Verbindungseinheit zur Anbindung eines elektronischen Gerätes an einen optischen Datenbus

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinheit zur Anbindung eines elektrischen Gerätes an mindestens einen Bus-Lichtwel¬ lenleiter eines optischen Datenbusses mit einem Steckergehäu¬ se, mindestens einem Geräte-Lichtwellenleiter, der eine erste und eine zweite Lichtdurchtrittsflache aufweist, wobei die erste Lichtdurchtrittsfläche innerhalb des Steckergehäuses angeordnet ist, einer innerhalb des Steckergehäuses angeord¬ neten mechanischen Ausgleichseinheit zur Gewährleistung eines ausreichenden optischen Kontaktes zwischen der ersten Licht- durchtrittstlache des Geräte-Lichtwellenleiters und einer Lichtdurchtrittsfläche des Bus-Lichtwellenleiters sowie einer mit der zweiten Lichtdurchtrittsfläche des Geräte-Lichtwel¬ lenleiters verbundenen Umwandlungseinheit zur Umwandlung von optischen Signalen in elektrische Signale und/oder von elekt- rischen Signalen in optische Signale.

Eine solche Verbindungseinheit wird in heutigen Kraftfahrzeu¬ gen eingesetzt, um elektronische Informations- und Unterhal¬ tungsgeräte an einen gemeinsamen optischen Datenbus, den MOST-Bus (Media Oriented Systems Transport), anzuschließen. Unter Informations- und Unterhaltungsgeräten versteht man da¬ bei zum Beispiel Autoradios, CD- und DVD-Spieler, Navigati¬ onssysteme, Mobiltelefone mit Freisprecheinrichtung und PDA's. Ebenso können Mikrophone und Lautsprecher als eigen- ständige Geräte an den MOST-Bus angeschlossen werden. Eine Ausführung eines Audio- und/oder Videosystems, bei dem ver¬ schiedenartige Audio- und/oder Videogeräte über ein ringför¬ miges lokales Netzwerk, wie beispielsweise einen MOST-Bus, miteinander verbunden sind, wird in der DE 199 63 155 Al be¬ schrieben.

Bei der bekannten Verbindungseinheit werden jeweils zwei zum Bus gehörende Lichtwellenleiter mit zwei zu einem Gerät gehö¬ renden Lichtwellenleitern über einen Steckverbinder verbun¬ den. Die Geräte-Lichtwellenleiter reichen hinter dem Steck¬ verbinder in das Innere des Gerätes hinein bis zu der Stelle, an dem die eingehenden Bus-Signale benötigt, d.h. abgegriffen und verarbeitet, sowie die ausgehenden Bus-Signale erzeugt werden. Die Umwandlung der optischen Bus-Signale in elektri¬ sche Signale findet dabei an dieser Stelle über einen Recei- ver und die Umwandlung der elektrischen in optische Signale über einen Transmitter statt. Anstelle der zwei Lichtwellen- leiter könnte bei einer anderen Spezifikation eines optischen Datenbusses auch nur ein Lichtwellenleiter im Duplex-Betrieb verwendet werden.

Die bekannte Verbindungseinheit erfordert innerhalb des elektronischen Gerätes relativ viel Platz. Außerdem ist sie in der Montage aufwändig und damit teuer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Ver¬ bindungseinheit der eingangs genannten Art anzugeben, die platzsparender und einfacher zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Verbindungseinheit gelöst, bei der auch die zweite Lichtdurchtrittsfläche des Geräte-Licht¬ wellenleiters und die Umwandlungseinheit in dem Steckergehäu- se angeordnet sind und bei der die Umwandlungseinheit mit ei¬ ner elektrischen Übertragungsleitung verbunden ist. Die Grundidee besteht darin, nicht mehr die optischen Signale an einen tiefer im Gehäuseinneren befindlichen Ort zu trans¬ portieren sondern die elektrischen. Die Übertragung der elektrischen Signale erfolgt dabei über die elektrische Über- tragungsleitung. Die optisch-elektrische Schnittstele, also die Umwandlungseinheit, kann damit in das Steckergehäuse hin¬ einverlagert werden, wodurch der im Inneren des Gehäuses be¬ nötigte Bauraum reduziert wird, und zwar um den Teil des Ge¬ räte-Lichtwellenleiters, der ursprünglich vom Stecker ausge- hend in das Gehäuseinnere hineinreichte, sowie um die Umwand¬ lungseinheit selbst.

Der Montageaufwand wird durch diese integrierte Steckeranord¬ nung deutlich reduziert. Anstelle des einzelnen Befestigens und miteinander Verbindens von Steckergehäuse, Geräte-Licht¬ wellenleiter und Umwandlungseinheit ist nur noch der eine Schritt des Befestigens des Steckers zur Montage der gesamten Verbindungseinheit erforderlich.

Die erfindungsgemäße Lösung bringt auch den weiteren Vorteil, dass der Geräte-Lichtwellenleiter und die Übertragungseinheit in dem Steckergehäuse fest fixiert und geschützt sind, d.h. ihre mechanische Stabilität und ihre Lebensdauer bzw. die Le¬ bensdauer ihrer Verbindung wird erhöht.

In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die elektrische Übertragungsleitung aus flexiblem Material. Die Verbindungs¬ einheit ist damit für beliebige Gerätekonstruktionen einsetz¬ bar, da eine flexible Übertragungsleitung zu jeder beliebigen Stelle im Geräteinneren geführt werden kann und dort mit ei¬ nem elektrischen Verbindungselement an die Geräteelektronik anschließbar ist. In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Steckergehäuse auf einer Leiterplatte befestigt und die Übertragungsleitung steht mit einer auf dieser Leiterplatte aufgebrachten Kontak- tierungsstelle oder Leiterbahn in elektrischem Kontakt. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für solche Gerätearten, bei denen aufgrund mangelnden Bauraums selbst ein Verlegen eines flexiblen elektrischen Kabels im Inneren des Gehäuses nur schwer möglich ist. Der Abgriff der elektrischen Daten¬ bus-Signale erfolgt dann in unmittelbarer Nähe des Bus- Steckers, von wo aus die Signale per Leiterbahnen und eventu¬ ell über einen internen Geräte-Bus weitergeleitet werden. Da die im Steckergehäuse integrierte Umwandlungseinheit aufgrund eines unter Umständen erforderlichen Längenausgleichs in Grenzen beweglich sein muss, kommen für die Kontaktierung ne- ben kurzen flexiblen Kabeln auch Schleifer oder Blattfedern in Frage, die entlang der Leiterbahn bzw. der Kontaktierungs- stelle bewegt werden.

In einer bekannten Verbindungseinheit ist der im Steckerge- häuse befindliche Teil des Geräte-Lichtwellenleiters durch ein Art Blattfeder fixiert, die dafür sorgt, dass bei einem Aufstecken des Bus-Lichtwellenleiters ein Kraftausgleich stattfinden kann, so dass die Stirnfläche, also die erste Lichtdurchtrittsfläche, des Geräte-Lichtwellenleiters stets planparallel zur Stirnfläche des Bus-Lichtwellenleiters aus¬ gerichtet ist. Auf diese Weise wird der ausreichende optische Kontakt zwischen den beiden Lichtwellenleitern hergestellt bzw. gesichert. Weiterhin weist die bekannte Verbindungsein¬ heit ein Längenausgleichselement auf, um die beiden Lichtwel- lenleiter im bestmöglichen Abstand einander gegenüber zu bringen. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird nur noch ein Ausgleichselement verwendet, mit dem sowohl ein Kraft- als auch ein Längenausgleich durchgeführt wird. Mit nur einem Bauteil werden also zwei Funktionen realisiert.

Dieses Ausgleichselement ist bevorzugt ein Federelement. Eine vorteilhafte Anordnung eines solchen Federelementes erfolgt dabei so, dass die beim Aufstecken des Bus-Lichtwellenleiters auf den Stecker ausgeübte Kraft zu einer Längenänderung des Federelementes führt. Auf diese Weise wird die Aufsteckkraft vom Federelement aufgenommen, d.h. sie kann nicht zu einer Verbiegung oder Verschiebung der Lage der Lichtwellenleiter zueinander führen, und es erfolgt gleichzeitig ein Längenaus¬ gleich, da die Feder erst dann reagiert, wenn die Lichtwel- lenleiter mit ihren Stirnflächen planparallel aufeinander aufliegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spiels und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bekannte Verbindungseinheit; Fig. 2 Vergrößerungsausschnitt des Steckers aus Figur 1; Fig. 3 Verbindungseinheit mit Federelement als Ausgleichs¬ element.

In Figur 1 ist eine bekannte Ausführung einer Verbindungsein¬ heit dargestellt, wie sie in heutigen Fahrzeugen zur Anbin¬ dung eines elektronischen Gerätes an zwei zu einem MOST-Bus gehörende Bus-Lichtwellenleiter 8 und 9 eingesetzt wird. Die Bus-Lichtwellenleiter 8 und 9 sind hier lediglich schematisch und geschnitten dargestellt. Die Verbindungseinheit besteht aus einem Steckergehäuse 1, zwei Geräte-Lichtwellenleitern 2 und 3 und einer Umwandlungs¬ einheit 4. Die Umwandlungseinheit 4 enthält einen Receiver, der mit dem Geräte-Lichtwellenleiter 2 verbunden ist und zur Umwandlung der vom MOST-Bus kommenden optischen Signale in elektrische Signale dient, sowie einen Transmitter, der mit dem Geräte-Lichtwellenleiter 3 verbunden ist und elektrische Signale in an den MOST-Bus zu sendende optische Signale um¬ wandelt. Bei Verwendung eines anderen optischen Datenbusses kann anstelle der zwei einzelnen Geräte-Lichtwellenleiter im Simplex-Betrieb auch ein einziger Geräte-Lichtwellenleiter im Duplex-Betrieb zur Anwendung kommen.

Das Steckergehäuse 1 und die Umwandlungseinheit 4 sind auf einer Leiterplatte 5 befestigt. Die Geräte-Lichtwellenleiter 2 und 3 sind mit einer ausreichenden Länge ausgeführt, so dass die Umwandlungseinheit 4 genau dort platziert werden kann, wo die optischen Bus-Signale empfangen bzw. generiert werden. Auf der Leiterplatte 5 sind dementsprechend weitere, nicht dargestellte elektronische Bauteile angeordnet, die die elektrischen Bus-Signale verarbeiten und der Funktion des e- lektronischen Gerätes dienen.

Wie der in Figur 2 vergrößert und gedreht dargestellten An- sieht des Steckergehäuses 1 entnommen werden kann, sind die beiden Geräte-Lichtwellenleiter 2 und 3 jeweils über eine Blattfederung 6 in ihrer Lage fixiert. Des weiteren weist das Steckergehäuse 1 zwei Bereiche 7 auf, die zum Längenausgleich und damit zur Einstellung des richtigen Abstandes zwischen den beiden Geräte-Lichtwellenleitern 2 und 3 und den jeweils mit diesen in optischen Kontakt zu bringenden Bus-Lichtwel¬ lenleitern 8 und 9 dienen. Der Geräte-Lichtwellenleiter 2 tritt dabei in optischen Kontakt mit dem Bus-Lichtwellenlei- ter 8 und der Geräte-Lichtwellenleiter 3 mit dem Bus-Licht¬ wellenleiter 9.

In Figur 3 ist eine Verbindungseinheit 10 zu sehen, bei der entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Geräte-Lichtwel¬ lenleiter 12 mit einer ersten Lichtdurchtrittsflache 13 und einer zweiten Lichtdurchtrittsflache 14, eine Umwandlungsein¬ heit 15 sowie ein Ausgleichselement 16 in einem Steckergehäu¬ se 11 untergebracht sind und bei der die Umwandlungseinheit 15 mit einer elektrischen Übertragungsleitung 17 verbunden ist. Die Übertragungsleitung 17 ist ein Flachbandkabel zur parallelen Übertragung der elektrischen Bus-Signale. Alterna¬ tiv könnte bei einem seriellen Bus-Protokoll auch ein Kabel mit einem einzigen leitenden Draht verwendet werden.

Die erste Lichtdurchtrittsfläche 13 ist von einer Hülse 18 umgeben. Bei der Herstellung einer optischen Verbindung zwi¬ schen dem Geräte-Lichtwellenleiter 12 und einem Bus-Lichtwel¬ lenleiter 19 wird der Bus-Lichtwellenleiter 19 mit einer Lichtdurchtrittsfläche 20 in das Steckergehäuse 11 eingeführt und in unmittelbarer Nähe zur ersten Lichtdurchtrittsfläche 13 des Geräte-Lichtwellenleiters 12 planparallel zu dieser ausgerichtet. Sobald der Bus-Lichtwellenleiter 19 in mechani¬ schen Kontakt mit der Hülse 18 bzw. mit dem Geräte-Lichtwel- lenleiter 12 getreten ist, wirkt eine Kraft F in Richtung der Längsachse A auf den Geräte-Lichtwellenleiter 12, die Umwand¬ lungseinheit 15 sowie auf die Ausgleichseinheit 16. Im Inne¬ ren des Federelements der Ausgleichseinheit 16 befindet sich zur mechanischen Stabilisierung zusätzlich eine axiale Füh- rung 21. Das Federelement der Ausgleichseinheit 16 wird auf¬ grund der Kraft F zusammengedrückt, d.h. die gesamte Anord¬ nung aus Geräte-Lichtwellenleiter 12, Umwandlungseinheit 15 und Ausgleichseinheit 16 gibt nach. Die Ausgleichseinheit 16 nimmt also nicht nur die Kraft F auf und wirkt damit kraft¬ ausgleichend, sondern sie verursacht gleichzeitig auch eine Längenänderung bzw. einen Längenausgleich. Auf diese Weise wird ein Verbiegen oder seitliches Verschieben des Geräte- Lichtwellenleiters 12 vermieden, so dass ein ausreichender optischer Kontakt zum Bus-Lichtwellenleiter 19 gewährleistet werden kann.

Die Verbindungseinheit 10 ist auf einer Leiterplatte 22 be- festigt, die in Figur 3 nur ausschnittsweise dargestellt ist. Die Übertragungsleitung 17 ist mit der Leiterplatte 22 an der Kontaktstelle 23 elektrisch verbunden, so dass die elektri¬ schen Bus-Signale von und zu einer auf der Leiterplatte 22 befindlichen elektronischen Schaltung geleitet werden können.