EP0236963B1 - Verfahren zur Herstellung von Kontaktelementen - Google Patents

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EP0236963B1
EP0236963B1 EP87103171A EP87103171A EP0236963B1 EP 0236963 B1 EP0236963 B1 EP 0236963B1 EP 87103171 A EP87103171 A EP 87103171A EP 87103171 A EP87103171 A EP 87103171A EP 0236963 B1 EP0236963 B1 EP 0236963B1
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EP
European Patent Office
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contact
contact spring
mat
springs
limiting strip
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EP0236963A3 (en
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Gerhard Neumann
Paul-Rainer Molitor
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Otto Dunkel GmbH
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Otto Dunkel GmbH
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Publication date
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    • H01R13/17—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member on the pin
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/16—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for manufacturing contact members, e.g. by punching and by bending

Definitions

  • the invention relates to a method for producing contact elements in the form of contact spring sockets or spring-loaded plug pins, with a plurality of contact springs which are arranged next to one another and can be fixed at one end to a carrier part and which are curved for making contact with the mating contact.
  • the invention has for its object to provide a simple and inexpensive manufacturing process that enables multiple plug connections with small space requirements for the transmission of high currents despite small plug-in forces in a particularly efficient manner.
  • the manufacturing method according to the invention has the following method steps: arranging equally long Contact spring wire sections at a predetermined distance and in a mutually aligned parallel position, supplying a limiting band to at least one of the ends of the contact springs and connecting the contact springs to the limiting band during the advance of the contact springs transversely to the contact spring axis to form a contact spring mat, bulging of the contact springs transversely to the plane of the contact spring mat, Applying a galvanic coating, severing the delimitation band or bands to form contact spring units and transferring the contact spring units into a cylindrical, rolled form.
  • the individual supply of the contact springs to a socket body can advantageously be dispensed with.
  • the described way of creating the contact spring mat from contact spring wire sections, which are connected at the ends, also eliminates the considerable problem that has arisen when using a meandering contact spring mat, namely the conversion into a cylindrical shape, since there are no arcuate transition wire regions that are one oppose such cylindrical shape.
  • a torsional stress on the contact spring wire sections within the contact spring wire mat when it is converted into a cylindrical shape is also practically impossible. It is also no longer necessary to prefabricate cylindrical contact spring assemblies, as is proposed in DE-C-11 13 023.
  • the limiting band used is expediently made of a profiled shaped wire, the outer surface of which forms an acute angle with the axis of the contact spring wire sections. In this way, the outer surface of the shaped wire ensures that the mating contact is aligned eccentrically with respect to the contact element.
  • a particularly stable and safe design results if a limiting band is used, which is formed by a U-shaped copper band in cross section, the two legs of which enclose the ends of the successive contact springs between them.
  • the contact spring wire 1 which is used to produce the contact elements and is made of a copper-beryllium alloy, is directed from a coil 2 and cut into sections 4 of a corresponding length using a cutting tool 3. They are then moved further in the direction of arrow 5 transversely to their axial direction with the aid of a transport device (not illustrated in more detail). With the conveying speed of the sections 4, a limiting belt 8 or 9 is fed from the coils 6 and optionally also 7 to the front ends of the sections 4 moved forward at a predetermined distance from one another in the directed state. At schematically indicated fastening stations 10 and 11, the ends of the contact springs 4 are connected to the limiting bands 8 and 9, respectively, by welding, preferably laser welding, to form a contact spring mat 12.
  • the contact springs 4 are given a radial bulge transversely to the plane of the contact spring mat 12, the distance between the limiting bands 8 and 9 from one another reduced accordingly.
  • the contact spring mat 12 then passes through an electroplating station, of which pick-up or transport rollers 14 are illustrated schematically.
  • the contact spring mat 12 is given a high-quality finish, for example with gold, in the area of the contact points, with the aid of a schematically illustrated wetting device 15, which can be a titanium electrode with textile covering for wetting the contact points.
  • a mat section of the desired length is separated from the contact spring mat 12 with the aid of a cutting device 16 and is rolled cylindrically in a subsequent processing step.
  • Either the contact element thus formed takes the form of a spring-loaded plug pin 17 or, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the shape of a contact spring bushing 18.
  • the cylindrical rolling process takes place in such a way that the radial bulges 19 are directed outwards, whereas in the second case they are directed inwards.
  • Fig. 6 it can be seen how the contact spring wire sections 4 are each connected on the end face with a limiting band 8 and 9 in the form of a round wire.
  • profiled shaped wires 8 ⁇ or 9 ⁇ can also be used as boundary bands. While the boundary band 9 ⁇ has a rectangular cross-section, the boundary band 8 ⁇ is shaped such that it lies laterally with a side shoulder 20 on the sections 4. The resulting broadening of the boundary band 8 'in conjunction with the inclined outer surface 21, which includes an acute angle with the axis of the contact springs 4, ensures that with eccentric approach of the counter-contact, not shown, for its precise alignment the contact element is taken care of.
  • FIG. 8 a modified embodiment is illustrated, in which the limiting band 8 or 9 is formed by a U-shaped copper strip in cross section, the two legs of which enclose the ends of the successive contact springs 4 between them. Furthermore, this FIG. 8 illustrates the possibility of combining two mat-like contact spring units over a central limiting band 22 common to them, forming a double unit which enables use as a double socket.
  • FIG. 9 very schematically shows the possibility of arranging the contact element in the form of a spring-loaded plug pin 17 on a carrier pin 23.
  • Flanged edges 24 and 25 serve to secure the position of the spring-loaded plug pin 17.
  • FIG. 10 shows the possibility of using the contact element designed in the form of a contact spring bushing 18 in a carrier bushing 26, and FIG. 11 illustrates the fixing of two contact spring bushings 18 in a coaxial position within a double carrier bushing 27 common to them.
  • the carrier pin 23 and the carrier bushes 26 and 27 are, as shown in FIGS. 9 to 11, turned parts produced in a conventional manner.
  • contact springs 4 e.g. the contact elements in the form of the contact spring bushing 18, on the other hand, have the advantageous possibility of being inserted into sleeves prefabricated as a drawn part with a wall thickness of 0.1 mm and being fixed in them by simply flanging the sleeve edges. This can also be done in connection with pressing the one sleeve edge onto a comparatively simpler support pin.

Landscapes

  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kontaktelementen in Form von Kontaktfederbuchsen bzw. gefederten Steckerstiften, mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, an ihrem einen Ende an einem Trägerteil festlegbaren Kontaktfedern, die zur Kontaktgabe mit dem Gegenkontakt gewölbt sind.
  • Es ist bereits bekannt (DE-OS 25 28 003), bei der Herstellung von Kontaktfederbuchsen zunächst eine Kontaktfedermatte aus mäanderförmig gebogenem Kontaktfederdraht anzufertigen. In dieser Kontaktfedermatte stehen die parallel zueinander verlaufenden Kontaktfederdrahtabschnitte miteinander über bogenförmig gekrümmte Abschnitte in Verbindung. Als nachteilig hat sich die Tatsache herausgestellt, daß ein bestimmter Krümmungsradius bei bogenförmiger Krümmung in der Praxis nicht unterschritten werden kann, woraus sich in nachteiliger Weise ein vorbestimmter Mindestabstand der Kontaktfederdrahtabschnitte ergibt. Ganz abgesehen von der schwierigen Handhabung der Kontaktfedermatte aufgrund ihrer zwangsläufig gegebenen Dehnbarkeit hat sich vor allem die Tatsache als ungünstig herausgestellt, daß sich die bogenförmig gekrümmte Abschnitte in der Biegung um eine Achse parallel zu den Kontaktfederdrahtabschnitten widersetzen. Die Überführung der Kontaktfedermatte in eine bleibende zylindrische Form setzt deshalb ein Tordieren der Kontaktfederdrahtabschnitte voraus, dessen Maß sich jedoch praktisch nicht vorbestimmen läßt. Kontaktfederbuchsen mit mäanderförmig vorgebenenem Kontaktfederdraht haben sich deshalb in der Praxis nicht durchsetzen können, insbesondere nicht in Fällen einer Kleinstbauweise.
  • Bei der Herstellung von Kontaktfederbuchsen ist man deshalb dazu übergegangen (DE-C-11 13 023), eine Vielzahl gleich langer, nebeneinader angeordneter Kontaktfedern an ihren Enden in einem Ring mit Axialnut festzulegen, so daß sich eine zylindrische Kontaktfederbaueinheit ergibt, die in einem anschließenden Schritt in einem hülsenförmigen Kontaktkörper unter Wölbung der Kontaktfeder festgelgt wird. Die Vorfertigung der zylindrischen Kontaktfederbaueinheiten ist jedoch umständlich, aufwendig und deshalb kostspielig, d.h. für die Herstellung von großen Stückzahlen an Kontaktkörpern nicht geeignet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren zu schaffen, das es ermöglicht, Vielfachsteckverbindungen mit geringem Raumbedarf für die Übertragung hoher Ströme trotz kleiner Steckkräfte auf besonders rationelle Weise zu fertigen.
  • Das Herstellungsverfahren nach der Erfindung, bei dem diese Aufgabe gelöst ist, weist folgende Verfahrensschritte auf: Anordnen von gleich langen Kontaktfederdrahtabschnitten in vorbestimmtem Abstand und in zueinander ausgerichteter paralleler Lage, Zufuhr eines Begrenzungsbandes zu mindestens einem der Enden der Kontaktfedern und Verbinden der Kontaktfedern mit dem Begrenzungsband während des Vorschubs der Kontaktfedern quer zur Kontaktfederachse unter Bildung einer Kontaktfedermatte, Auswölben der Kontaktfedern quer zur Ebene der Kontaktfedermatte, Aufbringen eines galvanischen Überzugs, Durchtrennen des bzw. der Begrenzungsbänder zur Bildung von Kontaktfedereinheiten sowie Überführen der Kontaktfedereinheiten in zylindrisch gerollte Form. Bei diesem Verfahren kann in vorteilhafter Weise auf die Einzelzufuhr der Kontaktfedern zu einem Buchsenkörper verzichtet werden. Der dargelegte Weg der Schaffung der Kontaktfedermatte aus Kontaktfederdrahtabschnitten, die endseitig miteinander verbunden sind, beseitigt auch das erhebliche Problem, das sich bei Einsatz einer mäanderförmigen Kontaktfedermatte gestellt hat, nämlich die Überführung in eine zylindrische Form, da keine bogenförmigen Übergangsdrahtbereiche vorhanden sind, die sich einer derartigen zylindrischen Formgebung widersetzen. Eine Torsionsbeanspruchung der Kontaktfederdrahtabschnitte innerhalb der Kontakfederdrahtmatte bei deren Überführung in zylindrische Form ist ebenfalls praktisch ausgeschlossen. Es bedarf auch nicht mehr der Vorfertigung von zylindrischen Kontaktfederbaueinheiten, wie sie in der DE-C-11 13 023 vorgeschlagen wird.
  • In fertigungstechnischer Hinsicht sehr günstig ist es, wenn die Kontaktfedern durch Laserverschweißung miteinander zu der mattenartigen Kontaktfedereinheit verbunden werden.
  • Zweckmäßigerweise besteht das zum Einsatz gelangende Begrenzungsband aus einem profilierten Formdraht, dessen Außenfläche mit der Achse der Kontaktfederdrahtabschnitte einen spitzen Winkel einschließt. Auf diese Weise sorgt die Formdrahtaußenfläche bei einer exzentrischen Annäherung des Gegenkontakts für dessen genaue Ausrichtung auf das Kontaktelement.
  • Eine besonders stabile und sichere Ausführung ergibt sich, wenn ein Begrenzungsband Anwendung findet, das durch ein im Querschnitt U-förmiges Kupferband gebildet ist, dessen beide Schenkel die Enden der aufeinanderfolgenden Kontaktfedern zwischen sich einschließen.
  • Als sehr günstig hat es sich in weiterer Ausgestaltung erwiesen, wenn zwei mattenartige Kontaktfedereinheiten über ein ihnen gemeinsames Begrenzungsband zu einer den Einsatz als Doppelbuchse ermöglichenden Doppeleinheit zusammengefaßt werden.
  • Zweckmäßigerweise werden vor dem zylindrischen Rollen der Kontaktfedereinheit ausschließlich die der Stromübertragung dienenden gewölbten Bereiche außenseitig galvanisch mit einem Goldüberzug versehen.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller nicht im Text beschriebenen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung eines Kontaktelementes,
    Fig. 2 und 3
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Kontaktelement in Form einer Kontaktfederbuchse,
    Fig. 4 und 5
    eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ein Kontaktelement in Form eines gefederten Steckerstiftes,
    Fig. 6
    einen Schnitt durch ein Kontaktfederelement mit einem durch einen Runddraht gebildeten Begrenzungsband,
    Fig. 7
    einen Schnitt durch ein Kontaktfederelement mit einem durch einen profilierten Formdraht gebildeten Begrenzungsband,
    Fig. 8
    einen Schnitt durch ein aus zwei Kontaktfedereinheiten zu einer Doppeleinheit zusammengefaßtes Kontaktfederelement,
    Fig. 9
    einen Schnitt durch einen Trägerstift mit einem auf ihn festgelegten Kontaktelement in Form eines gefederten Steckerstiftes,
    Fig. 10
    einen Schnitt durch eine Trägerbuchse mit einem in ihr festgelegten Kontaktelement in Form einer Kontaktfederbuchse, und
    Fig. 11
    einen Schnitt durch eine Doppelträgerbuchse mit zwei in ihr festgelegten Kontaktelementen in Form je einer Kontaktfederbuchse.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird der der Herstellung der Kontaktelemente dienende Kontaktfederdraht 1 aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung von einer Spule 2 kommend gerichtet und mit einem Schneidwerkzeug 3 in Abschnitte 4 übereinstimmender Länge zerteilt. Anschließend werden sie mit Hilfe einer nicht näher veranschaulichten Transportvorrichtung in Richtung des Pfeiles 5 quer zu ihrer Achsrichtung weiterbewegt. Mit der Fördergeschwindigkeit der Abschnitte 4 wird von Spulen 6 und gegebenenfalls auch 7 den stirnseitigen Enden der in vorbestimmtem Abstand zueinander vorbewegten Abschnitten 4 jeweils ein Begrenzungsband 8 bzw. 9 in gerichtetem Zustand zugeführt. An schematisch angedeuteten Befestigungsstationen 10 bzw. 11 erfolgt eine Verbindung der Enden der Kontaktfedern 4 mit den Begrenzungsbändern 8 bzw. 9, und zwar durch Verschweißung, vorzugsweise Laserverschweißung unter Bildung einer Kontaktfedermatte 12.
  • Im Zuge der Förderstrecke befinden sich Biege- bzw. Formstempel 13, von denen einer in um 90° verschwenkter Lage schematisch veranschaulicht ist. Mit Hilfe dieser Stempel 13 erhalten die Kontaktfedern 4 eine radiale Auswölbung quer zur Ebene der Kontaktfedermatte 12, wobei sich der Abstand der Begrenzungsbänder 8 und 9 voneinander entsprechend verringert. Die Kontaktfedermatte 12 durchläuft anschließend eine Galvanikstation, von der schematisch Aufnahme- bzw. Tranportrollen 14 veranschaulicht sind. In z.B. vernickeltem Zustand erhält die Kontaktfedermatte 12 im Bereich der Kontaktstellen eine Hochveredelung, z.B. mit Gold, und zwar mit Hilfe einer schematisch veranschaulichten Benetzungsvorrichtung 15, bei der es sich um eine Titanelektrode mit Textilbespannung zum Benetzen der Kontaktstellen handeln kann. Von der Kontaktfedermatte 12 wird mit Hilfe einer Schneideinrichtung 16 ein Mattenabschnitt gewünschter Länge abgetrennt, der in einem anschließenden Bearbeitungsschritt zylindrisch gerollt wird. Entweder erhält das so gebildete Kontaktelement, wie in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht, die Form eines gefederten Steckerstiftes 17 oder, wie in Fig. 4 und 5 veranschaulicht, die Form einer Kontaktfederbuchse 18. Im ersten Fall erfolgt der zylindrische Rollvorgang derart, daß die radialen Wölbungen 19 nach außen gerichtet sind, wogegen sie im zweiten Fall nach innen gerichtet sind.
  • Aus Fig. 6 ist ersichtlich, wie die Kontaktfederdrahtabschnitte 4 stirnseitig jeweils mit einem Begrenzungsband 8 und 9 in Form eines Runddrahtes verbunden sind. Gemäß Fig. 7 können auch profilierte Formdrähte 8ʹ bzw. 9ʹ als Begrenzungsbänder zum Einsatz gelangen. Während das Begrenzungsband 9ʹ rechteckigen Querschnitt besitzt, ist das Begrenzungsband 8ʹ so geformt, daß es mit einer seitlichen Schulter 20 an den Abschnitten 4 seitlich anliegt. Die dadurch erreichte Verbreiterung des Begrenzungsbandes 8ʹ in Verbindung mit der schrägen Außenfläche 21, die mit der Achse der Kontaktfedern 4 einen spitzen Winkel einschließt, stellt sicher, daß bei exzentrischer Annäherung des nicht veranschaulichten Gegenkontaktes für dessen genaue Ausrichtung auf das Kontaktelement gesorgt ist.
  • In Fig. 8 ist eine abgewandelte Ausführung veranschaulicht, bei der das Begrenzungsband 8 bzw. 9 durch ein im Querschnitt U-förmiges Kupferband gebildet ist, dessen beide Schenkel die Enden der aufeinanderfolgenden Kontaktfedern 4 zwischen sich einschließen. Überdies ist in dieser Fig. 8 die Möglichkeit der Zusammenfassung zweier mattenartiger Kontaktfedereinheiten über ein ihnen gemeinsames mittleres Begrenzungsband 22 unter Bildung einer den Einsatz als Doppelbuchse ermöglichenden Doppeleinheit veranschaulicht.
  • Fig. 9 zeigt sehr schematisch die Möglichkeit der Anordnung des in Form eines gefederten Steckerstifts 17 ausgebildeten Kontaktelements auf einem Trägerstift 23. Umgebördelte Ränder 24 bzw. 25 dienen der Lagesicherung des gefederten Steckerstiftes 17.
  • Fig. 10 zeigt die Möglichkeit des Einsatzes des in Form einer Kontaktfederbuchse 18 ausgebildeten Kontaktelements in einer Trägerbuchse 26 und Fig. 11 veranschaulicht die Festlegung von zwei Kontaktfederbuchsen 18 in koaxialer Lage innerhalb einer ihnen gemeinsamen Doppelträgerbuchse 27.
  • Der Trägerstift 23 und die Trägerbuchsen 26 bzw. 27 sind, wie die Fig. 9 bis 11 zeigen, in herkömmlicher Weise hergestellte Drehteile. Insbesondere bei Kleinstbauweise mit nur ca 0,1 mm starken Kontaktfedern 4 bieten z.B. die Kontaktelemente in Form der Kontaktfederbuchse 18 demgegenüber die vorteilhafte Möglichkeit, in als Ziehteil vorgefertigten Hülsen mit einer Wandstärke von 0,1 mm eingesetzt und durch einfaches Umbördeln der Hülsenränder in ihnen festgelegt zu werden. Dies kann auch in Verbindung mit einem Aufpressen des einen Hülsenrandes auf einen vergleichsweise einfacher ausgebildeten Trägerstift erfolgen.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kontaktelementen in Form von Kontaktfederbuchsen (18) oder gefederten Steckerstiften (17), mit einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten, an ihrem einen Ende an einem Trägerteil festlegbaren Kontaktfedern (4), die zur Kontaktgabe mit dem Gegenkontakt gewölbt sind, mit folgenden Verfahrensschritten: Anordnen von gleich langen Kontaktfederdrahtabschnitten (4) in vorbestimmtem Abstand und in zueinander ausgerichteter paralleler Lage, Zufuhr eines Begrenzungsbandes (8) zu mindestens einem der Enden der Kontaktfedern (4) und Verbinden der Kontaktfedern mit dem Begrenzungsband während des Vorschubs der Kontaktfedern quer zur Kontaktfederachse unter Bildung einer Kontaktfedermatte (12), Auswölben der Kontaktfedern quer zur Ebene der Kontaktfedermatte, Aufbringen eines galvanischen Überzugs, Durchtrennen des bzw. der Begrenzungsbänder (8,9) zur Bildung von Kontaktfedereinheiten sowie Überführen der Kontaktfedereinheiten in zylindrisch gerollte Form.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfedern (4) durch Laserverschweißung miteinander zu der mattenartigen Kontaktfedereinheit (12) verbunden werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung eines Begrenzungsbandes in Form eines profilierten Formdrahtes (8'), dessen Außenfläche (21) mit der Achse der Kontaktfedern (4) einen spitzen Winkel einschließt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Verwendung eines Begrenzungsbandes (8,9) in Form eines im Querschnitt U-förmigen Kupferbandes, dessen beide Schenkel die Enden der aufeinanderfolgenden Kontaktfedern (4) zwischen sich einschließen.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mattenartige Kontaktfedereinheiten (12) über ein ihnen gemeinsames Begrenzungsband (22) zu einer den Einsatz als Doppelbuchse ermöglichenden Doppeleinheit zusammengefaßt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem zylindrischen Rollen der Kontaktfedereinheiten ausschließlich die der Stromübertragung dienenden gewölbten Bereiche außenseitig galvanisch mit einem Goldüberzug versehen werden.
EP87103171A 1986-03-12 1987-03-06 Verfahren zur Herstellung von Kontaktelementen Expired - Lifetime EP0236963B1 (de)

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DE19863608276 DE3608276A1 (de) 1986-03-12 1986-03-12 Kontaktelement in form einer kontaktfederbuchse bzw. eines gefederten steckerstiftes und verfahren zu dessen herstellung

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EP0236963A2 EP0236963A2 (de) 1987-09-16
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