专利名称：用于形成电连接的装置和方法
技术领域：
本发明的主题涉及一种用于形成电连接的装置和方法。
已知一些可能用于连接两根电线的不同方法。例如可以通过钎焊将两根电线彼此连接起来。通过分别给每一根电线连接一个触头并将触头本身连接在一起，就可实现两根电线的可松脱连接。对此，例如已知一些相互插接的触头。在一种这样的用于形成电连接的装置中，有一个触头被制成舌形。该触头插入到一个设置在第二触头中的相应凹槽中。这种电连接特别用于只有很小电流流过的电线。
在GB 449 934中描述了一种用于形成电连接的装置。在这种电连接中，设有两个触头，它们形成了一种可松脱的锥面压配合连接。所说的第一触头在端部区域具有一个锥形区段，该锥形区段渐变成一个螺纹区段。所说的第二触头有一个锥形凹槽，该锥形凹槽渐变成一个通孔。所说第一触头可以插入到第二触头中。所说的可松脱锥面压配合连接借助一个螺母完成，该螺母可以拧在第一触头的螺纹区段上并且在结构上该螺母靠到第二触头的端面上。通过用于形成电连接的装置的这种布置，在所说触头因其材料特性而出现不同的热膨胀行为时，可以保证锥面压配合连接不会松脱。
在汽车行业中，采用了各种不同的用于形成电连接的装置。例如，已知一些接地螺栓，用来将汽车蓄电池的地线连接到车体上，所说接地螺栓与车体焊接在一起。所说接地螺栓具有一个螺纹区段，有一个触头通过该螺纹区段拧在所说接地螺栓上,所说触头例如是一个与接地电缆相连的电缆终端。在接地电缆连接到车体上时，就本身而言，所要求的是一种不可松脱的连接。
在FR740.843中描述了一种用于形成可松脱电连接的装置。这涉及到一种装置，一根电缆可通过该装置与蓄电池的连接极连接。该蓄电池连接极制成截锥形。在该连接极上，有一个逐渐变细的螺纹孔从自由端一侧向内延伸。可以在该螺纹孔中拧入一个锥形螺钉。该蓄电池连接极在一个纵平面上切开，这样，该连接极就可以撑开。一个与电缆连接的触头制成轴套状。该触头具有一个与蓄电池连接极相对应的凹槽。如果将所说触头安装在连接极上，则可以通过拧入螺钉将所说连接极撑开，从而在连接极和触头之间形成一种可松脱的压配合连接。该装置结构的优点基本在于当拆除螺钉后，所说触头可以很容易地脱离连接极。
从DE-OS 21 04 036中可以了解到另一种可以将一根电缆与蓄电池连接极连接起来的装置。该装置包括一个带截锥形区段的接线座。该截锥形区段上有切口，以使外罩部分具有弹性。所说锥形区段上具有用于锁紧螺母的外螺纹。为了使接线座与蓄电池电极接触，将接线座配置在蓄电池电极上，并且将锁紧螺母拧在外螺纹上。通过锁紧螺母将弹性部分压靠在蓄电池电极的外表面上。为了改进接线座与蓄电池电极的电连接，在锥形轴的内表面上设置一些突起，这些突起切入到连接极的表面中。
对于将特别是一个催化转换器的可电加热的蜂窝体主体与一个电源连接起来的电连接来说，是有特殊要求的。对于一种这样的催化转换器来说，例如可以是内燃机排气系统的一个构件。由于根据法律的要求，必须减少来自汽车的有害尾气，所以使用这种催化转换器就变得越来越重要了。随着对减少汽车排气中有害物质的要求日益增长，越来越复杂的废气净化系统被安装在内燃机上。特别地，为了减少内燃机在低温启动阶段所排出的有害物质，除了采用自动三路催化转换器之外，还使用了可电加热的催化转换器。例如从WO92/02714中已知一种这样的配置。在这种可电加热的催化转换器中，催化转换器接头到电线之间的电连接就有问题。在催化转换器的加热过程中，要输送的电流强度达到500安培。由于电力供给线与催化转换器表面相当接近，电力供给线或连接点都受到巨大的温度波动。在催化转换器附近，连接点处的温度可达到350℃。
在迄今为止已知的催化转换器中，都通过螺栓连接将一根电线的电缆终端固定在催化转换器的接头上。
本发明的任务是提供一种用于形成电连接的装置，特别应用在可电加热的蜂窝体主体中，通过该装置可以得到一种可靠的电连接。本发明的另一个目的是，通过这种装置，提供一种在变化的温度下仍然稳定的电连接。本发明的另一个目的是揭示一种特别是在大批量生产中便于实现并且能够在整个制造过程中被一体化的形成电连接的方法。特别地，这种形成电连接的方法可以自动化。
根据本发明，上述任务是通过具有权利要求1所述特征的一种用于形成电连接的装置并通过具有权利要求15所述特征的一种用于形成电连接的方法来完成的。更一步的优点是从属权利要求的主题。
根据本发明的用于形成电连接的装置带有一个第一触头和一个第二触头，在此，所说第一触头有一个外锥形部件，而第二触头有一个内锥形部件。所说触头外锥形部件的表面和内锥形部件的表面都有一个这样的倾角，以致第一触头和第二触头形成了一个自锁的锥形连接。通过用于形成电连接的装置的这种配置，用简单的方法就形成了一种牢固可靠的电连接。该装置的优点还在于由于锥形连接是自锁的，所以不一定需要附加的紧固部件来保证第一触头和第二触头之间稳定和长期的连接。一种这样的连接是稳定的。
为了形成自锁的锥形连接，表面的倾角要根据第一触头和第二触头的配对材料和/或其表面条件来决定。倾角可以大大地改变自锁度。
第一触头最好带一个外锥形部件和一段设在该外锥形部件附近的螺纹区段。第二触头有一个内锥形部件。该装置还包括一个可以拧在第一触头上的元件。通过该元件，所说触头可以相对移动，这样在所说触头之间形成了一个锥形连接。所说元件最好是一个装配元件，通过该元件能够自动地形成锥形连接。另外，该元件也可以是一个紧固件，通过该紧固件，锥形连接获得了更多的保护。
根据本装置的另一种优选的配置，建议螺纹区段为一个螺纹颈，在此，该螺纹颈的外径最多与内锥形部件的最小直径相对应。另外，第一触头可以有一个在外锥形部件方向上延伸的螺纹孔。通过将一个元件拧到螺纹颈上或通过将该元件拧到螺纹孔中，可以在第一触头和第二触头之间产生相对运动。两个触头之间的接触压力由元件的旋紧力矩来决定。
如果将所说元件拧入到螺纹孔中，最好是拧入一个在结构上带有至少一个可以与第一触头接触的台肩。一个这样的元件可以是一个螺钉，在结构上该螺钉用其头部或必要时借助一个垫片，与第一触头接触。
根据另一种建议，将螺纹区段制成外螺纹形式，在此，所说外螺纹的螺纹直径至少与外锥形部件的最大直径相对应。所说元件上有一个至少部分地容纳第二触头的凹槽和至少一个基本上与第二触头的轴线方向成直角的止挡，该止挡与第二触头接合。
在一种用于形成电连接的装置的这种配置情况下，由于所说元件至少部分地将所说连接与外界环境所产生的影响隔离开，所以锥形连接受到该元件的保护。
特别有利的是，一种用于形成电连接的装置设置有一个由有切口轴套形成的第一触头。一个元件可以拧到该轴套上，通过该元件，带有一个内锥形部件的第二触头被压靠在轴套的外锥形部件上。
一种较佳的用于形成电连接的装置，其中的一个触头，最好是第一触头，至少部分地由一个中心导体构成，该中心导体最好是从一个催化转换器的可电加热的蜂窝体主体的外罩中伸出来。通过这样一种装置确保了起催化作用的变换器的电力供应。
有利的是，内外锥形部件的表面的倾角在1°到5°之间，最好为1.75°。由于这样的倾角，用很小的旋紧力矩就可以在第一触头和第二触头之间产生很大的接触压力。所说倾角最好在给定范围内，因为在该范围内，特别是倾角为1.75°时，所说锥形连接自锁。所说触头最好用特种钢制成。所说外锥形部件最好具有一个外圆锥的形状，而所说内锥形部件则具有一个内圆锥的形状。该外圆锥和内圆锥形成了一种自锁的锥面压配合连接。
根据本发明的另一种构思，提出了一种形成电连接的方法，其中首先，在第一触头的外锥形部件上配置一个带内锥形部件的第二触头。此后，把一个元件与设置在第一触头的外锥形部件附近的螺纹区段拧在一起，由此使第二触头压靠到第一触头上从而形成一种锥形连接。如果将所说元件用作自锁锥形连接的附加保险装置，则该元件应保持在其拧紧的最终位置上。还可以在形成锥形连接之后，将该元件拆除掉并且用于形成其他的锥形连接。通过锥形连接的自锁结构，生产过程可以得到简化。
下面将借助附图所示的实施例来阐述本发明的其他优点和特征。其中
图1是第一种实施例的示意断面图，图2是装置的第二种实施例的断面图，图3是带有罩状紧固件的第三种实施例的断面图，图4是带有接触轴套的第四种实施例的断面图，下面借助把一根电线24连接到一个可电加热的催化转换器上的情况，对在图1到4中所描述的用于形成电连接的装置的实施例进行阐述。例如在WO92/02714中对一种这样的催化转换器的安装进行了说明。
图1描述了用于形成电连接的装置的第一种实施例。在外罩11中设有一个通孔，一个金属套管10穿过该通孔延伸。所说套管10与金属外罩11焊接在一起。在所说套管10与金属外罩11之间的焊缝用12表示。一个中心导体8穿过所说套管10延伸。所说中心导体8伸入到外罩11中的端部与一个未示出的催化转换器保持电连接。所说中心导体8从所说套管10伸出外罩11的端部用于与一根电线24实现电连接，该电线与一个未示出的电源相连接。
在所说中心导体8和套管10之间有一个电绝缘体9，这样可以确保套管10与中心导体8之间保持电绝缘。所说的绝缘体9例如可以是氧化铝。
所说中心导体8从所说套管10向外伸出外罩11的端部形成了一个第一触头1。该第一触头1具有一个外圆锥3。该外圆锥3从外罩11向外逐渐缩小。在该外圆锥3上连着一个螺纹颈5。一个螺母6式的元件拧在所说螺纹颈5上。
在所说触头1的外圆锥3上配置一个第二触头2。该第二触头2具有一个与所说外圆锥3相对应的内圆锥4。通过拧紧螺母6，可以将带有内圆锥4的第二触头推到外圆锥3上，由此形成一种圆锥压配合连接。
在所说触头2上设有一个接线座7，通过该接线座可以将所说触头2与一根电线24连接起来。对所说接线座7与电线24的连接来说，可以使用螺旋连接和/或钎焊连接和/或熔焊连接。
图2描述了用于形成电连接的装置的第二种实施例。在本实施例中，所说中心导体8伸出外罩11的端部同样形成了一个具有外圆锥3的第一触头。该外圆锥3向着伸出外罩11的端面的方向逐渐变小。有一个螺纹孔13从第一触头1的端面沿第一触头1或中心导体8的轴向延伸。一个螺钉14形式的元件被拧入到该螺纹孔13中。在螺钉14的头部和第二触头2之间设有一个垫片15，该垫片15靠在第二触头2上。通过把螺钉14拧入到螺纹孔13中，便在第一触头1的轴向上施加了一个力，由此通过垫片15将触头2推到外圆锥3上。在装配状态，第二触头2的内圆锥4的表面靠在外圆锥3的表面上。一个接线座7与触头2连接在一起，该接线座用于将电线24固定在触头2上。
在图3中描述了用于形成电连接的装置的另一种实施例。在图3的实施例中，连接到催化蜂窝体上的中心导体8的基本结构与图1或2所示的相应结构大体相同。
所说中心导体8伸出外罩11的部分形成了一个第一触头21。该触头具有一段外螺纹16，在此，外径16的螺纹直径至少与外圆锥3的最大直径相对应。一个元件17连接在触头1的外螺纹16上。为此，该元件17带有一段内螺纹19。所说元件17为管状。该元件带有容纳第二触头2的凹槽18。在元件17上与内螺纹19相对的端部形成了一个环形止挡20。该止挡20与第二触头2接合。如图3所示，所说第二触头2带有一个内圆锥4，该内圆锥贴靠在第一触头1的外圆锥3上。与触头2相连的是一根电线24，该电线由止挡20所限定的通孔25伸出来。所说元件17包围着第一触头1与第二触头2之间形成的圆锥压配合连接。
图4显示了一个外罩11，一个金属套管10从外罩伸出来。该套管10与外罩11熔焊在一起。一个销状的中心导体8从该套管10伸出。所说中心导体8伸入到外罩11中的端部与一个未示出的催化转换器的保持电接触。在中心导体8和套管10之间有一个电绝缘体9，由此可以套管10与中心导体8之间保持电绝缘。销状的中心导体8的这样一种布置例如可以从由P.F.Kupper,W.Maus等人出版的SAE TECHNICALPAPER SERIES 940465文章中了解到。
所说销状中心导体8伸出外罩11的端部设有一个带切口的轴套21。该轴套21有一个外圆锥3。该轴套有一个带有外螺纹23的圆柱形区段。该外螺纹23的外径最多与轴套21中的外圆锥3的最小直径相对应。一个螺母22拧在该外螺纹23上，通过该螺母把第二触头2的内圆锥4推到轴套21的外圆锥3上。所说触头2将带切口的轴套21压到一起，由此在轴套21和销状中心导体8之间形成了一种电和机械的连接。同样在轴套21和第二触头2之间也形成了一种电和机械的连接。所说第二触头2与一根电线24相连。
用于形成电连接的装置的优选实施例特别适合于实现一种与催化转换器的中心导体相连的电连接。该导电中心导体8例如是通过熔焊或硬钎焊的方法连接到一个金属蜂窝体上的。在圆锥压配合连接形成和松脱时，在中心导体8和金属蜂窝体之间的连接点没有受力或受力很小，因为实现电连接所需要的力基本上是在垂直于中心导体的方向上施加的。
所说术语锥不仅包括在严格几何意义上的锥或截锥，还包括那些可以在第一触头和第二触头之间产生压配合连接的形状。在这种情况下，例如它可以是一个棱锥，最好为三角棱锥或四角棱锥。
参考符号表1第一触头2第二触头3外圆锥4内圆锥5螺纹颈6螺母7接线座8导体9绝缘体10套管11外罩12焊缝13螺纹孔14螺钉15垫片16外螺纹17紧固件18间隙19内螺纹20止挡21轴套22螺母23螺纹24电线25通孔
权利要求
1．一种形成电连接的装置，它包括一个第一触头(1,21)和一个第二触头(2)，在此，所说第一触头(1,21)有一个外圆锥(3)，而所说第二触头(2)有一个内圆锥(4)，其特征在于所说外圆锥(3)的表面和内圆锥(4)的表面都有一个这样的倾角，以致第一触头(1,21)和第二触头(2)形成了一个自锁的锥形连接。
2．根据权利要求1的装置，其特征在于所说倾角要根据第一触头和第二触头(1,21,2)的配对材料和/或其表面条件来决定。
3．根据权利要求1或2的装置，其特征在于所说第一触头(1,21)在外圆锥(3)附近有一段螺纹区段(5,13,16,23)，该螺纹区段可以与一个元件(6,14,17,22)拧在一起，以形成锥形连接。
4．根据权利要求3的装置，其特征在于所说螺纹区段是一个螺纹颈(5)，在此，所说螺纹颈(5)的外径最多与内圆锥(4)的最小直径相对应。
5．根据权利要求3的装置，其特征在于所说螺纹区段是一个在外圆锥(3)的方向上延伸的螺纹孔(13)。
6．根据权利要求3、4或5的装置，其特征在于所说元件(6,14,22)是一种装配元件。
7．根据权利要求3、4或5的装置，其特征在于所说元件(6,14,17,22)是一种紧固件。
8．根据权利要求4和7的装置，其特征在于所说紧固件是一个螺母(6,22)。
9．根据权利要求5和7的装置，其特征在于所说紧固件是一个螺钉(14)。
10．根据权利要求3的装置，其特征在于所说螺纹区段是一段外螺纹(16)，在此，所说外螺纹的外径至少与外圆锥(23)的最大直径相对应，在此，所说元件(17)带有一个至少部分地容纳第二触头(2)的凹槽(18)和至少一个基本上与第二触头(2)的轴线方向成直角延伸的，最好是环绕的止挡(20)，该止挡与第二触头(2)接合。
11．根据权利要求1或2的装置，其特征在于它有一个第一触头，该第一触头包括一个带外圆锥(3)并有切口的轴套(21)，一个第二触头(2)带有一个内圆锥(4)，并且还有一个可以拧到轴套(21)上的元件(22)，通过该元件可以将第二触头(2)压靠到外圆锥(3)上。
12．根据权利要求1到11之一的装置，其特征在于其中触头(1,21；2)之一，最好是第一触头(1,21)，至少部分地由一个中心导体(8)构成，该中心导体最好从一个催化转换器的可电加热的蜂窝体的外罩(11)中伸出来。
13．根据权利要求1到12之一的装置，其特征在于所说的表面倾角在1°到5°之间，最好为1.75°。
14．根据权利要求1到13之一的装置，其特征在于所说外圆锥(3)有一个外圆锥，而所说内圆锥(4)有内圆锥。
15．一种用于形成电连接的方法，特别是用一种根据权利要求1到14之一的装置形成电连接的方法，其中，在第一触头(1,21)的外圆锥(3)上配置了一个带内圆锥(4)的第二触头(2)，并且把一个元件(6,14,17,22)与设置在第一触头(1,21)的外圆锥(3)附近的螺纹区段(5,13,16,23)拧在一起，拧到使第二触头(2)压靠到第一触头(1,21)上，从而在第一触头和第二触头(1,21；2)之间形成一种锥形连接，在此之后，在需要时还可以将所说元件(6,14,17,22)拆除掉。
全文摘要
本发明的主题是一种用于形成电连接的装置。该装置包括一个带外圆锥(3)的第一触头(1)。此外还设有一个带内圆锥(4)的第二触头(2)。所说第二触头(2)与一根电线(24)连接在一起。所说触头(1,2)形成了一种可松脱的锥面压配合连接。为了确保该锥面压配合连接,所说第一触头(1)有一个螺纹颈(5),其上拧有一个螺母(6),该螺母在轴向上将第二触头推到第一触头上。
文档编号H01R11/28GK1221518SQ97195258
公开日1999年6月30日 申请日期1997年6月3日 优先权日1996年6月4日
发明者罗尔夫·布吕克, 彼得·希尔特, 诺贝特·贝尔高, 罗伯特·阿尔比兹, 马克西米利安·格勒布迈尔, 艾哈德·奥托 申请人:Emitec发射技术有限公司, 拜恩发动机工厂股份公司