KR20160132448A

KR20160132448A - 병렬 나사 접속부

Info

Publication number: KR20160132448A
Application number: KR1020167028222A
Authority: KR
Inventors: 시아후 왕; 마틴 슈미트; 니콜레 슈필커; 슈테판 가스케
Original assignee: 하르팅 에렉트릭 게엠베하 운트 코우. 카게
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2016-11-18
Also published as: RU2016141059A; WO2015139682A1; DE102014103826A1; EP3120420A1; RU2016141059A3; US20170005420A1; CN106104926A

Abstract

본 발명은, 바람직하게 직렬 단자(series terminal) 내부에 삽입되는 병렬 나사 접속부(3)에 관한 것으로서, 이와 같은 접속부에서는, 접속 나사(32)로부터 상이한 직경을 갖는 전기 도체(41)로의 힘 전달이 항상 최적으로 이루어지는 것은 아니다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 접속 하우징(31) 내에 또는 접속 하우징 상에 있는 클램핑 몸체(33)가 변위 가능하게 지지되어 있을 뿐만 아니라 회전 축(333)을 중심으로 회전 가능하게도 지지되어 있는 것이 제안된다. 접속 나사(32)를 조임으로써, 이제 클램핑 몸체(33)는 전기 도체(41)의 방향으로 변위되고, 그 다음에 전기 도체(41)와 기계식으로 접촉하며, 그 다음에 접속 나사(32)를 더욱 조임으로써 회전 축(333)을 중심으로 회전하고, 이로 인해 상응하는 크기의 힘으로써 전기 도체(41)를 버스 바(2)(bus bar)를 향해 가압한다. 이로써, 전기 도체(41)의 개별 직경과 무관하게 최적의 압착력이 보장될 수 있다.

Description

병렬 나사 접속부{PARALLEL SCREW CONNECTION}

본 발명은, 독립 청구항 1의 전제부에 따른 병렬 나사 접속부, 및 독립 청구항 15의 전제부에 따른, 전기 도체를 버스 바(bus bar)와 전기적으로 접촉시키기 위한 방법에 관한 것이다.

이와 같은 나사 접속부는 바람직하게, 예를 들어 제어 캐비넷(control cabinet) 내에서 사용되는 직렬 단자(series terminal) 내에 삽입된다. 이와 같은 나사 접속부는 그와 같은 직렬 단자 내에서 전기 도체, 특히 전기 케이블의 탈피된 영역을 버스 바와 접촉시키기 위해서 이용된다. 이 경우, 나사 접속부는 접속 나사를 구비하고, 이 접속 나사의 축은 공간적인 이유에서, 삽입된 전기 도체에 대해 병렬로 그리고 일반적으로는 버스 바에 대해서도 병렬도 진행하며, 이로부터 "병렬 나사 접속부"라는 명칭도 유래한다.

선행 기술에는, 버스 바를 전기 도체와 접촉시키기 위한 나사 체결력을 이 나사 체결력의 최초 방향에 대해 직각으로 이상적으로 방향 전환시키기 위한 복수의 변형예가 존재한다.

문헌 DE 8911218 U1호는, 접속 단자를 위한 상응하는 전기식 압력 전달 요소를 기술한다.

문헌 DE 7533712 U1호에는, 전기 도체를 접속하기 위한 클램핑 장치(clamping device)가 공지되어 있으며, 이 클램핑 장치는 클램핑 몸체를 구비하고, 이 클램핑 몸체는 강판재 스트립(strip)으로부터 구부러져 있고, 자체적으로 폐쇄된 형상을 갖는다. 클램핑 장치는 또한 클램핑 나사를 이용해서 조정할 수 있는 압력 전달 기관을 포함하며, 이 압력 전달 기관은 다만 클램핑 몸체에 의해서만 안내되는 느슨한 클램핑 브래킷(clamping bracket)으로서 형성되어 있고, 이 클램핑 브래킷의 한 단부에 클램핑 나사가 작용하고, 이 클램핑 나사의 작동 중에 클램핑 브래킷이 회전점을 중심으로 도체 삽입 채널의 방향으로 변위되며, 이 경우 상기 회전점은 클램핑 몸체의 리세스 내에 제공되어 있거나 홀딩 탭(holding tab)에 있는 클램핑 몸체 내부 공간의 임의의 한 지지점에 제공되어 있다. 그럼으로써, 삽입된 도체가 클램핑 몸체 내부 에지와 클램핑 브래킷 사이에 단단히 고정된다.

문헌 DE 29902870 U1호는, 강판재 스트립으로부터 U자 형상으로 구부러진 클램핑 몸체, 더 상세하게 말하자면 진동 베어링(oscillating bearing)에 의해서 클램핑 몸체 내에 지지된 클램핑 브래킷과 전기 도체를 접속하기 위한 클램핑 장치를 구조적으로 개시하며, 이때 클램핑 브래킷은 클램핑 나사에 의해서 도체 삽입 채널의 방향으로 변위될 수 있고, 삽입된 도체를 클램핑 몸체 내부 에지에 그리고/또는 버스 바에 단단히 고정시키도록 설계되어 있으며, 이 경우 클램핑 브래킷은 홀딩 탭을 구비하고, 이 홀딩 탭이 클램핑 브래킷과 삽입된 도체 간에 마찰 결합이 이루어질 때에 실질적으로 클램핑 브래킷과 도체 사이에서 발생하는 힘을 흡수함으로써, 클램핑 브래킷과 클램핑 몸체 사이에 있는 진동 베어링은 클램핑 나사 체결 방향에 대해 평행한 힘에 의해서 하중이 경감된다.

상기 선행 기술에서의 단점은, 접속 나사로부터 전기 도체로의 힘 전달이 특히 삽입된 전기 도체의 횡단면에 따라 최적으로 이루어지지 않는다는 것이다.

본 발명의 과제는, 한 편으로는 전기 도체의 횡단면에 대하여 가급적 가변적으로, 그리고 다른 한 편으로는 특히 전기 도체의 횡단면과 무관하게 나사 체결력과 압착력 사이에서 가급적 양호한 힘 전달을 보장해주는, 병렬 나사 접속부를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 서문에 언급된 유형의 병렬 나사 접속부와 관련된 제1 양태에서 독립 청구항 1의 특징부의 특징들에 의해서 해결된다.

또 다른 한 양태에서, 서두에 언급된 유형의 방법과 관련된 상기 과제는, 독립 청구항 15의 특징부의 특징들에 의해서 해결된다.

본원에서, 나사 체결력은, 접속 나사가 클램핑 몸체에 가하는 힘을 지칭한다. 압착력은, 이상적으로 나사 체결력에 대해 수직으로 진행하고 클램핑 몸체가 버스 바를 향해서 전기 도체를 가압하는 힘을 지칭한다. 힘 전달의 품질은 나사 체결력을 압착력으로 나눈 몫(quotient)에 의해서 제시된다.

"병렬 나사 접속부"라는 용어는, 삽입된 전기 도체, 바람직하게는 전기 케이블을 그의 탈피된 영역에서 예를 들어 버스 바와 전기 전도성으로 연결하기 위해 제공된 전기 접속부로 이해될 수 있으며, 이 경우 나사 접속부에 속하는 접속 나사의 축은 삽입된 전기 도체에 대해 평행하게 진행한다. 그렇기 때문에, 접속 나사의 조임에 의해서 생성되고 이로써 우선 접속 나사의 축에 대해 평행하게 정렬된 힘 벡터(force vector)는, 예를 들어 클램핑 몸체에 의해서, 이상적으로는 이 클램핑 몸체의 최초 방향에 대해 수직으로 방향 전환되어야만 한다. 그럼으로써, 클램핑 몸체는, 이 클램핑 몸체가 접속 나사의 조임에 의해서 기계식으로 직접 접촉하게 되는 전기 도체를 버스 바를 향해서 가압하며, 이로 인해 전기 도체와 버스 바 사이에서는 일반적으로 매우 양호한 전기 전도성 접촉이 이루어진다.

이 목적을 위해 나사 접속부는, 제1 측에 제1 개구를 갖고, 제1 측에 마주 놓인 제2 측에 제2 개구를 갖는 접속 하우징을 구비할 수 있다.

제1 개구는 버스 바의 2개 단부 중 하나를 삽입하기 위해 제공될 수 있고, 제2 개구는 전기 도체를 수용하기 위해 이용될 수 있다. 이로써, 버스 바 및 전기 도체, 특히 전기 케이블에 속하는 탈피된 영역이 반대 방향으로부터 접속 하우징 내로 삽입될 수 있고, 그 내부에서 서로 전기적으로 접촉할 수 있다.

더 나아가, 접속 하우징은 자신의 제2 측에 원형의 나사 개구를 구비할 수 있고, 이 나사 개구는 바람직하게 암나사를 갖는다. 이 나사 개구 내로는, 접촉하지 않는 상태에서도 접속 나사가 이미 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다. 전기 도체, 특히 전기 케이블의 탈피된 영역이 삽입되는 방향과 동일한 방향으로부터 접속 나사가 삽입됨으로써, 결과적으로 나사 접속부로서는 병렬 나사 접속부가 사용된다.

이와 같은 병렬성은, 상기와 같은 복수의 나사 접속부를 예를 들어 하나의 직렬 단자에 사용할 수 있게 하고, 이들 나사 접속부를 하나의 절연 몸체 내에서 서로 위·아래로뿐만 아니라 서로 나란히도 배열할 수 있게 하며, 이와 같은 가능성은 상응하게 간단한 조작 및 할당을 가능하게 한다. 더 상세하게 말하자면, 좁은 공간에서 복수의 전기 케이블이 상기와 같은 하나의 직렬 단자 내부에 가지런하게 삽입되어 접속될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.

본 발명은, 최적의 압착력이 또한 개별 케이블 횡단면과 무관하게 보장될 수 있다는 장점을 갖는다.

또 다른 한 가지 장점은, 버스 바와 접촉되어야만 하는 전기 케이블이 다만 비교적 짧은 영역에서만 탈피되면 된다는 데 있으며, 이와 같은 장점은 수동 조작의 수고를 덜어준다.

더 나아가, 양호한 힘 전달에 의해서 보장된 높은 압착력은 비교적 긴 시간 간격에 걸쳐서도 그리고 특히 진동의 작용 하에서도 안전한 조립 및 안정적인 접촉을 허용한다.

클램핑 몸체가 대칭으로 구현된 경우, 특히 클램핑 몸체가 자신의 회전 축을 중심으로 확산 각(discrete angle)만큼 회전하는 것과 관련해서 상기와 같은 대칭이 존재하는 경우에 특히 바람직한 효과가 나타나며, 더 상세하게 말하자면 이 경우에는 n-번의 회전 대칭이 이용되는데, 그 이유는 이로 인해 클램핑 몸체가 다양한 회전 위치에서도 각각 동일한 힘 전달을 보장해주고, 이로써 동일한 압착력도 제공할 수 있기 때문이다.

특히 바람직한 것은, 클램핑 몸체가 접속 하우징에 대해 상대적으로 병진 운동뿐만 아니라 회전 운동까지도 실행할 수 있도록, 클램핑 몸체가 접속 하우징 내에 지지되어 있다는 것이다. 특히, 클램핑 몸체가 자신의 회전 축에 대해 대칭으로, 접속 하우징의 하나의 슬롯 또는 복수의 슬롯 내에 변위 가능하게 지지되어 있는 바람직하게 실린더 형상의 휠 축을 구비하는 경우가 특별한 장점이 되는데, 그 이유는 이로 인해 클램핑 몸체가 전기 도체의 방향으로 변위되는 형태로 병진 운동이 가능해지고, 자신의 회전 축을 중심으로 하는 회전 운동도 가능해지기 때문이다. 마지막으로, 이와 같은 클램핑 몸체의 위치의 가변적인 매칭은, 다양한 직경의 전기 도체에 대해, 특히 다양한 횡단면의 케이블에 대해 균일하게 높은 압착력이 가해질 수 있게 한다.

이때, 회전 축은, 클램핑 몸체가 회전할 때 중심이 되는 최적화된 축을 지칭한다. 그와 달리 휠 축은, 클램핑 몸체에 일체로 형성되어 있거나 일체로 설치된, 기계적으로 존재하는 바람직하게 실린더 형상의 축을 지칭한다.

따라서, 클램핑 몸체의 변위(병진 운동)뿐만 아니라 자신의 회전 축을 중심으로 이루어지는 클램핑 몸체의 회전(회전 운동)도 접속 나사를 조임으로써, 다시 말하자면 한 가지 동작에 의해서만 야기되는 것이 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 상황으로 인해 조작이 간단해지기 때문이다. 따라서, 한 가지 동작에 의해, 케이블 강도에 대한 나사 접속부의 최적화된 적응뿐만 아니라 접촉 자체도 이루어진다.

바람직하게, 클램핑 몸체는 기어 휠로서 형성되어 있으며, 이 경우 기어 휠의 톱니들은 각각 2개의 에지를 구비하며, 이들 에지 중 제1 에지는 오목한 형상을 가질 수 있고, 제2 에지는 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이때, 오목한 형상은, 특별히 기어 휠의 충분히 큰 회전 범위 및 충분히 큰 변위 범위에 걸쳐서 접속 나사에 적합한 적용점을 제공하기에 특히 양호하게 적합하다. 그와 달리, 볼록한 형상은, 기어 휠의 회전에 의해서 항상 전기 도체에 대해 직각으로 정렬된 표면 요소를 이용하여 전기 도체를 버스 바를 향해서 가압하기에 특히 양호하게 적합하다.

본 경우에 클램핑 몸체인 기어 휠은 톱니의 개수(n)에 따라 n번의 회전 대칭을 갖는데, 그 이유는 기어 휠이 자신의 회전 축을 중심으로 확산각(δ)만큼 회전할 때 각각 동일한 형상을 갖기 때문이다. 이 경우, 상기 확산각(δ)은 360°를 상기 톱니의 개수(n)로 나눈 몫으로부터 형성된다: δ = 360°/n.

n이 짝수인 경우에는, 클램핑 몸체, 특히 기어 휠이 추가로 자신의 회전 축에 대한 반사 대칭을 추가로 갖게 되는데, 다시 말하자면 축 대칭으로도 구현된다.

더 나아가, 클램핑 요소는, 접속 나사의 조임에 의해서, 특히 병진 운동으로, 전기 도체 및 이 전기 도체와 접촉할 버스 바의 방향으로 변위될 수 있다. 이와 같은 변위은 예컨대, 접속 하우징이 바람직하게 제1 및 제2 측에 대해 수직으로 배치된 제3 측 및 제3 측에 마주 놓인 제4 측에 각각 하나의 슬롯을 구비함으로써 가능해질 수 있으며, 이 경우 이들 양 슬롯은 서로 반사 대칭으로 마주 놓이도록 배치되어 있고 바람직하게는 직선 형태로 진행한다.

바람직하게 기어 휠인 클램핑 몸체는 특히 자신의 회전 축 둘레에 대칭으로 실린더 형상의 관통 개구를 구비할 수 있다. 상기 관통 개구 내로는 바람직하게 원통형 핀으로서 형성된 휠 축이 삽입될 수 있다. 그에 대해 대안적으로, 클램핑 몸체에는, 특히 클램핑 몸체의 회전 축을 중심으로 양측에 실린더 형상의 휠 축이 일체로 형성될 수 있음으로써, 결과적으로 클램핑 몸체는 휠 축과 함께 또한 일체로 구현될 수도 있다.

휠 축은 양측에서 개별 슬롯 내부에 삽입될 수 있으며, 이 경우 휠 축의 직경은 바람직하게 슬롯의 폭에 상응한다. 그럼으로써, 클램핑 몸체는 한 편으로는 변위 가능하게 그리고 다른 한 편으로는 추가로 또한 자신의 회전 축을 중심으로 회전 가능하게 접속 하우징 내에 고정된다.

슬롯은 또한 예를 들어 타원의 형상으로 구부러진 형태로 진행할 수도 있다. 하지만, 바람직하게 슬롯은 직선 형태로 진행한다. 특히, 직선 형태로 진행하는 슬롯의 방향은 버스 바를 향해 기울어져 있다.

이하의 상세한 설명과 관련해서는, 접속 나사의 축이 Y-방향으로 가정된다.

접속 나사의 축에 대해 수직으로 진행하는 평면과 슬롯의 축 사이에 형성된 각(α)에 대해서, 이는 α가 0°보다 크다는, 바람직하게는 10°보다 크다는, 특히 바람직하게는 20°보다 크다는, 특히 25°보다 크다는, 더 상세하게 말하자면 예를 들어 30° 이상일 수 있다는 것을 의미한다. 더 나아가, α는 60°보다 작을 수 있고, 바람직하게는 50°보다 작을 수 있으며, 특히 45°보다 작을 수 있다.

그에 상응하게, 접속 나사의 축과 슬롯의 축 사이에서는 각이 (90° -α)이다.

곡선 형상으로 휘어진 슬롯이 제공되면, 지지점 내에 있는 상응하는 곡선 형상에 대한 접선과 X-축 간의 각(α)이 측정될 수 있다.

지지점으로서는, 휠 축이 존재하고 이 휠 축이 접속 하우징의 제3 혹은 제4 측과 기계적으로 접촉하고 있는 바로 그 슬롯의 점이 지칭된다.

슬롯이 비스듬하게 진행하는 경우의 한 가지 특별한 장점은, 지지점의 영역에 있는 측면부들이 적어도 비율적으로 압착력의 저항력을 흡수할 수 있다는 데 있다. 이로써, 특히 바람직한 사실은, 한 편으로는 압착력에 대한 저항력의 하나 이상의 부분이 베어링에 의해서, 다시 말하자면 슬롯의 영역에 있는 제3 및 제4 측면부에 의해서 흡수될 수 있다는 것인데, 그 이유는 이와 같은 상황이 특히 양호한 힘 전달을 가능하게 하기 때문이다. 그럼에도, 그와 동시에 클램핑 몸체의 특이한 가로 변위 가능성이 가능해지며, 이로 인해 상이한 크기의 케이블 횡단면에 대해서도 동일하고 특히 양호한 힘 전달이 보장된다.

접속 나사를 조일 때에는, 클램핑 몸체가 먼저 전기 도체 및 버스 바의 방향으로 움직이는데, 이때 바람직하게는, 접속 나사가 클램핑 몸체에서, 바람직하게는 기어 휠의 한 톱니의 볼록한 측에서 적합한 적용면을 발견하도록 자신의 회전 축을 중심으로 회전한다. 그에 상응하게, 클램핑 몸체와 전기 도체 간의 상대적인 위치는 개별 케이블 횡단면과 무관하게 동일하게 유지될 수 있다. 그 다음에는, 클램핑 몸체, 특히 기어 휠의 회전에 의해서 압착력이 전기 도체, 특히 전기 케이블의 탈피된 영역을 향해서 제공되고, 이로써 케이블을 버스 바를 향해서 가압한다. 기어 휠의 개별 톱니의 오목한 에지에서 접속 나사가 항상 적합한 적용점을 발견함으로써, 결과적으로 기어 휠의 상이한 위치들에 대해서도 동일하고 양호한 힘 전달이 보장된다.

나사 체결력이 수직선(Y-방향)으로서 가정되고, 압착력이 수평선(X-방향)으로서 가정되면, 최종적인 접촉 상태를 위해서는 다음과 같은 2차원적 벡터의 관점이 나타난다:

수직 (Y-)방향으로는 다음과 같은 힘 균형이 나타난다: 베어링에 의해서 흡수된 힘 벡터(Fy2)가 전기 도체에서의 클램핑 몸체의 마찰력 벡터(Fy3)와 함께 나사 체결력 벡터(Fy1)에 반대로 작용한다:

Fy1 = Fy2 + Fy3

수평 방향으로는 다음과 같은 힘 균형이 나타난다: 베어링에 의해서 흡수된 힘 벡터(Fx2)가 접속 나사에서의 클램핑 몸체의 마찰력 벡터(Fx1)와 함께 압착력 벡터(Fx3)에 반대로 작용한다:

Fx1 + Fx2 = Fx3

케이블에서의 클램핑 몸체의 압착력과 마찰력은 재료 특유의 마찰 계수(μ)를 통해서 서로 연계되어 있다:

Fy3 = μFx3

접속 나사에서의 클램핑 몸체의 나사 체결력과 마찰력도 마찬가지로 재료 특유의 마찰 계수(μ)를 통해서 서로 연계되어 있다:

Fx1 = μFy1

지지점에서의 힘에 대해서는 다음의 식이 적용된다:

Fx2 = Fy2(sin30° + μcos30°) / (cos30° + μsin30°)

이로써, 각(α) 및 개별 재료에 따라 다음의 식이 나타난다:

Fx3 = Fy1(μ²sinα + 2μcosα + sinα) / (μ²cosα + 2μsinα + cosα)

예를 들어, 클램핑 몸체는 강철로부터 제조될 수 있다. 강철로부터 제조된 이와 같은 클램핑 몸체의 사용을 위해서는, 0.2에 해당하는 재료 특유의 마찰 계수(μ)가 나타난다.

각(α)은 나사 축에 대해 수직으로 정렬된 평면과 축(A) 사이에 놓여 있다. 축(A)은 직선형 슬롯의 축 또는 지지점에 있는 구부러진 슬롯에 대한 접선의 축이다. 각(α)으로서는 예를 들어 30°가 현실적인 값으로서 가정될 수 있다.

이때, 힘 전달에 대해서는, 다음과 같이 이론적으로 산출된 값이 나타난다:

Fx3 / Fy1 = 78.7%

상기 값은 직선 형태로 진행하는 슬롯에 대해 지지점의 위치와 무관하게 적용되는데, 다시 말하자면 슬롯에서의 휠 축의 위치와 무관하게 적용된다.

그러나 이러한 실시는 당연히 강철의 사용에 한정되지 않는다. 그 대신에, 예를 들어 황동, 구리, 알루미늄, 플라스틱, 세라믹 또는 임의의 다른 적합한 재료도 사용될 수 있다. 이 재료는 또한 반드시 전기 전도성일 필요도 없다.

따라서, 특히 직선 형태로 진행하는 슬롯의 사용에 의해서는, 상이한 직경을 갖는 전기 도체, 더 상세하게 말하자면 예를 들어 상이한 케이블 횡단면을 갖는 전기 케이블이 그럼에도 동일한 압착력을 받도록 보장되는데, 그 이유는 전기 도체에 대한 압착이 이루어지는 경우에는 클램핑 몸체의 각각의 위치에 대해 동일한 조건들이 존재하기 때문이다.

기어 휠의 반경이 자체 회전 축에 대한 자체 톱니들 중 한 피크의 간격으로서 규정되면, 슬롯 길이는 바람직하게 상기 기어 휠의 반경과 접속 나사의 직경의 총합보다 더 작다. 더 나아가서는, 슬롯이 접속 나사의 축과 버스 바 사이에서 진행하고, 예를 들어 나사 축의 영역에서 시작하는 경우도 바람직하다.

특히 바람직한 일 실시예에서는, 슬롯 길이가 접속 나사의 직경보다 작거나 같다. 이와 같은 방식에 의해서는, 클램핑 몸체, 특히 기어 휠의 모든 가능한 횡방향 위치에 대해 동일한 힘 전달이 보장된다.

본 발명의 일 실시예가 도면에 도시되어 있고, 이하에서 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 직렬 단자의 사시도를 도시하며,
도 2는 직렬 단자의 세그먼트의 사시도를 도시하고,
도 3은 접속 하우징 및 별도의 기어 휠, 휠 축, 접속 나사 및 버스 바를 구비하는, 조립되지 않은 상태의 나사 접속부를 분해도로 도시하며,
도 4는 버스 바가 삽입된, 조립된 상태의 나사 접속부를 측면도로 도시하고,
도 5a는 삽입된 버스 바 및 조여지지 않은 접속 나사 및 삽입될 케이블을 구비하는 나사 접속부를 횡단면도로 도시하며,
도 5b는 삽입된 케이블 및 조여진 접속 나사를 구비하는 나사 접속부를 접촉된 상태에서 횡단면도로 도시하고,
도 6은 접촉된 상태에서 나사 접속부 내에서의 힘 벡터를 도시하며,
도 7은 직선형 슬롯 및 이 슬롯의 지정된 축을 갖는 접속 하우징을 측면도로 도시한다.

도면들은 부분적으로 간소화된 개략적인 도시 예들을 포함한다. 부분적으로, 동일하지만 경우에 따라 동일하지 않은 요소들에 대해서는 동일한 도면 부호들이 사용된다. 동일한 요소들의 다양한 관점들이 상이한 척도로 도시될 수 있다.

도 1은, 복수의 세그먼트(11)로 이루어지고 절연 몸체(1)를 갖는 직렬 단자를 보여준다. 각각의 세그먼트(11)는 각각 복수의 케이블 삽입부(111), 및 각각의 케이블 삽입부(111)에 대해 나사 개구(112)를 구비한다.

도 2는 특히, 내부에 예로서 삽입된 4개의 버스 바(2), 및 마찬가지로 예로서 삽입되어 있고 각각 접속 하우징(31) 및 접속 나사(32)를 갖는 4개의 병렬 나사 접속부(3)를 구비하는 절연 몸체(1)의 한 세그먼트(11)를 횡단면도로 보여주며, 이 경우 개별 버스 바(2)의 한 단부는 나사 접속부(3)의 개별 접속 하우징(31) 내에 배치되어 있다. 이와 같은 방식으로, 개별 버스 바(2)는 적어도 부분적으로 절연 몸체(1)의 세그먼트(11) 내에 그리고 이로써 또한 절연 몸체(1) 내에도 배치되어 있다. 더 나아가, 각각의 버스 바(2)는 적어도 부분적으로 나사 접속부(3)의 개별 접속 하우징(31) 내에 배치되어 있다.

도 3은, 조립되지 않은 상태의 나사 접속부(3)를 나사 접속부(3)에 속하는 접속 하우징(31) 내부에 삽입될 버스 바(2)와 함께 분해도로 보여준다. 접속 하우징(31)은 바람직하게 구부림 천공 부품(stamping bent part)으로서 형성될 수 있다.

버스 바(2)를 삽입하기 위하여, 접속 하우징(31)은, 도면에서는 접속 하우징(31)에 의해 덮였기 때문에 볼 수 없는 제1 측에, 상응하게 마찬가지로 도면에서 볼 수 없는 제1 개구를 구비한다. 전기 도체, 특히 전기 케이블(4)의 탈피된 부분(41)을 삽입하기 위하여, 접속 하우징(31)은 제1 측에 마주 놓이도록 배치된 제2 측(317)에 제2 개구(314)를 구비한다. 또한, 상기 제2 측(317)에는, 암나사를 구비하는 나사 개구(316)도 배치되어 있다.

또한, 나사 접속부(3)에는 나사 개구(316) 내부와 매칭되는 접속 나사(32)도 속한다.

제1 및 제2 측(317)에 대해 수직으로, 접속 하우징(31)은 제3 측(318) 및 제4 측(319)을 구비한다. 이들 2개 측(318, 319)은 각각 바람직하게 직선형 슬롯(315)를 구비하며, 이 경우 2개의 슬롯은 서로 대칭으로 마주 서있다. 도면에서는 단 하나의 슬롯(315)만을 볼 수 있는데, 그 이유는 다른 슬롯은 접속 하우징(31)에 의해 은폐되어 있기 때문이다.

더 나아가, 나사 접속부(3)에는 클램핑 몸체, 특히 바람직하게 오목한 에지 및 볼록한 에지를 각각 하나씩 갖는 복수의 톱니(331)를 구비하는 기어 휠(33)도 속한다. 기어 휠(33)은 자신의 중앙에 실린더 형상의 관통 개구(332)를 구비한다. 또한, 기어 휠(33)에는, 실린더 형상으로 형성되어 있고 상기 관통 개구(332) 내로 형상 결합 방식으로 삽입될 수 있는 휠 축(333)도 속한다.

도 4는, 버스 바(2)가 삽입되어 있는, 조립된 상태의 나사 접속부(3)를 측면도로 보여준다.

휠 축(333)은 기어 휠(33)의 실린더 형상 관통 개구(332) 내로 형상 결합 방식으로 삽입되어 있고, 기어 휠(33)은 상기 휠 축(333)에 의해서 접속 하우징(31)의 슬롯(315) 내에 변위 가능하게 그리고 회전 가능하게 고정되어 있다. 이와 같은 방식으로, 기어 휠(33)이 접속 하우징(3) 내에 배치되어 있다. 접속 나사(32)는 나사 개구(316) 내에 부분적으로 조여져 있다.

더 나아가, 탈피된 영역(41)을 갖는 전기 케이블(4)이 전기 도체로서 도시되어 있다. 버스 바(2)는 이미 제1 개구를 통과해서 접속 하우징(31) 내에 삽입되어 있다. 전기 케이블(4)은, 자신의 탈피된 영역(41)이 제2 개구를 통과해서 접속 하우징 내에 삽입되도록 하기 위해 제공되어 있다. 슬롯(315)을 통해서는 기어 휠(33)의 한 부분을 확인할 수 있다. 또한, 기어 휠(33)이 어떻게 휠 축(331)에 의해서 슬롯(315) 내에 회전 가능하게 그리고 변위 가능하게 고정되어 있는지도 도시되어 있다.

도 5a는, 동일한 어셈블리를 횡단면도로 보여준다. 접속 나사(32)는, 기어 휠(33)의 기계적인 제1 접촉을 위해서 반드시 필요한 정도의 깊이로 나사 결합되어 있다.

접속 나사(32)를 조이는 경우에는, 기어 휠(33)이 먼저 전기 케이블(4)의 접촉될 탈피된 영역(41)의 방향으로 변위된다. 이때 기어 휠(33)이 자동으로 또한 추가의 회전 동작을 실행하는지의 여부는 중요하지 않으며, 중요한 사실은, 이 과정에서는 기어 휠(33)이 어떤 경우에도 병진 운동에 상응하는 운동 비율을 갖는다는 것인데, 다시 말하자면 기어 휠(33)의 회전 축이 자신의 휠 축(331)의 형태로 슬롯(315)을 따라서 전기 도체의 방향으로, 즉 본 경우에는 전기 케이블(4)의 탈피된 부분(41)의 방향으로, 그리고 이로 인해 당연히 버스 바(2)의 방향으로도 움직인다는 것이다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 기어 휠(331)과 전기 도체, 본 경우에는 전기 케이블(4)의 탈피된 부분(41) 사이에서 기계적인 접촉이 이루어지자마자, 접속 나사(32)는 기어 휠(33)에 상응하는 힘을 가한다. 이와 같은 나사 체결력은 특히 기어 휠(33)의 톱니에 그리고 특히 기어 휠(33)의 한 톱니의 볼록한 에지에 작용한다. 기어 휠(33)은 회전 운동을 통해서 전기 도체에, 특히 자신의 탈피된 부분(41)에 있는 전기 케이블(4)에 상응하는 힘을 가하고, 이로써 전기 도체를 버스 바(2)를 향해서 가압한다.

그럼으로써, 특히 전기 케이블(4)인 전기 도체와 버스 바(2) 사이에 전기적인 접촉이 만들어진다.

그에 비해, 도 5b는, 탈피된 영역(41)이 접속 하우징(31) 내로 삽입된 상태의 전기 케이블(4)을 도 5a와 대등한 도면으로 보여준다. 접속 나사(32)는 접촉을 위해 최종적으로 조여져 있다.

본 실시예에서 명백한 사실은, 한 편으로는 버스 바(2)가 그리고 다른 한 편으로는 전기 도체, 특히 탈피된 부분(41)을 갖는 전기 케이블(4)이 반대 방향으로부터 접속 하우징 내로 삽입되어 있다는 것이다. 전기 케이블(4) 및 버스 바는 접속 하우징 내부에서 평행하게 진행하고, 더 나아가서는 접속 나사의 축에 대해서도 평행하게 진행한다.

도 6은, 전술된 상태를 위해 나사 접속부 내에서 이루어진 힘 균형 상태를 도시하는데, 더 상세하게 말해서 이 경우에는 접속 나사(32)가 조여져 있고, 전기 도체, 특히 전기 케이블(4)의 탈피된 부분(41)과 버스 바(2) 사이에서는 전기적인 접촉이 최종적으로 이루어져 있다. 본 도시 예에서는, 도면에 대한 개관을 명확하게 할 목적으로 전기 케이블(4) 및 버스 바(2)가 도시되어 있지 않다.

이제, 나사 체결력이 수직선(Y-방향)으로서 가정되고, 압착력이 수평선(X-방향)으로서 가정되면, 전술된 힘 균형 상태를 위해서는 다음과 같은 벡터 관찰이 나타난다:

수직 (Y-)방향으로는 다음과 같은 힘 균형이 나타난다: 베어링에 의해서 흡수된 힘 벡터(Fy2)가 마찰력 벡터(Fy3)와 함께 나사 체결력 벡터(Fy1)에 반대로 작용하며, 이 경우 마찰력 벡터(Fy3)는 클램핑 몸체와 전기 도체 간의 마찰력을 의미한다:

Fy1 = Fy2 + Fy3

수평 (X-)방향으로는 다음과 같은 힘 균형이 나타난다: 베어링에 의해서 흡수된 힘 벡터(Fx2)가 마찰력 벡터(Fx1) 함께 압착력 벡터(Fx3)에 반대로 작용하며, 이 경우 마찰력 벡터(Fx1)는 접속 나사와 클램핑 몸체 간의 마찰력을 의미한다:

Fx1 + Fx2 = Fx3

Fy3 = μFx3

Fx1 = μFy1

지지점에서의 힘에 대해서는, 예를 들어 직선형 슬롯의 축(A)이 X-축과 형성하는 경사각(α)에 따라 다음의 내용이 적용된다: 곡선형 슬롯의 경우에는 각(α)이 지지점에서의 상기 곡선 형상의 접선과 X-축에 의해서 형성될 것이다:

Fx2 = Fy2(sin30° + μcos30°) / (cos30° + μsin30°)

이로써, 각(α) 및 클램핑 몸체의 개별 재료에 따라 다음의 식이 나타난다:

Fx3 = Fy1(μ²sinα + 2μcosα + sinα) / (μ²cosα + 2μsinα + cosα)

예를 들어, 클램핑 몸체는 강철로부터 제조될 수 있다. 강철로부터 제조된 이와 같은 클램핑 몸체의 사용을 위해서는, 예를 들어 대략 0.2에 해당하는 재료 특유의 마찰 계수(μ)가 나타난다. 그러나 이러한 실시예는 당연히 강철의 사용에 한정되지 않는다. 그 대신에, 예를 들어 황동, 구리, 알루미늄, 플라스틱, 세라믹 또는 임의의 다른 적합한 재료도 사용될 수 있다.

각(α)으로서는 예를 들어 30°가 가정될 수 있다.

Fx3 / Fy1 = 78.7%

슬롯(351)이 직선 형태로 진행하기 때문에, 상기 값은 지지점의 위치와 무관하게 적용되는데, 다시 말하자면 슬롯(315)에서의 휠 축(331)의 위치와 무관하게 적용된다.

도 7은, 접속 하우징(31)을 측면도로 보여준다. 본 실시예에서는 직선형 슬롯(315)을 제대로 볼 수 있다. 특히, 상기 슬롯의 축(A)을 제대로 확인할 수 있으며, 이 축은 전술된 좌표계의 X-축과 30°에 해당하는 각(α)을 형성한다.

1: 절연 몸체
11: 절연 몸체의 세그먼트
111: 케이블 삽입부
112: 나사 개구
2: 버스 바
3: 나사 접속부
31: 접속 하우징
314: 제2 개구
315: 슬롯
316: 나사 개구
317: 제2 측
318: 제3 측
319: 제4 측
32: 접속 나사
33: 기어 휠
331: 기어 휠의 톱니
332: 실린더 형상의 관통 개구
333: 휠 축
4: 전기 케이블, 전기 도체
41: 전기 도체, 전기 케이블의 탈피된 부분
A: 직선 형태로 진행하는 슬롯의 축

Claims

하나 이상의 접속 하우징(31), 접속 나사(32) 및 클램핑 몸체(33)를 포함하는 병렬 나사 접속부(3)에 있어서,
클램핑 몸체(33)는 접속 하우징(31) 내에 또는 접속 하우징 상에 변위 가능하게 지지되어 있을 뿐만 아니라 회전 축을 중심으로 회전 가능하게도 지지되어 있는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제1항에 있어서, 접속 하우징(31)은 2개의 마주 놓인 측면부(318, 319)에 각각 하나의 슬롯(315)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제2항에 있어서, 클램핑 몸체(33)는 슬롯(315) 내에 변위 가능하게 그리고 회전 가능하게 고정되어 있는 휠 축(333)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제3항에 있어서, 휠 축(333)은 실린더 형상으로 형성되어 있고, 대칭 축을 갖는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제4항에 있어서, 클램핑 몸체(33)의 휠 축(333)이 슬롯(315) 내에 회전 가능하게 지지되어 있으며, 클램핑 몸체의 회전 축은 상기 대칭 축에 상응하는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 슬롯(315)은 각각 직선 형태로 진행하는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 몸체(33)는 대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제7항에 있어서, 클램핑 몸체(33)는 자신의 회전 축에 대해 축 대칭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제7항 또는 제8항에 있어서, 클램핑 몸체(33)는 n-번의 회전 대칭을 갖는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 몸체(33)는 복수의 톱니(331)를 구비하는 기어 휠(33)인 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
제10항에 있어서, 기어 휠(33)의 각각의 톱니(331)는 오목한 에지 및 볼록한 에지를 갖는 것을 특징으로 하는, 병렬 나사 접속부(3).
절연 몸체(1) 및 상기 절연 몸체 내에 배치된 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 병렬 나사 접속부(3), 그리고 절연 몸체(1) 내에 적어도 부분적으로 배치된 하나 이상의 버스 바(2)로 이루어진, 직렬 단자.
제12항에 있어서, 버스 바(2)가 병렬 나사 접속부(3)의 접속 하우징(31) 내에 적어도 부분적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 직렬 단자.
제12항 또는 제13항에 있어서, 절연 몸체(1)가 하나 이상의 케이블 삽입부(111)를 구비하고, 케이블 삽입부를 통해서 전기 도체(4, 41)가 병렬 나사 접속부(3) 내로 삽입될 수 있으며, 절연 몸체(1)가 또한 하나 이상의 나사 개구(112)를 구비하고, 나사 개구를 통해서 접속 나사(32)가 버스 바(2)와 전기 도체(4)의 접촉을 위하여 접속 하우징(3) 내부에 삽입되어 조여질 수 있는 것을 특징으로 하는, 직렬 단자.
버스 바(2)와 전기 도체(4, 41)를 전기적으로 접촉시키기 위한 방법으로서,
전기 도체(4, 41)는 접속 하우징(31) 내에 적어도 부분적으로 배치된 버스 바(2)에 대해 평행하게 접속 하우징 내로 삽입되며, 접속 나사(32)가 버스 바(2)에 대해 평행하게 그리고 전기 도체(4, 41)에 대해 평행하게 접속 하우징(31) 내로 삽입되어 조여지고, 이로 인해 클램핑 몸체(33)를 전기 도체(41)를 향해서 그리고 전기 도체(41)를 버스 바(2)를 향해서 가압하며, 그럼으로써 전기 도체(41)는 버스 바(2)와 전기적으로 접촉하는, 전기적 접촉 방법에 있어서,
클램핑 몸체(33)는, 먼저 접속 나사(32)의 조임에 의해서 전기 도체(41)의 방향으로 변위되고, 그 다음에 전기 도체(41)와 기계적으로 접촉하며, 접속 나사(32)를 더욱 조임으로써 회전 축(333)을 중심으로 회전하고, 그럼으로써 전기 도체(41)를 버스 바(2)를 향해서 가압하는 것을 특징으로 하는, 전기적 접촉 방법.