用于借助超聲波焊接進行電連接的電插接器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實心的接觸銷形式的電插接器，該電插接器具有下列各項：A)一接觸部分，B)一與該接觸部分鄰接的過渡部分，以及C)一與該過渡部分鄰接的連接部分，該連接部分用于借助超聲波焊接與一電線電連接，其中，該連接部分具有至少一個用于在超聲波焊接過程中對波進行折射的幾何波折射元件。
【專利說明】用于借助超聲波焊接進行電連接的電插接器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)專利權(quán)利要求1的前序部分所述的電插接器。
[0002] 本發(fā)明特別涉及一種形成為接觸銷/觸針的用于借助超聲波焊接工藝與纜線電 連接的電插接器。

【背景技術(shù)】
[0003] 電插接器旨在通過其（例如在一電線與另一電線或電氣設(shè)備之間的）插接器對 (因此通過其插口部分和插頭部分）建立可再次分離的電連接。
[0004] 在此，在現(xiàn)有技術(shù)中已知了用于將纜線或電線與插接器相連的不同連接方法。
[0005] 除了螺絲連接之外，壓接連接、錫焊連接、壓入或沖孔連接和其他連接技術(shù)是已知 的，如形鎖合連接，特別是焊接連接。
[0006] 在大多數(shù)應用中，通常希望在電插接器的觸頭和待連接的纜線之間建立特別持久 的連接。
[0007] 特別地，在汽車工業(yè)中，對電連接的持久性和可靠性有較高的要求。
[0008] 特別地，要求是（以可靠且持久的方式）即使當在汽車的使用過程中在溫度波動 和機械振動及發(fā)生損壞的情況下，待與觸頭連接的電線也不會造成連接的分離。
[0009] 電動機及混合技術(shù)在汽車行業(yè)目前及將來的發(fā)展還要求具有高載流能力的觸頭 布置結(jié)構(gòu)，這些觸頭布置結(jié)構(gòu)即使在升高的溫度（特別地由于固有加熱）也會產(chǎn)生可靠連 接。
[0010] 在溫度改變的操作中，此類觸頭材料尤其是不合適的，因為它們會由于具有交替 溫度升高和冷卻的松弛過程隨著時間失效并可能從纜線脫離。
[0011] 已經(jīng)證明超聲波焊接工藝對于建立某些材料的高強度連接而言是一種特別合適 的焊接工藝，但是再次遇到了某些觸頭材料的連接的顯著問題。
[0012] 從而，存在各種用于弄清當通過超聲波焊接施加了足夠的焊接能量時會發(fā)生哪種 材料損壞的試驗。
[0013] 在材料試驗中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，當銅纜線借助超聲波焊接與銅觸頭連接時，接觸銷 的連接部分在某種程度上會遭受相當大的損壞，并且具有形成破裂的傾向。
[0014] 另外，就超聲波焊接至纜線的可靠設(shè)計而言，存在關(guān)于觸頭幾何結(jié)構(gòu)的正確設(shè)計 的基本問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明的一個目的是提供一種用于借助超聲波焊接工藝進行電連接的電插接器 或接觸銷，該電插接器或接觸銷克服了上述問題并且尤其就安裝空間而言具有優(yōu)化的幾何 形狀。
[0016] 另外，一個進一步的目的是提供這種可以在許多應用中普遍且成本節(jié)約地使用的 接觸銷。
[0017] 這個目的是由權(quán)利要求1的特征來實現(xiàn)的。
[0018] 在從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的有利實施例。
[0019] 本發(fā)明的基本概念是一種插接器、特別是實心的接觸銷形式，具有下列各項：一接 觸部分，該接觸部分優(yōu)選地通過一過渡部分與一連接部分連接，其中，該連接部分被設(shè)計成 用于借助超聲波焊接與一電線電連接，并且因此一用于折射超聲波的波折射單元或幾何波 折射元件被安排在此區(qū)域中，優(yōu)選在該連接部分和與其鄰接的過渡或接觸部分之間的過渡 區(qū)域中。
[0020] 可以認為該波折射元件的技術(shù)效果是，當借助超聲波焊接施加能量時，尤其由于 所產(chǎn)生的波的緣故，破裂和損壞可能會發(fā)生在連接部分的區(qū)域中，尤其在其過渡區(qū)域至接 觸部分或其間的過渡部分。此類過渡部分是在超聲波焊接過程中特別受到負荷的區(qū)域。
[0021] 為了防止損壞，因此必須在連接部分上提供一合適地形成的波折射元件、優(yōu)選地 適當?shù)匦纬傻穆∑鸩俊?br> [0022] 根據(jù)本發(fā)明，因此提出了一種電插接器，該電插接器包括一接觸部分，一與該接觸 部分鄰接的過渡部分，以及一與該過渡部分鄰接的連接部分，其中，該連接部分被設(shè)計成用 于借助超聲波焊接與一電線電連接，并且其中，該連接部分是通過至少一個幾何波折射元 件（優(yōu)選地，用于在超聲波焊接過程中折射波的突出的隆起部）而形成的。
[0023] 該連接部分具有一支撐表面、優(yōu)選地一平坦的支撐表面，用于待連接的電線或待 連接的電線的接觸端。
[0024] 以一種特別有利的方式，該連接部分被形成為L形連接部分，更確切地，由一第一 管腳/腿部和一定向為基本上與第一管腳正交的第二管腳所形成，其中，每個管腳是該連 接部分的一部分。結(jié)果，這兩個管腳以定向為基本上彼此正交的形式相連并且形成L形連 接部分形式。
[0025] 從而保證了電插接器可獲得一個理想的安裝空間，因為，在第二管腳（該第二管 腳還有利地形成了該電線的支撐表面）的足夠薄的設(shè)計的情況下，僅選擇為如此厚，以致 于該電線的和該管腳的總厚度近似地等于或略微大于總觸頭的厚度。
[0026] 因此，在安裝空間方面，這種幾何形狀是優(yōu)化的，并同時為通過該第一管腳所提供 的纜線提供了一止擋部并且為通過該第二管腳所提供的纜線提供了一支撐表面。
[0027] 在一個有利實施例中，該第一管腳被安排在該過渡部分上。
[0028] 進一步地，該第二管腳有利地與處于基本上與所述管腳正交的定向的第一管腳連 接，這樣使得形成了一 L形連接部分，該L形連接部分或者整體地由該過渡部分（其總體定 向為插入方向）形成或者整體地在過渡部分上（垂直于插入方向）形成。
[0029] 為了基本上消除超聲波焊接過程中縱波所導致的損壞，提供了根據(jù)本發(fā)明的狹長 插接器形式的優(yōu)選設(shè)計，其中，第一管腳被沿插入方向安排在過渡部分上，這樣使得第二管 腳被基本上沿延伸方向并因此沿接觸銷的插入方向安排。
[0030] 該第二管腳的支撐表面有利地具有一過渡表面，該過渡表面與由第一管腳所形成 的管腳內(nèi)表面連接或直接延伸至其中。
[0031] 形象地說，近似地形成了一"半管部"一半的形狀，其中，該第二管腳的支撐表面形 成了基部，并且具有管腳內(nèi)表面的彎曲的過渡表面?zhèn)认虻貥?gòu)成了"半管部"的倒圓部分。
[0032] 換言之，這些內(nèi)表面（即各種情況下與另一管腳相對的表面）通過一彎曲的過渡 表面互相連接。該彎曲的過渡表面基本上近似地對應于從近似70°至90°弧度的空心圓 柱的內(nèi)周邊的一段。
[0033] 該彎曲的過渡表面的曲率半徑在整個過渡表面上是有利地恒定的，其中，幾何波 折射元件從該過渡表面突出。
[0034] 在一個優(yōu)選實施例中，該幾何元件被形成為一隆起部，該隆起部從過渡表面向外 突出地沿著曲率同樣也是彎曲的。
[0035] 在一個特別優(yōu)選的實施例中，該隆起部的行進在整個彎曲表面上延伸，更具體地 在第一管腳的整個高度上延伸，并以該隆起部的另一端延伸進入側(cè)面或進入第二管腳的表 面。
[0036] 該隆起部相對于由該L所形成的連接部分側(cè)邊有利地近似位于該過渡表面的中 間。
[0037] 換言之，在頂視圖中該隆起部的投影被定向為平行于接觸銷的插入方向。
[0038] 結(jié)果，在該接觸銷中所形成的縱超聲波被以縱向定向的方式所形成的波折射元件 所中斷并且其效果被禁止，這樣使得該接觸銷能夠以不損壞的方式借助超聲波焊接與電線 連接。
[0039] 僅在連接凸緣處借助超聲波焊接與電線連接的接觸元件和借助對應的波折射輪 廓所形成的接觸元件之間的對比試驗已經(jīng)表明，在第一組接觸元件中，在幾乎所有情況下 可以在過渡區(qū)域檢測到損壞和/或破裂，而這不是根據(jù)本發(fā)明的接觸元件的情況。
[0040] 在一個特別優(yōu)選的實施例中，該連接部分和該幾何波折射元件（即優(yōu)選地該隆起 部）是由一種材料（更具體地優(yōu)選地由純銅或銅合金）以材料結(jié)合的方式形成的。
[0041] 由于特別好的導電性，銅或具有高含銅量的銅合金的使用是優(yōu)選的。
[0042] 無論如何，在連接部分至過渡部分或接觸部分的過渡部之間或之上的波折射元件 的合適設(shè)計對根據(jù)本發(fā)明的觸頭的技術(shù)效果而言是決定性的。
[0043] 一個進一步優(yōu)選的實施例是根據(jù)前述特征中的一種或多種的電插接器，其中，該 接觸銷由一種金屬材料制成，并且其中，該接觸銷具有一電鍍的表面涂層，并且該過渡部分 具有一支撐表面，該支撐表面沒有表面涂層并且沒有另外施加的涂層。
[0044] -個進一步優(yōu)選的實施例是根據(jù)前述特征中的一種或多種的電插接器，其中該連 接部分具有一用于待連接的電線的優(yōu)選地平面的支撐表面。
[0045] 一個進一步優(yōu)選的實施例是根據(jù)前述特征中的一種或多種所述的電插接器，其 中，該接觸銷的金屬材料由銅或具有高含銅量的銅合金組成，和/或該接觸銷的電鍍涂層 由銀或金或錫組成。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明應視為披露了單個或多個特征的組合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047] 可以從進一步的權(quán)利要求書、【專利附圖】

【附圖說明】以及附圖中得出其它優(yōu)點和適宜的實施 例，在附圖中示出：
[0048] 圖1示出了用于借助超聲波焊接進行電連接的電插接器，
[0049] 圖2示出了觸頭的透視圖，
[0050] 圖3示出了與來自圖1和圖2的實施例相似的接觸銷的透視圖。

【具體實施方式】
[0051] 根據(jù)圖1，電插接器1設(shè)計為接觸銷2的形式。該接觸銷2被分成部分A、B和C。 部分C構(gòu)成了接觸銷2的接觸部分3。接觸部分3用來與相應的配對插頭接觸。在部分B 中過渡部分4緊接該接觸部分。用于用配對插頭上的止動器元件進行鎖定的止動器輪廓8 被安排在過渡部分4和接觸部分3之間。在接觸銷2的部分A中連接部分5鄰接該過渡部 分4。
[0052] 該接觸銷2的連接部分5用于與待連接的纜線或待連接的電線100進行電和機械 連接。該連接部分5被形成為L形連接部分，其中，該L形狀的一部分是過渡部分的一部分。 該連接部分5的L形狀是由第一管腳50和安排成與第一管腳正交的第二管腳51所產(chǎn)生的。 該管腳50直接連接在過渡部分4上。在與該連接部相對的一側(cè)，該管腳50具有一管腳表 面40，該管腳表面基本上水平并且然后在其進一步行進/延伸中以曲率半徑R彎曲，并且通 向或過渡到第二管腳51的一支撐表面10。該第二管腳51被形成為基本上扁平的管腳，該 管腳被沿該接觸銷2的軸向方向安排，更具體地安排在該接觸銷的末端。第二管腳51的底 側(cè)以及因此與支撐表面10相對的側(cè)有利地同樣是平坦的，從而實現(xiàn)最小的安裝空間。
[0053] 接觸部分3和過渡部分4被形成為具有第一直徑D1，基本上形成為圓柱部分。該 連接部分5通過一伸出部11突出至外輪廓之外，并因此突出至由該接觸部分3和該過渡部 分4所形成的接觸銷2圓柱形外套的外套形狀之外。
[0054] 由于伸出部11的緣故，插接器提供了抵靠例如外殼的機械支持物，從而保證接觸 銷2可以與其接觸部分3 -起被帶到正確的插入位置。
[0055] 如在圖1和圖2中可見的，支撐表面10從第二管腳51到第一管腳50的管腳表面 40的行進形成為一彎曲的表面。彎曲部基本上近似地具有"半管部"的一半的形狀。換言 之，底座表面是由支撐表面10所形成的，而該半管部的側(cè)表面是由彎曲的管腳表面40所形 成的。
[0056] 如圖2中可見的，波折射器41從管腳表面40突出。波折射器41在本示例性實施 例中被形成為一隆起部或凸起，并更具體地形成一彎曲的隆起部，其投影如圖2中可見地 沿接觸銷2的軸向S或插入方向S延伸。
[0057] 換言之，該隆起部41從支撐表面10沿著軸向經(jīng)由彎曲的管腳表面40的彎曲部向 高處一直延伸到其末端53,并且更具體地近似地延伸直到伸出部11的上端。
[0058] 從而，所形成的凸起在連接部分5中充當波折射器41，以便尤其折射縱波。
[0059] 如圖1中所表明的，纜線100的被除去絕緣層的末端應被放置在支撐表面10上， 并且在纜線100和接觸銷2或其連接部分5之間應借助超聲波（即借助超聲波焊接）形成 超聲波焊接連接。
[0060] 在此過程中所產(chǎn)生的縱波和超聲波在向過渡部分5的"臨界"過渡處被波折射器 41所中斷，這樣使得超聲波的能量（尤其在從連接部分5向過渡部分4過渡的區(qū)域中）不 會導致任何功能損害性的干擾或材料損壞。
[0061] 圖2中可見的是，凸起或隆起部41基本上被安排在管腳50、51的側(cè)邊緣42之間 的中間。
[0062] 可替代地，兩個平行的波折射器41 (即兩個凸起或兩個隆起部41)在該過渡區(qū)域 中還可以被并排安排，凸起或隆起部的幾何設(shè)計造成超聲波的折射。
[0063] 已經(jīng)證明單個中央和彎曲的隆起部41的結(jié)構(gòu)是特別高效的。這是因為以此方式 發(fā)生了超聲波的最優(yōu)的波折射。
[0064] 圖1和圖2中所展示的連接部分5在其支撐表面10上不具有表面涂層，這樣使得 直接與接觸銷2的材料發(fā)生接觸。
[0065] 接觸銷2的材料有利地形成為銅材料或具有高含銅量的銅合金。
[0066] 該接觸部分3可以有利地設(shè)置有表面涂層，這樣使得可以通過部分涂層成本節(jié)約 地提供根據(jù)本發(fā)明的電插接器，并且該電插接器以有利的方式適合于超聲波焊接。
[0067] 考慮到熱量輸入，已經(jīng)證明如果第二管腳51的長度設(shè)置為接觸銷2的總長度的近 似25 %至40 %則是有利的。
[0068] 結(jié)果是，第一管腳50位于離連接部分5的末端近似等于接觸銷2的總長度的三分 之一的距離處。過渡部分4和接觸部分3形成接觸銷2的長度的三分之二。
[0069] 如圖2中可見的，支撐表面10的寬度有利地大于接觸部分3和過渡部分4的直徑 D1。這提高了第一管腳50的區(qū)域中波折射器41的波折射效果。
[0070] 圖3中展示了與來自圖1和圖2的實施例相似的接觸銷2的透視圖。
[0071] 在該透視圖中可以清楚地看到在本示例性實施例中是如何形成機械的波折射元 件或波折射器41的。
[0072] 附圖標記列表：
[0073] 1 電插接器
[0074] 2 接觸銷
[0075] 3 接觸部分
[0076] 4 過渡部分
[0077] 5 連接部分
[0078] 8 止動器輪廓
[0079] 10支撐表面
[0080] 11 伸出部
[0081] 40管腳表面
[0082] 41波折射器
[0083] 42管腳50、51的側(cè)邊緣
[0084] 50第一管腳
[0085] 51第二管腳
[0086] 52彎曲的過渡部分
[0087] 53隆起部的末端
[0088] 60電鍍的表面涂層
[0089] 100纜線/電線
[0090] S 軸向/插入方向
【權(quán)利要求】
1. 一種實心的接觸銷（2)形式的電插接器（1)，包括下列各項： A) -接觸部分（3)， B) -與該接觸部分（3)鄰接的過渡部分（4)以及 C) 一與該過渡部分（4)鄰接的連接部分（5)，該連接部分用于借助超聲波焊接與一電 線（100)電連接，其中，該連接部分（5)具有至少一個用于在超聲波焊接過程中對波進行折 射的幾何波折射元件（41)。
2. 如權(quán)利要求1所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分（5)具有一用于待連接 的電線（100)的、優(yōu)選地平面的支撐表面（10)。
3. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分（5) 是由一第一管腳（50)和一第二管腳（51)所形成的。
4. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該第一管腳 (50) 被安排在該過渡部分（4)上。
5. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分（5) 被形成為L形連接部分，更確切地，由該第一管腳（50)和定向為基本上與第一管腳正交的 該第二管腳（51)所形成。
6. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該第二管腳 (51) 的所述支撐表面（10)通過一彎曲的過渡表面（52)與一由該第一管腳（50)所形成的 管腳內(nèi)表面（40)連接和/或與該管腳內(nèi)表面形成一公共表面。
7. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該幾何波折射 元件（41)被安排在該彎曲的過渡表面（52)的區(qū)域內(nèi)并從中突出。
8. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該幾何波折射 元件（41)被形成為一從該過渡表面（52)向外突出的彎曲的隆起部。
9. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該隆起部的位 置以及因此其行進在該第一管腳（50)的整個高度上延伸，并以該隆起部的一末端（53)達 到該第二管腳（51)。
10. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分 (5)和該幾何波折射元件（41)是由一種純銅材料以材料結(jié)合的方式形成的。
11. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該接觸銷（2) 具有部分的表面涂層。
12. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分 (5)的表面涂層未施加于該支撐表面（10)的區(qū)域中，并且在該區(qū)域中，用于該超聲波焊接 的觸頭材料由接觸元件的材料組成。
13. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該接觸銷（2) 由一種金屬材料制成，其中，該接觸銷（2)具有一電鍍的表面涂層，該過渡部分（4)具有一 支撐表面（10)，該支撐表面沒有表面涂層并且沒有另外施加的涂層。
14. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分 (5)具有一用于待連接的電線（100)的、優(yōu)選地平面的支撐表面（10)。
15. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該連接部分 (5)被形成為L形連接部分，更確切地，由該第一管腳（50)和定向為基本上與第一管腳正交 的該第二管腳（51)所形成。
16. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該接觸銷（1) 的金屬材料由銅或具有高含銅量的銅合金組成。
17. 如前述權(quán)利要求中的一項或多項所述的電插接器（1)，其特征在于，該接觸銷（3) 的該電鍍涂層由銀或金或錫組成。
【文檔編號】H01R43/02GK104115333SQ201380008895
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月11日
【發(fā)明者】T·貝克, P·貝德納爾奇克, S·舒爾茨, W·朗霍夫, D·霍利 申請人:安費諾-圖赫爾電子有限公司