DE202020105848U1

DE202020105848U1 - Drahtverbindungselement

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Publication number: DE202020105848U1
Application number: DE202020105848.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-13
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2030-10-14

Abstract

Drahtverbindungselement (1) zur Verbindung eines metallischen Drahtes (2) mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat über einen Verbindungsabschnitt (V) des Drahtverbindungselements (1), wobei das Drahtverbindungselement (1) ein Zweizonenabschnitt (Z) bestehend aus einem Vormontageabschnitt (B) und einem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt (C) aufweist, wobei der Vormontageabschnitt (B) zur Anbringung eines Drahtwickels (10) ausgebildet ist und wobei der Endmontageabschnitt (C) einen Kontaktbereich für den Drahtwickel (10) ausbildet, welcher nach Anbringung des Drahtwickels (10) um den Vormontageabschnitt (B) bestimmungsgemäß auf den Endmontageabschnitt (C) bewegt, vorzugsweise gepresst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Drahtverbindungselement gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Drahtverbindungselement zur Verbindung eines metallischen Drahtes mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat, wobei hierzu das Drahtverbindungselement zum direkten Stecken in eine Bohrung oder im Wesentlichen runde Kontaktzone in einer Leiterplatte zum Herstellen einer Leiterplattensteckverbindung ausgebildet ist.
Bei bekannten Kontakten zur Verbindung mit Leiterplatten, wie Einpresskontakten sind teure, maßlich genau festgelegte Werkzeuge erforderlich. Einpresskontakte sind durch mehrere Veröffentlichungen z. B. EP 0 451 674 oder DE 36 23 453 bekannt. Einer der wesentlichen Nachteile solcher Lösungen besteht darin, dass, wie zuvor erläutert die Werkzeuge zur Herstellung sehr teuer sind und ferner gleichzeitig maßlich unflexibel sind, was wiederum eine aufwendige Entwicklung zur Erzielung des optimalen Endmaßes des Einpresskontaktes bedingt.
Ein Einpresskontakt sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Einpresskontaktes sind aus der WO 2005 122 337 A1 bekannt. Der bekannte Einpresskontakt umfasst einen Kontaktkörper und zwei einstückig mit diesem ausgebildete Schenkel, die mittels spanloser Bearbeitung gebildet sind, wobei mittels eines solchen Kontaktes keine direkte Verbindung ohne Zuhilfenahme bekannter Fügeverfahren, wie Löten, Schweißen oder dergleichen zu einem metallischen Draht hergestellt werden kann.
Die DE 202 18 295 U1 und die DE 102013103818 A1 offenbaren weitere Einpresskontaktelemente, bei denen aber ebenfalls kein Draht dauerhaft und sicher angeschlossen werden kann, ohne dass auf herkömmliche materialschlüssige Fügeverfahren mit einem zusätzlichen Zusatzwerkstoff zurückgegriffen wird.
Durch Einpressverbindungen lassen sich bspw. stoffschlüssige Verfahren, etwa Lötverbindungen, zumindest teilweise substituieren. Üblicherweise können Einpressverbindungen unter Ausbildung sowohl einer Kraftschlusskomponente als auch einer Formschlusskomponente erzeugt werden. Es können sich beim Einpresskontakt und/oder der zugehörigen Kontaktaufnahme zumindest minimale Verformungen ergeben, die zu einer Erhöhung der Haltekraft und einer Vergrößerung der Kontaktfläche beitragen können. Bedauerlicherweise findet sich im Stand der Technik aber keine zufriedenstellende Lösung, um auch an der Anschlussseite des Kontaktes stoffschlüssige Verfahren, etwa Lötverbindungen, zu substituieren.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Drahtverbindungselement, insbesondere Direktverbindungselement zur Verbindung eines metallischen Drahtes mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat bereit zu stellen, wobei hierzu das Verbindungselement ferner zum direkten Stecken in eine Bohrung oder Kontaktzone in einer Leiterplatte oder mit einer Kontaktzone zum Verbinden mit einem Substrat ausgebildet ist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, um solche Verbindungen mit einem Drahtverbindungselement herzustellen.
Ein Kern der Erfindung betrifft allerdings die Zone eines solchen Drahtverbindungselements, die zur Kontaktierung und dauerhaften elektrischen Verbindung mit einem (elektrisch leitfähigen) Draht ausgebildet ist. Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in der spezifischen geometrischen Ausgestaltung einer solchen Drahtverbindungszone.
Erfindungsgemäß wird hierzu ein Drahtverbindungselement zur Verbindung eines metallischen Drahtes mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat über einen Verbindungsabschnitt des Drahtverbindungselements vorgeschlagen, wobei das Drahtverbindungselement einen Zweizonenabschnitt, bestehend aus einem Vormontageabschnitt (B) und einem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt (C) aufweist, wobei der Vormontageabschnitt zur Anbringung eines Drahtwickels ausgebildet ist und wobei der Endmontageabschnitt einen Kontaktbereich für den Drahtwickel ausbildet, indem nach Anbringung des Drahtwickels um den Vormontageabschnitt bestimmungsgemäß dieser auf den Endmontageabschnitt bewegt, vorzugsweise gepresst wird, um dort eine Kontaktverbindung zu bilden.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Drahtverbindungselement im Bereich des Zweizonenabschnittes eine im Wesentlichen zylindrische und längliche Form aufweist. Dies kann im einfachsten Fall ein länglicher Kontaktstift sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Drahtverbindungselement im Bereich der Endmontagezone einen vorzugsweise quadratischen mehrere Kanten aufweisenden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen konstanten Außenumfang Ac in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
Erfindungsgemäß ist es daher von Vorteil, wenn das Drahtverbindungselement im Bereich der Vormontagezone einen vorzugsweise quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Kanten oder runden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L im Wesentlichen konstanten Außenumfang A_B in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Außenumfang A_B der Vormontagezone geringer ist als der Außenumfang Ac der Endmontagezone und am Übergang zur Endmontagezone kontinuierlich, vorzugsweise über eine umlaufende Rampe zunimmt.
Es ist weiter von Vorteil, wenn das Drahtverbindungselement um die Endmontagezone einen Drahtwickel aufweist, welcher nach dem Herstellen von r (nebeneinander angeordnete) Wicklungen um die Vormontagezone auf die Endmontagezone geschoben wurde, wobei vorzugsweise die Kanten zumindest teilweise in den Draht des Drahtwickels eingedrungen sind.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn die Endmontagezone bzw. ein Teil davon eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, wobei der Durchmesser in Montagerichtung betrachtet (d.h. in Richtung vom Vormontageabschnitt B in Richtung des Verbindungsabschnittes V) veränderlich ist, insbesondere leicht in Montagerichtung zunimmt, so dass im Querschnitt eine Kegelform entsteht. Es kann auch eine gestufte, mehrfach gestufte oder anderweitig veränderte Durchmesserform erzeugt werden. Der technische Zweck liegt darin, dass mit zunehmendem Verschiebeweg von der Vormontagezone in die Endmontagezone der jeweilige Drahtwickel minimal abgerieben und ggf. an Material verdünnt wird, so dass die Drahtwickel sukzessive an Anpresskraft beim Verschieben auf die Endmontagezone verlieren, je nachdem wie weit der Verschiebeweg ist. Der vorderste in Montagerichtung betrachtete Wickel erfährt den längsten Verschiebeweg und wird am meisten abgerieben bzw. erfährt den größten Durchmesserschwund, so dass dessen Endmontageposition einen etwas größeren Durchmesser aufweisen muss, wie der letzte Wickel in der Wickelreihe der Drahtwickel.
Es ist weiter von Vorteil, wenn der Verbindungsabschnitt des Drahtverbindungselements eine Leiterplattenverbindung ausbildet, vorzugsweise aus zwei Schenkeln, die weiter vorzugsweise am steckseitigen Schenkelende verbunden sind oder sich zumindest im an der Leiterplatte kontaktierenden Zustand dort berühren.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Drahtverbindung eines Drahtes mit einem Drahtverbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten:

a. Herstellen eines Drahtwickels von Wicklungen um die Vormontagezone herum mit einem Draht, derart, dass der Draht des Drahtwickels nach dem Wickeln an der Außenfläche der Vormontagezone vorzugsweise über den gesamten Wickelabschnitt anliegt und
b. Verschieben des so hergestellten Drahtwickels von der Vormontagezone auf die Endmontagezone und
c. wobei r eine beliebige reelle oder natürliche Zahl größer 2 ist, jedoch maximal so gewählt wird, dass der Drahtwickel in Längserstreckungsrichtung des Drahtverbindungselements betrachtet maximal so lang ist, wie die Endmontagezone in dieser Richtung betrachtet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes Drahtverbindungselement in einer ersten Ansicht;
2 ein erfindungsgemäßes Drahtverbindungselement in einer Ansicht bei der der Drahtwickel um die Vormontagezone gebildet wurde und
3 das Drahtverbindungselement gemäß 2 in einer Ansicht bei der der Drahtwickel in die kontaktierende Endmontagezone betätigt d. h. verschoben wurde.

Im Folgenden wir die Erfindung mit Bezug auf die 1 bis 3 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hinweisen.
In den 1 bis 3 wird ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drahtverbindungselements 1 gezeigt.
Dieses Drahtverbindungselement 1 besitzt in der Ansicht von unten nach oben betrachtet einen Haltebereich A zum Halten des Drahtverbindungselements 1 beim Wickeln. Daran schließt sich der Zweizonenabschnitt Z bestehend aus dem Vormontageabschnitt B und dem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt C an. Die Funktion des Zweizonenabschnitts Z ergibt sich aus den Darstellungen der 2 und 3.
Der Vormontageabschnitt B ist ausgebildet zur Anbringung des Drahtwickels 10, der hier lediglich beispielhaft aus vier ganzen Wicklungen (W1, W2, W3 und W4) gebildet ist.
Der Endmontageabschnitt C ist mit einem größeren Außenumfang ausgebildet im Vergleich zum Vormontageabschnitt B und bildet den Kontaktbereich für den Drahtwickel 10 nachdem er vom Vormontageabschnitt B bestimmungsgemäß auf den Endmontageabschnitt C geschoben oder gepresst wurde.
Die 1 zeigt ferner die Querschnittsbereiche des Drahtverbindungselements 1, wobei erkennbar ist, dass dieses im Bereich der Endmontagezone C einen rechteckigen (hier vier) Kanten K aufweisenden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L, im Wesentlichen konstanten Außenumfang Ac in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet, ausgebildet ist. Das Drahtverbindungselement 1 besitz im Bereich der Vormontagezone B einen rechteckigen Querschnitt mit deutlich abgerundeten Kanten. An die Endmontagezone C schließt sich der Verbindungsabschnitt V mit den beiden Schenkel L1, L2 an.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung allerdings nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr sind eine Anzahl von Varianten und Ausführungsarten denkbar, welche von der dargestellten Lösung und dem dargestellten Verfahren auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch macht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0451674 [0002]
DE 3623453 [0002]
WO 2005122337 A1 [0003]
DE 20218295 U1 [0004]
DE 102013103818 A1 [0004]

Claims

Drahtverbindungselement (1) zur Verbindung eines metallischen Drahtes (2) mit einer Leiterplatte oder einem elektrisch leitfähigen Substrat über einen Verbindungsabschnitt (V) des Drahtverbindungselements (1), wobei das Drahtverbindungselement (1) ein Zweizonenabschnitt (Z) bestehend aus einem Vormontageabschnitt (B) und einem sich daran anschließenden Endmontageabschnitt (C) aufweist, wobei der Vormontageabschnitt (B) zur Anbringung eines Drahtwickels (10) ausgebildet ist und wobei der Endmontageabschnitt (C) einen Kontaktbereich für den Drahtwickel (10) ausbildet, welcher nach Anbringung des Drahtwickels (10) um den Vormontageabschnitt (B) bestimmungsgemäß auf den Endmontageabschnitt (C) bewegt, vorzugsweise gepresst wird.
Drahtverbindungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) im Bereich des Zweizonenabschnittes (Z) eine im Wesentlichen zylindrische und längliche Form aufweist.
Drahtverbindungselement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) im Bereich der Endmontagezone (C) einen vorzugsweise quadratischen mehrere Kanten (K) aufweisenden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L im Wesentlichen konstanten Außenumfang A_C in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) im Bereich der Vormontagezone (B) einen vorzugsweise quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Kanten oder runden Querschnitt besitzt und mit einem in Längserstreckungsrichtung L im Wesentlichen konstanten Außenumfang A_B in Umfangsrichtung um dessen zentrale Achse betrachtet.
Drahtverbindungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang A_B der Vormontagezone (B) geringer ist als der Außenumfang A_C der Endmontagezone (C) und am Übergang zur Endmontagezone (C) kontinuierlich, vorzugsweise über eine umlaufende Rampe (R) zunimmt.
Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtverbindungselement (1) um die Endmontagezone (C) einen Drahtwickel (10) aufweist, welcher nach dem Herstellen von r Wicklungen (W1, W2, ..., Wr) um die Vormontagezone (B) auf die Endmontagezone (C) geschoben wurde, wobei vorzugsweise die Kanten (K) zumindest teilweise in den Draht (2) des Drahtwickel (10) eingedrungen sind.
Drahtverbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (V) des Drahtverbindungselements (1) eine Leiterplattenverbindung ausbildet, vorzugsweise aus zwei Schenkel (L1, L2), die weiter vorzugsweise am steckseitigen Schenkelende verbunden sind oder sich zumindest im an der Leiterplatte kontaktierenden Zustand dort berühren.