DE9213611U1

DE9213611U1 - Kontaktelement zum Einpressen in Bohrungen einer Leiterplatte

Info

Publication number: DE9213611U1
Application number: DE9213611U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1992-10-08
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1992-12-03
Anticipated expiration: 2002-10-09
Also published as: WO1994009532A1

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Kontaktelement zum Einpressen in Bohrungen einer Leiterplatte

Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement zum Einpressen in Bohrungen einer Leiterplatte, mit einem stiftförmigen Abschnitt von im Querschnitt rechteckiger Grundform, in den an zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine gegen die Mittelachse seitlich versetzte, sich in deren Richtung erstreckende Rinne eingeprägt ist, so daß eine elastische Einpreßzone mit einem in bezug auf die Mittelachse symmetrischen, S- oder Z-förmigen Querschnittsprofil gebildet ist.

Derartige Kontaktelemente dienen zur Herstellung lötfreier, elektrisch und mechanisch dauerhafter, gasdichter Verbindungen in durchkontaktierten Bohrungen von Leiterplatten und sind in vielfältigster Art und Weise mit Einpreßzonen von unterschiedlicher Querschnittsform ausgebildet, so auch in der sogenannten Buchstaben-Einpreßtechnik, wie z.B. mit einer im Querschnitt S- oder Z-förmigen elastischen Einpreßzone. Solche Einpreßzonen sind bei rechteckiger Grundform eines die Einpreßzone enthaltenden stiftförmigen Abschnittes bei den durch die EP 00 92 150 A 2, das DE-GM 81 05 896 oder die US-PS A,223,970 bekannten Kontaktelementen in Einpreßtechnik vorgesehen. An derartige Einpreßzonen werden je nach den gegebenen Umständen und Anwendungsfällen unterschiedliche Anforderungen gestellt, die mit einer Lösung meist nicht vollständig oder nur sehr schwierig erfüllbar sind. Derartige Anforderungen beziehen sich auf die Elastizität

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der Einpreßzone, deren Einlaufverhalten und auf die Ein- und Auspreßkräfte, ferner auf die axiale Belastbarkeit (Knicksicherheit) sowie auf die Deformation in der Leiterplattenbohrung und schließlich auch auf eine möglichst einfache Herstellbarkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement der eingangs genannten Art im Hinblick auf die genannten Anforderungen zu optimieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jede Rinne derart gegen die Mittelachse seitlich versetzt und so tief eingeprägt ist, daß an der gegenüberliegenden Seite neben der dort eingeprägten Rinne jeweils eine über die ursprüngliche Materialdicke der rechteckigen Grundform hervortretende Ausbuchtung gebildet ist.

Bei einem derartigen Kontaktelement läßt sich die elastische Einpreßzone aus relativ dünnem Blechmaterial von einer Dicke mit etwa ein Drittel des Bohrungsdurchmessers realisieren. Dabei weist die Einpreßzone infolge des großen Hebelarmes, der durch die tiefen Einprägungen und die über die ursprüngliche Materialdicke der rechteckigen Grundform hervortretenden Ausbuchtungen gebildet wird, eine hohe Elastizität auf. Infolgedessen verursacht die Einpreßzone in der Leiterplattenbohrung nur geringe Deformationen. Durch die bei dem erfindungsgemäßen Kontaktelement vorgesehene S- oder Z-förmige Einpreßzone wird außerdem ein weiches Einlaufverhalten des Kontaktelementes bei niedrigen Einpreßkräften erzielt. Ferner bleibt durch den großen Hebelarm viel Rest-Elastizität im eingepreßten Zustand erhalten. Der Werkstoff wird bei einer derartigen Einpreßzone nicht übermässig verformt,

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es gibt keine Schwachstellen und die Spannungsverteilung ist sehr gleichmäßig. Dadurch ergeben sich hohe Auspreßkräfte. Außerdem ist eine einfache Herstellung des Kontaktelementes in wenigen Schritten möglich. Da das Querschnittsprofil auch symmetrisch in bezug auf die Mittelachse ist, bleibt das Kontaktelement unabhängig von den Bohrungstoleranzen mittig in der Bohrung, so daß ein radialer Versatz zwischen dem Kontaktelement und der Bohrung ausgeschlossen ist. Schließlich erhöht das Querschnittsprofil die Knickfestigkeit des ursprünglichen Kontaktelementes enorm, so daß sich eine hohe Knicksicherheit und damit eine hohe axiale Belastbarkeit ergibt und das Kontaktelement die Einpreßkraft zuverlässig und sicher übertragen kann. Diese Vorteile führen in ihrer Gesamtheit zu einem im Hinblick auf die unterschiedlichen Anforderungen optimierten Kontaktelement.

Im Hinblick auf die Erzielung eines großen Hebelarms und damit einer besonders hohen Elastizität der Einpreßzone ist es zweckmäßig, wenn die Rinnen so tief eingeprägt sind, daß die Dicke der Einpreßzone an der Stelle der Ausbuchtungen etwa der doppelten ursprünglichen Materialdicke der rechteckigen Grundform ist.

Das Einpressen eines Kontaktelementes in eine Bohrung einer Leiterplatte wird üblicherweise dadurch erleichtert, daß das Kontaktelement durch seitliche Abschrägungen mit einem konisch verjüngten Einlaufbereich ausgebildet ist.

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-&Agr;&Igr; Bei einer in bezug auf das Einlaufverhalten vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kontaktelementes ist vorgesehen, daß sich die Rinnen und die Ausbuchtungen bis zu den Abschrägungen des Einlaufbereichs erstrecken. Dadurch ist die sich bis in den verjüngten Einlaufbereich erstreckende Einpreßzone besonders weich verformbar.

Eine weiche Verformbarkeit der Einpreßzone ohne Verfestigung zur Spitze hin kann aber auch dadurch erreicht werden, daß sich die Rinnen und die Ausbuchtungen bis zum Beginn des Einlaufbereiches erstrecken und unmittelbar im Anschluß an die Rinnen und Ausbuchtungen ein sich in Längsrichtung des Einlaufsbereichs erstreckendes Loch vorgesehen ist.

In vorteilhafter Weise ist dieses Loch so gestaltet, daß es im Einlaufbereich eine etwa dreieckige Form mit abgerundeten Ecken und zu den Abschrägungen parallelen Seitenschenkeln aufweist. Dadurch liegt das Loch im Einlaufbereich ganz unten, so daß die Seitenschenkel mit wenig Kraft eine große Verdrehung mitmachen können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 in Draufsicht einen Teilbereich eines Kontaktelementes,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Teilbereiches nach Fig.l, 30

Fig. 3 einen Schnitt III-III durch die Einpreßzone des Kontaktelementes nach Fig. 1,

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Fig. 4 in Draufsicht einen Teilbereich eines weiteren Kontaktelementes,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Teilbereiches nach Fig.4 im Schnitt V-V,
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Fig. 6 einen Schnitt VI-VI durch die Einpreßzone des Kontaktelementes nach Fig.4 und

Fig. 7 in schematischer Darstellung die Kraft- und Hebel-Verhältnisse der Einpreßzone in den Fig. 3 und 6.

Der in Fig. 1 dargestellte Teilbereich des zum Einpressen in Bohrungen einer Leiterplatte dienenden Kontaktelementes 1 besitzt einen stiftförmigen Abschnitt 2 von im Querschnitt rechteckiger Grundform, wobei die ursprüngliche Dicke des z.B. aus einem relativ dünnen Blechmaterial bestehenden Abschnittes 2 nur etwa ein Drittel des Durchmessers einer Leiterplattenbohrung ist. Der Abschnitt 2 erstreckt sich mit zwei zueinander parallelen Schmalseiten 3 und 4 in Richtung der Mittelachse 5 des Kontaktelementes und geht am unteren Ende in einen durch seitliche Abschrägungen 6 und 7 konisch verjüngten Einlaufbereich 8 über, an den sich die Spitze 9 des Kontaktelementes anschließt. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten, die - wie die Schnittdarstellung nach Fig.3 zeigt - die Breitseiten 10,11 der rechteckigen Grundform des Abschnittes 2 sind, ist jeweils eine gegen die Mittelachse 5 seitlich versetzte, sich in deren Richtung erstreckende Rinne 12 bzw. 13 von etwa V-förmigem Querschnitt in das Kontaktelement eingeprägt, so daß eine elastische Einpreßzone 14 mit einem in bezug auf die Mittelachse symmetrischen, S- oder Z-förmigen Querschnittsprofil gebildet ist. Dabei ist jede Rinne 12 bzw. 13 derart gegen die Mittelachse 5 seitlich versetzt und so tief eingeprägt, daß an der gegenüberliegenden Seite neben der dort eingeprägten

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-&Ogr;&Igr; Rinne 13 bzw. 12 jeweils eine über die ursprüngliche Materialdicke der rechteckigen Grundform hervortretende Ausbuchtung 15 bzw. 16 gebildet ist. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die Rinnen 12,13 so tief eingeprägt, daß die Dicke der Einpreßzone IA an der Außenseite der Ausbuchtungen 15,16 etwa der zweifachen ursprünglichen Materialdicke der rechteckigen Grundform ist. Dadurch entsteht - wie die Fig.7 verdeutlicht - beim Einwirken der Verformungskräfte auf die Einpreßzone 14 in Richtung der Pfeile 17 ein großer Hebelarm H, der durch den bei dieser Art von Buchstaben-Einpreßtechnik besonders langen Z-Mittelsteg 23 entsteht und etwa der zweifachen Blechdicke des Abschnittes 2 entspricht. Die Fig. 3 zeigt ferner noch, daß die Ausbuchtungen 15,16 außen und innen am Grund der Rinnen 12,13 ebenso wie auch die Kanten der rechteckigen Grundform abgerundet sind. Außerdem ist die Dicke der Ausbuchtungen etwas geringer als die ursprüngliche Materialdicke.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines Kontaktelementes 1 nach den Fig. 1 bis 3 erstrecken sich die Rinnen 12,13 und die Ausbuchtungen 15,16 bis zu den Abschrägungen 6,7 des Einlaufbereichs 8. Dabei beginnen die Rinnen am oberen Ende des Abschnitts 2 an einer senkrecht zur Mittelachse 5 eingeschnittenen oberen Linie 18 und enden an einer ebenfalls zur Mittelachse senkrechten unteren Linie Dagegen erstrecken sich die Rinnen 12a, 13a und die Ausbuchtungen 15a, 16a bei dem in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Kontaktelementes la nur bis zum Beginn des Einlaufbereichs 8a. Bei beiden Ausführungsbeispielen bilden die Rinnen und Ausbuchtungen eine Einpreßzone 14 bzw. 14a mit einem - wie die Fig.3 und 6 zeigen - Z-förmigen Querschnittsprofil mit über die ursprüngliche Materialdicke der rechteckigen Grundform her-

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vortretenden Ausbuchtungen 15,16 bzw. 15a,16a. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 6 laufen die Rinnen 12a und 13a oben und unten in einem spitzen Winkel aus, wobei - wie die Fig. 4 deutlich zeigt - im Anschluß an die Rinnen 12a, 13a und die Ausbuchtungen 15a, 16a ein sich in Längsrichtung des Einlaufbereichs 8a erstreckendes Loch 20 vorgesehen ist, das eine etwa dreieckige Form mit abgerundeten Ecken und zu den Abschrägungen 6a, 7a parallelen Seitenschenkeln 21,22 aufweist. Das Loch 20 ist mittig in bezug auf die Mittelachse 5 des Kontaktelementes angeordnet.

Claims

G 1 7^5 DE Schutzansprüche

1. Kontaktelement zum Einpressen in Bohrungen einer Leiterplatte, mit einem stiftförmigen Abschnitt (2) von im Querschnitt rechteckiger Grundform, in den an zwei einander gegenüberliegenden Seiten (10,11) jeweils eine gegen die Mittelachse (5) seitlich versetzte, sich in deren Richtung erstreckende Rinne (12 bzw. 13) eingeprägt ist, so daß eine elastische Einpreßzone (IA) mit einem in bezug auf die Mittelachse (5) symmetrischen, S- oder Z-förmigen Querschnittsprofil gebildet ist,

JO dadurch gekennzeichnet, daß jede Rinne (12 bzw. 13) derart gegen die Mittelachse (5) seitlich versetzt und so tief eingeprägt ist, daß an der gegenüberliegenden Seite neben der dort eingeprägten Rinne (13 bzw.12) jeweils eine über die ursprüngliche Materialdicke der rechteckigen Grundform hervortretende Ausbuchtung (15 bzw. 16) gebildet ist.

2. Kontaktelement nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rinnen (12,13) so tief eingeprägt sind, daß die Dicke der Einpreßzone (IA) an der Stelle der Ausbuchtungen (15,16) etwa der doppelten ursprünglichen Materialdicke der rechteckigen Grundform ist.

3. Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtungen (15,16) außen und innen am Grund der Rinnen (12,13) abgerundet sind.

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4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (1) durch seitliche Abschrägungen (6,7) mit einem konisch verjüngten Einlaufbereich (8) ausgebildet ist.

5. Kontaktelement nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rinnen (12,13) und die Ausbuchtungen (15,16) bis zu den Abschrägungen (6,7) des Einlaufbereichs (8) erstrecken.

6. Kontaktelement nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rinnen (12a,13a) und die Ausbuchtungen (15a,16a) bis zum Beginn des Einlaufbereiches (8a) erstrecken und unmittelbar im Anschluß an die Rinnen (12a,13a) und Ausbuchtungen (15a,16a) ein sich in Längsrichtung des Einlaufsbereichs (8a) erstreckendes Loch (20) vorgesehen ist.

7. Kontaktelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (20) im Einlaufbereich (8a) eine etwa dreieckige Form mit abgerundeten Ecken und zu den Abschrägungen (6a,7a) parallelen Seitenschenkeln (21,22) aufweist.