(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電舟を支持する上枠と、鉄道車両の屋根に取り付けられる下枠とが、回動軸回りに開閉可能なようにヒンジ部でくの字状に連結されたシングルアーム形のパンタグラフであって、
前記上枠及び前記下枠は、
それぞれ管状に形成されて、前記集電舟に連結される平行リンクが当該上枠の内部に挿通されるとともに、前記上枠に連結される釣合ロッドが当該下枠の内部に挿通され、
前記ヒンジ部のうちの開閉内側部分に突設されるとともに前記回動軸の軸方向に互いに食い違い状態で配置されたシャッター部と、前記ヒンジ部の開閉動作に伴って互いの前記シャッター部が挿脱する孔部とをそれぞれ有し、
前記平行リンク及び前記釣合ロッドは、前記軸方向において、それぞれが挿通された前記上枠または前記下枠の前記シャッター部と対応した位置に配置されていることを特徴とするパンタグラフ。
【請求項２】
前記上枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記軸方向の中央に位置する１つの上側シャッター部が下面から下方に向けて突設されるとともに、前記平行リンクが当該上枠内のうち前記軸方向の中央に挿通され、
前記下枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記上側シャッター部の前記軸方向の両側に位置する２つの下側シャッター部が上面から上方に向けて突設されるとともに、前記釣合ロッドが当該下枠内のうち前記上側シャッター部よりも前記軸方向の両側にそれぞれ挿通され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。
【請求項３】
前記下枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記軸方向の中央に位置する１つの下側シャッター部が上面から上方に向けて突設されるとともに、前記釣合ロッドが当該下枠内のうち前記軸方向の中央に挿通され、
前記上枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記下側シャッター部の前記軸方向の両側に位置する２つの上側シャッター部が下面から下方に向けて突設されるとともに、前記平行リンクが当該上枠内のうち前記下側シャッター部よりも前記軸方向の両側にそれぞれ挿通され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。
【請求項４】
前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち、前記上枠及び前記下枠の前記シャッター部よりも前記軸方向の両側を覆うカバー部材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパンタグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上枠と下枠とがヒンジ部でくの字状に連結されたシングルアーム形のパンタグラフに関し、特に、ヒンジ部内への雪の入り込みを防ぐのに有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両の集電装置に用いられるパンタグラフとして、集電舟を支持する上枠と鉄道車両の屋根上の台枠に取り付けられる下枠とがヒンジ部でくの字状に連結されたシングルアーム形のものが知られている。
なかでも、集電舟を水平に保つための棒状の平行リンクを上枠に内蔵させ、ヒンジ部を開閉させるための釣合ロッドを下枠に内蔵させたものが、車両走行時の空力騒音を低減可能なものとして広く採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７３７０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種のパンタグラフのヒンジ部は、図７に示すように、上枠と下枠とを互いに回動させる都合上、その開閉内側部分（つまり、くの字の内側部分）に開口部を有する構造となる。
そのため、降雪時には開口部からヒンジ部内に雪が入り込んでしまい、特に反なびき向き（ヒンジ部の開口側が前方向き）の車両走行時にはこれが顕著となる。ヒンジ部内に入り込んだ雪は、氷結して当該ヒンジ部の開閉動作を妨げる場合がある。
【０００５】
この問題は、開口部を好適に塞ぐことができれば解決可能であるが、上枠と下枠の回動に追従可能な柔らかい弾性部材などでは車両走行時の強い風圧に耐えない。
そこで現状では、ヒンジ部を覆うカバーの底部に穴を開け、内部に入り込んだ雪をこの穴から排出させる対策が、比較的によく採られる。しかし、このような穴は車両走行時の空力騒音を発生させるため、この騒音を抑制するために大きなカバーが必要となり、ヒンジ部の大型化を招来してしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、上枠と下枠とを連結するヒンジ部を大型化させることなく、当該ヒンジ部内への雪の入り込みを抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、集電舟を支持する上枠と、鉄道車両の屋根に取り付けられる下枠とが、回動軸回りに開閉可能なようにヒンジ部で連結されたシングルアーム形のパンタグラフであって、
前記上枠及び前記下枠は、
それぞれ管状に形成されて、前記集電舟に連結される平行リンクが当該上枠の内部に挿通されるとともに、前記上枠に連結される釣合ロッドが当該下枠の内部に挿通され、
前記ヒンジ部のうちの開閉内側部分に突設されるとともに前記回動軸の軸方向に互いに食い違い状態で配置されたシャッター部と、前記ヒンジ部の開閉動作に伴って互いの前記シャッター部が挿脱する孔部とをそれぞれ有し、
前記平行リンク及び前記釣合ロッドは、前記軸方向において、それぞれが挿通された前記上枠または前記下枠の前記シャッター部と対応した位置に配置されている構成とした。
【０００８】
好ましくは、前記上枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記軸方向の中央に位置する１つの上側シャッター部が下面から下方に向けて突設されるとともに、前記平行リンクが当該上枠内のうち前記軸方向の中央に挿通され、
前記下枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記上側シャッター部の前記軸方向の両側に位置する２つの下側シャッター部が上面から上方に向けて突設されるとともに、前記釣合ロッドが当該下枠内のうち前記上側シャッター部よりも前記軸方向の両側にそれぞれ挿通されているように構成する。
【０００９】
或いは、前記下枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記軸方向の中央に位置する１つの下側シャッター部が上面から上方に向けて突設されるとともに、前記釣合ロッドが当該下枠内のうち前記軸方向の中央に挿通され、
前記上枠には、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち前記下側シャッター部の前記軸方向の両側に位置する２つの上側シャッター部が下面から下方に向けて突設されるとともに、前記平行リンクが当該上枠内のうち前記下側シャッター部よりも前記軸方向の両側にそれぞれ挿通されているように構成することが好ましい。
【００１０】
さらに好ましくは、前記ヒンジ部の開閉内側部分のうち、前記上枠及び前記下枠の前記シャッター部よりも前記軸方向の両側を覆うカバー部材を備えるように構成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ヒンジ部の回動軸の軸方向に互いに食い違い状態で配置されつつ上枠及び下枠にそれぞれ突設されたシャッター部によって、ヒンジ部のうちの開閉内側部分（くの字の内側部分）が閉塞される。これらのシャッター部は、ヒンジ部の閉動作時には、上枠及び下枠にそれぞれ形成された孔部を通じて、上枠のシャッター部は下枠内に、下枠のシャッター部は上枠内に挿入される。このとき、上枠内の平行リンクと下枠内の釣合ロッドとは、それぞれが挿通された上枠または下枠のシャッター部と対応した軸方向の位置に配置されているため、他方の枠のシャッター部と干渉することがない。
これにより、従来は開口部であったヒンジ部のうちの開閉内側部分をシャッター部によって閉塞させつつ、好適にヒンジ部を開閉動作させることができる。
したがって、大きなカバーを設けるなどしてヒンジ部を大型化させることなく、当該ヒンジ部内への雪の入り込みを好適に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における集電装置の側面図である。
【図２】実施形態におけるパンタグラフのヒンジ部周辺の縦断面図である。
【図３】実施形態におけるパンタグラフのヒンジ部周辺の分解斜視図である。
【図４】実施形態における下枠の上端部周辺の斜視図である。
【図５】実施形態におけるヒンジ部の斜視図である。
【図６】実施形態におけるヒンジ部の開閉動作時における上枠及び下枠の各シャッター部の状態を説明するための模式図である。
【図７】従来のパンタグラフのヒンジ部周辺の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態における集電装置１００の側面図である。
この図に示すように、集電装置１００は、鉄道車両Ｔの屋根上に設置されており、鉄道車両Ｔの走行方向に沿ってその上方に架設された架線Ｌから電力を取得するものである。この集電装置１００は、碍子１１０を介して鉄道車両Ｔに絶縁支持された台枠１２０に、シングルアーム形のパンタグラフ１が支持された構成となっている。
【００１５】
パンタグラフ１は、架線Ｌと接触する集電舟９が上端に設けられた上枠２と、下端を台枠１２０に支持された下枠３とが、それぞれの他端（つまり、上枠２の下端と下枠３の上端）で側面視くの字状に連結されて構成されている。これら上枠２と下枠３との連結部は、所定の角度範囲内で開閉可能なヒンジ部１０となっており、この開閉動作により上枠２の上端（すなわち集電舟９）を上下させて、架線Ｌの高さの変化に追従可能なように構成されている。
また、上枠２及び下枠３は、それぞれ長尺な中空の略円管状に形成されており、このうち上枠２の内部には、集電舟９を略水平に保つための棒状の平行リンク４が挿通され、下枠３の内部には、ヒンジ部１０を開閉させるための２本の釣合ロッド５が挿通されている（図２参照）。
なお、以下では、説明の簡単のために、鉄道車両Ｔの走行方向のうちパンタグラフ１が開口している方向を「前方」、その反対方向を「後方」といい、この前後方向と直交する鉄道車両Ｔの車幅方向を「左右方向」ということとする。
【００１６】
図２は、パンタグラフ１のヒンジ部１０周辺の左右方向中央での縦断面図であり、図３は、当該ヒンジ部１０周辺の分解斜視図であり、図４は、下枠３の上端部（後端部）周辺の斜視図である。
図２及び図３に示すように、パンタグラフ１のヒンジ部１０では、上枠２及び下枠３が、左右方向に沿った回動軸６回りに回動可能なように端部で連結されている。
具体的に、上枠２の下端（後端）には、その左右両端に軸受孔２２が形成されており（図３では片側のみ図示）、下枠３の上端（後端）には、左右方向外側にやや張り出してから斜め上方に延出した側板部３１が左右両端にそれぞれ設けられるとともに、その各先端に軸受孔３２が形成されている。そして、下枠３の２つの側板部３１で上枠２の下端を左右方向に挟みつつこれらの軸受孔２２，３２の位置を合わせた状態で、回動軸６が左右方向に沿って当該軸受孔２２，３２に挿通され、下枠３の側板部３１に固定されて上枠２を軸支している。
【００１７】
ヒンジ部１０のうちの前側部分（開閉内側部分）には、開閉動作に伴う開口を塞ぐためのシャッター部が、左右方向に互いに食い違い状態で配置されるように上枠２と下枠３それぞれに設けられている。
具体的に、上枠２には、略円弧板状の上側シャッター部２３が、下面の左右方向中央から下方に向けて突設されている。この上側シャッター部２３の左右方向の厚さは、平行リンク４の直径よりも厚く形成されており、上側シャッター部２３の前側面は、回動軸６の中心線を回動中心Ａｘとする円弧面となっている。また、上側シャッター部２３は、ヒンジ部１０の開状態（最大開度の状態：図６（ａ）参照）において、後述する下枠３の隙間３４から露出しきらず、かつ、ヒンジ部１０の閉状態（最小開度の状態：図６（ｂ）参照）において、下枠３（または後述する第一カバー７）の底部に当接しないように、適切な突出高さ（上枠２の下面から下方への高さ）及び回動中心Ａｘからの径方向位置に設けられている。
また、上枠２の下面のうち、上側シャッター部２３の左右両側には、後述する下枠３の下側シャッター部３３をヒンジ部１０の開閉動作に伴って挿脱させるための２つ挿通孔２４が形成されている。
【００１８】
一方、下枠３には、図４に示すように、略円弧板状の２つの下側シャッター部３３が、上板から上方に向けて突設されている。これら２つの下側シャッター部３３は、上枠２の上側シャッター部２３の厚さよりもやや広い隙間を介在させて左右方向に並設されている。各下側シャッター部３３の前側面は、上枠２の上側シャッター部２３の前側面と回動中心Ａｘを等しくする円弧面となっており、この回動中心Ａｘからの径方向距離が上側シャッター部２３の前側面と略同一となっている（つまり、上側シャッター部２３の前側面と略面一となっている）。また、各下側シャッター部３３は、ヒンジ部１０の開状態において上枠２の挿通孔２４から露出しきらず、かつ、ヒンジ部１０の閉状態において上枠２の内部上面に当接しないように、適切な突出高さ（下枠３の上面から上方への高さ）及び回動中心Ａｘからの径方向位置に設けられている。
また、２つの下側シャッター部３３の間の部分は、ヒンジ部１０の開閉動作に伴って上枠２の上側シャッター部２３を挿脱させるための隙間３４となっている。
【００１９】
図２及び図３に示すように、下枠３内に挿通された２本の釣合ロッド５は、ヒンジ部１０の内部において、上枠２の下端に連結されている。
具体的に、２本の釣合ロッド５は、左右方向に並設されるとともに、左右方向に沿った円筒状の上端部（後端部）５１にそれぞれ固定されている。上枠２の下端には、当該上枠２の延在方向に対して斜め下方向きにそれぞれ延出した２つの延出部２５が左右方向に並設されており、その各先端に軸受孔２６が形成されている。そして、２つの延出部２５の軸受孔２６に挿通された軸（図示省略）が、２本の釣合ロッド５の上端部５１を軸支している。また、図示は省略するが、各釣合ロッド５の下端は、台枠１２０内に設けられた駆動装置に連結されている。そのため、駆動装置が２本の釣合ロッド５を下枠３内で前後に移動させることで、当該釣合ロッド５の上端部５１が上枠２の２つの延出部２５の先端部にこの移動方向の力を作用させて、上枠２が回動中心Ａｘ回りに回動する（すなわち、ヒンジ部１０が開閉する）ようになっている。
また、２本の釣合ロッド５は、下枠３内において、上側シャッター部２３の厚さよりもやや広い隙間を当該下枠３の左右方向中央に介在させつつ、２つの下側シャッター部３３と対応した左右方向位置、つまり上側シャッター部２３よりも左右方向の両側に配置されている（図６参照）。
【００２０】
上枠２内に挿通された平行リンク４は、ヒンジ部１０の内部において、連結部材６２を介して回動軸６に取り付けられている（図３では図示省略）。より詳しくは、回動軸６の左右方向中央には切欠き部６１が形成されており、この切欠き部６１に固定された連結部材６２に平行リンク４が回動可能に取り付けられている。また、図示は省略するが、平行リンク４の上端は、集電舟９を弾性支持する支持部材に連結されている。そして、下枠３に対する上枠２の回動動作（すなわち、ヒンジ部１０の開閉動作）に伴って、平行リンク４，連結部材６２及び支持部材が適宜動作することで、集電舟９が略水平に保持されるように構成されている。
また、平行リンク４は、上枠２内において、上側シャッター部２３と対応した左右方向位置、つまり左右方向中央に配置されている。
【００２１】
ヒンジ部１０のうち、開閉内側部分を除く外側部分は、第一カバー７及び一対の第二カバー８によって覆われている。
このうち、第一カバー７は、前面が開口した形状に形成されており、回動軸６の左右両側部を露出させつつ当該回動軸６よりも後側を覆うように後方から被せらせて、下枠３の２つの側板部３１に左右両側方から固定されている（図５参照）。また、この第一カバー７の内部には、図示しないケーブル類が収容されるようになっている。
一方、一対の第二カバー８は、回動軸６よりも前側の上方及び側方を覆う左右一対のカバー部材である。より詳しくは、一対の第二カバー８は、ヒンジ部１０のうち、回動軸６よりも前側であって下枠３の側板部３１よりも上側の側方部分及び上方部分と、開閉内側部分のうちの下側シャッター部３３よりも左右両側方部分とを覆っている。この一対の第二カバー８は、回動軸６の左右両側部を露出させつつ当該回動軸６よりも前側を覆うように左右両側方から個別に被せられて、上枠２に固定されている（図５参照）。
【００２２】
続いて、ヒンジ部１０の開閉動作時における上枠２及び下枠３の各シャッター部２３，３３の動作について説明する。
図５は、ヒンジ部１０の斜視図であり、図６は、ヒンジ部１０の開閉動作時における上枠２及び下枠３の各シャッター部２３，３３の状態を説明するための模式図である。これら図５及び図６では、それぞれの（ａ）が開状態（最大開度の状態）を示し、（ｂ）が閉状態（最小開度の状態）を示している。
【００２３】
パンタグラフ１のヒンジ部１０は、図５（ａ）に示す最大開度の開状態から、図５（ｂ）に示す最小開度の閉状態まで開閉するように構成されている。
この開閉動作時には、ヒンジ部１０のうちの開閉内側部分（くの字の内側部分）が、上枠２及び下枠３の各シャッター部２３，３３によって閉塞されている。より詳しくは、ヒンジ部１０の開閉内側部分のうち、左右方向中央が上枠２の上側シャッター部２３で閉塞され、その左右両側が下枠３の２つの下側シャッター部３３で閉塞されている。
【００２４】
具体的に、まず開状態のヒンジ部１０では、図６（ａ）に示すように、上枠２の上側シャッター部２３がその下端を下枠３の隙間３４に挿入させ、下枠３の２つの下側シャッター部３３がその上端を上枠２の２つの２つ挿通孔２４に挿入させた状態で、開閉内側部分が略全面に亘って閉塞されている。また、２つの下側シャッター部３３よりも左右両側方部分は、一対の第二カバー８によって覆われている（図５（ａ）参照）。
【００２５】
そして、開状態から閉状態に移行したときには、図６（ｂ）に示すように、上枠２の上側シャッター部２３は隙間３４を通じて下枠３内に挿入され、下枠３の２つの下側シャッター部３３は２つの２つ挿通孔２４を通じて上枠２内に挿入される。
このとき、上枠２内の平行リンク４は、上側シャッター部２３と対応した左右方向中央に配置されているため、その左右両側の２つの下側シャッター部３３とは干渉（接触）することがない。同様に、下枠３内の２本の釣合ロッド５も、２つの下側シャッター部３３と対応した左右方向位置に配置されているため、左右方向中央の上側シャッター部２３とは干渉しない。
このように、ヒンジ部１０の開閉内側部分を閉塞させつつ好適にヒンジ部１０を開閉動作させることができるため、降雪時に鉄道車両Ｔが反なびき向きの走行をした場合であっても、ヒンジ部１０の内部に雪が入り込むことがない。
【００２６】
以上のように、本実施形態のパンタグラフ１によれば、左右方向に互いに食い違い状態で配置されつつ上枠２及び下枠３にそれぞれ突設されたシャッター部２３，３３によって、ヒンジ部１０のうちの開閉内側部分が閉塞される。これらのシャッター部２３，３３は、ヒンジ部１０の閉動作時には、上枠２及び下枠３にそれぞれ形成された挿通孔２４及び隙間３４を通じて、上枠２の上側シャッター部２３は下枠３内に、下枠３の下側シャッター部３３は上枠２内にそれぞれ挿入される。このとき、上枠２内の平行リンク４と下枠３内の釣合ロッド５とは、それぞれが挿通された上枠２または下枠３のシャッター部２３，３３と対応した左右方向位置に配置されているため、他方の枠のシャッター部３３，２３と干渉することがない。
これにより、従来は開口部であったヒンジ部１０の開閉内側部分をシャッター部２３，３３によって閉塞させつつ、好適にヒンジ部１０を開閉動作させることができる。
したがって、大きなカバーを設けるなどしてヒンジ部１０を大型化させることなく、当該ヒンジ部１０内への雪の入り込みを好適に抑えることができる。
【００２７】
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２８】
例えば、上記実施形態では、上枠２が左右方向中央の１つの上側シャッター部２３を有し、下枠３がその左右両側の２つの下側シャッター部３３を有することとしたが、シャッター部の数量や配置はこれに限定されない。例えば下枠３の上面に左右方向中央の１つのシャッター部を上方へ突設させ、上枠２の下面にその左右両側の２つのシャッター部を下方へ突設させてもよい。但し、このような場合には、上枠２内の平行リンク４と下枠３内の釣合ロッド５を、それぞれが挿通された上枠２または下枠３のシャッター部と対応した左右方向位置に配置変更する必要がある（つまり、平行リンク４を上枠２内のうち下枠３の下側シャッター部よりも左右方向の両側にそれぞれ挿通させ、釣合ロッド５を下枠３内のうちの左右方向中央に挿通させる）ことは勿論である。
【００２９】
また、各シャッター部２３，３３の形状は、ヒンジ部１０の開閉内側部分を閉塞可能であれば特に限定はされないが、車両走行時の強い風圧などにも耐えるように、前後方向（または径方向）の厚さが一定以上であることが好ましい。
【００３０】
また、上側シャッター部２３と２つのシャッター部３３との間の隙間からの雪の入り込みを防ぐために、例えば、これらのシャッター部２３，３３の側面にラビリンス状の凹凸を形成したり、摺動部材を設けたりしてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１        パンタグラフ
２        上枠
２３    上側シャッター部
２４    挿通孔（孔部）
３        下枠
３１    側板部
３３    下側シャッター部
３４    隙間（孔部）
４        平行リンク
５        釣合ロッド
６        回動軸
７        第一カバー
８        第二カバー（カバー部材）
９        集電舟
１０      ヒンジ部
Ａｘ    回動中心
１００    集電装置
１２０    台枠
Ｌ        架線
Ｔ        鉄道車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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