用于高电流应用的电插接触头和用于高电流应用的插接连接器系统的制作方法

本发明涉及一种用于高电流应用的电插接触头。本发明还涉及一种用于高电流应用的插接连接器系统。

背景技术：

由现有技术已经公开了插接系统(例如，用于汽车应用的电缆束插头)。在此，电插接触头安置在插接连接中，可以将电接触销插入到该插接连接中。这种插接触头也用于例如具有大于10a的电流和/或大于48v的电压的高电流应用并且例如用于电运行的机动车中。在此，电流通常可以超过50a并且甚至超过400a。也可以使用超过450v并且甚至超过1000v的电压。

从de102013217256b3中已知这种插接触头。

技术实现要素：

本发明基于以下认识：当将插接连接插接到插接触头中时，接触销通过接触面在插接触头的接触本体的内部空间中滑动(schleifen)。插接在此对应于电接触销沿插入方向到插接触头中的插入，其中所述插入方向通常与待连接的两个部件的纵向轴线重合。因此，轴向方向对应于纵向轴线的方向并且径向方向对应于与其垂直的方向。

在此，通常由金属形成的两个接触表面可能被接触销和插接触头磨损并且插接连接可具有较短的使用寿命或者也较低的载流能力。此外，可能由于接触销和接触本体之间的大的间隙以及硬的和持续的碰撞在动态的载荷的情况下强烈地减少使用寿命。

这一点尤其在例如具有大于10a、大于50a或甚至大于400a的电流和/或大于48v、大于450v或甚至大于1000v的电压的高电流应用中是不期望的。持久大的载流能力是非常重要的。这也适用于大的导线横截面，其可以大于1mm²(平方毫米)、大于5mm²或大于16mm²或甚至大于100mm²。

因此可能存在以下的需求：即，提供一插接触头和插接连接器系统，其中在插入接触销时插接触头磨损更小，并且其中在振动载荷时在运行中，插接触头和/或接触销也仅具有较小的磨损。因此，应该延长使用寿命，并且在使用寿命期间改善载流能力。

根据独立权利要求，通过本发明的主题可以满足这种需要。在从属权利要求中描述了本发明的有利的实施方式。

根据本发明的第一方面，提出了一种用于高电流应用的电插接触头。在此，该插接触头包括沿纵向轴线延伸的接触本体，该接触本体具有用于通过接触本体的插入开口接收接触销的内部空间。该插接触头还包括布置在该内部空间中的薄片插入件，该薄片插入件沿横向于所述纵向轴线的径向方向被弹性地构造。最后，插接触头包括布置在插入开口上的固定元件。固定元件减小接触本体的插入开口的直径。在此，固定元件由具有关于第一材料的第一摩擦系数的材料制成，其中第一材料选自以下组：铜、银、金、铂、锡、铝、钢、镍或所提及的材料的合金。在此，关于第一材料，第一摩擦系数相对于薄片插入件的第二摩擦系数减小了至少10％。

待插入到插接触头中的接触销通常具有径向向外指向的表面、其接触表面，其包括第一材料、即来自铜、银、金、铂、锡、铝、钢、镍或所提及的材料的合金的组的一种或多种材料。

通过减小插入开口的直径，有利地实现了减小待插入到接触本体中的接触销相对于接触本体的间隙。因此，例如在振动载荷的情况下，减小插接触头和接触销的两个接触面彼此碰撞的风险或其以大的路径振幅进行。由此，有利地降低了损坏接触面的可能性并改善了插接触头相对于振动载荷的抵抗力。

通过为固定元件设置减小摩擦的材料此外有利地实现了以下方面，在插入过程中，接触销和插接触头的接触表面已经得到保护。因此，固定元件可以同时用作引导元件，该引导元件实现接触销在轴向方向上的引导并且在此防止接触销的接触面在插入过程中与内部空间的表面的过早的(vorzeitig)冲击(auftreffen)。换句话说，在插接过程中，插接触头和接触销的电接触面、例如金属表面仅沿短的路径并且也在短时间内彼此摩擦或相互摩擦。由此，表面得到保护，由此提高了载流能力和使用寿命。

在本申请的范围内，摩擦系数是指在干燥状态下针对两种材料之间的滑动摩擦的摩擦系数。

在本申请的范围内，除非另有明确说明，表述“包括”和“具有”同义地使用。

薄片插入件可以例如在其远端上通过两个封闭的或敞开的环形成。对于敞开的环，例如可以在布置在两个远端上的环中构造缝隙。例如多个薄片在环之间延伸，其中至少两个薄片与两个环连接。沿纵向轴线观察，薄片首先在环之间可以在相邻于相应的环的区段中沿径向方向向外延伸。以这种方式，薄片可以通过摩擦锁合或力锁合将薄片插入件固定在接触本体的内部空间中并且在此也形成电接触。从这些接触点开始，薄片可以然后沿径向方向向内延伸，使得薄片插入件可以具有两个以其尖端彼此面对的锥体的构型。例如另一个接触点可以处于具有薄片插入件的最小的内直径的点上，该接触点当将接触销插入到电插接触头中时与接触销的外部的接触面处于机械接触和电接触中。

薄片插入件由于其构型而被弹性地构造，使得其可以补偿接触本体的和/或接触销的直径中的公差，从而在接触本体、薄片插入件和接触销这三个元件之间始终实现机械接触和电接触。

固定元件由塑料形成，由此关于来自铜、银、金、铂、锡、铝、钢、镍或所提及的材料的合金的组的材料的固定元件的摩擦系数可以尤其有利地被减小。此外，固定元件因此可以以尤其简单的和成本有利的方式、例如通过注塑工艺制造。

塑料包括选自以下组的材料：聚四氟乙烯、聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚苯硫醚(pps)，由此关于来自铜、银、金、铂、锡、铝、钢、镍或所提及的材料的合金的组的材料的固定元件的摩擦系数可以完全特别有利地被减小。

通过固定元件伸入到内部空间中并且将薄片插入件至少部分地沿径向方向压靠到接触本体的内壁上，有利地实现将所述薄片插入件至少在接触本体中沿径向方向固定在端部上。由此，所述薄片插入件可以在插入接触销时不以不期望的方式沿径向方向被推移。同时，不必要以这种方式将所述薄片插入件通过成本密集的、材料锁合的制造工艺、例如通过焊接过程紧固在内部空间中。此外，该薄片插入件可以在故障时通过松开固定元件而简单地被更换，因为该薄片插入件没有以不可松开的方式与内部空间连接。

最后，通过固定元件伸入到内部空间中，有利地实现该固定元件作为引导元件或作为用于接触销的轴承起作用，并且这样降低在径向方向上在插入过程中的接触销的间隙。在此，固定元件可以例如至少沿对应于插入开口的一半的直径的长度伸入到内部空间中、优选沿对应于插入开口的直径的长度。

通过以套筒的方式构造固定元件，固定元件可以在所有侧面上沿径向方向在插入过程中固定或引导接触销。由此，有利地避免了接触销和内部空间之间的不期望的接触。套筒可以优选地具有如下内直径，该内直径实现接触销的无间隙的通插。

固定元件在其套筒的面向插入开口的端部上具有径向向外指向的凸缘，其中固定元件利用该凸缘贴靠在插入开口的边缘上，由此有利地实现，可以尤其简单地安装并且沿纵向轴线定位固定元件。因此，通过凸缘防止固定元件太过地移入到接触本体中。一旦凸缘贴靠在插入开口的边缘上，安装人员就知道固定元件已被正确地安装。

内部空间被构造为空心柱状的，由此可以尤其简单地制造插接触头。接触销的插入由此可以尤其简单地进行。

内部空间具有圆形的横截面，由此可以实现插接触头的尤其简单的制造。此外，这种接触销可以尤其简单地插入，因为围绕纵向轴线在圆周方向上没有优选方向。

根据本发明的第二方面，提出了一种尤其用于高电流应用的插接连接器系统。

在此，插接连接器系统包括如上所述的电插接触头。插接连接器系统还包括沿纵向轴线延伸的接触销。在此，接触销在插入到接触本体中的状态中至少与薄片本体机械接触和电接触。接触销具有外直径。固定元件具有如下内直径，该内直径处于比所述接触销的外直径小5％直至比所述接触销的外直径大5％的范围内。由此，有利地实现固定元件在将接触销穿过插入开口插入到接触本体的内部空间中时用作引导元件或用于接触销的轴承。由此，有利地避免了对接触销和内部空间的接触表面的不期望的损坏。

接触销在其径向向外指向的外侧上具有至少一种这样的材料，该材料选自铜、银、金、铂、锡、铝、钢、镍或所提及的材料的合金的组，由此有利地实现了尤其良好的电流传输。

接触销在其关于插入方向向前定向的端部上具有由这样的材料形成的保护盖，该材料相对于其余的接触销的材料具有相对于电插接触头的更小的摩擦，由此有利地利用其接触点降低了薄片插入件的损坏的风险，因为在插入过程中保护盖首先碰撞到向内定向的薄片上。

也降低了接触本体的内部空间在插入过程中的损坏的风险，因为向前定向的端部通过该保护盖降低了内部空间的内部的表面的磨损的风险。

保护盖由塑料形成，由此有利地尤其强烈地减少了对接触薄片或内部空间的损坏。

附图说明

参照附图，对于本领域技术人员来讲，从然而不是设计用于对本发明进行限制的示例性实施方式的接下来的描述中本发明的其他的特征和优点是明显的。

其中：

图1a-1c示出了插接连接器系统的不同视图；

图2a和2b示出了根据图1a-1c的穿过插接连接器系统的不同横截面；

图3a-3c示出了插接触头的组成部分的透视图；

图3d和3e示出了接触销的组成部分的透视图。

具体实施方式

图1示出了用于高电流连接的插接连接器系统100的透视图。该插接连接器系统100的载流能力例如是至少10安培、优选至少50安培并且完全特别优选至少400安培。不言而喻的是，在插接连接器系统100上也可以施加(anliegen)高的电压、例如48v或大于48v、优选大于450v或甚至大于1000v。例如，插接连接器系统被设计用于48v的电压和50a的最大电流或被设计用于450v+/-30％的电压和100a+/-30％的最大电流。插接连接器系统100具有电插接触头1和接触销70，该接触销在附图中仍然未完全插入到插接触头1中。

电插接触头1包括沿纵向轴线a延伸的接触本体2，该接触本体具有用于通过接触本体2的插入开口4来接收接触销70的内部空间3。接触销70沿插入方向e插入到插接触头1中并且与其导电地连接，所述插入方向平行于纵向轴线a在轴向方向上延伸。接触本体2的材料厚度在此可以为例如至少0.5mm、优选至少1mm，用于具有足够高的载流能力。接触销70可以具有至少1mm²、优选至少10mm²、或至少16mm²、或甚至至少100mm²的横截面积以用于实现高的载流能力。

接触本体2可以例如由金属形成并且例如包括铜和/或铝或者甚至主要具有例如至少50％、优选至少70％的体积份额的部分。接触本体2也可包括铜和/或铝的合金。电插接触头1还具有布置在内部空间3中的薄片插入件20，该薄片插入件沿横向于纵向轴线a的径向方向r被弹性地构造。在插入开口4上布置有固定元件10，其中固定元件10减小了接触本体2的插入开口4的直径d1。因此，固定元件10可以被构造为套筒形的并且具有小于插入开口4的直径d1的内直径d2-直径d1在此为了更好的阐释而被示出在接触本体2的与插入开口4对置的开口上，这一点就在此示例性示出的空心柱状的内部空间的实施方案而言不会有区别。

接触销70可以具有外直径d3，该外直径略小于插入开口4的直径d1并且大致对应于固定元件10的内直径d2。在此，外直径d3可以处于固定元件10的内直径d2的95％到105％之间的范围内、优选处于内直径d2的98％到102％的范围内。

接触本体2可以以套筒的方式被构造，并且通过导电的材料的片、例如金属板的弯曲被成形。该接触本体可以在其外侧上具有沿径向方向r伸出的导线接头9。在所示出的示例中，导线接头9从套筒形的外轮廓向外伸出了大致插入开口4的直径d1的长度。然而也可能的是，导线接头9不太强烈地伸出、例如伸出了至少插入开口4的直径d1的10％。

固定元件10由具有关于第一材料的第一摩擦系数的材料制成，其中第一材料例如选自铜、银、金、铂、锡、铝、钢、镍或所提及的材料的合金的组。原则上，也可以使用其他导电良好的材料、例如金属作为第一材料。接触销70具有径向向外指向的表面，该表面至少在其表面的区域中或在其表面的区段中包括例如第一材料，区域或区段在内部空间3中与插接触头1电接触。在此，关于第一材料，第一摩擦系数相对于薄片插入件20的第二摩擦系数减小了至少10％、优选至少20％并且完全特别优选至少50％。例如，固定元件70由塑料形成、例如由热塑性的、能够注塑的塑料形成。例如，固定元件70可以包括或包含聚四氟乙烯、聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚苯硫醚(pps)，优选主要，即至少50％的体积份额、完全特别优选至少75％的体积份额。

薄片插入件20可以在其表面上包括例如铜或锡或银或金或铝或镍或这些材料的合金，针对第二摩擦系数取决于所述表面。

以这种方式，固定元件10一方面针对接触销70以径向轴承的方式起作用，其在横向于插入方向e、即沿径向方向r进行插入时，阻止接触销70的偏置。由此，可以防止接触销70与内部空间3的或与薄片插入件20的薄片25的非故意的机械接触并且由此防止对接触表面的可能的损坏。

此外，固定元件10也在插入的状态下沿径向方向r束缚(einengen)接触销70的间隙，由此，在插接连接器系统100的振动载荷的情况下抑制或者甚至防止一方面接触销70和另一方面接触本体2或薄片插入件20的彼此碰撞。固定元件10由此沿径向方向r固定接触销70或者沿径向方向r限制其运动自由度。

最后，通过固定元件也可以使插接力标准化或甚至最小化。因此，对接触销70的倾斜的插接，这一点由于接触销70的歪斜而通过磨损(abrasion)导致高的插接力，将因此变得不再可能。

下面将结合图2a和2b进一步更详细地描述薄片插入件20。在本附图中，其中可以看到前部的边缘24a、多个薄片25和薄片25与内部空间3之间的多个前部的接触点26a。此外，可以看到多个内部的接触点27，所述接触点在完全插入的接触销70的情况下与接触销70的表面处于电接触和机械接触中。

接触销70在其前部的端部上(在内部空间3的内部中可以看到)具有例如由热塑性的、能够注塑的塑料制成的保护盖72。例如，保护盖72可以包括或包含聚四氟乙烯、聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚苯硫醚(pps)，优选主要地，即至少50％的体积份额、完全特别优选至少75％的体积份额。保护盖72由于其形状和/或由于所使用的材料能够有助于减少插接力，因为通过形状和/或材料可以在第一接触中减小薄片插入件20和接触销70之间的摩擦系数。

图1b示出了图1a的插接连接器系统100的俯视图。在此视图中，可以清楚地看到内部空间3的基本上圆形的横截面以及接触销70的保护盖72。此外，可以清楚地看到径向向外从接触本体2伸出的导线接头9。该导线接头以接片的方式与接触本体2一体地构造。

图1c示出了图1a的插接连接器系统100的侧视图。在此可以清楚地看到固定元件10具有凸缘12，利用该凸缘，所述固定元件贴靠在入口开口4的边缘4a上。通过凸缘12，可以安全地且简单地且位置精确地安装固定元件10。因此，固定元件10仅必须被移入到入口开口4中，直到它不能被进一步移入。然后，凸缘12贴靠在插入开口4的边缘4a上。

图2a示出了穿过图1a的插接连接器系统100的纵向截面。在此可以清楚地看到，接触销70在该实施例中在内部至少部分为中空的，并且在其前部的端部上具有开口71，保护盖72的锁定接片74穿过所述开口伸出(hindurchragen)。

图2b示出了相对于图2a绕纵向轴线a旋转90°的视图。在此可以清楚地看到，锁定接片74的锁定端部75背后嵌接(hintergreifen)接触销70的内部中的底切部(hinterschnitt)76。以这种方式，保护盖70被防丢失地紧固在接触销70上。

在图2a和2b中，还可以清楚地看到薄片插入件的构造。薄片插入件20(也参见图3b)例如可以通过在其远端上的两个边缘24a、24b形成、即沿插入方向e观察前部的边缘24a(附图中在上部)和后部的边缘24b(附图中在下部)。边缘24a、24b可以例如被构造为环形的和/或在圆周方向上为封闭的。也可能的是，边缘24a、24b被构造为敞开的，所述边缘于是沿圆周方向具有至少一个在此未示出的缝隙21(参见图3b)。例如多个薄片25在边缘24a、24b之间延伸，其中至少两个薄片25固定地与两个边缘24a、24b连接。所有薄片25也可以与两个边缘24a、24b连接。薄片插入件20可以例如被制造为冲压弯曲部件，该冲压弯曲部件在冲压之后从板件转变为三维的形状。

薄片25可以沿纵向轴线a观察在边缘24a、24b之间首先在相邻于相应的边缘24a、24b的区段中沿径向方向r向外延伸。以这种方式，薄片25可以将薄片插入件20通过摩擦锁合或力锁合固定在接触本体2的内部空间3中并且在此也在前部的接触点26a上和/或在后部的接触点26b上形成(herstellen)电接触。在此，每个薄片25可以构造一接触点。如果缺失一薄片25，则通过多个薄片25形成冗余性，该冗余性预防(vorbeugen)插接连接器系统100的失效(versagen)。从所述接触点26a、26b开始，薄片25于是能够沿径向方向r向内延伸，使得薄片插入件20可以具有两个以其尖端彼此面对的锥体的构型。例如内部的接触点27可以位于具有薄片插入件20的最小的内直径d4的点上，该内部的接触点在将接触销70插入到电插接触头1中时与接触销70的外部的接触面处于机械接触和电接触中。后部的边缘24b可以向外具有凹陷(auskerbung)28或凸起28，其适合于嵌入到布置在接触本体2的内部空间3内的凹槽8中。由此，可以将薄片插入件20沿轴线方向简单地定位在正确的轴向位置上。薄片插入件20也可以以简单的方式以防丢失的方式通过其弹性的作用而被固定保持在接触本体2中。由此，该薄片插入件在没有外部的力作用的情况下不能够在轴向方向上沿纵向轴线从接触本体2中移除。

薄片插入件20由于其构型而被弹性地构造，使得该薄片插入件可以补偿在接触本体的直径中(插入开口的直径d1)的和/或接触销70的外直径d3的公差，使得在接触本体2、薄片插入件20和接触销70这三个元件之间始终实现机械接触和电接触。

固定元件10在轴向方向上从插入开口4的边缘4a开始朝向内部空间3中伸入了长度l。在此，该固定元件如此远地伸入到内部空间中，使得该固定元件在内部包围薄片插入件24b的后部的边缘24b并且被压靠到接触本体的内壁6上。由此，薄片插入件20不仅通过嵌入到凹槽8中进行固定。更确切地说，通过压配合防止后部的边缘24b的凹陷28或凸起28从凹槽8中的滑出。沿径向方向r从内向外观察由此可以看到以下的次序：接触销70-固定元件10-薄片插入件20的后部的端部-接触本体2。在此，固定元件10大致伸入到内部空间3中直至薄片插入件20的后部的接触点26b，在所示的实例中然而并不超出所述后部的接触点。伸入的长度l可以例如为插入开口4的直径d1的至少30％、优选至少50％并且完全特别优选为插入开口4的直径d1的至少75％。由此，引起接触销70的尤其良好的引导或尤其可靠的径向支承。

在图3a至3c中，为了更好的可见性，插接触头1的各个组成部分再次仍然以透视图单个地示出。

图3a示出了接触本体2。

图3b示出了薄片插入件20，其中在此仅示例性地在两个边缘24a、24b上相应地可以看到缝隙21-薄片插入件可以由此例如首先被制造为二维的板件冲压部件并且然后通过卷绕过程呈现其双锥体的形状。通过这种制造方式，构造了本质上可逆的弹性，该弹性有助于以下方面：即，薄片插入件20通过该弹性自身压靠到接触本体2的内壁6上。这种本质上的压配合接下来仍然通过插入固定元件10得到固定或改善。

图3c示出了固定元件10与其凸缘12。图3d示出了接触销70与其开口71，开口不带保护盖72。图3e单个地示出了保护盖72。