DE1490757B2 - Verfahren zur befestigung von kontaktgebenden elementen insbesondere steckerteilen in einem einstueckigen isolier stoffkoerper eines elektrischen steckverbinders - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Befestigung von kontaktgebenden Elementen, insbesondere Steckerteilen, in einem einstückigen Isolierstoffkörper eines elektrischen Steckverbinders, bei dem die kontaktgebenden Elemente in jeweils einer durchgehenden Durchbrechung des Isolierstoffkörpers unverrückbar angeordnet werden, indem sie auf der einen Seite mittels Schultern auf dem Isolierstoffkörper aufliegen und auf der entgegengesetzten Seite mittels eines sich an einem Absatz der Durchbrechung abstützenden und in Ausnehmungen der kontaktgebenden Elemente eingreifenden metallischen Rastelementes gehaltert werden.

Aus der britischen Patentschrift 826 324 ist bereits ein Verfahren dieser Art bekannt. Das mit einem Isolierstoffkörper zu verbindende kontaktgebende Element ist an seinem vorderen Teil mit verringertem Querschnitt ausgeführt und bildet an dem Übergang zwischen dem kleineren und dem größeren Querschnitt eine Schulter. Auf den mit geringerem Querschnitt ausgebildeten vorderen Teil des kontaktgebenden Elementes ist eine ringförmig umlaufende Nut vorgesehen. In diese Nut greifen radial gerichtete Krallen einer aufgesetzten speziell geformten Spange ein. Das kontaktgebende Element wird mit der Spange voraus in eine durchgehende Durchbrechung in den Isolierstoffkörper eingeführt. Die Spange wird dabei elastisch verformt und mit ihren Krallen in die ringförmige Nut gedrückt. Unmittelbar bevor die Schulter des kontaktgebenden Elementes an dem Isolierstoffkörper in seiner Endstellung anschlägt, erreichen die elastisch vorgespannten Krallen in dem Isolierstoffkörper einen Absatz, der sie nach außen schnappen läßt. Die Höhe des Absatzes ist so gewählt, daß die Krallen nicht ganz aus der ringförmigen Nut heraustreten. Dadurch wird eine weitere Bewegung des kontaktgebenden Elementes in beiden Richtungen verhindert. Die geschilderte Befestigung hat jedoch den Nachteil, daß die das kontaktgebende Element in dem Isolierstoffkörper arretierende Spange sehr empfindlich ist und seine Herstellungskosten zudem ziemlich hoch liegen. Die Spange muß nämlich aus einem relativ teuren Material gefertigt werden, das seine Elastizität über einen längeren Zeitraum sichert. Außerdem müssen die Bauteile der gesamten Baugruppe bereits vor der Montage mit geringen Toleranzen aufeinander abgestimmt sein, damit sich das kontaktgebende Element in dem Iso-Iierstoffkörper nicht hin- und herbewegen läßt. Da beim Lösen des kontaktgebenden Elementes aus seiner Gegensteckverbindung die gesamte aufzuwendende Zugkraft auf den. Krallen der Spange ruht, besteht bei dieser Ausführung stets die Gefahr, daß diese verformt werden und die Befestigung dadurch nachläßt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1118 299 ist eine Halterung für ein kontaktgebendes Element in einem Isolierstoffkörper bekannt, bei der die kontaktgebenden Elemente zunächst lose in eine Durchbrechung in dem Isolierstoff körper bis zu einem Anschlag soweit eingeführt werden, daß das mit einem Gegenkontakt zu verbindende Steckerteil aus der Durchbrechung herausragt. Das offene Ende der Durchbrechung wird danach durch eine Sperrscheibe, die eine genügend große Öffnung für den Durchlaß des kontaktgebenden Teils aufweist, verschlossen. Die Sperrscheibe wird dabei elastisch verformt und stützt sich durch ihre Biegekräfte an der Wand der Durchbrechung ab. Sie hält das kontaktgebende Element aber nur dann dauerhaft in dem Isolierstoffkörper fest, wenn sie sich mit genügender Kraft an der Wandung abstützen kann und ihre Elastizität im Laufe der Zeit nicht nachläßt. Damit eine genügend große Abstützkraft aufgebracht wird, muß sowohl die Herstellung des Isolierstoffkörpers als auch die der Sperrscheibe mit relativ engen Toleranzen erfolgen. Außerdem ist eine genügende axiale Sicherung des kontaktgebenden Elementes in dem IsolierStoffkörper nicht gesichert, da die Halterung lediglich durch Reibungskräfte erfolgt.

Aus der USA.-Patentschrift 2 321157 ist ein Sicherungsring bekannt, der dazu dient, Stifte, beispielsweise Nieten oder Nägel, mit bestimmtem Querschnitt gegen eine einseitige Verschiebung in einer Öffnung zu halten. Der Sicherungsring ist zu diesem Zweck von seiner Innenkante her mehrfach radial geschlitzt. Die dadurch entstehenden radialen Finger sind in axialer Richtung leicht aufgebogen. Der auf einen Stab geschobene Ring ist gegen eine Bewegung in Richtung seiner Finger durch eine Art Selbsthemmung bis zu einem bestimmten Betrag der auftretenden Kräfte weitgehend gesichert. Damit jedoch die erwünschte Wirkung eintritt, müssen die Finger des Sicherungsringes mit bestimmter Kraft bereits im Ruhezustand auf dem Stab aufliegen. Dies erfordert wiederum bestimmte enge Toleranzgrenzen und eine anhaltende Elastizität. Außerdem ist eine derartige Sicherung praktisch nur bei zylindrischen Elementen anwendbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Befestigung von kontaktgebenden Elementen, insbesondere Steckerteilen, in einem einstückigen Isolierstoffkörper eines elektrischen Steckverbinders der eingangs genannten Gattung anzugeben, das mit einfacheren Ausgangsmitteln durchführbar ist und zu einer dauerhaften, sicheren Befestigung führt.

. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Rastelement eine aus einem verformbaren Material bestehende Scheibe verwendet wird, die derart zu einer keilförmigen Fläche verformt wird, daß ihre sich dabei einander nähernden gegenüberliegenden Bereiche teilweise innerhalb der Ausnehmungen des kontaktgebenden Elementes zu liegen kommen, während die übrigen Bereiche der Scheibe an dem entsprechend geformten Absatz der Durchbrechung des Isolierstoffkörpers anliegen, und daß in an sich bekannter Weise die Schultern des kontaktgebenden Elementes in diesen Schultern entsprechenden Ausnehmungen des Isolierstoff körpers aufliegen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl bei streifenförmigen als auch bei zylindrischen kontaktgebenden Elementen anwendbar. Das kontaktgebende Element muß lediglich mit einander gegenüberliegenden Ausnehmungen 'versehen sein. Das Verschluß element, die Scheibe, ist äußerst einfach und in seinen Herstellungskosten gering. An seine Maßhaltigkeit sind nur äußerst geringe Anforderungen zu stellen. Es muß nämlich lediglich gewährleistet sein, daß sich ein Teil der Scheibe bei ihrer Verformung in die Ausnehmungen des kontaktgebenden Elementes hineinzieht. Damit wird dessen Bewegung in einer Richtung gehemmt. Die Scheibe kann in ihrer einfachsten Form auch als Drahtring ausgebildet sein. Die Verformung der Scheibe erfolgt mit einem entsprechenden Druck- oder Schlagwerkzeug. Bei

gleichzeitig mehreren kontaktgebenden Elementen in Fig. 1 den Querschnitt eines Steckkontakt-Bau-

einem Isolierstoffkörper kann das Deformieren der elementes im Zustand der Montage,

Scheiben auch schrittweise oder gemeinsam, ge- Fig. 2 den Querschnitt des fertigen Bauelementes

gebenenfalls durch einen Satz von Werkzeugen, er- nach vollendeter Montage,

folgen. 5 F i g. 3 a bis 3 c verschiedene Ausführungsformen

Grundsätzlich wäre es möglich, diese Blockierungs- des Ringes.

art an beiden Enden des Kontaktstückes vorzusehen. 1 bedeutet einen leistenförmigen isolierkörper aus Dies würde jedoch einen doppelten Aufwand be- Kunststoff, der mit Schlitzend versehen ist, die an deuten, der nur in solchen Fällen gerechtfertigt ist, ihren beiden Schmalseiten einander gegenüberin denen wegen besonderer Hochwertigkeit des Kon- io liegende Stufen3 und 4 aufweisen. Die untere Schlitztaktmaterials das Kontaktstück über seine ganze öffnung 5 weist einen keilförmigen Rand auf. 6 beLänge so dünn bzw. so schmal wie möglich dimen- deutet ein Flachkontaktstück mit einem breiteren sioniert sein muß. In den meisten Fällen ist es zweck- oberen Ende 7, das als Kontaktmesser ausgebildet ist, mäßig, das eine Ende des Kontaktstückes in seiner und einem schmaleren unteren Ende 8, das als Koneigenen Bewegungsrichtung in der Öffnung bzw. im 15 taktöse ausgebildet ist. An der Übergangsstelle des Schlitz durch stufenförmige Ausbildung der Rand- breiteren Endes zum schmaleren Ende sind zwei profile beider Teile in an sich bekannter Weise zu Stufen 9 gebildet, mit denen das Flachkontaktstück 6 blockieren und die neue Verankerurtgsart nach der auf den entsprechenden' im Innern des Schlitzes geErfindung für die Blockierung auch der anderen Be- bildeten Stufen 3 und 4 des Isolierkörpers zur Aufwegungsrichtung vorzusehen. 20 lage kommt, wenn der Teil 6 in den Schlitz 2 von Es ist vorteilhaft, wenn eine aus nicht federndem oben her hineingesteckt wird. Bei der Montage wird Material bestehende Scheibe verwendet wird. Der- von unten her ein Rechteckring 10 über das schmaartige Scheiben lassen sich besonders leicht ver- lere Ende 8 des Flachkontaktteiles geschoben, bis er formen. an der Kante der unteren Schlitzöffnung 5 zum, An-Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Scheibe 25 schlag kommt. In dieser Lage ist der Rechteckring gegen einen keilförmig ausgebildeten Absatz gedrückt mit 10' bezeichnet. In dieser Lage umschließt der wird. Dadurch kann die Scheibe auf besonders ein- Ring 10' zwei einander gegenüberliegende, als Kerfache Weise in die gewünschte Form gebracht wer- ben ausgebildete Ausnehmungen 11 im schmaleren den, ohne daß deren Überbeanspruchung oder eine Ende 8 des Flachkontaktteiles, die bei dessen Her-Beschädigung des kontaktgebenden Elementes be- 3° stellung mit ausgestanzt worden sind, fürchtet werden muß. In einem weiteren Montageschritt wird mittels Es ist günstig, wenn eine rechteckig ausgebildete eines gabelförmigen Werkzeugs, das in der Zeich-Scheibe verwendet wird. Derartig ausgebildete Schei- nung mit 12 bezeichnet ist, auf die Mitten der beiben lassen sich besonders leicht verformen. den — oberhalb und unterhalb — der Zeichnungs-Außerdem ist es günstig, eine Scheibe zu verwen- 35 ebene zu denkenden Längsseiten des Rechteckringes den, die größere Außenabmessungen als die Durch- in Richtung der Pfeile ein Schlag ausgeübt, so daß brechung aufweist. Auf diese Weise kann eine gleich- diese in die Mitte der Keilöffnung S gedrückt werden, zeitige Verspannung der Scheibe in der Durch- wodurch sich der gegenseitige Abstand der beiden brechung erreicht werden, was dem kontaktgebenden Querseiten des zu einem Keil deformierten Rechteck-Element einen weiteren Halt verleiht. Der Ringdurch- 40 ringes verkürzt und diese teilweise in die Ausnehmesser kann dabei beispielsweise so groß gewählt mungen 11 hineingezogen werden, wie es in Fig. 2 werden, daß die Auflage an der Wand der Durch- .. dargestellt ist, in der der deformierte Ring mit 10 brechung nur an zwei Punkten erfolgt. Es ist aber bezeichnet ist. - ..,_;. auch denkbar, den Außendurchmesser des Ringes Das -so entstandene und so geformte Bauelement wesentlich größer als den Durchmesser des Durch- 45 weist im Gegensatz zu den in der Beschreibungseinbruchs auszuführen, so daß sich beim Verformen der leitung beschriebenen, bekannten Kontaktbauelemen-Scheibe ein krempenartig umgebogener Rand bildet, ten mit zweiteiligen Isolierkörpern keinerlei Kriechder sich an die Wandung anschmiegt. wege mit Kapillarwirkung auf. Es sind vielmehr nur Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Durch- noch die stets vorhandenen Oberflächenkriechwege brechung nach außen verengt ist. Dadurch wird einer 5° längs der Oberfläche des Isolierkörpers vorhanden, etwaigen Bewegung der verformten Scheibe aus der die leicht zugänglich sind und deshalb einer stän-Durchbrechung heraus ein weiterer Widerstand ent- digen^ Wartung unterzogen werden können. Nach gegengesetzt. · ■ dem Ausführungsbeispiel sind die Oberflächenteile Außerdem ist es günstig, wenn der Durchmesser des Isolierkörpers 1 zwischen benachbarten Kontaktder Scheibe so groß gewählt ist, daß die beim Ein- 55 stücken zur Verlängerung der Kriechwege bei 20 führen .entstehende, sich an die Innenwandung der keilförmig ausgebildet.!,?'·¹ '

Durchbrechung anschmiegende Krempeivon der Öff- Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbei- ■•f?

nung her gesehen hinter deren Verlhgung endigt. spiel beschränkt, sondern kann auch auf runde Kon-

Dies bietet einen extrem festen Halt der verformten taktstücke in Stiftform und Buchsenform angewendet Scheibe in der Durchbrechung. ^6o werden, wobei in entsprechender Weise die Öffnun-

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Befestigung gen in dem Isolierkörper runden Querschnitt auf-

von ,kontaktgebenden Elementen, insbesondere weisen. Hierfür kommen beispielsweise Stifte Und

Steckerteilen, in einem einstückigen Isolierstoffkörper Röhrchen mit kreisrundem oder ovalem Querschnitt

eines elektrischen Steckverbinders ist nachstehend an in Frage.

Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform 65 Dem Querschnitt des Leiterstücks ist jeweils der

eines danach hergestellten elektrischen Steckkontakt- Querschnitt der Ringöffnung anzupassen. Der Quer-

Bauelementes beispielsweise dargestellt ist, näher schnitt der äußeren Ringumrandung kann dem der

erläutert. Es zeigt inneren Ringöffnung ebenfalls angepaßt sein, ins-

besondere diesem geometrisch ähnlich sein, muß es jedoch nicht. Es ist beispielsweise ohne weiteres denkbar, daß der Ring eine längliche Öffnung, jedoch eine runde Außenumrandung aufweist oder umgekehrt. So zeigt z. B. Fig. 3a eine rechteckige Schlitzöffnung, während die äußere Umrandung des Ringes rund ist. Der Ring gemäß F i g. 3 b weist eine Kreisöffnung 14 bei gleichzeitiger kreisförmiger Umrandung auf. Unter Umständen kann der Ring auch zur Ausübung von Randfunktionen noch besondere Ausgestaltungen seiner Peripherie aufweisen. In Fig. 3c ist beispielsweise dargestellt, daß der Ring in der Mitte eine rechteckige Schlitzöffnung aufweist und am Rande noch eine Zone 17 aufweist, die über den Durchmesser der zu seiner Aufnahme dienenden Ausnehmung 5 im Isolierkörper bzw. Kunststoffteil 1 hinausgeht, so daß sich die Zone 17 beim Einbringen; ,des Ringes in die Aufnahme 5 krempenartig umlegt und sich der Zylinderwandung der Aufnahme 5 anschmiegt. Diese Vorkehrung kann verschiedenen Zwecken dienen. Da die Krempe von außen zugänglich ist, kann sie beispielsweise dazu dienen, daß man gegebenenfalls mittels eines Werkzeugs diese von außen fassen und den ganzen Ring wieder herausziehen kann. Hierdurch ist also eine Möglichkeit gegeben, die an sich nicht lösbare Verankerung des Metallstücks in dem Kunststoffteil wieder lösbar zu machen. Die in der F i g. 3 c dargestellte Krempe 17 kann jedoch auch umgekehrt dazu benutzt werden, eine möglicherweise nicht lösbare Doppelverankerung zu schaffen, wenn die Aufnahme 5 gleichzeitig an ihrer Öffnung eine Verengung in Form des in der Zeichnung, insbesondere in F i g. 1 dargestellten Ringes 18 aufweist, hinter welchem die ijrempe 17 derart gezogen wird, daß diese sich an die Innenwandung jedoch im Bereich hinter dem Ring 18 anschmiegt. Hierdurch ist der Metallkörper nach beiden Richtungen hin fest im Kunststoffteil verankert, so daß es nicht unbedingt notwendig wäre, das eine Ende des Metallteils, welches in F i g. 1 mit 7 bezeichnet ist, dicker bzw. breiter auszuführen und mit Vorsprüngen 9 zu versehen.

Die in die F i g. 3 a und 3 c eingezeichneten geraden Linien 15 und 16 sollen die Lage des Scheitels des nach der Behandlung entstandenen Keilkörpers andeuten, welche von Fall zu Fall parallel oder quer zur Erstreckungsrichtung der Schlitzöffnung des Ringes gelegt werden kann.

Es sei bemerkt, daß die in doppelte Richtung wirkende Verankerung des Plättchens gemäß F i g. 3 c dazu benutzt werden kann, ein Metallstück, beispielsweise einen Metallstift, beliebigen Querschnitts in einer nicht durch den ganzen Isolierkörper, insbesondere Kunststoffkörper, hindurchgehenden Öffnung, d. h. also.,, in einer Vertiefung eines derartigen Isolierstückes bzw. Kunststoffstückes unlösbar fest zu verankern.

Besondere Vorteile werden durch die Erfindung auch gerade in fertigungstechnischer Hinsicht erzielt. Es wird beispielsweise hierbei möglich, einem Isolierkörper 1, der zweckmäßigerweise-ftach dem Spritz-, Guß- und/oder Preßverfahren hergestellt sein kann, auf der einen Seite einen ganzen Satz von Kontaktstücken zuzuordnen, die gemeinsam in einem Fertigungsschritt in die durchgehenden Öffnungen des Isolierkörpers eingeschoben werden, während auf der anderen Seite des Isolierkörpers Mittel zum Einführen der Ringe, gegebenenfalls Viereckringe, in die gegenüberliegenden Aufnahmen des Isolierkörpers angeordnet sind. Dabei können die Ringe entweder nacheinander schrittweise oder gemeinsam in einem Arbeitsgang eingeführt werden. In einem nächsten Verfahrensschritt kann das Deformieren der Ringe schrittweise oder gemeinsam durch ein Preß- oder Schlagwerkzeug bzw. einen Satz von Preß- oder Schlagwerkzeugen erfolgen. Die Montage kann auf

ίο diese Weise in kürzester Zeit maschinell durchgeführt werden. Von besonderer Bedeutung ist diese Möglichkeit einer Einsparung von menschlicher Arbeitskraft bei der Anwendung des Erfindungsgegenstandes auf die Miniaturtechnik, weil bei den hierbei auftretenden kleinen Abmessungen erhöhte Anforderungen an die Fingergeschicklichkeit der montierenden Personen gestellt werden müßten und infolgedessen die Montagezeit nich't-oiber die hierdurch bedingten Grenzen verringert werden könnte.

Die Anwendbarkeit des im letzten Absatz beschriebenen Herstellungsverfahrens ist keineswegs auf die Herstellung von elektrischen Steckkontakt-Bauelementen beschränkt, sondern hat darüber hinaus ganz allgemeine Bedeutung zur Verankerung eines Metallstückes in einem Isolierkörper, insbesondere Kunststoffkörper. Um Metallstücke für elektrische oder andere Zwecke in einem einstückigen Kunststoffkörper unlösbar zu verankern, wurden solche Teile in die zur Aufnahme der noch nicht ausgehärteten Kunststoffmasse dienende Form eingesetzt. Diese Montagearbeit ist sehr diffizil. Nach dem neuen Verfahren wird der Kunststoffkörper mit den für die Aufnahme der einzusetzenden Metallstücke dienenden Ausnehmungen und Öffnungen fertig hergestellt.

Die Bestückung des fertigen, ausgehärteten Kunststoffkörpers mit den Metallstücken bereitet keine Schwierigkeiten mehr, sondern kann sogar unter Umständen maschinell vorgenommen und in der im vorstehenden beschriebenen Weise durchgeführt werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Befestigung von kontaktgebenden Elementen, insbesondere Steckerteilen, in einem einstückigen Isolierstoffkörper eines elektrischen Steckverbinders, bei dem die kontaktgebenden Elemente in jeweils einer durchgehenden Durchbrechung des Isolierstoffkörpers unverrückbar angeordnet werden, indem sie auf der einen Seite mittels Schultern auf dem Isolierstoffkörper aufliegen und auf der entgegengesetzten Seite mittels, eines sich an einem Absatz der Durchbrechung abstützenden und in Ausnehmungen der kontaktgebenden Elemente eingreifenden metallischen Rastelementes gehaltert werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Rastelement eine aus einem verformbaren Material··«* bestehende Scheibe (10) verwendet wird, die derart zu einer keilförmigen Fläche verformt wird, daß ihre sich dabei einander nähernden gegenüberliegenden Bereiche teilweise innerhalb der Ausnehmungen (11) des kontaktgebenden Elementes (6) zu liegen kommen, während die übrigen Bereiche der Scheibe an dem entsprechend geformten Absatz (5) der Durchbrechung (2) des Isolierstoffkörpers (1) anliegen, und daß in an sich bekannter Weise die Schultern (9) des kontaktgebenden Elementes (6) in diesen Schul-

tern entsprechenden Ausnehmungen (3,4) des Isolierstoffkörpers (1) aufliegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus nichtfederndem Material bestehende Scheibe (10) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) gegen einen keilförmig ausgebildeten Absatz (5) gedrückt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine rechteckig ausgebildete Scheibe (10) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (10) verwendet wird, die größere Außenabmessungen als die Durchbrechung (2) aufweist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung (2) nach außen verengt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Scheibe (10) so groß gewählt ist, daß die beim Einführen entstehende, sich an die Innenwandung der Durchbrechung anschmiegende Krempe von der öffnung her gesehen hinter deren Verengung endigt. <■■·■

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109551/235