特許 7427473 架空線用テンションバランサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-26

(45)【発行日】2024-02-05

(54)【発明の名称】架空線用テンションバランサ

(51)【国際特許分類】

   B60M 1/26 20060101AFI20240129BHJP

【ＦＩ】

B60M1/26 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020031527

(22)【出願日】2020-02-27

(65)【公開番号】P2021133816

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000004640

【氏名又は名称】日本発條株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】田生 陽平

(72)【発明者】

【氏名】原田 崇史

(72)【発明者】

【氏名】今井 達哉

(72)【発明者】

【氏名】佐々 治

【審査官】笹岡 友陽

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０２４７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２５５２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６２９４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｍ １／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

径方向に隙間を有した状態で同軸状に配置された外側の第１の筒部材および内側の第２の筒部材を少なくとも含む同軸状に配置された複数の筒部材と、
前記第１の筒部材に対する前記第２の筒部材の軸方向への動きに対して弾性力を与えるコイルばねと、
前記コイルばねの一方端と他方端の間で前記コイルばねを支持するばね座金と
を備える架空線用テンションバランサにおいて、
前記ばね座金の一方は、前記コイルばねの一方端において前記第２の筒部材の外周に固定され、前記ばね座金の他方は、前記コイルばねの他方端において前記第１の筒部材の内周に固定され、
前記第１、第２の筒部材の間に、前記ばね座金と前記第１の筒部材および／または前記第２の筒部材との接触を阻止する接触阻止手段を設け、前記接触阻止手段は、その前記ばね座金および／または前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗が前記ばね座金の前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗よりも小さく、
前記接触阻止手段は、前記第１の筒部材の内周に軸方向に沿って周方向に離間して配置された少なくとも３つの線材または少なくとも１つの板条と、前記ばね座金と前記コイルばねの他方端との間に配置され、内径が前記ばね座金の内径よりも小径な補助座金と、を備えることを特徴とする架空線用テンションバランサ。

【請求項2】

径方向に隙間を有した状態で同軸状に配置された外側の第１の筒部材および内側の第２の筒部材を少なくとも含む同軸状に配置された複数の筒部材と、
前記第１の筒部材に対する前記第２の筒部材の軸方向への動きに対して弾性力を与えるコイルばねと、
前記コイルの一方端と他方端の間で前記コイルばねを支持するばね座金と
を備える架空線用テンションバランサにおいて、
前記ばね座金の一方は、前記コイルばねの一方端において前記第２の筒部材の外周に固定され、前記ばね座金の他方は、前記コイルばねの他方端において前記第１の筒部材の内周に固定され、
前記第１、第２の筒部材の間に、前記ばね座金と前記第１の筒部材および／または前記第２の筒部材との接触を阻止する接触阻止手段を設け、前記接触阻止手段は、その前記ばね座金および／または前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗が前記ばね座金の前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗よりも小さく、
前記接触阻止手段は、前記ばね座金と前記コイルばねとの間に配置された補助座金であり、該補助座金は、前記コイルばねの一方端に配置された外径が前記ばね座金の外径よりも大径な第１の補助座金と、前記コイルばねの他方端に配置された内径が前記ばね座金の内径よりも小径な第２の補助座金と、を備えたことを特徴とする架空線用テンションバランサ。

【請求項3】

前記線材または板条には、摩擦係数を下げる表面処理がなされていることを特徴とする請求項１に記載の架空線用テンションバランサ。

【請求項4】

前記ばね座金には、少なくともその外周に摩擦係数を下げる表面処理がなされていることを特徴とする請求項１または２に記載の架空線用テンションバランサ。

【請求項5】

前記補助座金は、少なくとも外周に摩擦係数を下げる表面処理がなされていることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の架空線用テンションバランサ。

【請求項6】

前記コイルばねは軸方向に複数設けられ、前記コイルばね同士の間に前記補助座金を介在させたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の架空線用テンションバランサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架空線にテンションを与える架空線用テンションバランサに関する。

【背景技術】

【0002】

コイルばねにより、鉄道等の架空線に張力を与える架空線用テンションバランサが知られている。例えば、特許文献１には、同軸状に配置された複数の筒状の部材の間にコイルばねを介装した架空線用テンションバランサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２９６７９５号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、従来の架空線用テンションバランサでは次のような課題が提起されている。すなわち、主に架空線用テンションバランサの筒状の部材の内周面とコイルばねを支持するばね座金との摩擦抵抗により、架空線用テンションバランサの伸縮時のたわみ－荷重特性にヒステリシス損失が生じる。従来の架空線用テンションバランサでは、そのヒステリシス損失のために、設定された荷重の範囲内で架空線の伸縮量の増大に対応するストローク長を確保することができない場合がある。

【0005】

このような背景において、本発明は、たわみ－荷重特性のヒステリシス損失を低減することによって、設定された荷重の範囲内でのストローク長の増大化需要に対応することができる架空線用テンションバランサを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、径方向に隙間を有した状態で同軸状に配置された外側の第１の筒部材および内側の第２の筒部材を少なくとも含む同軸状に配置された複数の筒部材と、前記第１の筒部材に対する前記第２の筒部材の軸方向への動きに対して弾性力を与えるコイルばねと、前記コイルばねの一方端と他方端の間で前記コイルばねを支持するばね座金とを備える架空線用テンションバランサにおいて、前記ばね座金の一方は、前記コイルばねの一方端において前記第２の筒部材の外周に固定され、前記ばね座金の他方は、前記コイルばねの他方端において前記第１の筒部材の内周に固定され、前記第１、第２の筒部材の間に、前記ばね座金と前記第１の筒部材および／または前記第２の筒部材との接触を阻止する接触阻止手段を設け、前記接触阻止手段は、その前記ばね座金および／または前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗が前記ばね座金の前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗よりも小さく、前記接触阻止手段は、前記第１の筒部材の内周に軸方向に沿って周方向に離間して配置された少なくとも３つの線材または少なくとも１つの板条と、前記ばね座金と前記コイルばねの他方端との間に配置され、内径が前記ばね座金の内径よりも小径な補助座金と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明の架空線用テンションバランサにあっては、ばね座金は線材または板条に接触するとともに補助座金は第２の筒部材の外周に接触し、ばね座金が第１の筒部材または第２の筒部材と接触する場合よりも摩擦抵抗が小さいから、たわみ－荷重特性のヒステリシス損失が低減され、設定された荷重の範囲内でストローク長を増大することができる。なお、板条を用いる場合には、幅広のものを用いることによって１つで上記作用を奏する。

【0008】

また、本発明は、径方向に隙間を有した状態で同軸状に配置された外側の第１の筒部材および内側の第２の筒部材を少なくとも含む同軸状に配置された複数の筒部材と、前記第１の筒部材に対する前記第２の筒部材の軸方向への動きに対して弾性力を与えるコイルばねと、前記コイルの一方端と他方端の間で前記コイルばねを支持するばね座金とを備える架空線用テンションバランサにおいて、前記ばね座金の一方は、前記コイルばねの一方端において前記第２の筒部材の外周に固定され、前記ばね座金の他方は、前記コイルばねの他方端において前記第１の筒部材の内周に固定され、前記第１、第２の筒部材の間に、前記ばね座金と前記第１の筒部材および／または前記第２の筒部材との接触を阻止する接触阻止手段を設け、前記接触阻止手段は、その前記ばね座金および／または前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗が前記ばね座金の前記第１、第２の筒部材に対する摩擦抵抗よりも小さく、前記接触阻止手段は、前記ばね座金と前記コイルばねとの間に配置された補助座金であり、該補助座金は、前記コイルばねの一方端に配置された外径が前記ばね座金の外径よりも大径な第１の補助座金と、前記コイルばねの他方端に配置された内径が前記ばね座金の内径よりも小径な第２の補助座金と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

本発明においては、線材または板条は、摩擦係数を下げる表面処理がなされていると架空線用テンションバランサのたわみ－荷重特性のヒステリシス損失をさらに低減することができる。表面処理は、ＤＬＣ被覆、ハードクロムメッキ、ＴｉＮ被覆、またはポリテトラフルオロエチレン被覆などを採用することができる。また、ばね座金は、少なくともその外周に摩擦係数を下げる表面処理がなされていると、線材または板条に対する摩擦抵抗が低減され、架空線用テンションバランサのたわみ－荷重特性のヒステリシス損失をさらに低減することができる。

【0011】

本発明においては、コイルばねは軸方向に複数設けることができる。この場合には、コイルばね同士の間に補助座金を介在させることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、設定された荷重の範囲内でストローク長を増大し、架空線の伸縮量の増大に対応することができる架空線用テンションバランサが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態の架空線用テンションバランサの側断面図である。

【図2】図１のII-II線断面図である。

【図3】図２の矢印IIIで示す部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（構成）
以下、本発明が適用される架空線用テンションバランサの基本構造の一例について説明する。図１には、架空線用テンションバランサ１００が示され、図２には、その断面構造が示されている。架空線用テンションバランサ１００は、同軸状に配置された４つの筒部材である外側筒部材（第１の筒部材）１０１、第１中間筒部材（第２の筒部材）１０２、第２中間筒部材１０３、および内側筒部材１０４とを備えている。

【0015】

外側筒部材１０１と第１中間筒部材１０２との隙間には、圧縮された状態にある外側コイルばね１０５が収容されている。外側コイルばね１０５の左端は、第１中間筒部材１０２の外周に溶接された外側ばね座金１０２ａに接触する外側補助座金（接触阻止部材）１０２ｂに接触している。外側補助座金１０２ｂは、外側ばね座金１０２ａの外径よりも大きな外径を有し、その少なくとも外周面には、摩擦係数を下げる表面処理がなされている。摩擦係数を下げる表面処理としては、ＤＬＣ被覆、ハードクロムメッキ、ＴｉＮ被覆、またはポリテトラフルオロエチレン被覆などが上げられる。

【0016】

また、外側コイルばね１０５の右端では、外側筒部材１０１の内面に外側ばね座金１０２ａが溶接され、外側ばね座金１０２ａには、外側補助座金１０２ｂが接触している。

【0017】

外側筒部材１０１の内周面には、複数（この実施形態では３つ）の外側線材（接触阻止部材）２０１が周方向に等間隔に配置されている。外側線材２０１は、例えばピアノ線のような高い硬さを有する鋼線や、摺動性の良い銅線などからなり、外側筒部材１０１の内周に例えば溶接や接着などによって固定されている。また、外側線材２０１の外周面には摩擦係数を下げる表面処理がなされている。摩擦係数を下げる表面処理としては、ＤＬＣ被覆、ハードクロムメッキ、ＴｉＮ被覆、またはポリテトラフルオロエチレン被覆などが上げられる。また、第１中間筒部材１０２の外周面に板条や複数の外側線材２０１を配置しても良い。

【0018】

第１中間筒部材１０２と第２中間筒部材１０３との隙間には、圧縮された状態にある中間コイルばね１０６が収納されている。図１に示す状態において、中間コイルばね１０６の左端は、第２中間筒部材１０３の外周に溶接された中間ばね座金１０３ａに接触する中間補助座金（接触阻止部材）１０３ｂに接触している。中間補助座金１０３ｂは、中間ばね座金１０３ａの外径よりも大きな外径を有し、その少なくとも外周面には、摩擦係数を下げる上記と同様の表面処理がなされている。

【0019】

また、中間コイルばね１０６の右端では、第１中間筒部材１０２の内周面に中間ばね座金１０３ａが溶接され、中間ばね座金１０３ａには、中間補助座金（接触阻止部材）１０３ｂが接触している。

【0020】

第１中間筒部材１０２の内周面には、複数（この実施形態では３つ）の中間線材（接触阻止部材）２０２が周方向に等間隔に配置されている。中間線材２０２は、例えばピアノ線のような高い硬さを有する鋼線や、摺動性の良い銅線などからなり、第１中間筒部材１０２の内周に例えば溶接や接着などによって固定されている。また、中間線材２０２の外周面には摩擦係数を下げる上記と同等の表面処理がなされている。また、第２中間筒部材１０３の外周面に板条や複数の中間線材２０２を配置しても良い。

【0021】

第２中間筒部材１０３と内側筒部材１０４との隙間には、圧縮された状態にある内側コイルばね１０７が収納されている。図１に示す状態において、内側コイルばね１０７の左端は、内側筒部材１０４の外周に溶接された内側ばね座金１０４ａに接触する内側補助座金（接触阻止部材）１０４ｂに接触している。内側補助座金１０４ｂは、内側ばね座金１０４ａの外径よりも大きな外径を有し、その少なくとも外周面には、摩擦係数を下げる上記と同様の表面処理がなされている。

【0022】

また、内側コイルばね１０７の右端では、第２中間筒部材１０３の内周面に内側ばね座金１０４ａが溶接され、内側ばね座金１０４ａには、内側補助座金（接触阻止部材）１０４ｂが接触している。

【0023】

第２中間筒部材１０３の内周面には、複数（この実施形態では３つ）の内側線材（接触阻止部材）２０３が周方向に等間隔に配置されている。内側線材２０３は、例えばピアノ線のような高い硬さを有する鋼線や、摺動性の良い銅線などからなり、第２中間筒部材１０３の内周に例えば溶接や接着などによって固定されている。また、内側線材２０３の外周面には摩擦係数を下げる上記と同等の表面処理がなされている。また、内側筒部材１０４の外周面に板条や複数の内側線材２０３を配置しても良い。

【0024】

なお、外側コイルばね１０５、中間コイルばね１０６、内側コイルばね１０７が筒部材と接触する部分には、両者間の相対的な滑りを阻害しないように潤滑剤であるグリスが塗布あるいは充填されている。潤滑剤は、潤滑機能を有するものであればグリスに限定されない。

【0025】

図１における内側筒部材１０４の右端端面には、架空線取付け部材１０８が固定されている。架空線取付け部材１０８は、ボルト１０８ａを備え、このボルト１０８ａを利用して図示を省略した架空線が架空線取り付け部材１０８に取り付けられる。架空線としては、鉄道用の架線が挙げられるが、他の用途の電力用架空線、信号伝送用の架空線、支持用の架空線等であってもよい。

【0026】

また、架空線用テンションバランサ１００は、支柱側取付け部材１０９によって支柱（図示略）に支持される。すなわち、外側筒部材１０１の左端開口部には蓋体１１１が固定され、蓋体１１１によって開口部が閉塞されることにより、第１中間筒部材１０２、第２中間筒部材１０３および内側筒部材１０４が外側筒部材１０１から抜け出ないようになっている。支柱側取付け部材１０９は、蓋体１１１に溶接によって固定され、蓋体１１１は、外側筒部材１０１に形成された取付け孔に図の上方から差し込まれたＵ字棒１１０によって外側筒部材１０１から抜き出ないように強固に支持されている。支柱側取付け部材１０９には、ボルト１０９ａが取り付けられ、ボルト１０９ａによって架空線用テンションバランサ１００は支柱に取り付けられる。なお、図中符号１１２は、外側筒部材１０１に溶接された補強部材である。

【0027】

（架空線用テンションバランサの機能）
図１に示す架空線用テンションバランサ１００の架空線取付け部材１０８に架空線が取り付けられる。この状態において、架空線の重みおよび架空線を図の右方向に引く力により、架空線取り付け部材１０８が図の右方向に相対的に引かれる。

【0028】

一方、外側コイルばね１０５、中間コイルばね１０６、および内側コイルばね１０７は圧縮状態にあるので、内側筒部材１０４、第２中間筒部材１０３、および第１中間筒部材１０２をそれぞれ図の右の方向に引き出すには、外側コイルばね１０５、中間コイルばね１０６、内側コイルばね１０７の弾性力に打ち勝つ力が必要となる。この力の反力が、架空線取付け部材１０８に取り付けられた架空線に作用する張力、すなわち架空線を図の左の方向に引っ張る張力となる。こうして、図１の右方向に向かって張り渡される図示省略した架空線を図の左方向に引っ張る張力が働く。例えば、架空線の伸縮や上下動が生じると、架空線取り付け部材１０８が図の左右に動くが、それが外側コイルばね１０５、中間コイルばね１０６、および内側コイルばね１０７の伸縮により吸収される。

【0029】

架空線取付け部材１０８が図の左右に移動すると、内側筒部材１０４、第２中間筒部材１０３、および第１中間筒部材１０２が図の左右に移動する。その際に、内側筒部材１０４、第２中間筒部材１０３、および第１中間筒部材１０２は互いに固定されておらず、コイルばねで支持されている構造のため、自重等によりわずかに傾きが生じ、軸方向と直交する方向に振れる。従来では、そのときにばね座金が筒部材の内周面と接触するためにたわみ－荷重特性のヒステリシス損失が大きいという課題があった。

【0030】

上記構成の架空線用テンションバランサ１００では、内側筒部材１０４、第２中間筒部材１０３、および第１中間筒部材１０２が軸方向と直交する方向に振れたときに、内側補助座金１０４ｂが内側線材２０３に接触し、中間補助座金１０３ｂが中間線材２０２に接触し、外側補助座金１０２ｂが外側線材２０１に接触する。この場合、それら接触における摩擦抵抗は、ばね座金１０２ａ，…が外側筒部材１０１，…と接触する際の摩擦抵抗よりも小さいから、架空線用テンションバランサ１００のたわみ－荷重特性のヒステリシス損失が低減され、設定された荷重の範囲内でストローク長を増大することができる。

【0031】

特に、上記実施形態では、外側線材２０１，…に加えて外側補助座金１０２ｂ，…を設けているので、摩擦抵抗が低減された部材同士の接触となり、架空線用テンションバランサ１００のたわみ－荷重特性のヒステリシス損失が大幅に低減される。

【0032】

（変更例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、上記実施形態では、外側線材２０１，…に加えて外側補助座金１０２ｂ，…を設けているが、いずれか一方のみを設けることでも同等の作用、効果を得ることができる。ここで、外側線材２０１，…を設けない場合には、外側補助座金１０２ｂ，…が外側筒部材１０１，…と接触することになる。この場合には、外側筒部材１０１，…に溶融アルミニウムメッキなどの摩擦係数を下げる表面処理を施すことができる。また、外側コイルばね１０５，…は軸方向に複数設けることができ、外側コイルばね１０５，…同士の間に外側補助座金１０２ｂ，…を配置することができる。さらに、接触阻止手段として、外側線材２０１や外側補助座金１０２ｂを設けずに、単に外側ばね座金１０２ａおよび／または外側筒部材１０１の内周面に摩擦係数を下げる表面処理を施すこともできる。そのような表面処理も本発明の接触阻止手段である。

【0033】

外側線材２０１，…は周方向に３つ配置する構成に限定されるものではなく、４つや５つなど３つ以上であればその数は任意である。また、外側線材２０１，…は、周方向に等間隔に配置する構成に限定されるものではなく、大きな荷重が作用する箇所（例えば下側）に密に配置することもできる。

【0034】

外側線材２０１，…は棒材で構成しているが、板条で構成することもできる。板条を用いる場合は、幅広のものを大きな荷重が作用する箇所（例えば下側）に設けることによって１つで上記のような作用を奏することができる。また、板条は、外側筒部材１０１の内周面の円筒形状に合わせて湾曲させてもよい。また、外側補助座金１０２ｂ，…は金属製のものに限定されず、例えばポリイミド樹脂などの硬質プラスチック製のものであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明は、架空線用テンションバランサに利用することができる。

【符号の説明】

【0036】

１００…架空線用テンションバランサ、１０１…外側筒部材（第１の筒部材）、１０２…第１中間筒部材（第２の筒部材）、１０２ａ…外側ばね座金、１０２ｂ…外側補助座金（接触阻止部材）、１０３…第２中間筒部材、１０３ａ…中間ばね座金、１０３ｂ…中間補助座金（接触阻止部材）、１０４…内側筒部材、１０４ａ…内側ばね座金、１０４ｂ…内側補助座金（接触阻止部材）、１０５…外側コイルばね、１０６…中間コイルばね、１０７…内側コイルばね、１０８…架空線取付け部材、１０８ａ…ボルト、支柱側取付け部材…１０９、ボルト…１０９ａ、２０１…外側線材（接触阻止部材）、２０２…中間線材（接触阻止部材）、２０３…内側線材（接触阻止部材）、１１０…Ｕ字棒、１１１…蓋体、１１２…補強部材。

【図1】

【図2】

【図3】