CN103081229A - 电连接端子以及用于制造电连接端子的方法和装置 - Google Patents

电连接端子以及用于制造电连接端子的方法和装置 Download PDF

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Abstract

描述了一种用于连接到电导体结构(500)的电连接端子(100)，包括多个锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)的用于切割到电导体结构(500)中的锯齿状配置(130)被设置在所述电连接端子(100)的导体侧部分(110)中。在此情形中，所述锯齿状配置(130)具有通过在压花工艺中形成的材料堆积而形成的斜坡形状的锋利轮廓。

Description

电连接端子以及用于制造电连接端子的方法和装置
技术领域
本发明涉及具有带斜坡形状（gradient-shaped）的锋利轮廓（sharpnessprofile）的锯齿状配置的电连接端子。进一步，本发明涉及用于这样的电连接端子的生产方法。
背景技术
电导体通常在它们的自由端与连接件端接，所述连接件允许所述导体与相应的触头配合件（contact partner）接触。为此，尤其是，连接端子被使用，其允许无需焊接地连接到导体结构。这些端子，又称作压接连接端子，典型地由金属片通过冲压工艺制成。在此情形中，连接端子的导体侧的部分具有至少一个凸片，该凸片绕所述导体弯曲，然后与其压接，以为了机械和/或电连接的目的。在导电体结构被涂覆有绝缘层例如薄的珐琅层或者寄生（parasitic）氧化层的情形中，令人烦扰的绝缘层必须被移除或者被弄穿以为了在连接端子和导体结构之间形成充分的电接触。其中接触导体的表面具有专门的锋利边缘的锯齿状结构的连接端子就是用于该目的。在压接连接端子时，寄生绝缘层被切割到金属导体中的锯齿状结构弄穿。通过适当的压接，允许所含材料的良好延伸以及相关的磨损，这反过来实现良好的电接触。过渡电阻被证明是在寿命内长期稳定的，特别是对于具有小的横截面的铝导体和硬铜导体。
但是，利用锋利边缘的锯齿会导致有关导体的不期望的机械弱化，因为导体横截面在相关位置被切入的锯齿状结构减小。在导体由脆性材料例如铝制成的情形中，该效果被证明是特别有害的。进一步地，使用这样的连接端子在导体是由多根薄股线构造而成的情形下也是不利的。在此情形下，锋利边缘的锯齿可招致对个体导体股线的切断。
传统的连接端子典型地依靠冲压工艺形成，锯齿在随后的“犁耕”工艺中形成在冲压件外部。在该工艺中，彼此挨着安置的多个刀状的“犁”结构跨过连接端子的导体接触表面与电缆的插入方向相横向地抽拉，以为了形成具有对称的堆积材料的凹槽状的结构。
发明内容
与该现有技术不同，本发明的目的是提供一种电连接端子，其允许连接端子和导体之间的充分的电连接以及充分的机械连接，并且该电连接端子可以便宜地予以生产。该目的通过根据权利要求1的连接端子以及根据权利要求3的电连接端子的生产方法实现。进一步地，该目的通过根据权利要求8的装置实现。本发明的其它有利的实施例在从属权利要求中提供。
根据本发明，提供了用于连接到导电体结构的电连接端子，其包括锯齿状配置，该锯齿状配置包括多个锯齿状结构，用于在导体侧部分中切割到导电体结构中。在这种情况中，锯齿状配置具有斜坡形状的锋利轮廓，其通过在压花工艺中产生的材料堆积而形成。锯齿状配置的斜坡形状的轮廓意味着，在夹持连接的导体侧区域的导体结构仅被稍微切入，以为了防止机械地削弱该区域中的导体结构。另一方面，在夹持连接的触头侧区域中的导体结构被更深地切入，以为了保证充分的电接触。这是有利的，特别是在铝线、漆包线或者由硬质合金形成的导线的情形中。进一步地，根据本发明的连接端子还可以用于具有小的或者非常小的横截面的电线。由于使用压花工艺，连接端子可以特别有利地予以产生。
在一个实施例中，提供锯齿状结构以使其具有不对称的材料堆积，该不对称的材料堆积是通过在压花工艺中材料的横向流动产生的。该材料堆积形成具有锋利边缘的结构，其简化到硬的导体材料中的穿刺。由于材料的横向流动由压花工艺产生，因此堆积的材料形成为具有不同的高度。这实现用于与导体结构压接的有利的轮廓。
根据本发明，进一步地，提供了一种用于制造电连接端子的方法，其中，包括多个锯齿状结构的用于切割到电导体结构中的锯齿状配置形成在电连接端子的导体侧部分中。在此情形中锯齿状配置在压花工艺中形成为具有斜坡形状的锋利轮廓。由于使用压花工艺，可用作用于切割到相应的导体结构中的具有锋利边缘的结构的堆积材料可以特别容易地形成。在斜坡形状中增大的锯齿状结构的锋利度允许端子和导体结构之间改善的连接，因为锯齿状结构可比在前导体部分中更容易地且更深地切割到导体结构的末端部分中。
在一个实施例中，在压花工艺中在各个锯齿状结构上形成不对称的堆积材料，该堆积材料形成锯齿状配置的斜坡形状的锋利轮廓。借助于不对称的堆积材料，可以形成特别锋利的边缘，其有利于切割到相应的导体结构中。
在进一步的实施例中，借助于包括多个不对称的压花结构的压花设备实施压花工艺，该压花设备在导体插入方向形成材料的横向流动，其在连接端子的导体侧部分中产生锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)的不对称的堆积材料。锯齿状的期望的斜坡轮廓因而可以以特别简单的方式实现。
进一步的实施例提供在冲压工艺中从金属片(101)切割下来的电连接端子(100)，压花工艺结合到冲压工艺中。连接端子的生产因而可相当简单。
在进一步的实施例中，执行另一压花工艺，其中至少一部分锯齿状结构通过具有锋利边缘的刀结构被切割进去以为了在锯齿状结构上形成额外的锋利脊。由于锯齿状结构的分裂开以及伴随着的具有锋利边缘的脊的形成，在压接时更容易实现额外的相对变形，其增大接触稳定性。
根据本发明，提供用于制造电连接端子的装置，其包括冲压设备和冲压底座。进一步地，所述装置包括压花设备，借助于该压花设备，包括多个锯齿状结构的具有斜坡形状的锋利轮廓的锯齿状配置形成在电连接端子的导体侧部分中。锯齿状结构可以借助于压花设备非常简单地形成在连接端子中。
在一个实施例中，提供一种压花设备，其包括具有不对称侧面的多个锯齿形状的压花结构。具有不对称的堆积材料的锯齿状结构可以借助于这样的压花结构形成。
进一步的实施例提供为鲨鱼鳍形状的或者锯齿形状的压花结构。这些压花结构特别好地适于产生不对称的堆积材料。进一步地，在工件中的横向材料流动由此特别简单地形成，通过该流动，锯齿状配置的斜坡形状的锋利轮廓得以形成。
在进一步的实施例中，压花结构的导体侧的侧面大致垂直地形成。这意味着，一方面，通过压花操作形成的横向材料流动在期望的方向特别有效地形成。另一方面，具有特别锋利的边缘的堆积材料可形成在垂直侧面上，这相应地改善修改锯齿进入导体材料的穿刺属性。
最后，在进一步的实施例中，提供了结合在冲压设备中的压花设备。在冲压模具中结合压花模具简化了生产操作，因为冲压工艺和压花工艺可以共同进行，或者可以一个紧接着一个地进行。
附图说明
下面将参照附图解释本发明，其中：
图1示出根据本发明的装置的透视图，其中金属片安置在冲压模具和冲压底座之间；
图2示出完成的冲压部件，其具有在压花工艺中产生的锯齿状结构；
图3示出根据本发明的用于生产连接端子的装置，包括冲压设备和压花设备，金属片安置在冲压模具和冲压底座之间；
图4示出在冲压操作过程中的图3的装置；
图5示出图3和4的装置以及完工的冲压部件；
图6示出在压花操作过程中的图3-5的装置，其中锯齿状结构形成在部件上；
图7示出图3-6的装置以及完工的部件；
图8示出压花设备，其具有多个鲨鱼鳍形状的锯齿状结构；
图9示出在压花操作过程中的图8的压花设备；
图10示出由压花操作形成的多个锯齿状结构的完工的部件；
图11示出在切割到导电体结构中时的图10的电连接端子；
图12示出根据本发明的用于生产镜像对称安置的锯齿状结构的压花工艺的变体；
图13示出根据本发明的用于生产镜像对称地安置的锯齿状结构以及平面中央区域的压花工艺的另一变体；以及
图14示出又一压花工艺，其中通过包括多个刀结构的第二压花模具在锯齿状结构形成额外的锋利脊。
具体实施方式
下面在图1和2中解释根据本发明的用于连接端子的生产方法。对此，图1示出用于组合的冲压和压花工艺的开始情形。在那里，用作坯件的金属片101安置在用作冲压设备的冲压模具210和用作切割底座的模具板220之间。待形成的部件的形状在冲压模具210中形成为负印（negativeimpression）211。相反，切割底座220具有待形成的部件的正形态(positiveform)，以使得在降低冲压模具210时金属片101沿着形成在冲压模具210中的负印211的切割边缘和切割底座220的与前述边缘彼此互补的切割边缘而被切掉。
根据本发明，如图1所示的装置200进一步具有压花设备230。压花设备230可以如在此情形中地形成为结合在冲压模具210中的压花模具，该压花模具接合在冲压设备210的开口区域213中。在这种情况中，压花模具230包括多个压花结构231，该压花结构为布置为槽形的锯齿形式。这仅仅在图1中示出。
由于压花模具230结合在冲压模具210中，期望的锯齿状结构的压花可以在连接端子100已经从用作坯件的金属片101切出后立即发生。压花工艺原则上也可以发生在冲压工艺之前。
取决于应用场合，压花模具230形成为与冲压设备210空间分离地安置的压花设备会是有利的。在此情形中，其没有在此示出，在冲压后，坯件101从冲压设备210被传送到压花设备230中，或者反之亦然。
图2示出设置有期望的锯齿状配置130的完成的切出的连接端子100。连接端子100在本例子中包括导体侧部分110和触头侧导体部分120，该部分120在本实施例的例子中形成为极靴。两个部分110，120经由公共的桥部分连接在一起。
导体侧部分110具有期望的锯齿状配置130，其根据本发明由彼此挨着地延伸的凹槽形状的锯齿状结构构造而成。锯齿状结构在此情形中与导体501的插入方向相横向地延伸，所述插入方向平行于连接端子100的对称轴延伸。尽管在此所示的锯齿状结构131-139大致延伸跨过连接端子100的导体侧部分110的整个宽度，但是锯齿状结构也可以根据应用场合而仅在部分110的宽度的一部分上延伸也是可能的。再者，也可以彼此挨着地安置多个锯齿状配置在导体侧部分110上。
参照图1和2解释了用于简单的连接端子100的冲压工艺和压花工艺。取决于应用场合，连接端子以及各个部分的形式可以变化。如果连接端子的生产是在批量生产工艺中进行，通常就是这种情形，则不是金属片的各个件而是条形金属片用作坯件。然后以连续工艺进行冲压，切出的工件通过更薄的桥连接在一起以便于更好的处理。在冲压工艺中，导体侧部分110也可已经预弯曲以便于进一步的步骤，特别是卷曲。冲压模具210和切割底座220可以为此目的而相应地预形成。取决于各种应用场合，也可以使用负（negative）冲压设备，其中冲压模具具有待生产的部件的形状而切割底座用作负印。进一步，冲压设备也可以是滚子形式的，冲压模具和切割底座安置在两个反向旋转的滚子上。这允许连续的冲压或压花工艺。
在图3-5中，冲压操作和压花操作以示意性的简化的横截面视图示出。在那里，图3示出开始情形，其中用作坯件的金属片件101安置在用作具有集成的压花模具230的冲压模具210的上工具部分和用作切割底座的下工具部分220之间。在本实施例的例子中，压花模具230包括多个锯齿形状的压花结构231，为了清楚起见其仅示出在此。以凹槽形状延伸的压花结构231根据本发明具有锯齿形状的横截面轮廓，该轮廓具有不对称的侧面，左侧侧面在每种情况下至少在局部区域中大致垂直地延伸。在下面的方法步骤中，期望的部件被从金属片101切出，然后期望的锯齿状结构被压花到金属片101的导体接触表面102中。如在图4中通过箭头所示的，冲压模具210为此目的在模具板220的方向移动。这将模具板220的轮廓转移到金属片中。由于模具210和切割底座220的互补形式，用作冲压刀的模具210的横向部分211沿着切割底座220的外部周边滑动并通过它们承载多余的金属片103
一旦冲压工艺已经进行，冲压模具210被向上导引(图5)，然后进行压花工艺。通过这样做，压花模具230降低到坯件101上以使得在压花操作过程中压花结构被压入到冲压的连接端子100的接触表面102中。由于锯齿形状的压花结构231的不对称结构，两个侧面具有不同的倾斜角度，机加工的工件101的材料通过两个侧面位移到不同的程度。如图6所示，齿的更平坦的右侧面有效地推动材料到右边，而优选地，齿的垂直的左侧面并不会导致工件中的材料的任何实质性的位移。由于在导体501的插入方向的材料流动104，该材料在那里被有效地屈服，所以材料抵靠着压花结构的陡峭的左侧面有效地被挤压并在该侧面上被向上升高。这样产生的堆积材料形成具有锋利边缘的脊，该脊的高度或者锋利度由于工件100中如箭头所示的材料流动104而从左至右增大。
一旦已经进行了压花，压花模具230再次升高以为了释放完工的部件100。如图7所示，部件100现具有期望的齿130，其锯齿状结构的边缘在斜坡形状中从左至右越来越锋利。
压花结构的物理形式可以根据应用场合而变化。因此，例如，也可以使用具有鲨鱼鳍形状的压花结构的压花设备。图8示出穿过这样一个作为模具210的一部分的压花设备230的横截面。如在此所示的，鲨鱼鳍形状的压花结构231-239也优选地具有大致垂直的左侧面。另一方面，压花结构231-239的右侧面形成为具有典型的S形状的轮廓。由于它的更大的位移量，使用鲨鱼鳍形状压花结构意味着，可以在工件中产生比借助于如图3-5所示的楔形形状压花结构的情形更大的材料流动。这开创了通过改变侧面轮廓来适应各种应用场合的材料流动的可能性。
如图9所示的，在挤压压花结构231-239到工件100中时，产生向右指向的材料流动。这使得材料在以一定的间隙隔开的齿的陡峭的侧面上向上升高。由于工件100中的材料流动，如箭头104所示出的，一旦压花工艺已经结束，就在工件100的右侧上产生比在左侧上更多的材料，这意味着在右侧上堆积的材料比在左侧上更高。
如图10所示，右侧的更高的堆积材料同样产生相关的锯齿状结构的更加锐利或者锋利的轮廓，因为在此的材料升高得更高。这样，实现的锯齿状结构131-138的锋利度以及因此的锯齿状配置130的锋利轮廓以斜坡形状从左至右增大。在压接以这种方式配置的连接端子100与导体结构时，在导体输入侧上的锯齿状结构131，132，133，134因此仅相对稍微地穿刺到导体芯中，以使得导体结构在该位置不会过渡地机械削弱。导体输入侧上的锯齿状结构131-134因此主要地贡献于导体结构在连接端子100内的机械紧固，较少地贡献于连接端子100和导体结构500之间的充分的电接触的形成。另一方面，触头侧锯齿状结构135-138由于相对校稿的堆积材料以及相关的具有更锋利边缘的脊而进一步穿刺到导体结构500中，这意味着可以在连接端子100和导体结构500之间实现特别良好的电连接。
为了弄清特定连接端子100的操作模式，图11示出与电导体结构500接合的锯齿状配置130。在此情形中，导体结构500的原路径由虚线表示。如在此所示的，锯齿状结构131-138到相关导体结构500中的穿刺深度由于堆积材料的不同的高度而从左至右增大。在此情形中，依赖于导体结构的材料性质，在压接端子时，或多或少大量的导体材料可以流入到锯齿状结构131-138中的间隙中。特别是在软材料的情形中，可以发生间隙的实际完全的充填。
取决于应用场合，还可以形成多个锯齿状配置。尤其是，两个锯齿状配置的锯齿状结构可以彼此镜像对称地安置。图12示出压花操作，其中形成彼此镜像对称的两个锯齿状配置。另一方面，在图13的实施例的例子中，额外地，借助于对应形成的压花模具230，可以在彼此镜像对称地安置的锯齿状配置之间产生平坦的区域。
因为尽可能多的具有锋利边缘的结构对于在连接端子和导体结构之间形成良好电接触是有利的，所以可以通过裂开各个锯齿状结构而增加具有锋利边缘的脊的数量。这可以例如通过第二压花操作完成，其中装备有多个锋利的楔形形状的刀片241，242，243，244，245，246，247，248的压花模具240被挤压到先前产生的锯齿131，132，133，134，135，136，137，138中。这样的情形示出在图14中。
根据本发明的锯齿状结构的压花是通过在冲压工具200中专门形成压花模具230而实现的。对于期望的材料堆积的一个重要的先决条件一方面由通过压花/压花移除操作(总的来说)进行的足够大的材料位移来构成，所述材料位移产生横向于锯齿状结构的材料流动。另一方面，如果锯齿状结构，至少在一侧上，具有非常大成直角的侧面，横向流动的材料可以抵靠着该侧面升高，这会是有利的。成斜坡形状越来越锋利的不对称脊可以通过压花模具的周期性的锯齿状或者鲨鱼鳍状的侧面形式而在垂直侧面上得以特别良好地获得。它们特别地在压接中将被布置在最大压缩的区域中。
在前面的结合附图的描述中公开的实施例仅仅是本发明的实施例的例子。在此情形中，取决于应用场合，与此相关地公开的所有特征，独自地或者彼此结合地，对于实现本发明会是相关的。再者，本发明并不打算被仅仅限制到在此所示的实施例。而是，在本发明的实质范围内可以对各个锯齿状结构进行数量、配置和尺寸的变化以为了允许在连接端子和导体结构之间的电和/或机械连接，该连接对于各种应用场合的要求而言是优化的。

Claims (12)

1.一种用于连接到电导体结构(500)的电连接端子(100)，
其中，包括多个锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)的用于切割到电导体结构(500)中的锯齿状配置(130)被设置在所述电连接端子(100)的导体侧部分(110)中，
其特征在于，
所述锯齿状配置(130)具有通过在压花工艺中形成的材料堆积而形成的斜坡形状的锋利轮廓。
2.如权利要求1所述的电连接端子(100)，
其特征在于，
所述锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)具有在压花工艺过程中通过材料的横向流动(104)产生的不对称的堆积材料。
3.一种用于制造电连接端子(100)的方法，其中，用于切割到电导体结构(500)中的包括多个锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138，139)的锯齿状配置(130)被形成在所述电连接端子(100)的导体侧部分(110)中，
其特征在于，
所述锯齿状配置(130)在压花工艺中形成为具有斜坡形状的锋利轮廓。
4.如权利要求3所述的方法，
其特征在于，
在所述压花工艺中，不对称的堆积材料形成在各个锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)上，所述堆积材料形成所述锯齿状配置(130)的斜坡形状的锋利轮廓。
5.如前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述压花工艺是借助于压花设备(230)进行的，该压花设备包括不对称的压花结构(231，232，233，234，235，236，237，238，239)，通过该设备，在所述连接端子(100)的导体侧部分(110)中形成了在导体(501)的插入方向的材料横向流动，该横向流动形成所述锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)的堆积材料。
6.如前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
所述电连接端子(100)在冲压工艺中由金属片(101)切割而成，所述压花工艺结合到所述冲压工艺中。
7.如前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
执行另一压花工艺，其中至少一部分锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)通过具有锋利边缘的刀结构(241，242，243，244，245，246，247，248)被切割进去，以为了在所述锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)上形成另外的锋利的脊。
8.一种用于制造电连接端子(100)的装置(200)，
包括冲压设备(210)和冲压底座(220)，
其特征在于，
设置了压花设备(230)以为了形成锯齿状配置(130)，该锯齿状配置包括多个锯齿状结构(131，132，133，134，135，136，137，138)，在所述电连接端子(100)的导体侧部分(110)中具有斜坡形状的锋利轮廓。
9.如权利要求8所述的装置，
其特征在于，
所述压花设备(230)包括具有不对称侧面的锯齿形状的压花结构(231，232，233，234，235，236，237，238，239)。
10.如权利要求8或者9所述的装置，
其特征在于，
所述压花结构(231，232，233，234，235，236，237，238，239)为鲨鱼鳍形状的或者锯齿形状的。
11.如权利要求8-10之一所述的装置，
其特征在于，
所述压花结构(231，232，233，234，235，236，237，238，239)的导体侧的侧面大致垂直地形成。
12.如权利要求8-11之一所述的装置，
其特征在于，
所述压花设备(230)结合在所述冲压设备(210)中。
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