Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung einer Leiterplatte od, dgl.

Abstract

 Ein Stift (10) zum verrastbaren Befestigen in Bohrungen aufeinanderliegender ebener Bauteile ist mit einem als einstückes Stanzformteil ausgebildeten, an einem Umfangsbereich längsgeschlitzen, hülsenartigen Körper (20) versehen, der einen in den Bohrungen aufnehmbaren Schaftbereich (21), einen seine Einschubbewegung begrenzenden Anschlag (24,25) und eine zumindest teilweise innerhalb des Längsschlitzes angeordnete Rastfeder (23) aufweist, die einen mit dem Schaftbereich (21) verbundenen Schenkel (36) und einen Rastbereich besitzt, der hinter einen der Einschubseite des Stiftes (10) abgewandeten Randbereich der Bohrung des betreffenden Bauteils rastet. Damit ein derartiger Stift (10) einerseits in einfacher Weise in seine Verrastposition in die betreffende Bohrung oder Bohrungen eines oder mehrerer Bauteile eindrückbar andererseits jedoch ohne aktives Entriegeln nicht wieder herausziehbar ist und dennoch nach wie vor konstruktiv einfach aufgebaut und in kostengünstiger Weise herstellbar ist, ist vorgesehen, daß die Rastfeder (23) einen zweiten Schenkel (37) aufweist, der an das dem Schaftbereich (21) abgewandten Ende des einen Schenkels (36) derart anschließt, daß er unter einem spitzen Winkel gegen die Richtung des einen Schenkels (36) über den Außenumfang des Schaftbereichs (21) hinausstehend zurückgebogen ist, und der ein zum einen Schenkel (36) hin umgebogenes Endstück (39) besitzt, dessen Außenseite (43) zumindest teilweise den Rastbereich bildet, und daß die maximale Weite (W) der beiden Rastfeder-Schenkel (36, 37) in Ruhelage größer ist als das Maß aus Innendurchmesser und Wanddicke des Schaftbereichs (21).

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Derartige Befestigungsstifte werden dort, wo seither Schrauben oder Nieten verwendet wurden, eingesetzt, nämlich zum Befestigen von bspw. elektrischen Bauelementen an bspw. einer Leiterplatte, wobei die Bauelemente mit einem ebenen Bauteil aus Kunststoff und/oder aus einem Metall versehen sind, das auf der Leiterplatte zu befestigen ist. Die Bauelemente müssen dabei so sicher befestigt sein, daß ein Lösen nicht ohne weiteres möglich ist. Außerdem muß der Befestigungsstift in der Lage sein, eine elektrische Verbindung zwischen einem Anschluß am Bauteil und der kaschierten bzw. mit Leiterbahnen versehenen Unterseite der Leiterplatte herzustellen. Derartige Befestigungsstifte können außerdem zum Verbinden zweier plattenförmiger Bauteile verwendet werden.

[0003] Bei einem derartigen aus der EP-A-271 231 bekannten Befestigungsstift ist der einzige Schenkel der Rastfeder im Bereich seines freien Endes mit einer zur Außenseite gerichteten Ausbauchung, die in ein nach innen gerichtetes ebenes Ende übergeht, versehen. Da die Ausbauchung sowohl an ihrer Einführseite als auch an ihrer den Rastbereich aufweisenden Seite gleich ausgebildet ist, kann sie so, wie sie in die Rastlage eingeschoben wird, aus dieser Rastlage auch wieder herausgezogen werden, da dieser eine Rastfederschenkel in beiden Fällen in den hülsenförmigen Schaftbereich hinein ausweichen kann. Ein derartiges einfaches und auch in unbeabsichtigter Weise vorzunehmendes Heraus lösen des Befestigungsstiftes aus der oder den Bohrungen des oder der Bauteile ist jedoch unerwünscht und deshalb nachteilig.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile der eingangs genannten Art zu schaffen, der zwar in einfacher Weise in seine Verrastposition in die betreffende Bohrung oder Bohrungen eines oder mehrerer Bauteile eindrückbar ist, der jedoch ohne aktives Entriegeln nicht wieder herausziehbar ist, wobei der Stift nach wie vor konstruktiv einfach aufgebaut und in kostengünstiger Weise herstellbar ist.

[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem derartigen Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

[0006] Durch die Ausbildung der Rastfeder in Form von zwei federnden Schenkeln und deren Abmessung im Bezug auf den mittleren Schaftbereichdurchmesser wird beim Einführen des Stiftes in eine Bohrung sowohl der erste Schenkel gegenüber dem Schaftbereich als auch der zweite Schenkel gegenüber dem ersten Schenkel verschwenkt. Am Ende der Eindrückbewegung können beiden Schenkel zumindest teilweise wieder zurückfedern, derart, daß der Rastbereich am zweiten Schenkel gegen einen Randbereich des betreffenden Bauteils bspw. einer Leiterplatte drückt. Da der Rastbereich am abgebogenen Endstück des zweiten Schenkels vorgesehen ist, würde bei einem Zug am Stift entgegen dessen Eindrückbewegung zwar der erste Schenkel die Tendenz haben, zurückzufedern, jedoch nicht der zweite Schenkel der sich statt zum ersten Schenkel hin von diesem wegbewegen würde, was eine Vergrößerung der Weite der beiden Rastfederschenkel zur Folge hätte. Mit anderen Worten, das Ausüben einer Zugkraft auf den Stift führt also nicht zu einem Lösen sondern im Gegenteil zu einem regelrechten Verklemmen und "Verbeißen" des Stiftes bzw. von dessen Rastfeder in der betreffenden Bohrung. Ein Herausziehen des Stiftes aus der Bohrung ist also nur dann möglich, wenn in gewollter Weise und aktiv der zweite Schenkel gegen den ersten Schenkel und danach auch der erste Schenkel gegenüber dem Schaftbereich entgegen der Federwirkung bewegt und dann so gehalten wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Stiftes ist darin zu sehen, daß er Toleranzen in der Dicke der einzelnen Bauteile ausgleichen kann, da der Rastbereich durch im wesentlichen die gesamte Außenseite des umgebogenen Endstückes gebildet ist. Desweiteren kann der zweite federnde Schenkel ohne Beeinträchtigung der Funktion Toleranzen in den Bohrungsdurchmessern insbesondere der Leiterplatte auffangen.

[0007] Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 ist erreicht, daß der erste Schenkel bei der Eindrückbewegung nur eine minimale Auslenkbewegung vollziehen muß, so daß das Einführen in eine Bohrung mit weniger Kraftaufwand vor sich gehen kann.

[0008] Entsprechendes wird mit den Merkmalen des Anspruchs 3 erreicht, da dadurch die Schenkel länger und damit die Hebelkräfte beim Auslenken günstiger sind.

[0009] Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 ist eine konstruktive Ausführung des Befestigungsstiftes erreicht, die eine einfachere Herstellung zuläßt, da die Rastfeder nur im Endbereich zurückgebogen werden muß. Dabei können zweckmäßigerweise auch die Merkmale gemäß Anspruch 5 vorgesehen sein.

[0010] Im eingangs erwähnten bekannten Befestigungsstift ist der Schaftbereich außenumfangsseitig gestuft ausgebildet, was zur Folge hat, daß auch die Bohrungen zweier übereinander liegender ebener Bauteile entsprechend unterschiedlich sein müssen. Eine herstellungstechnisch und konstruktiv einfachere Ausführungsform ergibt sich durch die Merkmale des Anspruchs 6, die darüberhinaus den Vorteil hat, daß der Stift sich in die betreffende Bohrung oder Bohrungen in einfacherer Weise einführen und zentrieren läßt.

[0011] Wie auch bei dem eingangs erwähnten bekannten Befestigungsstift verwirklicht, ist es möglich, den die Einschubbewegung begrenzenden Anschlag durch nach außen umgebogene Lappen auszubilden, die am in Einschubbewegung hinteren Ende des Schaftbereichs vorgesehen sind. Bei einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind jedoch zur Verwirklichung eines Anschlags die im Anspruch 7 angegebenen Merkmale vorgesehen. Dies hat den Vorteil einer einfacheren Herstellung und einer Materialersparnis.

[0012] Mit den Merkmalen des Anspruchs 8 ist erreicht, daß die beiden Rastfederschenkel beim Eindrücken des Stiftes in der Bohrungsinnenwandung nicht schneiden.

[0013] Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Figur 1 in perspektivischer Darstellung einen Befestigungsstift gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung;

Figur 2 die Draufsicht auf den Befestigungsstift nach Figur 1;

Figur 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Befestigungsstiftes nach Figur 1, wie er in fluchtende Bohrungen zweier ebener Bauteile zu deren Verbindung eingeschoben und verrastend gehalten ist;

Figuren 4A,B zwei um 90° zueinander versetzte Seitenansichten eines Befestigungsstiftes gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Figur 5 in teilweise geschnittener Seitenansicht einen Befestigungsstift gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, wie er ein Bauelement an einer Leiterplatte verrastend hält.

[0014] Der in der Zeichnung gemäß mehrerer Ausführungsbeispiele dargestellte Stift 10, 10′ bzw. 10˝ ist derart ausgebildet, daß er in einer Bohrung eines ebenen Bauteils, wie bspw. einer Leiterplatte oder in miteinander fluchtenden Bohrungen zweier oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile verrastend befestigbar ist, wobei es mit dem Stift gleichzeitig möglich ist, die aufeinanderliegenden ebenen Bauteile fest miteinander zu verbinden. Als ebene Bauteile kommen bspw. Leiterplatten 11, Befestigungsplatten 12, Kunststoffwinkel 13 und/oder metallische Winkel 14 eines elektronischen oder elektrischen Bauelementes 15 in Frage. Der Befestigungsstift 10, 10′ bzw. 10˝ ist ein Stanzformteil, d.h. aus einer Metallplatte ausgestanzt und dann in seine Form gerollt und gebogen.

[0015] Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Befestigungsstift 10 besitzt einen umfangsseitig offenen, hülsenartigen Körper 20, der einen mit einem breiten Längsschlitz 22 versehenen Schaftbereich 21, eine teilweise innerhalb des Längsschlitzes 22 angeordnete Rastfeder 23, zwei diametral gegenüberliegende, als Kontaktlappen wirkende Einschubbegrenzungsanschläge 24 und 25 und einen Butzen 26, der von der Stanzherstellung her stehen geblieben ist, aufweist.

[0016] Der Schaftbereich 21 der somit im Querschnitt gesehen im wesentlichen etwa C-förmig derart ausgebildet ist, daß er einen offenen Ring längs eines Kreisbogens von etwas mehr als 180° umfaßt, ist über seine Länge insgesamt leicht konisch ausgebildet, wobei der maximale Außendurchmesser im Bereich der in Einschubrichtung A des Stiftes 10 hintere Stirnfläche 27 vorgesehen ist. Die Wanddicke des Stiftes 10 ist gleichmäßig. Das in Einschubrichtung A vordere Ende des Stiftes 10 ist außenseitig mit einer Einführungsschräge 29 versehen. Die beiden Begrenzungsanschläge 24 und 25 stehen als nach außen umgebogene Kontaktlappen von der Stirnfläche 27 ab, wobei der eine Kontaktlappen 24 an den einen Seitenrand 31 des Schaftbereichs 21 angrenzt. Etwa zwischen den beiden Begrenzungsanschlägen 24 und 25 ist die Butzen 26 vorgesehen, der axial über die Stirnfläche 27 vorsteht.

[0017] Am anderen Längsende 32 des Schaftbereichs 21 ist in einem der Stirnfläche 27 zugewandten Bereich ein axial schmaler Lappen 33 abstehend angeordnet, von dem in axialer Richtung die Rastfeder 23 ausgeht. Der Lappen 33 ist eben ausgebildet und vom C-förmigen Schaftbereich 21 derart abgewinkelt, daß er etwa parallel zu einer durch die Begrenzungsanschläge 24, 25 verlaufenden Längsmittelebene 34 verläuft.

[0018] Die Rastfeder 23 besitzt einen ersten Schenkel 36, der an den Lappen 33 anschließt und gegenüber dessen senkrechter Ebene um einen spitzen Winkel zur Innenseite des Schaftbereichs 21 hin abgebogen ist. Dieser erste Schenkel 36 der etwa mittig im Bereich des Längsschlitzes 22 verlaufenden Rastfeder 23 erstreckt sich bis über die vordere Stirnfläche 28 des Schaftbereichs 21 hinaus. An diesen Endbereich des ersten Schenkels 36 schließt sich über einen Bogen 38 ein zweiter Schenkel 37 an, der mit dem ersten Schenkel 36 einen spitzen Winkel bildet und entgegen dessen Richtung verläuft. Der zweite Schenkel 37 ist an seinem freien Endbereich mit einem zum ersten Schenkel 36 hin gerichtetes, um etwa 90° umgebogenes Endstück 39. Die Form und Länge des L-förmigen zweiten Schenkels 37 ist dabei derart, daß er zumindest mit seinem zum Endstück 39 führenden Bogen 40 den Außenumfang des Schaftbereichs 21 überragt. Desweiteren ist die maximale Weite W der Rastfeder 23 bzw. der beiden federnden Schenkel 36 und 37 in entspanntem Zustand größer als zumindest das Maß, das sich aus dem Innendurchmesser des Schaftbereichs 21 und dessen Wanddicke ergibt. Diese maximale Weite ist beim Ausführungsbeispiel zwischen einem Außenbereich des Bogens 38 am Übergang vom ersten zum zweiten Schenkel 36, 37 und einem Außenbereich des Bogens 40 zum Endstück 39 gegeben.

[0019] Figur 3 zeigt den Befestigungsstift 10 in miteinander fluchtenden im wesentlichen gleich großen Bohrungen 16 und 17 einer Leiterplatte 11 und einer Befestigungsplatte 12, wobei diese beiden Platten 11 und 12 durch den Stift 10 fest miteinander verbunden sind. Beim Einführen des Stiftes 10 wird wegen der erwähnten Größe der maximalen Weite W der Rastfeder 23 sowohl der erste Schenkel 36 gemäß Pfeil B in Richtung des gegenüberliegenden Innenumfangsbereichs der vorderen Stirnfläche 28 als auch der zweite Schenkel 37 gemäß Pfeil C zum ersten Schenkel 36 hin ausgelenkt, wenn am freien Rand der Bohrung 17 der Platte 12 die Außenseite 41 des zweiten Schenkels 37 entlanggleitet. Da die Auslenkbewegung des ersten Schenkels 36 durch den Innenumfang des Schaftbereichs 21 begrenzt ist, ermöglicht erst die zusätzliche Auslenkung auch des zweiten Schenkels 37, dessen Auslenkwinkel ebenfalls dadurch begrenzt ist, daß die Endstirn 42 des Endstückes 39 gegen den ersten Schenkel 36 gelangt, daß die Weite W in gespanntem Zustand der Rastfeder 23 sich so verringert, daß der Schaftbereich 21 mit der Rastfeder 23 in die Bohrungen 17 und 16 paßt. Ist der Stift 10 bis zu den Begrenzungsanschlägen 24, 25 in die Bohrungen 17, 16 eingeschoben, so kommt der Bogen 40 des zweiten Schenkels 37 aus der unteren Bohrung 16 frei, so daß die Rastfeder 23, d.h. sowohl der erste Schenkel 36 als auch der zweite Schenkel 37 bis zu einem gewissen Grade zurückschwenken können, wobei die einen Rastbereich bildende Außenseite 43 des Endstücks 39 des zweiten Schenkels 37 am unteren freien Rand 44 der unteren Bohrung 16 verrastend anliegt. Je nach der tolerierten Gesamtdicke der beiden Platten 11 und 12 befindet sich der Rastbereich an einer entsprechenden Stelle der Außenseite 43 des Endstücks 39 zwischen Bogenbereich 40 und Endstirn 42. Zu erwähnen ist noch, daß der minimale Außendurchmesser des leich konischen Schaftbereichs 21 gleich dem Innendurchmesser der Bohrungen 16, 17 ist. Zum Herausziehen des Stiftes 10 aus den Bohrungen 16 und 17 muß eine aktive Entriegelung dadurch erfolgen, daß der zweite Schenkel 37 und im Anschluß daran der erste Schenkel 36 in Richtung der Pfeile C und B bewegt und beim Herausziehen des Stiftes 10 in eingedrückter Stellung gehalten werden. In dem in Figur 3 dargestellten Zustand ist ein Herausziehen des Stiftes 10 unmöglich, da sich zwar ggf. der erste Schenkel 36 in Richtung des Pfeiles B bis zum Anschlag an den Schaftbereich 21 bewegen könnte, jedoch der zweite Schenkel 37 sich allenfalls entgegen der Richtung des Pfeiles C bewegen würde, was ein Verkrallen bzw. Festklemmen der Rastfeder 23 zwischen Schaftbereich 21 und Bohrungsrand 44 zur Folge hätte.

[0020] Der in Figur 4 dargestellte Befestigungsstift 10′ ist im wesentlichen in derselben Weise ausgebildet wie der Befestigungsstift 10 der Figuren 1 bis 3, jedoch mit folgenden Unterschieden, die im folgenden ausschließlich beschrieben werden.
Statt der Begrenzungsanschläge 24 und 25 des Stiftes 10 ist in einem oberen Teil des Schaftbereichs 21′ des Befestigungsstiftes 10′ eine Anschlagnase 46 vorgesehen, die durch eine Ausprägung bzw. Ausstanzung von innen nach außen an einem Umfangsbereich gebildet ist. Desweiteren ist der zweite Schenkel 37′ der Rastfeder 23′ des Stiftes 10′ an seinen beiden Seitenrändern und zwar außenseitig, also der Bohrungswandung zugewandt mit abgeschrägten Kanten 47, 48 versehen, die nach dem unteren Bogen 38 beginnen und bis über den zum Endstück 39 führenden Bogen 40 reichen. Dadurch besteht beim Einführen des Stiftes 10′ nicht die Gefahr, daß der freie Rand der Bohrung 17 und deren Innenwandung 8 eingeschnitten wird.

[0021] Figur 5 zeigt einen Stift 10˝, der dazu dient, den mit einem Gehäuse 51 eines elektrischen Bauelements 15 verbundenen Kunststoffwinkel 13 mit einer Leiterplatte 11 mechanisch zu verbinden und darüberhinaus entweder das Gehäuse 51 oder jeweils eines von bspw. zwei Anschlußleitungen 52, 53 mit der Metallschicht 54 oder Leiterbahnen an der Unterseite der Leiterplatte 11 elektrisch zu verbinden. Der Stift 10˝ ist eine Kombination aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 10 und 10′, insofern, als die Begrenzungsanschläge 24, 25 und die Anschlußnase 26 des Stiftes 10 und die Ausnehmungen 47 und 48 der Rastfeder 23′ des Stiftes 10′ vorgesehen sind. Der Stift 10˝ ist bei diesem Ausführungsbeipsiel in vorstehend beschriebener Weise in fluchtende Bohrungen 16 und 18 der Leiterplatte 11 und des Kunststoffwinkels 23 und eine Bohrung 19 eines Metallwinkels 14 eingesteckt, der mit dem Gehäuse 51 elektrisch verbunden ist. Die Begrenzungsanschläge 24 und 25 liegen auf dem Metallwinkel 15 auf und sind so mit diesem elektrisch verbunden. Bspw. sind hinter dem Stift 10′ liegende Kontaktstifte oder -buchsen mit jeweils einer der Anschlußleitungen 52 und 53 elektrisch verbunden. Zur elektrischen Verbindung des Metallwinkels 15 oder der Anschlußleitungen 52 und 53 mit der Metallschicht 54 bzw. von elektrischen Leiterbahnen an der Unterseite der Leiterplatte 11 ist der Schenkel 37 der Rastfeder 23 des metallischen Stiftes 10˝ im Rastbereich bei 56 und ein Umfangsbereich des Schaftbereichs 21˝ bei 57 an diese angelötet.

Ansprüche

1. Stift zum verrastbaren Befestigen in einer Bohrung eines einzelnen oder mehrerer aufeinanderliegender ebener Bauteile, mit einem als einstückes Stanzformteil ausgebildeten, an einem Umfangsbereich längsgeschlitzen, hülsenartigen Körper, der einen in der oder den Bohrungen aufnehmbaren Schaftbereich, einen seine Einschubbewegung begrenzenden Anschlag und eine zumindest teilweise innerhalb des Längsschlitzes angeordnete Rastfeder aufweist, die einen mit dem Schaftbereich verbundenen Schenkel und einen Rastbereich besitzt, der hinter einen der Einschubseite des Stiftes abgewandeten Randbereich der Bohrung des betreffenden Bauteils rastet, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastfeder (23) einen zweiten Schenkel (37) aufweist, der an das dem Schaftbereich (21) abgewandten Ende des einen Schenkels (36) derart anschließt, daß er unter einem spitzen Winkel gegen die Richtung des einen Schenkels (36) über den Außenumfang des Schaftbereichs (21) hinausstehend zurückgebogen ist, und der ein zum einen Schenkel (36) hin umgebogenes Endstück (39) besitzt, dessen Außenseite (43) zumindest teilweise den Rastbereich bildet, und daß die maximale Weite (W) der beiden Rastfeder-Schenkel (36, 37) in Ruhelage größer ist als das Maß aus Innendurchmesser und Wanddicke des Schaftbereichs (21).

2. Stift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (36) der Rastfeder (23) von einem endseitigen Umfangsbereich des Schaftbereichs (21) aus zum anderen Ende hin schräg in den Innenraum des hülsenartigen Körpers (20) verläuft.

3. Stift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich vom einen Schenkel (36) zum zweiten Schenkel (37) der Rastfeder (23) das betreffende Ende (28) des Schaftbereichs (21) überragt.

4. Stift nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schenkel (36) der Rastfeder (23) von einem in den Längsschlitz (22) des hülsenartigen Körpers (20) hineinragenden Umfangsslappen (33) axial absteht.

5. Stift nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangslappen (33) geradlinig ausgebildet ist und im wesentlichen etwa parallel zu einer Längsmittelebene (34) des Schaftbereichs (21) verläuft.

6. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftbereich (21) einen leicht konischen Außendurchmesser besitzt, dessen kleinster Wert gleich dem Durchmesser der Bohrung (16 bis 19) des Bauteils (11 bis 14) ist.

7. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Stelle des Umfangs des Schaftbereichs (21) eine über den Außendurchmesser stehende Nase (46) ausgeprägt ist.

8. Stift nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schenkel (37) zumindest über eine Teillänge beider Seitenränder eine äußere abgeschrägte Kante (47, 48) besitzt.

Zeichnung