DE19752210A1

DE19752210A1 - Elektrisches Kontaktelement

Info

Publication number: DE19752210A1
Application number: DE1997152210
Authority: DE
Inventors: Gheorghe Hotea; Josef Woller
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: DE19752210B4

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Kontaktelement zur kontaktgebenden Befestigung an einer Unterlage mit zumindest einer Öffnung mit elektrisch leitenden Wänden, mit folgenden Merkmalen: Es ist ein elektrisches Kontaktelement mit einem ersten Kontaktierungsbereich zur Kontaktierung eines dazu passenden elektrischen Kontaktelements und mit zumindest einem zweiten Kontaktierungs- und Befestigungsbereich zur Kontaktierung und Befestigung an der Unterlage vorgesehen, der zweite Kontaktierungsbereich weist einen verformbaren Einpreßbereich zur leitenden Befestigung des Kontaktelements in Öffnungen der Unterlage auf.

Zur Befestigung des Kontaktelements in der Öffnung der Unterlage wird der Einpreßbereich verformt. Bei der Einpreßung treten Reibungs- und Verformungskräfte auf. Um eine gute mechanische Befestigung bei einer ausreichenden Kontaktierung zu erreichen, ist eine möglichst genaue Übereinstimmung der Außenfläche des Einpreßbereiches mit der Innenfläche der Öffnung notwendig. Die Toleranzen in der Herstellung des Einpreßbereiches und der Öffnung führen zu Schwankungen der auftretenden Kräfte. Eine größere Berührungsfläche ist zwar vorteilhaft für die elektrische Kontaktierung, verursacht aber höhere Reibungskräfte. Die auftretenden Kräfte müssen ohne die Verformung der übrigen Teilbereiche des Kontaktelementes auf den Einpreßbereich übertragen werden.

Aus der EP 542 652 B1 ist ein gattungsgemäßes Kontaktteil bekannt. Das Kontaktteil dient als Verbindungselement zwischen einer Unterlage und einem Keramiksubstrat mit hybriden Schaltungen. Ein unterer Teilbereich des Kontaktteils wird unter elastischer Verformung in einer Öffnung der Unterlage befestigt. Der untere Teilbereich wird durch Einschnitte auf zwei einander gegenüberliegenden Längsseiten teilweise vom übrigen Kontaktteil getrennt und durch Einrollen zu einem federnden Bereich mit einem im wesentlichen C-förmigen Querschnitt geformt. Der so geformte Einpreßbereich wirkt bei der Einpreßung mit elektrisch leitenden Wänden der Öffnung in der Unterlage zur Kontaktierung zusammen. Die übrigen Teilbereiche des Kontaktteils sind relativ schlanke angeschnittene Blechteile, die sich im wesentlichen in einer Ebene in der Steckrichtung erstrecken.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Kontaktelement anzugeben, das ohne Verformung des ersten Kontaktierungsbereichs mit einem zweiten Kontaktierungsbereich an einer Unterlage befestigt werden kann und das einfach hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Kontaktelement zur kontaktgebenden Befestigung an einer Unterlage mit zumindest einer Öffnung mit elektrisch leitenden Wänden, mit folgenden Merkmalen: Es ist ein elektrisches Kontaktelement mit einem ersten Kontaktierungsbereich zur Kontaktierung eines dazu passenden elektrischen Kontaktelements und mit zumindest einem zweiten Kontaktierungs- und Befestigungsbereich zur Kontaktierung und Befestigung an der Unterlage vorgesehen, der zweite Kontaktierungsbereich weist einen verformbaren Einpreßbereich zur leitenden Befestigung des Kontaktelements der zumindest einen Öffnung der Unterlage auf, zwischen dem ersten Kontaktierungsbereich und dem zweiten Kontaktierungsbereich ist ein Verbindungssteg zur mechanischen und zur elektrischen Verbindung und zumindest ein Mittel zur Begrenzung der Bewegung in der Steckrichtung in der vorm eines Anschlags angeordnet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Es ist von Vorteil, daß die auftretenden Kräfte möglichst gleichmäßig übertragen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß der Verbindungssteg und die Mittel zur Begrenzung der Bewegung am Umfang des Kontaktelements einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Es ist auch von Vorteil, daß die auftretenden Kräfte auf die übrigen Teilbereiche des Kontaktelements mit einfach herzustellenden Mitteln übertragen werden. Dies wird dadurch erreicht, daß die Mittel zur Begrenzung der Bewegung als ein Anschlag und ein sich in der Steckrichtung erstreckender Vorsprung an Wandteilen des ersten Kontaktierungsbereiches und des zweiten Kontaktierungsbereiches ausgebildet sind.

Es ist auch von Vorteil, daß auch hohe Kräfte möglichst gut übertragen werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß der zweite Kontaktierungsbereich zumindest zwei symmetrisch angeordnete verformbare Einpreßbereiche aufweist.

Es ist weiter von Vorteil, daß das elektrische Kontaktelement einfach hergestellt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß der erste Kontaktierungsbereich und der zweite Kontaktierungsbereich durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblechteil mit gleicher Dicke gebildet sind.

Die Zuordnung von mehreren Einpreßbereichen zu einem ersten Kontaktierungsbereich bietet neben der gleichmäßigeren Kräfteverteilung weitere Vorteile: Auch ein Kontaktelement mit einem komplexen und großen ersten Kontaktierungsbereich kann zusammen mit den Einpreßbereichen aus einem einzelnen Metallblech mit gleichbleibender Dicke in einem Stanz- und Biegeverfahren hergestellt werden. Durch die sinnvolle Ausnutzung des Metallblechs kann der Metallabfall reduziert werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des elektrischen Kontaktelements,

Fig. 2 eine Aufsicht auf das elektrische Kontaktelement,

Fig. 3 eine Aufsicht auf das elektrische Kontaktelement von Fig. 2 gesehen in der Einpreßrichtung,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie A-A durch den Einpreßbereich des elektrischen Kontaktelementes, und

Fig. 5 ein ausgestanztes Layout des elektrischen Kontaktelementes.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktelement dargestellt. Das elektrische Kontaktelement weist einen ersten Kontaktierungsbereich 1 und einen sich in der Steckrichtung daran anschließenden zweiten Kontaktierungsbereich 3 auf. Das Kontaktelement wird durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblechteil mit gleichbleibender Dicke hergestellt. Im ersten Kontaktierungsbereich 1 können dazu passende stiftförmige Kontaktelemente aufgenommen werden. Der erste Kontaktierungsbereich ist hier als ein sogenannter Kreuzkontakt dargestellt, der stiftförmige Kontaktelemente mit unterschiedlichem Querschnitt in zwei Steckrichtungen aufnehmen kann, die kreuzweise, das heißt in einem rechten Winkel, zueinander orientiert sind. Der erste Kontaktierungsbereich kann jedoch auch völlig anders, beispielsweise als Stiftkontakt, ausgebildet werden.

Zwischen dem ersten Kontaktierungsbereich 1 und dem zweiten Kontaktierungsbereich 3 weist das Kontaktelement einen Übergangsbereich 2 auf. Der Übergangsbereich 2 besteht im wesentlichen aus einem Verbindungssteg 4 und einem Mittel 5 zur Begrenzung der Bewegung. Der Verbindungssteg 4 verbindet den ersten Kontaktierungsbereich 1 mit dem zweiten Kontaktierungsbereich 3. Die Mittel 5 zur Begrenzung der Bewegung bestehen aus einem sich in der Steckrichtung erstreckenden Vorsprung 6 an einem Wandteil des ersten Kontaktierungsbereiches 1 und aus einem Anschlag 7 an einem Wandteil des zweiten Kontaktierungsbereiches 3. Die Mittel 5 zur Begrenzung der Bewegung können auch untereinander ausgetauscht werden. Der Vorsprung 6 kann auch an einem Wandteil des zweiten Kontaktierungsbereiches 3 und der Anschlag 7 kann auch an einem Wandteil des ersten Kontaktierungsbereiches 1 angeordnet sein.

Zwischen dem Anschlag 7 und dem Vorsprung 6 bleibt ein kleiner Spalt frei. Bei der Befestigung des elektrischen Kontaktelementes in den Öffnungen einer Unterlage werden die Kräfte zur Einpreßung gleichmäßig vom ersten Kontaktierungsbereich 1 in Steckrichtung auf den zweiten Kontaktierungsbereich 3 übertragen. Der Anschlag 7 begrenzt die Bewegung des ersten Kontaktierungsbereiches 1 in Richtung auf den zweiten Kontaktierungsbereich 3 und verhindert beim Einpressen eine Verformung des Kontaktelements. Die Unterlage, auf der das Kontaktelement befestigt wird, kann beispielsweise eine gedruckte Schaltungskarte mit durchkontaktierten Öffnungen oder ein Stanzgitter mit ausgestanzten oder tiefgezogenen Öffnungen sein.

Der zweite Kontaktierungsbereich 3 weist einen verformbaren Einpreßbereich 8 zur Befestigung des Kontaktelementes in Öffnungen der Unterlage auf. Der zweite Kontaktierungsbereich 3 dient sowohl zur Kontaktierung als auch zur Befestigung des elektrischen Kontaktelementes an der Unterlage. Die Wand des zweiten Kontaktierungsbereichs 3 wird im Stanz- und Biegeverfahren zu einem in der Längsrichtung offenen Rohrteil mit einem im wesentlichen C-förmigen Querschnitt gebogen.

Die Wand des zweiten Kontaktierungsbereichs 3 weist auch einen Spalt 9 am Ende des Einpreßbereiches 8 auf. Die Materialentnahme im Spalt 9 ermöglicht eine zusätzliche Biegung der Wand des zweiten Kontaktierungsbereichs 3 am Ende des Einpreßbereiches 8. Durch diese zusätzliche Biegung weist der zweite Kontaktierungsbereich 3 am Ende einen Durchmesser auf, der kleiner ist als die Öffnung in der Unterlage. Durch diese zusätzliche Biegung wird erreicht, daß der zweite Kontaktierungsbereich 3, der im Einpreßbereich 8 einen größeren Durchmesser hat als die Öffnung in der Unterlage, leichter in die Öffnung der Unterlage eingeführt werden kann.

In Fig. 1 ist am zweiten Kontaktierungsbereich 3 auch eine Schulter 10 ersichtlich. Bei der Befestigung des Kontaktelementes an der Unterlage wird der zweite Kontaktierungsbereich 3 gerade so tief in die Öffnung der Unterlage eingepreßt, daß die Schulter 10 auf der Unterlage aufliegt. Diese Auflage erhöht die Stabilität des einmal an der Unterlage befestigten Kontaktelements. Die Stabilität ist auch notwendig, um das komplementäre Kontaktelement in dem ersten Kontaktierungsbereich 1 aufnehmen zu können.

In Fig. 2 ist das Kontaktelement von Fig. 1 nochmals in einer Aufsicht dargestellt. In Fig. 2 ist ersichtlich, wie das Kontaktelement aus jeweils zwei Einpreßbereichen 8 zu einem ersten Kontaktierungsbereich 1 aufgebaut ist. Die Kräfte, die bei der Einpreßung des Einpreßbereiches 8 in der Steckrichtung auf den zweiten Kontaktierungsbereich 3 wirken, werden von zwei Mitteln 4 zur Begrenzung der Bewegung aufgenommen und gleichmäßig auf zwei Öffnungen in der Unterlage verteilt. Die Öffnungen sind in der Unterlage vorteilhaft in einem Abstand angeordnet, der mit dem Rastermaß der Unterlage für die übrigen Kontaktierungsaufgaben übereinstimmt.

In Fig. 3 ist das Kontaktelement in einer Ansicht aus der Einpreßrichtung dargestellt. In Fig. 3 ist gut ersichtlich, wie die Vorsprünge 6 an Wandteilen des ersten Kontaktierungsbereiches 1 mit den Anschlägen 7 an Wandteilen des Einpreßbereiches 8 zusammenwirken. Jeder Einpreßbereich 8 ist jeweils über einen Verbindungssteg 4, der auf der den Mitteln 4 zur Begrenzung der Bewegung gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, mit dem ersten Kontaktierungsbereich 1 verbunden.

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Einpreßbereich 8 entlang der Linie A-A von Fig. 1 dargestellt. Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Einpreßbereich 8 vor der Einführung in die Öffnung der Unterlage. In Fig. 4 ist auch der Spalt 9 am Ende des Einpreßbereiches 8 ersichtlich.

In Fig. 5 ist ein Layout des elektrischen Kontaktelementes dargestellt. Am Layout von Fig. 5 ist gut zu erkennen, wie ohne zusätzlichen Materialverbrauch zumindest zwei Einpreßbereiche 8 zusammen mit einem ersten Kontaktierungsbereich 1 ausgestanzt werden können.

Claims

1. Elektrisches Kontaktelement zur kontaktgebenden Befestigung an einer Unterlage mit zumindest einer Öffnung mit elektrisch leitenden Wänden, mit folgenden Merkmalen:

a) es ist ein elektrisches Kontaktelement mit einem ersten Kontaktierungsbereich (1) zur Kontaktierung eines komplementären elektrischen Kontaktelements und mit zumindest einem zweiten Kontaktierungs- und Befestigungsbereich (3) zur kontaktgebenden Befestigung an der Unterlage vorgesehen,
b) der zweite Kontaktierungsbereich (3) weist einen verformbaren Einpreßbereich (8) zur leitenden Befestigung des Kontaktelements in der zumindest einen Öffnung der Unterlage auf,

dadurch gekennzeichnet,

c) daß zwischen dem ersten Kontaktierungsbereich (1) und dem zweiten Kontaktierungsbereich (3) ein Verbindungssteg (4) zur mechanischen und zur elektrischen Verbindung und zumindest ein Mittel zur Begrenzung der Bewegung in der Steckrichtung in der Form eines Anschlags (5) angeordnet ist.

2. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungssteg (4) und die Mittel (5) zur Begrenzung der Bewegung am Umfang des Kontaktelements einander gegenüberliegend angeordnet sind.

3. Elektrisches Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5) zur Begrenzung der Bewegung an einander in Steckrichtung gegenüberliegenden Wandteilen des ersten Kontaktierungsbereiches (1) und des zweiten Kontaktierungsbereiches (3) ausgebildet sind.

4. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontaktierungsbereich (3) zumindest zwei symmetrisch angeordneten verformbaren Einpreßbereiche (8) aufweist.

5. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einpreßbereiche (8) in Übereinstimmung mit dem Rastermaß der Öffnungen der Unterlage voneinander beabstandet angeordnet sind.

6. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Einpreßbereich (8) einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt aufweist.

7. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Einpreßbereich (8) am einpreßseitigen Ende des Kontaktelements einen Spalt (9) aufweist.

8. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der verformbare Einpreßbereich (8) am einpreßseitigen Ende des Kontaktelements durch den Spalt (9) getrennte aufeinanderzu laufende Wandteile aufweist.

9. Elektrisches Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kontaktierungsbereich (1) und der zweite Kontaktierungsbereich (3) durch Stanzen und Biegen aus einem Metallblechteil mit gleicher Dicke ausgebildet sind.