CN102714369A

CN102714369A - 功率触头

Info

Publication number: CN102714369A
Application number: CN2009801633210A
Authority: CN
Inventors: P·努特泽勒; S·维斯
Original assignee: FCI Automotive Holding SAS
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: EP2517310A1; EP2517310B1; CN102714369B; WO2011077190A1

Abstract

本发明涉及一种功率触头，该功率触头包括：接触端子（20）和大致筒状的弹性元件（10），其中，所述接触端子（20）包括用于功率连接的连接部（21）和适于接收接触销的接触部。所述弹性元件（10）能够与所述接触部基本上以同轴的方式安装。所述接触端子（20）还包括至少一个止动边缘（26），并且所述弹性元件（10）包括至少一个锁定舌（11），该至少一个锁定舌基本上弯曲到与所述弹性元件的纵向轴线垂直的平面内，从而提供对应的锁定边缘，所述锁定边缘与所述接触端子的止动边缘（26）中的至少一个止动边缘一起阻挡所述接触端子（20）和所述弹性元件（10）相对于彼此的相对旋转。

Description

功率触头

技术领域

本发明涉及功率触头，如例如在电动车辆或混合动力车辆的领域中所需的那样，这些功率触头被设计成通过传导在几十至高达几百安培范围内的电流来传输高的电功率。

背景技术

电动车辆和混合动力车辆的日渐普及需要用于机械部件和电动部件的新的解决方案。具体地，需要新的功率触头来传输千瓦级的大电功率，这演变为传导在几十或几百安培的范围内的电流的能力。然而，这种功率触头必须廉价且可易于大批量制造。

如例如在机动车应用中使用的功率触头通常包括接触端子，所述接触端子由一张金属片材（在该申请中，该金属片材可以是铜合金、铝或者任何其它适当的导电材料）制成，所述金属片材被压印并弯曲成期望形状。接触端子在一端通常设置有用于附接电缆或电线的保持或压接机构。接触端子的相反端是实际接触部，并且通常在阴触头的情况下设置有销接收构件而在阳触头的情况下设置有接触销。接触部还可以至少部分地由附加且分离的弹性元件覆盖，以支撑所述接触部并且改善电接触和机械接触。通常，这些接触端子以及对应的弹性元件被成形为大致矩形的形状。这当然妨碍两个构件之间的相对旋转，因此接触端子和弹性元件之间的扭转力是微乎其微的。另外，在作为例如信号传输装置或通用电子器件的常规应用领域中，所用的功率触头是与典型为一或两毫米的量级的小直径电缆连接的小型件。当然，在电子应用中，施加至功率触头的力（例如通过弯曲或扭曲电缆来实现）可忽略不计。

然而，对于如例如在电动车辆或混合动力车辆的情况下的新应用，需要用于传输千瓦范围内的高功率的功率触头。因此，所需要的高电压需要甚至高得多的电阻来抵抗电击穿，因此需要筒状的连接器。出于对于传导大电流的进一步的要求，还需要所连接的电缆具有大截面，无绝缘层的传导部通常具有远超1厘米的直径。与电子器件或者另外在日常生活中使用的典型电缆相反，这种电缆非常不易弯折且刚硬。因此，例如在组装车辆期间，在该车辆中，电缆必须在不同场合下（如例如在机器的位于电缆后面的部件必须被接近的情况下）被弯曲，容易将大的扭转力传递至稳固地连接至刚硬电缆的功率触头。与由矩形部件构成的矩形功率触头的情况相反，在筒状功率触头的情况下，抵抗两个构件的相对旋转的固有障碍消失。例如通过连接电缆的机械弯曲而施加至触头的大转矩因此会易于使通常固定在绝缘壳体中的附加弹性元件变形。因此，需要新的坚固锁定机构，在发生如上所述的扭转力或弯曲力的情况下，该锁定机构确保功率触头构件的连接。

文献DE 10248809A1描述了一种待用于例如信号传输的典型的现有技术的电触头。该电触头由两个分离的部件形成，这两个分离的部件均由金属片材制成，所述金属片材被压印且弯曲成矩形形状，以形成接触端子和罩。接触端子在一端上包括销接收构件，该销接收构件适于接收接触销。所述接触端子包括大致矩形的形状。在组装状态下，大致矩形的罩利用闩锁元件被安装成覆盖接触端子的大部分。

文献DE 8915087U1和EP 1378028B1公开了两个电触头的示例，这两个电触头旨在例如用于信号传输。它们与前述的电触头非常相似，主要区别在于大致筒状的。它们包括两个部分：大致筒状的罩以及主要由该罩覆盖的实际接触端子。筒状罩仅使用闩锁元件安装在接触端子上，所述闩锁元件被弯曲成顺应筒状罩的曲率。闩锁元件被弯曲成顺应所述部件的曲率。

上述部件是例如在信号传输或通常电子应用中常规使用的触头的示例。它们不适于使用于高功率应用。如上所述，在高功率应用的情况下，需要不是非常有挠性的大截面电缆。因此，这些电缆的弯曲或扭曲向功率连接器传递大的扭矩，如在现有技术文献中描述的那样弯曲或破坏闩锁元件。在高功率应用的情况下，应避免与现有技术文献中描述的类似闩锁元件的多重使用来实现更高抗转矩力。实际上，功率触头需要包括用于闩锁附加闩锁元件的附加孔。这些附加孔对于大电流的传导来说是不利的。另外，这种闩锁装置提供更多的边缘，这些边缘可能导致弧击穿和电击穿，并且因此阻止高电压的必要使用。

本发明的其中一个主题是提供新的功率触头，该功率触头包括接触端子和弹性元件。本发明的另外的目的是提供一种功率触头，该功率触头用于传导在几百安培的范围内的电流并且允许使用千伏范围内的电压。此外，本发明的目的是以廉价的产品实现上述所有优点，所述廉价的产品优选地能够仅由两张可安装的金属片材制成，而不需要任何附加的分离保持元件或者焊接操作来适当地起作用。

通过根据权利要求1的功率触头来实现这些和其它目的，在阅读了下述说明之后这些和其它目的变得显而易见。

发明内容

根据本发明，提供了一种新的功率触头，该功率触头包括接触端子和大致筒状的弹性元件。所述接触端子包括连接部和接触部，其中，所述连接部用于功率连接，即，其例如配备有用于附接功率电缆的保持机构或优选地压接机构。作为阴构件的功率触头的优选实例中，接触部适于用于接收优选地为倒圆的接触销。当接触销被正确地插入时，借助接触弹性臂的圆形组件（参见以下说明）优选地建立销表面与接触部之间的电接触。大致筒状的弹性元件能够以基本同轴的方式安装在所述接触端子上，并且优选地围绕接触部的大部分。换言之，这两个构件应该基本上共用同一纵向轴线。当这两个部件被组装在一起时，需要紧固机构来阻止两个构件相对于彼此相对旋转。根据本发明，所述弹性元件包括至少一个锁定舌，在优选的实施方式中，该至少一个锁定舌为大致矩形的部件，该矩形部件向内弯曲到与所述筒体的纵向轴线大致垂直的平面内。所述接触端子包括至少一个止动边缘，该止动边缘与所述弹性元件的所述锁定舌一起阻挡所述接触端子和所述弹性元件相对于彼此至少沿围绕它们的公共轴线的一个方向的相对旋转。当然，锁定舌的具体形状是无关紧要的；其主要目的是要配合到止动边缘，从而阻止相对旋转。在优选的实施方式中，接触端子的止动边缘是止动间隙的一部分，该止动间隙能够是例如从接触部的一端切出的矩形间隙，所述锁定舌配合在矩形间隙中以阻止所述两个构件沿两个方向的相对旋转。

根据本发明的较坚固的锁定机构阻止所述功率触头的所述两个构件由于扭转力而相对旋转。

重要的是，在上文中以及在下文中，“筒状”的含义不是严格的数学意义上的筒状，而是指大约为圆形，这是因弯曲一张经压印的金属片材而形成的。在优选的实施方式中，一张金属片材的两半被弯曲，从而形成具有两个开口端的大致筒状的管。同样，“同轴安装”或“共用同一轴线”也不能代表数学定义，而是意味着主要方向的定义的意义。

在优选的实施方式中，借助接触弹性臂的优选地圆形布置来建立功率触头与正确地插入的接触销之间的电接触。这些接触弹性臂优选地基本上平行于功率触头的纵向轴线来取向，并且优选地包括向内延伸的凸出部分，以提供良好限定的接触点，从而改善与接触销表面的电连接和机械连接。该布置优选地例如从筒状支撑部伸出。在优选的实施方式中，弹性元件还包括止动闩锁件，在组装状态下，该止动闩锁件位于所述接触弹性臂中的两个接触弹性臂之间，以进一步阻止所述接触端子和所述弹性元件相对于彼此绕其公共纵向轴线的相对旋转。优选地，所述支撑部还包括位于相邻的接触弹性臂之间的锁定角部，该锁定角部与弹性元件的止动闩锁件一起阻挡所述两个构件至少沿平行于所述功率触头的纵向轴线的一个方向的相对直线运动。

在优选的实施方式中，所述接触端子还包括位于所述连接部和所述接触部之间的大致半筒状或半锥形的中间部，并且所述弹性元件优选地还包括至少一个止动突缘，该止动突缘例如能够顺着所述弹性元件的曲率从该弹性元件切出。在安装状态下，该止动突缘适于在所述接触端子的所述中间部的边缘中的一个边缘周围弯曲。

所述功率触头优选地适于被安装在连接器壳体中。因此，所述弹性元件包括锁定机构，当将所述功率触头插入连接器壳体中时，所述锁定机构将组装好的功率触头固定就位。因此，在优选的实施方式中，所述弹性元件包括至少一个闩锁翼，当安装所述功率触头时，所述至少一个闩锁翼适于卡合在壳体的突起部的后面，从而阻挡功率触头相对于壳体优选地沿与插入方向相反的方向的运动。所述闩锁翼例如可从所述弹性元件切出，而形成大致u形的切口，所述u形的两端面向所述插入方向。因此所述闩锁翼向外弯曲，并且其自由端面向与插入方向相反的方向。所述弹性元件优选地包括至少一个第二止动构件，所述至少一个第二止动构件适于与壳体内的止动台肩相互作用，以限制所述功率触头沿插入方向的直线运动；所述止动构件也从所述弹性元件切出并且向外弯曲，但使得其边缘中的至少一个与所述插入方向相反。由此这两个止动构件形成制动器，以在将所述功率触头安装在连接器壳体内时将功率触头固定就位。

所述弹性元件的适于接收接触销的端部包括多个舌，这些舌基本上平行于功率触头的纵向轴线延伸并且基本上以圆形围绕该轴线布置。这些舌包括向内弯曲的至少一部分。在优选的实施方式中，对于达至6Nm的转矩以及每1米高达860N的强度来说，所述接触端子和所述弹性元件基本上围绕其公共纵向轴线的相对旋转被阻止，所述功率触头允许在高达600V的电压下传导250A的电流。

进一步根据本发明，以简单且廉价的方式生产弹性元件的锁定舌：在一张金属片材中压印出弹性元件的特征，然后弯曲所述金属片材以形成弹性元件管。由此不可避免地保留将弹性元件连接至引导部的金属舌，所述引导部为金属片材的一部分，以用于引导弹性元件通过组装线（对于接触端子的生产过程的更多的细节，示例性地参照EP1128476B1）。不是切割弹性元件以使得该舌和引导部一起，而是舌保持作为弹性元件的一部分。该舌在垂直于弹性元件的轴线的平面内弯曲之后，该舌阻挡组装好的功率触头的两个构件的相对旋转。

附图说明

下面，参照附图来示例性地描述本发明，附图中：

图1A是根据本发明的弹性元件10的示意图，该弹性元件10仍连接至弹性元件引导部30；

图1B是图1的弹性元件的示意图，该弹性元件现在与弹性元件引导部30分离；

图2A是接触端子20的俯视图，其中接触端子20仍连接至接触端子引导部32；

图2B是图2A的接触端子的立体图；

图3示出了组装好的功率触头50；

图4示出了在插入连接器壳体中之后的组装好的功率连接器50；

图5示出了弹性元件10的压印后的毛坯；以及

图6示出了接触端子20的压印后的毛坯。

具体实施方式

在图1A和图1B中，示出了发明的弹性元件10的优选实施方式。优选地，该弹性元件由一张金属片材制成。在该图中，弹性元件10仍连接至弹性元件引导部30。引导部30包括传送孔31，该传送孔31便于传送通过组装线。弹性元件10适于这样被从弹性元件引导部切断，使得优选地为矩形的锁定舌11保持与弹性元件连接。图1B示出了这样的锁定舌11，该锁定舌在被从引导部30切除之后基本上向内弯曲到与弹性元件的轴线垂直的平面中。在该优选的实施方式中，弹性元件的与引导部30连接的端部还包括两个止动突缘15，这两个止动突缘顺着弹性元件的筒体的曲率从该筒体切出。在该优选的实施方式中，两个突缘以钩状的方式向内弯曲，并且适于在接触端子20的半筒状中间部22的边缘周围弯曲（参见图2A或2B）。在该优选的实施方式中，弹性元件10的端部还包括两个闩锁件16，这两个闩锁件16与两个突缘15类似地从弹性元件10切出并且同样顺着圆筒的曲率向内弯曲。在该优选的实施方式中，弹性元件10在每一侧优选地包括闩锁翼13，闩锁翼13优选地以u形方式切出，u形的两端面向弹性元件的不与引导部30连接的端部。闩锁翼13向外弯曲并适于卡合在供安装功率触头的壳体的突起部的后面，由此阻挡功率触头50与其在壳体中的插入方向相反地直线运动。优选地，此外，位于弹性元件10的每一侧上的两对止动构件14适于阻挡组装好的功率触头50沿插入方向的直线移动（参见图4）。该止动构件与闩锁翼13一起构成在组装情况下使功率触头50在壳体中固定就位的制动器。注意，由于视角关系，在图中，位于背部部位处的闩锁翼13不可见，并且止动构件14仅部分可见。在优选的实施方式中，弹性元件包括多个舌18，这些舌位于弹性元件的在图中背离引导部30的端部。这些舌首先被平行于弹性元件的轴线取向然后向内弯曲。

图2A示出了接触端子20的俯视图。该接触端子包括：接触部23，该接触部23适于接收优选地为倒圆的接触销；优选地为半筒状或半锥状的中间部22；以及连接部21，在优选的实施方式中，该连接部21适于借助压接机构连接到功率电缆。在优选的实施方式中，接触部23包括接触弹性臂27，这些接触弹性臂27优选地远离大体上为筒状的支撑部24基本上沿与功率触头的纵向轴线平行的方向延伸。优选地，接触弹性臂包括向内取向的凸出部分28，以在组装的情况下与接触销的表面建立电连接和机械连接。每两对接触弹性臂27形成一锁定角部29。优选地，支撑部24的背离弹性臂27的一侧包括两个止动边缘26，在该优选的实施方式中，这两个止动边缘26形成间隙25。图2A和图2B还示出了接触端子引导部32和对应的引导孔33。图2B示出了接触端子20的立体图。

在图3中，示出了组装好的本发明的功率触头50的可行实施方式。大致筒状的弹性元件10安装在大致筒状的接触端子20上，在这里，弹性元件10覆盖接触部23的大部分。该图示出了阻挡机构，该阻挡机构阻止弹性元件10相对于接触端子20的相对运动。弹性元件10安装在接触部23上，而使止动闩锁件12在两个接触弹性臂27之间滑动，直到止动边缘12到达锁定角部29，因此阻止进一步的运动。在所示的实施方式中，锁定舌11向内弯曲而配合在两个止动边缘26之间，并且两个止动突缘15在优选实施方式的大致半筒状的中间部22的边缘周围弯曲。

图4示出了组装好的功率触头50。在这里，连接部21被压接以接收示意性的连接电缆34。功率触头50能够安装在壳体40中，为了便于理解，壳体40在图中仅示意性地示出。位于图的顶部上的箭头指向当安装功率触头50时将可行的接触销插入壳体40内的方向。

图5示出在压印出金属片材之后在将其弯曲成最终的大致筒状的形状之前的弹性元件10。该弹性元件的特征以上已被描述。

图6类似地示出在压印出金属片材之后在将其弯曲成最终的大致筒状的形状之前的接触端子20。该接触端子的特征以上已被描述。

本领域技术人员从图5和图6会认识到在大批量生产中如何从金属片材的毛坯生产出功率触头的部件。

Claims

1.一种功率触头，该功率触头包括接触端子（20）和大致筒状的弹性元件（10），其中，所述接触端子（20）包括用于功率连接的连接部（21）和适于接收接触销的接触部（23），该接触部（23）适于在组装时与接触销的表面建立电连接；所述弹性元件（10）能够与所述接触部（23）以大致同轴的方式安装，

该功率触头的特征在于，

所述接触端子（20）包括至少一个止动边缘（26），同时所述弹性元件（10）包括至少一个锁定舌（11），该至少一个锁定舌大致弯曲到与所述弹性元件的纵向轴线垂直的平面内而提供锁定边缘，所述锁定边缘与所述接触端子的止动边缘（26）中的至少一个止动边缘一起阻挡所述接触端子（20）和所述弹性元件（10）相对于彼此沿围绕其公共轴线的至少一个方向的相对旋转。

2.根据权利要求1所述的功率触头，其中，所述接触端子（20）适于接收倒圆接触销。

3.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述接触端子和其弹性元件的组装形式无需焊接部位。

4.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述接触端子的所述止动边缘（26）是止动间隙（25）的一部分，所述止动边缘与所述弹性元件（10）的所述锁定舌（11）中的至少一个锁定舌一起阻挡所述接触端子（20）和所述弹性元件（10）相对于彼此绕其公共轴线的相对旋转。

5.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述接触部（23）包括至少一个接触弹性臂（27）、优选地多个接触弹性臂（27），所述接触弹性臂（27）大致平行于所述功率触头的纵向轴线取向，并且所述接触弹性臂（27）以大致圆形地围绕所述接触端子（20）的纵向轴线的方式设置。

6.根据权利要求5所述的功率触头，其中，所述弹性元件（10）还包括止动闩锁件（12），在组装状态下，该止动闩锁件位于所述接触端子（20）的两个所述接触弹性臂（27）之间，以进一步阻止所述接触端子（20）和所述弹性元件（10）相对于彼此绕其公共轴线的相对旋转。

7.根据权利要求5所述的功率触头，其中，所述接触端子（20）包括支撑部（24），所述接触弹性臂（27）从该支撑部伸出，从而该支撑部（24）包括至少一个位于相邻的接触弹性臂（27）之间的锁定角部（29），并且所述支撑部与所述止动闩锁件（12）一起进一步阻挡所述弹性元件（10）和所述接触端子（20）相对于彼此至少沿与所述功率触头的纵向轴线平行的一个方向的相对直线运动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述接触端子（20）包括位于所述接触部（23）和所述连接部（21）之间的中间部（22），所述中间部（22）基本上成形为半筒状形式，同时所述弹性元件（10）包括至少一个止动突缘（15），所述止动突缘顺着所述弹性元件（10）的曲率从所述弹性元件切出，当将所述弹性元件（10）安装在所述接触端子（20）上时，所述止动突缘适于能在所述中间部（22）的边缘周围弯曲。

9.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述弹性元件（10）包括至少一个闩锁翼（13），当将所述功率触头安装在壳体内时，所述至少一个闩锁翼适于卡合在壳体的突起部的后面，所述闩锁翼（13）从所述弹性元件（10）切出而形成大致u形的切口，当将所述功率触头安装在壳体中时，所述u形的两端沿所述功率触头的插入方向；所述闩锁翼（13）向外弯曲，并且其自由端面向与所述插入方向相反的方向。

10.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述弹性元件（10）还包括至少一个止动构件（14），所述至少一个止动构件适于与所述壳体内的止动台肩相互作用，以限制所述功率触头沿插入方向的直线运动，所述止动构件（14）从所述弹性元件（10）切出并且向外弯曲，使得所述止动构件的边缘中的至少一个边缘与所述插入方向相反。

11.根据权利要求9和10所述的功率触头，其中，所述弹性元件（10）的至少一个闩锁翼（13）和至少一个止动构件（14）被一起使用，以在壳体内形成所述功率触头的制动器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，对于高达6Nm的转矩来说，所述接触端子（20）和所述弹性元件（10）大致围绕其公共纵向轴线的相对旋转被阻止。

13.根据前述权利要求中任一项所述的功率触头，其中，所述功率触头允许在600V电压下传导至少250A的电流。

14.一种用于制造根据权利要求1所述的功率触头的方法，该方法包括下列步骤：

a）提供第一金属带以生产所述接触端子（20），提供第二金属带以生产所述弹性元件（10）；

b）根据需要在所述两个片材中压印出特征，以生产所述两种元件，同时在两种情况下，每个金属带的引导部（30，32）保持不变，以用于在生产期间连续传送和引导所述部件；

c）将所述部件弯曲成期望形状；

d）从所述引导部（30，32）切除所述弹性元件（10）和所述接触端子（20），

其中，

在切割所述弹性元件（10）的情况下，所述弹性元件（10）的边缘处不被切断，而是切割成使得金属舌保持与所述弹性元件（10）连接。