KR100907966B1 - 압입 연결기구 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압입 연결기구(1)와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 압입 연결기구(1)는 하나의 접속체(3)와 2개의 다리(4)로 이루어지는데, 다리는 접속체와 일체로 형성되고 절단작업 없이 생긴 분리면에 의해 분리된다. 이들 다리는 압입구간(6)에서 벌어져 서로 떨어진다. 압입구간(6) 옆에 있는 팁(7)은 다리(4)의 자유단부들을 모아서 이루어진다.

Description

압입 연결기구 및 그 제조방법{PRESS-FIT CONTACT AND MEHTOD FOR PRODUCING THE CONTACT}

본 발명은 압입 연결기구와 그 제조방법에 관한 것이다.

이런 종류의 압입 연결기구는 납땜 방식이 아닌 전기접속에 사용되는데, 특히 회로기판의 관통구멍에 압입된다.

단단한 압입구간을 갖는 연결기구와 탄성 압입구간을 갖는 연결기구는 분명히 구분되는데, 연결기구를 일단 구멍에 끼우면 이런 압입구간이 구멍에 위치하게 된다. 단단한 압입구간은 탄성이 낮기 때문에 탄성 압입구간에 비해 큰 단점을 갖는다. 구체적으로, 단단한 압입구간을 갖는 압입 연결기구를 끼울 때 회로기판의 관통구멍이 쉽게 변형되어 연결기구에 악영향을 주게된다.

탄성 압입구간을 갖는 압입 연결기구를 만드는데 특히 펀칭기술을 이용한다. 이런 종류의 압입 연결기구는 압입구간에 2개의 다리가 달려있되, 이들 다리가 서로 떨어져 있다.

압입 연결기구의 다리는 측면 요홈들을 단단한 물질에 펀칭하여 만들어지는데, 다리 사이에 구멍을 펀칭하는데 큰 표면적이 필요하다. 따라서, 이렇게 만들어진 압입연결기구는 그 형상이 대부분 납작하고 평평하다. 이런 연결기구를 원형 구 멍에 끼우면, 구멍 벽면과의 사이에 접촉면이 2군데 생기고, 이들은 서로 180도 떨어져 있다. 이런 접촉면은 압입연결기구의 좁은 측면에서 생긴다.

압입연결기구의 좁은 측면만이 구멍의 벽면과 접촉하므로, 개별 소자들의 허용오차로 인한 간섭이 일어나는 전기접촉이 불충분하게 된다.

미국특허 3,846,741에서 소개하는 압입 연결기구는 회로기판의 구멍에 끼우는 것으로, 금속띠를 구부려 만든다. 구체적으로, 서로 겹쳐놓은 2개의 금속띠를 사용해 압입연결기구를 만들되, 하단부를 구부려 2개의 다리를 서로 떨어지게 만들고, 이들 다리를 각각의 구멍에 압력으로 끼운다.

이 방법에 의하면 기다란 압입연결기구가 만들어지는데, 그 형상은 원형 구멍에는 부적합하다.

본 발명의 목적은 한편으로는 저렴하고 효과적으로 생산되면서 다른 한편으로는 기계전기적 접촉특성이 양호하고 반복적인 압입 연결기구를 제공하는데 있다.

이런 목적은 청구항 1, 15의 특징에 의해 이루어지는데, 이들의 적용례는 종속항에서 설명된다.

본 발명에 따른 압입 연결기구는 접속체와 2개의 다리를 갖추는데, 이들 다리는 접속체와 일체로 형성되고 절단공정 없이 형성되는 분리면에 의해 분리되며 압입구간에서 벌어져 서로 떨어져 있다. 또, 압입구간에 인접한 팁은 2개의 다리의 자유단부들이 모여서 이루어진다.

본 발명에 따른 압입 연결기구는 쉽고 효과적으로 생산할 수 있다. 절단작업 없이 단단한 물체를 이루는 접속체에서 다리를 만드는데, 이들 다리는 접속체의 나머지 부분과 연결된다. 접속체를 전단하여 다리를 만들되, 압입구간에서 다리를 벌리는데 맨드렐을 사용한다.

이 작업에 사용되는 공구는 한번에 하나씩이 아니라 한번에 여러개의 연결기구를 만들어 생산성을 높이는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 압입 연결기구의 다른 중요한 장점은, 연결기구를 끼우는 회로기판의 원형 관통구멍에 적합한 형상을 갖는다는 것이다. 그 결과, 각각의 접촉소자의 허용오차에 가장 둔감한 접촉부에서 극히 높은 접촉품질을 얻을 수 있다.

특히 바람직한 것은, 본 발명의 압입 연결기구가 커패시티를 반송하는 전류값이 높아 접촉품질이 높은데, 이런 성질은 전류가 높은 경우에 특히 필요한 것이다.

본 발명의 압입 연결기구의 단면이 정사각형이라는 것도 아주 바람직하다. 접속체의 일단부를 절단하거나 전단하여 다리를 만들기 때문에, 압입구간의 다리의 단면적의 합이 접속체의 정사각형 단면적과 거의 일치한다. 이렇게 압입구간에서 2개의 다리의 종합 단면이 정사각형인 것은 구멍의 원형 형상에 가장 어울리는 형상이다.

압입 연결기구의 다리와 구멍의 벽면 사이의 접촉력이 대칭으로 분산되므로 아주 효과적이다. 이 경우의 접촉력은 구멍의 중심이 아닌 반경방향으로 효과적인데, 압입 연결기구와 구멍 사이의 접촉점은 90도 떨어져 있다. 즉, 접촉력이 대칭 분산되게 되어 토크가 생기지 않으며 압입연결기구가 구멍 중심에 위치하게 된다.

또, 구멍 내부에서 큰 도전 단면을 얻게되는데, 이는 압입연결기구의 다리의 단면 합이 구멍내에서 정사각형이기 때문이다. 도전 단면의 단면적은 구멍의 허용오차에 따라 대략 구멍 단면적의 60~80%에 달한다.

연결기구의 다리의 모서리를 압입구간에서 둥그스름하게 형성하면 특히 유리하다. 이런 라운드 모서리는 구멍 벽면과 함께 접촉면이 넓은 기밀 접촉부 4군데를 마련하고, 이들 접촉부 사이에는 틈새가 형성된다. 따라서, 높은 전류가 흐를 수 있는 내식성 접촉부가 압입연결기구와 구멍 사이에 형성된다.

압입 연결기구의 자유단부에 팁을 만들면 압입 연결기구를 구멍에 끼우기가 아주 쉽다. 이런 자유단부는 연결기구를 구멍에 끼웠을 때 구멍 밑면에서 튀어나온다. 이렇게 튀어나온 자유단부를 위로 구부려 구멍 밑면에 걸리게 하면 휘어진 팁과 회로기판 사이에 연결이 이루어진다. 이렇게 형성된 연결부는 리벳 연결로서, 압입 연결기구를 구멍에 단단히 유지하는데 큰 도움을 준다. 원칙적으로, 이렇게 되면 압입 연결기구를 전기적 기능이 없는 순수한 기계식 체결요소로도 사용할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 압입 연결기구의 연결구간은 접속체로 이루어지고 2개의 다리가 밀착되어 있는 구간이다. 연결구간은 다리에 이어지는 구간으로서, 2개의 다리는 압입구간을 형성하고 이곳에서 서로 벌어진다. 연결구간을 이루는 다리에 의해 허용오차를 효과적으로 보상할 수 있는데, 이는 연결구간에서 2개의 다리가 분리되어 있기 때문이고, 이로 인해 연결구간에서 압입 연결기구의 강성이 줄어든다. 그 결과, 회로기판과 압입구간에 작용하는 힘이 지나치지 않으며, 심지어는 압입 연결기구와 구멍이 오정렬되어도 그렇다.

본 발명에 따른 압입 연결기구의 압입구간은 형상 때문에 양호한 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 그 결과, 탄성은 낮지만 전도율은 극히 높은 재료로서 동합금 대신에 황동을 사용해 압입 연결기구를 만든다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 압입 연결기구의 평면도;

도 1b는 도 1a의 단면도;

도 2는 도 1의 압입 연결기구를 회로기판의 원형 구멍에 끼운 상태의 단면도;

도 3은 도 1의 압입 연결기구를 제조하기 위한 접속체의 사시도;

도 4는 도 3의 접속체를 성형하기 위한 프레스의 단면도;

도 5는 도 3의 접속체를 전단하기 위한 전단기의 단면도;

도 6은 도 5의 전단기를 사용해 제조된 다리가 달린 접속체의 사시도;

도 7은 도 5에 따른 접속체의 다리를 벌리기 위한 공구의 단면도.

도 1은 압입 연결기구(1)의 일례를 보여주되, 도 1a는 압입 연결기구(1)의 측면도이고 도 1b는 도 1a의 단면도이다. 압입연결기구(1)를 회로기판의 관통구멍(2)에 끼우는데(도 2 참조), 관통구멍(2)의 단면은 원형이다.

이 압입연결기구(1)는 재질이 황동이고, 접속체(3) 밑면에 2개의 다리(4)가 달려있는 형태를 이룬다. 접속체(3)의 분리선을 따라 그 일부를 절단하면 접속체(3)의 나머지 부분에 이어지는 다리(4)가 형성된다. 즉, 다리(4)는 접속체(3)의 일부분으로 일체를 이룬다. 다리(4)는 압입연결기구(1)의 종축선이 이루는 대칭면에 대해 대칭을 이룬다.

접속체(3)는 단면이 사각형이되, 본 실시예에서는 정사각형이다. 접속체(3)를 잘라내 다리(4)를 만들기 때문에, 다리의 단면은 종축선 방향에서는 직사각형이지만, 이들 단면을 합치면 접속체(3)의 정사각형 단면을 이룬다. 이런 단면은 다리(4)의 자유단부 부분에서만 약간 테이퍼져, 압입연결기구(1)를 구멍(2)에 끼우기 쉽도록 되어있다.

압입연결기구(1)는 상단부의 연결구간(5)과 그 밑의 압입구간(6)은 물론 하단부의 팁(7)으로 구분된다(도 1a 참조).

연결구간(5)은 외부장치에 압입연결기구(1)의 전기접속을 하는 기능을 하고, 접속체(3)와 다리(4) 연결구간으로 이루어지는데, 이들 연결구간은 분리면(8)으로만 구분되고 서로 인접해있다. 연결구간(5)은 다리(4)로 이어지고, 다리(4)는 분리면(8)에서 갈라져, 눈 모양의 공간(9)을 형성한다.

압입구간(6)에서 적당한 공구를 이용해 다리(4)를 벌린다. 즉, 다리(4)가 탄성 압입구간(6)을 형성한다. 공구로 작업하므로, 압입구간의 내면은 매끈하다. 다리(4)가 압입구간(6)에서 벌어져 공간을 형성하고, 이 구간의 최대폭은 압입연결기구(1)를 끼우는 구멍(2)의 직경을 넘는다. 압입구간(6)의 다리(4) 사이의 공간이 팽창영역(10)을 이룬다. 압입구간(6) 뒷부분이 압입연결기구(1)의 팁(7)으로서, 다 리(4)의 자유단부가 팁(7)을 이룬다. 팁(7)의 윗부분에서, 2개의 다리(4)가 서로 좁아지면서 연결되어 역삼각 형상의 공간(11)을 이룬다.

도 1b에서는 특별히 다리(4)의 가장자리의 라운드 모서리(13)는 압입구간의 모서리로서, 이런 라운드 모서리(13)는 압입연결기구(1)의 전장에 걸쳐 형성되어 있다. 본 실시예의 다리(4)의 모서리(13)는 압입구간(6)에 있는 것으로서, 별도의 처리단계에서 생성된다.

먼저 압입연결기구(1)의 팁(1)을 구멍(2)에 넣고 삽입한다. 다리(4)의 단면적이 팁(7) 부분에서는 작고 다리(4)의 자유단부들이 모이기 때문에, 다리의 외곽 치수가 구멍(2)의 직경보다 작어 팁(7)을 구멍에 쉽게 삽입할 수 있다.

다음 압입연결기구(1)의 압입구간(6)을 구멍(2)에 끼우면 다리(4)가 압입구간에서 서로를 향해 눌려지면서 구멍(2) 안에 위치한다(도 2 참조).

연결구간(5)에서는 다리(4)의 분리면에서 분리된채 다리가 서로 밀착해있으므로, 압입연결기구(1)의 탄성이 증가하여 허용오차를 보상한다. 즉, 압입연결기구(1)의 강성이 연결구간(5)에서는 줄어든다는 것이다. 결과적으로, 삽입하는 동안에는 회로기판과 압입구간(6)에 작용하는 허용응력이 초과하지 않으며, 압입연결기구(1)와 구멍(2) 사이에 오정렬이 있을 때도 그렇고, 특히 압입연결기구(1)가 여러개 있을 경우 더욱 그렇다.

도 2의 다리(4)는 압입구간(6)의 다리가 구멍(2)에 삽입된 상태를 보여준다. 이들 다리(4)는 접속체(3)를 잘라서 생긴 것이고 접속체(3) 자체는 단면이 정사각형이므로, 압입구간(6)의 2개의 다리가 모이면 동일한 정사각형 단면을 형성하고, 이 형상은 원형 구멍(2)의 형상에 최적이다. 다리(4)의 형상 때문에, 압입연결기구(1)와 구멍(2) 사이의 접촉력(F)이 구멍(2)의 중심에 대해 반경방향으로 효과적이고 회전대칭을 이룬다(도 2 참조). 이때문에 압입연결기구(1)를 구멍 중심에 토크 없이 배치할 수 있다. 다리(4)의 라운드 모서리(13)는 구멍(2)과 접촉하면서 접촉면이 큰 기밀 접촉면(2a)을 형성한다. 이 접촉면(2a)은 틈새(2b)로 이어지고, 틈새 부분에서는 압입연결기구(1)와 구멍(2) 사이에 표면압력이 생긴다. 삽입을 하는 동안 오염물과 이물질 층은 틈새(2b)에 생긴다. 이렇게 생긴 기밀 접촉면(2a)의 전체 면적이 압입연결기구(1)의 단면적보다 커지므로, 경계저항이 극히 낮아지고 커패시티를 운반하는 전류는 높아진다. 끝으로, 2개의 다리(4)가 모여 정사각형 단면을 이루므로 가능한한 가장 작은 구멍(2) 안에서 큰 도전 단면적을 얻을 수 있다.

구멍(2)에 끼워진 압입 연결기구(1)의 팁(7)은 구멍(2)의 밑면에서 약간 튀어나온다. 필요하다면, 다리(4)의 자유단부를 윗쪽으로 구부려 구멍(2)의 밑면에 걸리도록 하여, 리벳형 연결을 하도록 하고, 이 경우 압입연결기구(1)를 더 강하게 고정할 수 있다.

도 3~7은 도 1의 압입 연결기구(1)를 제조하는 방법을 보여준다.

도 3은 압입 연결기구(1), 즉 황동괴 형태의 접속체(3)를 만드는 재료를 보여준다. 이 경우, 접속체(3)는 전장에 걸쳐 일정한 정사각형 단면을 갖는다. 접속체(3)의 가장자리에는 라운드형의 모서리(13)가 형성된다.

도 4, 5, 7은 절단공정 없이 접속체(3)에서 압입연결기구(1)를 만들기 위한 공구의 단면도들이다. 이들 공구는 한번에 접속체(3) 여러개를 처리하는데 이용되 는데, 특히 격자 배열의 여러개의 압입연결기구(1)를 만드는데 사용된다. 도 4, 5, 7의 공구들은 각각 4개의 접속체(3)를 동시에 처리하는데 사용되는데, 접속체(3)를 동시에 처리할 수 있는 갯수는 원칙적으로 가변적이다.

도 4의 프레스(14)에는 접속체(3)를 담기위한 금형(15)이 4개 있다. 프레스금형(15) 내부의 접속체(3)의 종축선은 인발면에 수직이다. 프레스금형(15)은 접속체(3)의 단면에 맞는다. 금형(15)의 가장자리가 라운드이기 때문에, 압입연결기구(1)의 압입구간(6)에 있는 접속체(3)의 가장자리에 라운드 모서리(13)가 압인된다. 또, 프레스금형(15)마다 돌출부(15a)가 있어, 접속체(3)마다 노치가 생기게 된다.

이어서, 도 5에 도시된 전단기(16)로 접속체(3)를 처리한다. 전단기(16)에는 접속체(3)를 담아두는 리셉터클(17)과 전단스탬프(18a-b)가 있는데, 첫번째 전단스탬프(18a)는 도면에서 아래로 움직이고, 두번째 전단스탬프(18b)는 위로 움직인다.

각각의 접속체(3)는 리셉터클(17)에서 2개의 전단스탬프(18a-b) 사이에 끼워지고, 이때 접속체(3)의 종축선은 인발면에 수직이다. 접속체(3)에 작용하는 첫번째와 두번째 전단스탬프(18a-b)가 서로 반대 전단방향으로 움직이므로, 접속체(3)의 하부는 전단되어 2개의 다리(4)를 형성하고, 이들 다리는 분리면에 의해 분리된다. 이런 전단작업으로 얻어진 다리(4)가 2개 달린 접속체(3)의 형상이 도 6에 도시되었다. 전단스탬프(18a-b)의 디자인 때문에, 접속체(3)에서 바깥쪽으로 뻗은 다리(4)는 V자 형상을 이룬다.

도 7에 도시된 팽창기(19)로 접속체(3)를 더 처리하기 위해, 접속체(3)의 다 리(4)를 서로를 향해 구부려 서로 맞닿게 한다. 이렇게 사전 프레스처리된 접속체(3)를 팽창기(19)의 리셉터클(20)에 끼우되, 접속체의 종축선을 인발면에 수직되게 한다.

리셉터클(20)에서 외측으로 이어진 것이 채널(21)인데, 채널마다 맨드렐(22)을 하나씩 끼워 압입연결기구(1)의 압입구간(6)의 다리(4)를 벌린다. 맨드렐(22)로 작업하는 동안 다리(4)가 서로 벌어지므로, 리셉터클(20)의 폭이 접속체(3)의 폭보다 커서, 맨드렐(22)을 밀어넣으면 다리(4)가 옆으로 벌어진다. 압입구간(6)내에서 다리(4) 사이에 팽창영역(10)을 형성하는 중간영역은 맨드렐(22)의 형태에 의해 결정된다. 다리(4) 안쪽은 맨드렐(22)로 작업하므로 매끈하다. 도 3에 도시된 바와 같이, 프레스(14)로 접속체(3)에 노치를 만들면, 맨드렐(22)을 끼우는데 도움이 된다. 도 4, 6, 7에 도시된 공구들을 이용하면, 추가 공정 없이도 압입연결기구(1)를 쉽고 효과적으로 만들 수 있다.

Claims (23)

1. 2개의 다리(4)가 일체로 형성되어 있는 접속체(3);

   상기 접속체(3)에 이어지고, 절단 없이 생긴 분리면(8)에 의해 2개 다리가 분리된채 서로 밀착되어 있는 연결구간(5);

   상기 연결구간에서 이어져, 2개 다리가 서로 벌어져 있는 압입구간; 및

   압입구간에 인접하고, 2개 다리의 자유단부가 모여 이루어지는 팁;으로 이루어지고,

   접속체(3)의 단면이 전장에 걸쳐 일정한 사각형이고, 회로기판의 관통구멍(2)에 삽입되며;

   연결구간에서 2개의 다리가 분리되어 있어 연결구간의 강성이 줄었기 때문에, 압입연결기구과 회로기판의 관통구가 오차범위 이상으로 오정렬된 경우에도, 회로기판에 압입구간을 끼울때 지나친 힘을 가하지 않아도 되는 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
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5. 제1항에 있어서, 접속체(3)의 단면이 정사각형인 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
6. 제5항에 있어서, 각각의 다리(4)가 압입구간(6)에서는 일정한 단면을 갖고, 다리(4)의 단면적의 합이 접속체(3)의 단면적과 같은 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
7. 제6항에 있어서, 다리(4)의 가장자리의 모서리(13)가 압입구간(6)에서 둥그스름하게 라운드형인 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 2개의 다리(4)가 압입구간(6)에서 눈 모양의 틈새를 만들되, 이런 눈 모양 부분의 최대 폭이 구멍(2)의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
9. 제8항에 있어서, 구멍(2)에 삽입한 뒤에 압입구간(6)의 다리 부분이 구멍(2)에 위치하는 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
10. 제9항에 있어서, 구멍(2)에 삽입한 뒤에 다리(4)의 라운드 모서리(13)가 구멍(2)의 벽면과기밀접촉을 하는 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
11. 제10항에 있어서, 상기 구멍(2)이 원형이고, 이 구멍에 압입된 다리(4)가 구멍(2)의 벽면을 향해 반경 방향으로 접촉력을 가하는 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
12. 제11항에 있어서, 다리(4)의 단면적이 압입구간(6)에서 보다 팁(7) 구간에서 더 작은 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
13. 제12항에 있어서, 구멍(2)에 삽입한 뒤 이 구멍에서 튀어나온 다리(4)의 자유단부들이 구멍(2)의 밑면을 향해 위로 휘어진 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
14. 제13항에 있어서, 황동으로 이루어진 것을 특징으로 하는 압입 연결기구.
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