CN103181032A - 高电流插接连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高电流插接连接器，用于大于100A、尤其是大于200A的电流。根据本发明的高电流插接连接器包括具有第一接触区段（11）和第一连接区段（12）的第一连接元件（10）和具有第二接触区段（21）和第二连接区段（22）的第二连接元件（20）。该高电流插接连接器还包括设置在第一和第二接触区段（11、21）之间的弹簧元件（30），用于在第一和第二连接元件（10、20）之间形成电连接，第一和第二连接区段（12、22）分别与电导体（13、23）连接。第一和第二接触区段（11、21）分别构造为扁平件。在第一接触区段（11）的正面设置平的第一接触面（11A）并且在第二接触区段（21）的正面设置平的第二接触面（21A），仅在第一和第二接触面（11A、21A）之间夹紧弹簧元件（30），用于电连接第一和第二接触区段（11、21）。

Description

高电流插接连接器

技术领域

本发明涉及一种用于大于100A、尤其是大于200A的电流的高电流插接连接器。这种高电流插接连接器包括第一连接元件，其具有第一接触区段和第一连接区段。高电流插接连接器还包括第二连接元件，其具有第二接触区段和第二连接区段。另外，设置在第一和第二接触区段之间的弹簧元件用于在第一和第二连接元件之间形成电连接。第一和第二连接区段分别与电导体连接。

背景技术

高电流插接连接器例如用于电连接机动车中蓄能器的蓄能器模块。另外，这种蓄能器用于电池运行的机动车中以及既可电动运行又可通过内燃机运行的机动车中。由于驱动马达需要大功率并且蓄能器电压不能任意高，这种蓄能器中在运行中可出现特别大的电流。出于生产效率的原因，但亦出于可靠性原因，在此不仅使用螺栓连接用于电连接各个元件，而且也使用这样的连接，在其中两个连接元件通过插接连接而彼此连接。

已知的高电流插接连接器在第一连接元件中包括一个圆形或矩形的金属壳体，对应的构造成圆形销或矩形刀的第二连接元件可插入该金属壳体中。为了在金属壳体和销或刀之间形成足够大的接触面，在这两个接触配合件之间设置一个弹簧元件、例如接触片造型的弹簧元件。弹簧元件通常与两个接触配合件之一机械连接。在连接元件上分别设有相应的电缆，电缆在其相应另一端部上与蓄能器的电气元件、通过蓄能器运行的电气元件或另一连接元件连接。

然而，基于所使用的容纳有销或刀的金属壳体已知的高电流插接连接器具有如下缺点，即在销或刀插入时高电流插接连接器在横截面中总是具有三层结构。由于高电流插接连接器向外还须设有绝缘装置，以确保防触碰保护以及故障保护，因此该高电流插接连接器所需安装空间非常大。

发明内容

因此，本发明的任务是提出一种高电流插接连接器，其在相同的电流承载能力下需要较小的安装空间并且因此能够减小使用该高电流插接连接器的电气元件的安装空间。

该任务通过根据权利要求1特征的高电流插接连接器得以解决。有利的方案由从属权利要求给出。

本发明涉及一种用于大于100A、尤其是大于200A的电流的高电流插接连接器，其包括第一连接元件、第二连接元件和弹簧元件。第一连接元件具有第一接触区段和第一连接区段。第二连接元件具有第二接触区段和第二连接区段。弹簧元件设置在第一和第二接触区段之间，用于在第一和第二连接元件之间形成电连接。第一和第二连接区段分别与电导体连接。

该高电流插接连接器的特征在于，第一和第二接触区段分别构造为扁平件。在第一接触区段的正面设置平的第一接触面并且在第二接触区段的正面设置平的第二接触面。在此仅在第一和第二接触面之间夹紧弹簧元件，用于电连接第一和第二接触区段。

由于电接触仅在第一和第二连接元件的彼此相对的第一和第二接触区段的区域中进行，所以高电流插接连接器——在横截面中——可仅设有两层，由此与传统的高电流插接连接器相比可减少所需的安装空间。与已知的高电流插接连接器相比，在根据本发明的高电流插接连接器中可用的第一和第二接触区段的接触面减少（在最坏的情况下为一半）。这通过下述方式来补偿，即基于弹簧元件的相应造型利用第一和第二接触区段的第一和第二接触面之间的几乎全部理论上可能的接触区域来建立电连接。

根据一种有利的方案，第一和第二接触区段通过形锁合连接而彼此连接，可通过第一接触区段相对于第二接触区段平行于第一和第二接触面的平面的移动形成该形锁合连接，在此通过由弹簧元件产生的垂直于第一和第二接触面的平面的力防止两个接触区段松开。由此一方面确保两个连接元件的简单的可连接性，因为弹簧元件的夹紧力被克服。另一方面通过设置在第一和第二连接元件之间的弹簧元件不仅提供了电流承载能力所需的表面，而且同时提供了夹紧力，该夹紧力防止第二连接元件与第一连接元件意外松开。

根据另一种适宜的方案，第一和/或第二接触区段具有至少一个凹口，另一接触区段的相配的第一接片伸入该凹口中，所述第一接片处于所述另一接触区段的平面中或平行于所述另一接触区段的平面。通过凹口和相配的第一接片在接触面或接触区段之外形成形锁合连接，所述形锁合连接允许根据本发明的高电流插接连接器所追求的双层结构。同时通过这种结构设计确保产生加载弹簧元件的力，由此弹簧元件本身通过产生的反作用力防止两个接触区段因平行于接触面的平面的运动意外松开。

根据另一种适宜的方案，第二和/或第一接触区段具有至少一个第二接片，第二接片形锁合地包围另一接触区段，第二接片处于相配的接触区段的平行平面中。由此实现的效果与通过凹口和另一接触区段的相配的接片的插入所带来的效果相同。

另一种方案规定，第一和第二接触区段的用于形成第一和第二接触区段电连接的夹紧通过包围插接连接结构的壳体来实现。通过该壳体可同时实现高电流插接连接器的绝缘。此外，使用包围插接连接结构的壳体可选择性省略用于形锁合连接第一和第二接触区段的构造。

在另一种方案中，第一和/或第二连接部件可通过冲压弯曲过程或类似方法制造。这种制造方法的优点在于，可以以简单且低成本的方式来制造高电流插接连接器。

适宜的是，第一连接部件由铝（Al）或铝合金制成。第二连接部件优选由铜（Cu）或镍（Ni）或铜合金或镍合金制成。原则上也可想到其它材料或材料组合。但在高电流插接连接器中已经证明上述优选材料是适合的，因而即使长时间使用也不会出现接触劣化。

另一种方案规定，电导体焊接在第一和/或第二连接部件的相应连接区段上或借助压接来连接。电导体例如可构造成电缆或绞合线或膜片的形式。

另外适宜的是，弹簧元件具有多个片。通过这些片优化了弹簧元件的弹簧特性。另外可通过这些片确保第一和第二连接元件的接触区段之间可靠和大面积的接触，从而提供所追求的电流承载能力。具有片的弹簧元件的另一优点在于简单的可制造性。

在一种特别简单和优选的方案中，弹簧元件是冲压的金属板。因此可以以特别低的制造成本来制造弹簧元件。

适宜的是，弹簧元件至少局部地基本上平行于第一和第二接触面的平面。由此可实现连接元件的接触区段的接触面之间特别大面积的接触。接触面构造得越大，则高电流插接连接器的电流承载能力越大。

另外规定，弹簧元件与第一接触区段或第二接触区段机械连接。这有利于通过第一和第二连接元件的相对运动形成插接连接结构。

附图说明

下面借助附图中的实施例详细说明本发明。附图如下：

图1为根据本发明的高电流插接连接器的第一种实施例的示意性透视图；

图2为图1的高电流插接连接器的横截面图；

图3为根据本发明的高电流插接连接器的第二种实施例的示意性透视图；

图4为图3的高电流插接连接器的横截面图；

图5为根据本发明的高电流插接连接器的第三种实施例的示意性透视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的高电流插接连接器的示意性透视图。该高电流插接连接器适用于大于100安培、甚至是大于200安培的电流。这种量级的电流例如出现在用于机动车驱动装置的蓄能器中。高电流插接连接器包括第一连接元件10以及与此对应的第二连接元件20。第一连接元件10具有第一接触区段11和第一连接区段12。电导体13与第一连接区段12连接，电导体在附图中未被详细示出并且例如构造为扁平电缆或膜片。相应地，第二连接元件20具有第二接触区段21和第二连接区段22。第二连接区段22例如在其端面与构造为膜片的电导体23连接。

电导体13、23以何方式与相应的连接区段12和22连接并且电导体以何方式设计构造对于本发明而言是次要的。原则上已知,电缆、由一个或多个层构成的膜片、金属带材、绞合线组等可用作电导体。

第一连接部件10由铝或铝合金制成，第二连接部件20优选由铜或镍或其中一种或两种材料的合金制成。用于插接连接器的这种材料组合在接触过渡处和耐久性方面已被证明是适合的。

如从示出图1所示高电流插接连接器的图2的横截面视图中可更加清楚地看到，不仅第一接触区段11而且第二接触区段21具有一个相应的第一接触面或第二接触面11A、21A。当第一和第二连接元件10、20彼此连接时，所述接触面11A、21A彼此相对。电连接仅通过彼此相对的接触面11A、21A进行，在所述接触面之间设置构造成接触片的弹簧元件30。两个接触面11A、21A通过弹簧元件30实现大面积的连接，由此可在两个接触区段11、21之间仅在很小的损耗下传递所需的大于100安培或大于200安培的电流。

弹簧元件30优选具有多个片，用于在良好的电流传输的同时施加垂直于接触面11A、21A的平面定向的力。多个片例如可基本上彼此平行地构造。例如可通过作为初始材料为面状的金属板部件的冲压过程来形成所述片。为了能够实现弹簧元件的弹簧作用，可通过相应的弯曲过程将冲压的金属板变形为例如波浪形或其它适合的形状。

为了能够确保弹簧元件30尽可能紧密接触于接触区段11、21的接触面11A、21A，弹簧元件在横截面中（即在根据图2和4的侧视图中）具有基本上拱曲的造型，在其中，弹簧元件的“脚部”例如支撑在接触区段21的接触面21A上，而连接各脚部的“腹部”则尽可能长地贴靠在第一连接元件10的接触区段11的接触面11A上。脚部和腹部的面积比例在此大致相同。为了同时确保弹簧元件和接触面11A之间在拱曲部（腹部）区域中尽可能长的接触，弹簧元件30的各个接触片可构造成波浪形或曲折形的。所述波浪形或曲折形的区段在此平行于接触面11A的平面延伸。

为了能够确保第一和第二连接元件10、20简单的可连接性，第一和第二连接元件10、20的第一和第二接触区段11、21通过形锁合连接而彼此连接。通过第一接触区段11相对于第二接触区段21平行于第一和第二接触面11A、21A的平面的移动来形成该形锁合连接。通过使弹簧元件30或其各个接触片至少局部地基本上或近似垂直于第一和第二接触面11A、21A的平面延伸，由弹簧元件产生一个垂直于第一和第二接触面11A、21A的平面定向的力。该夹紧力防止两个接触区段松开，因为为此需要克服通过弹簧元件30和连接元件10、20的造型预定的拉力。当该拉力选择得足够大时，几乎杜绝了例如基于持续振动引起的意外松开。

为了在第一接触区段相对于第二接触区段移动时确保位于接触面11A、21A之间的弹簧元件30不移动到未定义的位置中，弹簧元件30优选与相关连接元件的第一接触区段11或第二接触区段21机械连接。这种连接例如可通过夹紧连接或压接来实现。原则上也可想到弹簧元件和接触区段11、21之一的形锁合连接。

由于电连接可仅通过彼此相对的接触面11A、21A进行，所以在接触区段11、21的侧面进行连接元件10、20的机械连接。由此确保高电流插接连接器可仅构造有两层、即接触区段11、21。由此形成安装空间优化的插接连接结构，其与迄今已知的三层插接连接器相比所需空间体积较少。

为了确保防触碰保护或故障保护，高电流插接连接器至少在接触区段的区域中和选择性地在连接区段的区域中被例如由塑料制成的绝缘壳体包围。

为了能够形成设置在接触区段11、21侧面的形锁合连接，第一和第二连接元件10、20分别通过变形被这样弯曲，使得第二连接元件20的第一接片25穿过第一连接元件10的一个凹口（未详细示出）。第一连接元件10的该凹口设置在过渡区段17中，该过渡区段连接接触区段11和连接区段12。连接区段12和接触区段11在此处于彼此平行的平面中。在接触区段11的另外相反的一侧上在接触区段11的整个宽度上延伸的接片15被第二连接元件20的两个接片26-1、26-2包围。第二接片26-1、26-2在此从接触区段21的平面这样向第一接触区段11的方向凸出，使得第一接片15被加载向第二连接元件20方向的力，该力通过设置在接触面11、21之间的弹簧元件引起。

在该方案中，第一和第二连接元件10、20的连接区段12、22处于彼此平行、但不同的平面中。该HS插接连接的另一特征在于，接触第二连接元件的连接区段22的电导体23设置在该连接的侧面，而第一连接元件10的电导体13沿连接区段和接触区段12、11延伸的方向接触连接区段12。

图3和4示出根据本发明的高电流插接连接器的第二种实施例。根据本发明的高电流插接连接器的第二种实施例与第一种实施例的区别在于第一连接元件10不同形式的弯曲。与上述实施例一样，第一和第二接触区段通过形锁合连接而彼此连接，可通过第一接触区段相对于第二接触区段平行于第一和第二接触面11A、21A的平面的移动来形成形锁合连接。具体而言，再次在接触区段11、21的侧面进行形锁合连接。

尤其是由图4的横截面图可清楚地看到，第二连接元件20构造成Ｌ形的。在垂直于接触区段21的平面延伸并且设置在接触区段21的一个端部上的短的区段27上设置两个凹口24-1、24-2，第一连接元件10的第一接片15-1、15-2伸入所述凹口中。第一接片15-1、15-2在此从接触区段11的平面以锐角向第二连接元件20方向倾斜。第二连接元件的第一接片25穿过第一连接元件10的过渡区段17中的凹口。由此也确保了简单地形成连接且同时空间体积较小。

图5示出第三种实施方案。图5以示意性透视图示出一种高电流插接连接器。在该实施例中，第二连接元件20具有两个并排设置的第二接片26-1、26-2，所述第二接片包夹第一连接元件10的接触区段11，这意味着，第二接片26-1、26-2包夹第一连接元件的接触区段11，在此第二接片26-1、26-2的端部处于第二连接元件20的相配的接触区段21的平行平面中。在第一和第二连接元件10、20之间设置弹簧元件30。弹簧元件30的片31沿第二接片26-1、26-2的接片容纳部方向延伸。

在所有三种实施例中，作为弹簧30的材料考虑CuNi₃Si、CuCrAgFeTiSi、CuBe₂、CuCoBe₂或CuCrZr。第一和第二接触区段11、21的用于形成电连接的夹紧通过在图5中未详细示出的、包围插接连接结构的壳体实现。该例如由绝缘塑料制成并且同时确保插接连接结构绝缘的壳体用于吸收被推入壳体内部的连接元件10的接触区段11的力。壳体在此与示例性构造成管状的连接区段22卡锁。仅为说明起见，连接区段22被套到蓄电池40的对应构造的电池端子上并且例如可与该电池端子焊接。

根据本发明构造的能够承载大于100或甚至200安培电流的高电流插接连接器与已知的高电流插接连接器相比更小且更简单并且可以以更低的成本制造。

附图标记列表

10     第一连接元件

11     第一接触区段

11A    平的接触面

12     第一连接区段

13     电导体

14     凹口

15     第一接片

15-1   第一接片

15-2   第一接片

17     过渡区段

20     第二连接元件

21     第二接触区段

21A    平的接触面

22     第二连接区段

23     电导体

24-1   凹口

24-2   凹口

25     第一接片

26-1   第二接片

26-1   第二接片

27     短的区段

30     弹簧元件

31     片

40     蓄电池

Claims (12)

1.高电流插接连接器，用于大于100A、尤其是大于200A的电流，该高电流插接连接器包括第一连接元件（10）、第二连接元件（20）和弹簧元件（30），第一连接元件（10）具有第一接触区段（11）和第一连接区段（12），第二连接元件（20）具有第二接触区段（21）和第二连接区段（22），弹簧元件设置在第一和第二接触区段（11、21）之间用于在第一和第二连接元件（10、20）之间形成电连接，第一和第二连接区段分别与电导体（13、23）连接，其特征在于，第一和第二接触区段（11、21）分别构造为扁平件，在第一接触区段（11）的正面设置平的第一接触面（11A）并且在第二接触区段（21）的正面设置平的第二接触面（21A），仅在第一和第二接触面（11A、21A）之间夹紧弹簧元件（30）用于电连接第一和第二接触区段（11、21）。

2.根据权利要求1的插接连接器，其特征在于，所述第一和第二接触区段（11、21）通过形锁合连接而彼此连接，该形锁合连接能通过第一接触区段（11）相对于第二接触区段（21）平行于第一和第二接触面（11A、21A）的平面的移动形成，通过由弹簧元件产生的垂直于第一和第二接触面（11A、21A）的平面的力防止两个接触区段松开。

3.根据权利要求1或2的插接连接器，其特征在于，所述第一和/或第二接触区段（11、21）具有至少一个凹口（14、24-1、24-2），另一接触区段（21、11）的相配的第一接片（25；15-1、15-2）伸入该凹口中，第一接片处于所述另一接触区段的平面中或平行于所述另一接触区段的平面。

4.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，所述第二和/或第一接触区段（21、11）具有至少一个第二接片（26-1、26-2），所述第二接片形锁合地包围另一接触区段（11、21），第二接片（26-1、26-2）处于相配的接触区段（21）的平行平面中。

5.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，第一和第二接触区段（11、21）的用于形成第一和第二接触区段（11、21）电连接的夹紧通过包围插接连接结构的壳体来实现。

6.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，第一和/或第二连接元件（10、20）能通过冲压弯曲过程或类似方法制造。

7.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，第一连接元件（10）由铝或铝合金制成并且第二连接部件（20）由铜或镍或铜合金或镍合金制成。

8.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，电导体焊接在第一和/或第二连接元件（10、20）的相应连接区段（12、22）上或借助压接而连接。

9.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，所述弹簧元件（30）具有多个片（31）。

10.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，所述弹簧元件（30）是冲压的金属板。

11.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，所述弹簧元件（30）至少局部地基本上平行于第一和第二接触面（11A、21A）的平面。

12.根据上述权利要求之一的插接连接器，其特征在于，所述弹簧元件（30）与第一接触区段（11）或第二接触区段（21）机械连接。

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