电气压接端子的制作方法

本文描述和/或示出的主题大体上涉及电气压接端子，其被配置为压接到电气装置，例如电缆或导线。电气压接端子通常用于端接导线或其他电气装置的端部。一些电端子包括压接筒和电触头。压接筒围绕导线的端部压接，以在端子和导线中的电导体之间建立电连接，以及将电端子机械地保持在导线上。当压接在导线上时，压接筒在导线的导体和端子的电触头之间建立电气和机械连接，使得端子将电流从导线传送到连接到电触头的配合部件。

背景技术：

导线的导体通常由诸如铜和铝的金属材料制成，当暴露于空气时，金属可能在导线的外表面上形成导电性差的氧化物层。此外，来自处理步骤的表面污染物的积聚可能进一步抑制表面传导性。必须穿透这种外部导体表面氧化物层，以便在导线的金属材料和电气压接端子的金属材料之间形成可靠的金属对金属连接。例如，一些压接筒包括一个或多个锯齿，其在压接操作期间被配置成刮擦或擦拭导线的导体以移位氧化物层并暴露导体的新鲜金属以建立金属对金属连接。

但是，在压接操作期间，可能难以移位足够的氧化物层以实现足够的电气和机械结合，从而建立可靠的电连接，尤其是对于由与导线导体材料强度相似的金属材料形成的电端子。例如，一些电端子由比传统端子更低强度的金属形成，以便相对于更高强度的金属降低成本并改善端子的导电性。但是，在压接操作期间，当端子具有与导线导体类似的强度或弹性时，端子和导线导体二者可以以类似的特性挤出或流动，使得端子和导线导体之间可能存在很小的差动或相对流动。减小的差动流动抑制了现有锯齿擦拭和刮擦导体以移位氧化物层的能力，导致端子和导线之间的电连接不良。

仍然需要一种电气压接端子，其能够在压接操作期间移位压接筒中的电导体上的氧化物层，以在端子和电导体之间提供可靠的电连接，使得即使在压接操作期间端子的金属和导体的金属之间存在有限的差动流动时，也是如此。

技术实现要素：

上述问题的解决方案由本文所述的电端子提供，该电端子包括具有内侧和外侧的压接筒。该压接筒的内侧限定了沿纵向轴线延伸的通道。该压接筒构造成机械地保持并电连接到容纳在通道中的电气装置的一个或多个电导体。该压接筒包括沿纵向轴线间隔开的多个主锯齿。该主锯齿是沿内侧形成的槽形凹部。相邻的主锯齿通过带彼此分开。该压接筒进一步包括在带上的至少一个微锯齿。每个微锯齿是沿内侧形成的槽形凹部，其相对于主锯齿具有较小的尺寸。

附图说明

现在将参照附图通过示例来描述本发明，其中：

图1是根据一个实施例的电气压接端子和电气装置的透视图。

图2是根据一个实施例的冲压模具和电气压接端子的一部分的底部透视图。

图3是示出与电气压接端子的压接筒接触的冲压模具的剖视图。

图4是图3中所示的冲压模具和压接筒的特写部分。

图5是沿着图1中所示的线5-5截取的电气压接端子的压接筒上的锯齿阵列的剖视图。

图6是图5中所示的压接筒上的锯齿阵列的特写部分。

图7是端子组件的一部分的剖视图，该端子组件包括电气压接端子的压接筒中的电气装置的一个或多个导体。

图8示出了根据一个实施例的处于后压接状态的端子组件，使得压接筒被压缩成与电气装置的一个或多个导体机械接合和电接触。

具体实施方式

本文描述的一个或多个实施例公开了一种电端子，其被配置为压接到电气装置，例如导线或电缆，以形成端子组件(或接触引线)。电端子可以提供与电气装置的改进的电连接，端子相对于已知端子压接到该电气装置。例如，电端子包括锯齿阵列，该锯齿阵列包括沿着端子的内侧的多个不同尺寸的锯齿，该锯齿接合电气装置的导体。锯齿阵列可以提供增强的刮擦以相对于已知端子上的锯齿移除或移位导体上的导电性差的氧化物层。例如，本文公开的端子的锯齿阵列可以利用在压接过程期间导体相对于端子的有限差动流动或挤压，这在导体的金属材料流向并且至少部分地填充由锯齿阵列的较大的锯齿所形成的凹部时发生。当导体的金属材料流向较大的锯齿时，较小锯齿的边缘(靠近较大的锯齿)刮擦金属材料以移除和/或移位氧化物层，从而形成可靠的金属对金属电连接。由于锯齿阵列利用导体和端子之间的有限差动流动，所以端子可以由具有与导体的金属材料类似的强度或弹性的金属材料形成。端子的金属材料可优于用于已知端子的金属材料，因为例如，本文公开的端子的金属材料可具有比已知端子的材料更高的导电率和更低的成本。

图1是根据一个实施例的电气压接端子100和电气装置102的透视图。电气装置102可以是导线，电缆或具有载流导体106的其他结构。电气装置102被配置为压接到端子100。端子100包括压接筒104，压接筒104在其中接收电气装置102的一部分。在图1中，电气装置102准备好在压接操作之前装入压接筒104中。在压接操作期间，压接筒104被压入与电气装置102的一个或多个电导体106接合，以将端子100电连接到电气装置102。一个或多个电导体106可以是一个或多个金属线，股线等。压接操作进一步将端子100机械地固定到电气装置102，形成端子组件(或电引线)。

端子100相对于纵向轴线191，横向轴线192和垂直或升高轴线193定向。轴线191-193相互垂直。尽管升高轴线193看起来大致平行于重力延伸，但应理解，轴线191-193不需要具有相对于重力的任何特定取向。端子100沿着纵向轴线191在前端108和后端110之间延伸一段长度。端子100具有压接段114，接触段116和过渡段118，它们沿纵向轴线191间隔开。压接段114限定后端110，接触段116限定前端108，并且过渡段118设置在压接和接触段114、116之间。如本文所使用的，诸如“前”，“后”，“左”，“右”，“顶部”和“底部”的相对或空间术语仅用于识别和区分所引用的元件，并且不一定需要相对于端子100的周围环境的特定的位置或取向。

接触段116包括电触头120。在所示实施例中，电触头120是销或梁，其构造成接收在配合触头(未示出)的插塞或插座中。但是，电触头120在其他实施例中可以具有其他形状，例如但不限于笼形插座，弹簧触头，突片，极靴等。过渡段118可以为端子100提供结构支撑和/或用于将端子100保持在壳体(未示出)中的装置。例如，过渡段118可包括突起119，突起119构造成接合壳体的闩锁或肩部。压接段114包括压接筒104。在所示实施例中，压接段114进一步包括绝缘压接筒122，其设置在压接筒104(其为导体压接筒)的后方。绝缘压接筒122被配置为压接成与电气装置102的绝缘层124接合。绝缘层124围绕一个或多个电导体106。一个或多个电导体106的暴露部分126从绝缘层124突出。与绝缘层124不同，暴露部分126接收在压接筒104中。在替代实施例中，端子100不包括触头120和/或过渡段118。例如，端子100可以仅包括压接筒104，并且可以被配置为端对端地连接两个电气装置102。

压接筒104沿着纵向轴线191在接触端128和装置端130之间延伸。装置端130位于接触端128的后方。压接筒104限定通道132，通道132在其中接收一个或多个导体106的暴露部分126，以准备压接操作。在图1所示的端子100的预压接状态下，压接筒104具有沿横向轴线192截取的u形或v形横截面。压接筒104包括基部134和从基部134的横向相对的侧面延伸的两个翼部或凸片136。通道132由筒104的内侧138限定。通道132沿着翼部136的远端142之间的端子100的顶部140敞开。在压接操作期间，翼部136朝向彼此弯曲进入通道132中以接合电气装置102的一个或多个导体106。在一个实施例中，端子100是“f”型端子，但是在其他实施例中，端子100可以是“o”型端子，其具有封闭的圆柱形筒而不是开放的u形筒。

压接筒104包括沿内侧138的锯齿阵列144。如本文更详细地示出和描述的锯齿阵列144包括沿纵向轴线191间隔开的至少一个主锯齿146和至少一个微锯齿148。多个主锯齿146和多个微锯齿148在图1中示出。主锯齿146和微锯齿148是沿着内侧138的凹槽形状的凹部。微锯齿148的尺寸小于主锯齿146的尺寸。如本文所用，术语“微锯齿”仅表示一种锯齿类型，其在至少一个尺寸上小于主锯齿146，并且不用于表示特定尺寸范围或比例。

在所示实施例中，主锯齿146和微锯齿148沿着压接筒104的内侧138横向伸长。例如，锯齿146、148沿着基部134并且沿着翼部136朝向翼部136的远端142延伸。每个锯齿146、148可以从一个翼部136连续延伸到另一个翼部136，或者可以沿着相应的锯齿146、148的横向长度分成多个区段。在一个实施例中，主锯齿146彼此平行地延伸。微锯齿148彼此平行地并平行于主锯齿146延伸。主锯齿146和微锯齿148横向于纵向轴线191延伸，例如垂直于纵向轴线191。

在压接操作期间，一个或多个导体106的暴露部分126接收在压接筒104的通道132中，并且电气装置102从压接筒104的装置端130延伸。一个或多个导体106通常与纵向轴线191保持同轴。锯齿阵列144的锯齿146、148围绕一个或多个导体106的周边延伸。端子100位于压接设备的砧座(未示出)上。压接设备的压接工具构件(未示出)从端子100的上方下降。压接工具构件接合压接筒104的外侧150并使翼部136弯曲以接合并围绕通道132中的一个或多个导体106。如本文所述，锯齿阵列144被配置成在压接筒104围绕导体106压缩时擦拭和/或刮擦一个或多个导体106的外表面，以移除和/或移位导体106上的氧化物层，通过冷焊产生金属对金属结合。

图2是根据一个实施例的冲压模具200和端子100的一部分的底部透视图。在图2中，冲压模具200的底侧202接合压接筒104的内侧138，以形成锯齿阵列144(如图1所示)。图3是示出与压接筒104接触的冲压模具200的剖视图。图4是图3中所示的冲压模具200和压接筒104的特写部分。

端子100在图2-4中示出，具有平坦的平面形状。例如，端子100可以通过冲压和形成金属板或板来制造。如图2所示，在接触冲压模具200之前，端子100已经被冲压，但是尚未形成端子100。在形成锯齿阵列144之后，压接筒104形成为图1所示的u形。尽管未在图2中示出，但是端子100可以放置在模具板204上，用于图2-4中所示的冲压操作。如图3所示，压接筒104的外侧150与模具板204接合，并且冲压模具200在冲压方向206上从端子100上方朝向端子100垂直移动。

冲压模具200包括从其底侧202突出的多个细长脊208。脊208接合压接筒104的内侧138以形成锯齿阵列144(如图1所示)。在一个实施例中，脊208包括主脊208a和微脊208b。主脊208a具有比微脊208b更大的尺寸。主脊208a形成主锯齿146(图1中示出)，并且微脊208b形成微锯齿148(图1)。如图2所示，主脊208a平行于微脊208b延伸。脊208可以通过机加工冲压模具200的底侧202来形成，以限定突出脊208。如图2所示，冲压模具200包括在每个主脊208a的任一侧上的多个微脊208b，使得多个微脊208b设置在每对相邻的主脊208a之间。在其他实施例中，脊208a，208b可以以其他布置配置。

图3和4示出了相对于模具板204和其上的端子100处于下死点位置的冲压模具200。下死点位置表示冲头行程的结束。因此，冲压模具200不会比图3和4中所示的位置更靠近模具板204移动。在下死点位置，脊208接合端子100并突出到内侧138中。围绕脊208并且脊208之间的冲压模具200的底侧202的部分与端子100间隔开并且不与端子100接合。端子100在冲压模具200的脊208和模具板204之间被压缩。当脊208沿着压接筒104压缩端子100时，脊208移位端子100的一些金属材料。例如，脊208迫使金属材料流到减压区域，例如进入相邻脊208之间的空腔210。如图4所示，相邻脊208之间的端子100的内侧138限定凹形表面182。凹形表面182在外边缘184之间弯曲，使得每个凹形表面182的中间部分186更接近于压接筒104的外侧150(图3中示出)，而不是外边缘184接近外侧150。因此，外边缘184相对于中间部分186升高。当脊208穿过压接筒104时，凹形表面182由端子100的金属材料的位移形成。

图5是沿着图1中所示的线5-5截取的端子100(图1所示)的压接筒104上的锯齿阵列144的剖视图。图6是图5中所示的压接筒104上的锯齿阵列144的特写部分。所示实施例中的锯齿阵列144沿接触端128和装置端130之间的纵向轴线191延伸压接筒104的大部分长度。在替代实施例中，锯齿阵列144可以延伸小于压接筒104的长度的一半，并且压接筒104可选地可以包括多个锯齿阵列144。锯齿阵列144包括多个主锯齿146和多个微锯齿148。主锯齿146和微锯齿148都是沿着压接筒104的内侧138限定的凹部。主锯齿146由主脊208a形成(图3中示出)，并且微锯齿148由微脊208b形成(图3)。因此，主锯齿146和微锯齿148是凹部，其分别具有与主脊208a和微脊208b大致相同的形状。主锯齿146具有比微锯齿148更大的尺寸，使得主锯齿146是比微锯齿148更大的腔。

主锯齿146具有两个侧壁166和位于侧壁166之间的底壁168。侧壁166可以从内侧138到底壁168朝向彼此逐渐变细，使得主锯齿146在内侧138处沿纵向轴线191的宽度152大于底壁168的宽度。在所示实施例中，主锯齿146具有梯形横截面形状，但是主锯齿146在其他实施例中可以具有其他形状，例如矩形，三角形，五边形等。微锯齿148具有两个侧壁170，两个侧壁170朝向彼此逐渐变细，具有从内侧138朝向外侧150的深度。在所示实施例中，微锯齿148具有大致三角形的形状，使得两个侧壁170在微锯齿148的点172处交会。或者，侧壁170可以连接到类似于主锯齿146的底壁168的窄底壁，而不是在点172处交会。

主锯齿146在内侧138处沿纵向轴线191的宽度152大于微锯齿148的宽度154。例如，主锯齿146的宽度152可以是微锯齿148的宽度154的两倍到十倍。主锯齿146和微锯齿148具有各自的深度156、158，其从内侧138朝向压接筒104的外侧150延伸。主锯齿146的深度156大于微锯齿148的深度。例如，主锯齿146的深度156可以是微锯齿148的深度158的两倍。主锯齿146具有沿纵向轴线191的横截面区域160，该横截面区域160大于微锯齿148的横截面区域162。横截面区域160、162限定在相应的锯齿146、148的壁和内侧138的平面163之间。例如，在一个实施例中，微锯齿148的横截面积162可以小于主锯齿146的横截面积160的一半，小于三分之一，小于四分之一，和/或小于五分之一。在替代实施例中，主锯齿146的深度156可以等于或小于微锯齿148的深度158，尽管主锯齿146的宽度152大于微锯齿的宽度154，使得主锯齿146的横截面积160大于微锯齿148的横截面积162。

在一个实施例中，锯齿阵列144中的主锯齿146和微锯齿148布置成在两个相邻的主锯齿146之间具有至少一个微锯齿148。如本文所用，相邻的主锯齿146指的是两个主锯齿146，其间没有任何插入的主锯齿146，尽管在相邻的主锯齿146之间存在中间的微锯齿148。锯齿阵列144可以具有交替顺序的主锯齿146和微锯齿148的组174。每组微锯齿148包括至少一个微锯齿148。在所示实施例中，每个组174具有至少两个微锯齿148，并且一些组174具有三个微锯齿148。组174和主锯齿146沿着阵列144的长度在压接筒104的装置端130和接触端128之间交替。所示实施例中的阵列144包括三个主锯齿146和四个微锯齿148组174。每个主锯齿146在每侧(例如，在接触端侧和装置端侧)上由相应的微锯齿组174围绕。在所示实施例中，锯齿阵列144包括第一主锯齿146a，第二主锯齿146b和第三主锯齿146c。锯齿阵列144进一步包括设置在接触端128和第一主锯齿146a之间的多个微锯齿148的第一组174a，设置在第一和第二主锯齿146a，146b之间的微锯齿148的第二组174b，设置在第二和第三主锯齿146b，146c之间的微锯齿148的第三组174c，以及设置在第三主锯齿146c和装置端130之间的微锯齿148的第四组174d。在其他实施例中，阵列144可包括主锯齿146和微锯齿148的不同数量和/或布置。例如，在一个替代实施例中，阵列144的一个或两个轴向端(最接近接触端128和装置端130)可以由主锯齿146而不是微锯齿148限定。

由于主锯齿146是比微锯齿148更大的凹部，因此两个相邻的主锯齿146在它们之间限定了带176。每个带176是压接筒104的一部分，其侧面由相邻的主锯齿146的相应侧壁166限定。带176具有沿垂直轴线193的高度，该高度通常等于侧壁166沿垂直轴线193的高度。至少一些带176在其上包括至少一个微锯齿148的组174。例如，在一个实施例中，每个带176包括沿纵向轴线191彼此间隔开的多个微锯齿148。由于图5中示出了三个主锯齿146a-c，所以主锯齿146a-c限定两个带176，在第二或内部锯齿146b的每侧上具有一个带176。第一和第三主锯齿146a，146c是沿阵列144的长度的外主锯齿。每个外锯齿146a，146c仅在相应的外锯齿146a，146c的朝向内锯齿146b的内侧上限定相应带176的一侧。在所示实施例中，压接筒104的内侧138的沿着外锯齿146a，146c的相应外侧的背离内锯齿146b的部分包括至少一个微锯齿148。因此，微锯齿148可以设置在每个主锯齿146的两侧。

主锯齿146和微锯齿148限定相邻锯齿146、148之间的筒齿180。一些筒齿180限定在两个微锯齿148之间，并且其他筒齿180限定在一个微锯齿148和一个主锯齿146之间。每个筒形齿180具有顶表面182和从顶表面182的相应边缘184延伸的两个侧面。每个齿180的侧面由限定相应的齿180的相应的锯齿146、148的侧壁166、170限定。例如，限定在两个相邻的微锯齿148之间的筒齿180a的侧面由两个侧壁170限定，并且沿垂直轴线193可以具有相等的高度。另一方面，限定在一个主锯齿146和一个微锯齿148之间的筒齿180b的侧面可以具有不同的高度，因为一侧由主锯齿146的侧壁166限定而另一侧由微锯齿148的侧壁170限定。在所示实施例中，齿180的侧面是锥形的或倾斜的，使得齿180具有大致梯形形状，但是齿180在其他实施例中可以具有其他形状，例如矩形形状。筒齿180的边缘184构造成在压接操作期间接合并刮擦电气装置102(图1)中的一个或多个电导体106(图1中所示)以移除和/或移位氧化物层，以形成金属对金属接触。所示实施例中的锯齿阵列144包括26个离散边缘184，但是在其他实施例中可以形成其他数量的齿180和边缘184。

在所示实施例中，至少一些筒齿180的顶表面182是凹形的。例如，相应齿180的顶表面182朝向压接筒104的外侧150弯曲或曲弯，并且沿着边缘184之间的齿180的宽度具有距离。相应齿180的顶表面182的中间部分186比齿180的每个边缘184更靠近外侧150。顶表面182可以是凹形的，这是由于在压接筒104的内侧138中形成锯齿146、148的压制操作，如上面参照图4所述。筒齿180的凹形顶表面182允许边缘184具有相对锐角，这可以增强边缘184相对于一个或多个电导体106的刮擦。在替代实施例中，筒齿180的顶表面182可以是相对线性的。

图7是端子组件300的一部分的剖视图，该端子组件300包括端子100的压接筒104的通道132中的电气装置102(图1示出)的一个或多个导体106。在图7中，端子组件300处于预压接状态。图8示出了根据一个实施例的处于后压接状态的端子组件300，使得压接筒104被压缩成与导体106机械接合和电接触。参照图7，在压接操作期间，压接设备沿着垂直轴线193压缩压接筒104，使得压接筒104的相对部分302、304被迫沿着相应的压接方向306，308朝向彼此向内推入通道132中。压接筒104的内侧138接合并压缩一个或多个导体106，使导体106的金属挤压(例如，流动，滑动或以其他方式移动)到减压区域。通常，主要减压区域位于压接筒104的接触端128和装置端130(图8中示出)处。因此，在压接操作期间，导体106的金属可以沿着扩展方向310、311朝向端部128、130流动。

在一个实施例中，由于压缩力，压接筒104的金属也可以在扩展方向310、311上流动。例如，压接筒104可以由一种或多种金属构成，所述金属具有与导体106的一种或多种金属相比相似的强度(或弹性模量)。导体106可以由包括铜或铝中的至少一种的第一金属材料构成，并且端子100可以由也包括铜或铝中的至少一种的第二金属材料构成。可选地，导体106的金属材料可以与端子100的金属材料相同。由于导体106的强度可以至少类似于端子100的强度，因此在压接期间压接筒104和接近压接筒104的内侧138的导体106之间可能存在很小的差动金属流动，这限制了压接筒104刮擦导体106以移位氧化物层并建立可靠的金属对金属接触的能力。然而，即使当端子100的金属材料的强度与导体106的金属材料相似时，锯齿阵列144也被配置为利用差动流动的局部区域来增强刮擦。

如图7所示，主锯齿146限定了减压区域或减压部。在压接操作期间，靠近主锯齿146的导体106的一些金属沿着相对的第一和第二方向312、314轴向地朝向相应的主锯齿146流动并且至少部分地填充主锯齿146。如图8所示，由于压接操作期间的压缩力，导体106的金属填充每个主锯齿146。在一个实施例中，当靠近压接筒104的导体106的金属在第一和第二方向312、314上相对于压接筒104流动时，沿着压接筒104的内侧138的筒齿180的边缘184接合并刮擦导体106。例如，设置成沿着一个带176与压接筒104的内侧138接合的一个导体106的一段可以在两个方向312、314上朝向位于带176两侧的主锯齿146拉伸。随着导体106的金属材料被拉伸，沿着带176(由主锯齿146和微锯齿148限定)的筒齿180的边缘184刮擦并擦拭流动的金属材料以移除和/或移位导体106上的氧化物层或其他表面污染物。刮擦在压接筒104和导体106之间提供可靠的金属对金属接触，其支持所得端子组件300的导电性。

因此，锯齿阵列144被配置成在压接筒104和一个或多个导体106之间提供可靠的金属对金属电接触，即使当由于金属强度特性的相似性，压接筒104和导体106之间的相对挤压流动很小时，也是如此。实验测试已经证明，具有锯齿阵列144的端子100形成具有比不包括本文所述的锯齿阵列144的一些已知端子更理想的导电特性的端子组件，例如较低的初始电阻测量值，测试后较低的最终电阻测量值，和/或在各种端子尺寸下的测试后的较低的δ电阻测量值。

应理解的是，以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。另外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本发明的教导。本文描述的各种部件的尺寸，材料类型，取向以及各种部件的数量和位置旨在限定某些实施例的参数，并且决不是限制性的，而仅仅是示例性实施例。在阅读以上描述后，在权利要求的精神和范围内的许多其他实施例和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。