JP2010501993A

JP2010501993A - 押し込みピン

Info

Publication number: JP2010501993A
Application number: JP2009526011A
Authority: JP
Inventors: ルートヴィヒロニー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2010-01-21
Also published as: DE102006040640A1; WO2008025611A1; EP2059978A1; US20090104823A1

Abstract

押し込みピンの一部を収容する収容部との電気接続を形成する押し込みピンであって、この押し込みピンは電気接続を形成するエラスティックな押し込みゾーンを備える。前記押し込みゾーンは第１の押し込みゾーン（４）を形成し、該第１の押し込みゾーンには第２の押し込みゾーン（５）が軸方向に続いており、前記第１の押し込みゾーン（４）と第２の押し込みゾーン（５）とは異なるばね特性を有することが提案される。

Description

本発明は、押し込みピンの一部を収容する収容部との電気接続を形成する押し込みピンに関するものであり、この押し込みピンは電気接続を形成するエラスティックな押し込みゾーンを備える。

従来技術から冒頭に述べた形式の押し込みピンは公知である。押し込みピンはその基本機能としてはんだフリーで、例えば導体路基板とプラグ接点との間で電気接続を行う。ここで押し込みピンの押し込みゾーンは一方では電気接点ゾーンとして用いられ、他方では導体路基板での押し込みピンの機械的固定部として用いられる。この接続の機械的安定性は第一に、使用される押し込みピンの折り畳み力（穴腹面力）により規定される。高い機械的安定性を保証するために、折り畳み力も相応に高くなければならない。技術的限界から、押し込みピンにおける押し込みゾーンの折り畳み力が過度に大きいと、導体路基板にある金属孔部が不利にも損傷してしまう。この作用は、押し込みピンの数が増大すると、個々の押し込みピンの相互位置のばらつきが大きくなるためますます増強する。したがって押し込みピンの折り畳み力の選択は常に、機械的安定性および品質と既知のエラー形成との妥協である。

本発明によれば、押し込みゾーンが第１の押し込みゾーンを形成し、この第１の押し込みゾーンには第２の押し込みゾーンが軸方向に続いており、第１の押し込みゾーンと第２の押し込みゾーンとは異なるばね特性を有する。有利には第１の押し込みゾーンのばね特性は最適に電気接触接続のために構成されており、第２の押し込みゾーンのばね特性は最適の保持のために構成されている。したがって第１の押し込みゾーンはもっぱら電気コンタクトゾーンとして作用し、この電気コンタクトゾーンを介して押し込みピンないしは押し込みピンに所属する電気／電子構成素子から導体路基板への電気接続が行われる。ここで有利には収容部はスルーコンタクトとして構成されており、金属化部を有する。押し込みピンの有利な構成によって、付加的な確保手段ないしは固定手段を省略することができる。この確保手段ないしは固定手段は例えば、ハウジングとハウジングカバーとの間で導体路基板をばねエレメントによって締め付けることである。とりわけ本発明の押し込みピンは安価に製造することができる。

有利には第１の押し込みゾーンと第２の押し込みゾーンはそれぞれ、押し込みピンの伸長軸に対して垂直の対角線を有する。この対角線は、収容部の対角線よりも長く、有利には第２の押し込みゾーンの対角線は少なくとも、第１の押し込みゾーンの対角線と同じ大きさに構成されている。これにより、押し込みピンを押し込む際に両方の押し込みゾーンが収容部と接触するようになる。

押し込みピンを収容部に挿入することができるようにするため、押し込みピンは固有弾性を有する。そして有利には第２の押し込みゾーンは、第１の押し込みゾーンよりも弾性の大きい変形領域を有する。したがい第２の押し込みゾーンは収容部に挿入される際に弾性に圧縮され、収容部から出てくる際にその固有弾性によって再び弛緩し、その初期形状にばねのように復帰する。したがって第２の押し込みゾーンは、収容部から出てくる際には背後係合部として作用する。これにより押し込みピンは導体路基板の収容部から簡単には解離しない。

有利には押し込みピンの第２の押し込みゾーンには少なくとも１つの切込みが形成されている。これにより押し込みピンは第２の押し込みゾーンの領域で容易に、とりわけさらに弾性に変形される。これによって第２の押し込みゾーンの折り畳み力（穴腹面力）、すなわち相互に圧縮するのに必要な力が低減される。このことの利点は、差込み過程で比較的小さな横力が収容部に作用することである。この横力は収容部ないしは導体路基板を損傷することがある。さらに収容部から出てくる時に、第２の押し込みゾーンが自動的に再びその初期形状にばねのように復帰する。

有利には、第１の押し込みゾーンは収容部よりも大きな対角線を有する。これにより第１の押し込みゾーンは収容部内でプリバイアスされ、押し込みピンと収容部との間の確実な電気コンタクトを保証する。有利には第１の押し込みゾーンは、実質的に収容部に相応する外輪郭を有する。これにより可及的に大きな接触面積が得られる。第１の押し込みゾーンの対角線が収容部の対角線よりも大きいことによって、第１の押し込みゾーンは収容部に押し込まれる。

有利には第１の押し込みゾーンは収容部内で少なくとも部分的に塑性変形する。したがい第１の押し込みゾーンは比較的に大きな折り畳み力を有し、「クリーン」な電気接続を保証する。ここでは異なる折り畳み力と弾性の変形領域を備える２つの押し込みゾーンを組み合わせることによって、安定していて確実な接続が保証される。この接続は、振動および／または衝撃が大きい自動車領域での適用にも適する。

本発明の改善形態によれば、第１の押し込みゾーンは凹部を有する。この凹部は有利には軸方向に形成されており、押し込みピンが第１の押し込みゾーンで少なくとも部分的に塑性変形することを許容する。本発明の押し込みピン全体は、従来技術から公知の押し込みピンのように押し曲げ工具により変形することができる。したがってここでは付加的な製造コストは発生せず、本発明の押し込みピンは従来技術により製造された押し込みピンとほぼ同じコストで製造することができる。

有利には第２の押し込みゾーンは、第１の押し込みゾーンよりも比較的に大きな対角線を有する。このことによりボタン穴作用が増強され、収容部内での押し込みピンの確実な保持が保証される。第２の押し込みゾーンは比較的大きな弾性変形領域を有し、切込みがあるため折り畳み力は比較的小さいから、押し込みピンを収容部に引き続き問題なく押し込むことができ、収容部および／または押し込みピンが損傷することもない。
そして押し込みに必要な力は従来技術と比較してほぼ同じままである。

有利には第２の押し込みゾーンは実質的にティアドロップ形の輪郭を有し、その鈍角の端部は第１の押し込みゾーンに移行する。これにより、押し込みピンは容易に挿入され、第２の押し込みゾーンがその初期形状にばねのように復帰すると、再び引き抜くのは困難となる。

本発明の押し込みピンの平面図である。第２の押し込みゾーンの横断面図である。第１の押し込みゾーンの横断面図である。当接面を備える押し込みピンの平面図である。収容部内の押し込みピンの平面図である。押し込みピンの折り畳み力−折り畳み距離を示す線図である。

図１は、本発明の押し込みピンの実施例を平面図に示す。押し込みピン１は、電気／電子構成素子から到来するネック３を有し、このネックは第１の押し込みゾーン４に移行する。第１の押し込みゾーン４はネック３よりも幅広に構成されている。押し込みゾーン４は実質的に矩形の輪郭を有する。第１の押し込みゾーン４には軸方向に第２の押し込みゾーン５が続いており、第２の押し込みゾーン５はティアドロップ形の外輪郭を有する。ここで第２の押し込みゾーン５の対角線ないし幅は押し込みピン１の長手伸長方向に対して垂直に、第１の押し込みゾーン４の対角線ないしは幅よりも大きく構成されている。第２の押し込みゾーン５は、第１の押し込みゾーン４に対向する端部で先端６に移行する。

第２の押し込みゾーン５は切込み７を有する。この切込みは実質的にティアドロップ形の輪郭を有し、この輪郭は第２の押し込みゾーン５の外輪郭に実質的に相応する。押し込みピン１は縁部領域８を有し、この縁部領域は第１の押し込みゾーン４と第２の押し込みゾーン５を取り囲み、それぞれネック３および先端６に移行する。

図２および３にそれぞれ横断面図で示されているように、押し込みゾーン４と５にはそれぞれ斜め部材９と１０が形成されている。これらの斜め部材は、縁部領域８から押し込みピン１の中央領域に導かれている。図２は、第２の押し込みゾーン５のラインＡ−Ａに沿った押し込みピン１の断面を示す。ここで斜め部材９は、押し込みピン１の前面または縁部領域８から切込み７に導かれている。この図ではさらに、押し込みピン１がその長手伸長方向に対して垂直にほぼ矩形の外輪郭を有することが分かる。図２の断面にはさらに、第１の押し込みゾーン４の斜め部材１０が示されており、この斜め部材１０は斜め部材９ほど傾斜が強くない。

図３は、図１のラインＢ−Ｂに沿った第１の押し込みゾーン４の横断面を示す。第１の押し込みゾーン４の領域で斜め部材１０は、床面１２を備えるロート状の凹部１１を形成する。床面１２はウェブとしても図示されている。

２つの押し込みゾーン４と５の幾何形状構成により、これらの押し込みゾーンは異なる特性を有する。第２の押し込みゾーン５は、切込み７と急峻な斜め部材９により大きな弾性変形領域を有する。すなわち、第２の押し込みゾーン５の領域では押し込みピン１が問題なく、十分に弾性に変形することができる。そして押し込みピン１は、その長手伸長方向に対して垂直に、図２に示すように矢印１３の方向に圧縮される。これに対して第１の押し込みゾーン４は比較的小さな弾性変形領域を有する。したがって力が矢印１３の方向に作用すると、第１の押し込みゾーン４は第２の押し込みゾーン５よりも早期に弾性変形する。

図４は、先行の図面の押し込みピン１を、当接面１４を有する実施例で示す。ここで押し込みピン１はハウジング１５内にあり、このハウジングは電気／電子構成素子のハウジングに所属する。押し込みピン１はその押し込みゾーン４と５と共に、実質的にハウジング１５の外になるよう配置されている。押し込みピン１のネック３は、第１の押し込みゾーン４に対向する端部で保持領域１６に移行する。この保持領域はハウジング１５と接触接続している。ここで当接面１４は、押し込みピン１の長手伸長方向に対して垂直に形成されている。ハウジングは有利にはプラスチックから作製される。

図５は、図４の押し込みピン１を当接面１４と共に導体路基板１７での取付け状態で示す。導体路基板１７は収容部として開口部１８を有する。この開口部はスルーコンタクト部１９として構成されている。このために開口部１８と開口部近傍の領域は、導体路基板１７の上側２１と下側２２に金属化部２２を有する。押し込みピン１が図４の矢印２３の方向で、導体路基板１７の開口部１８に挿入されると、まず先端１６が押し込みピン１を開口部１８内でセンタリングする。さらに挿入すると押し込みピン１の第２の押し込みゾーン５が圧縮される。なぜなら押し込みゾーン５の対角線は開口部１８の対角線よりも大きく構成されているからである。押し込みピン１の形状に基づき、押し込みピン１は押し込みゾーン５の領域で弾性変形する。そして押し込みゾーン５が開口部１８から出てくる時に、押し込みゾーン５は再び初期形状にばねのように復帰する。

押し込みゾーン５が開口部１８よりも幅広であり、ティアドロップ形に構成されていることによって、いわゆるボタン穴作用が生じる。これにより押し込みピン１は簡単には導体路基板１７の開口部１８から（矢印２３の反対方向で）再び引き出すことはできず、導体路基板１７に形状結合して保持される。

押し込みピン１は押し込みゾーン５の領域で単に弾性に変形されるだけであるから、押し込みピン１はこの領域に小さな折り畳み力しか有していない。この折り畳み力は、押し込みゾーン５を変形するのに必要な力である。このことの利点は、開口部１８の金属化部２２に挿入の際に小さな横力しか作用せず、この横力が損傷を引き起こすことがないことである。

第１の押し込みゾーン４はその幾何形状により、第２の押し込みゾーン５よりも大きな折り畳み力と、小さな弾性変形領域を有する。第１の押し込みゾーン４も有利には、収容部ないしは開口部１８の対角線よりも大きな対角線を有するように構成されているから、第１の押し込みゾーン４はその弾性領域を越えて塑性変形領域まで変形し、これにより押し込みピン１から金属化部１８ないしは導体路基板１７への確実な電気接続を保証する。したがって押し込みゾーン４と５は共に、確実な電気接続と導体路基板１７における押し込みピン１の安定した保持を保証する。押し込みゾーン５が有利にはティアドロップ形の輪郭を有することにより、差し込む場合には取り出す場合よりも小さな力しか矢印２３の方向に必要ない。

ハウジング１５の当接面１４は、押し込みピン１が導体路基板１７を通って滑るのを阻止する。有利には当接面１４は、押し込みピン１が開口部１８にプリバイアス下で保持されるように配置されている。この安定した機械的接続により、コストの掛かる特別の手段を省略することができる。さらにこのように実現された機械的接続は、強い振動および／または衝撃が予想される適用分野、例えば自動車分野で使用するのに適する。ただ１つの押し込みゾーンしか使用しない場合には図らなければならない、機械的安定度と電気接続との妥協がなくなり、押し込みゾーン４と５を最適に適合することができる。押し込みゾーンを１つしか備えない押し込みピンと比較して、本発明の押し込みピン１はほぼ同じコストで製作することができる。なぜなら押し込みピン１を調整するための押し曲げ工具の形状を適合すればよいだけだからである。

図６は、例として折り畳み力／折り畳み距離の線図２４を示す。ここでは折り畳み力２５が押し込みゾーン４と５の折り畳み距離２６の上にプロットされている。線図２４には曲線２７が示されており、この曲線は第２の押し込みゾーン５の折り畳み距離についての理論的折り畳み力経過を示す。この曲線は線図の原点２８から始まり、押し込みゾーン５に対するフック曲線に相応する理想的勾配でまず経過し、折り畳み距離２６の増大と共に値２９まで上昇する。値２９から曲線２７の勾配は減少する。

第２の曲線３０は、第１の押し込みゾーン４の折り畳み力／折り畳み距離経過を示す。押し込みゾーン４は押し込みゾーン５の後で初めて開口部１８により変形され、押し込みゾーン５よりも幅狭に構成されているから、曲線３０は折り畳み距離軸２６上の比較的後の値３１から始まり、曲線２７よりも実質的に急峻に値３２まで経過する。この値３２は、勾配が減少する前の理想（フックの）勾配としての値２９よりも前にある。値２８と２９の間の領域ないしは値３１と３２の間の領域は、それぞれ押し込みゾーン４と５の弾性変形領域を表す。実線の曲線３３は、２つの押し込みゾーン４と５の得られた理想折り畳み力経過を折り畳み距離２６について示す。押し込みゾ―ンの幾何形状によって、第２の押し込みゾーン５は第１の押し込みゾーン４（３５）よりも大きな弾性変形領域を有する。さらに第２の押し込みゾーン５を変形するために必要な折り畳み力は、第１の押し込みゾーン４を変形するための力よりも小さい。したがって開口部１８の金属化部２２が装着の際に損傷を受けることがない。２つの押し込みゾーン４と５の生じる公称折り畳み力は、開口部１８の最終直径が値３７の場合、値３６に相当する。

第２の押し込みゾーン５は変形しても、その塑性変形領域には達しない。したがって第２の押し込みゾーン５は開口部１８から出てくる時、再びその初期形状にばねのように復帰する。

Claims

押し込みピンの一部を収容する収容部との電気接続を形成する押し込みピンであって、
前記押し込みピンは電気接続を形成するエラスティックな押し込みゾーンを備える形式の押し込みピンにおいて、
前記押し込みゾーンは第１の押し込みゾーン（４）を形成し、
該第１の押し込みゾーンには第２の押し込みゾーン（５）が軸方向に続いており、
前記第１の押し込みゾーン（４）と第２の押し込みゾーン（５）とは異なるばね特性を有する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１記載の押し込みピンにおいて、
前記第１の押し込みゾーン（４）と第２の押し込みゾーン（５）はそれぞれ、前記収容部（１８）よりも大きい対角線を有する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１または２記載の押し込みピンにおいて、
前記第２の押し込みゾーン（５）の対角線は、前記第１の押し込みゾーン（４）の対角線と少なくとも同じ大きさである、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１から３までのいずれか一項記載の押し込みピンにおいて、
前記第２の押し込みゾーン（５）は、前記第１の押し込みゾーン（４）よりも大きな弾性変形領域を有する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１から４までのいずれか一項記載の押し込みピンにおいて、
前記第２の押し込みゾーン（５）は、少なくとも１つの切込みを有する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１から５までのいずれか一項記載の押し込みピンにおいて、
前記第１の押し込みゾーン（４）は、前記収容部（１８）内で少なくとも部分的に塑性変形する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１から６までのいずれか一項記載の押し込みピンにおいて、
前記第１の押し込みゾーン（４）は、少なくとも１つの凹部（１１）を有する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１から７までのいずれか一項記載の押し込みピンにおいて、
前記第２の押し込みゾーン（５）は、前記第１の押し込みゾーン（４）よりも大きな対角線を有する、ことを特徴とする押し込みピン。
請求項１から８までのいずれか一項記載の押し込みピンにおいて、
前記第２の押し込みゾーン（５）は、実質的にティアドロップ形に構成されている、ことを特徴とする押し込みピン。