JP5772758B2 - プレスフィットピン及びその嵌合状態確認方法 - Google Patents

Description

本発明はプレスフィットピン及びその嵌合状態確認方法に関する。

プリント基板のスルーホールにプレスフィットピンを挿入し、はんだを用いることなくコネクタを実装するプレスフィットピンが知られている。

特許文献１には、プリント基板のスルーホールの両側から圧入されるプレスフィットピンが記載されている。特許文献１に記載のプレスフィットピンは、端子部と、端子部と接続するプレスフィット部と、プレスフィット部と接続する先端部とを備えている。プレスフィット部は、スルーホール内で反対側から圧入されたプレスフィットピンの先端部により塑性変形をおこし、スルーホール内周面に圧接される。

特開２０１１−２１０３７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプレスフィットピンでは、プレスフィットピンの挿入ストロークでしか圧接状態を推定することができない。また、特許文献１に記載の技術では、プレスフィットピンの塑性変形の状態を確認できないため、基板への過負荷が察知できない。つまり、スルーホール内でプレスフィットピンと反対側から挿入されたプレスフィットピンとが塑性変形して、スルーホール内周面に圧接された状態となっても、それを確認できず、プレスフィットピンを必要以上に加圧してしまい、基板に過負荷がかかってしまうことがあった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、スルーホール内での嵌合状態を確認可能なプレスフィットピンと、その嵌合状態確認方法とを提供することを目的とする。

本発明にかかるプレスフィットピンは、プリント基板のスルーホールの両側から挿入されて嵌合するプレスフィットピンであって、端子部と、端子部の返しとなる先端部と、端子部と先端部との間に切り込み部とを有し、先端部は外部からの荷重により切り込み部が狭くなるように弾性変形するものであって、嵌合時に、スルーホールの両側から先端部が向かい合う形で挿入され、対向するプレスフィットコネクタの先端部の復元力により、端子部がスルーホールの内周に押圧されるものである。

本発明にかかるプレスフィットピンの嵌合状態確認方法は、プレスフィットピンがスルーホール内に挿入されて対向するプレスフィットピンと接触していない場合の挿入圧力と、プレスフィットピンの先端部が対向するプレスフィットピンにより押圧されて変形している場合の挿入圧力と、プレスフィットピンが、対向するプレスフィットピンと嵌合している場合の挿入圧力と、を外部の装置で計測し、プレスフィットピンの先端部が変形している際の挿入圧力に比べて、プレスフィットピンが嵌合している状態の際の挿入圧力が低下することを検出することにより、プレスフィットピンの嵌合状態を確認するものである。

本発明によれば、スルーホール内での嵌合状態を確認可能なプレスフィットピンを提供することができる。

実施の形態にかかるプレスフィットピンを示す図である。 実施の形態にかかるスルーホール内で嵌合するプレスフィットピンを示す図である。 実施の形態にかかるスルーホールでプレスフィットピンが嵌合するまでの状態を示す図である。 実施の形態にかかるプレスフィットピンの挿入圧力を示すグラフである。

実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１(ａ)は、本実施の形態にかかるプレスフィットピンを示す図である。プレスフィットピン１は、端子部１１と先端部１２とで構成され、端子部１１と先端部１２との間に切り込み部１３を有する。

端子部１１は、一端は先端部１２に接続され、他端は図示しない部品、例えばハウジングに接続されている。また、端子部１１の断面の形状は限定されず、例えば円、楕円及び長方形等でもよい。

先端部１２は、プレスフィットピン１の先端に設けられた、プレスフィットピン１の返しとなる部分である。先端部１２は、外部からの荷重により弾性変形し、荷重がなくなると元の形状に復元する。図１（ｂ）は、先端部１２が変形したプレスフィットピン１を示す図である。点線は通常時のプレスフィットピン１の先端部１２を示す。

外部からの荷重がかかる場合、例えばプレスフィットピン１が先端部１２より小さい隙間に挿入される等すると、先端部１２は切り込み部１３が狭くなるように変形する。言い換えれば、図１（ｂ）に示す端子部１１の長手方向に対して垂直な方向の先端部１２の幅を幅ｌとすると、外部からの荷重により幅ｌが小さくなるように弾性変形する。

図２は、スルーホール３０内で嵌合するプレスフィットピンを示す図である。スルーホール３０に上下から挿入されるプレスフィットピンは同一構造のものであるが、ここでは説明のため、一方のプレスフィットピンをプレスフィットピン１、他方のプレスフィットピンをプレスフィットピン２とし、プレスフィットピン２の端子部を端子部２１、先端部を先端部２２、切り込み部を切り込み部２３として説明する。また、実線で記載されたものを変形前のプレスフィットピン１、２とし、点線で記載されたものを変形したプレスフィットピン１、２とする。

図２（a）は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とスルーホール３０とを示す図である。プレスフィットピン１の先端部１２が変形する前の幅ｌを通常幅ｌ_１とする。プレスフィットピン１の先端部１２の幅ｌが狭くなるよう弾性変形する際に、弾性変形の範囲内で変位が最大となる場合、言い換えれば、弾性変形の範囲で先端部１２の幅ｌが最も小さく変形した場合の幅を変形幅ｌ_１'とする。

同様に、プレスフィットピン２の端子部２２が変形する前の幅ｌを通常幅ｌ_２とする。プレスフィットピン２の先端部２２の幅ｌが狭くなるよう弾性変形する際に、弾性変形の範囲内で変位が最大となる場合、言い換えれば、弾性変形の範囲で先端部２２の幅が最も小さく変形した場合の幅を変形幅ｌ_２'とする。

先端部１２と先端部２２とは、スルーホール３０内で最も変形した場合でも弾性変形の範囲内で変形するようなサイズ及び形状で形成される。つまり、先端部１２の変形幅ｌ_１'と、先端部２２の変形幅ｌ_２'との和は、スルーホール３０の直径Ｌにほぼ等しいか、それより小さくなる。スルーホール３０の直径Ｌと先端部１２の変形幅ｌ_１'と先端部２２の変形幅ｌ_２'との関係は以下のようになる。
ｌ_１'＋ｌ_２'≒Ｌ…（式１）

また、図２（ｂ）は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合した場合を示す図である。プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合している際のプレスフィットピン１の先端部１２の幅である嵌合幅ｌ_１''は、変形幅ｌ_１'より大きく、通常幅ｌ_１より小さい。同様に、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合している際のプレスフィットピン２の先端部２２の幅である嵌合幅ｌ_２''は、変形ｌ_２'より大きく、通常幅ｌ_２より小さい。

つまり、プレスフィットピン１と２との嵌合時は、プレスフィットピン１の先端部１２の復元力により、プレスフィットピン２の端子部２１がスルーホール３０の内周に押しつけられる。同様に、プレスフィットピン２の先端部２２の復元力により、プレスフィットピン１の端子部１１がスルーホール３０の内周に押しつけられる。すなわち、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とは、先端部１２と先端部２２との復元力により、スルーホール内に固定される。

さらに、切り込み部２３と先端部１２とがかみ合い、切り込み部１３に先端部２２がかみ合うため、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが互いにひっかけ合うような形状となる。これにより、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とに対し、スルーホール３０から引き抜く力が働いても、嵌合した状態を維持できる。

一般にプレスフィットピンがスルーホール内で嵌合しているか確認するのは困難であるが、本実施の形態にかかるプレスフィットピン１は、スルーホールから引き抜くように力を掛けて、プレスフィットピンが容易に引き抜けないか確認することにより、スルーホール内で嵌合しているか否か確認することができる。

図３は、スルーホール３０内でプレスフィットピン１と２とが嵌合するまでの状態を示す図である。図３（ａ）は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とがスルーホール３０の上下から挿入され、互いに接触していない状態を示す図である。

図３（ｂ）は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とがスルーホール３０内で接触した状態を示す図である。プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが接触すると、挿入圧力により、プレスフィットピン１の先端部１２とプレスフィットピン２の先端部２２とが互いに弾性変形する。

図３（ｃ）は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とがスルーホール３０内で嵌合した状態を示す図である。プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合している場合、プレスフィットピン１の先端部１２は、弾性変形領域の範囲内で変形している。同様に、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合している場合、プレスフィットピン２の先端部２２は、弾性変形領域の範囲内で変形している。

図４は、スルーホール３０の上下からプレスフィットピン１とプレスフィットピン２とを一定の速度で挿入した際のプレスフィットピン１の挿入圧力と挿入時間とを示すグラフである。

時間ｔ０からｔ１の期間は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが挿入されてから接触するまでの期間を示す。すなわち、時間ｔ０から時間ｔ１までは、図３（ａ）に示す状態である。この期間のプレスフィットピン１の挿入圧力は０となる。

時間ｔ１からｔ２の期間は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが接触してから嵌合するまでの時間を示す。時間ｔ１でプレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが接触し、時間ｔ２でプレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合する。すなわち、時間ｔ１からｔ２までの期間は図３（ｂ）に示す状態である。この期間では、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが挿入されるにつれて、先端部１２と先端部２２とが変形するため、プレスフィットピン１の挿入圧力は時間とともに上昇する。

時間ｔ２以降は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２とが嵌合している期間を示す。すなわち、時間ｔ２以降は、図３（ｃ）の状態である。この期間の挿入圧力は、先端部１２は一定の変位で変形したまま維持されるため、挿入圧力はほぼ一定である。

以上より、本実施の形態にかかるプレスフィットピン１は、プレスフィットピン１とプレスフィットピン２との嵌合状態により、挿入圧力が異なる。すなわち、プレスフィットピン１の先端部１２が変形している状態から、プレスフィットピン１がプレスフィットピン２と嵌合している状態に変化する際、挿入圧力は低下する。よって、プレスフィットピン１の挿入圧力を測定する、すなわち、挿入圧力の低下を検出することにより、スルーホール３０のプレスフィットピン１の嵌合状態を確認することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１、２ プレスフィットピン
１１、２１ 端子部
１２、２２ 先端部
１３、２３ 切り込み部
３０ スルーホール

Claims (2)

1. プリント基板のスルーホールの両側から挿入されて嵌合するプレスフィットピンであって、
   端子部と、
   前記端子部の返しとなる先端部と、
   前記端子部と前記先端部との間に切り込み部とを有し、
   前記先端部は外部からの荷重により前記切り込み部が狭くなるように弾性変形するものであって、
   嵌合時に、前記スルーホールの両側から前記先端部が向かい合う形で挿入され、対向する前記プレスフィットピンの前記先端部の復元力により、前記端子部がスルーホールの内周に押圧される、プレスフィットピン。
2. 請求項１に記載のプレスフィットピンの嵌合状態確認方法であって、
   前記プレスフィットピンがスルーホール内に挿入されて対向する前記プレスフィットピンと接触していない場合の挿入圧力と、前記プレスフィットピンの前記先端部が対向するプレスフィットピンにより押圧されて変形している場合の挿入圧力と、前記プレスフィットピンが、前記対向するプレスフィットピンと嵌合している場合の挿入圧力と、を外部の装置で計測し、
   前記プレスフィットピンの先端部が変形している際の挿入圧力に比べて、前記プレスフィットピンが嵌合している状態の際の挿入圧力が低下することを検出することにより、前記プレスフィットピンの嵌合状態を確認する、プレスフィットピンの嵌合状態確認方法。

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