CN106575828B - 用于建立导电接通的接通***和借其建立冷焊的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于建立导电接通的接通***和借其建立冷焊的方法。所述接通***用于建立铝导体(3)与接通部件(2)之间的导电接通，其中，设置壳体(1)以及设置具有剪切区段(13)和楔形的压缩区段(14)的接通部件(2)，所述壳体(1)具有用于铝导体(3)的***容积(4)和用于接通部件(2)的***容积(5)，并且所述两个***容积(4，5)在所述壳体(1)内重叠并且构成一个共同的重叠容积(8)，以便在将铝导体(3)推入到用于铝导体(3)的***容积(4)中时能够借助所述接通部件(2)实现铝导体(3)的切断/剪切以及实现铝导体与接通部件(2)的冷焊。

Description

用于建立导电接通的接通***和借其建立冷焊的方法
技术领域
本发明涉及一种用于建立铝导体与接通部件之间的导电接通的接通***，其中，术语铝导体在当前情况下不仅用于由纯铝制成的导体而且用于由铝合金制成的导体。
背景技术
已知的是，铝在应用非常高的压力的情况下易于流动并且由此能够与进行接触的材料冷焊。这样的连接是不可分离的并且是导电的。
但此外特别地，不仅在机动车制造中出于成本和重量原因通常使用由轻金属、例如由铝或铝合金制成的电导线，这些电导线通常与由贵金属、例如铜制成的接通部导电连接。基于在机动车制造中持续多年出现的动态负载，在此存在对导电连接的质量的特别要求。
尤其是在铝合金的区域中在表面上存在的氧化层使得该连接的建立变得困难。出于该原因，在实践中建立冷焊的压缩过程常常通过摩擦焊接过程、例如超声波焊接过程或旋转摩擦焊接来支持。在没有该利用附加的摩擦焊接过程的支持的情况下，尤其在横截面较大的铝导体的情况下常常不能获得在整个横截面上连贯的
Figure GDA0001823603750000011
冷焊。由此，这样的在铝导体和接通部件之间的导电连接的建立然而依赖于昂贵的焊接设备的存在，同时这些焊接设备还不可携带并且因此不能灵活使用。
由DE 8312497 Ul已知一种用于电导体3的轴向连接的接线柱。将电导体沿着形成外罩的壳体的壁***到该壳体中。可运动的滑动件借助螺钉倾斜地朝向所述壁运动，以便将导体压向该壁，而不进行焊接。
由WO 99/31762 A1已知一种用于电缆的连接***，该连接***具有护套和可***到该护套中的楔子。所述护套具有多个通道状的区段，各一个电缆能分别***到所述多个通道状的区段中。在其中能***楔子，以便将电缆从内部压向护套，而不进行焊接。
由US 3707698 A已知一种用于电导体的连接元件，该电导体例如可以由铝制成。连接元件包括无螺纹的开口以及包括具有用于钢螺钉的螺纹的另一开口，所述导体能***到无螺纹的开口中。当拧紧钢螺钉时，在***导体的情况下，所述钢螺钉将导体压向开口的壁。此外，钢螺钉的螺纹在拧紧时穿过导体的表面。
由WO 96/13877 A1已知一种用于电线的连接器，其中，该连接器包括具有C形横截面的夹紧元件，在该夹紧元件中布置有导体。利用夹紧楔子将导体夹紧，该夹紧楔子以一边同样地***到C形横截面中。与电缆的另一连接借助夹紧楔子的连接凸缘来实现，其中，电缆的末端与连接凸缘拧紧。
由US 2374324 A已知一种用于焊接设备的地线的接线柱，其中，所述接线柱包括如下的部件，在该部件中布置有带有圆锥形的***区段和圆柱形的容纳区段的孔，以便容纳(被剥去绝缘皮的)地线。容纳区段通到横向于该容纳区段延伸的楔形地构造的开口中，该开口用于接纳抗磨盘(Schleiβplatte)和楔子。因此，地线的伸入到所述开口中的端部在接触抗磨盘的情况下弯曲、压向所述开口的壁并且夹紧。
发明内容
因此，本发明的任务是提出一种用于建立铝导体与接通部件之间的导电接通的接通***，该接通***一方面能够与铝导体的横截面厚度无关地建立连贯的冷焊连接，并且该接通***另一方面在没有附加的焊接过程、例如摩擦焊接过程的情况下实现。
按照本发明，这通过如下方式实现，即，所述接通***包括壳体以及具有剪切区段和楔形的压缩区段的接通部件，并且该壳体具有用于铝导体的***容积和用于接通部件的***容积，所述两个***容积在壳体内重叠并且这样构成一个共同的重叠容积，以便在将铝导体推入到用于铝导体的***容积中时能够借助接通部件实现铝导体的切断/剪切以及实现铝导体与接通部件的冷焊。
具体而言，本发明提供一种用于建立铝导体与接通部件之间的导电接通的接通***，其中，该接通***包括壳体以及具有剪切区段的接通部件，并且所述壳体具有用于铝导体的***容积和用于接通部件的***容积，所述两个***容积在所述壳体内重叠并且构成一个共同的重叠容积，以便在将铝导体推入到用于铝导体的***容积中时能够借助剪切区段实现切断/剪切，其特征在于，所述接通部件具有楔形的压缩区段并且所述重叠容积构成使得在将铝导体推入到用于铝导体的***容积中时能够借助压缩区段实现铝导体与接通部件的冷焊。
相应地，本发明还提供一种用于借助根据如上所述的接通***来建立铝导体与接通部件之间的冷焊的方法，其特征在于下列步骤：
将在其端部区域中被剥去绝缘皮的或未被剥去绝缘皮的铝导体***到壳体的用于铝导体的***容积中；
在用于铝导体的***容积中移动铝导体，直至铝导体的一个横截面完全位于重叠容积中；
将接通部件***到壳体的用于接通部件的***容积中；
在用于接通部件的***容积中移动接通部件，直至接通部件接触铝导体；
继续移动接通部件并且切断/剪切铝导体的在重叠容积中位于接通部件之前的区段；
继续移动接通部件并且将铝导体压向限定用于铝导体的***容积的分界壁，以便建立铝导体与接通部件之间的冷焊。
已证实的是，这样按照本发明的接通***的使用使得放弃附加的摩擦焊接过程并且因此放弃高科技的焊接设备。基于接通部件的剪切区段能够在限定的位置上切断/剪切铝导体，从而创造无氧化物且无油脂的截面。接通部件的楔形的压缩区段用于使铝导体的未分离掉的区段压向壳体的内部容积的分界壁的一部分并且由此压缩该区段，从而产生铝导体的此时无油脂且无氧化物的截面与接通部件之间的冷焊。
这种连接的建立仅仅导致液压设备的使用，以便能够实现接通部件在接通部件的***容积中的推进并且能够施加对于冷焊所需要的压力。这样的液压设备通常是鲁棒的、可不复杂地操作并且与高科技的焊接设备相比广泛地流行，所述液压设备通常也存在于中等装配的机动车车间中并且根据大小常常也是可携带的并且因此可灵活使用。
为了使得铝导体以及接通部件在壳体中的引导变得容易，在本发明的一种优选的实施变型方案中规定，所述两个***容积在壳体中通道状地构成。
优选地，通道状的用于铝导体的***容积具有如下的横截面，该横截面对应于按照要容纳的铝导体的横截面的形状，以及通道状的用于接通部件的***容积具有如下的横截面，该横截面对应于按照要容纳的接通部件的横截面的形状。通过横截面的形状的彼此一致，铝导体和接通部件在壳体内的引导可能性能够得到进一步改善，从而因此也能够更灵活地实现壳体在周围环境中、例如在车辆中的安装可能性。
在本发明的一种特别优选的实施变型方案中规定，所述重叠容积通到从壳体中进行导出的排出口中。由此，铝导体的已分离的区段能够从壳体中移开。
在本发明的另一种优选的实施变型方案中规定，通道状的用于铝导体的***容积的纵轴线与通道状的用于接通部件的***容积的纵轴线形成锐角的***角。在一种特别优选的实施变型方案中，所述***角处于1°与70°之间、优选处于1°与45°之间。所述成角度的定位支持引起冷焊的压缩过程并且增大铝导体的截面，该截面在切断/剪切铝导体时产生。根据使用的铝导体和接通部件的材料/合金，所述锐角无论如何比上面更小地构造。
按照本发明的一种特别优选的实施变型方案规定，通道状的用于铝导体的***容积具有圆形的或矩形的横截面，和/或通道状的用于接通部件的***容积具有矩形的横截面。由此保证铝导体在接通部件的整个横截面宽度上的最优压缩。
在本发明的另一种实施变型方案中规定，所述接通部件具有在纵剖面中矩形地构成的第一区段并且具有优选直接连接到第一区段上的在纵剖面中楔形地构成的第二区段，从而能够通过第一区段、尤其通过在那里构成的剪切区段进行铝导体的切断/剪切，并且在相应地确定尺寸时也在完全切断/剪切铝导体之后才能够通过第二区段实现压缩并且因此实现冷焊。
按照本发明的一种特别优选的实施变型方案规定，所述接通部件具有用于通过连接元件来接通的模块、优选孔。在该情况下，接通部件不仅用于铝导体的切断/剪切和压缩，而且用作如下的接通元件，该接通元件用于通过与相应的应用情况适应的连接元件的直接接通。
特别优选地，用于接通的模块布置在接通部件的第一区段上。
按照本发明的另一种实施变型方案规定，在铝导体与接通部件的已冷焊的状态下，用于接通的模块从壳体、优选从排出口伸出。在该情况下，所述排出口不仅可以用于移开铝导体的被切断/被剪切掉的区段，而且可以用于通过连接元件的接通。
为了优化冷焊特性，在本发明的一种优选的实施变型方案中，所述壳体由具有镍表面的铜合金或铝合金或铝制成，和/或所述接通部件由具有镍表面的铜合金或铜制成。
按照另一种优选的实施变型方案，所述铝导体构成为绞合线导体(Litzenleiter)，从而在冷焊过程中也将各绞合线彼此冷焊。
基于本发明的任务也通过一种用于借助所述接通***建立铝导体与接通部件之间的冷焊的方法来解决，所述方法包括下列步骤：
——将在其端部区域中被剥去绝缘皮的或未被剥去绝缘皮的铝导体***到壳体的用于铝导体的***容积中；
——在用于铝导体的***容积中移动铝导体，直至铝导体的一个横截面完全位于重叠容积中；
——将接通部件***到壳体的用于接通部件的***容积中；
——在用于接通部件的***容积中移动接通部件，直至接通部件接触铝导体；
——继续移动接通部件并且切断/剪切铝导体的在重叠容积中位于接通部件之前的区段；
——继续移动接通部件并且将铝导体压向限定用于铝导体的***容积的分界壁，以便建立铝导体与接通部件之间的冷焊。
根据按照本发明的方法的一种优选的实施变型方案，为了建立冷焊连接，在推进方向上给接通部件施加以5N与500kN之间的力、但特别优选地施加以0.5kN与500kN之间的力。
本发明的另一种优选的实施变型方案规定，将铝导体的被切断/被剪切掉的区段经由排出口从壳体中推出。
附图说明
现在，借助实施例更详细地阐述本发明。附图是示例性的并且应当虽然示出本发明构思，但绝不限制地或甚至决定性地描述本发明构思。
其中：
图1示出按照本发明的接通***在铝导体和接通部件***到壳体中之前的立体图；
图2示出按照本发明的接通***的立体图，其中，铝导体已经与接通部件冷焊；
图3至图7示出用于建立具有圆形横截面的铝导体与接通部件之间的冷焊的方法的图示；
图8至图12示出用于建立具有矩形横截面的铝导体与接通部件之间的冷焊的方法的图示。
具体实施方式
图1示出按照本发明的接通***的立体图，该接通***包括例如由具有镍表面的铜合金或铝合金或铝制成的壳体1并且包括优选由具有镍表面的铜合金或铜制成的接通部件2。此外，在图1中也还可见不是必须剥去绝缘皮的具有圆形横截面的铝导体3，所述铝导体优选构成为铝绞合线导体并且应当与接通部件2冷焊。
图2示出同一接通***，然而，其中铝导体3与接通部件2已经冷焊。
图3至7示出与建立铝导体3与接通部件2之间的冷焊有关的细节。
为了该目的，如在图3中可见的那样，壳体1构成为具有通道状地构成的用于铝导体3的***容积4和具有通道状的用于接通部件2的***容积5。***容积4、5的通道状的构造能够实现铝导体3和接通部件2在壳体1中的引导。通道状的用于铝导体3的***容积4具有纵轴线6，通道状的用于接通部件2的***容积5具有纵轴线7。所述两个纵轴线形成锐角的***角18，该***角18优选处于1°与70°之间、特别优选处于1°与45°之间并且无论如何都与铝导体3的横截面和材料以及与接通部件2的剪切区段3(见下面)的构型有关。
所述两个***容积4和5在壳体1中重叠，从而构成重叠容积8，所述重叠容积在当前的实施例中通到从壳体1中进行导出的排出口9中。优选地，壳体1的表面在***容积4的***口10的区域中垂直于纵轴线6地构成，以便使铝导体3的***变得容易。
图4示出按照本发明的接通***，其中，铝导体3被推入到***容积4中。在此，铝导体3被如此程度地推入到***容积4中，使得铝导体通过排出口9从壳体1伸出。
壳体1的表面在***口10的区域中垂直于纵轴线6的所述结构以及***容积4的横截面与铝导体3的被剥去绝缘皮的区段的横截面的匹配导致：在被剥去绝缘皮的铝导体3的情况下，该铝导体能够以绝缘部11放置到所述表面上，并且由此能够精确地预定铝导体3到壳体1中的推入深度，从而所述铝导体无论如何可靠地伸入到重叠容积8中并且附加可选地如所示出的那样从壳体1伸出或不伸出。
出于理解原因，在此应该保持提及的是，***容积4或5的横截面理解为垂直于相应的纵轴线6、7的那些面，并且纵剖面理解为经过或平行于一个或两个纵轴线6、7的截面。
图5对应于图4，然而在该视图中也可见接通部件2以及其通过箭头20表明的推进方向，将接通部件2沿该推进方向推入到***容积5中。
在所示实施例中，接通部件2具有第一区段12，该第一区段在关于纵轴线7的纵剖面中矩形地构成并且在其面向***容积5或铝导体3的端面上构成剪切区段13。该剪切区段可以构成为切割边，这使铝导体3的切断/剪切的过程变得容易或者说降低为此所需要的力耗费。但此外在一些情况下也可能有利的是，剪切区域13倒圆角或倒棱角地构成，以便在铝导体3上获得较不精确的但对此更大的截面16。
直接连接到第一区段12上的是第二区段14，该第二区段在纵剖面中楔形地构成。在当前实施例中，在第一区段中也存在有用于通过未示出的连接元件来接通接通部件2的模块15，其中，模块15在当前情况下是连接孔。
图6和图7示出冷焊的实际过程。在此，首先接通部件2以剪切区段13预先移动到为其设置的***容积5中。当剪切区段13侵入到重叠容积8中时，开始剪切并且由此切断铝导体3，因此，在铝导体3上创造无油脂且无氧化物的倾斜的截面16。在此，在***容积5中继续移动接通部件2，直至铝导体3完全被切断/剪切并且被剪切掉的区段19被接通部件2自身经由排出口9从壳体1移出。在接通部件2在***容积5中移动的过程中，接通部件的第一区段12脱离与铝导体3的截面16的接触，而楔形的第二区段14进入与铝导体3的截面16的接触，因此，所述铝导体压向在图6和7中向上限定***容积4的分界壁17并且由此产生铝导体3与接通部件2之间的冷焊。在铝导体3构成为绞合线导体的情况下，所述挤压也导致各个绞合线的彼此冷焊。
为了能够实现接通部件2在***容积5中的推进，在大多应用情况下需要液压装置，所述液压装置必须能够与导体横截面或与铝导体3的***角18有关地在推进方向20上施加最大至500kN、优选0.5kN与500kN之间、可能也更大。仅仅在特别小的导线横截面的情况下，接通部件2的推进也能够仅仅手动操作地进行并且仍然建立接通部件2与铝导体3之间的冷焊，从而在这些情况下，接通部件2也能够在推进方向20上被施加以自5N起较小的力。
接通部件2在通道状的***容积5中可能的推进由***容积5的几何结构以及接通部件2自身的几何结构来确定、尤其是由接通部件2的第一区段12与楔形的第二区段14之间的过渡来确定。
在接通部件2的在图7中示出的位置中，铝导体3已经被完全剪切并且铝导体3的被剪切掉的区段19从壳体1完全移开。接通部件2和铝导体3被彼此挤压并且与此相应地被冷焊，使得接通部件2不再能从***容积5移开。此外，用于接通的模块15从壳体5伸出，从而能够将未示出的连接元件固定在该模块上。
当然，也可以想到如下的实施变型方案，在这些实施变型方案中，接通部件2在已与铝导体3焊接的状态下完全布置在壳体1内部，并且壳体1自身可以具有用于与各种连接元件接通的模块。在该情况下必须确保，壳体1同样针对使用目的而相应地构造成良好导电的。
图8至12基本上对应于图3至7，然而具有这样的区别，即，替代具有圆形横截面的铝导体3，使用具有矩形横截面的铝导体3。相应地，***容积4在图8至12的情况下也具有矩形横截面替代圆形横截面。
附图标记列表
1 壳体
2 接通部件
3 铝导体
4 用于铝导体的***容积
5 用于接通部件的***容积
6 纵轴线
7 纵轴线
8 重叠容积
9 排出口
10 引入口
11 绝缘部
12 接通部件的第一区段
13 剪切区段
14 接通部件的第二区段
15 用于接通的模块
16 截面
17 分界壁
18 所述两个纵轴线之间的角度
19 铝导体的被剪切掉的区段
20 接通部件的推进方向

Claims (23)

1.用于建立铝导体(3)与接通部件(2)之间的导电接通的接通***，其中，该接通***包括壳体(1)以及具有剪切区段(13)的接通部件(2)，并且所述壳体(1)具有用于铝导体(3)的***容积(4)和用于接通部件(2)的***容积(5)，所述两个***容积(4，5)在所述壳体(1)内重叠并且构成一个共同的重叠容积(8)，以便在将铝导体(3)推入到用于铝导体(3)的***容积(4)中时能够借助剪切区段(13)实现切断/剪切，其特征在于，所述接通部件(2)具有楔形的压缩区段(14)并且所述重叠容积(8)构成使得在将铝导体(3)推入到用于铝导体(3)的***容积(4)中时能够借助压缩区段(14)实现铝导体(3)与接通部件(2)的冷焊，并且所述接通部件(2)具有用于通过连接元件来接通的模块(15)。
2.根据权利要求1所述的接通***，其特征在于，所述两个***容积(4，5)构成为通道状的。
3.根据权利要求2所述的接通***，其特征在于，通道状的所述用于铝导体(3)的***容积(4)具有如下的横截面，该横截面对应于按照要容纳的铝导体(3)的横截面的形状。
4.根据权利要求2或3所述的接通***，其特征在于，通道状的所述用于接通部件(2)的***容积(5)具有如下的横截面，该横截面对应于按照要容纳的接通部件(2)的横截面的形状。
5.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述重叠容积(8)通到从所述壳体(1)中进行导出的排出口(9)中。
6.根据权利要求2或3所述的接通***，其特征在于，通道状的所述用于铝导体(3)的***容积(4)的纵轴线(6)和通道状的所述用于接通部件(2)的***容积(5)的纵轴线(7)形成锐角的***角(18)。
7.根据权利要求6所述的接通***，其特征在于，所述***角(18)在1°与70°之间。
8.根据权利要求7所述的接通***，其特征在于，所述***角(18)在1°与45°之间。
9.根据权利要求2至3之一所述的接通***，其特征在于，通道状的所述用于铝导体(3)的***容积(4)具有圆形的或矩形的横截面。
10.根据权利要求2至3之一所述的接通***，其特征在于，通道状的所述用于接通部件(2)的***容积(5)具有矩形的横截面。
11.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述接通部件(2)具有第一区段(12)和第二区段(14)，所述第一区段在纵剖面中矩形地构成并且所述第二区段在纵剖面中楔形地构成。
12.根据权利要求11所述的接通***，其特征在于，所述第二区段(14)直接连接到所述第一区段(12)上。
13.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述用于接通的模块(15)构造为孔。
14.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述用于接通的模块(15)布置在接通部件(2)的第一区段(12)上。
15.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，在铝导体(3)和接通部件(2)已冷焊的状态下，所述用于接通的模块(15)从所述壳体(1)伸出。
16.根据权利要求15所述的接通***，其特征在于，所述重叠容积(8)通到从所述壳体(1)中进行导出的排出口(9)中，在铝导体(3)和接通部件(2)已冷焊的状态下，所述用于接通的模块(15)从所述排出口(9)伸出。
17.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述接通部件(2)由具有镍表面的铜合金或铜制成。
18.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述壳体(1)由具有镍表面的铜合金或铝合金或铝制成。
19.根据权利要求1至3之一所述的接通***，其特征在于，所述铝导体(3)是铝绞合线导体。
20.用于借助根据权利要求1至19之一所述的接通***来建立铝导体(3)与接通部件(2)之间的冷焊的方法，其特征在于下列步骤：
将在其端部区域中被剥去绝缘皮的或未被剥去绝缘皮的铝导体(3)***到壳体(1)的用于铝导体(3)的***容积(4)中；
在用于铝导体(3)的***容积(4)中移动铝导体(3)，直至铝导体(3)的一个横截面完全位于重叠容积(8)中；
将接通部件(2)***到壳体(1)的用于接通部件(2)的***容积(5)中；
在用于接通部件(2)的***容积(5)中移动接通部件(2)，直至接通部件(2)接触铝导体(3)；
继续移动接通部件(2)并且切断/剪切铝导体(3)的在重叠容积(8)中位于接通部件(2)之前的区段；
继续移动接通部件(2)并且将铝导体(3)压向限定用于铝导体(3)的***容积(4)的分界壁(17)，以便建立铝导体(3)与接通部件(2)之间的冷焊。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，在将在5N与500kN之间的力沿推进方向(20)应用到接通部件(2)上的情况下，继续移动接通元件(2)并且将铝导体(3)压向限定用于铝导体(3)的***容积(4)的分界壁(17)。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所应用的力在0.5kN与500kN之间。
23.根据权利要求20至22之一所述的方法，其特征在于，所述铝导体(3)的被切断/被剪切掉的区段(19)经由排出口(9)从壳体(1)推出。
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