DE102010040561A1

DE102010040561A1 - Verfahren zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen und Kontaktelement

Info

Publication number: DE102010040561A1
Application number: DE102010040561A
Authority: DE
Inventors: Ronny Ludwig; Gustav Klett
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2012-03-15
Also published as: CN103109422B; WO2012032077A1; CN103109422A; EP2614559A1; EP2614559B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen (10), bei dem in einen Draht (1) runden Querschnittes an dem einen Ende des Kontaktelements (10) ein Einpressabschnitt (11) durch einen Prägeschritt ausgebildet wird und wobei beabstandet zum Einpressabschnitt (11) ein Haltebereich (12) gebildet wird, der quer zur Längserstreckung des Drahtes (1) über den Querschnitt im Bereich des runden Drahtes (1) herausragt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Haltebereich (12) durch einen Stanzschritt in einem Prägebereich (24) des Drahtes (1) ausgebildet wird, wobei der Prägebereich (24) gleichzeitig einen asymmetrischen Einpressabschnitt (11) ausbildet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner umfasst die Erfindung ein Kontaktelement.
Aus der DE 20 2006 000 183 U1 ist bereits ein stiftförmiges Kontaktelement bekannt, das aus einem Draht mit rundem Querschnitt hergestellt ist. Dabei wird an dem einen Endabschnitt des Kontaktelements ein Einpressabschnitt, insbesondere zur Verbindung mit einer Leiterplatte, durch einen Prägeprozess ausgebildet. Im mittleren Bereich des Kontaktabschnitts schließt sich ein Halteabschnitt an, bei dem durch zwei harpunenartige Prägungen gewährleistet ist, dass das Kontaktelement nur bis zu den über den Umfang des mittleren Bereichs überstehenden Prägungen in eine Durchgangsöffnung der Leiterplatte eingesteckt werden kann. Ferner ist wesentlich, dass der Einpressabschnitt als symmetrischer Einpressabschnitt ausgebildet ist, der symmetrisch ausgebildete und angeordnete Kontaktschenkel aufweist. Dadurch wird ein relativ aufwändig gestaltetes Prägewerkzeug benötigt, das den Einpressabschnitt von zwei Seiten her ausbildet.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dessen Fertigung möglichst einfach und kostengünstig gestaltet werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Haltebereich durch einen Stanzschritt in einem geprägten Bereich des Drahtes ausgebildet wird, wobei der geprägte Bereich gleichzeitig einen asymmetrisch ausgebildeten Einpressabschnitt ausbildet. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass der zur Vorbereitung des Prägeschrittes für den Einpressabschnitt erforderliche Stanzschritt gleichzeitig den Haltebereich ausbildet, sodass auf einen separaten Fertigungsschritt zum Erzeugen des Haltebereichs verzichtet werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Bei einem besonders bevorzugten Verfahren, das es ermöglicht, aus einem endlosen Draht auf rationelle und fertigungstechnisch vorteilhafte Art und Weise eine Vielzahl von Kontaktelementen auszubilden, ist es vorgesehen, dass der Draht in einem ersten Fertigungsschritt mit dem Prägebereich versehen wird, der einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweist, wobei die im Querschnitt breitere Seite beidseitig über den Querschnitt im Bereich des runden Drahtes herausragt, dass in einem zweiten Fertigungsschritt durch einen Stanzschritt im Bereich des Prägebereichs der Haltebereich ausgebildet wird, dass anschließend in einem dritten Fertigungsschritt durch einen weiteren, einseitigen Prägeschritt der Einpressabschnitt in dem Prägebereich gefertigt wird und dass in einem vierten Fertigungsschritt einzelne Kontaktelemente durch Stanzen aus dem endlosen Draht herausgetrennt werden. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die einzelnen Kontaktelemente erst am Schluss des Fertigungsverfahrens herausgetrennt werden, bei dem die Kontaktelemente noch miteinander stirnseitig verbunden sind. Dadurch wird während der Fertigung bzw. während der einzelnen Fertigungsschritte des Drahtes eine sichere Führung des Drahtes in den einzelnen Werkzeugen erreicht, da der Draht während der verschiedenen Fertigungsschritte einfach taktweise durch die einzelnen Fertigungseinrichtungen gezogen werden kann. Insbesondere entfällt dadurch ein aufwändiges Handling einzelner Kontaktelemente, welches ansonsten erforderlich wäre, wenn die Kontaktelemente zunächst durch Abtrennen entsprechender Abschnitte von dem Draht gebildet werden würden.
Besonders bevorzugt ist es weiterhin, dass das Prägen der Kontaktabschnitte im Einpressabschnitt von einer Seite des rechteckigen Prägebereichs her erfolgt. Dadurch wird es ermöglicht, ein relativ einfach gestaltetes Prägewerkzeug zu verwenden, das lediglich einen Gegenhalter benötigt.
Zur Vermeidung von Korrosion oder sonstiger, die elektrische Verbindung beeinträchtigender, Faktoren wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Oberfläche des Drahtes durch einen Beschichtungsprozess, insbesondere durch einen Galvanikprozess, behandelt wird.
Ein bevorzugtes Einsatzgebiet des Kontaktelements besteht in der Verwendung als Verbindungselement zwischen einer Leiterplatte und einem Sensorelement. Bei einer derartigen Anordnung kann auf zusätzliche Lötverbindungen zwischen dem Kontaktelement und der Leiterplatte verzichtet werden, sodass durch einen Lötprozess ggf. bedingte Fertigungsfehler, z. B. in Form von Lötspritzern oder ähnlichem, ausgeschlossen werden können.
Um eine sichere Verankerung des Einpressabschnittes in der Öffnung einer Leiterplatte zu ermöglichen, die ein weiteres Durchrutschen des Kontaktelements sicher vermeidet, wird darüber hinaus vorgeschlagen, dass der Haltebereich eine Breite aufweist, die in etwa doppelt so breit ist wie der Drahtdurchmesser.
Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass der Haltebereich zwei Haltekanten aufweist, die sich rechtwinklig zur Längsachse des Kontaktelements erstrecken. Dadurch wird eine sichere Blockierung des Kontaktelements in der Öffnung der Leiterplatte bewirkt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
1 eine Seitenansicht auf einen Abschnitt eines endlosen Drahtes nach einem ersten Fertigungsschritt eines Kontaktelements, bei dem ein Prägebereich ausgebildet wurde,
2 eine Ansicht in Richtung des Schnittes II-II der 1,
3 den Teilbereich des Drahtes gemäß 1, nachdem ein Einpressabschnitt und ein Haltebereich ausgebildet wurden,
4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV der 3,
5 einen Längsschnitt durch den Draht gemäß 3,
6 den Abschnitt des Drahtes gemäß den 1 und 3 nach dem Abtrennen eines Kontaktelements von dem Draht,
7 ein Kontaktelement in Seitenansicht und
8 eine perspektivische Ansicht eines Flüssigkeitssensors in teilweise geschnittener Darstellung unter Verwendung erfindungsgemäßer Kontaktelemente.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der 7 ist ein stiftförmiges Kontaktelement 10 dargestellt, wie es insbesondere zur Kontaktierung von Schaltungsträgern wie Leiterplatten oder ähnlichem in der Kraftfahrzeugzulieferindustrie eingesetzt werden kann. Das Kontaktelement 10 ist aus einem Draht 1 mit rundem Querschnitt hergestellt. Das Kontaktelement 10 weist an seinem einen Ende einen asymmetrisch ausgebildeten Einpressabschnitt 11 auf, der mit der Durchgangsöffnung in dem Schaltungsträger zusammenwirkt bzw. in diese einsteckbar ist. An den Einpressabschnitt 11 schließt sich ein Haltebereich 12 an, der die axiale Einschubbewegung des Kontaktelements 10 in der Durchgangsöffnung des Schaltungsträgers begrenzt. Sowohl der Einpressabschnitt 11 als auch der Haltebereich 12 weisen, im Gegensatz zu dem restlichen Bereich des Kontaktelements 10, keinen runden Querschnitt auf.
An den Haltebereich 12 schließt sich auf der dem Einpressabschnitt 11 gegenüberliegenden Seite ein zylindrisch ausgebildeter Verbindungsabschnitt 13 an, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektrode 15 ausgebildet ist. Die Elektrode 15 ist beispielsweise Bestandteil eines Flüssigkeitssensors 20, der in der 8 dargestellt ist. Man erkennt, dass der in der 8 dargestellte Flüssigkeitssensor 20 zwei Elektroden 15 mit zwei Kontaktelementen 10 aufweist, die in Wirkverbindung mit einer Leiterplatte 21 des Flüssigkeitssensors 20 angeordnet sind. Hierbei durchdringen die Einpressabschnitte 11 der Kontaktelemente 10 die Leiterplatte 21 im Bereich von Durchgangsöffnungen 22. Zusätzliche Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen, sind nicht erforderlich, um die Elektroden 15 bzw. die Kontaktelemente 10 elektrisch mit der Leiterplatte 21 zu verbinden bzw. zu kontaktieren.
In den 1 bis 6 wird nunmehr der Fertigungsprozess von erfindungsgemäßen Kontaktelementen 10 näher erläutert: Die 1 zeigt einen Abschnitt des Drahtes 1 nach einem ersten Fertigungsschritt. Hierbei wird durch den ersten Fertigungsschritt in dem Draht 1 durch einen ersten Prägeschritt ein Prägebereich 24 ausgebildet. Der Prägebereich 24 weist entsprechend der 2 eine im Wesentlichen rechteckförmige Querschnittsfläche auf, wobei die Breite b des Prägebereichs 24 in etwa dem doppelten Durchmesser d des Drahtes 1 entspricht. Zwischen dem rechteckförmigen Prägebereich 24 und dem im Querschnitt restlichen Bereich des (runden) Drahts 1 ist auf beiden Seiten des Prägebereichs 24 noch jeweils ein Übergangsabschnitt 25 ausgebildet.
In der 3 ist der Zustand des Drahtes 1 nach zwei weiteren, aufeinander folgenden Fertigungsschritten dargestellt. Hierbei wird in einem zweiten Fertigungsschritt der Prägebereich 24 durch einen Stanzschritt derart bearbeitet, dass auf der dem einen Übergangsabschnitt 25 zugewandten Seite der Haltebereich 12 gestanzt wird. Hierbei weist der Haltebereich 12 zwei rechtwinklig zur Längsachse 26 des Drahtes 1 angeordnete Haltekanten 27, 28 auf. Ferner wurde durch den Stanzschritt der Prägebereich 24 von der Breite b auf die Breite a reduziert.
Anschließend wird in einem dritten Fertigungsschritt durch einen zweiten Prägeschritt der Einpressabschnitt 11 in den Prägebereich 24 eingeformt. Wie man aus einer Zusammenschau der 3 bis 5 erkennt, wird dabei der Prägebereich 24 im Bereich des Einpressabschnittes 11 von der ursprünglichen Breite a auf die Breite A vergrößert. Gleichzeitig werden zwei Kontaktabschnitte 29, 30 eingeprägt und eine Vertiefung 31 im Bereich des Einpressabschnittes 11 ausgebildet.
Wesentlich dabei ist, dass, wie insbesondere anhand der 4 und 5 erkennbar ist, der Einpressabschnitt 11 asymmetrisch ausgebildet ist. Dies erfolgt dadurch, dass das zum Prägen des Einpressabschnittes 11 verwendete, nicht dargestellte Prägewerkzeug lediglich von einer Seite auf den Prägebereich 24 einwirkt und dabei die Vertiefung 31 einprägt.
Die in ihrer Höhe reduzierten Kontaktabschnitte 29, 30 wirken beim Einführen in die Durchgangsöffnungen 22 der Leiterplatte 21 mit diesen zusammen, wobei sich eine Verbindung zwischen den Kontaktabschnitten 29, 30 und den Durchgangsöffnungen 22 einstellt.
In der 6 ist ein vierter Fertigungsschritt dargestellt, bei dem durch einen zweiten Stanzschritt einzelne Kontaktelemente 10 aus dem endlosen Draht 1 ausgestanzt bzw. ausgetrennt werden. Hierbei fällt ein Abfallstück 2 an. Gleichzeitig wird das dem Einpressabschnitt 11 gegenüberliegende Ende 3 des Kontaktelements 10 ausgebildet.
Das soweit beschriebene Kontaktelement 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. Insbesondere sind andere geometrische Verhältnisse zwischen den einzelnen Bereichen bzw. Abschnitten des Kontaktelements 10 denkbar. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Oberfläche des Drahtes 1 durch einen Beschichtungsprozess, insbesondere durch einen Galvanikprozess, behandelt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006000183 U1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen von stiftförmigen Kontaktelementen (10), bei dem in einen Draht (1) runden Querschnittes an dem einen Ende des Kontaktelements (10) ein Einpressabschnitt (11) durch einen Prägeschritt ausgebildet wird und wobei beabstandet zum Einpressabschnitt (11) ein Haltebereich (12) gebildet wird, der quer zur Längserstreckung des Drahtes (1) über den Querschnitt im Bereich des runden Drahtes (1) herausragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (12) durch einen Stanzschritt in einem Prägebereich (24) des Drahtes (1) ausgebildet wird, wobei der Prägebereich (24) gleichzeitig einen asymmetrisch ausgebildeten Einpressabschnitt (11) ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen einer Vielzahl von Kontaktelementen (10) der Draht (1) in einem ersten Fertigungsschritt mit dem Prägebereich (24) versehen wird, der einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweist, wobei die im Querschnitt breitere Seite (b) beidseitig über den Querschnitt im Bereich des runden Drahtes (1) herausragt, dass in einem zweiten Fertigungsschritt durch einen Stanzschritt im Bereich des Prägebereichs (24) der Haltebereich (12) ausgebildet wird, dass anschließend in einem dritten Fertigungsschritt durch einen weiteren, einseitigen Prägeschritt der Einpressabschnitt (11) in dem Prägebereich (24) gebildet wird und dass in einem vierten Fertigungsschritt einzelne Kontaktelemente (10) durch Stanzen aus dem endlosen Draht (1) herausgetrennt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einpressabschnitt (11) durch Prägen zweier, über den Querschnitt des restlichen rechteckigen Abschnitts (a) des Prägebereichs (24) herausragender Kontaktabschnitte (29, 30) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen der Kontaktabschnitte (29, 30) von einer Seite des Prägebereichs (24) her erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägeschritt eine Vertiefung (31) im Einpressabschnitt (11) erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Drahtes (1) durch einen Beschichtungsprozess, insbesondere durch einen Galvanikprozess, behandelt wird.
Kontaktelement, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10) als Verbindungselement zwischen einer Leiterplatte (21) und einem Sensorelement angeordnet ist.
Kontaktelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (12) eine Breite (b) aufweist, die in etwa doppelt so breit ist wie der Drahtdurchmesser (d).
Kontaktelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltebereich (12) zwei Haltekanten (27, 28) aufweist, die sich rechtwinklig zur Längsachse (26) des Kontaktelements (10) erstrecken.