具有不可渗透材料的电气连接装置的制作方法

1.本发明涉及一种电气连接装置，该电气连接装置被设计用于将两个电气单元电气地并且密封地连接。
2.本发明还涉及包括这种连接装置的机动车辆。


背景技术：

3.机动车辆通常配备有动力转向系统，以减少该机动车辆的驾驶员使其转向所需的力。
4.这种动力转向系统通常包括布置在机动车辆的发动机舱内的电动辅助马达，该电动辅助马达由布置在密封壳体内部的电子板控制。
5.已知的是，使用置于该辅助马达和该电子板之间的连接装置，以便在这两个元件之间形成电气连接。
6.还已知的是，使用这种连接装置，以便在机动车辆的电子板和机动车辆的接线线束之间建立电气连接，从而将所述机动车辆的各种功能组件连接到所述电子板。
7.此外，这些连接装置适于保证建立在辅助马达和电子板之间或电子板和车辆的线束之间的电气连接的密封，从而不会由于机动车辆的发动机舱中存在外部液体或气体而干扰所述电气连接。
8.例如，文献ep2500986描述了一种包括壳体的连接装置，在该壳体中布置有与辅助马达连结的电线以及与电子板连结的电气连接器。
9.这些电线各自具有包裹导电芯的绝缘护套，这种导电芯由若干根铜绞线形成，并且具有焊接或压接到电气连接器上的剥离端，从而在辅助马达和电子板之间建立电气连接。
10.壳体的内部还填充有密封树脂，以便嵌入电线和电气连接器，从而确保由此建立的电气连接的密封。
11.然而，一旦这种密封树脂固化，它就与电线的绝缘护套成为一体：密封树脂的任何机械变形都会导致绝缘护套变形。
12.特别是，当密封树脂暴露于显著的温度变化时，该密封树脂往往会膨胀(在温度升高的情况下)或收缩(在温度降低的情况下)，从而使电线的绝缘护套变形。
13.这种变形导致导电芯相对于电线的绝缘护套产生相对位移：导电芯在绝缘护套内部滑动，并且交替地从绝缘护套中抽出再推回其中。
14.这种现象称为“泵送现象(pumping phenomenon)”。
15.导电芯相对于绝缘护套的相对移动，特别是在这些导电芯和这些绝缘护套之间错位的情况下，可能导致构成导电芯的铜绞线发生扭曲，随着时间的推移，这导致经由连接装置连接的两个电气单元之间的电气连接断裂。


技术实现要素：

16.本发明旨在通过提供一种装置来解决全部或部分这种缺点，所述装置使得即使在两个电气单元已经暴露于大量温度变化之后也能够保证两个电气单元之间良好的电气连接。
17.本发明的另一个目的是提供一种在设计和制造上都保持简单和低成本的连接装置。
18.为此，本发明提供了一种连接装置，该连接装置适于以密封的方式电气连接第一电气单元和第二电气单元，所述连接装置包括限定内部空间的连接壳体，在该内部空间中布置有：
[0019]-至少一根电线，其适于与所述第一电气单元连结，并且包括导电芯，该导电芯由绝缘护套包裹直到所述导电芯的剥离端，以及
[0020]-导电接片，其适于与所述第二电气单元连结，并且机械地固定到所述导电芯的剥离端上，以便在所述导电接片和所述导电芯之间建立电气接触，
[0021]
所述导电接片、所述剥离端和所述绝缘护套都浸没到密封材料中，该密封材料填充连接壳体的内部空间并且密封所述导电接片和所述剥离端之间的电气连接，所述密封材料结合在所述绝缘护套和所述连接壳体上，
[0022]
所述连接装置的特征在于，该连接装置包括部分包覆所述绝缘护套的中间包层，使得所述绝缘护套仅在绝缘护套的减小部分上与所述密封材料接触，在所述减小部分处，所述绝缘护套与密封材料和/或绝缘护套滑动接触。
[0023]
这种连接装置可以在与电线连结的第一电气单元和与导电接片连结的第二电气单元之间建立电气连接，这是由于将这种导电接片设置成与电线的导电芯的剥离端接触。
[0024]
嵌入在导电接片、剥离端和绝缘护套中的密封材料的存在可以确保这种连接的密封。
[0025]
本发明提出将由中间包层形成的介面放置在密封材料和电线的绝缘护套之间，以便减少存在于密封材料和绝缘护套之间的接触表面，从而减少泵送现象。
[0026]
然而，应当注意，为了保证第一电气单元和第二电气单元之间的电气连接的密封，密封材料需要与电线的绝缘护套保持接触，但是在减小的接触表面上接触。
[0027]
中间包层与密封材料或绝缘护套或这两个元件滑动接触，所述绝缘护套不再沿着所述中间包层与所述密封材料机械联接。
[0028]
因此，密封材料的膨胀或收缩只会导致电线的绝缘护套在该密封材料和该绝缘护套之间存在的减小的接触表面的水平处发生变形。
[0029]
这样，由密封材料的热膨胀或收缩引起的在绝缘护套与电线的导电芯之间的相对移动大大减小，并且避免了该导电芯发生扭曲或断裂的风险。
[0030]
由于存在包裹电线的绝缘护套的中间包层，所以即使在温度强烈变化的情况下，根据本发明的连接壳体也能够保证第一电气单元和第二电气单元之间良好的电气连接质量。
[0031]
在第一实施例中，密封材料结合到中间包层，所述中间包层可滑动地安装在绝缘护套上。
[0032]
例如，通过针对绝缘护套和中间包层来特定地选择材料，或者通过对这些元件中
的至少一个元件进行表面处理，可以实现该特征。
[0033]
然后，将中间包层固定到密封材料上，并且使中间包层与密封材料机械联接：因此，密封材料的膨胀或收缩导致该中间包层变形，但是由于这两个元件之间的滑动接触，这些变形不会传递到绝缘护套。
[0034]
绝缘护套和中间包层之间的机械摩擦的强度非常低，该绝缘护套不会沿着该中间包层发生任何变形，中间包层在绝缘护套上滑动而不会使其变形。
[0035]
因此，绝缘护套不会随着密封材料的膨胀或收缩而沿着中间包层发生变形。
[0036]
在第二实施例中，中间包层结合到绝缘护套上，并且与密封材料滑动接触。
[0037]
由于中间包层没有结合到密封材料，所以在温度升高或降低的情况下，该中间包层不会在密封材料膨胀或收缩的情况下变形：因此，电线的绝缘护套受到保护以免沿着中间包层发生任何变形。
[0038]
中间包层还可以既不结合到绝缘护套也不结合到密封材料，并且还可以不与这两个元件中的任何一个元件机械联接。
[0039]
还将注意到，当这种连接装置用于机动车辆的动力转向系统中时(本发明的优选但非限制性的使用范围)，第一电气单元可以对应于辅助马达或扭矩传感器，并且第二电气单元可以对应于适于引导所述辅助马达或所述扭矩传感器的电子板：因此，根据本发明的连接装置可以以密封的方式将该电子板电气连接到所述辅助马达或扭矩传感器。
[0040]
更一般地，第一电气单元可以对应于机动车辆的电气线束，并且第二电气单元对应于电子板，该电子板可以由这种机动车辆的各种致动器供电或与其通信。
[0041]
在第三实施例中，中间包层既不结合到绝缘护套也不结合到密封材料，并且与所述绝缘护套和密封材料滑动接触。
[0042]
在一个实施例中，中间包层和绝缘护套各自由不同的材料制成。
[0043]
根据一种可能方案，中间包层由热膨胀系数低于密封材料的热膨胀系数的材料制成。
[0044]
当中间包层结合到绝缘护套时，选择低热膨胀系数的材料来制造该中间包层确实是有利的，以便尽可能地减少该中间包层在温度变化的情况下所发生的变形：绝缘护套与该中间包层接触，该特征可以减少绝缘护套所发生的变形。
[0045]
特别地，与密封材料直接结合到该绝缘护套上的现有技术的连接装置相比，选择热膨胀系数低于密封材料的热膨胀系数的材料可以加倍地减小绝缘护套所发生的变形：不仅是密封材料由于中间包层的存在而不再与绝缘护套接触，而且该中间包层与密封材料相比膨胀(或收缩)得更少。
[0046]
根据一个特征，中间包层由泡沫状材料形成。
[0047]
根据另一个特征，中间包层由可热缩套管形成。
[0048]
以这种方式，极大地简化了中间包层在绝缘护套上的组装，因为这样就足以将所述中间包层以一定间隙放置在所述绝缘护套周围：通过加热中间包层，由于其可热缩性，该中间包层自动缩回，直到该中间包层与绝缘护套接触。
[0049]
在一个实施例中，电线通过形成在连接壳体的侧壁中的孔口进入内部空间，导电芯、绝缘护套和中间包层通过所述孔口穿过所述侧壁。
[0050]
在该实施例中，绝缘护套因此永远不会与连接壳体直接接触：在连接壳体变形的
情况下(例如，在温度变化的情况下，在密封材料发生膨胀或收缩的影响下)，绝缘护套将不会受到这种变形的影响：因此，连接壳体的变形将不会导致绝缘护套和电线的导电芯之间发生可能导致导电芯扭曲的任何相对移动。
[0051]
根据一个特征，导电芯、电气护套和中间包层在平行于连接壳体的底部的纵向方向上延伸。
[0052]
当然，其他实施例也是可行的，特别是取决于连接壳体相对于第一电气单元和第二电气单元的定位。
[0053]
根据一种可能方案，中间包层仅由从连接壳体的侧壁延伸的单个部段构成。
[0054]
然后，密封材料与绝缘护套结合处的减小的接触表面位于导电芯的剥离端附近。
[0055]
将该接触表面减小到保证电气连接良好密封所需的最小值也是有利的。
[0056]
以等效的方式，使中间包层具有从侧壁测量的尽可能长的长度是有利的。
[0057]
该特征还可以保证显著地降低使导电芯发生扭曲的风险以及第一电气单元和第二电气单元之间电气连接质量劣化的风险。
[0058]
根据一种可能方案，中间包层的厚度大于绝缘护套的厚度。
[0059]
根据一个特征，接片被固定至连接壳体和电线的导电芯，所述连接接片通过焊接或压接紧固至所述导电芯。
[0060]
在这种情况下，导电芯经由导电接片固定至连接壳体。
[0061]
在一个实施例中，电线的导电芯由至少两根单独的铜绞线形成。
[0062]
因此，电线是“多绞线”类型的，并且对泵送现象特别敏感，特别是当构成电线芯的一组绞线(也称为“绞合线”)具有较小的横截面(例如，小于0.5mm2)时：因此，尽可能减小在绝缘护套与密封材料结合的水平处的减小的接触表面的尺寸是有利的，以便限制泵送现象的强度。
[0063]
本发明还涉及一种机动车辆控制系统，所述控制系统包括：
[0064]-至少一个致动器或传感器，例如转向辅助马达，
[0065]-电子板，其被配置为引导所述至少一个致动器或传感器，以及
[0066]-根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，导电接片与所述电子板电气连结，并且电线与所述至少一个致动器或传感器电气连结。
[0067]
当至少一个致动器对应于转向辅助马达(或扭矩传感器)时，根据本发明的控制系统对应于用于机动车辆的转向辅助系统。
附图说明
[0068]
本发明的其它特征和优点将在阅读下文参考附图对实施方式的非限制性示例的详细描述时呈现，附图中：
[0069]
[图1]是现有技术的连接装置的示意图，
[0070]
[图2]是现有技术的连接装置的元件的机械连结的示意图，
[0071]
[图3]是泵送效应的示意图，
[0072]
[图4]是泵送效应的结果的示意图，
[0073]
[图5]是根据本发明的连接装置的示意图。
具体实施方式
[0074]
图1表示现有技术的连接装置1，该连接装置1包括连接壳体2，该连接壳体具有由底部22和两个侧壁23界定的内部空间21。
[0075]
在该内部空间21中布置有导电接片3和电线4，导电接片3通过孔口221穿过底部22，并且电线4通过孔口231穿过侧壁23中的一个。
[0076]
电线4由导电芯5形成，该导电芯由若干根铜绞线(未示出)构成，所述该导电芯被由电气绝缘材料制成的绝缘护套6围绕，使得该导电芯5具有布置在连接壳体的内部空间21中并且位于绝缘护套6外部的剥离端51，以及位于绝缘护套中并且位于连接壳体的内部空间21外部的一个端部52。
[0077]
该剥离端51还与导电接片3的第一个端部部31接触。
[0078]
例如，剥离端51被压接或焊接到第一个端部部31上。
[0079]
由于将剥离端51设置成与第一个端部部31接触，所以连接装置1可以在导电芯5的位于连接壳体2的内部空间21外部的端部52和导电接片3的同样位于连接壳体2的内部空间21外部的第二端32之间建立电气连接。
[0080]
通过将端部52连结到第一电气单元(未示出)并且将第二端部32连接到第二电气单元(也未示出)，连接装置1由此可以电气连接该第一电气单元和该第二电气单元。
[0081]
例如，第一电气单元可以包括在机动车辆的辅助系统中使用的电动辅助马达或扭矩传感器，并且电子板的第二电气单元适于引导同一电动辅助马达或扭矩传感器。
[0082]
此外，连接壳体2的内部空间21至少部分填充有密封材料7，使得布置在该内部空间21中的导电接片3、剥离端51和绝缘护套6的部分完全浸没在密封材料7中。
[0083]
特别地，剥离端51和第一个端部部31被密封材料7覆盖。
[0084]
例如，密封材料7可以是树脂型材料。
[0085]
密封材料7的作用是保证端部52和第二端部32之间的电气连接的密封。
[0086]
为了保证这种密封，连接装置1的各种元件彼此成一体并且机械连结在一起。
[0087]
图2用粗线示出了彼此固定和紧固的两个元件之间的接触表面。
[0088]
特别地，导电接片3直接包覆成型到连接壳体2中，并且因此紧固到底部22(在附图标记为301的接触表面的水平处)和支撑件221(在接触表面302的水平处)，该支撑件由该相同底部23的材料形成。
[0089]
类似地，导电芯5在接触表面501的水平处，例如通过压接或焊接紧固到导电接片3。
[0090]
最后，密封材料7通过结合紧固到底部22、支撑件221和侧壁23(在接触表面701的水平处)以及绝缘护套6(在接触表面601的水平处)。
[0091]
然而，应该注意的是，导电芯5未紧固到绝缘护套6上。
[0092]
这些不同的元件彼此紧固，其中一个元件的任何位移或变形都可能导致其所紧固的其它元件的位移和/或变形。
[0093]
因此，不同元件之间的这些机械连结能够保证连接装置1的密封，但是其具有的缺点是会促进由温度变化引起的“泵送”现象，如图3所示。
[0094]
图3a表示参考配置中的连接装置1，其中，该连接装置1受到参考温度的影响：随后，绝缘护套6的一个端部61位于参考位置pr处，并且侧壁23位于参考位置pr’处。
[0095]
图3b表示当连接装置1受到高于参考温度的温度影响时的该同一连接装置1。
[0096]
在温度升高期间，连接装置1的所有元件都发生热膨胀，该热膨胀的强度取决于制成每个元件所用的材料的热膨胀系数：这些元件中的一个元件的热膨胀系数越高，该元件在温度升高后将发生越大的显著变形。
[0097]
然而，在通常的温度和压力范围内，密封材料7通常具有的热膨胀系数比导电芯5(通常由铜制成)和绝缘护套6的热膨胀系数大得多。
[0098]
因此：温度升高导致密封材料7的强烈变形，但是导电芯5和绝缘护套6发生的变形非常微弱，通常可以忽略不计。
[0099]
因此，如图3b中可见，随着温度升高，密封材料显著膨胀：在这种膨胀的影响下，连接壳体2变形，侧壁23现在处于膨胀位置pd’。
[0100]
此外，密封材料7紧固在绝缘护套6上，该密封材料7的膨胀导致了该绝缘护套6的位移，该绝缘护套的端部61现在处于膨胀位置pd：因此，温度升高通过绝缘护套6相对于导电芯5在侧壁23的方向上的位移dd来反映。
[0101]
类似地，图3c表示当连接装置1受到低于参考温度的温度影响时的同一连接装置1。
[0102]
随着温度降低，密封材料强烈收缩：在这种收缩的影响下，连接壳体2变形，侧壁23现在处于收缩位置pc’。
[0103]
密封材料7的收缩还导致了绝缘护套6的位移，该绝缘护套的端部61现在处于收缩位置pc：因此，温度降低导致了绝缘护套6相对于导电芯5在导电接片3的方向上的位移dc。
[0104]
因此，连接装置1受到显著温度变化(例如，几十摄氏度的量级)的影响会导致绝缘护套相对于导电芯5发生相对移动，该导电芯5交替地伸出接着重新进入到该绝缘护套6中。
[0105]
当导电芯5和绝缘护套6之间存在错位时(例如，与电线4和/或连接装置1的制造和组装中的不确定性和不准确性有关)，绝缘护套6相对于导电芯的这种往复移动可能导致构成导电芯5的绞线发生扭曲，如图4所示。
[0106]
事实上，由于这种错位，随着温度降低(导致密封材料7收缩)，将导电芯5引入到绝缘护套6中可能变得困难：因此，构成导电芯5的绞线被“挤压”抵靠在绝缘护套6的端部61上，并且可能发生显著变形。
[0107]
例如，在图4中，导电芯5在抵靠绝缘护套的端部61定位并且位于该端部外部的部分53中发生了强烈变形，并且在位于绝缘护套6内部的部分54中发生了较低强度的变形。
[0108]
在泵送现象之后，随着时间的推移，导电芯5的这些变形可能会使得构成该导电芯的材料发生疲劳或断裂，从而导致借助于连接装置1建立的电气连接的质量(部分或全部)劣化。
[0109]
图5表示根据本发明的特定实施例的连接装置1’，该连接装置可以限制导电芯5在温度变化后受到的损坏。
[0110]
该连接装置1’与连接装置1相同(因此具有连接壳体2”、导电接片3”、导电芯5’和绝缘护套6’等)，但是除了连接壳体、导电接片、导电芯和绝缘护套等之外还包括中间包层8’。
[0111]
该中间包层8’可滑动地安装在绝缘护套6’周围，并且与密封材料7’结合：因此，该中间包层构成了该同一绝缘护套6’和密封材料7’之间的介面。
[0112]
尽管中间包层8’未与绝缘护套6’机械联接，但是选择热膨胀系数较低(特别是热膨胀系数低于密封材料7’的热膨胀系数并且与绝缘护套6”的热膨胀系数相似)的材料来制造该中间包层8’可能是有利的，以便在温度变化的情况下限制该中间包层所发生的变形强度。
[0113]
该中间包层8’也可以由泡沫状材料制成。
[0114]
中间包层8’由从孔口231’延伸到绝缘护套6’的端部61’附近的单个部段形成，绝缘护套6’和导电芯5’通过所述孔口被引入到连接壳体2’中：以这种方式，除了在位于端部61’附近的减小的接触表面62’上，绝缘护套6’不再与密封材料7’接触。
[0115]
该接触表面62’的尺寸比现有技术的连接装置1的密封材料7和绝缘护套6之间的接触表面601的尺寸小得多。
[0116]
需要注意的是，虽然中间包层8’穿过侧壁23’，但是该中间包层不与连接壳体2’结合。
[0117]
中间包层8’的存在不会损害连接装置1’的密封，因为密封材料7’在接触表面62’的水平处保持结合至绝缘护套6’。
[0118]
另一方面，在温度变化的情况下，中间包层8’的存在能够极大地降低泵送现象的强度。
[0119]
事实上，当密封材料7’分别随着温度升高或降低而发生膨胀或收缩时(如前所述)，这种膨胀或这种收缩会传递到中间包层8’，因为该中间包层与密封材料7’机械连结：因此，密封材料7’沿着中间包层8’的变形导致中间包层的变形。
[0120]
然而，由于绝缘护套6’未与中间包层8’机械连结，所以密封材料7’的膨胀或收缩不会传递到绝缘护套6’，并且最终不会导致该绝缘护套6’相对于导电芯5’的任何相对位移，如前面图1至图4所述的连接装置的情况。
[0121]
因此，中间包层8’的存在可以将绝缘护套6’与密封材料7’机械分离，并且保护该绝缘护套6’免受密封材料在中间包层8’的整个长度上的膨胀或收缩的影响。
[0122]
因此，绝缘护套6’仅在减小的接触表面62’的水平处受到密封材料7’的膨胀或收缩的影响：由于与先前的接触表面601的尺寸相比，该减小的接触表面62’的尺寸较小，所以由温度变化引起的绝缘护套6’相对于导电芯5’的相对移动具有的幅度更低。
[0123]
因此，在绝缘护套6’周围增加中间包层8’可以限制构成导电芯5’的绞线在温度反复变化后发生扭曲和/或断裂的风险，从而降低由两个电气单元之间的连接装置1’形成的电气连接质量劣化的风险。
[0124]
也可以考虑另一个未示出的实施例，其中，中间包层8’结合到绝缘护套6’上，并且与密封材料7’滑动接触。
[0125]
以与前述相同的方式，中间包层8’的存在能够使绝缘护套6’与密封材料7’分离，从而避免任何泵送效应。
[0126]
还需要注意的是，在未示出的其他实施例中，可以考虑中间包层8’的其他形状和位置：然而，仍然需要绝缘护套6’和密封材料7’之间的其余接触表面较小并且靠近导电接片3’，以便限制泵送现象的影响。
[0127]
例如，以非限制性的方式，可以确保从侧壁23’测量的中间包层8’的长度l’尽可能长。