DE3939746C2 - Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung einer Leiterplatte oder dgl. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Befestigungsstifte werden dort, wo seither Schrauben oder Nieten verwendet wurden, eingesetzt, nämlich zum Befestigen von bspw. elektrischen Bauelementen an bspw. einer gedruckten Leiterplatte, wobei die Bauelemente mit einem ebenen Bauteil aus Kunststoff und/oder aus einem Metall versehen sind, das auf der Leiterplatte zu befestigen ist. Die Bauelemente müssen dabei so sicher befestigt sein, daß ein Lösen nicht ohne weiteres möglich ist. Außerdem muß der Befestigungsstift in der Lage sein, eine elektrische Verbindung zwischen einem Anschluß am Bauteil und der kaschierten bzw. mit Leiterbahnen versehenen Unterseite der Leiterplatte herzustellen. Derartige Befestigungsstifte können außerdem zum Verbinden zweier plattenförmiger Bauteile verwendet werden. In allen Fällen dient ein derartiger Befestigungsstift zum Schützen der Bauteile während der Handhabung und während eines Lötvorganges.

Bei einem derartigen aus der EP 271 231 A2 bekannten Befestigungsstift ist der Schenkel der Rastfeder mit einem radial zur Außenseite gerichteten ausgebauchten Rastbereich versehen, der sowohl an seiner Einführseite als auch an seiner die Verrastung darstellenden Hinterseite im wesentlichen gleich ausgebildet ist. Somit kann der Stift so, wie er in die Rastlage eingeschoben wird, aus dieser Rastlage ohne größeren Kraftaufwand auch wieder herausgeschoben werden, da dieser Rastfederschenkel in beiden Fällen in den hülsenförmigen Schaft hinein ausweichen kann. Dies nicht zuletzt auch deshalb, weil der Schenkel des bekannten Befestigungsstiftes an der in Einsteckrichtung hinteren Stirnseite des Schaftes angeformt und daher relativ lang ist. Ein derartiges einfaches und auch in unbeabsichtigter Weise vorzunehmendes Herauslösen des Befestigungsstiftes aus der oder den Bohrungen des oder der Bauteile ist jedoch unerwünscht und deshalb nachteilig.

Aus der EP 290 827 A2 ist zwar eine in einen Steckverbinder integrierte Halterung bekannt, deren Stift mit mehreren Rastfedern versehen ist, die an den vorderen Randbereichen des Schaftes ansetzen, jedoch sind die Rastfedern lediglich mit leichten Kröpfungen versehen, so daß sich auch hier die o. g. Nachteile der ungewollten leichten Herausziehbarkeit der Stifte aus den Bohrungen ergeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile der eingangs genannten Art zu schaffen, der zwar in einfacher Weise in seine Verrastposition in die betreffende Bohrung oder Bohrungen eines oder mehrerer Bauteile eindrückbar ist, der jedoch ohne aktives Entriegeln nicht wieder herausziehbar ist, wobei der Stift nach wie vor konstruktiv einfach aufgebaut und in kostengünstiger Weise herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem derartigen Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, daß der Stift nach dem Eindrücken in die betreffende oder die betreffenden Bohrungen derart verriegelt ist, daß er ohne ein aktives Eindrücken der Verriegelungsfeder nicht wieder herausziehbar ist. Durch das Ansetzen der Federn am Ende des Schaftes entsteht ein relativ kurzer Schenkelbereich, so daß der Stift nur durch ein gezieltes Zusammendrücken von Verriegelungsfeder und Rastfeder herausziehbar wäre. Der Stift ist durch die Anordnung und Ausbildung der Federn einfach aufgebaut und als Stanzformteil in kostengünstiger Weise herstellbar, zumal auch weniger Abfall beim Stanzen entsteht als bei dem zuerst genannten bekannten Stift. Mit dem Stift können außerdem Toleranzen in gewissem Umfange sowohl hinsichtlich der Dicke der Bauteile als auch den Bohrungsdurchmessern insbesondere der Leiterplatte aufgefangen werden.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ist eine konstruktiv einfache Herstellung der Verriegelungsnase erreicht, die darüber hinaus kein zusätzliches Material benötigt. Zweckmäßigerweise sind zum Erreichen einer symmetrischen Anordnung die Merkmale gemäß Anspruch 3 vorgesehen.

Mit dem Merkmal des Anspruchs 4 ist erreicht, daß die Verriegelungsnase bzw. -lappen nur relativ kurz ausgebildet sein muß. Dabei ist es für eine möglichst breite nicht einschneidende Anschlagfläche zweckmäßig, die Merkmale gemäß Anspruch 5 vorzusehen. Außerdem kann es dabei zweckmäßg sein, die Merkmale des Anspruchs 6 vorzusehen, um auch im Bereich der Verriegelungsfeder genauso wie im Bereich der Rastfeder ein gleichmäßiges Einschieben bzw. Einstecken des Stiftes in die Bohrung oder Bohrungen zu ermöglichen.

Um ein Aneinanderstoßen der freien Enden der einzelnen, möglichst breiten Schenkel beim Einstecken des Stiftes in eine Bohrung zu vermeiden, sind die Merkmale gemäß Anspruch 7 vorgesehen.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist ein Stift mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 versehen. Dies hat den besonderen Vorteil, daß in einem sehr breiten Toleranzbereich unterschiedliche Durchmessergrößen der Bohrungen insbesondere in den Leiterplatten aufgefangen werden können. Dabei ist es insbesondere bei relativ durchmesserkleinen Stiften zweckmäßig, die Merkmale gemäß Anspruch 9 vorzusehen.

Eine einfache Herstellung des oder der die Einschubbewegung begrenzenden Anschläge des Stiftes ergibt sich, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 10 verwirklicht sind. Dabei sind zu einem sicheren Fixieren des Stiftes über seinen gesamten Umfang hinweg zweckmäßigerweise die Merkmale gemäß Anspruch 11 vorgesehen.

Insbesondere dort, wo die Bohrungen, in die die Stifte eingesteckt werden, in Kunststoffteilen vorgesehen sind, sind zu einer in radialer Richtung unverrückbaren Verklemmung des Stiftes in der Bohrung die Merkmale gemäß Anspruch 12 vorzusehen. Dabei sind in vorteilhafter Weise auch die Merkmale gemäß Anspruch 13 verwirklicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Befestigungsstift gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 2A und B zwei um 90° zueinander versetzte, teilweise geschnittene Seitenansichten eines Befestigungsstiftes des Ausführungsbeispieles der Fig. 1,

Fig. 3 eine der Fig. 2B entsprechende, teilweise geschnittene Seitenansicht des Befestigungsstifts nach Fig. 1, jedoch wie er in fluchtende Bohrungen zweier ebener Bauteile zu deren Verbindung eingeschoben und verrastend und verriegelnd gehalten ist, und

Fig. 4 in Seitenansicht einen Befestigungsstift nach Fig. 1, wie er ein Bauelement an einer Leiterplatte verrastend und verriegelnd hält.

Der in der Zeichnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellte Stift 10 ist derart ausgebildet, daß er in einer Bohrung eines ebenen Bauteils oder in miteinander fluchtenden Bohrungen zweier oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile verrastend und verriegelnd befestigbar ist, wobei es mit dem Stift gleichzeitig möglich ist, die aufeinanderliegenden ebenen Bauteile fest miteinander zu verbinden. Als ebene Bauteile kommen bspw. Leiterplatten 11, Befestigungsplatten 12, Kunststoffwinkel 13 und/oder metallische Winkel 14 eines elektronischen oder elektrischen Bauelementes 15 in Frage. Der Befestigungsstift 10 ist ein Stanzformteil, d. h. aus einer Metallplatte ausgestanzt, mit Ausprägungen versehen, gebogen und schließlich in seine Hülsenform gerollt.

Der insbesondere anhand der Fig. 1 und 2 dargestellte Befestigungsstift 10 besitzt die Form eines umfangsseitig offenen, hülsenartigen Körpers, der einen mit einem Längsschlitz versehenen Schaft 21, drei Rastfedern 23, 24 und 25 und eine Verriegelungsfeder 26 aufweist. Die vier Federn 23 bis 25 und 26 sind einstückig mit dem Schaft 21 verbunden und über dessen Umfang im wesentlichen etwa in gleichem Abstand angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel ist die Länge der Rastfedern 23 bis 25 und der Verriegelungsfeder 26 etwa gleich der axialen Länge des Schaftes 21.

Die Rastfedern 23 bis 25 sind gleich ausgebildet (Fig. 2A), wobei sie über einen äußeren Rücksprung 27 an die Außenfläche des Schaftes 21 ansetzen. Ihre Dicke ist also etwas geringer als die des Schaftes 21, wobei sich ihre Wanddicke zum freien Ende hingehend noch etwas verjüngt. Jede Rastfeder 23 bis 25 besitzt einen Schenkel 28, der einen geraden Bereich 29 aufweist, der an das in Einsteckrichtung vordere Ende des Schaftes 21 ansetzt, ferner einen sich daran anschließenden ausgebauchten Bereich 30, der radial nach außen gewölbt ist, und an den sich ein schräg nach innen verlaufender freier Endbereich 31 anschließt. Wie noch zu zeigen sein wird, bildet diejenige Außenfläche des ausgebauchten Bereichs 30, die sich an den Schenkel 28 anschließt, eine Rastfläche 32, während diejenige Außenfläche, die in den Endbreich 31 übergeht, eine Einführungs- und Gleitfläche 33 beim Einstecken des Stiftes 10 in eine oder mehrere Bohrungen bildet. Wie der Fig. 2B zu entnehmen ist, sind die Rastfedern 23 bis 25 hinsichtlich ihrer Breite von oben nach unten stetig verjüngt. In dem in Fig. 2A dargestellten Ruhezustand verlaufen die Schenkel 28 der Rastfedern 23 bis 25 etwa parallel zur Außenfläche des Schaftes 21, und der Abstand des Scheitels 34 jedes ausgebauchten Bereiches 30 von der Mittelachse des Stiftes 10 ist größer als der Außenradius des Schaftes 21.

Die Verriegelungsfeder 26 besitzt einen im wesentlichen geradlinig verlaufenden Schenkel 36 (Fig. 2B), dessen unterer bzw. in Einsteckrichtung vorderer Endbereich 37 radial nach innen abgebogen ist. Der Schenkel 36 setzt ebenfalls über einem Rücksprung 38 an den Schaft 21 an und behält im wesentlichen seine Wanddicke und seine Breite bei. Lediglich am Endbereich 37 ist eine beidseitige Verjüngung bzw. Fase 39 vorgesehen. Nahe dem radial nach innen abgebogenen Endbereich 37 ist der Schenkel 36 quermittig mit einer Verriegelungsnase in Form eines Verriegelungslappens 41 versehen, der an seinen zwei Längsseiten und an einer zum Schaft 21 hin weisenden Querseite aus dem Schenkel 36 ausgestanzt und an einem nahe dem Endbereich 37 angeordneten Querbereich 42 radial nach außen abgebogen ist. Der auf diese Weise in Richtung zum Schaft 21 zeigende freie Endbereich 43 des Verriegelungslappens 41 ist derart nach innen gebogen, daß er parallel zum Schenkel 36 in einem Abstand verläuft, der größer ist als der Wanddicke des Schenkels 36 entspricht. Die radiale Ausbiegung des Verriegelungslappens 41 vom Schenkel 36 ist derart, daß der Verriegelungslappen 41 im wesentlichen etwa parallel zum radial nach innen gebogenen Endbereich 37 des Schenkels 36 verläuft. Die zum Schaft 21 zeigende Querstirnfläche 44 dient, wie noch zu zeigen sein wird, als Anschlag- bzw. Verriegelungsfläche für den Stift 10.

Der Schaft 21, dessen Länge vom Anwendungsfall abhängig ist, ist mit mehreren, hier vier über seinen Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten Augen 46 versehen, die durch Ausprägen von Material von der Innenfläche des Schaftes 21 her über dessen Außenfläche 45 vorstehen. Diese Augen 46, die einen bestimmten axialen Abstand von den Rastflächen 32 der Rastfedern 23 bis 25 und der Verriegelungsfläche 44 der Verriegelungsfeder 26 besitzen, dienen der Einschubbegrenzung des Stiftes 10. Beim Ausführungsbeispiel ist jeweils ein derartiges Einschubbegrenzungsauge 46 in axialer Verlängerung jeweils einer Rast- bzw. Verriegelungsfeder 23 bis 26 vorgesehen.

Der Schaft 21 besitzt ferner, hier dem Längsschlitz 22 diametral gegenüberliegend an der Außenfläche einen axialen Wulst 47, der durch einen Sicken-Einprägevorgang am Schaft 21 von innen nach außen entstanden ist. Der axiale Wulst 47 verläuft im wesentlichen über die gesamte Länge des Schaftes 21.

Fig. 3 zeigt den Befestigungsstift 10 in miteinander fluchtenden, im wesentlichen gleich großen Bohrungen 16 und 17 einer Leiterplatte 11 und einer Befestigungsplatte 12, wobei diese beiden Platten 11 und 12 durch den Stift 10 fest miteinander verbunden (verrastet und verriegelt) sind. Beim Einführen des Stiftes 10 werden wegen der unterschiedlichen Durchmesserverhältnisse (einerseits Außendurchmesser der Ausbauchungen 30 der Rastfedern 23 bis 25 und des Verriegelungslappens 41 der Verriegelungsfeder 26 und andererseits Innendurchmesser der Bohrungen 16, 17) sowohl die Rastfedern 23 bis 25 als auch die Rastfeder 26 gemäß Pfeil B in radialer Richtung aufeinander zu ausgelenkt, wenn am freien Rand der Bohrung 17 der Platte 12 die Außenseiten 33 und 45 der Endbereiche 31 bzw. 37 entlang gleiten. Innerhalb der Bohrungen 17 und 16 gleiten dann die Scheitel 34 der ausgebauchten Bereiche 30 der Rastfedern 23 bis 25 bzw. der freie Endbereich 43 des Verriegelungslappens 41 der Verriegelungsfeder 26 soweit entlang, bis die Federn 23 bis 26 am unteren Rand der Bohrung 16 wieder radial nach außen zurückschwenken können. In diesem Zustand drückt, wie Fig. 3 zeigt, die Rastfläche 32 der Rastfedern 23 bis 25 an den unteren Rand der Bohrung 16, so daß durch die Rastfedern eine Verrastung des Stiftes 10 in den Bohrungen 16 und 17 erreicht ist. Gleichzeitig ist durch das Zurückverschwenken der Verriegelungsfeder 26 die Querstirnfläche 44 des Verriegelungslappens 41 des Verriegelungsschenkels 26 der Unterseite der Leiterplatte 11 gegenüberliegend angeordnet, so daß hierdurch eine Verriegelung des Stiftes 10 in den Bohrungen 16 und 17 der Platten 11 und 12 erreicht ist. In diesem eingesteckten Zustand liegen die Einschubbegrenzungsaugen 46 auf der Oberseite der oberen Befestigungsplatte 12 auf. Die Wirkung der Rastfedern 23 bis 25 bringt es mit sich, daß der Stift durch die federnde Auflage der Rastflächen 32 am unteren Bohrungsrand aktiv in die Bohrungen 16 und 17 hineingezogen sind. Hieraus ist ersichtlich, daß die Einschubbegrenzungsaugen 46 am Schaft 21 in einer Höhe angeordnet sein müssen, die in einem Abstand von der Querstirnfläche 44 des Verriegelungslappens 41 liegt, welcher mindestens gleich der Dicke der beiden zu durchdringenden Platten 11 und 12 ist.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Anwendungsfall dient der Stift 10 dazu, den mit einem Gehäuse 51 eines elektrischen Bauelementes 15 verbundenen Kunststoffwinkel 13 mit einer Leiterplatte 11 mechanisch zu verbinden und darüberhinaus das Gehäuse 51 oder mit der Metallschicht 54 oder Leiterbahnen an der Unterseite der Leiterplatte 11 elektrisch zu verbinden. Dieser Stift 10 entspricht dem vorher beschriebenen Stift, mit der Ausnahme, daß der lichte Abstand der Einschubbegrenzungsaugen 46 von der Querstirnfläche 44 des Verriegelungslappens 41 der Verriegelungsfeder 26 der Summe der Dicken von Kunststoffwinkel 13 und Leiterplatte 11 angepaßt ist. Zur elektrischen Verbindung mit und/oder mechanischen Befestigung an der Metallschicht 54 bzw. elektrischen Leiterbahnen an der Unterseite der Leiterplatte 11 ist es möglich, einen oder alle Rastfedern 23 bis 25 des metallischen Stiftes 10 im Rastbereich bei 56 und/oder den freien Endbereich 43 des Verriegelungslappens 41 der Verriegelungsfeder 26 bei 57 an diese Metallschicht bzw. Leiterbahn anzulöten. Anschlußleitungen 52 und 53 des elektrischen Bandelementes 15 sind mit der Leiterplatte unmittelbar verlötet.

Claims (13)

1. Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile, mit einem als einstückiges Stanzformteil ausgebildeten, vorzugsweise an einem Umfangsbereich längsgeschlitzten, hülsenartigen Körper, der einen in zumindest einer der Bohrungen aufnehmbaren Schaft, mindestens einen seine Einschubbewegung begrenzenden Anschlag und zumindest eine Rastfeder aufweist, die einen mit dem Schaftbereich verbundenen Schenkel und einen radial ausgebauchten Rastbereich besitzt, der hinter einen der Einschubseite des Stiftes abgewandten Rastrand der Bohrung des betreffenden Bauteils rastet, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der mindestens einen Rastfeder (23 bis 25) gegenüberliegenden Bereich eine Verriegelungsfeder (26) vorgesehen ist, die einen mit dem Schaft (21) verbundenen Schenkel (36) aufweist, an dessen Außenseite eine radial vorstehende Verriegelungsnase (41) vorgesehen ist, und daß die Schenkel (28, 26) von Rastfeder (23 bis 25) und Verriegelungsfeder (26) an einem in Einschubbewegung vorderen Randbereich des Schaftes (21) einstückig ansetzen.

2. Stift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsnase der Verriegelungsfeder (26) durch mindestens einen derart aus dem Schenkel (26) teilweise ausgestanzten und nach außen gebogenen Verriegelungslappen (41) gebildet ist, daß dessen Verriegelungsfläche (44) dem freien Ende (37) des Schenkels (26) entgegengerichtet ist.

3. Stift nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungslappen (41) in einem Quermittenbereich des Schenkels (36) ausgestanzt und ausgebogen ist.

4. Stift nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (36) der Verriegelungsfeder (26) in im wesentlichen geradliniger Verlängerung an den Schaft (21) ansetzt und mit einem radial nach innen gebogenen Endbereich (37) versehen ist.

5. Stift nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (43) des Verriegelungslappens (41) in eine Richtung parallel zum Schenkel (36) umgebogen ist.

6. Stift nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wesentliche Bereich des Verriegelungslappens (41) und der Endbereich (37) des Schenkels (36) etwa parallel zueinander verlaufen.

7. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Endbereich (37) des Schenkels (36) der Verriegelungsfeder (26) in Richtung seiner Breite verjüngt ist.

8. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine, vorzugsweise drei Rastfedern (23 bis 25) vorgesehen sind, daß zwischen zwei dieser Rastfedern eine Verriegelungsfeder (26) angeordnet ist und daß die Federn (23 bis 26) jeweils in etwa gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.

9. Stift nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (28) der Rastfedern (23 bis 25) in Richtung ihrer Breite sich von oben nach unten stetig verjüngen.

10. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die die Einschubbewegung des Stiftes (10) begrenzenden Anschläge durch aus dem Schaft (21) von innen nach außen ausgeprägte Augen (46) gebildet sind.

11. Stift nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb jeder der Federn (23 bis 26) ein derartiges Einschubbegrenzungsauge (46) vorgesehen ist.

12. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (21) an mindestens einer Stelle seines Außenumfanges mit einem axialen Wulst (47) versehen ist.

13. Stift nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Wulst (47) zwischen zwei benachbarten Federn (23 bis 26) vorgesehen ist.