CN112997363A - 用于无螺纹连接端子的夹持弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于无螺纹连接端子的夹持弹簧，所述无螺纹连接端子用于夹持导体。所述夹持弹簧具有夹持臂、接触臂和张紧臂，其中所述张紧臂连接至所述夹持臂和所述接触臂，并且所述夹持臂和所述接触臂被设计成交叉的臂。在夹持臂中设置夹持开口，所述接触臂延伸通过所述夹持开口，使得所述接触臂预先张紧地邻接所述夹持开口的远离所述张紧臂的边缘，并且导体的裸露导线末端可以通过所述接触臂固定夹紧在无螺纹连接端子的接触元件的接触表面上。此外，所述夹持臂具有夹持延伸部，所述夹持延伸部具有夹持表面。所述夹持延伸部首先从所述夹持臂的远离所述张紧臂的自由端出发，远离张紧臂延伸，随后大致以弯曲形状朝张紧臂方向延伸返回，并且最后以所述接触臂的方向定向。

Description

用于无螺纹连接端子的夹持弹簧

技术领域

本发明涉及用于无螺纹连接端子的夹持弹簧，所述无螺纹连接端子用于夹持导体，尤其用于电气插头装置。

背景技术

用于无螺纹连接端子的夹持弹簧，通常是笼式张紧弹簧，已知其具有在不使用螺丝连接装置的情况下可以安装待电连接的导体的优点。夹持弹簧，顾名思义，具有将待连接导体的导线末端夹紧在接触元件上的功能，导线末端原则上可以是具有绞合线、实心线或插入接线套筒中的导体的单芯或多芯电缆。其中自动匹配导体的各个横截面，使得同一连接端子可以有利地用于不同尺寸和实施例的柔性管线和缆线。具有所述类型夹持弹簧的连接端子特别地用于三相电和/或交流电的电连接器系统，该系统由插头部分和耦合部分或壁式插座构成，例如设备插头、法兰设备插头、安装式装置插头、扩展插座和插座，在标准IEC60309-1，-2和EN 60309-1，-2中还描述了对它们的规定。

由EP 2442403A1的申请人公开一种无螺纹连接端子，其具有接触元件和以预张紧的方式安装在其上的、优选构造成笼式张紧弹簧的夹持弹簧。所述接触元件包括具有电接触表面的连接区段，该电接触表面用于建立与待连接的导体的电接触，所述夹持弹簧确保将导体夹紧到接触元件的接触表面并且因此用于固定导体。在作为笼式张紧弹簧的优选实施例中，夹持弹簧具有接触臂、夹持臂和张紧臂，接触臂与夹持臂相连。夹持臂具有夹持开口，导体的导线末端穿过该开口以夹紧固定，接触臂以交叉的方式穿过开口伸出。此外，夹持臂具有大致平行于接触元件的接触表面定向的、具有夹持表面的导体夹持延伸部。应将待连接的导体夹紧在导体夹持延伸部的夹持表面的表面部分和接触元件的接触表面之间。导体夹持延伸部在此改善常规夹持弹簧的夹持开口内夹持臂的横截面。例如在导体具有多个柔性导体芯部如绞合线的情况下，所述导体夹持延伸部将导体芯部轮廓压平，由此扩大了电接触表面并因此特别地实现了接触电阻的欧姆电阻的降低。

相对于上述现有技术，本发明的目的是提供一种用于无螺纹连接端子的改进的夹持弹簧，该夹持弹簧进一步改善了电流的传输并且在机械上更稳定，并且还易于制造。

发明内容

本发明的目的通过权利要求1的技术特征和从属权利要求中符合的形式和改进方案的技术特征来实现。

根据本发明的用于无螺纹连接端子的夹持弹簧首先是根据开头所述现有技术设计的，所述夹持弹簧具有夹持臂、接触臂和张紧臂。所述张紧臂连接至所述夹持臂和所述接触臂两者，其中所述夹持臂和所述接触臂相互交叉。所述交叉构造成使得所述夹持臂具有夹持开口，所述接触臂通过所述夹持开口。由此，所述接触臂预先张紧地邻接在所述夹持开口的远离所述张紧臂的边缘上，使得相连导体的裸露导线末端可以借助所述接触臂固定夹紧在无螺纹连接端子的接触元件的接触表面上。虽然与开头所述现有技术类似，根据本发明的夹持弹簧包括具有夹持表面的夹持延伸部。但是，根据本发明的夹持延伸部的构造与现有技术完全不同并且相比于现有技术更有利。所述夹持延伸部首先从所述夹持臂的远离所述张紧臂的自由端出发，远离所述张紧臂延伸，随后以大致弯曲的形状朝所述张紧臂方向延伸返回，并且最后以所述接触臂的方向定向。

相对于开头所述的现有技术，所述夹持弹簧的夹持延伸部的这种构造特别地具有这样的优势，即，通过将压力更好地在裸露的导线末端部上更好地分配，特别是以明显更稳定和有效的方式，可以用根据本发明的夹紧弹簧来夹持电导体的裸露的导线末端。在现有技术中，单个压力区域具有更大的施加压力的面，也就是夹持延伸部的夹持表面，与其相反，根据本发明的夹持弹簧配备有两个压力区域。第一压力区域位于所述夹持臂的所述夹持开口边缘上，裸露的导线末端被夹在其中，也就是说由于夹紧而施加的压力发生在小的表面上。在此有利的是，较小的施加压力的表面可以更深地切入绞合线中，尤其是导体的裸露导线末端上布置的导线套筒的情况下切入相应的凹口，从而在此处特别牢固地夹紧裸露的导线末端，在导体的插入方向和/或沿导体提供非常高的抗拉强度，几乎不可能从固定夹紧的位置上意外释放。因为较小的压力施加的表面由于其横截面较小和由此产生的切入效果与刀片相当，因此在下文中称为刀刃。在夹持开口的边缘构成刀刃获得的另一优点是，由于刀刃的较强的夹紧力及其相应提供的高抗拉强度，减少了夹持弹簧的拔出力的主要应力。第二压力区域位于所述夹持延伸部的自由端，也就是在邻接夹持延伸部并且构造成大致以接触臂的方向定向的弯曲区域，因此下文中称为夹持表面。导体的裸露导线末端，尤其是绞合线和/或细线通过夹持延伸部的夹持表面被平压在接触元件的接触表面上。由于夹持延伸部的较大夹持表面，裸露的导线末端的接触表面几乎压在接触元件的整个可用电接触表面上，使得在导体的裸露导线末端和接触元件的接触表面之间的电流传输相对于较小的外表面实现明显的改善，因为产生了具有低电损耗的较大的电接触表面。根据本发明的夹持弹簧具有上述两个压力区域的组合，即在夹持开口的边缘上形成的刀刃和夹持延伸部的夹持表面构成的组合，导致与导体的快速、安全且可控的电连接和机械连接。尤其是可以同时改善电流在由于以夹持延伸部的夹持表面形式的第二压力区域而产生的较大表面上的传输，以及由于构成为刀刃的第一压力区域而在导体的插入方向和/或沿导体具有较高抗拉强度的较强的夹紧效果，特别是在安装在裸露的导线末端的导线套筒的情况下，并由此减少了夹持弹簧的拔出力的主要应力。与根据现有技术具有夹持延伸部且仅形成一个压力区域的夹持弹簧不同，根据本发明的夹持弹簧由于具有两个压力区域而特别地得以进一步改进，使得它们从一开始就明显具有良好的电流传输和在导体的插入方向和/或沿导体具有高抗拉强度。此外，两个压力区域的组合确保了裸露的导线末端在插入夹持开口时不会出现在仅有一个压力区域的情况下的弯曲，因为上述两个压力区域同时确保了裸露的导线末端的固定夹紧。

此外，根据本发明的实施例的所述夹持弹簧的夹持延伸部相比于开头所述的现有技术，所述夹持延伸部直接从夹持臂的远离张紧臂的自由端开始延伸，一方面制造更容易且成本更低，特别是对于夹持臂和夹持延伸部一体构造的实施例；另一方面在机械上更稳定。在开头所述的现有技术中，所述夹持延伸部由夹持臂的部分区段构成，即由从夹持臂冲压出的夹持开口构成，或者将夹持臂区段弯曲成平行于接触臂的形状而构成，该区段有利于夹持开口而分开，但在一侧仍与夹持臂的部分区段相连；或者通过完全冲压处所述部分区段并将其附接在夹持臂上。根据EP 2442403A1，以此方式制造的夹持延伸部被构造成夹持板或金属片(Blechfahne)。与此相反，根据本发明的夹持弹簧的夹持延伸部首先不是由夹持臂的内部部分区段构成的，而是可以在某种程度上视为夹持臂的延长。因此，与EP2442403A1相比，根据本发明的夹持弹簧的夹持延伸部可以更大的、可与夹持臂相提并论的横截面并由此构造成更坚固且在机械上更稳定。

在本发明的实施例中，夹持延伸部从第一臂的远离张紧臂的自由端出发，首先构造成具有指离张紧臂的拱顶的大致的半圆形，随后以弧形形状偏转至大致平行于接触臂定向的区域。

在本发明的另一实施例中，所述夹持延伸部一体地形成在夹持臂上。夹持臂和夹持延伸部的一体构造在机械上非常稳定。此外，由于夹持臂和夹持延伸部的一体构造消除了其他的加工步骤，例如拧紧、焊接或接合，从而可以更快速且由此更节约成本地制造这种夹持延伸部。

在本发明的另一实施例中，所述夹持延伸部不是一体地形成在夹持臂上的，而是借助接合附接至夹持臂。所述接合在此还包括材料结合过程，如焊接或钎焊。当夹持臂和夹持延伸部由不同的材料制成时，这种设置尤其有利。夹持延伸部的制造优选使用金属或具有高电导率和高热导率的材料。

本发明的另一实施例规定，所述夹持延伸部具有与夹持弹簧相同的材料。这可以实现夹持臂和夹持延伸部的一体地形成，从机械角度来说非常稳定。此外，夹持臂和夹持延伸部由相同的材料制造，具有相同的材料特性，例如相同的电导率、相同的电阻率和相同的热导率。

根据本发明的另一实施例，所述夹持延伸部的夹持表面至少部分地具有表面轮廓。所述表面轮廓可以具有类似钳形轮廓的表面结构，使得待连接的导体在改善的摩擦接合下接触。由此，一方面通过将这些表面结构压入导体的导线末端而进一步降低电接触电阻和热阻。另一方面，在夹持弹簧的第二压力区域中也实现了在导体的导线末端和夹持延伸部之间的具有高抗压强度的特别有效的机械连接。因此，导体的导线末端不仅在构造成刀刃的第一压力区域内以高抗压强度被固定夹紧在夹持开口的远离张紧臂的边缘和接触元件的接触表面之间，而且另外借助于夹持延伸部的轮廓清晰的夹持表面而被夹持延伸部的表面轮廓以高抗拉强度压紧在接触元件的接触表面上。

在本发明的另一实施例中，所述夹持弹簧和/或夹持延伸部被整体构造成单个的冲压弯曲件。用于将导体连接至接触元件的根据本发明的夹持弹簧在此由适当的导电材料，通常由金属通过冲压弯曲方法制成。为了得到根据本发明具有相应形状的夹持弹簧，在夹持弹簧的制造过程中使用额外的方法步骤，其中优选地同样使用冲压弯曲方法。所述夹持延伸部直接由夹持弹簧的夹持臂末端区段构成，该末端区段与常规的夹持弹簧的夹持臂相比明显延长，通过弯曲和对准该延长的末端区段，使得根据本发明的夹持臂的延长末端区段首先远离张紧臂延伸，随后以大致弯曲的形状朝张紧臂方向延伸返回，并且最后沿接触臂的方向延伸，或者在安装状态下在准接触元件上以大致平行于接触元件的接触表面定向。

除了根据本发明的夹持弹簧之外，本发明还包括无螺纹连接端子，其用于连接电导体和根据任意前述实施例的根据本发明的夹持弹簧。所述无螺纹连接端子除了具有根据本发明的夹持弹簧之外还具有接触元件，导体电连接至该接触元件，并且接触元件具有连接区段和接触表面。待连接的导体被夹在夹持弹簧的夹持延伸部的夹持表面的表面部分和接触元件的接触表面之间。这种无螺纹连接端子与现有技术相比具有与根据本发明的夹持弹簧相同的优点。

在根据本发明的无螺纹连接端子的实施例中，夹持延伸部的夹持表面和/或接触元件的接触表面至少部分地具有表面轮廓。如前所述，所述表面轮廓可以具有类似钳形轮廓的表面结构，使得待连接的导体在改善的摩擦接合下接触。代替夹持延伸部的夹持表面的表面轮廓，接触元件的接触表面也可以具有表面轮廓，并且导致与已经关于夹持延伸部的夹持表面的表面轮廓所说明的相同的优点。除了夹持延伸部的夹持表面的表面轮廓之外，接触元件的接触表面的表面轮廓确保了接触导体时摩擦接合的进一步改善，因为被具有表面轮廓的夹持表面固定夹紧的导体的外表面在这种情况下更大。这在导体的导线末端和夹持延伸部和接触元件之间产生了具有非常高抗拉强度的特别有效的机械连接。

另外，本发明还包括电气插头连接件，其包括至少一个上文所述的根据本发明的无螺纹连接端子，该无螺纹连接端子具有根据本发明的夹持弹簧。具有根据本发明的连接端子并且特别是具有根据本发明的夹持弹簧的电气插头连接件与现有技术相比具有与根据本发明的夹持弹簧相同的优点。

附图说明

通过以下对本发明的实施例和相关附图的描述，本发明的其他优点、特征和可能的应用将更加明显。

图1A至图1D：示出夹持弹簧的实施例的剖面图(图1A)，从下方在箭头C方向上观察夹持弹簧的图(图1B)，在箭头A方向上观察在根据图1A的夹持弹簧的侧视图，以及透视图(图1D)，

图2A至图2C：示出接触元件的剖视图、侧视图、俯视图和透视图，该接触元件被设计成接触套筒和接触销，分别具有根据图1A至图1D的夹持弹簧，其相互机械地插入并电连接，

图3A至图3D：示出作为接触元件的接触套筒的剖视图、侧视图、俯视图和透视图，其具有根据图1A至图1D的夹持弹簧，

图4A至图4D：示出作为接触元件的接触销的剖视图、侧视图、俯视图和透视图，其具有根据图1A至图1D的夹持弹簧。

具体实施方式

图1A至图1D示出弯曲的夹持弹簧的实施例的剖面图，从下方在箭头C方向上观察夹持弹簧的图(图1B)，在箭头A方向上观察在根据图1A的夹持弹簧的视图，以及透视图(图1D)，其中夹持弹簧1在所述的优选实施方案中被构造成笼式张紧弹簧1，优选由金属制成并且具有夹持臂7、接触臂8和张紧臂9。夹持臂7和接触臂8通过张紧臂9互相连接，如图1A和图1D所示。在笼式张紧弹簧1的夹持臂7中具有夹持开口6(图1D)，可以实现夹持臂7和接触臂8的交叉。可以将图1A至图1D中未示出的导体2的裸露导线末端2a以图1A所示的插入方向E插入通过笼式张紧弹簧1的夹持开口6。插入夹持开口6中的导体2的裸露导线末端2a邻接夹持开口6的远离张紧臂9的边缘，示出了具有小横截面的第一压力区域并且由于其切入效果而在裸露的导线末端2a被称为刀刃12(图1D)。夹持臂7还包括具有夹持表面11的夹持延伸部10，其中夹持表面11构成第二平面压力区域。夹持延伸部10在所示的实施例中一体地形成在夹持臂7上，具有与夹持臂7相同的材料，并且可以视为夹持臂7的延长。如图1A和图1D中所示，夹持延伸部10从夹持臂7的远离张紧臂9的自由端出发，首先远离张紧臂9延伸，随后以大致弯曲的形状朝张紧臂9方向延伸返回，并且最后以接触臂8的方向定向。在另一实施例中，夹持延伸部的大致弯曲的形状构成半圆形。夹持延伸部10的夹持表面11在此以大致平行于接触臂8的表面定向，并且因此在待电连接的导体2的插入方向E上延伸(图1A至图1D中未示出)。

根据本发明的实施例，图2A至图2D示出附接在无螺纹连接端子上的夹持弹簧1，在此情况下为根据图1A至图1D的具有夹持臂7、接触臂8和张紧臂9的笼式张紧弹簧1，无螺纹连接端子相应地具有以接触销5和接触套筒或接触轴套5构造的接触元件5，它们机械地相互插入并且电连接。接触销5和接触套筒5都包括具有接触表面4的连接区段3，其与导体2通过其裸露的导线末端2a电连接。图2B示出图2A所示布置的纵向剖面，图2C示出透视图，图2D示出横截面。导体2的裸露导线末端2a通过夹持延伸部10的夹持表面11一方面平压在相应接触元件5的接触表面4上，如图2B所示。由于夹持延伸部10的较大的夹持表面11，裸露的导线末端2a的接触表面几乎压在相应接触元件5的整个可用电接触表面4上(图2D)。这导致导体2的裸露导线末端2a和相应接触元件5的接触表面4之间非常好的电流传输，因为产生了具有低电损耗的较大的电接触表面。另一方面，因为夹持延伸部10在夹持臂7的夹持开口6的远离张紧臂9的、被构造成刀刃12的边缘上施加压力，由此导体2的裸露的导线末端2a通过夹持延伸部10被固定夹紧在夹持臂7的夹持开口6远离张紧臂9的、被构造成刀刃12的边缘和相应的接触元件5的接触表面4之间(图2C)。在夹持开口6的边缘上较小受压的面，由于其小横截面和由此得到的切入效果而被称为刀刃12，可以更深地切入绞合线中并且在导体2的裸露导线末端2a上布置导线套筒的情况下切入相应的凹口，从而特别牢固地夹紧裸露的导线末端2a，在导体2的插入方向E上提供非常高的抗拉强度，因此不可能在导体2的插入方向E上从固定夹紧位置上意外释放。此外，由于其较强的夹持力及其相应提供的高抗拉强度，刀刃12减少了夹持弹簧1的拔出力的主要应力。由于存在两个受压的面，即夹持延伸部10的夹持表面11和夹持开口6边缘上的刀刃12，通过它们确保了导体2的裸露导线末端2a和相应的接触元件5的接触表面4之间的电接触，除了已经提及的优点之外，还保证了导体2的裸露导线末端2a在插入夹持开口6时不弯曲，因为前面讨论的两个受压面同时确保固定夹紧裸露的导线末端2a。此外，将裸露的导线末端2a同时固定夹紧在两个受压面上的优点在于，利用同一夹持弹簧1在通过构成的刀刃12减少主要应力的同时，可以实现良好的电流传输和导体2在插入方向E上的高抗拉强度，而根据现有技术的夹持延伸部10仅具有一个压力区域，即仅能设计成或者用于良好的电流传输或者用于在导体2的插入方向E上的高抗拉强度。

在图3A至图3D以及图4A至图4D中分别示出附接在无螺纹接线元件上的夹持弹簧1的实施例，根据图1A至图1D的笼式张紧弹簧1具有夹持臂7、接触臂8和张紧臂9，无螺纹接线元件具有在图3A至图3D情况下构造成接触套筒5而在图4A至图4D情况下构造成接触销5的接触元件5。图3B和图4B分别示出对应图3A和图4A所示布置的纵向剖面，图3C和图4C分别示出透视图，图3D和图4D分别示出横截面。笼式张紧弹簧1分别预张紧地安装在接触元件5上。在组装笼式张紧弹簧1的过程中，将接触套筒5(图3A至图3C)或接触销5(图4A至图4C)的连接元件3的突出区段穿过夹持开口6，在没有导体插入的情况下，使得连接元件3的突出区段至少部分地邻接笼式张紧弹簧1的接触臂8，并且夹持延伸部10同样以其夹持表面11邻接连接元件3的突出区段。此外，夹持弹簧1的夹持臂7邻接接触元件1的端面。因此产生力配合连接以及笼式张紧弹簧1在接触元件5上的固定。

应注意，专业技术人员从本说明书、附图得到的所有技术特征，即使这些技术特征仅结合某些进一步的技术特征进行描述，它们既可以单独地，也可以任意组成与本发明中公开的其他特征或特征组组合，除非已将其明确排除在外，或者技术条件使这种组合不可能或没有意义。为了描述的简洁和清晰起见，避免对技术特征的所有可能组合的全面、明确的描述。由专利权利要求限定的本发明的保护范围不受说明书和附图中详细示出并且仅作为实施例的本发明实施例的限制。根据附图、说明书和所附权利要求，所公开的实施例的修改对专业技术人员而言是显而易见的。权利要求中记载的“具有”一词不排除其他元件或步骤。不定冠词“一”或“一个”不排除多个。不排除在不同专利权利要求中要求保护的技术特征的组合。

附图标记

1 夹持弹簧

2 电导体

2a 电导体的裸露导线末端

3 连接区段

4 接触表面

5 接触元件

6 夹持开口

7 夹持臂

8 接触臂

9 张紧臂

10 夹持延伸部

11 夹持表面

12 刀刃

E 插入方向。

Claims (11)

1.一种用于无螺纹连接端子的夹持弹簧(1)，所述无螺纹连接端子用于夹持导体(2)，

其中所述夹持弹簧(1)具有夹持臂(7)、接触臂(8)和张紧臂(9)，其中所述张紧臂(9)连接至所述夹持臂(7)和所述接触臂(8)，并且所述夹持臂(7)和所述接触臂(8)被设计成交叉的臂，其中在所述夹持臂(7)中设置夹持开口(6)，所述接触臂(8)延伸通过所述夹持开口，使得所述接触臂(8)预张紧地邻接在所述夹持开口(6)的远离所述张紧臂(9)的边缘上，并且导体(2)的裸露导线末端能够通过所述接触臂(8)固定夹紧在无螺纹连接端子的接触元件(5)的接触表面(4)上。

其特征在于，

所述夹持臂(7)具有夹持延伸部(10)，所述夹持延伸部(10)具有夹持表面(11)，所述夹持延伸部(10)首先从所述夹持臂(7)的远离所述张紧臂(9)的自由端出发，远离所述张紧臂(9)延伸，随后大致以弯曲的形状朝所述张紧臂(9)方向延伸返回，并且最后以所述接触臂(8)的方向定向。

2.根据权利要求1所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持延伸部(10)从所述夹持臂(7)的远离所述张紧臂(9)的自由端出发，首先构造成具有指离所述张紧臂(9)的拱顶的大致的半圆形，随后以弧形形状偏转成大致平行于所述接触臂(8)而定向。

3.根据权利要求1或2所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持延伸部(10)一体地形成在所述夹持臂(7)上。

4.根据权利要求1或2所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持延伸部(10)通过接合而附接在所述夹持臂(7)上，其中所述接合还能够是材料结合过程，如焊接或钎焊。

5.根据前述权利要求中任一项所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持延伸部(10)具有与所述夹持弹簧(5)相同的材料。

6.根据权利要求1所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持延伸部(10)的接触表面(11)至少部分地具有表面轮廓。

7.根据前述权利要求中任一项所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持弹簧(5)和/或所述夹持延伸部(10)被整体构造成单个的冲压弯曲件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的夹持弹簧(1)，其特征在于，所述夹持表面(11)被构造成平坦的压力区域，和/或所述导体(2)的裸露导线末端能够通过所述夹持延伸部(10)的夹持表面(11)平压在所述接触元件的接触表面上。

9.一种无螺纹连接端子，其用于通过根据权利要求1至8中任一项所述的夹持弹簧(1)连接电导体，其中所述连接端子具有接触元件(5)，导体(2)电连接至所述接触元件，并且所述接触元件具有连接区段(3)和接触表面(4)，其中待连接的导体(2)被夹在所述夹持延伸部(10)的夹持表面(11)的表面部分和接触元件(5)的接触表面(4)之间。

10.根据权利要求9所述的无螺纹连接端子，其特征在于，所述夹持延伸部(10)的夹持表面(11)和/或接触元件(5)的接触表面(4)至少部分具有表面轮廓。

11.一种电气插头连接件，其特征在于，其包括至少一个根据权利要求9或10所述的无螺纹连接端子。

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