JP2017005886A - 接地装置及び接地装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を少なくし、かつ、部品の脱落を防止することができる接地装置及び接地装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ブラシ２は、鉄道車両の導電性の車軸２０の側面に接触する導電性のブラシである。コイルばね３は、一端がブラシ２に当接し、ブラシ２に対して車軸２０の反対側に設置されている。ハウジング１は、車軸２０との相対位置が固定され、コイルばね３の伸縮方向に直交する面内方向にブラシ２を保持し、コイルばね３の他端と当接してブラシ２を車軸２０に付勢する。摩耗量表示棒４は、コイルばね３と一体に形成され、コイルばね３の一端から折り曲げられてコイルばね３の巻中心まで延び、さらにコイルばね３の他端へ向かって折り曲げられてハウジング１の外部まで直線状に延びている。
【選択図】図２

Description

本発明は、接地装置及び接地装置の製造方法に関する。

鉄道車両において電動機の動力を車軸に伝達するギアユニットには、歯車間又は軸受内で発生する電食を防止するために接地装置が取り付けられる場合がある。この接地装置は、導電性のブラシを有している。このブラシが車軸に押し付けられて、電動機側と車軸側との間に通電経路が形成される。この通電経路により、ギアユニットにおけるギア間及び軸受内が同電位となって、ギア及び軸受の電食が防止される。

接地装置のブラシは、回転する車軸の側面に押し付けられているため、次第にすり減って短くなる。そこで、ブラシの残りの長さが規定値以下になると、ブラシの交換が行われる。ブラシの交換を適切な時期に行うことを目的として、ブラシの摩耗量を表示する摩耗量表示棒を備えるブラシ保持器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

実開昭６１−１７４８７０号公報

製造の容易さ及びメンテナンスの観点からすれば、接地装置の部品点数は、少なければ少ないほどよい。また、高速で移動する鉄道車両は、絶えず大きく振動する。このような過酷な環境に耐えるため、摩耗量表示棒は、接地装置から脱落しないようにしっかりと固定される必要がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、部品点数を少なくし、かつ、部品の脱落を防止することができる接地装置及び接地装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る接地装置は、鉄道車両の車軸の側面に接触する導電性のブラシと、一端がブラシに当接し、ブラシに対して車軸の反対側に設置されるコイルばねと、ブラシを車軸に直交する方向に移動可能に保持し、コイルばねがブラシを車軸に付勢するように、コイルばねの一端がブラシに当接した状態で、コイルばねの他端を支持するハウジングと、コイルばねと一体に形成され、ブラシが当接するコイルばねの一端から折り曲げられてコイルばねの巻中心まで延び、さらにコイルばねの他端へ向かって折り曲げられて直線状に延びる部分がハウジングの外部へ張り出すことにより形成された摩耗量表示棒と、を備える。

本発明によれば、ブラシの摩耗量を確認するための摩耗量表示棒は、コイルばねと一体に形成されている。これにより、部品点数を少なくし、かつ、部品の脱落を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る接地装置の内部構成を示す斜視断面図である。 一実施の形態に係る接地装置の内部構成を正面から見た断面図である。 一実施の形態に係る接地装置の外観を示す斜視図である。 コイルばね、摩耗量表示棒及びハウジングの蓋部の斜視図である。 ブラシとコイルばねとが当接される部分の拡大図である。 摩耗量表示棒の拡大図である。 摩耗によりブラシの交換が必要となった状態を示す図である。 一実施の形態に係る接地装置が搭載される鉄道車両の構成を示す図である。 一実施の形態に係る接地装置が搭載される鉄道車両の下部の構成を示す図である。 一実施の形態に係る接地装置の製造方法のフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る接地装置の内部構成を示す斜視断面図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る接地装置の内部構成を正面から見た断面図である。図１、図２に示すように、接地装置１０は、ハウジング１と、ブラシ２と、コイルばね３と、摩耗量表示棒４と、を備える。

ハウジング１は、金属製の筐体である。図３は、本発明の一実施の形態に係る接地装置の外観を示す斜視図である。図３に示すように、ハウジング１は、ハウジング本体１Ａと蓋部１Ｂとを備えている。

図２に示すように、ハウジング本体１Ａには、車軸２０の反対側に、開口部１Ｃが設けられている。開口部１Ｃの大きさは、ブラシ２及びコイルばね３が出し入れ可能な大きさとなっている。接地装置１０の製造時又はブラシ２の交換時には、この開口部１Ｃから、ブラシ２及びコイルばね３等が出し入れされる。

ハウジング本体１Ａの開口部１Ｃは、図３に示すように、蓋部１Ｂによって塞がれる。蓋部１Ｂは、ネジ止めによりハウジング本体１Ａに固定される。

ハウジング１は、車軸２０側に開口部１Ｄを有している。開口部１Ｄにブラシ２が挿入される。開口部１Ｄは、ブラシ２を隙間無く挿入できる大きさとなっており、開口部１Ｄにより、車軸２０に直交する方向に移動可能にブラシ２が保持される。これにより、ブラシ２は、コイルばね３の伸縮方向にのみ移動可能となる。

ブラシ２は、導電性を有する金属製のブラシである。ブラシ２の先端は、開口部１Ｄから車軸２０の方向に露出している。ブラシ２の先端は、鉄道車両の車軸２０の側面に接触している。車軸２０の側面との接触面積を大きくするため、ブラシ２の端面は車軸２０の側面形状に沿って湾曲している。ブラシ２の先端は、複数の柔らかい線状の金属で構成されている。このため、車軸２０が回転しても、ブラシ２と車軸２０との接触は維持される。

ハウジング１には、接地部１Ｅが設けられている。接地部１Ｅは、導線１Ｆを介してブラシ２と接続されている。これにより、接地部１Ｅに流れた電流は、ブラシ２を介して車軸２０に流れるようになっている。

コイルばね３は、ブラシ２に対して車軸２０の反対側に設置される。図４は、コイルばね、摩耗量表示棒及びハウジングの蓋部の構成を示す斜視図である。図４に示すように、コイルばね３は、弾性力のある太い金属の線状体がらせん状に巻回されることにより形成されている。コイルばね３は、その両端方向を伸縮方向としている。

コイルばね３の一端は、ブラシ２に当接されている。コイルばね３の他端は、ハウジング１の蓋部１Ｂと当接している。ブラシ２の端部とハウジング１の蓋部１Ｂとの間の距離は、コイルばね３の両端の長さより短くなっている。これにより、コイルばね３は、ブラシ２を車軸２０側に付勢し、ブラシ２を車軸２０に押し付けるようになる。コイルばね３のばね係数は、車軸２０に押し付けられるブラシ２の押し付け強さが適切となるように、設定されている。

図５は、ブラシとコイルばねとが当接する部分の拡大図である。図５に示すように、コイルばね３の一端、すなわち終端コイル３Ａには、その先端からコイルばね３の巻中心の方向に折り曲げられて形成された線状部分３Ｂが設けられている。この線状部分３Ｂの先端から、コイルばね３の他端の方向にさらに折り曲げられた線状部分が、摩耗量表示棒４である。このように、摩耗量表示棒４は、コイルばね３と一体に形成されている。

一方、ブラシ２の端部には、コイルばね３の一端の終端コイル３Ａの内径に外径を合わせた突起２Ａが設けられている。突起２Ａには、中心位置（コイルばね３の巻中心）まで到達する線状のガイド溝２Ｂが形成されている。これにより、コイルばね３の終端コイル３Ａに、突起２Ａにはめ込まれ、線状部分３Ｂをガイド溝２Ｂに嵌め込んで、コイルばね３の一端をブラシ２に取り付けることができる。これにより、ブラシ２とコイルばね３とのずれを防止することができる。

なお、ハウジング１の蓋部１Ｂにも、ブラシ２の突起２Ａに相当する突起が設けられるようにしてもよい。これにより、ハウジング１の蓋部１Ｂとコイルばね３とのずれを防止することができる。

図３に示すように、蓋部１Ｂには、摩耗量表示棒４の直径にほぼ等しい挿通孔１Ｇが設けられている。摩耗量表示棒４は、ハウジング１の蓋部１Ｂに設けられた貫通孔１Ｇからハウジング１の外側に張り出している。摩耗量表示棒４は、ハウジング１の外側に張り出しているので、外部から視認することができる。

図６は、摩耗量表示棒の拡大図である。図６に示すように、摩耗量表示棒４には、ブラシ２の摩耗量をハウジング１の外部から確認可能な目盛り４Ａが設けられている。

図７は、摩耗によりブラシの交換が必要となった状態を示す図である。車軸２０との摺動により、ブラシ２が摩耗すると、ブラシ２が短くなり、ブラシ２とコイルばね３との当接面が車軸２０側に下がる。これにより、図７に示すように、摩耗量表示棒４も、車軸２０側に下がる。目盛り４Ａが蓋部１Ｂに差しかかれば、ブラシ２の交換時期であることを外部からわかるので、ブラシ２の交換を適切な時期に行うことができる。

図８は、本発明の一実施の形態に係る接地装置が搭載される鉄道車両の構成を示す図である。図８に示すように、鉄道車両１００は、台車２５と車体４０とを備える。台車２５には、車軸２０が取り付けられ、車軸２０の両端に車輪２１が設けられている。車輪２１は、レールＲ上に載置され、回転しながらレールＲ上を移動する。

台車２５には、電動機２２が取り付けられており、電動機２２がギアユニット２３を介して車軸２０を回転駆動する。

車体４０は、台車２５に搭載される。車体４０には、パンタグラフ４１が搭載され、内部に制御装置４２を備える。制御装置４２には、架線３０からパンダグラフ４１を介して電力が供給される。制御装置４２は、この電力に基づいて、電動機２２を制御して、レールＲ上で鉄道車両１００を移動させる。

接地装置１０は、接地部１Ｅで接地線４４と接続されている。電動機２２は、グラウンドスイッチ４３、接地線４４、接地装置１０、車軸２０、車輪２１を介してレールＲに接地されている。電動機２２から流れ出たグラウンド電流は、グラウンドスイッチ４３→接地線４４→接地装置１０→車軸２０→車輪２１→レールＲの経路で変電所に戻る。

図９は、本発明の一実施の形態に係る接地装置が搭載される鉄道車両の下部の構成を示す図である。図９に示すように、接地装置１０は、ギアユニット２３における電動機２２側と、車軸２０側とを接地する。これにより、ギアユニット２３におけるギア間と、軸受内の電食を防止することができる。

図１０は、本発明の一実施の形態に係る接地装置の製造方法のフローチャートである。図１０に示すように、まず、コイリングマシンを用いて、一端に直線部分を残したまま導電性のコイルばねを形成する（ステップＳ１）。この直線部分が、図５に示すように、ブラシ２の端部に当接する線状部分３Ｂと、摩耗量表示棒４に相当する部分になる。

続いて、折り曲げ機を用いて、直線部分をコイルばね３の一端から折り曲げてコイルばね３の巻中心まで延ばして線状部分３Ｂを形成し、さらにコイルばね３の他端へ向けて折り曲げてコイルばね３の他端からさらに直線状に延ばすことにより摩耗量表示棒４を形成する（ステップＳ２）。

続いて、導電性のブラシ２を、鉄道車両１００の車軸２０の側面に接触させた状態で、ハウジング１に収容する（ステップＳ３）。

続いて、穴開け加工機を用いて、ハウジング１に、挿通孔１Ｇを形成する（ステップＳ４）。挿通孔１Ｇの直径は、摩耗量表示棒４を挿通できる程度とする。

続いて、コイルばね３を、ハウジング１に収容する（ステップＳ５）。ここでは、コイルばね３の一端をブラシ２における車軸２０の反対側に当接させた状態とし、さらに、摩耗量表示棒４を挿通孔１Ｇに挿通した状態で、コイルばね３がハウジング１に収容される。収容後、コイルばね３がブラシ２を車軸２０の側面に押し付ける状態となる。

なお、挿通孔１Ｇの形成は、ステップＳ１に先だって行われるようにしてもよい。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ブラシ２の摩耗量を確認するための摩耗量表示棒４は、コイルばね３と一体に形成されている。これにより、部品点数を少なくし、かつ、摩耗量表示棒４の脱落を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、摩耗量表示棒４に目盛り４Ａが設けられているので、ブラシ２の交換時期を適切なものとすることができる。摩耗量表示棒４に設けられる目盛り４Ａは、本実施の形態に係るものには限られない。例えば、ブラシ２の摩耗した長さを計測できるものさしの目盛りのようなものであってもよい。

また、本実施の形態によれば、図５に示すように、ブラシ２の突起２Ａ及びガイド溝２Ｂと、コイルばね３の終端コイル３Ａ及び線状部分３Ｂとが嵌め合っているので、ブラシ２とコイルばね３との位置ずれを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、ハウジング１がハウジング本体１Ａと蓋部１Ｂで構成されている。このため、蓋部１Ｂを外し、ブラシ２及びコイルばね３を取り出すだけでブラシ２の交換を容易に行うことできる。

また、本実施の形態によれば、摩耗量表示棒４を、コイルばね３の先端部分の折り曲げ加工で形成することができるので、製造が容易である。

ハウジング１の形状は、上記実施の形態のものに限られず、直方体であってもよいし、円柱状であってもよい。

この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本発明は、鉄道車両の接地装置に適用される。

１ ハウジング、１Ａ ハウジング本体、１Ｂ 蓋部、１Ｃ、１Ｄ 開口部、１Ｅ 接地部、１Ｆ 導線、１Ｇ 挿通孔、２ ブラシ、２Ａ 突起、２Ｂ ガイド溝、３ コイルばね、３Ａ 終端コイル、３Ｂ 線状部分、４ 摩耗量表示棒、４Ａ 目盛り、１０ 接地装置、２０ 車軸、２１ 車輪、２２ 電動機、２３ ギアユニット、２５ 台車、３０ 架線、４０ 車体、４１ パンタグラフ、４２ 制御装置、４３ グラウンドスイッチ、４４ 接地線、１００ 鉄道車両。

Claims (5)

1. 鉄道車両の車軸の側面に接触する導電性のブラシと、
   一端が前記ブラシに当接し、前記ブラシに対して前記車軸の反対側に設置されるコイルばねと、
   前記ブラシを前記車軸に直交する方向に移動可能に保持し、前記コイルばねが前記ブラシを前記車軸に付勢するように、前記コイルばねの一端が前記ブラシに当接した状態で、前記コイルばねの他端を支持するハウジングと、
   前記コイルばねと一体に形成され、前記ブラシが当接する前記コイルばねの一端から折り曲げられて前記コイルばねの巻中心まで延び、さらに前記コイルばねの他端へ向かって折り曲げられて直線状に延びる部分が前記ハウジングの外部へ張り出すことにより形成された摩耗量表示棒と、
   を備える接地装置。
2. 前記摩耗量表示棒には、
   前記ブラシの摩耗量を前記ハウジングの外部から確認可能な目盛りが設けられている、
   請求項１に記載の接地装置。
3. 前記ブラシにおける前記コイルばねと当接する部分に、前記コイルばねの一端のコイルに嵌め込まれる突起が形成され、
   前記コイルばねの一端における前記コイルばねの巻中心まで延びる部分が嵌め込まれる溝が前記突起に形成されている、
   請求項１又は２に記載の接地装置。
4. 前記ハウジングは、
   前記ブラシを前記車軸に直交する方向に移動可能に保持するとともに前記コイルばねを収容し、前記コイル及び前記ブラシを出し入れする開口部を有する収容箱と、
   前記開口部を塞ぐように形成され、前記摩耗量表示棒を挿通する挿通孔が設けられた蓋部と、
   を備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の接地装置。
5. 一端に直線部分を残したまま導電性のコイルばねを形成するステップと、
   前記直線部分を前記コイルばねの一端から折り曲げて前記コイルばねの巻中心まで延ばし、さらに前記コイルばねの他端へ向けて折り曲げて前記コイルばねの他端からさらに直線状に延ばすことにより摩耗量表示棒を形成するステップと、
   導電性のブラシを、鉄道車両の車軸の側面に接触させた状態で、ハウジングに保持させるステップと、
   前記ハウジングに前記摩耗量表示棒を挿通する挿通孔を形成するステップと、
   前記コイルばねの一端を前記ブラシにおける前記車軸の反対側に当接させ、前記コイルばねが前記ブラシを前記車軸の側面に押し付け、前記摩耗量表示棒を前記挿通孔に挿通した状態で、前記コイルばねを前記ハウジングに収容するステップと、
   を含む接地装置の製造方法。

Images