CN105409065B - 用于与印制电路板的触点建立电连接的接触装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于与印制电路板的触点建立电连接的接触装置，其能够插入印制电路板的布置在触点上的接触孔。其中，所述接触装置(2)具有包含变形区段(201)的接触元件(20)和拧入所述接触元件(20)的螺纹元件(22)，其中所述变形区段(201)在预装配状态下处于纵向延伸状态，在装配状态下则通过至少部分地拧入接触元件(20)的螺纹元件(22)从所述纵向延伸状态中变形出来。通过这种方式提供了一种包含接触装置的印制电路板装置，其在装配状态下在固定的接触式连接的情况下，实现接触装置的简单连接。

Description

用于与印制电路板的触点建立电连接的接触装置
技术领域
本发明涉及一种用于与印制电路板的触点建立电连接的接触装置、一种印制电路板装置和一种与印制电路板建立电连接的方法。
背景技术
这种用于与印制电路板的触点建立电连接的接触装置能够插入印制电路板的布置在触点上的接触孔，以便与印制电路板的触点建立电连接。
借助这种类型的接触装置例如可以在印制电路板的触点上连接电导线。为此，所述接触装置贯穿触点的接触孔，并建立电接触，从而借助所述接触装置使得与接触装置相连的电导线与印制电路板的触点接触。
由EP 2246939 B1已知的、其中称作电连接元件的接触装置具有电接触件和夹紧销，并构造用于将电导线以可松开的方式固定在印制电路板的穿孔上。该电接触件可以插入印制电路板的穿孔，其中通过将夹紧件插入电接触件的套筒式的接触区域，使接触区域径向扩张，从而使用穿孔的内壁夹紧。通过这种方式使电接触件与穿孔的内壁接触。
对于由EP 2 043 202 A1已知的插式连接器，可以将包含内体的插头部件插入所配属的插座部件。其中，插头部件和插座部件分别具有分为环形段的套筒。环形段能够在其自由的端部上径向移动，以便通过这种方式实现插头部件和插座部件的简单插接。
发明内容
本发明的目的是提供一种接触装置、一种印制电路板装置和一种与印制电路板建立电连接的方法，所述接触装置、印制电路板装置和方法以低成本的方式，在装配状态下在固定的接触式连接的情况下，实现接触装置的简单连接。
本发明用以达成上述目的的解决方案通过根据本发明的接触装置实现。
所述接触装置具有包含变形区段的接触元件和拧入所述接触元件的螺纹元件，其中所述变形区段在预装配状态下处于纵向延伸状态，在装配状态下则通过至少部分地拧入接触元件的螺纹元件从所述纵向延伸状态中变形出来。
本发明基于提供膨胀螺栓类型的接触装置的理念。所述接触装置为此具有能够变形的变形区段，以便通过这种方式在装配状态下在接触元件与印制电路板之间提供优选为形状配合的连接。在对应纵向延伸状态的初始状态下，所述变形区段至少大体上处于不变形的状态，并且例如大体上以筒形的方式延伸，从而能将所述接触元件通过其变形区段插入印制电路板的接触孔。通过将所述螺纹元件拧入接触元件，使得所述变形区段按照膨胀螺栓的方式变形，从而使所述接触元件被夹紧在接触孔中，并在此过程中通过以电接触的方式抵靠在印制电路板的触点上建立电连接，以便将电导线连接到印制电路板的触点上。
所述变形区段将接触元件在装配状态下，优选以形状配合的方式，保持在触点上。其中，所述变形区段至少部分地抵靠在印制电路板的背面上，并从印制电路板的接触孔中伸出，而所述螺纹元件通过头部抵靠在印制电路板背离变形区段的顶面上。所述螺纹元件的头部和接触元件的变形区段从而在装配状态下位于印制电路板的不同面上，由此通过使所述变形区段在接触孔的区域中以形状配合的方式卡合在印制电路板后方，将所述接触元件在装配状态下以夹紧的方式保持在印制电路板上。
所述螺纹元件优选包括贯穿变形区段的螺纹轴。所述螺纹元件由此通过其螺纹轴延伸穿过变形区段，其中所述螺纹元件优选在预装配状态下就被保持在接触元件上，从而能与变形区段一起插入接触孔，以便在印制电路板上装配接触元件。通过将螺纹元件拧入接触元件能够使变形区段变形，从而在装配状态下通过所述变形区段的变形建立接触元件与印制电路板的触点的夹紧式、形状配合的连接。
在优选的设计方案中，所述接触元件具有沿插入方向轴向与变形区段相连的轴区段，所述轴区段在装配状态下贯穿接触孔。其中，所述轴区段布置在变形区段的第一端上，而在变形区段背离轴区段的第二端上轴向连接着环形的螺纹区段，所述螺纹区段与螺纹元件处于螺纹啮合中。
所述螺纹元件其中优选在预装配状态下就已经通过布置在螺纹轴上的外螺纹与环形螺纹区段的内螺纹处于螺纹啮合中，从而所述螺纹元件在预装配状态下就被保持在接触元件上，其中所述变形区段尚未从其纵向延伸的初始状态中变形出来，从而能直接插入印制电路板的接触孔。为了使所述接触元件进入装配状态，可以将螺纹元件沿环绕插入方向的旋拧方向拧入螺纹区段，从而使螺纹区段靠近接触元件的轴区段，由此在轴向上布置在螺纹区段和轴区段之间的变形区段受到挤压并径向于插入方向扩张。通过所述变形区段的径向扩张将接触元件夹紧在印制电路板的接触孔中，以接触的方式与触点，尤其与接触孔的内壁抵靠在一起，从而建立了接触元件与印制电路板的触点的电连接。
为此，所述变形区段设计用于通过将螺纹元件拧入接触元件而按照膨胀螺栓的方式变形，以便通过这种方式建立接触元件与印制电路板的电连接。为了实现所述变形区段以预先确定的方式进行有针对性的变形，所述变形区段例如可以相对其他区段，尤其是连接变形区段的轴区段和螺纹区段减小其壁厚，从而相对相连的区段有针对性地弱化变形区段。例如可通过相对相连的区段减小变形区段的壁厚来实现壁厚，即强度的减小。或者，可以由更低强度的材料来构成所述变形区段，其中变形区段优选具有和整个接触元件一样的导电性。
作为替代方案或补充方案，所述变形区段可以具有多个环绕插入方向圆周分布的凹口，所述凹口从而以区段的方式弱化变形区段。通过设置这种凹口，尤其可以实现在为了切换至装配状态而通过拧入螺纹元件来轴向挤压变形区段时，所述变形区段的各区段能够相对彼此发生变形从而使变形区段径向扩张，由此产生变形区段的指定、经预先确定的变形。
在从预装配状态切换到装配状态时，优选以塑性变形的方式来进行所述变形区段的变形。从而由于即便在拧出螺纹元件后，变形区段的形状大体上仍保持不变，因而变形区段的变形不可逆转。尤其即便在建立了装配状态后将所述螺纹元件从接触元件中拧出时，所述变形区段也不会回到其初始形状。由此所述接触元件无法无损地从印制电路板上松开，从而原则上提供了与印制电路板的不可松开的电连接。
所述接触元件优选由金属构成，更加优选地以一体式的方式制成。通过由金属来构造所述接触元件，可以使接触元件的不同区段，例如变形区段、轴区段和凸缘、接触孔的内壁和/或环绕接触孔的触点的其他金属化的区段能够进行电接触，从而能建立接触元件与触点间的低电阻连接。
包含接触元件的所述接触装置用于与印制电路板建立电连接。通过所述接触装置例如可以使电导线与印制电路板的触点相连，其中所述接触元件例如可具有用于连接电插头的插式接触件。从而借助所述插式接触件和与插式接触件相连的电插头，可使电导线以可松开的方式与接触元件相连，由此通过松开插式连接，可以将其他电导线连接到接触元件上，或更换包含布置在其上的接触元件的印制电路板。
印制电路板装置包括具有至少一个触点和布置在所述触点上的接触孔的印制电路板。其中设置了插入所述接触孔的、根据上述类型的用于与印制电路板的触点建立电连接的接触装置，其中所述接触装置的变形区段在预装配状态下应沿插入方向插入接触孔，在装配状态下通过至少部分地拧入所述接触元件的螺纹元件如此地变形，从而使所述接触元件被保持在触点上。
所述变形区段将接触元件在装配状态下优选以形状配合的方式保持在触点上。其中，所述螺纹元件可具有头部，所述头部在装配状态下抵靠在印制电路板的远离变形区段的面上，从而所述头部和变形区段在装配状态下将印制电路板接纳在其之间。
所述接触元件还可具有凸缘，所述凸缘在装配状态下与印制电路板抵靠在一起，其中所述凸缘和变形区段在装配状态下抵靠在印制电路板的不同的面上。所述优选轴向与接触元件的轴区段相连的凸缘在装配状态下与例如印制电路板顶面的触点以较大的面积抵靠在一起，印制电路板的电路板走线也在所述顶面上延伸，而所述变形区段在印制电路板相对的背面上从接触孔中伸出，并在其径向扩张的变形状态下将所述接触元件以夹紧、形状配合的方式保持在印制电路板上。所述凸缘和变形区段从而在装配状态下将印制电路板围在其之间，由此将印制电路板保持在凸缘和变形区段之间。
在印制电路板的接触孔上优选布置一个贯穿接触件。借助所述贯穿接触件将接触孔的(筒形)内壁金属化，并使其具有导电性，从而使接触元件能与接触孔的内部进行电接触。
本发明用以达成上述目的的解决方案还包括一种与印制电路板建立电连接的方法。其中所述印制电路板具有至少一个触点和布置在所述触点上的接触孔。将所述接触装置插入接触孔中以便建立电连接。其中，所述接触装置具有包含变形区段的接触元件和拧入接触元件的螺纹元件。为建立电连接将所述变形区段沿插入方向插入接触孔，并将所述螺纹元件至少部分地拧入接触元件，从而为了将接触元件保持在触点上而使变形区段变形。
所述印制电路板装置的上述优点和有利的设计方案也类似地适用于所述方法，从而在此不再冗述。
附图说明
下面结合附图所示实施例对本发明的基本理念进行详细说明。
图1为将接触装置安装到印制电路板的触点上之前的印制电路板装置；
图2A为预装配状态下的接触装置的透视图；
图2B为装配状态下变形区段变形时的接触装置的透视图；
图3A为预装配状态下的接触装置的另一透视图；
图3B为装配状态下的接触装置的另一透视图；
图4为装配状态下印制电路板上的接触装置的示意图；以及
图5为包含布置在接触孔上的贯穿接触件的印制电路板在触点区域中的示意图。
具体实施方式
图1示出印制电路板装置1的示意图，所述布置具有包含布置在其上的触点11和与触点11相连的电路板走线12的印制电路板10。在触点11上布置有接触孔110，所述接触孔提供了贯穿印制电路板10的穿孔，并如图5所示，在其内壁区域中，可以例如借助贯穿接触件111进行金属化。
在触点11上应连接包含接触元件20的接触装置2，以便通过这种方式建立与印制电路板10的触点11的电连接。所述接触装置2具有用于连接电导线的插式接触件21，从而能通过接触装置2将电导线与触点11相连，并由此以电接触的方式安装到印制电路板10。
图2A、2B和3A、3B示出了这样的接触装置2的实施例的不同视图和状态。其中，图2A和3A示出了预装配状态下的接触装置2，在所述预装配状态下，可以将接触装置2通过其接触元件20插入触点11的接触孔110中。而图2B和3B示出了装配状态下的接触装置2，当将接触装置2通过其接触元件20保持在印制电路板10上时，接触装置2即进入装配状态。
接触装置2由采用金属材料一体式制成的接触元件20、与接触元件20一体式构造的插式接触件21和拧入接触元件20的螺纹元件22构成，所述螺纹元件用于将接触元件20从预装配状态(图2A、3A)切换到装配状态(图2B、3B)。
所述接触元件20具有变形区段201，在变形区段201的一端上轴向连接着螺纹区段200，在变形区段201的另一端上轴向连接着轴区段202。轴区段202过渡到从轴区段202上轴向突出并与插式接触件21一体式相连的凸缘203。
变形区段201具有凹口204，所述凹口以圆周分布的方式布置在在对应预装配状态的纵向延伸状态下大体上呈筒形的变形区201上，并在其之间构成连接片205。通过凹口204将变形区段201尤其相对环形的螺纹区段200和环形的轴区段202以区段的方式进行弱化，从而使变形区段201能够通过将螺纹元件22拧入接触元件20，以有针对性的、指定的方式进行变形。
所述螺纹元件22具有头部220和轴区段221。轴区段221具有与螺纹区段200的内螺纹处于螺纹啮合中的外螺纹。头部220抵靠在凸缘203远离螺纹区段200的面上，并具有工具啮合件222，通过所述工具啮合件能够使螺纹元件22相对于接触元件20进行转动。
为了将接触装置2安装到印制电路板10上，将接触元件20通过其变形区段201和保持在接触元件20上的螺纹元件22沿插入方向E插入接触孔110中。由于变形区段201在预装配状态下大体上以筒形的方式延伸，从而可以将接触元件20通过变形区段201直接插入接触孔110，其中凸缘203和螺纹元件22的头部220抵靠在印制电路板10的顶面100上，电路板走线12也在所述顶面上延伸。
将接触元件20插入接触孔110后，将螺纹元件22沿旋拧方向V拧入接触元件20中，以便将接触元件20固定在印制电路板10上。由此使与螺纹轴221的螺纹222处于螺纹啮合中的螺纹区段200靠近轴区段202和凸缘203，从而沿插入方向E轴向挤压位于螺纹区段200和轴区段201之间的变形区段201，并使在凹口204之间形成的连接片205向外拱起。如图2B和3B所示，通过这种方式使变形区段201径向扩张。
图4示出布置在印制电路板10上、处于装配状态下的接触装置2的示意图。在装配状态下，接触元件20的轴区段202贯穿印制电路板10的接触孔110，其中凸缘203和变形区段201抵靠在印制电路板10的不同面100、101上，从而将印制电路板10接纳在其之间。通过使变形区段201径向扩张，将接触元件20以夹紧的方式保持在印制电路板10的触点11上，其中既通过凸缘203在顶面以较大的面积抵靠在触点11上，也通过轴区段202和变形区段201抵靠在接触孔202的内壁上来建立电接触。从而在接触元件10与印制电路板10的触点11之间产生牢固、低电阻的连接。
变形区段201的变形优选为塑性变形。所述变形从而不可逆转，即便在装配后从接触元件20中拧出螺纹元件22后也不会复位。从而无法以无损的方式松开接触元件20与印制电路板10的连接，其中为了保证连接，螺纹元件22优选在建立了装配状态后仍留在接触元件20中。
通过接触装置2建立与印制电路板10的触点11的电连接。通过插上电导线3的电插头30，可以将电导线3以可松开的方式与接触装置2相连，其中为了连接其他电导线3或更换包含布置在其上的接触装置2的印制电路板装置1，可以松开插式接触件21和电插头30之间的连接。
图5示意性地示出了布置在接触孔110上的贯穿接触件111，所述贯穿接触件贯穿接触孔110并从而提供了接触孔110的金属内壁。借助这样的贯穿接触件111可以建立接触装置2与触点11的可靠、低电阻的电连接。
本发明的基本理念不限于上述所示的实施例，而是原则上也可通过其他类型的实施方式来实现。
在印制电路板上原则上可以安装任意数量所示类型的接触装置，其中也可以彼此组合多个接触装置，从而一个接触元件具有例如两个或多个变形区段，在所述变形区段中拧入两个或多个螺纹元件。
所示类型的接触装置可用于将不同的电导线或电气装置连接到印制电路板上。其中，所述印制电路板指具有用于与接触装置进行电接触的触点的支座元件。所述印制电路板尤其无需在一个平面中延伸。
附图标记说明
1印制电路板装置
10印制电路板
100，101面
11触点
110接触孔
12电路板走线
2接触装置
20接触元件
200螺纹区段
201变形区段
202轴区段
203凸缘
204凹口
205连接片
21插式接触件
22螺纹元件
220头部
221螺纹轴
222螺纹
223工具啮合件
3电导线
30插头
E插入方向
V旋拧方向

Claims (11)

1.一种用于与印制电路板(10)的触点(11)建立电连接的接触装置(2)，其中所述接触装置(2)能够插入所述印制电路板(10)的布置在所述触点(11)上的接触孔(110)，以便与所述印制电路板(10)的触点(11)建立电连接，其中所述接触装置(2)具有包含变形区段(201)的接触元件(20)和拧入所述接触元件(20)的螺纹元件(22)，其中所述变形区段(201)在预装配状态下处于纵向延伸状态，在装配状态下则通过至少部分地拧入所述接触元件(20)的螺纹元件(22)从所述纵向延伸状态中变形出来，
其特征在于，所述接触元件(20)由金属构成并且以一体式的方式制成，所述螺纹元件(22)具有贯穿所述变形区段(201)的螺纹轴(221)，所述接触元件(20)在所述预装配状态下以其处于所述纵向延伸状态的变形区段(201)沿插入方向(E)延伸，所述接触元件(20)具有沿所述插入方向(E)轴向与所述变形区段(201)相连的轴区段(202)，所述轴区段在所述装配状态下贯穿所述接触孔(110)，所述接触元件(20)具有螺纹区段(200)，所述螺纹区段沿所述插入方向(E)轴向与所述变形区段(201)的背离所述轴区段(202)的端部相连，并与所述螺纹元件(22)处于螺纹啮合中。
2.根据权利要求1所述的接触装置(2)，其特征在于，所述螺纹元件(22)在所述预装配状态下就已经与所述螺纹区段(200)处于螺纹啮合中，并沿环绕所述插入方向(E)的旋拧方向(V)拧入所述螺纹区段(200)，以便将所述接触元件(20)切换到所述装配状态。
3.根据权利要求1所述的接触装置(2)，其特征在于，所述螺纹区段(200)在所述装配状态下，相比所述预装配状态接近所述轴区段(202)。
4.根据权利要求1所述的接触装置(2)，其特征在于，所述变形区段(201)具有相对于所述接触元件(20)的至少一个轴向相连的区段有所减小的壁厚和/或若干环绕所述插入方向圆周分布的凹口(204)。
5.根据权利要求1所述的接触装置(2)，其特征在于，所述变形元件(201)在所述装配状态下相对于所述预装配状态的变形是塑性变形。
6.一种包含印制电路板(10)的印制电路板装置(1)，其具有至少一个触点(11)和布置在所述触点(11)上的接触孔(110)，
其特征在于，
插入接触孔(110)的根据上述权利要求中任一项所述的、用于与印制电路板(10)的触点(11)建立电连接的接触装置(2)，其中所述接触装置(2)的变形区段(201)在预装配状态下沿插入方向(E)插入所述接触孔(110)，在装配状态下通过至少部分地拧入所述接触元件(20)的螺纹元件(22)变形，从而使所述接触元件(20)被保持在所述触点(11)上。
7.根据权利要求6所述的印制电路板装置(1)，其特征在于，所述变形区段(201)将所述接触元件(20)在所述装配状态下以形状配合的方式保持在所述触点(11)上。
8.根据权利要求6所述的印制电路板装置(1)，其特征在于，所述螺纹元件(22)具有头部(220)，所述头部在所述装配状态下抵靠在所述印制电路板(10)的远离所述变形区段(201)的面(100)上。
9.根据权利要求6所述的印制电路板装置(1)，其特征在于，所述接触元件(20)具有凸缘(203)，所述凸缘在所述装配状态下与所述印制电路板(10)抵靠在一起，其中所述凸缘(203)和所述变形区段(201)在所述装配状态下抵靠在所述印制电路板(10)的不同的面上。
10.根据权利要求6所述的印制电路板装置(1)，其特征在于，在所述接触孔(110)上布置有贯穿接触件(111)。
11.一种与印制电路板(10)建立电连接的方法，其中所述印制电路板(10)具有至少一个触点(11)和布置在所述触点(11)上的接触孔(110)，以及将接触装置(2)插入所述接触孔(110)中以便建立所述电连接，
其特征在于，
所述接触装置(2)具有包含变形区段(201)的接触元件(20)和具有贯穿所述变形区段(201)的螺纹轴(221)的拧入所述接触元件(20)的螺纹元件(22)，其中所述接触元件(20)由金属构成并且以一体式的方式制成，其中所述接触元件(20)在预装配状态下首先以其处于纵向延伸状态的变形区段(201)沿插入方向(E)延伸，其中为建立所述电连接，将所述变形区段(201)沿插入方向(E)这样插入所述接触孔(110)，即，所述接触元件(20)具有沿所述插入方向(E)轴向与所述变形区段(201)相连的轴区段(202)，所述轴区段在装配状态下贯穿所述接触孔(110)并且其中将所述螺纹元件(22)至少部分地拧入所述接触元件(20)的螺纹区段(200)，所述螺纹区段沿所述插入方向(E)轴向与所述变形区段(201)的背离所述轴区段(202)的端部相连，并与所述螺纹元件(22)处于螺纹啮合中，从而为了将所述接触元件(20)保持在所述触点(11)上而使所述变形区段(201)变形。
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