JPH0127897B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高速輸送機関などの移動機器への接
触集電用導体として用いられる剛体トロリーに関
し、特に剛性を与える本体が軽量で且つ導電性を
有するアルミニウム製の形材からなり、そしてこ
の形材に対して移動機器に付帯した集電体の接触
を代替すべく当該形材に縦添被覆される耐摩耗性
のステンレス鋼製の帯材を有した、Al／SUS複
合金属結合形の剛体トロリーに関する。

従来、この種の剛体トロリーには、最も簡単に
製作できるものとして、アルミニウム製の形材に
ステンレス鋼製の帯材を機械的結合つまりメカニ
カルクランプによつて結合させたものが知られて
いる。

しかして、従来の手段では、ステンレス鋼製帯
材を横断面略Ｕ字状に屈曲しつつアルミニウム製
の本体に被せ、そして帯材の屈曲した両側縁をア
ルミニウム製本体の側面に鋲止めしたり、あるい
は当該両側縁をアルミニウム製本体の溝に入れて
該溝を画成するフランジ部分を加締めてクランプ
させると言つたものであつた。

ところが、上記何れの手段も機械的な結合とし
ては満足し得るかのようであるが、安定した電気
的導通を得るには問題があつた。つまり、ステン
レス鋼製帯材は、非常に硬くて単に曲げたのでは
屈曲した際に受ける変形分だけ弾性戻り（スプリ
ングバツク）が生じており、これが鋲やフランジ
の押さえ付け力を弱めるように働き、そしてステ
ンレス鋼製帯材のアルミニウム製本体に対する圧
接力が低下させられるからである。そして鋲止め
やフランジの加締め付けは集電体の摺動等によつ
て緩みが生じ得るものであり、かかる弾性戻り力
が加わることでステンレス鋼製帯材の剥離が容易
に起こり得る可能性があつた。

加えて、これらの手段では、ステンレス鋼製帯
材をそれとは異種金属となるアルミニウム製本体
に接触させることによつて、電気的導通を図るよ
うにしていることから、もしそれらの接合面間に
水分が浸入した際には、異種金属における腐食つ
まり、イオン化傾向の大きいアルミニウム製本体
が腐食し、特にフランジが腐食して欠落した場合
には、ステンレス鋼製帯材が脱落してしまう懸念
もあつた。

従来、かかる異種金属接触による腐食の問題に
ついては、ステンレス鋼製帯材とアルミニウム製
本体との間に防食コンパウンドやそれら金属の中
間のイオン化傾向を有する例えば亜鉛等の金属テ
ープを介在することにより、解決する試みがなさ
れていた。

しかしながら、これらの防食手段は、塗り斑が
あつたり、腐食を完全に防ぐものとはならずに確
実性にかけ、而も新たな問題を引き起こす恐れが
ある。即ち、それらの防食コンパウンドやテープ
はステンレス鋼帯材とアルミニウム製本体との接
触を斥けるため電気的導通を低下させる憂いがあ
り、而も集電体がステンレス鋼製帯材を摺動する
際に受ける振動等でかかる介在物とステンレス鋼
製帯材及びアルミニウム製本体との間に隙間を生
成し易く、鋲止め部やフランジの加締め部の固定
力を低下させる恐れがある。

本発明は、上述した従来技術の問題を解決し、
曲げ剛性部材となるアルミニウム製形材とこれに
折り曲げ被覆固定される被摺動部材としてのステ
ンレス鋼製帯材とを、異種金属による腐食防止と
安定した電気的導通とを同時に満足した機械的な
結合による、複合金属結合形剛体トロリーの提供
を目的としたものである。

即ち、本発明の複合金属結合形剛体トロリー
は、曲げ剛性の大きいアルミニウム製形材と、ス
テンレス鋼製帯材の片面にアルミニウム薄層を一
体に形成してなるアルミニウム／ステンレス鋼複
合帯材との各要素からなり、当該アルミニウム／
ステンレス鋼複合帯材は、ステンレス鋼製帯材が
外側でアルミニウム薄層が内側となるように横断
面略Ｕ字状に弾性戻りが生じないように折り曲げ
て前記アルミニウム製形材の側部に該ステンレス
鋼製帯材を接触させることなくアルミニウム薄層
のみが接触するように被せられており、さらに、
被せられた当該複合帯材の左右の屈折部分を介し
て延長した両側縁部において外側のステンレス鋼
製帯材を内方へ塑性変形を伴う部分的な押し込み
変形が与えられているとともに、内側のアルミニ
ウム薄層が当該ステンレス鋼製帯材の部分的な押
し込み変形部分でアルミニウム製形材の側面に食
い込んだ状態で通電圧接されていることを特徴と
したものである。

なお、上記のように、ステンレス鋼製帯材の片
面にアルミニウム層を形成した所謂Al／SUSク
ラツド材の利用については、本願出願人において
先にいくつかの提案を行つていたが、これらのも
のでもアルミニウムクラツドステンレス鋼製帯材
のアルミニウム製形材への結合構造等になお改善
すべき余地があつた。

即ち、一つの手段としては、第１図イに示すよ
うに、Al／SUSクラツド帯材１におけるアルミ
ニウム帯材１ａの両側縁とアルミニウム製形材２
との合わせ目において溶接３，３により一体化す
るもの（特願昭55−166961号）である。

また、他のもう一つの手段としては、第１図ロ
に示したように、Al−SUSクラツド帯材１′の両
側縁をアルミニウム製形材２′の溝２′_a，２′_aに
嵌入させ、その溝を画成するフランジ２_b，２_bを
内側に加締めて帯材１′を固定するもの（特願昭
55−166962号）である。

しかして、前者のものでは、端縁溶接のために
クラツド帯材１のアルミニウム帯材１ａの厚みを
大きくせざるを得ず、これがために、帯材全体の
厚み方向の曲げ剛性が大きくなり、折り曲げ被覆
を困難にするとともにステンレス鋼製帯材を塑性
変形する程度の曲げ加工を行つたとしても、厚み
の大きいアルミニウム帯材により弾性戻りが生じ
易くなり、従つて、溶接不良が少しでもあると、
帯材が剥離する恐れがあつた。また後者のもので
は、クラツド帯材１′のアルミニウ帯材１′_aを薄
くすることは可能であるが、フランジの加締め付
けによりステンレス鋼帯材とアルミニウム帯材と
の異種金属接触部分を形成してしまい、腐食問題
が充分に解決されていない。特にフランジはステ
ンレス鋼製帯材を把持してアルミニウム製形材に
圧接固定する重要な部分であるから、そのような
腐食は長期的な信頼性維持の面において問題が大
きいと言える。

本発明は、これらの問題をも解決して所期の目
的を達成すべくなされたものである。

即ち、ステンレス鋼製帯材は、それ自身に予め
クラツド結合によつて一体化されたアルミニウム
帯材を直接の接触面としてアルミニウム本体に縦
添され、而もステンレス鋼製帯材がその両側縁を
塑性変形する程に屈曲加工して弾性戻りを生じな
いように形成した屈折部によつて被せるものとし
たことで、ステンレス鋼製帯材とアルミニウム製
本体とが直接接触することなく電気的に導通しあ
うことができたものである。そして、ステンレス
鋼製帯材にクラツド結合されるアルミニウム帯材
は、それ自体の厚みを十分に薄くできることか
ら、ステンレス鋼製帯材に弾性戻りを生じさせる
ような助力を与える恐れをなくすることができ
る。

従つて、アルミニウム帯材は、ステンレス鋼製
帯材の弾性戻りのない塑性変形された屈折部によ
つてアルミニウム製本体への接触を離反させる要
因がなくなるのである。

さらに、上記のようにして弾性戻りを生じない
ようにして被せられたAl／SUS複合帯材の左右
の屈折部材を介して延長した両側縁部において外
側のステンレス鋼製帯材を内方へ塑性変形を伴う
部分的な押し込み変形が与えられているととも
に、内側のアルミニウム薄層が当該ステンレス鋼
製帯材の部分的な押し込み変形部分でアルミニウ
ム製形材の側面に食い込んだ状態で通電圧接され
ている。このようにしたことで、Al／SUS複合
帯材のアルミニウム薄層とアルミニウム製形材と
の機械的な一体化が図られるとともに、一般に電
気的に絶縁性となるアルミニウム表面の酸化アル
ミニウム層が破壊され、当該機械的結合とともに
アルミニウム製形材とAl／SUS複合帯材におけ
るアルミニウム薄層との電気的導通が確実に図ら
れるものとなる。

さらに、かかるステンレス製帯材の両側縁部分
の内方への押し込み塑性変形部分によりその内側
にクラツド結合しているアルミニウム薄層がアル
ミニウム製形材に食い込んだ状態で通電圧接結合
されることで、Al／SUS複合帯材の端縁から浸
入する水分に対して、これを堰き止めることとな
つて内方への水分の内在を許さないので、当該通
電圧接結合部以外のAl／SUS複合帯材とアルミ
ニウム製形材との接触部分を浸食させる恐れを無
くすることができるものである。

以下、本発明の実施例図面を参照して具体的に
説明する。

第２図は、本発明における、複合剛体トロリー
の構成素子を分解して示したものであつて、１０
がSUS304あるいはSUS430などのステンレス鋼
製帯材１１と、純Alあるいは1050合金Alなどの
アルミニウム製帯材１２とを、クラツド結合によ
つて一体化された複合帯材であり、他方20が6000
系合金Alなどの材料でこれを押出成形されて所
定の断面形状とされた縦長形材からなるアルミニ
ウム製形材である。

アルミニウム製形材２０は、横断面Ｉ字状にし
て所定の曲げ剛性が得られるようにしており、縦
長方向に延びる両側部分において、一方に支持碍
子取付用の座部２１を形成するとともに、他方に
複合帯材１０を被着させるための頭部２２を形成
している。このものは、数メートル乃至十数メー
トル単位で長さでユニツトとされる。一方、複合
帯材１０は、頭部２２に被さるだけの幅と所定の
厚みに選定されたステンレス鋼製帯材１１と、任
意の厚みの小さいアルミニウム製帯材１２とを、
ブラツシングやトリクレン洗浄等により表面が清
浄にされた後にロール圧延機に重ね合わせつつ供
給することにより、アルミニウムの塑性変形を伴
う圧延圧接を行つて、所定のクラツド結合帯材と
して製造されたもので、その仕上がり形状は例え
ばステンレス鋼製帯材１１は元の厚みつまり２mm
であつて、アルミニウム製帯材１２がそれよりも
薄い１mmとされる。幅員は両帯材とも同じとした
オーバーレイ（Over Lay）型でよい。

このものは、充分に薄くされているため、圧延
圧接の後コイル取りによつて数百メートルの長尺
物として得ることができる。

このように、各々別個に製作され、ユニツト化
されたアルミニウム製本体２０とコイル取りされ
た長尺の複合帯材１０とは、望ましくはそのまま
の状態で布設現地へ搬入し、そして、先ず、多数
本のアルミニウム製本体２０を端部を順次連結し
て一連の長尺体にされるとともに、この組合せ長
尺体の上からコイル取りされた長尺一条の複合帯
材１０を繰り出し且つ整直ローラで矯正した後に
ステンレス鋼製帯材１１が塑性変形するように横
断面略Ｕ字状に屈曲成形して、アルミニウム製本
体２０への縦添被着に供する。このようにすれば
集電体の摺動部は継目が無くなる。

第３図は、そのようにして合成された複合剛体
トロリーの結合構造を示したものである。

即ち、アルミニウム製本体２０の頭部に前述し
たようにステンレス鋼製帯材が塑性変形を伴つて
横断面略Ｕ字状に屈曲成形して被せられた複合帯
材１０′の両外側から縦長方向に連続してロール
で押圧することにより、ステンレス鋼製帯材１
１′に塑性変形を伴つた押し込み変形部１１′_a，
１１′_aを形成し、その弾性戻りの無くなつた押し
込み変形部１１′_a，１１′_aによつて内方に押し出
されたアルミニウム帯材１２′の部分が、アルミ
ニウム製形材２０の頭部２２の両側面に食い込ま
せている。２２ａはアルミニウム帯材１２′のか
かる押し込み変形によつて形成されたアルミニウ
ム製形材２０の頭部２２への結合部分を示してい
る。

本発明によれば、かかる食い込み部分の結合力
をさらに高めるものである。即ち、ステンレス鋼
製帯材の左右の押し込み変形部１１′_a，１１′_aを
形成する左右のロール間に電圧をかけて該ロール
に挟まれた押し込み変形部１１′_a，１１′_a間を通
電することで、押し込み変形部１１′_a，１１′_aの
内側におけるアルミニウム薄層１２′の部分とこ
れを食い込ませたアルミニウム製形材における頭
部２２の側面との接触部分を介して電流が流れ、
該接触部分をその接触抵抗によるジユール熱によ
り加熱接合させる、所謂通電圧接を行うものであ
る。

上記のように、ステンレス製帯材１１′の内側
に予め接合一体化しているアルミニウム薄層１
２′が、アルミニウム製形材２０の頭部２２の側
面に食い込み而も該部分が通電圧接されることか
ら、それら各部材の表面に生成される酸化皮膜が
破壊され充分な電気的導通の確保された結合が得
られる。さらにそのような食い込み且つ通電圧接
を伴う結合によれば、浸入する水分の通過を許さ
ない障壁（堰）を形成したと同様の効果があり、
水分浸入による電気的且つ機械的結合の低下を防
ぐ上で極めて有効となる。

以上説明してきたように、本発明によりなされ
た複合金属結合形剛体トロリーによれば、曲げ剛
性部材となるアルミニウム製形材とこれに折り曲
げ被覆固定される被摺動部材としてのステンレス
鋼製帯材とを、そのステンレス鋼製帯材の片面予
め接合一体化されているアルミニウム薄層を介し
て接触させることで異種金属接触による腐食問題
を解決し、そしてステンレス鋼製帯材はその折り
曲げによるアルミニウム製形材への被覆を、それ
自身の折り曲げ屈折部分の塑性変形により該折り
曲げ部分からさらに延長する両側縁部の弾性戻り
変位を防止した状態で行い、而も該両側縁部に関
してステンレス鋼製帯材を外方から内方への押し
込み変形を行い、それにより内側のアルミニウム
薄層がアルミニウム製形材の側面に食い込み且つ
該部分が通電圧接されていることから、ステンレ
ス製帯材とアルミニウム製形材との間の安定した
電気的導通が確保できるものとなる。従つて、異
種金属による腐食防止と安定した電気的導通とを
同時に満足した複合金属結合形剛体トロリーを提
供すると言う所期の目的は十二分に達成され、実
用価値の大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロは本願出願人が先に提案した複合
金属結合形剛体トロリーの例を示す横断面説明
図、第２図は本発明の複合金属結合形剛体トロリ
ーの構成素子を示す横断面説明図、第３図は同上
構成素子を合体して構成した本発明の複合金属結
合形剛体トロリーの例を示す横断面説明図であ
る。 図中で、１０′はAl／SUS複合帯材、１１′は
ステンレス鋼製帯材、１１′_aは押し込み変形部、
１２′はアルミニウム製帯材（薄層）、２０はアル
ミニウム製形材、２２は頭部、２２ａは食い込み
且つ通電圧接部分である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 曲げ剛性の大きいアルミニウム製形材と、ス
   テンレス鋼製帯材の片面にアルミニウム薄層を一
   体に形成してなるアルミニウム／ステンレス鋼複
   合帯材との各要素からなり、当該アルミニウム／
   ステンレス鋼複合帯材は、ステンレス鋼製帯材が
   外側でアルミニウム薄層が内側となるように横断
   面略Ｕ字状に弾性戻りが生じないように折り曲げ
   て前記アルミニウム製形材の側部に該ステンレス
   鋼製帯材を接触させることなくアルミニウム薄層
   のみが接触するように被せられており、さらに、
   被せられた当該複合帯材の左右の屈折部分を介し
   て延長した両側縁部において外側のステンレス鋼
   製帯材を内方へ塑性変形を伴う部分的な押し込み
   変形が与えられているとともに、内側のアルミニ
   ウム薄層が当該ステンレス鋼製帯材の部分的な押
   し込み変形部分でアルミニウム製形材の側面に食
   い込んだ状態で通電圧接されていることを特徴と
   する複合金属結合形剛体トロリー。