JP4755266B2

JP4755266B2 - 導電構造

Info

Publication number: JP4755266B2
Application number: JP2009039854A
Authority: JP
Inventors: 実長田; 朝紀渡邉; 志朗安吉
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2024-02-23
Also published as: JP2009117387A

Description

本発明は、一方の部材と他方の部材とを安定的に通電可能な状態にする導電構造に関する。

従来から回転軸と外部とを通電可能な状態にするために、いわゆるスリップリングとブラシ(以下、適宜「ブラシ方式」という。)が用いられている。このブラシ方式では、ブラシを取付けるためのブラシホルダーなどの付属品が必要となり、付属品などを設けるスペースが必要となる問題があった。また、振動・衝撃によってブラシが浮き上がることにより通電が不安定な状態となる問題があった。さらに、スリップリングとブラシを用いると、重量が重くなり、また、コスト高となる問題があった。

なお、上記従来技術は公用の技術であり、本発明は公用の技術をもとに開発したものである。このため、出願人は、特許出願の時において本発明に関連する文献公知発明の存在を知らず、文献公知発明の名称その他の文献公知発明に関する情報の所在の記載を省略する。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、ブラシ方式と比較して低コストで製造することができ、通電状態を維持・安定させることができる導電構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、導電性の回転軸と、前記回転軸と一体形成され前記回転軸の軸回りに前記回転軸と共に回転する導電性の回転体と、前記回転軸を回転可能に支持する導電性の軸受け部材と、前記回転軸と前記軸受け部材との間に設けられ前記回転軸及び前記軸受け部材にそれぞれ接触するコイルばねと、を有する導電構造であって、前記コイルばねは、当該コイルばねの側面部が前記回転部材及び前記軸受け部材に多点接触し、かつ前記回転軸と前記軸受け部材との間に固定せずに配置され、前記コイルばねの円周上で前記回転部材及び前記軸受け部材に対して通電することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、回転軸、軸受け部材、回転体及びコイルばねが全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。これにより、回転軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。特に、回転軸と軸受け部材とにコイルばねが接触するため、軸受け部材も電気的に接続した状態にすることができる。

また、通電状態を可能とするために既存のコイルばねを用いることにより、従来のブラシ方式と比較して製造コスト及び重量を大幅に低減することができる。また、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが自在に弾性変形することで耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。さらに、従来から用いられていたブラシとブラシホルダーが不要となるため、これらを設けるスペースも不要となり、小型化を実現することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導電構造において、前記回転体は、電車の車輪であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、回転体を車輪と車軸とが一体構造でない電車の車輪に用いた場合でも、上述のように車軸と車輪との通電状態の安定性を向上することができるため、レールを介して鉄道車両の在線検知を極めて正確に行うことができる。

また、請求項１及び２に係る発明と異なる別の第１発明は、導電性の回転軸と、前記回転軸の軸回りに前記回転軸と共に回転する導電性の回転体と、前記回転体に設けられ前記回転軸が挿入された状態で前記回転体と共に回転する導電性の筒状部と、前記回転軸と前記筒状部との間に設けられ前記回転軸及び前記筒状部にそれぞれ接触するコイルばねと、を有することを特徴とする。

別の第１発明によれば、回転軸、筒状部、回転体及びコイルばねが全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。このように、回転軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、ケーブルなどの部材を用いることなく、回転軸から回転体までを通電状態にすることができる。

また、既存のコイルばねを用いていることにより、従来のブラシ方式と比較して製造コスト及び重量を大幅に低減することができる。さらに、従来から用いられていたブラシとブラシホルダーが不要となるため、これらを設けるスペースも不要となり、小型化を実現することができる。さらに、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが自在に弾性変形することで耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。

別の第２発明は、別の第１発明に記載の導電構造において、前記筒状部は前記回転体に一体形成されていることを特徴とする。

別の第２発明によれば、筒状部が回転体に一体形成されているため、筒状部と回転体との間の通電性能を向上させることができる。また、部品点数が少なくなるため、導電構造の組立工数や製造コストを低減することができる。

別の第３発明は、回転しない導電性の固定軸と、前記固定軸の軸回りに回転する導電性の回転体と、前記回転体に設けられ前記固定軸が挿入された状態で前記回転体と共に回転する導電性の筒状部と、前記固定軸と前記筒状部との間に設けられ前記固定軸及び前記筒状部にそれぞれ接触するコイルばねと、を有することを特徴とする。

別の第３発明に記載の発明によれば、固定軸、筒状部、回転体及びコイルばねが全て導電性であるため、固定軸から回転体までを電気的に接続された状態にできる。これにより、固定軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。このように、固定軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、固定軸から回転体までを通電状態にすることができる。

また、既存のコイルばねを用いていることにより、従来のブラシ方式と比較して製造コスト及び重量を大幅に低減することができる。また、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが自在に弾性変形することで耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。さらに、従来から用いられていたブラシとブラシホルダーが不要となるため、これらを設けるスペースも不要となり、小型化を実現することができる。

なお、本発明は、固定された固定軸に対して回転体が回転する構成であるため、例えば風車などの駆動機構に広く用いることができる。

別の第４発明は、別の第３発明に記載の導電構造において、前記筒状部は前記回転体に一体形成されていることを特徴とする。

別の第４発明によれば、筒状部が回転体に一体形成されているため、筒状部と回転体との間の通電性能を向上させることができる。また、部品点数が少なくなるため、組立工数や製造コストを低減することができる。

別の第５発明は、導電性の回転軸と、前記回転軸の軸回りに前記回転軸と共に回転する導電性の回転体と、前記回転体に設けられ前記回転軸が挿入された状態で前記回転体と共に回転する導電性の筒状部と、前記回転軸と前記筒状部との間に設けられ前記回転軸又は前記回転体の回転力を前記回転体又は前記回転軸に伝達する導電性の駆動力伝達部材と、前記駆動力伝達部材と前記回転軸又は前記筒状部との間に設けられ前記駆動力伝達部材と前記回転軸又は前記筒状部にそれぞれ接触するコイルばねと、を有することを特徴とする。

別の第５発明によれば、回転軸、駆動力伝達部材、コイルばね、筒状部及び回転体が全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。これにより、回転軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。このように、回転軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、ケーブルなどの部材を用いることなく、回転軸から回転体までを通電状態にすることができる。

また、既存のコイルばねを用いることにより、従来のブラシ方式と比較して製造コスト及び重量を大幅に低減することができる。また、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが自在に弾性変形することで耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。さらに、従来から用いられていたブラシとブラシホルダーが不要となるため、これらを設けるスペースも不要となり、小型化を実現することができる。

一方、回転軸が回転すると、回転軸の回転力が駆動力伝達部材を介して回転体に伝達される。これにより、回転体に回転駆動力が発生し回転する。また逆に、回転体の回転力は、駆動力伝達部材を介して回転軸に伝達される。

このように、コイルばねは駆動力伝達部材と回転軸又は筒状部とにそれぞれ接触しているため、駆動力伝達性能と通電性能とを両立させることができ、特に、駆動性及び導電性がそれぞれ必要な車両の輪軸などに幅広く用いることができる。

別の第６発明は、導電性の回転軸と、前記回転軸の軸回りに前記回転軸と共に回転する導電性の回転体と、前記回転体に設けられ前記回転軸が挿入された状態で前記回転体と共に回転する導電性の筒状部と、前記回転軸と前記筒状部との間に設けられ前記回転軸又は前記回転体の回転力を前記回転体又は前記回転軸に伝達する導電性の駆動力伝達部材と、前記回転軸と前記筒状部との間に設けられ前記回転軸及び前記筒状部にそれぞれ接触するコイルばねと、を有することを特徴とする。

別の第６発明によれば、回転軸、駆動力伝達部材、コイルばね、筒状部及び回転体が全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。これにより、回転軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。このように、回転軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、ケーブルなどの部材を用いることなく、回転軸から回転体までを通電状態にすることができる。

一方、回転軸が回転すると、回転軸の回転力が駆動力伝達部材を介して回転体に伝達される。これにより、回転体に回転駆動力が発生し回転する。また逆に、回転体の回転力は、駆動力伝達部材を介して回転軸に伝達される。このように、駆動力伝達部材及びコイルばねは回転軸及び筒状部にそれぞれ接触しているため、駆動力伝達性能と通電性能とを両立させることができ、特に、駆動性及び導電性がそれぞれ必要な車両の輪軸などに幅広く用いることができる。

別の第７発明は、別の第６発明に記載の導電構造において、前記回転軸と前記筒状部との間には、前記駆動力伝達部材が設けられている第１領域と前記コイルばねが設けられている第２領域とを区分けする区分け部材を有することを特徴とする。

別の第７発明によれば、駆動力伝達部材及びコイルばねは回転軸及び筒状部にそれぞれ接触しているため、駆動力伝達時では駆動力伝達部材及びコイルばねに所定の圧力が作用する。ここで、回転軸と筒状部との間には駆動力伝達部材が設けられている第１領域とコイルばねが設けられている第２領域とを区分けする区分け部材が設けられているため、コイルばねの第１領域への移動又は駆動力伝達部材の第２領域への移動を防止することができる。特に、コイルばねや駆動力伝達部材が劣化や磨耗などにより破損した場合には、それぞれの破片が他の領域に混入してしまうことを防止できる。

別の第８発明は、別の第５発明乃至別の第７発明のいずれか１つの発明に記載の導電構造において、前記筒状部は前記回転体に一体形成されていることを特徴とする。

別の第８発明によれば、筒状部が回転体に一体形成されているため、筒状部と回転体との間の通電性能を向上させることができる。また、部品点数が少なくなるため、導電構造の組立工数や製造コストを低減することができる。

別の第９発明は、別の第５発明乃至別の第８発明のいずれか１つの発明に記載の導電構造において、前記回転軸及び前記筒状部には、前記駆動力伝達部材を位置決めする溝部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

別の第９発明によれば、駆動力伝達部材が溝部に設けられると溝部によって駆動力伝達部材が位置決めされる。この結果、駆動力伝達部材による力の伝達が確実になる。

また、駆動力伝達部材にコイルばねを設けている場合には、駆動力伝達部材を位置決めすることにより、コイルばねも位置決めすることができる。この結果、駆動力伝達部材を複数設けた場合に、駆動力伝達部材が筒状部又は回転軸の一部の部位に偏ることがなく、また、コイルばねも筒状部又は回転軸の一部の部位に偏ることがないため、回転軸と回転体との通電状態の安定性を維持できる。

別の第１０発明は、別の第５発明、別の第８発明、別の第９発明のいずれか１つの発明に記載の導電構造において、前記コイルばねは、前記駆動力伝達部材の外表面に前記駆動力伝達部材の軸方向に対して略直交する方向に沿って巻き付けられていることを特徴とする。

別の第１０発明によれば、コイルばねが駆動力伝達部材の外表面に駆動力伝達部材の軸方向に対して略直交する方向に沿って巻き付けられて構成されているため、コイルばねが駆動力伝達部材の外表面に亘って接触する構成となる。このため、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが駆動力伝達部材に対して離間してしまうことがなく、回転軸と回転体との通電状態を維持することができる。

別の第１１発明は、別の第５発明、別の第８発明、別の第９発明、別の第１０発明のいずれか1つの発明に記載の導電構造において、前記駆動力伝達部材の外表面に凹部が形成されており、前記凹部に前記コイルばねが設けられていることを特徴とする。

別の第１１発明によれば、コイルばねが駆動力伝達部材の外表面に形成された凹部に設けられているため、コイルばねの駆動力伝達部材に対する位置ずれを防止できる。これにより、コイルばねの接触位置を安定させることができ、振動や衝撃が生じた場合でも、回転軸と回転体との通電状態の安定性を維持できる。

また、コイルばねが回転軸又は筒状部から圧力を受けた場合には、コイルばねが弾性変形して凹部の内部に隠れるため、コイルばね自体が圧力により破損することを防止できる。さらに、コイルばねが弾性変形した状態で駆動力伝達部材や回転軸又は筒状部と接触することにより、両者の接触圧力を高めることができ、回転軸と回転体との通電状態の安定性をさらに向上させることができる。

別の第１２発明は、別の第１１発明に記載の導電構造において、前記凹部は、前記駆動力伝達部材の軸方向に沿って形成されていることを特徴とする。

別の第１２発明によれば、凹部が駆動力伝達部材の軸方向に沿って形成されているため、より多くの凹部を形成することができる。これにより、より多くのコイルばねを設けることができ、コイルばねの接触箇所が多くなるため、回転軸と回転体との通電性能の安定性をさらに向上させることができる。

別の第１３発明は、別の第１１発明に記載の導電構造において、前記凹部は、前記駆動力伝達部材の軸方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。

別の第１３発明によれば、凹部が駆動力伝達部材の軸方向に対して傾斜して形成されているため、駆動力伝達部材の軸方向に沿って延びている場合と比較して、凹部の長さを長くすることができる。これにより、凹部に設けるコイルばねの長さも長くすることができ、コイルばねの回転軸及び回転体に対する接触抵抗をさらに小さくすることができる。この結果、回転軸と回転体との通電状態の安定性をさらに向上させることができる。また、凹部が駆動力伝達部材の軸方向に対して傾斜して形成されているため、特定の場所で導電性が低下してしまうことを防止できる。

別の第１４発明は、別の第１発明、別の第２発明、別の第５発明、別の第６発明、別の第７発明、別の第８発明、別の第９発明、別の第１０発明、別の第１１発明、別の第１２発明、別の第１３発明のいずれか１つの発明に記載の導電構造において、前記回転体は、電車の車輪であることを特徴とする。

別の第１４発明によれば、回転体を車輪と車軸とが一体構造でない電車の車輪に用いた場合でも、上述のように車軸と車輪との通電状態の安定性を向上することができるため、レールを介して鉄道車両の在線検知を極めて正確に行うことができる。

請求項１に記載の発明は、回転軸、軸受け部材、回転体及びコイルばねが全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。これにより、回転軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。特に、回転軸と軸受け部材とにコイルばねが接触するため、軸受け部材も電気的に接続した状態にすることができる。

請求項２に記載の発明は、回転体を車輪と車軸とが一体構造でない電車の車輪に用いた場合でも、上述のように車軸と車輪との通電状態の安定性を向上することができるため、レールを介して鉄道車両の在線検知を極めて正確に行うことができる。

別の第１発明は、回転軸、筒状部、回転体及びコイルばねが全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。このように、回転軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、ケーブルなどの部材を用いることなく、回転軸から回転体までを通電状態にすることができる。

別の第２発明は、筒状部が回転体に一体形成されているため、筒状部と回転体との間の通電性能を向上させることができる。また、部品点数が少なくなるため、導電構造の組立工数や製造コストを低減することができる。

別の第３発明は、固定軸、筒状部、回転体及びコイルばねが全て導電性であるため、固定軸から回転体までを電気的に接続された状態にできる。これにより、固定軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。このように、固定軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、固定軸から回転体までを通電状態にすることができる。

別の第４発明は、筒状部が回転体に一体形成されているため、筒状部と回転体との間の通電性能を向上させることができる。また、部品点数が少なくなるため、組立工数や製造コストを低減することができる。

別の第５発明は、回転軸、駆動力伝達部材、コイルばね、筒状部及び回転体が全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。これにより、回転軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。このように、回転軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、ケーブルなどの部材を用いることなく、回転軸から回転体までを通電状態にすることができる。

また、既存のコイルばねを用いていることにより、従来のブラシ方式と比較して製造コスト及び重量を大幅に低減することができる。また、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが自在に弾性変形することで耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。また、従来から用いられていたブラシとブラシホルダーが不要となるため、これらを設けるスペースも不要となり、小型化を実現することができる。

さらに、コイルばねは駆動力伝達部材と回転軸又は筒状部とにそれぞれ接触しているため、駆動力伝達性能と通電性能とを両立させることができ、特に、駆動性及び導電性がそれぞれ必要な車両の輪軸などに幅広く用いることができる。

別の第６発明は、回転軸、駆動力伝達部材、コイルばね、筒状部及び回転体が全て導電性であるため、回転軸から回転体までを電気的に接続された状態にすることができる。これにより、回転軸と回転体との通電状態を可能にすることができる。このように、回転軸と回転体とが一体に形成されておらず、両者を別々に製造し、その後両者を組み付けた場合でも、ケーブルなどの部材を用いることなく、回転軸から回転体までを通電状態にすることができる。

さらに、駆動力伝達部材及びコイルばねは回転軸及び筒状部にそれぞれ接触しているため、駆動力伝達性能と通電性能とを両立させることができ、特に、駆動性及び導電性がそれぞれ必要な車両の輪軸などに幅広く用いることができる。

別の第７発明は、駆動力伝達部材及びコイルばねが回転軸及び筒状部にそれぞれ接触しているため、駆動力伝達時では駆動力伝達部材及びコイルばねに所定の圧力が作用する。ここで、回転軸と筒状部との間には駆動力伝達部材が設けられている第１領域とコイルばねが設けられている第２領域とを区分けする区分け部材が設けられているため、コイルばねの第１領域への移動又は駆動力伝達部材の第２領域への移動を防止することができる。特に、コイルばねや駆動力伝達部材が劣化や磨耗などにより破損した場合には、それぞれの破片が他の領域に混入してしまうことを防止できる。

別の第８発明は、筒状部が回転体に一体形成されているため、筒状部と回転体との間の通電性能を向上させることができる。また、部品点数が少なくなるため、導電構造の組立工数や製造コストを低減することができる。

別の第９発明は、駆動力伝達部材が溝部に設けられると溝部によって駆動力伝達部材が位置決めされる。この結果、駆動力伝達部材による力の伝達が確実になる。

別の第１０発明は、コイルばねが駆動力伝達部材の外表面に駆動力伝達部材の軸方向に対して略直交する方向に沿って巻き付けられて構成されているため、コイルばねが駆動力伝達部材の外表面に亘って接触する構成となる。このため、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが駆動力伝達部材に対して離間してしまうことがなく、回転軸と回転体との通電状態を維持することができる。

別の第１１発明は、コイルばねが駆動力伝達部材の外表面に形成された凹部に設けられているため、コイルばねの駆動力伝達部材に対する位置ずれを防止できる。これにより、コイルばねの接触位置を安定させることができ、振動や衝撃が生じた場合でも、回転軸と回転体との通電状態の安定性を維持できる。

別の第１２発明は、凹部が駆動力伝達部材の軸方向に沿って形成されているため、より多くの凹部を形成することができる。これにより、より多くのコイルばねを設けることができ、コイルばねの接触箇所が多くなるため、回転軸と回転体との通電性能の安定性をさらに向上させることができる。

別の第１３発明は、凹部が駆動力伝達部材の軸方向に対して傾斜して形成されているため、駆動力伝達部材の軸方向に沿って延びている場合と比較して、凹部の長さを長くすることができる。これにより、凹部に設けるコイルばねの長さも長くすることができ、コイルばねの回転軸及び回転体に対する接触抵抗をさらに小さくすることができる。この結果、回転軸と回転体との通電状態の安定性をさらに向上させることができる。また、凹部が駆動力伝達部材の軸方向に対して傾斜して形成されているため、特定の場所で導電性が低下してしまうことを防止できる。

別の第１４発明は、回転体を車輪と車軸とが一体構造でない電車の車輪に用いた場合でも、上述のように車軸と車輪との通電状態の安定性を向上することができるため、レールを介して鉄道車両の在線検知を極めて正確に行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る導電構造の分解図である。本発明の第１実施形態に係る導電構造を構成するコイルばねの側面図である。本発明の第１実施形態に係る導電構造の部分拡大図である。（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る導電構造を構成するコイルばね及び駆動力伝達部材の正面図であり、（Ｂ）はその側面図である。本発明の第３実施形態に係る導電構造を構成するコイルばね及び駆動力伝達部材の斜視図である。本発明の第４実施形態に係る導電構造を構成するコイルばね及び駆動力伝達部材の斜視図である。

次に、本発明の第１実施形態に係る導電構造について、図面を参照して説明する。

なお、本実施形態においては、導電構造が電車の輪軸の駆動機構に用いられる形態を例にとり説明するが、これに限られることはなく、本発明の導電構造は、一方の部材と他方の部材との通電状態を維持することが必要な全てのものに適用することができる。

本実施形態の導電構造は、電車の車輪を回転駆動するための駆動機構に用いられる。すなわち、図１乃至図３に示すように、モータ（図示省略）と機械的に接続されモータの駆動力により回転駆動する金属性の車軸（回転軸）１６の端部には、車軸１６の外周に亘って突部１８Ａと溝部１８Ｂとが交互に形成されたインナースリーブ１８が形成されている。なお、インナースリーブ１８は、車軸１６に直接形成されている場合に限られることはなく、例えば外周に亘って突部１８Ａと溝部１８Ｂとが交互に形成された金属性のリング状部材（図示省略）を車軸の端部に圧入させて設けるようにしてもよい。

また、図１に示すように、電車の金属性の車輪（回転体）２０の外側面には、車軸１６から回転駆動力が伝達される金属性のアウタースリーブ２４（筒状部）が一体形成されている。このアウタースリーブ２４の内周に亘って突部２４Ａと溝部２４Ｂとが交互に形成されて構成されている。

また、アウタースリーブ２４は、台車（図示省略）に組み付けられた軸箱（軸受け部材）２２に支持されている。軸箱２２の内部にはアウタースリーブ２４の外周に位置するボールなど（図示省略）が配置されており、アウタースリーブ２４はこのボールなどにより軸箱２２に対して回転する。

また、インナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂとの間であって車輪２０側の第１領域には金属性の円柱状部材１２（駆動力伝達部材）が配置されている。このため、車軸１６が回転すると、車軸１６の回転力はインナースリーブ１８及び円柱状部材１２を介してアウタースリーブ２４に伝達され、車輪２０がアウタースリーブ２４と共に回転する。

また、インナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂとの間であって車輪２０側と軸方向反対側の第２領域には金属性のコイルばね１４が配置されている。このため、コイルばね１４は、インナースリーブ１８の溝部１８Ｂ及びアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂの多くの点でそれぞれ接触した状態となっている。このため、車軸１６からインナースリーブ１８及びアウタースリーブ２４を介して車輪２０まで電気的に接続された状態（導電性）になっている。

また、コイルばね１４をインナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂとの間に配置させることにより、コイルばね１４を位置決めすることができ、駆動力伝達時に所定の駆動力がコイルばね１４に作用した場合でもコイルばね１４がインナースリーブ１８上を移動することがない。この結果、車軸１６から車輪２０における通電状態の安定性を向上することができる。

また、インナースリーブ１８がアウタースリーブ２４に挿入された状態において車輪２０側のインナースリーブ１８の外周には、円柱状部材１２の抜けを防止するための第１ワイヤー部材２８と、インナースリーブ１８の溝部１８Ｂに塗布されたグリースの外部への飛散や外部からのゴミ・埃の侵入を阻止するための第１シール部材２６がそれぞれ配置されている。

また、インナースリーブ１８がアウタースリーブ２４に挿入された状態において車輪２０側と軸方向反対側のインナースリーブ１８の外周には、円柱状部材１２及びコイルばね１４の移動を阻止する第２ワイヤー部材（区分け部材）２７と、インナースリーブ１８の溝部１８Ｂに塗布されたグリースの外部への飛散や外部からのゴミ・埃の侵入を阻止するための第２シール部材２５（区分け部材）がそれぞれ配置されている。第２シール部材２５と第２ワイヤー部材２７は第１領域と第２領域との境界近傍に配置されており、第２ワイヤー部材２７を設けることにより円柱状部材１２が第２領域に移動することを防止し、あるいはコイルばね１４が第１領域に移動することを防止している。さらに、第２ワイヤー部材２７を設けることにより円柱状部材１２又はコイルばね１４が磨耗や劣化などにより破損した場合に生じる円柱状部材１２又はコイルばね１４のそれぞれの破片が他の領域に混入してしまうことを防止している。特に、円柱状部材１２又はコイルばね１４のそれぞれの破片が微粒の場合には、第２シール部材２５によって各破片の他の領域への混入を防止することもできる。

さらに、インナースリーブ１８がアウタースリーブ２４に挿入された状態において第２シール部材２５側と軸方向反対側のインナースリーブ１８の外周には、コイルばね１４の抜けを防止するための第３ワイヤー部材２３と、インナースリーブ１８の溝部１８Ｂに塗布されたグリースの外部への飛散や外部からのゴミ・埃の侵入を阻止するための第３シール部材２１がそれぞれ配置されている。

なお、コイルばね１４は、１つの溝部１８Ｂ、２４Ｂに単数個設けられていてもよく、また複数個設けられていてもよい。

また、本実施形態では、第１領域と第２領域とを車軸１６の軸方向に区分けした形態を示したが、これに限られるものではなく、例えばインナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂとの間に円柱状部材１２とコイルばね１４とを交互に配置させてもよい。

次に、本実施形態の導電構造の作用について説明する。

車軸１６及び車輪２０がそれぞれ導電性であり、コイルばね１４は金属性なので、車軸１６と車輪２０とが電気的に接続された通電状態となる。ここで、コイルばね１４をインナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂとの間に配置させることにより、コイルばね１４はインナースリーブ１８の溝部１８Ｂ及びアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂに多くの点で接触する。このように、コイルばね１４がインナースリーブ１８及びアウタースリーブ２４の多くの点で接触することによりコイルばね１４のインナースリーブ１８及びアウタースリーブ２４に対する接触抵抗が小さくなる。また、コイルばね１４のワイプ作用(コイルばね１４の復元力によって接触圧力を維持する効果)によって、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばね１４の伸縮により接触圧力を略一定にすることができ、コイルばね１４がインナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂに対して離間してしまうことがない。この結果、車軸１６と車輪２０との通電状態を維持・安定させることができ、レールを介しての鉄道車両の在線検知を極めて正確に行うことができる。また、車軸１６と車輪２０との通電状態を維持・安定させることにより、電食を防止できる。

また、通電状態を実現するために既存のコイルばね１４を用いていることにより、従来のブラシ方式と比較して製造コスト及び重量を大幅に低減することができる。また、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばねが自在に弾性変形することで耐振動性及び耐衝撃性を向上させることができる。さらに、従来から用いられていたブラシとブラシホルダーが不要となるため、これらを設けるスペースも不要となり、導電構造の小型化を実現することができる。

一方、モータが駆動すると車軸１６が回転する。車軸１６が回転すると、その回転駆動力が円柱状部材１２を介して伝達し、アウタースリーブ２４が回転する。アウタースリーブ２４が回転すると、車輪２０が回転する。このように、車軸１６をモータ等により回転駆動させることにより、車輪２０を回転させることができる。

また逆に、車輪２０の回転力は、アウタースリーブ２４、円柱状部材１２及び軸インナースリーブ１８を介して車軸１６に伝達される。

ここで、駆動力伝達時には、コイルばね１４に車軸１６又は車輪２０から所定の圧力が作用する。コイルばね１４に圧力が作用し続けると、コイルばね１４が劣化しあるいは磨耗する。このとき、コイルばね１４の破片は、第２シール部材２５及び第２ワイヤー部材２７により遮断されるため第１領域に混入することがない。この結果、コイルばね１４が破損などした場合にも駆動力伝達性能に悪影響を与えることがない。また、メンテナンス時において、円柱状部材１２を取り出すことなく、コイルばね１４のみを新しいものに取り換えることができ、メンテナンス性を向上できる。

なお、本実施形態の導電構造では、車輪２０にアウタースリーブ２４が一体形成された形態について説明したが、これに限られることはなく、例えば、車輪２０に別部材であるアウタースリーブを取付け、固定させてもよい。

次に、本発明の第２実施形態に係る導電構造について、図面を参照して説明する。なお、第１実施形態に係る導電構造と重複する構成及び作用効果の説明は適宜省略する。

図４に示すように、本実施形態の導電構造は金属性の円柱状部材５２の外周面には２つの凹部５６がそれぞれ形成されており、この各凹部５６にはコイルばね５４がそれぞれ巻き付けられており、コイルばね５４の長手方向両端部で接続されている。このように、コイルばね５４は、円柱状部材５２の外周面に円柱状部材５２の軸方向（図４（Ａ）中矢印Ｂ方向）に対して略直交する方向に沿って巻き付けられている。

なお、凹部５６及びコイルばね５４の個数は、単数個でもよく、３個以上の複数個としてもよい。

本実施形態の導電構造によれば、コイルばね５４が円柱状部材５２の外周面に亘って接触しているため、コイルばね５４のインナースリーブ１８の溝部１８Ｂ及びアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂに対する接触抵抗が小さくなる。この結果、振動や衝撃が生じた場合でも、車軸１６と車輪２０との通電状態を維持することができる。

また、コイルばね５４が凹部５６に設けられているため、コイルばね５４の円柱状部材５２に対する位置ずれを防止できる。これにより、振動や衝撃が生じた場合でも、コイルばね５４が円柱状部材５２から分離してしまうことがないため、車軸１６と車輪２０との通電状態を維持することができ、通電状態の安定性を向上させることができる。

さらに、円柱状部材５２はインナースリーブ１８の溝部１８Ｂとアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂとの間に配置されており、円柱状部材５２が溝部１８Ｂ、２４Ｂにより位置決めされるため、円柱状部材５２のインナースリーブ１８又はアウタースリーブ２４に対する位置ずれを防止できる。この結果、円柱状部材５２の凹部５６に設けられているコイルばね５４のインナースリーブ１８又はアウタースリーブ２４に対する位置ずれも防止することができ、車軸１６と車輪２０との通電状態の安定性を向上させることができる。

一方、モータが駆動すると車軸１６が回転する。車軸１６が回転すると、その回転駆動力が円柱状部材５２を介して伝達し、軸箱２２が回転する。軸箱２２が回転すると車輪２０が回転する。このように、車軸１６をモータ等により回転駆動させることにより、車輪２０を回転させることができる。

また逆に、車輪２０の回転力は、軸箱２２を介して車軸１６に伝達される。

ここで、駆動力伝達時には、コイルばね５４にインナースリーブ１８又はアウタースリーブ２４から所定の圧力が作用し、コイルばね５４自体が弾性変形する。コイルばね５４が弾性変形するとコイルばね５４が凹部５６の内部に隠れた状態となる。これにより、圧力が作用することによりコイルばね５４が破損してしまうことを防止でき、同時にコイルばね５４のインナースリーブ１８又はアウタースリーブ２４に対する接触圧力を高めることができ、車軸１６と車輪２０との通電状態の安定性を向上させることができる。

次に、本発明の第３実施形態に係る導電構造について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態に係る導電構造と重複する構成及び作用効果の説明は適宜省略する。

図５に示すように、本実施形態の導電構造を構成する円柱状部材７２の外周面には、円柱状部材７２の軸方向（図５中矢印Ｃ方向）に沿って延びる複数の凹部７６がそれぞれ形成されており、各凹部７６にはコイルばね７４がそれぞれ設けられている。

なお、凹部７６及びコイルばね７４の個数は、単数個でもよく、また複数個としてもよい。

本実施形態の導電構造によれば、凹部７６が円柱状部材７２の軸方向に沿って形成されているため、円柱状部材７２により多くの凹部７６を形成することができる。これにより、より多くのコイルばね７４を設けることができ、コイルばね７４の接触箇所が多くなるため、車軸１６と車輪２０との通電性能をさらに向上させることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る導電構造について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態に係る導電構造と重複する構成及び作用効果の説明は適宜省略する。

図６に示すように、本実施形態の導電構造を構成する円柱状部材９２の外周面には、円柱状部材９２の軸方向（図６中矢印Ｄ方向）に対して傾斜して延びる複数の凹部９６がそれぞれ形成されており、各凹部９６にはコイルばね９４がそれぞれ設けられている。

なお、凹部９６及びコイルばね９４の個数は、単数個でもよく、また複数個としてもよい。

本実施形態の導電構造によれば、凹部９６が円柱状部材９２の軸方向に対して傾斜して延びているため、円柱状部材９２の軸方向に沿って延びている場合と比較して、凹部９６の長さを長くすることができる。これにより、凹部９６に設けるコイルばね９４の長さも長くすることができ、コイルばね９４のインナースリーブ１８の溝部１８Ｂ及びアウタースリーブ２４の溝部２４Ｂに対する接触抵抗をさらに小さくすることができる。これにより、車軸１６と車輪２０との通電状態の安定性をさらに向上させることができる。また、凹部９６が円柱状部材９２の軸方向に対して傾斜して形成されているため、特定の場所で導電性が低下してしまうことを防止できる。

次に、本実施形態の導電構造の変形例について説明する。

上記実施形態の導電構造では、車軸（回転軸）１６と車輪２０（回転体）とを組み付け、車軸１６の回転と共に車輪２０が回転する構成を一例にとり説明したが、これに限られることはなく、車軸（回転軸）１６と車輪２０（回転体）とを一体形成し車軸の両端部を軸受け部材で回転可能に支持する構成（例えば、一般車両の軸箱内など）に適用してもよい。このとき、車軸と軸受け部材との間にコイルばねを設けることにより軸受け部材も電気的に接続された状態となる。さらに、回転軸を固定して固定軸とし、回転体を固定軸に対して回転させる構成（例えば、風車など）に適用してもよい。

１２、５２、７２、９２円柱状部材（駆動力伝達部材）
１４、５４、７４、９４コイルばね
１６車軸（回転軸）
２０車輪（回転体）
２４アウタースリーブ（筒状部）
２５第２シール部材（区分け部材）
２７第２ワイヤー部材（区分け部材）
５６、７６、９６凹部

Claims

導電性の回転軸と、前記回転軸と一体形成され前記回転軸の軸回りに前記回転軸と共に回転する導電性の回転体と、前記回転軸を回転可能に支持する導電性の軸受け部材と、前記回転軸と前記軸受け部材との間に設けられ前記回転軸及び前記軸受け部材にそれぞれ接触するコイルばねと、を有する導電構造であって、
前記コイルばねは、当該コイルばねの側面部が前記回転部材及び前記軸受け部材に多点接触し、かつ前記回転軸と前記軸受け部材との間に固定せずに配置され、
前記コイルばねの円周上で前記回転部材及び前記軸受け部材に対して通電することを特徴とする導電構造。
前記回転体は、電車の車輪であることを特徴とする請求項１に記載の導電構造。