电连接件的制作方法

1.本发明涉及一种电连接件，其包括：
[0002]-具有几何中心轴线的衬套；
[0003]-沿几何中心轴线穿过所述衬套的电导体；以及
[0004]-使得所述衬套与所述导体电绝缘的绝缘层。


背景技术：

[0005]
电连接件(或电连接器装置)可以安置在内燃发动机的排气系统的护套或壳体中，并且电连接到要设置在护套中的电气部件。电气部件优选地是催化转化器的电加热网格或蜂窝体，其旨在在安置电气部件之后通过电导体被供应以电流。将电连接件插入到安装法兰或护套的开口内，并且将衬套固定在开口中，例如通过焊接到护套上。与电气部件相对的电导体的一端可以连接到电缆。电缆的与电连接件相对的一端可以连接到电源，例如机动车辆的电池或控制单元。
[0006]
上述种类的电连接件在本领域中是众所周知的。例如，ep 2 828 932 b1描述了一种可以汲取30安培或更多、高达数百安培电流的电连接件。绝缘层由压缩的陶瓷粉末制成并且几乎是不可压缩的。电连接件的外横截面具有非圆形形式，例如多边形横截面，以便避免在非常高的扭矩的情况下护套等中的电连接件的旋转。
[0007]
us 6,025,578描述了具有牺牲电极、保护层或其他种类的保护配置的电连接件，该保护配置在衬套焊接到其的护套等的外部与衬套接触。衬套由金属制成，并且绝缘层由氧化铝制成。牺牲电极是锌块。这在例如盐水的电解液积聚在衬套上方的情况下使得牺牲电极腐蚀，并防止衬套或电导体腐蚀。
[0008]
ep 0 902 991 b1描述了上述种类的电连接件。建议在与电气部件相对的电导体的一端(例如，催化转化器的电加热网格或蜂窝体)和电缆之间建立不同类型的连接。因此，可以以快速且容易的方式实现可靠的电气连接。
[0009]
已知的电连接件具有许多缺点：
[0010]-由陶瓷材料制成的绝缘层具有的缺点是，当衬套焊接到护套或壳体上时，由于衬套的材料和绝缘层的陶瓷材料的热收缩值不同，绝缘层可能会破裂，从而影响电连接件的良好绝缘特性和气密性。
[0011]-在使用电连接件期间，温度可能会在当内燃发动机和催化转化器已关闭并冷却下来时的环境温度(低至-40℃)和当内燃发动机以及催化转化器运行时的大约+1,000℃之间变化。这可能会对电连接件的物理、机械、电气和热特性和性能产生负面影响。
[0012]-已知的电连接件只能应对非常有限量的力和扭矩。主要问题不在于整个电连接件松动并从焊接它的护套或壳体的安装法兰或开口中脱落。相反，电导体和绝缘层之间和/或绝缘层和衬套之间的机械互连可能由于作用在电连接件上的大的力和/或扭矩值而松动和断裂。例如，从us 9,225,107 b2已知的电连接件只能吸收高达8nm的扭矩。这个量应该增加。
[0013]-绝缘层的密封效果不理想。可能有气体或流体(例如排气)从护套或壳体内部跨过焊接到安装法兰或护套或壳体开口的电连接件而泄漏到环境。气体或流体可能具有化学侵蚀性，导致衬套和/或电导体腐蚀。出于这个原因，us 6,025,578提出用于防止腐蚀的某种保护配置。


技术实现要素：

[0014]
因此，本发明的一个目的是提供一种克服至少一些上述缺点的电连接件。特别地，一个目的提供是具有以下性能的电连接件：
[0015]-电连接件应能够承受高达52v直流(dc)的最低电压而不会受损，优选是高达100v直流电压；
[0016]-电连接件应能够承受150a、优选是高达200a的最小电流值而不会受损；
[0017]-电连接件应具有温度稳定性和/或一定程度的机械柔韧性，以便补偿超过1,000
°
k的大温度变化而不会受损；
[0018]-电连接件应为其所附接的护套或壳体提供气密密封(例如焊接或螺接)，在护套或壳体中的压力为0.3bar时，最大泄漏量小于30ml/min，优选小于25ml/min；
[0019]-电连接件应提供电导体相对于衬套和护套或壳体的良好电绝缘，特别是电连接件应在周围环境条件(例如，温度22℃+/-2℃，压力约1,000hpa和相对湿度35％-70％)和500v直流电压下提供超过10mω(优选是几个gω)的绝缘电阻；
[0020]-电连接件应具有大于15nm，优选大于16nm，特别优选大于17nm，特别是大约20nm的断开扭矩。
[0021]
该目的通过包括权利要求1的特征的电连接件来解决。特别地，从上述种类的电连接件开始，建议将衬套、绝缘层和电导体压在一起，以便实现机械冷变形(mechanical cold transformation)。衬套、绝缘层和电导体相对于衬套的几何中心轴线同轴布置，然后压在一起，以便实现机械冷变形。优选地，衬套、绝缘层和电导体在旋转锻造过程期间被压在一起。压力作用在电连接件的衬套的外圆周表面上。压力优选地沿径向方向向内朝向几何中心轴线引导。
[0022]
由于机械冷变形，衬套与绝缘层之间以及绝缘层与电导体之间的互连显著增加。电连接件可以吸收更高的力和扭矩值而不会受损。特别地，电导体和绝缘层之间和/或绝缘层和衬套之间的机械互连不会松动和断裂，即使对电连接件施加高的力和扭矩值也不会松动和断裂。
[0023]
衬套、绝缘层和电导体优选地关于几何中心轴线旋转对称。特别地，在横截面视图中，衬套、绝缘层和电导体都具有圆形或圆环形式。
[0024]
电导体的尺寸定制成使其能够承受52v直流的最小电压和高达200a的电流。为此目的，建议导体的直径在5.0mm和8.0mm之间，优选在6.0mm和7.5mm之间。电连接件的衬套的外径由衬套固定在其中的安装法兰或开口的尺寸和/或电连接件的预期用途决定。特别是，衬套应整齐地装配到护套或壳体的开口内。适于衬套外径的典型示例在12.0mm和18.0mm之间，优选为约14.0mm。在横截面中，衬套在内圆周表面和外圆周表面之间的厚度优选在1.0mm至5.0mm之间，优选为约2.0mm。绝缘层的厚度取决于电导体和衬套的给定直径，以及通过电连接件实现的电性能。例如，在周围环境条件下(例如温度22℃+/-2℃、压力约1,
000hpa和相对湿度35％-70％)和500v直流电压下绝缘层应实现超过10mω(优选高达几个gω)的绝缘电阻。为了实现这些绝缘特性，取决于用于绝缘层的材料，其具有的厚度至少为1.2mm，优选为约1.6mm。
[0025]
根据本发明的一个优选实施例，建议电导体具有外圆周表面，该外圆周表面具有下述中的至少一个：至少为ra＝1μm(或更高)的算术平均粗糙度、被绝缘层覆盖的电导体的外圆周表面的至少部分上的突起部和凹部。外圆周表面的粗糙度可以为ra》2μm，优选ra》3μm，特别优选ra》4μm，ra》5μm或甚至ra》10μm。粗糙度是如此的使得它提供相对于平均表面延伸不规则分布的突起部(即正峰)和/或凹部(即负峰或谷)。期望的粗糙度可以在电导体的制造过程期间实现，即通过机器车削，例如通过降低加工外圆周表面的转速，例如通过切削或铣削工具。特别地，如果降低加工外圆周表面的转速，则圆周表面的粗糙度可能增加。备选地，还可以通过在制造电导体之后的附加工艺步骤来实现期望的粗糙度值。
[0026]
在机械冷变形期间，压力沿径向方向作用在衬套的外圆周表面上。衬套将径向压力的至少一部分传递到被压在电导体的外圆周表面上的绝缘层上。一些绝缘材料被压入设置在电导体的外圆周表面上的凹部中和/或设置在电导体的外圆周表面上的突起部被压入绝缘材料中。因此，在电导体和绝缘层之间建立了互锁连接。这可以进一步增加电连接件可以吸收而不受损的力和扭矩值。特别地，电导体和绝缘层之间的机械互连不会松动和断裂，即使对电连接件施加高的力和扭矩值也不会松动和断裂。
[0027]
优选地，突起部具有的横截面具有在电导体的外圆周表面上的基部和从基部的端部延伸并朝向突起部的顶部聚集(converging)的侧壁。类似地，凹槽可以具有的横截面具有在外圆周表面上的开口和从开口的端部延伸并朝向凹槽的底部聚集的侧壁。对于凹槽而言的优选横截面为u形，以使绝缘层的材料更容易进入凹槽中并在凹槽中扩散。当然，凹槽也可以具有任何其他横截面，例如v形横截面或u形和v形的组合。对于突起部而言的优选横截面为v形，因此突起部更容易进入绝缘层的材料中。当然，突起部也可以具有任何其他横截面，例如u形横截面或v形和u形的组合。凹部的优选深度和突起部的优选高度相对于电导体的外圆周表面的其余部分分别可以在0.05mm和0.3mm之间，优选为约0.15mm。
[0028]
此外，建议设置在电导体的外圆周表面上的突起部和/或凹部具有圆周纵向延伸和/或轴向纵向延伸。例如，突起部或凹部可具有沿基本圆周方向即围绕衬套的几何中心轴线延伸的纵向延伸。备选地，突起部或凹部可具有沿基本轴向方向即平行于衬套的几何中心轴线延伸的纵向延伸。此外，突起部和/或凹槽可能具有沿周向以及轴向方向延伸的纵向延伸。在那种情况下，突起部和/或凹槽在电导体的外圆周表面上以倾斜或螺旋形(即盘旋式)的方式延伸。这样的突起部和/或凹槽可以在电导体的制造过程期间实现，例如通过相对于用于加工外圆周表面的切削或铣削工具的旋转速度和特定切削深度的特定进给速度。备选地，突起部和/或凹槽也可以通过在制造电导体之后的附加工艺步骤来实现。当然，也可能的是，第一组突起部和/或凹槽在第一方向上具有纵向延伸并且第二组突起部和/或凹槽在第二方向上具有纵向延伸以及第一组突起部和/或凹槽与第二组突起部和/或凹槽相交。
[0029]
优选地，突起部或凹部是电导体的带肋的外圆周表面的一部分。带肋表面优选地包括多个凹槽。第一组凹槽的凹槽彼此平行延伸，优选等距延伸，以及第二组凹槽的凹槽彼此平行延伸，优选等距延伸。第一组凹槽的凹槽相对于第二组凹槽成角度延伸，该角度大于0°
且小于180
°
。优选地，第一凹槽和第二凹槽之间的角度是90
°
，从而导致在凹槽之间具有矩形或正方形的带肋表面。备选地，该角度可以在10
°
和80
°
之间，从而导致在凹槽之间具有菱形的带肋表面。当然，代替凹槽或除凹槽之外，带肋的表面也可以包括突起部。
[0030]
为了便于绝缘层的材料进入并扩散到凹槽中和/或为了便于突起部进入绝缘层的材料中，建议绝缘层由具有比制成电导体的材料更低的硬度的材料制成。特别地，优选绝缘层的材料具有低于莫氏硬度5.5的硬度，优选低于氧化镁(mgo)的硬度。优选地，绝缘层的材料具有大约1.5到4.0、特别是2.0到3.0的莫氏硬度。相比之下，黄金具有的莫氏硬度约为2.5到3.0，铜币具有的莫氏硬度约为3.0，以及钢具有的莫氏硬度约为6.0到6.5。电导体的材料具有比绝缘材料更大的硬度。
[0031]
根据本发明的另一优选实施例，建议衬套具有内圆周表面，内圆周表面具有下述中的至少一种：度至少为ra＝1μm(或更高)的算术平均粗糙的、在覆盖绝缘层的衬套的内圆周表面的至少一部分上的突起部和凹部。因此，衬套具有中空圆柱体的形式，并且衬套的绝缘层所在的内圆周表面包括期望的粗糙度、突起部和/或凹部。内圆周表面的粗糙度可以为ra》2μm，优选是ra》3μm，特别优选ra》4μm，ra》5μm或甚至ra》10μm。粗糙度是如此的，使得它提供相对于平均表面延伸不规则分布的突起部(即正峰)和/或凹部(即负峰或谷)。期望的粗糙度可以在衬套的制造过程期间实现，即通过机器车削，例如通过降低加工内圆周表面的转速，例如通过切削或铣削工具。特别是，如果降低加工内圆周表面的转速，则圆周表面的粗糙度可能增加。备选地，还可以通过在制造衬套之后的附加工艺步骤来实现期望的粗糙度值。
[0032]
在机械冷变形期间，压力沿径向作用在衬套的外圆周表面上。衬套的内圆周表面沿径向方向压在绝缘层上。一些绝缘材料被压入设置在衬套的内圆周表面上的凹部中和/或设置在衬套的内圆周表面上的突起部被压入绝缘材料中。因此，在壳体和绝缘层之间建立了互锁连接。这可以进一步增加电连接件可以吸收而不受损的力和扭矩值。特别地，壳体和绝缘层之间的机械互连不会松动和断裂，即使对电连接件施加高的力和扭矩值也不会松动和断裂。
[0033]
优选地，突起部具有的横截面具有在衬套的内圆周表面上的基部和从基部的端部延伸并朝向突起部的顶部聚集的侧壁。类似地，凹槽可以具有的横截面具有在内圆周表面上的开口和从开口的端部延伸并朝向凹槽的底部聚集的侧壁。凹槽的优选横截面为u形，以使绝缘层的材料更容易进入到凹槽中并在凹槽中扩散。当然，凹槽也可以具有任何其他横截面，例如v形横截面或u形和v形的组合。对于突起部而言，优选的横截面为v形，因此突起部更容易进入绝缘层的材料中。当然，突起部也可以具有任何其他横截面，例如u形横截面或v形和u形的组合。相对于衬套的内圆周表面的其余部分，凹部的优选深度和突起部的优选高度分别可以在0.05mm和0.3mm之间，优选地为约0.15mm。
[0034]
此外，建议设置在衬套的内圆周表面上的突起部和/或凹部具有周向延伸和轴向延伸中的至少一种。例如，突起部或凹部可具有沿基本圆周方向即围绕衬套的几何中心轴线延伸的纵向延伸。备选地，突起部或凹部可具有沿基本轴向方向即平行于衬套的几何中心轴线延伸的纵向延伸。此外，突起部和/或凹槽可能具有沿周向以及轴向方向延伸的纵向延伸。因此，突起部和/或凹槽在衬套的内圆周表面上以倾斜或螺旋形(即盘旋式)的方式延伸。这样的突起部和/或凹槽可以在衬套的制造过程期间实现，例如通过相对于用于加工内
圆周表面的切削或铣削工具的转速和特定切削深度的特定进给速度。备选地，突起部和/或凹槽也可以通过在制造衬套之后的附加工艺步骤来实现。当然，也可可能的是，第一组突起部和/或凹槽在第一方向上具有纵向延伸并且第二组突起部和/或凹槽在第二方向上具有纵向延伸并且第一组突起部和/或凹槽与第二组突起部和/或凹槽相交。
[0035]
根据优选实施例，衬套具有设置在衬套的内圆周表面上且在周向方向上彼此间隔开的轴向凹槽形式的凹部。凹槽具有沿轴向方向即平行于衬套的几何中心轴线延伸的纵向延伸。优选地，凹槽在周向方向上从彼此等距间隔开，即，每个凹槽与相邻凹槽隔开给定角度。如果角度为120
°
，则在衬套的内圆周表面上有三个彼此等距间隔开的凹槽。当然，也可以提供不同数量的凹槽和凹槽之间的不同角度，从彼此等距或不等距间隔开。
[0036]
优选地，轴向凹槽不沿着衬套的内圆周表面的整个轴向延伸来延伸。相反，建议凹槽仅沿着衬套的内表面的一部分延伸，从衬套的一个端面开始并在距衬套的相对端面一定距离处结束。因此，凹槽不会到达衬套的相对端面。这可以进一步增加电连接件可以吸收而不受损的力和扭矩值。特别地，沿朝向衬套的相对端面的方向作用在电导体上的电极位移力将防止电导体与绝缘层一起被压出或拉出衬套。电极位移力优选在5,000n以上，特别是在5,500n和10,000n之间。
[0037]
为了便于绝缘层的材料进入到凹槽中并在凹槽中扩散和/或为了便于突起部进入绝缘层的材料中，建议绝缘层由具有比制成衬套的材料更低硬度材料制成。优选地，绝缘层的材料具有大约1.5到4.0、特别是2.0到3.0的莫氏硬度。衬套的材料具有比绝缘材料更大的硬度。
[0038]
根据本发明的优选实施例，建议衬套和/或电导体由不锈钢制成，特别是由镍铬铁合金制成。原则上，衬套和/或电导体可以由任何合适的材料制成，只要其具有电连接件所需的衬套和/或电导体的必要物理、机械、电和热性能。
[0039]
根据本发明的另一优选实施例，建议绝缘层由包含至少50％的页硅酸盐矿物的材料制成。优选地，绝缘材料包含超过70％，特别是约90％的页硅酸盐矿物。材料的其余部分可以是层压材料或粘合材料。优选地，绝缘层的材料的吸湿性低于氧化镁(mgo)。原则上，任何材料都可以用于绝缘层，只要它具有电连接件所需的绝缘材料的必要物理、机械、电和热性能。特别地，该材料应具有足够的弹性以补偿在电连接件的预期使用期间由于大范围的热变化而导致的用于电连接件中的不同材料的热膨胀，而不会断裂或破裂。因此，可以保证电连接件的程度高和持续长的气密性。
附图说明
[0040]
本文下面将参照附图描述本发明的进一步特征和优点。应指出的是，附图中所示和本文下面描述的每个特征对于本发明本身而言可能是重要的，即使没有在附图中明确示出或在描述中提及。此外，附图中所示和本文下面描述的任何特征的组合对于本发明而言可能是重要的，即使特征的组合没有在附图中明确示出或在说明书中提及。附图示出：
[0041]
图1是根据本发明优选实施例的电连接件的示例；
[0042]
图2是图1的电连接件的分解图；
[0043]
图3是图2的电连接件的局部的截面图；
[0044]
图4是图2和图3的电导体的细节a；
[0045]
图5是图1的电连接件的局部的剖视图；
[0046]
图6是机械冷变形之前的图1的电连接件；
[0047]
图7是机械冷变形之后的图1的电连接件；
[0048]
图8是通过设置在电导体的外圆周表面上的突起部的横截面；
[0049]
图9是通过设置在电导体的外圆周表面上的凹槽的横截面；
[0050]
图10是使用根据本发明的电连接件的示例；
[0051]
图11是根据本发明另一优选实施例的电连接件的示例；
[0052]
图12是图11的电连接件的分解图；
[0053]
图13是图12的电导体的细节b；
[0054]
图14是使用根据本发明的电连接件的另一个示例；
[0055]
图15是图14的电连接件的细节c；
[0056]
图16是使用根据本发明的电连接件的又一示例；以及
[0057]
图17是图16的电连接件的细节d。
具体实施方式
[0058]
根据本发明的优选实施例的电连接件以其整体用附图标记10标示。连接件10包括具有几何中心轴线14的衬套12。衬套12具有中空圆柱体的形式。此外，连接件10包括沿几何中心轴线14穿过所述衬套12的电导体16和使所述衬套12与所述导体16电绝缘的绝缘层18。图1示出完全组装并准备好使用的电连接件10。图2示出电连接件10的分解图。
[0059]
衬套12、绝缘层18和电导体16优选地相对于几何中心轴线14旋转对称。特别地，在横截面视图中，衬套12、绝缘层18和电导体16都具有圆形或圆环形式。
[0060]
如图10中示意性所示，电连接件10可以安置在内燃发动机的排气系统的护套或壳体100中并且电连接到设置在护套100中的电气部件102。图10的实施例1示出特定类型的电连接件10。本文下面将更详细地描述进一步的实施例。电气部件102优选地是催化转化器104的电加热网格或蜂窝体，其旨在在安置电气部件102之后通过电连接件10的电导体16被供应以电流。在图10中，催化转化器104或其护套100分别以截面图示出，以便能够观察到护套100的内部部分。在使用时，催化转化器104或其护套100将分别以气密方式封闭，以便防止排气从护套100的内部部分逸出。
[0061]
电连接件10插入到护套100的安装法兰或开口106中，并且衬套12固定在安装法兰或开口106中，例如通过焊接到护套100。备选地，衬套12也可以以任何其他方式在安装法兰或开口106中固定到护套100，例如通过螺纹等。
[0062]
电连接件10的电导体16的内(护套100内部)端连接到电气部件102。电导体16的与电气部件102相对的外端(护套100外部)可以连接到电缆(未示出)等。优选地，电连接件10的电导体16提供有正电荷(+)。电缆的与电连接件10相对的一端可以连接到电源(未示出)，例如机动车辆的电池或控制单元，优选地连接到电池或控制单元的正极。
[0063]
类似地，另一个电连接件(未示出)的电导体的内端连接到电气部件102。该连接件可以经由电气部件102的内部壳体直接或间接实现。与电气部件102相对的另一电气连接件的电导体的外端可以连接到电缆(未示出)等。优选地，另一个电连接件的电导体16提供有负电荷(-)，例如连接到接地端子或地线端子(例如车身或车辆底盘)。电缆的与另一个电连
接件相对的一端可以连接到电源(未示出)，例如机动车辆的电池或控制单元，优选地连接到电池或控制单元的负极或接地端子或地线端子。在后一种情况下，电池的负极将在其他点处连接到接地端子或地线端子。
[0064]
最后，另一电连接件的电导体(未示出)仅实现电绝缘保持销的功能，该保持销适用于将电气部件102的内部壳体或电气部件102本身保持在护套100内。为此目的，建议另一电连接件的电导体的内端连接到电气部件102的内部壳体或连接到电气部件102本身。该连接件优选地是导电的并且可以例如通过焊接、螺接或任何其他方式实现。另一电连接件的电导体通过绝缘层相对于衬套电绝缘。因此，另一电连接件将内部壳体相对于护套100隔离。
[0065]
当然，根据本发明的电连接件10不限于在此作为示例描述的不同用途。电连接件10也可以用于许多其他应用中。
[0066]
根据本发明，衬套12、绝缘层18和电导体16被压在一起以实现机械冷变形。首先，衬套12、绝缘层18和电导体16相对于衬套12的几何中心轴线14同轴布置(参见图6)。为此目的，在机械冷变形之前，衬套12的内圆周表面12a的内径略大于绝缘层18的外径。例如，衬套12的内径可以比绝缘层18的外径大约0.1mm，以便能够在绝缘层18上滑动衬套12。类似地，电导体16的外圆周表面16b的外径比绝缘层18的外径略小。绝缘层18的内径，例如比绝缘层18的外径小约0.1mm。在将衬套12、绝缘层18和电导体16相对于衬套12的几何中心轴线14同轴布置后，将这些部件12、18、16压在一起以实现机械冷变形(参见图7)。
[0067]
优选地，衬套12、绝缘层18和电导体16在旋转锻造过程期间被压在一起，从而实现机械冷变形。压力作用在电连接件10的衬套12的外圆周表面上。压力优选沿径向方向向内朝向几何中心轴线14引导。由于压力和机械冷变形，电连接件10的原始尺寸(直径a和长度b)改变(直径a1和长度b1)。特别地，直径将减小而长度将增加(a1《a；b1》b)，如从图6和图7所示。优选地，尺寸变化是指衬套12和绝缘层18，而电导体16将基本上保持其原始尺寸。
[0068]
作用在电连接件10上的压力还可以改变用于衬套12、绝缘层18和电导体16的材料的结构。特别地，绝缘层18和/或衬套12的材料可以是由于施加到电连接件10的压力而被硬化和/或弯曲疲劳强度可能会增加。
[0069]
由于机械冷变形，衬套12与绝缘层18之间以及绝缘层18与电导体16之间的互连显著增加。电连接件10可以吸收更高的力和扭矩值而不会受损。特别地，电导体16和绝缘层18之间和/或绝缘层18和衬套12之间的机械互连不会松动和断裂，即使在其预期使用期间对电连接件10施加高的力和扭矩值也不会松动和断裂。
[0070]
电导体10及其部件(衬套12、绝缘层18和电连接器16)分别可以这样定制尺寸和/或由特殊材料制造，使得电连接件10可以承受高达100v dc和传输高达200a。为此目的，建议导体16的直径在5.0mm和8.0mm之间，优选在6.0mm和7.5mm之间。衬套12的外径a1由客户和/或电连接件10的预期用途决定。
[0071]
特别地，衬套12应该整齐地装配到护套或壳体100中的开口106中。适于衬套12的外径a1的典型示例在12.0mm和18.0mm之间，优选地为约14.0mm。在横截面中，衬套12在内圆周表面12a和外圆周表面12b(参见图2)之间具有的厚度优选在1.0mm至5.0mm之间，优选为约2.0mm。绝缘层18的厚度取决于电导体16和衬套12的给定直径，以及由电连接件10实现的电或绝缘性能。例如，绝缘层18在周围环境条件下在500v直流电压下应该实现的绝缘电阻
至少为10mω，优选高达几gω。取决于用于绝缘层18的材料，其具有至少1.2mm的厚度，优选地约为1.6mm。当然，这些仅仅是示例性的值，特别适用于图10中所示的用途。当在其他应用中使用电连接件10时，物理、机械、电和热值和性能中的一个或多个可以甚至显著变化。
[0072]
建议电导体16具有外圆周表面16b，外圆周表面16b具有至少ra＝1μm(或更高)的算术平均粗糙度和/或在外圆周表面16b的至少部分16a上的突起部和/或凹部20，外圆周表面16b在组装时被绝缘层18覆盖(参见图2至图4)。圆周表面16b的粗糙度是如此的，使得其提供相对于平均表面延伸不规则分布的突起部(即正峰)和/或凹部(即负峰或谷)20。期望的粗糙度可以在电导体16的制造期间实现，即通过机器车削，例如通过降低加工外圆周表面16b的转速，例如通过切削或铣削工具。特别地，如果降低加工外圆周表面16b的转速，则电导体16的圆周表面16b的粗糙度可能增加。备选地，还可以通过在制造电导体16之后的附加工艺步骤来实现期望的粗糙度值。
[0073]
在机械冷变形期间，压力沿径向方向作用在衬套12的外圆周表面12b上。衬套12将至少部分径向压力传递到绝缘层18上，绝缘层18被压在衬套12的外圆周表面16b上。一些绝缘材料被压入设置在电导体16上的凹部20中和/或设置在电导体16上的突起部20被压入该绝缘层18的绝缘材料中。因此，在电导体16和绝缘层18之间建立了互锁连接。这可以进一步增加电导体10可以吸收而不受损的力和扭矩值。特别地，电导体16和绝缘层18之间的机械互连不会松动和断裂，即使对电连接件10施加高的力和扭矩值也不会松动和断裂。
[0074]
如图8中所示，突起部20优选地具有这样的横截面，其具有在电导体16的外圆周表面16b上的基部22a和从基部22a的端部延伸并且优选地朝向突起部20的顶部聚集的侧壁22b。类似地，如图9中所示，凹槽20具有的横截面可以具有在外圆周表面16b上的开口24a和从开口24a的端部延伸并且优选地朝向凹槽20的底部聚集的侧壁24b。
[0075]
对于凹槽20而言的优选横截面为u形，以使绝缘层18的材料更容易进入凹槽20并在凹槽20中扩散(参见图9)。当然，凹槽20也可以具有任何其他横截面，例如v形横截面或u形和v形的组合。在电导体16的外圆周表面16b上的粗糙度的情况下，凹槽可以具有任何不规则的形状和位置并且可以从彼此区分。
[0076]
对于突起部20而言的优选横截面为v形，因此突起部20更容易进入绝缘层18的材料中(参见图8)。当然，突起部20也可以具有任何其他横截面，例如u形横截面或v形和u形的组合。在电导体16的外圆周表面16b上的粗糙度的情况下，突起部可以具有任何不规则的形状和位置并且可以从彼此区分。
[0077]
相对于电导体16的外圆周表面16b的其余部分，凹槽20的优选深度和突起部20的优选高度分别可以在0.05mm和0.3mm之间，优选地为约0.15mm。当然，这些只是示例性值，而在实践中可能会有很大差异。
[0078]
此外，建议设置在电导体16的外圆周表面16b上的突起部20和/或凹槽20具有周向纵向延伸和/或轴向纵向延伸。例如，如图4中所示，突起部或凹部20a可具有沿基本周向方向即围绕衬套12的几何中心轴线14延伸的纵向延伸。备选地，突起部或凹部20b可具有沿基本轴向方向即平行于衬套12的几何中心轴线14延伸的纵向延伸。此外，突起部和/或凹槽20可能具有沿周向以及沿轴向方向延伸的纵向延伸。因此，突起部和/或凹槽20在电导体16(未示出)的外圆周表面16b上以倾斜或螺旋形(即盘旋式)方式延伸。这样的突起部和/或凹槽20可以在电导体16的制造期间实现，例如通过相对于用于加工外圆周表面16b的切削或
铣削工具的转速和特定切削深度的特定进给速度。备选地，突起部和/或凹槽20也可以在电导体16的制造之后通过附加的工艺步骤来实现。当然，也可能的是，第一组突起部和/或凹槽20a具有在第一方向上的纵向延伸以及第二组突起部和/或凹槽20b具有在第二方向上的纵向延伸，并且第一组突起部和/或凹槽20a与第二组突起部和/或凹槽20b相交(参见图4)。
[0079]
优选地，突起部或凹槽20是电导体16的带肋外圆周表面16a的一部分，如图4中所示那样。带肋表面16a优选地包括多个凹槽20a、20b。第一组凹槽20a彼此平行延伸，优选等距延伸，以及第二组凹槽20b彼此平行延伸，优选等距延伸。第一组凹槽20a相对于第二组凹槽20b以一定角度延伸，该角度大于0
°
且小于180
°
。优选地，第一凹槽20a和第二凹槽20b之间的角度为90
°
，从而导致在凹槽20a、20b之间具有矩形或正方形的带肋表面16a(参见图4)。备选地，该角度可以在10
°
和80
°
之间，优选地为约60
°
，从而在凹槽20a、20b之间产生具有菱形的带肋表面16a(参见图13)。当然，代替凹槽20a、20b或除了凹槽20a、20b之外，带肋表面16a也可以包括突起部。
[0080]
为了便于绝缘层18的材料进入凹槽20并在凹槽20中扩散和/或便于突起部20进入绝缘层18的材料中，当外部压力施加到电连接件10上时在机械冷变形期间，建议绝缘层18由具有比制成导电体16的材料硬度更低的材料制成。优选地，绝缘层18的材料具有大约1.5到4.0、特别是2.0到3.0的莫氏硬度。相比之下，黄金具有的莫氏硬度为大约2.5到3.0，铜币具有的莫氏硬度为大约3.0以及钢具有的莫氏硬度为大约6.0到6.5。电导体16的材料具有比绝缘材料更大的硬度。
[0081]
此外，建议衬套12具有内圆周表面12a，内圆周表面12a具有下述中的至少一种：至少为ra＝1μm(或更高)的算术平均粗糙度、在内圆周表面12a的至少一部分上的突起部和凹部26，在组装时内圆周表面12a覆盖绝缘层18。因此，衬套12可以具有中空圆柱体的形式，并且衬套12的绝缘层18所在的内圆周表面12a包括期望的粗糙度、突起部和/或凹槽26。圆周表面12a的粗糙度是如此的，使它提供相对于平均表面延伸不规则分布的突起部(即正峰)和/或凹部(即负峰或谷)。期望的粗糙度可以在衬套12的制造期间实现，即通过机器车削，例如通过降低加工内圆周表面12a的转速，例如通过切削或铣削工具。特别地，如果降低加工内圆周表面12a的转速，则圆周表面12a的粗糙度可能增加。备选地，还可以通过在制造衬套12之后的附加工艺步骤来实现所需的粗糙度值。
[0082]
在机械冷变形期间，压力沿径向方向作用在衬套12的外圆周表面12b上。衬套12的内圆周表面12a沿径向方向压在绝缘层18上。绝缘层18的某些绝缘材料被压入设置在衬套12的内圆周表面12a上的凹部26内和/或设置在衬套12的内圆周表面12a上的突起部26被压入绝缘层18的绝缘材料中。因此，在衬套12和绝缘层18之间建立互锁连接。这可以进一步增加电导体10可以吸收而不受损的力和扭矩值。特别地，衬套12和绝缘层18之间的机械互连不会松动和断裂，即使对电连接件10施加高的力和扭矩值也不会松动和断裂。
[0083]
优选地，类似于图8和图9中所示以及上文关于电导体16的突起部和凹槽20所描述的那样，衬套12的内圆周表面12a的突起部26具有的横截面具有在衬套12的内圆周表面12a的基部和从基部的端部延伸并且优选地朝向突起部26的顶部聚集的侧壁。类似地，凹槽26可以具有的横截面具有在内圆周表面12a上的开口和从开口的端部延伸并且优选地朝向凹槽的底部聚集的侧壁。
[0084]
对于凹槽26而言的优选横截面为u形，以使绝缘层18的材料更容易进入凹槽26并
在凹槽26中扩散。当然，凹槽26也可以具有任何其他横截面，例如v形横截面或u形和v形的组合。在衬套12的内圆周表面12a上的粗糙度的情况下，凹槽可以具有任何不规则的形状和位置并且可以从彼此区分。
[0085]
对于突起部26而言的优选横截面为v形，因此突起部26可以更容易进入到绝缘层18的材料中。当然，突起部26也可以具有任何其他横截面，例如。u形横截面或v形和u形的组合。在衬套12的内圆周表面12a上的粗糙度的情况下，突起部可以具有任何不规则的形状和位置并且可以从彼此区分。
[0086]
相对于衬套12的内圆周表面12a的其余部分，凹槽26的优选深度和突起部26的优选高度分别可以在0.05mm和0.3mm之间，优选地为约0.15mm。当然，这些只是示例性值，在实践中可能会有很大差异。
[0087]
此外，建议设置在衬套12的内圆周表面12a上的突起部和/或凹部26具有周向延伸和轴向延伸中的至少一种。例如，突起部或凹槽26可具有沿基本周向方向(未示出)即围绕衬套12的几何中心轴线14延伸的纵向延伸。备选地，突起部或凹槽26可具有沿基本上轴向的方向即平行于衬套12的几何中心轴线14延伸的纵向延伸(参见图2、3、5和12)。此外，突起部和/或凹槽26可以具有在周向方向以及轴向方向上延伸的纵向延伸。因此，突起部和/或凹槽26在衬套12的内圆周表面12a上以倾斜或螺旋形(即螺旋式)方式延伸(未示出)。这样的突起部和/或凹槽26可以在衬套12的制造期间实现，例如通过相对于用于加工内圆周表面12a的切削或铣削工具的转速度特定切削深度的特定进给速度。备选地，突起部和/或凹槽26也可以在衬套12制造之后通过附加的工艺步骤来实现。当然，也可能的是，第一组突起部和/或凹槽26具有在第一方向上的纵向延伸以及第二组突起部和/或凹槽26具有在第二方向上的纵向延伸，并且第一组突起部和/或凹槽26与第二组突起部和/或凹槽26相交。
[0088]
根据图2、图3、图5和图12中所示的优选实施例，衬套12具有凹槽，其为设置在衬套12的内圆圆周表面12a上并且在周向方向上从彼此间隔开的轴向凹槽26的形式。凹槽26具有沿轴向方向即平行于衬套12的几何中心轴线14延伸的纵向延伸。优选地，凹槽26在周向方向上从彼此等距间隔开，即各自与相邻凹槽以给定的角度隔开。如果角度为60
°
，则在衬套12的内圆周表面12a上有六个彼此等距间隔开的凹槽26。当然，也可以提供不同数量的凹槽26、以及凹槽26之间的不同角度，从彼此等距间隔开或不从彼此等距间隔开。
[0089]
优选地，轴向凹槽26不沿着衬套12的内圆周表面12a的整个轴向延伸来延伸。相反，建议凹槽26仅沿着衬套12的内表面12a的一部分延伸，在衬套12的一个端面12c处开始并在距衬套12的相对端面12d一定距离处终止。这可以在图3和图5中看出。因此，凹槽26不到达衬套12的相对端面12d。这可以进一步增加电连接件10可以吸收而不受损的力和扭矩值。特别地，沿朝向衬套12的相对端面12d的方向作用在电导体16上的力f(参见图3和图12)将防止电导体16与绝缘层18一起被压出或拉出衬套12。力f也称为电极位移力。电极位移力f优选高于5,000n，特别是5,500n至10,000n。
[0090]
图11至图13示出根据本发明的电连接件10的另一个优选实施例。特别地，在该实施例中，第一组凹槽20a相对于第二组凹槽20b以一个角度延伸，该角度在10
°
和80
°
之间，优选地为约60
°
，从而产生在凹槽20a、20b之间具有菱形的带肋表面16a(参见图13)。当然，代替凹槽20a、20b或除了凹槽20a、20b之外，带肋表面16a也可以包括突起部。
[0091]
当然，外圆周带肋表面16a也可以有任何其他的设计，只要它允许绝缘层18和电导
体16之间的机械形状配合相互作用即可，从而实现两者之间的互锁连接并增强绝缘材料18在电导体16的外圆周表面16b上的固定。
[0092]
在图11中可以看出，带肋表面16a具有比绝缘层18和衬套12更大的轴向延伸。这允许在制造过程期间在衬套12、绝缘层18和电导体16被压在一起以实现机械冷变形之前的电导体16相对于衬套12的精确位置。
[0093]
图14和图15示出固定在例如内燃发动机的排气系统的护套或壳体100的开口106中的图11至图13的电连接件10。电连接件10可以通过焊接、螺接或类似的连接技术固定在开口106中。在图14和图15中，焊珠110是可见的。备选地或附加地，电连接件10还可以设置有径向突出的套环(未示出)，当电连接件10被引入到开口106中时，该套环搁置于护套100的外表面上。套环可以另外支持电连接件10在护套100的开口106中的气密性固定。
[0094]
图16和图17示出固定在例如内燃发动机的排气系统的护套或壳体100的开口106中的电连接件10的另一个实施例。带肋的外圆周表面16可以包括围绕电导体16的外表面16b的整个或部分圆周延伸的凹槽20。凹槽20可以具有环形或螺旋形式。电连接件10可以通过焊接、螺接或类似的连接技术固定在开口106中。在图16和图17中，电连接件通过螺接而固定在开口中。为此目的，衬套12的外表面12b或其至少一部分设有外螺纹。相应的内螺纹可以设置在开口106中。备选地或附加地，电连接件10也可以设置有径向突出的套环(未示出)，当电连接件10引入到开口106中时，该套环搁置于护套100的外表面上。套环可以另外支持电连接件10在护套100的开口106中的气密性固定。
[0095]
为了便于绝缘层18的材料进入到凹槽26中并在凹槽26中扩散和/或为了便于突起部26进入到绝缘层18的材料中，建议绝缘层18由比制成衬套12的材料的硬度更低的材料制成。优选地，绝缘层18的材料具有约1.5到4.0、特别是2.0到3.0的莫氏硬度。衬套12的材料具有比绝缘材料更大的硬度。
[0096]
建议衬套12和/或电导体16由不锈钢制成，特别是由镍铬铁合金制成。衬套12和/或电导体16的材料可以包括最少70％的镍(加上钴)、10-20％的铬和3-15％的铁。除了这些成分之外，该材料还可以包含少量(《2％)的碳、锰、硫、硅和/或铜。优选地，衬套12和/或电导体16的材料包括最少72％的镍(加上钴)、14-17％的铬和6-10％的铁。如果衬套12和电导体16两者都由相同的材料制成可能是有利的。原则上，适用于提供电连接件10所需的必要物理、机械、电和热性能的所有材料都可用于衬套12和电导体16。
[0097]
进一步建议绝缘层18由包含至少50％的页硅酸盐矿物的材料制成。优选地，绝缘材料包含超过70％、特别是约90％的页硅酸盐矿物。绝缘层18的其余材料可以是层压材料或粘合材料。优选地，绝缘层18的材料的吸湿性低于氧化镁(mgo)。原则上，适用于提供电连接件10所需的必要物理、机械、电和特性性能的所有材料都可用于绝缘层18。特别地，该材料应具有足够的弹性以补偿由于在电连接件10的预期使用过程中的大范围的热变化(超过1,000
°
k)导致的电连接件10中使用的不同材料的热膨胀，而不会断裂或破裂。因此，可以保证电连接件10的程度高且持续长的气密性。
[0098]
综上所述，本发明特别具有以下优点：
[0099]
当衬套12焊接到护套或壳体100上时，由于衬套12的材料和绝缘层18的材料的热收缩值不同，绝缘层18不会断裂或破裂。实现了电连接件10的电绝缘特性和气密性。绝缘电阻在500v dc电压下超过10mω，并且甚至可以高达到几gω的值。
[0100]
在使用电连接件10期间，温度可能在当内燃发动机和催化转化器104已经关闭并冷却下来时的环境温度(低至-40℃)和当内燃发动机和催化转化器104运行时(导致温度变化超过1,000
°
k)的高至大约+1,000℃之间变化。电连接件10可以抵抗这些大的温度波动，而不会对电连接件10的物理、机械、电和热特性和性能产生负面影响。
[0101]
电连接件10能够应对施加到其上的非常高的力和扭矩值。特别地，电导体16和绝缘层18之间和/或绝缘层18和衬套12之间的机械互连不会由于作用在电连接件10上的大的力和/或扭矩值而松动和断裂。电连接件10可以承受大于15nm，优选大于16nm，特别优选大于17nm，尤其是约20nm的断开扭矩。
[0102]
由于绝缘层18朝电导体16和/或衬套12的机械互连得到改善，因此电连接件10的密封效果特别高。气体或流体(例如排气)从护套或壳体100的内部跨过电连接件10到环境之间的少量泄漏是允许的。本发明显著减少了泄漏量。电连接件10在0.3巴的压力下实现小于20ml/min的泄漏值。