阅读说明：本技术 电气单元、插头以及制造插头的方法 (Electrical unit, plug and method for producing a plug ) 是由 埃内斯托·乔瓦尼·阿诺尔迪 保罗·林科尔恩·毛里诺 于 2020-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及电气单元、插头以及制造插头的方法,该电气单元比如是用于具有插入式连接的机动车辆的电动水泵(2)或电动散热器风扇(2′),其构造成使得能够简单且可靠地进行电接触,特别地,其特征在于通过以下事实实现：密封插头(1、1′)的线缆的独立导线(47)的裸露端部与接触舌片(50)之间的连接区域,并且可以确保充分的密封、特别是相对于沿着导线从所述单元的周围环境穿过插头(1、1′)进入至所述单元的外壳中的水分侵入确保充分的密封。在第二方面,开发了一种用于电气元件上的插入式连接的插头(1、1′)。在本发明的第三方面中,说明了一种制造用于电气单元(2、2′)的插入式连接的插头(1、1′)的方法。(The invention relates to an electrical unit, such as an electric water pump (2) or an electric radiator fan (2') for a motor vehicle with a plug-in connection, which is configured such that an electrical contact can be made simply and reliably, in particular, characterized by the fact that: the connection region between the exposed end of the individual wires (47) of the cable of the plug (1, 1 ') and the contact tongue (50) is sealed and a sufficient sealing can be ensured, in particular with respect to moisture ingress along the wires from the surroundings of the unit through the plug (1, 1') into the housing of the unit. In a second aspect, a plug (1, 1') for a plug-in connection on an electrical component is developed. In a third aspect of the invention, a method for producing a plug (1, 1 ') for plug-in connection of an electrical unit (2, 2') is described.)

电气单元、插头以及制造插头的方法

技术领域

本发明涉及电气单元、比如用于具有***式连接的机动车辆的电动水泵或电动散热器风扇，涉及用于这种类型的电气单元上的***式连接的插头，并且涉及用于制造这种类型的电气单元上的***式连接的插头的方法。

背景技术

例如，电动水泵或电动散热器风扇被理解为机动车辆的电气单元。

电动水泵例如从US 9360015B1中是公知的，并且电动水泵由包括定子和转子的电机驱动。转子连接至用于移动流体的泵叶轮。流体通过蜗壳中的入口进入泵、与泵叶轮接触并且移动通过蜗壳中的出口。电机的转子和定子容纳在连接至蜗壳的外壳中。电机的电子设备容纳在印刷电路板(PCB)上。印刷电路板包括电子部件，电子部件电控电机的运行。电流供给或能量经由插头传输，该插头连接至车辆电气设备的线束。在此，电接触是通过插头的导电接触舌片进行的，该导电接触舌片电连接至线束的独立导线/芯部，导线/芯部与印刷电路板的对应的导电接触插座电接触。印刷电路板与插头之间的所述接触通常被构造为***式连接，其中，插头与布置在端部侧上的接触舌片至少部分地***至水泵的外壳中，并且建立与印刷电路板的连接。

电动散热器风扇在多个实施方式中同样是已知的，并且包括轴向地布置在可驱动轴上的风扇叶轮和用于驱动的风扇马达，该风扇叶轮和风扇马达被布置在外壳中。控制电机运行的电子装置同样位于在外壳内。在散热器风扇的情况下，电力供给或能量也通过插头传输，该插头连接至车辆电气设备的线束。

在此，在这种类型的***式连接的情况下，尤其是在机动车辆中的应用中，插头和/或***式连接的充分密封的生产是存在问题的，这种充分密封的生产首先保护了插头中存在于接触舌片与线缆的导线端部之间的接触区域，此外，并且在插头的独立导线和/或线缆与接纳导线的插头载体/插头外壳之间存在相对于环境影响、特别是水分的充分密封，结果是可以防止水分和/或气体通过插头从泵的外壳的周围环境开始进入泵外壳和/或从散热器风扇的周围环境开始进入散热器风扇的外壳。

发明内容

在第一方面中，本发明的目的在于构造一种电气单元、比如具有***式连接的机动车辆的水泵或散热器风扇，从而实现简单而可靠的电接触，特别地，其特征在于，在接触舌片与插头的线缆的独立导线的裸露端部之间的连接区域是密封的，并且可以确保充分的密封、特别是相对于沿着导线从所述单元的周围环境穿过插头进入至所述单元的外壳中的水分侵入确保充分的密封。

在第二方面，目的在于开发一种插头，该插头用于在诸如水泵或散热器风扇的电气单元上的***式连接；特别地，该插头应具有应变消除装置，并且插头在接触舌片与线缆的导线端部之间的电接触区域中具有密封件、特别是防止水分的密封件，并且该插头可以确保足够的密封，特别是相对于沿着导线从所述单元的周围环境穿过插头沿接触舌片的方向进入至插头外壳中的水分侵入确保充分的密封。

在本发明的第三方面中，另一个目的被认为是一种制造用于电气单元的***式连接的插头的方法。在此，特别地，要提供一种廉价、快速、可自动化的方法。

下文描述的密封措施提供相对于环境影响的密封。在本发明的上下文中，环境影响应理解为是指大气影响、比如污染物、尘埃、水分、油和静电放电。

第一方面的目的是通过权利要求1的特征实现的。

第二方面的目的是通过权利要求4的特征来实现的。在此，特别地，在插头中的线缆的独立导线的裸露端部与接触舌片之间的电连接区域中的密封得到了改善。此外，在线缆或独立导线的纵向方向上实现了密封、也就是说在线缆护套、导线的外护套与插头外壳之间的密封，其结果是，避免了插头的区域中的环境影响穿入至***式连接中并且穿入至例如水泵或散热器风扇的单元的外壳中。

此外，根据本发明的插头被构造成使得线缆的独立导线以免于应变的方式被结合至插头外壳中。这是由于下述因素实现的：独立导线穿过插头外壳的对应孔***，并且由于热处理/热压操作在所述被引入穿过区域中的插头外壳与独立导线之间建立了非刚性/一体接合的连接。

在独立导线与接触舌片之间的连接区域中由树脂构成的密封所述连接的灌注混合物在所述区域中形成密封件，此外，它还是用于防止比如水分的大气影响从电气单元的周围环境开始穿过插头渗透至电气单元的外壳的阻挡部。

在实现第一方面和第二方面的目的的另一实施方式中，独立导线的裸露端部通过压接连接而连接至接触舌片。压接连接在导线端部与接触舌片之间产生可靠的连接。在所述示例性实施方式的情况下，通过封围所述连接区域并且同时部分地嵌入至插头外壳的主支架中的热塑性材料来产生独立导线与接触舌片之间的密封。结果，除了上述密封功能之外，还实现了独立导线的应变消除装置，其通过独立导线的塑性封装部与热塑性材料之间的结合而产生。

在本发明的一种改进方案中规定，***式连接的插头具有压力平衡管道，该压力平衡管道使得在诸如水泵或散热器风扇的电气单元的外壳内部与诸如水泵或散热器风扇的电气单元的周围环境之间的压力平衡成为可能。通过所述有利的改进，可以以一体的方式在插头中提供通风/压力平衡，从而可以省去在外壳的另一位置处的单独的压力平衡装置。

压力平衡导管有利地在入口和/或出口开口的区域中设有优选为戈尔特斯膜的膜。结果，在压力平衡装置的那个区域中也实现了与例如水分的环境影响有关的密封，该压力平衡装置在外壳内部与电气单元的周围环境之间建立了连接。

具有膜的入口和/或出口开口进一步有利地布置在插头的在与诸如水泵或散热器风扇的电气单元组装之后位于外壳的内部的区域中。在该位置处，膜被布置在泵或散热器风扇的外壳中的受保护位置处。

在第三方面，本发明通过根据权利要求13或14的用于制造插头的方法来实现。

特别地，该方法可以以快速且自动化的方式进行。这可以通过以下事实来实现：根据插头的第一示例性实施方式，在第一方法步骤中，将接触舌片从卷筒上进给。通过在浇铸过程中的灌注混合物来有利地制造作为导线端部与接触舌片之间的接触区域中的阻挡部的密封件。

根据本发明的方法的一种改进，用于密封压力平衡通道的膜以从卷筒开始的方式进给。结果，由于不需要抓握及施加分离的膜元件，因此大大简化了在入口开口和出口开口区域中的膜的施加。

在此，膜的固定优选地通过超声波焊接方法进行。

根据本发明的插头的第二设计变体，特别是通过在导线端部与接触舌片之间形成压接连接，根据本发明的方法被显著简化。在此，通过主支架的一部分区域和与接触舌片压接连接的区域中的导线的包覆模制，迅速且可靠地实现导线与插头外壳的区域中的密封和应变消除装置，该主支架形成了用于接触舌片的插座。压接连接与接触舌片的区域。在此，优选使用热塑性材料作为用料。

此外，在关于第二示例实施方式的方法的情况下，用于密封独立导线与接触舌片之间的接触点的阻挡部区域和插头的第二端部区域有利地通过热塑性材料来实现。结果，可以优化该制造方法、特别在时间方面优化。消除了在使用浇铸树脂的情况下所需的固化时间。

附图说明

在下文中，参照附图，将基于示例性实施方式描述本发明，其中：

图1示出了根据本发明的示例性电动水泵，

图2示出了示例性电动水泵的横截面，

图3以正视图示出了水泵的外壳的细节，该外壳具有***式连接的附接的插头，

图4以后视图示出了水泵的外壳的细节，该外壳具有***式连接的附接的插头，

图5a至图5f示出了用于制造***式连接的插头的第一实施方式的方法步骤，

图6以自下方观察的三维视图示出了根据图5a至图5f制造的根据本发明的插头，

图7以自下方观察的处于截取状态的视图示出了在图5d和图5e的方法步骤之后的根据本发明的插头，

图8以局部视图的另一旋转立体图示出了在图5d和图5e的方法步骤之后的根据本发明的插头。

图9a至图9c示出了用于制造第二实施方式的***式连接的插头的方法步骤，

图10示出了具有根据第二示例性实施方式的插头的散热器风扇的立体图，以及

图11示出了具有风扇叶轮和安装的插头的散热器风扇的内部的视图。

具体实施方式

图1和图2示出了从现有技术中已知的电动水泵。其由包括定子24和转子26的电机驱动。转子26连接至泵叶轮28以用于移动流体。流体通过蜗壳10中的入口12进入水泵、与泵叶轮28接触并移动通过蜗壳10中的出口14。电机的转子26和定子24容纳在连接至蜗壳10的外壳20中。用于致动电机所需要的电子设备容纳在印刷电路板(PCB)上并连接至接触插座。借助于印刷电路板或接触插座与插头1的接触舌片之间的***式连接，为电子设备传输电流或能量。接触舌片与线束/供应线46的独立导线电连接，并以密封且绝缘的方式保持在插头1中。在组装期间，插头1与布置在端部侧上的接触舌片30至少部分地***至水泵的外壳中。在此，将接触舌片***至印刷电路板上的接触插座中，并且在插头1与印刷电路板之间建立电接触。附图未示出包括插头1或接触舌片和印刷电路板的接触插座的***式连接。

图1和图2仅以图解的方式示出了插头1、1′在泵2的外壳20上的布置。如开始处已经提到的那样，为了形成***式连接，插头1、1′可以与机动车辆中的电气单元的多个相应的***式触头/接触插座电接触。

图3和图4示出了处于水泵2的外壳元件20上的***式连接的安装状态的插头1。未示出具有对应的***式触头/接触插座的印刷电路板。从图中可以看出的是，在安装状态下，插头1的第一端部区域30位于水泵2的外壳20内，并且具有供应线缆46的相反的第二端部区域31从水泵2的外壳20向外突出。插头1的第一端部区域30优选地布置在水泵的区域中，该区域包括空气空间并且需要压力平衡。为了使压力平衡成为可能，插头1设置有压力平衡导管40；压力平衡导管40以下述方式布置：从布置在插头的第一端部区域30中的入口开口或出口开口41开始，该压力平衡导管40通向布置在插头1的第二端部区域31中的入口开口或出口开口42。结果，在插头1安装在外壳20中之后，在外壳20中的空气空间与机动车辆中的水泵2的周围空间U之间建立了连接。布置在插头1的第一端部区域30上的入口/出口41被优选为戈尔特斯膜(Gore-Tex membrane)的膜44覆盖，并且因此形成了同样防止水分渗透的通风口。由于膜44在外壳20内的布置，膜44不受外部的影响。替代性地，膜44也可以布置在位于第二端部区域31上的入口/出口开口42上。

图5a至图5f示出了根据本发明的用于制造在第一实施方式中水泵2上的***式连接的插头1的方法。

在根据图5a的第一方法步骤中，首先提供接触舌片50，该接触舌片50与车辆电气设备的电流供应线/线缆46的独立芯部47建立电接触。此处，接触舌片50的数量对应于待接触的电流供应线缆46的独立导线/芯部47的数量。接触舌片50由导电材料制成，并且被构造为具有第一端部区域51、中央区域52和第二端部区域53的长形的接触销。第二端部区域53具有以90度成角度偏离的端部54。接触销彼此平行地间隔布置，并且在第一端部区域51中经由横向腹板55彼此连接。接触舌片/接触销50以存储的方式接纳在卷筒上，并且接触舌片是分离的并能够根据需要的数量提供，即根据图示彼此平行布置四个接触舌片50。

在根据图5b的第二方法步骤中，接触舌片50***至模具中，并且在模制方法中，插头外壳34由塑性材料形成、优选地由热固性塑性材料铸造或传递模制。在此，用于制造插头外壳34的模具被构造成使得插头外壳34基本上被构造为具有第一端部区域30和相反的第二端部区域31的板状元件。在第一端部区域30与第二端部区域31之间，插头外壳34具有中央区域32，该中央区域32包括窗口状的凹部33。第二端部区域31构造有通孔35，通孔35平行地间隔开以用于接纳独立导线47。在模制方法之后，接触舌片50保持在第一端部区域30中，使得接触舌片50在其中央区域52中被包覆模制，以使第二端部区域53的成角度偏离的端部54起始于板状元件自由地向外突出。从插头外壳34的第一端部区域30开始，接触舌片的第一端部区域51自由地突出至窗口状凹部33中。

此外，插头外壳34构造有通风管道40，该通风管道40从入口/出口开口42开始延伸至入口/出口开口41中，该入口/出口开口42沿纵向方向布置在第二端部区域31中，该入口/出口开口41构造成在第一端部区域30中成90度偏离。

在插头外壳34的模制之后，将插头外壳34用嵌入的接触舌片50从模具中移除，并且移除接触舌片50之间的横向连接55。

在随后的方法步骤5c中，第一端部区域30中的入口/出口开口41通过超声焊接方法而被优选为戈尔特斯膜的膜44覆盖。

图5d示出了下一个方法步骤，在该方法步骤的情况下，供应线46的独立导线47(根据示例性实施方式4)借助于其裸露的端部47a***穿过第二端部区域31中的通孔35并且焊接至接触舌片50的暴露的第一端部区域51上以建立电接触。

之后，通过在所述区域中施加热量和/或压力，在通孔35中的独立导线47之间产生抗应变连接，其结果是，独立导线47的封装部47b熔化并且实现了与插头外壳34的塑性材料的整体接合连接(图5e从上侧示出了插头外壳)。

在独立导线47与插头外壳34之间的抗应变连接在插头外壳的第二端部区域31中产生之后，在根据图5f的最终方法步骤中，将优选为树脂的绝缘且密封的材料60浇铸至窗状凹部33中并且在此完全地分布。结果，独立导线47与接触舌片50之间的焊接接触点完全地被材料包覆成型且嵌入，从而实现了对环境影响的保护和/或密封。特别地，用树脂包覆模制的所述区域产生阻挡部60，其结果是，从插头1的在安装状态下暴露于环境U的第二端部区域31开始，没有任何诸如水分之类的环境影响可以沿着独立导线47穿过至插头外壳34中到达插头1的第一端部区域30，该第一端部区域30布置在水泵2的外壳20中。

图6以从接触舌片50的自由成角度偏离端部54及焊接接触点的下方观察的立体图示出了制成的插头1，在插头1的中央区域32中的供应线的独立导线/芯部47与接触舌片之间的该焊接接触点嵌入至灌注混合物60中。

图7的图示通过箭头P1示出了阻挡部60，该阻挡部60通过灌注混合物形成在窗口状凹部33中。此外，通过箭头P2标记了形成独立导线47的应变消除装置的区域。在图的右手侧示出了由独立导线47形成并且包括封装部46a的供应线缆46。

图8的局部视图示出了具有入口开口和出口开口的通风孔的走向。

图9a至图9c示出了根据本发明的另一种方法，其用于制造第二实施方式中用于水泵上的***式连接的插头。

与上述制造方法形成对比的是，根据插头1a的第二实施方式(示出在图9a中)，在第一方法步骤中，接触舌片50经由压接部C在接触舌片50的第一端部区域51上连接至供应线46的独立导线47的裸露端部47a并且因此电接触。如上面已经描述的，接触舌片50由导电材料制成，并且构造为具有第一端部区域51、中央区域52和第二端部区域53的长形接触销。第二端部区域53具有成90度角偏离的端部54。接触销彼此平行地间隔布置并且在第一端部区域51中经由横向腹板55彼此连接，并且接触销构造成用于产生压接部C。接触舌片/接触销50以存储的方式接纳在卷筒上，并且接触舌片是分离的且能够根据需要的数量提供，即根据图示彼此平行布置四个接触舌片50。

在根据图9b的第二方法步骤中，接触舌片50与压接在接触舌片50上的独立导线47***至模具中，并且在模制方法中，插头外壳34′由塑性材料模制而成，优选由热固性塑性材料铸造或传递模制而成。在此，用于制造插头外壳34′的模具被构造成使得插头外壳34′大致形成为具有第一端部区域30和侧向一体形成的支腿36之间的板状元件。插头外壳34′具有位于第一端部区域30与侧向一体形成的支腿36之间的U形凹部37。此外，在第一端区域30中形成有长形凹部38和连接长形凹部38与U形凹部37的多个凹槽39。

在模制方法之后，接触舌片50保持在第一端部区域30中，使得接触舌片50在其中央区域52中被包覆模制，以使第二端部区域53的成角度偏离的端部54起始于板状元件自由地向外突出并且位于第一端部区域30的长形凹部38中。起始于插头外壳34′的第一端部区域30，接触舌片50的第一端部区域51与压接在接触舌片50上的的独立导线47自由地突出至U形凹部37中。

此外，插头外壳34′构造有通风管道40，该通风管道40从入口/出口开口42开始延伸至入口/出口开口41中，该入口/出口开口42沿纵向方向布置在侧向支腿36中，该入口/出口开口41构造成在第一端部区域30中成90度偏离。

图9b的左手视图从下方示出了在上述模制方法之后的插头1′。右手视图以俯视图示出了方法步骤中的插头1′。

在图9c中示出的后续方法步骤中，插头外壳1′在U型凹部37的区域中与接触外壳34′的邻接U型凹部37的侧部区域36，与接触舌片和独立导线47的触头，以及插头外壳34′的第一端部区域30在长形凹部38和凹槽39的区域中包覆模制有热塑性材料，并且插头1′的第二端部区域31完成构造。所述第二端部区域31从U形凹部37开始沿供应线缆46的方向延伸。

从图9c的右手图可以看出的是，长形的凹部38以下述方式注塑成型：使得接触舌片54的成角度偏离的端部保持自由。通过上述区域的包覆模制，通过独立导线47与模制在插头外壳34′上的热塑性材料61之间的粘合来实现抗应变连接。此外，在独立导线与接触舌片之间的压接接触点被材料61完全包覆成型并嵌入，从而实现了对环境影响的保护和/或密封。特别地，用热塑性材料61包覆成型的所述区域在支腿之间产生阻挡部61，其结果是，从插头1′的在安装状态下暴露于环境的所述包覆模制的第二端部区域31开始，没有任何诸如水分之类的环境影响可以沿着独立导线47穿过至插头外壳34′中到达插头的第一端部区域30，该第一端部区域30布置在水泵2的外壳20中。

在用热塑性材料注塑成型之前或之后，可以通过超声焊接将膜44焊接至第一端部区域30中的入口/出口开口41上。

图10和图11示出了作为具有根据第二示例性实施方式的安装的插头1′的电气单元的散热器风扇2′。从图10的图示可以看出的是，插头外壳34′的至少第一端部区域以被外壳20′封围的方式接纳在散热器风扇的内部空间中。不言自明的是，第一示例性实施方式的插头1也可以***至外壳20′中，从而与电子设备的印刷电路板上的对应的***式触头形成***式连接。