专利名称：用于电缆连接器的可压接连接器触头组件、电缆连接器以及用于制造它们的方法
技术领域：
本发明涉及电连接器以及用于这种连接器的触头的领域。更具体地，本发明涉及
设计和构造为传递能量的电缆连接器和用于这种连接器的连接器触头。
背景技术：
电连接器，尤其是设计和构造为用于传递能量的电连接器可能会遇到竞争的需求 甚至有时会遇到矛盾的需求，例如相对高的能量转移，小的尺寸，在单独的连接器壳体中的 封闭和稳定的触头包装，以及防止例如由于电阻损耗而带来的热量的逐步增长。尤其对于 高电流，例如几十安培，比如大约50A或者更多，小的电阻可能会导致较高的温度。大多数 材料的电阻率随着温度的增加而增大，例如对于铜来说每l(TC增加4%，使这个问题更加 恶化。 此外，一般的能量连接器和触头的设计可导致对每个触头几牛顿的相对高的配合 力。 对于电缆连接器，通过拉动，电缆上的连接可能会不配合，而不是在连接器上或者 在触头上的连接不配合。 用于传递能量的电缆连接器应当与所述尺寸限制、热限制和机械限制相适应。优 选地，连接器应当能够长时间使用(大约为几年)并且不会遭受老化效应，例如电阻增大。
根据专利文件EP 373675，已知一种电端子，其由单一厚度的金属坯料(metal stock)冲压和成形而成，并且包括中空主体部分和从那里向前延伸的触头区段，第一和第 二相对过渡部分，以及双层筒部分。所述过渡部分从空腔主体部分的各个相对的侧区段共 同向后延伸。所述双层筒部分包括分别从第一和第二过渡部分向后延伸的第一和第二筒区 段。 已知的电触头包括可以接收配对触头(counter contact)的配合部分，以及可 以将所述触头附接到电线的夹紧部分。夹紧部分至少包括第一电线夹紧梁和第二电线夹紧 梁，所述第一和第二电线夹紧梁从所述配合部分分开延伸。 然而，根据现有技术，生产具有所述整体化压接区段的触头对于触头的结构提出 很高的要求，例如由冲压后的坯件板制成筒部分需要复杂的成形模以及/或者芯棒。这使 得触头的制造变得复杂。 此外，已经发现这种夹紧指或者筒部分的保持力可能不足以建立对于高电流能量 触头的可接受的低接触电阻。这种现有技术连接器的相对高的接触电阻会导致触头的温度 过高，这会弱化夹紧指的材料。这种自增强效应会进一步使触头恶化甚至会导致被压接的 触头电报废和机械报废。 —种防止触头松散和不紧密的方法是通过对夹紧指之间的接合处进行焊接以封 闭筒部分。然而，这需要很高的温度，这样的温度会对触头的机械性质和电性质带来不利影 响。焊接还会使得触头的制造更加复杂。
因此，需要可以缓和现有技术缺点的改进的连接器和触头。
发明目的 —方面，本发明为根据权利要求1的连接器触头组件。 所述连接器触头组件可以独立形成触头部件和压接(crimping)套箍，并且对它 们进行优化，例如关于配合区段的设计，材料性质和/或制造。 被形成为多个接触梁的压接区段允许增大载流材料相对于单个基梁的横截面。这 减小了接触的总电阻以及其中的电流密度，这可以减少能量损耗并且由此得到更低的温 度。相对于具有单个接触梁，或者基梁，的触头，它还增加触头的表面积，以获得更有效的对 流冷却。 此外，具有多个接触梁可以去除具有单个接触梁的触头的结构上的弱点。 套箍可以由管形材料制造，例如金属管，这可以基本上防止连接的松散和由此带
来的不紧密。由此改进了连接的可靠性并且可以防止老化效应。 根据权利要求2的实施例允许压接区段对导体尺寸的正确匹配，例如筒正好围绕 导体配合和/或包围导体。筒形状使得触头的载流材料的有效横截面最大并且维持在接触 梁和导体之间的机械接触和电接触最佳化。 压接区段可以包括一个或多个内部肋，当所述肋"咬"入导体材料内时，其用于改 进触头和被压接的导体之间的啮合。这导致有效接触表面增大，由此减小电接触电阻并且 提高连接的机械强度和在触头和导体之间可以充当散热器的热接触。可以通过将肋圆周排 列改进机械保持强度。此外，将肋压入导体中会局部地破坏目前的氧化层，所述氧化层大体 上导电性很差或者甚至绝缘，由此进一步改进连接。 尽管配合区段可以具有任何期望的形状，但是其优选由可折叠或者折叠后的板状 或片状材料制成，如在权利要求3中所限定的。这使得可以相对低成本地制造触头。
权利要求4的实施例提供了一种具有配合区段的连接器触头，所述配合区段可以 对适当的配对触头提供相对低的配合力。 权利要求5的实施例改善了触头的机械性质。它防止了在压接区段和电缆或电线 的绝缘部分之间电缆和连接器部件的横截面的收縮。这种收縮形成了易于弯曲的位置，这 种位置很容易导致对电缆或者导体的损坏。此外，如果为多股导体，则可以保护相对脆弱的 单股免于被直接接近。在绝缘体上压接套箍可以帮助绝缘体保持就位，如果在其上施加拉 力。 另一方面，本发明为根据权利要求6的连接器触头组件。 由此连接器触头组件被设计为，它的触头部件可以高效并且以相对低的成本由板 (例如切割坯件或者冲压坯件)通过折叠制成，这使得通过触头和通过触头到电线的连接 的电流密度最小化。同时，触头部件可以可靠地固定到电缆或者电线的导体上，并具有相对 低的接触电阻。所得到的连接器触头可以用于传递相对高的能量而不会过热，并且具有相 对高的机械强度。 再一个方面，本发明为根据权利要求7的连接器触头组件。 由此，提供一种连接器触头组件，其适于长时间承受高能量传递，具有相对低的接 触电阻同时仅导致相对低的配合力。连接器触头适于通过压接固定到电缆或者电线的导体 上而具有相对低的接触电阻。所述连接器触头组件可以相对较好地免于受到不利的老化效应的影响。 根据上述考虑，本发明还提出根据权利要求10的一种方法，用于将连接器触头组 件附接到电缆或者电线的导体上。 由此，适于输送相对高的电流的电缆连接器可以相对高效地被组装。导体的暴露 部分和接触梁有利地互相啮合，尤其是在套箍压接之前已经啮合，以使接触表面最优化并 且得到相对低的接触电阻。
将参考附图对连接器触头组件，上面讨论的方法及其各个方面进行详细解释，所 述附图示出了仅作为例子的实施例。 图1A-1C示出了连接器触头组件的触头部件的实施例的不同视图。 图2A和2B示出了连接器触头组件的触头部件的不同实施例。 图3A-3D示出了对连接器触头组件进行组装并将它固定到电缆上的不同阶段。 图4示出了图3C的组装好的连接器触头在使套箍被压接以后的IV-IV平面的剖视图。 图5示出了图3C的组装好的连接器触头在使套箍被压接之前的图4中所标示的
v-v平面的示意图。 图6A和6B示出了与图5相似的视图，其示出装有图2A和2B中分别所示的触头 部件的触头的实施例的视图。
具体实施例方式
连接器触头组件包括触头部件和压接套箍。如图1A-1C所示的触头部件1包括配 合区段2和压接区段3。压接区段3大体上为筒形并且形成为从配合区段2延伸的两个接 触梁4。接触梁4设置有基本上圆周的内部肋5(标示出了其中三个)。接触梁4由间隙6 分开。 图2A和2B分别示出了具有三个和四个接触梁的触头部件的示意图。
配合区段2包括互相叠靠的两个板状主体构件7。多个直的或者平的梁8以及多 个弯曲或者有角度的梁9从每个主体构件7交替延伸。这种设计的配合区段2将相对低的 配合力和相对低的接触电阻结合起来。然而，对于配合区段2的不同设计也是同样可以想 到的，如图2A和图2B所示。 所述实施例的触头部件1由对板状导电材料(例如铜或者磷青铜)进行冲压或者 切割形成，并且所述板状导电材料可以是镀金的。切割材料被预成型和相对于折叠区域10 折叠。配合区段l进一步设置有用于将连接器触头保留在壳体(未示出)中的保持结构11。 在图2A的实施例中，板状主体构件7限定了中空触头部件2。 将参考图3A-3D对将连接器触头组件附接到电缆的方法进行解释。 图3A示出了被形成为连接器触头组件的一部分的压接套箍13包围的绝缘电缆
12。 所述压接套箍可以是任何合适的材料，然而，为了使连接的机械性质和导电性质最优 化，压接套箍13可以是金属的。
在该方法的第一步中，电缆12的绝缘套14在电缆的一部分长度上被剥离，暴露出 导体15。接着，围绕电缆12安置压接套箍13 (图3A)，例如通过从电缆12的一端拧到/螺 合到电缆12上。 在图3A-3D中，套箍13被安置为围绕暴露的导体15并且一部分在剩余的绝缘套 14上。这里，套箍13和导体15的端部可以基本上位于一平面中。所示的套箍13具有用于 与绝缘套14搭接的直径相对较大部分，以及与压接筒和导体配合的直径相对较小部分。也 可以使用具有基本上连续直径的套箍13，例如，当套箍13不包围绝缘套14时，或者假如绝 缘套14和压接区段3具有基本上相同的厚度时。 接下来，依靠将压接区段3插入在套箍13的内壁表面和导体之间限定的自由空间 中，使触头部件l的压接区段3至少部分安置在套箍13内(图3B，3C)。然后套箍13被压 接到导体15和压接区段3上，由此使导体15和触头部件2互相机械固定和电固定。
可替换地，压接区段3可以首先与暴露的导体15啮合，接下来套箍13围绕压接区 段3和导体15安置，然后套箍13至少压接到暴露的导体部分上。可以在安置触头部件1 之前将套箍13围绕电缆12放置。可以对套箍13和/或压接区段3的内边缘角进行倒角 或者倒圆角，使得拧上和安装更加容易。 在压接区段3的内壁上的肋5还可以形成螺纹或者若干分开布置(interspersed) 的螺纹，以允许触头部件1拧紧到导体15上以便更好的固定和/或接触。然后套箍13用 于使如上所述的连接更加牢固。 如图3D中所示，附接的连接器触头组件可以至少部分被覆盖，例如至少部分被可 收縮或者可压接的绝缘管16覆盖，以用于电绝缘和/或机械增强。同样，套箍13自身可以 绝缘，例如通过具有被绝缘材料覆盖或者由绝缘材料制成的部分来实现。
尽管不要求套箍13导电，但是优选接触梁4与导体15啮合。如图5-6B所示，分 别在对套箍13进行压接之前和之后，可以将压接区段3的接触梁4安置在套箍内壁和导体 15之间。这可以增大接触梁4的横截面尺寸，并由此减小它们的电阻。如不同的实施例所 示，接触梁4的数目可以变化。认为接触梁4的对称安置(图5，6B)可以提供优化的压接 和保持。在接触梁4之间的间隙6(只有其中一些能在图中识别出)允许触头部件1用于 一定范围的不同导体尺寸。间隙6还可以改善触头组件的对流冷却。 导体15可以为单独的导体或者由多个电线组成。对于压接连接，后者可以提供更 好的夹紧。 对于单独的或者大块的导体15，将触头部件拧紧到导体上以将二者初步固定尤其 有用。可以进一步提供对部件1，15的临时固定以利于对套箍13的安置和压接。
为了在压接区段3和导体15之间建立相对大的接触面积，以及由此得到相对低的 接触电阻，压接区段3的长度可以是导体横截面的数倍。合适的长度在大约导体直径的1 至10倍之间，例如在大约2. 5至7. 5倍之间，例如大约为5倍。 压接区段3以及在配合区段2和压接区段3之间的过渡区域可以由相对多的材料 形成，使得触头部件1的横截面相对大并且触头部件1的内阻(inherent resistance)保 持相对的低。为此，过渡区域可以设置有配合区段2的板状主体构件7外的接触梁4的筒 形导入部分。这种导入部分进一步用作为触头部件l提供机械强度的肋。因此板状或者片 状材料可以相对的薄或者具有弱机械性。还可以设置其它或者附加的增强结构，例如肋或者附加材料。 连接器触头的结构整体性以及机械坚固性可以源自将触头部件l的零件(这里指 板状主体构件7)保持在一起的套箍13。由于套箍可以将主体构件7牢固地夹紧在一起，所 以这种力不需要由与板状主体构件7接合的折叠区域IO来提供。相似地，可以省去或者相 对弱化在主体构件7之间的焊接接合或者其它接合。由此，触头部件不需要建立与电缆的 导体的机械接触，而是可以使之具有优化的电性质并与配对触头配合。相似地，可以对用于 触头部件的坯件形状的基础材料使用或者加工规定参数进行优化。 本触头设计还可以扩展到具有一个或多个附加压接区段，例如基本上互相平行安 置或者在星状图案(一段星状图案)中展开的一个或多个附加压接区段，使得多个电缆或 者电线可以附接到单独的触头上。由此，多个电源，电负载和/或电触头可以被有效地连接。 触头部件不需要是整体的；接触梁和/或配合区段还可以为由一个或多个部件组
装的组装件。这进一步增强了连接器触头组件设计的灵活性并由此使其优化。 触头组件或者包括所述触头组件的连接器，可以设置为由使用者组装或者预组装
并且安装到电缆上的成套零件。 —种连接器，优选为电缆连接器，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的一个 或多个连接器触头组件，其用于传递高能量而不会过热，还被构造成相对紧凑和成本效益 高。基本上所有元件可以每个被优化一个单独的方面，使得前面要求的权衡，例如在电性质 和机械性质之间的权衡，可以在很大范围内被避免。 应当理解，如上所述的连接器触头组件不是仅被用作传递高能量，还可以用于低 能量和/或信号。相似地，也可以使用非板状配合区段。
权利要求
一种连接器触头组件，其包括用于在电缆(12)或者电线的导体(15)和相配合的配对触头之间建立电接触的触头部件(1)，所述触头部件(1)包括配合区段(2)和压接区段(3)，所述压接区段(3)包括从配合区段(2)延伸的多个接触梁(4)，所述多个接触梁(4)安置为与电缆(12)或者电线的导体(15)啮合，所述组件进一步包括压接套箍(13)，所述压接套箍适于压接在所述接触梁(4)的至少一部分上，以将触头部件(1)固定到导体(15)上。
2. 根据权利要求l所述的连接器触头组件，其中，所述接触梁(4)形成大体上筒形的压 接区段(3)。
3. 根据上述权利要求中任一项所述的连接器触头组件，其中，所述配合区段(2)为板状。
4. 根据权利要求3所述的连接器触头组件，其中，所述配合区段(2)形成为，板状主体 构件(7)叠靠着第二板状主体构件(7)，其中，多个直的或者平的梁(8)以及多个弯曲或者 有角度的梁(9)从每个所述主体构件(7)交替延伸。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的连接器触头组件，其中，所述连接器触头组件安 置为用于附接到具有绝缘套(14)的绝缘电缆(12)或者电线上，并且，压接套箍(13)被布 置成还包围所述绝缘套(14)。
6. —种连接器触头组件，其包括用于在电缆(12)或者电线的导体(15)和相配合的 配对触头之间建立电接触的触头部件(1)，所述触头部件(1)包括配合区段(2)和压接区段(3) ，所述配合区段(2)为板状，形成为被折叠的板，所述压接区段(3)包括从配合区段(2)延伸的多个接触梁(4)，并且所述多个接触梁(4) 安置为与电缆(12)或者电线的导体(15)啮合， 所述组件进一步包括压接套箍(13)，其适合于压接在所述接触梁(4)的至少一部分上，以将所述触头部件(1)固定到导体(15)上。
7. —种连接器触头组件，其包括用于在电缆(12)或者电线的导体(15)和相配合的 配对触头之间建立电接触的触头部件(1)，所述触头部件(1)包括配合区段(2)和压接区段(3)，所述配合区段(2)形成为，板状主体构件(7)叠靠着第二板状主体构件(7)，其中，多个 直的或者平的梁(8)以及多个弯曲或者有角度的梁(9)从每个主体构件(7)交替延伸，所述压接区段(3)包括从配合区段(2)延伸的多个接触梁(4)，所述多个接触梁(4)安 置为与电缆(12)或者电线的导体(15)啮合，所述组件进一步包括压接套箍(13)，其适合于压接在所述接触梁(4)的至少一部分 上，以将触头部件(1)固定到导体(15)上。
8. —种连接器，其包括一个或多个根据权利要求1至7中任一项所述的连接器触头组件。
9. 成套部件，它们用于组装根据权利要求1至7中任一项所述的连接器触头组件或者 根据权利要求8的连接器。
10. —种用于将连接器触头组件附接到电缆(12)或者电线的导体(15)上的方法，其包括以下步骤提供包括配合区段(2)和压接区段(3)的触头部件(1)，所述压接区段具有多个接触梁(4)，并且提供压接套箍(13)， 提供所述导体(15)的暴露部分，将所述压接套箍(13)围绕所述电缆(12)或者电线安置， 将所述压接套箍(13)围绕触头部件(1)的至少一部分压接区段(3)安置， 并且将所述压接套箍(13)至少压接在导体(15)的暴露部分和压接区段(3)上，由此 使导体(15)和接触梁(4)互相机械固定和电固定。
全文摘要
提供一种连接器触头组件，其包括用于在电缆(12)或者电线的导体(15)和配对触头之间建立电接触的触头部件(1)。所述触头部件(1)包括配合区段(2)和压接区段(3)，所述压接区段(3)包括从配合区段(2)延伸并且与电缆(12)或者电线的导体(15)啮合的多个接触梁(4)。所述组件进一步包括压接套箍(13)，其适于被压接在至少一部分接触梁(4)上，以将触头部件(1)固定到导体(15)上。
文档编号H01R4/20GK101779333SQ200780100260
公开日2010年7月14日 申请日期2007年7月30日 优先权日2007年7月30日
发明者B·帕格曼, L·朗厄 申请人:Fci公司