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Die Erfindung betrifft einen Einpresskontakt zum Einpressen in ein Loch einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
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In der Technik sind sogenannte Einpresskontakte weit verbreitet. Sie dienen dazu, elektrische Bauteile dauerhaft mit einer Leiterplatte sowohl elektrisch als auch mechanisch zu verbinden. Ein solcher Einpresskontakt weist einen Einpressabschnitt auf, welcher unter mechanischer Verformung desselben in ein durchkontaktiertes Loch einer Leiterplatte eingepresst werden kann. Meist trägt ein elektrisches Bauteil eine Vielzahl solcher Einpresskontakte, welche bei Montage des Bauteils an die Leiterplatte gleichzeitig und parallel zueinander in Löcher der Leiterplatte unter Aufbringung einer entsprechend hohen Kraft eingepresst werden. Häufig sind solche Einpresskontakte als sogenannte Needle-Eye-Einpresskontakte ausgebildet, bei denen der Einpressabschnitt einen sich in Längsrichtung - also in Axialrichtung - erstreckenden Schlitz aufweist, welcher zwei Schenkel (im Weiteren auch: erster Schenkel und zweiter Schenkel) voneinander trennt. Die Schenkel sind nach außen gewölbt, so dass der Einpressabschnitt in einem Mittelabschnitt eine doppelkonvexe Außenkontur hat.
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Die
DE 198 31 672 B4 zeigt einen derzeit gebräuchlichen Needle-Eye-Einpresskontakt. Dieser weist zwei eingeprägte Zonen (im Weiteren auch: erste eingeprägte Zone und zweite eingeprägte Zone) auf, in denen die Dicke des Einpressabschnittes durch mechanische Verformungen reduziert ist. Diese eingeprägten Zonen erstrecken sich jeweils vom Schlitz in einen Schenkel, so dass ein Teil der Ränder der Schenkel auf der Schlitzseite eine reduzierte Dicke haben. Die eingeprägten Zonen erstrecken sich über eine gewisse Länge des Schlitzes und haben im Wesentlichen die Form von Kreisabschnitten. Durch die in der
DE 198 31 672 B4 beschriebene Formgebung und insbesondere durch die eingeprägten Zonen wird erreicht, dass der Einpressabschnitt Zonen unterschiedlicher Härte aufweist, nämlich einen weicheren Abschnitt im vorderen Bereich, einen härteren Abschnitt im mittleren Bereich und einen weiteren weicheren Abschnitt im hinteren Bereich. Einpresskontakte mit einer in der
DE 198 31 672 B4 beschriebenen Geometrie werden meist aus C70250 gefertigt.
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Der Einpresskontakt der
DE 198 31 672 B4 ist dafür ausgelegt, dass der Durchmesser des Loches, in welches der Einpresskontakt eingepresst wird, ca. 0,6 mm bis 1,6 mm beträgt. Hierdurch ergibt sich eine maximale Dicke (das heißt Materialstärke) des Einpresskontakts von ca. 0,4 mm bis 0,8 mm. Da die Einpresslöcher in einer Leiterplatte einen gewissen Mindestabstand voneinander haben müssen, ergibt sich hieraus eine definierte maximale Anzahl von Einpresskontakten pro Fläche bei einem Stecker. Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung ist inzwischen jedoch eine größere Anzahl von Einpresskontakten pro Flächeneinheit erwünscht. Dies ist jedoch nur durch eine Reduzierung des Durchmessers der Einpresslöcher möglich. Weiterhin ist es häufig erwünscht, für einen solchen Einpresskontakt Materialien mit einer erhöhten Stromtragfähigkeit zu verwenden.
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Es hat sich herausgestellt, dass bei einem gattungsgemäßen Einpresskontakt bei Reduzierung der Materialstärke unter 0,6 mm und/ oder bei Wahl bestimmter Materialien die Gefahr besteht, dass beim Einpressen einer der beiden Schenkel am Übergang zwischen Schenkel und vorderem Abschnitt reißt. Dies liegt unter anderem darin begründet, dass weder der Einpressabschnitt noch das Loch, in das er eingepresst wird, toleranzbeding exakt symmetrisch sind und dass auch die Einpressrichtung natürlich nicht völlig exakt axial ist, was dazu führt, dass in der Regel immer ein Schenkel etwas mehr als der andere Schenkel belastet wird. Diese Gefahr erhöht sich mit sich verringernder Materialstärke und weniger elastischem Material.
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Hiervon ausgehend stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen gattungsgemäßen Einpresskontakt dahingehend weiterzubilden, dass er eine geringere Neigung zum Reißen zeigt, insbesondere auch dann, wenn er eine Dicke von 0,6 mm oder weniger aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Einpresskontakt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zu seiner Herstellung ist in Anspruch 8 angegeben.
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Erfindungsgemäß erstrecken sich die erste eingeprägte Zone und die zweite eingeprägte Zone jeweils über das vordere Ende des Schlitzes hinaus, sodass die eingeprägten Zonen jeweils einen sich seitlich entlang des Schlitzes erstreckenden Hauptabschnitt und einen vorderen Endabschnitt aufweisen. Hierbei liegen die Endabschnitte der eingeprägten Zonen zumindest abschnittsweise aneinander an, ober haben lediglich einen sehr geringen Abstand, insbesondere einen Abstand von höchsten 20 µm voneinander, wobei ein direktes aneinander Anliegen bevorzugt ist. In diesem Sinne könnte man auch sagen, dass die beiden eingeprägten Zonen über ihre vorderen Endabschnitte miteinander verbunden sind.
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Durch die sich aneinander abstützenden vorderen Endabschnitte der eingeprägten Zonen wird eine Abstützung der Schenkel erreicht, welche leichte Asymmetrien, wie sie oben beschrieben wurden, ausgleicht und einem Reißen der Schenkel entgegenwirkt.
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Wie erwähnt, werden die eingeprägten Zonen, also auch deren vorderen Endabschnitte, durch plastische Verformung der Schenkel erzeugt. Dies bedeutet, dass sich die eingeprägten Zonen umso weiter nach innen erstrecken, je tiefer sie eingeprägt sich (also je geringer ihre Dicke ist). Um das oben beschriebene aneinander Anliegen der vorderen Endabschnitte zu erreichen, ist deshalb eine gewisse Prägetiefe der vorderen Endabschnitte notwendig. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass, wenn diese Prägetiefe auf die gesamten eingeprägten Zonen angewandt würde, dies zu einer Geometrie der Hauptabschnitte der eingeprägten Zonen führen würde, welche nicht zu einem idealen Verhalten des Einpressabschnitts führen würden. Insbesondere würde dies zu einer zu großen Steifigkeit der Schenkel führen. Weiterhin könnte die effektive Breite des Schlitzes so klein werden, dass ein Einpressen des Einpressabschnitts (bei dem die Schenkel nach innen gedrückt werden und sich die Breite des Schlitzes verringert) unmöglich würde. Deshalb ist die Dicke der Endabschnitte geringer als die Dicke der Hauptabschnitte.
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Hierbei beträgt die Dicke der Endabschnitte vorzugsweise zwischen 40% und 80%, insbesondere zwischen 50% und 70% der Dicke der Hauptabschnitte.
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Die Dicke der Hauptabschnitte der eingeprägten Zonen beträgt vorzugsweise zwischen 60% und 90% der maximalen Dicke des Einpressabschnitts.
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Um Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können, erstreckt sich vorzugsweise am dem Schlitz abgewandten Ende des durch die Endabschnitte der eingeprägten Zonen gebildeten Bereichs eine Durchbrechung durch den Einpressabschnitt.
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Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass sich die Neigung zum Reißen eines Schenkels zusätzlich dadurch reduzieren lässt, dass die Außenflächen der Schenkel „weniger bauchig“ ausgebildet werden als beim gattungsbildenden Einpresskontakt. Geometrisch ausgedrückt heißt das, dass die Außenfläche jedes Schenkels einen insgesamt konvexen Abschnitt hat, dessen Krümmung ein lokales Minimum aufweist, vorzugsweise in der Mitte. Die Krümmung kann hier bis auf null sinken, das heißt, dass in einem mittleren Abschnitt die Außenflächen der beiden Schenkel in zueinander parallelen Ebenen liegen.
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Für das Gesamtverhalten des Einpressabschnitts hat es sich als günstig herausgestellt, wenn sich die beiden Hauptabschnitte der eingeprägten Zonen über den Großteil der Länge des Schlitzes erstrecken, vorzugsweise entlang wenigstens 70% der Länge des Schlitzes. In manchen Ausführungsformen erreichen sie nicht das hintere Ende des Schlitzes, in anderen Ausführungsformen sind die beiden Hauptabschnitte Abschnitte eines gemeinsamen Hauptabschnitts, der sich um das hintere Ende des Schlitzes herumerstreckt.
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Vorzugsweise ist die Breite der Hauptabschnitte hierbei über wenigstens 80 % der Länge der eingeprägten Zonen im Wesentlichen konstant.
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Die erfindungsgemäße Geometrie eignet sich insbesondere für relativ kleine Einpresskontakte mit einer maximale Dicke von 0,6 mm oder weniger, insbesondere einer maximale Dicke von 0,4 mm oder weniger.
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Besonders geeignete Materialien für den erfindungsgemäßen Einpresskontakt sind C51900, C70250 und C18080.
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Die eingeprägten Zonen werden mittels zweier sich in Dickenrichtung relativ zueinander bewegender Stempel erzeugt, welche jeweils eine sich von einem schlitzvorderen Ende zu einem schlitzhinteren Ende erstreckende Prägefläche aufweisen. Um die oben beschriebene Geometrie zu erzeugen, weist in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zumindest eine der Prägeflächen eine Stufe derart aufweist, dass ein schlitzforderer Endbereich eine erhöhte Eindringtiefe aufweist. Vorzugsweise gilt die für beide Prägeflächen.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf den Einpressabschnitt eines erfindungsgemäßen Einpresskontaktes,
- 2 einen Schnitt entlang der Ebene A-A in 1,
- 3 einen Schnitt entlang der Ebene B-B in 1,
- 4 einen Schnitt entlang der Ebene C-C in 1,
- 5 einen Rohling eines Einpressabschnittes, welcher zum Einpressabschnitt der 1 umgeformt wird,
- 6 einen Schnitt durch den Rohling der 5 entlang der Ebene D-D in 5 sowie zwei Stempel,
- 7 einen der Stempel der 6 in einer Draufsicht aus Richtung R in 6 und
- 8 das in 6 Gezeigte nach Zusammenfahren der beiden Stempel, sodass im Rohling der 5 und 6 die eingeprägten Zonen gebildet werden und somit der in 1 gezeigte Einpressabschnitt gebildet wird.
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Der in den 1 bis 4 gezeigte Einpressabschnitt 10 ist ein sogenannter Needie-Eye-Einpressabschnitt. Er weist eine Oberseite 11 und eine Unterseite 12 auf (wobei die Begriffe „Oberseite“ und „Unterseite“ natürlich willkürlich gewählt sind), welche im Wesentlichen eben sind, sodass der Einpressabschnitt 10 eine im Wesentlichen konstante maximale Dicke Dmax aufweist. In Axialrichtung betrachtet, hat der Einpressabschnitt 10 drei Abschnitte, nämlich einen vorderen Abschnitt 14, einen Mittelabschnitt 16 und einen hinteren Abschnitt 18. Vorderer Abschnitt 14 und hinterer Abschnitt 18 haben im Wesentlichen die selbe Breite und der Mittelabschnitt 16 ist gegenüber diesen Abschnitten nach außen gewölbt und durch zwei Schenkel 27a, 27b gebildet, welche mittels eines durchgehenden Schlitzes 20 voneinander getrennt sind, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Dieser Schlitz 20 erstreckt sich von einem vorderen Ende 21 zu einem hinteren Ende 22. Der Einpressabschnitt 10 ist bezüglich der in den 1 und 2 eingezeichneten Symmetrieebenen E1 und E2 spiegelsymmetrisch.
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Zumindest ein Teil der Außenfläche eines jeden Schenkels 27a, 27b ist insgesamt konvex, das heißt, jeder Schenkel 27a, 27b weist einen insgesamt konvexen Außenflächenabschnitt 28a, 28b auf. Hierbei hat die konvexe Krümmung im Wesentlichen in der Mitte der Schenkel jeweils ein Minimum. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Krümmung in der Mitte der Schenkel null, das heißt, die Außenflächen der beiden Schenkel 27a, 27b sind in einem mittleren Abschnitt parallel zueinander. Hierdurch sind die beiden Schenkel 27a, 27b weniger „bauchig“ als dies im Stand der Technik der Fall ist.
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Zu beiden Längsseiten des Schlitzes 20 erstreckt sich jeweils eine eingeprägte Zone EZa, EZb. In diesen eingeprägten Zonen EZa, EZb ist die Dicke des Einpressabschnittes 10 gegenüber der maximalen Dicke Dmax verringert. Wie dies im Stand der Technik ebenfalls bekannt ist, erstrecken sich die eingeprägten Zonen EZa, EZb nicht bis zum hinteren Ende 22 des Schlitzes.
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Erfindungsgemäß erstrecken sich die eingeprägten Zonen EZa, EZb jedoch über das vordere Ende 21 des Schlitzes 20 hinaus, sodass sie jeweils einen sich seitlich des Schlitzes 22 befindenden Hauptabschnitt 23a, 23b und jeweils einen vor dem vorderen Ende 21 des Schlitzes 20 liegenden vorderen Endabschnitt 24a, 24b aufweisen. Die vorderen Endabschnitte 24a, 24b stoßen hierbei vorzugsweise aneinander, sodass sie lediglich durch eine Grenzlinie 25 voneinander getrennt sind. Die Dicke dE2 der vorderen Endabschnitte 24a, 24b ist gegenüber der Dicke dE1 der Hauptabschnitte 23a, 23b nochmals verringert, wie dies aus den 3 und 4 zu entnehmen ist, wobei der Dickenunterschied in der Praxis nicht so stark ausgeprägt sein muss, wie dies in den 3 und 4 zur Verdeutlichung dargestellt ist. An das vordere Ende der eingeprägten Zone schließt sich eine Durchbrechung 26 an.
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Die Hauptabschnitte 23a, 23b der eingeprägten Zone erstrecken sich über den Großteil der Länge des Schlitzes 20 und haben hierbei eine nahezu konstante Breite.
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Durch die Gesamtgeometrie des Einpressabschnittes 10, das heißt, durch die etwas abgeflachten, also weniger stark gewölbten Schenkel 27a, 27b sowie durch den durch die beiden vorderen Endabschnitte 24a, 24b der eingeprägten Zonen gebildeten Drehpunkt, welcher relativ weit weg vom vorderen Ende des Einpressabschnittes 10 gelegen ist, ergeben sich gegenüber dem Einpresskontakt des Standes der Technik verringerte Kräfte in den vorderen Bereichen der Schenkel 27a, 27b, wenn der Einpressabschnitt 10 in das Loch einer Leiterplatte eingepresst wird und somit wird die Gefahr eines Risses in einem Schenkel vermindert.
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Mit Bezug auf die 5 bis 8 wird nun das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren des eben beschriebenen Einpressabschnittes 10 beschrieben:
- In einem vorausgehenden Arbeitsschritt, welcher aus mehreren Stanzschritten besteht oder diese zumindest umfasst, wird aus einem Blechstreifen ein Rohling 30 geformt. Dieser hat zwei Schenkel 47a, 47b und einen sich zwischen diesen Schenkeln 47a, 47b erstreckenden Ausgangsschlitz 40. Die Außenkontur der Schenkel 47a, 47b des Rohlings 30 entspricht bereits der Außenkontur des fertigen Einpressabschnittes 10. Wichtig ist, dass die Länge IA des Ausgangsschlitzes größer ist als die Länge ls des Schlitzes 20.
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Wie dies in 6 dargestellt ist, werden in einem Produktionsschritt, welcher in der Regel der letzte Produktionsschritt ist, mittels zweier Stempel 50 die eingeprägten Zonen 23a, 23b; 24a, 24b in den Rohling 30, das heißt in die Schenkel des Rohlings 47a, 47b, eingeprägt. Die hierzu verwendeten beiden Stempel 50 sind symmetrisch, in der Regel identisch zueinander.
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Jeder Stempel 50 hat eine Prägefläche 52 mit einem Hauptbereich 54 und einem schlitzvorderen Endbereich 56. Die Gesamtlänge der Prägeflächen 52 ist geringer als die Länge LA des Ausgangsschlitzes 40 und die Prägeflächen 52 erstrecken sich weder zu dessen vorderem, noch zu dessen hinterem Ende. Die schlitzvorderen Endbereiche 56a sind in Prägerichtung von Ihrem jeweiligen Hauptbereich 54 abgesetzt, sodass die schlitzvorderen Endbereiche 56 eine größere Prägetiefe als die Hauptbereiche 54 haben, wodurch sich die geringere Dicke der vorderen Endabschnitte 24a, 24b der eingeprägten Zonen EZa, EZb ergibt. Da das Material des Rohlings natürlich „irgendwo hin muss“ ergibt sich auch, dass sich die vorderen Endabschnitte der eingeprägten Zonen 24a, 24b weiter nach innen erstrecken, nämlich bis sie aneinander stoßen, wodurch sich die Verkürzung des Schlitzes 20 ergibt, ohne dass dies Einfluss auf die Hauptabschnitte der eingeprägten Zonen hätte.
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Wie man durch Vergleich der 1 und 5 leicht sehen kann, ist die Durchbrechung 26 der vordere Endbereich des Ausgangsschlitzes 40, sodass man die beschriebene Geometrie auch dadurch ausdrücken könnte, dass man sagt, dass sich die vorderen Endabschnitte 24a, 24b der eingeprägten Zonen EZa, EZb so weit in den Ausgangsschlitz 40 hineinerstecken, dass sie diesen in einen Hauptabschnitt (nämlich den Schlitz 20) und in einen vorderen Endabschnitt (nämlich die Durchbrechung 26) unterteilen. In der vorliegenden Anmeldung wurde jedoch eine andere Definition gewählt und in dieser ist der Schlitz 20 des fertigen Einpressabschnittes 10 gegenüber dem Ausgangsschlitz 40 des Rohlings 30 verkürzt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Einpressabschnitt
- 11
- Oberseite
- 12
- Unterseite
- 14
- vorderer Abschnitt
- 16
- Mittelabschnitt
- 18
- hinterer Abschnitt
- 20
- Schlitz
- 21
- vorderes Ende
- 22
- hinteres Ende
- 23a, b
- Hauptabschnitt einer eingeprägte Zone
- 24a, b
- vorderer Endabschnitt einer Eingeprägten Zone
- 25
- Grenzlinie
- 26
- Durchbrechung
- 27a, b
- Schenkel
- 28a, b
- konvexer Außenflächenabschnitt
- 29a, b
- mittlerer Bereich des konvexen Außenflächenabschnitts
- 30
- Rohling
- 34
- vorderer Abschnitt
- 36
- Mittelabschnitt
- 38
- hinterer Abschnitt
- 40
- Ausgangsschlitz
- 50
- Stempel
- 52
- Prägefläche
- 54
- Hauptbereich
- 56
- schlitzvorderer Endbereich
- EZa
- erste eingeprägte Zone
- EZb
- zweite eingeprägte Zone
- dmax
- maximale Dicke
- dE1
- Dicke des Hauptabschnitts einer eingeprägten Zone
- dE2
- Dicke des vorderen Endabschnitts einer eingeprägten Zone
- lA
- Länge des Ausgangsschlitzes
- lS
- Länge des Schlitzes
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19831672 B4 [0003, 0004]
