(57)【要約】【課題】架台部と摺接部とを具備する複合剛体電車線において、強固に摺接部を架台部に固定できる複合剛体電車線を提供する。【解決手段】構造物側に取り付けられる架台部1と、この架台部1にかしめ止めされて集電シューに摺接される摺接部2とを具備する複合剛体電車線である。この架台部1と摺接部2との接合面の少なくとも一部が粗面化されている。その粗面は粗面化前の接合面に対して凸部が形成される粗面である。この粗面化された接合面を介して摺接部2が架台部1にかしめ止めされる。架台部1はアルミニウム、摺接部2はステンレスが好ましく、粗面化は摺接部2にステンレスを溶射することが好ましい。【選択図】図１
2007131014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物側に取り付けられる架台部と、この架台部にかしめ止めされて集電シューに摺接される摺接部とを具備する複合剛体電車線であって、
前記架台部と摺接部との接合面の少なくとも一部が粗面化されており、その粗面は粗面化前の接合面に対して凸部が形成される粗面であり、
摺接部を架台部にかしめ止めした際、粗面の凸部を対向する接合面に食い込ませることで摺接部と架台部を固定したことを特徴とする複合剛体電車線。
【請求項２】
接合面の粗面化は、架台部と摺接部のうち硬度の高い方の接合面に対して行うことを特徴とする請求項１に記載の複合剛体電車線。
【請求項３】
粗面化する手段が金属の溶射であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の複合剛体電車線。
【請求項４】
粗面化する手段が摺接部への金属の溶射であり、溶射される金属は架台部よりも硬質の材料であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の複合剛体電車線。
【請求項５】
架台部がアルミニウムまたはアルミニウム合金で、摺接部がステンレスであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の複合剛体電車線。
【請求項６】
溶射される金属がステンレスであることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の複合剛体電車線。
【請求項７】
粗面化された接合面の表面粗さがRaで3μm以上であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の複合剛体電車線。
【請求項８】
粗面化する範囲が、摺接部の接合面における外側面であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の複合剛体電車線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下鉄やモノレールなどに利用される複合剛体電車線に関するものである。特に、構造物側に取り付けられる架台部と、この架台部にかしめ止めされて集電シューに摺接される摺接部とを具備する複合剛体電車線において、強固に摺接部を架台部に固定することができる複合剛体電車線に関する。
【背景技術】
【０００２】
剛体電車線として、アルミニウムの架台部にステンレスの摺接部をかしめにより固定した構成が知られている（例えば特許文献１）。この架台部は、モノレールなどの線路構造体側に固定される取付片と、摺接部が取り付けられる台座片と、両辺を連結する連結片とから構成される。一方、摺接部は、集電シューとの接触片と、この接触片に対して屈曲するように突出した圧接片とを有する断面が［型の長尺材である。この台座片の上面には、摺接部の圧接片がはめ込まれる受入凹部が形成されており、この受入凹部に圧接片をはめ込んだ状態で、台座片を両側から圧縮することで摺接部を架台部にかしめ止めしている。
【０００３】
この際、特許文献１に記載の発明では、アルミニウムの架台部とステンレスの摺接部との電池反応を抑制するために、架台部と同一の金属、又はアルミニウムとステンレスの中間の電極電位を有する金属を摺接部における架台部との接合面の全面に溶射することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭61−143233号公報  第１図
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このように摺接部を架台部にかしめ止めした剛体電車線では、摺接部と架台部とのずれを防止するため、両者の間に高い密着力が要求される。しかし、この密着力を向上するための技術は、従来特に提案されていない。この密着力は、架台部や摺接部のサイズが大きくなった場合に向上させることが難しい傾向にある。
【０００６】
一方、特許文献１の技術は、架台部と同一の金属としてアルミニウムを、アルミニウムとステンレスの中間の電極電位を有する金属として錫を溶射することを開示しているが、これらの金属の溶射はいずれも電池反応を抑制するためであり、摺接部と架台部との密着性を改善する技術ではない。特に、溶射金属であるアルミニウムや錫は軟質金属であり、摺接部と架台部の密着性向上は到底期待できない。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、摺接部と架台部との密着性を高めることができる複合剛体電車線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、摺接部と架台部との接合面に所定の粗面化を行うことで上記の目的を達成する。
【０００９】
本発明複合剛体電車線は、構造物側に取り付けられる架台部と、この架台部にかしめ止めされて集電シューに摺接される摺接部とを具備する複合剛体電車線である。この架台部と摺接部との接合面の少なくとも一部は粗面化されている。その粗面は粗面化前の接合面に対して凸部が形成される粗面である。そして、この粗面化された接合面を介して摺接部が架台部にかしめ止めされたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、架台部と摺接部との接合面の少なくとも一部を粗面化することで、架台部と摺接部の接合面の摩擦係数を上げることができ、両者の密着力を向上させることができる。特に、その粗面は粗面化前の接合面に対して凸部が形成される粗面とすることで、この粗面化された接合面を介して摺接部を架台部にかしめ止めした際、粗面の凸部が圧接される対向接合面に食い込むため、架台部と摺接部とを強固に固定することができる。
【００１１】
この本発明複合剛体電車線において、以下の（A）〜（G）の構成を単独でまたは複合して具備することが好ましい。
【００１２】
（A）接合面の粗面化は、架台部と摺接部のうち硬度の高い方の接合面に対して行う。
架台部と摺接部のうち硬度の高い方の接合面を粗面化すれば、その粗面が硬度の低い他方の接合面に対して食い込みやすく、架台部と摺接部の密着強度を効果的に向上させることができる。
【００１３】
（B）粗面化する手段を金属の溶射とする。
複合剛体電車線は電流路となるため、高い導電率が要求される。そのため、粗面化する手段が金属の溶射であれば、粗面化に用いる溶射材料が導電性であるため、架台部と摺接部との接触抵抗を増加することなく両者を密着させることができる。また、溶射は溶射金属を強固に接合面に固着させることができる。
【００１４】
（C）粗面化する手段を摺接部への金属の溶射とし、溶射される金属を架台部よりも硬質の材料とする。
摺接部への金属の溶射により粗面化を行い、その溶射金属を架台部よりも硬質材料とすることで、摺接部を架台部にかしめ止めした際、溶射された金属が、より硬度の低い架台部に食い込みやすく、両者の密着性を高めることができる。
【００１５】
（D）架台部をアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、摺接部をステンレスとする。
アルミニウムまたはアルミニウム合金は、導電性や成形性に優れるため、剛体電車線の架台部として好適な材料である。摺接部は集電シューに摺接するため、導電性が必要であると共に高い耐摩耗性や耐食性も求められる。そのため、この要件を満たす材料としてステンレスが好適である。
【００１６】
（E）溶射される金属をステンレスとする。
ステンレスは金属の中でも比較的硬度が高い。そのため、特に架台部がステンレスよりも軟質の材料（アルミニウム又はアルミニウム合金など）であった場合、溶射により形成されたステンレスの凹凸が架台部に食い込みやすく、摺接部を架台部に強固に固定することができる。
【００１７】
（F）粗面化された接合面の表面粗さをRaで3μm以上とする。
粗面化された接合面が、このような表面粗さを有すれば、架台部と摺接部とを強固に接合することができ、両者の密着性を高めることができる。
【００１８】
（G）粗面化する範囲を、摺接部の接合面における外側面とする。
通常、摺接部の架台部へのかしめ止めは、摺接部を架台部にはめ込み、架台部の一部を両側からで圧縮して摺接部の外側面に圧接させることで行っている。そのため、摺接部と架台部のずれに対して、最も応力の作用しやすい摺接部の外側面を粗面化しておけば、摺接部を架台部に効果的に固定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明複合電車線によれば、架台部と摺接部との接合面の少なくとも一部を粗面化することで、架台部と摺接部の接合面の摩擦係数を上げることができる。それに伴い、架台部に摺接部をかしめ止めした際、両者の密着力を向上させることができる。また、その粗面は粗面化前の接合面に対して凸部が形成される粗面とすることで、この粗面化された接合面を介して摺接部を架台部にかしめ止めした際、粗面の凸部が圧接される対向接合面に食い込むため、架台部と摺接部とを強固に固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００２１】
（全体構成）
本発明複合剛体電車線は、いわゆるレール型の電車線で、架台部1に摺接部2とを具備する。この架台部1は、給電線としての機能を有すると共に、モノレールなどの線路構造体側に固定するための取付部としての機能を有する。一方、摺接部2は、架台部1の長手方向に沿って取り付けられており、モノレールなどの集電シューが摺接する箇所である。そして、この摺接部2は、架台部1に対してかしめにより固定されている。このような電車線は、通常、長さが12〜15m程度の長尺ユニットとして製品化され、このユニットを多数長手方向に接続することで電車線路が構築される。
【００２２】
（架台部）
架台部1は、モノレールなどの線路構造体側固定される取付片11と、摺接部2が取り付けられる台座片12と、両片11，12を連結する連結片13とから構成される。取付片11は、水平方向に延びるほぼ帯状の形態で、その断面において中央部に連結片13が一体化され、かつ上部には連結片13に向かって上りの傾斜面を有している。連結片13は垂直方向に延びるほぼ帯状の形態で、下端に取付片11が、上端に台座片12が一体化されている。台座片12は断面が扁平な長尺材で、その上面には、摺接部2の一部がはめ込まれる受入凹部12Aが形成され、下面の中央部に連結片13が一体化されている。ここでは、台座片12の両側寄りの位置に架台部1の長手方向に沿った計２本の溝を受入凹部12Aとして形成している。この受入凹部12Aに摺接部2の一部をはめ込み、台座片12を両側から圧縮することで受入凹部12Aの幅を狭め、摺接部2が架台部1にかしめ止めされる。
【００２３】
架台部1の材質としては、導電性や成形性に優れる材料が好適に利用できる。具体的には、アルミニウムやアルミニウム合金が挙げられる。アルミニウム合金としては、JIS  6000番系（Al−Mg−Si系）合金が挙げられる。この架台部1は例えば押出により成形される。
【００２４】
（摺接部）
摺接部2は、その一部が台座片12にはめ込まれてかしめ止めされる構成になっていれば良い。ここでは、集電シューとの接触片21と、この接触片21に対して屈曲するように突出した圧接片22とが一体化され、断面が［型の長尺材を摺接部2としている。このうち、圧接片22が台座片12の受入凹部12Aにはめ込まれてかしめ止めされる。その他、断面が矩形状や台形状の摺接部2も利用できる。
【００２５】
摺接部2の材質としては、耐摩耗性、耐食性や加工性に優れ、かつ導電性を有する材料が好適に利用できる。具体的にはSUS304、SUS430などのステンレスが挙げられる。
【００２６】
（粗面化）
上記の架台部1と摺接部2の接合面のうち、少なくとも一部を粗面化する。粗面化を行うのは、架台部1側と摺接部2側の各接合面のいずれでもよい。つまり、架台部1の接合面を粗面化しても良いし、摺接部2の接合面を粗面化してもよい。後述するように、金属の溶射により粗面化を行う場合、粗面化する対象部材の融点が溶射金属よりも大幅に低いと溶射時の熱により対象部材が変形する可能性がある。そのため、架台部1がアルミニウム又はアルミニウム合金で、摺接部2がステンレス、溶射金属もステンレスの場合、粗面化は摺接部2の接合面に対して行うことが好ましい。
【００２７】
粗面化する範囲は、接合面の少なくとも一部とする。つまり、接合面の全面を粗面化しても良いし、接合面の一部を粗面化しても良い。接合面の全面を粗面化する場合、架台部1と摺接部2との密着力をより向上させることができる。接合面の一部を粗面化する場合、粗面化する範囲を限定することで、粗面化作業を簡素化することができる。
【００２８】
接合面の一部を粗面化する場合、粗面化箇所は剛体電車線の長手方向に均一に分散しておくことが好ましい。また、粗面化箇所が狭すぎると摺接部1と架台部2との十分な密着力が得られないため、電車線の幅方向に一様な粗面化処理がなされている場合、接合面（電車線）の長手方向の200mm当りで100mm以上の範囲に亘って粗面化しておくことが好適である。
【００２９】
また、摺接部2の接合面を粗面化する場合、粗面化する範囲は、摺接部2の接合面における外側面とすることが好適である。図１に示す摺接部2の場合、架台部1との接合面は、接触片21の下面と、圧接片22の外側面の一部、下端面および内側面となる。このうち、架台部1と摺接部2とのずれに対して最も応力が作用しやすいのが圧接片22の外側面である。そのため、この圧接片22の外側面（図１において摺接部2でクロスハッチングが施された箇所）を粗面化することが好ましい。この外側面を粗面化することで、粗面化する範囲を限定でき、かつ架台部1と摺接部2との密着力も十分な強度が得られる。この圧接片22の外側面に金属の溶射による粗面化を行う場合、粗面化しない接触片21の上面および接触片21の上面から圧接片22の外側面への移行面に適宜な耐熱材料からなるマスクを設け、摺接部1の外側から溶射を行えばよい。このマスクには溶射用の市販の耐熱樹脂マスクなどが利用できる。
【００３０】
粗面化手段としては、粗面化前の接合面に対して凸部が形成できる粗面化手段であれば良い。例えば、溶射が好ましい。その他、硬質の砂状金属粒子を粗面化前の接合面にめっきなどで固着させることも考えられる。
【００３１】
溶射材料としては、架台部1と摺接部2との接触抵抗が大きくならないような導電性を有する材料が好適である。さらには、架台部1と摺接部2とをかしめ止めした際に、溶射により形成された粗面の凸部が対向する接合面に食い込むような硬度を有する材料が好適である。特に、架台部1よりも高硬度の溶射材料を摺接部2の接合面に溶射することが好適である。これらの条件を満たす好適な溶射材料としてはSUS304、SUS430などのステンレスが挙げられる。とりわけ、摺接部2と同一のステンレス材を溶射材料とすると、摺接部2と溶射材料とのなじみがよく好適である。
【００３２】
粗面化された接合面の表面粗さはJIS  B0601：2001に規定するRaで3μm以上とすることが好ましい。この規定値以上の表面粗さを有することで、架台部1と摺接部2とを高い密着性で固着することができる。
【００３３】
そして、架台部1と摺接部2との接合強度は20kN以上であることが好ましい。20kN以上の接合強度を満たせば、モノレール、地下鉄、新交通システムなどの種々の剛体電車線として好適に利用できる。この接合強度の測定には、電車線の長手方向における架台部1と摺接部2との接合長が200mmの試験片を用いる。接合強度は、この試験片の架台部1と摺接部2とを電車線の長手方向に沿って互いに反対方向に引っ張った際、両部材1，2が滑り出す時の荷重を測定した値である。
【００３４】
その他、架台部1と摺接部2との間には導電性コンパウンド（図示せず）を介在させることが好ましい。この導電性コンパウンドを用いることで、架台部1と摺接部2との隙間を極力低減できると共に、両者の接触抵抗を低減することができる。特に、接合面の一部を粗面化した場合、粗面化されていない接合面の残部に導電性コンパウンドを介在させることで、架台部1と摺接部2の接触抵抗を低減することができる。より具体的には、図１の電車線において、粗面化していない接触片21の下面および圧接片22の内側面と架台部1との間に導電性コンパウンドを介在させればよい。導電性コンパウンドには、例えば市販のものが利用できる。
【００３５】
（他の構成の複合剛体電車線）
さらに図１とは異なる構成の本発明剛体電車線として、図２〜図６に示すの横断面構造の電車線が挙げられる。いずれの電車線も、架台部1はアルミニウム、摺接部2はステンレスで構成され、全体として長尺材に形成されている。また、摺接部2のうち粗面化する領域は図１と同様にクロスハッチングで示している。
【００３６】
図２の剛体電車線は、レール型の電車線で、図１の電車線に比べて台座片12の幅が小さく、それに伴って摺接部2の幅も小さくした構成である。その他の構成は図１の剛体電車線と共通である。この実施の形態の場合も、摺接部2における圧接片22の外側面にステンレスなどの金属を溶射しておいてから摺接部2を架台部1にかしめ止めすればよい。
【００３７】
図３の剛体電車線は、Ｉ型の電車線で、図１の電車線に比べて幅が狭く、かつ取付片11と台座片12との幅が一致した架台部1を有する構成である。この架台部1には、断面がほぼ矩形で溝状の受入凹部12Aが１本形成され、その受入凹部12Aに断面が台形状の摺接部2がかしめ止めされている。この実施の形態の場合も、摺接部2における外側面にステンレスなどの金属を溶射しておいてから摺接部2を架台部1にかしめ止めすればよい。
【００３８】
図４の剛体電車線は、Ｉ型の電車線で、図３の電車線に比べて全体の高さが大きい構成である。より具体的には、取付片11と台座片12の高さが図３の電車線に比べて大きく、連結片13の高さが図３の電車線に比べて小さくなっている。その他の構成は図３の電車線と同様である。この実施の形態の場合も摺接部2における外側面にステンレスなどの金属を溶射しておいてから摺接部2を架台部1にかしめ止めすればよい。
【００３９】
図５の剛体電車線は、箱型の電車線で、帯状の取付片11の上部に２本の側壁状の連結片13が間隔をあけて形成され、それら連結片13の上端部に跨るように台座片12が形成されている。この台座片12は断面がほぼ台形状で、上部に断面がほぼ矩形で溝状の受入凹部12Aが１本形成されている。そして、この受入凹部12Aに断面がほぼ台形状の摺接部2をはめ込んで台座片12を両側からかしめることで摺接部2の固定が行われる。この実施の形態の場合も摺接部2における外側面にステンレスなどの金属を溶射しておいてから摺接部2を架台部1にかしめ止めすればよい。
【００４０】
図６の剛体電車線は、箱型の電車線で、一対のL型長尺片を対向配置して取付片11が構成され、その取付片11の上部に断面が中空角柱状の連結片13が一体化され、さらにその連結片13の上部中央に断面がほぼ台形状の台座片12が一体化されている。そして、この台座片12の上部に図１や図２と同様の断面が［型の摺接部2がかしめ止めされている。この実施の形態の場合も摺接部2における外側面にステンレスなどの金属を溶射しておいてから摺接部2を架台部1にかしめ止めすればよい。
【実施例１】
【００４１】
図１に記載の本発明複合剛体電車線（実施例１）を作製し、その摺接部と架台部との接合強度を調べてみた。この電車線の仕様と溶射条件は次の通りである。
【００４２】
架台部の材質：アルミニウム合金（JIS  A6063−T5）
摺接部の材質：ステンレス鋼（SUS304）
剛体電車線の最大幅：110mm
剛体電車線の高さ：105mm
摺接部の接触面の幅：79mm
摺接部の厚さ：6mm
連結片の幅：18mm
粗面化した摺接部外側面の幅：約12mm
溶射金属：ステンレス鋼（SUS304）
粗面化範囲：圧接片の外側面（図１参照）で摺接部の長手方向全長
粗面化した接合面の表面粗さ：Ra(JIS  B0601  2001)で3μm
【００４３】
また、比較のため、次の比較例も作製して、その接触部と架台部との接合強度を調べてみた。
【００４４】
比較例１：実施例１の粗面化の代わりに、圧接片の外側面と下端面とで形成される角部に複数の切欠を設けた。圧接片の外側面と下端面とで形成される角部を部分的に切削することで形成した。切欠の幅は約1mm、最大深さは約0.5mmである。切欠は100mmピッチで摺接部の長手方向に多数形成されている。
【００４５】
比較例２：実施例１の粗面化の代わりに、圧接片の外側面に突起を設けた。この突起は、圧接片の外側面にステンレス製のピンを埋め込んで、その端部を外側面から突出させることで形成した。ピンの直径は4mm、突出量は約1mmである。突起は100mmピッチで摺接部の長手方向に多数形成されている。
【００４６】
接合強度の測定には、図７（図１のレール型の電車線を側方から見た図）に示すように、架台部1と摺接部2との接合長が200mmの試験片100を用いた。但し、摺接部2は架台部1に対して約40mm長く、この約40mmの余長部が架台部1の一端側から長手方向に突出している。そして、この余長部のほぼ中央に貫通孔23を形成した。一方、試験片100のうち、摺接部2における余長部が突出していない他端面には、台座片（架台部1）のほぼ中央にネジ穴14を形成し、そこに掴み棒3をねじ込んで他端面から突出させておく。この試験片100を、摺接部の貫通孔23に差込軸（図示せず）を挿入すると共に、架台部1に設けた掴み棒3を保持することで引張試験機にセットする。そして、接合強度は、試験片の架台部1と摺接部2とを試験片100の長手方向に沿って互いに反対方向に引っ張った際、架台部1と摺接部2とが互いに滑り出す時の荷重を測定することで求めた。接合強度の評価基準は20kN以上とした。
【００４７】
その結果、実施例1は45kN以上の接合強度が得られたのに対し、比較例1では10〜12kN、比較例2では16〜18kNの接合強度しか得られず、本発明による接合強度の向上効果が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、地下鉄、モノレール、新交通システムなどの剛体電車線として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】レール型本発明電車線の横断面図である。
【図２】図１とは異なるレール型本発明電車線の横断面図である。
【図３】Ｉ型本発明電車線の横断面図である。
【図４】図３とは異なるＩ型本発明電車線の横断面図である。
【図５】箱型本発明電車線の横断面図である。
【図６】図５とは異なる箱型本発明電車線の横断面図である。
【図７】架台部と摺接部の接合強度を測定する試験方法の説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
1  架台部
11  取付片  12  台座片  13  連結片  12A  受入凹部  14  ネジ穴
2  接触部
21  接触片  22  圧接片  23  貫通孔
3  掴み棒
100  試験片
【図１】
2007131014.tif 000003
【図２】
2007131014.tif 000004
【図３】
2007131014.tif 000005
【図４】
2007131014.tif 000006
【図５】
2007131014.tif 000007
【図６】
2007131014.tif 000008
【図７】
2007131014.tif 000009