DE68918579T2 - Nachgiebiger stift mit verbesserter anpassungsfähigkeit. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kontaktstifte des Typs, die zum Einführen in Schaltungsplattenlöcher gedacht sind und die nachgiebige Bereiche aufweisen, die beim Einführen in das Schaltungsplattenloch verformt werden und elektrischen Kontakt mit leitfähigen Oberflächenbereichen des Lochs herstellen. Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf Kontaktstifte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie in der EP-A-O 257 746 offenbart sind.
• Nachgiebige Stifte werden derzeit in extrem großen Stückzahlen in der Elektronikindustrie verwendet, wenn es notwendig ist, Kontakt mit den Leitern in einer mehrschichtigen Platte, einer Rückenplatte oder einer einfachen Schaltungsplatte mit einem durchplatierten Loch herzustellen. Ein nachgiebiger Kontaktstift besitzt einen nachgiebigen Bereich, der eine normale Breite aufweist, die größer ist als der Lochdurchmeser, sich jedoch bei der Bewegung in das Schaltungsplattenloch verformen läßt, so daß Kontaktkantenbereiche des nachgiebigen Bereichs den erforderlichen elektrischen Kontakt mit den Leitern in dem Schaltungsplattenloch herstellen. Bei dem nachgiebigen Bereich handelt es sich somit im wesentlichen um ein relativ steifes Federsystem, das nach dem Einführen in das Schaltungsplattenloch mit einer ausreichenden Kraft gegen die Oberflächen des Lochs drückt, um den Stift in der Schaltungsplatte festzuhalten und einen guten elektrischen Kontakt mit den Schaltungsplattenleitern herzustellen. Einige allgemein bekannte Typen nachgiebiger Stifte sind zum Beispiel in US-A-4 186 982, 4 743 081, 4 206 964 und 4 606 589 gezeigt.
• Trotz der Tatsache, daß nachgiebige Stifte derzeit in großen Anzahlen verwendet werden, gibt es viele Umstände, unter denen es wünschenswert wäre, die Technologie des nachgiebigen Stiftes zu verwenden, in denen dies jedoch derzeit nicht machbar ist, und zwar aus dem Grund, daß die meisten der derzeit bekannten Typen nachgiebiger Stifte keine Anpassungsfähigkeit in dem Sinn aufweisen, daß der nachgiebige Stift aus Metallmaterial mit einer bestimmten minimalen Dicke hergestellt werden muß und der Stift nicht korrekt funktioniert, wenn man versucht, den Stift aus einem Metallmaterial herzustellen, das dünner ist als das erforderliche Minimum. Zum Beispiel besitzt ein häufig verwendetes Standardgrößenloch für Schaltungsplatten oder andere plattenartige Elemente, in denen Kontaktstifte angebracht werden, eine Größe von 1,02 mm (0,040 Inch). Viele der derzeit erhältlichen nachgiebigen Stifte werden aus Metallmaterial hergestellt, das eine Dicke von 0,63 mm (0,025 Inch) besitzt, wenn der Stift in ein Loch mit einem Durchmesser von 1,02 mm (0,040 Inch) eingesetzt werden soll. Einige derzeit verfügbare nachgiebige Stifte können aus Metallmaterial mit einer Dicke von 0,38 mm (0,015 Inch) hergestellt werden, wobei man jedoch einen Teil der Leistung opfert. Derzeit erhältliche Kontaktstifte besitzen somit nur eine begrenzte Anpassungsfähigkeit hinsichtlich der Beziehungen zwischen Lochdurchmesser und Materialdicke.
• Es gibt viele Fälle, in denen ein Kontaktstift in ein Loch mit einem Durchmesser von 1,02 mm (0,040 Inch) eingesetzt werden muß, wobei es jedoch unmöglich ist, für den Stift ein Material mit einer Dicke von 0,63 mm (0,025 Inch) oder auch nur 0,38 mm (0,015 Inch) zu verwenden. Schon alleine Erwägungen hinsichtlich der Herstellungskosten können die Dicke des Materials auf 0,30 mm (0,012 Inch) oder weniger begrenzen. Die Materialdicke für einen Kontaktstift kann auch begrenzt werden, wenn der Kontaktstift einstückig mit einer Federbuchse oder dergleichen ausgebildet ist, die aus mechanischen Gründen aus relativ dünnem Metallmaterial hergestellt werden muß. Schaltungsplatten-Schalter, wie zum Beispiel DIP-Schalter, enthalten Federkontakte, die aus extrem dünnem Metallmaterial von beispielsweise 0,20 mm (0,008 Inch) hergestellt werden müssen. Es wäre wünschenswert, wenn sich der Stiftbereich der Federkontakte mit einem nachgiebigen Bereich versehen ließe, so daß der DTP-Schalter dadurch an der Schaltungsplatte angebracht werden könnte, daß man lediglich die sich von dem Schaltergehäuse wegerstreckenden Kontaktstifte in Schaltungsplattenlöcher einführt. Wenn die Schaltungsplatten-Lochgröße die vorstehend erwähnte Standardgröße von 1,02 mm (0,040 Inch) aufweist und der Federkontakt aus relativ dünnem Material besteht, muß der Verbinder oder Schalter derzeit durch herkömmliche Verlötungsverfahren mit den Schaltungsplattenleitern verbunden werden, wodurch sich eine beträchtliche Erhöhung der Montagekosten gegenüber vergleichbaren Montageverfahren für nachgiebige Stifte ergibt.
• Eine gewisse Reduzierung der Materialdicke eines nachgiebigen Stifts ließe sich dadurch erzielen, daß man auf spezielle Herstellungstechniken, wie Prägen, zurückgreift, doch diese Techniken erhöhen die Herstellungskosten. Das bevorzugte Verfahren zum Herstellen nachgiebiger Stifte besteht in einfachen Stanz- und Formverfahren.
• Die US-A-4 606 698 offenbart einen nachgiebigen Kontaktstift, dessen nachgiebiger Bereich zwei Schenkel aufweist, die zur Bildung einer augenartigen Öffnung, ähnlich dem Öhr einer Nadel, auseinandergespreizt sind. Die Schenkel sind mit gegenüberliegenden versetzten Keilen versehen, die in einem Winkel von ca. 45º zu der Ebene des Materials ausgebildet sind, aus dem der Stift geformt ist. Die Keile sind versetzt und ihre Scheitel sind voneinander beabstandet, so daß der Stift bei einer großen Anzahl von Schaltungsplatten- Lochgrößen verwendet werden kann. Die beiden Keile werden beim Einführen des Stifts in ein Schaltungsplattenloch aufeinander zu gebogen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Lochgröße kommen die Keile beim Einführen in das Loch miteinander in Berührung oder nicht miteinander in Berührung. Im Fall von kleinen Lochgrößen kommen komplementäre Keilflächen in Gleitkontakt miteinander. Die Keile bilden nur einen Teil der zwischen den Schenkeln gebildeten augenartigen Öffnung, so daß eine Öffnung zwischen den beiden Schenkeln an jedem der Längsenden der augenartigen Öffnung verbleibt.
• Der nachgiebige Bereich des in der vorstehend genannten EP-A-0 257 746 offenbarten Kontakstifts besitzt zwei Schenkel, die in entgegengesetzte Richtungen in bezug auf eine Mittelebene des Metallmaterials gebogen sind, aus dem der Stift geformt ist, und die dann in parallel zu der Mittelebene verlaufenden Ebenen in Richtung aufeinander zu gebogen sind, wodurch sich ein Überlappen gegenüberliegender Randbereiche der beiden Schenkel ergibt. Beim Einführen dieses Stifts in ein Schaltungsplattenloch können die einander überlappenden Randbereiche in eine einander gegenseitig abstützende Berührung gelangen.
• Die vorliegende Erfindung ist auf die Schaffung eines verbesserten nachgiebigen Stifts gerichtet, der eine Anpassungsfähigkeit über einen großen Bereich aufweist, und zwar dahingehend, daß sich der Stift aus Metallmaterial mit einer großen Spanne von Dicken herstellen läßt. Außerdem ist die Erfindung auf die Schaffung eines nachgiebigen Stifts gerichtet, der sich durch herkömmliche, bekannte Stanz- und Formverfahren herstellen läßt und keine der kritischen und empfindlichen Metallbearbeitungsschritte bei seiner Herstellung erforderlich macht.
• Diese Ziele werden bei einem Kontaktstift der eingangs genannten Art durch die Kennzeichnungsmerkmale des Anspruchs 1 erreicht.
• Im spezielleren umfaßt die Erfindung einen Kontaktstift, der zum Einsetzen in ein Schaltungsplattenloch bestimmt ist, wobei der Stift einen nachgiebigen Bereich aufweist, der beim Einführen verformt wird und der nach dem Einführen Kontakt mit leitfähigen Oberflächenbereichen des Lochs herstellt. Der Kontaktstift zeichnet sich dadurch aus, daß der nachgiebige Bereich einen Einführbereich, einen mittleren Bereich und einen hinteren Endbereich besitzt. Der mittlere Bereich besitzt eine Breite, die größer ist als der Durchmesser des Schaltungsplattenlochs, und der Einführbereich besitzt eine Breite, die geringer ist als der Durchmesser des Schaltungsplattenlochs. Der nachgiebige Bereich besitzt zwischen dem Einführbereich und dem mittleren Bereich eine zunehmende Breite. In dem nachgiebigen Bereich sind ein Paar voneinander beabstandeter Öffnungen vorgesehen, wobei sich die eine Öffnung in der Nähe des Einführbereichs befindet und sich die andere Öffnung in der Nähe des hinteren Endbereichs befindet. Der nachgiebige Bereich ist entlang einer sich zwischen den Öffnungen erstreckenden Scherlinie geschert, so daß die Öffnungen und die Scherlinie den nachgiebigen Bereich in ein Paar seitlich nebeneinander angeordneter Schenkel teilen. Jeder Schenkel besitzt einen mittleren Bereich, ein festgelegtes Ende an dem Einführbereich sowie ein weiteres festgelegtes Ende an dem hinteren Endbereich. Jeder Schenkel besitzt einen Anschlag in Form einer Lasche, die sich von seinem mittleren Bereich in Richtung auf den anderen Schenkel erstreckt. Die Laschen bzw. Vorsprünge sind durch die Kanten der Öffnungen und die Scherlinie definiert. Die die Laschen beinhaltenden mittleren Bereiche der Schenkel sind durch einen Formvorgang in ersten entgegengesetzten Richtungen senkrecht zu der Längsachse des Stifts voneinander weg verlagert, so daß die Laschen in voneinander beabstandeten Ebenen plaziert sind. Im Gebrauch und bei Bewegung des nachgiebigen Bereichs in das Schaltungsplattenloch mit dem Einführbereich voran werden die Schenkel in zweiten entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu bewegt. Die zweiten Richtungen sind senkrecht zu den ersten Richtungen, und die Laschen werden dadurch in einander überlappende Beziehung bewegt, so daß die Lasche jedes Schenkels zwischen den Enden des anderen Schenkels als Abstützung oder Anschlag für den anderen Schenkel wirkt. Bei weitergehender Bewegung des nachgiebigen Bereichs in das Schaltungsplattenloch werden die Schenkel über zusätzliche Distanzen in den zweiten entgegengesetzten Richtungen bewegt und gebogen, wobei durch das Biegen der Schenkel Kontaktkräfte entstehen, mit denen die Schenkel die leitfähigen Oberflächenbereiche des Lochs kontaktieren. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem vorstehend beschriebenen Kontaktstift um einen durch Stanzen und Formen gebildeten Stift mit in entgegengesetzte Richtungen weisenden gewalzten Oberflächen und gescherten Seitenkanten und erstrecken sich die Öffnungen in dem nachgiebigen Bereich durch die gewalzten Oberflächen hindurch. Die mittleren Bereiche der Schenkel können vor dem Einführen des Stifts in das Schaltungsplattenloch in im wesentlichen parallel voneinander beabstandeten Ebenen liegen oder in entgegengesetzter, versetzter konkaver Beziehung angeordnet sein.
• Figur 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Kontaktstifts gemäß der Erfindung sowie auch einen kurzen Abschnitt von Metallstreifenmaterial.
• Figur 2 zeigt eine Frontalansicht des nachgiebigen Bereichs des Kontaktstifts der Figur 1.
• Figur 3 zeigt eine Seitenansicht gesehen in Richtung der Pfeile 3-3 der Figur 2.
• Figur 4 und 5 zeigen Ansichten gesehen in Richtung der Pfeile 4-4 und 5-5 der Figuren 2 bzw. 3.
• Figur 6, 7, 9 und 10 zeigen Ansichten zur Erläuterung der Bewegung des nachgiebigen Bereichs in ein Schaltungsplattenloch sowie unter Darstellung der Art und Weise, in der der nachgiebige Bereich während dieser Bewegung gebogen wird.
• Figur 8 und 11 zeigen Ansichten gesehen in Richtung der Pfeile 8-8 nd 11-11 der Figuren 7 bzw. 10.
• Figur 12 bis 16 zeigen Ansichten, in denen alternative nachgiebige Bereiche von Kontaktstiften dargestellt sind.
• Figur 17 zeigt eine theoretische Kurve der Beziehungen zwischen der Kraft und der Einführdistanz eines nachgiebigen Kontaktstifts gemäß der Erfindung.
• Figur 18 zeigt eine Querschnittsansicht eines der Schenkel, der Teil des nachgiebigen Bereichs des Kontaktstifts ist, und wird für Erläuterungszwecke verwendet.
• Wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 5 zu sehen ist, besitzt ein Kontaktstift 2 gemäß der Erfindung einen Führungsbereich 4, einen nachgiebigen Bereich 6 sowie einen angrenzenden Bereich bzw. Angrenzungsbereich 8. Der Stift dient zu Einsetzen in ein Loch 10 in einer Schaltungsplatte 12, das metallisierte Oberflächenbereiche 14 aufweist, so daß durch den nachgiebigen Bereich des Stifts 2 Kontakt mit diesen metallisierten Bereichen hergestellt wird. Der Führungsbereich 4 besitzt einen derartigen Querschnitt, daß er frei durch das Loch paßt, und der nachgiebige Bereich wird beim Eintreten in das Loch verformt, wie dies nachstehend beschrieben wird.
• Das in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch Stanzen und Formen von Metallblechmaterial 16 hergestellt, das in entgegengesetzte Richtungen weisende gewalzte Oberflächen 18 und eine Dicke t besitzt. Die gewalzten Oberflächen 18 werden so bezeichnet, da sie bei der Bildung des Metallstreifenmaterials von Walzen kontaktiert sowie zwischen diese gepreßt wurden. Die gewalzten Oberflächen sind auch bei dem gestanzten und geformten Stift angegeben, der in der im folgenden beschriebenen Weise auch Scherkanten-Oberflächen besitzt.
• Der Stift 2 besitzt in entgegengesetzte Richtungen weisende, gewalzte Oberflächen 20, 21, die sich über seine Länge erstrecken, sowie Scherkanten, wie sie bei 22 gezeigt sind. Der nachgiebige Bereich 6 besitzt einen Einführbereich 24, der dem Führungsbereich des Stifts benachbart ist, einen mittleren Bereich 26 sowie einen rückwärtigen Endbereich 28, der an den Angrenzungsbereich 8 des Stifts angrenzt. Der Angrenzungsbereich besitzt eine nach unten weisende Schulter 30, die beim Einführen des Stifts in die Schaltungsplatte als Anschlag wirkt und sicherstellt, daß sich der nachgiebige Bereich in dem Schaltungsplattenloch befindet, wie dies in Figur 11 gezeigt ist.
• In dem nachgiebigen Bereich sind zwei gestanzte dreieckige Öffnungen 32 vorgesehen, und der nachgiebige Bereich ist entlang einer Scherlinie 34 durchgeschert, die sich zwischen diesen Öffnungen erstreckt. Die Scherlinie 34 liegt auf der Längsachse des Stifts. Die Öffnungen sind allgemein dreieckig und besitzen Scheitel, die sich in der Nähe des Einführbereichs bzw. des rückwärtigen Endbereichs befinden, sowie Basen, die die Scherlinie 34 schneiden. Die Öffnungen und die Scherlinie trennen den nachgiebigen Bereich in zwei seitlich nebeneinander angeordnete Schenkel 36, 36', die auf jeder Seite der Längsachse des Stifts liegen. Jeder Schenkel besitzt ein festgelegtes Ende 38, 38' an dem Einführbereich und ein weiteres festgelegtes Ende 40, 40' an dem rückwärtigen Endbereich. Außerdem besitzt jeder Schenkel eine nach außen weisende Scherkante 41, die in dem mittleren Bereich abist, so daß diese Kanten an die zylindrische Oberfläche des Schaltungsplattenlochs angepaßt sind.
• Die Öffnungen 32 und die Scherlinie 34 definieren ein Paar Laschen 44, 44', die sich von jedem Schenkel zwischen dessen Enden in Richtung auf den anderen Schenkel wegerstrecken. Die Laschen besitzen einander entgegengesetzte Enden 46, die auf der zentralen Achse des Stifts liegen und bei denen es sich um die Scherflächen handelt, die durch die Scherung des Stifts bei der Herstellung der Schenkel entstanden sind.
• Die zentralen oder mittleren Bereiche 37 der Schenkel 36 sind in ersten, entgegengesetzten Richtungen voneinander weg geformt, so daß nach der Formung die mittleren Bereiche 37 der Schenkel und die Laschen 44, 44' in parallel voneinander beabstandeten Ebenen liegen, wie dies in Figur 3 gezeigt ist. Die Bereiche der gewalzten Oberflächen 20, 21 an den Laschen 44, 44' sind in der in Figur 4 gezeigten Weise einander gegenüberliegend angeordnet, und die Enden 46 der Laschen sind koplanar. Der Herstellungsvorgang zur Herstellung des Stifts 2 ist somit extrem einfach, da nur die Schneidarbeit, das Lochstanzen, das Scheren der Scherlinie 34 und das Formen der Schenkel durch Biegen derselben in die entgegengesetzten ersten Richtungen erforderlich sind.
• Beim Einführen des Stifts in das Schaltungsplattenloch 10 wird er mit dem Loch ausgerichtet und der Führungsbereich 4 wird in das Loch hineinbewegt, bis der Einführbereich des nachgiebigen Bereichs an den oberen Rändern des Lochs angreift. Aufgrund der Tatsache, daß die zentralen Bereiche der Schenkel versetzt sind, greifen die Ecken 42, 42' an gegenüberliegenden Stellen an den Kantenbereichen des Lochs an. Bei wei-Stellen an den Kantenbereichen des Lochs an. Bei weitergehendem Einführvorgang werden die Schenkel diagonal aufeinander zu und in überlappende Beziehung miteinander bewegt, wie dies in Figur 7 gezeigt ist. Das heißt, die Schenkel werden in ersten umgekehrten Richtungen, bei denen es sich um die Umkehrung der ersten entgegengesetzten Richtungen handelt, zurück in Richtung auf ihre ursprünglichen Positionen bewegt, die sie vor der Formung innehatten. Gleichzeitig werden die Schenkel in zweiten entgegengesetzten Richtungen gewegt, die senkrecht zu den ersten entgegengesetzten Richtungen sind, so daß sich die Schenkel in überlappende Beziehung bewegen, wie dies durch die gestrichelte Linie in Figur 7 dargestellt ist. Wie vorstehend erläutert wurde, verläuft die resultierende Bewegung der Schenkel diagonal aufeinander zu.
• Nachdem die Laschen einander in der in Figur 7 gezeigten Weise selbst nur in geringem Ausmaß überlappen, wird eine weitergehende Bewegung der Schenkel in den ersten umgekehrten Richtungen, d.h. zurück in ihre ursprünglichen Positionen, gehemmt oder vollständig gestoppt, und es erfolgt ein weitergehendes Biegen der Schenkel in den zweiten entgegengesetzten Richtungen. Dies heißt mit anderen Worten, die Schenkel bewegen sich in der in Figur 9 gezeigten Weise weiter in einander überlappende Beziehung und werden während dieses Einführstadiums entlang ihrer Längen gebogen. Wenn die Schenkel vollständig eingeführt sind, wie dies in den Figuren 10 und 11 gezeigt ist, sind die Kontaktflächen 42 durch Spannungen in den Schenkeln, die durch das Biegen der Schenkel in den zweiten entgegengesetzten Richtungen sowie durch das Biegen der Schenkel in den ersten umgekehrten Richtungen resultieren, gegen die leitfähigen Oberflächenbereiche des Schaltungsplattenlochs 10 gedrückt.
• Die Bewegung der Schenkel in den ersten umgekehrten bzw. gegenläufigen Richtungen, wie sie vorstehend erläutert wurde, kann extrem geringfügig sein und kann im Vergleich zu der Bewegung der Schenkel in den zweiten entgegengesetzten Richtungen unbedeutend sein. Wenn ein spezieller Stift derart ausgebildet ist, daß ein Spalt zwischen den Oberflächen 20, 21 vorhanden ist, erfolgt eine beträchtliche Bewegung in den ersten gegenläufigen Richtungen, doch wenn kein Spalt vorhanden ist, ist die Bewegung in den ersten gegenläufigen Richtungen unerheblich. In allen Fällen muß eine ausreichende Bewegung in den zweiten entgegengesetzten Richtungen bei Beginn des Einführvorgangs vorhanden sein, um die Laschen in einander überlappende Beziehung zu bringen, so daß die Laschen durch die Bewegung derselben in den ersten gegenläufigen Richtungen nicht in eine koplanare Anordnung zurückgeführt werden.
• Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß bei Bewegung der Laschen 44, 44' in einander überlappende und aneinander anliegende Beziehung, wie dies in den Figuren 7 und 8 gezeigt ist, sowie bei Anliegen der Oberflächen 20, 21 in Figur 4 aneinander die Lasche jedes Schenkels an einer Stelle zwischen den Enden des anderen Schenkels als Abstützung für den anderen Schenkel wirkt. Bei dem vollständig eingeführten Anschluß hat der nachgiebige Bereich des Stifts dann zwei Schenkel, die an ihren Enden festgelegt sind und zwischen ihren Enden abgestützt sind, und die Schenkel werden in einer derartigen Weise gebogen, daß die Kontaktkraft an der elektrischen Grenzfläche zwischen den Flächen 42 der Stifte und den leitfähigen Oberflächenbereichen des Schaltungsplattenlochs entsteht. Ein Schenkel der an seinen Enden festgelegt ist und auch zwischen seinen Enden abgestützt ist, ist ein extrem stabiles Bauelement, und aufgrund dieser Tatsache lassen sich selbst dann noch hohe Kontaktkräfte erzielen, wenn der Stift aus einem relativ dünnen Metallmaterial 16 hergestellt ist.
• Die Gesamtkontaktkraft, die von dem nachgiebigen Bereich auf die leitfähige Oberfläche des Schaltungsplattenlochs ausgeübt wird, setzt sich zusammen aus den durch die Biegung der Schenkel 36, 36' in der vorstehend erläuterten Weise resultierenden Kräften sowie angenommenerweise aus der Reibung, die bei der Bewegung der einander gegenüberliegenden Oberflächen 20, 21 der Laschen 44, 44' gegeneinander und in überlappende Beziehung miteinander in der in den Figuren 7 bis 11 gezeigten Weise entsteht. Die Bedeutung eines Reibungskraftbeitrags (zusätzlich zu der durch das Biegen resultierenden Kraft) für den Erfolg der Technologie des nachgiebigen Stifts ist in der US-A-4 186 982 erläutert, und der größte Teil, wenn nicht alle der derzeit verwendeten nachgiebigen Stifte entwickeln ihre Kontaktkraft aus diesen beiden Quellen, nämlich Biegung und Reibung. Ein nachgiebiger Stift gemäß der vorliegenden Erfindung schafft ein hohes Maß an Kontrolle über den Reibungskraftbeitrag zu der Gesamtkontaktkraft, die von dem Stift auf das Schaltungsplattenloch ausgeübt wird. Das Einsetzen der Entwicklung des Reibungskraftbeitrags kann bis zu einem mittleren Teil des Einführvorgangs verzögert werden, indem man zwischen den Oberflächen 20, 21 der Laschen einen Spalt vorsieht, so daß die Laschen einander erst in einem mittleren Stadium des Einführvorgangs berühren. Die normale Kraft zwischen den Oberflächen 20, 21 läßt sich variieren, und dadurch läßt sich der Reibungsbeitrag variieren, indem man das Ausmaß der Abfasung an den Kontaktflächen 42 variiert. Zusätzlich dazu läßt sich der Reibungskoeffizient der Oberflächen 20, 21 erhöhen oder vermindern, um dadurch den Reibungsbeitrag zu erhöhen oder zu vermindern.
• Figur 17 zeigt eine idealisierte Kurve, die die Kraft veranschaulicht, die durch den nachgiebigen Bereich bei fortschreitendem Einführvorgang entwickelt wird, wobei diese Kraft als F auf der vertikalen Achse dargestellt ist und die Einführdistanz durch d auf der horizontalen Achse dargestellt ist. Figur 17 basiert nicht auf tatsächlichen Daten, und F und d sind keine Werte zugeordnet worden. Eine echte Kurve könnte sich von Figur 17 in bezug auf die Neigung und die Lage des im folgenden erörterten Übergangs 50 unterscheiden, jedoch hätten die meisten echten Kurven die wesentlichen charakteristischen Eigenschaften der Figur 17. Figur 17 ist hier für Erläuterungszwecke vorhanden.
• Der Bereich 48 der Kurve der Figur 17 stellt die Periode dar, während derer die Schenkel in beiden gegenläufigen Richtungen aufeinander zubewegt werden und der Spalt, falls vorhanden, zwischen den Oberflächen 20, 21 geschlossen wird. Der Übergang 50 der Kurve stellt die abrupte Änderung in der Neigung der Kurve dar, wenn die Oberflächen 20, 21 aneinander in Anlage kommen und die Schenkel durch die mittlere Abstützung versteift werden, die für jeden Schenkel durch die vorstehende Lasche des anderen Schenkels geschaffen wird. Der Endbereich 52 der Kurve stellt die letzten Stadien des Einführvorgangs dar, wenn die Schenkel in den zweiten entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu sowie entlang ihrer Länge gebogen werden. Diese Art der Biegung schafft einen großen Teil der Gesamtkraft F, die durch den nachgiebigen Bereich des Stifts auf die leitfähigen Oberflächen des Lochs ausgeübt wird. Der Reibungskraftbeitrag der Gesamtkontaktkraft F des eingeführten Stifts entwickelt sich dabei zu einer Zeit, die an dem Übergang 50 der Kurve beginnt, wobei der Reibungskraftbeitrag während des durch 52 dargestellten Bereichs zu der Gesamtkraft beiträgt.
• Ein bemerkenswerter Vorteil des nachgiebigen Stifts gemäß der Erfindung besteht darin, daß er sich dahingehend adaptieren läßt, daß sich ein nachgiebiger Stift mit hoher Leistung aus Metallmaterial mit einem großen Bereich von Dicken herstellen läßt, d.h. aus relativ dünnem Material oder vergleichsweise dickem Material. Dieser Vorteil wird durch eine weitere Betrachtung von Figur 17 verständlich. Wenn man annimmt, daß die Kurve dieser Figur eine ideale Kurve für einen speziellen nachgiebigen Stift darstellt, der unter einem speziellen Satz von Bedingungen verwendet werden soll, läßt sich die Kurve mit relativ dünnem Material oder mit relativ dickem Material erzielen, indem man lediglich bestimmte Dimensionen des Stifts verändert, wie dies nachfolgend erläutert wird. Wenn alternativ hierzu die Materialdicke durch andere Betrachtungen als die Leistung und die Ausbildung des nachgiebigen Bereichs des Stifts bestimmt wird, läßt sich die ideale Kurve der Figur 17 oder lassen sich Kurven mit anderen Neigungen oder Werten ebenfalls erzielen, falls dies erforderlich ist. Wenn zum Beispiel aus irgendeinem Grund eine relativ niedrige Eindrückkraft (die zum Einführen des nachgiebigen Bereichs in das Loch erforderliche Kraft) notwendig ist, lassen sich die Abmessungen von Teilen des nachgiebigen Bereichs des Stifts derart verändern, daß sich ein niedrigerer Wert von F ergibt.
• Die Anpassungsfähigkeit der Erfindung resultiert zu einem großen Teil aus der Tatsache, daß die Schenkel in den zweiten parallelen Richtungen aufeinander zu und während der letzten Stadien des Einführvorgangs über die zentrale Achse des Stifts hinaus gebogen werden. Diese Biegung verläuft parallel zu der Breitenabmessung oder der Breite W des in Figur 18 dargestellten Schenkels, in der der Querschnitt des Schenkels 36 sowie die x- und y-Achsen (die Hauptachse bzw. die Nebenachse) des Schenkels dargestellt sind. Die Kraft des Schenkels beim Biegen desselben durch eine entlang seiner x-Achse angelegte Last, d.h. parallel zu den gewalzten Oberflächen 20, 21, wird bestimmt durch das Beharrungsmoment Iy in bezug auf die y-Achse der Figur 18. Die Formel für Iy lautet wie folgt:
• Iy = [W³ t] / 12
• Da die Breite W in dieser Formel in die dritte Potenz erhoben ist, hat eine große Veränderung bei der Dicke t des Schenkels wenig Auswirkung auf den Endwert des Beharrungsmoments Iy, und eine geringfügige Änderung bei der Breite W kompensiert eine relativ große Veränderung bei der Dicke t. Dies bedeutet, daß bei Reduzierung der Dicke d in einem beträchtlichen Ausmaß der Wert Iy gleichbleibt, wenn die Breite W in einem vergleichsweise geringen Ausmaß gesteigert wird und die Stärke des Schenkels nicht wesentlich verändert wird. Falls der in den Figuren 1 bis 5 gezeigte nachgiebige Stift aus einem Metallmaterial hergestellt werden soll, das wesentlich dünner ist als das in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Material (Material mit einer reduzierten Dicke t), so folgt daraus, daß es lediglich notwendig wäre, die Breiten W der Schenkel zu erhöhen, um dadurch das dünnere Metallmaterial zu kompensieren. Die Breiten W der Schenkel 36, 36' lassen sich dadurch oder man Löcher mit anderen Konfigurationen verwendet, wie sie in den Figuren 12 bis 16 gezeigt sind und im folgenden beschrieben werden. Alternativ hierzu ist es bei der Annahme, daß ein Stift die in den Figuren 1 bis 5 gezeigte Materialdicke aufweisen muß, jedoch eine niedrigere Einführkraft und eine niedrigere Kontaktkraft F besitzen muß, möglich, die Löcher 32 größer zu machen, um dadurch die erwünschten Resultate zu erzielen.
• Als Vergleich sei erwähnt, daß bei einem Biegen des in Figur 18 gezeigten Schenkels senkrecht zu den gewalzten Oberflächen 20, 21, anstatt parallel zu den Oberflächen, das Beharrungsmoment in bezug auf die x-Achse, Ix, zu einem großen Teil die Stärke des Schenkels bestimmen würde. Die Formel für Ix lautet wie folgt:
• Ix = Wt³ / 12
• In dieser Formel ist die t-Abmessung in die dritte Potenz erhoben, und die W-Abmessung ist dies nicht. Wenn die t-Abmessung reduziert wird, muß die W-Abmessung um ein beträchtliches Ausmaß erhöht werden, wenn die Stärke des resultierenden Stifts konstant bleiben soll.
• Die vorstehende Erläuterung ist als Hilfe für ein Verständnis der Vorteile der Erfindung zu sehen und soll nicht als Basis für Berechnungen hinsichtlich der Leistung eines speziellen Kontaktstifts gemäß der Erfindung dienen. Die Erörterung geht von der Annahme aus, daß die Schenkel 36, 36' rechteckige Querschnitte besitzen, wobei diese Bedingung bei einem tatsächlichen nachgiebigen Stift (wie bei dem Stift 2, der Schenkel 36, 36' mit abgefasten Ecken aufweist) möglicherweise 36, 36' mit abgefasten Ecken aufweist) möglicherweise nicht vorhanden ist. Das Beharrungsmoment eines tatsächlichen nachgiebigen Stifts ist daher nicht in exakter Übereinstimmung mit der vorstehend genannten Formel. Die Formel des Beharrungsmoments eines tatsächlichen Schenkels wird jedoch durch die dritte Potenz (oder einen Exponenten, der in etwa die dritte Potenz beträgt) der Breite des Schenkels multipliziert mit der Dicke des Schenkels bestimmt. Die insgesamt gezogenen Schlußfolgerungen der vorstehend angegebenen Erläuterung gelten somit für den allgemeinen Fall eines nachgiebigen Stifts gemäß der Erfindung.
• Die Figuren 12 bis 14 zeigen alternative Lochformen, die zur Entstehung verschiedener charakteristischer Eigenschaften bei dem fertigen Stift führen. In Figur 12 sind die Löcher 54 in Form von länglichen Schlitzen ausgebildet, in Figur 13 sind die Löcher 56 allgemein elliptisch, und in Figur 14 sind die Löcher 58 kreisförmig. Bei allen diesen Ausführungsformen läßt sich die Größe der Öffnungen variieren, um die Eigenschaften der Schenkel in der erwünschten Weise zu verändern. Es versteht sich, daß die in diesen Figuren dargestellten, verschiedenen Öffnungsformen zu verschiedenen Endabschnitten bei den Schenkeln führen, die wiederum einen Einfluß auf die Eigenschaften des hergestellten nachgiebigen Stifts haben.
• Figur 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Schenkel bogenförmig voneinander weg geformt sind und entgegengesetzte, versetzte konkave Oberflächen aufweisen. Die Laschen bei diesem Ausführungsbeispiel greifen zuerst an ihren Längsseitenkanten aneinander an, und während der Bewegung der Schenkel in den ersten gegenläufigen Richtungen werden diese Laschen etwas abgeflacht, bevor die Schenkel in den zweiten parallelen Richtungen belastet werden. Figur 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem aufgerauhte Oberflächen 62 an den Bereichen der Laschen vorgesehen sind, die einander überlappen und aneinander anliegen, wenn der nachgiebige Bereich in das Schaltungsplattenloch eingeführt ist. Diese aufgerauhten Oberflächen haben ebenfalls eine beträchtliche Wirkung auf die letztendliche Leistung des nachgiebigen Stifts.
• Aus dem vorstehenden ist zu erkennen, daß ein nachgiebiger Stift gemäß der Erfindung dem Konstrukteur eines speziellen Stifts eine große Anzahl verschiedener Möglichkeiten hinsichtlich der Stiftleistung und der Materialdicke bietet. Diese Anpassungsfähigkeit des Stifts basiert zum Teil auf der Tatsache, daß ein großer Teil der Kraft, die sich beim Einsetzen des Stifts in das Schaltungsplattenloch entwickelt, daraus resultiert, daß die Schenkel parallel zu ihren gewalzten Oberflächen gebogen werden und daß die Schenkel zwischen ihren Enden abgestützt sind, wobei jeder Schenkel durch die Lasche des anderen Schenkels abgestützt wird.

Claims (10)

1. Kontaktstift (2), der zum Einsetzen in ein Schaltungsplattenloch (10) bestimmt ist, wobei der Stift (2) gegenüberliegende Hauptflächen (18) besitzt und einen nachgiebigen Bereich (6) aufweist, der beim Einführen verformt wird und leitfähige Oberflächenbereiche des Lochs (10) kontaktiert, wobei der nachgiebige Bereich (6) einen Einführbereich (24), einen mittleren Bereich (26) und einen hinteren Endbereich (28) aufweist, wobei der mittlere Bereich (26) eine Breite besitzt, die größer ist als der Durchmesser des Schaltungsplattenlochs (10), und der Einführbereich (24) eine Breite besitzt, die kleiner ist als der Durchmesser des Schaltungsplattenlochs (10), und wobei der nachgiebige Bereich (6) zwischen dem Einführbereich (24) und dem mittleren Bereich (26) eine zunehmende Breite aufweist, und wobei der nachgiebige Bereich (6) entlang einer Trennlinie (34) getrennt ist, die sich in Richtung der Längsachse des Kontaktstifts (2) erstreckt und den nachgiebigen Bereich (6) in ein Paar seitlich nebeneinander angeordneter Schenkel (36, 36') teilt, wobei jeder Schenkel einen mittleren Bereich (37), ein festgelegtes Ende (38, 38') an dem Einführbereich (24) sowie ein weiteres festgelegtes Ende (40, 40') an dem hinteren Endbereich (28) aufweist und wobei die mittleren Bereiche (37) der Kontaktstifte (2) in ersten entgegengesetzten Richtungen senkrecht zu den Hauptflächen (18) verlagert sind,

wobei bei Bewegung des nachgiebigen Bereichs (6) in das Schaltungsplattenloch (10) die Schenkel (36, 36') in zu den ersten entgegengesetzten Richtungen senkrechten, zweiten entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu bewegt werden, wobei einander gegenüberliegende Bereiche (44, 44') der beiden Schenkel (36, 36') in überlappende Beziehung miteinander bewegt werden, so daß sich die Schenkel (36, 36') an zwischen den Enden (38, 40) der Schenkel (36, 36') liegenden Stellen gegenseitig abstützen,

dadurch gekennzeichnet,

daß der nachgiebige Bereich (6) ein Paar voneinander beabstandete Öffnungen (32) enthält, wobei sich eine der Öffnungen (32) in der Nähe des Einführbereichs (24) befindet und die andere Öffnung (32) in der Nähe des hinteren Endbereichs (28) befindet,

daß sich die Trennlinie (34) von der einen Öffnung (32) zu der anderen Öffnung (32) erstreckt, und daß wenigstens einer der Schenkel (36, 36') einen laschenförmigen Vorsprung (44, 44') aufweist, der zwischen den beiden Öffnungen (32) positioniert ist und sich in Richtung auf den anderen Schenkel (36, 36') erstreckt, wobei der laschenförmige Vorsprung (44, 44') bei Bewegung des nachgiebigen Bereichs (6) in das Schaltungsplattenloch (10) in überlappende Beziehung mit dem anderen Schenkel (36, 36') bewegt wird.

2. Kontaktstift (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der nachgiebige Bereich (6) zwischen dem hinteren Bereich (28) und dem mittleren Bereich (26) eine zunehmende Breite aufweist.

3. Kontaktstift (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die mittleren Bereiche (37) der Schenkel (36, 36') in parallelen, voneinander beabstandeten Ebenen liegen.

4. Kontaktstift (2) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß jeder Schenkel (36, 36') einen laschenförmigen Vorsprung (44, 44') aufweist, der sich von seinem mittleren Bereich (37) weg in Richtung auf den anderen Schenkel (36, 36') erstreckt, wobei die laschenförmigen Vorsprünge (44, 44') durch die Öffnungen (32) und die Trennlinie (34) definiert sind sowie voneinander beabstandet sind, so daß bei Bewegung des nachgiebigen Bereichs (6) in das Schaltungsplattenloch (10) die laschenförmigen Vorsprünge (44, 44') dadurch in überlappende Beziehung bewegt werden, wodurch der laschenförmige Vorsprung (44, 44') jedes Schenkels (36, 36') als Abstützung für den anderen Schenkel (36, 36') an einer zwischen den Enden des anderen Schenkels (36, 36') liegenden Stelle wirkt, und wobei bei weitergehender Bewegung des nachgiebigen Bereichs (6) in das Loch (10) die Schenkel (36, 36') über zusätzliche Distanzen in den zweiten entgegengesetzten Richtungen bewegt werden.

5. Kontaktstift (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Stift (2) um einen durch Stanzen und Formen gebildeten Stift (2) handelt, der in entgegengesetzte Richtungen weisende, gewalzte Oberflächen (18), gescherte Seitenkanten (22) und eine gescherte Trennlinie (34) aufweist, wobei die Öffnungen (32) in dem nachgiebigen Bereich (6) sich durch die gewalzten Oberflächen (18) hindurcherstrecken, wobei die Schenkel (36, 36') eine Dicke besitzen, die bestimmt ist durch die Dicke des Metallmaterials, aus dem der Stift (2) gestanzt wurde, und wobei es sich bei der Breite der Schenkel (36, 36') um die Distanz von den Seitenkanten (22) zu der Scherlinie (34) und den Öffnungen (32) handelt.

6. Kontaktstift (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die laschenförmigen Vorsprünge (44, 44') entgegengesetzte Oberflächen (20, 21) aufweisen, die zur Reibungssteigerung aufgerauht sind.

7. Kontaktstift (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schenkel (60) zwischen ihren festgelegten Enden (38, 40) in bogenförmiger Weise erstrecken und die laschenförmigen Vorsprünge (44, 44') entgegengesetzte konkave Oberflächen aufweisen.

8. Kontaktstift (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der in ein kreisförmiges Loch (10) in einem Plattenelement (12) einführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (2) einen sich von dem einen Ende des nachgiebigen Bereichs (6) wegerstreckenden Führungsbereich sowie einen sich von dem anderen Ende des nachgiebigen Bereichs (6) wegerstreckenden Angrenzungsbereich (8) aufweist, wobei der nachgiebige Bereich (6) Kontaktkantenflächen (42, 42') aufweist, die seitlich zu der Stiftachse in entgegengesetzte Richtungen weisen, wobei es sich bei den Kontaktkantenflächen (42, 42') um Kantenflächen der Schenkel (36, 36') handelt, daß die Schenkel (36, 36') in den zweiten entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu gebogen werden, so daß beim Einführen des Kontaktstifts in das Loch (10) der laschenförmige Vorsprung (44, 44') jedes Schenkels (36, 36') den laschenförmigen Vorsprung (44, 44') des anderen Schenkels (36, 36') überlappt und den anderen Schenkel (36, 36') zwischen dessen Enden abstützt.

9. Kontaktstift nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schenkel (36, 36') eine Breite W, die sich über gewalzte Oberflächenbereiche (20) erstreckt, sowie eine Dicke t aufweist, bei der es sich um die Dicke des Metallmaterials handelt, aus dem der Stift (2) gestanzt wurde, wobei es sich bei den ersten entgegengesetzten Richtungen um senkrecht zu den gewalzten Oberflächen (20) verlaufende Richtungen handelt und es sich bei den zweiten entgegengesetzten Richtungen um parallel zu den gewalzten Oberflächen (20) verlaufende Richtungen handelt.

10. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstifts nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (36, 36') durch Stanzen eines Paares voneinander beabstandeter Öffnungen (32) in dem nachgieblgen Bereich (6), durch Scheren des nachgiebigen Bereichs (6) entlang der sich zwischen den Öffnungen (32) erstreckenden Trennlinie (34) zur dadurch erfolgenden Bildung der Schenkel (36, 36') sowie durch anschließendes Formen der Schenkel (36, 36') seitlich zu der Stiftachse in den ersten entgegengesetzten Richtungen hergestellt werden.