PL173558B1 - Zespół złącza światłowodowego - Google Patents

Description

Wynalazek ten dotyczy zespołu złącza światłowodowego, a zwłaszcza mechanizmu zamkowego złącza realizującego połączenie pomiędzy panelem lub płytą montażową a płytką z obwodem.

W przemyśle elektronicznym jest rzeczą stosunkowo zwyczajną przesyłanie sygnałów za pomocą światłowodu ze względu na wiele zalet, jakie transmisja świetlna ma w porównaniu z transmisją sygnałów elektrycznych. Są to: bardzo duża prędkość transmisji sygnałów i nieczułość sygnałów świetlnych na pola elektryczne i magnetyczne. Pospolitym przykładem szybkiej transmisji danych jest transmisja pomiędzy płytkami drukowanych obwodów elektrycznych, przy czym często jest pożądane posiadanie pomiędzy tymi płytkami zarówno połączenia elektrycznego jak i optycznego. Połączenie takie często występuje pomiędzy płytą montażową a płytkami podrzędnymi.

Kabel światłowodowy jest zwykle zbudowany z wewnętrznego rdzenia otoczonego powłoką, z rozmieszczonych wokół włókien wzmacniających oraz z ochronnej izolacji plastikowej. Rdzeń przenosi całość lub większość światła i jest zwykle wykonany ze szkła lub z tworzywa sztucznego, przy czym średnica tego rdzenia może wynosić nawet do ośmiu mikrometrów. Powłoka otaczająca rdzeń jest zwykle wykonana z tworzywa sztucznego lub szkła i służy do utrzymania światła wewnątrz wewnętrznego rdzenia dzięki specjalnie dobranym i różnym współczynnikom odbicia rdzenia i powłoki, przy czym zewnętrzna średnica tej powłoki może wynosić od około dwudziestu do stu dwudziestu pięciu mikrometrów. Bardzo mała średnica wewnętrznego rdzenia przenoszącego światło oznacza, że potrzebna jest duża dokładność przy sprząganiu ze sobą dwóch światłowodów. Uzyskuje się to przez prowadzenie rdzenia i powłoki poprzez otwór dokładnie wykonanej tulejki oraz mocowanie go w niej przez spojenie, przy czym włókno światłowodowe wystaje z końcówki tulejki, a ta zostaje następnie dokładnie wypolerowana, tak że włókno światłowodowe kończy się równo z tulejką. Następne tulejkę wprowadza się w dokładnie wykonaną tuleję, która dokładnie centruje i ustawia tulejkę. Przy tym tulejkę drugiego kabla światłowodowego można wprowadzić z drugiego końca tej dokładnie wykonanej tulei, aż końcówki obu tulejek, którymi zakończone są łączone włókna, zetkną się ze sobą dokładnie wycentrowane. Ważne jest również zapewnienie, aby szczelina pomiędzy końcówkami łączonych włókien światłowodowych była możliwie mała i nie zmieniała się, co wymaga, aby tulejki były dociśnięte do siebie. Osiąga się to za pomocą sprężyn zamontowanych w złączu światłowodowym i opierających się na tulejce. Sprężyna taka absorbuje również osiowe zmiany położenia końcówek tulejek. Aby umożliwić dokładne centrowanie tulejek w tulei, konieczne jest zapewnienie tulejkom pływania w stosunku do złącza, co uzyskuje się przykładowo przez pozostawienie luzu pomiędzy tulejką a obudową.

Jedna z trudności wykonywania połączenia optycznego pomiędzy płytkami wynika z niedokładnego rozstawienia płytek, co może mieć miejsce, przykładowo, w przypadku złącza rozgałęźnego, gdzie pewna liczba sąsiadujących ze sobą złączy optycznych i/lub elektrycznych jest umieszczona na jednej płytce i są one równocześnie wtykane we współpracujące złącza na płycie montażowej. Złącza elektryczne można łatwo skonstruować tak, by uwzględnić dwu lub trzy milimetrowe rozrzuty współosiowości, po prostu przez wykonanie gniazda i współpracującego z nim wtyku lub końcówki lutowniczej dostatecznie długiej. W przypadku złączy optycznych problem polega jednakże na tym, że niedokładności współosiowości są likwidowane przez sprężyny, jak wspomniano powyżej, które mogą wytwarzać zarówno bardzo dużą siłę ściskającą, jak i niewystarczającą siłę ściskającą. Ta zmieniająca się siła sprężyny jest niepożądana ze względu na potencjalnie duże obciążenia płyty montażowej i niemożliwe do opanowania siły uderzeniowe tulejek. Dodatkowo jest pożądane unikanie przejmowania sił sprężyn przez płytki, ponieważ powoduje to ich zwichrowanie oraz wymaga mocniejszego i konstrukcyjnie kosztowniejszego ich podparcia.

W artykule p.t. Compact and Self-Retentive Multi-Ferrule Optical Back Panel Connector opublikowanym w Journal of Light Wave Technology, vol. 10,nr 10, październik 1992, zostało ujawnione gniazdo zamontowane na płycie tylnej i wtyk zamontowany na płytce z obwodem drukowanym przeznaczone do optycznego połączenia ich ze sobą. Przy tym wtyk ma mechanizm zaczepowy do zaczepiania wewnątrz obudowy gniazda. Wtyk ma również zwalniacz zaczepu, który rozłącza wtyk i gniazdo od zewnętrznej obudowy gniazda, połączonej z płytą tylną.

173 558

Rozwiązanie to przewiduje środki do zwalniania sił sprężyn łączących z płytkami oraz umożliwia osiowy ruch wtyku i gniazda względem płyty tylnej, co likwiduje tolerancje osiowe. Jednym z problemów związanych z tym rozwiązaniem jest jednak to, że gniezdnik płyty tylnej może mieć znaczną liczbę złączy optycznych, przy czym kable światłowodowe wchodzące z tyłu gniezdnika płyty tylnej są stosunkowo ciężkie i sztywne, przez co obciążają gniezdnik.

Wtyk musi być jednak zdolny do przesuwania się wewnątrz zewnętrznej obudowy, co oznacza, że zamocowanie gniazda w zewnętrznej obudowie musi dopuszczać pewien luz. W ten sposób na skutek wymagania poślizgu zostało osłabione nie tylko mocowania gniazda do płyty tylnej, ale poślizg gniazda wewnątrz zewnętrznej obudowy został utrudniony na skutek zwiększonej siły tarcia i przechylenia gniazda wewnątrz zewnętrznej obudowy w wyniku obciążenia przez kable światłowodowe.

W europejskim opisie patentowym nr EP 430 107 zostało ujawnione złącze optyczne, które może być sprzęgane lub rozłączane przez zwykłą operację wtykania i wyjmowania bez stosowania siły łączenia tulejki z innymi elementami. To złącze optyczne zawiera pierwszą obudowę, drugą obudowę, trzecią obudowę utrzymywaną przesuwnie w drugiej obudowie, pierwszy mechanizm sprzęgania między drugą trzecią obudową do sprzęgania tych dwóch obudów kiedy pierwsza i trzecia obudowa nie są sprzężone, drugi mechanizm sprzęgający między pierwszą i trzecią obudową do sprzęgania tych dwóch obudów, kiedy pierwsza obudowa jest sprzężona z drugą i trzecią obudową. Złącze zawiera ponadto pierwszy człon zwalniający przewidziany dla pierwszej obudowy w celu zwalniania pierwszego mechanizmu sprzęgającego, kiedy trzecia obudowa jest sprzężona z pierwszą obudową, oraz drugi człon zwalniający przewidziany dla drugiej obudowy w celu zwalniania drugiego mechanizmu sprzęgającego, kiedy druga obudowa jest sprzężona z trzecią obudową lub pierwsza obudowa jest odsprzężona od drugiej i od trzeciej obudowy. Ponadto, aby to złącze optyczne mogło być z powodzeniem stosowane do złącza wtykowego o najmniejszych możliwych wymiarach i przy największej możliwej gęstości upakowania, przewidziano również nową konstrukcję złącza pływającego, nową konstrukcję przesuwnej tulei podtrzymującej, pewny mechanizm połączenia optycznego wtyku, niezawodną konstrukcję wprowadzania wtyku lub gniazda optycznego, gniazdo złącza nadające się do czyszczenia i wymiany itd.

Zespół złącza światłowodowego do łączenia drogi optycznej włókien światłowodowych, według wynalazku, zawiera gniazdo, z umieszczoną w nim z co najmniej jednej jego strony co najmniej jedną tulejką podtrzymującą włókno światłowodowe. Zawiera też wtyk złożony z zewnętrznej obudowy, wewnętrznego korpusu wtyku z co najmniej jednym zamontowanym w nim łączącym elementem sprężynowym i tulejką podtrzymującą drugie włókno światłowodowe. Gniazdo z wtykiem połączone sązatrzaskowo za pomocą elementów zaczepowych znajdujących się w obudowie gniazda i na korpusie wtyku. Zespół złącza światłowodowego według wynalazku jest charakterystyczny tym, że jego wtyk zawiera elementy rozpierające umożliwiające wprowadzenie wtyku w gniazdo, a gniazdo zawiera elementy odsprzęgające rozpieranie. Elementy rozpierające wtyku stanowią rozchylone do tyłu sprężyste lance rozpierające, spoczywające na skierowanym do przodu progu zewnętrznej obudowy wtyku. Elementem odsprzęgającym gniazdo jest wewnętrzna powierzchnia żeber usytuowanych na wewnętrznej powierzchni obudowy gniazda i odginających sprężyste lance rozpierające od progu zewnętrznej obudowy.

Każda tulejka podtrzymująca włókno światłowodowe jest zamontowana w oddzielnym wewnętrznym korpusie wtyku. Wewnętrzny korpus wtyku jest zamontowany współosiowo suwliwie wewnątrz komory obudowy zewnętrznej wtyku, a zewnętrzna powierzchnia wewnętrznego korpusu styka się z wewnętrzną powierzchnią komory. Na przedniej krawędzi zewnętrznej obudowy wtyku znajduje się mostek wystający w komorze, na którym to mostku są wsparte występy zaczepowe wewnętrznego korpusu wtyku.

Korzystnie, sprężyste lance rozpierające stanowią integralną całość z wkładką korpusu wtyku.

Korzystnie lance rozpierające wystają ukośnie na zewnątrz w otworze obudowy wtyku.

Korzystnie lance rozpierające są odchylane przez oporowe środki odsprzęgające usytuowane w przedniej części gniazda.

Elementami zaczepowymi gniazda są zamocowane wewnątrz niego sprężyste ramiona zaczepowe skierowane do przodu i posiadające na wolnym końcu zęby zaczepowe, współpra173 558 cujące z występami zaczepowymi wtyku mającymi postać żeber usytuowanych wewnątrz korpusu/ wtyku.

Korzystnie, zespół złącza zawiera co najmniej jedną parę ramion zaczepowych na jedną tulejkę wtyku.

Korzystnie, obudowa wtyku ma krzywkowe człony z krzywkowymi powierzchniami, z którymi połączone są na zakładkę skrzydła sprężystych ramion zaczepowych gniazda.

Korzystnie, wtyk ma przynajmniej jedną parę krzywkowych członów przedzielonych komorę, przy czym te krzywkowe człony usytuowane są osiowo na górnej lub w dolnej części obudowy wtyku.

Korzystnie, co najmniej jedna para członów krzywkowych znajduje się na górnej stronie i na przeciwległej dolnej stronie obudowy wtyku.

Zaletą wynalazku jest to, że konstrukcja jego umożliwia likwidację rozrzut współosiowości pomiędzy gniazdem a wtykiem, a oprócz tego połączenie między nimi jest trwałe i nieruchome. Nie wywiera znaczących sił na elementy, do których jest przymocowane, ani wewnątrz złącza. Mechanizm zaczepowy złącza światłowodowego jest niezawodny, może być łatwo sprzęgany i rozłączany bez konieczności użycia narzędzi. Złącze światłowodowe, według wynalazku, szczególnie nadaje się do stosowania w rozgałęźnym systemie połączeń złożonym zarówno ze złączy światłowodowych jak i złączy elektrycznych, w którym złącza światłowodowe mają możliwość absorbowania osiowej tolerancji koniecznej dla złącza elektrycznego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie realizacji jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia złącze światłowodowe znane ze stanu techniki, w widoku aksonometrycznym; fig. 2 - wtyk złącza z fig. 1 w stanie rozłożonym, w widoku aksonometrycznym; fig. 3 - korpus wtyku złącza z fig. 2 w stanie rozłożonym, w widoku aksonometrycznym; fig. 4 - gniazdo złącza z fig. 1 w stanie rozłożonym, w widoku aksonometrycznym; fig. 5 - gniazdo z fig. 1 i 4, w przekroju poprzecznym; fig. 6 - gniazdo zespołu złącza światłowodowego, według wynalazku, w położeniu tuż przed wprowadzeniem doń wtyku, w przekroju poprzecznym; fig. 7 - pojedynczy wtyk w stanie rozłożonym, według wynalazku, w widoku aksonometrycznym; fig. 8 przedniego profil zaczepowy obudowy wtyku z fig. 7, w widoku aksonometrycznym; fig. 9 do 13 przedstawiają etapy zatrzaskiwania gniazda i wtyku, przy czym fig. 11 - moment zwalniania elementów rozpierających; fig. 14 do 17 przedstawiają etapy rozłączania wtyku i gniazda; fig. 18 - inny przykład realizacji złącza światłowodowego, w przekroju poprzecznym; fig. 19 - hybrydową obudowę złącza zawierającą zarówno złącza optyczne jak i elektryczne, w widoku z przodu od góry; fig. 20 - obudowę z fig. 19, w widoku z dołu, a fig. 21 - obudowę z fig. 19, w widoku z boku.

Na figurze 1 przedstawiony jest, dostępny w handlu, światłowodowy wtyk 2, który jest wprowadzany w i zatrzaskowo łączony z gniazdem 4. Ten znany wtyk światłowodowy 2 złożony jest z wewnętrznego korpusu wtyku 6 i z zewnętrznej obudowy wtyku 8.

Wtyk 2 zostanie teraz opisany bardziej szczegółowo na podstawie fig. 2 i 3. Wewnętrzny korpus wtyku 6 z fig. 2 jest przedstawiony na fig. 3 w stanie rozłożonym, aby pokazać izolujący korpus obudowy 10, tulejkę 12, sprężynę śrubową 14, rurkę izolacyjną 16 i korpus wewnętrzny 18. Korpus obudowy 10 wewnętrzną komorę 20 przeznaczoną do wprowadzenia tulejki 12, a tylna część wewnętrznej komory 20 jest wyprofilowana tak, aby mogła pomieścić przedni koniec 22 korpusu wewnętrznego 18. Ceramiczna tulejka 12 może się swobodnie poruszać wewnątrz korpusu obudowy 10 izolacyjnej, napinając sprężynę 14 pomiędzy częścią tłokową 24 tulejki 12 a zewnętrznym kołnierzem 26 korpusem wewnętrznego 18. Światłowód 28 wsuwa się przez korpus wewnętrzny 18, rurkę izolacyjną 16 i sprężynę śrubową 14 aż do jego położenia krańcowego w tulejce 12, przy czym rurka 16 i korpus wewnętrzny 18 są wprowadzone w korpus obudowy 10 izolacyjnej dla zachowania napięcia sprężyny 14.

Korpus obudowy 10 ma powierzchnie 30 górną i dolną oraz dwie powierzchnie boczne 32. Ma on także dwie zukosowane powierzchnie 34 zapewniające korpusowi obudowy 10 izolacyjnej właściwość prawidłowego usytuowania w stosunku do zewnętrznej obudowy wtyku 8, jak to zostanie bardziej szczegółowo opisane dalej. Część powierzchni 30 górnej i dolnej korpusu obudowy 10 ma wgłębienie 36, biegnące od czoła do tyłu do poprzecznego żebra 38, za którym znajduje się drugie zagłębienie 40 powierzchni, którego tylna boczna pochyła powierzchnia 42 prowadzi do góry do wystającej powierzchni zderzakowej 44. Należy zauważyć, że dolna strona

173 558 korpusu obudowy 10 jest identyczna z powierzchnią górną (na fig. 3 uwidoczniona jest tylko jedna taka powierzchnia).

Na figurze 2 pokazano bardziej szczegółowo zewnętrzną obudowę wtyku 8, która ma wewnętrzną komorę 50 do suwliwego wprowadzania korpusu obudowy 10 od tyłu aż do stanu zablokowania. Komora 50 ma zukosowane powierzchnie 52, odpowiadające zukosowanym powierzchniom 34 dla właściwego ustawienia korpusu obudowy 10 w zewnętrznej obudowie 8. W górnej i dolnej ściance zewnętrznej obudowy 8 znajdują się otwory zaczepowe 54, które znajdują się blisko przedniej powierzchni czołowej 56. Otwory 54 mają po dwie ścianki boczne 58 połączone mostkami 60 górnym i dolnym. Ścianki boczne 58 przebiegają do tyłu od przedniej powierzchni czołowej 56, w pobliżu której znajdują się powierzchnie krzywkowe 62, przebiegające ukośnie do tyłu do górnej powierzchni 64 ścianek bocznych 58 obudowy zewnętrznej 8. Na wewnętrznej powierzchni ścianek bocznych 58 wykonane jest zagłębienie mające jedną krawędź pochyłą 66 i drugą krawędź poziomą 68. Przy tylnej krawędzi otwory 54 wykonane jest wycięcie 70, które tworzy zderzak obudowy zewnętrznej 8. Wreszcie obudowa 8 z jednej strony ma występ pilotujący 72 dla właściwego jej ustawienia w gnieździe 4.

Korpus wewnętrzny 6 wtyku umieszcza się w tylnej części obudowy zewnętrznej 8 wtyku przez wsunięcie go do położenia całkowitej blokady, jak pokazano na fig. 1. Wystająca powierzchnia zderzakowa 44 korpusu wewnętrznego 6 jest zatrzaśnięta w wycięciu 70 obudowy zewnętrznej 8 co uniemożliwia wyciągnięcie korpusu wewnętrznego 6 wtyku z obudowy 8. Korpus ten 6 ma jednak możliwość poruszania się do przodu w obudowie zewnętrznej 8 wtyku do położenia, w którym poprzeczne żebro 38 oprze się o tylną krawędź mostka 60.

Gniazdo 4 zostanie opisany teraz bardziej szczegółowo na podstawie fig. 14 i 5. Złożone jest ono z dwóch identycznych połówek 80 gniazda posiadających kołnierze 82, które mogą być dociśnięte do siebie i połączone ze sobą za pomocą kleju lub zgrzewania ultradźwiękowego. Gniazdo 4 zawiera ponadto dwa identyczne człony zaczepowe 84, wewnątrz których osadzona jest tulejka centrująca 85 światłowód. Tulejkę 85 wkłada się do otworów 86 od tyłu członów zaczepowych 84, a utrzymywana jest ona wewnątrz cylindrycznych części 88 tych członów zaczepowych 84 przez odsadzenia 90 znajdujące się na ich końcach, co najlepiej widać na fig. 4 i 5. Człony zaczepowe 84 mają ponadto ramiona zaczepowe 91 z występami zaczepowymi 92, mającymi po bokach skrzydła 94. Do jednej z połówek gniazda 80 może być zaciskowo mocowany, metalowy sprężynowy zacisk 95, dzięki któremu gniazdo 4 może być zamocowane do płyty montażowej 100. Gniazdo 4jest zamocowane do płyty montażowej 100 umieszczanej pomiędzy kołnierzami 82 a lancą blokującą 96 zacisku 95. Wreszcie obie identyczne połówki 80 gniazda mają szczelinę pilotującą 98 do przyjmowania występu pilotującego 72 wtyku 2.

Łączenie i rozłączanie wtyku 2 z gniazdem 4 przebiega następująco. Wtyk 2 wprowadza się do komory 99 (fig. 5) gniazda 4 tak, że tulejka 12 wtyku 2 wsuwa się do tulejki centrującej 85 gniazda 4. Należy zauważyć, że skrzydła 94 (fig. 4) na ramionach zaczepowych g gniazda 4 są tak szerokie jak powierzchnie krzywkowe 62 (fig. 2) obudowy zewnętrznej 8 wtyku, ale węższe niż wewnętrzne powierzchnie 71 (fig. 1) na bocznych ściankach 58 (fig. 2) tej obudowy 8. Dlatego podczas wsuwania wtyku 2 do gniazda 4 skrzydła 94 wjeżdżają na powierzchnie krzywkowe 62 następnie na górne powierzchnie 64 ścianek bocznych 58. Dalsze wprowadzanie wtyku 2 powoduje, że skrzydła 94 zjeżdżają w dół po krawędzi pochyłej 66 do położenia spoczynkowego na krawędzi poziomej 68 (fig. 2). Powoduje to ustawienie występu zaczepowego 92 gniazda 4 za poprzecznym żebrem 38 na korpusie obudowy 10. Na skutek działania sprężyny 14 na przednią powierzchnię czołową tulejki 12 korpus wewnętrzny 6 wtyku, w momencie zatrzaśnięcia wtyku 2 w gnieździe 4, zawsze jest usytuowany w takim położeniu, że występ zaczepowy 92 opiera się na poprzecznym żebrze 38. Siła ciągnąca wywierana na korpus wewnętrzny 18 wtyku 2 lub na kabel światłowodowy 7 nie będzie powodować wyciągania wtyku 2 z gniazda 4 na skutek zaczepowego sprzężenia występu zaczepowego 92 z poprzecznym żebrem 38.

Aby wyciągnąć wtyk 2 z gniazda 4, obudowę zewnętrzną 8 wtyku 2 trzeba poruszyć do tyłu do położenia, w którym przednia krawędź poprzecznego żebra 38 oprze się o tylną krawędź mostka 60 (fig. 2) powodując, że skrzydła 94 (fig. 4) wjadą do góry po krawędzi pochyłej 66 i znajdą się na górnej powierzchni 64 (fig. 2) ścianek bocznych 58. Powoduje to podniesienie występu zaczepowego 92, a dalszy ruch zewnętrznej obudowy 8 wtyku do tyłu powoduje wyciągnięcie całego wtyku 2.

173 558

Podobne, ale istotnie ulepszone w stosunku do opisanego wyżej zespołu złącza światłowodowego zastosowano na płytach podrzędnych, zwłaszcza w połączeniu ze złączami elektrycznymi mającymi szpilki i współpracujące z nimi gniazda. Dokładniej rzecz biorąc, wynalazcy zaproponowali, aby złącze światłowodowe podobne do pokazanego na fig. 1-3 było zamontowane na płycie podrzędnej obok złącza gniazdowego podobnego do opisanego w europejskim zgłoszeniu patentowym nr EP-A-0 422 785. Gniazdo podobne do przedstawionego na fig. 4 - 5 mogłoby być dołączone do płyty montażowej obok głowicy również opisanej we wspomnianym powyżej europejskim zgłoszeniu patentowym. Chociaż kombinacja złączy światłowodowych i systemu złącza opisana we wspomnianym wyżej europejskim zgłoszeniu patentowym jest wysoce pożądana, to jednak kombinacja ta wprowadza nowe komplikacje.

Wymaganiem dla takiego systemu, jak opisany we wspomnianym wyżej europejskim zgłoszeniu patentowym, jest to, że musi istnieć tolerancja osiowa pomiędzy współpracującymi złączami, przykładowo 2,5 mm. Złącze światłowodowe opisane powyżej, w odniesieniu do fig. 1 - 5, nie nadaje się zatem do użytku, ponieważ złącze to stanowiłoby znaczne obciążenie dla płyty montażowej i podrzędnej. Przykładowo, jeśli złącze wtykowe podobne do złącza z fig. 2 byłoby zamontowane bezpośrednio na płycie podrzędnej, a wtyk elektryczny oraz wtyk światłowodowy byłyby wkładane odpowiednio do współpracującej z wtykiem elektrycznym głowicy i do gniazda światłowodowego oraz zostałyby doprowadzone do sprzężenia, w którym wtyk światłowody jest całkowicie zatrzaśnięty (to znaczy do położenia, w którym występy zaczepowe 92 są usytuowane za poprzecznym żebrem 38), mogłoby okazać się w dalszym ciągu konieczne, ze względu na opisane tolerancje, przemieszczenie płyty podrzędnej o dalsze 2,5 mm. Chociaż ruch płyty podrzędnej do przodu byłby możliwy, dzięki sprężynie śrubowej 14, dodatkowa siła działająca na tulejkę na skutek dodatkowego odchylenia sprężyny śrubowej przekraczałaby możliwości wytrzymałościowe płyty podrzędnej i montażowej, ponieważ one przejmują pełne obciążenie osiowe.

Na figurze 6 pokazano zespół złącza światłowodowego nadający się do stosowania w połączeniu ze złączami elektrycznymi, tak zwanymi złączami hybrydowymi. Należy zauważyć, że wtyk zamontowany z lewej strony płyty montażowej może być identyczny i w rzeczywistości jest pokazany jako identyczny ze znanym wtykiem z fig. 1. Natomiast gniazdo jest nieco inny niż pokazano na fig. 1 i dlatego oznaczono go numerem 204. Jednakże połówka 80 gniazda i wewnętrzny człon zaczepowy 84 są zasadniczo takie same jak opisane powyżej w odniesieniu do fig. 1-5.

Na figurach 6 i 7 pokazano wtyk 102, o właściwościach podobnych jak wtyk 2, z zewnętrzną obudową 104 przymocowaną do dodatkowej płyty 101 z obwodem drukowanym oraz z wewnętrznym korpusem 106 wtyku 102 umieszczonym przesuwnie w komorze 111 obudowy zewnętrznej 104. Wewnętrzny korpus 106 ma wkładkę 109 (fig.7), która zawiera wewnętrzną komorę 110, w której zamontowana jest śrubowa sprężyna 112 popychająca tłok 114. Do tłoka 114 przymocowana jest tulejka 116, która ma cienki środkowy otwór na włókno światłowodowe.

Wkładka 109 pokazana na fig. 7 ma osłonę 118 otaczającą tulejkę 116. Podobnie jak w korpusie wewnętrznym 6 wtyku z fig. 2 wewnętrzny korpus 106 wtyku ma również występy zaczepowe 128, za którymi wykonane jest wycięcie 126. Zamiast wystającej powierzchni zderzakowej 44 pokazanej na fig. 1, korpus wtykowy 106 ma sprężyste lance rozpierające 150, które przykładowo mogą być zaciśnięte wokół wkładkowej obudowy 109 lub mogą stanowić integralną częścią wewnętrznego korpusu 106.

Zewnętrzna obudowa 104 wtyku 102 pokazana na fig. 8 zawiera krzywkowe człony 120 ze ściętą przednią powierzchnią krzywkową 124, płaską powierzchnią górną 125 i ściętą tylną powierzchnią zwabiającą 122 oraz powierzchnią dolną 121. Istnieją dwa człony krzywkowe 120 przedzielone otworem 127. Przy przednim końcu zewnętrznej obudowy 104 znajduje się część mostkowa 131, która łączy człony krzywkowe 120. Część mostkowa 131 służy również do utrzymywania przedniego występu zaczepowego 128 korpusu wtykowego 106, który opiera się o mostek 131 po wsunięciu korpusu 106 w zewnętrzną obudowę 104.

Wewnętrzny korpus 106, pokazany na fig. 6, ma zewnętrzną powierzchnię 151 wyprofilowaną tak jak wewnętrzna powierzchnia 153 komory 111, tak że wewnętrzny korpus 106 jest

173 558 suwliwie utrzymywany w komorze 111. Sprężyste lance rozpierające 150 wystające ukośnie do tyłu, są sprzęgane z progami 152 zewnętrznej obudowy 104. Wewnętrzny korpus 106 wtykowy opiera się poprzecznymi występami zaczepowymi 128 o mostek 131. Sprężyste lance rozpierające 150 umożliwiają wprowadzanie korpusu wewnętrznego 106 we wtyk 102, ponieważ są one sprzężone z progiem 152 zewnętrznej obudowy 104, podczas gdy sprężyna 14 naciska na tulejki 12, 116, powodując przeciwną siłę spychającą działającą na korpus wewnętrzny 106. W tym miejscu należy zaznaczyć, że tulejka 116 wystaje na zewnątrz poza osłonę 118 dalej niż analogiczna tulejka 12 poza swą osłonę 35 z przyczyn, które będą wyjaśnione dalej.

Na figurze 6 pokazano obudowę gniazda 204, która jest w swej naturze podobna do obudowy gniazda 4 opisanej powyżej. Jak wspomniano powyżej po stronie płyty montażowej może być umieszczony połówka 80 gniazda z wewnętrznym członem zaczepowym 84, który jest identyczny jak opisano powyżej. Jednakże po stronie płyty podrzędnej potrzebna jest specjalna część 280 obudowy wtyku posiadająca centralnie usytuowane elementy odsprzęgające rozpieranie 248 w postaci żeber, umieszczonych blisko współpracującej powierzchni obudowy 280. Szerokość tych elementów odsprzęgających rozpieranie 248 jest wyprofilowana tak, aby mogły wchodzić pomiędzy dwa człony krzywkowe 120 (fig. 8). Potrzebny jest również odmienny człon zaczepowy 284, który ma sprężyste ramiona zaczepowe 291 znacznie dłuższe niż odpowiednie ramiona zaczepowe 91 gniazda 4 omówione poprzednio z powodów, które zostaną opisane bardziej szczegółowo dalej.

Kolejność zaczepiania jest najlepiej pokazana na fig. 9 - 13. Na figurze 9 wtyk 102 pokazano częściowo wprowadzony w komorę 213 gniazda 204. Tulejka 116 jest częściowo wprowadzona w tulejkę centrującą 85, zaś ramiona zaczepowe 291 gniazda są rozpychane sprężyście na zewnątrz na skutek posuwania się skrzydeł 294 po ściętych przednich powierzchniach krzywkowych 124 obudowy 104 wtyku. Występy zaczepowe 292 ramion 291 przesuwają się nad mostkiem 131 pomiędzy członami krzywkowymi 120. Na figurze 10 występy zaczepowe 292 w komorze 126 wkładki 109 wewnętrznego korpusu 106 wtyku 102 znajdujące się za występem zaczepowym 128, aby uniemożliwić wyciągnięcie jej do tyłu. Występy zaczepowe 292 wystają poprzez otwór 127 pomiędzy członami krzywkowymi 120 (patrz również fig. 8), a skrzydła 294 spoczywają na dolnej powierzchni 121. W położeniu przedstawionym na fig. 10 osłona 118 wkładki 109 wtyku znajduje się na części środkowej 288, a tulejki 12 i 116 opierają się o siebie pod wpływem działania sprężyny. W położeniu z fig. 10 połączenie optyczne pomiędzy dwoma wtykami 2 i 102 jest osiągnięte, a wtyki te są rozłączalnie sprzężone z gniazdem 204. Należy zauważyć, że w tej sytuacji osłona 118, w przeciwieństwie do osłony 35, znajduje się w pewnym odstępie od powierzchni końcowej 289.

Jest to jednak sytuacja niekorzystna, ponieważ dopuszcza tylko bardzo niewielką tolerancję odstępu osiowego D pomiędzy krawędzią płyty dodatkowej 101 a płytą montażową 100. Gdyby pomiędzy płytą dodatkową 101 a płytą montażową 100 potrzebny był odstęp mniejszy niż D, trzeba byłoby przyłożyć siłę do obudowy wtyku 104, która popchnęłaby sprężyste lance rozpierające 150 do przodu i dzięki temu spowodowałaby ściśnięcie sprężyny 112, tak aby występ zaczepowy 128 wtyku 102 przemieścił się do przodu, oddalając się od zębów zaczepowych 292 gniazda 204.

Jeżeli elementy rozpierające 150, 152 są sprzężone, a odstęp oddzielający płytę podporządkowaną 101 od płyty montażowej 100 jest mniejszy niż D pętla sił będzie następująca: tulejka 116 - tłok 114 - sprężyna 112 - wkładka 109 - lance rozpierające 150 - zewnętrzna obudowa 104 - płyta podporządkowana 101 - ziemia - płyta montażowa 100 - gniazdo 204 występy zaczepowe 92 - korpus wewnętrzny 6 wtyku - sprężyna śrubowa 14 - tłok 24 - tulejka 12.

Jak widać z powyższego, siły sprężyny są odbierane przez płyty 100, 101, które są w niekorzystnej sytuacji, ponieważ siły te mogą być dość duże, w zależności od liczby połączeń optycznych w złączu. Może to spowodować odkształcenie płyt 100, 101. W związku z tym potrzebna jest mocniejsza, a zatem bardziej kosztowna konstrukcja.

Aby uniknąć wspomnianej powyżej niepożądanej sytuacji, obudowa gniazda 204 wyposażona jest w elementy odsprzęgające rozpieranie 248, które przesuwają się pomiędzy krzywkowymi członami 120 wtyku 102, jak pokazano na fig. 9, 10 i 11. Przy tym powierzchnia wewnętrzna 249 (fig. 6) 248 w postaci żeber znajduje się bardzo blisko zewnętrznej powierzchni 151 wewnętrznego korpusu 106 wtyku. Fig. 11 przedstawia płytę podporządkowaną 101 i wtyk 102

173 558 wprowadzony głębiej w gniazdo 204 tak, że elementy odsprzęgających rozpieranie 248 w postaci żeber są wprowadzone za próg 152 zewnętrznej obudowy 104 wtyku 102, a lance rozpierające 150 są odchylone do wewnątrz i odsprzężone od progu 152. Figura 11 prezentuje widok chwilowy, ponieważ w tym położeniu wewnętrzny korpus 106 wtykowy nie jest już popychany do przodu przez sprężyste lance rozpierające 150 i mógłby wyskoczyć sprężynowo do tyłu aż do oparcia zębów zaczepowych 292 o występy zaczepowe 128, jak pokazano na fig. 12.

Pętla sił połączenia pokazanego na fig. 12 i 13 jest zamknięta w złączu i jest następująca: tulejka 116 - tłok 114 - sprężyna 112 - wkładka 109 - sprężyste ramiona zaczepowe 291 - korpus wewnętrzny 6 - sprężyna śrubowa 14 - tłok 24 gniazda - tulejka 12.

Wspomniana wyżej pętla sił nie obciąża płyt co miało miejsce, jak wspomniano powyżej, kiedy były sprzężone lance rozpierające 150 z progiem 152. Zewnętrzna obudowa 104 wtyku, a zatem również płyta podporządkowana 101 mogą teraz być przesuwane do przodu, praktycznie, beż żadnego oporu do położenia z fig. 13 i z powrotem do położenia z fig. 12, w granicach tolerancji T osiowego odstępu płyty podporządkowanej 101 od płyty montażowej 100, jak pokazano na fig. 13. Stało się to możliwe, ponieważ zewnętrzna obudowa 104 wtyku, jak pokazano na fig. 12 i 13, jest całkowicie uwolniona od wewnętrznego korpusu 106 wtyku, przy czym korpus ten jest przytrzymywany przy płycie montażowej 100 wyłącznie za pomocą zębów zaczepowych 292 na występach zaczepowych 128.

W celu uwolnienia wtyku z gniazda wystarczy pociągnąć do tyłu obudowę wtyku 104, jak pokazano na fig. 14, tzn. wycofać płytę podporządkowaną 101. Wtedy skrzydła 294 sprzęgają się ze zwalniającą powierzchnią krzywkową 122, zmuszając ramiona zaczepowe 291 do sprężystego odchylenia się na zewnątrz, jak pokazano na fig. 15, aż do momentu kiedy skrzydła 294 przejdą nad górną płaską powierzchnią krzywkową 125 (fig. 16). Umożliwi to przejście zębu zaczepowego 292 ponad występem zaczepowym 128. Wtyk 102 może być następnie całkowicie wyciągnięty z gniazda, jak pokazano na fig. 17, przy czym lance rozpierające 150 zostają ponownie sprzęgnięte z progiem 152 dla umożliwienia powtórnego połączenia wtyku 102 i gniazda 204.

Na figurze 18 przedstawiono alternatywny przykład realizacji złącza wtykowego 102', w którym lance rozpierające 150' są integralnie ukształtowane z wkładką 109 i mają powierzchnie krzywkowe 149' współpracujące z elementem odsprzęgającym rozpieranie 248 w postaci żeber na obudowie gniazda, w celu odłączania wkładki 109 od zewnętrznej obudowy 104 wtyku. Na fig. 18 pokazano ponadto alternatywne ramię zaczepowe 91', które jest ukształtowane przeciwnie i ma integralne skrzydła 94'.

Chociaż wynalazek został opisany w odniesieniu do jednej obudowy wtyku 104, pokazanej na fig. 7, odnosi się on także do fig. 19. Przedstawia ona inny zespół złącza 300 zawierający obudowę 301 złącza elektrycznego i światłowodową część wtykową 302, która ma obudowę zewnętrzną 304. Można zastosować dowolną liczbę komór 311, które będą przyjmowały człony wkładkowe 106 (fig. 7) w identyczny sposób. Człony krzywkowe 320 są zastosowane przy każdej komorze 311 dla zaczepowego łączenia z wkładką 106, jak opisano poprzednio. Jak pokazano na fig. 19, obudowa 304 ma dolną powierzchnię 330 przeznaczoną do oparcia na płycie podporządkowanej oraz wiele ustalających położenie słupków 332, które służą do właściwego ustawiania położenia obudowy 304 na płycie podporządkowanej. Jak pokazano również na fig. 19, część złącza 301 zawiera wiele końcówkowych wkładek 340, które są podobne do rozwiązania opisanego we wspomnianym wyżej europejskim zgłoszeniu patentowym nr EO-A - 0 420 785.

Opisany został powyżej korzystny przykład realizacji wynalazku. Można sobie jednak wyobrazić wiele różnych kształtów, rozmiarów i punktów mocowania obudowy wtyku, zaczepów wtyku, obudowy gniazda, wkładki gniazda, elementów rozpierających oraz kształt i liczbę członów krzywkowych, jak również liczbę włókien światłowodowych zamontowanych w złączu, nie odchodząc od ducha tego wynalazku.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Zespół złącza światłowodowego do łączenia drogi optycznej włókien światłowodowych zawierający gniazdo, z umieszczoną w nim z co najmniej jednej jego strony co najmniej jednej tulejki podtrzymującej włókno światłowodowe oraz wtyk złożony z zewnętrznej obudowy, wewnętrznego korpusu wtyku z co najmniej jednym zamontowanym w nim łączącym elementem sprężynowym i tulejką podtrzymującą drugie włókno światłowodowe, przy czym gniazdo z wtykiem połączone są zatrzaskowo za pomocą elementów zaczepowych znajdujących się w obudowie gniazda i na korpusie wtyku, znamienny tym, że wtyk (102) zawiera elementy rozpierające (150,152) umożliwiające wprowadzenie wtyku (102) w gniazdo (204), a gniazdo (204) zawiera elementy odsprzęgające rozpieranie (248), przy czym elementy rozpierające (150, 152) wtyku (102) stanowią rozchylone do tyłu sprężyste lance rozpierające (150) spoczywające na skierowanym do przodu progu (152) zewnętrznej obudowy (104) wtyku (102), a elementem odsprzęgającym (248) gniazdo (204) jest wewnętrzna powierzchnia (249) żeber usytuowanych na wewnętrznej powierzchni obudowy gniazda (280) odginających sprężyste lance rozpierające (150) od progu (152) zewnętrznej obudowy (104).
2. 2. Zespół złącza według zastrz. 1, znamienny tym, że każda tulejka (116) podtrzymująca włókno światłowodowe jest zamontowana w oddzielnym wewnętrznym korpusie (106) wtyku (102).
3. 3. Zespół złącza według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wewnętrzny korpus (106) wtyku (102) jest zamontowany współosiowo suwliwie wewnątrz komory (113) obudowy zewnętrznej (104) wtyku (102), a zewnętrzna powierzchnia (151) wewnętrznego korpusu (106) styka się z wewnętrzną powierzchnią (153) komory (111).
4. 4. Zespół złącza według zastrz. 3, znamienny tym, że na przedniej krawędzi zewnętrznej obudowy (104) wtyku (102) znajduje się mostek (131) wystający w komorze (111), na którym to mostku (131) są wsparte występy zaczepowe (128) wewnętrznego korpusu (106) wtyku (102).
5. 5. Zespół złącza według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że sprężyste lance rozpierające (150) stanowią integralną całość z wkładką (109) korpusu (106) wtyku (102).
6. 6. Zespół złącza według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że sprężyste lance rozpierające (150) wystają ukośnie na zewnątrz w otworze (127) obudowy (104) wtyku (102).
7. 7. Zespół złącza według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że sprężyste lance rozpierające (150) są odchylane przez oporowe środki odsprzęgające (248) usytuowane w przedniej części gniazda (204).
8. 8. Zespół złącza według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że elementami zaczepowymi gniazda (204) są zamocowane wewnątrz niego sprężyste ramiona zaczepowe (291) skierowane do przodu i posiadające na wolnym końcu zęby zaczepowe (292), współpracujące z występami zaczepowymi (128) wtyku (102) mającymi postać żeber usytuowanych wewnątrz korpusu (106) wtyku (102).
9. 9. Zespół złącza według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedną parę ramion zaczepowych (291) na jedną tulejkę (116) wtyku (102).
10. 10. Zespół złącza według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że obudowa (104) wtyku (102) ma krzywkowe człony (120) z krzywkowymi powierzchniami (122,125), z którymi połączone są na zakładkę skrzydła (294) sprężystych ramion zaczepowych (291) gniazda (204).
11. 11. Zespół złącza według zastrz. 10, znamienny tym, że wtyk (102) ma przynajmniej jedną parę krzywkowych członów (120) przedzielonych otworem (127), przy czym te krzywkowe człony (120) usytuowane są osiowo na górnej lub w dolnej części obudowy (104) wtyku (102).
12. 12. Zespół złącza według zastrz. 11, znamienny tym, że co najmniej jedna para członów krzywkowych (120) znajduje się na górnej stronie i na przeciwległej dolnej stronie obudowy (104) wtyku (102).