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Diese Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Anschluß zur Montage an einer
Leiterplatte.
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In der EP-A-0 257 746, von der die vorliegende Anmeldung abgetrennt wurde, ist ein
Verbinder zur Oberflächenmontage an einer gedruckten Leiterplatte beschrieben, der ein
isolierendes Gehäuse mit einer Verbindungsoberfläche und einer der Leiterplatte
benachbarten Anlagefläche aufweist, wobei eine Vielzahl von ausgestanzten und geformten
Anschlüssen mit entsprechenden Hauptteilen oder Körperabschnitten in dem Gehäuse
befestigt ist, wobei Verbindungsabschnitte einstückig mit den an der Verbindungsfläche
angeordneten Hauptteilen verbunden sind und ein Verankerungsstift einen passenden
nachgiebigen Abschnitt aufweist, der einstückig mit jedem Hauptteil verbunden ist und
sich von der benachbarten Plattenfläche erstreckt, wobei der Verbinder einen
nachgiebigen Kontaktabschnitt aufweist, der so angeordnet ist, daß er sich gegen die Oberfläche
der gedruckten Leiterplatte durch Aufnahme des nachgiebigen Abschnitts unter Preßsitz
in einem nicht plattierten Durchgangsloch in der gedruckten Leiterplatte erstreckt,
wodurch eine darauf befindliche leitfähige Bahn elektrisch mit dem
Verbindungsabschnitt verbunden wird.
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In der genannten EP-A-0 257 746 ist auch ein elektrischer Anschluß beschrieben und
beansprucht, der aus einem einzigen Stück von Blech-Rohmaterial ausgestanzt und
geformt ist und der einen Hauptteil oder Körperabschnitt aufweist, der zur Montage in
einem isolierenden Gehäuse ausgebildet ist, von welchem Hauptteil oder Körperabschnitt
sich ein Verbindungsabschnitt und ein Verankerungsstift erstrecken, wobei der Stift mit
einem passenden nachgiebigen Verankerungsabschnitt ausgebildet ist, der zur Aufnahme
in einem Durchgangsloch in einer Leiterplatte unter Preßsitz geeignet ist, um dadurch
den Anschluß an der Leiterplatte zu verankern, wobei ein Kontaktabschnitt einstückig
mit dem Haupteil oder Körperabschnitt durch einen nachgiebigen Arm verbunden ist,
wodurch die Aufnahme des Verankerungsabschnitts in dem Durchgangsloch den
Kontaktabschnitt in elektrischen Eingriff mit einer leitfähigen Bahn an der Leiterplatte
drückt.
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Ein Beispiel eines Anschlusses, der einen solchen nachgiebigen Verankerungsabschnitt
hat, ist in US-A-4 186 982 beschrieben und weist einen Stift auf, der in Längsrichtung
durch Scherung aufgespalten ist, um zwei Glieder zu bilden, die in entgegengesetzten
Richtungen parallel zu der Scherungsebene herausgedrückt worden sind. Wenn sie in ein
Durchgangsloch in einer Leiterplatte eingedrückt werden, werden die Glieder durch die
Lochkanten wieder zusammengedrückt mit fortschreitendem gegenseitigem Gleiteingriff
der gescherten Oberflächen weiter in einen Überlappungseingriff.
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Anschlüsse mit nachgiebigen Abschnitten, wie oben beschrieben, haben eine sehr hohe
Haltekraft, was erwünscht ist, wenn beispielsweise anschließend eine Verbindung mit
dem Stift durch eine Drahtwickeltechnik hergestellt werden soll.
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Für diese Anmeldung ist jedoch die sehr hohe Haltekraft für ein anschließendes
Drahtwickeln nicht notwendig, und die damit verbundenen Nachteile sollten vermieden
werden, wie beispielsweise eine hohe Einsetzkraft und das Problem der Verformung der
Durchgangslöcher zusammen mit den Herstellungsschwierigkeiten, die als Ergebnis der
engen aufrechtzuerhaltenden Toleranzen entstehen.
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Zusätzlich muß als Ergebnis des Erfordernisses des Gleiteingriffs der gescherten
Oberflächen das Material verhältnismaßig dick sein, was zu den Problemen und den Kosten
der Herstellung beiträgt.
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Die vorliegende Erfindung besteht in einem elektrischen Verbinder mit einem Metallstift,
der einen Abschnitt größerer Breite aufweist, der in Längsrichtung geschlitzt ist, um zwei
Glieder zu bilden, die in entgegengesetzte Richtungen relativ voneinander weg und
parallel zu der Ebene des Schlitzes herausgedrückt sind, um in benachbarten, parallelen
Ebenen zu liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder anschließend relativ
aufeinander zu entlang der Ebene des Schlitzes gedrückt sind, um Abschnitte ihrer in
entgegengesetzte Richtungen weisenden, gerollten Obefflächen, die dem Schlitz benachbart
sind, in teilweise überlappenden, gegenseitigen Oberflächeneingriff zu bringen, wobei
entfernte Kantenabschnitte der entsprechenden Glieder mit dem inneren Umfang eines
durchgehenden Loches einer Leiterplatte während des Einsetzens in diese in Anlage
gebracht werden können, um die Glieder mit fortschreitendem gegenseitigem
Verschiebungseingriff der gerollten Oberflächenabschnitte weiter in überlappenden Eingriff
miteinander zu bringen.
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Die resultierenden Einsetzkräfte können geringer sein als diejenigen bei der früheren
Version, die in US-A-4 186 982 beschrieben ist, da die gerollten Oberflächen einen
niedrigeren Reibungskoeffizienten haben, der einer Bewegung der Glieder aufeinander
zu während des Einsetzens widersteht, als die gescherten Oberflächen, die relativ rauh
sind, wodurch die Gefahr einer Beschädigung der Durchgangslöcher vermindert wird.
Zusätzlich kann der Stift relativ dünn sein, im wesentlichen in Streifenform, was eine
wirtschaftlichere Herstellung gestattet. Beispielsweise kann der nachgiebige Abschnitt
des Anschlusses aus einem Material der gleichen Dicke (10 mil. = 0,254 mm) hergestellt
werden wie dasjenige, das gewöhnlich für den Kontaktabschnitt einer gedruckten
Leiterplatte verwendet wird, wodurch ein Bedarf für teures vorgewalztes Material
zweifacher Dicke vermieden ist, das oft bei der früheren Version erforderlich war.
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Die voneinander entfernten Kanten erstrecken sich in gegenseitig paralleler Beziehung
und sind gegenüber einer mittleren Längsachse des Stifts seitlich in entgegengesetzten
Richtungen versetzt, und sie sind mit einem Einsetzende des Stifts durch gegenseitig
divergierende Einführungskantenteile verbunden.
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Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nun beispielsweise auf die
beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen
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Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines ersten Beispiels eines Stiftverbinders ist, der
mit einer gedruckten Schaltungsplatte ausgerichtet ist;
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Fig. 2 eine Draufsicht auf den Stiftverbinder ist, der auf der gedruckten
Schaltungsplatte montiert ist;
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Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Stiftverbinders ist, der auf der gedruckten
Schaltungsplatte montiert ist;
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Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Stiftverbinders ist;
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Fig. 5 eine Draufsicht des zweiten Beispiels, montiert auf der gedruckten
Schaltungsplatte, ist;
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Fig. 6 eine Querschnittsansicht des zweiten Beispiels, montiert auf der gedruckten
Schaltungsplatte, ist;
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Fig. 7 eine Seitenansicht eines geeigneten nachgiebigen Teils eines Anschlusses mit
geringer Einsetzkraft gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 8a und 8b eine Vorderansicht bzw. eine Unteransicht des nachgiebigen Abschnitts
von Fig. 7 sind; und
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Fig. 9a und 9b
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bis
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Fig.11a und 11b Vorderansichten und Unteransichten sind, die aufeinanderfolgende
Schritte der Herstellung des nachgiebigen Abschnitts der Fig. 7, 8a
und 8b zeigen.
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Die Fig. 1 bis 6 sind hier als nützlich enthalten, um ein Verständnis der vorliegenden
Erfindung zu erleichtern.
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Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, weist das erste Beispiel des Stiftverbinders 11 ein
isolierendes Gehäuse 12 auf, in dem eine Reihe identischer Anschlüsse 13 montiert ist.
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Das Gehäuse 12 ist als einstückiger Körper aus Kunststoffmaterial geformt, im
Querschnitt und im Grundriß rechteckig und mit einer Reihe von ersten und zweiten
durchgehenden Anschlußaufnahmeschlitzen 15, 15' geformt, die längs seiner Länge mit
Abständen voneinander und in paralleler Beziehung zueinander angeordnet sind und die mit
einander entgegengesetzten, an der Leiterplatte anliegenden Flächen 16 und
Verbindungsflächen 17 des Gehäuses in Verbindung stehen. Jeder durchgehende Schlitz 15 oder
15' ist durch eine innere Trennwand 18 oder 18', die sich von der an der Leiterplatte
anliegenden Montagefläche teilweise zu der Verbindungsfläche 17 hin erstreckt, in erste
und zweite Aufnahmeräume oder Abteile 21 oder 21' und 22 oder 22' unterteilt, die
benachbart zu der Verbindungsfläche miteinander in Verbindung stehen.
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Die ersten Abteile 21 oder 21' sind größer als die zweiten Abteile 22 oder 22', und die
ersten und zweiten Abteile benachbarter durchgehender Schlitze 15 und 15' sind in
entgegengesetzten Richtungen angeordnet, das heißt um 180º gegeneinander verdreht. Wie
insbesondere in Fig. 2 gezeigt, sind benachbarte durchgehende Schlitze 15, 15' auch in
abgestufter Beziehung zueinander angeordnet, wobei erste und zweite Schlitze
alternieren, so daß alle ersten Schlitze 15 gegenseitig ausgerichtet und alle zweiten Schlitze 15'
gegenseitig ausgerichtet sind. Als Ergebnis der abgestuften Anordnung der benachbarten
Schlitze ist ein erster Endwandabschnitt 23 oder 23' jedes Schlitzes weniger dick als ein
zweiter Endwandabschnit 24 oder 24'. Ein Schlitz zur Bildung eines Freiraums oder eine
Kerbe 25 oder 25', die sich zu der Plattenmontagefläche 16 hin öffnet, ist in jedem ersten
Endwandabschnitt 23 ausgebildet, so daß entgegengesetzte Seiten der
Plattenmontagefläche 16 ein zinnenartiges Erscheinungsbild haben.
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Jeder Anschluß 13 ist aus Blech ausgestanzt und in einem Stück geformt und weist einen
ebenen rechteckigen Körperabschnitt oder Hauptteil 31 auf, von dessen
entgegengesetzten Enden sich, an Stellen nahe benachbarten Ecken, ein Stift 32, der mit einem
passenden nachgiebigen Plattenverankerungsabschnitt 33 ausgebildet ist, ein entgegengesetzt
gerichteter Verbindungsstift 34 im wesentlichen in gegenseitiger Ausrichtung und ein
Plattenverbindungsabschnitt oder Kontaktabschnitt 35 erstrecken, der von einer Seite des
Hauptteils oder Körperabschnitts 31 vorragt.
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Der nachgiebige Abschnitt 33 ist von bekannter Art, beispielsweise wie in US-Patent
4 186 982 beschrieben, das hiermit in die Offenbarung miteinbezogen wird, und
hergestellt durch Aufspaltung des Stifts durch Scherung zur Bildung eines Paares von
balkenartigen Federarmen 44, die in entgegengesetzten Richtungen herausgedrückt sind zur
Aufnahme in einem Durchgangsloch 36 in einer gedruckten Leiterplatte 37 unter
Preßsitz, wobei entgegengesetzt herausgescherte Oberflächen der Arme 44 während des
Einsetzens in Gleiteingriff sind.
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Die Verbindungsstifte 34 haben Wurzelenden 38, die aus der Ebene des Hauptteils 31
herausgebogen sind, so daß Stifte 34 benachbarter Anschlüsse 13 von der
Verbindungsfläche 17 vorragen und in genauer Querausrichtung über einer Wand zwischen
benachbarten Durchgangsschlitzen 15 oder 15' angeordnet sind, wenn sie in das Gehäuse 12
eingebaut sind.
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Der Plattenverbindungsabschnitt 35 des Anschlusses 13 weist erste und zweite
Tragarmelemente 41, 42 auf, die in im wesentlichen paralleler Beziehung angeordnet sind, indem
sie einstückig an ersten entfernten Enden durch eine sinusförmige oder gewellte Feder 43
verbunden sind, die erste und zweite, entgegengesetzt zueinander gerichtete, offene
Schleifen oder Krümmungen 45 und 46 aufweist, die durch balkenartige Elemente
gebildet sind, die geradlinig sind, um ihre wirksame Länge zu vergrößern. Das erste
vorragende Armelement 41 erstreckt sich an einem zweiten Ende von einer Seite des
Hauptteils oder Körperabschnitts 31 an einer Stelle benachbart zu dem Verbindungsstift 34
senkrecht weg von diesem zwischen der Trennwand 18 und der Verbindungsfläche 17
über einen wesentlichen Teil des ersten Abteiles 21 benachbart zu der
Verbindungsfläche 17, endet aber vor der Endwand 23. Das zweite vorragende Armelement 42 erstreckt
sich benachbart zu der Plattenanlagefläche mit seinem ersten Ende benachbart zu der
Trennwand 18 und mit dem freien Ende benachbart zu der Kerbe 25. Das freie Ende trägt
einen Kontaktfuß 49, der eine gekrümmte Kontaktkante 51 hat, die über die
Plattenanlagefläche 16 hinaus vorragt, bevor der Verbinder 11 an der gedruckten Leiterplatte 37
montiert wird.
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Beim Zusammenbau des Verbinders 11 werden die Anschlüsse einzeln durch die
Verbindungsfläche 17 hindurch in die Durchgangsschlitze 15 und 15' eingesetzt, wobei die
nachgiebigen Abschnitte 34 (33) längs (nicht gezeigter) Freiräume bildender Nuten
hindurchgehen, die in entgegengesetzter Beziehung in gegenüberliegenden Seitenwänden
des Abteils 22 angeordnet sind.
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Nach dem vollständigen Zusammenfügen sitzt das Wurzelende des ersten vorragenden
Arms 41 auf der Trennwand 18, und der Kontaktfuß 49 ragt über die Plattenanlagefläche
16 benachbart zu der Kerbe 25 vor.
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Der Verbinder wird an der gedruckten Leiterplatte 37 durch einen direkten Steckvorgang
montiert, wobei ein wesentlicher Teil der Einsetzkraft auf die Kante des Hauptteils
benachbart zu dem Verbindungsstift ausgeübt wird und wobei die passenden nachgiebigen
Abschnitte 33 jeweils mit Preßsitz in einem geeignet angeordneten Durchgangsloch 36
aufgenommen werden, wodurch der Verbinder 11 an der Platte 37 verankert wird, wie in
Fig. 3 gezeigt. Eine Bewegung des Verbinders 11 gegen die Platte 37 bewirkt eine
translatorische Bewegung des Fußes 39 längs einer leitenden Bahn 43 in die Kerbe 25 mit
gleichzeitiger Schwenkbewegung, wodurch sowohl eine Wischwirkung erzeugt als auch
progressiv ein unterschiedlicher Abschnitt der gekrümmten Kontaktkante 51 der
leitenden Bahn 43 dargeboten wird. Wie durch einen Vergleich der Fig. 1 und 3 zu sehen ist,
wird diese Bewegung durch eine Ausdehnung der ersten Schleife oder Krümmung 45
und durch eine Zusammenziehung der zweiten Schleife oder Krümmung 46
bewerkstelligt mit einer daraus folgenden Abnahme und Zunahme in den Freiräumen zwischen den
ersten und zweiten Schleifen und der Endwand 23 und der Trennwand 18.
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Der Verbinder 11 kann somit sicher an einer gedruckten Leiterplatte 37 verankert und
wirksam mit dieser durch einen einfachen Steckvorgang verbunden werden, ohne daß
man zu plattierten oder beschichteten Durchgangslöchern Zuflucht nehmen mußte oder
Vorplattiertechniken oder Lötungen anwenden müßte. Die Struktur des
Kontaktabschnitts 43 bietet sowohl eine vorteilhafte weiche Federkonstanten-Kraftcharakteristik,
die Toleranzen aufnimmt, als auch die vorteilhafte Schwenk- und Wischwirkung, die
eine zuverlässige elektrische Verbindung sicherstellt. Zusätzlich bleibt die Feder sowohl in
verformtem wie in nichtverformtem Zustand innerhalb des Abteils. Der gleichförmige
Abstand der Verankerungsstifte 32 stellt eine gleichförmige Beanspruchungsverteilung
an dem Gehäuse 12 während des Zusammenfügens sicher, mit einer minimalen
Verformung der Durchgangslöcher, und die Abstufung stellt eine relativ massive Stützwand 24
oder 24' benachbart zu jedem Hauptteil sicher. Da zusätzlich der Kontaktfuß und der
Verbindungspunkt mit der gedruckten Leiterplatte weit von den Durchgangslöchern
beabstandet ist, besteht auch nur eine relativ kleine oder keine Gefahr irgendeiner
Verformung eines Durchgangslochs, die eine leitfähige Bahn verformen oder stören würde.
Dies ermöglicht auch die Verwendung relativ breiter leitfähiger Bahnen. Die im
wesentlichen axiale Ausrichtung der Verbindungsstifte und der Verankerungsstifte stellt sicher,
daß nur im wesentlichen translatorische Kräfte normal zu der gedruckten Leiterplatte und
zu der Verbindungsfläche während des Zusammenfügens mit sehr kleinen oder keinen
Drehkomponenten erzeugt werden, wodurch eine Notwendigkeit für einen massiven
Gehäusekörper vermieden ist.
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Ein weiterer Vorteil der Bewegung des Kontaktfußes in den Schlitz oder die Kerbe 25
besteht darin, daß ein Zugang oder eine Inspektion des Verbindungspunktes erleichtert
ist, nachdem der Verbinder an der gedruckten Leiterplatte montiert ist.
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Das zweite Ausführungsbeispiel des Verbinders 61, das in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist, ist
allgemein ähnlich zu dem ersten Beispiel, sowohl im Aufbau als auch in der Funktion,
mit Ausnahme einer Modifikation in der Struktur des Kontaktabschnitts 55 und
weitgehend davon abhängigen Modifikationen im Gehäusekörper 56.
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Bei dem Kontaktabschnitt 55 ist das erste vorragende Armelement 59 verhältmsmäßig
kurz und steif, so daß die erste Schleife oder Krümmung 57 der sinusförmigen oder
gewellten Feder 58 benachbart zu der Trennwand 62 ist, und die zweite Schleife oder
Krümmung 63 ist benachbart zu einer Endwand 64. Dies ermöglicht es der Basis oder
dem Scheitel der zweiten Schleife 63, benachbart zu der Verbindungsfläche zu sein und
ein Endelement 65 zu haben, das sich im wesentlichen über die gesamte Tiefe des
Schlitzes erstreckt und mit einem zweiten vorragenden Armelement 69 verbunden ist,
das sich von der Endwand 64 in einer entgegengesetzten Richtung bezüglich derjenigen
des ersten Ausführungsbeispiels bis zu einer Stelle benachbart der Trennwand 62
erstreckt. Die zweite Schleife 63 ist verhältnismäßig eng und ist mit einem Knie 71 am
Wurzelende ausgebildet.
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Das Gehäuse 12 ist modifiziert durch Vorsehung eines Schlitzes oder einer Kerbe 73 in
der Trennwand 62 an der Plattenanlagefläche und eines weiteren Schlitzes oder einer
Kerbe 74 an der Verbindungsfläche zur Aufnahme des Knies 71.
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Das Anbringen des Verbinders an der gedruckten Leiterplatte verursacht eine
translatorische und eine Schwenkbewegung des Fußes 75 auf einer leitfähigen Bahn 76 in den
Schlitz oder die Kerbe 73 hinein, wobei wieder die ersten und zweiten Schleifen oder
Krümmungen aufgeweitet bzw. zusammengezogen werden, wie in Fig. 6 gezeigt.
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Ein Vorteil des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß weniger Hebelkraft als
in dem ersten Ausführungsbeispiel auf den Verbindungspunkt mit der gedruckten
Leiterplatte ausgeübt wird als Ergebnis der Bewegung des Verbinders während des
Zusammenfügens, da der Verbindungspunkt benachbart zu den Verankerungspunkten ist.
Jedoch müssen die leitfähigen Bahnen 76 verhältnismäßig schmal sein wegen ihrer dichten
Nachbarschaft zu den Verankerungsstiften und den Durchgangslöchern 36, an denen sie
sich vorbeierstrecken müssen.
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Das in den Fig. 7 bis 11b gezeigte Beispiel eines Anschlusses 111 gemäß der
vorliegenden Erfindung mit geringerer Einsetzkraft weist einen streifenförmigen Stift 112 auf, der
aus Blech ausgestanzt und geformt ist mit einem mittleren nachgiebigen Abschnitt 113
mit größerer Breite als ein Einsetz-Endabschnitt 114. Der nachgiebige Abschnitt 113
weist ein Paar ebener Glieder 115 und 115' auf, die sich Seite an Seite in parallelen
benachbarten Ebenen erstrecken und die gegenseitig benachbarte Abschnitte 116, 116'
haben, die in teilweise überlappender Beziehung angeordnet sind, so daß
entgegengesetzte gewalzte Oberflächen in gegenseitigem Flächeneingriff stehen. Entfernte oder
außenliegende Kanten 118, 118' der Glieder 115, 115' erstrecken sich in paralleler Beziehung
und sind mit außenliegenden Kanten des Einsetz-Endabschnitts 114 durch divergierende
Einführkanten 119, 119' verbunden. Ein (nicht gezeigter) Kontaktabschnitt, der eine
erwünschte Funktion, wie beispielsweise einen Kantenkontakt für eine gedruckte
Leiterplatte hat, ist einstückig mit dem Ende verbunden, das von dem Einführende entfernt ist.
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Wie in den Fig. 9a bis 9b gezeigt, ist bei einem Herstellungsverfahren der nachgiebige
Abschnitt 113 aus einem streifenförmigen Rohling 121 hergestellt, von dem dann ein
Paar diagonal entgegengesetzter Kanten 122, 122' geprägt wird, um sanft abgerundete
Oberflächen zu bilden, wie in den Fig. 10a und 10b gezeigt. Der Rohling wird dann
durch Scherung längs einer Mittellinie in Längsrichtung aufgespalten, um einen Schlitz
123 zu bilden, der sich vollständig durch den mittleren Abschnitt 113 und über diesen
hinaus erstreckt, und um vorspringende Teile 124, 124' der Glieder 115, 115' zu bilden,
die sich in benachbarten Ebenen auf jeder Seite des Schlitzes erstrecken, wie in Fig. 11a
und 11b gezeigt. Die vorspringenden Teile 124, 124' der Glieder werden dann
aufeinander zu in parallelen Ebenen senkrecht zu dem Schlitz 123 gedrückt, wodurch
entgegengesetzte Oberflächen ihrer gegenseitig benachbarten Abschnitte 116, 116' in den
teilweise überlappenden seitlichen Eingriff gebracht werden, wie es in den Fig. 7, 8a und 8b
gezeigt ist, wobei diese Bewegung aufeinander zu auch einen bestimmten Grad von
Verdrehung auf die Wurzelenden 126, 126' und 127, 127' der Glieder 115, 115' ausübt.
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Es versteht sich, daß während des Einsetzens der Eingriff der divergierenden
Einführkanten 119, 119' mit den plattierten Durchgangslöchern die Glieder 115, 115' aufeinander
zu drückt, wodurch ihre benachbarten Abschnitte 116, 116' weiter in überlappenden
Eingriff mit progressivem gleitendem Eingriff ihrer gewalzten Oberflächen gebracht
werden, um eine dauerhafte Verbindung mit der gedruckten Leiterplatte herzustellen.
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Die relativen Anteile von plastischer und elastischer Deformation des nachgiebigen
Abschnitts während des Einsetzens hängen wenigstens zum Teil von der Länge des
Schlitzes und der Weite des Durchgangslochs ab, aber bei Benutzung mit typischen gedruckten
Leiterplatten von allgemein gebräuchlicher Dicke, die die Länge des Schlitzes bestimmt,
wird die Verformung im wesentlichen plastisch sein.