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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft ein aus einem dünnen Blechstreifen gestanztes
Kontaktelement zur Verbindung von elektrischen Leitern miteinander, wobei an federnden
Gabelschenkeln aneordnete Schneiden zur Isolationsdurchdringung eines zwischen sie
eingedrückten Leitungsdrahtes angeordnet ist.
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Die Schneiden bekannter in ihrer konstruktiven Gestaltung sehr unterschiedlicher
Kontaktelemente haben zurn einen die Aufgabe, die Isolation des Leitungsdrahtes
zu zerstören, um in elektrisch leitenden Kontakt mit der metallenen Seele bzw. dem
massiven Leiter zu treten, wo die an federnden Schenkeln angeordneten Schneiden,
unter elastischer Federspannung anliegend. Ein solches "Schneidkontaktelement" muß
zum einen so stabil sein, daß es die Schneidkräfte zur Durchtrennung der Isolation
des Leitungsdrahtes aufbringen kann, jedoch zum anderen wieder so eigenelastisch
ausgebildet sein, daß die auf dem eingeklemmten Leitungsdraht auszuübende Federkraft
aufgebracht werden kann. Auch sollen sich die erforderlichen auf den Leitungsdraht
auszuübenden Kräfte dabei in Grenzen halten. Diese an sich gegensätzlichen Forderungen
sind mit zunehmender Miniaturisierung der Kontaktelemente schwieriger zu erfüllen.
Andererseits ist aber die Miniaturisierung insbesondere im elektronischen Schaltungsbau
notwendig, denn zum einen ist den normierten bzw. standardisierten Lochrasterabständen
Rechnung zu tragen wie auch dem Bestreben, immer kleiner werdenden Schaltungsanordnungen
in entsprechend kleinere Gehäuse unterzubringen.
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Kontaktelemente der im Oberbegriff des Anspruches 1 in Bezug genommenen
Art kommen in den verschiedensten Ausgestaltungen
insbesondere
hinsichtlich ihrer Anschlußstücke zur Verbindung mit Leitern bei jeder Art von-
Steckverbindungen in Betracht. Diese Anschlußstücke können aus Lötfahnen oder Lötfüßchen
bestehen, die direkt in einer gedruckten Schaltungsplatte verankert werden; die
Anschlußstücke können auch Kontaktfedergabeln sein oder Anschlußfahnen für eine
Quetsch-oder Schraubklemmverbindung oder für eine Steckverbindung eines Anschlußsteckers.
Es sei an dieser Stelle beispielhaft auf die Veröffentlichung von FAAS / SWOZIL
in "Verdrahtungen und Verbindungen in der Nachrichtentechnik", Akademische Verlagsgesellschaft
Frankfurt/Main 1974, Seite 417, Bild (7-39) hingewiesen. Dort sind Anschlußelemente
mit Steckschneiden zur Isolationsdurchdringung und Kontaktierung von Leiterdrähten
dargestellt, bei denen die Schneiden an relativ langen Federschenkeln angeordnet
sind. Die Ausführung nac.>.ild (7-39) a) dient dem Anschluß von drei Adern, bei
der Ausführung nach Bild (7-39) b) ist neben zwei Steckschneiden ein Messer für
Flachhülsensteckverbinder angeordnet, wobei also dieses Messer den Anschluß zu r
den zweiten Leiter darstellt.
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Bei der dritten Ausführung nach Bild (7-39) c) ist ein Federkontakt
zur Direktsteckung auf gedruckte Schaltungen dargestellt. Die typische Anordnung
der Schneiden an Gabelschenkeln ist allen Ausführungen gemeinsam.
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Auffallend ist die Länge der Gabelschenkel, an denen die Schneiden
angeordnet sind, wodurch der Vorteil einer relativ-großen Elastizität der Schneidschenkel
durch ihre große Länge erkauft wird. Selbstverständlich sind auch kürzere Schneidschenkel
bekannt, wozu beispielhaft auf das DE-GM 79 32 210 hingewiesen wird. Dort werden
innerhalb eines Steckergehäuses Kontaktfederelemente verwendet, die zum Anschluß
eines zweiten Leiters einen aus Federgabeln gebildeten Steckkontaktbereich aufweisen
und am anderen Ende mit einem
aus vier Gabelschenkeln bestehenden
Schneidkontaktbereich ausgerüstet sind. Diese Gabelschenkel sind relativ kurz, was
eine kleinbauende Anordnung ermöglicht. Will man hier durch die Schneiden hohe Schneidkräfte
aufbringen, muß die Materialstärke der Gabelschenkel relativ dick gewählt werden,
was allerdings der erforderten Elastizität zuwiderläuft und mehr Einbauplatz z,B.
in einem Steckergehäuse erforderlich macht.
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Ausgehend von dem genannten Stand der Technik und den geschilderten
Problemen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Kontaktelement der im Oberbegriff
des Anspruches 1 vorausgesetzten Art in besonders geschickter Weise so auszubilden,
daß die bisher hinsichtlich ihrer Lösung anscheinend in unüberbrückbarem Gegensatz
zueinander stehenden Forderungen nach kleinen Abmessungen des Kontaktelementes,
der Möglichkeit, trotz relativ-niedriger Eindrückkräfte hohe Schneidkräfte aufzubringen
und der Möglichkeit, den zwischen den Schneiden eingedrückten Leitungsdraht hochwirksam
elastisch federnd zu klemmen, in ihrer Summe erfüllt werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß einstückig
und stoffschlüssig mit den Gabelschenkeln ein im wesentlichen U-förmiger Federbügel
verbunden ist, dessen Schenkel im ebenen Zuschnitt in Verlängerung der Gabelschenkel
angeordnet, an einer quer zu diesen verlaufenden Biegelinie um etwa 1800 - umgebogen
im wesentlichen flächig auf den Gabelschenkeln aufliegen.
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Die Besonderheit des erfindungsgemäß ausgebildeten Kontaktelementes
besteht in dem einstückig und stoffschlüssig mit den Gabelschenkeln verbundenen
und im wesentlichen U-förmigen Federbügel. Dieser ist im ebenen Zuschnitt des Blechstreifens
noch in Verlängerung der Gabelschenkel angeordnet
und wird nach
dem Ausstanzen des Blechstreifens durch Biegung um die erwähnte Biegelinie mit seinen
Schenkeln auf die Gabelschenkeln aufgelegt, an denen die Schneiden mindestens mittelbar
vorgesehen sind. Obgleich der ebene Zuschnitt des Blechstreifens von konstanter
sehr geringer Dicke sein kann, ergibt die Raumform nach Umbiegen um die Biegelinie
eine Materialverstärkung um den Faktor 2 im Bereich der federnden Gabelschenkel.
Hieraus resultiert der Vorteil, daß bei Verwendung relativ dünner Schneiden von
diesen eine hohe Schneidkraft aufgebracht werden kann, die nicht nur durch die Elastizität
der mit den Schneiden verbundenen Gabelschenkel herrührt, sondern zusätzlich von
dem Federbügel aufgebracht wird. Mit anderen Worten ergänzen sich die Federwirkungen
der Gabelschenkel mit der Federwirkung des zusätzlichen U-förmigen Federbügels.
Hieraus resuliert der Vorteil, daß die Schneiden selbst sehr kurz und die zugeordneten
Gabelschenkel dünn ausgebildet bleiben können, ohne daß dadurch eine Verminderung
der Schneidkräfte oder ein Nachlassen der elastischen Klemmkontaktkräfte zu befürchten
ist.
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Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß, bezogen
auf den ebenen Zuschnitt, die Schneiden nur zu einer Seite der Biegelinie angeordnet
sind. Dies bedeutet, daß im Bereich der Schneiden der Querschnitt des Kontaktelementes
zur Hälfte für die Isolationsdurchdringung des Leiters hergerichtet ist, während
die andere Hälfte des Querschnitts der Verstärkung der aufzubringenden Schneid-
und federnden Kontaktkräfte bestimmt ist.
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Ein vorteilhaftes weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß
die Schneiden an besonderen Schenkeln ausgebildet sind, die nahe der Biegelinie
an den Gabelschenkeln angebundn sind und - im ebenen Zuschnitt - mit ihren freien
Enden v)n dem Federbügel wegweisen. Diese Anordnung bewirkt im
wesentlichen,
daß für die elastisch wirkenden Klemmkräfte, die die Schneiden auf den eingeklemmten
Leiter ausüben, mehrere Biegezonen unabhängig voneinander bereitgestellt werden.
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Jede Schneide besitzt nämlich einerseits einen Schwenkmittelpunkt
im Bereich der Anbindung der besonderen Schenkel an den Gabelschenkeln, die ihrerseits
einen Biegemittelpunkt im Bereich des die Federschenkel miteinander verbindenden
Steges des Federbügels aufweisen. Infolge dieser mehrfachen elastischen Beweglichkeit
der die Schneiden aufweisenden Schenkel ist es in besonders vorteilhafter Weise
möglich, zwei oder mehr zwischen die Schneiden eingedrückte Leiter optimal zu halten.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Kontaktelements ergibt
sich, wenn die den Federbügel und die Schneiden bzw. die besonderen Gabelschenkel
bildende Ausnehmung von einem in sich geschlossenen Rand umgeben ist. Auch entsteht
auf diese Weise ein relativ einfacher Zuschnitt, der in der umgefalteten endgültigen
Anordnung ein sehr kleinbauendes und stabiles Kontaktelement bereitstellt.
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Schließlich besteht ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung darin,
daß mit Bezug zur Biegelinie die Schenkel des Federbügels kürzer sind als die Gabelschenkel
und daß der Steg des umgebogenen Federbügels, die freien Enden der besonderen Schenkel
mindestens geringfügig überdeckend, eine Eindrückbegrenzung für den Leitungsdraht
ausbildet. Der Federbügel bzw. sein die Federbügelschenkel miteinander verbindender
Steg bildet somit eine Anschlagbegrenzung für den einzudrückenden Leitungsdraht,
der mithin nicht bis zu den freien Enden der die Schneiden aufweisenden Schenkel
und somit möglicherweise aus diesen heraus geschoben werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen etwa
im Maßstab 10 : 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf den ebenen Zuschnitt eines erfindungsgemäßen Kontaktelements,
Fig. 2 das fertige Kontaktelement nach Umbiegen des Federbügels in Ansicht auf die
die Schneiden aufweisende Seite, Fig. 3 eine Seitenansicht Fig. 4 eine Ansicht auf
die den umgeklappten Federbügel aufweisende Kontaktelementseite.
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Das in seiner Gesamtheit-mit 10 bezeichnete aus einem dünnen Blechstreifen
gestanzte Kontaktelement ist in den Zeichnungen nur isoliert dargestellt, obgleich
es grundsätzlich innerhalb eines in der Regel aus Isolierstoff bestehenden Gehäuses,
z.B. einer Stecker- oder Buchsenleiste, eines Anschlußverbinders oder dergleichen
eingebaut (eingesteckt oder eingegossen) ist. Das Kontaktelement 10 ist in zwei
Abschnitte A und B gegliedert, wobei beim Ausführungsbeispiel im Abschnitt B ein
Anschlußstift 11 vorgesehen ist, der hier zur direkten Lötverbindung auf einer Leiterplatte
bestimmt ist. In diesem Falle bildet die kontaktierte Leiterbahn den-Wenigen Leiter,
der mit Hilfe des Kontaktelementes 10 mit wenigstens einem Leitungsdraht als dem
zweiten Leiter vertunden werden soll. Statt des Lötstiftes 11 können - entsprechend
der Vielzahl der bekannten Verbindungsarten - auch Steckerstifte, Kontaktfedergabeln,
Messer für aufsteckbare Quetschhülsen oder sonstwie geartete Anschlußelemente im
Abschnitt
B ausgeführt sein. Gegenstand der Erfindung ist die spezielle Ausführung des Kontaktelementes
10 innerhalb des Abschnittes A.
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In Fig. 1 ist der ebene Zuschnitt 12 eines Blechstreifens für ein
erfindungsgemäßes Kontaktelement dargestellt. Im Bereich des Abschnittes A setzt
sich die ununterbrochen durchgehende Außenumfangslinie 13 des ebenen Zuschnittes
12 aus zwei zueinander paralellen Längsseitenkanten 14 und 15, einem endseitig diese
miteinander verbindenden Bogenkante 16 und, an den Abschnitt B angrenzend, aus geraden
Kanten 17 und 17' zusammen. Innerhalb dieser geschlossenen Kontur befindet sich
eine fensterartige Ausstanzung 18, die wiederum eine in sih geschlossene Außenumrandung
19 aufweist, deren besondere Formgebung aus Fig. 1 deutlich ersichtlich ist.
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Das ebene Stanzteil 12 nach Fig. 1 gliedert sich daher in die nachstehend
beschriebenen, sämtlich einstückig und stoffschlüssig miteinander verbundenen Einzelteile
bzw. -aschnitte. Zunächst sind zwei Gabelschenkel 20 und 21 vorgesehen, die an einen
gemeinsamen Steg 22 angebunden sind, h er zugleich als Fortsatz den Lötstift 11
aufweist. Jenseits des Steges 22 sind die Gabelschenkel 20 und 21 in ihrer ge adlinigen
Verlängerung in Schenkel 23, 24 fortgesetzt. Jense ts des Steges 22 sind diese Schenkel
23 und 24 durch einen hier U-förmigen Steg 25 miteinander verbunden. Die Schenkel
23 und 24 bilden zusammen mit dem Steg 25 einen Federbügel 26, dessen Funktion am
besten aus der später folgenden Beschreibung des fertig geformten Kontaktelementes
10 ersichtlich werden wird.
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In der bezüglich Fig. 1 unteren Hälfte des Abschnittes A sind zwischen
den Gabelschenkeln 20 und 21 zusätzliche besondere Schenkel 27 und 28 angeordnet,
die an ihren zueinander
gekehrten inneren Längsseiten Schneiden
29 und 30 aufweisen. Diese besonderen Schenkel 27 und 28 sind an den äußeren Enden
der Gabelschenkel 20 und 21 angebunden und weisen bezüglich letzterer in rückwärtige
Richtung, sind also von den Enden der Gabelschenkel 20 und 21 wieder auf den Verbindungssteg
22 zurückgeführt. Etwa im Anbindungsbereich der Federbügelschenkel 23 und 24 an
die Enden der Gabelschenkel 20 und 21 ist eine (gedachte) Biegelinie 31 vorgesehen.
Formal unterteilt sich daher der Abschnitt A in die Teilabschnitte A' und A".
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Das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte fertige Kontaktelement unterscheidet
sich von dem ebenen Zuschnitt nach Fig. 1 dadurch, daß der Abschnitt A" durch Umbiegung
um etwa 1800 um die Biegelinie 31 herum einseitig auf den Abschnitt A' aufgeklappt
ist, so daß der Federbügelschenkel 23 auf den Gabelschenkel 20, der Federbügelschenkel
24 auf den Gabelschenkel 21 und der Federbügelsteg 25 zumindest teilweise auf den
Verbindungssteg 22 zu liegen kommt.
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Wie Fig. 2 zeigt, entsteht durch die Umklappung des den Federbügel
aufweisenden Abschnittes A" zunächst eine nach oben offene kimmenförmige Einstecköffnung
zum Eindrücken ion Leitungsdrähten 32, 33 zwischen die Schneiden 29 und 30. Der
lichte Abstand der Schneiden 29 und 30 voneinander ist selbstverständlich so bemessen,
daß die metallischen oelen bzw. Innenleiter 34, 35 der Leitungsdrähte 32, 33 sicher
kontaktiert werden können, nachdem die Schneiden die jeweilige Isolierung 36, 37
durchdrungen haben.
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Aufgrund der beschriebenen Anordnung der die Schneiden 9 und 30 aufweisenden
besonderen Schenkel 27 und 28 können' Diese mit mehreren Freiheitsgraden der Bewegung
federnd auseichen bzw. toleranzausgleichend die metallischen Leiter
34
und 35 der Leitungsdrähte 32 und 33 klemmend kontaktieren.
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Die besonderen Schenkel 27 und 28 können einmal jeweils um die mit
40 und 41 schematisch angedeuteten Biegezentrumszonen elastisch verschwenken, so
daß die freien Enden 38 und 39 der besonderen Schenkel 27 und 28 etwa die mit den
Doppelpfeilen 42 und 43 angedeuteten Bewegungen auszuführen vermögen. Da aber die
angebundenen Enden der besonderen Schenkel 27 und 28 an den vom Verbindungssteg
22 abgewandten Enden der Gabelschenkel 20 und 21 vorgesehen sind, bestehen zusätzlich
Schwenkbewegungsmöglichkeiten für die besonderen Schenkel 27 und 28 um weitere Biegezentren,
die schematisch angedeutet und mit 44 und 45 bezeichnet sind. Damit können also
die erstgenannten Biegezonen 40 und 41 selbst etwa in Richtung der Doppelpfeile
46 und 47 elastisch federnd verschwenken. Die Schneiden 29 und 30 sind also gewissermaßen
"doppelgelenkig" federnd gelagert, so daß auch bei Kontaktierung mehrerer Leitungsdrähte
32 und 33 gemeinsam - und zwar auch dann, wenn diese unterschiedliche Durchmesser
aufweisen - hervorragende Kontaktbedingungen geschaffen sind. Diese Kontakbedingungen
sind vor allem auch nach mehrmaligem Stecken und Demontieren der Leitungsdrähte
noch voll vorhanden.
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Der bezüglich Fig. 3 hinter den in Außenansicht erscheinenden Abschnitt
A' geklappte Federbügel 26, der im dargestellten Ausführungsbeispiel nicht zur Isolationsdurchdringung
der Leitungsdrähte bestimmt ist, was jedoch auch möglich wäre, bewirkt in erster
Linie eine Erhöhung der Schneidklemmkräfte, indem er durch eigene Federelastizität
die von den Gabelschenkel 20 und 21 herrührende Federkraft verstärkt. Die dem Federbügel
26 innewohnende Federspannung wirkt den die Gabelschenkel 20 und 21 aufspreizenden
Kräften entgegen bzii.
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unterstützt die Rückstellkräfte, d.h. die zum Andruck der Schneiden
29 und 30 auf die metallischen Leiter 34 und 35 der Anschlußdrähte 32 und 33 einwirkenden
Klemmkräfte.
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Obwohl die die Schneiden 29 und 30 aufweisenden Schenkel 27 und 28
sehr dünn sind - siehe Fig. 3 - werden durch den Federbügel hohe Schneid- und Klemmkräfte
erzielt, die die dünnen Schenkel 20 und 21 alleine nicht aufzubringen vermöchten.
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Fig. 4 zeigt in besonders anschaulicher Weise, daß der Steg 25 des
Federbügels 26 aufgrund dessen, daß die Federbügelschenkel 23 und 24 mit Bezug zur
Biegelinie 31 kürzer sind als die Gabelschenkel 20 und 21, noch eine besondere Funktion
als Anschlagbegrenzung für das Eindrücken der Leitungsdrähte 32 und 33 besitzen
kann. Da nämlich der Steg 25 die freien Schenkelenden 28 und 39 zumindest teilweise
überdeckt, kann nin Leitungsdraht - hier der Leitungsdraht 33 - nur so weit in wichtung
auf die freien Schenkelenden 38 und 39 hln geschoben erden, bis die Steginnenkante
48 des Steges 25 ein weiteres Eindrücken anschlagend verhindert.
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Die Zeichnungen geben nur eine beispielhafte Ausführung der Erfindung
wieder. Darauf ist aber die Erfindung nicht beschränkt. Eine charakteristische Ausbildung,
die sich dem Erfindungsprinzip ebenfalls unterordnen würde, könnte darin bestehen,
die Schneiden 29 und 30 bereits an der Innenseite der Gabelschenkel 20 und 21 anzuordnen.
Im Gegensatz zu der in den Zeichnungen dargestellten Ausführung würde dann allerdings
(3ie Mehrgelenkigkeit der verschwenkbaren Federbewegung der Schneiden verloren gehen.
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Schließlich versteht es sich von selbst, daß ein auf den Lötstift
11 oder ähnliche Anschlußmittel verzichtendes Kontaktelement auch im Rahmen der
Erfindung liegt, welches dann dazu geeignet wäre, die metallischen Leiter 34 und
35 der beiden Leitungsdrähte 32 und 33 leitend miteinander zu verbinden.
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