DE2430172B1 - Klammerverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Metallklammer zur elektrisch leitenden Befestigung eines blanken Drahtes an einem Anschlußstift, dazu bestimmt, hülsenartig Draht- und Anschlußstift zu umfassen und aus einem im Querschnitt U-förmig gebogenem Blech bestehend, wobei die freien Schenkel des U-Profils an ihren Enden ebenfalls U-förmig gekrümmt sind. Solche Metallklammern sind handelsüblich. Mit ihnen wird beispielsweise bei Steckverbindern die Außenverdrahtung hergestellt. Dabei ist es technisch und wirtschaftlich vorteilhaft, den Anschlußstift für die Außenverdrahtung, der einen bestimmten Querschnitt, vorzugsweise 1x1 mm, hat, für alle die vier Anschlußarten

1. Lötverbindung

2. Wire-Wrap-Verbindung

3. Termi-Point-Verbindung

4. Faston-Verbindung

einsetzen zu können. Zur Herstellung einwandfreier Lötverbindungen müssen die Anschlußstifte mit einer Zinnschicht belegt sein, deren Dicke mindestens 5 μίτι beträgt. Bei dieser Zinnstärke tritt jedoch beim Aufbringen der Metallklammer für das Termi-Point-Verfahren Spanbildung auf, so daß Kurzschlüsse im Verdrahtungsfeld hervorgerufen werden können. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird für Termi-Point-Klammern gefordert, auf dem Anschlußstift eine Zinnschichtdicke von 4 μπι mit einer maximalen Abweichung von ±2 μπι. Für Lot- und Termi-Point-Verbindung gleichzeitig einsetzbar ist damit ein Stift mit einer Zinnbelegung zwischen 5 und 6 μπι. Ein so kleiner Toleranzbereich ist aber im großtechnischen Massenfertigungsprozeß, wenn überhaupt, nur unwirtschaftlich realisierbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Metallklammer der eingangs genannten Art zu finden, die in Verbindung mit einem Anschlußstift eingesetzt werden kann, der auch für alle anderen genannten Anschlußtechniken geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zum Klammerinneren weisenden Blechenden beider Schenkel von einer Seite her auf einem Teil ihrer Länge eine Anschrägung aufweisen. Die Anschrägung kann insbesondere Kufenform aufweisen. Durch diese Gestaltung als Auflaufflanke wird die zum Aufbringen benötigte Kraft reduziert und eine spanabhebende Wirkung zuverlässig verhindert, selbst wenn der Anschlußstift mit einer Zinnschichtdicke von mehr als 4 ± 2 μπι belegt ist. Bei dieser Ausgestaltung der für diese Anschlußtechnik notwendigen Klammer kann der Anschlußstift mit einer Zinnschichtdicke größer als 4 ± 2 μπι versehen werden. Damit kann der Anschlußstift für sämtliche vier eingangs genannten Verbindungsarten, insbesondere auch Verlötung, Verwendung finden.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, die auf einer Seitenfläche des Anschlußstiftes aufliegenden Blechenden der Klammer so zu gestalten, daß sie auf mindestens einem Teil ihrer Länge wellenförmige, insbesondere eine Folge von dreiecksähnlichen Ausformungen aufweisen. Bei den dreiecksförmigen Ausformungeri ist es günstig, wenn eine Auflaufflanke mindestens der ersten aus der Folge dreiecksähnlicher Ausformungen Kufenform aufweist. Bei diesen Ausführungsformen liegen die U-förmig abgewinkelten Enden der Klammer nicht mehr linien-, sondern punktförmig auf dem Anschlußstift auf.

Die die punktförmige Auflage vermittelnden Wellen oder die Spitzen der dreiecksähnlichen Ausformungen dringen durch die auftretenden hohen Anpreßdrucke in die Zinnbeschichtung ein und stellen einen optimalen elektrischen Kontakt her, da oxydische Oberflächenschichten verringerter elektrischer Leitfähigkeit der Zinnbeschichtung durchdrungen werden. Durch die Ausgestaltung der Dreiecksflanken wird durch das Aufgleiten der Klammer auf der Zinnschicht Spanbildung vermieden und damit eine schonendere Aufbringung auf den Anschlußstift ermöglicht. Die Abzugskräfte für die aufgebrachte Klammer werden dagegen beträchtlich erhöht und damit wird auch bei hohen mechanischen Beanspruchungen ein großes Maß an mechanischer und elektrischer Kontaktsicherheit erreicht. Die fertigungstechnisch schwierig einzuhaltenden Forderungen bezüglich der sehr engen Grenzen des Toleranzbereichs der Zinnschichtdicke, wie sie bei den herkömmlichen Klammern unabdingbar für eine nichtspanabhebende Aufbringung waren, können bei den er- findungsgemäßen Klammern aufgegeben werden.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den F i g. 1 bis 4 dargestellt sind. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Darstellung der Klammerverbindung in Richtung der Anschlußstiftachse,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Klammerverbindung entlang der Linie H-II in F i g. 1,
F i g. 3 die Abwicklung des Klammerkörpers und
Fig.4 vier verschiedene erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Klammerenden.

Der quadratische Anschlußstift 1 ist, wie F i g. 1 zeigt, an seinem freien Ende konisch ausgeformt, um das Aufgleiten der Klammer zu erleichtern, und endet in der Kreisfläche 3. Die Anschlußklammer umfaßt, wie auch bislang üblich, den Stift und den zur Stiftachse parallelen massiven oder litzenförmigen elektrischen Leiter 5 von drei Seiten. Die beiden freien Schenkel der Klammer weisen in ihrem Endbereich eine U-förmige und

zum Klammerinnern weisende Krümmung 4 auf. Die Blechenden 6 liegen auf der vierten, von der Klammer nicht vollumfaßten Fläche des Anschlußstiftes auf und bewirken den Anpreßdruck für den elektrischen Leiter 5.

An das Klammermaterial werden in elektrischer und mechanischer Hinsicht hohe Anforderungen gestellt. Zur Erzielung eines guten elektrischen Kontaktes muß sie aus einem elektrisch hochleitendem Werkstoff gefertigt werden. Weiterhin muß das Klammermaterial einerseits hohe Festigkeitswerte aufweisen, um die notwendigen Anpreßdrucke zu erreichen, andererseits ist eine gewisse Elastizität notwendig, um einen ermüdungsfreien Kontakt zwischen Anschlußstift und elektrischen Leiter sicherzustellen. Darüber hinaus muß die Härte des Materials größer sein als die den Anschlußstift überziehende Zinnschicht, damit die Spitzen der dreiecksförmigen Ausformungen des Klammerblechs in die Zinnschicht unter dem Einfluß des Anpreßdruckes eindringen können. Ein Werkstoff, der diesen Anforderungen genügt und daher üblicherweise für solche Klammern verwendet wird, ist z. B. Federbronze.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie H-II der F i g. 1. Der elektrische Leiter 5 liegt parallel zur Längsachse des Anschlußstiftes 1 und wird durch die Klammer 2 an diesen angepreßt, die in Richtung des Pfeiles A auf den Anschlußstift 1 aufgeschoben wurde. Das Leiterende weist dabei zum freien Ende des Anschlußstiftes. Am unteren, der Verankerung des Anschlußstiftes in einem Trägermaterial zugewandten Ende der Klammer wird der Draht aus der Klammer herausgeführt, wobei die Laschen 7 eine seitliche Verschiebung und Verbiegung des Drahtes beschränken.

Auf der dem Anschlußdraht gegenüberliegenden Seite des Anschlußstiftes 1 zeigt F i g. 2 das zum Anschlußstift weisende und auf ihm aufliegende U-förmig abgebogene Ende 6 des Klammerbleches. Abweichend von der herkömmlichen Gestaltung endet das Klammerblech nicht geradlinig, sondern in einer Folge dreiecksähnlicher Ausformungen. Mit den freien Spitzen 10 dieser Ausformungen liegt die Klammer auf dem Anschlußstift auf. Die der Verankerung des Anschlußstiftes im Steckverbindungskörper zugewandte Anschrägung des ersten, untenliegenden Zahns 8 zeigt eine kufenförmige Ausgestaltungsform 8b. Dieser ersten Anschrägung folgt in Fig.2 nach oben eine Reihe von dreiecksähnlichen Ausformungen 9. Die jeweils untenliegende, dem Steckverbindungskörper nähere Seite jeder einzelnen dreiecksförmigen Ausformung 9 wird im folgenden jeweils als Auflaufflanke angesprochen. Die zweite, obere Seite jeder dreiecksähnlichen Ausformung wird als rückwärtige Flanke bezeichnet. In dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen alle Auflaufflanken der dreiecksähnlichen Ausformungen 9 Kufenform 96 auf. Damit gleitet die Klammer beim Aufbringen auf den Anschlußstift auf der Zinnschicht, wobei eine spanabhebende Wirkung ausgeschlossen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der blanke Anschlußdraht 5 zwischen Klammer und Anschlußstift 1 eingeklemmt.

Auf den Stift aufgebracht, bohren sich die Spitzen 10 der dreiecksförmigen Ausformungen in die Zinnschicht 14 unter der Wirkung des Anpreßdruckes der Klammer ein. Bereits beim Aufschieben der Klammer werden oxydische Deckschichten der Zinnbelegung mit schlechter elektrischer Leitfähigkeit durchdrungen bzw. durchschnitten und ein optimaler elektrischer Kontakt erreicht Durch die Gestaltung der Auflaufflanken werden die zum Aufbringen der Klammer benötigten Kräfte verringert. Durch das Eindringen der Dreiecksspitzen 10 in die Zinnbelegung 14 des Anschlußstiftes 1 und die sehr steile widerhakenartig wirkende rückwärtige Flanke der dreiecks- bzw. zahnartigen Ausformungen 9 werden die zum Abziehen der Klammer benötigten Kräfte stark erhöht. Damit ist ein selbständiges Lockern der Klammer durch Rüttelbelastungen ausgeschlossen. Zum Lösen einer solchen Klammerverbindung wird die Klammer nicht vom Anschlußstift abgezogen — dies würde wegen der Flankengestaltung und wegen dem Eingrabeffekt der Dreiecksspitzen hohen Kraftaufwand erfordern und würde die Stiftoberfläche beschädigen —, sondern die Klammer wird seitlich durch ein geeignetes Werkzeug aufgebogen. Bei geeigneter, beispielsweise wellenförmiger Ausgestaltung der Dreiecke, durch die ihre Widerhakenwirkung abgeschwächt ist, kann die Klammer auch vom Stift abgezogen werden, ohne seine Oberfläche zu beschädigen und ohne besonderen Kraftaufwand.

Wie aus der obigen Argumentation hervorgeht, wird die Beschränkung der Zinnschichtdicke auf maximal 6 μΐη in einem engen Toleranzbereich bei Einsatz der erfindungsgemäßen Metallklammer hinfällig, da durch die Formgestaltung eine spanabhebende Wirkung zuverlässig unterdrückt wird. Stärkere Zinnbeschichtung bietet im Gegenteil sogar Vorteile. Durch die Möglichkeit eines tieferen Eindringens der Dreiecksspitzen 10 in eine dickere Zinnschicht 10 erfolgt eine Verbesserung der elektrischen Kontaktgabe, eine Erhöhung der Abzugsicherheit und ein Ausgleich der Höhenunterschiede der einzelnen Dreiecksspitzen.

In F i g. 3 ist eine Abwicklung der in F i g. 2 auf den Anschlußstift 1 aufgebrachten Klammer 2 dargestellt. In dieser Form wird durch Stanzen aus Federbronzeblechen der Grundkörper der Klammer hergestellt, wobei durch den Fertigungsprozeß bedingte Abwandlungen möglich sind. Er endet auf beiden Seiten in den bereits beschriebenen dreiecksähnlichen Ausformungen 8. Die beim Aufbringen auf den Anschlußstift 1 jeweils zuerst mit dem Stiftmaterial in Berührung kommenden Auflaufflanken zeigen die bereits beschriebene kufenförmige Ausgestaltung 8b, 9b, um ein nichtspanabhebendes Aufgleiten der Klammerblechenden zu gewährleisten. Die rückwärtige Flanke jeder dreiecksähnlichen Ausformung 8 oder 9 verläuft nahezu rechtwinklig zu den Biegelinien 15, 16 und führt durch die dadurch hervorgerufene Widerhakenwirkung zum Verkrallen der einmal auf den Anschlußstift aufgebrachten Klammer. Die Abwicklung des Klammerblechs endet unten in zwei Vorsprüngen 13, die als Träger für die Laschen 7 dienen. Zur Herstellung des Klammerblechs bedarf es nur einer geringfügigen Modifikation des bislang üblichen Stanzwerkzeuges, um die seitlichen Blechenden nicht mehr geradlinig, sondern dreiecksähnlich zu gestalten. Um der Klammer ihre funktionsgerechte Endform zu geben, müssen die seitlichen Blechenden etwa entlang der Linien 15, 16 U-förmig gekrümmt werden. Anschließend erfolgt in derselben Biegerichtung eine Abwicklung entlang den Biegelinien 11 und 12 um 90°, bis die Flächen 17 und 18 parallel einander gegenüberliegen. Dadurch kommen die Laschen 7 in ihre Endstellung, in der sie seitliche Auslenkungen des Drahtes 15 begrenzen.

In F i g. 4 sind als Ausschnitt der in F i g. 3 gezeigten Abwicklung des Klammerbleches weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der seitlichen Blechenden dargestellt.

F i g. 4a zeigt die fertigungstechnisch einfachste Lö-' sung zur Verhinderung der Spanbildung beim Aufbringen der Klammer auf den Anschlußstift. Dabei erfolgt lediglich eine Anschrägung 8 der Blechenden auf der in Fig.4a untenliegenden Seite. Dabei ist es wesentlich, daß die Anschrägung nur in einem Bereich erfolgt, der kürzer ist als die halbe Länge der seitlichen Blechenden, da ansonsten bei Zugbelastung des zwischen Klammer 2 und Anschlußstift 1 eingeklemmten Drahtes ein Kippen der Klammer um Punkt 19 und damit ein instabiler Sitzt der Klammer auf dem Anschlüßstift zustande kommen kann. F i g. 4b zeigt die kufenförmige Ausbildung 8b der Anschrägung, die mit noch höherer Sicherheit Spanbildung beim Aufbringen der Klammer verhindert, da die Klammer noch materialschonender auf die Zinnschicht 14 aufgleitet. Nichtspanabhebendes Aufbringen mit reduziertem Kraftaufwand wird durch diese beiden Ausführungsformen bereits erreicht.

Weitere Vorteile, wie die Erhöhung der Abzugsfestigkeit und die Herstellung optimaler, punktförmiger Kontakte, ermöglicht die in Fig.4c angegebene Ausführungsform. Dabei liegt das Klammerblech hinter der kufenförmigen Anschrägung 8b nicht mehr linienförmig auf, sondern punktförmig mit den freien Spitzen 10 von Ausformungen in Dreiecksgestalt 9.

Die Neigung der geradlinigen Auflaufflanken 9c gegen die Vertikale ist so zu optimieren, daß einerseits nicht wegen einer zu großen Neigung Spanbildung auftritt, andererseits durch zu geringe Neigung nicht die Anzahl der dreieckigen Ausformungen so klein wird, daß wegen der dadurch bedingten geringeren Anzahl von Kontaktpunkten 10 sich der elektrische und mechanische Kontakt verschlechtert.

Die günstigste Ausgestaltung der seitlichen Blechenden 6 ist die in F i g. 3 angegebene, bei der die dreiecksähnlichen Ausformungen 9, die der kufenförmigen Anschrägung 8b folgen, ebenfalls kufenförmige Auflaufflanken 96 aufweisen. Um nichtspanabhebendes Aufgleiten und gleichzeitig eine große Anzahl von Kontaktspitzen 10 zu erreichen, sind die Krümmungsradien der kufenförmigen Auflaufflanken 9b kleiner gewählt als der Krümmungsradius, der die kufenförmige Anschrägung 8b charakterisiert.

F i g. 4d zeigt schließlich Wellen 20 an Stelle der dreieckigen Zähne 9. Die punktförmige Auflage bleibt mit diesen Wellen 20 erhalten und auch die Spanbildung wird vermieden. Die Klammer kann jedoch bei dieser Ausführungsform vom Anschlußstift 1 abgezogen werden, da sie sich nicht widerhakenartig eingräbt. Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß bei Einsatz der erfindungsgemäßen Klammer die Beschränkung der Dicke der Zinnschicht 14 des Anschlußstiftes 1 auf 4 ± 2 μπι aufgegeben werden kann. Dadurch wird es möglich, Anschlußstifte mit solchen Zinnbelegungsdicken einzusetzen, die für die genannten wirtschaftlich bedeutsamen Anschlußtechniken geeignet sind. Darüber hinaus können bei Einsatz der neuerungsgemäßen Klammer elektrische Kontakte hergestellt werden, die höheren elektrischen und mechanischen Anforderungen im Hinblick auf Güte des Elektronenübergangs und Abzugsfestigkeit genügen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Metallklammer zur elektrisch leitenden Befestigung eines blanken Drahtes an einem Anschlußstift, dazu bestimmt, hülsenartig Draht und Anschlußstift zu umfassen, die aus einem im Querschnitt U-förmig gebogenen Blech besteht, wobei die freien Schenkel des U-Profils an ihren Enden ebenfalls U-förmig gekrümmt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Klammerinneren weisenden Blechenden (6) beider Schenkel von einer Seite her auf einem Teil ihrer Länge eine Anschrägung (8) aufweisen.

2. Metallklammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschrägung (8) Kufenform (8b) aufweist.

3. Metallklammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechenden (6) auf mindestens einem Teil ihrer Länge wellenförmig (20) sind.

4. Metallklammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechenden (6) auf mindestens einem Teil ihrer Länge eine Folge von dreiecksähnlichen Ausformungen (9) aufweisen.

5. Metallklammer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auflaufflanke mindestens der ersten aus der Folge dreiecksähnlicher Ausformungen (9) Kufenform (9b) aufweist.