CN109003844A - 电触头组件 - Google Patents

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Abstract

一种电触头组件包括：细长柱体，其具有联接端和相反的对接端，所述对接端具有形成在其中的凹部，所述凹部具有头部部分和柄部部分，在所述头部部分和所述柄部部分之间的接合部处限定肩部，所述头部部分由套环界定并且其直径大于所述柄部部分的直径；和触头垫，其具有头部和柄部，所述头部具有顶部表面和底部表面，其中锥形侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，所述柄部从所述头部的所述底部表面延伸并且其直径小于所述底部表面的直径；其中，所述触头垫布置在所述凹部内，其中所述头部的所述底部表面布置在所述肩部上，并且所述套环在所述头部的锥形侧壁上延伸并接合所述头部的锥形侧壁。

Description

电触头组件
技术领域
本公开总体上涉及电触头装置领域，并且更具体地涉及用于在电气继电器中使用的电触头组件及其用于制造该电触头组件的方法。
背景技术
电气继电器通常用于可控地建立电力源与电气装置之间的电连接。典型的电气继电器可以包括电力输入、电力输出和控制输入。电流可以被施加到控制输入或从控制输入移除以选择性地建立电力输入和电力输出之间的电连接。
典型的电气继电器的电力输入和电力输出通常通过可分别连接到电力源和电气装置的导电柱或“柱体”来实现。控制输入可以是简单的螺丝端子等。当适当的致动电流被施加到控制输入时，导电接触器可以被移动(例如，经由电磁力)以与布置在壳体内的电力输入和电力输出的对接端接触。由此在电力源和电气装置之间建立电气路径。
用于电气继电器的电力输入和电力输出的导电柱体通常由经银处理的铜形成，并且设置有嵌入在其对接端内的银触头垫以用于提供与接触器的稳固的电气连接。通常，银垫通过涉及焊接或拧紧和压制的过程固定到柱体的对接端。这样的过程包括许多制造步骤，这些步骤可能耗时且昂贵，并且可能导致对柱体的损坏。
就这些和其他考虑而言，目前的改进可能是有用的。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据本公开的示例性实施例的电触头组件可以包括：细长柱体，其具有联接端和相反的对接端，所述对接端具有形成在其中的凹部，所述凹部具有头部部分和柄部部分，在所述头部部分和所述柄部部分之间的接合部处限定肩部，所述头部部分由套环界定并且其直径大于所述柄部部分的直径；和触头垫，其具有头部和柄部，所述头部具有顶部表面和底部表面，其中锥形侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，所述柄部从所述头部的所述底部表面延伸并且其直径小于所述底部表面的直径；其中，所述触头垫布置在所述凹部内，其中所述头部的所述底部表面布置在所述肩部上，并且所述套环在所述头部的锥形侧壁上延伸并接合所述头部的锥形侧壁以将所述触头垫保持在所述凹部内。
根据本公开的示例性实施例的形成电触头组件的方法可以包括：提供细长柱体，所述细长柱体具有联接端和相反的对接端，所述对接端具有形成在其中的凹部，所述凹部具有头部部分和柄部部分，在所述头部部分和所述柄部部分之间的接合部处限定肩部，所述头部部分由套环界定并且其直径大于所述柄部部分的直径；和提供触头垫，所述触头垫具有头部和柄部，所述头部具有顶部表面和底部表面，其中锥形侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，所述柄部从所述头部的所述底部表面延伸并且其直径小于所述底部表面的直径；将所述触头垫布置在所述凹部内，其中所述头部的所述底部表面布置在所述肩部上；以及使得所述套环变形，使得所述套环在所述头部的锥形侧壁上延伸并接合所述头部的锥形侧壁以将所述触头垫保持在所述凹部内。
附图说明
图1是示出根据本公开的处于未组装状态的电触头组件的示例性实施例的透视图；
图2是示出图1中所示的未组装的电触头组件的剖视侧视图；
图3是示出图1中所示的电触头组件和根据本公开的实施例的压配工具的剖视侧视图；
图4A是示出根据本公开的用于制造电触头组件的方法的示例性实施例的流程图；
图4B和图4C是示出图4A的方法的各个步骤的一系列剖视侧视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述根据本公开的电触头组件及其制造该电触头组件的方法，其中在附图中，呈现电触头组件和相关方法的优选实施例。然而，电触头组件和相关方法可以以许多不同形式来体现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是以使得本公开将电触头组件和相关方法的某些示例性方面表述给本领域技术人员。
参考图1，示出了根据本公开的电触头组件10(在下文中称为“组件10”)。组件10可以适合于实施为电气继电器(例如汽车电气继电器)中的电力输入或电力输出。然而，应该理解的是，组件10不限于这种应用，并且组件10可以没有限制地用于各种其他电气装置和应用中。
图1中所示的处于“未组装”状态(如下面更详细描述的)下的组件10可以包括导电柱体12和导电触头垫14。在一些示例中，柱体12可以由铜和/或具有良好的导电性的其他金属形成，并且可以用银和/或具有优异导电性的其他金属(例如，具有优于形成柱体12的铜或其他金属的导电性的金属)进行处理或镀层。触头垫14可以由银和/或具有优异导电性的其它金属(例如，导电性优于形成柱体12的铜或其它金属的导电性的金属)形成。本公开在这方面不受限制。
柱体12可以是细长的，大致圆柱形的构件，其具有联接端16和相对的对接端18。联接端16可以适于联接到电力源或电气装置的引线。在一些示例中，如本领域普通技术人员将认识到的，联接端16可以是带螺纹的以容纳螺母或其他可拆卸的紧固件。如下面进一步描述的，柱体12的对接端18(该对接端18可以适于设置在电气继电器(未示出)的电绝缘壳体内)可以包括用于接收和保持触头垫14的凹部20。对接端18还可以包括基部部分21，基部部分21从该对接端18径向向外延伸并且限定与凹部20相邻的平面支撑表面23。支撑表面23可以基本上垂直于柱体12的纵向轴线L定向。柱体12还可以包括凸缘22a、22b，凹槽24a、24b和/或适于将组件10牢固地锚定在电气继电器或其他装置的壳体内的其他结构元件。应该理解的是，图1中所示的凸缘22a、22b和凹槽24a、24b仅仅是示例性的，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下进行改变或省略。
参照图2(同样处于“未组装状态”)所示的组件10的剖视图，触头垫14可以包括大致盘形的头部26，头部26具有直径为d1的第一顶部表面28；直径为d2的第二底部表面30，d2大于d1；以及在顶部表面28和底部表面30之间延伸的锥形侧壁32。顶部表面28可以是凸形或“圆顶形”的，以促进与电接触器或可以设置成与触头垫14接合的其他元件的良好电连接。触头垫14还可以包括从头部26的底部表面30延伸并且具有小于d2的直径d3的圆柱形柄部29。
柱体12的对接端18中的凹部20可以包括：大致盘状的头部部分34，该头部部分34具有直径d4；和圆柱形柄部部分36，柄部部分36从头部部分34的底部延伸并且具有小于d4的直径d5。头部部分34和柄部部分36的接合部因此可以限定环形肩部38。凹部20的总尺寸和形状可以类似于触头垫14的尺寸和形状，使得触头垫14可以设置在凹部20内，其中头部26就座于肩部38上，并且头部26和柄部29布置成与对接端18(如图3所示)的周围部分处于径向靠近的间隙关系。在一个非限制性示例中，凹部20的柄部部分36的直径d5可以比触头垫14的柄部29的直径d3大大约1毫米，并且凹部20的头部部分34的直径d4可以比触头垫14的头部26的底部表面30的直径d2大大约0.1毫米。
环形肩部37可形成在柱体12的对接端18中以限定围绕凹部20的头部部分34的薄环形套环39。套环39可具有外径d6，该外径d6小于由对接端18的邻接部分限定的相对较厚的环形侧壁41的外径d7，该邻接部分围绕凹部20的柄部部分36并且在套环39和柱体12的基部部分21的支撑表面23之间延伸。套环39可以具有高度h1并且侧壁41可以具有高度h2。
图3示出了用于将触头垫14牢固地紧固到柱体12的对接端18的专用压配工具40的示例性实施例的剖视图。压配工具40可以包括：圆筒42；冲头44，其布置在圆筒42的中空内部46内并可在其中轴向移动；以及弹簧48，其布置在中空内部46内且与冲头44接合以将冲头44偏压向圆筒42的尖端50。冲头44可包括圆柱形头部52和圆柱形柄部54，头部52的直径大于柄部54的直径。中空内部46可以包括与尖端50相邻的变窄部分55，因此在头部52的下方限定了环形肩部56，肩部56的内径大于柄部54的直径，但小于头部52的直径。肩部56因此可以提供下止动件，该下止动件限制头部52的向下轴向移动以用于防止冲头44从圆筒42的尖端50脱落。
凹部57可以形成在圆筒42的尖端50中并且可以与圆筒42的中空内部46的变窄部分55邻接。凹部57可以包括圆柱形底部部分58和截头圆锥形顶部部分60。顶部部分60可以由在中空内部46的变窄部分55和凹部57的底部部分58之间延伸的环形倾斜侧壁62限定。在非限制性示例中，成角度侧壁或倾斜侧壁62可以相对于压配工具40的纵向轴线以30度到60度的范围内的角度取向。凹部57的底部部分58可具有直径d8，该直径d8稍大于(例如，大1毫米)柱体12的对接端18的侧壁41的直径d7，并且可以具有基本上等于侧壁41的高度h2的高度h3。凹部57的顶部部分60可以具有基本上等于柱体12的套环39的高度h1的高度h4。
参照图4A，其呈现了制造上述组件10的方法的示例性实施例的流程图，该方法其包括使用压配工具40将触头垫14牢固地紧固到柱体12的对接端18上。现在将参照上述图1至3以及如图4B和4C所示的组件10和压配工具40的附加剖视图来详细描述该方法。
在示例性方法的步骤100中，柱体12可以由铜和/或具有良好导电性的其他金属形成。这可以通过本领域普通技术人员熟悉的车削，轧制和/或其他常规制造方法来实现，并且步骤100可以包括在柱体12的对接端18中形成凹部20。在该方法的步骤105中，柱体12可以用银和/或具有优异导电性的其他金属(例如，比铜更昂贵且导电性优于形成柱体12的铜或其它金属的导电性的金属)进行处理或镀层。在该方法的步骤110中，触头垫14可以由银和/或具有优异导电性的其他金属形成。这可以通过本领域普通技术人员熟悉的车削，轧制和/或其他常规制造方法来实现。
在示例性方法的步骤115中，触头垫14可以插入到柱体12的对接端18中的凹部20内，其中触头垫14的头部26就座于肩部38上，并且头部26和柄部29布置成与对接端18的周围部分(例如，套环39和侧壁41)处于径向靠近的间隙关系。
在该示例性方法的步骤120中，如图4B所示，压配工具40可以下降到柱体12的对接端18上，其中，对接端18的侧壁41设置在圆筒42的尖端50中的凹部57的底部部分58内，并且倾斜侧壁62与对接端18的套环39接合。在该方法的步骤125中，如图4C所示，压配工具40可以进一步降低到柱体12的对接端18上，直到尖端50与柱体12的基部部分21的支撑表面23接触。当压配工具40如此降低时，被弹簧48偏置的冲头44可以保持触头垫14与柱体12的牢固接合，并且倾斜侧壁62可以在套环39上施加足以使套环39变形的径向向内并向下定向力。具体地说，套环39可以以一定角度径向向内变形，其中套环39被布置在触头垫14的头部26的锥形侧壁32上并且牢固地与之适应性接合。触头垫14因此可以通过套环39被固定在凹部20内，以与柱体12牢固接合并且与之良好电接触。
应该理解，在不需要如用于制造类似的电触头组件的传统方法中的任何焊接，螺纹形成和/或拧紧的情况下，可以实现上述组件10和相关方法，该方法包括将触头垫14紧固到柱体12。因此，本公开的组件10可以以较低成本提供，并且可以比使用传统方法制造的类似电触头组件更快地制造。
如本文所使用的，以单数形式叙述且以前缀有单词“一”或“一个”的元件或步骤应理解为不排除多个元件或步骤，除非明确列举了这种排除。此外，对本公开的“一个实施例”的引用不意图被解释为排除也包含所述特征的附加实施例的存在。
尽管本公开参考了某些实施例，但是在不脱离如所附权利要求所限定的本公开的范围和领域的情况下，可以对所描述的实施例进行多种修改，变化和改变。因此，意图是本公开不限于所描述的实施例，而是其具有由以下权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。

Claims (20)

1.一种电触头组件，包括：
细长柱体，其具有联接端和相反的对接端，所述对接端具有形成在其中的凹部，所述凹部具有头部部分和柄部部分，在所述头部部分和所述柄部部分之间的接合部处限定肩部，所述头部部分由套环界定并且其直径大于所述柄部部分的直径；和
触头垫，其具有头部和柄部，所述头部具有顶部表面和底部表面，其中锥形侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，所述柄部从所述头部的所述底部表面延伸并且其直径小于所述底部表面的直径；
其中，所述触头垫布置在所述凹部内，其中所述头部的所述底部表面布置在所述肩部上，并且所述套环在所述头部的锥形侧壁上延伸并接合所述头部的锥形侧壁以将所述触头垫保持在所述凹部内。
2.根据权利要求1所述的电触头组件，其中所述头部的所述顶部表面的直径小于所述头部的所述底部表面的直径。
3.根据权利要求1所述的电触头组件，其中所述头部的所述顶部表面从所述凹部突出。
4.根据权利要求3所述的电触头组件，其中，所述头部的所述顶部表面为圆顶形。
5.根据权利要求1所述的电触头组件，其中所述凹部的所述柄部部分由所述柱体的侧壁界定，所述侧壁的直径大于所述套环的直径。
6.根据权利要求1所述的电触头组件，其中所述柱体由第一金属形成，并且所述触头垫由不同于所述第一金属的第二金属形成，所述第二金属的电导率大于所述第一金属的电导率。
7.根据权利要求6所述的电触头组件，其中，所述第一金属是铜，并且所述第二金属是银。
8.根据权利要求6所述的电触头组件，其中用不同于所述第一金属的第三金属对所述柱体进行涂层，所述第三金属的电导率大于所述第一金属的电导率。
9.根据权利要求6所述的电触头组件，还包括基部部分，所述基部部分从所述对接端径向向外延伸并限定与所述凹部相邻的支撑表面。
10.根据权利要求9所述的电触头组件，其中所述支撑表面是平面的并且垂直于所述柱体的纵向轴线取向。
11.一种形成电触头组件的方法，所述方法包括：
提供细长柱体，所述细长柱体具有联接端和相反的对接端，所述对接端具有形成在其中的凹部，所述凹部具有头部部分和柄部部分，在所述头部部分和所述柄部部分之间的接合部处限定肩部，所述头部部分由套环界定并且其直径大于所述柄部部分的直径；和
提供触头垫，所述触头垫具有头部和柄部，所述头部具有顶部表面和底部表面，其中锥形侧壁在所述顶部表面和底部表面之间延伸，所述柄部从所述头部的所述底部表面延伸并且其直径小于所述底部表面的直径；
将所述触头垫布置在所述凹部内，其中所述头部的所述底部表面布置在所述肩部上；以及
使得所述套环变形，使得所述套环在所述头部的锥形侧壁上延伸并接合所述头部的锥形侧壁以将所述触头垫保持在所述凹部内。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括由第一金属形成所述柱体，并且由不同于所述第一金属的第二金属形成所述触头垫，所述第二金属的电导率大于所述第一个金属的电导率。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一金属是铜，并且所述第二金属是银。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括用不同于所述第一金属的第三金属对所述柱体进行涂层，所述第三金属的电导率大于所述第一金属的电导率。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述柱体包括基部部分，所述基部部分从所述对接端径向向外延伸并限定与所述凹部相邻的支撑表面，所述支撑表面限定垂直于所述柱体的纵向轴线定向的平面；
其中使得所述套环变形包括将压配工具放置在所述柱体的所述对接端上，所述压配工具包括细长圆筒，所述细长圆筒具有形成在其尖端中的凹部，所述尖端与所述支撑表面接合，在所述尖端中的所述凹部的一部分由所述尖端内的倾斜侧壁限定，所述尖端内的所述倾斜侧壁接合所述柱体的所述套环并且使之强制变形。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述压配工具包括可轴向移动的冲头，所述冲头布置成邻近所述圆筒的所述尖端中的所述凹部，所述冲头强制地接合所述触头垫的所述头部的所述顶部表面并保持所述触头垫与所述柱体的接合。
17.根据权利要求16所述的方法，所述压配工具还包括将所述冲头朝向所述圆筒的所述尖端偏压的弹簧。
18.根据权利要求15所述的方法，其中在所述尖端中的所述凹部的由所述倾斜侧壁限定的一部分是截头圆锥形的。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述套环变形之后，所述头部的所述顶部表面从所述凹部突出。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述头部的所述顶部表面是圆顶形的。
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