CN206250452U - 插头与电路载体的电连接结构 - Google Patents

插头与电路载体的电连接结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及插头与电路载体的电连接结构。在壳体外的插头(1)和壳体内的电路载体(4)的电连接结构，其中插头包括至少一个插头接触件(2)，并且在壳体壁(3)方向上具有端面(8)，所述电路载体(4)包括用于插头接触件(2)的插口(7)，其中所述插头接触件(2)为了建立电连接穿过壳体壁(3)中的开口(6)突出，并且其中开口(6)的横截面小于插头(1)的端面(8)，端面(8)完全覆盖开口(6)，并且电路载体(4)至少部分地覆盖开口(6)。

Description

插头与电路载体的电连接结构
技术领域
本发明涉及插头与电路载体的电连接结构和用于建立这样的连接的方法。
本发明涉及电插接连接(electrical plug connections)技术领域，该电插接连接用于在两个被隔离壁(wall)分隔开的电区域之间建立电性连接。这种方式的电连接结构可被用于，例如，机动车辆(motor vehicles)中的变速箱控制器(transmissioncontrollers)，控制器外壳(controllerhousing)内设置有电路载体(circuit carrier)，例如，控制单元设置在电路载体上，电路载体通过插头(plug)电性连接至壳体外的电组件(electricalcomponents)。
背景技术
通常，插头(plug)被直接设置在电路载体或者印刷电路板(printed circuitboard)上，以确保在连接时公差链(tolerance chains)尽可能短。然而，这种设置方式的不利之处在于：壳体壁(housing wall)上的开口需要稍微大于插头本身，这会造成插头与壳体壁之间的密封困难。这种设置方式的另一不利之处在于：壳体内壁和电路载体之间的接触区域在某些情况下相对较小，而与其它因素相比所述接触区域的大小决定了从电路载体向壳体进行热传递(übertrag,heattransfer)的程度(degree)。同时，由于插头与电路载体的接触区域至少是该插头的整个横断面区域(entire cross-sectional area)，并且电路载体的表面区域相对较大，这会增加高质量陶瓷电路载体的应用成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于：提供一种插头与电路载体的电连接结构，其可以设置在如上文背景技术部分介绍的那类插头和电路载体之间，所述电连接结构相对于现有技术来说是一种技术进步，其能够降低插头与壳体进行密封的复杂度，并且能够缩小电路载体的尺寸，从而降低成本。
本发明的目的通过设置在壳体外的插头和壳体内的电路载体之间的电连接结构实现。
在壳体外的插头与壳体内的电路载体采用本发明的连接中，壳体壁上开口的横截面小于插头的端面，插头的插头接触件穿出开口用于建立电性连接，所述插头的端面完全覆盖开口。电路载体却可以仅部分地覆盖开口。
由于插头的端面完全覆盖壳体壁中的开口，朝向端面侧的壳体壁在建立连接时优选地作为对插头简单定位的挡块(stop)。而且，这种设置方式有利于对壳体和插头进行密封。例如，优选地，可以将密封件设计为密封圈并设置在围绕端面的凹槽中。在形成根据本发明的连接后，优选地，所述密封件采用防油密封方式(oil-tight manner)在轴向上对插头和壳体壁进行密封。
作为可替代的连接方式，在插头和壳体壁之间采用径向作用密封方式(radiallyacting seal)。该密封件被设置成在插头的纵轴方向的横断面上呈径向设置，该密封件被设置在插头和壳体壁外侧的突出部之间，并且该密封件围绕壳体壁上的开口进行设置。这样的话，突出部可以被设计成独立部件，或者优选地也可被整体地设置在壳体壁上。密封件的一种可用方式是采用固体密封件，例如，塑料密封圈，当然也可以采用液体密封件。
通常，电路载体上设置有诸如处理器或者功率半导体等的电气元件(Electricalcomponents)，而这些电气元件在运行时会生产热量。当形成根据本发明的连接后，在电路载体和壳体内壁之间的接触面一方面作为一种简便的挡块对壳体内壁处的电路载体进行定位，另一方面用于将电路载体的热量传导至壳体进行散热。
由于在壳体壁中的开口横截面小于插头的端面，壳体内壁和电路载体之间的接触面相对大于插头直接与电路载体连接方式，这对于电路载体完全覆盖开口的情况尤其明显。这种方式明显可以提高从电路载体向壳体进行的散热效率。
再一有利之处在于，本发明提供的连接方式明显可以减小电路载体的面积，从而可以降低在使用昂贵的陶瓷电路载体时的成本。然而，在根据本发明的连接中，不是必须要用电路载体完全覆盖开口，只要确保插头的插头接触件和对应的电路载体中的插口之间能够形成电性连接即可。
可以采用压合方式(force-fitting)或锁合方式(interlocking)将电路载体连接至插头，优选地采用螺钉(screws)或者铆钉(rivets)。
连接接触件与对应的电路载体中的插口形成的连接优选地采用所谓的压合接触方式。压合接触是一种压入连接方式并且通常需要压入连接接触件，所述连接接触件被压入对应插口中，连接接触件可以是销钉(pin)，插口可以是贯通接触的电路载体孔或者印制电路板孔。在此情况下至关重要的是，销钉横截面上的对角线尺寸大于贯通接触的印制电路板孔的直径尺寸。这样能够通过销钉的形变(deformation)吸收在将销钉压入到插口中时产生的过压(over-pressing)。通过利用销钉的弹性性能，使得电路载体中的贯通接触部受到较小的载荷。
此外，本发明允许电路载体中贯通接触的穿孔具有较大的孔公差，从而可以将连接接触件多次压入同一印制电路板的穿孔中。
相对于传统的焊接技术，压合技术尤其具有以下优点：
-无焊接，由此无印制电路板的热载荷，
-无“冷的”焊接点，
-无通过焊桥的短路，
-长的连接接触销钉保持无焊锡，并且可以被使用用作背侧的接触装置，
-连接通过定义的几何形状可调节的阻抗，由此良好的HF特性，
-通过销钉的纯机械挤出来简单地拆除连接。
本发明的另一目的在于，这样地实现用于建立在开始所述类型的电路载体和插头之间的电连接的方法，使得连接相对于现有技术关于在相对壳体密封插头时的耗费和关于对参与的组件彼此定位是改善。
所述任务按照本发明通过用于建立壳体外的插头和壳体内的电路载体之间的连接的方法解决。
在按照本发明的用于建立壳体外的插头和壳体内的电路载体之间的连接的方法中，其中所述插头包括至少一个插头接触件并且壳体壁方向上具有端面，此外，电路载体包括用于插头接触件的插口，并且在壳体壁中的开口的横截面小于插头的端面，电路载体首先在壳体壁的内侧处被这样地定位，使得电路载体至少部分地覆盖壳体壁中的开口。
接着，插头在壳体壁的外侧处被这样地定位，使得所述插头的端面完全覆盖壳体壁中的开口。在此，密封件可以被放置在插头和壳体壁之间。同时，在此尤其借助于已经描述的压合连接建立插头的插头接触件与电路载体中的相应的插口的连接。
之后，通过诸如螺钉或者铆钉等压合或锁合方式将连接元件连接至插头。
附图说明
本发明的其他特征、优点和细节以下根据在附图中示出的实施例更详细地予以阐述。其中：
图1示出壳体外的插头与壳体内的电路载体采用现有连接的剖面图；
图2示出壳体外的插头与壳体内的电路载体采用本发明连接的剖面图；
图3示出根据本发明的在插头与壳体壁之间采用径向作用密封(radially actingseal)的连接的剖面图；
图4示出根据本发明的在插头与壳体壁之间采用轴向作用密封(axially actingseal)的剖面图；和
图5示出根据本发明的如图4所示连接的俯视图。
具体实施方式
图1示出了处于壳体或者壳体壁3之外的插头1与设置在壳体内的电路载体4的电连接结构，所述插头1具有两个插头接触件2。电路载体上可以设置控制单元，尤其用于设置在机动车内变速箱控制器中使用的具有发热功率元器件的控制单元。插头1穿过壳体壁3中的开口6，并且插头1的整个表面区域直接接触电路载体4，其中为了建立电连接，每个插头接触件2被设置在电路载体4中对应插口(Aufnahme,receptacle)7中。电路载体4通过压合方式(优选利用螺钉5)与插头1连接。
上述设置的不利之处在于：在壳体壁3中开口6的尺寸要大于插头1本身的尺寸，正如之前提到的那样，可能在对插头1与壳体壁3进行密封时存在困难。上述设置的另一之处在于：从电路载体4向壳体的散热量较少，这是因为散热量的多少取决于壳体内壁和电路载体4之间的接触面。
而且，电路载体4的尺寸取决于插头1的尺寸。
图2示出根据本发明的在壳体外的这类插头1和壳体内的电路载体4的电连接结构，图2中开口6的横截面区域小于插头1的端面8，并且插头1通过其端面8设置在壳体壁3的外侧，并且端面8完全覆盖住开口6。
电路载体4被设置在壳体壁3的内侧处。在壳体壁3的内侧和电路载体4之间的接触面越大，从电路载体4到壳体的传热量越大。为了建立电连接，两个插头接触件2从开口6穿出，并且每个插头接触件2分别以导电方式容纳在电路载体4的对应插口7中。插头接触件2的数量可以根据需要增减。
由于壳体壁3中的开口6的横截面区域小于插头1的端面8，与图1中设置方式(即，插头1直接连接至电路载体4)相比，本发明的电路载体4的表面积可以相应缩小，这样可以降低成本，尤其是对于应用昂贵的陶瓷电路载体而言。而且，壳体尺寸也能够相应减小。
电路载体4通过压合方式(force-fitting manner)连接插头1，例如，采用螺钉5作为连接件。还可以采用例如铆钉(rivet)等的互锁连接(interlocking connection)。在压合连接中，螺钉5穿过并置于电路载体4与壳体壁3对应的配合孔(Aussparung)中。壳体壁3中的配合孔可以是完整的环形(completely circumferentially)或部分封闭的形状(partially closed)。这有利于将螺钉5设置在壳体壁3的开口6中。
插头接触件2与对应的电路载体4上的插口7之间的电连接也优选地采用压合连接，其中插头接触件2在横截面上的对角线(diagonal in cross section)大于插口7的对角线，使得在插头接触件2压入到插口7中时产生过压(over-pressing)。这样的话，如果采用长销型插头接触件2，可以不使用焊锡(solder tin)，此外还可以用作背侧接触装置(rear-side contact-making devices)。上文已介绍了压合技术(press-fit technique)相对于传统焊接技术(conventional soldering technique)的优点。
图3示出根据本发明的具有密封件10的连接。密封件10被设置成在插头1的纵轴方向的横断面上呈径向设置，该密封件10被设置在插头1和壳体壁3上的突出部11之间，并且该密封件10围绕壳体壁3上的开口6进行设置。这样的话，突出部11可以被设计成如图3所示的独立部件(separate part)，或者优选地也可被整体地设置(be integrated in)在壳体壁3上。密封件10的一种可用方式是采用固体密封件，例如，塑料密封圈，当然也可以采用液体密封件。
图4示出根据本发明的具有另一类密封件10的连接。密封件10被设置成在插头1的纵轴方向的横断面上呈轴向设置，该密封件10被设置在插头1和壳体壁3之间。这样的话，密封件10被设计成密封圈，以设置在围绕插头1的端面8内凹槽9中。
图5示出在壳体外按照图4的本发明连接的俯视图。
附图标记列表：
1 插头(Plug)
2 插头中的插头接触件(Plug contact in the plug)
3 壳体壁(Housing wall)
4 电路载体(Circuit carrier)
5 紧固件(Fastening apparatus)
6 壳体壁中的开口(Opening in the housing wall)
7 在电路载体中的插口(Receptacle in the circuit carrier)
8 插头的端面(End face ofthe plug)
9 插头中的凹槽(Groove in the plug)
10 密封件(Seal)
11 在壳体壁的外侧处的突出部(Projection on the outside ofthe housingwall)

Claims (8)

1.一种插头与电路载体的电连接结构，其设置在壳体外的插头(1)和壳体内的电路载体(4)之间，所述插头包括至少一个插头接触件(2)并且在朝向壳体壁(3)的方向上具有一端面(8)，所述电路载体(4)包括用于插头接触件(2)的插口(7)，所述插头接触件(2)穿出壳体壁(3)中开口(6)以形成电性连接，其特征在于，
开口(6)的横截面小于插头(1)的端面(8)，所述端面(8)完全覆盖所述开口(6)，并且所述电路载体(4)至少部分覆盖所述开口(6)。
2.如权利要求1所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
密封件(10)被设置在插头(1)和壳体壁(3)之间。
3.如权利要求2所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
所述密封件(10)在插头(1)纵轴方向上以轴向作用方式被设置在插头(1)的端面(8)和所述壳体壁(3)之间。
4.如权利要求3所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
所述密封件(10)被设置在围绕所述端面(8)的凹槽(9)中。
5.如权利要求2所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
所述密封件(10)在插头(1)纵轴方向的截面上以径向作用方式被设置在插头(1)和围绕所述开口(6)的突出部(11)之间。
6.如权利要求5所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
围绕所述开口(6)的突出部(11)作为壳体壁(3)的一部分。
7.如权利要求1-6任一所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
所述电路载体(4)被以压合或锁合方式连接至插头接触件(2)之外的所述插头(1)。
8.如权利要求1-6任一所述的插头与电路载体的电连接结构，其特征在于，
所述插头接触件(2)与对应的电路载体(4)中的插口(7)之间的连接采用压合方式形成。
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