CN111817105B - 用于制造阳型电力端子的方法和阳型电力端子 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于制造阳型电力端子的方法和阳型电力端子。端子(1)包括接触部分(110)和旨在将端子(1)电连接到电路的连接部分(120)。用于制造阳型电力端子(1)的方法包括切割金属片材以形成接触部分(110)和连接部分(120)的操作。该方法还包括使金属片材弯曲的成型操作，以便形成具有管状形状的接触部分(110)和具有两个金属片材厚度的连接部分(120)。该方法还包括将保护帽(40)的一部分插入到接触部分(110)中。本发明还提供了根据该方法制造的阳型端子(1)和包括这种阳型端子的连接器。

Description

用于制造阳型电力端子的方法和阳型电力端子

技术领域

本发明涉及汽车连接器的领域，并且更具体地涉及用于机动车辆的电力连接器的领域。本发明特别涉及一种用于制造阳型电力端子的方法、阳型电力端子和其中容纳有至少一个这种阳型电力端子的电力连接器。

背景技术

在包括电动车辆、混合动力车辆和插电式混合动力车辆的机动车辆的领域中，高强度电流可通过电缆、电缆线束和/或电力电路传输，例如将电池、电动马达、转换器等互连的那些电缆。当需要将连接器集成到旨在传输这种高强度电流的电缆网络中时，连接器必须配备有具有足够尺寸和截面的端子，以传输这些高强度电流而不会过度加热。为此，当前的电力连接器的端子通常通过应用在实心铜棒材上的车削工艺来加工。这种类型的加工对应于相对较长且昂贵的工艺，因为有时需要在端子的某些区域中去除大量的材料，而棒材在加工之前必须在其整个长度上具有至少与成品端子的区域的截面相等的截面，在该成品端子的区域上该截面是最重要的。此外，需要在这些阳型电力端子的自由端处为这些阳型电力端子提供IP2X保护，该自由端位于将阳型电力端子容纳在内的连接器的配合面附近。对于现有技术的阳型端子，这种保护是由介电材料制成的帽形成的，该帽夹在终止这些端子的自由端的柱上。更进一步地，需要在这种阳型电力端子和将这些阳型电力端子容纳在其中的连接器壳体之间提供密封屏障。

发明内容

在这种情况下，公开了一种用于制造阳型电力端子的方法。该端子在后前方向上从连接部分纵向地延伸到接触部分。该方法包括：

-冲压步骤，该冲压步骤用于在金属材料片材的厚度上切割出单件，所述单件具有对应于接触部分的第一区域和对应于连接部分的第二区域，第一区域和第二区域彼此材料连续；以及

-成型步骤，该成型步骤用于使第一区域弯曲并形成具有管状区域长度的管状区域。

该方法还包括：提供由介电材料制成并具有第一部分和第二部分的保护帽；以及将保护帽的第一部分插入管状区域内。

由于这些措施，改进了用于制造阳型电力端子的方法。实际上，由冲压和卷起的金属片材制造这种端子耗时较少且比较便宜。然而，这样制造的端子是中空的，但是这在密封方面不会造成问题，因为将保护帽的一部分插入管状区域中在其IP2X保护的顶部上提供了密封装置，该密封装置防止或至少限制水进入管状区域，并且因此防止过多的水进入连接器。

用于制造阳型电力端子的方法还可以可选地包括以下特征中的至少一种，这些特征应当被认为是彼此独立的或者与一个或多个其它特征组合：

-该方法包括：提供具有纵向尺寸比第一区域长度短的大致圆柱形形状的密封元件；以及将密封元件插入管状区域内，该密封元件相对于后前方向位于保护帽的第一部分的后面；

-密封元件由弹性体材料制成，并且保护帽由比弹性体材料更硬的塑料材料制成；

-该方法包括在冲压步骤期间切割出止挡部分，该止挡部分与单件一体地形成，并且该方法包括在管状区域的后侧处使止挡部分弯曲，以用于在密封元件被插入管状区域中的保护帽向后推动时防止密封元件从管状区域脱出；

-该方法包括：在管状区域的外表面上形成环形凹槽，该环形凹槽对应于管状区域的内表面上的环形肋；以及将O形环密封件放置在凹槽中，并且密封元件与肋密封接触；

-该方法包括将第二区域的两个分区朝向彼此弯曲，以形成连接区段，该连接部分基本上具有彼此面对的至少两个金属材料片材的厚度；

-该方法包括至少一个成形操作，该至少一个成形操作导致接触部分成形为具有不同值的至少两个横截面。

还公开了一种阳型电力端子，该阳型电力端子在后前方向上从连接部分纵向地延伸到接触部分，接触部分和连接部分由单件的金属材料片材形成，接触部分具有圆柱形管状区域，圆柱形管状区域具有管状区域长度并且由围绕中心轴线卷起的金属材料片材形成。该阳型电力端子包括由介电材料制成并具有第一部分和第二部分的保护帽，该保护帽的第一部分插入到管状区域内。

阳型电力端子还可以可选地包括以下特征中的至少一种，这些特征应当被认为是彼此独立的或者与一个或多个其它特征组合：

-阳型电力端子包括密封元件，该密封元件具有纵向尺寸比第一区域长度短的大致圆柱形形状，该密封元件被插入管状区域内，并且相对于后前方向位于保护罩的第一部分的后面；

-密封元件由弹性体材料制成，并且保护帽由比弹性体材料更硬的塑料材料制成；

-阳型电力端子包括与单件金属材料一体形成的止挡部分，止挡部分在管状区域的后侧处弯曲，以便防止密封元件在管状区域的后侧处从管状区域脱出；

-阳型电力端子包括位于管状区域的外表面上的环形凹槽，该环形凹槽对应于管状区域的内表面上的环形肋，O形环密封件放置在凹槽中，并且密封元件与肋密封接触；

-阳型电力端子包括第二区域的两个分区，该两个分区朝向彼此，并且形成连接区段，该连接区段基本上具有彼此面对的至少两个金属材料片材的厚度；

-接触部分具有不同值的至少两个横截面。

还公开了一种电力连接器，该电力连接器包括具有至少一种上述特征的至少一个端子。该连接器包括具有容纳端子的至少一个空腔的壳体，端子具有接触部分，接触部分具有：

-外部凹槽和位于凹槽中的O形环密封件，O形环密封件在端子和壳体的空腔之间提供密封屏障；

-内部肋，该内部肋与保护帽或密封元件密封接触。

附图说明

通过阅读以下详细描述和作为非限制性实施例给出的附图，本发明的其它特征、目的和优点将变得显而易见，在附图中：

图1示意性地示出了用于制造阳型电力端子的方法的示例性实现的连续步骤；

图2是由图1中所示的制造步骤得到的端子主体的示意性立体图；

图3是图2所示的端子主体的示意性立体图，保护帽安装到该端子主体上；

图4是容纳在电力连接器的空腔中的图3所示端子的示意性纵向横截面；

图5示意性地示出了分别在连接部分的水平处、在过渡部分的水平处和在锁定部分的水平处从左到右的三个横向横截面；

图6以横向横截面示意性地示出了用于制造阳型电力端子的另一实施方式的方法的四个连续步骤；

图7是由图6所示的制造步骤得到的端子的示意性立体图；

图8是容纳在电力连接器的空腔中的图7所示端子的示意性纵向横截面；

具体实施方式

下面描述用于制造阳型电力端子的方法的实现的两个实施例。

根据这两个实施例，该方法包括例如在多滑块压力机上实现的切割和形成片材金属的操作。例如，使用1.2毫米厚的铜片材。该铜片材例如由根据IACS标准(即“国际退火铜标准”)纯度为99％的铜制成。该片材经历一个或多个切割操作，在切割操作结束时获得两个区域10、20。第一区域10对应于阳型电力端子1的接触部分110。第二区域20对应于该端子1的连接部分。第一区域10和第二区域20彼此材料连续。换句话说，第一区域10和第二区域20形成单件式部件。第二区域20连接到载体条30。在冲压步骤之后，第一区域10和第二区域20以及它们连接到的载体条30基本上在对应于铜片的平面的同一平面中延伸。

第一区域10具有基本上矩形的形状，其中两个纵向边缘11和一横向边缘12对应于接触部分110的自由端(即，第一区域10的自由端)。第一区域10包括对称地设置在对称平面PS的两侧上的两个切口13，对称平面PS平行于第一区域10的纵向方向DL并且垂直于载体条30的纵向方向。这些切口13中的每一个切口在其朝向第一区域10的自由端并且垂直于对称平面PS定位的侧面上具有直边缘14。或者，这些切口由压印在接触部分的外表面(即，与图1左手侧的平面坯料上所见的表面相对的表面)上的凹口代替。

第二区域20具有狭槽21，对称平面PS在该狭槽的中间穿过。该狭槽21将相对于对称平面PS对称布置的两个分区22分开。这些分区22中的每一个包括第一过渡区段23、中间区段24和连接区段25。连接区段25比中间区段24宽，中间区段24本身比过渡区段23宽。例如，连接区段25具有20毫米的宽度l3，中间区段24具有15毫米的宽度l2，并且过渡区段23具有10毫米的宽度l1。在连接区段25中在片材的厚度中切出圆形开口26。连接区段25通过小条的片材金属连接到载体条。

在至少一个成型操作期间，通过使第一区域10的纵向边缘11从片材金属的平面离开而使第一区域10开始卷起。在该操作期间，使第二区域20的两个分区22以绕狭槽21的纵向边缘旋转方向朝向彼此，并且同时使纵向边缘11彼此间隔开。

在至少一个其它成型操作期间，通过使纵向边缘11朝向彼此而进一步卷起第一区域10。此外，第二区域20的两个分区22之间的角度稍微更闭合。

利用至少另一成型操作，将第一区域10进一步卷起以便赋予其管状形状。纵向边缘11彼此抵靠。第二区域的两个分区22现在彼此平行，但是保持彼此分离。

利用随后的成型操作，使第二区域20的两个分区22合在一起，从而使开口26彼此相对地一致对准。

利用另一随后的成型操作，使接触部分110成形，以便从接触部分110的自由端开始获得接触区段111、锁定区段112和密封区段113(见图2)。接触部分110(或插脚)是端子1的旨在与阴型端子进行电连接的部分。接触区段111具有比锁定区段112小的直径。例如，接触区段111具有8毫米的直径，锁定区段112具有9毫米的直径。因此，接触部分110包括位于接触区段111和锁定区段112之间的肩部114。切口或凹口13在直径方向上相对。它们的直边缘14靠近肩部114(见图2和图3)定位。

接触区段111包括电沉积金属的条带115，使得可以改善阳型端子1和阴型端子之间的电端子的质量。例如，在上述的切割和成型操作之前，将金属选择性地电沉积在金属片材上。该金属例如为3至5微米厚的银层。

密封区段113包括用于接收O形环密封件117(也参见图4)的周边圆形凹槽116。

第二部分20包括两个金属片材的厚度，每个金属片材在对称平面PS的任一侧上相对于彼此基本对称地布置。第二部分20包括连接部分120，连接部分120是旨在将端子1连接到电源电路的部分。例如，连接部分120将端子1连接到母线(未示出)。

在过渡区段23处，该片材是弯曲的，以便在接触部分110的管状形状和中间区段24的平坦形状之间形成接合部。在中间区段24和连接区段25处，端子1包括彼此叠置的两个厚度的金属片材(见图5中的左手侧横截面)，或者替代地彼此面对，在它们中间具有间隙。在过渡区段23处，两个金属片材的厚度基本上是面对面的(见图5中间的横截面)。端子1的横截面SZ在过渡区段23的水平处最小。在过渡区段23处，端子的横截面SZ的值例如为15mm²。它至少对应于在接触部分110的水平处端子的最小横截面SC的值的50％，更优选地对应于70％(见图5中的右手侧横截面)。然而，由于两个金属片材厚度，该横截面SZ足以传输高达至少250安培的电流，而不会发生过度加热(小于或等于60℃)。换句话说，连接部分120形成为具有通常两倍的厚度。这确保了收缩阻力不会增加太多。

强金属环121(例如一种类型的铆钉M6)插入到形成在连接区段25中的开口26中。该环121例如用于将端子1固定和电连接在传导母线(未示出)上。

根据图4所示的用于制造阳型电力端子的方法的实现的第一实施例，由电绝缘材料制成的保护帽40通过位于与接触部分110相对应的管状区域的自由端侧上的开口插入接触部分110中。该自由端与连接部分120相对。该保护帽40具有锥形部分41和圆柱形部分42。锥形部分41延伸超过接触部分110的自由端，从而根据IP2X标准为端子1提供保护。圆柱形部分42被引入到由接触部分110形成的管状区域内。圆柱形部分42延伸直到凹槽116。因此，圆柱形部分42与接触部分110的内表面在其自由端和切口13之间形成第一密封屏障，并且与接触部分110的内表面在凹槽116处在切口13和连接部分120之间形成第二密封屏障。

当在连接器50中使用时，端子1容纳在空腔51中。两个锁定爪52与连接器50的壳体整体地制成。当端子在空腔51中处于其操作位置时，每个锁定爪弹性地返回到切口13中(或者在凹口中)。

O形环密封件117在接触部分110的外表面和将端子1容纳在其中的空腔51的壁之间提供另一个密封屏障。保护帽40的圆柱形部分42在对应于凹槽116的圆形肋的水平处与接触部分110的内表面密封。因此，即使水穿过切口13或穿过在纵向边缘11之间留下的细的狭槽，水也不能从连接器50的外部越过该肋而进入连接器中。

根据图6至图8所示的制造阳型电力端子的方法的实现的第二实施例，密封元件60和保护帽40都插入接触部分110中。保护帽40类似于结合方法实现的先前实施例所公开的保护帽。保护帽40由电绝缘材料制成。保护帽40具有与结合方法实现的先前实施例所公开的保护帽的圆柱形部分不同的圆柱形部分。密封元件60具有纵向尺寸比第一区域10的长度短的大致圆柱形的形状。

如图6所示(从图6的顶部的头两个横截面)，首先通过位于对应于接触部分110的管状区域的自由端侧上的开口插入密封元件60。随后，如图6的第三和第四横截面所示，通过位于与接触部分110相对应的管状区域的自由端侧上的开口插入保护帽40。保护帽40被推到管状区域内，以便挤压密封元件60。因此，密封元件60放置在管状区域内，在保护帽40的圆柱形部分42的后面。密封元件60提供了与对应于凹槽116的肋的密封屏障，O形环密封件117定位在该凹槽中。换句话说，密封元件60提供了与端子1的内表面的密封屏障，O形环密封件117提供了与端子1的外表面的密封屏障。因此，即使水穿过在纵向边缘11之间留下的细的狭槽，水也不能从连接器50的外部越过该密封屏障而进入连接器中。

密封元件60由弹性体材料制成，并且保护帽40由比弹性体材料更硬的塑料材料制成。因此，保护帽40的塑料材料被选择为机械上足够坚固，以便在连接器50与配对连接器的多次配合循环期间不被损坏。选择足够软的弹性体材料，以便变形和紧密配合以及模制端子1的内部形状。例如，弹性体材料是在从-55℃至+210℃的温度范围内具有40+/-5肖氏A硬度的LR(液体橡胶)硅树脂。密封元件60可被保护帽40压缩，例如从40％压缩至60％。

进行密封测试(从密封屏障的两侧，即正压和负压)，其结果总结在下表中：

密封测试	结果
		正压/30s期间1000mbar	符合*
负压/30s期间-500mbar	符合*

*“符合”的意思是，例如，在测试期间，当包括连接器和配对连接器的组被浸入时，没有出现气泡，或者在测试之后，在浸入到用荧光素着色的水中的连接器内没有检测到有色水。

弹性体材料可以是如此柔软以致于它在管状区域后面流动。然而，它被第二区域20的彼此靠近或接触的两个分区22阻挡。为了防止弹性体材料在管状区域后面流动，可以提供止挡部分118。这种止挡部分118例如与单件式端子一体地形成。它是通过使金属片材的位于管状区域后侧处的部分弯曲而形成的(见图6至图8)。

Claims (11)

1.一种用于制造阳型电力端子(1)的方法，该端子(1)在后前方向(BF)上从连接部分(120)纵向地延伸到接触部分(110)，该方法包括：

-冲压步骤，所述冲压步骤用于在金属材料片材的厚度上切割出单件，所述单件具有对应于所述接触部分(110)的第一区域(10)和对应于所述连接部分(120)的第二区域(20)，所述第一区域(10)和所述第二区域(20)彼此材料连续；以及

-成型步骤，所述成型步骤用于使所述第一区域(10)弯曲并形成具有管状区域长度的管状区域，

所述方法包括：提供由介电材料制成并具有第一部分(42)和第二部分(41)的保护帽(40)；以及将所述保护帽的所述第一部分(42)插入到所述管状区域内，

其特征在于，所述方法还包括：

-提供具有圆柱形形状的密封元件(60)，所述密封元件具有比所述第一区域长度短的纵向尺寸，其中，所述密封元件(60)由弹性体材料制成，并且所述保护帽(40)由比所述弹性体材料更硬的塑料材料制成；以及

-将所述密封元件(60)插入所述管状区域内，所述密封元件(60)相对于所述后前方向(BF)位于所述保护帽(40)的所述第一部分(42)的后面。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括在所述冲压步骤期间切割出止挡部分(118)，该止挡部分(118)与所述单件一体地形成，并且所述方法包括在所述管状区域的后侧处使所述止挡部分(118)弯曲，以便当所述密封元件(60)被插入所述管状区域中的所述保护帽(40)向后推动时防止所述密封元件(60)从所述管状区域脱出。

3.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：在所述管状区域的外表面上形成环形凹槽(116)，该环形凹槽(116)对应于所述管状区域的内表面上的环形肋；以及将O形环密封件(117)放置在所述凹槽(116)中，并且所述密封元件(60)与所述肋密封接触。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述第二区域(20)的两个分区(22)朝向彼此弯曲，以形成连接区段(25)，所述连接区段(25)基本上具有彼此面对的至少两个所述金属材料片材的厚度。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括至少一个成形操作，所述至少一个成形操作导致所述接触部分(110)被成形为具有不同值的至少两个横截面(SC)。

6.一种阳型电力端子，所述阳型电力端子在后前方向(BF)上从连接部分(120)纵向地延伸至接触部分(110)，所述接触部分(110)和所述连接部分(120)由单件的金属材料片材形成，所述接触部分(110)具有圆柱形管状区域，所述圆柱形管状区域具有管状区域长度并且由围绕中心轴线卷起的所述金属材料片材形成，所述阳型电力端子包括：

由介电材料制成并且具有第一部分(42)和第二部分(41)的保护帽(40)，所述保护帽(40)的所述第一部分(42)被插入所述管状区域内；以及

具有纵向尺寸比对应于所述接触部分(110)的第一区域的长度短的圆柱形形状的密封元件(60)，该密封元件(60)被插入所述管状区域内，并且相对于所述后前方向(BF)位于所述保护帽(40)的所述第一部分(42)的后面，

其中，所述密封元件(60)由弹性体材料制成，并且所述保护帽(40)由比所述弹性体材料更硬的塑料材料制成。

7.根据权利要求6所述的阳型电力端子，所述阳型电力端子包括与所述单件的金属材料片材一体地形成的止挡部分(118)，所述止挡部分(118)在所述管状区域的后侧处弯曲，以便防止所述密封元件在所述管状区域的后侧处从所述管状区域脱出。

8.根据权利要求6所述的阳型电力端子，所述阳型电力端子具有位于所述管状区域的外表面上的环形凹槽(116)，该环形凹槽(116)对应于所述管状区域的内表面上的环形肋，O形环密封件(117)放置在所述凹槽(116)中，并且所述密封元件(60)与所述肋密封接触。

9.根据权利要求6所述的阳型电力端子，所述阳型电力端子包括对应于所述连接部分(120)的第二区域(20)的两个分区(22)，所述两个分区朝向彼此并且形成连接区段(25)，所述连接区段(25)基本上具有彼此面对的至少两个所述金属材料片材的厚度。

10.根据权利要求6所述的阳型电力端子，其中，所述接触部分(110)具有不同值的至少两个横截面(SC)。

11.一种电力连接器，所述电力连接器包括至少一个根据权利要求6至10中的一项所述的阳型电力端子(1)，该连接器(50)包括壳体，所述壳体具有容纳所述阳型电力端子(1)的至少一个空腔(51)，所述阳型电力端子(1)具有接触部分(110)，所述接触部分具有：

-外部凹槽(116)和位于所述凹槽(116)中的O形环密封件(117)，所述O形环密封件在所述端子(1)和所述壳体的空腔(51)之间提供密封屏障；

-内部肋，所述内部肋与所述保护帽(40)或所述密封元件(60)密封接触。

Images