(57)【要約】      （修正有）【課題】給電レールに対する集電靴の跳ね上がりを抑制しつつ、集電靴の延命化を図ることができる集電装置を提供する。【解決手段】集電装置１は、集電靴９と、弾性部６と、ダンパ部１６と、を持つ。集電靴は、摺接面１２が一方向及び一方向とは反対側の他方向に向かって変位可能に設けられている。弾性部は、集電靴の摺接面を一方向に向かって付勢する。ダンパ部は、少なくとも集電靴の摺接面における他方向への移動に対して抵抗を付与する。【選択図】図３
2018160985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺接面が一方向及び前記一方向とは反対側の他方向に向かって変位可能に設けられた集電靴と、
前記集電靴の前記摺接面を前記一方向に向かって付勢する弾性部と、
少なくとも前記集電靴の前記摺接面における前記他方向への移動に対して抵抗を付与するダンパ部と、
を備えた集電装置。
【請求項２】
前記ダンパ部は、前記集電靴の前記摺接面における前記一方向への移動に対しても抵抗を付与すると共に、前記摺接面の前記一方向への移動に対する抵抗よりも前記摺接面の前記他方向への移動に対する抵抗が大きく設定されている
請求項１に記載の集電装置。
【請求項３】
車両の走行方向に沿って設けられた支軸を備え、
前記集電靴は、一端が前記支軸に回転自在に支持されていると共に、他端に前記摺接面が設けられており、
前記弾性部は、前記支軸に取付けられたねじりコイルばねであり、
前記ダンパ部は、前記集電靴の前記一端と前記他端との間に取付けられている
請求項１又は請求項２に記載の集電装置。
【請求項４】
前記集電靴に設けられ、前記支軸と同一方向に沿って延びる連結軸を備え、
前記ダンパ部は、
筒状のシリンダと、
前記シリンダ内に、該シリンダの軸方向に沿って移動可能に設けられたピストンと、
前記ピストンに設けられたロッドと、
を備え、
前記ロッドの先端に、前記連結軸を挿通可能な軸挿通孔を有する連結部を設け、
前記軸挿通孔は、前記ロッドの軸方向に沿って長い長円形状に形成されている
請求項３に記載の集電装置。
【請求項５】
前記車両の停止時に給電レールに前記摺接面を接触させた状態において、
前記軸挿通孔の長手方向中央に前記連結軸が配置されている
請求項４に記載の集電装置。
【請求項６】
車両の走行方向に沿って設けられた支軸を備え、
前記集電靴は、一端が前記支軸に回転自在に支持されていると共に、他端に前記摺接面が設けられており、
前記弾性部は、前記支軸に取付けられたねじりコイルばねであり、
前記ダンパ部はロータリダンパであり、
前記ダンパ部と前記集電靴は、
前記ダンパ部に一端が固定されたアーム部と、
前記アーム部の他端に一端が回転自在に連結され、他端が集電靴に回転自在に連結された作動ロッドと、
を介して連結されており、
前記アーム部の前記ダンパ部との固定軸と、前記アーム部の他端と前記作動ロッドの一端との回動軸との間の距離をＡとし、前記支軸の中心軸と、前記作動ロッドの他端の回転軸との間の距離をＬとしたとき、
距離Ａ及び距離Ｌは、
Ａ＜Ｌ
を満たすように設定されている
請求項１又は請求項２に記載の集電装置。
【請求項７】
前記車両の停止時に給電レールに前記摺接面を接触させた状態において、
前記アーム部と前記作動ロッドとの間の角度をθとしたとき、
角度θは、
θ≒９０°
を満たすように設定されている
請求項６に記載の集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、集電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第三軌条方式を採用した鉄道車両が走行するレールは、走行レール（第一軌条、第二軌条）の他に、走行レールと平行するように敷設された給電レール（第三軌条）を備えている。一方、鉄道車両には、給電レールから集電を行うための集電装置が設けられている。
集電装置は、給電レールに摺接される集電靴を備えている。集電靴は、鉄道車両の下部に設けられている台車の台車枠や台車前後の軸箱で支持された集電梁を介して取り付けられている。また、集電靴は、弾性体によって給電レールに向かって付勢されている。これにより、第三軌条の高さ変動等に追随するように集電靴が確実に摺接され、給電レールから電力を安定して集電できる。
【０００３】
ところで、鉄道車両が走行している際、台車の上下方向の振動加速度が大きくなると、給電レールから集電靴が跳ね上がってしまい、給電レールから集電靴が離線する場合があった。集電靴の跳ね上がり量が大きい場合、再度給電レールに集電靴が接触する際の衝撃が大きくなり、集電靴がバウンドしてしまう。このため、給電レールに対し、集電靴が接触、離線を繰り返すことになる。
集電靴の給電レールからの跳ね上がりを抑制するために、弾性体による付勢力を大きく設定することが考えられるが、このようにすると、給電レールと集電靴との間の摩擦抵抗が増大する。この結果、集電靴が摩耗して寿命が短命化してしまう可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６０−０３６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、給電レールに対する集電靴の跳ね上がりを抑制しつつ、集電靴の延命化を図ることができる集電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の集電装置は、集電靴と、弾性部と、ダンパ部と、を持つ。集電靴は、摺接面が一方向及び一方向とは反対側の他方向に向かって変位可能に設けられている。弾性部は、集電靴の摺接面を一方向に向かって付勢する。ダンパ部は、少なくとも集電靴の摺接面における他方向への移動に対して抵抗を付与する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の鉄道車両の下部を、車幅方向からみた概略構成図。
【図２】第１の実施形態の集電装置を車幅方向外側からみた正面図。
【図３】第１の実施形態の集電装置を進行方向からみた概略構成図。
【図４】第１の実施形態のダンパを示す概略構成図。
【図５】第２の実施形態の集電装置を示す概略構成図。
【図６】第２の実施形態のダンパを示す動作説明図。
【図７】第３の実施形態の集電装置を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の集電装置を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第三軌条方式が採用された鉄道車両１００の下部を、車幅方向からみた概略構成図である。
なお、以下の説明では、鉄道車両１００の進行方向（図１における矢印Ｙ１参照）を単に進行方向、進行方向に直交する鉄道車両１００の車幅方向を単に車幅方向、重力方向上側を単に上側、重力方向下側を単に下側などと称して説明する。
【００１０】
図１に示すように、鉄道車両１００の下部には、集電装置１を備えた台車１０１が設けられている。台車１０１は、集電装置１の他に台車枠１０２を備えている。台車枠１０２には、進行方向の両側で且つ車幅方向両側に、それぞれ軸箱１０３が設けられている。これら軸箱１０３に、車輪１０４を軸支する不図示の車軸が回転自在に支持されている。
車輪１０４は、地面に敷設された不図示の走行レール（第一軌条、第二軌条）上に配置される。これら走行レールの車幅方向外側の一方に、給電レール（第三軌条）９０が敷設されている。
【００１１】
給電レール９０は、不図示の走行レールと所定の間隔をあけて敷設され、且つ走行レールと平行に敷設されている。
台車１０１の給電レール９０が配置されている一側には、進行方向両側に並ぶ２つの軸箱１０３に跨るように、集電梁１０５が設けられている。この集電梁１０５の進行方向略中央に、集電装置１が設けられている。
【００１２】
図２は、集電装置１を車幅方向外側からみた正面図である。
同図に示すように、集電装置１は、集電梁１０５にボルト２によって締結固定された支え枠３を備えている。支え枠３は、水平方向に沿う断面が略コの字状に形成されており、底壁３ａと、底壁３ａの進行方向両側から車幅方向外側に向かって立ち上がる１つの側壁３ｂと、を備えている。そして、底壁３ａの上部が、ボルト２によって集電梁１０５に締結固定されている。すなわち、支え枠３は、集電梁１０５から下方に向かって垂設されている。
【００１３】
支え枠３の下部には、２つの側壁３ｂに跨るように、水平方向で且つ進行方向に沿って延在するシャフト４が設けられている。シャフト４の両端は、側壁３ｂの外側からシャフト４に螺合されるナット５によって、側壁３ｂに締結固定されている。
シャフト４には、このシャフト４の周囲を取り囲むように螺旋状に形成されたねじりコイルばね６が設けられている。
【００１４】
図３は、集電装置１を進行方向からみた概略構成図である。
同図に示すように、ねじりコイルばね６の一端６ａは、上方に向かって延びており、支え枠３に設けられているばね保持部７に保持されている。
ばね保持部７は、ねじりコイルばね６の一端６ａが当接可能な上壁７ａを有している。上壁７ａには、ねじりコイルばね６の一端６ａに対応する位置に、雌ねじ部７ｂが刻設されている。雌ねじ部７ｂは、上壁７ａを上下方向に貫通するように形成されている。そして、この雌ねじ部７ｂに、加減ねじ８が螺合されている。
【００１５】
加減ねじ８は、ねじりコイルばね６のねじり量（ばね力）を調整するためのものである。加減ねじ８は、ねじ込むことによって先端でねじりコイルばね６の一端６ａを押圧する。これにより、ねじりコイルばね６のねじり量（ばね力）が変化する。
一方、ねじりコイルばね６の他端６ｂは、車幅方向外側に向かって延びており、シャフト４に設けられた集電靴９に当接されている。
【００１６】
集電靴９は、導電性を有する材料（例えば、ＦＣＤ５００等）により形成されている。集電靴９は、シャフト４から車幅方向外側（給電レール９０側）に向かって延出されている。そして、集電靴９は、基端がシャフト４に回転自在に設けられたアーム部１１と、アーム部１１の先端に設けられた摺接部１２と、により構成されている。
アーム部１１は、シャフト４のねじりコイルばね６の軸方向両側にそれぞれ配置され、シャフト４から車幅方向外側に向かって延出されている。そして、アーム部１１の基端に、シャフト４の軸方向に貫通する不図示の挿通孔が形成されている。この挿通孔に、シャフト４が挿通されている。これにより、シャフト４にアーム部１１（集電靴９）が回転自在に支持される。
【００１７】
摺接部１２は、２つのアーム部１１に跨り、これらアーム部１１を連結するように形成されている。また、摺接部１２は、アーム部１１の延出方向に沿って延出し、上下方向からみて車幅方向に長い略長方形状に形成されている。そして、摺接部１２の先端部１２ａのうち、下面が給電レール９０に摺接される摺接面１２ｄとなる。
一方、摺接部１２の基端部１２ｂで、且つ上面１２ｃには、ねじりコイルばね６の他端６ｂに対応する位置に、この他端６ｂが配置されるばね保持凹部１３が形成されている。この保持凹部１３にねじりコイルばね６の他端６ｂが配置されることにより、摺接部１２に、給電レール９０側に向かう押圧力が付与される。
【００１８】
ここで、ばね保持部７に設けられた加減ねじ８は、ねじ込むことによってねじりコイルばね６のねじり量が増大する。そして、この分、ばね力が増して摺接部１２の給電レール９０側に向かう押圧力が増大する。これに対し、加減ねじ８を緩めると、ねじりコイルばね６も緩み、摺接部１２の給電レール９０側に向かう押圧力が減少する。
【００１９】
また、ばね保持部７の上壁７ａには、進行方向一側に、進行方向に沿って突出する連結ピン１４が設けられている。さらに、集電靴９の摺接部１２には、基端部１２ｂの進行方向一側に、進行方向に沿って突出する連結ピン１５が設けられている。そして、これら連結ピン１４，１５に、ダンパ１６が回動自在に連結されている。すなわち、ダンパ１６は、軸方向一方が、集電靴９の基端（アーム部１１の基端）と集電靴９の先端（摺接部１２の先端部１２ａ）との間に設けられている。また、ダンパ１６は、軸方向他方がばね保持部７に設けられている。
【００２０】
図４は、ダンパ１６を示す概略構成図である。
同図に示すように、ダンパ１６は、筒状で内部が密閉されているシリンダ１７と、シリンダ１７内で軸方向に移動可能に設けられたピストン１８と、ピストン１８に基端１９ａが連結され、シリンダ１７の軸方向に延びるロッド１９と、により構成されている。
シリンダ１７の軸方向一端壁１７ａには、ばね保持部７の連結ピン１４に回動自在に連結される連結ブラケット２１が設けられている。また、シリンダ１７の軸方向他端壁１７ｂには、ロッド１９を挿通可能なロッド挿通孔２２が形成されている。
【００２１】
このロッド挿通孔２２とロッド１９との間は、不図示のＯリング等によりシールされている。そして、シリンダ１７内に、液体又はガスが封入されている。液体としては、例えば、オイル等が挙げられるが、これに限られるものではない。オイルの粘性は、ダンパ１６に要求される仕様等に基づいて設定可能である。また、オイルの圧縮率は、ガスの圧縮率と比較して小さいので、シリンダ１７内に封入するものとしてガスよりもオイルの方が好ましい。このように構成することで、より段階的にシリンダ１７内の圧力を高めることが可能になる。
【００２２】
ロッド１９の先端１９ｂは、シリンダ１７のロッド挿通孔２２を介して軸方向に沿って突出している。また、ロッド１９の先端１９ｂには、集電靴９の連結ピン１５に回転自在に連結される連結部２３が設けられている。
【００２３】
ピストン１８は、シリンダ１７内を２部屋に隔てるように板状に形成されている。ピストン１８には、軸方向に貫通する調圧孔２４が複数（例えば、本第１の実施形態では２つ）形成されている。調圧孔２４は、シリンダ１７内をピストン１８が移動する際、このピストン１８に作用するオイルやガスの動圧抵抗を調整するためのものである。すなわち、調圧孔２４の開口面積が大きかったり調圧孔２４の個数が多かったりするほど、この調圧孔２４にオイルやガスが流れやすくなる。そして、この分、シリンダ１７内をピストン１８が移動する際の動圧抵抗が小さくなる。
【００２４】
また、ピストン１８には、ロッド１９が設けられている側とは反対側の面から任意の調圧孔２４を開閉可能な弁体２５が設けられている。この弁体２５は、ピストン１８のロッド１９側の面から調圧孔２４にオイルやガスが通流された際、調圧孔２４を開放する。これに対し、ロッド１９が設けられている側とは反対側の面から調圧孔２４にオイルやガスが通流された際、このオイルやガスの動圧抵抗を受けて調圧孔２４を閉塞する。すなわち、ダンパ１６は、シリンダ１７からロッド１９が押出される際にオイルやガスから受ける動圧抵抗よりも、シリンダ１７内にロッド１９が押し込まれる際にオイルやガスから受ける動圧抵抗が大きくなる。このように、弁体２５は、ロッド１９が伸長する場合にのみ、対応する調圧孔２４にオイルやガスを通流させる一方弁として機能する。
【００２５】
次に、集電装置１の動作について説明する。
鉄道車両１００の停止時においては、給電レール９０に集電靴９を構成する摺接部１２の摺接面１２ｄが常時接触している。そして、ねじりコイルばね６によって、集電靴９が給電レール９０に向かって付勢されている。
【００２６】
また、鉄道車両１００の走行時においては、シャフト４を中心に集電靴９が回動し、給電レール９０の高さ変動に摺接部１２が追随する。また、集電靴９の回動に伴ってダンパ１６のロッド１９が伸縮運動する。
ここで、集電靴９は、走行時における台車１０１（集電装置１）の上下方向の振動を受けて振動する。このとき、集電靴９は、台車１０１（集電装置１）の上下方向の振動加速度が大きくなると、給電レール９０に打ち付けられてその反動で給電レール９０から跳ね上がろうとする。すなわち、集電靴９は、台車１０１（集電装置１）の上下方向の振動加速度に比例した力で給電レール９０から跳ね上がろうとする。
【００２７】
ところで、台車１０１の上下方向の振動加速度が小さい場合は、ダンパ１６のシリンダ１７内においてピストン１８が急激に移動することもなく、オイルやガスから受ける動圧抵抗も小さい。このときの動圧抵抗は、ねじりコイルばね６のばね力と比較すると無視できる程度であるため、給電レール９０に対する摺接部１２の摺接状態が適切に保たれる。
【００２８】
これに対し、台車１０１の上下方向の振動加速度が大きくなると、これに比例して給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がりの力が大きくなる。そして、ねじりコイルばね６のばね力に抗して集電靴９が大きく跳ね上がろうとし（図３における矢印Ｙ２参照）、さらに集電靴９の変位速度も速くなる。これに伴い、ダンパ１６のシリンダ１７内において、ロッド１９の押し込まれる方向に向かってピストン１８が急激に移動しようとする（図３における矢印Ｙ３参照）。すると、シリンダ１７に大きな動圧抵抗が作用し、集電靴９の跳ね上がりが減衰される。換言すれば、集電靴９の跳ね上がり量が減少される。
【００２９】
ところで、台車１０１の上下方向の振動加速度が大きい場合において、集電靴９の変位速度が速くなるのは、給電レール９０から集電靴９が跳ね上がる場合だけではなく、跳ね上がった集電靴９が給電レール９０に押し下げられる場合もある。
ここで、ダンパ１６のシリンダ１７には、弁体２５が設けられている。弁体２５は、ロッド１９が伸長する場合にのみ、対応する調圧孔２４にオイルやガスを通流させる一方弁として機能している。このため、ダンパ１６は、シリンダ１７からロッド１９が押出される際にオイルやガスから受ける動圧抵抗よりも、シリンダ１７内にロッド１９が押し込まれる際にオイルやガスから受ける動圧抵抗が大きくなる。
【００３０】
ダンパ１６は、給電レール９０から集電靴９が跳ね上がる場合、シリンダ１７内にロッド１９が押し込まれる。一方、跳ね上がった集電靴９が給電レール９０に押し下げられる場合、シリンダ１７からロッド１９が押出される。つまり、跳ね上がった集電靴９が給電レール９０の押し下げられる場合、ダンパ１６による動圧抵抗が小さく、ねじりコイルばね６のばね力によって集電靴９が速やかに押し下げられる。
【００３１】
ここで、台車１０１の上下方向の振動加速度が大きい場合においては、ダンパ１６によって給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がり量が減少される。このため、跳ね上がった集電靴９が給電レール９０に押し下げられる際、ねじりコイルばね６のばね力によって速やかに押し下げられたとしてもその勢いは小さく、給電レール９０に対して集電靴９がバウンドしてしまうことが最小限に抑えられる。
【００３２】
このように、上述の第１の実施形態では、集電装置１にダンパ１６が設けられている。ダンパ１６は、給電レール９０から集電靴９が跳ね上がる際に、この集電靴９に抵抗を付与し、跳ね上がりを減衰させる。また、ダンパ１６は、集電靴９の跳ね上がりを減衰させる際の動圧抵抗よりも、跳ね上がった集電靴９を給電レール９０に押し下げられる際の動圧抵抗が小さく設定されている。このため、給電レール９０に対して集電靴９（摺接部１２）がバウンドして接触、離線を繰り返してしまうことを抑制できる。よって、鉄道車両１００の走行時において、給電レール９０への集電靴９の接触状態を安定させることができる。
【００３３】
また、集電装置１にダンパ１６を設けることにより、給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がりを抑制するために、ねじりコイルばね６のばね力を無駄に大きく設定する必要がない。このため、給電レール９０と集電靴９（摺接部１２）との間の摩擦抵抗が増大してしまい集電靴９の寿命が短命化してしまうことを防止できる。
【００３４】
さらに、集電靴９は、進行方向に延在するシャフト４に、アーム部１１の基端が回転自在に設けられている。また、集電靴９は、摺接部１２の摺接面１２ｄが、給電レール９０に摺接されている。このため、給電レール９０の高さ変動に対し、シャフト４を中心に集電靴９がスムーズに回動し、摺接部１２を追随させ易くすることができる。
さらに、シャフト４にねじりコイルばね６が設けられているので、スペースをできる限り有効活用しながら給電レール９０に向かって集電靴９を付勢することができる。このため、集電装置１を小型化できる。
【００３５】
また、ダンパ１６は、ロッド１９の連結部２３が、集電靴９の基端（アーム部１１の基端）と集電靴９の先端（摺接部１２の先端部１２ａ）との間に取付けられている。このため、集電靴９の基端にダンパ１６を取付ける場合と比較して、集電靴９の上下動に対してダンパ１６を効果的、且つ効率よく作用させることができる。このため、集電靴９の給電レール９０から集電靴９が跳ね上がる際、この集電靴９に抵抗を付与して集電靴９の跳ね上がりを確実に減衰できる。
【００３６】
なお、上述の第１の実施形態では、ダンパ１６のピストン１８に、複数の調圧孔２４を形成し、これら複数の調圧孔２４のうち、任意の調圧孔２４に弁体２５を設けた場合について説明した。そして、ダンパ１６は、シリンダ１７からロッド１９が押出される際にオイルやガスから受ける動圧抵抗よりも、シリンダ１７内にロッド１９が押し込まれる際にオイルやガスから受ける動圧抵抗が大きくなるように構成されている場合について説明した。しかしながら、このようなダンパ１６の構成に限られるものではなく、ダンパ１６は、シリンダ１７からロッド１９が押出される際にオイルやガスから受ける動圧抵抗と、シリンダ１７内にロッド１９が押し込まれる際にオイルやガスから受ける動圧抵抗と、が同じであってもよい。このような場合、跳ね上がった集電靴９は、ダンパ１６によって緩やかに給電レール９０に押し下げられる。このため、給電レール９０に勢いよく集電靴９が打ち付けられてバウンドしてしまうことを抑制できる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図５に基づいて第２の実施形態について説明する。
図５は、第２の実施形態における集電装置２０１を示す概略構成図であって、前述の図３に対応している。なお、図５において、前述の第１の実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する（以下の実施形態についても同様）。
【００３８】
図５に示すように、集電装置２０１の基本的構成は、以下の点で前述の第１の実施形態における集電装置１の基本的構成と同様である。
すなわち、集電装置２０１は、集電梁１０５（図１参照）に締結固定された支え枠３と、支え枠３に設けられ、水平方向で且つ進行方向に沿って延在するシャフト４と、シャフト４に回転自在に設けられた集電靴９と、シャフト４に設けられ、給電レール９０に対して集電靴９に押圧力を付勢するねじりコイルばね６と、給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がりを抑制するダンパ２１６と、を備えている。なお、以下の実施形態についても、支え枠３、シャフト４、集電靴９、及びねじりコイルばね６の構成は同様である。
【００３９】
ここで、前述の第１の実施形態と第２の実施形態との相違点は、第１の実施形態のダンパ１６と、第２の実施形態のダンパ２１６と、が異なる点にある。
より詳しくは、ダンパ２１６のロッド２１９の先端２１９ｂに設けられた連結部２２３は、ロッド２１９の軸方向に沿って長い長円形の環状に形成されている。つまり、連結部２２３は、集電靴９の連結ピン１５を挿通可能な軸挿通孔２２３ａを備えており、この軸挿通孔２２３ａがロッド２１９の軸方向に沿って長い長円形状に形成されている。
連結ピン１５は、軸挿通孔２２３ａに対してロッド２１９の軸方向に沿って移動可能である。軸挿通孔２２３ａの長手方向の寸法は、連結ピン１５の上下動において、ダンパ２１６を機能させる必要がない範囲に基づいて設定されている（詳細は後述する）。
【００４０】
また、ダンパ２１６は、給電レール９０に集電靴９の摺接部１２が正常に接触している状態（例えば、鉄道車両１００の停止時における給電レール９０への集電靴９の接触状態）において、軸挿通孔２２３の長手方向略中央に、連結ピン１５が位置するように設けられている。なお、以下の説明では、軸挿通孔２２３の長手方向略中央に連結ピン１５が位置している場合のロッド２１９の位置を、原位置と称する。
【００４１】
さらに、ロッド２１９には、リターンスプリング４０が設けられている。リターンスプリング４０は、ロッド２１９の周囲を取り囲むように螺旋状に形成されたコイルばねである。リターンスプリング４０の自由長は、ロッド２１９が原位置にある状態において、リターンスプリング４０の両端がそれぞれシリンダ１７と連結部２２３の根元とに当接する長さに設定されている。
このように構成されたリターンスプリング４０は、ロッド２１９が原位置から縮退する際に圧縮変形される。そして、リターンスプリング４０は、圧縮変形した際に生じる弾性力により、ロッド２１９を押し戻す役割を有している。
【００４２】
なお、図５では、ピストン１８に一方弁として機能する弁体２５を図示してしない。本第２の実施形態においては、ピストン１８に、弁体２５を設けても設けなくてもよい。これは、連結部２２３に長円形状の軸挿通孔２２３ａが形成されていること、また、ロッド２１９にリターンスプリング４０が設けられていること、による。以下、このことも含め、ダンパ２１６の作用について詳述する。
【００４３】
鉄道車両１００の走行時においては、シャフト４を中心に集電靴９が回動し、給電レール９０の高さ変動に摺接部１２が追随する。これに伴って、集電靴９に設けられている連結ピン１５もシャフト４を中心とした円弧に沿って上下に移動する。この際、台車１０１（図１参照）の上下方向の振動加速度が小さいと、連結ピン１５は、軸挿通孔２２３ａの範囲内でのみ移動し、ロッド２１９が伸縮運動することがない。つまり、この時点では、ダンパ２１６のロッド２１９に何ら力が作用せず、ダンパ２１６が機能していない。
【００４４】
図６は、集電靴９が軸挿通孔２２３ａの範囲を超えて跳ね上がった場合の説明図であって、前述の図５に対応している。
同図に示すように、台車１０１の上下方向の振動加速度が大きくなると、これに比例して給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がりの力が大きくなる。そして、ねじりコイルばね６のばね力に抗して集電靴９が大きく跳ね上がろうとする（図６における矢印Ｙ４参照）。この際、連結ピン１５は、軸挿通孔２２３ａの上端（連結部２２３の根元）まで上方に移動し、さらに、リターンスプリング４０のばね力に抗してロッド２１９を押し上げようとする（図６における矢印Ｙ５参照）。
これに伴い、リターンスプリング４０が圧縮変形される。さらに、ダンパ２１６のシリンダ１７内において、ロッド２１９の縮退方向に向かってピストン１８が急激に移動しようとする。すると、シリンダ１７に大きな動圧抵抗が作用し、集電靴９の跳ね上がりが減衰される。
【００４５】
次に、跳ね上がった集電靴９が給電レール９０に押し下げられる動作について説明する。
この場合、連結部２２３の軸挿通孔２２３ａの範囲内で連結ピン１５が下降する限り、集電靴９は、自重とねじりコイルばね６のばね力によって押し下げられる。つまり、この間、ダンパ２１６のロッド２１９に、集電靴９の力が作用しない。換言すれば、ダンパ２１６は、集電靴９の跳ね上がりを減衰させる際に抵抗を発生し、跳ね上がった集電靴９を給電レール９０に押し下げられる際に抵抗を発生させない（抵抗を小さくする）ように設定されているといえる。このように、跳ね上がった集電靴９は、ねじりコイルばね６のばね力によって速やかに押し下げられる。
【００４６】
ここで、ダンパ２１６には、リターンスプリング４０が設けられている。そして、ロッド２１９が縮退した状態では、リターンスプリング４０が圧縮変形されている。このため、縮退されたロッド２１９にリターンスプリング４０の復元力が作用する。これにより、ロッド２１９が原位置に押し戻される。
なお、リターンスプリング４０のばね力は、給電レール９０から集電靴９が跳ね上がる場合に、ダンパ２１６の機能を損なわない程度で、且つ縮退されたロッド２１９を原位置に押し戻すことが可能な程度の力に設定されている。
【００４７】
したがって、上述の第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、台車１０１（図１参照）の上下方向の振動加速度が許容範囲内で、集電靴９の上下動が小さい場合には、ダンパ２１６を作用させず、従来通りにねじりコイルばね６のばね力だけを用いて給電レール９０の高さ変動に摺接部１２を追随させることができる。このため、ダンパ２１６に余計な負荷がかからず、ダンパ２１６を延命化できる。また、給電レール９０と集電靴９（摺接部１２の摺接面１２ｄ）との間の摩擦抵抗が増大してしまうことを確実に抑制でき、集電靴９の寿命が短命化してしまうことを確実に防止できる。さらに、給電レール９０に集電靴９を押し下げる場合、ダンパ２１６を作用させる必要がないので、ピストン１８に、弁体２５を設けても設けなくてもよい。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、図７に基づいて第３の実施形態について説明する。
図７は、第３の実施形態における集電装置３０１を示す概略構成図であって、前述の図３に対応している。
同図に示すように、前述の第１の実施形態と第３の実施形態との相違点は、第１の実施形態のダンパ１６と、第３の実施形態のダンパ３１６と、が異なる点にある。
【００４９】
より詳しくは、ダンパ３１６は、いわゆる一方向性のロータリダンパである。一方向性のロータリダンパは、作動軸（図７におけるダンパ３１６の作動軸３１６ａ）が一方向に回転する際に回転抵抗を発生させ、他方向に回転する際に回転抵抗を殆ど生じさせないものである。また、ロータリダンパは、一方向に回転する際、回転速度に比例して回転抵抗が大きくなるように構成されている。
このようなダンパ３１６は、支え枠３に固定されている。本第３の実施形態では、ダンパ３１６における上記一方向は、図７における時計回り方向ＣＷに設定されている。
【００５０】
ダンパ３１６の作動軸３１６ａには、リンク機構３０が連結されている。リンク機構３０は、一端３１ａがダンパ３１６の作動軸３１６ａに連結されているアーム部３１と、アーム部３１の他端３１ｂに一端３２ａが連結されている作動ロッド３２と、を備えている。アーム部３１の一端３１ａは、作動軸３１６ａに相対回転不能に固定されている。つまりアーム部３１は、作動軸３１６ａと一体となって回転する。一方、アーム部３１の他端３１ｂと、作動ロッド３２の一端３２ａは、相対回転可能に連結されている。
【００５１】
また、集電靴９の摺接部１２には、基端部１２ｂの進行方向一側に、進行方向に沿って突出する連結ピン３１５が設けられている。この連結ピン３１５に、作動ロッド３２の他端３２ｂが回転自在に連結されている。
【００５２】
ここで、アーム部３１の一端３１ａの回転軸（作動軸３１６ａの中心軸）と、アーム部３１の他端３１ｂ及び作動ロッド３２の一端３２ａの連結軸（回転軸）との間の距離をＡとし、シャフト４の中心軸と連結ピン３１５の中心軸との間の距離をＬとしたとき、各距離Ａ，Ｌは、
Ａ＜Ｌ  ・・・（１）
を満たすように設定されている。
さらに、リンク機構３０は、アーム部３１と作動ロッド３２との間の角度をθとしたとき、鉄道車両１００の停止時に給電レール９０に集電靴９が接触した状態（以下、車両停止時の集電靴９の接触状態という）において、角度θは、
θ≒９０°  ・・・（２）
を満たすように設定されている。
【００５３】
次に、集電装置３０１の動作について説明する。
鉄道車両１００の走行時においては、シャフト４を中心に集電靴９が回動し、給電レール９０の高さ変動に摺接部１２が追随する。また、集電靴９の回動に伴い、リンク機構３０を介してダンパ３１６の作動軸３１６ａが回転する。
【００５４】
より具体的には、例えば、給電レール９０の高さが高くなると、集電靴９の摺接部１２が押し上げられ（図７における矢印Ｙ６参照）、さらに、作動ロッド３２が押し上げられる（図７における矢印Ｙ７参照）。作動ロッド３２が押し上げられることにより、アーム部３１がダンパ３１６の作動軸３１６ａを中心に一方向（図７における矢印ＣＷ）に向かって回転する。一方、給電レール９０の高さが低くなると、集電靴９の摺接部１２が下がり、これに伴ってダンパ３１６の作動軸３１６ａが他方向（図７における反時計回り方向）に向かって回転する。
【００５５】
ここで、アーム部３１の一端３１ａの回転軸（作動軸３１６ａの中心軸）と、アーム部３１の他端３１ｂ及び作動ロッド３２の一端３２ａの連結軸（回転軸）との間の距離Ａ、及びシャフト４の中心軸と連結ピン３１５の中心軸との間の距離Ｌは、上記式（１）を満たすように設定されている。このため、集電靴９の回転角度に対し、ダンパ３１６の作動軸３１６ａの回転角度が大きくなる。また、作動軸３１６ａの回転角度が増幅されるので、集電靴９の回転速度に対し、作動軸３１６ａの回転速度も速くなる。
【００５６】
さらに、リンク機構３０は、車両停止時の集電靴９の接触状態において、アーム部３１と作動ロッド３２との間の角度θが上記式（２）を満たすように設定されている。このため、集電靴９が回動することによる作動ロッド３２の動作が、効率よくアーム部３１に伝達される。すなわち、例えば、アーム部３１と作動ロッド３２との間の角度θが９０°よりも極端に小さかったり大きかったりした場合、作動ロッド３２の変位に応じて変化するアーム部３１（作動軸３１６ａ）の回転角度が小さくなってしまう。しかしながら、車両停止時の集電靴９の接触状態において上記式（２）を満たすように、角度θを設定することにより、作動ロッド３２の変位に応じたアーム部３１（作動軸３１６ａ）の回転角度を、最大限大きくすることができる。
【００５７】
ここで、ダンパ３１６は、一方向性のロータリダンパであるので、一方向に向かって作動軸３１６ａが回転する際に回転抵抗が生じ、他方向に向かって作動軸３１６ａが回転する際には回転抵抗が殆ど生じない。
ところで、台車１０１の上下方向の振動加速度が小さい場合は、リンク機構３０を介してダンパ３１６の作動軸３１６ａが急激に回転することもない。このため、作動軸３１６ａが一方向に回転した場合であっても回転抵抗が小さく、ねじりコイルばね６のばね力と比較すると無視できる程度である。このため、給電レール９０に対する摺接部１２の摺接状態が適切に保たれる。
【００５８】
これに対し、台車１０１の上下方向の振動加速度が大きくなると、これに比例して給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がりの力が大きくなる。そして、ねじりコイルばね６のばね力に抗して集電靴９が大きく跳ね上がろうとし、さらに集電靴９の変位速度も速くなる。これに伴い、リンク機構３０を介して動作するダンパ３１６の作動軸３１６ａの回転角度が大きくなると共に、作動軸３１６ａの回転速度も大きくなる。すると、ダンパ３１６に大きな回転抵抗が作用し、集電靴９の跳ね上がりが減衰される。
【００５９】
一方、跳ね上がった集電靴９が給電レール９０に押し下げられる場合、ダンパ３１６の作動軸３１６ａは、他方向に回転する。このため、作動軸３１６ａには、回転抵抗がほとんど作用しない。そして、ねじりコイルばね６のばね力によって集電靴９が速やかに押し下げられる。
【００６０】
したがって、上述の第３の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。また、ダンパ３１６としてロータリダンパを採用しているので、前述の第１の実施形態の集電装置１に加え、仕様に応じてさまざまな集電装置１〜３を提供できる。
さらに、ダンパ３１６としてロータリダンパを採用し、このダンパ３１６と集電靴９とをリンク機構３０を介して連結している。このため、リンク機構３０の構成を変えるだけでダンパ３１６の配置の自由度を高めることができ、集電装置１の設計自由度を高めることができる。
【００６１】
また、リンク機構３０は、アーム部３１の一端３１ａの回転軸（作動軸３１６ａの中心軸）と、アーム部３１の他端３１ｂ及び作動ロッド３２の一端３２ａの連結軸（回転軸）との間の距離Ａ、及びシャフト４の中心軸と連結ピン３１５の中心軸との間の距離Ｌが、上記式（１）を満たすように設定されている。このため、集電靴９の回転角度に対し、ダンパ３１６の作動軸３１６ａの回転角度を大きくできる。また、作動軸３１６ａの回転角度が増幅されるので、集電靴９の回転速度に対し、作動軸３１６ａの回転速度も速くできる。よって、ダンパ３１６に、集電靴９の回動動作を効率よく伝達することができ、ダンパ３１６の所望の性能を十分発揮させることができる。
【００６２】
さらに、リンク機構３０は、車両停止時の集電靴９の接触状態においてアーム部３１と作動ロッド３２との間の角度θが上記式（２）を満たすように設定されている。このため、集電靴９が回動することによる作動ロッド３２の動作を、効率よくアーム部３１に伝達することができる。よって、ダンパ３１６に、集電靴９の回動動作をさらに効率よく伝達することができ、ダンパ３１６の所望の性能をさらに発揮させることができる。
【００６３】
なお、上述の第３の実施形態では、ダンパ３１６は、いわゆる一方向性のロータリダンパである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、二方向性のロータリダンパであってもよい。但し、この場合、他方向（図７における反時計回り方向）への回転抵抗は、一方向への回転抵抗よりも小さいことが望ましい。さらに、望ましくは、他方向への回転抵抗を、ねじりコイルばね６のばね力よりも小さく設定することが望ましい。このように設定することにより、給電レール９０から跳ね上がった集電靴９を、速やかに押し下げることができる。
【００６４】
また、リンク機構３０は、一端３１ａがダンパ３１６の作動軸３１６ａに連結されているアーム部３１と、アーム部３１の他端３１ｂに一端３２ａが連結されている作動ロッド３２と、により構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、リンク機構３０は、集電靴９の動作をダンパ３１６に伝達可能に構成されていればよい。
【００６５】
さらに、上述の実施形態では、集電装置１，２０１，３０１は、支え枠３に設けられたシャフト４に集電靴９を回転自在に設け、この集電靴９を、ねじりコイルばね６によって給電レール９０に付勢する場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、集電靴９は、給電レール９０に対して接離可能に設けられていればよい。また、給電レール９０に向かって集電靴９を付勢する弾性部として、ねじりコイルばね６に代わってさまざまな弾性部を設けることが可能である。
【００６６】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、集電装置１，２０１，３０１にダンパ１６，２１６，３１６が設けられているので、このダンパ１６，２１６，３１６によって集電靴９に抵抗を付与することにより、集電靴９の跳ね上がりを減衰させることができる。
また、ダンパ１６，２１６，３１６は、集電靴９の跳ね上がりを減衰させる際の抵抗よりも、跳ね上がった集電靴９を給電レール９０に押し下げられる際の抵抗が小さく設定されている。このため、給電レール９０に対して集電靴９（摺接部１２）が接触、離線を繰り返してしまうことを抑制できる。よって、鉄道車両１００の走行時において、給電レール９０への集電靴９の接触状態を安定させることができる。
【００６７】
さらに、集電装置１，２０１，３０１にダンパ１６，２１６，３１６を設けることにより、給電レール９０からの集電靴９の跳ね上がりを抑制するために、ねじりコイルばね６のばね力を無駄に大きく設定する必要がない。このため、給電レール９０と集電靴９（摺接部１２の摺接面１２ｄ）との間の摩擦抵抗が増大してしまい集電靴９の寿命が短命化してしまうことを防止できる。
【００６８】
また、集電靴９は、進行方向に延在するシャフト４にアーム部１１の基端が回転自在に設けられている。また、集電靴９は、アーム部１１の先端に設けられた摺接部１２の先端部１２ａが、給電レール９０に摺接されている。このため、給電レール９０の高さ変動に対し、摺接部１２を追随させ易くすることができる。
さらに、シャフト４にねじりコイルばね６が設けられているので、スペースをできる限り有効活用しながら給電レール９０に向かって集電靴９を付勢することができる。このため、集電装置１，２０１，３０１を小型化できる。
【００６９】
また、ダンパ１６，２１６，３１６は、その一端（第１の実施形態においてはロッド１９の連結部、第２の実施形態においてはロッド２１９の連結部２２３、第３の実施形態においてはリンク機構３０を介して連結される作動軸３１６ａ）が、集電靴９の基端（アーム部１１の基端）と集電靴９の先端（摺接部１２の先端部１２ａ）との間に取付けられている。このため、集電靴９の基端にダンパ１６，２１６，３１６を取付ける場合と比較して、集電靴９の上下動に対してダンパ１６，２１６，３１６を効果的、且つ効率よく作用させることができる。このため、給電レール９０から集電靴９が跳ね上がる際、この集電靴９に抵抗を付与して集電靴９の跳ね上がりを確実に減衰できる。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１，２０１，３０１…集電装置、４…シャフト（支軸）、６…ねじりコイルばね（弾性部）、９…集電靴、１２…摺接部、１２ｄ…摺接面、１５…連結ピン（連結軸）、１６，２１６，３１６…ダンパ（ダンパ部）、１７…シリンダ、１８…ピストン、１９…ロッド、２３，２２３…連結部、３０…リンク機構、３１…アーム部、３２…作動ロッド、９０…給電レール、１００…鉄道車両（車両）、２２３ａ…軸挿通孔
【図１】
2018160985.tif 000003
【図２】
2018160985.tif 000004
【図３】
2018160985.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018160985.tif 000007
【図６】
2018160985.tif 000008
【図７】
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