(57)【要約】    【課題】  鉄道車両用集電装置において、安価な構造で、鉄道車両が高速で走行する時の離線率低減および架線摩耗低減を図ること。    【解決手段】  鉄道車両用集電装置６０は、１架線に接触して集電する集電体６１と、架線と集電体の接触状態に応じて集電体６１を上昇下降運動させて架線１と集電体６１との接触を保持する駆動機構６３とを備える。駆動機構６３は、集電体６１を支持するフレーム５と、フレーム５の両側を支持して上昇下降運動させる一対の上下動リンク機構６５と、架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を出力して一対の上下動リンク機構６５を駆動する一つの駆動源４０と、一つの駆動源４０による動きを一対の上下動リンク機構６５間で伝達してフレーム５の水平状態を維持する伝達リンク機構６６とを有する。【選択図】  図１
2005237101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架線に接触して集電するすり板を配した舟体を有する集電体と、
前記舟体を上部に支持する絶縁支柱と、
架線の上下の変動に応じて前記絶縁支柱を上昇下降運動させて前記架線と前記集電体との接触を保持する駆動機構とを備え、
前記駆動機構は第１駆動機構と第２駆動機構とを有し、
前記第１駆動機構は、前記絶縁支柱を支持する第１フレームと、前記第１フレームの両側を支持し複数のレバーで回転可能および摺動可能に結合して上昇下降運動させる一対の第１上下動リンク機構と、前記一対の第１上下動リンク機構の一方に架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を発生する一つの第１駆動源と、前記一対の第１上下動リンク機構の他方に駆動力を発生する第１ばねと、前記一対の第１上下動リンク機構の一方の動きを他方に伝達して前記第１フレームの水平状態を維持する第１伝達リンク機構とを有し、
前記第２駆動機構は、前記第１駆動機構を支持する第２フレームと、前記第２フレームの両側を支持して複数のレバーで回転可能および摺動可能に結合して上昇下降運動させる一対の第２上下動リンク機構と、前記一対の第２上下動リンク機構の一方に架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を発生する一つの第２駆動源と、前記一対の第２上下動リンク機構の少なくとも他方に駆動力を発生する第２ばねと、前記一対の第２上下動リンク機構一方の動きを他方に伝達して前記第２フレームの水平状態を維持する第２伝達リンク機構とを有する
ことを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載された鉄道車両用集電装置において、架線と集電体の接触状態を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて前記第１の駆動源を制御する制御装置とを備えることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載された鉄道車両用集電装置において、前記制御装置の故障を検出して前記第１駆動機構を折りたたみ位置まで駆動するように前記第１の駆動源を制御する緊急制御装置と備えることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項４】
前記請求項１に記載された鉄道車両用集電装置において、架線と集電体の接触状態を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて前記第２の駆動源を制御する制御装置を備えることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載された鉄道車両用集電装置において、前記制御装置の故障を検出して前記第２駆動機構を折りたたみ位置まで駆動するように前記第２の駆動源を制御する緊急制御装置を備えることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【請求項６】
前記請求項１に記載された鉄道車両用集電装置において、架線と集電体の接触状態を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて前記第１の駆動源および前記第２の駆動源を制御する制御装置と、前記制御装置の故障を検出して第１駆動機構および前記第２駆動機構を折りたたみ位置まで駆動するように前記第１の駆動源および前記第２の駆動源を制御する緊急制御装置とを備えることを特徴とする鉄道車両用集電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用集電装置に係わり、特に３００ｋｍ／ｈ以上の高速で走行する鉄道車両に用いる集電装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両用集電装置としては、特開２００２−３２５３０５号公報（特許文献１）に示されたものがある。この鉄道車両用集電装置は、架線に接触して集電する集電体と、集電体を上昇下降運動させて架線と集電体との接触を保持する駆動機構とを備えている。この駆動機構は第１駆動機構と第２駆動機構とを有している。そして、この第１駆動機構は、集電体を支持する第１フレームと、第１フレームの両側を支持して上昇下降運動させる一対の上下動駆動機構部と、一対の上下動駆動機構部のそれぞれを駆動する二つの第１駆動源を有している。また、前記第２駆動機構は、第１駆動機構を支持する第２フレームと、第２フレームの両側を支持して上昇下降運動させる一対の上下動リンク機構と、一対の上下動リンク機構のそれぞれを駆動する二つの第２駆動源とを有している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２５３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鉄道車両が高速化すると、架線から集電体が離線する可能性が増大すると共に、架線に集電体が摺動することによる架線摩耗が増大するおそれがある。このため、特に３００ｋｍ／ｈ以上の高速で鉄道車両が走行する時の離線率低減および架線摩耗低減が重要である。
【０００５】
しかし、特許文献１の鉄道車両用集電装置では、二つの第１駆動源または第２駆動機源を用いて、一対の上下動駆動機構部のそれぞれ、または上下動リンク機構のそれぞれを駆動するようにしているので、集電体の水平状態を保ちながら集電体を上昇下降させて架線追従を行なうことが難しかった。すなわち、二つの駆動源の動作を同期させる必要があるが、各駆動源の製作誤差やその構成要素の固有の差異などにより、二つの駆動源の動作を同期させることが難しかった。また、二つの駆動源を用いることにより、コスト高を招いていた。
【０００６】
本発明の目的は、安価な構造で、鉄道車両が高速で走行する時の離線率低減および架線摩耗低減を図ることができる鉄道車両用集電装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明では、架線に接触して集電するすり板を配した舟体を有する集電体と、前記舟体を上部に支持する絶縁支柱と、架線の上下の変動に応じて前記絶縁支柱を上昇下降運動させて前記架線と前記集電体との接触を保持する駆動機構と、を備え、前記駆動機構は第１駆動機構と第２駆動機構とを有し、前記第１駆動機構は、前記絶縁支柱を支持する第１フレームと、前記第１フレームの両側を支持し複数のレバーで回転可能および摺動可能に結合して上昇下降運動させる一対の第１上下動リンク機構と、前記一対の第１上下動リンク機構の一方に架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を発生する一つの第１駆動源と、前記一対の第１上下動リンク機構の他方に駆動力を発生する第１ばねと、前記一対の第１上下動リンク機構の一方の動きを他方に伝達して前記第１フレームの水平状態を維持する第１伝達リンク機構とを有し、前記第２駆動機構は、前記第１駆動機構を支持する第２フレームと、前記第２フレームの両側を支持して複数のレバーで回転可能および摺動可能に結合して上昇下降運動させる一対の第２上下動リンク機構と、前記一対の第２上下動リンク機構の一方に架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を発生する一つの第２駆動源と、前記一対の第２上下動リンク機構の少なくとも他方に駆動力を発生する第２ばねと、前記一対の第２上下動リンク機構一方の動きを他方に伝達して前記第２フレームの水平状態を維持する第２伝達リンク機構とを有する構成にしたことにある。
【０００８】
上記構成において、好ましくは次の構成にすることである。
（１）架線と集電体の接触状態を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて前記第１の駆動源を制御する制御装置とを備えること。
（２）前記制御装置の故障を検出して前記第１駆動機構を折りたたみ位置まで駆動するように前記第１の駆動源を制御する緊急制御装置と備えること。
（３）架線と集電体の接触状態を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて前記第２の駆動源を制御する制御装置を備えること。
（４）前記制御装置の故障を検出して前記第２駆動機構を折りたたみ位置まで駆動するように前記第２駆動源を制御する緊急制御装置を備えること。
（５）架線と集電体の接触状態を検出する検出装置と、この検出装置の検出結果に基づいて前記第１の駆動源および前記第２の駆動源を制御する制御装置と、前記制御装置の故障を検出して第１駆動機構および前記第２駆動機構を折りたたみ位置まで駆動するように前記第１の駆動源および前記第２の駆動源を制御する緊急制御装置とを備えること。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の鉄道車両用集電装置によれば、安価な構造で、鉄道車両が高速で走行する時の離線率低減および架線摩耗低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１１】
まず、本発明の第１実施例の鉄道車両用集電装置を図１から図６を用いて説明する。図１は本発明の第１実施例の鉄道車両用集電装置を全体構成図、図２は図１における第１駆動機構部分の拡大図、図３は図１における鉄道車両用集電装置の概観図、図４は図１における第１駆動機構を折りたたんだ状態の内部構造を示す図、図５は図１におけるダンパー接続部分の拡大図、図６は図１の鉄道車両用集電装置の制御概念図である。
【００１２】
本実施例の鉄道車両用集電装置の全体構成に関して図１を参照しながら説明する。
【００１３】
鉄道車両用集電装置６０は、架線１に接触して集電する集電体６１と、集電体６１を架線１の上下の変動などの架線と集電体の接触状態に応じて上昇下降運動させて架線１と集電体６１との接触を保持する駆動機構６２とを備えて構成されている。集電体６１は、すり板２と、その内部にばね２ａを介してすり板２を組み込んだ舟体３とを備えて構成されている。例えば絶縁碍子で構成される絶縁支柱４は、舟体３を保持し、舟体３と駆動機構６２との間の電気的絶縁を確保するとともに、中央中空部に高圧可撓性絶縁被覆導電体２０１を通している。
【００１４】
駆動機構６２は第１駆動機構６３と第２駆動機構６４とを有して構成されている。第１駆動機構６３は、第１フレーム５と、第１上下動リンク機構６５と、第１伝達リンク機構６６と、例えばアクチュエータで構成される第１駆動源４０と、第１ばね２８とを有して構成されている。第２駆動機構６４は、第２フレーム６と、第２上下動リンク機構６７と、第２伝達リンク機構６８と、例えばアクチュエータで構成される第２駆動源７０と、第２ばね１５とを有して構成されている。
【００１５】
第１駆動機構６３は第１フレーム５と第２フレーム６との間に構成されている。第１フレーム５は水平に延びるように設置され、絶縁支柱４を介して集電体６１を支持している。第１上下動リンク機構６５は第１フレーム５の両側を支持して上昇下降運動させるように一対のリンク機構で構成されている。第１駆動源４０は架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を出力して一対の第１上下動リンク機構６５を駆動するように一つで構成されている。第１伝達リンク機構６６は、一つの第１駆動源４０による動きを一対の第１上下動リンク機構６５間で伝達して第１フレーム５の水平状態を維持するように設けられている。
【００１６】
第２駆動機構６４は第２フレーム６と第三フレーム９との間に構成されている。第２フレーム６は水平に延びるように設置され、第１駆動機構６３を支持している。第２上下動リンク機構６７は第２フレーム６の両側を支持して上昇下降運動させるように一対のリンク機構で構成されている。第２駆動源７０は架線と集電体の接触状態に応じた駆動力を出力して一対の第２上下動リンク機構６７の一方を駆動するように一つで構成されている。第２伝達リンク機構６８は一方の第２上下動リンク機構６７の動きを他方の第２上下動リンク機構６７に伝達して第２フレーム６の水平状態を維持するように設けられている。第三フレーム９は車両に取り付けられている。
【００１７】
第１駆動機構６３および第２駆動機構６４は、図１および図３に示すように、分割されたカバー３０１、３０２、３０３により覆われている。この分割されたカバー３０１、３０２、３０３は相互に伸縮自在に滑動する機構となっている。また、カバー３０１は第２フレーム６に固着されており、フレーム６の動きにあわせて上下に移動される。
【００１８】
図１を参照して、電力の取り込みについて説明する。架線１と集電体６１との接触により取り込まれる電力は、すり板２から舟体３に導体（図示せず）を経由して伝達される。舟体３は絶縁支柱４に固着されており、絶縁支柱４の内部に設けた中空部に埋設された高圧可撓性絶縁被覆導電体２０１の導電体２０１ａの上端部が舟体３に接続されている。高圧可撓性絶縁被覆導電体２０１は絶縁支柱４から下方に延びている。取り込まれた電力は高圧可撓性絶縁被覆導電体２０１を経由して車両の動力装置へ供給され、これによって車両が高速走行される。なお、絶縁支柱４の下部では絶縁材の切替わり部が存在する為に、電界の緩和処置を行なう構造となっている。
【００１９】
図２を参照して、第１駆動機構６３をさらに具体的に説明する。
【００２０】
第１上下動リンク機構６５は、複数のレバー２０、２０ａ、２１、２１ａ、２５、リニアガイド軸２７、第１カム２９ａが結合されて構成されている。レバー２０およびレバー２０ａとレバー２１およびレバー２１ａとは、左右対称に設置されている。レバー２０、２１の上端部は、回転軸１３０、１３６を介して第１フレーム５に回転可能に結合されている。レバー２１の上端部は第１フレーム５の長穴で構成されるスライド機構１４５を介して支持されている。これによって、レバー２１の上端部は第１フレーム５の長さ方向に摺動可能になっている。レバー２０、２１の下端部は、回転軸１３４、１３８を介してリニアガイド軸２７に回転可能で且つ摺動可能に取り付けられている。なお、リニアガイド軸２７は、第２フレーム６上に車両方向に長く延びて設置されている。
【００２１】
レバー２０ａ、２１ａの上端部は、回転軸１３２、１３７を介してレバー２０、２１の中心点に回転可能に結合されている。レバー２０ａ、２１ａの下端部は、回転軸１３５、１３９を介して第２フレーム６に回転可能に結合されている。レバー２０ａ、２１ａはそれぞれレバー２０、２１の１／２の長さとなっている。従って、レバー２０ａとレバー２０の下部およびレバー２１ａとレバー２１の下部とは二等辺三角形を形成している。
【００２２】
係る構成にすると、回転軸１３０の中心点はレバー２０、２０ａの回転と摺動運動に伴ない垂直に移動し、絶えず同一の垂直線上に存在することとなる。同様に、回転軸１３６の中心点も絶えず同一の垂直線上に存在することとなる。
【００２３】
第１伝達リンク機構６６は、レバー２２、２３、２４が結合されて構成されている。レバー２２の一側端部はレバー２０ａの下端部と一体に形成されており、レバー２２は回転軸１３５を軸としてレバー２０ａと一緒に回転される。レバー２２の他側端部は回転軸１３３を介してレバー２３の一端部に回転可能に結合されている。レバー２４の一側端部はレバー２１ａの下端部と一体に形成されており、レバー２４は回転軸１３９を軸としてレバー２１ａと一緒に回転される。レバー２４の他端部は、回転軸１４０を介してレバー２３の他端部に回転可能に結合されている。ここで、回転軸１３３と回転軸１４０との関係は、一方が他方の上方にあればよく、図示例の逆の位置関係であってもよい。
【００２４】
このように、第１伝達リンク機構６６のレバー２２、２３、２４を構成することにより、回転軸１３５と回転軸１３９とが互いに反対方向にほぼ同じ角度で回転することができる。
【００２５】
ここで、第１駆動機構６３による駆動力の発生と伝達関係についてさらに具体的に説明する。この駆動力の発生源は第１ばね２８と第１駆動源４０である。第１ばね２８は常時一定の上昇の駆動力を第１フレーム５に与えるためのものであり、第１駆動源４０は架線と集電体の接触状態に応じて上昇下降の駆動力を第１フレーム５に与えるためのものである。
【００２６】
第１ばね２８はばねの伸びる力により第１フレーム５が上昇する方向に駆動力が発生するように設けられている。すなわち、第１ばね２８の一端は第２フレーム６に固定され、他端はワイヤ２９を介して第１カム２９ａに固定されている。従って、第１カム２９ａには第１ばね２８によるばねの伸びる力が常時作用されている。そして、第１カム２９ａはレバー２０ａの下端部と一体に形成されており、回転軸１３５を軸としてレバー２０ａと一緒に回転されるようになっている。回転軸１３５は第２フレーム６に保持されている。
【００２７】
係る構成により、第１ばね２８の伸びる力はレバー２０ａの回転運動を生じさせ、これによりレバー２０が回転軸１３０を中心とした回転運動と回転軸１３４を中心とした回転運動および摺動運動を行なう。これによって、第１ばね２８の伸びる力は第１フレーム５の上昇運動に変換される。
【００２８】
このとき、レバー２２はレバー２０ａと一緒に回転される。レバー２３の両端部が回転軸１３３および回転軸１４０を介してレバー２２、２４と回転可能に結合されているため、レバー２４はレバー２２とほぼ同じ角度で回転される。レバー２１と一体のレバー２１ａも一緒に回転され、この回転により第１フレーム５は水平状態を維持して上昇運動が行なわれる。
【００２９】
なお、レバー２２、２４の回転角度が一致せずに異なる状態が発生した場合には、スライド機構１４６により回転軸１４５が第１フレーム５内を長さ方向に移動することができるので、第１フレーム５は水平状態を維持して上昇運動を行なうことができる。
【００３０】
第１駆動源４０は、架線１の上下の変動に応じて集電体６１を上昇下降運動させて架線１と集電体６１との接触を適切に保持するために用いられるものである。第１駆動源４０の一側端部が回転軸１４１を介して第２フレーム６に回転自在に結合されており、その他側端部が回転軸１４３を介してレバー２５に回転自在に結合されている。また、レバー２５はレバー２１ａおよびレバー２４と一体に形成されると共に、回転軸１３９に回転自在に結合されている。
【００３１】
このような構成にすることによって、第１駆動源４０は第１フレーム５の上昇下降の力を発生させることができる。すなわち、上述した構成において、第１駆動源４０による駆動力でレバー２５を引張る方向に動作させると、レバー２１ａによりレバー２１を押し下げる方向に回転力が発生する。これが、レバー２１を折りたたむ方向の力となる。このことにより、レバー２１から第１フレーム５を下降させる力が働く。これと同時に、レバー２４の回転力によりレバー２４が回転し、回転軸１４０を介してレバー２３がレバー２３、２２を回転させる方向の力が発生する。これにより、回転軸１３２を介してレバー２０ａがレバー２０を押し下げる方向に回転力が発生し、レバー２０を折りたたむ方向の力となる。このことによってレバー２０から第１フレーム５を下降させる力が働く。また、逆に第１駆動源４０による駆動力でレバー２５を押す方向に力が発生すると、第１フレーム５を上昇させる力が働く。
【００３２】
係る場合において、レバー２２、２４の回転角度が一致せずに異なる状態が発生した場合には、回転軸１４５がスライド機構１４６により第１フレーム５内を長さ方向に移動することができるので、第１フレーム５は水平状態を維持して上昇運動を行なうことができる。
【００３３】
このようにして、第１フレーム５は第１駆動源４０の駆動力により第２フレーム６との平行をほぼ保ちながら上昇、下降運動を行なうことができる。
【００３４】
図１に戻って第２駆動機構６４をさらに具体的に説明する。
【００３５】
第２フレーム６は第２駆動機構６４を介して第三フレーム９で保持されると共に、第２フレーム６は第三フレーム９に対して平行を保ちながら上昇下降運動を行なうように構成されている。
【００３６】
第２上下動リンク機構６７は、レバー３０、３０ａ、３１、３１ａ、リニアガイド軸１１、第２カム１３が結合されて構成されている。レバー３０およびレバー３０ａとレバー３１およびレバー３１ａとは、左右対称に設置されている。レバー３０、３１の上端部は、回転軸１０３、１１３を介して第２フレーム６に回転可能に結合されている。レバー３１の上端部は第２フレーム６の長穴で構成されるスライド機構１４６を介して結合されている。これによって、レバー３１の上端部は第２フレーム６の長さ方向に摺動可能になっている。レバー３０、３１の下端部は、回転軸１０２、１１２を介してリニアガイド軸１１に回転可能で且つ摺動可能に結合されている。なお、リニアガイド軸１１は、第三フレーム９上に車両方向に長く延びて設置されている。
【００３７】
レバー３０ａ、３１ａの上端部は、回転軸１０４、１１４を介してレバー３０、３１の中心点に回転可能に結合されている。レバー３０ａ、３１ａの下端部は、回転軸１０１、１１１を介して第三フレーム９上に回転可能に結合されている。レバー３０ａ、３１ａはそれぞれレバー３０、３１の１／２の長さとなっている。従って、レバー３０ａとレバー３０の下部およびレバー３１ａとレバー３１の下部とは二等辺三角形を形成している。
【００３８】
係る構成にすると、回転軸１０３の中心点はレバー３０、３０ａの図示平面内での回転と摺動運動に伴ない垂直に移動し、絶えず同一の垂直線上に存在することとなる。同様に、回転軸１１３の中心点も絶えず同一の垂直線上に存在することとなる。
【００３９】
第２伝達リンク機構６８は、レバー５０、５１、５２が結合されて構成されている。レバー５０の一端部は、レバー３０の上端部と一体に形成されており、回転軸１０３を軸としてレバー３０と一緒に回転される。レバー５０の他端部は、回転軸１２０を介してレバー５１の一端部に回転可能に結合されている。レバー５２の一端部は、レバー３１の上端部と一体に形成されており、回転軸１１３を軸としてレバー３１と一緒に回転される。レバー５２の他端部は、回転軸１２１を介してレバー５２の他端部に回転可能に結合されている。ここで、回転軸１２０と回転軸１２１との関係は、一方が他方の上方にあればよく、図示例の逆の位置関係であってもよい。
【００４０】
このように、第２伝達リンク機構６８のレバー５０、５１、５２を設けることにより、回転軸１２０と回転軸１２１とが互いに反対方向にほぼ同じ角度で回転することができる。
【００４１】
ここで、第２駆動機構６４による駆動力の発生と伝達関係についてさらに具体的に説明する。この駆動力の発生源は第２ばね１５および第２駆動源７０である。第２ばね１５は常時一定の上昇の駆動力を第２フレーム６に与えるためのものであり、第２駆動源７０は架線と集電体の接触状態に応じて上昇下降の駆動力を第２フレーム６に与えるためのものである。
【００４２】
第２ばね１５は引張作用により第２フレーム６が上昇する方向に駆動力が発生するように設けられている。すなわち、第２ばね１５の一端は第三フレーム９に固定され、他端はワイヤ１６を介して第２カム１３に固定されている。従って、第２カム１３には第２ばね１５による引張り力が常時作用されている。そして、第２カム１３はレバー３０ａ、３１ａの下端部と一体に形成されており、回転軸１０１、１１１を軸としてレバー３０ａ、３１ａと一緒に回転されるようになっている。回転軸１０１、１１１は第三フレーム９に回転可能に保持されている。
【００４３】
係る構成により、第２ばね１５の引張力はレバー３０ａ、３１ａの回転運動を生じさせ、レバー３０が回転軸１０３を中心とした回転運動と回転軸１０２を中心とした回転且つ摺動運動を行ない、レバー３１が回転軸１１３を中心とした回転運動と回転軸１１２を中心とした回転且つ摺動運動を行なう。これによって、第２ばね１５の引張作用は第２フレーム６の上昇運動に変換される。
【００４４】
このとき、レバー５０はレバー３０と一緒に回転されると共に、レバー５２はレバー３１と一緒に回転される。ここで、レバー５１の両端部が回転軸１２０および回転軸１２１を介してレバー５０、５２と回転可能に結合されているため、レバー５０とレバー５２とは、ほぼ同じ角度で動作する。これによって、第２フレーム６は水平状態を維持して上昇運動を行なうことができる。
【００４５】
なお、レバー５０、５２の回転角度が一致せずに異なる状態が発生した場合には、回転軸１１３がスライド機構１４６により第２フレーム６内を長さ方向に移動することができるので、第２フレーム６は水平状態を維持して上昇運動を行なうことができる。
【００４６】
さらには、図５に示すように必要に応じてダンパー１７を設けることが出来る。すなわち、ダンパー１７の一端が回転軸１７ａを介して第三フレーム９に回転自在に結合され、その他端が回転軸１８ａを介してレバー１８に回転自在に結合されている。なお、レバー１８は回転軸１０１を介して第三フレーム９に回転自在に結合されると共に、レバー３０ａと一体に形成されている。
【００４７】
第２駆動源７０は、架線１の上下の変動などに応じて集電体６１を上昇下降運動させて架線１と集電体６１との接触を適切に保持するために用いられるものである。この第２駆動源７０の一側端部が回転軸７３を介して第三フレーム９に回転自在に結合されており、その他側端部が回転軸７２を介してレバー７１に回転自在に結合されている。また、レバー７１はレバー３１ａおよび第２カム１３と一体に形成されている。このようにすることによって、第２駆動源７０は第２フレーム６の上昇下降の力を発生させることができる。
【００４８】
このような駆動機構６２の構成により、架線１の上下の変動などに対して、第１フレーム５と第２フレーム６が追従して動作することにより、架線１と集電体６１との適切な接触を保つことが可能である。これによって、鉄道車両が高速で走行する時の離線率低減および架線摩耗低減を図ることができる。
【００４９】
第２駆動機構６４の折りたたんだ状態（図４参照）での第２ばね１５による第２フレーム６を上昇させる力が伸長した状態での上昇させる力とほぼ同じか或は若干（例えば数Ｎ程度）大きくなるように、第２カム１３と第２ばね１５を調整し、第１駆動機構６３の折りたたんだ状態（図４参照）での第１ばね２８による第１フレーム５を上昇させる力が伸長した状態での上昇させる力よりも大きくなるように第１カム２９ａと第１ばね２８とを調整する。
【００５０】
このような関係にすることで、架線１の位置変動が低周波数帯域（例えば約０．１Ｈｚ以下）では第２駆動機構６４が主に動作し、ほぼ接触力が一定となるように追従する。さらに高い周波数帯域（例えば２Ｈｚ前後）の架線１の位置変動に関しては、第１駆動機構６３が主に追従し、接触力が一定となるように追従して動作する。さらに、第１駆動源４０を接触力が一定となるようにアクティブ制御することで、さらに接触力の変動を小さくすることができる。
【００５１】
ここで、架線１の上下の変動に応じて集電体６１を上昇下降運動させて架線１と集電体６１との接触を適切に保持するためのアクティブ制御について、図６を参照しながら説明する。
【００５２】
１つ以上の検出装置４０１からの検出信号２ｃを制御装置４５１に伝達し、制御装置４５１の演算により、接触力が一定となるように第１駆動機構６３の第１駆動源４０に指令を与える。検出装置４０１は、例えば、すり板２とばね２ａの間に力あるいは変位を測る装置や、第１フレーム６の加速度や、第２フレーム５の加速度や、あるいは各レバーの回転角度などにより架線と集電体の接触状態を検出するものである。また、これらの信号伝達には光ファイバや電気信号が用いられる。
【００５３】
制御装置４５１での演算方法として、低周波数帯域（例えば０．１Ｈｚ以下）では第１駆動源４０および第２駆動源７０の駆動力の発生を小さくするような制御器を利用とすると、第２駆動機構６４でパッシブに低周波数帯域での架線１の上下の大きな位置変動（約５００ｍｍ）に追従し、第１駆動機構６３の上下移動を小さくすることができ、さらに高い周波数帯域（例えば２Ｈｚ前後）で変動幅が小さい（片振幅約２５ｍｍ）架線１の上下変動の追従性能をあげることができる。また、相対変位をストロークの範囲内に収まるような制御器を利用することもできる。これらの制御器の場合、第２駆動機構６４はパッシブに動作し、第２駆動源７０は折りたたみ時の駆動にのみ使われる。
【００５４】
次に、本発明の第２実施例について図７を用いて説明する。図７は本発明の第２実施例の鉄道車両用集電装置の全体構成図である。この第２実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００５５】
この第２実施例は、第１実施例において第２フレーム６に固着されている回転軸１０３、回転軸１１３を介して第２フレーム６に取り付けられているレバー５０、５２を第三フレーム９に取り付けられた回転軸１０１、回転軸１１１を介して第三フレーム９に取り付けたものである。この場合の駆動力の伝達が第２フレーム６に取り付けられている回転軸１０１および回転軸１１１を介してレバー５０、５１、５２により左右の力が伝達される以外は第１実施例と同じであり、動作も第１の実施例と同じである。この第２実施例によれば、第２駆動機構６４に必要な高さを低くすることができる。
【００５６】
次に、本発明の第３実施例について図８を用いて説明する。図８は本発明の第３実施例の鉄道車両用集電装置における制御概念図である。この第３実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００５７】
この第３実施例は、第１実施例における第２駆動機構６４の第２駆動源７０もアクティブ制御するものである。この第３実施例では、第１実施例と同様に検出装置４０１からの検出信号２ｃを制御装置４５１に伝達する。制御装置４５１による演算で第２駆動機構６４の第２駆動源７０と第１駆動機構６３の第１駆動源４０の両方に指令２ｆ、２ｅを与えて、接触力の変動を抑える。これにより、上下二つの第１駆動源４０および第２駆動源７０を制御することで接触力の変動をより小さくできる。
【００５８】
また、万一、制御装置４５１が故障したときに備えて緊急制御装置４５２を設けてある。これにより制御装置４５１の故障信号２ｄを受信することで第２駆動機構６４と第１駆動機構６３を折りたたみ位置まで制御駆動し、すり板２と舟体３を架線１との接触状態から緊急に引きはずし降下させることができる。
【００５９】
次に、本発明の第４実施例について図９を用いて説明する。図９は本発明の第４実施例の鉄道車両用集電装置における制御概念図である。この第４実施例は、次に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。
【００６０】
この第４実施例は、通常時には第１駆動機構６３の第１駆動源４０のみに信号２ｆを与え、万一の故障時には第２駆動機構６４の第２駆動源７０に信号を与え、第２駆動機構６４を折りたたみ位置まで降下させるものである。
【００６１】
この第４実施例によれば、故障時と通常時に使う駆動源を完全に分離しているため、第１駆動源４０の故障時などにも対応でき、より信頼性の高い装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施例の鉄道車両用集電装置を全体構成図である。
【図２】図１における第１駆動機構部分の拡大図である。
【図３】図１における鉄道車両用集電装置の概観図である。
【図４】図１における第１駆動機構を折りたたんだ状態の内部構造を示す図である。
【図５】図１におけるダンパー接続部分の拡大図である。
【図６】図１の鉄道車両用集電装置の制御概念図である。
【図７】本発明の第２実施例の鉄道車両用集電装置の全体構成図である。
【図８】本発明の第３実施例の鉄道車両用集電装置における制御概念図である。
【図９】本発明の第４実施例の鉄道車両用集電装置における制御概念図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…架線、２…すり板、３…舟体、４…絶縁支柱（絶縁碍子）、５…第１フレーム、６…第２フレーム、９…第三フレーム、１５…第２ばね、４０…第１駆動源（アクチュエータ）、６０…鉄道車両用集電装置、６１…集電体、６２…駆動機構、６３…第１駆動機構、６４…第２駆動機構、６５…第１上下動リンク機構、６６…第１伝達リンク機構、６７…第２上下動リンク機構、６８…第２伝達リンク機構、７０…第２駆動源（アクチュエータ）、２０１…高圧可撓性絶縁被覆導電体、４０１…検出装置、４５１…制御装置、４５２…緊急制御装置。
【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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