JP2005289356A - 鉄道車両の接地装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車軸が軸箱に対して軸方向に移動するような場合でも、電流を軸受を経由することなく車軸に導くことができる鉄道車両の接地装置を提供する。
【解決手段】車軸４とともに回転する回転側治具１１と、この回転側治具１１が回転可能に装着される固定側治具１２と、回転側治具１１と固定側治具１２との間に介在されて、回転側治具１１と固定側治具１２との間の通電を可能とする通電部（導電性グリースＧあるいは導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１）とを備えることによって、軸受２を経由することなく、固定側治具１２、通電部、回転側治具１１を介して電流を車軸４に導くことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄道車両の接地装置に関する。

例えば、走行レールを帰線として利用する電気鉄道車両では、台車に設けた接地装置を経由して車軸、車輪を介して走行レールへ電流を流している。ところが、場合により軸受に電流が流れることがあり、軸受の転動面、転動部材に電食が発生するおそれがある。
そこで、これを解決するための技術の一例が特許文献１に記載されている。この技術は、車軸端部を覆う軸箱前蓋で軸受の内レースを車軸に固定する鉄道車両において、前記軸箱前蓋に貫通孔を形成するとともに、軸箱前蓋の外側に、スリップリングをその脚部が前記貫通孔に挿入されかつ車軸端面に接触させるようにして装着し、さらに、スリップリングの外端面に接地ブラシを摺接させたものである。

このような従来の鉄道車両の接地装置によれば、電流が軸受を経由することなく、接地ブラシ、スリップリングを介して車軸に導かれるから、大容量の電流が軸箱と車軸間に流れても軸受に電食を発生させるおそれがなくなる。
特開平１１―２４５８１１号公報

しかしながら、前記従来の鉄道車両の接地装置では、軸箱のケースに固定された接地ブラシをスリップリングの外端面に摺接させているので、例えば、平軸受で車軸を支持している場合のように、車軸が軸方向にある程度（１０ｍｍ程度）移動すると、この車軸の移動とともにスリップリングも軸箱に対して移動し、その結果、接地ブラシがスリップリングから離れてしまう場合がある。この場合、電流が接地ブラシ、スリップリングを介して車軸に導かれず、軸受を介して車軸に導かれて軸受の電食が発生してしまうので、従来の鉄道車両の接地装置は平軸受装着車両では使用できないという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、車軸が軸箱に対して軸方向に移動するような場合でも、軸受を経由することなく電流を車軸に導くことができる鉄道車両の接地装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、軸受（平軸受）２に支持された車軸４の端部に設けられて、前記軸受２への通電を防止するための鉄道車両の接地装置であって、
前記車軸４の端面に固定されて、該車軸４とともに回転する回転側治具１１と、この回転側治具１１が回転可能に装着される固定側治具１２と、前記回転側治具１１と固定側治具１２との間に介在されて、前記回転側治具１１と前記固定側治具１２との間の通電を可能とする通電部（図２の場合は導電性グリースＧ、図４の場合は導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１）とを備えていることを特徴とする。

ここで、前記車軸を支持する軸受は、転がり軸受であってもよいし、平軸受であってもよい。
また、前記固定側治具には、電流を流すリード線の一端部が接続され、他端部は例えば、軸受をその背面側から押える軸受押え金等に接続する。
なお、導電性グリースとは、潤滑剤に、例えばカーボンブラック等の導電性の粒子を混合した導電性を有するグリースのことである。

請求項１に記載の発明によれば、軸受に支持されている車軸が軸箱に対して軸方向にある程度移動しても、それに伴って、固定側治具、通電部、回転側治具が一体となって移動することになる。そして、車軸が回転するとそれに伴って回転側治具が回転するが、この回転側治具と固定側治具との間に通電部が介在されているので、軸受を経由することなく、固定側治具、通電部、回転側治具を介して電流を車軸に導くことができる。つまり、車軸が軸箱に対して軸方向に移動するような場合でも、軸受を経由することなく電流を車軸に導くことができる。

請求項２に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、請求項１に記載の鉄道車両の接地装置において、前記通電部は、前記固定側治具１２に形成された充填部１４に充填された導電性グリースＧまたは導電性粒子を有する粉体で構成されており、前記充填部１４の開口部が前記固定側治具１２に転がり軸受１５を介して回転可能に装着された回転側治具１１によって閉塞されていることを特徴とする。
ここで、導電性粒子としては、例えば、カーボンブッラク等が挙げられるがこれに限ることはない。
また、導電性粒子を有する粉体とは、導電性粒子を１００％含む粉体や、導電性粒子とそれ以外の粒子を含む粉体のことを意味する。

請求項２に記載の発明によれば、固定側治具の充填部に導電性グリースまたは導電性粒子を有する粉体が充填されており、この充填部の開口部が回転側治具によって閉塞されているので、充填部に導電性グリースまたは導電性粒子を有する粉体を確実に保持することができるとともに、固定側治具と回転側治具との双方に導電性グリースまたは導電性粒子を有する粉体が確実に接触し、固定側治具と回転側治具との間の通電が確実となる。
また、固定側治具の充填部に導電性粒子を有する粉体がフル（満）充填（ほぼ隙間無く一杯に充填）されている場合、回転側治具が回転した際に、導電性粒子は導電性グリースに比して、回転によって充填部に発生する空孔ができ難くなる。したがって、導電性粒子が確実に、固定側治具と回転側治具との双方に接触するので、軸受を経由することなく、固定側治具、導電性粒子、回転側治具を介して電流をより確実に車軸に導くことができる。

請求項３に記載の発明は、例えば図４に示すように、請求項１に記載の鉄道車両の接地装置において、前記通電部は、導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１で構成されており、前記回転側治具１１は、前記導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１を介して前記固定側治具１２に回転可能に装着されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、回転側治具が、導電性グリースが密封された転がり軸受を介して固定側治具に装着されているので、固定側治具と回転側治具との間の通電が確実になるとともに、接地装置の構造が簡単となる。

請求項４に記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉄道車両の接地装置において、前記固定側治具１２には、前記回転側治具１１との供回りを防止する回り止め部材１８，１８が設けられており、この回り止め部材１８，１８は、前記回転側治具１１が固定側治具１２に固着した際に、切断されることを特徴とする。

ここで、回り止め部材としては、例えば針金等を使用することができる。また、回り止め部材の一端部を固定側治具に固定した場合、他端部は例えば車軸を支持する軸受が設けられる軸箱の内壁等に固定すればよい。

請求項４に記載の発明によれば、固定側治具に回り止め部材が設けられているので、回転側治具が車軸とともに回転しても、それにつられて固定側治具が回転しない、つまり供回りすることがない。
また、軸受の電食等に起因して回転側治具が固定側治具に固着すると、固定側治具が回転側治具と一体的に回転するが、この際に回り止め部材が切断され、固定側治具に接続されているリード線も切断されるので、接地装置としての機能はなくなるが、固定側治具と回転側治具が一体的に回転することにより、車軸の回転、つまり車両の走行に支障を来すことがない。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の鉄道車両の接地装置において、前記車軸４を支持する軸受が平軸受２であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、平軸受で車軸を支持しており、車軸の回転に伴って、この車軸が軸箱に対して軸方向にある程度（１０ｍｍ程度）移動する貨車等に有効に適用することができる。

本発明によれば、車軸の端面に固定されて、該車軸とともに回転する回転側治具と、この回転側治具が回転可能に装着される固定側治具と、前記回転側治具と固定側治具との間に介在されて、前記回転側治具と前記固定側治具との間の通電を可能とする通電部とを備えているので、軸受に支持されている車軸が軸箱に対して軸方向にある程度移動しても、それに伴って、固定側治具、通電部、回転側治具が一体となって移動する。そして、車軸が回転するとそれに伴って回転側治具が回転するが、この回転側治具と固定側治具との間に通電部が介在されているので、軸受を経由することなく、固定側治具、通電部、回転側治具を介して電流を車軸に導くことができる。つまり、車軸が軸箱に対して軸方向に移動するような場合でも、軸受を経由することなく電流を車軸に導くことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る鉄道車両の接地装置を備えた軸箱の断面図、図２は本発明に係る鉄道車両の接地装置を示す側断面図、図３は同正面図である。

図１において符号１は軸箱を示す。この軸箱１は図示しない鉄道車両の台車に取り付けられており、この軸箱１内に平軸受２が設けられている。平軸受２の背面側には軸受押え金３が設けられており、この軸受押え金３によって平軸受２が背面側から支持されている。平軸受２は円弧板状のものであり、その内周面が車軸４のジャーナル部４ａに摺接しており、これによって、車軸４は平軸受２によって回転可能に支持されている。
また、軸箱１内の下部には、潤滑油Ｊが貯留されるとともに、給油具５がその下部を潤滑油Ｊに浸した状態で設けられている。この給油具５の上部は車軸４のジャーナル部４ａに摺接しており、これによって、潤滑油Ｊがジャーナル部４ａに供給されるようになっている。そして、車軸４が回転することにより、ジャーナル部４ａと平軸受２との摺接部に油膜が形成されるようになっている。

本願に係る鉄道車両の接地装置（以下、接地装置と略称する。）１０は、前記軸箱１内に設けられている。この接地装置１０は、平軸受２に支持された車軸４の端部に設けられて、平軸受２を経由することなく車軸４に通電する装置である。以下、接地装置１０について詳述する。

すなわち、接地装置１０は、図２および図３に示すように、回転側治具１１と固定側治具１２と通電部とを備えており、この通電部は導電性グリースＧによって構成されている。
回転側治具１１は、車軸４の端面４ｂに固定されて、該車軸４とともに回転するものであり、該端面４ｂに固定される円板状の固定板１１ａと、この固定板１１ａに一体的に形成された円板状の凸部１１ｂとから構成されている。そして、固定板１１ａが４本のボルト１３によって車軸４の端面４ｂに固定されている。

また、前記固定側治具１２は、回転側治具１１が回転可能に装着されるものであり、円板状に形成されている。固定側治具１２の一方の端面には凹部１４が形成されている。この凹部１４の開口部には大径部１４ａが形成されており、この大径部１４ａに転がり軸受１５がはめ込まれている。そして、この転がり軸受１５に前記回転側治具１１の凸部１１ｂがはめ込まれている。これによって、固定側治具１２には、回転側治具１１が回転可能に装着されている。

前記固定側治具１２の凹部１４は、導電性グリースＧを充填する充填部１４とされており、この充填部１４の開口部は、前記回転側治具１１の凸部１１ｂと前記転がり軸受１５によって閉塞されている。
充填部１４には、固定側治具１２の他方の端面に形成された充填孔１６から導電性グリースＧが充填される。なお、充填孔１６には栓１６ａが挿脱可能に挿入されている。充填部１４に充填された導電性グリースＧは、回転側治具１１と固定側治具１２との間に介在されており、これら回転側治具１１と前記固定側治具１２との双方に接触している。つまり、導電性グリースＧは、回転側治具１１の凸部１１ｂの端面と、固定側治具１２の凹部（充填部）１４を形成する内壁面とに接触している。また、充填部１４には導電性グリースＧを充満させるのではなく、車軸４の回転時における導電性グリースＧの膨張等を考慮して、導電性グリースＧが所定の量だけ充填されている。

上記のような回転側治具１１と固定側治具１２の双方とも、通電可能な金属で形成されており、固定側治具１２には、電流を流すリード線１７の一端部が電気的に接続されている。また、このリード線１７の他端部は、図１に示すように、前記軸受押え金３に電気的に接続されている。
また、固定側治具１２には、２本の回り止め部材１８，１８が設けられている。この回り止め部材１８は、回転側治具１１との供回りを防止するためのもので、針金等で形成されている。そして、この回り止め部材１８の一端部は固定側治具１２の外周部に固定されており、他端部は、図示は省略するが、軸箱１の内壁等に固定されている。
さらに、回り止め部材１８，１８は、回転側治具１１が固定側治具１２に固着した際に、切断されるような引張強度を有している。すなわち、軸受の電食等に起因して回転側治具１１が固定側治具１２に固着すると、固定側治具１２が回転側治具１１と一体的に回転するが、この際に回り止め部材１８，１８が固定側治具１２の回転力によって切断されるような引張強度を有している。

上記のように構成された接地装置１０では、鉄道車両が走行する際に、平軸受２に支持されている車軸４が軸箱１に対して軸方向にある程度移動しても、それに伴って、固定側治具１２、導電性グリースＧ、回転側治具１１が一体となって移動する。
そして、車軸４が回転するとそれに伴って回転側治具１１が回転するが、この回転側治具１１と固定側治具１２との双方に導電性グリースＧが接触しているので、電流を平軸受２を経由することなく、固定側治具１２、導電性グリースＧ、回転側治具１１を介して車軸４に導くことができる。つまり、車軸４が軸箱１に対して軸方向に移動するような場合でも、電流を平軸受２を経由することなく車軸４に導くことができる。

また、固定側治具１２に設けられた充填部１４の開口部が回転側治具１１によって閉塞されているので、充填部１４に導電性グリースＧを確実に保持することができるとともに、固定側治具１２と回転側治具１１との双方に導電性グリースＧを確実に接触させることができ、よって、より確実に、電流を平軸受２を経由することなく車軸４に導くことができる。
さらに、固定側治具１２に回り止め部材１８，１８が設けられているので、固定側治具１２が回転側治具１１と供回りすることがない。また、軸受の電食等に起因して回転側治具１１が固定側治具１２に固着して、固定側治具１２が回転側治具１１と一体的に回転した際に、回り止め部材１８，１８が固定側治具１２の回転力によって引張られて切断され、固定側治具１２に接続されているリード線１７も切断されるので、接地装置としての機能はなくなるが、固定側治具１２と回転側治具１１が一体的に回転することにより、車軸４の回転、つまり車両の走行に支障を来すことがない。
なお、本実施の形態では、充填部１４に導電性グリースＧを充填したが、これに代えてカーボンブラック等の導電性粒子をフル（満）充填（ほぼ隙間無く一杯に充填）してもよい。このようにすれば、回転側治具１１が回転した際に、導電性粒子は導電性グリースに比して、回転によって充填部１４に発生する空孔ができ難くなる。したがって、導電性粒子が確実に、固定側治具１２と回転側治具１１との双方に接触するので、軸受を経由することなく、固定側治具１２、導電性粒子、回転側治具１１を介して電流をより確実に車軸に導くことができる。

図４は、本発明に係る接地装置の他の例を示す側断面図である。この図に示す接地装置２０も、前記接地装置１０と同様に、回転側治具１１と固定側治具１２と通電部とを備えているが、本例では通電部の構成が前記接地装置１０の通電部と異なる。
なお、本例における接地装置２０と前記接地装置１０とにおいて、共通構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないしは簡略化する。

本例の接地装置２０では、前記大径部１４ａに、導電性グリースが密封された軸受２１がはめ込まれており、これが通電部を構成している。通電部を構成する軸受２１はシールドタイプの転がり軸受であり、その内部に導電性グリースＧが密封され、この導電性グリースＧによって転がり軸受２１の外輪と内輪とが電気的に接続されている。
また、軸受２１には、回転側治具１１の凸部１１ｂがはめ込まれており、これによって、固定側治具１２には、回転側治具１１が回転可能に装着されている。このように、回転側治具１１を、導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１を介して固定側治具１２に装着することによって、固定側治具１２に、導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１の外輪が接触し、回転側治具１１に同転がり軸受２１の内輪が接触しており、これによって、回転側治具１１と前記固定側治具１２との間の通電を可能としている。

このような構成の接地装置２０によれば、前記接地装置１０と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、回転側治具１１が、導電性グリースＧが密封された転がり軸受２１を介して固定側治具１２に装着されているので、固定側治具１２と回転側治具１１とが転がり軸受２１の外輪、導電性グリースＧ、同軸受２１の内輪を介して電気的に接続され、これによって固定側治具１２と回転側治具１１との間の通電が確実になるとともに、接地装置２０の構造が接地装置１０に比して簡単となる。

また、前記接地装置１０，２０は、車軸４を支持する軸受が平軸受２であるので、車軸４の回転に伴って、この車軸４が軸箱１に対して軸方向にある程度（１０ｍｍ程度）移動する貨車等に有効に適用することができる。
なお、上記接地装置１０，２０において、車軸４を支持する平軸受２を転がり軸受に変更してもよい。この場合、本発明に係る接地装置を転がり軸受装着の鉄道車両に有効に適用することができる。

本発明に係る鉄道車両の接地装置を備えた軸箱の断面図である。 本発明に係る鉄道車両の接地装置の一例を示すもので、接地装置の側断面図である。 同、正面図である。 本発明に係る鉄道車両の接地装置の他の例を示す側断面図である。

符号の説明

２ 平軸受（軸受）
４ 車軸
１０，２０ 接地装置
１１ 回転側治具
１２ 固定側治具
１４ 凹部（充填部）
１７ リード線
１８ 回り止め部材
２１ 導電性グリースが密封された転がり軸受

Claims (5)

1. 軸受に支持された車軸の端部に設けられて、前記軸受への通電を防止するための鉄道車両の接地装置であって、
   前記車軸の端面に固定されて、該車軸とともに回転する回転側治具と、この回転側治具が回転可能に装着される固定側治具と、前記回転側治具と固定側治具との間に介在されて、前記回転側治具と前記固定側治具との間の通電を可能とする通電部とを備えていることを特徴とする鉄道車両の接地装置。
2. 前記通電部は、前記固定側治具に形成された充填部に充填された導電性グリースまたは導電性粒子を有する粉体で構成されており、前記充填部の開口部が前記固定側治具に転がり軸受を介して回転可能に装着された回転側治具によって閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の接地装置。
3. 前記通電部は、導電性グリースが密封された転がり軸受で構成されており、前記回転側治具は、前記導電性グリースが密封された転がり軸受を介して前記固定側治具に回転可能に装着されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の接地装置。
4. 前記固定側治具には、前記回転側治具との供回りを防止する回り止め部材が設けられており、この回り止め部材は、前記回転側治具が固定側治具に固着した際に、切断されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の鉄道車両の接地装置。
5. 前記車軸を支持する軸受が平軸受であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の鉄道車両の接地装置。

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