JP7843911B2 - 電源プラグと着脱可能に接続するための電源ジャック、およびこのような電源ジャックと関連する電源プラグとからなる電源カップリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源ジャックと、実質的に円筒形のピン（３１）を備えた関連電源プラグと、を含む電源カップリング（５０）に関するものであって、電源プラグに着脱可能に接続するための電源ジャックが形成され、電源プラグの実質的に円筒形のピンを収容するための孔を備えた導電性材料製のベース本体と、電源ケーブルに接続するためのデバイスとを備え、電源プラグのロッキングノーズを受け入れるための螺旋状溝がベース本体に配置され、ベース本体が螺旋状溝を備えたブッシングと、ブッシングのためのレセプタクルとを含む。

「実質的に円筒形」という用語は、電源ジャックのベース本体の穴や、適合する電源プラグのピンも、例えば回転対称形からわずかに逸脱し、わずかに偏心し得ることを明確にすることを意図している。

このタイプの電源ジャックは、適切な電源プラグと組み合わせて使用することで、数百アンペアもの大電流を伝送する電源カップリングとして機能する。例えば、このような電源カップリングは、溶接電源から溶接トーチおよび被溶接物に大電流を伝送する溶接システムで使用される。このような接続には、溶接技術では一般的な、標準規格ＤＩＮ ＥＮ ６０９７４－１２「溶接ケーブル用プラグ接続」が存在する。しかし、このような電源ジャックは、太陽電池モジュールからの直流電流やバッテリー充電用の充電電流を伝送するような、対応する電源カップリングの一部として、太陽光発電システムやバッテリー充電器などの他の用途にも使用できる。

溶接システムでは、ＤＩＮＳＥ Ｇｅｓ．ｍ．ｂ．Ｈ．社のプラグが電力ケーブルの接続やホースパッケージの接続に非常に多く使用されている。これらは、溶接技術に精通した技術者にはＤＩＮＳＥ（登録商標）プラグ、ＤＩＮＳＥ（登録商標）ジャック、またはＤＩＮＳＥ（登録商標）コネクタとして知られている。ＤＩＮＳＥ（登録商標）コネクタでは、ロッキングノーズ付きプラグを、ねじれ溝付きジャックに約２７０°の回転角度で、３６０°あたり約４ｍｍの勾配でねじ込む。プラグとジャックのねじ山のような相互作用により、接続の予圧力または締め付けトルク、またはプラグ接続を接続状態に保つ軸方向の力が生じる。電流に応じて、プラグとジャックは異なる断面積を備える。

シールドガスおよびプラズマ溶接システムでは、シールドガスまたはプラズマ対応媒体も、電源カップリングの中心にある対応するチャネルを通って供給される。

先行技術の電源ジャックにおける比較的急勾配の螺旋状溝と、短い予備荷重長（電源プラグと電源ジャックの間の電流接触面から電源プラグのラッチノーズまで延びるプラグ接続の長さ）および高い予備荷重面（電源ジャックの表面または力が負荷される電源プラグのピン断面）という接続の結果、極めて急勾配の予備負荷特性、すなわちプラグ接続の力－変位曲線の勾配が大きくなる。これにより、接続を解除する、すなわちプラグをジャックから引き抜くために必要なエネルギーが非常に小さくなり、温度変化や振動によっても接続が意図せずに解除される可能性がある。接続が予備負荷力を失うと、電源カップリングの接触抵抗が急速に増加する。大電流が流れると、電源ジャックと電源プラグの接続部分が局所的に過熱し、電源ケーブルや電源カップリングの一部が酸化する可能性がある。電源カップリングが酸化すると、動作温度が上昇し、電源プラグや電源ジャックのプラスチック部品、接続された電源ケーブル、接続された機器（溶接電源など）が損傷する可能性がある。規定の温度値を大幅に超えると、作業者の負傷も排除できなくなる。さらに、電源カップリングの接触抵抗の増加は、溶接プロセスなどの各プロセスに悪影響を及ぼし、不良品生産につながる可能性もある。

電源ジャックは、プラグのスプリング式ロッキングノーズにより接続の解放エネルギーまたは解放トルクを大幅に増加させることで、電源カップリングの接触抵抗を改善するためにさらに開発されてきた。このような電源カップリングは、例えばＷＯ ２０１６／１２８５５７ Ａ１に記載されており、電源カップリングの電源プラグは、ばね装置によってデフォルト位置に保持される変位可能に取り付けられたロックピンを含む。このプラグの欠点は、構造が複雑になり、製造コストが高くなることに加え、電源プラグの中心部に構造があるため、ガスを案内するための軸方向の孔または空洞を実現できない、または容易に実現できないことである。最後に、解決の複雑さが電源プラグに位置していることも不利であり、電源プラグは通常、ジャックよりも厳しい環境条件にさらされ、また、電源カップリングの価格に敏感な部分にも位置している。

ＤＥ １０ ２０１８ ００７ ６８６ Ａ１は、溶接電源に接続するための溶接電源ケーブルについて説明しており、そこでは、バヨネット式ロック機構を備えたバヨネット式エレメントによって、ねじれによる意図しない電源プラグの電源ジャックからの分離のリスクが低減される。

ＦＲ ２ ２７０ ６９５ Ａ１は、問題のタイプの電源ジャックを開示しており、そのベース本体は、螺旋状溝付きブッシングと、そのブッシング用のレセプタクルとから構成されている。

本発明の目的は、溶接システム、太陽光発電システム、またはバッテリー充電器で発生しうるような、最大で数１００アンペアの高電流を伝送するためのカップリング用の、上述の電源ジャックを形成することであり、これにより、可能な限り低い接触抵抗を確保し、その結果、最適な電流伝送を可能にするとともに、許容できないほど高い電流密度に起因する電源ジャックおよび電源プラグの局所的な過熱のリスクを防止または少なくとも最小化することである。電源ジャックは、製造が可能な限りシンプルかつコスト効率が良く、かつ中心部にシールドガスなどを導くことができるようにすべきである。既知の電源ジャックの欠点は、回避または低減すべきである。

本発明による目的は、電源ジャックのベース本体の螺旋状溝が正勾配の少なくとも２つの領域と、正勾配の各領域の端部に配置され、それぞれラッチングステップを形成する負勾配の領域とからなり、レセプタクルは電気絶縁材料のシースを備えた金属または金属合金から形成され、ブッシングはレセプタクルよりも硬く、電源プラグの円筒形のピンよりも硬い材料から形成される、上述の電源カップリングによって解決される。ベース本体を少なくとも２つの部分、すなわち螺旋状溝付きブッシングとブッシング用レセプタクルに分離することにより、部品を異なる材料で製造することができ、さらに以下に説明するような利点が得られる。電源ジャックのブッシングに、少なくとも２つの正勾配領域を設け、各正勾配領域の端部に負勾配領域を配置することで、それぞれのラッチングステップに達した際に、操作者に触覚フィードバックを与えることができる。さらに、これにより、締付トルクよりも高い解除トルクを実現することができ、意図せずに電源カップリングが簡単に解除されることがなくなる。少なくとも２つのラッチステップを設けることで、たとえ電源プラグが摩耗していても、２番目以降のラッチステップを選択することで、電源ジャックに確実にロックすることができる。すなわち、最初のラッチステップに達した後、電源プラグは電源ジャックに対してさらにねじられ、次のラッチステップまたはその次のラッチステップで確実に保持される。電源カップリングのより良好な接続結果により、接触抵抗も低減でき、電源ジャック、電源プラグ、電源ケーブル、またはそれらに接続された機器の損傷や劣化のリスク、および過熱による負傷や、溶接プロセスなどの各プロセスへの悪影響のリスクを低減できる。電源ジャックに施された対策により、例えば前述のＤＩＮＳＥ（登録商標）プラグのような従来の電源プラグを接続することができ、従来のコンポーネント、例えば溶接コンポーネントのプラグを交換する必要はない。さらに、この給電ジャックの利点として、給電ジャックの中心軸の周囲に構造的な措置を施す必要がないため、例えばシールドガス、プラズマ発生媒体、溶接ワイヤなどをガイドするための穴や空洞を給電ジャックの中心に簡単に設けることができる。本発明による課題解決のための技術的特徴が電源ジャックに配置されているということは、これに必要なコストを電源カップリングのコストに敏感な部分である電源プラグから電源ジャックにシフトできることを意味する。さらに、電源ジャックは通常、それぞれの装置、例えば溶接電源に配置されており、電源プラグよりも過酷な環境条件にさらされることは少ない。しかしながら、電源ジャックに必要な設計上の対策も比較的単純であり、コスト効率よく実施することができる。

レセプタクルの軸方向に電源ジャックのベース本体のブッシングをバネ支持するように、レセプタクル中にばね要素が配置されている場合、および、ばね要素が、好ましくは少なくとも１つのワイヤスプリングワッシャにより形成され、特に好ましくは２つのワイヤスプリングワッシャと、ワイヤスプリングワッシャの間に配置されたスペーサリングにより形成されている場合、電源ジャックと電源プラグとの接続がさらに改善され、電源カップリングの接触抵抗が低減される。ばねの力により、プラグ接続の締め付けトルクと比較して、さらに高い解除トルクを実現できるため、電源ジャックから電源プラグが不意に外れるリスクをさらに低減することができる。熱サイクル、振動、衝撃によってプラグ接続が緩むことはなくなる。適切なスプリング要素を選択することで、電源接続の接続力、ひいては接続抵抗を調整することができる。スプリング要素は、各ラッチングステップにおける接続面に作用する力を調整するために使用することができる。接続面にかかる力は５～５０Ｎ／ｍｍ^２であることが好ましい。

好ましくは、スプリング要素は少なくとも１つのワイヤスプリングワッシャによって形成される。このようなスプリングワッシャは、波状の平線を用いて非常にコスト効率よく製造することができ、電源ジャックの中央領域を必要とせずに、特に省スペースで電源ジャック内に配置することができ、したがってシールドガスなどの誘導に利用することができる。

特に好ましくは、スプリング要素は、２つのワイヤスプリングワッシャと、ワイヤスプリングワッシャの間に配置されたスペーサリングとによって形成される。スペーサリングは、その両側に配置されたスプリングワッシャのワイヤスプリングのねじれによって、スプリングワッシャのスプリングの移動が減少するのを防ぎ、スプリングワッシャのスプリングの力が全体として利用される。

電源ジャックのブッシングは、レセプタクルよりも硬く、電源プラグの円筒形のピンよりも硬い材料から形成されるため、摩滅は好ましくはより軟らかい電源プラグの上で発生し、より硬い電源ジャックブッシング上では発生しない。

理想的には、電源ジャックのベース本体のブッシングは、特に軸方向ラッチノーズなどの位置決め要素を含み、ベース本体のレセプタクルに対するねじれを防止する。このような位置決め要素をブッシングに設けることは容易であり、製造コストを大幅に増加させることもない。

電源ジャックのベース本体のレセプタクルは、２つの結合可能な部品から構成することができ、ベース本体のレセプタクルの２つの部品は、好ましくは圧入により違いに結合可能である。つまり、電源ジャックは、ブッシングおよび任意のスプリング要素といった必要な部品を電源ジャックの本体のレセプタクルの部品上の所定の位置に配置し、部品同士を結合するだけで、非常に迅速かつ容易に組み立てることができる。好ましくは、ベース本体のレセプタクルの２つの部分は、圧入により互いに接続することができる。あるいは、ベース本体のレセプタクルの各部分は、例えば左巻きまたは右巻きのスクリュージョイントにより互いに着脱可能に接続することもできる。

特に、電源ジャックのベース本体のレセプタクルは、鋼または鋼合金、または真鍮または真鍮合金で製造することができる。

電源ジャックのブッシングは、好ましくは鋼または鋼合金で製造される。これにより、摩耗はより柔らかい電源プラグで発生し、電源ジャックのより硬いブッシングでは発生しないという利点がある。

ベース本体のレセプタクルは、電源プラグへの最適な電流伝達を確保するための接触用の平坦な前面を含む。レセプタクルの前面が平坦な設計であるため、接触面全体にわたって均一に低い接触抵抗を実現できる。接触抵抗が高い接触面では、特に高い電流密度により局所的な過熱が生じる可能性があるが、これを防止できる。シールドガスなどが電源ジャックを通過する場合は、中心軸の周辺が凹み、前面は環状に形成されるのが好ましい。

電流伝達を改善するために、ベース本体のレセプタクルの前面は、例えば銀コーティングなどのコーティングを含むことができる。低接触抵抗のために亜鉛コーティングまたは金コーティングも可能である。リン酸塩コーティングは、他の化学物質との組み合わせも可能であり、接触面を腐食から保護する。

本発明の特徴によれば、電源ジャックのベース本体のブッシングの溝は９０°から２７０°の回転角度にわたって延びている。このような回転角度は、電源カップリングの処理に適している。

電源ジャックのベース本体のブッシング中の溝の正勾配の領域の勾配は、３６０°あたり１ｍｍから８ｍｍの間が理想的である。これらの値は、ロッキングノーズ付きの適切な電源プラグと電源ジャックの適切な接続に適している。正勾配の螺旋状溝の領域の勾配は、必ずしも一定である必要はなく、例えば増減する勾配であってもよい。

ラッチングステップを形成するための負勾配の電源ジャックのベース本体のブッシング中の溝の領域の勾配は、３６０°あたり０．１ｍｍから２０ｍｍの間、好ましくは１ｍｍから２０ｍｍの間、特に好ましくは５ｍｍから２０ｍｍの間である。負勾配の領域を設けることにより、締め付けトルクと比較して、さらに解放トルクを増大させることができ、ラッチングステップに達した際の使用者の触覚フィードバックを改善することができる。正勾配の領域について前述したように、負勾配のブッシング内の螺旋状溝の領域の勾配も、段階的に実施することができる。

本発明のさらなる特徴によれば、電源ジャックのベース本体のブッシング中の螺旋状溝は、負勾配の領域の後に、勾配のない領域または有意な勾配のない領域を含んでもよい。負勾配の領域と勾配のない領域との間で勾配を付けることにより、螺旋状溝のこれらの領域の滑らかな移行を実現できる。このような移行は、使用者の触覚知覚に好影響を与える可能性がある。

最も単純な場合、電源ケーブルに接続するための装置は、スクリュージョイントによって形成することができる。これにより、電源ケーブルと電源ジャックとの接続を、簡易かつ低コストで実現することができる。

電源ジャックの本体のレセプタクルが、シールドガス等を案内するための軸方向の貫通孔等を含んでいる場合、シールドガスやプラズマ対応媒体を、電源電流接触部を介して案内することができる。回転対称の孔の代わりに、シールドガスなどを導くために、異なった形状の空洞をベース本体のレセプタクルに軸方向に設けることもできる。

本発明は、添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。図面には以下が示されている。

従来技術にかかる電源ジャックおよび電源プラグからなる電源カップリングの非接続状態を示す。 図１による従来技術の電源カップリングの、接続された電源プラグおよび電源ジャックを示す断面図である。 本発明にかかる電源ジャックの分解斜視図である。 電源ジャックの実施形態のブッシングの詳細図である。 電源ジャックの実施形態のブッシングの詳細図である。 電源ジャックの実施形態のブッシングの詳細図である。 電源ジャックの実施形態のブッシングの詳細図である。 電源ジャックの断面図である。 電源プラグが電源ジャックにまだラッチされていない電源カップリングの断面図である。 図６に示される電源カップリング部の断面図であり、電源プラグが電源ジャックにラッチされた状態である。 従来の電源ジャックを備えた電源カップリング部と比較した、本発明にかかる電源ジャックを備えた電源カップリングの力－変位予荷重図である。 従来のプラグ接続による電源カップリングと比較した、本発明にかかる電源ジャックを備えた電源カップリングの接触抵抗および電力損失である。

図１では、従来技術にかかる電源ジャック１と電源プラグ３０からなる電源カップリング５０が、非接続状態で示されている。詳細に説明されていないベース本体、対応する絶縁体、および電源ケーブル４０への接続用デバイスに加えて、電源プラグ３０は、電気伝導性材料からなる、ロッキングノーズ３２を備えた実質的に円筒形のピン３１を含む。電源プラグ３０に着脱可能に接続するための電源ジャック１は、電源プラグ３０のピン３１を収容するための孔２’を有する導電性材料からなるベース本体２を含む。電源ジャック１は、電源ケーブル４０への接続用デバイス４、例えばスクリュージョイントを含んでおり、これについては詳細に説明しない（図２参照）。電源ジャック１のベース本体２には、電源プラグ３０のロッキングノーズ３２の受け入れ用の螺旋状の溝５が設けられている。電源プラグ３０を電源ジャック１に接続するには、電源プラグ３０の実質的に円筒形のピン３１を、ロッキングノーズ３２が溝５に係合するように、電源ジャック１のベース本体２の孔２’に挿入する。そして、電源ジャック１の本体２の螺旋状溝５の経路（図示せず）に従って、電源プラグ３０が電源ジャック１に対してねじられる。それにもかかわらず、通常、解除トルクは低く、電源カップリング５０の電源ジャック１から電源プラグ３０が意図せずに外れる可能性が高い。温度変化や電源カップリング５０の部品にかかる機械的力によって、緩むリスクが高まる。接続が緩むと接触抵抗が増加し、電源プラグ３０、電源ジャック１および／または電源ケーブル４０が局所的に過熱し、これらの部品の一部が破壊される可能性がある。この状況は、例えば、弾性取り付けのロッキングラグ３２によって改善できるが、それでもなお、意図しないプラグ接続の解除は排除できない。

図２は、図１にかかる従来技術の電源カップリング５０の断面を示しており、電源プラグ３０および電源ジャック１が接続されている。ここでは、電源プラグ３０の、実質的に円筒形のピン３１上のロッキングノーズ３２が、電源ジャック１のベース本体２の螺旋状の溝５内にどのように突出しているかが分かる。さらに、電源ジャック１内の電源ケーブル４０への接続用デバイス４が、スクリュージョイント１６の形態で分かる。電源ジャック１は、電気絶縁材料からなるシース１３を含む。

図３は、本発明にかかる電源ジャック１の分解斜視図である。電源ジャック１は、電気伝導性材料からなる本体２と、螺旋状溝５を備えたブッシング３と、ブッシング３用のレセプタクル３’とを含む。図示の実施形態の例では、ブッシング３用のレセプタクル３’は、接続可能な２つの部分１１、１２を含む。ベース本体２のレセプタクル３’の部分１１、１２は、例えば黄銅または黄銅合金からなり、電気絶縁材料からなるシース１３（ここでは図示せず）を含む。ブッシング３は、好ましくは、レセプタクル３’よりも硬い材料、例えば鋼または鋼合金からなる。実質的に円筒形のブッシング３は、図示しない電源プラグ３０の実質的に円筒形のピン３１の挿入のために使用される。ベース本体２のレセプタクル３’に対するブッシング３のねじれを防止するために、位置決め要素９、特に軸方向ラッチングノーズ１０がブッシング３上に配置され、これらはベース本体２のレセプタクル３’の部分１１の対応する凹部１８内に突出している。電源ケーブル４０への接続用デバイス４、例えばスクリュージョイント１６は、詳細には示されていない。本発明によれば、電源プラグ３０のロッキングノーズ３２を収容するために、ブッシング３に螺旋状溝５が配置されており、螺旋状溝５は、正勾配を有する少なくとも２つの領域ａ、ｃと、負勾配を有する領域ｂ、ｄとを含み、正勾配を有する各領域ａ、ｃの端部に負勾配を有する領域ｂ、ｄが配置されて、それぞれラッチングステップを形成している（図４Ａ参照）。

任意選択的に、ベース本体２のレセプタクル３’の軸方向Ｘにおけるブッシング３のスプリング支持のために、ベース本体２内にスプリング要素６を配置することができ、図示の例では、２つのワイヤスプリングワッシャ７と２つのスペーサリング８によって形成されている。これにより、ロック状態における保持力を高めることができ、したがって、意図しない接続の分離を防止または妨害することができる。

図４Ａに示す電源ジャック１の実施形態の、ブッシング３の巻き戻された側面の拡大図と、図４Ｂから図４Ｄに示すブッシング３の３つの異なる図から、螺旋状溝５の構造をより良く認識することができる。したがって、ブッシング３の螺旋状溝５は、正勾配の少なくとも２つの領域ａ、ｃを含み、負勾配の領域ｂ、ｄは、正勾配の領域ａ、ｃの端部に配置されて、それぞれラッチングステップを形成し、勾配のないまたは有意な勾配のない領域ｅは、正勾配の領域ａ、ｃの端部に配置される。したがって、図示のブッシング３により、２つのラッチングステップが実現される。電源ジャック１のブッシング３に、正勾配の少なくとも２つの領域ａ、ｃを有する螺旋状溝５を設け、正勾配の各領域ａ、ｃの端部に負勾配の領域ｂ、ｄを配置することにより、オペレータは、それぞれのラッチングステップに達したときに、触覚フィードバックを受けることができる。規定のラッチングのために、正勾配の領域ａ、ｃと負勾配の領域ｂ、ｄとの間に勾配のない領域ｅを設けても、設けなくてもよい。ただし、これらの勾配のない領域ｅは、必ずしも必要ではない。また、正勾配の領域ａ、ｃと負勾配の領域ｂ、ｄとの勾配は、段階的であってもよく、すなわち、勾配は必ずしも一定ではなく、例えば、増加または減少してもよい。

図５は、図３に示す電源ジャック１の組立て状態の断面を示す。それゆえに、電源ジャック１のベース本体２のレセプタクル３’の２つの部分１１、１２は、例えばインターフェアランスフィット（干渉嵌合）によって互いに接続されている。ブッシング３は、ベース本体２のレセプタクル３’の内部に配置され、２つのワイヤスプリングワッシャ７と２つのスペーサリング８の形態のばね要素６によって、レセプタクル３’に対して軸方向Ｘに変位可能に取り付けられている。これにより、電源ジャック１が電源プラグ３０に接続された際に、レセプタクル３’の前面１４により大きな力が作用する。ベース本体２のレセプタクル３’の前面１４には、例えば銀のコーティング１５を施すことができ、これにより接触抵抗Ｒ_Ｕがさらに低減され、腐食も防止される。

図６は、電源プラグ３０が電源ジャック１にまだラッチされていない状態の電源カップリング５０の断面を示している。したがって、ばね要素６の２つのワイヤスプリングワッシャ７は緩んでいる。電源プラグ３０では、シールドガス等を案内するための連続した孔１７が、ベース本体２のレセプタクル３’に配置されており、これは電源ジャック１内で軸方向Ｘに延びている。

図７は、図６に示す電源プラグ３０が電源ジャック１にラッチされた状態の電源カップリング５０の断面を示す。この場合、ばね要素６のワイヤスプリングワッシャ７が圧縮され、ばね力が電源ジャック１のベース本体２のレセプタクル３’の前面１４に伝達される。その結果、電源カップリング５０の接続の接触抵抗Ｒ_Ｕを低減することができる。

図８は、従来の電源ジャック１を備えた電源カップリング５０（曲線ＡおよびＢ）と比較した、本発明により設計された電源ジャック１を備えた電源カップリング５０の、２つのラッチングステップ（曲線Ｃ）を有する力－変位予荷重図を示す。Ｎ単位の力Ｆを、ｍｍ単位の距離ｓに対してプロットした。従来のプラグ接続、例えば一般的なＤＩＮＳＥ（登録商標）コネクタ（曲線Ａ）では、力Ｆは距離ｓの関数として非常に急激に増加する。プラグ接続の閉鎖と開放の曲線は基本的に同じである。スプリング式ロックラグを備えたプラグのさらなる開発（曲線Ｂ）により、距離ｓの関数としての力Ｆの曲線はより平坦になる。接続解除時の力Ｆの曲線は、プラグ接続時の力Ｆの曲線を下回る。したがって、解除トルクは締め付けトルクよりも小さい。本発明にかかる電源ジャック１を備えた電源カップリング５０（曲線Ｃ）は、ブッシング３における螺旋状溝５の上述の経路により、２つの負勾配領域を有する２つのラッチングステップからなる力－変位曲線を生じる。プラグ接続のラッチング状態では、いずれの場合もより小さい力Ｆが生じる。したがって、本発明による接続を開放したり、電源プラグ３０を電源ジャック１から取り外したりするためには、ある一定の力Ｆを克服しなければならない。これにより、プラグ接続の保持力が向上し、プラグ接続が意図せずに外れるリスクを大幅に低減することができる。

最後に、図９は、本発明にかかる電源ジャック１を備えた電源カップリング５０の接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖ（棒グラフＩ）を、従来のプラグ接続を備えた電源カップリング５０（棒グラフＩＩ～ＩＶ）と比較した例を示している。Ｉにかかる棒グラフは、本発明にかかる電源ジャック１を備えた電源カップリング５０の接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖを示している。接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖは、いずれも低い値を示している。ＩＩにかかる棒グラフは、従来のＤＩＮＳＥ（登録商標）コネクタの固定された最適接続における接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖを示す。接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖの値は、Ｉにかかる本発明の電源ジャック１の値と比較でき、それぞれ数１０μΩおよび数Ｗである。ＤＩＮＳＥ（登録商標）コネクタが緩んだ状態（ＩＩＩによる棒グラフ）では、接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖは急激に増加し、それぞれ１００μΩ以上、数十Ｗ以上となる。ＩＶにかかる棒グラフは、ＤＩＮＳＥ（登録商標）コネクタが緩んでおり、さらに酸化もしている状態を示している。したがって、接触抵抗Ｒ_Ｕおよび電力損失Ｐ_Ｖは急激に増加し、例えばそれぞれ数１００μΩおよび約１００Ｗとなる。このような値は、局所的な過熱により電源カップリング５０の破壊につながる可能性がある。これに対し、本発明にかかる電源ジャック１は、最小の接触抵抗Ｒ_Ｕおよび最小の電力損失Ｐ_Ｖで最適かつ安定した恒久的な接続を確保し、これにより電源カップリング５０の構成部品、電源ケーブル４０および接続された機器の破壊のリスク、ならびにユーザの負傷のリスクを最大限に低減することができる。

Claims (13)

1. 電源ジャック（１）と、実質的に円筒形のピン（３１）を備えた関連電源プラグ（３０）と、からなる電源カップリング（５０）であって、電源ジャック（１）は、電源プラグ（３０）に対して着脱自在に接続するように設計されており、電力プラグ（３０）の実質的に円筒形のピン（３１）を収容するための孔（２’）を有する導電性材料で形成されたベース本体（２）と、電力ケーブル（４０）への接続用のデバイス（４）とを備え、
   電源プラグ（３０）のロッキングノーズ（３２）を挿入するための螺旋状の溝（５）がベース本体（２）に配置されており、ベース本体（２）は螺旋状の溝（５）を備えたブッシング（３）と、ブッシング（３）用のレセプタクル（３’）とを含み、
   電源ジャック（１）のベース本体（２）の螺旋状の溝（５）は、正勾配を有する少なくとも２つの領域（ａ、ｃ）を含み、正勾配を有する各領域（ａ、ｃ）の端部に負勾配を有する領域（ｂ、ｄ）が配置されて、それぞれラッチングステップを形成し、レセプタクル（３’）は、電気絶縁材料の筐体（１３）を備えた金属または金属合金から形成され、ブッシング（３）は、レセプタクル（３’）および電源プラグ（３０）の円筒形のピン（３１）よりも硬い材料から形成されることを特徴とする電源カップリング（５０）。
2. レセプタクル（３’）の軸方向（Ｘ）に電源ジャック（１）のベース本体（２）のブッシング（３）をバネ支持するように、レセプタクル（３’）中にばね要素（６）が配置され、
   ばね要素（６）は、少なくとも１つのワイヤスプリングワッシャ（７）により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電源カップリング（５０）。
3. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のブッシング（３）は、ベース本体（２）のレセプタクル（３’）に対するねじれを防止するための位置決め要素（９）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
4. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のレセプタクル（３’）は、互いに接続可能な２つの部分（１１、１２）から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
5. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のレセプタクル（３’）は鋼または鋼合金から形成され、ブッシング（３）は鋼または鋼合金から形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
6. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のレセプタクル（３’）は、接触用の平坦な前面（１４）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
7. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のレセプタクル（３’）の前面（１４）は、コーティング（１５）を含むことを特徴とする請求項６に記載の電源カップリング（５０）。
8. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のブッシング（３）中の溝（５）は、９０°から２７０°の回転角度にわたって延びていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
9. 正勾配を有する、電源ジャック（１）のベース本体（２）のブッシング（３）中の溝（５）の領域（ａ、ｃ）の勾配は、３６０°あたり１ｍｍから８ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
10. ラッチングステップを形成するための、負勾配を有する、電源ジャック（１）のベース本体（２）のブッシング（３）中の溝（５）の領域（ｂ、ｄ）の勾配は、３６０°あたり０．１ｍｍから２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
11. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のブッシング（３）中の螺旋状の溝（５）は、負勾配を有する領域（ｂ、ｄ）の後に、勾配のない領域（ｅ）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
12. 電源ケーブル（４０）への接続用のデバイス（４）は、スクリュージョイント（１６）によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。
13. 電源ジャック（１）のベース本体（２）のレセプタクル（３’）は、シールドガス（Ｓ）を案内するための軸方向（Ｘ）の貫通孔（１７）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電源カップリング（５０）。