專利名稱：具有可擴展性的高功率保險絲端子的制作方法
具有可擴展性的高功率保險絲端子
相關申請的交叉引用
本申請要求2009 年 6 月 17 日提交的題為"High Power Terminal ；Scaleable Design.，，的第61/187887號臨時申請的優先權。
背景技術：
本發明通常涉及用于高功率汽車保險絲和電連接器的端子，并且更具體地說，本 發明涉及用于調節載流能力的可擴展端子設計(scalable terminaldesign) 0
用于汽車中使用的配電箱的高功率保險絲組件通常包括具有非傳導性外殼的 保險絲主體，所述非傳導性外殼裝入傳導性的母端子組。母端子組中的每一個被連接于 保持在外殼中的保險絲元件的相應末端。母端子被插入一組公刀片端子(male blade terminal)，所述公刀片端子從用于完成電路的配電箱處延伸。母端子通常被設計為具有彈 簧型性質，以維持與公端子刀片的強的電接觸。如果電路中的電流增加至預定電流閾值之 上，那么保險絲元件將打開，從而終止相應公端子組上的電流。彈簧型母端子也被用于與公 刀片端子的其它類型的連接，例如從線束連接至電氣設備。
銅具有好的電傳導特性，并且已經成為優選的端子材料。然而，隨著溫度的上升， 銅容易松弛(即彈簧力損失)。因為端子的溫度隨著電路中的實際電流的增加而增加，因 此銅端子具有維持公端子刀片上的強夾緊力的下降的能力。母端子的松弛減小了與公刀片 的整體接觸區域，從而導致減小的電傳導、增加的阻抗和進一步增加的溫度。
期望使配電箱的整體尺寸或者其它連接器的尺寸盡量小，并且仍然提供必要的載 流能力。對于任意特殊尺寸的保險絲，母端子的厚度和寬度是相對有限的。因此，彈力不能 通過簡單地使端子變厚或變寬而被進一步增加。當銅被使用時，尺寸限制可能使期望的彈 力難以達到。因此，銅合金已經被使用，對于銅合金，直到更高的溫度松弛才會發生。另一 方面，銅合金通常具有更低的傳導性。對于任意特殊尺寸(即體積)的保險絲，電流容量 因此被減小。在汽車應用中，使用銅合金的保險絲通常被限制為60安培或更小。
共同轉讓的美國專利7，595，715公開了改進的端子系統，其中具有相對低的松弛 溫度(relaxation temperature)(例如銅)的高傳導性材料被用于母端子的載流臂，而具 有相對高的松弛溫度的獨立彈簧元件將夾住公端子刀片的臂。期望進一步增加載流能力， 并且通過使用臂和彈簧元件來簡化母端子的設計和開發。發明內容
在本發明的一個方面，汽車保險絲被提供用于耦合于配電箱，其中配電箱包括第 一刀片端子和第二刀片端子。保險絲包括第一端子受體，其包括三對或更多對第一對立梁 和至少一個第一 U形夾緊構件。每對第一對立梁叉開(spread apart)以接收第一刀片端 子。第一U形夾緊構件具有橫放在兩對第一對立梁之間的第一基底部分和放置在至少一 對第一對立梁上以應用預定壓縮力的至少一對第一末端部分。第二端子受體包括三對或 更多對第二對立梁和至少一個第二U形夾緊構件。每對第二對立梁叉開以接收第二刀片端子。第二 U形夾緊構件具有橫放在兩對第二對立梁之間的第二基底部分和放置在至少一對 第二對立梁上以應用預定壓縮力的至少一對第二末端部分。對立梁具有第一金屬成分，而 U形夾緊構件具有第二金屬成分，其中第一金屬成分具有比第二金屬成分高的傳導性，并且 其中第二金屬成分具有比第一金屬成分高的松弛溫度。
圖1是保險絲的透視圖2是保險絲外殼的透視圖3是保險絲組件的透視圖4是保險絲主體的透視圖5是鉗型構件的透視圖6是另一個保險絲組件的透視圖7是另一個保險絲外殼的透視圖8是根據本發明的一個實施方式的具有增加對個數的對立梁的母端子受體的 透視圖9是具有可選擇夾緊構件的端子受體的透視圖10是具有另一可選擇的夾緊構件的端子受體的透視圖11和12是夾緊構件的一個實施方式的透視圖13是夾緊構件的另一個實施方式的透視圖14和圖15是具有六對對立梁的端子受體的透視圖。
具體實施方式
現在參照附圖，圖1示出了高功率保險絲10。高功率保險絲10包括外殼12和放 置在外殼12內的保險絲組件14。外殼12包括用于接收第一端子刀片的第一槽16和用于 接收第二端子刀片的第二槽18。
圖2是外殼12的透視圖。優選地，外殼12是由包含主體部分20和蓋子部分22 的兩個部件產生的。主體部分20是長室，其包括開口端對和封閉端沈。開口端M具有足 夠的寬度和長度以用于在外殼12內接收和容納保險絲組件14(如圖3所示)。第一槽16 和第二槽18被形成在封閉端沈中。槽與各自的接收構件對齊，以用于與相應的端子刀片 (通常用觀表示)進行電連接。
蓋子部分22連接于開口端M以用于將保險絲組件14包含在其中。外殼12將人 或其它對象與外殼12內的保險絲組件14隔離，否則將導致對接觸外露保險絲或短路電路 的人產生電擊。主體部分20包括通風槽四，其形成于主體部分20的封閉端沈附近。由于 熱是由封閉在外殼12內的保險絲組件14產生的，因此形成于主體部分20的頂部附近的通 風槽四提供了通風(例如煙囪效應)，以驅散由保險絲組件14產生的熱。
圖3示出了保險絲組件14。保險絲組件14包括保險絲主體30、第一鉗型構件32 和第二鉗型構件34。優選地，保險絲主體30是由例如銅的單片沖壓金屬制成的。保險絲主 體30包括保險絲元件35、用于接收相應公端子刀片(未示出)的第一端子受體36和用于 接收相應公端子刀片(未示出)的第二端子受體38。保險絲元件35在第一端子受體36和5第二端子受體38之間完整地形式。保險絲元件35由與第一端子受體36和第二端子受體 38相同的材料制成。此外，保險絲元件35被鍍上例如錫的第二材料，當錫被加熱時，它擴散 至銅中，這降低了銅的熔點。在預定實際電流(對應于預定溫度)處，錫開始擴散至銅中， 并且銅的擴散部分開始熔化，從而在保險絲元件35內創建開式電路，以用于終止第一端子 受體36和第二端子受體38之間的電流。
圖4示出了不具有相應鉗型構件的保險絲主體30。第一端子受體36包括具有從 主體部分41處延伸的第一組端子臂37的主體部分41。優選地，主體部分41是非彈性部 件，其傳導性地將保險絲元件35耦合于第一組端子臂37。第一組端子臂37包括彼此相對 的第一臂40和第二臂42。第一組端子臂37進一步包括彼此對立的并且分別與第一臂40 和第二臂42相鄰的第三臂44和第四臂46。第一臂42和第三臂44處于彼此間隔開的關 系，具有其間的相應空間43。第二臂42和第四臂46處于彼此間隔開的關系，具有其間的相 應空間45。每個相應臂是有彈性的，以用于維持第一臂40和第二臂42以及第二臂44與第 三臂46之間接收的相應端子刀片上的壓縮力。
第二端子受體38包括具有從主體部分49處延伸的第二組端子臂39的主體部分 49。第二組端子臂39包括彼此相對的第一臂50和第二臂52。第二組端子臂38進一步包 括彼此相對的并且與第一臂50和第二臂52相鄰的第三臂M和第四臂56。第一臂50和第 三臂M處于彼此間隔開的關系，具有其間的相應空間53。第二臂52和第四臂56處于彼此 間隔開的關系，具有其間的相應空間陽。每個相應臂是有彈性的，以用于維持第一臂50和 第二臂52以及第二臂M與第三臂56之間接收的相應端子刀片上的壓縮力。
第一鉗型構件32被組裝至保險絲主體30，以對第一組端子臂36應用預定壓縮力。 第一鉗型構件32被安裝在第一端子受體36上，所述第一端子受體36中心地位于相應空間 43和45內的第一組端子臂37之間。第一鉗型構件32被配置為保護第一組端子臂36之間 的相應端子刀片，以在增溫期間維持相應的接觸區域。
圖5示出了鉗型構件32。第一鉗型構件32實質上是具有第一末端部分60和第二 末端部分62的U形主體。第一末端部分60和第二末端部分62可為弧形。當U形主體的 相應臂延伸遠離構件32的相應臂交匯的彎曲的基底部分時，第一末端部分60和第二末端 部分62彼此接近。
再次參照圖3，當第一鉗型構件32被安裝于第一組端子臂37時，第一末端部分60 接觸第一臂構件40和第三臂構件44的外部部分。此外，第一鉗型構件32的第二末端部分 62接觸第二臂構件42和第四臂構件46的外部部分，從而使第一臂構件40和第三臂構件 44分別與第二臂構件42和第四臂構件46保持壓縮。第一臂構件40和第三臂構件44具 有相應的末端部分，其用于套入第一鉗型構件32的第一末端部分60，從而防止第一臂構件 40和第三臂構件44與第一末端部分60之間的滑動。這提供了第一臂構件40和第三臂構 件44與第一末端部分60之間的座套接合(seating engagement) 0同樣地，第二臂構件42 和第四臂構件46具有相應的末端部分，其用于套入第二鉗型構件34的第二末端部分62，從 而防止第二臂構件42和第四臂構件46與第二末端部分之間的滑動。這提供了第二臂構件 42和第四臂構件46與第二末端部分62之間的座套接合。
第一鉗型構件32是由不銹鋼制成的，不銹鋼在增溫時具有低松弛特征。因此，第 一鉗型構件32防止相應端子臂在增溫時松弛，否則這將減小與相關聯的刀片端子的接觸區域。因此，由于松弛已經被最小化，因而對利用銅合金或具有更小傳導特征的相似的替換 材料的需要是不必要的。因此，例如銅(C151)的更高的傳導材料形成了保險絲主體30。
同樣地，第二鉗型構件34被安裝在保險絲主體30上，以對第二組端子臂38應用 預定壓縮力。第二鉗型構件34被配置為保護第一組端子臂38之間的相應端子刀片，從而 在增溫提高時維持相應的接觸區域。第二鉗型構件34被安裝于第二端子受體38，所述第二 端子受體38中心地位于相應空間43和45內的第二組端子臂38之間。
第二鉗型構件34的第一末端部分接觸第一臂構件50與第三臂構件M的外部部 分。此外，第二鉗型構件34的第二末端部分接觸第二臂構件52與第四臂構件56的外部部 分，從而使第一臂構件50和第三臂構件M分別與第二臂構件52和第四臂構件56保持壓 縮。
第一臂構件50和第三臂構件M具有相應的末端部分，其用于套入第二鉗型構件 34的第一末端部分，從而防止第一臂構件50和第三臂構件M與第一末端部分之間的滑動。 這提供了第一臂構件50和第三臂構件M與第二鉗型構件34的第一末端部分之間的座套 接合。同樣地，第二臂構件52和第四臂構件56具有相應的末端部分，其用于套入第二鉗型 構件34的第二末端部分，從而防止第二臂構件52和第四臂構件56與第二末端部分之間的 滑動。這提供了第二臂構件52和第四臂構件56與第二鉗型構件34的第二末端部分之間 的座套接合。
第二鉗型構件34是由不銹鋼制成的，不銹鋼在增溫時具有低松弛特征。因此，第 二鉗型構件34防止相應端子臂松弛，否則這將減小與相關聯的刀片端子的接觸區域。可選 擇地，第一鉗型構件32和第二鉗型構件34可由除了不銹鋼的其它材料制成，只要這些材料 在增溫時具有比形成端子臂的材料更低的松弛。
由于第一鉗型構件和第二鉗型構件應用的法向力，因此在增溫時，對相應臂構件 和相應刀片端子進行電耦合的接觸區域被維持。這導致匹配端子之間的減小阻抗，這進一 步導致相應電耦合處的增加傳導性。如前所述，由于被用于防止增溫時的松弛的銅合金的 傳導特征，因此高功率保險絲通常被限制為最大值60安培。本發明所述的鉗型構件的使用 允許保險絲主體由這樣的材料制成，即，其具有更高的銅含量，并且具有比銅合金更高的傳 導性，從而允許特定尺寸的保險絲在增溫時獲得增加的額定電流。例如，由實質上0. 4mm銅 原料制成的用于典型保險絲覆蓋區域的相應保險絲主體可控制高達80安培的電流。由實 質上0. 6mm銅原料制成的適合使用相同的相應覆蓋區域的相應保險絲主體可控制高達100 安培的電流。
圖6示出了根據第二優選實施方式的高功率保險絲組件。保險絲組件70包括用 于驅散保險絲主體30內的熱量的多個吸熱設備72。多個吸熱設備72包括多個鰭狀物，其 集成地形成為保險絲主體30的相應臂構件的一部分。多個鰭狀物被定位成允許空氣通過 多個鰭狀物，從而將熱量從保險絲主體30中驅散。
圖7示出了根據第三優選實施方式的外殼12。外殼12可由熱傳導的塑料聚合物 制成。多個冷卻鰭狀物76可形成于外殼12的外表面上，以使通過塑料熱傳導的熱量在空 氣流過多個冷卻鰭狀物76時被驅散。
本發明使制造具有增加的載流能量、增加的安裝穩定性和增加的法向力的保險絲 和連接器變得容易，該法向力使母端子受體保持在公刀片端子上。這些改善是通過可擴展的設計完成的，其中接觸梁對的個數被增加至超出圖1至圖7的實施方式所示的個數。更 具體地說，每個端子受體(由高傳導性材料制成)具有三對或更多對對立梁。當保險絲的 整個寬度被增加以增加載流能力而非僅僅通過增加如圖1至圖7所示的兩對端子臂中的每 個臂的寬度時，在某些實施方式中，本發明可一起使用更多梁或臂對以及增加的保險絲或 連接器的整個寬度。例如，通過從兩個梁對模塊化地擴展為具有相同單個寬度的四個梁對， 本發明使保險絲/連接器的最大載流能力加倍，并且同時保持所有八個單個梁上的高法向 力。本發明也可設想三對或更多對對立梁的使用，即使當保險絲/連接器的整個寬度未增 加時。在該情況下，額外梁對導致更高的穩定性和來自于夾緊元件的改善的法向力。在大 多數優選的實施方式中，對立梁均具有實質上相同的寬度并且間隔均勻。本發明進一步使 用用于夾緊構件的模塊化可擴展的設計，以使它們可容易地被集成于端子受體上。
現在參照圖8，母端子受體80具有主體81，其形成為在一個末端處具有端子區域 83，并在另一個末端處具有多對對立梁84。每對第一對立梁84叉開，以接收配電箱的刀片 端子。夾緊構件82是具有基底部分89的U形，所述基底部分89橫放在形成于相鄰梁對之 間的凹陷91處的至少兩對對立梁84之間。夾緊構件82具有至少一個末端部分90，其被放 置在至少一個對立梁上以應用預定壓縮力。梁對84包括梁對85、梁對86、梁對87和梁對 88。圖8至圖10示出了單個端子受體本身，其將被用于簡單的連接器。端子區域83將通 過壓接、焊接或其它已知的方法被連接于金屬絲或其它導體。在保險絲的情況下，端子區域 83將與另一個端子受體接合以按照圖1至圖7所示的相同方式形成保險絲。
主體81和對立梁對84具有第一金屬成分，而U形夾緊構件82具有第二金屬成分， 其中第一金屬成分具有比第二金屬成分高的傳導性，并且其中第二金屬成分具有比第一金 屬成分高的松弛溫度。第一金屬成分可由任意期望的高傳導性材料組成，并且優選地，可由 幾乎純銅(例如銅C102)或具有微量的其它物質的銅(例如包含約0. 鋯的銅C151) 組成。第二金屬成分可由不銹鋼組成，例如包含約17%的鉻、10%的碳、7%的鎳并且剩余 物為鐵的SS301。
對立梁對的幾何形狀以及夾緊構件的幾何形狀被設計為優化端子受體與刀片端 子之間獲得的法向力和接觸區域。并不是所有的法向力始終是通過夾緊構件提供的，對 立梁被配置為對刀片端子應用向內的法向力，以使對立梁不會減去由夾緊構件提供的法向 力。換句話說，對立梁必須松開以接收公刀片端子，從而使對立梁的法向力施加于公刀片端 子而不是夾緊構件。更具體地說，刀片端子具有第一預定厚度。當每對對立梁處于其靜止 位置時，每對對立梁的間隔小于第一預定厚度，以使對立梁將叉開以接收刀片端子，即使夾 緊構件未在適當的位置處。每對對立梁在其被夾緊構件的相應末端部分接觸的地方具有第 二總厚度(例如被用于形成夾緊構件的不銹鋼片的厚度的兩倍)。當放置在相應對立梁 上的末端部分處于其靜止位置時(例如在它們被組裝在對立梁對上之前)，該放置在相應 對立梁上的末端部分的間隔小于第一預定厚度和第二總厚度之和。
圖9示出了與四個對立梁對一起使用的夾緊構件的可選擇的實施方式。夾緊構件 92具有個別凸出臂，所述凸出臂具有獨立的末端部分93和94，其中凸出臂在接近夾緊構件 92的基底部分處被連接。每個末端部分給端子受體的對立梁對中的兩對提供夾緊。
圖10示出了不止一個夾緊構件的使用。因此，具有基底部分96和末端部分97的 夾緊構件95被安裝在對應的對立梁對之間的凹陷91中。同樣地，夾緊構件98被安裝在其它對應的對立梁對之間的凹陷99中。
圖11和圖12更詳細地示出了夾緊構件100的一個實施方式。第一臂101和第二 臂102通過基底部分103被連接。橫向構件104將基底部分103與另一個基底部分107相 連，第三臂105和第四臂106從基底部分107處延伸。
圖13示出了具有基底部分11以及臂112和113的夾緊構件110。末端部分114 和115具有被選擇為在兩個相鄰的對立梁對上延伸的寬度。通過使用在僅僅兩個相鄰對立 梁對之間安裝的夾緊構件，端子受體上的對立梁的任意總數可通過選擇匹配的夾緊構件的 組合而被調節。
圖14和圖15示出了具有三對對立梁的端子受體。圖13所示類型的三對夾緊構 件被使用。
權利要求
1.一種用于耦合于配電箱的汽車保險絲，其中，所述配電箱包括第一刀片端子和第二 刀片端子，所述保險絲包括第一端子受體，其包括三對或更多對第一對立梁和至少一個第一 U形夾緊構件，其中， 所述第一對立梁中的每一對叉開以接收第一刀片端子，其中，所述第一 U形夾緊構件具有 橫放在兩對第一對立梁之間的第一基底部分和放置在至少一對第一對立梁上以應用預定 壓縮力的至少一對第一末端部分；和第二端子受體，其包括三對或更多對第二對立梁和至少一個第二 U形夾緊構件，其中， 所述第二對立梁中的每一對叉開以接收第二刀片端子，其中，所述第二 U形夾緊構件具有 橫放在兩對第二對立梁之間的第二基底部分和放置在至少一對第二對立梁上以應用預定 壓縮力的至少一對第二末端部分；其中，所述對立梁具有第一金屬成分，而所述U形夾緊構件具有第二金屬成分，其中， 所述第一金屬成分具有比所述第二金屬成分高的傳導性，并且其中，所述第二金屬成分具 有比所述第一金屬成分高的松弛溫度。
2.根據權利要求1所述的汽車保險絲，其中，所述對立梁均具有實質上相同的寬度并 且間隔均勻。
3.根據權利要求1所述的汽車保險絲，其中，所述第一金屬成分包括銅。
4.根據權利要求1所述的汽車保險絲，其中，所述第一金屬成分包括具有約0.鋯的 銅合金。
5.根據權利要求1所述的汽車保險絲，其中，所述第二金屬成分包括不銹鋼。
6.根據權利要求1所述的汽車保險絲，其中，所述第一U形夾緊構件和第二U形夾緊構 件中的每一個都包括保持在不同對的對立梁之間的兩個或更多個獨立的彈簧構件。
7.根據權利要求1所述的汽車保險絲，其中，所述第一刀片端子和所述第二刀片端子 具有第一預定厚度，其中，當每對對立梁處于其靜止位置時，每對對立梁的間隔小于所述第 一預定厚度，其中，每對對立梁在其被相應的末端部分接觸的區域內具有第二總厚度，并且 其中，當放置在相應對立梁上的末端部分處于其靜止位置時，該放置在相應對立梁上的末 端部分的間隔小于所述第一預定厚度與所述第二總厚度之和。
8.一種用于電連接器的母端子，用于連接于公刀片端子，所述母端子包括第一端子受體，其包括三對或更多對對立梁；和至少一個第一 U形夾緊構件，其中，每對對立梁叉開以接收所述刀片端子，其中，所述第一 U形夾緊構件具有橫放在 兩對對立梁之間的基底部分和放置在至少一對對立梁上以應用預定壓縮力的至少一對末 端部分，其中，所述對立梁具有第一金屬成分，而所述U形夾緊構件具有第二金屬成分，其 中，所述第一金屬成分具有比所述第二金屬成分高的傳導性，并且其中，所述第二金屬成分 具有比所述第一金屬成分高的松弛溫度。
9.根據權利要求8所述的母端子，其中，所述對立梁均具有實質上相等的寬度并且間 隔均勻。
10.根據權利要求8所述的母端子，其中，所述第一金屬成分包括銅。
11.根據權利要求8所述的母端子，其中，所述第一金屬成分包括具有約0.鋯的銅合金。
12.根據權利要求8所述的母端子，其中，所述第二金屬成分包括不銹鋼。
13.根據權利要求8所述的母端子，其中，所述U形夾緊構件包括保持在不同對的對立 梁之間的兩個或更多個獨立的彈簧構件。
14.根據權利要求8所述的母端子，其中，所述刀片端子具有第一預定厚度，其中，當每 對對立梁處于其靜止位置時，每對對立梁的間隔小于所述第一預定厚度，其中，每對對立梁 在其被相應的末端部分接觸的區域內具有第二總厚度，并且其中，當放置在相應對立梁上 的末端部分處于其靜止位置時，該放置在相應對立梁上的末端部分的間隔小于所述第一預 定厚度與所述第二總厚度之和。
全文摘要
公開了一種具有可擴展性的高功率保險絲端子。用于汽車保險絲的母端子受體或端子包括三對或更多對對立梁和至少一個U形夾緊構件。U形夾緊構件具有橫放在兩對對立梁之間的第一基底部分和放置在至少一對對立梁上以應用預定壓縮力的至少一對第一末端部分。對立梁具有第一金屬成分，而U形夾緊構件具有第二金屬成分，其中，第一金屬成分具有比第二金屬成分高的傳導性，并且其中，第二金屬成分具有比第一金屬成分高的松弛溫度。
文檔編號H01H85/143GK102034656SQ20101020366
公開日2011年4月27日 申請日期2010年6月17日 優先權日2009年6月17日
發明者大衛·曼澤斯, 斯洛博丹·帕夫諾維克, 邁克爾·格利克 申請人:李爾公司