电路板固定元件及电子控制单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于将电路板固定到基板上的电路板固定元件，所述电路板固定元件包括相互配合的铆钉和膨胀套筒；所述膨胀套筒包括环形基部和从基部的内周向前突伸的筒部，所述筒部限定出前后贯通的内孔，所述内孔包括后段和前段，所述后段的内径大于所述前段的内径，所述筒部包括通过纵向狭缝彼此分开的多个可径向弹性变形的分支部分；所述铆钉包括底板和从底板向前突伸的钉杆，所述钉杆插入所述内孔中，所述钉杆的直径等于或小于所述后段的内径，且大于所述前段的内径。还公开了一种电子控制单元，包括通过所述电路板固定元件固定在一起的电路板和基板。本申请可简化电路板向基板上固定的操作。
【专利说明】电路板固定元件及电子控制单元
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种用于将电路板固定到基板上的电路板固定元件。本申请还涉及一种采用这种电路板固定元件的电子控制单元。
【背景技术】
[0002]电子控制单元，例如各种车辆中使用的电子控制单元，通常包括壳体和安装在壳体中的电路板(尤其是印刷电路板)。
[0003]例如，图1中示出了一种传统的电子控制单元的局部结构，其中，罩体I与基板2组合而形成壳体，电路板3安置在壳体内并在周边被夹持在罩体I和基板2之间。自攻螺钉4穿过基板2和电路板3中的通孔，旋拧通过位于罩I中的螺母5，再拧入罩I中，由此将电路板3固定在基板2上，以确保电路板3与基板2不会发生相对运动。
[0004]在图1所示的结构中，自攻螺钉4的旋拧是耗时、费力的。此外，自攻螺钉4和螺母5都由金属制成，价格相对较高。
实用新型内容
[0005]因此，本申请旨在提供一种操作简单的电路板固定元件，用于将电路板快速地固定到基板上。
[0006]为此，根据本申请的一个方面，提供了一种用于将电路板固定到基板上的电路板固定元件，所述电路板固定元件包括相互配合的铆钉和膨胀套筒；所述膨胀套筒包括环形基部和从基部的内周向前突伸的筒部，所述筒部限定出前后贯通的内孔，所述内孔包括后段和前段，所述后段的内径大于所述前段的内径，所述筒部包括通过纵向狭缝彼此分开的多个可径向弹性变形的分支部分；所述铆钉包括底板和从底板向前突伸的钉杆，所述钉杆插入所述内孔中，所述钉杆的直径等于或小于所述后段的内径，且大于所述前段的内径。
[0007]根据一种可行实施方式，所述电路板固定元件具有预组装状态和完全组装状态，在所述预组装状态中，所述钉杆仅插入所述后段中，在所述完全组装状态中，所述钉杆插入所述前段和所述后段中，并将各分支部分的与所述前段对应的部位径向向外撑开。
[0008]根据一种可行实施方式，所述筒部包括后端部分、前端部分和位于后端部分与前端部分之间的中间部分，所述前端部分形成向前逐渐变细的锥形部分，所述锥形部分的后端的外径大于所述中间部分的外径。
[0009]根据一种可行实施方式，所述中间部分的外周形成有径向向内凹入的周向凹槽。
[0010]根据一种可行实施方式，所述基部的外周形成有向前突伸凸缘，所述向前突伸凸缘与所述筒部之间限定出插槽，所述插槽的形状和尺寸设置成适于接纳所述基板上的向后突伸凸缘。
[0011]根据一种可行实施方式，所述基部具有从其后表面向前凹入的凹槽，所述底板的前表面上设有适于配合在所述凹槽中的台阶部。
[0012]根据一种可行实施方式，所述筒部的内周表面中形成有纵向沟槽。[0013]根据一种可行实施方式，所述钉杆的前侧部分的外周上设有突脊；在所述预组装状态，所述突脊配合在所述后段中，以将铆钉和膨胀套筒保持在一起；在所述完全组装状态，所述突脊位于所述前段中。
[0014]根据一种可行实施方式，所述钉杆的后侧部分形成有加粗部分；在所述预组装状态，所述加粗部分位于所述后段之外；在所述完全组装状态，所述加粗部分配合在所述后段中。
[0015]根据一种可行实施方式，所述铆钉和膨胀套筒均为塑料件。
[0016]根据本申请的另一个方面，提供了一种电子控制单元，包括利用所述电路板固定兀件固定在一起的电路板和基板。
[0017]根据本申请，可利用电路板固定元件快速且简便地将电路板固定到基板上。
[0018]此外，当电路板固定元件由塑料制成时，可降低电路板固定元件的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，其中:
[0020]图1是根据现有技术的一种电子控制单元的局部剖视图；
[0021]图2、3分别是根据本申请的一种可行实施方式的电路板固定元件的膨胀套筒和铆钉的剖视图；
[0022]图4是由图2、3中的膨胀套筒和铆钉组成的电路板固定元件的预组装状态的剖视图；
[0023]图5是准备利用所述电路板固定元件将电路板和基板组装在一起时的局部剖视图；
[0024]图6是利用所述电路板固定兀件将电路板和基板组装在一起后的局部首lJ视图。【具体实施方式】
[0025]下面参照附图描述本申请的可行实施方式。
[0026]根据本申请的基本原理，采用一种膨胀铆钉形式的电路板固定元件快速将电路板(尤其是印刷电路板)与基板组装在一起。
[0027]如图2-4所示，这种电路板固定元件由膨胀套筒6和铆钉8组成，二者均优选为塑料件。
[0028]参看图2，膨胀套筒6为一体形成的单件，包括环形基部10和从基部10的内周向前突伸的筒部12。基部10的外周形成有向前突伸的凸缘14，由此在筒部12的后端部分与凸缘14之间限定出环形插槽16。此外，基部10的后端面IOa处形成有向前凹入的浅凹槽18。
[0029]在轴向上，筒部12包括后端部分、前端部分和位于后端部分与前端部分之间的中间部分。筒部12在其后端部分被加大外径而形成大径部分20，在中间部分中设有径向向内凹入的周向凹槽22，其前端部分形成朝向前端面逐渐变细的锥形部分24。锥形部分24的后端的外径以及大径部分20的外径都大于中间部分的外径。周向凹槽22使得筒部12在此具有减弱的强度。[0030]筒部12内部限定出沿轴向从浅凹槽18延伸到筒部12前端面的内孔，该通孔包括大径后段26和小径前段28。
[0031]从筒部12的后端附近沿轴向延伸到筒部12前端面的纵向缝隙30将筒部12分割为在周向上彼此分开的分支部分。纵向缝隙30的数量为两个或更多个，由此分割出同样数量的分支部分。各分支部分占据的周向角度优选彼此相等，但也可以彼此不同。在具有偶数个分支部分的情况下，优选彼此径向相对分支部分占据相等的周向角度(彼此对称)。纵向缝隙30使得各分支部分能够径向弹性变形。此外，周向凹槽22的设置使得各分支部分的前侧部分更容易径向弹性变形。
[0032]此外，在筒部12的内周表面中，形成有平行于轴向延伸的纵向沟槽32。优选地，沿着每个分支部分的内周表面的轴向中心线大体在大径后段26和小径前段28中分别形成沟槽32。大径后段26与小径前段28之间形成过渡台阶34。大径后段26的后端形成倒角。
[0033]如图3所示，铆钉8为一体形成的单件，铆钉8包括圆盘形底板40，设在底板40前端面40a上的台阶部42，以及沿轴向从台阶部42向前突伸的钉杆44。钉杆44适于插入到套筒6的筒部12的内孔中，以形成本申请的电路板固定元件。
[0034]台阶部42的尺寸和形状设置成使之能够插入到套筒6的凹槽18中。需要指出，当铆钉8与套筒6之间存在周向定位要求时，台阶部42和凹槽18可以设置相互匹配的周向定位特征，例如，二者的垂直于周向的横截面为多边形。
[0035]钉杆44的外径小于套筒6的大径后段26的内径、大于小径前段28的内径。
[0036]在钉杆44的轴向后侧部分中，形成有加粗部分46，其外径大致等于或略大于套筒6的大径后段26的内径。此外，加粗部分46的轴向位置这样设置，即在台阶部42插入凹槽18中的状态下，加粗部分46位于大径后段26中，优选加粗部分46的前端推抵于大径后段26与小径前段28之间的过渡台阶34。
[0037]在钉杆44的轴向前侧部分中，设有突脊48。所述突脊48为钉杆44外周面上的连续突环的形式，或周向分布的离散突点或突出弧段的形式。所述突脊48限定的外径等于或略大于大径后段26的内径。所述突脊48在钉杆44上的周向位置这样设定，即突脊48与底板40的前端面40a之间的轴向距离大于过渡台阶34与基部10的后端面IOa之间的轴向距离、小于筒部12的前端面与基部10的后端面IOa之间的轴向距离，从而在台阶部42插入凹槽18中的状态下，突脊48位于小径前段28中。
[0038]此外，钉杆44的前端，形成有圆角50或倒角，以有助于钉杆44向筒部12中插入。
[0039]图4中示出了本申请的电路板固定元件的预组装状态，其中钉杆44的前侧部分插入到套筒6的筒部12的大径后段26中，其中，突脊48与大径后段26形成紧配合，从而将钉杆44的前侧部分保持在大径后段26中，并且维持图4所示的预组装状态。此时，钉杆44的前端圆角50推抵于过渡台阶34，并且筒部12的各分支部分没有弹性变形，加粗部分46位于筒部12外面。
[0040]可以理解，大径后段26的后端倒角以及钉杆44的前端圆角50有助于将钉杆44插入筒部12中。所述沟槽32有助于在钉杆44向筒部12中插入时防止卡滞。
[0041]如图5所示，图4中所示的处于预组装状态的电路板固定元件可以将电路板(尤其是印刷电路板)3固定到基板2上。为此，电路板3在其适宜的位置，例如靠近边缘，设有一或多个通孔60，基板2在对应的位置设有一或多个通孔70。围绕通孔70形成有向后突伸的凸缘72，所述凸缘72的形状和尺寸设置成适于插入到环形插槽16中。
[0042]通孔70的内径等于或略大于筒部12的后端部分的外径。通孔60的内径等于或略大于筒部中间部分的外径，小于后端部分的外径以及未变形状态的筒部12上的锥形部分24后端的外径。
[0043]处于预组装状态的电路板固定元件穿过通孔70(可能需要略微径向向内弹性压缩筒部12的各分支部分)，然后穿过通孔60 (需要径向向内弹性压缩筒部12的各分支部分)，以使得凸缘72插入到环形插槽16中，基板2的后表面与凸缘14的前表面接触，锥形部分24穿过通孔60后完全从电路板3的前侧露出。锥形部分的形状有助于引导筒部12穿过通孔70和60。
[0044]接下来，将钉杆44朝向筒部12中进一步推入。钉杆44迫使各分支部分径向向外弹性变形，从而进入小径前段28中。各分支部分径向向外弹性变形导致筒部中间部分牢固地挤紧于通孔60中，而带有锥形部分24的筒部前侧部位向外张开而使得位于锥形部分24后面的材料卡在通孔60的前边缘上。通孔60的前边缘有可能会咬入位于锥形部分24后面的材料中。此时，突脊48咬合在筒部前侧部位中，以防止钉杆44 (铆钉8)从筒部12 (膨胀套筒6)后退。加粗部分46配合在大径后段26中，加粗部分46的前端靠近或接触过渡台阶34。台阶部42安置在凹槽18中，底板40的前表面推抵于基部10的后表面。这样，电路板固定元件处于组装状态，从而将电路板3固定到基板2上，如图5所示。
[0045]此时，基板2的前表面接触电路板3的后表面，以便为电路板3提供支撑功能和接地功能。
[0046]筒部中间部分与通孔60的接合以及后端部分与通孔70的接合，确保了在电路板3限定的平面内的两维方向上电路板3相对于基板2准确定位，不会错位。锥形部分24后面的材料与电路板3的前表面(通孔60的前边缘)的接合，确保了在垂直于电路板3限定的平面的方向上电路板3相对于基板2不会移位。
[0047]取决于撑开筒部12所需的推力，可以手工或借助于压力工具将钉杆44推入筒部12中。在电路板固定元件较小且由膨胀套筒6和铆钉8都是塑料件的情况下，容易实现手工将钉杆44推入筒部12中。
[0048]前面描述的例子都是膨胀套筒6和铆钉8的可能采用的结构，本领域技术人员可以对此进行各种修改。
[0049]例如，环形插槽16和凸缘72的配合有助于提高膨胀套筒6与基板2之间的定位精度，但这并非必需的。在简单的实施方式中，凸缘14、环形插槽16、凸缘72可以取消。在这种情况下，在电路板固定元件的完全组装状态下，基板2的后表面直接接触基部10的前表面。
[0050]又如，凹槽18和台阶部42的配合有助于提高膨胀套筒6与铆钉8之间的定位精度，但这也并非必需的。在简单的实施方式中，凹槽18和台阶部42可以取消。
[0051 ] 为了确保在完全组装状态下使得锥形部分24从电路板3的前表面完全露出，锥形部分24后端与基部10 (或凸缘14，如果有的话)的前表面之间的轴向距离应稍稍大于电路板3和基板2的厚度之和。
[0052]此外，为了增强防止铆钉8从膨胀套筒6后退的能力，锥形部分24的后面部位，即锥形部分24后端与筒部中间部分之间的过渡部位，也可以设置成锥面的形式，这样，通孔60的前边缘可以更大程度地咬入该部位的材料中。
[0053]根据本申请的基本原理，利用所述电路板固定元件，仅需要单一的推压动作，就能将电路板固定元件带入完全组装状态而将电路板与基板固定到一起。
[0054]此外，电路板固定元件实现了电路板相对于基板的三维固定，因此可以确保电路板在基板上牢固、可靠、高精度的安装。
[0055]需要指出，可以在一或多个位置利用所述电路板固定元件将电路板固定到基板上。作为可行实施方式，在其它位置，可以借助于卡合结构、形状配合结构等实现电路板与基板的固定。
[0056]本申请的电路板固定元件可以用在电子控制单元，例如各种车辆中使用的电子控制单元中，将电路板(尤其是印刷电路板)固定于基板。因此，本申请也涉及采用这种电路板固定元件的各种电子控制单元。
[0057]虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。
【权利要求】
1.一种用于将电路板固定到基板上的电路板固定元件，其特征在于，所述电路板固定元件包括相互配合的铆钉(8)和膨胀套筒(6)； 所述膨胀套筒包括环形基部(10)和从基部的内周向前突伸的筒部(12)，所述筒部限定出前后贯通的内孔，所述内孔包括后段(26)和前段(28)，所述后段的内径大于所述前段的内径，所述筒部包括通过纵向狭缝(30)彼此分开的多个可径向弹性变形的分支部分；所述铆钉包括底板(40)和从底板向前突伸的钉杆(44)，所述钉杆插入所述内孔中，所述钉杆的直径等于或小于所述后段的内径，且大于所述前段的内径。
2.如权利要求1所述的电路板固定元件，其特征在于，所述电路板固定元件具有预组装状态和完全组装状态，在所述预组装状态中，所述钉杆仅插入所述后段中，在所述完全组装状态中，所述钉杆插入所述前段和所述后段中，并将各分支部分的与所述前段对应的部位径向向外撑开。
3.如权利要求2所述的电路板固定元件，其特征在于，所述筒部包括后端部分、前端部分和位于后端部分与前端部分之间的中间部分，所述前端部分形成向前逐渐变细的锥形部分(24)，所述锥形部分的后端的外径大于所述中间部分的外径。
4.如权利要求3所述的电路板固定元件，其特征在于，所述中间部分的外周形成有径向向内凹入的周向凹槽(22)。
5.如权利要求4所述的电路板固定元件，其特征在于，所述基部的外周形成有向前突伸凸缘(14)，所述向前突伸凸缘与所述筒部之间限定出插槽(16)，所述插槽的形状和尺寸设置成适于接纳所述基板上的向后突伸凸缘(72)。
6.如权利要求5所述的电路板固定元件，其特征在于，所述基部具有从其后表面向前凹入的凹槽(18)，所述底板的前表面上设有适于配合在所述凹槽中的台阶部(42)。
7.如权利要求6所述的电路板固定元件，其特征在于，所述筒部的内周表面中形成有纵向沟槽(32)。
8.如权利要求2至7中任一项所述的电路板固定元件，其特征在于，所述钉杆的前侧部分的外周上设有突脊(48);在所述预组装状态，所述突脊配合在所述后段中，以将铆钉和膨胀套筒保持在一起；在所述完全组装状态，所述突脊位于所述前段中。
9.如权利要求8所述的电路板固定元件，其特征在于，所述钉杆的后侧部分形成有加粗部分(46);在所述预组装状态，所述加粗部分位于所述后段之外；在所述完全组装状态，所述加粗部分配合在所述后段中。
10.如权利要求1至7中任一项所述的电路板固定元件，其特征在于，所述铆钉和膨胀套筒均为塑料件。
11.如权利要求8所述的电路板固定元件，其特征在于，所述铆钉和膨胀套筒均为塑料件。
12.如权利要求9所述的电路板固定元件，其特征在于，所述铆钉和膨胀套筒均为塑料件。
13.一种电子控制单元，包括电路板和基板，其特征在于，所述电路板和基板通过如权利要求I至12中任一项所述的电路板固定元件固定在一起。
【文档编号】H05K7/12GK203761727SQ201420001546
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】王超, 郑飞, 庞晶宇, 臧明, 濮波 申请人:博世汽车部件(苏州)有限公司