CN111697356A - 连接装置、接触元件及用于产生连接的方法 - Google Patents

连接装置、接触元件及用于产生连接的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及连接装置(6)、接触元件及用于产生连接的方法,该连接装置包括电力电缆(1)和接触元件(7),该接触元件连接到电缆(1)的电导体(2)的自由端部(2.1),其中,接触元件(7)的第一端部部段(7.1)穿过电导体(2)的自由端部(2.1)的端部面(2.2)。接触元件(7)的自由端部部段(7.1)的至少一个区域被设置成通过材料接合直接连接到电导体(2)。

Description

连接装置、接触元件及用于产生连接的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的连接装置,该连接装置包括电力电缆和接触元件,该接触元件连接到电缆的电导体的自由端部。
本发明进一步涉及根据权利要求9的前序部分所述的用于连接到电力电缆的电导体的自由端部的接触元件。
本发明还涉及包括连接装置的电插头连接器。
此外,本发明涉及根据权利要求11的前序部分所述的用于制造电力电缆的电导体与接触元件之间的连接装置的方法。
最后,本发明还涉及根据权利要求15的前序部分所述的用于制造连接装置的设备。
背景技术
接触元件用于与电力电缆的电导体接触。特别地,接触元件可以是插头连接器的接触元件,该接触元件被设置成用于与另一插头连接器(在下文也被称为“配对插头连接器”)接触。
例如,已知的实践是,通过焊接连接或压接连接将同轴电缆的内导体连接到同轴插头连接器的内导体接触元件。
然而,这些连接技术具有机械方面和电力方面的缺点。例如,在制造插头连接器时,焊接所需的处理时间降低了制造量,这可能是不经济的,特别是在批量制造的范围内。此外,附加制造装置(例如焊料或压接套管)增加了制造期间的成本。对于焊接过程,输入到连接装置中的必要热量也可能是有问题的。
形成一般背景的US 2016/0079688A1公开了同轴插头连接器,在该同轴插头连接器中,为了与同轴电缆的内导体接触,将两件式内导体接触元件的加压销引入到内导体中的端部面孔中。在这种情况下,由于加压销的穿过,加压销的外径和电缆的内导体中的孔的内径被设计成使加压销径向地加宽内导体,从而导致电缆的内导体与围绕内导体的套筒之间形成压配合。因此,压配合在电缆的内导体与内导体接触元件之间形成力配合连接。因此,在US 2016/0079688A1中公开的连接装置能够避免传统的焊接连接或压接连接的上述缺点中的一部分。
然而,电缆的内导体中所需的孔仅在制造方面难以引入。此外,US2016/0079688A1中的解决方案需要两件式结构的接触元件,这反过来又增加了物流成本。
最后,在US 2016/0079688A1中公开的插头连接也不太容易适用于射频技术,因为由施加到内导体上的套筒引起的直径突然变化会导致阻抗失配。
发明内容
鉴于已知的现有技术,本发明的目的是提供改进的连接装置,该连接装置易于制造并且该连接装置的电学特性特别适合于在射频技术中使用。
本发明还基于如下目标,即提供用于连接到电力电缆的电导体的改进的接触元件,该接触元件易于制造并且具有特别有利于射频技术的电学特性。
本发明的目的还在于提供电插头连接器,该电插头连接器具有改进的连接装置。
最后,本发明的目的还在于提供用于在电力电缆的电导体与接触元件之间产生连接的有利的方法和设备,该方法和设备至少减少现有技术的已知缺点。
该目的通过具有权利要求1所述的特征的连接装置来实现。对于接触元件,该目的通过权利要求9所述的特征和具有权利要求10所述的特征的电插头连接器来实现。对于该方法,该目的通过权利要求11所述的特征来实现的,对于该设备,该目的通过权利要求15的特征来实现。
下文描述的从属权利要求和特征涉及本发明的有利实施例和变型。
提供了连接装置,该连接装置包括电力电缆和接触元件,该接触元件连接到电缆的电导体的自由端部。接触元件的第一端部部段穿过电导体的自由端部的端部面。
因此,可以在接触元件与电力电缆的电导体、优选地内导体之间产生电连接和机械连接。
优选地,接触元件的第一端部部段沿着相对于电导体的纵向轴线的轴向方向穿过电导体。
根据本发明的接触元件也可被称为“销”。
特别地,电导体的自由端部可以是电导体的插头侧端部,该插头侧端部旨在连接到插头连接器的接触元件。
优选地,电导体由铜或铝形成。
本发明将接触元件的第一端部部段的至少一个区域设置成通过材料接合直接连接到电导体。
在本发明的范围内,“通过材料接合直接连接”应当被理解为如下事实:接触元件的第一端部部段与电导体之间通过材料接合进行的连接无需添加另外的材料即可实现。特别地,没有为通过材料接合进行直接连接提供焊接或钎焊附加剂(例如焊料)。因此,在接触元件的第一端部部段的至少一个区域中提供了通过材料接合与电导体的连接,而无需使用焊接或钎焊附加剂。优选地,没有为通过材料接合进行直接连接提供粘合剂或类似物。
优选地,通过材料接合进行连接是在不提供外部热量或不使用外部热源(例如激光,感应炉等)的情况下实现的通过材料接合进行的连接。特别优选地,在将接触元件引入到电导体中时,通过摩擦热实现通过材料接合进行的连接。
优选地,接触元件的第一端部部段的区域至少在某些区域中通过材料接合直接连接到电导体的内部部段。然而,也可将第一端部部段设置成至少在某些区域中通过材料接合直接与电导体的端部面接触。
优选地,接触元件的第一端部部段的多个区域通过材料接合直接连接到电导体。接触元件的第一端部部段特别优选至少近似完全地并且非常特别优选完全地通过材料接合直接连接到电导体。
因此可以有利地省去附加制造装置,例如附加焊料。
本发明的一种改进可将接触元件设置成以接触元件不与电导体的外圆周接触的方式连接到电导体的自由端部。
因此,例如可以省去用于将接触元件机械地连接到电导体的压接套筒或另一套筒。
与现有技术相比,连接装置的接合区域可以非常小,特别是因为可以省去附加制造装置和用于将电导体压到接触元件上的套筒。
接触元件的第一端部部段与电导体的(电和机械)连接或接触连接可以仅设置在电导体的内部。然而也可以可选地将接触元件的第一端部部段设置成与电导体的自由端部的端部面接触。
由于可以省去例如通过套筒而在电导体的外圆周上的接触连接,装备有连接装置的电插头连接器可以更小。同时,由于避免了在连接区域中直径发生突然变化的事实,因此可以实现连接装置在射频技术中的有利使用,而不需要复杂的阻抗匹配操作。
本发明的一种有利改进可将电导体设置成电缆的内导体的形式,并且可将接触元件设置成插头连接器的内导体接触元件的形式。
插头连接件例如可以是插头、插座、耦合器或适配器。本发明范围内使用的名称“插头连接器”表示所有变体。
在本发明的一种构型中,电力电缆可以是同轴电缆的形式。
同轴电缆可具有单个内导体,该单个内导体可被绝缘体包裹并且最终被外导体围绕以电磁地屏蔽内导体。
优选地,本发明可与所谓的波纹状电缆一起使用。特别地,该波纹状电缆可具有由铜制成的波纹状护套、由PE泡沫制成的绝缘体和由铝制成的内导体。
然而,本发明也可适用于与其他电缆一起使用。例如,也可提供非屏蔽电缆。
在本发明的范围内,还可提供具有一个以上内导体的电力电缆,例如具有双绞线的双绞电缆或并联绞线或其他多芯电缆。然后可以将至少一根线或一个内导体设置成连接到根据本发明的接触元件,优选地将所有线或所有内导体设置成连接到根据本发明的相应的接触元件。
本发明的一种构型可将接触元件设置成一体地形成。
优选地,接触元件的第一端部部段可设置成与接触元件的其余部段一体地形成,该第一端部部段用于与电导体机械连接和电连接。因此可以省去多组件的解决方案,例如围绕第一端部部段的套筒。
除了用于连接到电导体的第一端部部段以外,接触元件还可具有第二端部部段,该第二端部部段被布置在接触元件的另一端部处。第二端部部段可被设计成连接到配对插头连接器的接触元件或者连接到另一电气部件,例如电气印刷电路板上的部件。接触元件的中间部段可以可选地设置在第一端部部段与第二端部部段之间,以便例如将接触元件机械地固定在插头连接器壳体中。
本发明的一种改进可将接触元件的外径设置成至少在与接触元件的第一端部部段邻接的中间部段中与电导体的外径相对应。也可将接触元件的外径设置成在接触元件的第二端部部段中与电导体的外径相对应。
由于在将接触元件固定到电导体上时不需要改变过渡点处的直径的事实,因此可以避免阻抗跳变。因此,连接装置的附加的阻抗匹配操作可以被简化或者甚至被省略。装备有相应的连接装置的插头连接器可以小于现有技术的已知插头连接器,并且同时非常适合于射频技术。
本发明的一种构型可将围绕接触元件的外导体接触元件(例如插头连接器的外壳体)设置成在径向地围绕接触元件的端部部段的轴向截面中具有恒定的横截面。
特别地,如果接触元件的外径在与接触元件的第一端部部段邻接的中间部段中与电导体的外径相对应,则可能省去在传统的阻抗匹配操作期间需要对外导体接触元件的横截面进行的改变。
因此,可以增加相应装备的插头连接器的构型可能性。
本发明的一种改进可以将接触元件的第一端部部段与电导体的自由端部之间的连接设置成冷焊连接,优选地是气密连接。
结果,通常在连接装置的制造期间仅发生局部有限加热-可以避免可能有害的热输入。此外,气密连接特别适合于提供坚固的插头连接器,即使在不利的使用条件下,例如在车辆中,该插头连接器也可以安全经久地被使用。
本发明的一种有利构型可将接触元件的第一端部部段与电导体的自由端部之间的连接设置成包括形状配合连接。
在本发明的范围内,除了在某些区域中通过材料接合进行的直接连接以外,在接触元件的第一端部部段与电导体的自由端部之间的形状配合连接也是有利的。
本发明的一种改进可将第一端部部段的横截面设置成在第一端部部段的自由端部的方向上逐渐变细。
第一端部部段的横截面在第一端部部段的自由端部的方向上逐渐变细可特别适合于形成连接,因为接触元件于是可以以相对简单的方式被引入到电导体的呈楔形物形式的自由端部中。
本发明的一种构型可将接触元件的第一端部部段设置成圆锥形形状。
特别地,接触元件的第一端部部段可以是圆锥形的,使得第一端部部段的横截面或直径沿着第一端部部段的自由端部的方向减小或逐渐变细。
接触元件的穿过区域的或第一端部部段的圆锥形状可促使接触元件的第一端部部段穿入到电导体的内部中。
圆锥形的几何形状也可在将接触元件的第一端部部段接合到电导体时产生相当大量的摩擦,从而促进材料接合。
本发明的一种构型可将接触元件的第一端部部段的自由端部设置成具有尖端或弯曲部。
特别是对于下文也要描述的用于制造连接装置的方法,尖端或弯曲部可以是有利的,以有利地将第一端部部段引入到电导体中。
本发明的一种有利改进可将接触元件的第一端部部段设置成具有至少一个径向肩部,优选地具有至少一个径向切削刃和/或缺口。
第一端部部段中的径向肩部特别适合于优化的形状配合固定,电导体的移位材料可积聚在该径向肩部后面。径向边缘例如可形成缺口,从而可以钩入到电导体中。
切削刃和/或缺口也可特别适合于在引入第一端部部段时在某些区域中从电导体有意地侵蚀电导体的材料,然后该材料可积聚在缺口后面。特别地,切削刃使得可以产生金属突片部,该金属突片部被完全地或至少在某些区域中被切断,然后至少部分地填充缺口的凹口,从而可以实现或优化形状配合连接。金属突片部也可促进附加的材料接合。
本发明的一种改进可将接触元件的第一端部部段设置成具有涂层。特别地,可将该涂层设置成由有助于通过材料接合进行的连接的材料构成。
例如,可以提供由熔化温度低于接触元件的材料的熔化温度和电导体的材料的熔化温度的材料制成的涂层。然而,涂层的材料的熔化温度也可高于接触元件的材料的熔化温度和电导体的材料的熔化温度。
接触元件的第一端部部段的涂层可例如有助于将第一端部部段穿入到电导体中。另外,可以通过涂层改善机械连接和电连接。
以这种方式,在第一端部部段穿入到电导体中期间可以使用接触元件的局部加热。
例如,可以提供由银制成或由具有类似的熔化温度和相当的电学特性的材料制成的涂层。然后,电导体可以优选地由铝或具有类似的熔化温度和相当的电学特性的材料形成。
本发明还涉及用于连接到电力电缆的电导体的自由端部的接触元件,该接触元件具有接触主体,该接触主体具有第一端部部段,其中,该第一端部部段被构造成穿过电导体的自由端部的端部面。接触元件被设计成使得接触主体的第一端部部段的至少一个部段可通过材料接合直接连接到第一导体。
为此目的,例如可以将接触元件设置成不具有与电导体的外圆周接触并对该外圆周进行压紧的套筒(例如压紧套筒)。这样的套筒将导致接触元件在接触元件穿入到电导体中期间被卡在电导体上,因此不可能获得足够高的压力或足够高的相对速度以直接通过材料接合将接触元件连接到电导体。
接触主体可被设计成使得当接触主体的第一端部部段连接到电导体时,接触主体不与电导体的外圆周接触。
接触元件可优选地在接触元件的第一端部部段中具有特定的尖端几何形状,以能够有利地穿过电导体的自由端部的端部面。
本发明还涉及电插头连接器,该电插头连接器包括根据上文和下文的实施例的连接装置。
本发明优选地涉及电插头连接器,该电插头连接器包括连接装置,该连接装置具有电力电缆和连接到电缆的电导体的自由端部的接触元件,其中,接触元件的第一端部部段沿着相对于电导体的纵向轴线的轴向方向穿过电导体。在这种情况下,可将接触元件的第一端部部段的至少一个区域设置成通过材料接合直接连接到电导体。接触元件优选地以接触元件不与电导体的外圆周接触的方式连接到电导体的自由端部。
本发明不限于插头连接器的特定设计或特定电力电缆。然而,本发明特别适用于射频技术的电力电缆和电缆插头连接器、特别是在通信技术和/或车辆中使用的电力电缆和电缆插头连接器。将本发明与高压范围内的电缆插头连接器一起使用也可以是有利的。
根据本发明的电缆插头连接器可以是例如PL插头连接器、BNC插头连接器、TNC插头连接器、SMBA(FAKRA)插头连接器、N插头连接器、7/16插头连接器、SMA插头连接器、SMB插头连接器、SMS插头连接器、SMC插头连接器、SMP插头连接器、BMS插头连接器、HFM插头连接器、HSD插头连接器、H-MTD插头连接器、BMK插头连接器、微型同轴式插头连接器或马卡(Makax)插头连接器。
本发明还涉及用于在电力电缆的电导体与接触元件之间产生连接的方法,根据该方法,接触元件的第一端部部段被引入到电导体的自由端部的端部面中。在这种情况下,接触元件的第一端部部段被设置成以高压力和/或以高相对速度引入到电导体的自由端部中,使得接触元件的第一端部部段和电导体由于高压力和/或高相对速度而至少在某些区域中通过材料接合彼此连接。
本领域技术人员可以以特定应用的方式确定“高的压力”和“高的相对速度”,以基于用于电导体和接触元件的材料在部件之间产生直接的材料接合。
接触元件的第一端部部段优选地以这样的速度被引入或插入到电导体的自由端部中,使得在第一端部部段与电导体之间产生冷焊连接。
因此,可以提供用于在接触元件与电导体之间产生接合的方法,在该方法中,在产生连接时优选地省去了复杂的插入式接触、热焊接方法、超声波焊接或软钎焊。
本发明的一种改进可提供基于高的线速度和/或高的角速度的高的相对速度。
特别地,可将接触元件设置成以高的线速度被引入(例如插入)到电导体中。替代地或此外,也可将电导体设置成以高线速度被推到接触元件上。旋转运动可以叠加在高的(相对)线速度上。
还可以将接触元件设置成以任意所需的、优选地为缓慢的进给速率或缓慢的(相对)线速度,以高的角速度被引入到电导体中。
将旋转运动叠加在轴向运动上可以是有利的,以便还增加在将接触元件引入到电导体中时出现的局部加热,从而优化通过材料接合进行的连接。
特别地,如果接触元件的第一端部部段设有涂层,或者附加焊料以传统的方式被引入到连接中,则旋转运动可能是有利的,以产生摩擦热。
优选地,可将接触元件设置成以如下方式引入到电导体的自由端部中:如果第一端部部段在电导体中处于该第一端部部段的最终位置,则接触元件不与电导体的外圆周接触。
接触元件的第一端部部段优选地可以以形成气密连接的方式引入到电导体的端部面中。可特别优选地提供冷焊方法以将接触元件连接到电导体中。
本发明的一种改进可将电导体的自由端部设置成形成完全闭合的端部面,该端部面通过引入接触元件的第一端部部段而被穿过。
电导体的端部面优选地不具有孔。
由于电导体的自由端部首先形成完全闭合的端部面的事实,因此可以省去在端部面上打孔,这大大简化了连接的产生。在该上下文中,呈绞合线形式的电导体的未处理的端部面也旨在落入术语“完全闭合的端部面”的范围内。
但是原则上,也可以将电导体的自由端部设置成在端部面上具有定心孔,该定心孔的直径大于该定心孔的孔深。
本发明的一种构型可以将接触元件的第一端部部段设置成以另外形成形状配合连接的方式被引入到电导体的自由端部中。
除了在某些区域中通过材料接合进行的直接连接以外,还优选地提供通过材料接合进行的形状配合连接和/或间接连接。
本发明的一种构型可以将接触元件的第一端部部段设置成以如下方式被引入到电导体的自由端部中:接触元件以径向返回的方式撞击电导体的自由端部的端部面。
接触元件的第一端部部段优选地以如下方式被引入到电导体的自由端部中:如果接触元件在电导体中处于接触元件的轴向最终位置,则第一端部部段完全在电导体内部。
本发明的一种构型可以将至少为5m/s、优选地至少为10m/s、特别优选地至少为20m/s、更优选地至少为30m/s、非常特别优选地至少为40m/s的速度设置为高的相对速度。
已经发现上述速度范围是特别合适的。
为了达到相应的速度,接触元件的加速可以优选地通过气动的方式进行。但是,也可以提供机械方面的解决方案,例如对弹簧进行预加应力和释放。此外,可以使用电磁或电动方面的解决方案,例如使用洛伦兹力来使接触元件加速。也可以提供化学或热力学(例如烟火技术)解决方案,例如受控爆炸。最后,还可以通过“自由落体设备”利用重力使接触元件充分加速。上述变型的组合也是可能的。
本发明还涉及根据上文和下文的实施例的用于制造连接装置的设备。该设备具有用于至少在某些区域中以高的速度和/或高的机械力通过材料接合将接触元件的第一端部部段引入到电导体的自由端部的端部面中的装置。
由于高的速度和/或高的力,由于摩擦,可以在接触元件的第一端部部段与电导体之间通过材料接合形成连接。然而,与摩擦焊接相反,除了在微范围内的局部加热以外,通常不存在连接的高加热。
具有用于连接到电导体的自由端部的第一端部部段的接触元件可以有利地通过设备插入到电导体的端部面中并且因此可以连接到所述导体。高速度可以通过材料接合产生连接。
本发明的一种有利的改进可提供呈气动、电磁、烟火形式的装置或基于重力的装置,或者可提供由弹力驱动的装置,以便将接触元件的第一端部部段插入到电导体的自由端部的端部面中。
原则上可以提供任意所需的装置,以便将第一端部部段引入到电导体的自由端部的端部面中。应当理解上述装置仅作为示例。
不用说,接合根据本发明的连接装置所描述的特征也可以有利地应用于根据本发明的接触元件、电插头连接器、方法和设备,反之亦然。此外,接合根据本发明的连接装置所提到的优点也可以被理解为与根据本发明的接触元件、电插头连接器、方法和设备有关,反之亦然。
应当另外指出,诸如“包括”、“具有”或“带有”的术语不排除任何其他特征或步骤。此外,指代单个步骤或特征的诸如“一个”或“该”的术语不排除多个特征或步骤,反之亦然。
附图说明
下文根据附图详细描述本发明的实施例。
附图各自示出了优选的实施例,在优选的实施例中,本发明的各个特征被示出为彼此组合。一个示例性实施例的特征还可以以与同一示例性实施例的其他特征分离的方式来实现,并且因此本领域技术人员可以容易地将该示例性实施例的特征与其他示例性实施例的特征进行组合,以形成其他有用的组合和子组合。
在附图中,功能相同的元件设有相同的附图标记。
在附图中:
图1示意性地示出了根据现有技术的具有连接装置的电插头连接器;
图2示意性地示出了根据本发明的包括连接装置的电插头连接器;
图3示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第一实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有圆形自由端部;
图4示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第二实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有尖端;
图5示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第三实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有逐渐变细的横截面;
图6示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第四实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有逐渐变细的横截面;
图7示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第五实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有逐渐变细的横截面;
图8示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第六实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有径向肩部;
图9示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第七实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有径向肩部;
图10示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第八实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有径向肩部;
图11示意性地示出了根据本发明的接触元件,该接触元件具有根据第九实施例的第一端部部段,该第一端部部段具有径向切削刃;
图12在简化的截面图中示意性地示出了图11的接触元件的切削刃的详细视图;
图13示意性地示出了用于制造连接装置的设备。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的电插头连接器100的透视示意图。电插头连接器100具有连接装置101,该连接装置包括电力电缆1以及连接到电导体2的自由端部2.1的接触元件102,电力电缆1在示例性实施例中为波纹状电缆,电导体2在本示例中为电缆1的内导体。电力电缆1具有绝缘体3,该绝缘体3包裹内导体或电导体2并且将内导体或电导体与电缆1的外导体4电隔离。电插头连接器100还具有导电的外部壳体103,该外部壳体电连接到电力电缆1的外导体4。
现有技术的连接装置101通过焊接连接而电连接和机械连接到电缆1的电导体2或内导体。为了获得足够好的连接和机械稳定性,接触元件102还在电导体的外圆周上包围电导体2的自由端部2.1。其余的中间空间充满焊料。根据现有技术,焊接连接的替代方案也可以是压接连接。
现有技术中已知的另一替代方案可涉及将接触元件102沿着孔(未示出)引入到电导体2的自由端部2.1的端部面2.2中,以使电导体2的材料径向向外移位,从而与包裹电导体2的套筒形成力配合连接。
在所提到的所有变型中,都会出现如下问题,即连接的产生比较复杂,并且在连接区域中也会产生直径的突然变化。由于横截面的变化,可能需要进行阻抗匹配操作,这会大大增加插头连接器100的整体尺寸。
图2示出了根据本发明的电插头连接器5,该电插头连接器包括根据本发明的连接装置6。电力电缆1例如对应于在图1的范围内已经描述的波纹状电缆。
根据本发明的接触元件7的第一端部部段7.1穿过电缆1的电导体2的或内导体的自由端部2.1的端部面2.2。在示例性实施例中,接触元件7以如下方式连接到电导体2的自由端部2.1:使得接触元件7不与电导体2的外圆周接触。特别地,接触元件7的接触主体7.4不与电导体2的外圆周接触。
如图所示,本发明的优选用途将电导体2设置成呈电缆1的内导体的形式,并且将接触元件7设置成呈插头连接器5的内导体接触元件的形式。插头连接器5可以具有导电的外壳体8,并且原则上可具有任何期望的设计。接触元件的裸露的第二端部部段7.5可被设计成与配对插头连接器的接触元件接触。
与现有技术相反,接触元件7可有利地一体地形成。可以省去接触元件102的套筒或套筒状的突出部。还可以省去向连接装置供应附加焊料的需求。
为了避免阻抗跳变,如果接触元件7的外径在与接触元件7的第一端部部段7.1邻接的中间部段7.2中对应于电导体2的外径,则可能是有利的。最后,围绕接触元件7的外导体接触元件在本示例中为插头连接器5的导电的外壳体8,外壳体在径向地围绕接触元件7的第一端部部段7.1的轴向截面中可具有恒定的横截面(在示例性实施例中未示出)。
接触元件7的第一端部部段7.1与电导体2的自由端部2.1之间的连接至少在某些区域中是通过材料接合形成的直接连接,即通过材料接合形成的连接而无需额外的焊接或钎焊附加剂。该连接优选地是冷焊连接,特别是气密连接。接触元件7的第一端部部段7.1与电导体2的自由端部2.1也优选地是形状配合连接。
为了在电缆1的电导体2或内导体与接触元件7之间产生连接,第一端部部段7.1被引入到电导体2的自由端部2.1的端部面2.2中。该引入通过高的压力和/或以高的相对速度实现,使得接触元件7的第一端部部段7.1和电导体2至少在某些区域中由于高的压力和/或高的相对速度而通过材料接合彼此连接。
接触元件7的第一端部部段7.1也优选地以如下方式被引入到电导体2中:如果第一端部部段7.1在电导体2中处于第一端部部段的最终位置,则接触元件7不与电导体2的外圆周接触。
最终位置优选地是如下的轴向位置,在该轴向位置中,接触元件7的第一端部部段7.1已经完全穿过电导体2。然而,最终位置也可以是如下轴向位置,在该轴向位置中,接触元件7的第一端部部段7.1不完全穿过电导体2,并且电导体2的自由端部2.1的端部面2.2与接触元件7的中间部段7.2之间保持一距离。
特别地,电导体2的自由端部2.1被引入到端部面2.2中,该端部面最初仍然是完全闭合的并且仅通过引入接触元件7的第一端部部段7.1而被穿过。因此,端部面2.2中的孔不是绝对必需的。但是原则上也可以设置孔、特别是定心孔。
接触元件7的第一端部部段7.1可以以至少为5m/s、优选地至少为10m/s、特别优选地至少为20m/s、更优选地至少为30m/s、并且非常特别优选地至少为40m/s的相对速度被引入到电导体2的自由端部2.1中。
为了进一步改善机械连接,特别是为了优化通过材料接合形成的连接,可以将接触元件7的旋转运动叠加在沿轴向方向的轴向运动上,当将接触元件7的第一端部部段7.1引入到电导体2中时,该轴向运动沿着电力电缆1的纵向轴线L延伸。相应的摩擦能可以促进通过材料接合产生的连接。
为了制造连接装置6,可以将设备9设置为具有如下装置,该装置至少在某些区域中以高的速度和/或高的机械力通过材料接合将接触元件的第一端部部段7.1引入到电导体2的自由端部2.1的端部面2.2中。在图13中示出了仅示意性示出的示例性设备9。
该装置可以是呈气动、电磁、烟火或基于重力的装置的形式,以使接触元件7充分地加速。也可以设置由弹簧力驱动的装置,以将接触元件7的第一端部部段插入到电导体2的自由端部2.1的端部面2.2中。
图13以示例的方式示出了具有气动装置的设备9,该气动装置呈压缩空气炮10的形式以用于插入接触元件7。
为了有助于将接触元件7或接触元件7的前端部部段7.1穿入到电导体2的端部面2.2中,可以提供第一端部部段7.1的不同几何形状。
特别地,可将第一端部部段7.1的横截面设置成沿着第一端部部段7.1的自由端部7.3的方向逐渐变细,特别是将接触元件7的第一端部部段7.1设置成圆锥形形状。在图2至图12的所有示例性实施例中示出了相应的构型。特别地,图5至图7所示的示例性实施例示出了第一端部部段的有利的圆锥形形状的不同变型。
接触元件7的第一端部部段7.1的自由端部7.3可具有例如弯曲部11(例如,参见图3)或尖端12(例如,参见图4)。
特别地,为了促进形状配合连接,接触元件7的第一端部部段7.1可具有至少一个径向肩部13,优选地至少一个径向切削刃14和/或缺口15。图8至图11的示例性实施例以示例的方式示出了具有相应的径向肩部13的不同变型,该相应的径向肩部使得接触元件7可以钩入到电导体2中。如图4中的示例性实施例所示,自由端部7.3的尖端12也可具有相应的径向肩部13。
图11示出了本发明的实施例,在该实施例中,提供了带有缺口15的径向切削刃14。图12以截面图的形式示出了放大的截面。电导体2的突片部16可通过切削刃14被完全或部分地磨损。然后,突片部16可以被输送到缺口15中,从而可以产生和优化形状配合连接和/或通过材料接合进行的连接。
也可以将接触元件7的第一端部部段7.1设置成具有涂层,优选地具有由熔化温度低于接触元件7的材料的熔化温度和电导体2的材料的熔化温度的材料制成的涂层。例如,可以提供银涂层,该银涂层被施加到由黄铜形成的接触元件7上。

Claims (15)

1.连接装置(6),所述连接装置包括电力电缆(1)和接触元件(7),所述接触元件连接到所述电缆(1)的电导体(2)的自由端部(2.1),其中,所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)穿过所述电导体(2)的自由端部(2.1)的端部面(2.2),
其特征在于,
所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)的至少一个区域通过材料接合直接连接到所述电导体(2)。
2.根据权利要求1所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述接触元件(7)以如下方式连接到所述电导体(2)的自由端部(2.1):所述接触元件(7)不与所述电导体(2)的外圆周接触。
3.根据权利要求1或2所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述电导体(2)呈所述电缆(1)的内导体的形式,并且所述接触元件(7)呈插头连接器(5)的内导体接触元件的形式。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述接触元件(7)的外径在与所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)邻接的中间部段(7.2)中对应于所述电导体(2)的外径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)与所述电导体(2)的自由端部(2.1)之间的连接是冷焊连接,优选地是气密连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述第一端部部段(7.1)的横截面在所述第一端部部段(7.1)的自由端部(2.1)的方向上逐渐变细。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)具有至少一个径向肩部(13),优选地至少一个径向切削刃(14)和/或缺口(15)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的连接装置(6),
其特征在于,
所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)具有涂层。
9.用于连接到电力电缆(1)的电导体(2)的自由端部(2.1)的接触元件(7),所述接触元件具有接触主体(7.4),所述接触主体具有第一端部部段(7.1),其中,所述第一端部部段(7.1)被构造成穿过所述电导体(2)的自由端部(2.1)的端部面(2.2),
其特征在于,
所述接触主体(7.4)的第一端部部段(7.1)的至少一个部段可以通过材料接合直接连接到第一导体(2)。
10.电插头连接器(5),所述电插头连接器包括根据权利要求1至8中任一项所述的连接装置(6)。
11.用于在电力电缆(1)的电导体(2)与接触元件(7)之间产生连接的方法,根据所述方法,所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)被引入到所述电导体(2)的自由端部(2.1)的端部面(2.2)中,
其特征在于,
所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)以高的压力和/或高的相对速度被引入到所述电导体(2)的自由端部(2.1)中,使得所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)和所述电导体(2)由于所述高的压力和/或高的相对速度而至少在某些区域中通过材料接合彼此连接。
12.根据权利要求11所述的方法,
其特征在于,
所述高的相对速度是基于高的线速度和/或高的角速度。
13.根据权利要求11或12所述的方法,
其特征在于,
所述接触元件(7)以如下方式被引入到所述电导体(2)的自由端部(2.1)中:如果所述第一端部部段(7.1)在所述电导体(2)中处于所述第一端部部段的最终位置,则所述接触元件(7)不与所述电导体(2)的外圆周接触。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,
其特征在于,
所述电导体(2)的自由端部(2.1)形成完全闭合的端部面(2.2),所述端部面通过引入所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)而被穿过。
15.用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的连接装置(6)的设备(9),
其特征在于,
设置了用于至少在某些区域中以高的速度和/或高的机械力将所述接触元件(7)的第一端部部段(7.1)通过材料接合被引入到所述电导体(2)的自由端部(2.1)的端部面(2.2)中的装置(10)。
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