CN104115333A - 用于借助超声波焊接进行电连接的电插接器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实心的接触销形式的电插接器，该电插接器具有下列各项：A)一接触部分，B)一与该接触部分邻接的过渡部分，以及C)一与该过渡部分邻接的连接部分，该连接部分用于借助超声波焊接与一电线电连接，其中，该连接部分具有至少一个用于在超声波焊接过程中对波进行折射的几何波折射元件。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据专利权利要求1的前序部分所述的电插接器。
本发明特别涉及一种形成为接触销/触针的用于借助超声波焊接工艺与缆线电连接的电插接器。
背景技术
电插接器旨在通过其(例如在一电线与另一电线或电气设备之间的)插接器对(因此通过其插口部分和插头部分)建立可再次分离的电连接。
在此，在现有技术中已知了用于将缆线或电线与插接器相连的不同连接方法。
除了螺丝连接之外，压接连接、锡焊连接、压入或冲孔连接和其他连接技术是已知的，如形锁合连接，特别是焊接连接。
在大多数应用中，通常希望在电插接器的触头和待连接的缆线之间建立特别持久的连接。
特别地，在汽车工业中，对电连接的持久性和可靠性有较高的要求。
特别地，要求是(以可靠且持久的方式)即使当在汽车的使用过程中在温度波动和机械振动及发生损坏的情况下，待与触头连接的电线也不会造成连接的分离。
电动机及混合技术在汽车行业目前及将来的发展还要求具有高载流能力的触头布置结构，这些触头布置结构即使在升高的温度(特别地由于固有加热)也会产生可靠连接。
在温度改变的操作中，此类触头材料尤其是不合适的，因为它们会由于具有交替温度升高和冷却的松弛过程随着时间失效并可能从缆线脱离。
已经证明超声波焊接工艺对于建立某些材料的高强度连接而言是一种特别合适的焊接工艺，但是再次遇到了某些触头材料的连接的显著问题。
从而，存在各种用于弄清当通过超声波焊接施加了足够的焊接能量时会发生哪种材料损坏的试验。
在材料试验中已经发现的是，当铜缆线借助超声波焊接与铜触头连接时，接触销的连接部分在某种程度上会遭受相当大的损坏，并且具有形成破裂的倾向。
另外，就超声波焊接至缆线的可靠设计而言，存在关于触头几何结构的正确设计的基本问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于借助超声波焊接工艺进行电连接的电插接器或接触销，该电插接器或接触销克服了上述问题并且尤其就安装空间而言具有优化的几何形状。
另外，一个进一步的目的是提供这种可以在许多应用中普遍且成本节约地使用的接触销。
这个目的是由权利要求1的特征来实现的。
在从属权利要求中说明了本发明的有利实施例。
本发明的基本概念是一种插接器、特别是实心的接触销形式，具有下列各项：一接触部分，该接触部分优选地通过一过渡部分与一连接部分连接，其中，该连接部分被设计成用于借助超声波焊接与一电线电连接，并且因此一用于折射超声波的波折射单元或几何波折射元件被安排在此区域中，优选在该连接部分和与其邻接的过渡或接触部分之间的过渡区域中。
可以认为该波折射元件的技术效果是，当借助超声波焊接施加能量时，尤其由于所产生的波的缘故，破裂和损坏可能会发生在连接部分的区域中，尤其在其过渡区域至接触部分或其间的过渡部分。此类过渡部分是在超声波焊接过程中特别受到负荷的区域。
为了防止损坏，因此必须在连接部分上提供一合适地形成的波折射元件、优选地适当地形成的隆起部。
根据本发明，因此提出了一种电插接器，该电插接器包括一接触部分，一与该接触部分邻接的过渡部分，以及一与该过渡部分邻接的连接部分，其中，该连接部分被设计成用于借助超声波焊接与一电线电连接，并且其中，该连接部分是通过至少一个几何波折射元件(优选地，用于在超声波焊接过程中折射波的突出的隆起部)而形成的。
该连接部分具有一支撑表面、优选地一平坦的支撑表面，用于待连接的电线或待连接的电线的接触端。
以一种特别有利的方式，该连接部分被形成为L形连接部分，更确切地，由一第一管脚/腿部和一定向为基本上与第一管脚正交的第二管脚所形成，其中，每个管脚是该连接部分的一部分。结果，这两个管脚以定向为基本上彼此正交的形式相连并且形成L形连接部分形式。
从而保证了电插接器可获得一个理想的安装空间，因为，在第二管脚(该第二管脚还有利地形成了该电线的支撑表面)的足够薄的设计的情况下，仅选择为如此厚，以致于该电线的和该管脚的总厚度近似地等于或略微大于总触头的厚度。
因此，在安装空间方面，这种几何形状是优化的，并同时为通过该第一管脚所提供的缆线提供了一止挡部并且为通过该第二管脚所提供的缆线提供了一支撑表面。
在一个有利实施例中，该第一管脚被安排在该过渡部分上。
进一步地，该第二管脚有利地与处于基本上与所述管脚正交的定向的第一管脚连接，这样使得形成了一L形连接部分，该L形连接部分或者整体地由该过渡部分(其总体定向为插入方向)形成或者整体地在过渡部分上(垂直于插入方向)形成。
为了基本上消除超声波焊接过程中纵波所导致的损坏，提供了根据本发明的狭长插接器形式的优选设计，其中，第一管脚被沿插入方向安排在过渡部分上，这样使得第二管脚被基本上沿延伸方向并因此沿接触销的插入方向安排。
该第二管脚的支撑表面有利地具有一过渡表面，该过渡表面与由第一管脚所形成的管脚内表面连接或直接延伸至其中。
形象地说，近似地形成了一“半管部”一半的形状，其中，该第二管脚的支撑表面形成了基部，并且具有管脚内表面的弯曲的过渡表面侧向地构成了“半管部”的倒圆部分。
换言之，这些内表面(即各种情况下与另一管脚相对的表面)通过一弯曲的过渡表面互相连接。该弯曲的过渡表面基本上近似地对应于从近似70°至90°弧度的空心圆柱的内周边的一段。
该弯曲的过渡表面的曲率半径在整个过渡表面上是有利地恒定的，其中，几何波折射元件从该过渡表面突出。
在一个优选实施例中，该几何元件被形成为一隆起部，该隆起部从过渡表面向外突出地沿着曲率同样也是弯曲的。
在一个特别优选的实施例中，该隆起部的行进在整个弯曲表面上延伸，更具体地在第一管脚的整个高度上延伸，并以该隆起部的另一端延伸进入侧面或进入第二管脚的表面。
该隆起部相对于由该L所形成的连接部分侧边有利地近似位于该过渡表面的中间。
换言之，在顶视图中该隆起部的投影被定向为平行于接触销的插入方向。
结果，在该接触销中所形成的纵超声波被以纵向定向的方式所形成的波折射元件所中断并且其效果被禁止，这样使得该接触销能够以不损坏的方式借助超声波焊接与电线连接。
仅在连接凸缘处借助超声波焊接与电线连接的接触元件和借助对应的波折射轮廓所形成的接触元件之间的对比试验已经表明，在第一组接触元件中，在几乎所有情况下可以在过渡区域检测到损坏和/或破裂，而这不是根据本发明的接触元件的情况。
在一个特别优选的实施例中，该连接部分和该几何波折射元件(即优选地该隆起部)是由一种材料(更具体地优选地由纯铜或铜合金)以材料结合的方式形成的。
由于特别好的导电性，铜或具有高含铜量的铜合金的使用是优选的。
无论如何，在连接部分至过渡部分或接触部分的过渡部之间或之上的波折射元件的合适设计对根据本发明的触头的技术效果而言是决定性的。
一个进一步优选的实施例是根据前述特征中的一种或多种的电插接器，其中，该接触销由一种金属材料制成，并且其中，该接触销具有一电镀的表面涂层，并且该过渡部分具有一支撑表面，该支撑表面没有表面涂层并且没有另外施加的涂层。
一个进一步优选的实施例是根据前述特征中的一种或多种的电插接器，其中该连接部分具有一用于待连接的电线的优选地平面的支撑表面。
一个进一步优选的实施例是根据前述特征中的一种或多种所述的电插接器，其中，该接触销的金属材料由铜或具有高含铜量的铜合金组成，和/或该接触销的电镀涂层由银或金或锡组成。
根据本发明应视为披露了单个或多个特征的组合。
附图说明
可以从进一步的权利要求书、附图说明以及附图中得出其它优点和适宜的实施例，在附图中示出：
图1示出了用于借助超声波焊接进行电连接的电插接器，
图2示出了触头的透视图，
图3示出了与来自图1和图2的实施例相似的接触销的透视图。
具体实施方式
根据图1，电插接器1设计为接触销2的形式。该接触销2被分成部分A、B和C。部分C构成了接触销2的接触部分3。接触部分3用来与相应的配对插头接触。在部分B中过渡部分4紧接该接触部分。用于用配对插头上的止动器元件进行锁定的止动器轮廓8被安排在过渡部分4和接触部分3之间。在接触销2的部分A中连接部分5邻接该过渡部分4。
该接触销2的连接部分5用于与待连接的缆线或待连接的电线100进行电和机械连接。该连接部分5被形成为L形连接部分，其中，该L形状的一部分是过渡部分的一部分。该连接部分5的L形状是由第一管脚50和安排成与第一管脚正交的第二管脚51所产生的。该管脚50直接连接在过渡部分4上。在与该连接部相对的一侧，该管脚50具有一管脚表面40，该管脚表面基本上水平并且然后在其进一步行进/延伸中以曲率半径R弯曲，并且通向或过渡到第二管脚51的一支撑表面10。该第二管脚51被形成为基本上扁平的管脚，该管脚被沿该接触销2的轴向方向安排，更具体地安排在该接触销的末端。第二管脚51的底侧以及因此与支撑表面10相对的侧有利地同样是平坦的，从而实现最小的安装空间。
接触部分3和过渡部分4被形成为具有第一直径D1，基本上形成为圆柱部分。该连接部分5通过一伸出部11突出至外轮廓之外，并因此突出至由该接触部分3和该过渡部分4所形成的接触销2圆柱形外套的外套形状之外。
由于伸出部11的缘故，插接器提供了抵靠例如外壳的机械支持物，从而保证接触销2可以与其接触部分3一起被带到正确的插入位置。
如在图1和图2中可见的，支撑表面10从第二管脚51到第一管脚50的管脚表面40的行进形成为一弯曲的表面。弯曲部基本上近似地具有“半管部”的一半的形状。换言之，底座表面是由支撑表面10所形成的，而该半管部的侧表面是由弯曲的管脚表面40所形成的。
如图2中可见的，波折射器41从管脚表面40突出。波折射器41在本示例性实施例中被形成为一隆起部或凸起，并更具体地形成一弯曲的隆起部，其投影如图2中可见地沿接触销2的轴向S或插入方向S延伸。
换言之，该隆起部41从支撑表面10沿着轴向经由弯曲的管脚表面40的弯曲部向高处一直延伸到其末端53，并且更具体地近似地延伸直到伸出部11的上端。
从而，所形成的凸起在连接部分5中充当波折射器41，以便尤其折射纵波。
如图1中所表明的，缆线100的被除去绝缘层的末端应被放置在支撑表面10上，并且在缆线100和接触销2或其连接部分5之间应借助超声波(即借助超声波焊接)形成超声波焊接连接。
在此过程中所产生的纵波和超声波在向过渡部分5的“临界”过渡处被波折射器41所中断，这样使得超声波的能量(尤其在从连接部分5向过渡部分4过渡的区域中)不会导致任何功能损害性的干扰或材料损坏。
图2中可见的是，凸起或隆起部41基本上被安排在管脚50、51的侧边缘42之间的中间。
可替代地，两个平行的波折射器41(即两个凸起或两个隆起部41)在该过渡区域中还可以被并排安排，凸起或隆起部的几何设计造成超声波的折射。
已经证明单个中央和弯曲的隆起部41的结构是特别高效的。这是因为以此方式发生了超声波的最优的波折射。
图1和图2中所展示的连接部分5在其支撑表面10上不具有表面涂层，这样使得直接与接触销2的材料发生接触。
接触销2的材料有利地形成为铜材料或具有高含铜量的铜合金。
该接触部分3可以有利地设置有表面涂层，这样使得可以通过部分涂层成本节约地提供根据本发明的电插接器，并且该电插接器以有利的方式适合于超声波焊接。
考虑到热量输入，已经证明如果第二管脚51的长度设置为接触销2的总长度的近似25％至40％则是有利的。
结果是，第一管脚50位于离连接部分5的末端近似等于接触销2的总长度的三分之一的距离处。过渡部分4和接触部分3形成接触销2的长度的三分之二。
如图2中可见的，支撑表面10的宽度有利地大于接触部分3和过渡部分4的直径D1。这提高了第一管脚50的区域中波折射器41的波折射效果。
图3中展示了与来自图1和图2的实施例相似的接触销2的透视图。
在该透视图中可以清楚地看到在本示例性实施例中是如何形成机械的波折射元件或波折射器41的。
附图标记列表：
1 电插接器
2 接触销
3 接触部分
4 过渡部分
5 连接部分
8 止动器轮廓
10 支撑表面
11 伸出部
40 管脚表面
41 波折射器
42 管脚50、51的侧边缘
50 第一管脚
51 第二管脚
52 弯曲的过渡部分
53 隆起部的末端
60 电镀的表面涂层
100 缆线/电线
S 轴向/插入方向
Claims (17)
1.一种实心的接触销(2)形式的电插接器(1)，包括下列各项：
A)一接触部分(3)，
B)一与该接触部分(3)邻接的过渡部分(4)以及
C)一与该过渡部分(4)邻接的连接部分(5)，该连接部分用于借助超声波焊接与一电线(100)电连接，其中，该连接部分(5)具有至少一个用于在超声波焊接过程中对波进行折射的几何波折射元件(41)。
2.如权利要求1所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)具有一用于待连接的电线(100)的、优选地平面的支撑表面(10)。
3.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)是由一第一管脚(50)和一第二管脚(51)所形成的。
4.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该第一管脚(50)被安排在该过渡部分(4)上。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)被形成为L形连接部分，更确切地，由该第一管脚(50)和定向为基本上与第一管脚正交的该第二管脚(51)所形成。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该第二管脚(51)的所述支撑表面(10)通过一弯曲的过渡表面(52)与一由该第一管脚(50)所形成的管脚内表面(40)连接和/或与该管脚内表面形成一公共表面。
7.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该几何波折射元件(41)被安排在该弯曲的过渡表面(52)的区域内并从中突出。
8.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该几何波折射元件(41)被形成为一从该过渡表面(52)向外突出的弯曲的隆起部。
9.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该隆起部的位置以及因此其行进在该第一管脚(50)的整个高度上延伸，并以该隆起部的一末端(53)达到该第二管脚(51)。
10.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)和该几何波折射元件(41)是由一种纯铜材料以材料结合的方式形成的。
11.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该接触销(2)具有部分的表面涂层。
12.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)的表面涂层未施加于该支撑表面(10)的区域中，并且在该区域中，用于该超声波焊接的触头材料由接触元件的材料组成。
13.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该接触销(2)由一种金属材料制成，其中，该接触销(2)具有一电镀的表面涂层，该过渡部分(4)具有一支撑表面(10)，该支撑表面没有表面涂层并且没有另外施加的涂层。
14.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)具有一用于待连接的电线(100)的、优选地平面的支撑表面(10)。
15.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该连接部分(5)被形成为L形连接部分，更确切地，由该第一管脚(50)和定向为基本上与第一管脚正交的该第二管脚(51)所形成。
16.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该接触销(1)的金属材料由铜或具有高含铜量的铜合金组成。
17.如前述权利要求中的一项或多项所述的电插接器(1)，其特征在于，该接触销(3)的该电镀涂层由银或金或锡组成。
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