그리고 광섬유케이블이 정렬고정부(100)의 표면(108)에 관해 이들 페루울에 위치하여지는 한 이들 페루울과 케이블은 헤더취합면(122)에 대해 정밀하게 위치될 것이다.

그 이유는 정렬고정부(100)안에 정렬평판돌기(52)의 억지끼워 맞춤이 헤더 시라우드(120)에서 이루어져서, 섬유들이 헤더(4)안에 정밀하게 위치한 광전자 장치(90)에 관해 정밀하게 위치될수 있기 때문이다. 광전자장치(90)는 시라우드(120)내의 헤더몸체(128)의 시라우드 공동부의 내부를 통해 연장하는 구멍들(124)과 연통하는 장치공동부(130) 안에서 헤더 취합면(122)에 대하여 물여진다. 이들 구멍(124)은 광전자장치(90)와 명목상 정렬되어서 페루울910)의 보어(28)에 위치한 섬유들(6)과 정렬된 페루울 팁(22)의 도입을 위한 구멍을 제공한다. 장치공동부(130) 역시 내부벽(126)과 가요성 하부벽(132)에 의해 한정된다. 이들 가요성 하부벽(132)은 장치(90)가 공동부 안의 정위치에 정밀하게 위치한 후 영구적으로 고정되어질 때까지 공동부(130)안에 광전자장치(90)를 일시적으로 유지시킨다. 장치리이드(92)는 헤더(4)의 측벽으로 부터 연장하여서 광통신이 형성되어지는 부품벽98)안에 설치된 인쇄회로기판(140)에 납땜될 수도 있다. 벽과 헤더 몸체 사이의 가스겟이 시일을 유지하기도 한다.

헤더(4)는 나사공(136)에 수취된 4개의 스크류를 이용하여 장치격벽98)에 장착된다. 플랜지(138)는 이때 격벽(8)의 내부면과 같은 면으로 위치한다. 헤더(4)는 또한 시라우드(130)의 어느일단에 2개의 장착보어(134)를 갖는다. 시일리테이너장착공(84)을 통해 삽입된 패스너(98)는 헤더(4)사의 장착공(134)에 수용된다. 돌기(52) 형태의 취합면수단과 커넥터(2)와 헤더(4)각의 취합면(122) 사이에는 결합이 있다는 것을 주지해야 하며, 패스너(98)는 취합커넥터부품들과 그리고 섬유(6)는 장치(90)와 정렬된다.

이 커넥터의 제2구현예가 제17-20도에 도시되어 있다. 이 커넥터(202)는 동일한 커넥터에서 2개의 전기적접속 및 2개의 광학적 접속을 제공하는 하이브리드 전기광학 커넥터다. 이 하이브리드 커넥터(202)는 동일한 어셈블리에 내장된 종래의 전기적 상호접속에 더하여 다중위치 광학커넥터의 주요부품들에 상응하는 주요부품들을 포함한다. 제20도에 도시한 바와 같이, 동일한 페루울(10)이 커넥터(2 및 202)에 사용된다. 성형된 정렬평판(212)은 정렬평판(12)과 상응할 뿐만아니라 2개의 전기접점이 제18도에 도시한 바와같이 장착되는 일체형 하우징을 포함한다. 페루울은 정렬평판(212)상의 주위면(258)상의 형성된 돌기(252)에 관련하여 정밀하게 위치한다. 돌기(252)는 커넥터(2)의 돌기(50)와 상응하고 슬롯(254)은 슬롯(54)에 상응한다. 페루울(10)과 정렬평판(212)은 커넥터(2)에 사용된 정렬고정부(100)에 상응하는 특수한 정렬고정부(도시하지 않앗음)안에 위치한다. 페루울은 정렬평판에 대해 정밀한 위치로 가급적 초음파적으로 결합된다. 페루울(10)에 대한 정렬평판을 제공하는 것에 추가하여, 정렬평판도 역시 전기 와이어가 관통연장하여 전기터미털에 대해 종단되는 구멍(250)을 가지며 터미널은 커넥터 취합단으로부터 정렬평판의터미널 공동부에 장하된다. 이들 공동부 및 그속에 설치된 터미널의 상세한 내용은 종래와 같기 때문에 여기서 생략하겠다. 미합중국 AMP Inc.사에 의해 제조된 AMPSEAL 커넥터와 같은 종래의 전기 커넥터 구조가 이용가능하다. AMPSEAL는 미합중국 휘태커 코포레이션 회사의 상표이다. 커넥터(202)는 또한 캡 플레이트(14)와 유사한 캡 플레이트(214)를 포함하고 있으며, 이 캡 플레이트(214)는 스페이서(264)와 초음파 장착핀(266)을 포함한다. 캡 플레이트(214)은 아울러 광섬유 커넥터(6)를 위한 구멍(260)이외에 전기 와이어를 위한 구멍(350)을 포함한다. 캡 플레이트(214)의 하부면 상에는 스텝(268)이 놓인다. 이 스텝은 페루울(10)의 적절한 축방향위치를 보장하는데 필요하며, 페루울은 이 커넥터에 사용된 종래의 전기터미널 보다 더 짧다. 제 19도에는 페루울(10)과 전기터미널 공동부(290)의 위치가 도시되어 있다. 커넥터(202)는 아울러 시일(216)및 커넥터(2)의 대응부품들에 유사한 시일리테이너(218)를 포함한다. 하이브리드 전기적 및 광학적 커넥터(202)는 헤더(4)의 구조와 일치하는 광학부품구조를 이용하면서 취합용 전기접속부품들을 포함하는 헤더(도시하지 않았음)와 취합가능하다.

제 21 도는 다중위치 광학 커넥터(2)와 하이브리드 전기 광학 커넥터(202)를 함께 이용하는 대표적인 컴비네이션 전기 광학 하네스 어셈블리(400)를 보여준다. 이 하네스(400)는 동일한 외피(402)에 싸여진 다수의 광섬유(6)와 다수의 전기와이어(310)를 포함한다. 다중위치 광학커넥터(2)는 하네스 어셈블리의 일단에서 10개의 광섬유케이블(6)에 부착된다. 이와 동일하게 다중위치 전기 커넥터(300)는 하네스 어셈블리의 동일단에서 각 전기 와이어(310)에 부착된다. 앞서 언급한 종래의AMPSEAL 커넥터가 전기커넥터(300)를 나타내기 위해 도시되어 있다.

하이브리드 전기 및 광학 커넥터(202)가 하네스 어셈블리(400)의 타단에 있는 광섬유(6)와 전기와이어(310)에 부착된 상태로 도시되었다. 각 커넥터(202)는 2개의 광섬유(6)와 2개의 전기와이어에 부착된다. 기타 커넥터도 이 하네스 어셈블리의 다른 와이어와 광섬유에 대해 다른 위치에서 부착될수 있음을 알아야 한다. 이들 기타 커넥터는 하이브리드 전기 및 광학 커넥터(202)로 될 수도 있고 똔는 이들은 별개의 종래 전기 커넥터 및 광학커넥터일 수도 있다.

제 21 도에 예시한 형식의 하네스 어셈블리는 전기적 및 광학적신호의 분배를 필요로 하는 자동차 또는 이와 유사한 제품에서 적용될 수 있다. 다중위치커넥터(2및300)는 중앙 제어 또는 국부제어 허브 어셈블리에서의 부착에 적절하다. 이때 소형 하이브리드 전기 및 광학 커넥터가 접속되어져서 콘트롤 허브에 대한 제어에 반응하는 센서나 액튜에이터와 같은 원격장치에 접속될수 있다. 이 하네스 어셈블리는 분리된 오프라인 작업에서 제조될수 있으며 또한 조립라인작업에서도 이용될수 있고, 자동차 또는 이와 유사한 제품의 각종장치들이 이 하네스에 의해 신속하게 상호접속될 수 있다. 따라서 신뢰성 있는 광학적 상호접속은 자동차의 최종조립작업의 일부로서 행해질수는 없지만 다른 조립작업을 방해함이 없이 행해질수 있다.

지금까지 예시한 구현예들은 본 발명의 주요 내용을 나타낸다. 이와 동등한 구조 및 방법도 바람직한 구현예를 참고로 하여 설명하였지만 동등한 구조적 부품 및 제조단계들도 상세하게 설명하고 카탈로그화 할 수도 있다. 따라서 본 발명의특허청구의 범위는 특별히 설명한 구현예에만 한정되는 것이 아니라 당업자에게 잘알려진 동등하고도 유사한 구조 및 방법을 포함하는 구현예에도 관련된다고 보아야 할 것이다.

제 1 도는 다중위치 광섬유 커넥터와 취합헤더의 제1 구현예를 보여주는 분해도로서, 취합헤드는 헤드가 장치박스수상에 설치되는 광전자장치를 포함하고 있는 것을 보여주는 도면.

제 2 도는 제1도의 다중위치형 광섬유 커넥터 플러그의 주요 부품들을 보여주고 그리고 커넥터 플러그를 조립하는데 이용된 정렬고정부를 보여주는 분해사시도.

제 3-6 도는 다중위치 광섬유 커넥터 플러그의 조립을 위한 연속적인 동작을 보여주는, 제2도의 사시도로부터 취한 분해도.

제 7 도는 제 1-6도의 다중위치 광섬유 커넥터에의 각 광섬유 케이블의 삽입 및 부착을 보여주는 사시도.

제 8-10 도는 제3도 및 4도에 도시한 바와 같이 조립 단계에 따라 조립 고정부에 광섬유 페루울과 정렬평판을 정밀하게 정렬시키고 위치조정시키는 것을 보여주는 측면도.

제 11 도는 조립고정부 상의 내주면에 대해 정렬평판상의 주변취합면을 정밀하게 위치조정시키는 것을 보여주는 제10도의 11-11선을 따라 취한 단면도.

제 12 도는 플라스틱 광섬유케이블로서 사용되고 그리고 다중위치 커넥터들의 다양한 구현예에서 사용된 단일광섬유 페루울의 사시도.

제 13 도는 제12도에 도시한 페루울의 일부단면의 측면도.

제 14 도는 제 1-11도에 도시한 다중위치 광섬유 커넥터의 구현예와 취합되는, 제1도에 도시한 헤더의 상부도로서, 헤더의 취합 인터페이스 및 이 취합 인터페이스를 한정하는 시라우드를 보여주는 도면.

제 15 도는 제1도 및 14도에 도시한 헤더의 측면도.

제 16 도는 광통신이 요구되는 장치의 일부인 인쇄회로판상의 실질적인 광전자부품을 보여주는, 제1도, 15도 및 16도에 도시한 헤더의 일부단면의 단부도.

제 17-19 도는 전기적 및 광학적인 상호접속을 포함하는 하이브리드 다중위치 광섬유 커넥터의 제 2구현예의 측면도, 단면도 및 저면도.

제 20 도는 제 17-19도에 도시한 하이브리드 전기-광학 커넥터의 분해사시도.

제 21 도는 어셈블리의 일단에는 광섬유 케이블과 전기 와이어의 일단에 부착된 제1도의 다중위치 광섬유 커넥터와 종래의 전기 커넥터를, 그리고 타단에는 제17-20도의 구현예의 하이브리드 전기광학적 커넥터를 이용한 전기 광학적 하네스 어셈블리의 사시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

2 : 다중위치 광커넥터 4 : 취합헤더

6 : 광섬유 케이블 10: 페루울

12: 정렬평판 52: 돌기

90 : 광전자장치 202: 하이브리드 커넥터

Claims (5)

1. 상대 취합 커넥터에 다수의 광섬유 케이블을 접속시키는데 사용되는 다중위치 광섬유 커넥터가,

   각기 전방단과 후방단을 가지며, 단일 광섬유 케이블을 상기 전방단에 광섬유 케이블의 단을 인접시켜 수용하도록한 구조를 갖도록 되어진 다수의 페루울, 및

   취합 커넥터 상의 상대표면과 결합하여 다중위치 광섬유 커넥터와 취합 커넥터 사이에 정밀하게 정렬을 제공하는 취합면 수단 및 다수의 개구를 가지는 정렬 평판을 포함하며,

   각 페루울은 대응개구와 일반적인 정렬상태로 위치되고, 또한 각 페루울은 정렬평판에 고정된 다른 페루울과 정밀한 정렬상태로 그리고 정렬 평판상의 취합면수단과 정밀한 정렬 상태로서 정렬평판에 고정되어진 것을 특징으로 하는 다중위치 광섬유 커넥터.
2. 제 1 항에 있어서, 각 페루울이 정렬평판에 결합되어진 것을 특징으로 하는 다중위치 광섬유 커넥터.
3. 제 1 항에 있어서, 정렬평판이 다수의 개구들을 포함하는 성형된 플라스틱 부재를 포함하고, 각 페루울은 대응개구를 통해 연정하여 성형된 플라스틱 정렬평판에 결합되어지고, 각 페루울과 대응구멍 간의 정렬은 다른 페루울에 관한 그리고취합면수단에 대한 각 페루울의 정렬보다는 덜 정밀하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 다중위치 광섬유 커넥터.
4. 제 1 항에 있어서, 취합면수단이 정렬평판 상의 주위면에 위치한 돌기들을 포함하여서 취합커넥터 상에 있는 취합시라우드의 내부면과 갈합하도록한 것을 특징으로 하는 다중위치 광섬유 커넥터.
5. 제 4 항에 있어서, 정렬평판으로부터 이격된 밀봉부재를 포함하고 그리고 취합 커넥터의 시라우드의 내부 취합면과 결합하도록 위치한 오주밀봉리브 및 내부밀봉면이 대응 구멍을 통해 연장하는 광섬유와 결합하는 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중위치 광섬유 커넥터.