(57)【要約】【課題】鉄道車両屋根上の台枠１に搭載される可動枠組２と、可動枠組により昇降される集電舟４とを備え、トロリ線Ｏｌから集電舟を介して電力を集電する鉄道車両用のパンタグラフを、鉄道車両の走行時、良好な架線追従性を持つという機能を損なうことなく、在来線直流区間での鉄道車両の停車時、すり板体がその幅方向全長に亘ってトロリ線と常時接触するように構成する。【解決手段】軌道方向をＸ軸、枕木方向をＹ軸として、集電舟が、舟体４１とこの舟体４１の上面に設けられてトロリ線が摺接するすり板体４２とを有し、すり板体が、舟体のＹ軸方向両端部に夫々設けられ、Ｘ軸回りの回転自由度とＹ軸回りの回転自由度とを持つ自在継手４４を介して舟体に支持される。舟体に、Ｙ軸方向の中央部ですり板体を上方に向けて付勢する第１付勢手段９１と、すり板体の上面がＸ軸と平行な中立姿勢になるようにすり板体をＹ軸回りに付勢する第２付勢手段９２とを設ける。【選択図】図３
2019054689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道上を走行する鉄道車両の屋根上に配置される台枠に搭載される可動枠組と、この可動枠組により昇降される集電舟とを備え、トロリ線から集電舟を介して電力を集電する鉄道車両用のパンタグラフにおいて、
軌道方向をＸ軸、枕木方向をＹ軸として、集電舟が、舟体とこの舟体の上面に設けられてトロリ線が摺接するすり板体とを有し、すり板体が、舟体のＹ軸方向両端部に夫々設けられ、Ｘ軸回りの回転自由度とＹ軸回りの回転自由度とを持つ自在継手を介して舟体に支持され、
舟体に、Ｙ軸方向の中央部ですり板体を上方に向けて付勢する第１付勢手段と、すり板体の上面がＸ軸と平行な中立姿勢になるようにすり板体をＹ軸回りに付勢する第２付勢手段とが設けられることを特徴とする鉄道車両用のパンタグラフ。
【請求項２】
請求項１記載のパンタグラフであって、前記すり板体がＹ軸方向両端部に設けられた一対の補助すり板部と、両補助すり板部間に位置する主すり板部とを有するものにおいて、
前記第２付勢手段が、両補助すり板部の下方領域でこの補助すり板部のＸ軸方向の両端部に夫々当接するように配置される各２個のコイルバネで構成されることを特徴とする鉄道車両用のパンタグラフ。
【請求項３】
前記舟体に、前記すり板体の上面を中立姿勢に維持するロック手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄道車両用のパンタグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の屋根上に配置される台枠に搭載される可動枠組と、この可動枠組により昇降される集電舟とを備え、トロリ線から集電舟を介して電力を集電する鉄道車両用のパンタグラフに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のパンタグラフは例えば特許文献１で知られている。このものでは、集電舟が舟体とこの舟体の上面に設けられてトロリ線が摺接するすり板体とを備える。すり板体は、軌道方向をＸ軸、枕木方向をＹ軸として、舟体のＹ軸方向の両端部に夫々設けられたＸ軸回りの回転自由度を持つ継手を介して舟体で支持され、舟体には、Ｙ軸方向の中央部ですり板体を上方に向けて付勢する付勢手段が設けられている。この従来例のものによれば、簡単な構造でトロリ線が集電舟に対して上下方向に変位したときの架線追従性を良好にすることができる。
【０００３】
ところで、鉄道車両の中には、新幹線設備の交流区間（新幹線交流区間）と在来線設備の交流区間（在来線交流区間）を直通運転できる新幹線は既に実用化されているが、新幹線設備の交流区間（新幹線交流区間）と在来線設備の直流区間（在来線直流区間）を直通運転できる新幹線は実用化されていない。こうした鉄道車両を実用化するには新たなパンタグラフが必要となる。その機能として、新幹線交流区間での高速集電に対応可能であることと在来線直流区間での大容量集電に対応可能であることとが求められる。より具体的には、新たなパンタグラフは、新幹線用のパンタグラフをベースとしているため、新幹線交流区間と比較して、大きな電流が流れる在来線直流区間において鉄道車両が停車した場合、トロリ線の温度が上昇することでトロリ線を損傷させる可能性がある。そのため、従来の対策では、すり板体のＸ軸方向の幅を増加させてトロリ線との接触面積を大きくすることで、すり板体とトロリ線間の電気抵抗を低減し、トロリ線の温度上昇の抑制を図っていた。
【０００４】
然しながら、在来線のトロリ線に与える張力は、新幹線のそれと比較して小さいため、在来線直流区間においては、すり板とトロリ線の接触面角度で違いが発生しやすいほか、可動枠組等の制作上避けられないがたによって、すり板体の上面がＸ軸方向に平行になる中立姿勢から、Ｙ軸回りに傾動する場合がある。このように傾動したのでは、折角、Ｘ軸方向にすり板体の幅を増加させてもトロリ線との接触面積が減少し、鉄道車両の停車中、トロリ線の温度上昇につながる恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８２２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、新幹線交流区間での高速走行時、良好な架線追従性を持つという機能を損なうことなく、また、在来線直流区間での鉄道車両の停車時、すり板体がその幅方向全長に亘ってトロリ線と常時接触するようにした構造を持つ鉄道車両用のパンタグラフを提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、軌道上を走行する鉄道車両の屋根上に配置される台枠に搭載される可動枠組と、この可動枠組により昇降される集電舟とを備え、トロリ線から集電舟を介して電力を集電する本発明の鉄道車両用のパンタグラフは、軌道方向をＸ軸、枕木方向をＹ軸として、集電舟が、舟体とこの舟体の上面に設けられてトロリ線が摺接するすり板体とを有し、すり板体が、舟体のＹ軸方向両端部に夫々設けられ、Ｘ軸回りの回転自由度とＹ軸回りの回転自由度とを持つ自在継手を介して舟体に支持され、舟体に、Ｙ軸方向の中央部ですり板体を上方に向けて付勢する第１付勢手段と、すり板体の上面がＸ軸と平行な中立姿勢になるようにすり板体をＹ軸回りに付勢する第２付勢手段とが設けられることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、在来線直流区間での鉄道車両の停車時、すり板体を昇降する可動枠組等のがたによりすり板体の上面が中立姿勢からＹ軸回りに傾動したとしても、第２付勢手段の付勢力ですり板体の上面が中立姿勢へと戻される。結果として、車両の停車時、すり板体がその幅方向全長に亘ってトロリ線と常時接触するようにできる。
【０００９】
ここで、第２付勢手段を設ける場合、その配置位置によっては、架線追従性の機能を損なう場合も考えられる。そこで、本発明において、前記すり板体がＹ軸方向両端部に設けられた一対の補助すり板部と、両補助すり板部間に位置する主すり板部とを有する場合、前記第２付勢手段が、両補助すり板部の下方領域でこの補助すり板部のＸ軸方向の両端部に夫々当接するように配置される各２個のコイルバネで構成されることが好ましい。これによれば、架線追従性に与える影響を可及的に少なくでき、有利である。
【００１０】
ところで、鉄道車両の走行中、集電舟も風圧を受けるが（特に、新幹線交流区間を高速走行するような場合に）、その風速によっては、すり板体の上面が中立姿勢からＹ軸回りに一旦傾動すると、第２付勢手段の付勢力では中立姿勢へと戻すことができない場合があり、これでは、トロリ線への片当たりを助長してしまうことになる。そこで、前記舟体に、前記すり板体の上面を中立姿勢に維持するロック手段を設ける構成を採用してもよい。これによれば、鉄道車両が高速走行するような場合に、ロック手段によりすり板体の上面を中立姿勢に維持しておけば、トロリ線に対してすり板体が片当たりするといった不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の鉄道車両用のシングルアーム式パンタグラフの側面図。
【図２】集電舟を拡大して示す正面図。
【図３】集電舟の斜め下方から視た、一部を省略して示す部分斜視図。
【図４】集電舟の斜め上方から視た、一部を省略して示す部分斜視図。
【図５】本実施形態の変形例に係る集電舟を図４に対応させて示す部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、シングルアーム式のものを例に本発明の鉄道車両用のパンタグラフの実施形態を説明する。なお、以下においては、軌道方向をＸ軸、枕木方向をＹ軸として説明する。
【００１３】
図１を参照して、ＰＧは、本発明の実施形態の鉄道車両用のパンタグラフである。パンタグラフＰＧは、図外の鉄道車両の屋根上に碍子を介して配置される台枠１を備える。台枠１には、上下方向に屈伸する下枠２１と上枠２２とからなる可動枠組２が搭載されている。下枠２１は、Ｙ軸方向にのびる主軸２１ａを介して台枠１上のブラケット１１に揺動自在に連結されている。下枠２１の上端部には、ヒンジ枠２３が設けられ、このヒンジ枠２３に、上枠２２がその下端近傍において揺動自在に連結されている。また、上枠２２の下端と台枠１との間には、下枠２１の揺動に連動して上枠２２を揺動させる釣合リンク２４が架設されている。そして、下枠２１を上方に揺動させたとき、上枠２２も上方に揺動して、可動枠組２が上方の伸び側に動作し、下枠２１を下方に揺動させたとき、上枠２２も下方に揺動して、可動枠組２が下方の折畳み側に動作するようにしている。
【００１４】
また、主軸２１ａには、台枠１上に配置したバネ５がレバー６１を介して連結されると共に、同じく台枠１上に配置したシリンダ７がレバー６２を介して連結されている。そして、バネ５により可動枠組２が上方の伸び側に付勢され、シリンダ７により可動枠組２がバネ５の付勢力に抗して下方の折畳み側に動作されるようにしている。台枠１上にはまた、後述の集電舟を所定の下降端位置に係止する鉤手段８が設けられている。鉤手段８は、可動枠組２の折畳み側への動作で集電舟が下降端位置に下動したとき、上枠２２に設けられた鉤受け２２ａに係合する鉤部材８１と、鉤部材８１を鉤受け２２ａに係合する方向に付勢するバネ８２と、鉤部材８１を鉤受け２２ａからバネ８２の付勢力に抗して離脱させるシリンダや電磁ソレノイド等から成るアクチュエータ８３とを備える。なお、パンタグラフＰＧの上記各構成要素としては、公知のものが利用できるため、これ以上の詳細な説明は省略する。そして、上枠２２に、公知の構造を持つ舟支え装置３を介して集電舟４が支持されている。
【００１５】
集電舟４は、図２に示すように、Ｙ軸方向に長手で箱状の舟体４１とこの舟体４１の上面開口を閉塞するように設けられてトロリ線Ｏｌが摺接するすり板体４２と、舟体４１のＹ軸方向の両側面に夫々突設された、鉄道車両の走行時にトロリ線Ｏｌを持ち上げて引き込むためのホーン４３とで構成されている（図２参照）。すり板体４２は、Ｙ軸方向両端部に設けられ、ホーン４３で引き込まれたトロリ線Ｏｌを通過させる一対の補助すり板部４２ａと、両補助すり板部４２ａ，４２ａ間に位置する主すり板部４２ｂとで構成されている。一対の補助すり板部４２ａは、例えばアルミニウム合金製であり、主すり板部４２ｂは、導電性の良い材料、例えば銅合金製あり、鉄道車両の走行時、主すり板部４２ｂ上をトロリ線Ｏｌが摺接するようになっている。
【００１６】
ここで、鉄道車両が新幹線交流区間と在来線直流区間とを直通運転する場合、特に流れる電流が大きい在来線直流区間にて停車するとき、集電舟４でトロリ線Ｏｌの温度上昇させることなく集電するには、すり板体４２（特に、主すり板部４２ｂ）のＸ軸方向の幅を増加させてトロリ線Ｏｌとの接触面積を大きくすることが有効となる。但し、在来線直流区間での鉄道車両の停車時、すり板体４２が中立姿勢から可動枠組２等のがたによりＹ軸回りに傾動する場合があるため、トロリ線Ｏｌとの接触面積が減少しないようにする必要がある。
【００１７】
本実施形態では、すり板体４２（具体的には、補助すり板部４２ａの下面を指す）が、図２〜図４に示すように、舟体４１のＹ軸方向両端部に夫々設けられ、Ｘ軸回りの回転自由度とＹ軸回りの回転自由度とを持つ自在継手４４を介して舟体４１に支持されるようにした（図２では、Ｙ軸方向一方の自在継手４４のみを示す）。自在継手４４は、補助すり板部４２ａの下面に撓み板４５を介して設けられるブラケット４４ａに軸支された、Ｘ軸方向にのびる第１回転軸４４ｂと、第１回転軸４４ｂの中央部に連結された、Ｙ軸方向にのびる第２回転軸４４ｃとを備え、第２回転軸４４ｃが、ブロック状の軸受体４４ｄにＹ軸方向にのびるように形成した貫通孔（図示せず）に圧入されている。軸受体４４ｄのＹ軸方向の側面には、その外方に向けてのびる一対のフランジ部４４ｅが設けられ、両フランジ部４４ｅ，４４ｅを介して舟体４１の底面に固定の端子台４６に取り付けられる（図４参照）。
【００１８】
また、舟体４１には、Ｙ軸方向の中央部ですり板体４２を上方に向けて付勢するコイルバネで構成される第１付勢手段９１と、すり板体４２の上面が中立姿勢になるようにすり板体４２をＹ軸回りに付勢する第２付勢手段９２とが設けられている。第２付勢手段９２は、両補助すり板部４２ａ，４２ａの下方領域でこの補助すり板部４２ａ，４２ａのＸ軸方向の両端部に撓み板４５を介して夫々当接するように配置される各２個のコイルバネで構成されている。なお、第１付勢手段９１については、公知のものであるため、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００１９】
上記実施形態によれば、在来線直流区間での鉄道車両の停車時、可動枠組２等の制作上避けられないがた等によってすり板体４２の上面が中立姿勢からＹ軸回りに傾動したとしても、第２付勢手段９２の付勢力ですり板体４２の上面が中立姿勢へと戻される。結果として、すり板体４２に主すり板部４２ｂの上面に、その幅方向全長に亘ってトロリ線Ｏｌが常時接触するようになる。このとき、第２付勢手段９２の各コイルバネを両補助すり板部４２ａ，４２ａの下方領域でこの補助すり板部４２ａ，４２ａのＸ軸方向の両端部に撓み板４５を介して夫々当接するように配置したため、架線追従性に与える影響を可及的に少なくでき、有利である。
【００２０】
ところで、鉄道車両の走行中、集電舟４も風圧を受けるが（特に、新幹線交流区間を高速走行するような場合に）、その風速によっては、すり板体４２の上面が中立姿勢からＹ軸回りに一旦傾動すると、第２付勢手段９２の付勢力では中立姿勢へと戻すことができない場合があり、これでは、トロリ線Ｏｌへの片当たりを助長してしまうことになる。そこで、本実施形態の変形例に係る集電舟４０では、図５に示すように、すり板体４２の上面を中立姿勢に維持するロック手段１００が舟体４１内に設けられている。なお、図５においては、上記実施形態と同一の部材、要素については同一の符号を用いている。
【００２１】
ロック手段１００は、Ｘ軸方向に間隔を存して配置される２個のエアシリンダ１０１，１０１を備え、両エアシリンダ１０１，１０１は、そのピストンロッド１０２，１０２がＹ軸方向に伸縮する姿勢で舟体４１の底面に夫々取り付けられている。この場合、特に図示して説明しないが、例えば、台枠１にコンプレッサを搭載し、コンプレッサからの配管を下枠２１や上枠２２内を這わし、舟体４１内の両エアシリンダ１０１，１０１に接続して圧縮空気を供給するようにすればよい。また、軸受体４４ｄに設けた一対のフランジ部４４１，４４１は、端子台４６を跨ぐようにＸ軸方向に更に延出され、端子台４６から延出したフランジ部４４１，４４１の部分が肉厚部４４２，４４２として形成されている。肉厚部４４２，４４２には、両エアシリンダ１０１，１０１のピストンロッド１０２，１０２を伸ばしたときに、このピストンロッド１０２，１０２を受け入れる係止孔４４３，４４３が形成されている。そして、鉄道車両が高速走行するような場合に、ピストンロッド１０２，１０２を伸ばして係止孔４４３，４４３に挿入されると、係止孔４４３，４４３にピストンロッド１０２，１０２が係止され、鉄道車両の走行中に風圧を受けてもすり板体４２の上面が常時中立姿勢に維持される。これにより、鉄道車両が高速走行するような場合でも、トロリ線Ｏｌに対してすり板体４２が片当たりするといった不具合の発生を防止することができる。
【００２２】
以上、本発明の実施の実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲を逸脱しないように種々の変形が可能である。例えば、自在継手４４としては、Ｘ軸回りの回転自由度とＹ軸回りの回転自由度とを持つものであれば、上記実施形態のものに限定されるものではない。また、第２付勢手段として、各２個のコイルバネを用いるものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、すり板体４２がＹ軸回りに傾動したときに、これを中立姿勢に戻すことができるものであれば、これに限定されるものではなく、板バネやゴム等の弾性体を用いることもでき、また、その配置位置も、架線追従性に与える影響を可及的に少なくできるものであれば、上記のものに限定されるものではない。
【００２３】
また、上記実施形態の変形例では、エアシリンダ１０１，１０１と、そのピストンロッド１０２，１０２が係止される係止孔４４３，４４３でロック手段１００を構成したものを例に説明したが、ロック手段１００はこれに限定されるものではなく、他の公知の機構により鉄道車両の走行中に風圧を受けてもすり板体４２の上面が常時中立姿勢に維持されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
ＰＧ…鉄道車両用のパンタグラフ、１…台枠、２…可動枠組、４…集電舟、４１…舟体、４２…すり板体、４２ａ…補助すり板部、４２ｂ…主すり板部、４４…自在継手、９１…第１付勢手段（コイルバネ）、９２…第２付勢手段（コイルバネ）、１００…ロック手段、Ｏｌ…トロリ線。
【図１】
2019054689.tif 000003
【図２】
2019054689.tif 000004
【図３】
2019054689.tif 000005
【図４】
2019054689.tif 000006
【図５】
2019054689.tif 000007