DE19844863C2

DE19844863C2 - Buchsenkontaktelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19844863C2
Application number: DE19844863A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Haller; Martin Gollhofer
Original assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Current assignee: ITT Manufacturing Enterprises LLC
Priority date: 1998-09-30
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: EP0991142A3; JP2000106240A; EP0991142A2; DE19844863A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Buchsenkontaktelement zur Aufnahme eines Stiftkontaktelements mit einem kleinen Durchmesser, insbesondere eines Kontaktpins eines PCMCIA- Steckerelements, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Buchsenkontaktelements.

Bei einem derartigen aus der DE 37 00 304 C2 bekannten Buchsenkontaktelement zur Aufnahme eines Stiftkontaktelements mit einem kleinen Durchmesser, insbesondere eines Kontaktpins eines PCMCIA-Steckerelements, ist ein längliches, im wesentlichen ebenes unteres Grundelement vorgegeben, von dem sich an der vorderen Schmalseite ein erstes Abstandselement in Form zweier paralleler Kontaktfederschenkel nach oben erstreckt. Das erste Abstandselement weist eine Öffnung zum Einführen des Stiftkontaktelements in das Buchsenkontaktelement auf. In dem Grundelement ist hinter dem ersten Abstandselement eine Federzunge ausgebildet, die das eingeführte Stiftkontaktelement von unten gegen eine Auflagenfläche drückt. Die Auflagenfläche ist an dem ersten Abstandselement oberhalb der Öffnung ausgebildet. Hinter der Federzunge erstreckt sich von dem Grundelement aus ein zweites Abstandselement nach oben. Nachteilig an diesem bekannten Buchsenkontaktelement ist, dass es über die Federzunge und die Auflagefläche nur relativ kleine Einspannkräfte auf das eingeführte Stiftkontaktelement ausüben kann. Dadurch kann nicht in jeder Situation ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Buchsenkontaktelement und dem Stiftkontaktelement sichergestellt werden. Ein mit denselben Nachteilen behaftete ähnliche Konstruktion eines Buchsenkontaktelements ergibt sich aus der WO 95/04388 A.

Aus der DE 22 59 358 A1 ist ein Buchsenkontaktelement mit einem im wesentlichen ebenen unteren Grundelement bekannt, von dem sich an der vorderen Schmalseite ein erstes Abstandselement nach unten erstreckt. Das erste Abstandselement weist eine Öffnung zum Einführen des Stiftkontaktelements in das Buchsenkontaktelement auf, wobei die Öffnung nach innen konvergierende Einführungsabschnitte besitzt. Eine optimale Stabilisierung des ersten Abstandselements ist durch die nach innen konvergierenden, d. h. nicht quer zu dem ersten Abstandselement verlaufenden Einführungsabschnitte nicht möglich.

Ein weiteres aus der US 3,853,389 A bekanntes Buchsenkontaktelement ist kastenförmig ausgebildet, d. h. ein in das Buchsenkontaktelement eingeführtes Stiftkontaktelement ist von allen Seiten von dem Buchsenkontaktelement umgeben. Ein derart aufwändig ausgebildetes Buchsenkontaktelement weist konstruktionsbedingt eine wesentlich höhere Stabilität auf als ein gattungsgemäßes Buchsenkontaktelement, so dass es mit letzterem nicht vergleichbar ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Buchsenkontaktelement der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem über die Federzunge und die Auflagefläche größere Einspannkräfte auf ein in das Buchsenkontaktelement eingeführtes Stiftkontaktelement ausgeübt werden können. Außerdem soll ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines derartigen Buchsenkontaktelements geschaffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem derartigen Buchsenkontaktelement die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale vorgegeben. Verfahrensgemäß ist die Aufgabe durch die im Patentanspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Einspannkräfte, die über Federzungen auf ein in das Buchsenkontaktelement eingeführtes Steckerkontaktelement wirken, führen zu einem Biegemoment in dem ersten Abstandselement. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass das erste Abstandselement bei eingespannten Stiftkontaktelement ein hochbelasteter Bereich ist und dass die Stabilität des ersten Abstandselements einen entscheidenden Einfluss auf die Größe der Einspannkräfte hat, die über die Federzunge und die Auflagefläche auf das eingeführte Stiftkontaktelement wirken können. Die nach hinten gezogenen Verstärkungselemente verlaufen quer zu der Erstreckung des ersten Abstandselements. Dadurch kann das erste Abstandselement besonders große Biegemomente aufnehmen, ohne dass es zu einer Verformung des ersten Abstandselements aufgrund der Einspannkräfte kommt. Zusätzlich kann bei einem derart ausgebildeten Buchsenkontaktelement die Federzunge steifer ausgelegt werden, wodurch die auf ein eingeführtes Stiftkontaktelement wirkenden Einspannkräfte entscheidend erhöht werden können.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf besonders einfache und effiziente Art und Weise ein Buchsenkontaktelement hergestellt werden, über dessen Federzunge und Auflagefläche besonders große Einspannkräfte auf ein in das Buchsenkontaktelement eingeführtes Stiftkontaktelement ausgeübt werden können.

Die Unteransprüche 2 bis 5 und 7 haben vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands des Patentanspruchs 1 und des Patentanspruchs 6 zum Inhalt.

Nach Anspruch 2 lässt sich die Stabilität des ersten Abstandselements dadurch noch erhöhen, dass die Verstärkungselemente als Materialanhäufungen ausgebildet sind. Die Materialanhäufungen sind gezielt in den Bereichen des ersten Abstandselements ausgebildet, die bei eingespanntem Stiftkontaktelement einer besonders hohen Belastung auf Biegemoment unterliegen. Die Materialanhäufungen können gesondert oder in Verbindung mit den Abstützbereichen im Bereich des ersten Abstandselements ausgebildet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Anspruchs 3 ist die Auflagefläche als eine weitere Federzunge ausgebildet. Eine derartige Ausgestaltung des Buchsenkontaktelements wird erst durch die Verstärkung des ersten Abstandselements möglich. Erst das verstärkte erste Abstandselement ist stabil genug, die Kräfte der weiteren Federzunge bei eingespanntem Stiftkontaktelement aufzunehmen. Vorzugsweise kommt es dabei zu keiner bzw. nur zu einer sehr geringen elastischen Verformung des ersten Abstandselements. Durch eine Ausbildung auch der Auflagefläche als Federzunge wird das Einführen eines Stiftkontaktelements in das Buchsenkontaktelement erleichtert, da in dem Aufnahmekanal auf zwei gegenüberliegenden Seiten nachgiebige Federzungen angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Buchsenkontaktelements mit einem verstärkten ersten Abstandselement hat insbesondere dann große Vorteile, wenn gemäß Anspruch 4 die Federzungen an ihren vorderen Enden angeschlagen sind und die hinteren Enden Kontaktpunkte aufweisen, die mit dem eingeführten Stiftkontaktelement elektrisch gleitend in Verbindung stehen. Bei einem derartig ausgestalteten Buchsenkontaktelement kann die Größe der über die Federzungen bzw. über die Federzunge und die Auflagefläche auf das eingeführte Stiftkontaktelement wirkenden Einspannkräfte ganz entscheidend von der Stabilität des ersten Abstandselement beeinflusst werden, da die Federzungen bzw. die Federzunge und die Auflagefläche unmittelbar an das erste Abstandselement angeschlagen sind, ohne dass dazwischen Bereiche des Grundelements oder andere Zwischenelemente angeordnet wären.

Das Buchsenkontaktelement besteht nach Anspruch 5 aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Diese Legierung ist besonders vorteilhaft in Bezug auf Federungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitseigenschaften.

Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Buchsenkontaktelement gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer PCMCIA- Steckkarte im Ausschnitt und einem Stiftkontaktelement;

Fig. 2 das erfindungsgemäße Buchsenkontaktelement aus Fig. 1, das in der PCMCIA-Steckkarte angeordnet ist und in welches das Steckkontaktelement eingeführt ist;

Fig. 3 das erfindungsgemäße Buchsenkontaktelement aus den Fig. 1 und 2 vergrößert und in perspektivischer Ansicht; und

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Buchsenkontaktelement gemäß einer zweiten Ausführungsform vergrößert und in perspektivischer Ansicht.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Buchsenkontaktelement in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Das Buchsenkontaktelement 1 wird in einem Aufnahmekanal 2 einer im Ausschnitt darstellten PCMCIA-Steckkarte 3 angeordnet. Das Buchsenkontaktelement 1 dient zur Aufnahme eines Stiftkontaktelements 4, das in Fig. 1 als ein Kontaktpin eines PCMCIA-Steckerelements eines Computers ausgebildet ist. Das Stiftkontaktelement 4 weist einen Durchmesser von etwa 0,5 mm auf. Der Aufnahmekanal 2 mündet an der Stirnseite der PCMCIA- Steckkarte 3 nach außen. Das Buchsenkontaktelement 1 wird von innen in den Aufnahmekanal 2 eingeführt und darin befestigt. Das Stiftkontaktelement 4 wird dann von außen in das Buchsenkontaktelement 1 eingeführt und darin gehalten.

In Fig. 2 ist das Buchsenkontaktelement 1 in den Aufnahmekanal 2 der PCMCIA-Steckkarte 3 eingeführt dargestellt. Ebenso ist das Stiftkontaktelement 4 in einem in das Buchsenkontaktelement 1 eingeführtem Zustand dargestellt.

Das Buchsenkontaktelement 1 weist ein längliches, im Wesentlichen ebenes unteres Grundelement 5 auf. Das Grundelement 5 ist etwa 5,6 mm lang. An der vorderen Schmalseite des Grundelements 5 erstreckt sich ein erstes Abstandselement 6 nach oben. Das erste Abstandselement ist etwa 0,86 mm hoch und ebenso breit. Das erste Abstandselement 6 weist eine Öffnung 7 zum Einführen des Stiftkontaktelements 4 in das Buchsenkontaktelement 1 auf. Die Öffnung 7 hat einen Durchmesser von etwa 0,52 mm. Hinter dem ersten Abstandselement 6 ist eine Federzunge 8 in dem Grundelement 5 ausgebildet. Die Federzunge 8 drückt das eingeführte Stiftkontaktelement 4 gegen eine Auflagefläche 9, die an dem ersten Abstandselement 6 oberhalb der Öffnung 7, der Federzunge 8 gegenüberliegend ausgebildet ist. Von dem Grundelement 5 erstreckt sich hinter der Federzunge 8 ein zweites Abstandselement 10 nach oben. Durch die Abstandselemente 6, 10 wird das Buchsenkontaktelement 1 beim Einführen in den Aufnahmekanal 2 in einer definierten Position am Boden des Aufnahmekanals 2 gehalten, so dass in dem Aufnahmekanal 2 ein ausreichend großer Raum frei bleibt, um das Stiftkontaktelement 4 problemlos einführen zu können.

Die Randbereiche des ersten Abstandselement 6 seitlich der Öffnung 7 sind als Abstützbereiche 11 nach hinten gezogen. Dadurch ist das erste Abstandselement 6 wesentlich besser auf Biegemomente belastbar, ohne dass es zu einer nennenswerten elastischen oder zu einer plastischen Verformung des ersten Abstandselements 6 kommt. Dadurch können die Federzunge 8 und die Auflagefläche 9 wesentlich größere Einspannkräfte auf das Stiftkontaktelement 4 ausüben und es wird stets ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Buchsenkontaktelement 1 und dem Stiftkontaktelement 4 sichergestellt.

Bei dem Buchsenkontaktelement 1 aus den Fig. 1 bis 3 ist die Federzunge 8 mit ihrem hinteren Ende 12 an dem Grundelement 5 angeschlagen. An dem vorderen Ende 13 der Federzunge 8 ist ein Kontaktpunkt 14 ausgebildet, an dem das Buchsenkontaktelement 1 mit dem eingeführten Stiftkontaktelement 4 elektrisch leitend in Verbindung steht.

Bei dem Buchsenkontaktelement 1 aus Fig. 4 ist die Auflagefläche als eine weitere Federzunge 15 ausgebildet. Die Federzungen 8, 15 sind an ihren vorderen Enden 13 an dem ersten Abstandselement 6 angeschlagen. Die hinteren Enden 12 der Federzungen 8, 15 weisen jeweils einen Kontaktpunkt 14 auf, die mit dem eingeführten Stiftkontaktelement 4 elektrisch leitend in Verbindung stehen. Bei dem Buchsenkontaktelement 1 aus Fig. 4 ragen die Federzungen 8, 15 von ihrem Anschlagpunkt an dem ersten Abstandselement 6 in einem sehr flachen Winkel in den Aufnahmekanal 2 hinein. Dadurch wird das Einführen eines Stiftkontaktelements 4 in das Buchsenkontaktelement 1 wesentlich erleichtert. Aufgrund der besonderen Verstärkung des ersten Abstandselements 6 können über die Federzungen 8, 15 besonders hohe Einspannkräfte auf das eingeführte Stiftkontaktelement 4 ausgeübt werden.

Zur Herstellung des Buchsenkontaktelements 1 wird es zunächst aus einem Blech gestanzt. Das Blech besteht aus einer Kupfer- Beryllium-Legierung und ist etwa 0,12 mm dick. Es wird sowohl die äußere Kontur des Buchsenkontaktelements 1 als auch die Öffnung 7 in dem ersten Abstandselement 6 ausgestanzt. In dem Stanzvorgang werden auch das zweite Abstandselement 10 und die Federzunge 8, bis auf die Seite, mit der sie an dem Grundelement 5 angeschlagen sind, aus dem Grundelement 5 gestanzt. Es werden stets mehrere Buchsenkontakte 1 in einem Raster von etwa 1,27 mm aus dem Blech gestanzt. Im Bereich des ersten Abstandselements 6 wird das Buchsenkontaktelement 1 mit einer Breite von 1,27 mm aus dem Blech gestanzt, obwohl die Breite des ersten Abstandselements 6 des fertigen Buchsenkontaktelements 1 nur etwa 0,86 mm beträgt.

Anschließend wird das Stanzteil während eines Umformvorgangs im Bereich des ersten Abstandselements 6 in die Abmessungen des fertigen Buchsenkontaktelement 1 gebracht, wobei das überschüssige Material zu Verstärkungselementen des ersten Abstandselements 6 umgeformt wird. Während des Umformvorgangs werden die Randbereiche des ersten Abstandselements 6 seitlich der Öffnung 7 als Abstützbereiche 11 nach hinten tiefgezogen.

Schließlich wird das Stanzteil in die Form des fertigen Buchsenkontaktelements 1 gebogen. So wird bspw. die Federzunge 8 relativ zu dem Grundelement 5 etwas nach oben gebogen, so daß sie in den Bereich des Buchsenkontaktselements 1 ragt, in den das Stiftkontaktelement 4 eingeführt wird. Außerdem wird das erste Abstandselement 6 relativ zu dem Grundelement 5 nach oben gebogen, und die Auflagefläche 9 wird durch nochmaliges Biegen relativ zu dem ersten Abstandselement 6 dem Federelement 8 gegenüberliegend ausgebildet. Schließlich wird das zweite Abstandselement 10 relativ zu dem Grundelement 5 steil nach oben gebogen.

Claims

1. Buchsenkontaktelement (1) zur Aufnahme eines Stiftkontaktelements (4) mit einem kleinen Durchmesser, insbesondere eines Kontaktpins eines PCMCIA- Steckerelements, mit einem länglichen, im wesentlichen ebenen unteren Grundelement (5),
von dem sich an der vorderen Schmalseite ein erstes Abstandselement (6) nach oben erstreckt, das eine Öffnung (7) zum Einführen des Stiftkontaktelements (4) in das Buchsenkontaktelement (1) aufweist,
in dem hinter dem ersten Abstandselement (6) eine Federzunge (8) ausgebildet ist, die das eingeführte Stiftkontaktelement (4) von unten gegen eine Auflagefläche (9) drückt, die an dem ersten Abstandselement (6) oberhalb der Öffnung (7) ausgebildet ist, und
von dem sich hinter der Federzunge (8) ein zweites Abstandselement (10) nach oben erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Randbereiche des ersten Abstandselements (6) seitlich der Öffnung (7) als Verstärkungselemente (11) nach hinten gezogen sind.

2. Buchsenkontaktelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente (11) als Materialanhäufungen ausgebildet sind.

3. Buchsenkontaktelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (9) als eine weitere Federzunge (15) ausgebildet ist.

4. Buchsenkontaktelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (8, 15) an ihren vorderen Enden (13) angeschlagen sind und die hinteren Enden (12) Kontaktpunkte (14) aufweisen, die mit dem eingeführten Stiftkontaktelement (4) elektrisch leitend in Verbindung stehen.

5. Buchsenkontaktelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Buchsenkontaktelement (1) aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung besteht.

6. Verfahren zur Herstellung eines Buchsenkontaktelements (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte:

- zunächst wird das Buchsenkontaktelement (1) aus einem Blech gestanzt, wobei es in den Randbereichen des ersten Abstandselements (6) seitlich der Öffnung (7) mit größeren Abmessungen ausgestanzt wird, als die Abmessungen des ersten Abstandselements (6) des fertigen Buchsenkontaktelements (1),
- dann wird das Stanzteil während eines Umformvorgangs im Bereich des ersten Abstandselements (6) in die Abmessungen des fertigen Buchsenkontaktelements (1) gebracht, wobei das überschüssige Material in den Randbereichen des ersten Abstandselements (6) seitlich der Öffnung (7) als Verstärkungselemente (11) nach hinten tiefgezogen wird, und
- schließlich wird das umgeformte Stanzteil in die Form des fertigen Buchsenkontaktelements (1) gebogen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Umformvorgangs auf der Oberfläche des ersten Abstandselements (6) Materialanhäufungen als Verstärkungselemente (11) aufgeprägt werden.