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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf optische Verbinder, hauptsächlich für die Verwendung
mit optischen Kunststofffasern (POF = plastic optical fibers), die
Kabelbefestigungseinrichtungen darin aufweisen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Aktuelle
Telekommunikationstechnologie verwendet in zunehmendem Ausmaß optische
Fasern für
die Signalübertragung.
Die Verwendung optischer Fasern wiederum erfordert zahlreiche zusätzliche
Komponenten, die besonders angepasst sind zum Handhaben der Licht-
oder Optikübertragung, unter
anderem Optische-Faser-Verbinder, die für praktisch alle Optische-Faser-Systeme
wesentlich sind. Verbinder können
verwendet werden, um Segmente von Fasern miteinander zu verbinden,
um längere
Längen
zu erzeugen; um eine Faser oder Fasern zu verbinden, um Vorrichtungen
zu aktivieren, die einen Teil des Kommunikationssystems bilden, wie
z. B. Strahlungsquellen, Detektoren, Verstärker, Repeater oder dergleichen;
oder um die Fasern mit verschiedenen Typen von passiven Vorrichtungen
zu verbinden, wie z. B. Schaltern, Teilern oder Dämpfungsbaugliedern.
Es ist äußerst wünschenswert, wenn
nicht sogar notwendig, dass die Verbinder ihre Funktion mit einem
Minimum an Signalverlust durchführen
und dass das Herstellen einer Verbindung so einfach und schnell
wie möglich
erreicht wird. Die zentrale Funktion eines Optische-Faser-Verbinders oder
-Verbindern, die häufig
in einer anstoßenden Beziehung
sind, ist die Positionierung und Beibehaltung von zwei Enden einer
optischen Faser, so dass die Mittelkerne derselben ausgerichtet
und in Kontakt miteinander sind und somit eine Maximalübertragung von
optischen Signalen von einer Faser zu der anderen sicherstellen.
Das Erreichen dieses Erfordernisses ist eine besonders herausfordernde
Aufgabe, da die lichttragende Region (der Kern) einer optischen Faser
relativ klein ist, in der Größenordnung
von acht Mikrometer (8 μm)
Durchmesser für
eine Einmodenfaser. Eine weitere Funktion eines Optische-Faser-Verbinders
ist das Liefern von mechanischer Stabilität und mechanischem Schutz der
tatsächlichen Verbindung
in der Arbeitsumgebung. Das Erreichen einer maximalen Signalübertragung
(minimaler Einfügungsverlust)
ist eine Funktion der Ausrichtung der Faserkerne, der Breite des
Zwischenraums zwischen den Faserenden und der Oberflächenbedingung
der Faserendflächen.
Stabilität
und Übergangsschutz sind
allgemein Funktionen des Verbinderentwurfs, der das verwendete Material
umfasst. Beispielsweise umfasst ein Verbinder allgemein einen Glas-
oder Keramikzylinder, der die Faser enthält, die verbunden werden soll,
und dessen Endfläche
entworfen ist, um gegen die Endfläche eines ähnlichen Zylinders in dem Gegenverbinder
anzustoßen.
Ein solcher Zylinder wird allgemein als ein Ferrul bezeichnet und
wirkt nicht nur zum Ausrichten des Kerns der Faser, sondern außerdem ist
seine Endfläche
ausreichend glatt und flach zum Sicherstellen eines einheitlichen
Anstoßens
gegen die Endfläche
des Gegenferruls.
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Es
gibt derzeit viele unterschiedliche Verbindertypen, die verwendet
werden, die alle danach streben, einen geringen Einfügungsverlust
in der Verbindung und Stabilität
zu erreichen. Ein solcher Verbinder ist in dem U.S.-Patent 4,934,785
von Mathis u. a. gezeigt, und umfasst ein zylindrisches Ferrul,
ein Basisbauglied, das das Ferrul hält, eine Druckfeder und ein
Gehäuse,
das das Ferrul und die Feder umgibt. Das Ferrul wird durch ein geeignetes
Haftmittel in dem Gehäuse
festgehalten, und die Druckfeder legt eine axiale Kraft an das Ferrul
und Gehäuse
an, so dass die Endfläche
des Ferruls in Kontakt mit dem Gegenferrul des zweiten Verbinders
gehalten wird. Obwohl ein solcher Verbinder seine Funktionen gut durchführt, hat
er einen hohen Teilezählwert,
die in einer relativ komplexen Anordnung zusammengesetzt sind. Ein
hoher Teilezählwert
bedeutet einen aufwendigeren Verbinder und ferner das Risiko von
verlorenen Teilen während
dem Zusammenbau insbesondere am Einsatzort. Mit der zunehmenden
Verwendung von optischen Fasern als Übertragungsmedium der Wahl
gibt es einen Bedarf an Verbindungsanordnungen hoher Dichte, somit
erhöhen
aufwendige Verbinder mit einem hohen Teilezählwert die Kosten solcher Verbindungsanordnungen
unnötig.
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Ein
weiterer Verbindertyp ist in dem U.S.-Patent 5,481,634 von Anderson
u. a. gezeigt und umfasst ein zylindrisches Keramikferrul, das in
einem Kunststoffbasisbauglied enthalten ist, um die Faserhaltestruktur
zu bilden. Die Faserhaltestruktur ist in einem zylindrischen Gehäuse befestigt,
das eine Öffnung
darin aufweist, durch die das Ferrul hervorsteht. Eine zylindrische
Feder umgibt das Basisbauglied und interagiert mit einer Innenoberfläche des
Gehäuses,
um das Ferrul von der Gehäuseöffnung axial nach
außen
zu zwingen. Das Gehäuse
hat eine Auslegertypfederverriegelung, die auf einer Außenseite des
Verbinders angeordnet ist, die manuell betreibbar ist und die mit
einer Schulter in dem Aufnahmeelement zusammenpasst, um den Verbinder
darin zu verriegeln. Obwohl dieser bestimmte Verbindertyp sich ohne
weiteres für
Miniaturisierung eignet, hat derselbe einen relativ hohen Teilezählwert und
unterliegt daher den gleichen Einwänden wie der Verbinder von
Mathis u. a. Außerdem
ist die Druckfeder im Wesentlichen ein loses Teil und kann daher
ohne weiteres während
dem Zusammenbau des Verbinders an eine falsche Stelle gesetzt werden
oder verloren gehen.
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Beide
der vorher erwähnten
Verbinder stellen herkömmliche
Typen dar, die beinahe alle Spulenfedern verwenden, um die Kontaktierungskraft
anzulegen. Bei vielen Verbindern gleichen die Federn auch eine zu
weite Auslenkung aus. Das heißt,
wenn eine Verbindung mit einem LC-Typ-Verbinder (Anderson u. a.)
hergestellt wird, sitzt das Ferrul zuerst auf der optischen Grenzfläche des
Gegenferruls (oder der aktiven Vorrichtung). Es ist dann notwendig,
dass sich das Steckergehäuse
weiter vorbewegt, bis die Auslegerverriegelung die Verriegelungsschulter
auf dem Aufnahmeelement oder Adapter freigibt. Die Feder absorbiert
diese zusätzliche
axiale Vorbewegung und sobald die Verriegelung in Eingriff ist,
legt die Feder, die komprimiert ist, weiterhin eine axiale Kraft zwischen
der Verriegelung und dem Steckerkörper zum Beibehalten eines
engen Kontakts an der Grenzfläche.
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Es
gibt Verbinderanordnungen, die darauf abzielen, die Anzahl von Teilen
in der Verbinderanordnung zu reduzieren. Beispielsweise ist in dem U.S.-Patent
5,719,997 ein Verbinder offenbart, der ein einteiliges gegossenes
Kunststoffgehäuse
aufweist, das eine Außenauslegerverriegelung
aufweist. Der Verbinder hat eine zylindrische Struktur, die sich zu
dem Vorderende des Gehäuses
erstreckt, das einen Axialdurchgang darin aufweist, zum Aufnehmen einer
optischen Faser. Das zylindrische Bauglied wird starr in dem Gehäuse gehalten
und vermeidet die Verwendung einer Feder zum Anlegen einer Kontaktierungskraft
und der Verbinder ist angepasst, um mit einem herkömmlichen
Verbinder in einem Adapter zusammenzupassen, wobei der herkömmliche Verbinder
eine Feder zum Anlegen der axialen Kontaktierungskraft aufweist.
Somit hat der Verbinder dieser Anwendung einen sehr niedrigen Teilzählwert, aber
verlässt
sich auf den herkömmlichen
Gegenverbinder zum Liefern der notwendigen axialen Kontaktierungskraft.
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Die
US-A-5,013,122 offenbart eine gepufferte optische Faser, die eine
Faser und einen Puffer umfasst. Die äußere Ummantelung der gepufferten optischen
Faser ist abgestreift. Ein deformierbarer Quetschkörper umgibt
den Puffer und ist daran angequetscht. Das Quetschbauglied ist deformierbar
aber nicht nachgiebig. Ein Quetschbauglied ist an einem Ende außen mit
Gewinden versehen, um mit internen Gewinden in dem Verbinderkörper zusammenzupassen.
Das Quetschbauglied ist dem Teil der Faser hinzugefügt, dessen äußere Ummantelung
abgestreift ist.
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Optische
Glasfasern wurden bisher hauptsächlich
verwendet, um optische Signale zu Teilnehmerräumen zu bringen, wo dieselben
für die
Verteilung in den Räumen
in elektrische Signale umgewandelt werden. Es gab jedoch eine Bewegung
zum Ausdehnen der optischen Signale in und durch die Teilnehmerräume, aufgrund
der Entwicklung von optischer Kunststofffaser (POF). POF hat viele
Vorteile im Vergleich zu optischen Glasfasern (GOF) für eine solche
Verwendung. POF ist nicht so brüchig
wie GOF und erfordert keine extreme Sorgfalt bei der Handhabung.
POF ist weniger teuer als GOF, was dieselbe attraktiver für eine lokale
Verwendung macht. Ferner ist POF aufgrund ihres größeren Durchmessers
bei der Ausrichtung nicht so anspruchsvoll wie Glasfaser und somit
ist das Präzisionsferrul
keine notwendige Komponente des Verbinders. Andererseits hat POF
einen höheren
Signalverlust, da dieselbe nicht den optischen Durchlässigkeitsgrad
von GOF aufweist und wird somit vorzugsweise nur bei kurzen Übertragungsabständen verwendet,
wie z. B. innerhalb der Teilnehmerräume. Es wird davon ausgegangen,
dass verschiedene Verbindungen mit den mehreren Vorrichtungstypen
durch den Teilnehmer oder Kunden hergestellt werden müssen, somit
werden die Verbindungen durch weniger komplizierte oder komplexe
Verbinder ermöglicht.
Solche Verbindungen können
zu VCRs, Fernsehgeräten,
Camcordern und anderen Typen von Haushaltsgeräten hergestellt werden, und
auch zu Telefonen, Computern und dergleichen.
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Was
benötigt
wird und was dem Stand der Technik offensichtlich fehlt, ist ein
optischer Verbinder mit einem niedrigen Teilezählwert, einer reduzierten Größe, der
ohne weiteres in ein zugeordnetes Aufnahmeelement eingefügt und von
demselben entfernt werden kann, ohne ein Werkzeug oder den Bedarf,
die gegenüberliegende
Seite desselben zu greifen, was schwierig durchzuführen ist,
wenn eine Anzahl von Verbindungen angehäuft sind, während sichergestellt wird, dass
ein positiver optischer Kontakt mit dem Gegenverbinder oder dem
Ausrüstungsanschluss
hergestellt wird. Außerdem
sollte der Verbinder so einfach sein, dass der nichtgeschulte Benutzer,
d. h. die Kunden, denselben ohne weiteres zusammenbauen können.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der
Verbinder der vorliegenden Erfindung und sein zugeordneter Adapter
werden zum Abschließen
eines optischen Kabels oder einer optischen Faser, insbesondere
POF verwendet, während
ein positiver optischer Kontakt für eine optimale Signalübertragung
sichergestellt wird. Der Verbinderstecker der Erfindung umfasst
ein einzelnes einheitliches gegossenes Kunststoffteil mit einem
Durchgang, der sich axial durch dasselbe erstreckt. Der Durchgang
weist eine Faserhalteeinrichtung und einen spitz zulaufenden Abschnitt
auf, der sich von der Halteeinrichtung zu dem hinteren Ende des
Steckers erstreckt. Genauer gesagt, ein Abschnitt des Durchgangs,
der sich von etwa der Mitte des Steckers zu dem hinteren Ende erstreckt,
weist einen Abschnitt auf, der einen vergrößerten Durchmesser mit internen
Gewinden aufweist, und einen zweiten spitz zulaufenden Abschnitt,
der sich von dem Gewindeabschnitt zu dem hinteren Ende des Steckers
erstreckt. Der Durchmesser des mit einem Gewinde versehenen Abschnitts
ist derart, dass die Gewinde die weiche oder elastische Ummantelung
greifen. Mit POF ist die isolierende und schützende Ummantelung, die die
Faser umgibt, mit der Faser verbunden. Wenn somit die Ummantelung
in den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt eingeschraubt wird,
wird die Faser in dem Verbinder befestigt und wird fest an demselben
befestigt gehalten.
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Eine
Auslegerverriegelung ist an dem Stecker befestigt (oder mit demselben
integriert), benachbart zu dem Vorderende desselben und erstreckt
sich nach oben und nach hinten von demselben. Ein Auslegerauslöserbauglied
ist an dem Stecker befestigt, benachbart zu dem hinteren Ende desselben
und erstreckt sich nach oben und nach vorne von dem Stecker und
das Vorderende des Auslösers überlagert
das freie Ende der Auslegerverriegelung. Auf der oberen Oberfläche des
Auslegerverriegelungsarms, etwa in der Mitte zwischen den Enden
desselben, befindet sich ein Sperrvorsprung zum Sperren der Verriegelung
und somit des Steckers in axiale Position gegen nach hinten gerichtete
axiale Kräfte.
Auf jeder Seite des Auslegerverriegelungsarms befindet sich ein
abgerundeter Nocken, der sich nach oben erstreckt und etwa in der
Mitte zwischen den beiden Enden des Auslegerverriegelungsarms positioniert
ist.
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Das
Aufnahmeelement oder der Adapter weist eine Öffnung darin auf und eine sich
intern erstreckende Bohrung, die geformt ist, um den Stecker und
die Auslegerverriegelung aufzunehmen. Die Abmessungen der Bohrung
sind derart, dass, wenn der Stecker in den Adapter eingefügt ist,
der Auslegerverriegelungsarm niedergedrückt wird, bis der Sperrvorsprung
eine Schulter in der Bohrung passiert, an diesem Punkt bewirkt die
Elastizität
des Arms, dass der Sperrvorsprung nach oben springt, um gegen die Schulter
zu drücken
und den Stecker gegen Rückwärtsspannung
zu sichern. Auf jeder Seite der Schulter und davon erstreckend in
einer Vorwärtsrichtung befinden
sich eine erste und eine zweite geneigte oder rampenartige Oberfläche, die
sich nach oben zu dem wirksamen Ende des Adapters neigen, wobei die
abgerundeten Nocken angepasst sind, um gegen dieselben zu drücken, wenn
der Stecker in den Adapter eingefügt wird. Die natürliche Elastizität des Auslegerverriegelungsarms
zwingt die Nocken in Kontakt mit den rampenartigen Oberflächen, wodurch
eine resultierende Abwärts-
und Aufwärtskraft
durch die Nocken an den Stecker angelegt wird. Somit neigen die
Nocken dazu, sich die Steigung nach oben zu bewegen und das Ferrulbauglied
wird nach vorne bewegt, in Kontakt mit dem Gegenverbinder oder Faserende.
Die Nachgiebigkeit oder Elastizität des Auslegerverriegelungsarms
liefert dadurch die gewünschte axiale
Kontaktierungskraft.
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Weil
POF keine sehr genaue Ausrichtung der Faser in dem Verbinder erfordert,
ist es nicht notwendig, eine Präzisionsvorrichtung,
wie z. B. ein Ferrul, für
die Faser an der Grenzfläche
zu haben. Somit kann der Benutzer eine ausreichende Ausrichtung erreichen,
einfach durch Schrauben der ummantelten Faser in dem mit einem Gewinde
versehenen Abschnitt. Andererseits kann die Trageeinrichtung für das Faserende
an der Grenzfläche
nach Bedarf verwendet werden.
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Die
Verbinderanordnung der Erfindung hat somit sehr wenig Teile, ist ökonomisch
in der Herstellung, ist so einfach zu bedienen wie eine Standardtelefonbuchse
und macht die Verwendung einer optischer Faser in den Teilnehmerräumen annehmbar und
möglich.
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Die
zahlreichen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
von der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher, wenn
dieselbe in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht eines herkömmlichen
LC-Typ-Verbinders,
wie er zum Verbinden von optischen Fasern verwendet wird;
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2 ist
eine Querschnittsansicht des Verbinders entlang der Linie I-I von 1;
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3 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Verbinder von 1 und 2;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Verbinders von 1, 2 und 3,
wie derselbe zusammengebaut ist;
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5 ist
eine Draufsicht des Verbinders der Erfindung, wie er in den Adapter
oder das Aufnahmeelement eingefügt
ist;
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6 ist
ein Seitenaufriss der Anordnung von 5;
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7 ist
eine Rückansicht
des wirksamen oder zusammenpassenden Endes der Anordnung von 5 und 6;
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8 ist
eine Rückansicht
des hinteren oder Kabel- oder
Faser-) Eintrittsendes der Anordnung von 5 und 6;
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9 ist
eine auseinandergezogene Ansicht der Verbinder- und Adapteranordnung
von 5 und 6;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht der Verbinder-Adapteranordnung, wie sie zusammengebaut
ist;
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11 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie II-II von 6;
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12 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie III-III von 5, die eine Zwischenposition
des Verbinders in dem Adapter darstellt;
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13 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie III-III von 5, die die verriegelte Position
des Verbinders in dem Adapter darstellt;
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14 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie IV-IV von 6;
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15 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie V-V von 6;
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16 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie VI-VI von 5, die den Verbinder teilweise
in das Aufnahmeelement oder den Adapter eingefügt zeigt;
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17 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie VI-VI von 5, die den Verbinder in seiner
verriegelten Position in dem Adapter zeigt;
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18 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie VI-VI von 5, die den Verbinder in seiner
in Durchlassrichtung vorgespannten Position in dem Adapter zeigt;
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18 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung der Erfindung entlang der
Linie VI-VI von 5, die den Verbinder in seiner
in Durchlassrichtung vorgespannten Position in dem Adapter zeigt;
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19 ist
eine Detailansicht von 18;
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20 ist
eine Einzelheit von 19, die die Kräfte auf
den Verbinder darstellt, wenn derselbe in den Adapter eingebaut
ist;
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21 ist
eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verbinders;
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22 ist
eine Querschnittsansicht der Verbinder- und Adapteranordnung von 21;
und
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23 ist
eine detaillierte Ansicht eines Abschnitts der Verbinder- und Adapteranordnung
von 21 und 22.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 ist
eine Draufsicht eines herkömmlichen
LC-Verbinders 11 und 2 ist
ein Querschnitt davon entlang der Linie I-I von 1.
Außerdem
ist 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht
eines LC-Verbinders und 4 ist eine perspektivische Ansicht
einer Einzelheit davon.
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Der
Verbinder 11, der, wie es in den mehreren Ansichten gezeigt
ist, allgemein eine rechteckige Konfiguration aufweist, umfasst
ein mit einer Bohrung versehenes Gehäusebauglied 12, das
in einer Bohrung 15 und axial darin ausgerichtet ein Ferrul 13 und
ein Hülsenbauglied 14 enthält, an dem
das Ferrul 13 befestigt ist. Das Hülsenbauglied 14 hat
einen vergrößernden
Abschnitt oder ein Flansch 16, das eine Schulter bildet,
gegen die ein Ende einer Spulenfeder 17, die die Hülse umgibt,
drückt.
Das andere Ende der Feder 17 drückt gegen eine Schulter, die
in der Bohrung 15 in dem Gehäuse 12 gebildet ist.
Als Folge hat die Ferrul- und Hülsenanordnung
eine Vorwärtsvorspannung
relativ zu dem Gehäuse 12,
die, wie es hierin oben erörtert
wurde, einen direkten Kontakt der Ferrulendfläche 18 mit der Ferrulendfläche eines
Gegenverbinders oder einer Gegenausrüstung (nicht gezeigt) sicherstellt.
Eine optische Faser 19, die locker in einer Ummantelung 21 eingeschlossen ist,
die Kevlar-Stärkebauglieder
aufweist, tritt durch ein Zugentlastungssteckerschutzgehäuse 22 und
ein Basisbauglied 23 in den Verbinder 11 ein,
das Verriegelungen 24 zum Befestigen an dem Gehäuse 12 an der
Rückseite
desselben aufweist. Die Rückseite
des Basisbauglieds 23 weist einen mit Rillen versehenen Abschnitt 26 auf,
der sich axial davon erstreckt, auf dem die Ummantelung 21 oder
die Stärkebauglieder gegriffen
werden. Dies wird durch die Tatsache möglich gemacht, dass die optische
Glasfaser 19 locker durch die Ummantelung 21 umgeben
ist, so dass die Ummantelung 21 gezogen werden kann, ohne
die Faser 19 zu beeinträchtigen.
In 3 und 4 ist ein schützender
Endstecker 27 gezeigt, der die Endfläche 18 des Ferruls 13 während der
Handhabung schützt.
Der Endstecker 27 wird selbstverständlich vor dem Einbau des Verbinders
entfernt.
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Von
der Außenoberfläche des
Gehäuses 12, wie
es in 2, 3 und 4 gezeigt
ist, der oberen Oberfläche,
erstreckt sich ein Auslegerverriegelungsarm oder -bauglied 28 mit
einem Ende 29, das an dem Gehäuse 12 befestigt ist
und einem freien distalen Ende 31, wie es gezeigt ist.
Das Verriegelungsbauglied 28 weist erste und zweite Nocken
oder Schultern 32 und 33 auf, die angepasst sind,
um Verriegelungsschultern in dem Verbinderaufnahmeelement oder -adapter
(nicht gezeigt) in Eingriff zu nehmen. Wenn der Verbinder 12 in
einen Adapter oder ein Aufnahmeelement eingefügt ist, wird der Verriegelungsarm 28 niedergedrückt, während der
Verbinder nach vorne bewegt wird, bis es ein Freiraum in dem Adapter
es den Nocken 32 und 33 ermöglicht, in eine verriegelnde
Eingriffnahme mit Schultern zu schnappen, die in dem Adapter gebildet
sind. Wenn es gewünscht
wird, den Verbinder von dem Adapter zu entfernen, nimmt das Niederdrücken des
freien Endes 31 des Verriegelungsarms 28 die Nocken
von den Schultern außer
Eingriff und der Verbinder kann herausgezogen werden. Wie es in 2 am
besten ersichtlich ist (in 3 und 4 nicht
gezeigt), hat ein freischwebendes Auslöserbauglied 34, von
dem ein Ende 36 an dem Gehäuse 12 befestigt ist
oder an dem Basisbauglied 32 befestigt sein kann, sein
freies Ende 37 über
dem freien Ende 31 des Verriegelungsarms 28. Wenn
ein Benutzer den Verbinder von dem zugeordneten Adapter oder Aufnahmeelement
entfernen möchte,
kann er oder sie den Verriegelungsarm 28 durch Niederdrücken des
freien Endes 37 des Auslöserbauglieds 34 niederdrücken. In
einem überfüllten Bereich
oder wo es eine Anzahl von eng benachbarten Verbindern gibt, ermöglicht das
Auslöserbauglied 34 den
Prozess der Verbinderentfernung oder -trennung, ohne ein physikalisches
Greifen der Seiten des Verbinders zu erfordern.
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Der
LC-Typ-Verbinder hat einen Teilezählwert, der unerwünscht hoch
ist, beispielsweise bis zu 17 einzelne Teile in einer Doppelinstallation.
Obwohl derselbe ein relativ einfacher Verbindertyp ist und sich
ohne weiteres für
Größenreduzierung
eignet, mangelt es ihm an dem erforderlichen geringen Teilezählwert,
um die Verwendung im Haushalt mit POF vollständig möglich zu machen. Der Rest der
Beschreibung betrifft Modifikationen des LC-Typ-Verbinders zum Erreichen
dieser erwünschten
Ziele, obwohl die Erfindung auf keinen Fall auf einen LC-Typ-Verbinder
begrenzt ist.
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5, 6 und 9 sind
eine Draufsicht, ein Seitenaufriss und eine auseinandergezogene perspektivische
Ansicht der Verbinder- und Adapteranordnung der vorliegenden Erfindung.
Die Anordnung umfasst ein Aufnahmeelement oder Adapterbauglied 38 mit
einer Bohrung 39, die sich durch dasselbe erstreckt, zum
Aufnehmen eines Verbinderbauglieds 41, wie es hierin nachfolgend
näher erörtert wird.
Ein Auslöserhaltebauglied 42,
das einen freischwebenden Auslöser 43 aufweist,
der an einem Ende desselben befestigt ist, ist an dem Verbinder 41 verriegelt
durch eine Verriegelungseinrichtung 44 auf dem Bauglied 42 und
Rillen 46 auf dem Verbinder 41. Das Auslöserhaltebauglied 42 ist
als ein Duplexbauglied gezeigt, d. h. dasselbe weist zwei Öffnungen 47 zum
Aufnehmen von Verbindern 41 auf. Der Adapter 38 ist
jedoch als Einzelverbinderaufnahmebauglied gezeigt, obwohl derselbe
auch eine Duplexanordnung sein kann. Außerdem kann das Auslöserhaltebauglied 42 integriert
mit dem Verbinder 41 sein oder anderweitig an demselben
befestigt sein. Der Verbinder 41 weist einen Auslegerverriegelungsarm 48 auf, der
an seinem proximalen Ende 49 an dem Verbinder 41 befestigt
ist, wie es am besten in 9 ersichtlich ist. Der Arm 48 ist
vorzugsweise mit dem Verbinder 41, entweder in einer Einzel-
oder Doppelversion, aus geeignetem Kunststoffmaterial geformt und
ist somit integriert mit demselben. Auf der oberen Oberfläche des
Arms 48 etwa in der Mitte zwischen dem distalen und dem
proximalen Ende desselben befindet sich ein Verriegelungsvorsprung
oder eine Verriegelungsnase 51 und auf jeder Seite desselben
ein abgerundeter Nocken 52, von denen nur einer gezeigt
ist. Wie es in 6 am besten ersichtlich ist, überlagert
das distale Ende des Auslöserarms 43 das distale
Ende des Verriegelungsarms 48 für die Betätigung, wie es hierin oben
beschrieben ist. Wie es in den verbleibenden Figuren deutlicher
gezeigt ist, ist die Bohrung 39 in dem Adapter 38 rechteckig
zum Aufnehmen des rechteckigen Verbinders 41 und öffnet sich
in einen ersten Kanal 53, der sich wiederum in einen zweiten
Kanal 54 öffnet.
Der erste Kanal 53 ist breit genug zum Unterbringen beider
Nocken 52 und der zweite Kanal 54 ist breit genug
zum Unterbringen des Auslegerverriegelungsarms 48. Der
Adapter 38 selbst kann in Ausrüstung oder auf einer Verbindertafel
oder irgendwo sonst durch eine geeignete Einrichtung befestigt werden,
die nicht gezeigt ist. Ein besseres Verständnis des Aufbaus und der Funktionsbeziehung
des Verbinders 41 und des Adapters 38 wird mit
Bezugnahme auf 11 bis 20 erhalten.
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11,
die eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 6 ist,
zeigt die Konfiguration und Beziehung von drei Grundteilen der Verbinder-Adapteranordnung
der vorliegenden Erfindung. Der Verbinder 41 weist ein
Kabel- oder Faseraufnahmeende 56 auf,
zum Aufnehmen einer optischen Kunststofffaser 57 und ihrer
lichtundurchlässigen Ummantelung 58 auf,
die an derselben befestigt ist. Die optische Faser 57 überschreitet
etwa 300 μm
im Durchmesser. Die Ummantelung 58 ist etwa 0,5 mm dick.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat das wirksame Ende 59 des Verbinders 41 einen
Wiedereintrittsaufbau, der ein röhrenförmiges Ferrul 61 bildet,
und eine Bohrung 62 erstreckt sich von dem Vorderende 59 des
Verbinders 41 zu dem hinteren Ende 56. Die Bohrung 62 weist
einen intern mit einem Gewinde versehenen vergrößerten Abschnitt 63 auf,
der etwa in der Mitte zwischen den Enden 56 und 59 des
Verbinders 41 beginnt und sich um einen kurzen Abstand
zu dem Ende 56 hin erstreckt, wie es gezeigt ist. Ein nach
außen
spitz zulau fender Abschnitt 64 erstreckt sich von dem hinteren
Ende des mit einem Gewinde versehenen Abschnitts 63 zu dem
Ende 56. Der spitz zulaufende Abschnitt 64 ermöglicht die
Einfügung
der ummantelten Faser, wobei eine Länge der Faser von ihrer Ummantelung
befreit ist, in den Verbinder 41. Während die ummantelte Faser
den mit Gewinde versehenen Abschnitt 63 erreicht, wird
dieselbe weiter vorbewegt durch Schrauben der weichen elastischen
Ummantelung in den mit einem Gewinde versehenen Abschnitt 63.
Einer der Unterschiede zwischen GOF und POF ist, dass bei GOF die
Glasfaser in der Ummantelung locker ist, während die Kunststofffaser in
der Ummantelung fest ist. Somit können die externen Rillen des Standard-LC-Verbinders,
der in 4 gezeigt ist, beispielsweise nicht verwendet
werden, um die POF-Ummantelung an dem Verbinder zu befestigen. Aus
diesem Grund wird der interne mit einem Gewinde versehene Abschnitt 63 verwendet,
um die Ummantelung 58 und die Faser 57 in dem
Verbinder zu befestigen. Außerdem
ist bei POF die Genauigkeit der Ausrichtung, die für GOF erforderlich
ist, die ein Keramik-, Metall- oder Glasferrul erfordert, nicht
erforderlich, und das Ferrul oder der Träger 61 kann einstückig mit
dem Verbinder 41 geformt werden und dient hauptsächlich als
Träger
für die
Faser 57 und nicht als Präzisionsausrichtungsvorrichtung
und erfordert nicht das Verkitten der Faser in demselben. Gleichartig
dazu weist der Adapter 38 einen Wiedereintrittsabschnitt 66 auf,
der integral mit demselben geformt ist, und eine Röhre 65 zum
Aufnehmen und Ausrichten des Ferruls 61 bildet, was der
Standard-LC-Verbinder
nicht hat. Das Auslöserhaltebauglied 42 ist
in 11 als verriegelt in Position durch Verriegelungseinrichtung 44 und
Verriegelungsrillen 46 gezeigt. Somit, wie es bisher beschrieben
wurde, umfasst die Einzelfaserverbinder-Adapteranordnung drei einzelne
Teile: den Verbinder 41, den Adapter 38 und das
Auslöserhaltebauglied 42,
obwohl das Bauglied 42 integriert mit dem Verbinder 41 sein
kann, in diesem Fall gibt es nur zwei Teile im Gegensatz zu den
zumindest sechs Teilen für
den Standard-LC-Verbinder.
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12 stellt
den Verbinder 41 eingefügt
in dem Adapter 38 dar und zeigt, wie der Verriegelungsvorsprung 51 auf
dem Auslegerverriegelungsarm 48 in die Verriegelungsposition
schnappt. Die obere Oberfläche
des zweiten Kanals 54 weist einen geneigten Abschnitt 67 auf,
der in den Adapter 38 führt, der
den Vorsprung 51 nach unten drückt, während sich der Verbinder in
die Richtung des Pfeils bewegt. (Wie es hierin nachfolgend erklärt wird,
führen
die Nocken 52 diese Funktion ebenfalls durch). Der Vorsprung 51 und
der Arm 48 bleiben niedergedrückt, bis der Vorsprung 51 eine Öffnung 68 in
dem Adapter 38 trifft, der eine Schulter 69 in
dem zweiten Kanal 54 bildet. Die Elastizität des Arms 48 bewirkt,
dass der Verriegelungsvorsprung 51 in die Öffnung 68 hochschnappt,
wenn somit eine Kraft entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeils
auf den Verbinder 41 ausgeübt wird, stößt der Vorsprung 51 gegen
die Schulter 69 an und verhindert, dass der Verbinder 41 herausgezogen
wird, wie es in 13 und 14 gezeigt ist.
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15, 16, 17 und 18 zeigen die
Aktion der Nocken 52 während
und nach der Einfügung
des Verbinders 41 in den Adapter 38. Der Einfachheit
halber wurde das Bauglied 42 von 16 ausgelassen.
Wie es in 15 am besten zu sehen ist, ist
der erste Kanal 53 etwas breiter als der Verriegelungsarm 48 mit
den beiden Nocken 52 auf jeder Seite desselben, so dass
sich der Arm 48 frei in einer longitudinalen oder axialen
Richtung darin bewegen kann. Die obere Oberfläche des Kanals 53 wird
unterbrochen durch den zweiten Kanal 54, der, da er schmaler
ist als der Kanal 53, eine erste und zweite schmale Nockenoberfläche 72 und 73 bildet.
Wie es in 16, 17 und 18 am
besten zu sehen ist, haben die Oberflächen 72 und 73 eine
leichte Abwärtsneigung
von der Rückseite
des Adapters 38 zu der Vorderseite, gegen die die Nocken 52 gleiten, während der
Verbinder 41 in den Adapter 38 eingefügt wird
und nach vorne gedrückt
wird. Diese Abwärtsneigung
wirkt zum Zwingen des Verriegelungsarms 48 nach unten,
während
der Verbinder vorwärts bewegt
wird. Eine Kerbe 74 ist in jeder der Nockenoberflä chen 72 und 73 gebildet,
die eine geneigte Nockenrampe 76 aufweisen, die von einem
Punkt etwas vor der Schulter 69 beginnt und sich von hinten
nach vorne in einem Winkel 0 nach oben neigt, der vorzugsweise in
einem Bereich von 20° bis
45° ist,
wobei 27,3° ein
optimaler Wert ist. Während
der Verbinder 41 in den Adapter 38 eingefügt wird,
wird der Verriegelungsarm 48 niedergedrückt, wie es in 16 gezeigt
ist, als Folge der Nockenaktion der geneigten Nockenoberflächen 72 und 73,
bis die Nocken 72 in die Kerbe 74 eindringen und
beginnen, auf der geneigten Nockenoberfläche 76 nach oben und
nach vorne zu gleiten. Diese Aufwärts- und Vorwärtsbewegung
ist mit Bezugnahme auf 19 und 20 am besten
verständlich. 19 zeigt
eine Nocke 52 auf der Oberfläche 76 und 20 zeigt
die Kräfte
auf dieselbe, die sich aus der inhärenten Rückfederung des Verriegelungsarms 48 ergeben.
Diese Kräfte existieren
auch, wenn keine externe Kraft vorliegt und es gibt, wie es in 20 gezeigt
ist, eine resultierende Abwärts-
und Vorwärtskraft,
die mit P gekennzeichnet ist. Diese Vorwärtskraft ist das Äquivalent
der Kontaktierungskraft, die durch die Spulenfeder in dem Standard-LC-Verbinder
geliefert wird. Während
sich der Verriegelungsvorsprung 51 entlang der Schulter 69 bewegt,
bewirkt die Federkraft, die durch den Verriegelungsarm 48 ausgeübt wird, dass
derselbe in die Öffnung 68 hinaufschnappt,
wie es in 17 gezeigt ist, was dadurch
möglich
gemacht wird, dass jede der Nocken 52 gegen die geneigte
Oberfläche 76 in
einer Kerbe 74 drückt,
wodurch eine Aufwärtsbewegung
des Verriegelungsarms 48 ermöglicht wird. Wenn der Verbinder 41 so in
dem Adapter 38 sitzt und befestigt ist, muss durch den
Installierer oder Betreiber, der die Verbindung herstellt, keine
weitere Kraft ausgeübt
werden. Es ist jedoch nach wie vor eine Vorwärtskraft angelegt, weil die
Federkraft des Verriegelungsarms 48 die Nocken 52 gegen
die jeweiligen Neigungen 76 zwingt, und diese Kraft stellt
eine ordnungsgemäße Anstoßeingriffnahme
der Fläche
des Ferruls und der optischen Faser, die darin enthalten ist, mit
einem Gegenkopp ler oder einer Gegenverbindung sicher. Die resultierende
Konfiguration ist in 18 gezeigt.
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Die
Verbinder-Adapteranordnung, wie sie in 18 gezeigt
ist, gleicht eine zu weite Auslenkung auf die Weise der Spulenfeder
aus, wie es hierin oben erörtert
wurde, und stellt sicher, dass es immer eine positive Kontraktionskraft
gibt, die auf die Fläche des
Ferruls ausgeübt
wird. Um dieses Ziel sicherzustellen, muss der Winkel 0 der
geneigten Oberfläche 76 gewählt werden,
um eine variable Positionierung des Steckers oder Verbinders 41 zu
ermöglichen, zum
Ausgleichen von Toleranzen der Positionssteuerungsmerkmale an dem
Verbinder oder Stecker und dem Adapter. Außerdem muss der Winkel 0 derart sein,
dass der Verbinder immer eine Vorwärtsaxiallast hat. Somit muss
die Vorwärtsaxiallast
stärker sein
als die Reibungswiderstandskraft, d. h. der Winkel 0 der
Rampe 76 muss größer sein
als der Reibungswinkel. Mit Bezugnahme auf 20 wird
die folgende Beziehung beobachtet: N = Pcos θ (1) F = Psin θ (2) f = Reibungswiderstand =
N tan Ø (3)wobei Ø der Reibungswinkel
ist und tan θ > tan θ (4)
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Die
Ungleichung (4) stellt sicher, dass es eine Endflächenkontaktierungskraft
an der optischen Grenzfläche
gibt. Die in 12 gezeigte Abmessung A, die
der Abstand von der Lagerfläche 77 des
Verriegelungsvorsprungs 51 zu der optischen Grenzfläche 78 des
Ferruls 61 ist, wird durch Polieren der Lagerfläche 77 gesteuert,
um sicherzustellen, dass die in 13 gezeigte
Verriegelungsposition etwas geringer ist als die Anstoßposition
der Grenzfläche 78. Die
Interaktion der Nocke 52 mit der Rampe 76 stellt dann
sicher, dass eine Vorwärtsvorspannungskraft die
Grenzfläche 78 in
eine ordnungsgemäße Anstoßposition
bewegt, die in 12 und 18 gezeigt
ist. Falls nachdem der Stecker oder Verbinder 41 in dem Adapter 38 sitzt
und die Grenzfläche 78 gegen
eine Gegenfasergrenzfläche
drückt,
eine Rückwärtsziehkraft
an das Kabel oder die Faser 57 ausgeübt wird, die die Vorwärtsvorspannung
oder Last überschreitet,
die durch den Verriegelungsarm 48 geliefert wird, bewegt
sich der Stecker oder Verbinder 41 nach hinten, bis die
Lagerfläche 77 des
Verriegelungsvorsprungs 51 gegen die Schultern 69 stößt, wie
es beispielsweise in 13 gezeigt ist. Der Stecker 41 bleibt
in dieser Position, bis die Rückwärtslast
entfernt ist, und zu diesem Zeitpunkt bringen die Vorwärtsfederkraft,
die durch die Nocken 52 auf den Rampen 56 erzeugt
wird, und die Federaktion des Arms 48 den Stecker 41 zu
der Gegen- oder Gleichgewichtsposition in Kontakt mit einem Gegenverbinder
oder anderen Ausrüstung
zurück.
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In 21, 22 und 23 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung gezeigt, bei dem die Nocken 52 eine Verriegelungsfunktion
durchführen
und auch eine Vorwärtsvorspannungsfunktion, wodurch
der Bedarf an dem Verriegelungsvorsprung 51, der Öffnung 68 und
der Schulter 69 eliminiert wird. Der Einheitlichkeit halber
haben die Elemente von 21, 33 und 23,
die zu denjenigen der vorhergehenden Figuren nicht geändert sind,
die gleichen Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Figuren.
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Bei
der in 23 gezeigten Einzelheit ist
ersichtlich, dass das untere Ende der geneigten Rampe 76 in
einer vertikalen (relativ zu der Achse) Schulter 81 endet,
gegen die die Nocken 52 in der verriegelten Position drücken, wie
es in 21 gezeigt ist, wodurch allen
axialen Ziehkräften
widerstanden wird, die auftreten können. Wenn der Verbinder 41 in
den Adapter 38 eingefügt
wird, werden die Nocken durch die obere Oberfläche 71 des Kanals 53 niedergehalten,
bis dieselben die Kerbe 74 erreichen, in diesem Punkt schnappen
dieselben nach oben in die Kerbe 74 und verhindern, dass
der Verbinder 41 nach hinten bewegt wird.
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Der
Verbinder und der Adapter mit den Faserankergewinden der vorliegenden
Erfindung, wie sie hierin oben näher
beschrieben sind, haben einen äußerst geringen
Teilezählwert.
Wie es ersichtlich ist, gibt es nur zwei Hauptteile für die Anordnung,
die die gleichen oder ähnlichen
Ergebnisse für
POF erreicht wie der Standard-LC-Verbinder und Adapter für GOF mit
einer relativ großen
Anzahl von Teilen erreichen. Das Zusammenbauen der POF mit dem Verbinder und
das Einfügen
des Verbinders in den Adapter sind mit der vorliegenden Erfindung
Operationen, die durch beinahe jeden durchgeführt werden können und
der gesamte Prozess kann mit einem minimalen Zeitaufwand abgeschlossen
werden. Die Einfachheit der Anordnung ermöglicht es dem Benutzer, Ausrüstung so
leicht ein- und auszustecken, wie es jetzt für seine Telefonausrüstung möglich ist.
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Zum
Abschluss der detaillierten Beschreibung sollte angemerkt werden,
dass es für
Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich ist, dass viele Variationen
und Modifikationen an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie es vorhergehend
näher ausgeführt ist,
durchgeführt
werden können,
ohne wesentlich von den Prinzipien der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Alle solchen Variationen und Modifikationen sollen innerhalb des
Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen, wie er in den
Ansprüchen aufgeführt ist.
Ferner sollen in den folgenden Ansprüchen die entsprechenden Strukturen,
Materialien, Operationen und Äquivalente
aller Einrichtungen oder Schritte plus Funktionselemente jede Struktur, jedes
Material oder jede Aktion zum Durchführen der Funktionen mit anderen
als den besonders beanspruchten Elementen umfassen.