JP2005027381A

JP2005027381A - 鉄道車両用接地装置

Info

Publication number: JP2005027381A
Application number: JP2003187413A
Authority: JP
Inventors: Toru Nihei; 徹仁平; Koichi Matsuoka; 孝一松岡; Hiroya Terada; 泰也寺田; Minoru Kondo; 稔近藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Resonac Corp
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】鉄道車両のパンタグラフから取り込んだ電流を車輪を介して線路に流す際、軸受部に電流が流れ電蝕が発生するのを防止する目的で電流をバイパスさせるための接地装置であって、車体と車輪間の接触抵抗を運転初期から小さくし、独立車輪方式の台車において左右レール間の短絡抵抗を信号回路を動作をさせるのに充分なレベルに低下させることのできる鉄道車両用接地装置を提供する。
【解決手段】銀を２５〜９５重量％含有する金属黒鉛質ブラシを介して可動部と固定部とを電気的に接続することを特徴とする鉄道車両用接地装置。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用接地装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電車、電気機関車等の鉄道車両には、パンタグラフから取り込んだ電流を車輪を介して線路に流す際、軸受部に電流が流れ電蝕が発生するのを防止する目的で、電流をバイパスさせるための接地装置が用いられている。
【０００３】
一般的に接地装置は車体、台車等の固定部側から車輪、駆動装置等の可動部側にブラシを押付け、互いに摺動接触することで電気的に接続させる構造になっており、ブラシの材質には電流密度を高くとり、かつ、潤滑性を付与する目的で銅、銅合金系の金属と黒鉛とを主成分とする材料が使用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５４−１４６８１５号公報
【特許文献２】
特開昭５５−０７７３５４号公報
【０００５】
従来の駆動システムは、図２に示すように車輪８と車軸９とが一体で、台車に固定された主電動機７の動力が歯車装置などを介して車軸９と車輪８を回転させる方式である。
近年、鉄道車両などの新しい駆動システムとして省スペース、低騒音等の面で軌間可変電車、低床式電車等に応用可能な独立車輪方式の車輪一体形主電動機が注目されている。
【０００６】
独立車輪方式の車輪一体形主電動機は、図３に示すように車軸９が固定部となり、軸受１０を介して車輪８と一体の主電動機７が回転する方式である。このため、左右の車輪と車軸の間に軸受が存在し、従来の車輪車軸一体の場合に比べ、左右のレール間の短絡抵抗が信号回路を動作させる上で無視できない大きさとなる場合がある。このような場合、図４に示す接地装置は車輪車軸間の接触抵抗を低くする働きがあるが、従来の接地装置では運転初期など当たりが不十分なときに、ブラシ１２の接触抵抗が高くなる問題があった。
【０００７】
このような場合、通常はブラシの金属含有量を増やす事で、ある程度接触抵抗を低減する事が可能であるが、潤滑性の不足から、摩耗が急激に増加したり、摺動接触状態が不安定になる場合などがあった。なお、図２及び図３において、１０は軸受、１１は接地装置、また図４において、１３はブラシホルダ、１４はバネ及び１５は集電環である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、車体と車輪間の接触抵抗を極力小さくし、信号回路の動作等を容易にするための接地装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、銀を２５〜９５重量％含有する金属黒鉛質ブラシを介して可動部と固定部とを電気的に接続することを特徴とする鉄道車両用接地装置に関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
一般に鉄道車両用接地装置に使用される金属黒鉛質ブラシは摺動接触時における電気的接続状態を良好に保つため、接触抵抗及び摩擦係数を低くするする必要があり、このような材料として前記に示したような銅、黄銅、青銅等の銅合金系の金属と黒鉛とを主成分とするものが使用されている。
【００１１】
本発明の鉄道車両用接地装置の摺動部に用いられる金属黒鉛質ブラシは、銀を２５〜９５重量％、好ましくは５０〜９０重量％含有することを特徴とするものであり、銀の含有量が２５重量％未満では、銅系など他の金属成分を含有した場合、電気的接触抵抗に明確な差が出にくいという問題点が生じる。
【００１２】
銀の添加方法は、通常の粉末冶金法による添加の他、黒鉛系基材への熔融金属含浸法による添加などがあるが、いずれの方法でもよく特に制限はない。
また、本発明の鉄道車両用接地装置の摺動部に用いられる金属黒鉛質ブラシの材料は、銀及び黒鉛の他に銅、黄銅、青銅等の銅合金系の金属と併用して用いることもできる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
実施例１
銀粉末７５重量％及び黒鉛粉末２５重量％を均一に混合した混合粉を、金型に充填し、プレスでブロック状に３５０ＭＰａの圧力で加圧成形し、さらに６５０℃の温度で熱処理を加える公知の粉末冶金法で金属黒鉛質ブロックを作製した。次いで、該金属黒鉛質ブロックから寸法が１６×２０×６０ｍｍの直方体を切出した後、リード線を装着して本発明の鉄道車両用接地装置に使用する金属黒鉛質ブラシを得た。この後、上記で得た金属黒鉛質ブラシ及び１３．７Ｎの押圧加重を有するブラシ押圧ばねと真鍮製のブラシホルダで本発明の鉄道車両用接地装置を作製した。
【００１４】
実施例２
銀粉末５０重量％、銅粉末２５重量％及び黒鉛粉末２５重量％を金属黒鉛質ブラシの材料として用いた以外は、実施例１と同様の工程を経て、本発明の鉄道車両用接地装置を作製した。
【００１５】
実施例３
銀粉末２５重量％、銅粉末５０重量％及び黒鉛粉末２５重量％を金属黒鉛質ブラシの材料として用いた以外は、実施例１と同様の工程を経て、本発明の鉄道車両用接地装置を作製した。
【００１６】
比較例１
銅粉末７５重量％及び黒鉛粉末２５重量％を金属黒鉛質ブラシの材料として用いた以外は、実施例１と同様の工程を経て、鉄道車両用接地装置を作製した。
【００１７】
次に、実施例１〜３で作製した本発明の鉄道車両用接地装置と比較例１で作製した鉄道車両用接地装置を図１に示す直径が３５ｍｍ（φ）の鉄製集電環３を有する摺動試験機に固定し、鉄道車両用接地装置１から集電ブラシ４を介して、回転する集電環に電流を通電する試験回路を作製し、実車２６０ｋｍ／ｈ相当の回転速度で運転し、ＤＣ１Ａの通電電源６に対する接地装置と集電環の電位差（ｍｖ）から、接触抵抗（ｍΩ）を求めると共に、回転状態を停止した状態での接触抵抗の比較試験を行った。その結果を表１に示す。なお、図１において２は電位検出ブラシ及び５は駆動モータである。
【００１８】
【表１】

【００１９】
表１に示されるように、実施例１〜３で作製した本発明の鉄道車両用接地装置を用いたものは、比較例１で作製した鉄道車両用接地装置を用いたものに比較して、回転時及び停止時の接触抵抗が低いことが明らかである。
【００２０】
【発明の効果】
本発明になる鉄道車両用接地装置は、車体と車輪間の接触抵抗を運転初期から低くすることができ、独立車輪方式の台車において左右レール間の短絡抵抗を信号回路を動作させるのに十分なレベルに低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接触抵抗を測定するための試験回路を示す概略図である。
【図２】主電動機が車輪とは別付けの駆動方式の要部を示す正面図である。
【図３】独立車輪の駆動方式の要部を示す正面図である。
【図４】接地装置の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…接地装置、２…電位検出ブラシ、３…集電環、４…集電ブラシ、５…駆動モータ、６…通電電源、７…主電動機、８…車輪、９…車軸、１０…軸受、１１…接地装置、１２…ブラシ、１３…ブラシホルダ、１４…バネ、１５…集電環

Claims

銀を２５〜９５重量％含有する金属黒鉛質ブラシを介して可動部と固定部とを電気的に接続することを特徴とする鉄道車両用接地装置。