CN113169465B - 电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电连接器，该电连接器包括形状尤其是板状的、且具有开口(10)的第一导电构件(6),具有螺纹部分(5，14)和沿第一纵向轴线(I)延伸的头部(3)的螺栓(1)，以及具有套筒部(7)和接触环(8)的导电可塑性变形环(2)，所述套筒部(7)的通孔具有第二纵轴并用于接收螺栓(1)。第一导电构件(6)的开口(10)设有拉通件(11)。

Description

电连接器

本发明涉及一种电连接器，包括具有开口的第一导电构件、具有螺纹部分和沿第一纵向轴线(I)延伸的头部的螺栓，以及具有套筒部和接触环的导电可塑性变形(接触)环，该套筒部具有用于接收螺栓的且具有第二纵轴线的通孔。

为了在板状构件(例如墙)与接地电缆等的连接螺栓之间建立电流传输的导电连接，已知通过导电构件将螺栓和墙机械地连接起来，使两者与导电构件接触。这种导电连接需要特别好的机械连接。

从DE 10 2016 112 782 A1和DE 20 2018 101 358 U1中，已知上述这样用于将电连接器连接到墙壁的插件，例如薄金属板。为了在电缆和金属板之间建立导电性，通过可变形的套管将螺栓(地脚螺栓或接地螺栓)连接到金属板上。为此，连接必须承受拉力和扭矩，例如，当电缆接线片通过螺母固定在螺纹螺栓上时，会产生扭矩和拉力。在套筒内安装螺纹螺栓的过程中，套筒的变形是确定的。这就造成了套筒在金属板外的径向膨胀。

从DE 10 2016 112 782 A1中可知，提供导电接触环的内轮廓和拉伸螺栓的相应外轮廓的半径，以便在一定的夹持范围内，特别是对于薄金属片来说，在第一部件的开口处获得良好的表面压力。一方面，良好的表面压力是保证电流安全传输的必要条件，另一方面，它的作用是吸收在安装电缆连接时用螺母连接时引入的扭矩。安装接触环的板材越薄，就越难吸收安装扭矩。DE 20 2018 101 358 U1因此建议，开口以及套筒部分的外轮廓不是旋转对称的。

这些已知的解决方案被认为还有改进的空间，因为在高扭矩下，金属板轮廓会切入接触环，而且接触面积根据板的厚度会变得太小，无法消散较大的电流。

因此，本发明的任务是提供一种上述类型的电连接器，该电连接器能很好地支持高扭矩和传输大电流。

上述任务由具有权利要求1特征的电连接器来达到。在根据本发明的电连接器中，第一构件的开口设有拉通件。在这里，拉通件可以理解为是指开口边缘的上翘，特别是设计成周向的边缘上翘。拉通件例如可以形成为围绕开口的套圈，设置在第一构件面向远离接触环的一侧，并凸出第一构件的平面。根据本发明，因此在第一构件上设置了一个拉通件，而不是容易打孔的通孔。在冲压技术方面，这也同样容易实现，并且具有接触环接触面增大的优点。这样也可以支持较大的扭矩。

根据所使用的第一构件的材料，拉通件可以实施为一个小的边缘上翻，或者具有以数倍于第一构件的材料厚度的显著高度。例如，在钢片或铝片的情况下，拉通的高度可以比第一部件的材料厚度大1.5～25倍，特别是2～10倍。

根据本发明的一个优选实施例，拉通件是锥形的，特别是略微锥形的，即在间隙配合范围内，其角度例如约为1°至约2°。在这种情况下，开口的内径可以向拉通件的自由边缘逐渐变小。如果拉通件略呈锥形，则可额外增加接触压力。这也是对公差的补偿。

根据本发明，带螺纹部分的螺栓可以是类似于具有带有外螺纹的柄部和相对于柄部扩大的头部的螺钉，其外部轮廓与环的内部轮廓相适应。在安装过程中，使用类似于螺母的工具，例如带有内螺纹的工具，将螺栓拉入环中并使后者变形。另外，螺栓可以是空心的，也可以是有盲孔的，并且有内螺纹，与具有外螺纹工具配合，将螺栓拉入环内并使其变形。在螺栓的这个实施例中，螺栓可以(在轴向)相对较短，可能比环短。换句话说，螺栓不必有柄，例如可以基本上由头部构成，其外轮廓与环的内轮廓相适应。当在以下提及(拉紧)螺栓时，包括带有外螺纹或带有内螺纹的两种情况。

根据本发明的一个实施例，为了在轻质结构和越来越薄的构件的情况下生产一种可以吸收尽可能大的转矩的电接触的连接，第一构件的开口不是旋转对称的，套筒部至少在某些区域内具有非旋转对称的外轮廓。换句话说，对于小厚度的板材，本发明不是仅通过摩擦啮合来支持扭矩，即通过纯旋转对称的轮廓，用拉紧螺栓径向展开接触环，而是建议通过环的外轮廓进行扭矩支持。同时，这样可以保证对孔壁有足够的接触压力，这对连接紧密和足够的电流传输是有利的。

在这种情况下，为了获得环的均匀壁厚，环的内轮廓和拉紧螺栓也可以与环的外轮廓相适应。或者，环的内轮廓还可以是旋转对称的。因此，在环与墙壁或类似部件之间仅有外形配合，其中，内轮廓可以保持旋转对称，或者在环的内侧和外侧提供模具轮廓，因而也可能在头部外侧提供模具轮廓，据此，环的壁厚至少在四周保持大致相同。

根据一个实施例，套筒部具有大体上圆柱形的外轮廓，该轮廓具有至少一个,特别是平行于纵向轴线(I)，扁平化区域。或者，套筒部至少在某些区域可以具有多边形的外轮廓。在每种情况下，套筒部的外轮廓最好与墙壁的非旋转对称开口的内轮廓相适应，使套筒部以旋转固定的方式被引入在墙壁的非旋转对称开口中。

头部的外轮廓也可以与套筒部的内轮廓相适应，使头部在套筒部中不可旋转地被引入。

为了使螺栓对环施加拉力时，环能承受板形第一构件，接触环的外径相对于环的其他部分较大。在这种情况下，接触环会发生变形。特别是当环的材料比螺栓软时，这种情况更有可能发生。如果接触环与环的套筒部分在径向上间隔着一个凹槽，也有利于环或接触环的确定变形。

关于环的内轮廓和头部的外轮廓，本发明的电连接器配置成例如DE 10 2016 112782 A1所述。因此，头部可以具有一个外轮廓，该外轮廓至少在某些区域中是通过围绕第一纵轴线的、以第一半径弯曲并与第一纵轴线间隔的第一线旋转产生，并且该外轮廓至少在某些区域中比套筒部的通孔的内轮廓大。此外，环2的通孔具有一个内轮廓，该内轮廓至少在部分区域是由以第二半径(R2)弯曲的、并与第二纵轴线间隔开的第二条线绕第二纵轴线旋转产生的，其中第二条弯曲线与第二纵轴线的距离从环(2)的一端到另一端增加。特别是，将环的内轮廓和螺栓头的外轮廓设计成由弧线产生的旋转体，使得环的限定区域可以通过螺栓头的膨胀而发生特定的变形。

事实证明，如果外轮廓和内轮廓相互匹配，使环在装配状态下位于待连接构件的通孔内的区域内径向展开，和/或环在装配状态下位于构件的通孔外的区域内径向展开，形成珠状物或凸出物，则是特别有利的。这就实现了环与构件和螺栓与环之间特别好的机械连接，从而实现了低电接触电阻。螺栓头确定的环的局部变形也意味着所需的力相对较低。

分别构成头部外轮廓和通孔内轮廓的半径的设计和线的排列，最好是使头部面向柄部的部分能以间隙配合插入环的通孔中直径较大的部分。另外，螺栓的柄部的外径最好小于环的通孔的最小内径。优选地，第一半径与第二半径不同。尤其是第一半径小于第二半径。这导致当螺栓头部被压入环的通孔时，环，在某些情况下也可以同时是螺栓，发生塑性变形。这样就会产生特别均匀的环的变形，可以使环与墙壁通孔的内壁发生确定的接触。

电连接器还包括一个螺母，它可以拧在螺栓上，以便将后者拉入环中。此外，这样的螺母可以将端子和/或电缆接线头固定在螺柱上。

为了至少阻碍螺栓相对于环的不希望出现的旋转，头部的外轮廓可以在某些区域具有轮廓，作为上述措施的替代或补充。这样的轮廓可以是在头部远离轴的区域中的滚纹。另外或除此之外，所述轮廓还可以包括纵向沟槽和/或纵向肋条。环的内轮廓中也可以具有这种轮廓。

本发明的进一步特征、优点和可能的应用将通过以下实施范例并参照图示描述。

附图中显示:

图1为现有技术中的电连接器的剖视图。

图2为本发明的电连接器的板形构件的剖视图。

图3为本发明的电连接器的部分切割侧视图。

图4为本发明的又一实施范例的剖视图。

图1所示的电连接器包括一个螺栓1和一个(接触)环2，其中至少环2是导电的，螺栓1穿过环2插入。螺栓1沿第一纵轴I延伸。环2沿第二纵向轴线延伸。在图1中，所述两条纵轴重合。

螺栓1有一个头部3和一个柄部4。在所示的实施范例中，柄部4为圆柱形，并具有外螺纹5，该外螺纹5未详细示出，可将未示出的螺母拧在其上。或者，轴4还可以设置内螺纹或十字销作为连接方式。

第一构件也是导电的，并形成电连接器的一部分，该构件可以例如是板状的。在图1中，图中左侧表示薄的第一构件6a，右侧表示较厚的第一构件6b。这样可以说明不同大小的夹持范围(握力)，在这个范围内，环2可以对第一构件(例如墙壁)施加足够的表面压力。除了图1的说明，第一构件通常至少在电连接器区域具有恒定的壁厚。

环2由比螺栓1更软，即更容易塑性变形的材料制成，例如铝。环2是由一个中心有开口的套筒部7和一个径向凸出的接触环8构成。在所示的设计中，接触环8配置有可塑性变形的唇缘，用该唇缘可以将环2支撑在相对于纵轴横向延伸的第一构件(墙壁)上。接触环8的可塑性变形的唇部与套筒部7在径向上间隔着一个周向的凹槽。

在所示的设计中，头部3被配置为旋转体，其外轮廓是通过弯曲的第一线围绕第一纵轴I旋转形成。例如，该线是具有第一半径R1的圆的一段。除此以外，第一条线还可以包含具有不同曲率半径的区域和/或具有椭圆的部分。第一线可以在远离柄4的一端附近至少大约平行于第一纵轴I。在这种情况下，第一线相对于第一纵轴I如此布置并设计成，使头部3的外径从面对轴4的一端开始向相反的一端增大。

环2的通孔也可以在内部形成一个旋转体，其轮廓是由弯曲的第二线绕第二纵轴旋转产生的。例如，第二条线是具有第二半径R2的圆的一段。第一半径R1优选小于第二半径R2。第二条线也可以包含具有不同曲率半径的部分和/或具有椭圆的部分。第二条线可以在图1所示下端附近至少大约平行于的第二纵轴。第二条线相对于第二纵轴线如此布置并设计成，使环2的通孔内径从图1中与接触环8的上端向对端增大。

原则上，头部3和/或环2可以基本如DE 10 2016 112 782 A1中的一个实施范例中所述设计，其中，环2上可以具有如DE 20 2018 101 358 U1中所述设置非旋转对称的外轮廓，例如横向扁平的轮廓。

图2和图3显示了根据本发明的电连接器的细节，在所示的实施范例中，第一构件为墙璧，该第一构件6与端子9连接。为此，例如如图1所示的插件，即螺栓1和环2，与第一构件6导电连接。

如图2和图3所示，第一构件6具有通孔10，该通孔10上设有拉通件11。带螺栓1的环2插入该通孔10中，其中，环2的接触环8靠在第一构件6远离拉通件11的一侧上。

在所示的例子中，第一构件6的壁厚s明显小于拉通件11的高度H。因此，拉通11在第一构件6中形成了用于接收环2的领子或套筒形部分。与所示的例子不同，拉通件11也可以是略呈锥形的，特别是，拉通件11的内径向其自由边缘(在图2和图3中向下)变宽。

为了实现电流传输的目的，螺栓1与第一构件6之间建立了机械连接。在图3的装配情况下，螺栓1已经通过螺母12被拉入到环体2中，因此，因此柄4已经完全穿过第一构件6，螺栓1的头部3位于第一构件6的通孔10区域。这样，头部3已经深入到环2的通孔中，以至于环2通过头部3发生塑性变形。在这种情况下，头部3已将环2扩大，使环2以其外表面径向压通孔10和通拉件11上。这样就实现了螺栓1通过环2与通孔10内侧和拉通件11之间的电接触，且接触电阻小。而且，头部3已将环2突出于通孔10的部分，即朝向远离肩部8的部分，径向扩大，形成珠状突起。因此，环2也在轴向方向上，即在接触环8和珠状突起之间，压向第一构件6。端子9由此夹在螺栓1上的螺母12和环2之间。这样，端子通过插件与第一构件6，例如墙体，电连接。

在图1和图3中，螺栓1是由类似于螺钉的具有外螺纹5柄部4以及相对于柄部大的头部3构成，其外部轮廓与环2的内部轮廓相适应。图4为另一实施例，其中，螺栓1为套筒形，即中空，有通孔13并有内螺纹14。这可以配合外螺纹工具将螺栓1拉入环2中并使其变形。在图4中，未示出拉通件11，但拉通件可如图2和图3中所示。

标记列表:

1 螺栓

2 环

3 头部

4 柄

5 外螺纹

6 第一构件(墙壁)

6a 第一构件

6b 第一构件

7 套筒部

8 接触环

9 端子

10 通孔

11 拉通件

12 螺母

13 开口

14 内螺纹

I 第一纵轴

R1 第一半径

R2 第二半径

s 第一构件6的厚度

H拉通件11的高度

Claims (18)

1.一种电连接器，包括：

具有开口(10)的第一导电构件(6)，

具有螺纹部分(5，14)和沿第一纵向轴线I延伸的头部(3)的螺栓(1)，以及

具有套筒部(7)和接触环(8)的导电可塑性变形环(2)，所述套筒部(7)的通孔具有第二纵向轴线并用于接收所述螺栓(1)，

其特征在于，所述第一导电构件(6)的开口(10)设有拉通件(11)。

2.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述拉通件(11)被设计成围绕所述开口(10)的套环，并设置在所述第一导电构件(6)远离所述接触环(8)的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述拉通件(11)的高度H比所述第一导电构件(6)的材料厚度s大1.5～25倍。

4.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述拉通件(11)为圆锥形，所述开口(10)的内径向通道(11)的自由边缘逐渐变细。

5.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述第一导电构件(6)的开口(10)不是旋转对称的，所述套筒部(7)具有非旋转对称的外轮廓。

6.根据权利要求5所述的电连接器，其特征在于，所述套筒部(7)具有圆柱形外轮廓，该轮廓具有至少一个扁平轮廓区域。

7.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述头部(3)的外轮廓与所述套筒部(7)的内轮廓相适应，使所述头部(3)在所述套筒部(7)中以旋转固定的方式被引导。

8.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述接触环(8)的外径相对于环(2)的其余部分较大。

9.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，环(2)由比所述螺栓(1)更软的材料制成。

10.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述接触环(8)与环(2)的套筒部(7)径向间隔着一个凹槽。

11.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述头部(3)具外轮廓，该外轮廓至少在部分区域内由以第一半径R1弯曲的、与第一纵向轴线I间隔开的第一线绕第一纵向轴线I旋转产生，并且至少在部分区域内大于所述套筒部(7)的通孔的内轮廓,并在环(2)的通孔具有一个内轮廓，该内轮廓至少在部分区域是由以第二半径R2弯曲的、并与第二纵向轴线间隔开的第二条线绕第二纵向轴线旋转产生的，其中第二条弯曲线与第二纵向轴线的距离从环(2)的一端到另一端增加。

12.根据权利要求1所述的电连接器，另外还包括一个螺母(12)和一个端子(9)和/或一个电缆接线头。

13.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述螺栓(1)是由一个带有外螺纹(5)的柄(4)和一个比所述柄大的头部(3)构成。

14.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述螺栓(1)具有内螺纹(14)。

15.根据权利要求14所述的电连接器，其特征在于，所述螺栓(1)为套筒状，其上设有通孔(13)，所述通孔(13)内设有所述内螺纹(14)。

16.根据权利要求1所述的电连接器，其特征在于，所述第一导电构件(6)是板状的。

17.根据权利要求1或2所述的电连接器，其特征在于，所述拉通件(11)的高度H比所述第一导电构件(6)的材料厚度s大2～10倍。

18.根据权利要求6所述的电连接器，其特征在于，所述至少一个扁平轮廓区域平行于所述第一纵向轴线I。

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