JP6775883B2 - 鉄道車両の電気連結器 - Google Patents

Description

本発明は鉄道車両の電気連結器に関するものであり、より詳しくは、互いに連結された複数台の車両からなる列車の先頭車両に設けられ、他の列車と併結されるとき、電力線や信号線を互いに接続するための電気連結器に関するものである。

鉄道車両は一般に複数台が連結器で連結され、いわゆる列車として運行されている。列車内において給電系統はまとめられて車両間で電力が融通され、そして制御・通信用のデータが車両間で伝達されている。ところでダイヤの運行上の事情や、車両配備の必要等から、列車は他の列車と併結されて運行されることがある。互いに併結された列車間においても給電系統はまとめられて列車間で電力が融通され、そして制御・信号用のデータも相互に伝達される必要がある。つまり列車間で電力線や信号線を互いに接続する必要がある。従って列車の先頭車両には、電力線や信号線を互いに接続するための電気連結器が設けられている。

電気連結器は、車両を連結する連結器の近傍に設けられている。一方の列車と他方の列車を併結するとき、最初に連結器同士を連結する。その後電気連結器同士を連結する。具体的に説明すると、電気連結器は複数の接点を備えたコネクタを備えており、他の電気連結器のコネクタと接続されると互いの接点同士が接触し、それによって双方の電力線と信号線が接続されることになる。このような電気連結器は、互いに連結するために軸方向に駆動する必要がある。電気連結器の軸方向への駆動は、レバー等による手動で実施するようになっているものもあるが、併結するたびに作業者が線路上で作業する必要があり危険が伴う。これに対してアクチュエータによって軸方向に駆動されるようになっている電気連結器は作業者が線路上で作業する必要がなく安全である。図２には、アクチュエータによって駆動される電気連結器の従来例が示されている。この従来例の電気連結器５２は、連結器５１に対してその下方に設けられている。電気連結器５２はアクチュエータであるピストンシリンダユニット５４のピストン部５４ｂに固定され、ピストンシリンダユニット５４のシリンダ部５４ａは連結器５１に対して固定されている。従ってピストン部５４ｂを駆動すると電気連結器５２が軸方向に駆動される。このような電気連結器５２を備えた連結器５１は、一方の列車と他方の列車のそれぞれの先頭車両に設けられている。両列車を併結するとき、最初に両列車を近接させて連結器５１、５１を連結する。その後それぞれのピストンシリンダユニット５４、５４を駆動する。そうすると両方の電気連結器５２、５２が互いに当接する。図２においては、電気連結器５２はその筐体部分が簡略的に示されているだけであるが、電気連結器５２の内部には電力線と信号線を接続するためのコネクタが設けられている。一方の電気連結器５２のコネクタと他方の電気連結器５２のコネクタが結合され、電力線と信号線が両列車において接続される。

特開２００９−２４１６７３号公報

特許文献１には、アクチュエータで駆動される他の電気連結器の例が記載されている。特許文献１に記載の電気連結器は連結器の上に設けられ、所定の筐体によって覆われている。筐体は前方の開口部が開閉可能なカバーによって閉鎖されていると共に所定のエアシリンダによって連結器に対して軸方向に駆動できるようになっている。そして、一方と他方の連結器が連結した後に一方と他方の筐体において開口部を開け、そしてエアシリンダーを駆動すると両方の筐体が開口部同士で接続される。電気連結器を構成しているコネクタは筐体内に設けられており、同様に筐体内に設けられている所定のアクチュエータによって前方に駆動できるようになっている。アクチュエータを駆動すると両方の電気連結器のコネクタ同士が接続される。すなわち電力線と信号線が接続される。ところで特許文献１に記載の電気連結器において、コネクタを駆動するアクチュエータは、ロッドレスシリンダからなる。ロッドレスシリンダはロッドが不要であるので軸方向の長さが比較的短い。従って筐体内にコンパクトに収納されている。

図２に示されている従来例に係る電気連結器５２も、そして特許文献１に記載の電気連結器も、いずれもアクチュエータによって駆動されるようになっているので、アクチュエータを駆動すれば自動的に電気連結器が接続できる。つまり列車同士の併結時に作業員が線路上に出る必要がなく、安全であり優れいている。しかしながら、これらの電気連結器には解決すべき問題も見受けられる。近年の鉄道車両では、制御・通信用のデータが多くなっており、電気連結器に設けられているコネクタは多くの接点を設ける必要から大型化している。大型のコネクタを駆動するには駆動力の大きいアクチュエータを設けなければならない。しかしながら図２に示されている従来例においては電気連結器５２を駆動するアクチュエータはピストンシリンダユニット５４であり、駆動力を大きくするにはシリンダ径を大きくする必要がある。連結器５１の後方寄りの周囲には鉄道車両に必要な色々な周辺機器が設けられており、シリンダ径の大きなピストンシリンダユニット５４を採用すると、このような周辺機器の配置の妨げになる。また、ピストンシリンダユニット５４を大型化すると必然的に軸方向の長さも長くなる。そうするとピストン部５４ｂのストロークの長さだけ余裕を持って連結器５１に設けなければならず、連結器５１の後方に軸方向にスペースが必要になる。この点でも、連結器５１の周辺に必要な周辺機器の設定の妨げになってしまう。一方特許文献１に記載の電気連結器は、これを駆動するアクチュエータがロッドレスシリンダからなる。ロッドレスシリンダはピストンロッドが無いので、ストローク分の長さを確保しないでよいので軸方向の長さが短く、比較的コンパクトである。従って連結器近傍の周辺機器の設定の妨げになることはない。しかしながらロッドレスシリンダは、所定のシールを必要とし、シールは劣化し易いという問題がある。つまり耐久性の問題が見受けられる。ロッドレスシリンダにはシールが不要のマグネットタイプのものもあるが、大きな軸力を作用させることができない。そうすると大型のコネクタを駆動するのは難しいという問題がある。いずれにしてもロッドレスシリンダは採用に際して問題があると言える。

本発明は、上記したような問題点を解決した鉄道車両の電気連結器を提供することを目的としている。具体的には、電気連結器は耐久性と駆動力に優れたピストンシリンダユニットによって駆動され、比較的大型のコネクタでも駆動できるように大型のピストンシリンダユニットが採用されても、これが連結器の周辺機器の妨げになることがない、鉄道車両の電気連結器を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、ピストンシリンダユニットと所定のリンク機構とによって連結器に対して駆動されるようになっている電気連結器として構成する。ピストンシリンダユニットは、そのシリンダ部の端部が連結器に軸支されると共にそのピストンロッド部が連結器の後方寄りに向けられるようにし、実質的に連結器と並行になるように設ける。ピストンロッド部の先端部と電気連結器の後端部はリンク機構により接続する。ピストンシリンダユニットを駆動してピストンロッド部が後方に駆動されると、電気連結器は連結器と並行に前方にスライドされるように構成する。

すなわち請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、連結器に設けられ、ピストンシリンダユニットと所定のリンク機構とによって前記連結器に対して駆動されるようになっている電気連結器であって、前記ピストンシリンダユニットは、そのシリンダ部の端部が前記連結器に軸支されると共にそのピストンロッド部が前記連結器の後方寄りに向けられ、それによって実質的に前記連結器と並行に設けられており、前記リンク機構は第１、２のリンクからなり、前記第１のリンクは前記連結器に固定されている所定の部材にその中央部が回動自在に軸支され、前記第１のリンクの一方の端部が前記ピストンロッド部の先端部に、そして他方の端部が前記第２のリンクの一方の端部にそれぞれ回動自在に枢着され、前記第２のリンクの他方の端部が前記電気連結器の後端部に回動自在に枢着され、前記ピストンシリンダユニットを駆動して前記ピストンロッド部が後方に駆動されると、前記電気連結器は前記連結器と並行に前方にスライドされるようになっていることを特徴とする鉄道車両の電気連結器として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気連結器において、前記電気連結器は前記連結器に対して固定的に設けられているガイド棒にガイドされて前記連結器に対して並行にスライドされるようになっていることを特徴とする鉄道車両の電気連結器として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電気連結器において、前記第２のリンクには所定の弾性体を備えた衝撃吸収機構が介装され、前記第２のリンクの両端から衝撃が作用するとき前記衝撃吸収機構によって吸収されるようになっていることを特徴とする鉄道車両の電気連結器として構成される。

以上のように本発明は、連結器に設けられ、ピストンシリンダユニットと所定のリンク機構とによって連結器に対して駆動されるようになっている電気連結器として構成される。そしてピストンシリンダユニットは、そのシリンダ部の端部が連結器に軸支されると共にそのピストンロッド部が連結器の後方寄りに向けられ、それによって実質的に連結器と並行に設けられている。リンク機構は第１、２のリンクからなり、第１のリンクは連結器に固定されている所定の部材にその中央部が回動自在に軸支され、第１のリンクの一方の端部がピストンロッド部の先端部に、そして他方の端部が第２のリンクの一方の端部にそれぞれ回動自在に枢着され、第２のリンクの他方の端部が電気連結器の後端部に回動自在に枢着され、ピストンシリンダユニットを駆動してピストンロッド部が後方に駆動されると、電気連結器は連結器と並行に前方にスライドされるようになっている。つまり電気連結器とピストンシリンダユニットは、リンク機構を介して折り曲げられたようにコンパクトに配置されていることになる。コンパクトに配置されているので、ピストンシリンダユニットが大型化しても邪魔になることはなく、連結器周辺に設けられている周辺装置の配置に支障を来すことがない。そしてピストンシリンダユニットはロッドレスシリンダに比して耐久性が高いので電気連結器の信頼性は高い。他の発明によると、電気連結器は連結器に対して固定的に設けられているガイド棒にガイドされて連結器に対して並行にスライドされるようになっている。ガイド機構はシンプルなガイド棒からなるので、安価に電気連結器を提供することができる。さらに他の発明によると、第２のリンクには所定の弾性体を備えた衝撃吸収機構が介装され、第２のリンクの両端から衝撃が作用するとき衝撃吸収機構によって吸収されるようになっている。一方と他方の列車を併結するとき、一方の列車と他方の列車のそれぞれの電気連結器同士を連結することになるが、それぞれの電気連結器においてピストンシリンダユニットを駆動すると電気連結器同士が衝撃的に当接してこれらが破損する可能性がある。しかしながらこの発明によると第２のリンクに衝撃吸収機構が設けられているので、衝撃が吸収されて破損を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る鉄道車両用の電気連結器と連結器とを示す図であり、その（ア）は電気連結器が待機位置にあるときの、その（イ）は電気連結器が連結位置にあるときの、それぞれの側面図である。 従来例を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る電気連結器２は、図１の（ア）に示されているように、所定の機構を介して連結器１に設けられている。連結器１はどのようなタイプの連結器であってもいいし、どのような緩衝器を備えていてもよい。例えば塑性緩衝器を備えていてもよいし、粘性緩衝器を備えていてもよいが、本実施の形態においてはゴム緩衝器を備えた連結器１からなる。連結器１は、その前方が他の連結器と連結される連結部１ａになっており、後方は図において省略されている。ゴム緩衝器は連結器１の胴部１ｂ内に設けられているが、ゴム緩衝器については従来周知であるので説明を省略する。

本実施の形態に係る電気連結器２は、このような連結器１に対して設けられているが、連結器１には電気連結器２を設けるための取付け部材３が固定されている。取付け部材３は所定形状の鋼板からなり、連結器１の胴部１ｂの下部にその端部が固定され、連結器１の後方に向かって斜め下方に延びている。このような取付け部材３に、エアーにより駆動されるピストンシリンダユニット、つまりエアシリンダ５が設けられている。エアシリンダ５はエアを給排するシリンダ部５ａと、エアによって駆動されるピストンロッド部５ｂとからなるが、シリンダ部５ａの後端部が、符号６で示されているように取り付け部材３に回動可能に軸支されている。つまりエアシリンダ５は、その後端部が連結器１に対して軸支されている。エアシリンダ５のピストンロッド部５ｂは連結器１の後方寄りに向けられ、次に説明するリンク機構８に接続されている。エアシリンダ５はこのように設けられているので、略水平になっており、実質的に連結器１に対して並行になっていると言える。

リンク機構８は、第１のリンク９と第２のリンク１０とから構成されている。第１のリンク９は、中央部において緩やかに屈曲した形状からなり、中央部９ａにおいて取り付け部材３に対して回動可能に軸支されている。第１のリンク９の一方の端部９ｂは、エアシリンダ５のピストンロッド部５ｂの先端部に回動可能にピン留めされている。すなわち枢着されている。そして他方の端部９ｃは、第２のリンク１０の一方の端部１０ａに回動可能に枢着されている。第２のリンク１０は、その他方の端部１０ｂが、電気連結器２の後端部に回動可能に枢着されている。

本実施の形態においては、第２のリンク１０に衝撃吸収機構１２が介装されている。衝撃吸収機構１２は複数の皿バネからなる弾性体を備えており、軸方向にわずかに伸縮して衝撃を吸収するようになっている。これによって電気連結器２に作用する衝撃を吸収でき、電気連結器２を保護することになる。

電気連結器２には、図１の（ア）には示されていないが、電力を供給する電力線や、制御／通信用のデータを送信する通信線が接続されている。電力線と通信線は図示されないコネクタに接続されている。コネクタの端面には電力線や通信線に導通する複数の接点が設けられている。電気連結器２に設けられているこのようなコネクタは、他の車両に設けられている同様の構成からなる他の電気連結器２のコネクタと接続され、これによって車両間で電力線と通信線とが接続されるようになっている。電気連結器２の先端は開口しており、開口部から塵埃や雨水が侵入して内部のコネクタを劣化させないように、開口部を閉鎖するカバー１３が設けられている。カバー１３は電気連結器２を他の電気連結器２と連結するときに開かれるようになっている。連結器１に固定されている取り付け部材３には、電気連結器２をガイドするガイド棒１５が設けられている。電気連結器２には所定の穴が開けられた支持部材１６が固定的に設けられ、支持部材１６の穴にカイド棒１５が緩やかに挿通されている。従って電気連結器２はガイド棒１５に沿って滑らかに軸方向にスライドすることになる。

本実施の形態に係る鉄道車両用の電気連結器２の作用を説明する。このような電気連結器２を備えた連結器１は、複数車両が連結された一方の列車の先頭車両と、同様に複数車両が連結された他方の列車の先頭車両とに設けられている。一方と他方の列車が切り離された状態においては、本実施の形態に係る電気連結器２は待避位置にある。すなわち図１の（ア）に示されているように、エアシリンダ５は縮んだ状態になっており、リンク機構８により電気連結器２は連結器１の連結部１ａに対して十分に後方に位置している。保護用のカバー１３は電気連結器２の開口部を閉鎖している。

次のようにして、一方と他方の列車を併結する。まず一方と他方の車両を近接させ、一方の列車をゆっくりと前進させる。そうすると一方と他方の列車の先頭車両に設けられている連結器１、１が結合する。従来周知のようにして、連結器１、１をロックする。すなわち連結される。次に一方と他方の連結器１、１に設けられている電気連結器２、２においてカバー１３、１３を開く。一方と他方の電気連結器２、２においてエアシリンダ５、５を駆動して伸張させる。そうすると図１の（イ）に示されているように第１のリンク９、９が回転し、第２のリンク１０、１０に押し出されて電気連結器２、２が駆動される。すなわちそれぞれの連結器１、１に対して連結器１、１の前方に駆動される。そうすると互いに電気連結器２、２の先端が当接し、図に示されていないコネクタ同士が接続される。すなわち電気連結器２、２同士が連結され、一方と他方の列車の電力線と信号線とが接続される。連結に際しては電気連結器２、２が当接するときに瞬間的に軸力が発生するが、衝撃吸収機構１２、１２によって衝撃が吸収される。

併結されている一方と他方の列車を切り離す場合には、上で説明した手順を逆にすればよい。すなわち一方と他方の電気連結器２、２においてエアシリンダ５、５を駆動して縮ませる。電気連結器２、２がそれぞれ連結器１、１に対して後退し、互いに切り離される。保護カバー１３、１３を駆動して電気連結器２、２の開口部を閉鎖する。連結器１、１のロックを解除し、一方の列車を後退させる。そうすると連結器１、１が切り離される。この状態が図１の（ア）に示されている。

１ 連結器 ２ 電気連結器
３ 取付け部材 ５ エアシリンダ
５ａ シリンダ部 ５ｂ ピストンロッド部
８ リンク機構 ９ 第１のリンク
１０ 第２のりんっく １２ 衝撃吸収機構
１５ ガイド棒

Claims (3)

1. 連結器に設けられ、ピストンシリンダユニットと所定のリンク機構とによって前記連結器に対して駆動されるようになっている電気連結器であって、
   前記ピストンシリンダユニットは、そのシリンダ部の端部が前記連結器に軸支されると共にそのピストンロッド部が前記連結器の後方寄りに向けられ、それによって実質的に前記連結器と並行に設けられており、
   前記リンク機構は第１、２のリンクからなり、前記第１のリンクは前記連結器に固定されている所定の部材にその中央部が回動自在に軸支され、前記第１のリンクの一方の端部が前記ピストンロッド部の先端部に、そして他方の端部が前記第２のリンクの一方の端部にそれぞれ回動自在に枢着され、前記第２のリンクの他方の端部が前記電気連結器の後端部に回動自在に枢着され、
   前記ピストンシリンダユニットを駆動して前記ピストンロッド部が後方に駆動されると、前記電気連結器は前記連結器と並行に前方にスライドされるようになっていることを特徴とする鉄道車両の電気連結器。
2. 請求項１に記載の電気連結器において、前記電気連結器は前記連結器に対して固定的に設けられているガイド棒にガイドされて前記連結器に対して並行にスライドされるようになっていることを特徴とする鉄道車両の電気連結器。
3. 請求項１または２に記載の電気連結器において、前記第２のリンクには所定の弾性体を備えた衝撃吸収機構が介装され、前記第２のリンクの両端から衝撃が作用するとき前記衝撃吸収機構によって吸収されるようになっていることを特徴とする鉄道車両の電気連結器。

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