CN101689719B - 用于抗振应用的作为燃料喷射器触头的电插塞连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及插塞接点结构中的一种电插塞连接器(1)，它配有一个接触内装部件(3)，用于一个针形插头(2)的电接触；还配有一个包住该接触内装部件(3)的外弹簧(4)，依本发明，该接触内装部件(3)是用锌白铜制成的。

Description

用于抗振应用的作为燃料喷射器触头的电插塞连接器

背景技术

本发明涉及一种符合权利要求1前序部分的电插塞连接器。

DE 102 48 809 A1中，例如公开了一种在汽车领域常用的插塞触头。

在DE 102 48 809 A1中介绍了一种电插塞连接器，它具有一种经受振动载负的套筒触头的形式，用于在汽车领域中实现电插塞连接。这种电插塞连接器由一个接触内装部件和一个外弹簧组成。该内装部件本身包含一些接触片，这些接触片以一个接触点贴靠在配合件上，特别是一个测量器上。为了即使在斜立的，更确切地说，振动的或摆动的配合件的情况下，也能通过每个接触片上的最佳的接触法向力来保证提高接触可靠性，该接触内装部件具有至少三个指向性的接触片，这些接触片中的每个接触片都具有至少一个接触点，以用于同一个测量器实现一种电插塞连接。接触片的自由端在已实现的电插塞连接的状态中，都支撑在支撑件上，这些支撑件是作外弹簧的一部分加以设计的。

电插塞连接器的其它结构型式例如在DE 202 08 635 U1，EP 0 971446 A2及DE 102 24 683 A1中公开过。

众所周知，由于部件(安装地点)和电缆束的振动而发生的相对微运动，会在插塞接点和测量器之间导致磨损。在下述条件下，作为典型的磨损极限对于电功能是适用的：在镀金条件下，覆层(表面)被磨破；或者在镀锡条件下，由于磨蚀而生成氧化锡，或者锡层被磨破。为防止上述那种由于发动机振动或温度变换而造成的接触磨损的典型补救措施，也就是防止镀锡系统的磨蚀或镀金或者镀银系统的磨破的典型补救措施，是采用退耦元件如金属曲折形部或者作为环套设计的铜细带，这些元件固然是有效的，但会提高触头的造价，而且通常还会削弱载流能力(因横截面缩小之故)，或者在个别情况下还须提高接触点法向力，借以改进抗振性能，法向力的可能变化至少受到接触弹簧(片)的Cu-材料的塑性(屈服点)的限制。

在燃料喷射器上，为了使一个控制模块与磁体组件的配置在喷嘴模块中的电磁阀实现电连接，在控制模块中配置了一个具有6-指形触头(参见DE 10 2005 017 424 A1)的插塞触头，在该控制模块中插入了喷嘴模块的一个针形插头。将镀镍的和镀金的6-指形触头压入到一个插套中，该插套为了绝缘(即为了避免短路)而配置了一个收缩软管和一个绝缘套管。在燃料喷射器上，导电连接从控制模块中的接线柱开始、经过6-指形触头、一个实芯导线，一直到磁体组件，并由此返回。这种触头可以实现控制模块的一种可重复的安装和拆卸，而且可以实现对喷射用的喷嘴模块中磁体组件的控制。磁体组件被固定在喷嘴模块中；插套被固定在控制模块中。通过燃料喷射中的一个压力转换器的接通，喷射器微观地(约几个μm)延伸，使得针形插头从接触区被拉出。通过喷射使压力降低，针形插头又被推移到接触区中。经过喷射周期和运行时间的积累，插塞触头便经历一个1000米路程。已知的插塞触头的镀金表面经过运行时间便被磨损到基本材料并使磨损深入到基本材料中。镀金表面的任务是保护基本材料不受氧化，并以由于其硬度而减小磨损。镀镍层的任务是限制非贵重的基本材料扩散到镀金表面层中。如果没有镀金表面，则下述风险便会增大：在基本材料上形成一个氧化物层，接触点(触头/实芯导线)变得高欧姆。这种情况会导致下述结果：磁体组件不再通电流，从而不可能产生喷射。由于燃料喷射器的结构构造，实芯导线(针形插头)和插塞触头之间的相对运动是不能被消除的。

发明内容

通过按本发明使用锌白铜，使用寿命(磨损极限)不受覆层惯穿(金，锡，银)或磨蚀的限制，尤其在这里不使用微电流。锌白铜是一种发出银白光泽的合金，其由45～70％铜、5～30％镍、8～45％锌组成，必要时还可添加微量元素如铅、锡或铁。这种锌白铜由于其镍含量之故而具有特别硬度和抗磨蚀性的特征。

一种纯的锌白铜结构的由于机械性特征值(屈服点，E-模量)而存在的缺点-所能获得的法向力不足以补偿因相对/微运动所造成的高磨损量-通过与用弹簧钢制成的外弹簧的合适耦联来加以消除。弹簧钢是很小松弛性的、高强度的、不锈的，而且由于强度之故可能引起比Cu-合金大得多的压紧力，这是因为各压紧力(法向力)叠加，而且对于制造容差和磨损深度而言可实现足够高的法向力。根据利用FEM(有限元法)的理论计算，可以调定2至16N范围内的法向力(标称力)，也就是说，比在DE 10 2005 017 424 A1中所公开的具有1N的插塞触头大约高出一个数量级。提高的插接力由于工业安装取代了手工作业而对插头不重要。通过依照本发明有可能的高法向力，也可以实现一种紧凑的具有小的长度和小的直径的插塞触头结构，从而例如可以接触一个具有1mm直径的针形插头。换言之，就是在小的安装空间中实现高的压紧力(接触法向力)，从而获得高的电可靠性。

由于使用锌白铜作为触头材料，在以电磁阀为基础的柴油喷射器的情况下便可以忽略电的缺点(相对差的电导率)，因为通常只有瞬时的10安培以下的电流脉冲式地在μs(至ms)范围内再现，这只意味着1安培以下的甚小的有效电流值/等效电流值。因此，有不利的电导率不会导致热性过热现象和造成热损害。附带的不多的m欧姆(理论上约为20m欧姆)范围内的电压下降，相对于整个系统和/或电缆束的电压下降而言，是可以忽略的，这是因为本发明提出的插塞连接器的接点内装部件和外弹簧的长度都只有几个mm(大约4～9mm)。

本发明提出的插塞连接器提供这样的可能性，就是每个接触范围允许＜0.2mm的磨损，而不会形成一个氧化层。由于不产生氧化层，所以就取消了无意义判据“层磨穿”。通过每个接触范围的接头法向力提高一个系数10，便可达到下述目的：减少微运动，从而降低磨损。此外，还可以满足质量要求，因为有了如此高的法向力，就能压穿异物层厚度，以保持电的接触电阻小而且稳定。本发明提出的插塞连接器也可以在柴油发动机条件下使用，也就是在发动机油环境中、发动机油/水环境中和发动机油/柴油/水环境中使用。

本发明提出的插塞连接器的其它优点有：

a)安装空间方面是中性的，即：外部几何构形/安装尺寸都与迄今的设计结构相同。在更换到本发明提出的锌白铜结构时，装入/插过插接套筒的部件都是未加改变的。更换可以快速实现，而且不须与其它部件协调。

b)各种功能被分配到多个部件上，即：在整个使用寿命期内，电流的传导是通过触点内装部件实现的；触头法向力的施加是通过外弹簧(例如用弹簧钢CuBe2等制造的弹簧)实现的；位置固定是通过套筒实现的这使得该结构更加坚固耐用。此外，每个部件都可为其任务实现最佳化。

c)接触系统不需要表面保护，例如金或银。通过使用锌白铜，使用寿命(磨损极限)不受层磨穿(金、锡、银)或磨蚀的限制。

d)每个接触点的压紧力(触头法向力)与迄今已知的插塞连接器相比，高出因数10。因此不会出现由于小的压紧力所引起的断流现象，并且由于消除了微运动而降低了磨损。

e)能大大降低了制造成本，因为在插塞接头上被接触的针形插头不再需要局部地镀金和镀锡。

f)可以使用在发动机油环境中和可以是未加以密封的结构，此时，接触区域是被介质例如发动机油等在-40℃至140℃温度下所浸湿的。

本发明主题的其它优点和有利的发展均见说明书、附图和权利要求。

附图说明：

本发明提出的电插塞连接器在附图中示出，在下面将加以详细说明。附图中示出的特征是示意的并且不是按比例的。

附图表示：

图1  本发明提出的电插塞连接器的一个实施例；

图2  配有一个喷嘴模块和一个控制模块的燃料喷射器，其具有在图1中所示的插塞连接器。

具体实施方式

图1中示出的电插接器1设计为套筒触庆或圆触头，用于电接触针形插头2。

电插接器1包含：一个接触内装部件3，用于针形插头2的电接触；一个包住接触内装部件3的外弹簧4；和一个金属套筒5。接触内装部件3是用锌白铜最好用N18(Wieland-商品名称)制成的，在所示的实施例中是依纵向开槽的圆形套筒，它具有多个朝内指向的接触指(片)6，且例如可以通过一个用锌白铜制成的卷起来的板件加以成形。接触内装部件3没有表面覆层，特别是没有金、银或锡覆层。接触内装部件3被夹持在外弹簧4中，该外弹簧是用不锈弹簧钢(例如1.4310，其强度为1500MPA)制成的。外弹簧4则安装在例如用黄铜制成的金属套筒5中，并夹紧在该处，夹紧力大于针形插头2的插力。金属套筒5经过外弹簧4导电地与接触内装部件3相连接，并自身固定在一条电导线7的除去绝缘层的端头上。金属套筒5由一个绝缘套8包住，电导线7被套上一个收缩软管9。

通过接触指6的板厚或壁厚及长度和通过纵向槽的宽度，便可调定接触内装部件3的压紧力和刚度。通过与外弹簧4的重叠，可以有力地提高接触指6的法向力，并在目标区域内加以修整，借以补偿制造容差和因磨损造成的去除量二者。为了构造电插塞连接，针形插头2，例如一个圆形的、用锌白铜制成的、其直径为1mm的针形插头插入到金属套筒5的孔口10中，并被插入到接触内装部件3的接触指6之间，即克服外弹簧4的复位作用。

图2表示一种燃料喷射器20，配有一个喷嘴模块21和一个控制模块22，其具有在图1中所示的插塞连接器1。燃料喷射是利用一个电磁阀(图中未示出)加以控制的，该电磁阀是喷嘴模块21的磁体组件23的一部分。磁体组件23具有一个一直延伸到控制模块22实芯导线24，该实芯导线也最好是用锌白铜制成的，它的设计为针形插头2的端头插入到控制模块22中的插塞连接器1中。插塞连接器1提供这样的可能性，即允许在每个接触区中有＜0.2mm的磨损，不会形成一个氧化层。由于没有氧化层，所以就取消了“层磨穿(Schichtdurchrieb)”这一无意义的判据。通过将每个接触区中的接触法向力提高一个因数10，便可减少实芯导线24和接触内装部件3之间的微运动，从而降低磨损。此外，通过高的法向力，还可将实芯导线24和接触内装部件3之间的接触电阻保持得小而稳定，从而在直到大约140℃的温度条件下和经过24000小时的使用期，在控制模块22中既不会发生电流中断的现象，也不会产生高欧姆性。

Claims (4)

1.套筒触头的构型的电插塞连接器(1)，它配有：接触内装部件(3)，用于电接触针形插头(2)；包住该接触内装部件(3)的外弹簧(4)，

其特征在于：

接触内装部件(3)是用锌白铜制成的套管，

外弹簧(4)被夹紧地保持在由套管构成的金属套筒(5)内，

接触内装部件(3)和金属套筒(5)通过安置在它们之间的外弹簧(4)而导电地相连，接触内装部件(3)是依纵向开槽的圆形套筒，它具有多个朝内指向的接触指(6)，其中接触内装部件(3)是没有表面覆层地设计的。

2.按权利要求1所述的电插塞连接器，

其特征在于：

接触内装部件(3)被夹紧地保持在外弹簧(4)内，并与该外弹簧(4)导电地相连。

3.按权利要求1或2所述的电插塞连接器，

其特征在于：

接触内装部件(3)是卷起的板件。

4.燃料喷射器(20)，配有至少两个模块(21，22)和如以上权利要求中任一项所述的电插塞连接器(1)，所述插塞连接器(1)被配置在两个模块(21，22)之一中，另一个模块的针形插头(2)则被插入到该电插塞连接器(1)中。

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