本發(fā)明在第一方面涉及根據(jù)獨(dú)立的主權(quán)利要求1的前序部分所述的重型插拔連接器。

本發(fā)明在第二方面涉及根據(jù)獨(dú)立的并列權(quán)利要求9的前序部分所述的用于制造壓接觸頭的方法。

本發(fā)明在第三方面涉及根據(jù)獨(dú)立的并列權(quán)利要求14的前序部分所述的壓接觸頭使用方法。

這種插拔連接器和觸頭用于在電導(dǎo)體之間傳遞電流強(qiáng)度例如為500至650A的電流。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中已知使用銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線來尤其在高電流范圍中傳遞電能。例如當(dāng)時(shí)在DDR(德意志民主共和國)為此優(yōu)先使用鋁作為可用的原材料。這大多以相對(duì)硬的單導(dǎo)體出現(xiàn)，如今在九個(gè)州也見到這種供能導(dǎo)線。而過去在老的州中優(yōu)先使用由銅制成的絞合線導(dǎo)體。

由于目前價(jià)格和可用銅資源的限量以及還由于明顯較低的比重(Al：2.73Kg/dm³；CU：8.9Kg/dm³)，如今在許多領(lǐng)域中越來越多地使用鋁作為高電流傳輸導(dǎo)線的材料。對(duì)此優(yōu)選使用柔性的、即，不怎么硬的絞合線導(dǎo)體。對(duì)此，電流傳輸不僅可發(fā)生在地面上、例如在風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中以及在鐵路領(lǐng)域中而且可發(fā)生在地下的能量分布中、例如以接地導(dǎo)線形式(作為較大的電流分布網(wǎng)的組成部分)。鋁的稍微較小的比電導(dǎo)率和由此得到的相應(yīng)較大的所需的線纜橫截面為了前面所述的優(yōu)點(diǎn)而被接受。

在文獻(xiàn)WO2013174581A1中提及在風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中越來越多地使用鋁線纜。此外描述了使用電連接器來電連接不同的線纜。提及使用壓接和螺接連接部。為了避免由于在鋁絞合線到連接件的過渡部上的氧化而產(chǎn)生的不利，提出，將線纜焊接在連接件的連接面上，例如通過摩擦焊接。

此外提及，在鋁線纜和連接件之間的連接可通過摩擦焊接、旋轉(zhuǎn)摩擦焊接、超聲波焊接或電阻焊接產(chǎn)生。連接件可由銅構(gòu)成。對(duì)此替代地，公開了連接件同樣由鋁構(gòu)成，以避免在鋁線纜和接觸件之間的過渡部上的過渡電阻或接觸腐蝕。此外，建議給連接件的表面鍍錫或鍍錫和鍍鎳。

由文獻(xiàn)DE102013105669A1同樣已知通過電阻焊接連接電連接器與絞合線導(dǎo)體。

文獻(xiàn)EP1032077A2在文章中建議通過摩擦焊接連接由鋁構(gòu)成的絞合線導(dǎo)體與由銅構(gòu)成的接觸件。

文獻(xiàn)EP2621022A1描述了一種用于連接引導(dǎo)電流的元件與鋁線纜的線纜接線柱，其中相關(guān)的管的第一區(qū)段在內(nèi)側(cè)上具有鋁層并且在外側(cè)上具有銅層。

EP2662934A2提出由鋁或由鋁合金構(gòu)成的連接罩的應(yīng)用。該連接罩與鋁導(dǎo)體擠壓并且焊接到由銅或銅合金構(gòu)成的接觸件上。

但是原則上在絞合線導(dǎo)體直接或間接地焊接在觸點(diǎn)上的結(jié)構(gòu)形式中批量生產(chǎn)是非常繁雜的并且不能在當(dāng)?shù)貨]有相應(yīng)的設(shè)備的情況下進(jìn)行，因此在該結(jié)構(gòu)形式情況下不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場批量生產(chǎn)。

DE112011103392T5公開了一種壓接接頭，其由兩種不同金屬材料、例如銅和鋁構(gòu)成。這兩種材料的連接區(qū)域被塑料成型件覆蓋以避免腐蝕。

文獻(xiàn)EP2579390A1同樣描述了一種鋁銅端子，其具有由鋁構(gòu)成的接觸件和由銅構(gòu)成的連接件，它們彼此焊接，其中連接區(qū)域通過安裝初級(jí)密封件、例如通過用特殊的熱塑材料注塑包封而受到保護(hù)以防電子腐蝕，其中絞合線焊接在接觸件上。

因此在后兩個(gè)文獻(xiàn)中提出，用密封件、例如通過用特殊的熱塑材料注塑包封來密封相關(guān)的過渡區(qū)域。但是該過程一方面繁雜，并且另一方面這種密封件通常具有很有限的使用壽命。如此形成的連接器不適合作為插拔連接器的接觸元件。

前述文獻(xiàn)還涉及用于使供電線纜持久地連接到匯流排或其他線纜上以進(jìn)行固定安裝的連接器。即該安裝僅裝配一次并且原則上不用于多次更換。

與此相對(duì)，在現(xiàn)有技術(shù)中例如由文獻(xiàn)EP892462B1還已知重型插拔電連接器，其具有壓接觸頭并且其線纜接頭技術(shù)由此明顯更簡單。

但是對(duì)此存在如下問題，鋁導(dǎo)體的絞合線彼此之間由于其氧化而具有差的所謂的“橫向傳導(dǎo)性“(即，在各個(gè)絞合線之間的傳導(dǎo)性垂直于線纜的走向)，這同樣在所有所述的布置方案中增大了到連接觸頭的過渡電阻。

此外還存在以下問題，鋁容易氧化并且還不容易與其他金屬、如銅或黃銅連接。尤其這由于其大的用于鋁絞合線導(dǎo)體的表面而引起。在鋁和例如銅之間的過渡區(qū)域中尤其在長期以高的電流強(qiáng)度通電的情況下并且在同時(shí)受到氧氣影響的情況下出現(xiàn)所謂的“電子腐蝕”并進(jìn)而產(chǎn)生具有比參與金屬中的每一個(gè)明顯更高的比電阻的層。由于該高電阻，在運(yùn)行中由于高的電流強(qiáng)度可發(fā)生明顯加熱，由于加熱額外地以相互作用的形式提高了該過渡電阻。此外該熱趨勢可帶來其他損害，例如在塑料絕緣性方面。

例如在鐵路領(lǐng)域，但是也在許多其他領(lǐng)域中有需要經(jīng)常改變高電流布線的應(yīng)用。因此在現(xiàn)有技術(shù)中需要可靈活調(diào)節(jié)的高電流連接器，其優(yōu)選可現(xiàn)場批量生產(chǎn)或至少能夠以盡可能低成本地批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的是提供一種電連接器，其一方面使得鋁絞合線導(dǎo)體(Litzenleiter)的連接相對(duì)不復(fù)雜，另一方面實(shí)現(xiàn)盡可能靈活的調(diào)節(jié)，并且也還在長時(shí)間作用高電流強(qiáng)度的情況下具有持久地良好電導(dǎo)率。

該目的在第一方面借助前面提及類型的重型插拔連接器通過獨(dú)立的主權(quán)利要求1的特征部分的特征實(shí)現(xiàn)。

在第二方面，該目的借助前面提及類型的制造方法通過獨(dú)立的并列權(quán)利要求9的特征部分的特征實(shí)現(xiàn)。

在第三方面，該目的借助前面提及類型的應(yīng)用方法通過獨(dú)立的并列權(quán)利要求14的特征部分的特征實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中給出。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及具有至少一個(gè)壓接觸頭的重型插拔連接器，壓接觸頭具有由鋁或鋁合金構(gòu)成的壓接區(qū)域和鄰接在其上的由銅或銅合金構(gòu)成的接觸區(qū)域，接觸區(qū)域可實(shí)施成銷形式或插座(插口)形式。因此，鋁絞合線導(dǎo)體借助壓接區(qū)域被壓接，而由此沒有出現(xiàn)所謂的“電子腐蝕”。

根據(jù)本發(fā)明，從銅材料到鋁材料的過渡對(duì)此敷設(shè)在壓接觸頭中。這能夠通過使壓接區(qū)域與接觸區(qū)域焊接來實(shí)現(xiàn)。尤其在制造壓接觸頭時(shí)通過摩擦焊接過程制造該連接。

此時(shí)，壓接觸頭可為高電流用的接觸銷或高電流用的接觸插座。將至少一個(gè)這種接觸銷和/或這種接觸插座引入絕緣體中并且與其一起形成重型插拔連接器的組成部分。

特別有利的是，壓接觸頭構(gòu)造成至少部分呈旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的或者具有至少一個(gè)或多個(gè)區(qū)域，其具有圓柱形的或者至少旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外輪廓，因?yàn)橛纱藟航佑|頭能形狀鎖合(配合)連接地布置在絕緣體的貫通孔中或者相應(yīng)的同樣旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的通孔中。

此外有利的是，根據(jù)本發(fā)明的第二方面在制造時(shí)鋁由于其易變形性而用作壓接觸頭的壓接區(qū)域的材料。這對(duì)于鋁導(dǎo)體的壓接、尤其鋁絞合線導(dǎo)體的壓接特別有利，因?yàn)閷?duì)此在相關(guān)區(qū)域盡管不可避免與氧氣接觸但是沒有產(chǎn)生電子腐蝕以及尤其也沒有產(chǎn)生金屬間相。

為了容納鋁絞合線導(dǎo)體，壓接區(qū)域具有帶有線纜引入口的空腔。

此外，在壓接觸頭中緊接著空腔鉆出附加的貫通孔并且在通孔中可切割出內(nèi)螺紋。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，通過內(nèi)螺紋使得具有與此匹配的外螺紋以及連接在其上的頂端的銷釘以其頂端提前旋入空腔中，優(yōu)選沿線纜引入口的方向、即，反向于絞合線導(dǎo)體的引入方向旋入。

由此先前引入的鋁絞合線導(dǎo)體的絞合線從內(nèi)部壓到壓接區(qū)域上。有利地，壓接觸頭在其壓接區(qū)域之內(nèi)具有附加的內(nèi)螺紋。然后將絞合線導(dǎo)體從內(nèi)部壓到附加的內(nèi)螺紋上，附加的內(nèi)螺紋通過提高的摩擦力保持絞合線。此外，切斷鋁絞合線的氧化層。由此并且通過相對(duì)彼此的壓力使得絞合線導(dǎo)體的橫向傳導(dǎo)性增加。因此，在絞合線導(dǎo)體和壓接觸頭之間的過渡電阻減小。在壓接之后，通過使用銷釘而持久地改善傳導(dǎo)性，尤其在銷釘優(yōu)選由鋁構(gòu)成或者由其他的導(dǎo)電材料、例如銅合金構(gòu)成并且由此壓接觸頭相對(duì)于絞合線導(dǎo)體的接觸面增大時(shí)。

在制造時(shí)有利的是，圓柱形的空腔的內(nèi)半徑大于切入的附加的內(nèi)螺紋的理論內(nèi)半徑，從而伸入空腔的附加的內(nèi)螺紋變平坦。這特別有利，因?yàn)橛纱艘环矫姹３至烁郊觾?nèi)螺紋的兩個(gè)期望效果，即，

1)斷開鋁絞合線的氧化層，以及

2)絞合線導(dǎo)體反向于其引入方向以特別好的摩擦效果保持在空腔中，但是另一方面

3)沒有損害絞合線。第三點(diǎn)還特別有利的是，變平緩的螺紋的實(shí)際高度小于絞合線的直徑，從而螺紋不能分開絞合線。

由于其穩(wěn)定性和其良好的導(dǎo)電性有利的是使用銅作為接觸區(qū)域的材料。在一個(gè)有利的設(shè)計(jì)中，接觸區(qū)域附加地至少部分地被涂層，例如被鍍銀或鍍金，并且持久地抗腐蝕保護(hù)。此外由此也有利地實(shí)現(xiàn)了與其他的銅觸頭以及還與相應(yīng)的銅導(dǎo)線的持久的低電阻的插拔連接，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明將在銅和鋁之間的有問題的過渡敷設(shè)在壓接觸頭的內(nèi)部中。

特別有利的是，由鋁構(gòu)成的壓接區(qū)域與由銅構(gòu)成的接觸區(qū)域通過摩擦焊接過程連接，因?yàn)橐赃@種方式防止產(chǎn)生電子腐蝕。最后接觸面由此處于觸頭的內(nèi)部并且以這種方式?jīng)]有與氧氣接觸。由此也持久地、即長時(shí)間地確保良好的傳導(dǎo)性。

此外，焊接、尤其摩擦焊接實(shí)現(xiàn)了特別穩(wěn)固的連接，從而壓接觸頭也是機(jī)械穩(wěn)定的。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面提出在制造時(shí)使用圓柱形的銅坯件和鋁坯件，其在軸向方向上特別是通過摩擦焊接彼此焊接。因此，對(duì)于摩擦焊接過程首先可建議進(jìn)行旋轉(zhuǎn)焊接是有利的。但是有利的是，也可通過振動(dòng)焊接連接壓接區(qū)域與接觸區(qū)域。在實(shí)踐中已經(jīng)證實(shí)旋轉(zhuǎn)焊接和振動(dòng)焊接的結(jié)合是特別有利的，因?yàn)樵诩兊男D(zhuǎn)焊接時(shí)出現(xiàn)下列缺點(diǎn)，即，接觸面的內(nèi)部區(qū)域比外部區(qū)域經(jīng)受更小的摩擦，從而元件至少在接觸區(qū)域中必須具有中央的所謂的“盲孔”。而在稍微更復(fù)雜的振動(dòng)焊接中整個(gè)區(qū)域受到相同的摩擦能，從而也可焊接接觸面的內(nèi)部區(qū)域。在結(jié)合中可有利地補(bǔ)充兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。

通過車削和鉆孔可構(gòu)造用于銷式觸頭或插座觸頭的接觸區(qū)域并且在壓接區(qū)域中可鉆出具有線纜引入口的空腔。優(yōu)選地，在空腔中可切割出附加的內(nèi)螺紋，其用于提高作用到絞合線導(dǎo)體上的摩擦力。

附圖說明

本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下面詳細(xì)闡述。其中：

圖1a、1b示出了構(gòu)造為銷式觸頭的壓接觸頭的橫截面和立體圖；

圖2a、2b示出了構(gòu)造為插座觸頭的壓接觸頭的橫截面和立體圖；

圖3a、3b示出了具有內(nèi)螺紋的銷式觸頭的橫截面和立體圖；

圖3c示出了內(nèi)螺紋的放大圖；

圖4a、4b示出了具有內(nèi)螺紋的插座觸頭的橫截面和立體圖；

圖4c示出了內(nèi)螺紋的放大圖；

圖5a、5b示出了具有附加的內(nèi)螺紋的銷式觸頭和插座觸頭的3D橫截面；

圖6a、6b示出了具有附加的內(nèi)螺紋和銷釘?shù)匿N式觸頭和插座觸頭的3D橫截面；

圖7示出了重型插拔連接器的分解圖。

附圖包含部分簡化的示意圖。部分地，對(duì)于相同的、但是有時(shí)可能不一致的元件使用相同的附圖標(biāo)記。相同元件的不同視圖可能具有不同比例尺。

具體實(shí)施方式

圖1a示出了實(shí)施為銷式觸頭1的第一壓接觸頭的橫截面并且圖1b示出了其立體圖。銷式觸頭1具有第一壓接區(qū)域11和第一接觸區(qū)域12，它們?cè)诘谝贿^渡區(qū)域10處彼此接觸，例如它們尤其通過摩擦焊接過程彼此焊接上。對(duì)此，在制造例如兩個(gè)圓柱形的坯件(其中一個(gè)由銅構(gòu)成并且另一個(gè)由鋁構(gòu)成)時(shí)可在軸向方向上彼此接合并且例如通過旋轉(zhuǎn)焊接和/或振動(dòng)焊接彼此焊接上。通過車削和鉆孔可在接下來的工序中使由銅構(gòu)成的第一接觸區(qū)域12獲得接觸銷121，從而該壓接觸頭是銷式觸頭1。

在由鋁構(gòu)成的第一壓接區(qū)域11中，可鉆出第一空腔111。第一壓接區(qū)域11由此在其自由端上鄰接空腔地具有第一線纜引入口110。

圖2a示出了實(shí)施成插座觸頭2的第二壓接觸頭的橫截面并且圖2b示出了其立體圖。插座觸頭2具有第二壓接區(qū)域21和第二接觸區(qū)域22，它們?cè)诘诙^渡區(qū)域20處彼此接觸，例如它們尤其通過摩擦焊接過程彼此焊接上。對(duì)此，在制造例如兩個(gè)圓柱形的坯件(其中一個(gè)由銅構(gòu)成并且另一個(gè)由鋁構(gòu)成)時(shí)可在軸向方向上彼此接合，并且例如通過旋轉(zhuǎn)焊接和/或振動(dòng)焊接彼此焊接上。通過車削和鉆孔可在接下來的工序中使由銅構(gòu)成的第二接觸區(qū)域22獲得接觸插座221，從而該壓接觸頭是插座觸頭2。當(dāng)然，插座221具有插座空腔2211，其同樣優(yōu)選通過鉆孔產(chǎn)生。

在由鋁構(gòu)成的第二壓接區(qū)域21中還鉆入空腔211。第二壓接區(qū)域21由此在其自由端部上鄰接第二空腔211地具有第二線纜引入口210。

圖3a和3b以比較的方式示出了修改的實(shí)施方式的銷式觸頭1，在該實(shí)施方式中銷式觸頭1附加地具有第一通孔101，第一通孔具有圓柱形形狀，其中能夠容納在此未示出的銷釘113(在圖6a中示出)。此外，修改的銷式觸頭1具有銷用空腔1211，其通過圓柱形的第一通孔101與第一空腔11連接。在制造時(shí)第一通孔101優(yōu)選通過鉆孔產(chǎn)生，從而第一通孔101是貫通孔。此外，可在第一通孔101中切割出內(nèi)螺紋103，從而具有與其匹配的外螺紋2132的銷釘113能夠旋入該通孔101中并且還可旋入第一空腔111中。

此外，在該修改的實(shí)施方式中第一壓接區(qū)域11在其第一空腔111中具有附加的第一內(nèi)螺紋112，其在制造銷式觸頭1時(shí)可從內(nèi)部切入第一壓接區(qū)域11中。該附加的第一內(nèi)螺紋112用于，即使在銷釘113朝第一線纜引入口110的方向、即反向于絞合線導(dǎo)體的引入方向旋入第一空腔111中時(shí)，通過提高的摩擦力將引入第一空腔111中的絞合線導(dǎo)體保持在其中。

在圖3c中放大地示出了附加的第一內(nèi)螺紋112的有利的實(shí)施方式。明顯地，附加的第一內(nèi)螺紋112的理論內(nèi)直徑D_T小于第一空腔111的實(shí)際內(nèi)直徑D_R。內(nèi)螺紋112的實(shí)際走向通過陰影線區(qū)域示出。而未畫陰影線的區(qū)域給出此外的理論走向，具有理論螺紋深度T_T和理論螺紋內(nèi)直徑D_T的理論內(nèi)螺紋具有該理論走向。但是實(shí)際的空腔內(nèi)直徑D_R大于理論的螺紋內(nèi)直徑D_T，理論的螺紋內(nèi)直徑用作待切入的內(nèi)螺紋的尺寸。由此，內(nèi)螺紋112具有實(shí)際螺紋深度T_R，其小于理論螺紋深度T_T并且螺紋112的實(shí)際走向比普通的明顯更平緩。

換句話說，在制造時(shí)僅將理論內(nèi)螺紋的外部切入第一壓接區(qū)域11中并且由此形成的、實(shí)際存在的附加內(nèi)螺紋112因此具有特別平緩的形狀。

圖4a和4b以比較的方式示出了插座觸頭2，其被修改以便能夠容納在此未示出的銷釘213(在圖6b中示出)。對(duì)此，插座用空腔2211通過圓柱形的第二通孔201與第二空腔211連接。在制造時(shí)第二通孔201優(yōu)選通過鉆孔產(chǎn)生，從而第二通孔201是貫通孔。還可在第二通孔201中切割出附加的第二內(nèi)螺紋203，從而具有與其匹配的外螺紋2132的銷釘213能夠旋入該第二通孔201中并且還可旋入第二空腔211中。

此外，第二壓接區(qū)域21在第二空腔211中具有附加的第二內(nèi)螺紋212，其在制造時(shí)從內(nèi)部切入插座觸頭2的壓接區(qū)域21中。該附加的第二內(nèi)螺紋212用于，即使在銷釘213朝第二線纜引入口210的方向、即反向于絞合線導(dǎo)體的引入方向旋入第二空腔211中時(shí)，通過提高的摩擦力將引入第二空腔211中的絞合線導(dǎo)體保持在其中。

在圖4c中放大地示出了附加的第二內(nèi)螺紋212的有利的實(shí)施方式。內(nèi)螺紋212的實(shí)際走向通過陰影線區(qū)域示出。而未畫陰影線的區(qū)域給出另外的理論走向，具有理論螺紋深度T_T和理論螺紋內(nèi)直徑D_T的理論內(nèi)螺紋具有該理論走向。因此空腔內(nèi)直徑D_R大于理論的螺紋內(nèi)直徑D_T，但是理論的螺紋內(nèi)直徑用作待切入的內(nèi)螺紋的尺寸。由此，內(nèi)螺紋212具有實(shí)際螺紋深度T_R，其小于理論螺紋深度T_T并且螺紋212的實(shí)際走向比普通的明顯更平緩。

換句話說，在制造時(shí)僅將理論內(nèi)螺紋的外部切入第二壓接區(qū)域21中并且由此形成的、實(shí)際存在的、附加內(nèi)螺紋212因此具有特別平緩的形狀。

在圖5a和5b中，在剖切的3D示意圖中銷式觸頭1和插座觸頭2以各自圓柱形的通孔101、201彼此相對(duì)設(shè)置。

圖6a和6b示出了具有各自通孔101、201和對(duì)應(yīng)的第一或第二銷釘113、213的銷式觸頭1和插座觸頭2。通孔101、201中的每一個(gè)具有與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)螺紋103、203。各個(gè)銷釘113、213分別具有與之匹配的外螺紋1132、2132，銷釘借助外螺紋旋入各個(gè)通孔101、201。此外，銷釘113、213可具有螺釘頭1131、2131，銷釘能夠從銷用或插座用空腔1211、2211中旋出。

圖7示出了完整的重型插拔連接器的分解圖。示例性地示出了銷式觸頭1。這也涉及插座觸頭2。

此外示出了絕緣體3，其設(shè)置用于容納銷式觸頭1。絕緣體3本身可通過固定元件31固定在插拔連接器殼體4中。

附圖標(biāo)記列表

1 銷式觸頭

10 第一過渡區(qū)域

101 第一通孔

103 內(nèi)螺紋

11 第一壓接區(qū)域

110 第一線纜引入口

111 第一空腔

112 附加的第一內(nèi)螺紋

12 第一接觸區(qū)域

121 接觸銷

1211 銷用空腔

113 第一銷釘(Dorn)

1131 第一銷釘?shù)穆葆旑^

1132 銷釘?shù)耐饴菁y

2 插座觸頭

20 第二過渡區(qū)域

201 第二通孔

203 內(nèi)螺紋

21 第二壓接區(qū)域

210 第二線纜引入口

211 第二空腔

212 附加的第二內(nèi)螺紋

22 第二接觸區(qū)域

221 接觸插座

2211 插座空腔

213 第二銷釘

2131 第二銷釘?shù)穆葆旑^

2132 第二銷釘?shù)耐饴菁y

3 絕緣體

31 固定元件

4 插拔連接器殼體

D_R 第一/第二空腔的實(shí)際內(nèi)直徑

D_T 附加內(nèi)螺紋的理論內(nèi)直徑

T_R 另外的內(nèi)螺紋的理論深度

T_T 附加的內(nèi)螺紋的實(shí)際深度