Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft elektrische Anschlußstifte im
allgemeinen und im speziellen einen Anschlußstift mit einem
nachgiebigen Abschnitt der in eine durchplattierte Öffnung
in einer Leiterplatte oder ähnlichem eingesetzt werden kann.
Hintergrund der Erfindung
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Anschlußstifte mit nachgiebigen Teilstücken oder Abschnitten
(manchmal als Preßsitzstifte bezeichnet) sind auf dem Gebiet
seit vielen Jahren bekannt. Nachgiebige Stifte werden
entwickelt um in eine durchplattierte Öffnung in einer
Leiterplatte oder anderen leitfähigen Platine eingesetzt zu
werden. Der Stift umfaßt im allgemeinen einen
Passungsabschnitt der ein elektrisch leitfähiges Element
kontaktiert und einen nachgiebigen Abschnitt der sich vom
Passungsabschnitt ausgehend erstreckt und einen elektrischen
Kontakt mit einem leitfähigen Material herstellt, welches
die Innenseite einer durchplattierten Öffnung definiert.
Dadurch wird eine lötfreie elektrische Verbindung zwischen
dem Stift und der Öffnung, d.h. der leitfähigen Innenseite
der Öffnung hergestellt.
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Diese Stifte stellen eine hohe Zuverlässigkeit ohne die
Notwendigkeit des Lötens bereit. Die Stifte müssen in der
Lage sein, einem wiederholten Einstecken und Herausziehen
aus der durchplattierten Öffnung standzuhalten, ohne die
Innenseite der Öffnung zu beschädigen. Elastische
Verformungsenergie muß hauptsächlich im nachgiebigen
Abschnitt des Stifts gespeichert werden. Es muß möglich
sein, die Stifte für eine große Spanne von
Öffnungsdurchmessern zu verwenden, um den Bedarf an
verschiedenen Dicken des in der Öffnung verarbeiteten
Auftragsmaterials auszuschließen. Relativ geringe
Steckkräfte müssen bereitgestellt werden, so daß es möglich
ist, eine große Anzahl von Stiften einzusetzen. Diese und
andere Charakteristika nachgiebiger Stifte werden vom
Anschlußstift dieser Erfindung genausogut bereitgestellt,
wie von nachgiebigen Anschlußstiften früherer Art. Z. B.
wird in US-A-4,857,019 ein Anschlußstift mit einem
nachgiebigen, S-förmigen Abschnitt offenbart. Ein
Anschlußstift nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus
US-A-3,783,433 bekannt.
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Ein Problem der meisten nachgiebigen Anschlußstifte früherer
Art ist, daß ihre Gestaltung mit eine Reihe von
Prägeverfahren hergestellt wird, die ein Kaltverfertigen des
Metalls, das den nachgiebigen Abschnitt des Stifts bildet,
nach sich ziehen. Hohe Eigenspannungen zusammen mit einem
Anwachsen der Oberflächenhärte infolge dieser Kalthärtung
führen zu einem viel weniger verformbaren und
unelastischeren nachgiebigen Abschnitt als es erwünscht ist.
Geprägte nachgiebige Stifte sind auch sehr
"durchmesserabhängig", d.h. sie können sich nicht so einem
großen Bereich der gesamten Durchmesser und Mitten-
Schwankungen zwischen den Öffnungen anpassen, wie es
wünschenswert ist. Je geringer die Flexibilität der
nachgiebigen Abschnitte ist, desto größer wird zusätzlich
die Möglichkeit eines Durchstechens und Durchschneidens der
Plattierung auf der Innenseite der durchplattierten Öffnung.
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Diese Erfindung zielt darauf ab, die obengenannten Probleme
zu lösen und den Bedarf an einem neuen und verbesserten
nachgiebigen Anschlußstift mit einer verbesserten
Elastizität seines nachgiebigen Abschnitts zu befriedigen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Ein Ziel der Erfindung ist es daher, einen neuen und
verbesserten elektrischen Anschlußstift mit einem
nachgiebigen Abschnitt bereitzustellen, der in eine
durchplattierte Öffnung in einer Leiterplatte oder ähnlichem
eingesteckt werden kann.
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Bei der exemplarischen Ausführungsform der Erfindung umfaßt
der Stift einen Passungsabschnitt um ein elektrisch
leitfähiges Element zu kontaktieren, und einen nachgiebigen
Abschnitt, mit dem ein elektrischer Kontakt mit einem
leitfähigen Auftragsmaterial hergestellt wird, das die
Innenseite der durchplattierten Öffnung definiert. Der
nachgiebige Abschnitt wird in einer seitlichen Richtung
durch einen generell W-förmig gekrümmten Querschnitt
gebildet, der so aufgeteilt wird, daß die äußeren Arme der
W-Form die Innenseite der durchplattierten Öffnung
kontaktieren.
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Es wird offenbart, daß der nachgiebige Abschnitt des
Anschlußstifts aus einer gestanzten und bearbeiteten
Metallfläche des Stifts geformt wird. Vorzugsweise weist der
Anschlußstift, der den nachgiebigen Abschnitt umfaßt, ein
gestanztes und bearbeitetes Metallglied auf, bei welchem der
nachgiebige Abschnitt eine im wesentlichen gleichförmige
Dicke besitzt. Die äußeren Arme der W-Form sind wesentlich
kürzer als der mittlere Abschnitt der W-Form, so daß sowohl
die beiden äußeren Arme als auch der mittlere Abschnitt der
W-Form die Innenseite der durchplattierten Öffnung
kontaktieren. Eine solche Anordnung stellt eine große
Verbindungsfläche mit der Innenseite der durchplattierten
Öffnung bei einer großen Normalkraft bereit. Die W-Form ist
eine gekrümmte Form, die Schaden von der Plattierung der
Öffnung fernhält und eine außerordentliche Elastizität für
den nachgiebigen Abschnitt bereitstellt, um sich einem
großen Bereich an Öffnungsdurchmessern und Mitten-
Schwankungen der Öffnungen anzupassen.
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Die Gestaltung des nachgiebigen Abschnitts des
Anschlußstifts kann auch als ein Bereich beschrieben werden,
der in einer seitlichen Richtung einen Querschnitt mit einem
umgekehrt-U-förmigen mittleren Abschnitt mit einem
nichtumgekehrt-U-förmigen Abschnitt am Ende jedes Arms des
umgekehrt-U-förmigen mittleren Abschnitts aufweist.
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Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit
den beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Merkmale dieser Erfindung, die als neu betrachtet
werden, sind besonders in den beigefügten Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung zusammen mit ihren Zielen und den
sich daraus ergebenden Vorteilen wird besser verständlich
unter Bezugnahme der folgenden Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche
Bezugsziffern gleiche Teile in den Figuren kennzeichnen und
in denen
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines nachgiebigen
Anschlußstifts zeigt, der die Vorstellungen der
Erfindung vereinigt;
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Fig. 2 eine Seitenansicht des Anschlußstifts zeigt;
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Fig. 3 eine Draufsicht des Anschlußstifts zeigt;
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Fig. 4 ein Vertikalschnitt entlang der Schnittlinie 4-4 aus
Fig. 3 zeigt;
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Fig. 5 einen perspektivischen Schnitt des nachgiebigen
Abschnitts und des sich anschließenden Stiftendes
zeigt; und
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Fig. 6 eine zu Fig. 4 ähnliche Ansicht zeigt, der
Anschlußstift aber in eine Öffnung in einer
Leiterplatte eingesteckt ist.
Detaillierte Beschreibung
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Unter ausführlicher Bezugnahme auf die Zeichnungen, und
zunächst auf die Fig. 1 bis 3, ist die Erfindung in einem
generell verlängerten elektrischen Anschlußstift
verwirklicht, der mit 10 gekennzeichnet ist, und der in eine
durchplattierte Öffnung in einer Leiterplatte eingesetzt
werden kann.
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Der Stift 10 umfaßt einen generell mit 12 gekennzeichneten
Passungsabschnitt, der ein elektrisch leitfähiges Element
(nicht gezeigt) kontaktieren kann, und einen generell mit 14
gekennzeichneten nachgiebigen Abschnitt, der sich vom
Passungsabschnitt 12 aus erstreckt. Der nachgiebige
Abschnitt kann einen elektrischen Kontakt mit der
leitfähigen Plattierung, die die Innenseite der
durchplattierten Öffnung definiert, herstellen.
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Der Passungsabschnitt 12 kann vielfältig gestaltet sein. Wie
in den Zeichnungen dargestellt wird, hat der
Passungsabschnitt einen generell U-förmigen Querschnitt, um
einen Steckerstift zu bilden, der mit einem konventionellen
Buchsenkontakt (nicht gezeigt) verbunden werden kann.
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Der dargestellte Anschlußstift 10 umfaßt außerdem einen
zweiten oder flacheren Passungsabschnitt mit der Form eines
Pfostens, der generell mit 16 gekennzeichnet ist, und der am
nachgiebigen Abschnitt 14 hängt, wenn dieser nach unten
durch eine Öffnung in einer Leiterplatte eingeführt wird, so
wie es im Anschluß ausführlicher beschrieben wird. Pfosten
16 hat eine Keilform, um eine Einführungsspitze des Stifts
bereitzustellen, damit das Einstecken des Stifts in die
Leiterplattenöffnung erleichtet wird. Ein
Buchsensteckverbinder, Wickelkontakt oder ähnliches kann an
den abhängigen Pfosten 16 angelegt werden.
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Der nachgiebige Abschnitt 14 des Anschlußstifts 10 ist, unter
Bezug auf die Fig. 4 und 5 in Verbindung mit den Fig. 1 bis
3, in einer seitlichen Richtung mit einem generell W-förmig
gekrümmten Querschnitt gebildet. Die W-Form umfaßt einen
mittleren Abschnitt, der generell mit 20 gekennzeichnet ist,
und äußere Arme 22, die ausgehend von Armen 24 des
Mittelabschnitts 20 eine fortlaufende Krümmung bilden. Die
Krümmung der Arme 22 hat vorzugsweise den gleichen Radius
wie die Kuppe oder der Scheitel 26 des mittleren Abschnitts
20. Man kann sehen, daß die äußeren Arme wesentlich kürzer
als der mittlere Abschnitt 20 sind.
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Eine andere Möglichkeit die Gestalt des nachgiebigen
Abschnitts 14 zu beschrieben, ist es, den mittleren
Abschnitt 20 als einen Abschnitt zu definieren, der einen
umgekehrt-U-förmigen Abschnitt mit einem nicht-umgekehrt-U-
förmigen Abschnitt oder Arm 22 am Ende jedes Arms 24 des
umgekehrt-U-förmigen mittleren Abschnitts aufweist. Es muß
in diesem Zusammenhang und in den sich daraus ergebenden
Ansprüchen verstanden werden, daß mit "umgekehrt" oder
"nicht-umgekehrt" beabsichtigt wird, die Richtung des
nachgiebigen Abschnitts, so wie es in den Zeichnungen
dargestellt ist, zu bestimmen.
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In Fig. 5 läßt sich am besten erkennen, daß der Pfosten 16
als eine Fortsetzung des benachbarten W-förmigen
nachgiebigen Abschnitts 14 gestaltet wird. Genauer gesagt,
ist der Pfosten eine sich verjüngende Fortsetzung und hat
einen generell konisch geformten Scheitel 30 als Fortsetzung
des mittleren Abschnitts 20 des W-förmigen nachgiebigen
Abschnitts, wobei seitliche Flügelteile 32 eine sich
verjüngende Fortsetzung der Arme 22 des W-förmigen
nachgiebigen Abschnitts bilden. Ein sanfter Übergang vom
nachgiebigen Teil 14 zum Pfosten 16, der eine Keilgestalt
mit sich bringt, wird deshalb ausgebildet, um das Einstecken
und Führen des Anschlußstifts in eine Öffnung in einer
Leiterplatte zu erleichtern.
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Unter Bezug auf Fig. 6 ist ein fragmentartiger Schnitt einer
Leiterplatte 34 mit einer Durchgangsöffnung 36 dargestellt.
Die Durchgangsöf fnung hat eine Innenseite, die mit einem
leitfähigen Material in bekannter Art und Weise plattiert
ist, um einen elektrischen Kontakt mit dem nachgiebigen
Abschnitt 14 des Anschlußstifts 10 herzustellen. Diese
Darstellung zeigt, wie sich der nachgiebige Abschnitt
verformt, um sich dem Öffnungsdurchmesser anzupassen, wenn
Pfosten 16 durch die Öffnung eingeführt wird, bis sich der
nachgiebige Abschnitt mit der Öffnung deckt und in Kontakt
mit der leitfähigen Innenseite steht. Man kann erkennen, wie
sich die Arme 24 des mittleren Abschnitts 20 der W-Form
leicht nach innen aufeinanderzu biegen können. Bei dem
Durchmesser der in Fig. 6 gezeigten Öffnung 36 können sich
die Arme 24 ganz biegen, bis sie sich wirklich berühren. Bei
größeren Öffnungsdurchmessern berühren sich die Arme nicht.
Die Arme stellen eine beträchtliche Elastizität für den
nachgiebigen Abschnitt bereit. Die äußeren Arme 22 sind
selbst gekrümmt und sorgen für noch mehr Elastizität des
nachgiebigen Abschnitts. Es ist erkennbar, daß sich sowohl
die Arme 22 als auch der Scheitel 26 des mittleren
Abschnitts 22 in Kontakt mit der Innenseite der Öffnung
befinden und so eine größere Kontaktfläche bereitstellen.
Aus der nach einem Einstecken in die Öffnung deformierten
Anordnung wird offenbar, daß sich die Arme 22 nach innen
einrollen und die äußere glatte Oberfläche der Arme die
Fläche der Arme darstellt, die tatsächlich die Innenseite
der Öffnung kontaktiert, wobei infolge der gekrümmten
Gestalt der W-Form keine scharfen Kanten vorhanden sind, die
eine Beschädigung der inneren Plattierung hervorrufen.
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Der Anschlußstift 10 wird als ein gestanztes und
bearbeitetes Metallteil produziert, das aus einem
kontinuierlichen vorgewalzten Metallstreifen vorgefertigt
wird. Mit Strichlinien dargestellt, zeigt Fig. 3 einen über
einen Steg 40 mit einem Trägerstreifen 42 verbundenen
Anschlußstift 10, wobei der Trägerstreifen Bezugslöcher 44
für eine Maschine aufweist. Nach einem Stanz- und
Umformprozeß wird der Steg 40 bei 46 abgeschnitten, um den
vorbearbeiteten Anschlußstift, wie oben beschrieben, zu
entlassen.