(57)【要約】【課題】ロープの局部摩耗を抑制する。【解決手段】鉄道車両は、パンタグラフ支持装置を含む。パンタグラフ支持装置は、台車から車体の左右側面５０ａに沿って配設された一対のロープ３０と、左右側面５０ａにそれぞれ取り付けられた一対の案内部材４０とを有する。案内部材４０は、進行方向Ａに平行なスプライン軸４２、及び、スプライン軸４２に対して、回転可能且つ進行方向Ａに平行な方向にスライド可能に支持されたプーリー４４とを有する。ロープ３０は、プーリー４４によって支持されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体の下部に回動可能に取り付けられた台車、及び、軌道の曲線部分において前記車体を前記台車に対して曲線内方へ傾斜させる車体傾斜装置を有する鉄道車両のパンタグラフを支持するパンタグラフ支持装置において、
パンタグラフを支持する架台と、
前記車体の進行方向に直交する直交方向に関して、前記架台が車体屋根に対して相対移動可能に前記車体屋根上に取り付けられた架台案内装置と、
一端が前記台車の左右の側梁に接続され、前記車体の左右の側面に沿って前記架台まで配設された左右一対のロープと、
前記架台に取り付けられるとともに前記一対のロープの他端と接続され、前記架台を前記台車に対して一定位置に保持するために必要な一定の張力を前記一対のロープに与える張力付与装置と、
前記進行方向に平行な軸部材、及び、前記軸部材の軸方向にスライド可能且つ前記軸部材に対して回転可能に支持されたプーリーを有する一対の案内部材とを備えており、
前記案内部材は、前記車体の左右の側面にそれぞれ取り付けられ、前記ロープを前記プーリーで支持していることを特徴とするパンタグラフ支持装置。
【請求項２】
前記プーリーのプーリー溝の底面が湾曲していることを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフ支持装置。
【請求項３】
前記プーリーのプーリー溝の幅が、ロープの直径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のパンタグラフ支持装置。
【請求項４】
前記台車の側梁には、球面ジョイント部材が取り付けられており、
前記球面ジョイント部材は、前記ロープの一端が接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のパンタグラフ支持装置。
【請求項５】
前記案内部材は、前記車体の下端部に取り付けられており、
前記ロープの一端は、前記側梁の下端部に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のパンタグラフ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両のパンタグラフを支持するパンタグラフ支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、軌道の曲線部分を通過する際に、車体を台車に対して曲線内方へ傾斜させる車体傾斜装置を有する鉄道車両において、パンタグラフを台車の側梁から一定位置に保持するパンタグラフ支持装置について記載されている。このパンタグラフ支持装置は、パンタグラフ支持架台と、パンタグラフ支持架台案内装置と、パンタグラフ支持架台に設けられた張力付与装置と、一端が張力付与装置に接続され他端が台車の側梁に接続された一対のロープとを有している。一対のロープは、車両の両側面に設けられた複数のローラを介して各側面に沿って配設されている。そして、張力付与装置によって各ロープに張力が付与され、車両が軌道の曲線部分を通過する際においても、パンタグラフ支持架台（すなわち、パンタグラフ）が、一定位置に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１１５１０４号公報（図６、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のパンタグラフ支持装置においては、ロープがローラの外周側面によって支持されている。ローラは、回転軸が車両の進行方向に平行に配置されている。車両が軌道の曲線部分を通過する際は、車体傾斜装置によって車体が台車に対して曲線内方に傾斜する。このとき、ローラは、ロープの鉛直方向への相対移動に伴って回転する。このため、ロープの局部摩耗が抑制される。
【０００５】
しかしながら、車両が軌道の曲線部分を通過する際は、台車が車体に対して回動する。例えば、一対のロープの他端が、進行方向と直交する方向に関して、台車の中心を挟んで配置されていると、一方のロープの他端が進行方向前方に移動し、他方のロープの他端が進行方向後方に移動する。このようにロープの他端が前方及び後方に移動すると、ロープに局部摩耗が生じる。つまり、一方のロープと、車体の最も下方に配置されたローラとの接触部分には、ロープの他端が前方に引っ張られることによる局部摩耗が生じる。他方のロープと、ローラとの接触部分についても、ロープの他端が後方に引っ張られることによる局部摩耗が生じる。この結果、ロープが破断しやすくなる。
【０００６】
また、特許文献１には、車両の両側面に沿って設けられたアウターケーシング内に、ロープが挿通されたパンタグラフ支持装置についても記載されている。この場合についても、車両が軌道の曲線部分を通過する際は、一対のロープの他端が前方及び後方に引っ張られる。すると、アウターケーシングの下端とそこから露出したロープとが接触し、局部摩耗が生じる。この結果、ロープが破断しやすくなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ロープの局部摩耗を抑制することが可能なパンタグラフ支持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のパンタグラフ支持装置は、車体の下部に回動可能に取り付けられた台車、及び、軌道の曲線部分において前記車体を前記台車に対して曲線内方へ傾斜させる車体傾斜装置を有する鉄道車両のパンタグラフを支持するパンタグラフ支持装置において、パンタグラフを支持する架台と、前記車体の進行方向に直交する直交方向に関して、前記架台が車体屋根に対して相対移動可能に前記車体屋根上に取り付けられた架台案内装置と、一端が前記台車の左右の側梁に接続され、前記車体の左右の側面に沿って前記架台まで配設された左右一対のロープと、前記架台に取り付けられるとともに前記一対のロープの他端と接続され、前記架台を前記台車に対して一定位置に保持するために必要な一定の張力を前記一対のロープに与える張力付与装置と、前記進行方向に平行な軸部材、及び、前記軸部材の軸方向にスライド可能且つ前記軸部材に対して回転可能に支持されたプーリーを有する一対の案内部材とを備えている。そして、前記案内部材は、前記車体の左右の側面にそれぞれ取り付けられ、前記ロープを前記プーリーで支持している。
【０００９】
これによると、鉄道車両が軌道の曲線部分を通過する際に、台車の回動に伴ってロープの一端側が移動しても、プーリーが追従して進行方向に平行な方向に移動する。このため、ロープの局部摩耗を抑制することが可能となり、ロープが破損しにくくなる。
【００１０】
本発明において、前記プーリーのプーリー溝の底面が湾曲していることが好ましい。これにより、ロープとプーリー溝の底面との接触面積が大きくなる。このため、ロープの局部摩耗をより一層抑制することが可能となる。
【００１１】
また、本発明において、前記プーリーのプーリー溝の幅が、ロープの直径よりも大きいことが好ましい。これにより、ロープの一端側が移動した際に、ロープの局部摩耗をより一層抑制することが可能となる。
【００１２】
また、本発明において、前記台車の側梁には、球面ジョイント部材が取り付けられており、前記球面ジョイント部材は、前記ロープの一端が接続されていることが好ましい。これにより、台車が回動した際に、ロープが球面ジョイント部材を支点として滑らかに揺動する。このため、ロープの一端が損傷するのを抑制することが可能となる。
【００１３】
また、本発明において、前記案内部材は、前記車体の下端部に取り付けられており、前記ロープの一端は、前記側梁の下端部に接続されていることが好ましい。これにより、台車が回動した際に、ロープにおいて、プーリーから一端までの部位と他の部位とでなす角度が小さくなる。このため、ロープのプーリーとの接触部分にかかる横方向の力が小さくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパンタグラフ支持装置によると、鉄道車両が軌道の曲線部分を通過する際に、台車の回動に伴ってロープの一端側が移動しても、プーリーが追従して進行方向に平行な方向に移動する。このため、ロープの局部摩耗を抑制することが可能となり、ロープが破損しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態であるパンタグラフ支持装置を含む鉄道車両の概略平面図である。
【図２】図１に示すII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１に示す鉄道車両が軌道の曲線部分を通過するときの状況図である。
【図４】図３に示すIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）は図２に示す車体を右方から見たときの、一部断面を示す部分側面図であり、（ｂ）はプーリーが進行方向に平行な方向に移動したときの状況図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
本発明の一実施形態であるパンタグラフ支持装置１を含む鉄道車両１００について、図１〜図５を参照し、以下に説明する。
【００１８】
車両１００は、図１に示すように、車体５０及び２つの台車７０を有する。車体５０は、進行方向Ａに長尺な直方体形状を有する。車体５０には、図２に示すように、車体５０の左右側面５０ａ及び屋根を覆う車体カバー５１が取り付けられている。台車７０は、矩形平面形状を有し、車体５０の進行方向Ａの前方下部、及び、後方下部にそれぞれ取り付けられている。各台車７０は、台車枠７１と、４つの車輪７２とを有し、車体５０を下方から支持する。車輪７２は、各車軸（不図示：進行方向Ａに直交する方向（図２中左右方向）に平行な車軸）の両端にそれぞれ固定されており、車軸を介して、台車枠７１にそれぞれ回転可能に支持されている。台車７０は、図１に示すように、台車７０の中心点Ｂを中心として、車体５０に対して回動可能に取り付けられている。これにより、車両１００が軌道の曲線部分を通過する際に、平面視において、台車７０が車体５０に対して、軌道の曲がり方向に回動する（図３参照）。
【００１９】
車両１００は、図２に示すように、車体傾斜装置８０を有する。この車体傾斜装置８０は、振り子はり８１と、コロ装置８２と、油圧シリンダ８３とを有する。なお、車体傾斜装置８０は、油圧シリンダ（アクチュエータ）の設置が異なるものの、特開平５−１１５１０４号公報に記載の車体傾斜装置とほぼ同様な構成である。
【００２０】
振り子はり８１は、２つの空気バネ９０を介して車体５０を支持している。コロ装置８２は、台車枠７１に固定されており、振り子はり８１の下面湾曲部８１ａに沿って振り子はり８１を移動可能に支持している。この下面湾曲部８１ａは、車体５０の振り子点Ｃを中心とした半径Ｒの円弧状に形成されている。油圧シリンダ８３は、一端が振り子はり８１に回転可能に支持され、他端が台車枠７１に回転可能に支持されている。そして、油圧シリンダ８３は、車両１００が軌道の曲線部分を通過する際に、車体５０が台車７０に対して曲線内方へ傾斜するように（図４参照）、車両１００の制御装置によってそのストロークが制御される。このとき、車体５０が、振り子点Ｃを中心として、所定角度だけ回動する。これにより、図４に示すように、軌道の曲線部分において、車両１００がカントによって曲線内方に傾斜するとともに、車体５０が、車体傾斜装置８０によってさらに曲線内方に傾斜する。
【００２１】
車両１００には、図２に示すように、パンタグラフ支持装置１が設けられている。パンタグラフ支持装置１は、架台５と、架台案内装置１０と、張力付与装置１５と、一対のロープ３０と、一対の案内部材４０と、複数のローラ４８とを有する。複数のローラ４８は、図２に示すように、車体５０の屋根及び左右側面５０ａの上部に設けられており、ロープ３０のそれぞれが車体５０の屋根から左右の側面５０ａに沿って配設される。なお、本実施形態のパンタグラフ支持装置１の架台５、架台案内装置１０及び張力付与装置１５は、特開平５−１１５１０４号公報に記載のパンタグラフ支持架台、パンタグラフ支持架台案内装置、及び、張力付与装置とほぼ同様なものである。
【００２２】
架台５は、図２に示すように、その上面において、車両１００のパンタグラフ２１を支持する。架台案内装置１０は、ガイド１１と、スライダ１２とを有する。ガイド１１は、車体５０の屋根上に固定されている。また、ガイド１１は、振り子点Ｃを中心とした半径Ｒの円弧状に形成されている。スライダ１２は、ガイド１１に沿って架台５を円滑に移動させるベアリングを内蔵している。この構成により、架台案内装置１０は、車両１００の進行方向Ａに直交する方向に、架台５を車体屋根に対して相対移動可能にする。
【００２３】
張力付与装置１５は、架台５の下面中央に取り付けられている。張力付与装置１５は、車両１００の進行方向に平行な回転軸を有するドラム１６を含んでいる。このドラム１６には、各ロープ３０の一端（他端）が接続され、当該ロープ３０の一端側の一部が巻かれている。ドラム１６の回転軸と同軸上には、渦巻きバネ（不図示）が設けられている。この渦巻きバネは、各ロープ３０を一定の張力でドラム１６に巻き取る方向に設定される。この構成により、張力付与装置１５は、空気バネ９０に支持された車体５０の上下動・左右動によってロープ３０に無理な引っ張りやたわみが生じないようにすると共に、常に、架台５を台車７０に対して一定位置に保持する。
【００２４】
この架台５を一定位置に保持するとは、各ロープ３０の台車枠７１の左右の側梁７１ａから張力付与装置１５のドラム１６までの距離を一定に保ち、パンタグラフ２１を車体５０が軌道の曲線部分で傾斜する前の中立位置（パンタグラフ２１の中心が軌道中心に垂直に立てた線上にある位置）に保持することである。つまり、車体５０が車体傾斜装置８０によって傾斜すると、パンタグラフ集電舟２２も曲線内方に大きく傾き、架線２３から外れようとする。しかしながら、張力付与装置１５によって、パンタグラフ２１が中立位置に保持される。このため、パンタグラフ集電舟２２が架線２３から外れるのを防ぐことが可能となる。
【００２５】
本実施形態における一対のロープ３０は、複数のワイヤーからなるワイヤーロープであるが、他の材質からなるロープ状部材であってもよい。一対のロープ３０は、図１に示すように、進行方向Ａに直交する方向に関して車体５０（中心点Ｂ）を挟む位置に配置されている。また、一対のロープ３０は、図２に示すように、複数のローラ４８及び一対の案内部材４０によって支持されながら車体５０の左右側面５０ａに沿って配設され、他端（一端）がジョイント部材３４を介して側梁７１ａの側面下端に接続されている。これにより、車体５０の傾斜（回動）によって、鉛直方向に関して、ロープ３０と車体５０とが相対移動しても、ロープ３０の摩耗が抑制される。
【００２６】
ジョイント部材３４は、公知の球面ジョイント部材が採用される。これにより、ロープ３０の他端が、３６０°回転可能となる。このため、台車７０が回動した際に、ジョイント部材３４を支点としてロープ３０が滑らかに揺動する。仮に、ロープ３０の他端が側梁７１ａに移動不可能に固定されていると、ロープ３０の他端には台車７０が回動する度に繰り返し曲げ応力が生じ、ロープ３０の他端が損傷しやすくなる。しかしながら、本実施形態においては、ロープ３０の他端には、球面ジョイント部材が設けられているため、ロープ３０の他端の損傷を抑制することが可能となる。
【００２７】
一対の案内部材４０は、図２に示すように、車体５０の側面５０ａの下端に取り付けられている。案内部材４０は、進行方向Ａに関して、ローラ４８と同じ位置に配置されている。案内部材４０は、公知のロータリーボールスプラインと同様な構成を有しており、図５（ａ）に示すように、側面５０ａから立設された一対のフランジ４１、スプライン軸４２、スリーブ４３、及び、プーリー４４などを含む。
【００２８】
スプライン軸４２は、車両１００の進行方向Ａに沿って長尺に延在した円柱状の軸部材である。このスプライン軸４２は、その両端が一対のフランジ４１によって支持されている。また、スプライン軸４２の外周面には、３本の溝４２ａ（図５においては、２本の溝４２ａだけが示されている）が形成されている。これら溝４２ａは、進行方向Ａに延在するとともに、スプライン軸４２の円周方向に沿って等間隔に配置されている。
【００２９】
スリーブ４３は、円筒形状を有しており、その内周面には、３つの保持器（不図示）が固定されている。各保持器は、進行方向Ａに沿って配列された複数のボール４３ａを回転可能に保持している。３つの保持器は、溝４２ａとそれぞれ対向する位置に配置されており、複数のボール４３ａが溝４２ａ内に配置されている。これにより、スリーブ４３がプーリー４４と共に、スプライン軸４２に沿って進行方向Ａに平行な方向に移動可能となる。
【００３０】
プーリー４４は、図５（ａ）に示すように、ベアリング４５を介してスリーブ４３の外周面の中央に支持されている。これにより、プーリー４４がスリーブ４３の円周方向（スプライン軸４２を中心として回転する方向）に回転可能となる。このため、図４に示すように、車体５０が車体傾斜装置８０によって傾斜し、プーリー４４に支持されたロープ３０が、車体５０に対して鉛直方向に相対移動しても、プーリー４４が回転する。この結果、ロープ３０とプーリー４４との間での摺動が抑制され、ロープ３０の摩耗を抑制することが可能となり、ロープ３０の寿命が延びる。
【００３１】
また、プーリー溝４４ａの底面が湾曲している。これにより、ロープ３０と当該底面との接触面積が大きくなる。このため、ロープ３０の局部摩耗をより一層抑制することが可能となる。
【００３２】
このような一対のロープ及び案内部材４０において、車両１００が軌道の曲線部分を通過すると、台車７０が、図３中２点鎖線で示す位置（軌道の直線部分を通過しているときの位置）から実線で示す位置へと車体５０に対して大きく回動する。すると、図３中上方（曲線部分の外側）にあるジョイント部材３４が、回動前の２点鎖線で示す位置から進行方向Ａの前方に移動し、図３中下方（曲線部分の内側）にあるジョイント部材３４が、回動前の２点鎖線で示す位置から進行方向Ａの後方に移動する。このジョイント部材３４は、図３の拡大部分に示すように、進行方向Ａに平行な方向に距離Ｔ１、及び、進行方向Ａに直交する方向に距離Ｔ２だけ移動する。このジョイント部材３４の移動に伴って、ロープ３０の他端が移動するとともに、ロープ３０の一部（車両１００の側面に沿って配設された部分）も傾斜する。このとき、ロープ３０を支持するプーリー４４が進行方向Ａに平行な方向に移動不可能であると、図３中２点鎖線で示すように、進行方向Ａに平行な方向に関して、ロープ３０のプーリー４４によって支持される位置からジョイント部材３４までの距離がＴ１のままとなる。しかしながら、本実施形態においては、プーリー４４が進行方向Ａに沿って移動可能であるため、図３中実線で示すように、ロープ３０のプーリー４４によって支持される位置が、進行方向Ａに平行な方向に関して、ジョイント部材３４に近づく。このため、ロープ３０のプーリー４４からジョイント部材３４までの部分における傾きが、プーリー４４が移動しないものと比して、緩くなる。この結果、ロープ３０に対するプーリー４４の接触圧が小さくなり、ロープ３０の局部摩耗が抑制される。
【００３３】
また、プーリー４４のプーリー溝４４ａの幅が、ロープ３０の直径の２倍以上とされている。このようにプーリー溝４４ａの幅が、ロープ３０の直径よりも大きいため、図５（ｂ）に示すように、台車７０の回動によってロープ３０の他端が移動しロープ３０の一部が傾いても、プーリー４４の上部及び下部とロープ３０との接触圧が小さくなる。仮に、プーリー溝４４ａの幅とロープ３０との直径が同じ場合に、ロープ３０が傾斜すると、プーリー４４の上部及び下部とロープ３０との接触圧が非常に大きくなり、ロープ３０が損傷する。本実施形態においてはこのようなロープ３０の損傷が抑制される。
【００３４】
また、ジョイント部材３４の移動によって、ロープ３０が下方に引っ張られる。このとき、ロープ３０がドラム１６から必要な長さだけ繰り出される。この場合でも、プーリー４４が回転するため、上述のように、ロープ３０とプーリー４４との間での摺動が抑制され、ロープ３０の摩耗を抑制することが可能となり、ロープ３０の寿命が延びる。
【００３５】
以上に述べたように、本実施形態のパンタグラフ支持装置１によると、案内部材４０のプーリー４４が進行方向Ａにスライド可能に設けられている。このため、鉄道車両１００が軌道の曲線部分を通過する際に、台車７０の回動に伴ってロープ３０の他端側が移動しても、プーリー４４が追従して進行方向Ａに平行な方向に移動する。このため、ロープ３０の局部摩耗を抑制することが可能となり、ロープ３０が破損しにくくなる。
【００３６】
また、案内部材４０が車体５０の側面５０ａの下端に取り付けられ、ジョイント部材３４が側梁７１ａの下端に取り付けられている。これにより、案内部材４０からジョイント部材３４までの距離が比較的長くなる。このため、台車７０が回動した際に、ロープ３０において、プーリー４４から他端（ジョイント部材３４）までの部位と他の部位とでなす角度が小さくなる。この結果、ロープ３０のプーリー４４との接触部分にかかる横方向（水平方向）の力が小さくなる。また、本実施形態においては、従来の車体の最も下方に配置されたローラを、案内部材４０に代えることで、上述の効果を得ることが可能となり、その車体の改造についても容易に行うことが可能となる。
【００３７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、ジョイント部材３４は、進行方向Ａに平行な方向及び台車７０の車軸方向（進行方向Ａと直交する方向）に揺動可能なジョイント部材（例えば、２軸以上のユニバーサルジョイント）であってもよい。また、ジョイント部材３４は、進行方向Ａに平行な方向及び台車７０の車軸方向のいずれか一方にだけ揺動可能なジョイント部材であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  パンタグラフ支持装置
５  架台
１０  架台案内装置
１５  張力付与装置
３０  ロープ
３４  ジョイント部材
４０  案内部材
４２  スプライン軸（軸部材）
４４  プーリー
４４ａ  プーリー溝
７０  台車
７１ａ  側梁
８０  車体傾斜装置
【図１】
2014003869.tif 000003
【図２】
2014003869.tif 000004
【図３】
2014003869.tif 000005
【図４】
2014003869.tif 000006
【図５】
2014003869.tif 000007