(57)【要約】【課題】本発明の課題は、車輪と車軸とが軸受或いは摺動面を介して配設された台車を備えた鉄道車両であっても、軌道回路を確実に作動させることである。【解決手段】短絡導線７２ａ，７２ｂは、それぞれ一端が接地装置７１ａ，７１ｂに接続され、他端が端子台７３に接続される。短絡導線７６ａ，７６ｂは、それぞれ一端が軸受支持台３５ａ，３５ｂにボルト留め等により接続され、他端が端子台７７に接続される。なお、軸受支持台３５ａ，３５ｂは、外筒３０ａ，３０ｂに取り付けられており、固定部の一部を構成する。また、接地装置７１ａ，７１ｂは、絶縁体を介さずに固定部に直接設置される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右の車輪と車軸とが軸受或いは摺動面を介して配設された台車を具備した鉄道車両の短絡装置であって、
車輪に接触する摺動接触子を左右の車輪それぞれに備えるとともに、
前記摺動接触子間を短絡させる第１の短絡路を備えたことを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項２】
摺動面を介して車軸を軸方向に摺動する左右の外筒と、軸受を介して前記左右の外筒それぞれに取り付けられた車輪とを有する軌間可変の台車を具備した鉄道車両の短絡装置であって、
車輪に接触する摺動接触子を左右の車輪それぞれに備えるとともに、
前記摺動接触子間を短絡させる第１の短絡路を備えたことを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記台車は、アウターロータ形各輪駆動方式の車輪一体形主電動機を有し、
前記各摺動接触子を前記台車の固定部に、当該固定部と導通可能に配設するとともに、当該固定部の１つである左右の主電動機の固定子間を電気的に接続することにより第２の短絡路を形成したことを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記台車は、左右の主電動機間の車軸中央部に、左右の主電動機へ冷却風を送るための風道を備え、
前記第２の短絡路を形成するために、前記左右の主電動機の固定子間を接続する導線を前記風道内に配線したことを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項５】
請求項３または４において、
前記台車は、左右の主電動機間の車軸中央部に、左右の主電動機へ冷却風を送るための風道であって、骨格部が導電体により構成された風道を備え、
この風道の骨格部により、前記第２の短絡路を形成することを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項において、
前記摺動接触子は、接地装置であることを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項において、
前記第１の短絡路を形成するために、前記摺動接触子間を電気的に接続する導線を備えたことを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項において、
前記各摺動接触子が前記台車の固定部に、当該固定部と導通可能に配設されていることを特徴とする鉄道車両の短絡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右の車輪と車軸とが軸受或いは摺動面を介して配設された台車を備えた鉄道車両の短絡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の台車として種々の台車が開発されており、例えば、動力伝達効率や騒音等の問題を解決するために各輪独立駆動方式の車輪一体形主電動機を搭載した台車や、軌間の異なる線路を走行するための軌間可変電車の台車等がある（例えば、特許文献１参照；全請求項に対応）。
【０００３】
ところで、鉄道車両が軌道上のある区間に存在するか否かを検知する保安設備として軌道回路と呼ばれるものがある。この軌道回路は、線路を一定区間ごとに電気的に区切り、左右のレール間に所定の電圧を印可する。そして、鉄道車両が当該区間に存在した場合には、車輪および車軸によって、左右のレール間が短絡されることを利用して、鉄道車両が当該区間に存在するか否かを検出するものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２３３００５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各輪独立駆動方式の車輪一体形電動機を搭載した台車や軌間可変電車の台車にあっては、軌道回路が作動され難い問題がある。即ち、例えば、各輪独立駆動方式の車輪一体形電動機においては、車輪が軸受を介して回転可能に車軸に支持される。このため、車軸に固定された固定子に対して、車輪が回転子と一体となって回転自在となる反面、車輪と車軸とが電気的に接続されていないため、軌道回路を作動させ難い。
【０００６】
また、軌間可変台車においても、車軸に対して車輪を車軸方向に摺動させる必要があるため、同様の問題が生じる。即ち、軸受がある場合は勿論のこと、摺動面には円滑な摺動を促すために油が塗布されており、絶縁に近い状態になっているからである。
【０００７】
本発明の課題は、左右の車輪と車軸とが軸受或いは摺動面を介して配設された台車を備えた鉄道車両であっても、軌道回路を確実に作動させるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
左右の車輪と車軸とが軸受或いは摺動面を介して配設された台車を具備した鉄道車両の短絡装置であって、
車輪に接触する摺動接触子（例えば、図１の接地装置７１ｂ）を左右の車輪それぞれに備えるとともに、
前記摺動接触子間を短絡させる第１の短絡路を備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、摺動面を介して車軸を軸方向に摺動する左右の外筒（例えば、図１の外筒３０ｂ）と、軸受を介して前記左右の外筒それぞれに取り付けられた車輪（例えば、図１の車輪４０ｂ）と、を有する軌間可変の台車を具備した鉄道車両の短絡装置であって、
車輪に接触する摺動接触子（例えば、図１の接地装置７１ｂ）を左右の車輪それぞれに備えるとともに、
前記摺動接触子間を短絡させる第１の短絡路を備えたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項１、２記載の発明によれば、摺動接触子を介して左右の車輪間を短絡する短絡路が形成されるため、確実に軌道回路を作動させることができる。
【００１１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の鉄道車両の短絡装置において、
前記台車は、アウターロータ形各輪駆動方式の車輪一体形主電動機を有し、
前記各摺動接触子を前記台車の固定部に、当該固定部と導通可能に配設するとともに、当該固定部の１つである左右の主電動機の固定子間を電気的に接続することにより第２の短絡路を形成したことを特徴としている。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、車輪―摺動接触子―固定部（主電動機の固定子）を通じて、左右の車輪間が短絡される第２の短絡路を形成することができる。また、第２の短絡路と第１の短絡路とが並列に接続されるため、左右の車輪間のインピーダンスを低減せしめ、より確実に軌道回路を作動させることができる。
【００１３】
尚、この場合、請求項４記載の発明のように、請求項３記載の鉄道車両の短絡装置における台車が、左右の主電動機間の車軸中央部に、左右の主電動機へ冷却風を送るための風道（例えば、図１のフード６０）を備えている場合には、左右の主電動機の固定子間を接続する導線をこの風道内に配線することにより第２の短絡路を形成してもよい。この場合には、第２の短絡路、即ち導線を短くすることができるため、導線に係る抵抗を低減させることができる。
【００１４】
また導線を配線することなく、請求項５記載の発明のように、請求項３または４記載の台車が、左右の主電動機間の車軸中央部に、左右の主電動機へ冷却風を送るための風道であって、骨格部が導電体により構成された風道（例えば、図１のフード６０）を備え、この風道の骨格部により、前記第２の短絡路を形成することととしてもよい。尚、請求項５記載の発明の導線とともに、この請求項６記載の発明を適用してもよいことは勿論である。
【００１５】
また、請求項１〜５の何れか一項に記載の摺動接触子を、請求項６記載の発明のように、接地装置により構成することとしてもよい。
【００１６】
この請求項６記載の発明によれば、接地装置は通常台車に配設されているため、軌道回路を作動させるために新たな装置を開発／取り付ける必要がなく、短絡装置を安価かつ容易に実現できる。
【００１７】
また請求項１〜６の何れか一項に記載の鉄道車両の短絡装置の第１の短絡路として、例えば請求項７記載の発明のように、摺動接触子間を電気的に接続する導線を備えるように短絡装置を構成してもよい。この場合には、直接的かつ簡易な方法により第１の短絡路を形成することができる。
【００１８】
また請求項８記載の発明のように、請求項１〜７の何れか一項に記載の短絡装置の各摺動接触子が、台車の固定部に、当該固定部と通電可能に配設されることとしてもよい。この場合には、車輪と固定部とが短絡されることとなり、固定部を介して左右の車輪間を短絡する短絡路を形成することができる。また、当該短絡路は、第１の短絡路と並列となるため、左右の車輪間のインピーダンスを低減せしめ、より確実に軌道回路を作動させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
尚、実施の形態として、動力車両（機関車）の台車を例に挙げて説明するが、動力車両以外の客車等の台車にも本発明を適用可能である。更に、動力車両に備えられている接地装置を利用することとして実施の形態を説明するが、接地装置の代わりに、各車輪に摺動接触する摺動接触子を設けてよいことは勿論である。
【００２０】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、本発明を、軌間可変電車の台車に適用した形態であり、主電動機を、アウターロータ形各輪駆動方式の車輪一体形電動機としたものである。図１は、片輪に係る主電動機１０ｂの（ａ）断面構成と（ｂ）外形を示す図である。
【００２１】
図１において、車軸２０の外側には円筒形の筒（外筒３０ｂ）が配置されており、この外筒３０ｂの上に、車輪４０ｂ、主電動機１０ｂ等が配置される。主電動機の固定子１１ｂは外筒３０ｂ上に固定的に配設される。主電動機の回転子１２ｂと車輪４０ｂとはボルト結合されており、円すいころ軸受５０ｂ及び主電動機側軸受３６ｂを介して外筒３０ｂ上を、一体となって回転する。即ち、車軸２０、外筒３０ｂ、および固定子１１ｂは回転しない固定部であり、車輪４０ｂ及び回転子１２ｂは回転部である。したがって、左右の車輪は独立して回転する。また、外筒３０ｂの内側には滑り軸受が取り付けられており、外筒３０ｂは車軸２０上を軸方向左右に摺動可能に構成され、軌間に合わせて移動される。
【００２２】
また、図中左側の蛇腹状のフード６０は、標準軌／狭軌によって伸縮されるとともに、冷却空気を主電動機１０ｂに導くための内部空間を形成し、通風ダクト６１から送られてくる冷却風を主電動機１０ｂに導く風道である。また、主電動機１０ｂの電機子コイルへのリード線１３ｂが配線されているが、アース線は、主電動機側軸受３６ｂを介して回転部を回転可能に支持する軸受支持台３５ｂに接続されており、軸受支持台３５ｂは、外筒３０ｂ上の車軸中央側に固定配置されている。即ち、軸受支持台３５ｂと外筒３０ｂとは電気的に接続された状態にある。
【００２３】
ここで、接地装置７１ｂについて説明する。一般的な台車は、車輪と車軸とが一体である。このため、車上の電力はパンタグラフで集電された後、車軸に取り付けられた接地装置により車軸から車輪を通じてレールに流される。しかし、軌間可変の台車においては車軸２０と車輪４０ｂとの間に軸受（例えば、円すいころ軸受５０ｂ）があるため、従来のように車軸２０に接地装置を取り付けたのでは、軸受に電流が流れ、電食の問題が生じる。そこで、車輪４０ｂのボス部に集電環４１ｂを取り付け、集電環４１ｂに接触するように付勢された接地ブラシにより接地装置７１ｂを構成する。
【００２４】
次に、短絡装置の構成について説明する。
図２は、図１の主電動機を左右両輪について示した図であり、（ａ）が標準軌の状態、（ｂ）が狭軌の状態を示している。尚、英小文字符号は、各部材の左右を識別するための符号である。
【００２５】
短絡装置は、▲１▼左右の接地装置７１ａ，７１ｂ間を電気的に接続する短絡導線７２ａ，７２ｂと、▲２▼左右の固定部を電気的に接続する短絡導線７６ａ，７６ｂとを備え、更に▲３▼接地装置７１ａ，７１ｂを、絶縁体を介さずに、電気的に外筒へ直接設置したことを特徴としている。
【００２６】
▲１▼の短絡導線７２ａ，７２ｂは、それぞれ一端が接地装置７１ａ，７１ｂに接続され、他端が端子台７３に接続される。したがって、接地装置７１ａ−短絡導線７２ａ−端子台７３−短絡導線７２ｂ−接地装置７１ｂを経由することにより、車輪４０ａと車輪４０ｂ間を電気的に接続する短絡路が形成される。これにより、車輪４０ａと車輪４０ｂ間が短絡されるため、軌道回路を作動させることができる。
【００２７】
▲２▼の短絡導線７６ａ，７６ｂは、それぞれ一端が、軸受支持台３５ａ，３５ｂにボルト留め等により接続され、他端が端子台７７に接続される。また、短絡導線７６ａ，７６ｂは、主電動機１０ａ，１０ｂのリード線１３ａ，１３ｂと結束等され、配線される。
【００２８】
また、軸受支持台３５ａ，３５ｂは、上述の通り外筒３０ａ，３０ｂに取り付けられており、固定部の一部を構成する。したがって、軸受支持台３５ａ−短絡導線７６ａ−端子台７７−短絡導線７６ｂ−軸受支持台３５ｂを経由することにより、外筒３０ａと外筒３０ｂ間を電気的に接続する短絡路が形成される。
【００２９】
また、接地装置７１ａ，７１ｂは、通常、電気を集約して車輪４０に流すため、絶縁体を介して固定部に設置されるが、本実施の形態においては、絶縁体を介さずに固定部に直接設置する。このことにより、固定部、即ち外筒３０と車輪４０とが短絡されることとなり、▲２▼の短絡導線７６ａ，７６ｂによって形成される短絡路は、左右の車輪４０ａ，４０ｂに接続されることとなる。即ち、▲１▼の短絡導線７２ａ，７２ｂにより形成される短絡路と、▲２▼の短絡導線７６ａ，７６ｂにより形成される短絡路とが並列に接続されるため、車輪４０ａと車輪４０ｂ間のインピーダンスを低減させ、軌道回路を一層確実に作動させることができる。
【００３０】
尚、短絡導線７６ａ，７６ｂを、リード線１３ａ，１３ｂと同様に配線することとして説明したが、次のように配線することとしてもよい。図３は、短絡導線７６ａ，７６ｂの配線の変形例を示す図であり、（ａ）が標準軌の状態、（ｂ）が狭軌の状態を示している。図３において、端子台７７はフード６０内の略軸中心に配設される。軌間可変の標準軌／狭軌の状態に応じて、短絡導線７６ａ，７６ｂが屈曲することとなるが、短絡導線７６ａ，７６ｂを短くすることができるため、配線長に係る抵抗を低減させることができる。また、端子台７７を、標準軌／狭軌の状態に応じて移動させることとし、短絡導線７６ａ，７６ｂを張った状態で支持することとしてもよい。
【００３１】
また、フード６０の骨組みを金属等の導電体とすることとしてもよい。フード６０は固定部に固定されるものであるため、左右の固定部間、即ち左右の主電動機１０ａ，１０ｂの固定子間、及び左右の外筒３０ａ，３０ｂ間が、フード６０によって短絡されることとなる。このように短絡路を設けることとしてもよい。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、本発明を、軌間可変電車の他の台車に適用した形態であって、平行カルダン駆動方式の台車である。図４は、狭軌の状態における、輪軸断面の概略構成を示す図である。
【００３３】
図４において、車軸１２０の外側に設置された外側外筒１３１に車輪１４１、円すいころ軸受１９２を有する軸箱１９１が取り付けられている。外側外筒１３１の内側には滑り軸受が取り付けられており、車輪１４１、軸箱１９１、および外側外筒１３１が一体となって軌間に合わせて左右に摺動する。
【００３４】
また、車軸１２０は、軸端側の径が、軸中央部より所定の長さ小さく設計されており、この車軸端側の車軸１２０の外側に内側外筒１３２が設置されている。そして、内側外筒１３２と外側外筒１３１間には、コロ式スプライン１８０が配設されており、回転トルクを伝えると同時に、軌間変換中は外側外筒１３１がこのコロ式スプライン１８０で左右に摺動する。
【００３５】
また、電動機の動力は、減速歯車装置１９０等を介して直接車軸に伝わる。即ち、その動力は、車軸１２０−内側外筒１３２−コロ式スプライン１８０−外型外筒１３１−車輪１４１と伝わる。したがって、車軸１２０、内側外筒１３２，コロ式スプライン１８０、外側外筒１３１、及び車輪１４１は、回転部となり、左右の車輪が一体的に回転する。
【００３６】
但し、円すいころ軸受１９２を介して外側外筒１３１に配設された軸箱１９１は、固定部となる。第２の実施の形態においては、この軸箱１９１に接地装置１７１を配設する。即ち、車輪１４１に接触するように接地ブラシを軸箱１９１に配置することにより、接地装置１７１を構成する。そして、左右の軸箱１９１に接地装置１７１を配設し、これを短絡導線１７６で接続する。これにより、左右の車輪１４１間を電気的に接続する短絡路が形成され、軌道回路を作動させることができる。
【００３７】
以上、２つの実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、第１の実施の形態の台車は、軌間可変の台車であるとして説明したが、軌間可変でなく、単に、アウターロータ形各輪駆動方式の車輪一体形種電動機を採用した台車であることとしてもよい。この場合であっても、車輪４０ｂは軸受を介して車軸２０に回転自在に支持されることとなる。このため、軸受による電食の問題が生じるため、軌道回路を作動させることが困難であるが、接地装置７１ｂ等の第１の実施の形態の短絡装置を適用することにより、軌道回路を作動させることが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、車輪と車軸とが軸受或いは摺動面を介して配設された台車を備えた鉄道車両であっても、左右の車輪それぞれに接触する摺動接触子等によって左右の車輪間を短絡する短絡路が形成されて、軌道回路を作動させることが可能となる。また、複数の短絡路を並列的に設けることにより、左右の車輪間のインピーダンスを低減し、より確実に軌道回路を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における主電動機の断面構成および外形を示す図。
【図２】図１の主電動機の左右両輪について示す図。
【図３】第１の実施の形態における短絡導線の配線の変形例を示す図。
【図４】第２の実施の形態における輪軸断面の概略構成を示す図。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ            主電動機
１１ａ，１１ｂ          固定子
１２ａ，１２ｂ          回転子
１３ａ，１３ｂ          リード線
２０，１２０              車軸
３０ａ，３０ｂ            外筒
４０ａ，４０ｂ，１４０    車輪
５０ａ，５０ｂ            円すいころ軸受
６０                      フード
７１ａ，７１ｂ，１７１    接地装置
７２ａ，７２ｂ，７６ａ，７６ｂ，１７６    短絡導線
【図１】
2004243919.tif 000003
【図２】
2004243919.tif 000004
【図３】
2004243919.tif 000005
【図４】
2004243919.tif 000006