CN112640222A - 具有由改进的具有较少铅、优选基于铜的材料制成的部件的插接连接器 - Google Patents

具有由改进的具有较少铅、优选基于铜的材料制成的部件的插接连接器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种插接连接器，该插接连接器由插接连接器壳体(10)和至少一个电接触元件(1)构成，其中，插接连接器壳体(10)和/或电接触元件(1)具有＜0.1重量百分比的铅含量。本发明也涉及一种用于由铅含量＜0.1重量百分比的坯件生产接触元件的方法，该方法具有以下方法步骤：‑将坯件装载到制造机器中；‑制造用于与相对的另一接触元件电接触的销区域或插座区域；‑制造用于使接触元件紧固在绝缘体中的紧固区域；‑制造用于将导体电连接至接触元件的压接区域或或在另一机器处在坯件上已进行预加工时完成压接区域；‑将制成的接触元件从制造机器中取出。

Description

具有由改进的具有较少铅、优选基于铜的材料制成的部件的 插接连接器
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分所述的插接连接器。
这种插接连接器和配对插接连接器用于尤其在工业领域中建立在两个电导线或一个电导线和一个设备之间的电连接和机器连接。在该插接连接器中优先使用电接触元件。需要接触元件建立在电导体、尤其绞合导体和销触点或插座触点的连接端之间的电连接。
为了将绞合导体连接到电接触元件上，通常选择压接连接技术。因此接触元件在其导体连接端上具有轴向孔，绞合导体的剥去绝缘皮端部在该轴向孔中引导并且通过压接被紧紧地挤压。作为连接技术也可提供螺丝连接、笼式弹簧连接、压入技术以及不同的焊接变形。
背景技术
DE 20 2012 101 303U1示出了一种具有圆柱形的插接连接器壳体的插接连接器。圆柱形的插接连接器壳体借助机加工技术制成。
DE 10 2014 104 406 A1示出了接触元件，该接触元件通过车削技术由实心材料制成。
作为制造机器、尤其用于接触元件的制造机器使用所谓的回转分度机，例如在WO99/43464 A2所述地。这种制造机器具有多个工作站，工件或坯件依次地经过该多个工作站。
为了改进尤其以切削加工方式对材料的加工以制造夹紧体，通常使夹紧体的材料设有铅。DE 20 2012 101 303 U1的插接连接器壳体和DE 10 2014 104 406 A1的接触元件至今为止只是由含铅的材料制成。但是铅添加物是不利的，因为必须满足无铅制成的欧洲指南(电子工业的物质禁令或报废车辆法令)。
为了更好的加工性能，现在的方案具有多达4重量百分比(重量％)的铅含量。建立接触材料的机器特性和电特性。因此必须寻找这些特性的替代方案。
铅是最有毒的重金属之一。如果铅进入环境中，铅在此会引起严重危害。因此出于经济原因应尽最大可能地避免铅是有意义的。
发明内容
本发明的目的是提供一种插接连接器，该插接连接器符合欧洲指南并且是环境兼容的且同时在其制造方面具有良好的加工性能。
该目的通过独立权利要求1的主题实现。
本发明的有利设计方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的插接连接器至少由插接连接器壳体和至少一个电接触元件构成，其中，插接连接器通常具有多个电接触元件，电接触元件可设计用于传递高电流，但是也可设计用于快速的数据传输。尤其接触元件的几何结构适配其相应的任务。根据本发明，插接连接器壳体和/或电接触元件具有小于0.1重量百分比(＜0.1重量％)的铅含量。这种插接连接器被认为是特别环境友好的。
测试显示，根据EN ISO 6892-1，接触元件或制造其的坯件必须拉伸强度Rm≥300MPa以及断裂延伸率A11.3≥5％，以便满足工业要求。
因此插接连接器壳体和电接触元件由铜或铅含量＜0.1重量百分比的铜合金制成，其中，插接连接器壳体和/或电接触元件的拉伸强度Rm≥300Mpa以及断裂延伸率A11.3≥5％。
拉伸强度是材料的多个强度值中的其中一个，其是该材料承受的最大的机器拉应力。拉伸强度大多由拉伸试验的结果算出，作为关于标准化的拉伸试样的初始横截面A0达到的最大拉力Fmax。
断裂延伸率A是材料科学的特性值，该特性值提供拉伸试样在断裂之后关于起始测量长度永久的延长。断裂延伸率表征材料的变形能力(或可延展性)并且可根据表征的材料类型的机器性能不同地定义并且也可用不同的符号表示。
断裂延伸率是基于试样在拉伸试验中的起始测量长度L0在发生断裂之后永久的长度变化ΔL，A＝ΔL/L0。在拉伸试验之前通过在拉伸试样上的测量标记确定起始测量长度L0。
优选地，插接连接器壳体或电接触元件，或者插接连接器壳体和电接触元件由铜锌合金制成。
优选地，插接连接器壳体和/或电接触元件由以下材料制成：
–具有35重量百分比至42重量百分比的锌含量的铜锌合金(CuZn)或
-具有4重量百分比至8重量百分比的锡含量的铜锡合金(CuSn)或
-具有0.5重量百分比至30重量百分比的镍含量的铜镍合金(CuNi)或
-具有10重量百分比至20重量百分比的镍含量以及具有20重量百分比至30重量百分比的锌含量的铜镍锌合金(CuNiZn)或
–具有多达3重量百分比的添加剂的铜或低合金铜。
相应的边缘区域分别包括在该值域中。
在特别有利的变型方案中，插接连接器壳体或电接触元件由CuZn32Mn2Si1Al或CuZn34Mn2SiAlNi或CuZn36或CuZn37或CuZn38或CuZn39或CuZn40或CuZn42或CuNi9Zn41FeMn或Cu-ETP制成或由前述物质的混合物制成。替代地，插接连接器壳体和电接触元件由CuZn32Mn2Si1Al或CuZn34Mn2SiAlNi或CuZn36或CuZn37或CuZn38或CuZn39或CuZn40或CuZn42或CuNi9Zn41FeMn或Cu-ETP制成或由前述物质的混合物制成。Cu-ETP是通过电解精炼制成的、含氧的(韧性)铜，其具有非常高的导热性和电学特性(在软化状态下最小为57mΩ-1/mm2)。
优选地，这些物质包含无铅的掺合物。由此改进前述物质的机加工性能。优选地，无铅的掺合物为0.5至1.5重量百分比的含量。特别有利的是，无铅的掺合物为小于或等于1重量百分比的含量。特别有利的是，无铅的掺合物包含Fe和/或Sn和/或Si和/或Ni。
借助前述材料可实现目前在HARTING技术集团的产品线中的所有接触元件和金属的插接连接器壳体或其几何结构。在此例如可通过不同的物质实现不同的几何结构。接触元件和/或插接连接器壳体尤其借助车削技术(车削方法)实现。
在本申请中也称为车削方法或车削工艺的车削与钻孔、铣削和磨削共同是机加工技术的重要制造方法之一。如所有这些方法一样，从工件上去除切屑，以便产生期望的形状。在车削时，工件(车削件)围绕其自身的轴线转动，而工具(车刀)沿着待在工件上生成的轮廓移动。相应的工具机是车床。
电接触元件通常由实心材料加工而成。对此例如将车削技术应用到凸轮或CNC控制的机器上。但是对于在接触元件的连接区域中的槽也需要切削的工序。
接触元件的接触区域可构造成销触点或构造成插座触点。连接区域例如构造成压接连接，以便尤其可使绞合导体电接触。压接连接尤其通过钻孔方法在接触元件上实现。
在压接过程中，待连接的导电线缆的绞合线被引入构造成空心圆柱体的连接区域中。空心圆柱体在轴向方向上开槽并且由此侧面打开。借助合适的压接工具将力施加到开槽的空心圆柱体的外表面上，使得相对的槽棱边向内弯曲并且向内卷。导体线缆的压缩的绞合线此时位于接触元件的永久变形的连接区域中。
接触元件例如可由坯件制成，坯件在一个生产循环中在制造机器上经过至少8个工位。在该至少8个工位中在坯件上进行依次的制造步骤，这些制造步骤加起来获得制成的接触元件：
–将坯件装载到制造机器中；
–制造用于与相对的另一接触元件电接触的销区域或插座区域；
–制造用于使接触元件紧固在绝缘体中的紧固区域；
–制造用于将导体电连接到接触元件上的压接区域或在另一机器处在坯件上已进行预加工时完成压接区域；
–将制成的接触元件从制造机器中取出。
制成接触元件的坯件具有连接区域和插接区域。连接区域稍后用于将电导体连接到接触元件上。插接区域用于与相应的配对接触元件电接触。
在所谓的销触点制造过程中：
a)使坯件在插接区域中被车削。在此涉及去除材料的切削工艺。在车削过程中将插接区域中的直径减小到期望的尺寸。
b)在坯件的连接区域中沿轴向钻入孔。该孔是接触元件的用于压接连接的开口。
c)坯件在连接区域中可选地设有一轴向的槽以及与其垂直的另一槽。
在所谓的插座触点制造过程中：
a)使坯件在插接区域中钻孔并且然后开槽。在此产生所谓的接触片，接触片稍后包围销触点的插接区域。
b)在坯件的连接区域中沿轴向钻入孔。该孔是接触元件的用于压接连接的开口。
c)坯件在连接区域中可选地设有轴向槽以及与该轴向槽垂直的另一槽。
有利地，根据本发明的接触元件设有外部涂层，以便例如优化接触元件的导电性或导电性能。在此例如可涉及银钨合金，其尤其可在无电流的电镀涂层方法中沉积。沉积的银钨合金的层厚度可为0.05至0.5微米，优选0.05至0.3微米，其中，在无电流方法中沉积的银钨合金在层厚度为0.25μm时具有与纯银在层厚度为3.0微米时可比的磨穿阻力。
替代地，接触元件可设有银或银合金涂层。沉积的银或包括碳纳米颗粒的银合金涂层的厚度为0.05至7.0微米，但是优选0.1至3.0微米。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面详细阐述。其中示出：
图1示出了销触点的立体图，
图2示出了插座触点的立体图，
图3示出了插座触点的变型方案的立体图，
图4示出了销触点的变型方案的立体图，
图5示出了圆形插接连接器的插接连接器壳体的立体图。
附图包含部分简化的示意图。部分地，对于相同的、但是可能不完全相同的元件使用相同的附图标记。相同元件的不同视图可按不同的尺寸比例示出。
具体实施方式
HARTING(浩亭)技术集团在互联网上、在所谓的下载中心中(https://www.harting.com/DE/de/downloadcenter)提供了所有当前产品和其部件的产品目录和数据页。在以下附图中示出了接触元件，接触元件例如可使用上述材料、尤其借助切削技术制成。但是可使用所述材料制成的接触元件的几何多样性未受到限制。
图1示出了销触点的立体图。接触元件1可被分成接触区域2和连接区域3。接触区域2构造成销触点2a。连接区域3由空心圆柱体3a形成，空心圆柱体包含轴向的槽4。在接触区域和连接区域之间有环元件5。此处未示出的用于容纳接触销的绝缘体包含凹口，接触销的环元件5可被置入凹口中。由此使得接触销保持在绝缘体中。
图2示出了插座触点的立体图。接触区域2由空心圆柱体形成，将楔形槽2c引入该空心圆柱体中，使得形成单独的弹簧臂2b。弹簧臂的端部区域向前朝向插口弯曲，使得形成圆形的插口。在此，环元件5基本上具有插座形的接触区域2的直径。
图3示出了插座触点的另一变型方案。相同部件也具有相同的附图标记。该插座触点的连接区域3除了轴向槽4以外还具有第二槽6，第二槽基本上横向于轴向槽4。
图4示出了销触点的另一变型方案。在连接区域3中，接触销具有U形轮廓7。朝向环元件5的方向上并且与其平行地，在U形轮廓7中引入楔形槽6’。使得U形轮廓的侧面7a构造为斜面。在其他的实施方式中，侧面7a也可平行或向内或向外倾斜。
图5示出了插接连接器壳体10的立体图。但是没有限制可使用所述材料制造的插接连接器壳体的几何多样性。图5示出了插接连接器壳体10的立体图，插接连接器壳体可由上述无铅的材料制成。在此也适用的是，对于所述材料在制造插接连接器壳体10时没有几何结构限制。
插接连接器壳体10由基体100构成，基体形成插接侧和线缆输出侧。接触元件(未示出)在插接侧上形成插接连接器的插接面。接触元件可为销触点或插座触点，其例如根据上述方法制成。
基体100在线缆输出侧具有外螺纹110，具有应力消除的线缆接头可经由外螺纹旋拧。
锁定元件200在插接侧被推到基体100的圆柱形的延长部上。在端侧设有外螺纹210，插接连接器壳体10可经由外螺纹与配对插头和/或设备插座连接。
虽然在附图中本发明的不同方案或特征组合地示出，但是对于技术人员显而易见的是，只要没有给出相反指示，示出的且提及的组合都不是唯一可能的。尤其，不同实施例的彼此相应的单元或特征结合都可彼此交换。
附图标记列表
1接触元件
2接触区域
2a接触销
2b接触插座
2c楔形槽
3连接区域
3a空心圆柱体
3b底面
4轴向槽
5环元件
5a刻痕
6第二槽
6’楔形槽
7 U形轮廓
7a棱边
10插接连接器壳体
100基体
110外螺纹
200锁定元件
210外螺纹

Claims (10)

1.一种插接连接器，所述插接连接器由插接连接器壳体(10)和至少一个电接触元件(1)构成，其特征在于，所述插接连接器壳体(10)和/或所述电接触元件(1)具有＜0.1重量百分比的铅含量。
2.根据权利要求1所述的插接连接器，其特征在于，所述插接连接器壳体(10)和/或所述电接触元件(1)由铜或铜合金构成，其铅含量为＜0.1重量百分比并且所述插接连接器壳体(10)和/或所述电接触元件(1)的拉伸强度Rm≥300MPa以及断裂延伸率A11.3≥5％。
3.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述插接连接器壳体(10)和/或所述电接触元件(1)由铜锌合金制成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述插接连接器壳体(10)和/或所述电接触元件(1)由
–具有35重量百分比至42重量百分比的锌含量的铜锌合金(CuZn)或
-具有4重量百分比至8重量百分比的锡含量的铜锡合金(CuSn)或
-具有0.5重量百分比至30重量百分比的镍含量的铜镍合金(CuNi)或
-具有10重量百分比至20重量百分比的镍含量以及具有20重量百分比至30重量百分比的锌含量的铜镍锌合金(CuNiZn)或
–具有多达3重量百分比的添加剂的铜或低合金铜制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述插接连接器壳体(10)或电接触元件(1)由CuZn32Mn2Si1Al或CuZn34Mn2SiAlNi或CuZn36或CuZn37或CuZn38或CuZn39或CuZn40或CuZn42或CuNi9Zn41FeMn或Cu-ETP制成或由前述物质的混合物制成。
6.根据前一项权利要求所述的插接连接器，其特征在于，所述物质包含无铅的掺合物。
7.根据前一项权利要求所述的插接连接器，其特征在于，所述无铅的掺合物为0.5至1.5重量百分比的含量。
8.根据权利要求6所述的插接连接器，其特征在于，所述无铅的掺合物为小于或等于1重量百分比的含量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的插接连接器，其特征在于，所述无铅的掺合物包含Fe和/或Sn和/或Si和/或Ni。
10.一种用于由铅含量＜0.1重量百分比的坯件生产接触元件的方法，所述方法具有以下方法步骤：
-将所述坯件装载到制造机器中；
-制造用于与相对的另一接触元件电接触的销区域或插座区域；
-制造用于使所述接触元件紧固在绝缘体中的紧固区域；
-制造用于将导体电连接至所述接触元件的压接区域或在另一机器处在坯件上已进行预加工时完成压接区域；
-将制成的接触元件从所述制造机器中取出。
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