专利名称：电接触连接和用于形成这种电接触连接的方法
技术领域：
本发明涉及一种在软材料制的一个电导体尤其是铝导体与一个接触件之间的电接触连接。此外，本发明还涉及一种用于形成这种接触连接的方法。
当在一种软材料，加铝、镁或它们的合金，与一种更硬的材料电接触连接时存在的问题是，软材料在承受压力时随着时间的推移会避让压力，从而弱化电接触连接并能导致接触问题。在加压时软材料会避让的特性通常称为材料流动或冷流动。
基于这种冷流动存在的艰难问题在于，很难保证在软的与硬的材料之间有长期稳定而可靠的接触连接。
本发明的目的就在于在一种软的倾向于冷流动的材料与另一个接触件之间实现可靠的电接触连接。
此目的通过一种具有权利要求1所述特征的电接触连接来达到。按照本发明的建议，一个用倾向于冷流动的软材料制的电导体在其接触区内借助一种喷涂法至少部分被一种与导体的软材料相比更硬的导电材料挤压涂覆。与接触件的电触点接通则通过这种挤压涂覆的材料实现。
在电导体上挤压涂覆更硬的材料决定性的优点是，通过这种喷涂法在导体的软材料与挤压涂覆的更硬的材料之间构成一种紧密和无压力的连接。通过这种喷涂法，使至少有一些挤压涂覆的硬颗粒在表面附近的区域内沉积在软材料内或上，从而在软的与硬的材料之间构成一种材料相连并因而持久的连接。与接触件的电连接通过挤压涂覆的硬材料实现，所以这里在两种没有或仅有小的冷流动倾向的材料之间存在一种硬-硬连接。因此导体与接触件的电触点接通只是通过挤压涂覆的材料间接地实现。
作为喷涂法尤其可采用一种热喷涂法，如热气喷涂或优选地火焰喷涂。与之不同，材料也可以通过一种冷工艺例如所谓冷气喷涂施加。与热喷涂法不同，在冷气喷涂时要挤压涂覆的颗粒不熔化或熔接。为了在软材料与挤压涂覆的材料之间达到力求的紧密连接和良好粘附，重要的是要通过喷涂颗粒的热能和/或动能将它们持续地锚固在软材料中。
作为电导体优选地采用尤其由许多单个导体或绞合线组成的铝导体。在这里，软材料尤其指周期表第三列的元素组成的导电材料，具体而言是铝、铝合金或镁合金。硬材料尤其指周期表第四列的元素组成的导电材料，例如铜、镍、铁、铬和它们的合金，尤其是铬镍合金。
按一项合乎目的的设计，导体接触区的全部外周缘被一个由更硬的材料组成的设计为管状的外套所围绕。在这里此管尤其构成硬材料管以及有高的固有刚性和形状稳定性，所以它有高的机械阻力。在这里恰当的是，管由镍铬合金构成，它有非常好的电气和机械特性。
恰当地，在挤压涂覆的材料与接触件之问的接触连接通过一种机械加压或夹紧的连接实现。在这里，接触连接借助一种夹紧或卷曲接触构成。因为在这里所述的连接在两种硬的材料之间进行，所以不存在或只是低度地存在冷流动的危险，所以甚至在持续加压的机械连接的情况下也能保证持续可靠的电触点接通。尤其与按管的形式构成的形状稳定和固有刚度的外套相结合的情况下，保证了一种可靠的触点接通。
比较适宜的是，导体端侧有一个与导体横截面相比增大的接触横截面，导电材料挤压涂覆在接触横截面上。为此，导体在端侧优选被斜切。因此导体端侧挤压涂覆有导电材料，它优选地构成端盖的形式。通过与标准横截面相比增大了接触横截面，为电流输送获得一个尽可能大的有效接触面。
这尤其在直流电中应用或在低频交流电中应用时是特别有利的，因为在这些情况下不出现或几乎不出现所谓的趋肤效应，以及电流传输通过整个导体横截面进行。不将导体整个横截面包括在内的接触连接导致非常高的接触电阻。与之不同，电流传输尤其在高频交流电的情况下只在表面附近的外部区域亦即导体的“表层”(skin)进行，所以导体芯对于电流传输没有贡献。因为在挤压涂覆材料时不一定在软材料与挤压涂覆的硬材料之间构成100％的面连接，所以通过增大接触横截面增加有效接触面，亦即在挤压涂覆的材料与软材料之间存在的真正接触的面积，以及总共达到例如法向导体横截面的100％。因此使接触阻力保持得尽可能小。在这里，法向导体横截面指的是相对于导体纵向长度垂直剖切时形成的横截面。
通过斜切增大接触横截面，尤其在导体有大的横截面和/或导体由许多绞合线组成时是特别有利的。
增大接触横截面原则上对于另一些触点接通的方式也是有利的，例如与一种导电胶粘剂触点接通时，与压靠在导体上的弹性导电材料触点接通时，或钎焊连接时。
恰当地，导体是尤其用于汽车的铝质蓄电池电缆，以及接触件是蓄电池线夹。也就是说，在汽车的领域为了减轻重量越来越多使用铝导线。尤其对于蓄电池电缆，它基于大的电流有很大的横截面并因而在使用例如铜时会有很大的重量，通过采用铝电缆可以比较多地减轻重量。采用在这里说明的这种铝的蓄电池电缆与蓄电池线夹之间的电接触连接，保证铝电缆在蓄电池上可靠和持久的连接。
此外按本发明所述的目的通过一种有权利要求8特征的方法达到。针对电接触连接列举的优选的进一步发展以及优点，同理也可适用于该方法。
合乎目的地在这里选择尤其热喷涂法以及将喷射参数调整为，使导电材料至少部分渗入导体中以及至少部分渗透可能在电体表面存在的氧化层内。也就是说，尤其在铝导体触点接通时普遍存在有绝缘的氧化表层的问题，在普通的夹紧连接的情况下氧化表层导致很大的接触电阻。通过所述的渗入导体内和与此相联的在软的与硬的材料之间的材料连接，这种铝的氧化层对接触电阻没有或几乎没有影响。在这里材料连接指的是硬的材料插入导体的软材料内，所以硬的颗粒被软材料部分围绕。
恰当地，为了构成电接触连接，导体用所述导电材料挤压涂覆以及与此同时在导电材料与接触件之间构成电接触连接。因此在一个单级工艺步骤的过程中仅通过喷射导电材料以及这种材料至少部分同时覆盖导体和接触件，便形成了所述电接触连接。
与之不同，按一项优选的设计采用一种两级步骤的过程，据此第一步将导电材料挤压涂覆在导体的接触区上以及第二步尤其通过机械的夹紧或加压连接实现与接触件的触点接通。在这里恰当地通过对于接触区的多次挤压涂覆构成由所述导电材料形成的尤其设计为硬金属管的外套。
下面借助附图详细说明本发明的实施例。附图分别非常简化地示意表示
图1用透视侧视图表示用软材料制的端侧斜切的一个导体带有一个挤压涂覆的端盖；图2表示通过设计为蓄电池线夹的接触件和置入其中的导体的剖视图；以及图3表示在接触件与导体之间在一种单级步骤的挤压涂覆过程中构成的接触连接。
附图中作用相同的部分采用同一个附图标记。
图1表示一个尤其设计为铝导线的导体2除去绝缘层的端部。导体2有许多尤其设计为绞合线的单个导体4。导体2例如是蓄电池电缆，它规定在汽车中使用。
导体2端侧在接触区6内被一个按端盖的方式设计的外套8A围绕，它用一种与铝相比更硬的材料组成。
外套8A借助一种热喷涂法施加，例如热气喷涂或所谓的火焰喷涂。通过在导体2的软材料上挤压涂覆更硬的材料，在这两种材料之间建立一种可靠、持久和尤其无压力的连接，从而不存在由于导体2材料冷流动损害连接的危险。
作为外套8A的材料尤其选择镍-铬-镍合金。在这里，外套8A通过多次挤压涂覆具有一个足够大的壁厚，使外套8A在总体上有高的固有刚度并因而高的形状稳定性。因此外套8A设计为刚性管的形式。
导体2的端侧斜切，所以在端侧区构成一个平的大体上椭圆形的接触横截面10。与在圆形导体的情况下法向的圆形导体横截面12相比，它有更大的面积。通过增大接触横截面10，尤其在那些不产生趋肤效应的应用中，例如在直流电的应用中，达到只有小的接触电阻。
优选地，在这里在导体纵轴线14与斜面16之间的角度α如图1中所示最大约60°。角度选择得越小，接触横截面10便越大。
在图2的实施例中，尤其是图1中表示的导体2被置入设计为蓄电池线夹18的夹子内。线夹是与导体2触点接通用的接触件。此蓄电池线夹18有两个半夹20A、20B，带有外套8A的导体2置入这两个半夹之间。为了构成接触连接，这两个半夹20A、20B通过图中没有详细表示的啮合在螺钉孔22内的螺钉互相夹紧，从而将导体2机械地夹紧在蓄电池线夹18中。在这里，电接触连接间接地通过外套8A实现，它全周缘地围绕着各个单个导体4。通过适当的材料选择和选择外套8的壁厚，将外套优选地设计为，即使被夹紧在蓄电池线夹18内，通过外套8A触点接通的各单个导体4仍基本上是无压力的。
与此不同，按图3的实施例电接触连接设计为，首先将单个导体4放在一个设计为盘碟状的接触件24上，以及接着为它喷涂所述更硬的材料。在这种情况下构成一个部分围绕各单个导体4的外套8B，它将其侧面26同时与接触件24的表面构成尤其是材料相连的连接。因此各单个导体4被锁闭在接触件24与外套8B之间。
在这里接触件24设计为卷曲套筒的形式，它附加地，亦即在挤压涂覆外套8B后接着还被变形，以达到外套8B还机械地固定。
按另一项优选的设计，为了附加地机械固定采用一个机械紧固件，它将外套8B压靠在接触件24上。此紧固件例如是一螺钉，它旋入在接触件24底部内的一个配设的制有螺纹的螺钉孔内。在这种情况各单个导体4围绕设在中心的螺钉延伸。与之不同还存在这种可能性，即设一中心套筒，它与接触件24的底部连接以及它例如有外螺纹，在外螺纹上套一个用于夹紧固定的螺母。在这里恰当的是将接触件24设计为，使它们可以叠置和堆叠，从而造成多个连接面。为此例如将第一个有底侧开口的接触件24套在或旋在另一个接触件已提及的套筒上。
此外合乎目的地规定，接触件24连同各单个导体4和外套8B的总高度不超过一预定的最大总高度，以便接触件与触点接通的各单个导体一起例如能插入一个预定的扁套筒内。最大的总高度例如由在横截面内看的槽状接触件24的高度决定。
附图标记清单2 导体4 各单个导体6 接触区8A、8B 外套10 接触横截面12 导体横截面14 纵轴线16 斜切面18 蓄电池线夹20A、20B半夹22 螺钉孔
24接触件26侧面α 夹角
权利要求
1.一种在一个用软材料制的电导体(2)、尤其是一个由多个单个导体(4)组成的铝导体与一个接触件(18、24)之间的电接触连接，其中，该导体(2)在一接触区(6)内借助一种喷涂法至少部分被一种与该导体(2)的软材料相比更硬的导电材料挤压涂覆，使得在软材料与挤压涂覆的材料之间存在一种无压力的电连接，以及通过挤压涂覆的材料实现与所述接触件(18、24)的电触点接通。
2.按照权利要求1所述的接触连接，其中，所述导体(2)在接触区(6)内的全部周缘被一个由所述更硬的材料形成的外套(8A)围绕。
3.按照权利要求2所述的接触连接，其中，所述外套(8A)由一种Ni-Cr-Ni合金制成。
4.按照上述任一项权利要求所述的接触连接，其中，在所述挤压涂覆的材料与接触件之间构成一种机械的压紧或夹紧连接。
5.按照上述任一项权利要求所述的接触连接，其中，所述导体(2)端侧有一个与导体横截面(12)相比增大的接触横截面(10)，所述导电材料挤压涂覆在该接触横截面(10)上。
6.按照权利要求5所述的接触连接，其中，所述导体(2)的端侧斜切。
7.按照上述任一项权利要求所述接触连接，其中，所述导体(2)是尤其用于汽车的铝的蓄电池电缆，以及所述接触件是蓄电池线夹(18)。
8.一种在一个用软材料制的导体(2)、尤其是一个铝导体与一个接触件(18、24)之间形成电接触连接的方法，其中，该导体(2)在一接触区(6)内借助一种尤其是热的喷涂法至少部分被一种与该导体(2)的软材料相比更硬的导电材料挤压涂覆，使得在所述软材料与挤压涂覆的材料之间形成一种无压力的连接，以及通过所述挤压涂覆的材料实现与所述接触件(18、24)的电触点接通。
9.按照权利要求8所述的方法，其中，所述导电材料至少部分渗入导体(2)中以及至少部分渗透一个可能在所述导体表面存在的氧化层内。
10.按照权利要求8或9所述的方法，其中，通过挤压涂覆所述导电材料，所述导体(2)被注塑包封以及同时在所述导电材料与接触件(24)之间构成所述电接触连接。
11.按照权利要求8或9所述的方法，其中，第一步将所述导电材料挤压涂覆在所述导体(2)的接触区(6)上，以及第二步尤其通过一种机械的夹紧或压紧连接实现与所述接触件(18)的触点接通。
12.按照权利要求11所述的方法，其中，尤其通过对所述接触区(6)的多次挤压涂覆构成一个由所述导电材料形成的外套(8A)。
全文摘要
本发明涉及在一个用软材料制的电导体(2)，尤其一个铝导体，与一个用更硬的材料制的接触件(18、24)之间可靠和持久的接触连接。按本发明，导体(2)在接触区(6)内借助热喷涂法至少部分被一种与导体(2)的软材料相比更硬的导电材料挤压涂覆，从而在软的与挤压涂覆的材料之间存在无压力的电连接。与接触件(18、24)的电触点接通通过挤压涂覆的材料间接地实现。通过在接触区(6)内的热挤压涂覆，即使是具有冷流动倾向的软材料，也能实现可靠的电触点接通。
文档编号H01R13/03GK1820393SQ200580000698
公开日2006年8月16日 申请日期2005年5月25日 优先权日2004年6月25日
发明者格哈德·赖钦格 申请人:莱奥尼股份公司