CN102216021A - 采用超声波焊接的电导线的连接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电导线的连接装置，包括由铝芯线(4)构成的连接电缆(2)和金属连接件(6)。在焊接过程中通过这种手段避免了接触腐蚀，即，将连接电缆(2)与连接件(6)通过超声波焊接如此材料配合地连接，即，使在超声波焊接期间、于连接电缆(2)和连接件(6)之间受推挤的密封剂(8)位于铝芯线(4)之间。

Description

采用超声波焊接的电导线的连接装置
技术领域
本发明涉及电导线的连接装置，特别是指机动车能源导线的连接装置，所述连接装置具有由铝构成的连接电缆和金属连接件。
背景技术
在汽车制造中，铝芯线导线的应用越来越重要。由于铝的重量优势，它在现代汽车制造中优先于铜而得到使用。铝导线相互之间、以及和其他金属导体、例如铜或其合金的连接，由于接触腐蚀性，构成起来是有问题的。特别是在材料配合的连接中，其中，在不同金属、例如铝和铜之间的接触位置上可以受到湿气浸蚀，因而发生接触腐蚀，这导致过高的过渡电阻并在最坏情况下导致电连接的中断。
特别是在用超声波焊接手段焊接芯线时，形成了均质的，但是并非100％紧凑的焊接结点，由此在芯线之间或在焊接结点内部形成空穴，湿气可以汇集在空穴中。该空穴在使用不同金属的情况下是有问题的，因为能够入侵空穴并在那里汇集的湿气作为电解质起作用，并可导致接触腐蚀。
为防止接触腐蚀，传统地围绕焊缝涂覆密封剂，例如用保护漆、塑料或者其他憎水性材料。该密封剂围绕流过焊接结点，并由此阻止湿气入侵焊接结点。在此，问题在于，该密封剂事后才涂覆在焊接结点上。已经存在的湿气可以导致接触腐蚀。另外湿气还能够通过芯线自动沿着在芯线之间形成的空穴，经由密封处而抵达焊接结点。不均匀的保护层涂覆或机械负载导致，腐蚀保护是不密封的，而且各个空穴不再密封。这造成了，湿气可以入侵焊接结点，而且在芯线上造成接触腐蚀。
发明内容
鉴于前面提出的缺陷，本发明的目的在于，在使用超声波焊接的条件下，在铝芯线和例如由非铁金属构成的连接件之间提供一种防止接触腐蚀的连接装置。
通过下述手段实现了该目的，即通过超声波焊接如此将连接电缆与连接件材料配合地连接，即，使在超声波焊接期间于连接电缆和连接件之间受推挤的密封剂位于铝芯线之间。
已知，在超声波焊接中可以金属件的焊接穿过防腐层而实现。令人惊讶地证实了，在焊接过程中受推挤的密封剂能够在芯线之间运动，并且由此使各个芯线为了免受环境影响而密封。该密封剂如此受到推挤，即，使密封剂熔化或者烧毁。部分密封剂从焊缝到达芯线之间的空穴，并且由此使芯线相对于环境影响而密封。得到的电导线的连接装置由此装备有良好的腐蚀保护，这是因为基本上在芯线和连接件之间的每条焊缝都通过密封剂而得到保护，反观传统的保护方法，只有焊缝的外周得到保护。
在超声波焊接中，密封剂可以以连接件或者连接电缆表面涂层的方式凝固或者仍处于湿润状态。将连接电缆相对于连接件压紧，并凭借超声波焊接材料配合地与该连接件相连。在此，连接电缆穿过密封剂，并且在连接电缆和连接件之间形成金属间接触。密封剂在过渡区之间分布。
根据有利的实施方式，在超声波焊接之前将密封剂设置在密封件上。例如，密封剂可以进行喷涂或者涂漆。还有可能，将密封剂挤出在连接件上。
根据另一有利的实施方式提出了，在超声波焊接之前将密封剂设置在连接电缆的铝芯线之间以及之上。在此例如可以，将连接电缆浸入液态密封剂中，并且因而密封剂由于毛细管效应吸入至芯线之间。每个单个的芯线用密封剂包围而且密封剂填满了空穴。在这种情况下，在超声波焊接期间，密封剂仅在铝芯线临近连接件的一侧受到推挤。
例如可以，将铝芯线在正端面与连接件焊接在一起。还可以将铝芯线沿着它的延展方向与连接件焊接在一起。
在超声波焊接期间当推挤密封剂时，该密封剂可以熔化或烧毁。根据有利的实施方式提出了，生成的烧毁产物是导电的。在这种情况下，密封剂的烧毁产物也不会导致升高的过渡电阻。
还提出了，该密封剂是粘合剂。该粘合剂可以基于气密性和湿密封性特性理想地得到调整。
根据有利的实施方式提出了，该连接件由非铁金属构成。在此例如可以使用铜或黄铜。特别是当连接件使用非铁金属、和使用由铝芯线构成的连接电缆时，在连接位置处湿气的存在导致接触腐蚀。这一点可以通过使用密封剂加以避免。
根据有利的实施方式，该连接件是平面件。平面件可以例如是电缆接头套管或平板导体。
如前所述，根据有利的实施方式，密封剂用于腐蚀保护。
另一方面在于，提供一种在由铝芯线构成的连接电缆和连接件之间制造电连接的方法，该方法包括：将密封剂涂覆于铝芯线和/或连接件上；接着，穿过密封剂将铝芯线与连接件如此超声波焊接在一起，即，在铝芯线和连接件之间形成材料配合的连接；其中，在超声波焊接期间，密封剂受到推挤并且到达铝芯线之间。根据所述方法，密封剂首先涂覆于铝芯线或连接件上。例如可以将铝芯线浸入液体密封剂中。还可以，通过挤出、涂漆、浸入、粉末涂层或者其他适宜的涂层方法在连接件上涂覆密封剂。
在将密封剂涂覆于铝芯线或连接件上之后，可以凭借超声波焊接将连接件与连接电缆焊在一起。在此，穿过密封剂在连接件和铝芯线之间制成了材料配合的连接。这一点通过能量转移发生在超声波焊接期间，即，首先熔化或者烧毁密封剂，并且接着，金属接合对象发生金属间的、材料配合的连接。
已知，在超声波焊接期间密封剂受到推挤。令人惊讶地，密封剂不仅在焊缝的外周受到推挤，而且部分地扩展到连接电缆的铝芯线之间的空穴中。由此实现了，单个铝芯线通过密封剂受到防腐保护。
还提出了，通过浸入将密封剂涂覆在铝芯线上。在此例如可以如此设置，即密封剂在浸浴中呈液态。连接电缆的正端面的端部可以浸入在浸浴中，紧接着，密封剂就会由于毛细管效应渗入至铝芯线之间的空穴中。如此涂层的芯线可以在超声波焊接期间材料配合地与连接件连接，其中，在焊接期间，密封剂在焊缝区域受到推挤。
根据有利的实施方式，当推挤时，密封剂可以至少部分在焊缝区域熔化或烧毁。
为了能安全地防止必要的接触腐蚀提出了，密封剂在超声波焊接之后填充了铝芯线相互之间、和/或与连接件之间的空穴。
如果是这种情况，根据有利的实施方式，在芯线和连接件之间的金属间连接凭借密封剂实现湿密封地和/或气密地密封。
又一方面在于，提供一种上述连接装置用于机动车能量电缆、特别是用于电池电缆、启动器/发电机电缆或者部分整车电源的用途。
附图说明
下面，凭借描述实施例的附图进一步阐明了本发明。附图中：
图1示出了铝芯线的正端面的一端和经涂层的连接件的示意图；
图2示出了凭借超声波焊接形成的金属间连接的示意图；
图3示出了经涂层的铝芯线导体的示意图；
图4示出了在铝芯线导体和连接件之间的金属间连接的示意图；
图5示出了制造这样的连接的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了包括多股铝芯线4的连接电缆2。示出的连接电缆2的正端面的一端在铝芯线4的区域上被剥皮，然而可以在另外的线路上是绝缘的。进一步，图1示出了连接件6，该连接件具有涂在该连接件6的平表面上的防腐层8，该防腐层是密封剂。应当认识到，将防腐层8涂在连接件6的表面，该连接件可以是平面件。这一点可以凭借涂漆、浸漆、挤出、粉末涂层或类似的方法进行。防腐层8可以例如是粘合剂，该粘合剂是湿密封的和/或气密的。
为将连接电缆2与连接件6焊接在一起，凭借没有示出的超声波焊接工具相对于防腐层8推挤铝芯线4区域的连接电缆2。在连接处，凭借超声波焊接，在铝芯线和防腐层8之间的接触位置上输入能量，以使防腐层8被熔化、燃烧或推挤。如图2所示，受推挤的防腐层挤入铝芯线4之间的空穴中。在于铝芯线4和连接件6之间的基本上任何接触位置的区域中，都如此存在着防腐层8的材料，即，防腐层8气密地和/或湿密封地密封住在连接件6和铝芯线4之间的基本上任何单独的接触位置。
在图2所示的设置中，防腐层8处于在铝芯线4最下层和连接件6之间的接触位置的区域中，这是因为在该位置存在两种不同金属之间的金属间连接。在这些接触位置上，铝芯线4贴靠在连接件6的材料上，该连接件可以由铜构成。由于连接对象的不同电势，该金属间连接对接触腐蚀敏感。通过这种方式，即防腐层8在连接区域进行气密地和/或湿密封地密封，可以避免接触腐蚀。通过这种方式，即防腐层8在熔化过程中抵达各个芯线之间的空穴，使整个焊缝基本上都受到防腐保护，而不仅仅是外周区域受到防腐保护。
图3示出了一种实施方式，在该方式中连接件6没有被表面涂层，而是防腐层8围绕住连接电缆2的单个铝芯线4的周围。该防腐层8在此大体上包围了所有铝芯线4。铝芯线4之间的空穴大体上通过防腐层8填满。与所示不同，正端面的端部上同样用防腐层8涂层。
凭借超声波焊接，将铝芯线4相对于连接件6如此推挤，以至于在于铝芯线4和连接件6之间的接触位置的区域中防腐层8被熔化、烧毁或推挤。在烧毁过程中，防腐层8的烧毁产物可以是导电的。还可以如此设置防腐剂，即，该防腐剂在焊接之前是液态或者糊状，并且通过在焊接时形成的温度而硬化。在连接电缆2与连接件6的超声波焊接期间，防腐层8如此流过铝芯线4，即，使铝芯线之间的空穴大体上由防腐层8覆盖，而且特别是连接件6与铝芯线4之间的接触位置被防腐层8包围，由此能够安全地防止接触腐蚀。
图5用图形示出了当前方法的流程。在第一步10中，连接电缆2的被剥皮的一端与铝芯线4浸入液态密封剂中。在步骤10中同样可以，不将铝芯线浸入密封剂，而用密封剂将连接件的表面涂层，该密封剂例如为防腐层8。
在接着的步骤12中，凭借超声波焊接工具将连接电缆在铝芯线4的设置了防腐层8的区域相对于连接件6推挤。接着，在步骤14中，防腐层8在接触位置被熔化、烧毁或推挤，从而使防腐层流入铝芯线4之间的空穴中。在该步骤中，铝芯线4直接贴靠连接件6并通过超声波焊接工具输入的能量将铝芯线4与连接件6进行材料配合地金属间连接。在步骤14中，防腐层8环绕流经在铝芯线4之间的空穴区域，还环绕流经铝芯线4和连接件6之间的接触位置。
在冷却步骤16之后，铝芯线4在与连接件6接触位置的区域上通过防腐层8受到保护，以免受接触腐蚀。
根据该具体方法以及具体的连接装置还可以，将铝芯线与例如由铜构成的连接件相连，而不造成接触腐蚀问题。由此制成了铝芯线和连接件之间持久而安全的电连接。

Claims (14)

1.一种电导线的、特别是机动车能源导线的连接装置，具有：
-由铝芯线(4)形成的连接电缆(2)；和
-金属连接件(6)；
其特征在于，
-使连接电缆(2)与连接件(6)凭借超声波焊接如此材料配合地连接，即，使在超声波焊接期间于连接电缆(2)与连接件(6)之间受推挤的密封剂(8)位于铝芯线(4)之间。
2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，将所述密封剂(8)在超声波焊接之前设置于连接件(6)上。
3.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，将所述密封剂(8)在超声波焊接之前设置于连接电缆(2)的铝芯线(4)上。
4.根据前述权利要求的任意一项所述的连接装置，其特征在于，由密封剂(8)生成的烧毁产物是导电的。
5.根据前述权利要求的任意一项所述的连接装置，其特征在于，所述密封剂(8)是一种粘合剂。
6.根据前述权利要求的任意一项所述的连接装置，其特征在于，所述连接件(6)由非铁金属构成。
7.根据前述权利要求的任意一项所述的连接装置，其特征在于，所述连接件(6)是平面件。
8.根据前述权利要求的任意一项所述的连接装置，其特征在于，所述密封剂(8)是一种防腐剂。
9.一种在由铝芯线(4)构成的连接电缆(2)和连接件(6)之间制造电连接的方法，包括：
-将密封剂(8)涂在铝芯线和/或连接件(6)上；
-接着，穿过密封剂(8)将铝芯线(4)与连接件(6)如此超声波焊接在一起，即，在铝芯线(4)和连接件(6)之间形成材料配合的连接；
-其中，在超声波焊接期间，所述密封剂(8)受到推挤并达到铝芯线(4)之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过浸入将密封剂(8)涂覆在铝芯线(4)上。
11.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，所述密封剂(8)在推挤过程中至少部分在焊缝区域被熔化、烧毁或推挤。
12.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，所述密封剂(8)在超声波焊接之后填充铝芯线(4)之间的空穴。
13.根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其特征在于，所述密封剂(8)湿密封地和/或气密地将焊缝密封。
14.一种根据权利要求1的连接用于机动车能源电缆的用途，特别是用于电池电缆、启动器/发电机电缆或者部分整车电源的用途。
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