DE8208032U1

DE8208032U1 - Stiftförmiges Kontaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen

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Publication number: DE8208032U1
Application number: DE8208032U
Authority: DE
Original assignee: Harting Elektronik 4992 Espelkamp De GmbH
Current assignee: Harting Elektronik 4992 Espelkamp De GmbH
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1985-09-05

Description

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16 .03. 19Θ2 E it/82 -09

Stiftformiges Kantaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen

Die Erfindung betrifft ein stiftförmiges Kontaktelement zur Befestigung in vorzugsweise metallisierten Leiterplatten-Bohrungen .

Bei derartigen Kontaktelementen, die in metallisierte Leiterplatten-Bohrungen eingedrückt werden und dabei mit der Bohrungsujandung in elektrischen Kontakt gelangen, ist es erforderlich, daß diese Kontaktelemente zum einen in Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt wurden können, wobei die elektrische Kontaktgabe mit der Bohrungswandung in jedem Falle ausreichend sein muß und zum anderen ist ein Auswechseln van gegebenenfalls defekten Kantaktelementen zu Reparaturzwecken erforderlich. Dabei muß sichergestellt sein, daß die Metallisierung der Leiterplatten-Bohrung beim Einpressen won Kontaktelementen nicht in unzulässiger Uleise deformiert und beschädigt wird.

Aus der US-PS 3 82^ 55*t ist ein stiftförmiges Kontaktelement bekannt, dessen Einpreßbereich zur Bildung von beim Einpressen verformbaren Seitenteilen mit zwei gegenüberliegenden Einprägungen versahen ist.Dabei ist der Querschnitt des Einpreßbereiches in etwa H-förmig ausgebildet und die Enden der Seitenteile werden beim Einpressen in eine Bahrung einwärtsgebogen und passen sich somit unterschJEdlichen Bohrungsdurchmessern an. Durch

die Verbindung der Seitenteile des H's über den mittleren Verbindungssteg, der mit großen Radien in das jeuieilige Seitenteil übergeht, ist der Einpreßbereich jedoch insgesamt gesehen steif und wenig verformbar und durch die scharfkantige Ausbildung der Seitenteile iiiird beijn Einpressen in metallisierte Leiterplatten-

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Bohrungen die Metallisierung beschädigt oder sogar durchschnitten, wenn nicht dafür Sorge getragen wird, daß kontaktstift, d.h. Befestigungsabschnitt und Leiterplatten-Bohrung mit engtolerierten Abmessungen aufeinander abgestimmt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, unter Vermeidung der genannten Nachteile bekannter Anordnungen, ein stiftförmiges Kontaktelement zum Einpressen in metallisierte Leiterplatten-Bohrungen

zu schaffen, das auch in Bohrungen mit relativ großen Durch messerun-terschieden bei dennoch einwandfreier Hontaktgabe zur metallisierten Bahrungswandung eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Möglichkeit zu schaffen, Kontaktelemente ohne

wesentliche Beschädigung der Bohrungs-üüandung einpressen und auch wieder entfernen zu können, um z.B. zu Reparaturzuiecken den problemlosen Austausch von Kantaktelementen zu ermöglichen.

Es hat sich nun gezeigt, daß sich diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise lösen läßt, wenn der Befestigungsabschnitt zuiei gegeneinander bewegliche, parallele Seitenteile aufweist und wenn zwischen den Seitenteilen ein federelastisches Zwischenglied angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Kantaktelementes sind in den Ansprüchen 2 bis 9 erläutert.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein stiftförmiges Kontaktelement mit einem federelastischen Einpreßbereich geschaffen wurde, das in Leiterplatten-Bahrungen mit stark unterschiedliehen Durchmessern eingesetzt werden kann. Beim Einsatz

in metallisierte Bahrungen uird in jedem Fall eine vibra-

tianssichere, gasdichte Kontaktierung zwischen Kontaktelement und Metallisierung über vier Kontaktzanen erzielt.

t; Dabei ist weiterhin sichergestellt, daß die Bohrungs-

·■;■ Metallisierung nicht in unzulässiger Weise beschädigt

bzw. deformiert wird, so daß ein Auswechseln eventuell defekter Kantaktelemente ohne weiteres möglich ist.

'■' 5

! Darüber hinaus ist es durch den hochelastischen Einpreß-

v bereich nicht nur möglich, Kontaktelemente aus einer

Bohrung zu entfernen und ein neues Kantaktelement in die

,; gleiche Bohrung einzupressen, sondern es kann ggf. auch

8 10 ein bereits vorher benutztes Kantaktelement erneut in

I; eine Bohrung eingesetzt werden,

I Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß

,| die zum Einpressen eines derartigen Kontaktelementes

.| 15 erforderlichen Einpreßkräfte im Verhältnis 2u bekann-

i'j ten starren Einpreß-Pfasten äußerst gering sind, wodurch

I wiederum die Möglichkeit gegeben ist, eine Vielzahl von

s Kantaktelementen gemeinsam mit einem entsprechenden zu-

I gehörigen Isolierkörper in eine Leiterplatte einzupressen.

^:; 20

ι Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ei-

i nen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen erläutert.

t' Es zeigen :

_?.r Fig. 1 die Ansicht eines Befestigungsabschnittes eines

f 25 Kontaktelementes,

f Fig. 2 die Ansicht des Befestigungsabschnittes des

ί Kontaktslementes gem. Fig.1 im Schnitt entlang

I der Linie 2-2,

I 30 Fig. 3 die Ansicht des Befestigungsabschnittes eines

I Kantaktelementes,

ι Fig. k die Ansicht des Befestigungsabschnittes des

j5 Kantaktelementes gem. Fig.3 im Schnitt entlang

ti der Linie k-k in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 die Ansicht des Querschnittes eines abgewandelten Befesi
lung,

I, BefestigungsabsGhnittes in vergrößerter Darstel

Fig. 6 den Querschnitt eines in eine Leiterplattenbahrung maximalen Durchmessers eingesetzten Kontaktelement.es gem. Fig. 3_T if in vergrößerter Darstellung, und
5

Fig. 7 den Querschnitt eines in eine Leiterplattenbahrung minimalen Durchmessers eingesetzten Kantaktelementes gem. Fig. 3,k in vergrößerter Darstellung.
10

In den Fig.1 und 3 ist der Befestigungsabschnitt 1 eines stiftförmigen Kantaktelementes ?, dargestellt. An den Befestigungsabschnitt schließt sich nach oben hin im allgemeinen ein hier nicht näher dargestellter Stift-, Buchsen- ader Gabelkantakt, souiie Halterungsund Befestigungs-Einrichtungen für einen Isolierkörper an. Nach unten hin endet das Kantaktelement in einer angeschrägten Einführungsspitze ader setzt sich in Farm eines rechteckigen Anschlußpfastens für Drahtuickel-Technik fort. Auch dieser Bereich ist hier nicht näher dargestellt, um die Zeichnungen auf das wesentliche der Erfindung, nämlich den Befestigungsabschnitt 1 zu beschränken.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Befestigungsabschnitt 1 des Kantaktelementes ist das Material des Kontaktpfastens zur Bildung von zwei Seitenstegen entlang der Mittelachse aufgespalten und durch einen Prägevorgang sind zwei dünne, flexible, aufeinanderzu beuegliehe Seitenteile 3 ausgebildet.

Da die Formung der Seitenstege in einem Stanz-/ Prägevorgang erfolgt, kann das Ausgangsmaterial des Kontaktstiftes kreisförmigen oder vorzugsweise rechteckigen/ quadratischen Querschnitt aufweisen. Zur Erleichterung des Einführens des Bsfestigungsabschnittes in eine Leiterplattenbohrung geht der Befestigungsabschnitt mit der Einführschräge U in den unteren Kontaktelementbereich5 über.

Zwischen die parallelen Seitenteile 3 ist mit l/arsparmung das federnde Zwischenglied G eingefugt. Dabei erfolgt die Halterung des Zwischengliedes zwischen den Seitenteilen durch Klemmung aufgrund der Vorspannung. Nach dem Einpressen des Kantaktstiftes in eine Bohrung ist das seitliche Ausbleichen, bzw. Herausgleiten des Zwischengliedes aus dem Befestigungsabschnitt durch die Seitenwände der Bohrung verhindert.

im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als Zwischenglied eine Schrauben-Druckfeder verwendet worden, jedoch sind hier ebensogut andersgeformte Federelemente wie Blatt-Farmfedern o.a. denkbar. Bei Einsetzen (Einpressen)eines derartig ausgebildeten Befestigungsabschnittes 1 eines Kontaktelementes in eine Leiterplattenbohrung mit geringerem Durchmesser als dem Durchmesser des Umkreises 7 des Befestigungsabschnittes, treten die äußeren Kanten β der Seitenteile 3 in Kontakt mit der Bohrungswandung und die Federkraft des Zwischengliedes G bewirkt eine konstante Andruck-Kraft dieser Bereiche an die Bohrungswandung. Dabei versteht es sich von selbst, daß die Elastizität der Seitenteile und die Federeigenschaften des Zwischengliedes aufeinander abgestimmt sind, so daß derartige Kontaktelemente in Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt werden können, wobei in jedem Falle eine sichere Halterung und Kantaktgabe zu den gegebenenfalls metallisierten Bohrungswandungen erhielt wird.

Der Vollständigkeit halber sei hier noch erwähnt, daß es 3D sich bei den Bohrungen um solche handelt, deren unterschiedliche Durchmesser zum einen durch Herstellungstoleranzen und zum anderen durch unterschiedlichen Aufbau der Bohrungsmetallisierung begründet sind. Dabei liegen diese Durchmessertoleranzen, ahne besonders aufwendige und kostspielige Herstellungsverfahren anwenden zu müssen, üblicherweise im Bereich von + 5 % ... + 8 %.

In den Fig. 3, *· und 5 ist ein Befestigungsabschnitt 1 eines Kantaktelementes dargestellt, der auf besonders vorteilhafte bleise aus rundem uiie auch rechteckigem Ausgangsmaterial hergestallt werden kann. Zur Verdeutlichung der Einzelheiten wurde bei den Fig. k und 5 ein vergrös-

serter Abbildungsmaßstab gewählt.

Im folgenden wird zunächst die Ausbildung des Befestigungsabschnittea gemäß Fig. k näher erläutert. Das Ma-

1D terial des Kontaktstiftes dieser Ausfiihrungsform ist im

Befestigungsabschnitt 1 mit gegenüberliegenden Einprägungen versehen, so daß zum einen die parallelen Seitenteile 3 geformt werden und zum anderen ist hier ein wellenförmiger Uerbindungssteg 9 zwischen den beiden Seitenteilen ausgebildet. Der Uerbindungssteg weist dabei drei

Umbiegungen (Umlenkungen) 10 auf, wobei die "neutrale Faser" 11 unter einem ülinkel A. von k5° in das jeweilige Seitenteil 3 übergeht. Die Umbiegungen sind derart gestaltet, daß hierbei an die neutrale Faser angelegte

2Q Tangenten einen winkel ß von 90° einschließen.

Weiterhin ist der Uerbindungssteg mittig auf der Seitenfläche des jeweiligen Seitenteiles angeformt, wodurch die Parallelität der Seitenteile zueinander beim Eindrücken des Kantaktstiftes in eine Bahrung günstig beeinflußt

wird und ein weitgehend gleichmäßiger Kantendruck aller Berührungskanten 8 in der Bohrung erzielt wird. Die Übergänge vom Material des Uerbindungssteges zum jeweiligen Seitenteil sind mit Rundungen 12, 12' versehen „ da sich

3D ein derartiger Übergang zum einen fertigungstechnisch

günstiger herstellen läßt als ein scharfkantiger Übergang und zum anderen wirkt sich ein derartiger gleitender Übergang günstig für die Idinkel-Stabilität beim Einpressen aus. Durch geeignete Wahl des Stiftmaterials und entsprechend dünne Ausbildung des Uerbindungasteges, vorzugsweise entspricht die Stärke b des Uerbindungssteges etwa 1/3 der Dicke a der Seitenteile, weist dieser beim seitlichen Zusammendrücken selbst federelasti-

sehe Eigenschaften auf. üJeiterhin sind die äußeren Kanten 8 der Seitenstege 3, die beim Einsetzen mit der Bohrungsuandung in Berührung gelangen, abgerundet, um eine Beschädigung der Bohrungswandung weitgehend zu vermeiden. 5

In der Fig. 5 ist ein abgewandelter Befestigungsabschnitt eines Kantaktelementes im Querschnitt dargestellt. Die wesentlichen Abmessungen und Oimensianierungen entsprechen dem in der Fip. k dargestellten und vorstehend näher erläuterten Befestigungsabschnitt. Jedoch ist hier vorgesehen, daß die "neutrale Faser" 11 des Verbindungssteges 9 beim Eintritt in das jeueilige Seitenteil 3 rechtwinklig zu diesem verläuft. Weiterhin ist hierbei vorgesehen, daß die Tangenten der Umbiegungen 10 einen üJinkel Jf von jeuieils 45° einschließen. Um ein gleichmäßiges Einpressen

des Befestigungsabschnittes in eine Bohrung zu gewährleisten und ein Verkanten des Befestigungsabschnittes durch J ungleichmäßiges aufeinanderzu bewegen der Enden der Sei-

H\ tenteile (Kippneigung aufeinanderzu) zu verhindern und

J 2G um somit einen gleichmäßigen Kantendruck aller vier Be-

ζ rührungskanten B an die Bohrungswandung zu erzielen, ist

(; bei dieser Ausführung, abweichend von der Einleitung des

Werbindungssteges in das jeweilige Seitenteil gem. Fig.i+,

P vorgesehen, daß die Einleitung des Uerbindungssteges in

£ 25 das Seitenteil 3 versetzt zur Mitte des jeweiligen Seitenteiles erfolgt und zwar soweit, daß der innere Umkehrpunkt 13 der mittleren Umbiegung in etwa die querverlaufende Mittellinie 19 tangiert.

K 30 Mit dieser Ausbildung des Befestigungsabschnittes wird

ein noch weicheres Federungsverhalten des Uerbindungssteges erzielt und auch die Kippneigung der Enden der Seitenteile aufeinanderzu beim Einpressen in eine Bohrung ist vollständig eliminiert.
35

In den Fig. 6 und 7 ist der Einsatz eines Kontaktelementes mit einem Befestigungsabschnitt gem. Fig. U in einer Leiterplatten-Bohrung 13 dargestellt. Dabei zeigt die Fig. 6 den Einsatz in eine Bohrung mit maximalem Durchmesser, während die Fig. 7 den Einsatz in eine Bohrung minimalen Durchmessers zeigt. Zur besseren Verdeutlichung wurde auch bei diesen Abbildungen ein vergrößerter Maßstab gewählt. Die Wandung der Bohrung 13 der Leiterplatte ¹Ik ist mit einer Kupfer-Metallisierung 15 und einer Zinnauflage 16 versehen.

Wie in Fig. 6 gezeigt, gelangen die Kanten B der Seitenteile 3 beim Einpressen des Befestigungsabschnittes in innigen Kontakt mit der Metallisierung der Bohrungswandung, wobei die Kanten B in die relativ weiche Zinnschicht 16 eindringen. Das weggedrückte Zinnmaterial 17 lagert sich dabei eng an die Kontaktbereiche der Seitenteile an und gewährleistet hier einen gasdichten Abschluß der Konaktstelle zur umgebenden Atmosphäre.

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Der wellenförmige, federnde Verbindungssteg 9 ist in §

diesem Falle (größter Bohrungsdurchmesser) nur gering- f.

fügig zusammengedrückt worden, jedoch ist durch ent- f

sprechende Ausbildung der Ausgangsabmessungen gemäß |

Fig. i* dafür Sorge getragen, daß die Federkraft des 1

Verbindungssteges ausreichend ist, um einen einwand- I

ί freien Langzeit-Kontakt der Seitenteils mit der Poh- i

rungswandung zu erzielen. \

In der Fig. 7 ist beispielsweise dargestellt, wie sich der federelastische Verbindungssteg 9 beim Einpressen des Befestigungsabschnittes in eine Leiterplatten-Bohrung 13 mit minimalem Durchmesser verformt. Man erkennt, dafl hier der wellenförmige verbindungssteg weitgehend zusammengedrückt ist, wobei die Seitenteile 3 hierbei mit größerer Kraft gegen die Bohrungswandung gepreßt werden.

Obgleich bei der weitgehenden Verformung des Verbindungssteges ein gewisser geringer Anteil irreversibler, plastischer Verformung auftreten kann, bleibt noch ein großer Anteil federelastischer Verformung bestehen, der das federnde Anpressen der Kanten der Seitenteile an

die Bohrungsujandung gewährleistet. Aufgrund der Abrundungen der Kanten 8 der Seitenteile ist auch hierbei sichergestellt, daß die Kanten die Metallisierung nicnt beschädigen und nur in geringem Maße verformen.

Bei derartiger, hochelastischer Ausbildung des Befestigungsabschnittes ist es ohne weiteres möglich, ein Kontaktelement wieder aus der Bohrung zu entfernen und ein neues Kantaktelement, gegebenenfalls das gleiche, oder ein bereits vorher benutztes Kantaktelement in die glei

che Bohrung einzusetzen.

Claims

Harting QektrdHifc GSibH "
Marienwerder Straße 3
Postfach 11W2
D-W92 Espelkamp

16. G3. 1982 E 4/Θ2 - 09

Stiftförmiges Kantaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen

■ fc/f nsprüche

1. Stiftförmiges Kontaktelement zur Befestigung in Leiterplatten-Bohrungen, vorzugsweise in metallisierten Bohrungen, dadurch gekennzeichnet,

daß der Befestigungabschnitt (1) zwei gegeneinander bewegliche, parallele Seitenteile (3) aufweist, und daß

zwischen den Seitenteilen ein federelastisches Zwischenglied (6) angeordnet ist.

2. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch 1D gekennzeichnet,

daß das federelastische Zwischenglied (S) als Schrauben-,, Teller- oder Blattfeder ausgebildet ist.

3. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das federelastische Zwischenglied (6) als wellenförmiger Verbindungssteg (9) der Seitenteile (3) ausgebildet und einstückig mit diesen verbunden ist.

2G k. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die mit den Bohrungswandungen (15, 16) der Leiterplatte (1*0 in Kontakt tretenden Kanten (B) der Seitenteile (3) mit Rundungen versehen sind.

5. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 3 ader folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß der wellenförmige Verbindungssteg (9) mit mindestens drei Umbiegungen (10) v/ersehen ist. 3

6. Stiftförmiges Kantaktelement nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die Materialstärke (b) des Verbindungssteges (9) in etwa 1/3 der Materialstärke (a) der Seitenteile (3) entspricht.

7. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet,

daß die neutrale Faser (11) des Verbindungssteges (9) bei der Einleitungsstelle in das jeweilige Seitenteil (3)

unter einem Winkel (ad) von etwa k5° verläuft, und daß die an die Uubiegungen angelegten Tangenten jeweils einen Winkel (B) von etwa 90° einschließen.

Θ. Stiftförmiges Kontaktelement nach Anspruch 3 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet,

, daß der Verbindungssteg (9) jeweils auf der Mitte der

^ inneren Fläche der Seitenteile (3) angesetzt ist, und

daß die Übergänge vom Verbindungssteg zum jeweiligen Seitenteil mit Verrundungen (12, 12') versehen sind.

9. Stiftförmiges Kantaktelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die neutrale Faser (11) des Verbindungssteges (9) bei der Einlsitungsstelle in das jeweilige Seitenteil

in etwa rechtwinklig zu diesem verläuft, und daß die an die Umbiegungen angelegten Tangenten jeweils einen Winkel (iß von etwa k5° einschließet!.

1D. Stiftförmiges Kantaktelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß der innere Umkehrpunkt (18) der mittleren Umbiegung die querverlaufende Mittellinie (19) tangiert und die Einleitung der neutralen Faser (11) des Verbindungssteges (9) in das Seitenteil (3) dabei aussermittig in bezug auf die innere Fläche des jeweiligen Seitenteils erfolgt.
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