一种插接端子的制作方法

1.本实用新型涉及电气连接领域，尤其涉及一种插接端子。


背景技术：

2.插接端子在使用过程中，需要与对配端子插接，在频繁的插拔动作中，会对插接端子造成磨损，不仅会降低插接端子的使用寿命，还会导致插接端子接触不良，影响正常使用，严重的还会造成安全事故。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种弹性插接端子，以解决现有插接端子容易磨损的问题。
4.为达到上述目的，本实用新型提出一种插接端子，其包括沿所述插接端子的轴向设置并连接的连接单元和弹性单元；所述弹性单元包括沿所述插接端子的周向间隔设置的多个弹性片，多个所述弹性片的远离所述连接单元的一端构成所述弹性单元的自由端，多个所述弹性片围成一容腔，所述容腔供接纳自所述自由端插入的对配端子；所述插接端子还包括位于所述容腔内且固定于各所述弹性片的内壁上的导电耐磨层，所述导电耐磨层凸出于所述弹性片的内壁面，并能与所述对配端子的外壁接触。
5.如上所述的插接端子，其中，多个所述弹性片上的导电耐磨层在所述插接端子的周向方向上依次对应，所述导电耐磨层邻近所述自由端设置。
6.如上所述的插接端子，其中，所述导电耐磨层整体凸出于所述弹性片的内壁面，或者，各所述弹性片的内壁面上分别凹设有嵌槽，所述导电耐磨层的一部分位于所述嵌槽内，且另一部分凸出于所述弹性片的内壁面。
7.如上所述的插接端子，其中，所述导电耐磨层的整体凸出高度为0.5μm-70μm。
8.如上所述的插接端子，其中，所述导电耐磨层的内表面为能与所述对配端子的外壁面贴合的圆弧面。
9.如上所述的插接端子，其中，所述弹性片的内壁面上设有用于与所述对配端子接触的螺旋凸起；且/或，所述弹性片的内壁面上设有用于与所述对配端子接触的多个凸点。
10.如上所述的插接端子，其中，所述导电耐磨层包括底层和表层，所述底层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金和锌中的一种或多种；所述表层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。
11.如上所述的插接端子，其中，所述底层厚度为0.01μm-15μm。
12.如上所述的插接端子，其中，所述底层厚度为0.1μm-9μm。
13.如上所述的插接端子，其中，所述表层厚度为0.5μm-55μm。
14.如上所述的插接端子，其中，所述表层厚度为1μm-35μm。
15.如上所述的插接端子，其中，所述弹性片的内壁上设有沿所述插接端子的轴向间隔排列的多个导电耐磨层。
16.如上所述的插接端子，其中，所述容腔的内径朝靠近所述自由端的方向逐渐减小。
17.如上所述的插接端子，其中，所述插接端子还包括位于所述容腔内且固定于各所述弹性片的内壁上的刮削凸起，在所述插接端子的轴向方向上，所述刮削凸起位于所述所述导电耐磨层和所述自由端之间。
18.如上所述的插接端子，其中，所述刮削凸起的内表面不凸出于所述导电耐磨层的内表面。
19.如上所述的插接端子，其中，多个所述弹性片上的刮削凸起的内表面和导电耐磨层的内表面均位于同一个圆环面或同一个圆锥面上。
20.如上所述的插接端子，其中，所述弹性片的靠近所述连接单元的一端外壁上设有弧形凹槽。
21.如上所述的插接端子，其中，所述连接单元的材质为铝或铝合金。
22.如上所述的插接端子，其中，所述弹性单元的材质为铜或铜合金。
23.本实用新型的插接端子的特点和优点是：
24.1.本实用新型通过设置弹性片，使弹性单元具备弹性，能够与对配端子紧密接触，保证更多的接触面积，实现更好的电学性能和力学性能，通过设置导电耐磨层，一方面起到耐磨效果，防止弹性片的内壁被磨损，延长插接端子的使用寿命，另一方面将弹性片与对配端子电性连接，起到导电作用；
25.2.本实用新型通过在每个弹性片上设置多个导电耐磨层，每个弹性片通过多个导电耐磨层与对配端子的外壁接触，既增大了插接端子与对配端子的接触面积，又提高耐磨性；
26.3.本实用新型通过在各弹性片的内壁上设置刮削凸起，当对配端子插入时，刮削凸起首先与对配端子接触，将对配端子上的杂物去除，防止对配端子上的杂物夹在导电耐磨层与对配端子之间，使导电耐磨层与对插端子保持良好的电性接触；
27.4.本实用新型通过在各弹性片的外壁上设置弧形凹槽，能够消除弹性片的外部应力，使弹性片在持续变形、反复升温后保持较好的弹力，使弹性片不易变形；
28.5.本实用新型通过在各弹性片的内壁面上设置螺旋凸起和/或多个凸点，增大了弹性片与对配端子对插后的正压力，进而有效降低接触电阻，降低温升导致的起火风险。
附图说明
29.以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：
30.图1是本实用新型第一实施例的插接端子的外部结构示意图；
31.图2是图1的插接端子的剖视图；
32.图3是本实用新型第二实施例的插接端子的剖视图；
33.图4是本实用新型第三实施例的插接端子的剖视图；
34.图5是本实用新型第四实施例的插接端子的剖视图。
35.主要元件标号说明：
36.1、连接单元；2、弹性单元；21、弹性片；211、内壁面；
37.212、嵌槽；213、弧形凹槽；22、自由端；23、胀缩缝；
38.3、导电耐磨层；31、内表面；
39.4、刮削凸起；41、内表面。
具体实施方式
40.为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，除非另有说明，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，可以是可拆卸连接，可以是直接连接，可以是通过中间媒介间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
41.如图1和图2所示，本实用新型提供一种插接端子，其包括沿插接端子的轴向设置并连接的连接单元1和弹性单元2，弹性单元2包括沿插接端子的周向间隔设置的多个弹性片21，多个弹性片21的远离连接单元1的一端构成弹性单元2的自由端22，多个弹性片21围成一容腔，容腔供接纳自自由端22插入的对配端子；插接端子还包括位于容腔内且固定于各弹性片21的内壁上的导电耐磨层3，导电耐磨层3凸出于弹性片21的内壁面211，并能与对配端子的外壁接触。
42.本实用新型通过设置弹性片21，使弹性单元2具备弹性，能够与对配端子紧密接触，保证更多的接触面积，实现更好的电学性能和力学性能，通过设置导电耐磨层3，一方面起到耐磨效果，防止弹性片21的内壁被磨损，延长插接端子的使用寿命，另一方面将弹性片21与对配端子电性连接，起到导电作用。
43.如图2所示，在一实施例中，多个弹性片21上的导电耐磨层3在插接端子的周向方向上依次对应，即多个弹性片21上的导电耐磨层3构成一沿插接端子的周向不连续延伸的耐磨环，导电耐磨层3邻近自由端22设置，以防止对配端子插入容腔时与弹性片的自由端摩擦。
44.进一步，导电耐磨层3的轴向两端均为倒角或倒圆结构，以便于对配端子插入。
45.如图5所示，在一实施例中，每个弹性片21上设有沿其长度方向间隔设置的多个导电耐磨层3，每个弹性片21通过多个导电耐磨层3与对配端子的外壁接触，既增大了插接端子与对配端子的接触面积，又提高耐磨性。
46.在一实施例中，如图2所示，导电耐磨层3整体凸出于弹性片21的内壁面211，即弹性片21的内壁面为平滑状，导电耐磨层3固定在弹性片21的内壁面上，导电耐磨层3整体的凸出高度为0.5μm-70μm。
47.在另一实施例中，如图3所示，各弹性片21的内壁面211上分别凹设有嵌槽212，导电耐磨层3的一部分固定嵌设于嵌槽212内，导电耐磨层3的另一部分凸出于弹性片21的内壁面211，导电耐磨层3的整体凸出高度为0.5μm-70μm。
48.但本实用新型并不以此为限，导电耐磨层3还可以通过其它方式固定于弹性片21的内壁面上。
49.为了测试导电耐磨层3的整体凸出高度对导电耐磨层3的磨损和导电率的影响，发明人选用了十组凸出高度不同的端子组进行测试，分别测试导电耐磨层3磨损时的插拔次数以及导电率，测试结果如表1所示。
50.下表1中的插拔次数是将插接端子分别固定在实验台上，采用机械装置使插接端
子模拟与对插端端子插拔，并且每经过100次的插拔，就要停下来观察端子导电耐磨层3破坏的情况，当端子导电耐磨层3出现划伤，并露出端子本身材质，则实验停止，记录当时的插拔次数。在本实施例中，插拔次数小于8000次为不合格。
51.下表1中的导电率是将插接端子与对插端端子对插后，将对插端子结构通电流，检测相应的端子对插处的导电率，在本实施例中，导电率大于99％为合格。
52.测试结果如表1。
53.表1：不同的导电耐磨层3凸出高度对插接端子的插拔次数和导电率的影响
[0054][0055]
从表1中可以看出，端子导电耐磨层3高度小于0.5μm时，端子对插间的导电率全部合格，但是插接端子的插拔次数不满足要求，也就是说端子导电耐磨层3很容易就被磨损，不能满足插接端子的使用寿命要求。当端子导电耐磨层3高度大于70μm时，虽然插接端子的插拔次数合格，但是由于端子导电耐磨层3高度太高，增加了接触电阻，因此端子对插间的导电率不满足要求，端子对插结构的电学性能差。因此，发明人选择凸出高度的值范围在0.5μm-70μm之间，既能满足插接端子的插拔次数要求，又能满足插接端子的导电率。极大的保证对插连接机构的电气性能，延长了用电装置的使用寿命。
[0056]
在一实施例中，导电耐磨层3的内表面31为能与对配端子的外壁面贴合的圆弧面，以增大导电耐磨层与对配端子的接触面积。插接端子与对配端子的横截面一般为圆形，在插接端子的使用过程中，若插接端子的内壁与对配端子的外壁面无法完全贴合，会导致插接端子接触不良，接触电阻增大，进一步可能导致插接端子工作时温度过高而起火。本实用新型中导电耐磨层3的内表面31设置为可以与对配端子的外壁面贴合的圆弧面，增大导电耐磨层与对配端子的接触面积，有效降低接触电阻，进而降低因温度升高导致的起火风险。
[0057]
为增大弹性片21与对配端子的接触面积，有以下三种实施例。
[0058]
在第一实施例中，弹性片21的内壁面211上设有用于与对配端子接触的螺旋凸起，螺旋凸起可以增加与对配端子对插后的正压力，进而有效降低接触电阻，降低温升导致的起火风险。
[0059]
在第二实施例中，弹性片21的内壁面211上设有用于与所述对配端子接触的多个凸点，凸点可以增加与对配端子对插后的正压力，进而有效降低接触电阻，降低温升导致的起火风险。
[0060]
在第三实施例中，弹性片21的内壁面211上设有用于与对配端子接触的螺旋凸起和多个凸点，同时设置螺旋凸起和多个凸点，能进一步增大弹性片21与对配端子的接触面积，进一步增加与对配端子对插后的正压力，进而有效降低接触电阻，降低温升导致的起火风险。
[0061]
在一实施例中，导电耐磨层3包括底层和表层，所述底层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金和锌中的一种或多种；所述表层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。
[0062]
所述导电耐磨层3材质为金、银、镍、锡、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。导电耐磨层3作为需要经常插拔的金属触点，是需要较好的耐磨金属作为导电耐磨层3，能够极大的增加触点的使用寿命。还有触点需要很好的导电性能，上述金属的导电性和稳定性，都要优于铜或铜合金，能够使插接端子获得更好的电学性能和更长的使用寿命。
[0063]
为了论证不同导电耐磨层3材质对插接端子整体性能的影响，发明人使用相同规格、材质，采用不同导电耐磨层3材料的插接端子样件，利用同种规格的对配接插件做一系列插拔次数和耐腐蚀性时间测试。实验结果如下表2所示。
[0064]
下表2中的插拔次数是将对插端子分别固定在实验台上，采用机械装置使对插端子模拟插拔，并且每经过100次的插拔，就要停下来观察端子表面导电耐磨层3破坏的情况，端子表面导电耐磨层3出现划伤，并露出端子本身材质，则实验停止，记录当时的插拔次数。在本实施例中，插拔次数小于8000次为不合格。
[0065]
下表2中的导电率是将插接端子与对插端端子对插后，将对插端子结构通电流，检测相应的端子对插处的导电率，在本实施例中，导电率大于99％为合格。
[0066]
表2：不同导电耐磨层3材质对插接端子插拔次数和导电率的影响
[0067][0068]
从上表2可以看出，当选用导电耐磨层3材质为金、银、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金时，实验结果超过标准值较多，性能比较稳定。当选用导电耐磨层3材质为镍、锡、锡铅合金、锌时，实验结果也是能够符合要求的，因此，发明人选择导电耐磨层3材质为金、银、镍、锡、锡铅合金、锌、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种组合。
[0069]
导电耐磨层的厚度对插接端子的整体性能和寿命都有很大的影响，严重时会造成产品寿命骤减甚至失效。导电耐磨层的厚度过小时，插接端子的耐磨性能不符合要求，导电耐磨层厚度过大时反而容易从端子表面脱落，造成耐磨性能下降，导致插接端子与对配端子接触面积变小，接触电阻增大，进而可能造成因温度升高的起火等风险。而且，导电耐磨层3金属较贵，使用较厚的导电耐磨层3，性能没有上升，不存在使用价值。
[0070]
为了论证底层导电耐磨层3厚度变化对插接端子整体性能的影响，发明人使用相同规格、材质，采用不同镍底层厚度，相同的银表层厚度的插接端子样件，利用同种规格的对配接插件做一系列温升测试和插拔次数的测试，实验结果如下表3所示。
[0071]
下表3中的温升测试是将对插后的插接端子和对配端端子30通相同的电流，在封
闭的环境下检测通电前和温度稳定后的插接端子相同位置的温度，并做差取绝对值。在本实施例中，温升大于50k认为不合格。
[0072]
下表3中的插拔次数是将对插端子分别固定在实验台上，采用机械装置使对插端子模拟插拔，并且每经过100次的插拔，就要停下来观察端子表面导电耐磨层3破坏的情况，端子表面导电耐磨层3出现划伤，并露出端子本身材质，则实验停止，记录当时的插拔次数。在本实施例中，插拔次数小于8000次为不合格。
[0073]
表3：不同底层导电耐磨层3厚度对插接端子温升和插拔次数的影响
[0074][0075]
从上表3可以看出，当底层镍层厚度小于0.01μm时，插接端子的温升虽然合格，但是由于导电耐磨层太薄，插接端子的插拔次数小于合格值，不符合插接端子的性能要求。对接插件的整体性能和寿命都有很大的影响，严重时造成产品寿命骤减甚至失效燃烧事故。当底层镍层厚度大于15μm时，由于底层导电耐磨层3较厚，插接端子产生的热量散发不出来，使插接端子的温升不合格，而且底层较厚反而容易从端子表面脱落，造成耐腐蚀性周期数下降。因此，发明人选择底层导电耐磨层3厚度为0.01μm-15μm。优选的，发明人发现底层导电耐磨层3厚度为0.1μm-9μm时，插接端子的温升及插拔次数的综合效果更好，因此，为了进一步提高产品本身的安全性可靠性及实用性，优选底层导电耐磨层3厚度为0.1μm-9μm。
[0076]
为了论证表层导电耐磨层3厚度变化对插接端子整体性能的影响，发明人使用相同规格、材质，采用相同镍底层厚度，不同的银表层厚度的插接端子样件，利用同种规格的对配接插件做一系列温升和插拔次数的测试，实验结果如下表4所示。
[0077]
实验方法与上述实验方法相同。
[0078]
表4：不同表层导电耐磨层3厚度对温升和插拔次数的影响
[0079][0080][0081]
从上表4可以看出，当表层银层厚度小于0.5μm时，插接端子的温升虽然合格，但是由于导电耐磨层3太薄，插接端子的插拔次数小于合格值，不符合插接端子的性能要求。对接插件的整体性能和寿命都有很大的影响，严重时造成产品寿命骤减甚至失效燃烧事故。当表层银层厚度大于55μm时，由于底层导电耐磨层3较厚，插接端子产生的热量散发不出来，使插接端子的温升不合格，而且导电耐磨层3较厚反而容易从端子表面脱落，造成耐腐蚀性周期数下降。并且，由于表层导电耐磨层3金属较贵，因此使用较厚的导电耐磨层3，性
能没有上升，不存在使用价值。因此，发明人选择表层导电耐磨层3厚度为0.1μm-55μm。
[0082]
优选的，发明人发现表层导电耐磨层3厚度为1μm-35μm时，插接端子的温升及插拔次数的综合效果更好，因此，为了进一步提高产品本身的安全性可靠性及实用性，优选表层导电耐磨层3厚度为1μm-35μm。
[0083]
在一实施例中，弹性片21的内壁上设有沿所述插接端子的轴向间隔排列的多个导电耐磨层3，本实用新型通过在每个弹性片上设置多个导电耐磨层，每个弹性片通过多个导电耐磨层与对配端子的外壁接触，既增大了插接端子与对配端子的接触面积，又提高耐磨性。
[0084]
在一实施例中，插接端子的容腔的内径朝靠近自由端22的方向逐渐减小，即容腔在插接端子的自由端22一侧的孔径最小，既使对配端端子能够插入到容腔内，又使弹性片具有更大的变形空间，使弹性单元2与对配端子对插后具有更大的抓紧力。
[0085]
如图1至图4所示，在一实施例中，任意相邻的两个弹性片21之间形成胀缩缝23，各胀缩缝23的宽度朝靠近自由端22的方向逐渐减小，即胀缩缝23在插接端子的自由端22一侧的宽度最小，从而使弹性片21前端的宽度较大，进而得以设置宽度较大的导电耐磨层3，增大导电耐磨层3与对配端子的接触面积，另外，胀缩缝23在弹性片21后端的宽度较大，具有良好的排泥沙和排水性能。
[0086]
在一实施例中，弹性片21的数量为偶数个，以使弹性片21对称设置，保证弹性片21与对配端子接触后的应力对称，例如弹性片21的数量为4个、6个、8个、10个、12个、14个或16个。
[0087]
如图4所示，在一实施例中，插接端子还包括位于容腔内且固定于各弹性片21的内壁上的刮削凸起4，在插接端子的轴向方向上，刮削凸起4位于导电耐磨层3和自由端22之间，因此当对配端子插入时，刮削凸起4首先与对配端子接触，将对配端子上的杂物去除，防止对配端子上的杂物夹在导电耐磨层3与对配端子之间，使导电耐磨层3与对插端子保持良好的电性接触。
[0088]
在一种可行的技术方案中，刮削凸起4的内表面41不凸出于导电耐磨层3的内表面31，以避免刮削凸起4妨碍导电耐磨层3与对配端子的接触。
[0089]
在另一种可行的技术方案中，多个弹性片21上的刮削凸起4的内表面41和导电耐磨层3的内表面31均位于同一个圆环面或同一个圆锥面上，刮削凸起4既不会妨碍导电耐磨层与对配端子接触，又能支撑对配端子。
[0090]
进一步，刮削凸起4在靠近自由端22的一侧内部设有倒角或倒圆，以便于对配端子插入。
[0091]
如图4所示，在一实施例中，各弹性片21的靠近连接单元1的一端外壁上分别设有弧形凹槽213，多个弹性片21上的弧形凹槽213构成一个沿插接端子的周向不连续的环形凹槽，通过设置弧形凹槽213，能够消除弹性片21的外部应力，使弹性片21在持续变形、反复升温后保持较好的弹力，使弹性片21不易变形。
[0092]
进一步，弧形凹槽213的深度不大于弹性片21厚度的三分之一，既能消除弹性片21的外部应力，又防止弹性片21因厚度太小而强度不足。
[0093]
在一实施例中，连接单元1的材质为铝或铝合金，以便连接铝线或其它铝导体。其中铝合金为现有材料。
[0094]
在一实施例中，弹性单元2的材质为铜或铜合金，以便连接铜线或其它铜导体。其中铜合金为现有材料。电动汽车的线缆由于电压高，电流大，都需要使用大线径的铜导线进行电流的传导，但是，随着铜价日益上涨，使用铜材作为导线的材料成本会越来越高。为此，人们开始寻找金属铜的替代品来降低成本。金属铝在地壳中的含量约为7.73％，提炼技术优化后，价格相对较低，并且相对于铜，铝的重量较轻，导电率仅次于铜，铝在电气连接领域可以替代部分铜。因此，在汽车电气连接领域中以铝代铜是发展趋势。
[0095]
但是由于铜铝之间的电极电位差较大，铜导线和铝导线直接连接后，铜铝导线之间会产生电化学腐蚀，铝易受腐蚀而导致连接区域电阻增大，易在电气连接中产生严重的后果，例如功能失效、火灾等。
[0096]
为解决现有技术中铜铝导线难以可靠连接的问题，在一些实施例中，所述连接单元1的材质为铝或铝合金，所述弹性单元2的材质为铜或铜合金，从而实现铜铝导线的可靠连接，解决了铜铝导线难以可靠连接的问题。
[0097]
进一步，连接单元1和弹性单元2通过摩擦焊方式、超声波焊接方式、弧焊方式、激光焊方式、电阻焊方式的一种或几种连接在一起。
[0098]
摩擦焊方式，是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源，使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。
[0099]
超声波焊接方式，是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。
[0100]
弧焊方式，是指以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的，主要方法有焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。
[0101]
激光焊方式，是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。
[0102]
电阻焊方式，是指一种利用强大电流通过电极和工件间的接触点，由接触电阻产生热量而实现焊接的一种方法。
[0103]
采用以上的加工方式或组合，能够有效的将铜/铜合金材质的弹性单元2和铝/铝合金材质的连接单元1进行连接，保证插接端子具有良好的力学性能和电学性能。
[0104]
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。