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Die
Erfindung betrifft einen Kontaktstift zur Verwendung an Beleuchtungsmitteln,
wobei am Umfang ein Anschlag mit einer Mehrzahl von Erhebungen vorhanden
ist.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedenste Arten von Kontaktstiften
bekannt. In der Regel sind diese Kontaktstifte rotationssymmetrisch.
Die Herstellung erfolgt in aller Regel durch einen Zerspanungsvorgang
aus einem runden Stab. Gegebenenfalls ist es auch möglich, den
Kontaktstift vorher teilweise durch ein Umformungsverfahren vorzuformen. Durch
die Verfahren aus dem Stand der Technik ist eine rotationssymmetrische,
aber ansonsten freie Formgestaltung gegeben.
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In
der Verwendung als Kontaktstift für Beleuchtungsmittel ist es
erforderlich, dass der Kontaktstift einen entsprechenden Befestigungsabschnitt aufweist.
In der späteren
Endfunktion am Beleuchtungsmittel ist zwangsläufig entsprechend ein Kontaktabschnitt
zur Gewährleistung
der Steckfunktion vorhanden. In der Anwendung an Halogenleuchten ist
es üblich,
dass dieser Kontaktabschnitt durch einen verdickten Kopf gebildet
wird. In der Regelanwendung wird der Befestigungsabschnitt aus einem zylindrischen
Abschnitt gebildet, wobei das Ende des Kontaktstifts als Nietansatz
dient. Entsprechend der Befestigungsart ist es erforderlich, dass
am Umfang des Kontaktstifts ein Anschlag vorhanden ist. Dieser dient
sowohl als Anschlag bei der Montage des Kontaktstifts in die Beleuchtungsmittelbefestigungsaufnahme
als auch für
die folgende Vernietung als Gegenlager zum Nietvorgang. Insofern
ist der Anschlag maßgeblich
für den
sicheren Halt des Kontaktstifts im Beleuchtungsmittel verantwortlich.
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Um
die Nietfähigkeit
zu gewährleisten,
ist es bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht
möglich,
den Kontaktstift vollständig,
insbesondere im Nietbereich, durch Umformen herzustellen. Dieses
führt bei
Versuchen zu einer Materialverfestigung im Nietansatz und beim Nietvorgang zum
Brechen des Nietansatzes. Daher wird bisher nahezu immer der Anschlag
durch einen Zerspanungsvorgang hergestellt. Insofern führt dies
zu höheren
Kosten aufgrund der Bearbeitungsart.
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Aufgrund
des Herstellungsverfahrens ist der Anschlag – wie zuvor schon angegeben – grundsätzlich rotationssymmetrisch,
d. h. zylindrisch. In der Verwendung des Kontaktstifts an Halogenleuchten weist
die Anlagefläche
an der Halogenleuchte jedoch eine mitunter nicht ebene Fläche auf.
Bereits kleinste Unebenheiten können
dazu führen,
dass keine sichere Lage des Kontaktstifts im Beleuchtungsmittel
gewährleistet
ist und es ein minimales Spiel geben kann. Auch wenn hierbei die
Steckfunktion und der Halt des Beleuchtungsmittels in der jeweiligen
Fassung noch gewährleistet
sind, wirkt diese Erscheinung des „Wackelns” beim Verwender jedoch als Qualitätsmangel.
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Insofern
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kontaktstift bereitzustellen,
der im Gegensatz zum herkömmlichen
Verfahren sowohl kostengünstiger
hergestellt werden kann als auch zugleich eine bessere Anlage am
Beleuchtungsmittel sicherstellt.
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Diese
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Kontaktstift gemäß Anspruch
1 realisiert. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts
ist in Anspruch 7 angegeben.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der
Kontaktstift zur Verwendung an einem Beleuchtungsmittel umfasst
zunächst
einmal einen Grundkörper.
Der Grundkörper
ist in aller Regel ein Zylinder, wobei die genaue Form nicht wesensrelevant
ist. Im Grundkörper
besitzt dieser zumindest abschnittsweise eine Ausnehmung. In dieser
kann das Kontaktelement des Beleuchtungsmittels, in aller Regel
ein Draht, mit dem Kontaktstift kontaktiert werden. Am Grundkörper an
dem von Beleuchtungsmittel weg weisenden Ende weist dieser einen
Kontaktabschnitt auf. Dieser Kontaktabschnitt dient in bekannter
Weise zur Herstellung des Steckkontakts. Auf der anderen Seite am
Grundkörper
an dem zum Beleuchtungsmittel hin weisenden Ende besitzt dieser einen
Befestigungsabschnitt. Dieser Befestigungsabschnitt wiederum kann
in eine Ausnehmung am Beleuchtungsmittel eingebracht werden, um
entsprechend im Beleuchtungsmittel fixiert zu werden. Der Befestigungsabschnitt
ist am Umfang des Grundkörpers
durch einen überstehenden
Anschlag begrenzt. Dieser Anschlag kann folglich an einer Anlagefläche am Beleuchtungsmittel
beim Einstecken in die Ausnehmung am Beleuchtungsmittel zur Anlage
kommen.
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Das
erfinderische Merkmal bei dem Kontaktstift ist, dass der Anschlag
von zumindest zwei Erhebungen gebildet wird, die über den
Umfang des Grundkörpers überstehen.
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Durch
die Änderung
der aus dem Stand der Technik üblichen
Anschlagsform in zylindrischer Ausführung hin zu einer Mehrzahl
an Erhebungen wird eine stabile und sichere Anlage am Beleuchtungsmittel
gewährleistet.
Insofern wird hierdurch erreicht, dass geringfügige Unebenheiten an der Anlagefläche nicht
mehr relevant für
die sichere Lage des Kontaktstifts am Beleuchtungsmittel sind.
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In
vorteilhafter Ausführung
wird der Anschlag von drei bis sechs Erhebungen gebildet. Ab drei
Erhebungen ist insbesondere eine definierte Lage an der Anlagefläche des
Beleuchtungsmittels gegeben. Bei mehr als sechs Erhebungen – in Abhängigkeit von
der Ausgestaltung der Erhebungen – ist kaum noch ein Unterschied
zum bisherigen Stand der Technik mit der zylindrischen Form gegeben.
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Zur
Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung des Kontaktstifts
mit dem Kontaktelement bzw. Draht ist es in einfacher Form möglich, eine
zylindrische Bohrung einzusetzen. Zur Gewährleistung einer fehlerfreien
und einfachen Montage des Kontaktelements in den Kontaktstift besitzt
die Bohrung zur Seite des Befestigungsabschnitts eine Einführschräge.
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In
aller Regel wird der Kontaktstift am Beleuchtungsmittel mittels
Nieten befestigt. Insofern besitzt der Kontaktstift vorteilhafterweise
am Befestigungsabschnitt einen Nietansatz. Dieser Nietansatz wird
dadurch gebildet, dass entsprechend am Befestigungsabschnitt im
umzunietenden Bereich die Wandstärke
deutlich verringert ist. Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Wandung
am Nietansatz eine diskontinuierliche Wandstärke mit mehreren Schwächungen
aufweist.
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In
besonderer Gestaltung des Kontaktstifts für entsprechend unebene Anlageflächen am
Beleuchtungsmittel kann eine spezielle Ausformung der Erhebungen
gewählt
werden. Zu diesem Zweck liegen die freien Enden der Erhebungen zumindest
ein Stück
weit über
dem Befestigungsabschnitt. Insofern ergibt sich bei einer Anlage
an einer theoretischen Ebene ein Freiraum zwischen dieser theoretischen Ebene
und den Erhebungen nahe dem Befestigungsabschnitt.
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Insbesondere
kann in diesem Falle vorteilhaft eine ballige Form für die Berührungsflächen der Erhebungen,
die an der Anlagefläche
am Beleuchtungsmittel zur Anlage kommen, gewählt werden.
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Zur
Herstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts
ist zunächst
ein Grundkörper
als Ausgangsmaterial erforderlich. Zur Herstellung dieses Grundkörpers können reguläre aus dem
Stand der Technik bekannte Anwendungsverfahren eingesetzt werden.
In aller Regel wird zunächst
ein zylindrisches Stabmaterial auf eine Ausgangslänge abgelängt. Sofern
der Einsatz an einer Halogenlampe vorgesehen ist, gilt es, zunächst einen
Kopf anzuformen. Dies kann durch einen mehrstufigen Stauchvorgang
erfolgen, wobei der entsprechende Kopf mit einem sich darin befindlichen
Freiraum gebildet wird. Dieser Kopf bildet den späteren Kontaktabschnitt
des Kontaktstiftes. Die Form des Kontaktabschnitts ist jedoch nicht
wesentlich für
das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines vorteilhaften Kontaktstiftes.
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Durch
das erfinderische Verfahren wird nun der erfinderische Kontaktstift
hergestellt. Durch eine Umformung des Grundkörpers werden hierbei die Erhebungen
hergestellt. Charakteristisches Wesensmerkmal ist es hierbei, dass
eine Mehrzahl von Erhebungen vorhanden sind, die in der Summe abweichend
von einem zylindrischen Anschlag, wie aus dem Stand der Technik
bekannt, sind.
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Die
Herstellung und Anwendung des Umformprozesses kann in drei verschiedenen
Verfahrensvarianten durchgeführt
werden.
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In
einer ersten Variante wird ein Abschabeprozess für den Umformvorgang eingesetzt.
Hierbei wird Material am Außenumfang
des Grundkörpers
im Bereich des Befestigungsabschnitts im Wesentlichen in Richtung
der Längsachse
des Grundkörpers
mit einem Werkzeug verdrängt.
Dieses in axialer Richtung vom Befestigungsabschnitt in Richtung
des Kontaktabschnitts verdrängte
Material bildet zumindest teilweise diese Erhebungen, wobei das
Material radial nach außen
fließt.
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Eine
zweite Verfahrensvariante wird gebildet, wenn beim Umformprozess
ein Fließpressprozess
eingesetzt wird. In diesem Fall wird Material im Kern des Grundkörpers im
Bereich des Befestigungsabschnitts in axialer Richtung in Richtung
des Kontaktabschnitts verdrängt.
Dieses verdrängte
Materialvolumen bildet zumindest teilweise die Erhebungen, indem
Material im Bereich der Erhebungen aus dem Kern radial nach außen fließt.
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Darüber hinaus
ist im dritten Fall eine Kombination der zuvor angewendeten Verfahren
möglich. Hierbei
wird in einem ersten Schritt mittels eines Fließpressprozesses Material aus
dem Kern des Grundkörpers
im Bereich des Befestigungsabschnitts verdrängt. Hierbei wird insbesondere
der Außenumfang
des Grundkörpers
aufgeweitet. Durch entsprechend vorteilhafte Gestaltung des eingesetzten
Pressstempels mit einem polygonartigen Aufbau bzw. einer nichtzylindrischen
Form wird erreicht, dass insbesondere in axialer Verlängerung
der zu bildenden Erhebungen der Außenumfang ungleichmäßig vergrößert wird.
Bei einem nun folgenden Abschabeprozess im zweiten Schritt wird
das Material am vergrößerten Außenumfang
des Grundkörpers
wiederum im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Grundkörpers mit
einem weiteren Werkzeug verdrängt.
Dieses Material bildet wiederum wie im ersten Verfahren die Erhebungen,
wobei wiederum das Material radial nach außen fließt.
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In
allen vorgestellten Verfahren, insbesondere beim dritten Verfahren,
bietet die verfahrensbedingte Bildung von Schwächungen am Befestigungsabschnitt
einen besonderen Vorteil hinsichtlich einer leichteren Nietbarkeit
des Kontaktstiftes. In der Lage der Erhebungen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
eine geringere Wandstärke
im Befestigungsabschnitt realisiert. Sofern eine spanende Bearbeitung
des Befestigungsabschnitt nach der Erzeugung der Erhebungen erfolgt
und somit wiederum eine gleichmäßige Wandstärke vorhanden
ist, verbleibt eine diskontinuierliche Verfestigung des Materials.
Diese wechselnde Verfestigung des Materials erleichtert den Nietprozess,
insofern als der Wandung gestattet wird, parallel der Kontaktstiftachse
in der Anzahl der Erhebungen aufzureißen.
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Mittels
eines aus dem Stand der Technik üblichen
Verfahrens kann im Folgenden der Kern aufgebaut werden, um so die
entsprechende Ausnehmung zur Aufnahme des Drahts zu bilden.
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Sofern
zur Befestigung im Beleuchtungsmittel ein verringerter Außendurchmesser
am Grundkörper
gefordert wird, ist es möglich,
diesen spanend nachzubearbeiten.
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In
den folgenden Abbildungen wird nochmals die erfinderische Gestalt
anhand verschiedener Beispiele dargestellt. Es zeigen:
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1 Beispiele von Kontaktstiften, welche mittels
Abschabeprozess hergestellt wurden;
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2 Beispiele von Kontaktstiften, an denen das
Ende spanend nachbearbeitet wurde;
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3 Beispiele von Kontaktstiften, bei denen
die dritte Verfahrensvariante angewendet wurde;
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4 eine
Ausführung
eines herkömmlichen Kontaktstifts;
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5 den
Befestigungsabschnitt eines Beleuchtungsmittels mit zwei Kontaktstiften;
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6 skizzenhaft
den Abschabeprozess zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kontaktstifts;
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7 skizzenhaft
den Herstellungsprozess ausgehend von einem zylindrischen Rohling
bis zum fertigen Kontaktstift;
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8 skizzenhaft
die zweite Herstellungsvariante zur Herstellung eines entsprechenden
Kontaktstifts;
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9 skizzenhaft
den Herstellungsprozess ausgehend vom zylindrischen Grundkörper bis
zum fertigen Kontaktstift mittels der zweiten Prozessvariante;
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10 Sonderformen der erfindungsgemäßen Ausführung mit
einer Mehrzahl von Erhebungen;
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11 skizzenhaft besondere Ausführungen
der Erhebungen.
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In
der 1a ist eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktstifts 01a dargestellt.
Wie zu erkennen ist, handelt es sich hierbei um einen Kontaktstift 01a für eine Halogenleuchte mit
entsprechend vergrößertem Kopf 07 auf
einer Seite des zylindrischen Grundkörpers 02 zur Herstellung
des Steckkontakts. Auf der anderen Seite des Grundkörpers 02 befindet
sich der Befestigungsabschnitt 03. Im Inneren befindet
sich die Ausnehmung 04 zur Einbringung des Kontaktelements
bzw. des Drahts zur Kontaktierung des Kontaktstifts 01 mit dem
Beleuchtungsmittel. In dieser Ausführungsform dargestellt sind
vier Erhebungen 05 am Umfang vorhanden. Wie zu erkennen
ist, bilden diese sich durch Abschabungen 11a am Außenumfang
des Grundkörpers 02.
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In 1b ist
eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Kontaktstifts 01b dargestellt.
Diese Ausführungsform
entspricht weitgehend der zuvor genannten Ausführungsform, wobei in diesem
Fall die Abschabungen 11b zur Bildung der Erhebungen derart
ausgeführt
sind, dass eine deutliche Schwächung
der Wandung am Grundkörper 02 vorhanden ist.
Somit kann bei dieser Ausführungsform
die Nietbarkeit verbessert werden.
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In 2a ist
eine weitere Form des erfindungsgemäßen Kontaktstifts 01c dargestellt.
In diesem Fall besitzt der Kontaktstift 01c drei Erhebungen,
wobei im Befestigungsabschnitt oberhalb der Erhebungen der Außenumfang
durch eine spanende Bearbeitung abgedreht wurde und sich somit ein
zylindrischer Absatz 12c bildet.
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In 2b ist wiederum eine weitere Variante eines
Kontaktstifts 01d dargestellt. In diesem Fall ist am Kontaktstift 01d lediglich
der Endbereich des Befestigungsabschnitts 03 abgedreht.
Insofern bildet der Absatz 12d eine dünne Wandung, welche zum entsprechenden
Nietvorgang vorzugsweise eine dünne
Wandstärke
aufweist.
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In 3a ist
wiederum eine Variante des erfindungsgemäßen Kontaktstifts 01e dargestellt.
In diesem Fall besitzt der Kontaktstift 01e drei Erhebungen 05e,
wobei diese zusammen ein Polygon ergeben. In gleicher Lage ist im
Inneren ebenso eine dreieckige Polygonform 13e vorhanden.
Gebildet wird diese Ausführung,
indem zunächst
mittels eines Fließpressvorgangs
der Innenpolygon 13e gebildet wird, wobei Material im Befestigungsabschnitt
nach außen
verdrängt
wird. Im Folgenden bildet ein Abschabvorgang die drei Erhebungen.
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In 3b ist
dies mittels der Draufsicht auf den Kontaktstift 01e aus 3a nochmals
verdeutlicht. In der Lage der Erhebungen 14e wird durch
den ersten Prozessschritt mittels des Innenpolygons 13e Material
nach außen
in Richtung der Lage der Erhebungen 14e verdrängt. Dieses über die
Zylinderform überstehende
Material kann mittels eines Stempelwerkzeugs abgeschabt werden und
bildet folglich in gleicher Lage die Erhebungen 05e. Zugleich
ist deutlich zu erkennen, dass mittels dieser Prozessart zugleich
Schwächungen
in der Wandung im Befestigungsabschnitt im Bereich der Lage der
Erhebungen 14e vorhanden sind. Somit ist zugleich die Nietbarkeit
verbessert.
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In 3c ist
eine weitere Variante des Kontaktstifts dargestellt, wobei dieser
in gleicher Art wie die zuvor genannte Variante aus 3a erstellt
wurde. Hierbei sind nun sechs Erhebungen vorhanden, wobei im Inneren
entsprechend ein Sechseck ausgebildet ist. Dieses ist auch in 3d verdeutlicht.
Insofern muss die Art des Innenpolygons nicht exakt eine zu den
Erhebungen parallele Kontur aufweisen.
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In 4 ist
ein gewöhnlicher
Kontaktstift aus dem Stand der Technik dargestellt. Dieser besteht entsprechend
aus einem rotationssymmetrischen Körper, welcher in aller Regel
durch einen Zerspanungsvorgang hergestellt ist. Dieser besitzt ebenso auf
der Kontaktseite einen Kopf 07und im Inneren des Kopfs
einen Freiraum 10. Über
den Grundkörper 02 steht
der Anschlag 06, welcher zur Montage und Befestigung des
Kontaktstifts im Beleuchtungsmittel dient, über. Oberhalb des Anschlags 06 auf
dem Befestigungsabschnitt 03 gibt es im Inneren gleichfalls einen
Freiraum 09. Dieser Freiraum 09 ist vor allem ausgebildet,
um den nachfolgenden Nietvorgang zu erleichtern. Die Ausnehmung 04 zur
Kontaktierung des Leiters vom Beleuchtungsmittel wird primär durch
die Bohrung 08 realisiert. Die Form der Ausnehmung 04 bzw.
der Bohrung 08 unterscheidet sich insofern nicht wesentlich
von der erfinderischen Lösung.
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In 5 ist
der Befestigungsabschnitt 16 eines Beleuchtungsmittels
dargestellt. Dieser weist eine entsprechende Anlagefläche 17 zur
Befestigung der Kontaktstifte 01 auf. Dargestellt ist der
Einbau eines fertig vernieteten Kontaktstifts 01h sowie
eines eingeführten
Kontaktstifts 01e. Die Befestigung erfolgt mittels eines
Nietwerkzeugs 18 und bewirkt somit die feste Verbindung
des Kontaktstifts 01 mit dem Beleuchtungsmittel.
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In 6 ist
der erfinderische Verfahrensschritt zur Bildung des Kontaktstifts
in einer Variante grob skizziert. Hierbei wird der Kontaktstift
mit seinem Grundkörper 02 fest
in einem Werkzeug 20 eingespannt. Mittels eines bewegten
Stempels 21 im Umformwerkzeug wird durch den erfindungsgemäßen Abschabevorgang
die Erhebung 05 gebildet.
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In 7 ist
eine beispielhafte Abfolge von Prozessschritten zur Ausbildung des
Kontaktstifts ausgehend von einem zylindrischen Grundkörper 30 dargestellt.
Hierbei wird zunächst
in zwei Schritten der auf der einen Seite in der Regel anzutreffende Kopf
angeformt und bildet, wie dargestellt, über die Stufe 31a im
Folgenden den Körper 31b.
Dieser ist das Ausgangsmaterial für den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt.
Durch den Abschabevorgang wird ein entsprechender vorbereiteter
Kontaktstift 32 hergestellt. Dieser besitzt entsprechend
die Erhebungen, jedoch ist er noch ohne die Ausnehmung zur Kontaktierung
des Kontaktelements. Im Folgenden wird durch einen Zerspanungsvorgang
im Inneren die Ausnehmung eingebracht und bildet somit die erste
Variante des Kontaktstifts 01b. Hiervon ausgehend ist es
möglich,
durch eine weitere Abdrehung am Befestigungsabschnitt die Varianten 01d bzw. 01c zu
erzeugen.
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Die 8 skizziert
einen alternativen Verfahrensschritt zur Bildung der erfindungsgemäßen Erhebungen.
In diesem Fall wird wiederum der Grundkörper 02 in einem feststehenden
Werkzeug 22 eingespannt. Durch einen bewegten Stempel 23 wird
Material aus dem Kern des Grundkörpers
verdrängt, welches
wiederum ein Fließen
von Material zur Bildung der Erhebungen 05 bewirkt.
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Die 9 zeigt
hierzu mögliche
Verfahrensschritte zur Bildung des Kontaktstifts unter Ausnützung des
Verfahrens mittels Verdrängen
aus dem Kern des Grundkörpers.
Ausgangsmaterial ist wiederum der zylindrische Grundkörper 30.
Die Bildung des Kopfs ist mit den Stufen 31a, 31b und 31c dargestellt.
Im Folgenden wird durch den Fließpressvorgang der entsprechende
Kern aus dem Grundkörper verdrängt und
bildet die Erhebungen unter Bildung des Körpers 33. Durch das
Aufbohren des Kerns und Bildung der Ausnehmung wird eine erfindungsgemäße Variante
des Kontaktstifts 01j hergestellt.
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In 10a ist eine Sonderform des Kontaktstifts dargestellt.
In diesem Fall werden wiederum die Erhebungen 05 durch
Abschabung vom Grundkörper 02 gebildet.
Hierbei wirkt das bewegte Werkzeugteil jedoch nicht exakt axial
in Richtung des Kontaktstifts, sondern leicht zur Achse geneigt
in der Bewegungsrichtung 24, wie dies im Schnitt 10b dargestellt ist.
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In
den 11a sowie 11b sind
Sonderformen der Erhebungen 05 im Schnitt dargestellt.
Im ersten Fall wird eine ballige Form realisiert und im zweiten
Fall bildet die Erhebung 05c eine ebene Fläche. In
beiden Fällen
gibt es einem Hinterschnitt, bzw. das äußere Ende der Erhebungen, die
an der Anlagefläche
des Beleuchtungsmittels anliegen würden, liegt über dem
zum Kontaktabschnitt weisenden Ende des Befestigungsabschnitts 03b.
