阅读说明：本技术 电路板套管 (Circuit board sleeve ) 是由 史蒂芬·斯卡夫汉斯 伦霍尔德·哈默尔 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于在穿孔(204)中引导电导体穿过电路板(206)的电路板套管(100),电路板套管(100)具有由塑料材料制成的载体(102),该载体具有连贯的、基本上空心圆柱形的容纳部(106),且电路板套管具有布置在容纳部(106)中的由金属材料制成的基本上环形的弹簧元件(104),载体(102)在横向于容纳部(106)取向的端侧具有将电路板套管(100)与电路板(206)机械连接的连接元件(108),弹簧元件(104)环绕地具有多个朝内部指向的弹簧片条(110)和通过载体(102)中的空隙(114)引导到载体(102)外侧的延伸部(112),延伸部(112)与温度传感器(116)导热耦合。(The invention relates to a circuit board bushing (100) for guiding electrical conductors through a circuit board (206) in a through-hole (204), the circuit board bushing (100) having a carrier (102) made of a plastic material, the carrier has a continuous, substantially hollow-cylindrical receptacle (106), and the circuit board bushing has a substantially annular spring element (104) made of a metallic material arranged in the receptacle (106), the carrier (102) has, on an end side oriented transversely to the receptacle (106), a connecting element (108) which mechanically connects the circuit board bushing (100) to the circuit board (206), the spring element (104) has a plurality of spring webs (110) directed toward the inside and an extension (112) which is guided through a recess (114) in the carrier (102) to the outside of the carrier (102), the extension (112) being thermally conductively coupled to the temperature sensor (116).)

电路板套管

技术领域

本发明涉及一种电路板套管和用于布置在该电路板套管中的管脚(Pin)。

背景技术

接下来主要结合用于车辆车载电网的组件来描述本发明。但是本发明也能够在每种在其中应传输电负载的应用中被利用。

电导体由于通过电流而加热并且使导体的欧姆电阻增大，而这又导致经增强的加热。因此，在导体变得过热的情况下，可以限制或减小通过电流。

为了识别出导体变得过热，可以例如通过固定在导体上的温度传感器来检测导体的温度。

DE 11 2014 003 014 T5示出一种电缆连接的温度传感器，该温度传感器通过保持设备而固定在圆形导体上。

发明内容

本发明的任务是，在使用结构上尽可能简单的装置的情况下实现温度传感器到电导体上的热耦合。

该任务通过独立权利要求的主题而得以解决。本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中、说明书中和附图中说明。尤其是，一个权利要求类别的从属权利要求也可以类似于另一权利要求类别的从属权利要求地被扩展。

提出一种用于在穿孔中引导电导体穿过电路板的电路板套管，其中该电路板套管具有由塑料材料制成的载体，该载体具有连贯的、基本上空心圆柱形的容纳部，并且该电路板套管具有被布置在该容纳部中的由金属材料制成的基本上环形的弹簧元件，其中该载体在横向于该容纳部取向的端侧具有用于将电路板套管与电路板机械连接的连接元件，该弹簧元件环绕地具有多个朝内部指向的弹簧片条(Federlamelle)和通过载体中的空隙而引导到该载体的外侧的延伸部，其中该延伸部与温度传感器导热地耦合。

电导体可以被理解为如下电绝缘的导线。该导线可以被实施为在插接连接器中的管脚。该电导体可以尤其具有圆形横截面。电路板可以被称为印刷电路板(Platine)。该电路板可以横向于电导体的插接方向来取向。该载体的塑料材料可以是电绝缘的。该塑料材料可以例如是热塑性的塑料材料。该载体可以被实施为注塑件。这些连接元件可以例如是用于在电路板的穿孔中的填缝的小脚部(Füβchen)。同样地，这些连接元件可以是用于啮合到电路板的穿孔中的定位钩。金属材料可以例如是铜或铜合金。该弹簧元件可以是冲压件或者冲压弯曲件。该弹簧元件可以在***到容纳部之前环形地弯曲。同样地，该弹簧元件可以在***到容纳部期间环形地弯曲。基本上环形的弹簧元件可以理解为：该弹簧元件在容差范围内环形地成形和/或例如并不完全地闭合该环并且留下与周长相比而言小的部分区段开放。当按照规定地确定尺寸的电导体是粗的时，弹簧片条可以在松弛状态下进一步朝内部突出。当该导体被***到电路板套管中时，这些弹簧片条被朝外部挤压并且以复位的弹簧力来挤压到该导体上。这些弹簧片条或者该整个弹簧元件可以是电绝缘的、尤其是以电绝缘的方式来包住的。于是，可以也将裸露的电导体***到该电路板套管中。

该延伸部与弹簧片条热耦合，因为该延伸部由金属材料组成并且与这些弹簧片条一件式地连接。因此，该延伸部以良好地近似的方式而具有与弹簧片条相同的温度。这些弹簧片条吸收该电导体的温度。热在该弹簧元件中被传导并且使该温度传感器可以在温度值中反映该延伸部的温度。

该弹簧元件能够以横向于弹簧元件的圆周方向地被切缝的方式来实施。该切缝可以相对于延伸部来布置。通过该切缝使得弹簧元件与在容纳部中的最终位置中相比可以在***到容纳部中时更强烈地被压缩。由此，可以将其容易地引入到容纳部中。附加地，该弹簧元件可以在被压缩时才达成环形的形状，由此简化弹簧元件的制造。

弹簧片条可以通过多次地横向于弹簧元件的圆周方向来切缝的片条区域来构造。这些弹簧片条可以分别至少在末端处与弹簧元件的在圆周方向上连贯的连接区域连接。连接区域可以贴靠在容纳部的内侧处。该弹簧元件可以由一件成形。这些弹簧片条可以通过切缝而彼此间隔开。这些弹簧片条在固定末端处可以比在向内部凸出的松动(los)末端处更宽。

片条区域的这些弹簧片条可以此外分别在与该末端相对置的第二末端处与弹簧元件的另一个在圆周方向上连贯的连接区域连接。弹簧片条的这两个末端分别在自身的连接区域处连接。这些末端可以比弹簧片条的向内部凸出的中部更宽。当导体被***到电路板套管中时，连接区域在容纳部的轴向方向上能够被挤压分开。由此可以使弹簧元件的宽度增大。

这些弹簧片条可以以弧形地向内部弯曲的方式来实施。通过弧形形状可以避免锋利的棱边并且实现在电导体和接触片之间的大的接触面。

容纳部可以具有在内侧上环绕的肩部，作为用于弹簧元件的支承面。肩部可以是在容纳部的外侧面中的环形凸肩。该肩部可以基本上平行于端侧地取向、也即该肩部可以在容差范围内平行于该端侧来取向。弹簧元件可以被***到该容纳部直至该肩部。通过该肩部可以明确地规定弹簧元件在该容纳部中的位置。

该容纳部可以在与该端侧相对置的上棱边处具有用于定位弹簧元件的定位装置。定位装置可以具有引入斜面和用于防止弹簧元件从容纳部滑出的底切部。在***时可以经由定位装置推移该弹簧元件。在此，该弹簧元件可以被压缩和/或该容纳部可以被挤压分开。

该空隙可以被实施为，从该载体的与端侧相对置的上侧开始的(ausgehend)切缝。该载体可以在端侧的区域内以环形闭合的方式实施。在该切缝中，延伸部可以在弹簧元件***到容纳部中时滑动直至最终位置。通过该切缝中的延伸部可以防止弹簧元件在容纳部中扭转。

该电路板套管可以布置在电路板的穿孔上。连接元件可以被布置在电路板的相应容纳部中。该弹簧元件的延伸部可以导热接触电路板的导热的导体线路。温度传感器可以布置在电路板上并且与该导体线路导热耦合。通过在载体旁边将温度传感器布置在电路板上，可以借助标准化的装备技术来安装温度传感器。导体线路可以例如围绕用于延伸部的容纳部来布置在电路板的表面上。该导体线路可以简单地并且低成本地制造。延伸部可以与导体线路焊接。用于延伸部的容纳部可以例如是在导体线路中的穿通孔。用于连接元件的容纳部可以以例如环形地围绕用于电导体的穿孔来分布的方式来布置。

此外，根据在此所提出的方案而提出一种用于在电路板套管中引导的导电管脚，其中该管脚至少在弹簧元件的弹簧片条在管脚的最终位置接触管脚的表面的位置处具有电绝缘的绝缘层。通过电绝缘层可以将电路板套管与管脚的电位分离。例如，该管脚可以在例如几百伏特、尤其是大于300V的高电压水平。通过绝缘可以将电路板设计用于例如几伏特的、尤其是小于30V的低电压。可替代地，这些弹簧片条或者整个弹簧元件可以被套上绝缘层。于是，也可以由电路板套管来引导不绝缘的管脚，而并不将管脚的电位转移到电路板上。

附图说明

接下来参照附图来阐述本发明的有利实施例。其中：

图1示出根据一种实施例的电路板套管的空间表示；

图2示出根据一种实施例的电路板套管的截面图；和

图3示出根据一种实施例的在电路板上布置的电路板套管的空间表示。

这些图是仅仅示意性的示图并且仅用于阐述本发明。相同的或相同作用的要素总是配备有相同的附图标记。

具体实施方式

为了更容易理解，在接下来的描述中保持将关于图1-3的附图标记作为参照。

图1示出根据一种实施例的电路板套管100的空间表示。该电路板套管100具有载体102和弹簧元件104。该载体102由塑料材料制成并且具有用于弹簧元件104的容纳部106。该载体102在此被实施为注塑件。该容纳部106是基本上圆柱形的空隙，该空隙从载体102的上侧贯穿直至该载体102的对置的端侧。该载体102的外侧在此同样地是基本上圆柱形的。外侧可以也具有其他形状。该弹簧元件104由金属材料制成并且被布置在容纳部106中。该弹簧元件至少逐区域地环形地贴靠在容纳部106的内壁上。该弹簧元件在此被实施为冲压弯曲件。

电路板套管100被构造用于，被布置在在此未示出的电路板的穿孔之前并且在该穿孔中引导同样未示出的电导体。对此，该载体102在端侧的区域内具有三个连接元件108。这些连接元件108在侧面从载体102凸出并且均匀地沿着载体102的圆周分布。这些连接元件108在此被实施为L形的定位凸部，这些定位凸部凸出超出端侧并且能够被啮合到电路板的适合的空隙中。在使用连接元件108的情况下，电路板套管100可以至少近似地在中心布置该穿孔之前。

该弹簧元件104具有弹簧片条110，这些弹簧片条从容纳部106的内壁朝内部突出。这些弹簧片条110减小了电路板套管100的自由内径。如果电导体、尤其是圆形导体被引入到该电路板套管100中，则该电导体相对该弹簧片条110进行撞击并且在容纳部106的内壁的方向上使弹簧片条变形。由此，这些弹簧片条110以最终得到的复位力来挤压到该导体上。如果该导体被布置在电路板套管100中并且并不引起到该导体上的附加力，则这些弹簧片条110使该导体在容纳部106中置于中心。由于弹簧片条110的柔性，该弹簧元件104能够补偿该导体的微量移动和/或角度错位。

该弹簧元件104还具有延伸部112，该延伸部被布置在载体102的空隙114中。该延伸部112从该载体102的内侧引至载体102的外侧。在该外侧上，温度传感器116与该延伸部112导热耦合。该延伸部112在此在该载体102之外横向于端侧地被弯折。因此，在将电路板套管100置于电路板上时，该延伸部112的自由末端可以被***到电路板的为此设置的切缝中。

在一种实施例中，这些弹簧片条110通过纵向切缝的片条区域118来构造。该片条区域118被布置在弹簧元件104的两个横向取向的连接区域120之间。这些连接区域120将相邻的弹簧片条110的末端彼此连接。在连接区域118之间弹簧片条110弧形地朝内部拱曲。

在一种实施例中，这些连接区域120相对于延伸部112被中断并且因此并不是环形地闭合的。该弹簧元件104因此以纵向切缝的方式来实施。通过以切缝方式的实施方案，弹簧元件104可以被压缩以用于***到容纳部106中并且在被压缩的状态下具有比该容纳部106的内直径更小的外直径。

在一种实施例中，该载体102的空隙114被实施为切缝。该切缝在此从载体102的上侧一直达到近端侧处。在该端侧处，载体102通过在该延伸部112下方的窄的接片而以环形闭合的方式来实施。该弹簧元件104在该载体102的内侧上延伸超出该切缝。

图2示出根据一种实施例的电路板套管100的截面图。该电路板套管100在此基本上相应于图1中的电路板套管。该截面图被分成两部分并且示出穿过电路板套管100的两个彼此正交取向的径向部分截面。右侧的部分截面在此同中心地通过该弹簧元件104的延伸部112延伸直至电路板套管100的纵轴线。左侧的部分截面则横向于此地从该纵轴线延伸通过该载体102的定位装置200。

该定位装置200在载体102的上侧的区域内布置在该载体102的内壁上。该定位装置200具有朝上侧指向的引入斜面以用于将弹簧元件104***到该容纳部106中并且具有朝端侧指向的底切部以用于在轴向上保持弹簧元件104。

该弹簧元件104在端侧的区域内贴靠在容纳部106的环绕的肩部202上。该肩部202至少逐区域地收窄该容纳部106的直径并且因此提供用于该弹簧元件的接触面。因为该载体102在此被实施为注塑件，该肩部202相对于该定位装置200被中断，以便为了用于成形定位装置200的底切部的注塑工具的滑阀(Schieber)提供空间。

弹簧元件104的连接区域120贴靠在该载体102的内壁上。该弹簧区域118基本上圆弧形地从该内壁远离地弯曲。该弹簧区域118在轴向上被切缝。这些弹簧片条110因此是弧形的条，这些条分别通过切缝而与相应地相邻的弹簧片条110间隔开。这些弹簧片条110在中央比在末端处更窄。

延伸部112在切口114的区域内横向于连接区域120地弯曲并且在该载体102之外再次朝纵轴线的方向弯曲。因此该延伸部112在载体102之外与该载体102的外壁相切地取向。该载体102的在延伸部112和端侧之间将该空隙114跨接的部分比该肩部202更厚。

在一种实施例中，电路板套管100在通过该电路板206的穿孔204上布置并且通过连接元件108与电路板206连接。延伸部112被布置在该电路板206的切缝208中，其中该切缝与该穿孔204相邻地布置。在切缝208的区域内，电路板206具有导体线路210，该导体线路例如通过焊接连接来与延伸部112热耦合。该温度传感器116作为电子构件而布置在该电路板206上并且温度传感器116的连接端在该导体线路210上连接。通过该连接端，温度传感器116可以检测导体线路210的温度并且因此通过延伸部112和弹簧区域118而检测电路板套管100中的电导体的温度。

图3示出根据一种实施例的布置在电路板206上的电路板套管100的空间表示。电路板套管100在此基本上相应于图2中的示图。对此附加地，在此由金属材料制成的导电管脚300被***到该电路板套管100。该管脚300在通过电路板套管100所遮盖的穿孔中穿过电路板206。管脚300例如是插接连接器的接触部、尤其是用于对电动车辆的牵引电池进行充电的充电插头的接触部。管脚300在此是圆形导体并且在自由末端处具有斜边(Fase)，以便简化：到该管脚的在此未示出的对应件中的引入。

该管脚300通过绝缘层302而与弹簧元件104电绝缘。电路板套管100在此仅被使用用于，检测管脚300的温度。绝缘层302被布置在弹簧片条110和管脚300的金属材料之间。在所示的实施例中，管脚300的表面在如下区域内以绝缘层302来覆层，其中该区域在管脚300的最终位置中具有用于弹簧片条110的接触部。弹簧片条110因此吸收该绝缘层302的表面温度。该温度通过导热路径而通过弹簧元件104和延伸部112传递至温度传感器116。

换言之，图1至3示出被表示为电路板套管100的电路板套管元件，其用于对表示为管脚300的圆形导体的接触和温度测量。该电路板套管元件被构造用于，圆形导体的、例如充电插座的引导电流的管脚300的以电绝缘方式的温度检测。在此，不仅在生产时而且也在装配时实现自动化制造。通过低热阻而能实现高静态测量准确性。因为温度传感器116被放置在圆形导体附近处，在导热路径中有少量热质量并且可以保证温度传感器116的动态反应(Ansprache)。

通过被表示为载体102的具有集成的片条环的塑料支承件，可以截取圆形导体的温度并将其引导至SMD温度传感器116，其中所述片条环被表示为弹簧元件104。片条环在此同时用于补偿机械容差。

所提出的解决方案是非常低成本的并且能够全自动化地装备。所使用的构件可以以简单的并且已经证明可靠的手段来制造。

电路板套管100以机械上非常简单的方式来构造，由此减小工具成本。用于片条环的支承装置能够由任意塑料制造。在充电插座的情况下，可以将标准回转件使用作为管脚300并且附加地施加电绝缘装置。在此所提出的方案能够鉴于具有所需的温度监控装置(和圆形的插接接触部)的所有插接连接来应用。

根据在此所提出的方案的自身的温度应被检测的圆形导体(例如充电插座的导电管脚300)在应测量温度处具有被表示为绝缘层302的电绝缘层，例如聚酰亚胺胶带、塑料注塑包封、粉末覆层或收缩软管。这种层是尽可能薄的，以便构成对圆形导体的表面的尽可能小的热阻。

温度传感器116可以例如是NTC或PTC，如PT100、PT1000或Ni1000。温度传感器116处于具有穿孔的常见的电路板206上，通过该穿孔来引导圆形导体。围绕该穿孔周围来设置其他开口或空隙，这些开口或空隙用于固定如下塑料载体，所述塑料载体能够自动化地被放置在该电路板206上。

塑料载体的固定可以通过保持凸部(例如扣合)来进行。可替代地，对印刷电路板的热填缝也是可能的。

该塑料载体同样地具有穿孔，在穿孔的内侧上固定金属的片条环。该环的片条朝穿孔的中心点突出并且因此将穿孔横截面收窄到与要穿引的圆形导体的直径相比而言略小的程度。如果圆形导体因此通过塑料保持件和电路板206来被引导，圆形导体的电绝缘的表面环绕地贴靠在经固定的片条环的片条上。

片条环从一侧引入到塑料载体中，其中该片条环在此被推移直至如下支承面，该支承面防止该片条环滑动穿过。为了防止相反于***方向滑出，在此设置定位钩，这些定位钩也在该方向上固定片条环。

片条环具有延伸部112，该延伸部从塑料保持件中伸出到电路板206上，并且能够在那里被焊接。由此，通过片条环来产生从圆形导体表面到电路板206上的导热路径。在紧挨着片条环延伸部和电路板206的焊接点的附近处放置已经提及的温度传感器116。

由此，温度传感器116以近似方式测量圆形导体的表面温度，而并不必须具有与圆形导体的直接接触或者承受机械应力。圆形导体的可能出现的间隙、例如松动或摆动通过片条环来得以补偿，从而在片条环和圆形导体之间产生环绕稳定的接触，这将用于该应用的导热面最大化。

有利的是，将片条环实施为冲压弯曲件，其中鉴于尽可能小的板厚度是有利的，以便将环的热电容保持得小。在此，在薄的壁厚和足够的机械稳定性之间的折衷是必要的。

片条环除了热接触之外同时用于补偿在放置圆形导体时的机械容差以及用于空隙/摆动补偿，这例如在充电插座的对于自身的导电管脚的插接过程中是重要的。

在图1至3中示例性地示出电路板套管100。在此示例性地使用的温度传感器116是以SOT-23结构形式的Ni1000型的PTC。该封装(Package)具有三个管脚，其中在传感器的长侧上的两个管脚被设置用于电阻测量并且第三个管脚被设置特别用于传感器的热连接。也可能使用其他传感器类型，其中将热例如通过在印刷电路板之内或印刷电路板下方的铜层来传导至传感器。同样地，能够设想通过附加的导热元件的热耦合，其中该附加的导热元件贴靠在传感器上并且贴靠在片条环的延伸部上。

在印刷电路板制造期间，为了装配可以将片条环推入到塑料保持件中。在制造印刷电路板时，所需的穿孔和开口被制造用于容纳塑料保持件。附加地，可以与其并行地给该圆形导体配备电绝缘层。接下来，可以将具有片条环的塑料保持件以及温度传感器放置在印刷电路板上并且焊接。制成的印刷电路板可以然后被放置在壳体中并且圆形导体被引导穿过该印刷电路板。

因为上文详细描述的设备和方法涉及的是实施例，所述设备和方法可以由本领域技术人员以常见的方式在宽泛范围内修改，而并不偏离本发明的范围。尤其是，仅仅示例性地选择各个元件的机械布置和彼此间的尺寸比例。

附图标记列表

100 电路板套管

102 载体

104 弹簧元件

106 容纳部

108 连接元件

110 弹簧片条

112 延伸部

114 空隙

116 温度传感器

118 片条区域

120 连接区域

200 定位装置

202 肩部

204 穿孔

206 电路板

208 切缝

210 导体线路

300 管脚

302 绝缘层