(57)【要約】【課題】連結軸５ａ及び釣り合い軸１１ａを、防風板１８、１８により覆われて風が当たらない部分に設置して、高速走行時に於ける気流騒音の発生を抑える。【解決手段】下枠４ａと上枠６ａと釣り合い棒１２ａとを組み合わせて成る、シングルアーム型のパンタグラフ装置１ａを対象とする。そして、上記下枠４ａの長さを、上記上枠６ａの長さの１／６〜１／３倍とする。この構成により、上記連結軸５ａ及び釣り合い軸１１ａの高さ位置を低くできて、上記課題を解決できる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の屋根面上に支持される台枠と、この台枠上に設けられた第一の横軸と、この第一の横軸によりその基端部を揺動自在に支持された下枠と、この下枠の先端部にこの第一の横軸と平行に設けられた第二の横軸と、この第二の横軸によりその基端部を揺動自在に支持された上枠と、この上枠の基端部から突出する状態で設けられてこの上枠に対しその基端部を結合固定され、この上枠と共に上記第二の横軸を中心として揺動する釣り合い腕と、この釣り合い腕の先端部に上記第一、第二の横軸と平行に設けられた第三の横軸と、この第三の横軸によりその先端部を揺動自在に支持された釣り合い棒と、この釣り合い棒の基端部と上記台枠との間に、上記第一〜第三の横軸と平行に設けられて、この釣り合い棒の基端部をこの台枠に対し揺動自在に支持する第四の横軸とを備えたパンタグラフ装置に於いて、上記下枠の長さを、上記上枠の長さの１／６〜１／３倍とした事を特徴とするパンタグラフ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るパンタグラフ装置は、架線から電力を取り入れる為、新幹線等、高速で運転する鉄道車両の屋根上に設置した状態で使用する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の屋根の上方にはパンタグラフ装置を介して集電舟を支持し、架線から電力を取り入れる様にしている。即ち、この集電舟の上面に支持した、燒結金属等の導電材製の摺り板を架線の下縁に向け弾性的に押し付け、この架線から車両に電気を取り入れる様にしている。この様なパンタグラフ装置のうち、新幹線等の高速鉄道車両に使用するものは、運転時に発生する気流騒音の低減を考慮して、在来線に使用していた菱形構造のものとは異なる構造の、所謂シングルアーム構造のものを使用している。
【０００３】
この様に気流騒音の低減を考慮したシングルアーム構造のパンタグラフ装置として、特許文献１や非特許文献１に記載されたものが知られている。図５〜８は、これら特許文献１及び非特許文献１に記載されたパンタグラフ装置１を示している。このパンタグラフ装置１は、台枠２の上面に、請求項に記載した第一の横軸である揺動支持軸３を、車両の幅方向に亙って設けている。そして、この揺動支持軸３の中間部に、下枠４の基端部（下端部）を固定している。従ってこの下枠４は、この揺動支持軸３を中心として起伏する。又、この下枠４の先端部（上端部）に、請求項に記載した第二の横軸である連結軸５を、上記揺動支持軸３と平行に設けている。そして、この連結軸５により、上枠６の基端部（下端部）を上記下枠４の先端部に、揺動変位自在に結合している。更に、上記上枠６の先端部（上端部）に、集電舟装置７を支持している。そして、上記揺動支持軸３と上記台枠２との間に設けたばね８により、上記下枠４と上枠６とを、図５に鎖線で示す畳んだ状態から同図に実線で示す状態にまで起立させる方向の弾力を付与している。
【０００４】
鉄道車両の走行時に上記集電舟装置７は、屋根面と架線との距離の変化に対応して、上記下枠４と上記上枠６との交差角度を変化させつつ、上記屋根面に対し昇降する。この場合でも、上記集電舟装置７の姿勢を一定として、この集電舟装置７の上面に支持した摺り板９、９と上記架線の下縁との摺接状態が適正に維持される様にしている。この為に、上記下枠４の先端部と上記上枠６の基端部との連結部、並びにこの上枠６の先端部と上記集電舟装置７との連結部には、適宜のリンク機構を設けて、上記下枠４及び上枠６の起伏に拘らず、上記集電舟装置７の姿勢が変化しない様にしている。
【０００５】
具体的には、上記上枠６の基端部に釣り合い腕１０の基端部を、この上枠６の基端部から下方に突出する状態で結合固定し、この釣り合い腕１０をこの上枠６と共に、上記連結軸５を中心として揺動する様にしている。又、この釣り合い腕１０の先端部に、請求項に記載した第三の横軸である釣り合い軸１１を、上記揺動支持軸３及び連結軸５と平行に設け、この釣り合い軸１１に、釣り合い棒１２の先端部（上端部）を、揺動変位自在に支持している。又、この釣り合い棒１２の基端部（下端部）を前記台枠２の上面に、請求項に記載した第四の横軸であって上記釣り合い軸１１と平行に設けられた下部釣り合い軸１３により、揺動変位自在に支持している。更に、上記集電舟装置７の下面に設けたリンク腕１４の先端部と、上記下枠４の先端部に固定された部分とに、ロッド１５の両端部を揺動変位自在に連結している。
【０００６】
上述の様な構成により、上記下枠４及び上枠６の起伏に拘らず、上記集電舟装置７の姿勢が変化しない様にしている。尚、これら下枠４及び上枠６は、何れも中空管状としており、上記釣り合い棒１２はこのうちの下枠４の内側に、上記ロッド１５は上枠６の内側に、それぞれ配設している。
この様な構造を有するパンタグラフ装置１を構成する、上記下枠４の長さＬ４  （揺動支持軸３の中心と連結軸５の中心との距離）と、上記上枠６の長さＬ６  （連結軸５の中心と集電舟装置７の揺動支持軸の中心との距離）とは従来、ほぼ等しくしていた。より具体的には、上記下枠４の長さＬ４  を上記上枠６の長さＬ６  の０．５〜１．５倍程度（Ｌ４  ＝０．５Ｌ６  〜１．５Ｌ６  ）としていた。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２９７３５５号公報
【非特許文献】
「鉄道車両と技術」、レール  アンド  テック出版、平成１３年１１月２０日、第７巻第５号、通巻第７０号、第１５〜１９頁
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な特許文献１及び非特許文献１に記載されたパンタグラフ装置１の場合、鉄道車両の屋根面上への設置状態で、連結軸５及び釣り合い軸１１部分で気流騒音が生じ易くなる為、改良が望まれている。この点に就いて、図９〜１０により説明する。
【０００９】
図９に略示する様に、下枠４の長さＬ４  と上枠６の長さＬ６  とがほぼ等しい従来のパンタグラフ装置１の場合には、走行時に起立させた状態では、連結軸５及び釣り合い軸１１部分の高さ位置が高くなる。パンタグラフ装置１を鉄道車両の屋根面に設置する場合には、図１０に略示する様に、台枠２を屋根面１６上に、碍子１７、１７を介して支持する。又、この屋根面１６でこの台枠２を前後から挟む２個所位置には、パンタカバーと呼ばれる防風板１８、１８を設置する。
【００１０】
上記連結軸５及び釣り合い軸１１部分の高さ位置が高くなると、これら両軸５、１１が上記防風板１８、１８よりも上方に露出し、走行時にこれら両軸５、１１部分に風が当り、高速走行時には気流騒音が発生する。実際の場合には、上記両軸５、１１の設置部分はカバー１９（図５〜８）により覆っているが、このカバー１９が気流騒音の原因となる。上記防風板１８、１８の高さＨ１８を大きくする事は、鉄道車両の高速走行時の空気抵抗を増大させる原因となる為、採用する事は難しい。  本発明のパンタグラフ装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のパンタグラフ装置は、前述した従来から知られているパンタグラフ装置と同様に、台枠と、第一の横軸と、下枠と、第二の横軸と、上枠と、釣り合い腕と、第三の横軸と、釣り合い棒と、第四の横軸とを備える。
このうちの台枠は、鉄道車両の屋根面上に支持される。
又、上記第一の横軸は、上記台枠上に設けられている。
又、上記下枠は、この第一の横軸によりその基端部を揺動自在に支持されている。
又、上記第二の横軸は、上記下枠の先端部に、上記第一の横軸と平行に設けられている。
又、上記上枠は、上記第二の横軸によりその基端部を揺動自在に支持されている。
又、上記釣り合い腕は、上記上枠の基端部から突出する状態で、この上枠に対しその基端部を結合固定され、この上枠と共に上記第二の横軸を中心として揺動する。
又、上記第三の横軸は、上記釣り合い腕の先端部に、上記第一、第二の横軸と平行に設けられている。
又、上記釣り合い棒は、上記第三の横軸により、その先端部を揺動自在に支持されている。
更に、上記第四の横軸は、上記釣り合い棒の基端部と上記台枠との間に、上記第一〜第三の横軸と平行に設けられて、この釣り合い棒の基端部をこの台枠に対し揺動自在に支持している。
特に、本発明のパンタグラフ装置に於いては、上記下枠の長さを、上記上枠の長さの１／６〜１／３倍としている。
【００１２】
【作用】
上述の様に構成する本発明のパンタグラフ装置の場合には、下枠の長さを短くした分、第二、第三の横軸の設置部分を低くできる。この為、下枠及び上枠の起立状態でも、これら第二、第三の横軸の設置部分を、防風板により覆われて風が当たらない部分に位置させて、この設置部分での気流騒音の発生を抑える事ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例のパンタグラフ装置１ａも、前述の図５〜８に示した様な従来から知られているパンタグラフ装置１と同様に、台枠２の上面に、請求項に記載した第一の横軸である揺動支持軸３ａを、車両の幅方向に亙って設けている。そして、この揺動支持軸３ａの中間部に、下枠４ａの基端部（下端部）を固定している。従ってこの下枠４ａは、この揺動支持軸３ａを中心として起伏する。又、この下枠４ａの先端部（上端部）に、請求項に記載した第二の横軸である連結軸５ａを、上記揺動支持軸３ａと平行に設けている。そして、この連結軸５ａにより、上枠６ａの基端部（下端部）を上記下枠４ａの先端部に、揺動変位自在に結合している。更に、上記上枠６ａの先端部（上端部）に、集電舟装置７を支持している。そして、上記揺動支持軸３ａと上記台枠２との間に設けたばね８（図５、６参照）により、上記下枠４ａと上枠６ａとを、図３に示す畳んだ状態から図２に示す状態にまで起立させる方向の弾力を付与している。
【００１４】
鉄道車両の走行時に上記集電舟装置７は、屋根面１６と架線との距離の変化に対応して、上記下枠４ａと上記上枠６ａとの交差角度を変化させつつ、上記屋根面１６に対し昇降する。この場合でも、上記集電舟装置７の姿勢を一定として、この集電舟装置７の上面に支持した摺り板９、９（図５〜８参照）と上記架線の下縁との摺接状態が適正に維持される様にしている。この為に、上記下枠４ａの先端部と上記上枠６ａの基端部との連結部、並びにこの上枠６ａの先端部と上記集電舟装置７との連結部には、適宜のリンク機構を設けて、上記下枠４ａ及び上枠６ａの起伏に拘らず、上記集電舟装置７の姿勢が変化しない様にしている。
【００１５】
具体的には、上記上枠６ａの基端部に釣り合い腕１０ａの基端部を、この上枠６ａの基端部から、この上枠６ａの先端部とは逆方向に突出する状態で結合固定し、この釣り合い腕１０ａをこの上枠６ａと共に、上記連結軸５ａを中心として揺動する様にしている。又、この釣り合い腕１０ａの先端部に、請求項に記載した第三の横軸である釣り合い軸１１ａを、上記揺動支持軸３ａ及び連結軸５ａと平行に設け、この釣り合い軸１１ａに、釣り合い棒１２ａの先端部（上端部）を、揺動変位自在に支持している。又、この釣り合い棒１２ａの基端部（下端部）を前記台枠２の上面に、請求項に記載した第四の横軸であって上記釣り合い軸１１ａと平行に設けられた下部釣り合い軸１３ａにより、揺動変位自在に支持している。更に、上記集電舟装置７の下面に設けたリンク腕１４の基端部と、上記下枠４ａの先端部に固定された部分（この下枠４ａの起伏に伴って揺動変位する部分）とに、ロッド１５の両端部を揺動変位自在に連結している。
【００１６】
上述の様な構成により、上記下枠４ａ及び上枠６ａの起伏に拘らず、上記集電舟装置７の姿勢が変化しない様にしている。尚、本例の場合、上記上枠６ａは中空管状としており、上記ロッド１５は上枠６ａの内側に配設している。これに対して上記釣り合い棒１２ａは、上記下枠４ａ外に配置している。従って、上記下枠４ａは、特に中空管状とする必要はない（する事は自由である）。
【００１７】
この様な構造を有する本例のパンタグラフ装置１ａを構成する、上記下枠４ａの長さＬ４ａ（揺動支持軸３ａの中心と連結軸５ａの中心との距離）は、上記上枠６の長さＬ６ａ（連結軸５ａの中心と集電舟装置７の揺動支持軸の中心との距離）に比べて十分に小さく（Ｌ４ａ≪Ｌ６ａ）している。より具体的には、上記下枠４ａの長さＬ４ａを、上記上枠６の長さＬ６ａの１／６〜１／３倍（Ｌ４ａ＝Ｌ６ａ／６〜Ｌ６ａ／３）としている。
【００１８】
上述の様に構成する本例のパンタグラフ装置１ａの場合には、上記下枠４ａの長さＬ４ａを短くした分、連結軸５ａ及び釣り合い軸１１ａの設置部分を低くできる。この為、下枠４ａ及び上枠６ａの起立状態でも、これら連結軸５ａ及び釣り合い軸１１ａの設置部分を防風板１８、１８により覆われて風が当たらない部分に位置させて、この設置部分での気流騒音の発生を抑える事ができる。
【００１９】
尚、上記下枠４ａの長さＬ４ａが上記上枠６ａの長さＬ６ａの１／６未満（Ｌ４ａ＜Ｌ６ａ／６）の場合には、上記釣り合い棒１２ａを設置する事による上記上枠６ａの支持剛性の確保が不十分となる。これに対して、上記下枠４ａの長さＬ４ａが上記上枠６ａの長さＬ６ａの１／３を越える（Ｌ４ａ＞Ｌ６ａ／３）場合には、上記連結軸５ａ及び釣り合い軸１１ａの設置部分を十分に低くできず、気流騒音の低減効果が不十分となる。この為、上記下枠４ａの長さＬ４ａを、上記上枠６の長さＬ６ａの１／６〜１／３倍とした。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のパンタグラフ装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、鉄道車両の高速運転時に発生する気流騒音を低減して、沿線に於ける騒音環境の改善に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す略側面図。
【図２】同じく、要部を取り出して起立状態で示す側面図。
【図３】同じく畳んだ状態で示す側面図。
【図４】同じく屋根上への取付け状態を示す略側面図。
【図５】従来のパンタグラフ装置の１例を示す側面図。
【図６】同じく平面図。
【図７】図５の右方から見た図。
【図８】要部を取り出して示す側面図。
【図９】同じく略側面図。
【図１０】屋根上への取付け状態を示す略側面図。
【符号の説明】
１、１ａ  パンタグラフ装置
２    台枠
３、３ａ  揺動支持軸
４、４ａ  下枠
５、５ａ  連結軸
６、６ａ  上枠
７    集電舟装置
８    ばね
９    摺り板
１０、１０ａ  釣り合い腕
１１、１１ａ  釣り合い軸
１２、１２ａ  釣り合い棒
１３、１３ａ  下部釣り合い軸
１４    リンク腕
１５    ロッド
１６    屋根面
１７    碍子
１８    防風板
１９    カバー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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