DE4117851A1

DE4117851A1 - Kontaktstift mit form- und kraftschluessiger mehrpunktauflage der einpresszone

Info

Publication number: DE4117851A1
Application number: DE4117851A
Authority: DE
Inventors: Vasile Dr Ing Ifrim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1992-12-03

Description

Die Erfindung betrifft einen Kontaktstift nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, welcher zum Fertigen von Steckverbindern oder zum Einstecken in metallische Bohrungen von Leiterplatten seine Anwendung findet.

Es ist allgemein bekannt, daß eine zuverlässige Verbindung zwi schen einem Kontaktstift und der metallischen Bohrung in einer Leiterplatte mit einem oder mehreren Layern nur dann gegeben ist, wenn der Kontaktstift im Kontaktbereich mit der Leiter platte mit einer nachgiebigen Einpreßzone versehen ist.

Die meisten von den bekannten Einpreßzonen, welche eine be stimmte Nachgiebigkeit aufweisen, sind so gefertigt, daß auf grund ihrer Ausbildung die Symmetrieachse des Stiftes nach der Montage nicht mit der Symmetrieachse der Bohrung zusammenfällt, sondern parallel oder schiefwinklig von dieser abweicht. Zwei typische Beispiele sind dazu einmal die sogenannte "C" Prägung und die Ausbildung der elastischen Einpreßzone im Stanzverfah ren durch die Spaltung derselben in zwei Stränge (EP 02 73 589 A1). Die Stränge weisen dann eine Versetzung zu einander auf, welche nach dem Einpreßvorgang ein Drehmoment auf die Einpreßzone ausübt.

Bei andere Lösungen (EP 00 05 356 B1) und (EP 00 59 462 B1) wird die Beanspruchung der elastischen Zone relativ gut zur Symmetrieachse des Stiftes erreicht. In EP 00 05 356 B1 ist die elastische Einpreßzone durch eine zweiseitige zur Achse des Stiftes symmetrische halbovale Prägung erreicht, welche in der Mitte des Stiftes eine sehr dünn geprägte Zone aufweist. Wäh rend des Einsteckvorganges gibt die dünne Stelle nach, indem die zwei entstandenen Stränge undefiniert aneinander vorbei wandern. Der Nachteil dieser Lösung besteht zuerst darin, daß die Bruchstelle nicht durch Veredelung gegen Korrosion erreicht werden kann, und daß dieselbe die Größe der Federkraft auf die Wandung der metallischen Bohrung bestimmt.

Nach den Patentlösungen EP 00 59 462 B1 und DE 32 10 348 CI, welche als Querschnittsform des Verbindungssteges der elasti schen Einpreßzone Buchstabenbilder V oder W voraussetzen, läßt sich nur bedingt eine symmetrische Beanspruchung der elasti schen Zone erreichen. Das Erreichen dieses Zieles führt dazu, das die Prägewege unterschiedlich sind und daher nicht leicht beherrschbar, da der Materialfluß während der Prägung völlig unterschiedlich auf beiden Seiten fließt. Die Ausbildung der Einpreßzone nach diesen Lösungen setzt voraus, daß während des Prägevorganges in der Stanztechnik die Umgebung derselben mit sehr hohen Kräften gehalten wird, damit das Material nicht über die Dicke des verwendeten Bandes hinaus fließt. Diese Maßnahme hat das Verhindern des Materialflusses in die senkrechte Rich tung zur Folge. Das führt nicht nur zu hohem Energieverbrauch durch die Auslegung der Maschinen, es führt auch zu hohem Werk zeugverschleiß und vor allem zu einer Verhärtung des Materials in der Einpreßzone durch das erwähnte Verhindern des Materi alflusses in die Umgebung derselben.

Die Ausbildung der Einpreßzone im Draht führt dazu, daß das Material auf der Seite des meiselförmigen (spitzen) Werkzeuges wesentlich mehr nach außen bewegt wird, als auf der Seite des gegenüberwirkenden Werkzeuges, welches im Arbeitsbereich die negative Form des meiselförmigen Werkzeuges hat. Diese Ausbil dung des Werkzeuges führt dazu, daß auf seiner Seite das Mate rial schlecht nach außen fließt. Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß man zwar gleiche Diagonalen erhält, die Kanten der Prägung jedoch unterschiedlich ausgebildet sind. Dieser Nachteil wird zum Teil dadurch korrigiert, daß man seitlich (senkrecht zur Bewegungsrichtung der Prägewerkzeuge) den Mate rialfluß begrenzt. Diese Korrektur verursacht jedoch unter schiedliche Kantenschärfen der elastischen Zone. Die schärferen Kanten führen zu einem Schneideffekt in der Bohrung, welcher sich in dem Betrag der Einpreßkraft nieder schlägt und zugleich zu einer unerwünschten Auswanderung der Symmetrieachse des Kontaktstiftes von der Bohrungsachse führt. Die beschriebenen Lösungen haben auch den Nachteil, daß die elastischen Einpreßzonen insgesamt angenähert eine ballige Form aufweisen, welche sich in ungleichmäßiger Belastung ent lang der Bohrung auswirkt (die Mitte der Bohrung in der Leiter platte wird mehr als am Rand belastet).

Ein anderer Lösungsvorschlag, welcher die beschriebenen Nach teile zu beseitigen versucht, wird in der Offenlegungsschrift DE 35 33 339 A1 vorgeschlagen. Es wird in dieser Lösung vorge schlagen, die "Kontaktteile im Bereich der Einpreßzone an den Längsseiten des bevorzugten quadratischen Querschnitts durch ein Preßwerkzeug abzurunden und mit einem Mehrschneidewerkzeug derart zu bearbeiten, daß eine die Anzahl von Schneiden ent sprechende Zahl von Stegen gleichen Querschnitts und gleicher Länge entstehen". "Als wesentlich für die Erfindung ist anzu sehen, daß mit der Abrundung der Längskanten beim Einpressen derselben in die Durchkontaktierung keine Torsionskräfte mehr entstehen".

Der Nachteil dieser Lösung liegt darin, daß die Stege der Ein preßzone vorwiegend auf Biegung beansprucht werden. Durch diese Ausbildung der Einpreßzone ist die Belastung der Stränge in der Mitte der Bohrungen wesentlich, geringer als zum Rand hin, wodurch eine gewünschte Kontaktkraft nicht mehr gewährlei stet ist.

Der wesentliche Nachteil der bekannten Lösungen liegt vor allem darin, daß sie die elastische Fläche oder der Verbindungssteg, welcher die Form eines Buchstabens z. B. eines C, V, oder W dünn und mit angenähert konstantem Flächenverlauf gefertigt werden müssen. Diese Forderung hat zur Folge, daß bei der Ausbildung der elastischen Einpreßzone hohe Fertigungskräfte entstehen und dadurch relativ kurze Lebensdauer der Werkzeuge verur sachen.

Vom Nachteil erweist sich auch die Tatsache, daß alle Einpreß zonen auf der Einsteckseite mehr als auf dem letzten Teil der Einpreßzone belastet werden und daß dadurch eine schlechte Zentrierung der Stifte in der Leiterplatte oder im Steckverbin der erfolgt. Vielmehr alle Einpreßzonen wirken kaum form schlüssig, so daß die Auszugskraft oft auf Kosten der Einpreß kraft erreicht wird. Außerdem wirken die bekannten Einpreßzo nen nur bedingt in eine Vierkantöffnung.

Es besteht die Aufgabe, die Einpreßzone in einem Kontakt stift so auszubilden, daß sie sowohl kraft- als auch form schlüssig wirkt und daß sie angenähert an mindestens vier punktförmigen Flächen auf einer Seite liegt.

Es besteht weiterhin die Aufgabe, die Einpreßzone so auszu bilden, daß die für ihre Fertigung notwendigen Kräfte relativ gering und symmetrisch gleich bleiben.

Es hat sich gezeigt, daß sich diese Aufgaben lösen lassen, in dem man die Stege der Einpreßzone mit jeweils mindestens zwei balligen Erhebungen ausbildet, welche derart bearbeitet werden, daß sie symmetrisch liegen und auf jede nachgiebige Seite ange nähert vier punktförmige Flächen mit Bohrungsbereich nach dem Einsteckvorgang aufweisen. Zwischen den balligen Erhebungen werden die Einprägungen der Einpreßzone derart bearbeitet, daß je eine Querverbindung ausgebildet wird.

Anhand der Zeichnungen werden nachfolgend einige Ausführungs beispiele erläutert.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Querschnitt und Draufsicht auf die Länge einer Ein preßzone in einem Kontaktstift mit form- und kraft schlüssiger Mehrpunktauflage der Einpreßzone,

Fig. 2 Querschnitt in Richtung A-A und Seitenansicht auf die Länge einer Einpreßzone in einem Kontaktstift mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunktauflage der Ein preßzone,

Fig. 3 Querschnitt in Richtung B-B und Seitenansicht auf die Länge einer Einpreßzone mit form- und kraftschlüssi ger Mehrpunktauflage der Einpreßzone,

Fig. 4 räumliche Darstellung der Einpreßzone in einem Kon taktstift mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunk tauflage der Einpreßzone,

Fig. 5 räumliche Darstellung der Einpreßzone in einem Kon taktstift mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunk tauflage der Einpreßzone,

Fig. 6 räumliche Darstellung der Einpreßzone mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunktauflage,

Fig. 7 die verformte ballige Einpreßzone mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunktauflage in einer Vierkant öffnung,

Fig. 8 die verformte ballige Einpreßzone mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunktauflage in einer runden Bohrung.

Gemäß der Fig. 1 werden fertigungstechnisch die Stege 22.1 bis 22.4′ der Einpreßzone 22 derart bearbeitet, daß von den Einprä gungen der dreieckigen Form z. B. 6 das Material in den Berei chen 1, 1′ bis 4, 4′ mehr nach außen gedrängt wird als im Be reich 5, 5′ und zwar so, daß die Erhebungen 1 bis 4′ den maxima len Wert angenähert in der Mitte der jeweiligen Bereiche erreichen, wodurch eine ballige Form entsteht.

Gemäß der Fig. 2 werden fertigungstechnisch die Stege 22.1 bis 22.4′ der Einpreßzone 22 derart bearbeitet, daß von den Einprä gungen der dreieckigen Form z. B. 7 das Material in den Berei chen 1, 1′ bis 4, 4′ mehr nach außen gedrängt wird als im Bereich 5, 5′. Dabei sind zwei Einprägungen der Einpreßzone als Vier kantflächen 7 ausgebildet.

Gemäß der Fig. 3 werden fertigungstechnisch die Stege 22.1 bis 22.4′ der Einpreßzone 22 derart bearbeitet, daß von den Ein prägungen der dreieckigen Form z. B. 9 das Material in den Be reichen 1, 1′ bis 4, 4′ mehr nach außen in alle vier Richtungen der Diagonalen gedrängt wird als im Bereich 5, 5′ Dabei sind zwei der Einprägungen der Einpreßzone zur Stiftmitte hin bal lig ausgebildet.

Gemäß der Fig. 4 wird die Fig. 3 noch einmal im vergrößertem Maßstab räumlich dargestellt, indem die balligen Erhebungen 1, 1′ bis 4, 4′ ihre maximalen Werte in die Diagonalrichtungen erreichen. Die ausgebildeten Querverbindungen 5, 5′ werden her vorgehoben.

Gemäß den Fig. 5 und 6 werden beliebig dargestellte Formen der Einprägungen der Einpreßzone 22 gezeigt, wobei sie in den Figuren als vier- bzw. sechsseitige Flächen ausgebildet sind.

Gemäß der Fig. 7 wird die Einpreßzone 22 in der Vierkantöff nung z. B. eines Steckers gezeigt. Es ist dabei ersichtlich, daß die balligen Erhebungen der Einpreßzone in eine etwa parallele Richtung der Bohrungswände deformiert werden und auch leicht vorstellbar, daß wenn die Einsteckseite die Seite 1, 1′, 2, 2′ ist, die Verformung zuerst in diesem Bereich stattfindet. Der zweite Bereich mit den balligen Erhebungen 3, 3′, 4, 4′ wirkt dann als relativ unabhängige Einpreßzone und kommt voll zur Wirkung, indem während des Einpreßvorganges die balligen Erhe bungen wie im ersten Bereich verformt werden. Zwischen den bal ligen Formen, im Bereich 5, 5′ entsteht durch das Zusammenwir ken zwischen den Einpreßkräften der Bohrung und der Ein preßzone ein Formschluß, welcher zur Erhöhung der Auszugskraft beiträgt. Die Seitenwände auf der Seite der Einprägungen 6 bis 9 wirken aufgrund der geringen Verformung als Führung während des Einpreßvorganges, da auf dieser Seite die Drahtabmessungen fast unverändert bleiben. Im Gegensatz dazu läßt sich gemäß der Fig. 3 eine Mehrpunktauflage mit acht Berührungsflächen in der Öffnung erreichen. Das Material wurde mittels der Einprägungen 5 und 8 in alle freien vier Diagonalrichtungen gedrängt.

Gemäß der Fig. 8 wird die Einpreßzone 22 in der runden Boh rung z. B. einer Leiterplatte 55 gezeigt. Es ist auch hier der Vorteil der balligen Gestaltung der Einpreßzone ersichtlich. Während des Einpreßvorganges schneiden sich die balligen Erhe bungen den Weg in die Bohrung der Leiterplatte, wobei durch die Nachgiebigkeit des ersten Bereiches z. B. 1, 1′, 2, 2′ sich auch der nächste nachgiebige Bereich in dem Fall 3, 3′, 4, 4′ einen Weg in die Bohrungswand einschneiden kann und die balligen For men nachgeben. Es entstehen letztendlich noch einmal so viele elastische Bereiche wie vorher. Im Bereich in dem die Erhebun gen am höchsten liegen, werden auch die Verformungen und da durch die Einpreßkräfte am höchsten sein. Eine bessere Zen trierung des Stiftes durch die letzten Erhebungen ist sowohl für die runde als auch für die Vierkantöffnung offensichtlich gegeben.

Die exakte Symmetrie der Einprägungen und dadurch auch der bal ligen Erhebungen im Bereich der Einpreßzone geben zugleich Aufschluß über die Symmetrie der Prägekräfte, welche während der Bearbeitung der Einpreßzone symmetrisch sind und daher auch eine hohe Qualität derselben gewährleisten.

Claims

1. Kontaktstift mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunktauf lage der Einpreßzone zum Herstellen von Steckverbindern oder zum Einstecken in eine Leiterplatte bestehend aus ei nem Kontaktteil (11), einer nachgiebigen Einpreßzone (22) und Einprägungsformen z. B. (6) bis (9) dadurch gekenn zeichnet, daß die Stege (22.1), (22.1′) bis (22.4), (22.4′) der Einpreßzone (22) auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Kontaktstiftes (11) jeweils mindestens vier ballige Erhe bungen (1), (2), (3), (4) und (1′), (2′), (3′), (4′) aufwei sen und mindestens zwei Querverbindung (5), (5′), welche zwischen den balligen Erhebungen (1) bis (4) und (1′) bis (4′) ausgebildet sind.

2. Kontaktstift mit form- und kraftschlüssiger Mehrpunktauf lage der Einpreßzone zum Herstellen von Steckverbindern oder zum Einstecken in eine Leiterplatte bestehend aus ei nem Kontaktteil (11) einer nachgiebigen Einpreßzone (22) und Einprägeformen, z. B. (6) bis (9), dadurch gekenn zeichnet, daß die Stege (22.1) bis (22.4) der Einpreßzone (22) auf jeder Seite des Kontaktstiftes mindestens vier ballige Erhebungen (1) bis (4) und (1′) bis (4′) aufweisen, und mindestens zwei Querverbindungen (5), (5′), welche zwi schen den balligen Erhebungen (1) bis (4) und (1′) bis (4′) ausgebildet sind.