CN110892590A - 用于大电流应用的电插塞触头和用于大电流应用的插塞连接器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于大电流应用的电插塞触头。该电插塞触头包括壳体（20），该壳体沿着纵轴线（A）延伸并且具有用于容纳配对触头（8）的内腔（21）。该插塞触头还包括由多个绞合线（5a）构成的线缆（1），其中，所述线缆（1）从所述壳体（20）的外腔（22）导入到所述壳体（20）的内腔（21）中并且固定在所述壳体（20）上。所述线缆（1）在所述内腔（21）中具有端部（1a），其中，所述线缆（1）与所述端部（1a）相邻地具有阻尼区段（4），在所述阻尼区段中所述线缆（1）被分拆为多个单独的导线线束（5），其中，在至少两个导线线束（5）上固定有接触元件（6），所述接触元件适用于与所述配对触头（8）进行电接触和机械接触。

Description

用于大电流应用的电插塞触头和用于大电流应用的插塞连接 器系统

技术领域

本发明涉及一种用于大电流应用的电插塞触头。本发明还涉及一种用于大电流应用的插塞连接器系统。

背景技术

在具有高电气化程度的机动车（电动或混合动力车辆）中需要插塞连接器，其中必须传输非常高的电流（直至大约300A）。在这种电流中，通过高的损耗功率，接触过渡电阻的小的提高也已经可以察觉，所述高的损耗功率导致插头的高的热负荷。因此，即使在车辆中出现高的摇动应力下，也对接触稳定性提出提高的要求。

通过包含在插座触头中的阻尼元件可以减弱通过线缆引入到插塞连接器中的振动，并且因此保护经受限制使用寿命的摩擦损耗的接触点。

由DE 101 38 755公开了一种触头，在该触头中，阻尼元件由冲压弯曲件的曲折形的区段组成，该冲压弯曲件形成插座触头的导电元件。

由EP 0 926 766公开了一种触头，在该触头中，阻尼元件由柔性的编织物构成。

由DE 10 2011 076 988公开了不是设计成插座的触头，而是具有向一侧伸出的接触片，该接触片直接接触到导电的配对体上。这种触头被称为直接式触头。

发明内容

本发明基于这样的认识，即在为传输大电流而使用的几平方毫米（mm²）的线缆横截面中，将显著的振动负荷引入到触头中，仅当单个的阻尼元件非常细线细工（filigran）和弯曲弹性时，该振动负荷才可以通过单个的阻尼元件予以吸收。然而同时它应当在低电阻下传输大电流（I＞＞10A），因此它本身具有大的导体横截面和短的长度。这对于细线细工的机械设计而言是一个目标冲突。

因此，可能存在提供一种插塞触头和一种插塞连接器系统的需求，其中，插塞触头被设计用于，可靠地阻尼出现的振动负荷并且因此提高使用寿命，而在此不损失载流能力。同时，该插塞触头应该能够简单且成本低廉地制造。

这种需求可以通过本发明的根据独立权利要求的主题来满足。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中描述。

在本申请的范围内，术语“包括”和“具有”同义地使用，只要没有另外明确地说明。

根据本发明的第一方面，提出一种用于大电流应用的电插塞触头。所述插塞触头包括一壳体，该壳体沿着纵轴线延伸并且具有用于容纳配对接触元件的内腔。此外，插塞触头包括线缆，其由多个绞合线形成，其中，线缆从壳体的外腔导入到壳体的内腔中并且固定在壳体上。线缆在内腔中具有端部，其中，线缆与该端部相邻地具有阻尼区段，在该阻尼区段中，线缆被分拆（aufsplitten）成多个单独的导线线束，其中，在至少两个导线线束处固定有接触元件。接触元件尤其适合于电接触和机械接触配对接触元件。

在此，在至少两个导线线束上有利地固定有各一个接触元件。

换言之：在插塞连接器内部，规定通过线缆及其绞合线形成的电导线路径被分成较大数量的单个路径，这些单个路径可以分别相互独立地在振动方面被阻尼。这通过以下方式实现，即将由于高的载流能力而可能具有大的横截面的线缆拆解（aufflechten）到多个导线线束中，并且阻尼元件由此由分离的导线线束形成。导线线束的自由端部于是与单个接触元件连接，所述接触元件彼此独立地接触配对触头。尤其设置有多个接触元件，优选针对每个导线线束设置有一个接触元件。

通过将电导线路径分配到多个较小的并联连接的导线路径上，可以有利地缓解在弯曲柔性的机械设计和高的载流能力之间的目标冲突。此外，确保了单个接触元件彼此间的最佳机械解耦。

总体上，通过所提出的插塞触头有利地在同时高的载流能力的情况下确保显著改善的振动阻尼。此外，不需要用于振动阻尼的额外元件，而是线缆的组成部分本身就足够了。由此能够特别简单且成本低廉地实现插塞触头的振动阻尼。

“多个元件”在本申请的意义上应理解为至少两个元件。

优选地，在大多数导线线束上连接有接触元件。非常特别优选的是，在所有的导线线束上连接有接触元件。所述接触元件可以是与线缆或者说与导线线束首先分开的元件。它们例如可以通过压接连接固定在导线线束上或者通过材料锁合的连接、像比如焊接连接或者钎焊连接来固定。

接触元件例如可以作为冲压弯曲件由板材制成。它们例如可以具有弹性元件和/或一种接触片，该弹性元件和/或接触片指向有待插入的配对接触元件的接触面的方向，例如在径向方向上、即在横向于纵轴线的方向上。

接触元件也可以具有卡锁元件、例如呈倾斜向外突出的、能够弹性可逆地向内弹性变形的锁止杆（Rastlanze）的形式的卡锁元件。这种类型的卡锁元件例如可在插塞触头的壳体中卡锁在底切部（Hinterschnitt）上且由此防止接触元件与插入方向相反地从壳体中拉出。

替代地，这种锁止杆例如也可以实施为例如由塑料制成的插塞连接器壳体的一部分并且接合到触头上的卡锁几何结构中。

优选地，载流线缆可以固定连接在壳体上或壳体的壁上。可以有利的是，实现尽可能固定的连接。由此，通过连接部导入的振动可以有利地特别好地通过壳体导出。

线缆可以有利地至少在插塞触头的壳体外部、即在外腔中具有绝缘部或绝缘套，所述绝缘部或绝缘套例如由塑料形成并且不良地传导电流。绝缘部或绝缘套也可以一直引导到壳体的内腔中。

线缆的载流部件、特别是多根绞合线，可以由非常好地传导电流的材料形成，并且例如包括铜、铝或这些材料的合金。

待插入到插塞触头中的配对接触元件通常具有径向向外指向的表面、即其接触表面，该表面包括选自银、金、锡、镍或所提及的材料的合金的组中的材料。

可以理解的是，绞合线也可以被涂覆、例如镀锡。

通过使导线线束5在阻尼区段4中的延伸长度比阻尼区段4沿着纵轴线A的长度L要大至少20%，有利地引起特别好的振动阻尼。

在此，阻尼区段可以在接触元件的面向导线线束的端部与线缆的隔绝部（Abisolierung）之间延伸。如果剥除绝缘层的线缆在较长的路段上还没有被拆分（entflechten）成单个的导线线束，则阻尼区段在接触元件的面向导线线束的端部与线缆的在其处单独地引导单个导线线束的点之间延伸。

通过使线缆具有至少10mm²的能够导电的横截面有利地实现了，线缆具有至少10A、优选至少50A和非常特别优选至少150A的高的载流能力。有利地，线缆具有至少50mm²的能够导电的横截面。在此，横截面例如可以垂直于纵轴线来确定。

通过使每个导线线束由多个绞合线构成，实现了所述导线线束的特别高的载流能力和单个导线线束的高的机械稳定性。

通过使每个导线线束具有至少0.2mm²且最高6mm²的横截面，有利地实现了单个导线线束的特别好的柔性，其引起特别好的振动阻尼。同时，由此每个导线线束都具有足够的机械稳定性和载流能力，并且可以毫无问题地将接触元件与其连接。特别优选地，每个导线线束的横截面处于0.5mm²到2mm²的范围中。

通过使得阻尼区段完全布置在壳体的内腔中，有利地引起，插塞触头紧凑地构造并且两个插塞触头之间的不期望的短路或两个插塞触头之间的卡住的风险保持得小。换言之：壳体包套并且容纳阻尼区段。

通过使得导线线束在所述阻尼区段中沿着从以下组中选择的形状延伸：圆弧、Ω形的回环、环，有利地引起特别好的振动阻尼。通过所提出的形状可以在小的空间上或者说在阻尼区段沿着纵轴线的小的延伸长度上实现特别好的阻尼。由此，插塞触头可有利地特别紧凑地且小地构造。这例如对于汽车或其他技术机构中的狭窄空间情况是非常有利的。

通过使得接触元件沿着围绕轴线的圆布置，其中，该轴线平行于纵轴线（A）延伸，这有利地确保了配对接触元件的接触面的特别可靠的电接触和机械接触。插入到这样构造的接触元件中的配对接触元件自动地通过接触元件沿径向方向、即横向于纵轴线定心。如果通过振动使配对接触元件在径向方向上移动，那么虽然可以减小到接触元件之一上的压紧力，但是同时提高到对置的接触元件上的压紧力。由此确保接触元件和配对接触元件之间的可靠的电接触。

根据本发明的第二方面，提出一种特别是用于大电流应用的插塞连接器系统。

插塞连接器系统在此包括如上所述的电插塞触头。插塞连接器系统还包括配对接触元件。该配对接触元件与接触元件机械和电接触。

由此有利地实现一种插塞连接器系统，其同时具有特别好的振动阻尼和超过10A、优选超过50A的高的载流能力并且在此可以简单和成本有利地仅用少量元件制造。

配对接触元件例如可以在其径向向外指向的外侧上具有至少一种材料，所述材料从银、金、锡、镍或所提及的材料的合金的组中选择。由此实现特别高的载流能力并且在使用贵金属时实现特别好的耐腐蚀性。由此也可以引起特别小的过渡电阻。

通过使得配对接触元件具有圆形横截面，配对接触元件能够特别简单地制造并且能够特别简单地插入到插塞触头或其壳体中，因为在围绕纵轴线的圆周方向上不存在优选方向。由此也可以特别简单地进行接触。因此，它可以被构造为所谓的圆销。

在此，配对接触元件例如可以沿着插入方向插入到插塞触头的壳体中。

壳体的内腔能够与此对应地具有圆形的横截面。由此，有利地实现了插塞触头的特别简单的制造。以这种方式，能够特别简单地插入配对接触元件，

通过将配对接触元件设构造为扁平刀（Flachmesser）并且将插塞触头构造用于推到扁平刀上，其中，接触元件与扁平刀的接触面电接触和机械接触，也可以为实现对刀条（Messerleiste）的构造成扁平刀的触头的接触和/或直接接触而提供特别可靠和成本低廉的振动脱耦。

这种接触可以通过相应唯一的接触元件来为每个扁平刀提供。在这种情况下，扁平刀仅从一侧被电接触。在一个刀条的多个扁平刀的情况下，电插塞触头可以具有多个并排的接触元件，这些接触元件中的每一个接触扁平刀。

然而，用于接触每个扁平刀的电插塞触头例如也可以具有两个彼此对置的接触元件，然后可以将扁平刀插入到这些接触元件之间以用于接触。换句话说，在这种实施方案中，在彼此对置的接触元件之间可以构造间隙或者说狭缝或者说一种井状空间（Schacht），为了电接触而将刀条的扁平刀插入到其中。为了接触刀条的多个扁平刀，所述插塞触头可以具有一排成对地彼此对置的接触元件。

附图说明

本发明的其它特征和优点对于本领域技术人员来说从以下参照附图对示例性实施方式的描述中可以看出，然而所述实施方式不应解释为对本发明的限制。其中示出：

图1示出了插塞触头的线缆的透视图；

图2a示出了插塞触头的示意性的横截面；

图2b示出了图2a中的插塞触头的正视图；

图2c示出了图2a中的插塞触头的线缆的示意细节图；

图3a-3c示出了线缆在阻尼区段中的走向的不同的实施方式；

图4示出了线缆在所述插塞触头的另一种实施方式中的示意性细节视图。

具体实施方式

图1示出了用于大电流应用的电插塞触头的线缆1，其中线缆沿着纵轴线A延伸。线缆1由多根绞合线5a形成。在此，多根绞合线5a分别被捆绑成导线线束5。因此，线缆由多个导线线束5形成。然而，所述导线线束5全部分别与相邻的导线线束5以电接触和机械接触的方式并且不是彼此分开地被引导或者彼此间隔开。通过这种结构，相比于单独引导的导线线束5或者甚至单个的绞合线5a，线缆1是相当抗弯曲的。另一方面，它比由实心材料构成的线缆具有更高的弯曲弹性。线缆1在横向于纵轴线A延伸的径向方向R上非常紧凑地构造，并且所述线缆1因此可以简单地利用构造为绝缘套的绝缘部2包套。线缆1由于多根绞合线也具有高的载流能力。

线缆1的绞合线5a例如作为材料可以包括铜、铝、锡、银或者这些材料的合。绞合线也可以例如被涂覆、例如镀锡。绝缘部2能够具有比绞合线的电导率至少要低两个数量级的电导率。它可以由导电性差的塑料形成。

线缆1被设计为引导大的电流，例如至少10A、优选至少50A以及非常特别优选至少150A的电流。为此，其可以具有例如至少5mm²、优选至少10mm²和非常特别优选至少25mm²的横截面。例如，线缆1可以具有25mm²或50mm²或100mm²的横截面。

在图中还附加地示出了圆周方向U，该圆周方向绕纵轴线A环绕。

图2a示出了用于大电流应用的插塞连接器系统100的示意性横截面。插塞连接器系统100具有用于大电流应用的电插塞触头10以及配对接触元件8。插塞触头10包括壳体20，该壳体沿着纵轴线A延伸并且具有用于容纳配对接触元件8的内腔21。插塞触头1的外腔22位于插塞触头1之外。内腔21可由壁23来限定。此外，插塞触头10包括线缆1，该线缆至少部分地可以相应于图1的线缆1。线缆1与图1中一样由多根绞合线5a形成。在此，线缆1从壳体20的外腔22导入到壳体20的内腔21中并且固定在壳体20上。固定可以利用常见的固定器件9进行，例如利用夹紧件、锁紧螺母、夹子等来实现。

线缆1在内腔21中具有端部1a。线缆1与端部1a相邻地具有阻尼区段4。线缆1在阻尼区段4中被分拆成多个单独的导线线束5。与在图1中示出的导线线束5不同，图2a的导线线束5在阻尼区段4中由此没有紧密地处于一起并且没有沿着其延伸范围与至少一个相邻的导线线束5处于机械的和/或电的接触中。更确切地说，它们彼此独立并且因此至少在径向方向R上彼此机械脱耦。接触元件6固定在至少两个导线线束5上。这些接触元件6适于在插入到壳体20中的状态下机械接触和电接触配对接触元件8。接触元件6彼此面对地布置在壳体20中并且限定接触腔7，配对接触元件8可以被插入到该接触腔中。接触元件6在其面向接触腔7的面上具有接触片6a，该接触片可以构造为弹性的接触舌并且一旦配对接触元件被插入到接触腔7中，该接触片就可以与配对接触元件8的接触表面进行机械和电接触。接触元件可以沿纵轴线A以紧密公差的方式例如通过图4中示出的锁止杆6c固定在其在壳体20内的位置中，该锁止杆卡锁在壳体20的内腔21中。

线缆1的振动脱耦通过如下阻尼区段4实现，该阻尼区段在所示的实施例中完全布置在内腔21中且由壳体20容纳。阻尼区段4沿着纵轴线A具有长度L，该长度在接触元件6的面向阻尼区段4的端部与导线线束5的分割部之间延伸到彼此独立的导线线束5中。相反，导线线束在阻尼区段4中沿着其相应的延伸方向具有长度L1，该长度比固定区段4的长度L要大至少10%。优选地，导线线束5的长度L1比固定区段4的长度要大至少50%。由此，即使在振幅较大时也能实现特别好的振动阻尼。

通过将导线线束5分开，实现了线缆1在阻尼区段4中的更大的柔性，由此振动不直接从接触元件6传递到线缆1中或者不从线缆1传递到接触元件6上。

在图2a中，配对接触元件8还没有沿着插入方向E插入到壳体20中，该插入方向在这里平行于纵轴线A延伸。

图2b示出了壳体20中的用于配对接触元件8的插入开口25的俯视图。示例性地示出了六个接触元件6连同其面向接触腔7的接触片6a。接触元件6在此布置在一个圆上，该圆环绕一根平行于纵轴线A延伸的轴线。

图2c示出图2a的插塞触头10中的线缆1的俯视图。从右向左示出了导线线束5如何首先在绝缘部2内部相互交织地延伸。紧接着，导线线束5此外相互交织地如在图1中那样在被剥除绝缘层的区段中那样延伸。

最后，接着是如下阻尼区段，在该阻尼区段中，导线线束5被拆分，即彼此分开地延伸，它们在此彼此机械地脱耦。在阻尼区段4上连接着接触元件6，这些接触元件分别在单独的导线线束5的自由端部上固定在接触元件6的连接区段6b中。在该连接区段6b中，例如可以将导线线束5例如进行压接（参见图2c），但是也可以钎焊、熔焊或者例如用导电胶粘接该导线线束。

接触元件例如可以由薄的或较厚的金属板制成，该金属板具有0.1mm至5mm、优选1mm至3mm的材料厚度。它们可以被实施为冲压弯曲件。

配对接触元件8例如可以构造为圆形元件或接触刀。该配对接触元件能够具有铝或铜或银或者这些材料的合金作为材料。在其径向外表面上，例如可以涂覆有如下材料，该材料具有金、银、铜、铂、锡或这些材料的合金。

在图3a至图3c中示出不同的形状，其中线缆1的分开的导线线束5能够在阻尼区段中延伸。图3a示出了圆弧的形状。图3b示出Ω形的回环的形状，并且图3示出环的形状或者环状的回环的形状。通过这些设计方案，能够在沿着纵轴线A的短的路段上引起相应的分开的导线线束5的尽可能长的脱耦路段或长度L1。与之相应地，能够改善对振动的阻尼效果。

图4示出了插塞连接器系统100，其中，配对接触元件8通过具有接触面31的扁平刀30形成。在此，出于清楚的原因，在唯一的分开的导线线束5上仅仅示出了唯一的接触元件6。此外，还省略了壳体20，该壳体确保了接触元件6被压靠到接触面31上（类似于用于SD卡读取器中的SD卡的插入狭缝）。在图的左端示出了阻尼区段4，在其端部（更右边）接触元件6例如被压接在连接区段6b中。接触元件6以其接触片6a接触扁平刀的接触面31。在接触元件6的背离接触片6a的一侧上例如布置有可弹性可逆地向内弹性变形的锁止杆6c，该锁止杆可以锁止在插塞触头1的在这里未示出的壳体20的底切部中。

不言而喻，在这里未示出的实施方式中，扁平刀30也可以在其背离接触面31的、在图中向下指向的一侧上具有另一接触面。于是，可以通过电插塞触头10实现接触，该电插塞触头如图4中的电插塞触头那样构造，然而具有另一接触元件，该另一接触元件与该接触元件6对置并且与该另一接触面电接触和机械接触。在接触元件6和另一接触元件之间可以构造间隙或狭缝或井状空间，扁平刀30可以被插入到其中，使得其接触面31和另一接触面被该接触元件6或另一接触元件电接触。该接触元件6和另一接触元件在此可以这样机械地相互连接，使得它们将扁平刀30夹紧在它们之间并且因此始终施加足够高的、在两侧作用到扁平刀上的接触力。

这种电插塞触头10也可以同时接触刀条的多个扁平刀。在这种情况下，多对彼此对置的接触元件6和另外的接触元件于是并排地布置成一行。

以这种方式可以简单且成本低廉地实现扁平刀的、例如刀条的扁平刀的阻尼振动的直接接触。

Claims (10)

1.用于大电流应用的电插塞触头，其包括

-- 壳体（20），该壳体沿着纵轴线（A）延伸并且具有用于容纳配对接触元件（8）的内腔（21），

-- 由多个绞合线（5a）构成的线缆（1），

其中，所述线缆（1）从所述壳体（20）的外腔（22）导入到所述壳体（20）的内腔（21）中并且固定在所述壳体（20）上，

其中，所述线缆（1）在所述内腔（21）中具有端部（1a），

其中，所述线缆（1）与所述端部（1a）相邻地具有阻尼区段（4），在所述阻尼区段中，所述线缆（1）被分拆为多个单独的导线线束（5），

其中，在至少两个导线线束（5）上固定有接触元件（6），所述接触元件适用于与所述配对接触元件（8）进行电接触和机械接触。

2.根据权利要求1所述的电插塞触头，其中，所述导线线束（5）在所述阻尼区段（4）中的延伸长度（L1）比所述阻尼区段（4）沿着所述纵轴线（A）的长度（L）要大至少20%。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头，其中，所述线缆（1）具有至少10mm²的能导电的横截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头，其中，每个导线线束（5）由多个绞合线（5a）形成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头，其中，每个导线线束（5）具有至少0.2mm²并且最高6mm²的横截面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头，其中，所述阻尼区段（4）完全布置在所述壳体（20）的内腔（21）中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头，其中，所述导线线束（5）在所述阻尼区段（4）中沿着如下形状延伸，所述形状选自如下组：圆弧、Ω形的回环、环。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头，所述接触元件（6）沿着围绕轴线的圆布置，其中所述轴线平行于所述纵轴线（A）延伸。

9.插塞连接器系统，其包括：

-- 根据前述权利要求中任一项所述的电插塞触头（10），

-- 配对接触元件（8），所述配对接触元件与所述接触元件（6）机械和电接触。

10. 根据前述权利要求所述的插塞连接器系统，

其中，所述配对接触元件（8）具有圆形横截面，和/或

其中，所述配对接触元件（8）构造为扁平刀（30），并且所述插塞触头（10）构造用于推到所述扁平刀（30）上，其中，所述接触元件（6）电地和机械地接触所述扁平刀（30）的接触面（31）。

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