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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Einpresskontakt, insbesondere einen Einpressstiftkontakt, zur Übertragung von elektrischem Strom und/oder elektrischen Signalen. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches oder elektronisches Modul oder eine Leiterplatte mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Einpresskontakt.
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Aus der Elektrik bzw. Elektronik sind elektrische Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung von Trägern, wie z. B. Leiterplatten, bekannt, die als Einpresskontakte ausgelegt sind. Einpresskontakte dienen der Herstellung lötfreier elektrischer Verbindungen, die als so genannte Einpressverbindungen bezeichnet werden. Ein elektrischer Kontakt zwischen Einpresskontakt und dem Träger wird bei der Einpressverbindung dadurch hergestellt, dass ein Stift bzw. Pin des Einpresskontakts in eine Bohrung des Trägers eingeführt wird, welche einen kleineren Durchmesser als der Stift besitzt. Die Innenseite der Bohrung ist dabei verkupfert oder zusätzlich verzinnt, wodurch sich durch die Pressung des Stifts in der Bohrung, gleichzeitig eine mechanische Fixierung und eine elektrische Kontaktierung einstellt.
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Elektrische Einpresskontakte von Modulen für Leiterplatten zur elektrischen Verbindung derselben, sind eine bekannte Alternative zu den vergleichsweise teuren Lötverbindungen. Standard-Einpresskontakte für Einpressverbindungen auf Leiterplatten müssen jedoch direkt hinter der Einpresszone durch ein Kunststoffgehäuse des Moduls fixiert werden, um eine elektrische Kontaktierung des Einpresskontakts innerhalb des Moduls mechanisch nicht zu stark zu belasten, insbesondere dann, wenn Ausgleichsbögen oder andere Entlastungszonen, z. B. für thermische Belastungen des Einpresskontakts, am Einpresskontakt vorhanden sind. Dies erfolgt z. B. durch ein entsprechendes Umgießen des Einpresskontakts mit einem Gehäuseabschnitt oder mittels einer Auskragung am Einpresskontakt unmittelbar hinter dessen Einpressabschnitt.
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Die
US 6 997 727 B1 offenbart ein elektrisches Kontaktelement zum gegenseitigen elektrischen Kontaktieren zweier Leiterplatten. Das Kontaktelement weist zwei flache, direkt aneinander anliegende Schenkel auf, wobei jeder Schenkel einen innen offenen, rechteckigen, deformierbaren Abschnitt aufweist, die versetzt zueinander im Kontaktelement angeordnet sind. Diese im jeweiligen Schenkel ausgebildeten, rechteckigen Rahmen ermöglichen es dem Kontaktelement, einer mechanischen Belastung zu widerstehen, die zwischen zwei miteinander verbundenen Leiterplatten auftritt. Ferner wird durch die offenen rechteckigen Abschnitte eine Kapillarwirkung aufgrund der beiden aneinander anliegenden Schenkel, für ein flüssiges Lot minimiert.
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Die
US 6 155 856 offenbart ein elektrisches Kontaktelement für eine Leiterplatte, sowie eine Anordnung des Kontaktelements an der Leiterplatte und einem Gehäuse. Das Kontaktelement weist einen spiral- oder s-förmig ausgebildeten Entlastungsabschnitt auf, damit sich thermische Längendehnungen nicht zu sehr auf eine elektrische Kontaktierung der Leiterplatte auswirken. Hierbei ist die Anordnung von Kontaktelement, Leiterplatte und dem Gehäuse derart vorgesehen, dass das Kontaktelement mit der Leiterplatte verlötet ist, sich an diese elektrische Kontaktierung der Entlastungsabschnitt anschließt und darauf folgend das Kontaktelement mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Durch die feste Verbindung des Kontaktelements mit dem Gehäuse können Steckkräfte auf das Kontaktelement, welches aus dem Gehäuse herausragt, abgefangen werden und von der Kontaktstelle mit der Leiterplatte sowie dem Entlastungsabschnitt ferngehalten werden.
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Die
US 2004/0 106 327 A1 offenbart eine einstückige elektrische Verbindungshülse für zwei elektrische Stiftkontakte, die voneinander gegenüberliegenden Seiten in die Verbindungshülse einsteckbar sind. Um eine gewisse Relativbewegung zwischen den beiden Stiftkontakten im mit der Verbindungshülse zusammengesteckten Zustand zu ermöglichen, ist die Verbindungshülse in Umfangsrichtung teilweise und in Längsrichtung vollständig geschlitzt ausgelegt. Durch die strukturelle Schwächung der Verbindungshülse ist eine gewisse Bewegbarkeit ihrer beiden Längsendabschnitte gegeneinander realisiert.
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Die
US 6 511 336 B1 offenbart eine federnde Halterung für einen an einer Leiterplatte montierbaren Motor, wobei die Halterung gleichzeitig auch eine elektrische Kontaktierung des Motors mit der Leiterplatte herstellt. Eine elektrische Verbindung des Motors mit der Halterung erfolgt über eine lötfreie Klemmverbindung.
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Ferner offenbaren die
US 5 306 169 , die
US 6 733 318 B2 und die
US 7 125 260 B2 elektrische Steckverbinder für Leiterplatten, wobei ein oder eine Mehrzahl von elektrischen Kontaktelementen des Steckverbinders in einem Bereich beweglich ausgebildet ist.
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Sollen Einpresskontakte von Modulen, z. B. Stromversorgungsmodulen, nicht in eine Gehäusewand der Module integriert bzw. nicht mit dieser befestigt, oder ein betreffender Gehäuseabschnitt vollständig weggelassen werden, sondern direkt auf einen betreffenden Träger, z. B. eine Keramik, gelötet werden, so sind besondere Maßnahmen notwendig, um einerseits zu hohe Zugkräfte auf eine Befestigung des Einpresskontakts mit dem Träger (Lötverbindung) zu unterbinden und andererseits Druckkräfte auf einen am/im Einpresskontakt vorhandenen Längenausgleich zu vermeiden. Einpresskontakte mit elastischen Abschnitten sind in den Druckschriften
DE 20 2005 014 070 U1 ,
DE 197 52 210 A1 und und
US 2004/0 067 698 A1 offenbart. Bei einem ohne solche Maßnahmen hergestellten Einpresskontakt, wie er zum Beispiel in der
DE 34 16 968 C1 offenbart ist, würden beim Einpressen der Einpresskontakte der für den Einpresskontakt notwendige Längenausgleich kollabieren, und langfristig die Löt- und Einpressverbindung des Einpresskontakts im Modul bzw. der Leiterplatte geschädigt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten elektrischen Einpresskontakt, insbesondere einen verbesserten Einpressstiftkontakt, und ein elektrisches oder elektronisches Modul oder eine Leiterplatte mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Einpresskontakt zur Verfügung zu stellen. Hierbei soll es erfindungsgemäß möglich sein, herkömmliche Lötkontakte mit Entlastungsabschnitt durch einen erfindungsgemäßen Einpresskontakt mit Entlastungsabschnitt zu ersetzen. Ferner soll es erfindungsgemäß möglich sein, auf eine Befestigung oder eine Verriegelung bzw. Blockierung eines Einpresskontakts mit Entlastungsabschnitt, an einem Gehäuse verzichten zu können, bzw. einen betreffenden Gehäuseabschnitt vollständig weglassen zu können. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, herkömmliche elektrische Lötkontakte durch erfindungsgemäße Einpresskontakte ersetzen zu können, ohne dabei ein bisheriges Design eines elektrischen oder elektronischen Moduls bzw. einer Leiterplatte zu ändern.
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Es ist darauf zu achten, dass der erfindungsgemäße elektrische Einpresskontakt einen Entlastungsabschnitt aufweist, der das Auftreten von unzulässig hohen Kräften auf die entsprechenden mechanischen und elektrischen Verbindungen (Lötverbindung und/oder Einpressverbindungen) des Einpresskontakts zuverlässig vermeidet, und dass beim Einpressen eines Einpressabschnitts des Einpresskontakts, der Entlastungsabschnitt nicht kollabiert. Hierbei soll auf eine zusätzliche mechanische Fixierung – abgesehen von den beiden elektrisch zu kontaktierenden Längsenden des Einpresskontakts – verzichtet werden können. Des Weiteren soll der erfindungsgemäße Einpresskontakt rationell herstellbar und einfach in seiner Handhabung sein.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines elektrischen Einpresskontakts, insbesondere eines Einpressstiftkontakts, zur Übertragung von elektrischem Strom und/oder elektrischen Signalen, gemäß Anspruch 1, und ein elektrisches oder elektronisches Modul oder einer Leiterplatte mit einem erfindungsgemäßen Einpresskontakt, nach Anspruch 19 gelöst.
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Der erfindungsgemäße elektrische Einpresskontakt weist einen Einpressabschnitt und einen, bevorzugt als Löt- oder Einpressabschnitt ausgebildeten, Montageabschnitt auf, die über einen erfindungsgemäßen Entlastungsabschnitt des Einpresskontakts miteinander, bevorzugt integral, verbunden sind. Gemäß der Erfindung umfasst der Entlastungsabschnitt einen Ausgleichsbereich, der ein Aufeinanderzu- und ein Voneinanderweg-Bewegen des Einpressabschnitts und des Montageabschnitts vermittelt. Ferner weist der erfindungsgemäße Entlastungsabschnitt einen Anschlagbereich auf, der eine zu große Relativbewegung zwischen Einpressabschnitt und Montageabschnitt verhindert.
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D. h. der erfindungsgemäße Anschlagbereich des Entlastungsabschnitts ist derart ausgestaltet, dass er den Ausgleichsbereich in seinem maximalen Stauch- bzw. Dehnweg limitiert, wodurch die Relativbewegung des Einpressabschnitts gegenüber dem Montageabschnitt bzw. die Relativbewegung des Montageabschnitts gegenüber dem Einpressabschnitt nur noch eingeschränkt stattfinden kann. Gemäß der Erfindung wird eine Beschädigung des Ausgleichsbereichs durch den Anschlagbereich verhindert.
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Prinzipiell ist es möglich, den Anschlagbereich derart auszugestalten, dass sowohl die Aufeinanderzu- als auch die Voneinanderweg-Bewegung von Einpressabschnitt und Montageabschnitt limitiert werden kann. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Anschlagbereich jedoch derart ausgestaltet, dass dieser nur eine Bewegung von Einpressabschnitt und Montageabschnitt in eine Richtung blockiert. Dies findet bevorzugt bei der Aufeinanderzu-Bewegung von Einpressabschnitt und Montageabschnitt statt.
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D. h. der Anschlagbereich des elektrischen Einpresskontakts ist derart am/im Einpresskontakt angeordnet, dass die Aufeinanderzu-Bewegung von Einpressabschnitt und Montageabschnitt, ab einer bestimmten Position von Einpressabschnitt gegenüber dem Montageabschnitt zueinander blockiert wird und nicht mehr weiter stattfinden kann. Hierbei wird die Blockierung der gegenseitigen Aufeinanderzu-Bewegung derart gewählt, dass der Ausgleichsbereich nicht beschädigt, d. h. nicht zu stark gestaucht werden, kann, also Ausgleichsbögen, S-Bögen oder eine Spirale des Ausgleichsbereichs ihre jeweilige Funktion beibehalten.
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Erfindungsgemäß wird eine Beschädigung, insbesondere das Kollabieren des Entlastungsabschnitts bzw. des Ausgleichsbereichs des elektrischen Einpresskontakts durch einen Kraftbypass verhindert. Dieser Kraftbypass limitiert eine zu starke Verformung des Einpresskontakts in Einpressrichtung, lässt aber eine, bevorzugt freie, Verformung entgegen der Einpressrichtung zu. Erfindungsgemäß werden unzulässig hohe Zugbelastungen auf eine Lötstelle bzw. einen Einpressabschnitt zuverlässig vermieden aber auch ein sicheres Einpressen des Einpresskontakts realisiert.
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Der erfindungsgemäße Kraftbypass des elektrischen Einpresskontakts ist durch verschiedene konstruktive Maßnahmen erreichbar. Prinzipiell ist es möglich, den Entlastungsabschnitt derart auszugestalten, dass dessen Ausgleichsbereich und dessen Anschlagbereich parallel oder seriell zueinander angeordnet sind. Hierbei können der Ausgleichsbereich und der Anschlagbereich des Einpresskontakts direkt benachbart zueinander oder auch weiter entfernt voneinander am/im Einpresskontakt vorgesehen sein. Es ist lediglich darauf zu achten, dass sich der Ausgleichsbereich und der Anschlagbereich in einer Einpresskraftrichtung, zwischen dem Einpressabschnitt und dem Montageabschnitt befindet.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Anschlagbereich symmetrisch bezüglich einer Längsmittellinie des Einpressabschnitts am/im elektrischen Einpresskontakt vorgesehen. D. h. der Anschlagbereich ist bevorzugt symmetrisch bezüglich einer durch den Einpresskontakt hindurchgehenden Kraftmittellinie angeordnet. Die Kraftmittellinie wird dabei von der Einpresskraft auf den Einpresskontakt, insbesondere dessen Einpressabschnitt, gebildet und resultiert aus einem Einpressen des Einpresskontakts in einen Träger.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist der elektrische Einpresskontakt für eine Blockierung der Aufeinanderzu-Bewegung von Einpressabschnitt und Montageabschnitt zwei zusammenwirkende Anschläge auf. Hierbei ist ein Anschlag an einem einpressabschnitt-seitigen Teil des Anschlagbereichs und der andere Anschlag an einem montageabschnitt-seitigen Teil des Anschlagbereichs vorgesehen. Wird eine Druckkraft zwischen dem Einpressabschnitt und dem Montageabschnitt ausgeübt, so bewegen sich die beiden Anschläge, wenn sie nicht schon aneinander anliegen, aufeinander zu und geraten in gegenseitigen Kontakt, wodurch sie die Aufeinanderzu-Bewegung des Einpressabschnitts und des Montageabschnitts stoppen. Liegen die beiden Anschläge aneinander an, so kann der Montageabschnitt in eine betreffende Kontaktierungsöffnung des Trägers eingepresst werden. Die Kraft hierfür wird bevorzugt vom Montageabschnitt über die beiden Anschläge in den Einpressabschnitt eingeleitet.
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In Ausführungsformen der Erfindung können in einer Ruhelage des elektrischen Einpresskontakts die beiden Anschläge aneinander mit Kontakt anliegen oder voneinander durch einen Schlitz oder einen Spalt beabstandet sein. Mittels direkt aneinander anliegender Anschläge wird ein Einpresskontakt realisiert, bei welchem zunächst nur ein Voneinanderweg-Bewegen des Einpressabschnitts und des Montageabschnitts möglich ist. Ist hingegen ein Spalt zwischen den beiden Anschlägen vorgesehen, so ist einerseits ein Voneinanderweg- und ein Aufeinanderzu-Bewegen des Einpressabschnitts und des Montageabschnitts möglich, und andererseits kann durch eine Größe des Schlitzes bzw. des Spalts eine gestauchte Endposition des Einpressabschnitts gegenüber dem Montageabschnitt festgelegt werden.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist der Anschlagbereich des Entlastungsabschnitts wenigstens einen einzigen Schaft oder bevorzugt zwei Schäfte auf. An einem freien Ende des betreffenden Schafts ist der montageabschnitt-seitige Anschlag vorgesehen. Der bzw. die Schäfte des Entlastungsabschnitts sind bevorzugt symmetrisch bezüglich der Kraftmittellinie des Einpresskontakts angeordnet. Ist ein einziger Schaft vorgesehen, so liegt der Ausgleichsbereich des betreffenden Einpresskontakts asymmetrisch bezüglich der Kraftmittellinie; sind hingegen zwei Schäfte vorgesehen, so ist es möglich, hierbei zusätzlich auch den Ausgleichsbereich symmetrisch bezüglich der Kraftmittellinie anzuordnen. Erfindungsgemäß ist der jeweilige Ausgleichsbereich im Wesentlichen parallel, durch einen Schlitz beabstandet, zum betreffenden Schaft vorgesehen.
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Der mit dem jeweiligen montageabschnitt-seitigen Anschlag zusammenwirkende einpressabschnitt-seitige Anschlag ist an einer Schulter des Entlastungsabschnitts vorgesehen. Die Schulter ist dabei ein Teil des Anschlagabschnitts. Je nach Anzahl der Schäfte im Entlastungsabschnitt ist eine korrespondierende Anzahl von Schultern gegenüberliegend zum betreffenden Schaft im/am Entlastungsabschnitt des elektrischen Einpresskontakts vorgesehen. Einer oder beide von zwei zusammenwirkenden Anschlägen können zum Zweck einer gemeinsamen Positionsfindung eine Ausnehmung aufweisen, in welcher der betreffende andere Anschlag aufnehmbar und somit bis zu einem gewissen Grad arretierbar ist. Hierdurch wird einem Aneinander-Vorbeigleiten von Schaft und Schulter beim Einpressen des Einpresskontakts vorgebeugt.
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Bevorzugt gehen der oder die Schäfte und der Ausgleichsbereich in den Montageabschnitt des elektrischen Einpresskontakts über. Hierbei ist es bevorzugt, dass der betreffende Schaft, der Ausgleichsbereich und der Montageabschnitt stofflich einstückig miteinander verbunden sind. Analog dazu gehen die Schulter oder die Schultern und der Ausgleichsbereich in den Einpressabschnitt des elektrischen Einpresskontakts über. Hierbei ist es wiederum bevorzugt, dass die betreffende Schulter und der Ausgleichsbereich stofflich einstückig mit dem Einpressabschnitt ausgebildet sind. Da der Ausgleichsbereich in Ausführungsformen der Erfindung sowohl mit dem Montageabschnitt als auch mit dem Einpressabschnitt stofflich einstückig ausgebildet ist, sind auch der Montageabschnitt und der Einpressabschnitt bevorzugt stofflich einstückig ausgebildet, wodurch man einen stofflich einstückig ausgebildeten Einpresskontakt erhält.
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In Ausführungsformen der Erfindung, bei welcher der Ausgleichsbereich und der Anschlagbereich des Entlastungsabschnitts seriell angeordnet sind, ist es bevorzugt, dass ein Ausgleichssteg des Ausgleichsbereichs den einpressabschnittseitigen Anschlag des sich an den Ausgleichsbereich anschließenden Anschlagbereichs bildet. Hierbei bildet eine der bevorzugt größeren Längsseiten des Ausgleichsstegs den einpressabschnitt-seitigen Anschlag. Diese Längsseite des Ausgleichstegs liegt am montageabschnitt-seitigen Anschlag des elektrischen Einpresskontakts bevorzugt direkt an. Dieser Anschlag ist z. B. eine Stirnseite des Montageabschnitts.
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Der Ausgleichsbereich umfasst bei solchen Ausführungsformen der Erfindung im Wesentlichen den Ausgleichssteg und ggf. dessen Befestigungen in Richtung Montageabschnitt und Einpressabschnitt des elektrischen Einpresskontakts. Der Anschlagbereich des Einpresskontakts umfasst im Wesentlichen diejenige Längsseite des Ausgleichsstegs, welche den einpressabschnitt-seitigen Anschlag bildet, und den dazu korrespondierenden, bevorzugt am Montageabschnitt vorgesehenen montageabschnitt-seitigen Anschlag.
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In der Ruhelage des elektrischen Einpresskontakts liegen die beiden Anschläge im Wesentlichen aneinander an, und der Anschlagbereich des Einpresskontakts ist im Wesentlichen eine gemeinsame Fläche des Ausgleichsstegs und des Montageabschnitts. Hierbei liegt der Ausgleichssteg bevorzugt flach auf dem Montageabschnitt an, bzw. mit seiner den einpressabschnitt-seitigen Anschlag bildenden Seite parallel auf einer Stirnseite des Montageabschnitts. In einem rechten Winkel dazu ist dann der Einpressabschnitt am Ausgleichssteg, ggf. unter Zwischenschaltung eines Übergangsabschnitts, vorgesehen. Bei einer solchen Ausführungsform der Erfindung kann der Einpressabschnitt vom Montageabschnitt wegbewegt werden, wobei dann der Anschlagbereich zusätzlich einen Spalt zwischen den beiden Anschlägen erhält.
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Zusätzliche Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 in einer geschnittenen Seitenansicht ein Modul mit einem elektrischen Lötkontakt gemäß dem Stand der Technik;
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2 in einer geschnittenen Seitenansicht ein Modul mit einem elektrischen Einpresskontakt gemäß dem Stand der Technik;
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in einer Seitenansicht eine Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik eines elektrischen Einpresskontakts in seiner Ruhelage;
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4 eine Draufsicht auf die 3;
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5 eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform des Einpresskontakts aus 3 gemäß dem Stand der Technik;
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6 in einer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einpresskontakts in seiner Ruhelage;
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7 eine Draufsicht auf die 6;
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8 eine perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einpresskontakts;
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9 in einer Seitenansicht eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einpresskontakts in seiner Ruhelage;
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10 eine Draufsicht auf die 9;
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11 eine perspektivische Darstellung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einpresskontakts.
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12 in einer Seitenansicht eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einpresskontakts in seiner Ruhelage;
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13 eine perspektivische Darstellung der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einpresskontakts von vorne; und
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14 eine perspektivische Darstellung der 13 von hinten.
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Die Erfindung wird im Folgenden, ausgehend von einem in den 1 und 2 dargestellten Stand der Technik („*” in der Zeichnung kennzeichnet den Stand der Technik), anhand von vier Ausführungsformen eines elektrischen Einpresskontakts für elektrische und/oder elektronische Module näher erläutert. Solche Module können z. B. Stromversorgungs-, IGBT-, Transistor-, Diodenmodule usw. sein. Ferner ist die Erfindung auf Einpresskontakte für Leiterplatten, wie z. B. SMD-Leiterplatten, anwendbar.
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Die Erfindung soll jedoch nicht auf die in den 6 bis 14 gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern sämtliche elektrische Einpresskontakte betreffen, bei welchen der Einpresskontakt neben einem Ausgleichsbereich für z. B. thermische Dehnungen, auch einen Anschlagbereich umfasst, welcher den Ausgleichsbereich in seinem Bewegungsumfang limitiert.
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Insbesondere ist es dabei möglich, den Ausgleichsbereich und den Anschlagbereich an beliebigen Positionen des Einpresskontakts zwischen dessen Montageabschnitt und dessen Einpressabschnitt vorzusehen. Es kommt gemäß der Erfindung lediglich darauf an, dass der Anschlagbereich den Ausgleichsbereich in seinem maximalen Bewegungsumfang wenigstens in eine Richtung limitiert. Welche Anordnung des Ausgleichsbereichs gegenüber dem Anschlagbereich gewählt wird, hängt dabei von den gewünschten Eigenschaften des betreffenden Einpresskontakts ab und kann in nahezu beliebiger Weise gewählt werden. Ferner können gemäß der Erfindung, sämtliche für elektrische Kontaktelemente, insbesondere Einpress- und Lötkontakte, bekannte Ausgleichsbereiche angewendet werden.
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Elektrische Kontaktelemente 1*, 2* gemäß dem Stand der Technik, wie sie in den 1 und 2 dargestellt sind, in der Elektronik und Elektrik benötigen aufgrund von auftretenden Kräften durch externe Einflüsse, wie z. B. thermische Längendehnungen, Maß- und/oder Montagetoleranzen, einen Ausgleichsbereich 210. Dieser Ausgleichsbereich 210 vermeidet das Auftreten von unzulässig hohen Kräften auf die mit dem betreffenden Kontaktelement 1*, 2* herstellbaren elektrischen Verbindungen. So zeigen die 1 einen elektrischen Lötkontakt 2* und die 2 einen elektrischen Einpresskontakt 1* für ein Modul gemäß dem Stand der Technik.
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Lötkontakte 2* werden schon heute mit einem Ausgleichsbereich 210 (Ausgleichsbögen, S-Bögen) gefertigt, um unzulässig hohe Kräfte auf die damit herstellbaren elektrischen Kontakte zu verhindern. Würden solche Lötkontaktelemente 2* mit einem Einpressabschnitt 300 (siehe 2) statt einem Lötabschnitt versehen und eingepresst, so würde der Ausgleichsbereich 210 eines solchen Einpresskontakts 1* durch die benötigte Einpresskraft für den Einpressabschnitt 300, während des Einpressens kollabieren.
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Um dies zu verhindern, werden im Stand der Technik die Einpresskontakte 1* mittels einer Verriegelung am Gehäuse 3 verriegelt (Auskragung gestrichelt in 2 dargestellt), oder das Gehäuse 3 wird direkt mit einem Abschnitt des Einpresskontakts 1* fest verbunden, was in der 2 dargestellt ist, in welcher das Gehäuse 3 an oder um den Einpresskontakt 1* an- oder herumgespritzt ist. Eine Verriegelung mit dem Gehäuse 3 benötigt sehr enge Toleranzen und ist aufgrund besonderer mechanischer Eigenschaften eines Aufbaus des Moduls nicht immer problemlos einsetzbar. Ferner ist für die Arretierung mit dem Gehäuse 3 immer ein Abschnitt des Gehäuses 3 oder sogar ein separates Gehäuse 3 notwendig, was das betreffende Modul bzw. dessen Gehäuse 3 kompliziert im Aufbau und kostenintensiv macht.
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Ferner zeigen die 1 und 2 eine Befestigung des jeweiligen elektrischen Kontaktelements 1*, 2* auf einem Träger 4, der eine elektrische oder elektronische Komponente 5 aufweist. Hierfür ist das betreffende Kontaktelement 1*, 2* mit einem Montageabschnitt 100 versehen, der z. B. auf eine Leiterbahn des Trägers 4 gelötet ist. Ferner zeigen die 1 und 2, dass der Raum zwischen dem Träger 4 und dem Gehäuse 3 ca. zur Hälfte mit einem Silikongel gefüllt ist, wobei das Gehäuse 3 an den Träger 4 geklebt ist.
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In den in der Zeichnung dargestellten drei Ausführungsbeispielen der Erfindung (6 bis 14) weist ein jeweiliger erfindungsgemäßer elektrischer Einpresskontakt 1 einen Montage- bzw. Befestigungsabschnitt 100, einen Entlastungsabschnitt 200, einen Übergangsabschnitt 400 und einen Einpressabschnitt 300 auf. Hierbei ist der jeweilige Einpresskontakt 1 sich in eine Längsrichtung L erstreckend, flach und langgestreckt aufgebaut, was in den 6, 9 und 12 gut zu erkennen ist.
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Die jeweiligen Abschnitte 100, 200, 400, 300 gehen ineinander kontinuierlich über und bilden einen bevorzugt stofflich einstückig ausgebildeten Einpresskontakt 1. Der Einpresskontakt 1 ist bevorzugt als Stanzbiegeteil ausgebildet und besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material das bevorzugt gute Federeigenschaften besitzt. Der erfindungsgemäße elektrische Einpresskontakt 1 kann ein beliebiges elektrisches Kontaktelement 1 sein, das z. B. als elektrischer Einpressstift- oder -buchsenkontakt ausgebildet ist.
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Der Montageabschnitt 100 des jeweiligen elektrischen Einpresskontakts 1 ist bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen jeweils als ein Lötfuß ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich, einen Montageabschnitt 100 als einen Einpressabschnitt 300 auszubilden. Der Entlastungsabschnitt 200 dient einer Kompensation von auftretenden Kräften auf den Einpresskontakt 1 und besitzt einen Ausgleichs- bzw. Dehnungsbereich 210, der auftretende Längenunterschiede zwischen dem Montageabschnitt 100 und dem diesen gegenüberliegenden Einpressabschnitt 300 kompensiert.
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Hierbei kann der Ausgleichsbereich 210 wie ein Ausgleichsbereich 210 gemäß dem Stand der Technik aufgebaut sein und beispielsweise einen oder eine Mehrzahl von Ausgleichsbögen, S-Bögen oder eine Spirale aufweisen. An den Entlastungsabschnitt 200 bzw. dessen Ausgleichsbereich 210 schließt sich bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen der Übergangsabschnitt 400 und daran der Einpressabschnitt 300 an. Es ist jedoch erfindungsgemäß möglich, den Übergangsabschnitt 400 wegzulassen bzw. den Übergangsabschnitt zwischen dem Montageabschnitt 100 und dem Entlastungsabschnitt 200 vorzusehen.
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Um das Kollabieren des Ausgleichsbereichs 210 z. B. beim Einpressen des elektrischen Einpresskontakts 1 in einen Träger 4 zu verhindern, wird gemäß der Erfindung ein Kraftbypass am Einpresskontakt 1 geschaffen. Dieser Kraftbypass limitiert eine Verformung des Ausgleichsbereichs 210, sodass der Ausgleichsbereich 210 nicht beschädigt werden kann. Bevorzugt limitiert der Kraftbypass die Verformung des Ausgleichsbereichs 210 in nur eine Richtung, nämlich der Einpressrichtung (siehe Pfeil für die Kraft F in den 5, 8, 11 und 14), lässt aber eine Verformung in der dazu entgegengesetzten Richtung zu.
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D. h. bevorzugt ist eine freie Verformung in Zugrichtung des. elektrischen Einpresskontakts 1 möglich. Erfindungsgemäß werden unzulässig hohe Zugbelastungen mittels des erfindungsgemäßen Einpresskontakts 1 auf Lötstellen und Einpresszonen vermieden. Gemäß der Erfindung können Einpresskontakte 1 mit Ausgleichsbereichen 210 zur Verfügung gestellt werden, die ohne Auskragungen und ohne besondere Maßnahmen in Leiterplatten oder ähnliche Träger eingepresst werden können. Insbesondere bietet die Erfindung Vorteile bei der Nutzung von Einpressstiftkontakten bei Stromversorgungsmodulen und in anderen Applikationen, wie z. B. SMD-Applikationen.
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Eine Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik für einen Kraftbypass ist in den 3 bis 5 dargestellt. Hierbei weist der Entlastungsabschnitt 200 des elektrischen Einpresskontakts 1 neben dem Ausgleichsbereich 210 einen Anschlagbereich 220 auf. Hierbei sind Ausgleichsbereich 210 und Anschlagbereich 220 parallel und ungefähr auf gleicher Höhe im Einpresskontakt 1 vorgesehen. Es ist jedoch möglich, den Ausgleichsbereich 220 oder den Anschlagbereich 220 entlang der Längsrichtung L des Einpresskontakts 1 zu verschieben, was in der 4 mit einem gestrichelt eingezeichnetem Schlitz (222) des Anschlagbereichs 220 dargestellt ist.
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Der Ausgleichsbereich 210 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel gegenüber einer Dicke des restlichen Einpresskontakts 1 reduziert (siehe 3) und weist wenigstens einen Ausgleichsbogen 212 und einen Ausgleichsteg 215 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat der Ausgleichsbereich 210 in der in 3 gezeigten Seitenansicht die Form zweier hintereinander geschalteter S.
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Parallel versetzt und über eine Ausnehmung 202 beabstandet ist der Anschlagbereich 220 im Einpresskontakt 1 ausgebildet, was gut in der 4 zu sehen ist. Hierbei umfasst der Anschlagbereich 220 im Wesentlichen zwei Anschläge 221, 223, die über einen Schlitz 222 zueinander beabstandet sind. Über eine Höhe (Erstreckung in Längsrichtung L) des Schlitzes 222 ist eine maximale Aufeinanderzubewegung von Montageabschnitt 100 und Einpressabschnitt 300 einstellbar.
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Der eine Anschlag 221 des elektrischen Einpresskontakts 1 ist an einer Seite des Einpresskontakts 1 vorgesehen, an welcher sich auch der Montageabschnitt 100 befindet. Umgekehrt ist der diesem gegenüberliegende Anschlag 223 an einer Seite des Einpresskontakts 1 vorgesehen, an welcher sich auch der Einpressabschnitt 300 befindet. Der sich zwischen dem montageabschnitt-seitigen Anschlag 221 und dem einpressabschnittseitigen Anschlag 223 befindliche Schlitz 222 wird vom Ausgleichsbereich 210 des Einpresskontakts 1 überbrückt, sodass der Montageabschnitt 100 mit dem Einpressabschnitt 300 bevorzugt integral verbunden ist.
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Der montageabschnitt-seitige Anschlag 221 ist bevorzugt ein freies Ende eines im Entlastungsabschnitt 200 vorgesehenen Schafts 201, der sich vom Montageabschnitt 100 in Längsrichtung L wegerstreckt. Parallel zu diesem Schaft 201 sind der oder die Ausgleichsbögen 212 sowie der oder die Ausgleichsstege 215 vorgesehen. Der einpressabschnitt-seitige Anschlag 223 ist bevorzugt an einer Schulter 203 vorgesehen, die mit dem Einpressabschnitt 300 integral verbunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schulter 203 über den Übergangsabschnitt 400 mit dem Einpressabschnitt 300 stofflich einstückig verbunden.
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Der Einpressabschnitt 300, ggf. der Übergangsabschnitt 400, die Schulter 203 und der Schaft 201 sind bevorzugt in Längsrichtung L des elektrischen Einpresskontakts 1 angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass diese Längsrichtung L einer Kraftmittellinie einer Einpresskraft F (siehe 5) entspricht, sodass eine Druckkraft auf den Einpresskontakt 1 gut über die Schulter 203 auf den Schaft 201 übertragen werden kann. D. h. der Schaft 201 ist derart im Einpresskontakt 1 vorgesehen, dass dessen Mittellinie mit der Kraftmittellinie L des Einpresskontakts 1 im Wesentlichen übereinstimmt bzw. wenigstens die Kraftmittellinie L durch den Schaft 201 hindurch geht. Bevorzugt ist der Schaft 201 parallel zur Kraftmittellinie L ausgerichtet.
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Der als Lötfuß ausgebildete Montageabschnitt 100 ist im Wesentlichen eine aus der Ebene des elektrischen Einpresskontakts 1 heraus gebogene Lasche, was in der 3 gut zu sehen ist. Ausgehend von dem als Lasche ausgebildeten Lötfuß erstreckt sich der Montageabschnitt 100 in Längsrichtung L des Einpresskontakts 1 (siehe 4 und 5) und gabelt sich dann in den Schaft 201 und einen seitlich vom Schaft 201 abzweigenden Übergangsabschnitt 104.
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Sich integral an den Übergangsabschnitt 104 anschließend, ist der Ausgleichsbereich 210 am Übergangsabschnitt 104 vorgesehen. Parallel zum Ausgleichsbereich 210 erstreckt sich der Schaft 201 und ungefähr auf Höhe des montageabschnitt-seitigen Anschlags 221 des Schafts 201 endet der Ausgleichsbereich 210, und ein Übergangsabschnitt 204, welcher am Ausgleichsbereich 210 vorgesehen ist, verbindet den Ausgleichsbereich 210 integral mit der Schulter 203. Die Schulter 203 ist ein Teil des Übergangsabschnitts 400, der in den Einpressabschnitt 300 übergeht.
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Die 6 bis 8 zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Einpresskontakts 1, wobei im Wesentlichen der Entlastungsabschnitt 200 eine andere Form besitzt. Hierbei ist der Einpresskontakt 1 symmetrisch bezüglich der Längsrichtung L des Einpresskontakts 1 aufgebaut und besitzt ausgehend vom Übergangsabschnitt 400 zwei daran vorgesehene Schultern 203, an welchen jeweils ein einpressabschnitt-seitiger Anschlag 223 vorgesehen ist.
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Die beiden Schultern 203 sind in Querrichtung zueinander beabstandet vorgesehen, und dazwischen erstreckt sich ein Abschnitt des Einpresskontakts 1 nach unten mit Bezug auf die 6 bis 8 weg, der dann über einen Ausgleichsbogen 212 einen Teil des Ausgleichsbereichs 210 des Einpresskontakts 1 bildet. Hierbei erstreckt sich der Ausgleichsbereich 210 aus der Ebene des Einpresskontakts 1 heraus und besitzt in einer Seitenansicht die Form eines S (siehe 8). Hierbei erstreckt sich der Ausgleichsbereich 210 in Längsrichtung L vom Einpressabschnitt 300 weg nach unten und geht integral in den bevorzugt als Lötfuß ausgebildeten Montageabschnitt 100 über.
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Der Montageabschnitt 100 ist wiederum wie bei der Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik (3 bis 6), als eine aus der Ebene des elektrischen Einpresskontakts 1 herausstehende Lasche ausgebildet, wobei an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Lasche jeweils ein Abschnitt des Einpresskontakts 1 vorgesehen ist. An der einen Seite der Lasche geht der Ausgleichsbereich 210 integral in diese über, an der dieser gegenüberliegenden Seite gabelt sich der Montageabschnitt 100 durch zwei Übergangsabschnitte 104 zu zwei Schäften 201, an deren jeweiligen Ende ein montageabschnitt-seitiger Anschlag 221 vorgesehen ist, der jeweils mit einem einpressabschnitt-seitigen Anschlag 223 der entsprechenden Schulter 203 zusammenwirken kann.
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Zwischen den beiden Übergangsabschnitten 104 ist ein Abschnitt des Ausgleichsbereichs 210 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist wiederum wenigstens der Ausgleichsbereich 210 in seiner Materialstärke bevorzugt etwas dünner ausgebildet, als der restliche elektrische Einpresskontakt 1, was gut in der 6 zu sehen ist.
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Bei beiden Ausführungsformen ist durch eine Höhe des Schlitzes 222 ein maximaler Betrag einer Aufeinanderzubewegung des Montageabschnitts 100 und des Einpressabschnitts 300 einstellbar. Je kleiner dieser Zwischenraum ist, desto weniger können sich Montageabschnitt 100 und Einpressabschnitt 300 aufeinander zu bewegen. Der Schlitz 222 kann maximal derart groß gewählt werden, dass der Ausgleichsbereich 210 bei einem Anliegen der beiden Anschläge 221, 223 gerade nicht beschädigt wird.
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Die 9 bis 11 zeigen eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Einpresskontakts 1, wobei der Ausgleichsbereich 210 und der Anschlagbereich 220 nicht mehr wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen parallel sondern seriell angeordnet sind. Hierbei bildet bevorzugt eine Seite des Ausgleichsbereichs 210 auch gleichzeitig einen Anschlag 221, 223 des Anschlagbereichs 220.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der bevorzugt als Lötfuß ausgebildete Montageabschnitt 100 blockartig ausgestaltet, und an einer Seite des Montageabschnitts 100 geht dieser mit einer Lasche in den Ausgleichsbereich 210 über. Hierbei ist der laschenförmig ausgestaltete Ausgleichsbereich 210 über einen Ausgleichsbogen 212 mit dem Montageabschnitt 100 integral verbunden und geht an der gegenüberliegenden Seite ebenfalls über einen Ausgleichsbogen 212 integral in den Übergangsabschnitt 400 und schließlich in den Einpressabschnitt 300 über.
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Der Ausgleichsbereich 210 ist nun derart ausgestaltet und innerhalb des elektrischen Einpresskontakts 1 vorgesehen, dass er mit einer Längsseite auf einer Stirnseite des blockförmig ausgestalteten Montageabschnitts 100 aufliegt. D. h. zwischen dem auf dem Montageabschnitt 100 liegenden Ausgleichsbereich 210 und dem Montageabschnitt 100 ist kein Spalt vorgesehen.
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Diejenige Seite, mit welcher der Ausgleichsbereich 210 auf dem Montageabschnitt 100 liegt, bildet auch gleichzeitig den einpressabschnitt-seitigen Anschlag 223 des Anschlagbereichs 220, wohingegen diejenige Seite des Montageabschnitts 100 den montageabschnitt-seitigen Anschlag 221 bildet, welche dem Ausgleichsbereich 210 gegenüber liegt. D. h. der Anschlagbereich 220 umfasst in der dargestellten Ruheposition des Einpresskontakts 1 im Wesentlichen die beiden Anschläge 221, 223 die am Ausgleichsbereich 210 bzw. dem Montageabschnitt 100 ausgebildet sind.
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Eine Einpresskraft F wird gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung direkt über den Ausgleichsbogen 212 und den Ausgleichsbereich 210, über dessen einpressabschnitt-seitigen Anschlag 223 in den montageabschnitt-seitigen Anschlag 221 und von dort in den Montageabschnitt 100 eingeleitet. Wird eine Kraft entgegen dieser Richtung ausgeübt, so kann der einpressabschnitt-seitige Anschlag 223 vom montageabschnittseitigen Anschlag 221 abheben und so einen Längenausgleich für den Einpressabschnitt 300 und den Montageabschnitt 100 zur Verfügung stellen.
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Bei sämtlichen Ausführungsformen der Erfindung ist es bevorzugt, dass die betreffenden, die Einpresskraft F übertragenden Abschnitte des elektrischen Einpresskontakts 1 möglichst steif ausgelegt sind. Dies betrifft in den beiden ersten Aus führungsformen insbesondere den oder die Schäfte 201, sowie die Schulter 203 oder die Schultern 203. Erfindungsgemäß wird eine selbstständige Blockierung des Einpresskontakts 1 realisiert, die die Blockierung bzw. Hemmung ohne zusätzliche Bauteile oder Abschnitte von Bauteilen realisiert.
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Die 12 bis 14 zeigen eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Einpresskontakts 1, welche der ersten Ausführungsform des Einpresskontakts 1 ähnelt. Die Ausführungen zur ersten Ausführungsform sollen somit auch für die dritte Ausführungsform gelten. Ein Unterschied zwischen der ersten und dritten Ausführungsform der Erfindung besteht im Wesentlichen in einer anderen Form des Montageabschnitts 100 und des Ausgleichsbereichs 210 sowie des Anschlagbereichs 220.
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Der Montageabschnitt 100 besitzt im vorliegenden Ausführungsbeispiel in seinem Grundriss die Form eines U, das im Wesentlichen linear in eine dritte Dimension emporwächst, wodurch der elektrische Einpresskontakt 1 in einem unteren Abschnitt (mit Bezug auf die 14) wannenförmig ausgebildet ist. Ab einer bestimmten Höhe ist diese Wanne geschlitzt (Schlitze 202), wobei die Schlitze 202 in einem Übergangsbereich von jeweils einem Schenkel zum Steg des U angeordnet sind und bis zu einem Längsende der Wanne emporwachsen.
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Durch die beiden Schlitze 202 entsteht aus der Wanne der Ausgleichssteg 215 (Steg des U-förmigen Grundriss) und zwei sich im Wesentlichen parallel gegenüberstehende Schäfte 201 (Schenkel des U-förmigen Grundriss). Der Ausgleichssteg 215 des Ausgleichsbereichs 210 besitzt in einer Seitenansicht (siehe 13) im Wesentlichen die Form eines S, wobei der Ausgleichssteg 215 zwei Ausgleichsbögen 212 an seinen Längsenden aufweist, mittels welchen der Ausgleichssteg 215 einerseits in den Montageabschnitt 100 und andererseits in den Übergangsabschnitt 400 bzw. den Einpressabschnitt 300 übergeht.
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Der Ausgleichssteg 215 erstreckt sich in Richtung einem Mittenbereich der im Wesentlichen senkrecht dazu angeordneten Schäfte 201 und ist dabei in einem Winkel, bevorzugt einem 45°-Winkel, bezüglich der Längsachse L, zwischen dem Montageabschnitt 100 und dem restlichen elektrischen Einpresskontakt 1 geführt. D. h. der Ausgleichssteg 215 versetzt den Übergangsabschnitt 400 bzw. den Einpressabschnitt 300 bezüglich einer Seitenwandung (Steg des U-förmigen Grundriss) des wannenförmigen Montageabschnitts 100 weiter nach innen in den Einpresskontakt 1.
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Den sich mit ihren großen Seiten im Wesentlichen parallel gegenüberstehenden Schäften 201, die auch als Wandungen bezeichnet werden können, liegt jeweils eine Schulter 203 des Anschlagbereichs 220 in Längsrichtung L des elektrischen Einpresskontakts 1 gegenüber, wodurch eine stabile Anordnung entsteht, die auch für dünne Stanzbleche gut geeignet ist. Das jeweilige freie Längsende der Schäfte 201 bildet wiederum jeweils einen montageabschnitt-seitigen Anschlag 221 und das jeweilige freie Längsende der Schultern 203 jeweils einen einpressabschnitt-seitigen Anschlag 223. Die beiden Anschläge 221, 223 können wiederum in der Ruhelage des Einpresskontakts 1 aneinander anliegen oder durch einen Schlitz 222 zueinander jeweilige Schulter 203 beabstandet sein.
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Erfindungsgemäß können der jeweilige Schaft 201 oder die eine Ausnehmung 104 aufweisen. In der in den 12 bis 14 dargestellten Ausführungsform der Erfindung befindet sich jedoch nur eine Ausnehmung 104 in der jeweiligen Schulter 203, was am Besten in der 12 zu erkennen ist. Hierdurch ist beim Einpressen des Einpresskontakts 1 ein sicherer Sitz der jeweiligen Schulter 203 auf dem betreffenden Schaft 201 realisiert, da sich eine Art Zentrierung der Schulter 203 auf dem Schaft 201 ergibt.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass sich der elektrische Einpresskontakt 1 in einem Abschnitt der Schultern 203 in seiner Wanddicke verjüngt, sodass der darunter liegende Abschnitt des Einpresskontakts 1 dünner ausgebildet ist. Eine Verjüngung der Wanddicke ist bevorzugt spätestens an demjenigen freien Ende der jeweiligen Schulter 203 abgeschlossen, an welchem der einpressabschnitt-seitige Anschlag 223 der jeweiligen Schulter 203 vorgesehen ist. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Zentrierfähigkeit der Schulter in der Ausnehmung 204 sowie eine verringerte Federkonstante des Ausgleichsbereichs 210.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Einpresskontakt
- 2
- elektrischer Lötkontakt
- 3
- Gehäuse
- 4
- Träger
- 5
- elektrische/elektronische Komponente
- 100
- Montageabschnitt
- 104
- Übergangsabschnitt
- 200
- Entlastungsabschnitt
- 201
- Schaft
- 202
- Schlitz
- 203
- Schulter
- 204
- Ausnehmung
- 210
- Ausgleichsbereich, Dehnungsbereich
- 212
- Ausgleichsbogen
- 215
- Ausgleichssteg
- 220
- Anschlagbereich
- 221
- montageabschnitt-seitiger Anschlag
- 222
- Schlitz
- 223
- einpressabschnitt-seitiger Anschlag
- 300
- Einpressabschnitt
- 400
- Übergangsabschnitt
- F
- Einpresskraft
- L
- Längsrichtung
- *
- Stand der Technik
