特别用于电加热蜂窝体的防旋转式固定的电连接件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于内燃机(11)的废气系统(10)中的电气部件(2)的电连接件(1)，具体说是可电加热蜂窝体(12)，其中所述废气系统(10)具有金属夹套(3)，其中电导体(4)借助进给通道(5)穿过所述夹套，电导体通过绝缘层(6)来电绝缘，并且其中电导体(4)具有带有圆形横截面(18)的连接部(7)，所述连接部(7)具有用于与供应线(15)的连接件(14)连接的接触表面(8)。根据本发明，进给通道(5)和/或进给通道(5)区域中的电导体(4)设计为使得进给通道和/或进给通道区域中的电导体能够吸收沿圆周方向作用于连接部(7)和/或内螺纹或外螺纹(9)上的扭矩，每cm2(平方厘米)接触表面(8)吸收至多3.6Nm(牛顿米)的扭矩，优选为吸收至多4.5Nm/cm2，特别为吸收至多7Nm/cm2。这具体通过适当地塑造进给通道(5)区域中的电导体(4)的形状来实现，特别地通过横截面的结构和/或变化来实现。电导体(4)与进给通道(5)的封闭形式设计是特别有利的。通过这种方式，甚至可以避免由于外部施加的较大扭矩而造成的废气系统(10)中敏感电气部件(2)的损坏。此外，还避免了装配和维护过程中的损坏。
【专利说明】特别用于电加热蜂窝体的防旋转式固定的电连接件
【技术领域】
[0001]本发明涉及内燃机的废气系统的电气部件领域，具体来说是机动车内燃机的废气系统的电气部件。现今的废气净化站也通常包含电气部件，所述电气部件的馈线需要从外部以电绝缘方式通入废气系统。具体地，针对例如电加热蜂窝体等这样需要相对较高电流的部件而言，需要相对笨重的电连接件，以便能够使足够高的电流通过。
【背景技术】
[0002]典型的电加热蜂窝体可以从EP O 783 621 BI获知。这种蜂窝体具有至今仍基本呈旋转对称的至少一个电连接件。
[0003]WO 97/47057还披露了这样一种包括电导体和套管的连接件的特定设计，由此使得电导体借助绝缘层而电绝缘。该电导体具有外连接部，其中所述外连接部带有用于连接到馈线的连接件的接触区，其中在所述的情况下，外连接部构造为略呈圆锥形。
[0004]本发明基于这样的现有技术。废气系统中的电气部件在操作过程中经常经受高温，而由于电导率通常与良好的热传导性相关联，因此这种情况同样出现在电连接件上，其结果是即使电连接件的那些位于金属夹套外侧的部分也会变得非常热。这会导致接触区或螺纹的氧化和/或腐蚀。即使当连接件固定到连接部上时，特别是如果两者均具有锥形构造，那么即使在崭新状态下依然要对电连接件施加一定的力。如果在电连接件的内侧或外侧构造有同轴螺纹，那么当螺栓或螺母拧紧时，扭矩则必然作用在电连接件上。这里，已证明的情况是，通常以陶瓷绝缘层(具体说是压缩陶瓷粉末)围绕电导体的旋转对称式构造可能会被作用于电导体的扭矩所损坏甚至剥落。通常也会将电导体导电式地连接到(具体说是，通过焊接或钎焊)废气系统内部的电气部件上，其中无论是这种接头或是电气部件都无法承受也不应当承受高扭矩。
[0005]因此，直到现在依然常规地限制装配过程中所施加的扭矩，但这限制了表面压力，例如在圆锥形设计的连接部情况下就是如此。更大的问题在于那些需要拆卸电连接件的后续维护或其他类型的维修工作的情况。为此所需的扭矩可能要比装配过程中所需的扭矩高许多，由此可能会导致电气部件或套管或电绝缘体的损坏。
【发明内容】
[0006]本发明的目的包括提供一种具有简单设计的电连接件，其能避免或减少所述问题、特别是还允许在废气系统内部向无法承受高扭矩的敏感部件供应高电流。
[0007]为了解决这个问题，使用了根据独立权利要求1或独立权利要求2所述的电连接件。从属权利要求中阐述了优选构造，其中这些构造均可以单独使用或者通过技术上的适当组合来使用。而且，权利要求中的特征还可以与说明书中的特征结合，并对限定出本发明的其他实施例。
[0008]根据本发明的实施例基于(相同)的思路，即能够在处理过程不会损坏内部的套管或电气部件的前提下，从外部将装配、拆卸和操作过程中所需的扭矩施加到电连接件上。
[0009]根据本发明的一个方面，该目的可以通过用于内燃机的废气系统中的电气部件的电连接件来实现，所述电气部件具体说是电加热蜂窝体，其中所述废气系统具有金属夹套，穿过所述夹套，电导体借助具有几何中轴线的套管以电绝缘方式穿过绝缘层，并且其中所述电导体具有横截面呈圆形并且具有接触区的外连接部，所述接触区用于连接到馈线的连接件上和/或连接到与套管的中轴线同轴的内螺纹或外螺纹上。在这种情况下，所述套管构造成能够吸收至多8Nm(牛顿米)的沿圆周方向作用于连接部和/或内螺纹或外螺纹上的扭矩，优选为吸收至多10Nm，特别为吸收至多15Nm。
[0010]根据本发明的又一方面，可以实现相同的目的，但是其与接触区的大小有关，即取决于通常所传输的电流强度。这考虑到如下事实，即，存在具有较低或较高功耗的较小和较大电气部件，以便相对于接触区来设定待吸收的力。相应地，所述目的还可以通过用于内燃机的废气系统中的电气部件的电连接件来实现，所述电气部件具体说是可电加热蜂窝体，其中所述废气系统具有金属夹套，穿过所述夹套，电导体借助套管以电绝缘方式穿过绝缘层，并且其中所述电导体具有横截面呈圆形且带有用于与馈线的连接件相连的接触区的外连接部，其中所述套管构造成每Cm2 (平方厘米)接触区能吸收至多3.6Nm(牛顿米)的沿圆周方向作用于连接部和/或内螺纹或外螺纹上的扭矩，优选为吸收至多4.5Nm/cm2，特别为吸收至多7Nm/cm2。
[0011]根据本发明，所述套管或电导体(具体说即位于套管区域中的电导体)构造成可以比先前所通常允许的情况吸收更高扭矩。由此，即使当施加相对较高的扭矩时，也可以防止对套管或电气部件的损坏。
[0012]在根据本发明的电连接件的优选实施例中，所述电连接件的电导体在套管区域中具有用于防旋转固定的固定元件。在旋转对称式构造的情况下，当高扭矩施加到所述电导体上时，主要存在的风险是:所述电导体会在电绝缘层中在套管内旋转，由此使得扭矩被传递到内部的电气部件上并可能对其造成损坏。因此，如果在套管区域中对所述电导体设置用于防旋转固定的机构，那就足够了。
[0013]根据本发明的合适方案包括:所述电导体在套管区域具有偏离圆形形状的外横截面，具体说是椭圆形或多边形横截面形状。在本实施例中，由于至少有一些绝缘层需要被一起带动旋转，因此针对旋转所需的力要大得多。即使不对所述套管做任何其他变化，偏离圆形形状的电导体的外横截面依然起到了相当大的效果。当套管本身从内部也具有偏离圆形形状的相应横截面时，此效果自然会增加。
[0014]能吸收大量扭矩的又一示例性实施例是，，将电导体构造成使得它的常规横截面形状与外部装配结构无关，所述外部装配结构具体说是在所述电导体的纵向方向上延伸和/或者与电导体的纵向方向成角度地延伸的结构，特别是槽部、通道、肋部和/或凸起。通过这种方式，绝缘层的密合性会显著增大，特别是当例如肋部的凸部突出到绝缘层中时会显著增大。
[0015]特别优选的实施例是，所述套管根据其形状和/或内表面结构而作为电导体的相应区域的配合件，并通过陶瓷绝缘层(具体说是压缩陶瓷粉末)与所述电导体的相应区域电绝缘。在此构造中，存在一种经由压缩陶瓷粉末进行传递并且即使在高扭矩情况下也能几乎消除旋转的形状配合式连接。
[0016]与电导体和套管的横截面形状无关地，还可以使用根据舌-槽原理而进行相互作用的系统。因此，所述电导体在纵向方向上可具有至少一个根据舌-槽原理在套管区域中与所述套管相互作用的结构。
[0017]本发明的另一方面在于，除了先前描述的特征之外，所述电导体还需要以气密方式通到外部。可以利用如下事实来改善气体的密封紧密性:所述电导体具有在圆周方向上延伸并且优选地在套管区域中与套管的相应配合结构相互作用的至少一个结构。这种构造不仅导致一种迷宫式密封，而且同时还增加了电导体与绝缘层之间的摩擦区域的尺寸，由此使得待吸收的扭矩在同一时刻增大。因此，一个或多个连续的此类结构同时增加了套管的气体的密封紧密性和抗旋转保护。
[0018]根据本发明所述的实施例特别适合于如下这种电连接件，S卩，所述电连接件包括具有圆锥形构造的、可以自锁方式与相应构造的连接件插接在一起的连接部。就这种自锁连接构造而言，可以全面地参考WO 97/47057中的实施例，就这一点而言其在本文还可用于解说目的。
[0019]为了将这种连接部与连接件按压在一起，所述电导体可具有位于圆锥形连接部上方的外螺纹，由此可以将用来紧固连接件的螺母旋拧到所述外螺纹上。
[0020]与以往的系统相比，在给定相同的圆锥形连接部的情况下，本发明可以施加更高的扭矩以及由此导致的更大表面压力，并且主要是甚至还能在螺纹或连接部氧化的情况下进行拆解，而在此过程中不会损坏电气部件。
[0021]这同样适用于电导体具有内螺纹的情况，其中可将用于紧固连接件的具有头部的螺钉拧到所述内螺纹上。
[0022]通过补充或替代本发明在先描述的实施例，根据本发明的另一方面，可以在所述电导体上(在套管上方)设置相反保持机构，所述相反保持机构通过利用合适的工具提供相反保持(施加相反的扭矩)而有助于在套管中防止电导体旋转。最简单的情况是，所述相反保持机构可以为横截面具有多条边(优选为六条边)的所述电导体的一部分，扳手或类似工具可作用于所述部分上以提供相反保持。在这种情况下，提供所述相反保持意味着施加了能抵消作用在所述电导体上的扭矩的第二扭矩。
[0023]本发明可以特别用于包括内燃机和集成在废气系统中的电加热蜂窝体的机动车。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面，参考一些示例性实施例来给出本发明的进一步细节及优点，但本发明并不限于这些示例性实施例。在附图中:
[0025]图1示出了组装之前的内燃机的废气系统的示意图，包括电气部件和电连接件；
[0026]图2示出了本发明的具有非圆形横截面的电导体和套管的第一示例性实施例；
[0027]图3示出了本发明的具有六边形横截面的电导体和套管的第二示例性实施例；
[0028]图4示出了本发明的具有根据舌-槽原理进行相互作用的电导体和套管的另一示例性实施例；
[0029]图5示出了本发明的在套管区域中在电导体上具有外结构的又一示例性实施例；
[0030]图6示出了具有外围结构的套管的示例性实施例；
[0031]图7示出了具有与图6所示套管相配合的外围结构的电导体的示例性实施例；
[0032]图8示出了在套管区域中穿过本发明又一示例性实施例的纵向截面；
[0033]图9示出了沿线段IX-1X穿过图8的横截面；
[0034]图10示出了图8所示套管的一部分的示意性外部视图；和
[0035]图11示出了包括附加的相反保持机构的电连接件的示意图。
[0036]参考基于以下事实，S卩，附图是通过带部分标识的立体图进行示意的，并且在此情况下，不必须按真实比例来显示各个部分。
【具体实施方式】
[0037]图1示出了尚未安装到内燃机11的废气系统10的夹套3中且尚未连接到待构造于夹套3中的电气部件2的电连接件I。电气部件2优选为可电加热蜂窝体12，其中意图在安装所述蜂窝体之后经由电导体4来向其供应电流。为此，贯穿夹套3，电导体4穿过套管5，其中电导体4通过绝缘层6与所述套管电绝缘。在内部，将电导体4连接到电气部件
2。在外部，电导体具有包括接触区8的连接部7以及在此区域(垂直于纵向方向19)中的圆形横截面18。然而，连接部7优选塑造为稍呈圆锥形，其结果使得具有对应锥形开口的连接件14能通过自锁方式推压到连接部7上。接触区8的区域中的接触表面压力会增大，并且通过将外螺纹9上的螺母16拧紧或通过将螺钉(未示出)拧紧到电导体4的内螺纹(未示出)中的方式来设置。通过这种方式，馈线15可牢固地与电导体4连接，其结果使得电连接件I能够引流30安培或以上(高达几百安培)的电流。同时，根据现有技术，这种电连接件通常设计成关于几何中轴线13旋转对称，根据本发明的电连接件I具有用于增加能被套管5吸收的扭矩的机构82。下面，通过如下附图中的示例来展示这种防旋转固定机构的具体可行实施例。
[0038]图2示出了关于在套管5的区域中将电导体4构造成偏离圆形形状的外横截面21的可能性，其中同时优选地套管5的内横截面22也相应地偏离圆形形状。优选由压缩陶瓷粉末构成的绝缘层6几乎是不可压缩的，其结果是由于所显示的电导体4和套管5的构架，实际上甚至在非常高扭矩的情况下排除了电导体4旋转的可能。
[0039]图3示出了在套管5的区域中具有六边形外横截面31的电导体4，其中套管5具有相应构造的六边形内横截面32。相应地，绝缘层6构造在两者之间。该附图是针对所有能够增加抗旋转保护的任何类型的多边形横截面18的示例。
[0040]图4中示出了本发明的另一示例性实施例，其展示了电导体4上的舌部41与套管5内侧的槽部42的相互作用。一个或多个防旋转固定机构在电导体4的纵向方向上延伸，并且通过类似槽部42与舌部41相互作用的形式增加了能被套管5吸收的扭矩。
[0041]图5中示出了本发明的又一示例性实施例，其示意性地示出了电导体4在纵向剖开套管5的情况下的外部特征。根据本发明，位于套管5内部的电导体4的区域设有结构51,其在本示例中具有彼此交叉并以某角度延伸的肋部。此结构51基本上起到增加电导体4与绝缘层6之间的静摩擦的效果，这意味着增加了抗旋转保护。图5还示出了用于提供接触区8的锥形连接部。在电导体4的端部处显示了外螺纹9。
[0042]图6和7示出了本发明的又一重要的示例性实施例，其中所示部件的精确横截面形状不是绝对必需的。图6示出了套管，其在此示例中具有近似矩形的横截面18并至少在内侧具有在外周的中空结构62，但在本示例中所述外周的中空结构在外侧上同样可见。
[0043]图7示出了针对图6所示的套管5的形状而相应构造的电导体4。电导体4具有弯曲部71，其位于外侧的外周上并且与位于内侧的外周上的中空结构62相互作用。除了横截面形状所提供的抗旋转保护之外，即使在圆形横截面形状的情况下，位于外侧的外周上的弯曲部71与位于内侧的外周上的中空结构62之间的相互作用会通过增加与绝缘层6的摩擦而额外地起到抗旋转保护的作用。然而，这意味着会增大套管5中气体的密封紧密性，因为一个或可能的几个连续的外周弯曲部或中空结构将形成一种迷宫式密封，并造成对绝缘层6的附加压缩，此两者针对气体的紧密密封都是有利的。
[0044]图8、9和10示出了本发明的又一示例性实施例，其中具有自身呈圆形的外横截面的电导体4与具有同样为圆形的内横截面的套管5在若干点处借助套管5中的凹痕82和在电导体4中相应构造的凹部81，以实质上形状配合的方式经由绝缘层相互连接。这种凹痕82和凹部81可从外部可逆地(retrospectively)装配在已预先制备的套管5 (其设计成旋转式对称并具有电导体4)中并且通过简单方式来增加抗旋转保护。
[0045]图8示出了穿过此种构造的示意性纵向截面，图9示出了沿图8的IX-1X线段的示意性横截面，而图10示出了从套管5外部观察的凹痕82所在区域的视图。
[0046]图11示出了根据本发明的用于防止套管5中的电导体4和/或绝缘体6旋转的又一方案。在本示例中，相反保持机构17为电导体4的六角形横截面的形式，其优选是焊接上的螺母，其可通过扳手来吸收能抵消作用在连接部7或者内螺纹或外螺纹9上的扭矩的扭矩。这种相反保持机构17可优选具有比电导体尺寸更大的直径，并且可形成一种具有电绝缘所必需的分隔套管5的间隔的圈部。在操作期间，这有助于使热释放到电导体外，并由此进一步降低连接部7中的接触区8的温度。
[0047]本发明使得用于废气系统的电气部件的电连接件对外部施加的扭矩不再敏感，从而简化了装配、保养和维修工作。此外，还可以对废气系统中的敏感电气部件提供电连接件，或者可以将电气部件构造成不太能承受从外部向内传递的扭矩。这增加了针对低廉电气部件的设计可能性，具体说是增加了废气净化系统中电加热蜂窝体的设计可能性。
[0048]附图标记列表
[0049]I电连接件
[0050]2电气部件
[0051]3 夹套
[0052]4电导体
[0053]5 套管
[0054]6绝缘层
[0055]7连接部
[0056]8接触区
[0057]9内螺纹或外螺纹
[0058]10废气系统
[0059]11内燃机
[0060]12蜂窝体
[0061]13几何中轴线
[0062]14连接件
[0063]15 馈线
[0064]16螺母或螺钉
[0065]17相反保持机构
[0066]18横截面
[0067]19纵向方向
[0068]21偏离圆形形状的外横截面
[0069]22偏离圆形形状的内横截面
[0070]31多边形外横截面
[0071]32多边形内横截面
[0072]41舌部
[0073]42槽部
[0074]51结构
[0075]62内侧上的外围中空结构
[0076]71外侧上的外围弯曲部
[0077]81凹部
[0078]82凹痕
【权利要求】
1.一种用于内燃机(11)的废气系统(10)中的电气部件(2)的电连接件(1)，其中所述废气系统(10)具有金属夹套(3)，其中穿过所述夹套的电导体(4)借助具有几何中轴线(13)的套管(5)、以电绝缘方式穿过绝缘层(6)，并且其中所述电导体(4)具有横截面(18)呈圆形并带有接触区(8)的至少一个外连接部(7)，所述接触区用于连接到馈线(15)的连接件(14)上或连接到与所述套管(5)的中轴线(13)同轴的内螺纹或外螺纹(9)上， 其特征在于， 至少所述套管(5)或所述电导体(4)构造成能吸收至多SNm(牛顿米)的沿圆周方向至少作用于所述连接部(7)或所述内螺纹或外螺纹(9)上的扭矩。
2.一种用于内燃机(11)的废气系统(10)中的电气部件(2)的电连接件(I)，其中所述废气系统(10)具有金属夹套(3)，其中穿过所述夹套的电导体(4)借助套管(5)以电绝缘方式穿过绝缘层￠)，并且其中所述电导体(4)具有横截面(18)呈圆形并带有接触区(8)的至少一个外连接部(7)，所述接触区用于连接到馈线(15)的连接件(14)上或连接到与所述套管(5)的中轴线(13)同轴的内螺纹或外螺纹(9)上， 其特征在于， 至少所述套管(5)或所述电导体(4)构造成每cm2 (平方厘米)的所述接触区(8)能吸收至多3.6Nm(牛顿米)的沿圆周方向至少作用于连接部(7)或内螺纹或外螺纹(9)上的扭矩。
3.根据权利要求1或2所述的电连接件(I)，其特征在于，在所述套管(5)的区域中，所述电导体(4)具有用于防旋转式固定的固定元件(21，22 ；31,32 ;41，42 ；51 ;62，71 ；81，82)。
4.根据权利要求1、2或3所述的电连接件(I)，其特征在于，在所述套管(5)的区域中，所述电导体(4)具有偏离圆形形状的外横截面(21)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电连接件(I)，其特征在于，在所述套管(5)的区域中，所述电导体(4)在外侧具有在所述电导体的纵向方向(19)上延伸或者与所述电导体的纵向方向成角度地延伸的结构(51)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电连接件(I)，其特征在于，所述套管(5)至少根据其形状或内表面结构而作为所述电导体(4)的相应区域的配合件，并通过陶瓷绝缘层(6)与所述电导体的相应区域电绝缘。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电连接件(I)，其特征在于，所述电导体(4)在所述纵向方向上具有至少一个根据舌部(41)槽部(42)原理在所述套管(5)的区域中与所述套管(5)相互作用的结构(41，42)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的电连接件(I)，其特征在于，在所述套管(5)的区域中，所述电导体(4)具有在圆周方向上延伸的用于增加所述套管(5)的气体密封紧密性的至少一个结构件(71)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的电连接件(I)，其特征在于，所述连接部(7)构造成圆锥形，从而它能以自锁方式与相应构造的连接件(14)插接在一起。
10.根据权利要求9所述的电连接件(I)，其特征在于，所述电导体(4)具有位于所述圆锥形连接部(7)上方的外螺纹(9)，由此能够将用于紧固所述连接件(14)的螺母(16)旋拧到所述外螺纹上。
11.根据权利要求9所述的电连接件(1)，其特征在于，所述电导体(4)具有内螺纹(9)，其中将用于紧固所述连接件(14)的螺钉(16)旋拧到所述内螺纹上。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电连接件(I)，其特征在于，所述电导体(4)具有用于施加相反扭矩的相反保持机构(17)。
【文档编号】F01N3/20GK104205504SQ201380015714
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月11日 优先权日:2012年3月21日
【发明者】彼得·伊尔特, 托马斯·哈里格, 费尔迪·库尔特 申请人:依米泰克排放技术有限公司