JP2005065350A

JP2005065350A - パンタグラフ装置

Info

Publication number: JP2005065350A
Application number: JP2003207030A
Authority: JP
Inventors: Katsushi Hashimoto; 克史橋本; Takeshi Kurita; 健栗田; Toshio Shikama; 敏男四釜; Akitoshi Kato; 明俊加藤
Original assignee: East Japan Railway Co; Koshin Seikosho Ltd
Current assignee: East Japan Railway Co; Koshin Seikosho Ltd
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2023-08-11
Also published as: JP4270966B2

Abstract

【課題】必要とする機能を損なう事なく、高速走行時に発生する気流騒音を僅少に抑えられる構造を実現する。
【解決手段】上端部に集電舟７を設けたパンタグラフ枠１１は、横軸１２を中心に揺動する事により起倒する。この横軸１２は、カバー１０により覆われた支持枠に対し片持ち式に支持され、その一端部のみがこのカバー１０外に突出している。上記パンタグラフ枠１１は、この一端部に、揺動変位自在に支持されている。又、このパンタグラフ枠１１を起倒させる為の機構は、上記カバー１０内に収納している。この構成により、上記課題を解決できる。
【選択図】図８

Description

【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９〜１１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、支持部材である台枠２の上面に揺動支持軸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、上記揺動支持軸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９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７の姿勢を一定として、この集電舟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７の姿勢が変化しない様にしている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３２９７３５５号公報
【非特許文献１】
「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１０〜１４頁
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９〜１１に示した従来構造の場合、台枠２に対し揺動支持軸３の両端部を支持する、所謂両持ち支持を行なっている。この為、鉄道車両の幅方向に関して、下枠４の両側に上記揺動支持軸３が大きく突出する等、パンタグラフ装置の幅寸法が嵩む事が避けられない。この結果、高速走行時に発生する風切り音の低減を図る為のカバーの設計を効率的に行なえない等、気流騒音低減の面からは好ましくない。
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。
【０００７】
【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、鉄道車両の屋根面上に取り付けられる支持部材と、この支持部材に、この鉄道車両の幅方向に設けられた横軸と、この横軸の一端部により下端部を、揺動変位自在に片持ち式に支持されて、上端部に集電舟を支持するパンタグラフ枠と、このパンタグラフ枠を起倒させる為の起倒機構とを備える。
【０００８】
【作用】
上述の様な本発明のパンタグラフ装置の場合には、パンタグラフ枠を起倒させる為の機構を含むパンタグラフ装置の、鉄道車両の幅方向に関する寸法を小さくできる。この為、高速走行時に発生する風切り音の低減を図る為のカバーの設計を効率的に行なえ、気流騒音低減を有効に図れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１〜７は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、カバー１０を組み付けた状態で全体を示す図１から明らかな様に、パンタグラフ枠１１の下端部を横軸１２の一端部に片持ち式に支持し、この横軸１２を中心にこのパンタグラフ枠１１を回動させる為の起倒機構全体を、上記カバー１０内に納めている。このカバー１０は、この起倒機構の周囲を囲むだけでなく、上方も覆う（下方はこのカバー１０の一部及び下述する支持枠１３により覆う）。又、このカバー１０の形状は、気流騒音低減の面から流線形にする等、比較的任意に設計できる。この為、高速走行時に発生する気流騒音の低減を、高レベルで実現できる。この為に本例の場合には、上記横軸１２を中心に上記パンタグラフ枠１１を回動させる起倒機構をコンパクトに構成して、この起倒機構を上記カバー１０内に納められる様にしている。上記横軸１２の先端部は、このカバー１０の側面に設けた円弧状の長孔１４を通じて、このカバー１０外に突出している。以下、上記横軸１２を回動させる起倒機構部分に就いて、図２〜７により説明する。
【００１０】
本例の場合、上記横軸１２を中心に回動させて上記パンタグラフ枠１１を起倒させる為、支持枠１３に、上記横軸１２と、第二の横軸１５と、副枠１６と、上記パンタグラフ枠１１と、補助枠１７と、ガイド部材１８と、請求項３に記載したガイド部であるガイド溝１９とを組み付けている。
このうち、特許請求の範囲に記載した支持部材である支持枠１３は、鉄道車両の屋根面上に碍子２０、２０（図１、４参照）を介して支持固定されるもので、この鉄道車両の前後方向に長い、長矩形に構成されている。
【００１１】
上記第二の横軸１５は、上記支持枠１３の左右両辺同士の間に、上記鉄道車両の幅方向に設け、この第二の横軸１５に円管状のスリーブ２１を、回転自在に外嵌している。そして、このスリーブ２１の中間部に上記副枠１６の下端部を固定している。従って、この副枠１６は、上記第二の横軸１５により下端部を揺動変位自在に支持されている。又、上記横軸１２は、上記副枠１６の上端部に、上記第二の横軸１５と平行に設けられている。又、上記パンタグラフ枠１１は、上記横軸１２により、下端部を揺動変位自在に支持されている。更に、上記補助枠１７は、Ｌ字形に形成され、その基端部を上記パンタグラフ枠１１の下端部片側面（図３の左端部下面）に溶接固定する事により、上記パンタグラフ枠１１の下端部から下方に延出する状態で、このパンタグラフ枠１１に固定されている。尚、上記第二の横軸１５とスリーブ２１とを一体に構成、若しくは別体としたものを互いに結合固定（スリーブ２１を省略）して、これら第二の横軸１５及びスリーブ２１の両端部を、上記支持枠１３に対し回動自在に支持しても良い。
【００１２】
又、上記スリーブ２１の中間部上面で上記副枠１６の下端部から軸方向に外れた部分に引っ張り腕２２の基端部（下端部）を固設し、更にこの引っ張り腕２２の先端部（上端部）と上記支持枠１３の端部との間に引っ張りコイルばね２３を設けている。この構成により、上記副枠１６に、起立方向の弾性を付与している。又、上記スリーブ２１の軸方向一端部（図３、６の下端部）に受ローラ２４を、上方に突出する状態で支持している。そして、上記支持枠１３の一部で上記スリーブ２１に関して上記引っ張りコイルばね２３と同じ側に、エアシリンダ２５を固定している。そして、このエアシリンダ２５の出力ロッド２６の先端面を、上記受ローラ２４に対向させている。このエアシリンダ２５に圧縮空気を送り込み、上記出力ロッド２６を突出させた状態では、上記スリーブ２１を上記第二の横軸１５を中心に、上記引っ張りコイルばね２３の弾力に抗して回動させ、上記副枠１６を（屋根面に対し水平に近く）倒す事ができる。尚、上記スリーブ２１の軸方向一端部（図３、６の下端部）と上記支持枠１３との間にはダンパ２７（図３のみ図示）を掛け渡して、上記副枠１６の起倒、延てはパンタグラフ枠１１の起倒を緩徐に行なわせ、各部に衝撃が加わらない様にしている。
【００１３】
又、前記ガイド部材１８は、上記補助枠１７の下端部から側方に突設されている。本例の場合にこのガイド部材１８は、支柱部材２８とガイドローラ２９とから成る。このうちの支柱部材２８は、上記補助枠１７の下端部側面に基端部を、溶接等により結合固定した状態で、前記横軸１２及び上記第二の横軸１５と平行に設けられている。又、上記ガイドローラ２９は、上記支柱部材２８の先端部に、この支柱部材２８と同心に、回転自在に支持している。
【００１４】
更に、前記ガイド溝１９は、上記支持枠１３の上面に、補助枠３０を介して固定されたガイドプレート３１の側面に、この側面から凹入する状態で形成している。上記ガイド溝１９は単一円弧形で、この円弧の曲率半径の中心Ｏ_１９は、上記第二の横軸１５よりも下方位置で、この第二の横軸１５の中心Ｏ_１５よりも、上記パンタグラフ枠１１の上端部と反対側に存在する。又、上記ガイド溝１９の幅は、上記ガイドローラ２９の外径よりも少しだけ大きくして、このガイド溝１９内に、このガイドローラ２９を挿入している。
【００１５】
この様な構成により、前記副枠１６の前記屋根面に対する傾斜角度が大きくなる程、上記横軸１２と上記ガイド部材１８とを結ぶ直線αの、上記屋根面に対する傾斜角度が大きくなる様にしている。即ち、上記副枠１６の起倒に伴う上記ガイドローラ２９の軌跡は、上記ガイド溝１９の曲率半径の中心Ｏ_１９を揺動中心とし、この曲率半径に見合う長さを有するリンクの先端に上記ガイドローラ２９を支持した場合の軌跡となる。言い換えれば、本例の構造で、上記副枠１６の起倒に伴う前記パンタグラフ枠１１の軌跡は、上記中心Ｏ_１９を中心とするリンク腕の先端に、前記補助枠１７を揺動変位自在に結合した場合と同じになる。
【００１６】
そこで、上記副枠１６の長さに基づいて定まる、上記横軸１２と上記第二の横軸１５との間の距離、この横軸１２と上記ガイドローラ２９の中心との距離、上記ガイド溝１９の曲率半径、このガイド溝１９の曲率半径の中心Ｏ_１９と上記第二の横軸１５の中心Ｏ_１５との距離を適切に規制すれば、上記パンタグラフ枠１１の上端部に設けた集電舟７を、鉛直方向に変位させられる。図７は、このパンタグラフ枠１１の上端部に支持した集電舟７の昇降に伴う各枠の動きを示す、言い換えれば、上記第二の横軸１５を中心として上記副枠１６を揺動変位させつつ上記パンタグラフ枠１１を起伏させた場合に於ける、これら両枠１６、１１の姿勢を示した模式図である。図７に表した各線分の長さ（の比）は、そのまま各部の長さ（の比）を表している。
【００１７】
この様な図７から明らかな通り、本例の構造を採用して、上記横軸１２と上記第二の横軸１５との間の距離、この横軸１２と上記ガイドローラ２９の中心との距離、上記ガイド溝１９の曲率半径、このガイド溝１９の曲率半径の中心Ｏ_１９と上記第二の横軸１５の中心Ｏ_１５との距離を適切に規制すれば、上記パンタグラフ枠１１の上端部に設けた上記集電舟７の変位方向を、鉛直方向に近くできる。従って、高速走行時に於ける空気抵抗や摺り板９、９と架線との摺動抵抗に基づいて、上記集電舟７に車両の進行方向後方に向いた水平方向力が加わった場合でも、この集電舟７を昇降させる方向の力が作用する事は殆どない。
【００１８】
上述の様に構成する本例の構造の場合、上記集電舟７をほぼ鉛直方向に昇降させられてしかもこの集電舟７の支持剛性が高く、且つ、空気抵抗となる部分が少ない構造を実現できる。この集電舟７を鉛直方向に昇降させられる事は、走行に伴ってこの集電舟７に加わる空気抵抗や架線との摩擦抵抗が、この集電舟７の昇降方向の力に変換されない事に結び付く。この為、高速走行時にも、上記摺り板９、９と架線との接触圧力を適正に保てる。
【００１９】
特に本例の構造の場合には、上記パンタグラフ枠１１及び上記集電舟７を除き、気流騒音を発生し易い多数の部材を前記カバー１０内に収納する事ができて、これら各部材に走行時の風が直接当たる事を防止できる。しかも、上記カバー１０を、図１〜４に示す様な流線形等、渦を発生しにくい形状にできる。従って、高速走行時に発生する風切り音のより一層の低減を図れる。
【００２０】
次に、図８は、本発明の実施の形態の第２例を示している。上述した第１例は、従前の鉄道車両の屋根面上に設置できる様に、カバー１０の側方に支持板３２を設け、これらカバー１０及び支持板３２の下面と鉄道車両の屋根面との間に設けた、合計３個の碍子２０、２０により、パンタグラフ装置をこの屋根面上に支持する様にしていた。これに対して本例の場合には、上記支持板３２を省略し、カバー１０の下面と屋根面上との間にのみ、２個の碍子２０、２０を設けて、パンタグラフ装置をこの屋根面上に支持する様に構成している。この様に構成する為、走行時に風を受ける部材を少なくして、高速走行時に於ける気流騒音の低減のより一層の低減を図れる。
【００２１】
尚、本発明の特徴は、パンタグラフ枠１１を横軸の一端部に片持ち式に支持する、言い換えれば、この横軸を両端部で支持するのではなく、一端部を除く部分で片持ち式に支持する事により、気流騒音低減の為の設計が容易な構造を実現する点にある。上記パンタグラフ枠１１を起倒させる為の機構は、特に限定するものではない。図示の例では、円弧形のガイド溝１９とガイドローラ２９との係合により、上記パンタグラフ枠１１を起倒させる様に構成しているが、これらガイド溝１９とガイドローラ２９との係合に代えてリンク腕を使用する等、他の機構を採用する事もできる。又、請求項３に記載したガイド部に関しても、上記ガイド溝１９に代えて、ガイドレールとする事もできる。この場合には、ガイド部材１８の先端部に支持した１対のガイドローラにより、上記ガイドレールを両側から挟持する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、高速鉄道車両用として使用した場合にも、風切り音の発生を僅少に抑えられるパンタグラフ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例の全体構成を示す斜視図。
【図２】一部を省略して示す、図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図２の上方から見た図。
【図４】同じく右方から見た図。
【図５】図２のＢ部拡大図。
【図６】図３のＣ部拡大図。
【図７】集電舟の昇降に伴う各枠の動きを示す模式図。
【図８】本発明の実施の形態の第２例の全体構成を示す斜視図。
【図９】従来のパンタグラフ装置の１例を示す側面図。
【図１０】同じく平面図。
【図１１】図９の右方から見た図。
【符号の説明】
１パンタグラフ装置
２台枠
３揺動支持軸
４下枠
５連結軸
６上枠
７集電舟
８ばね
９摺り板
１０カバー
１１パンタグラフ枠
１２横軸
１３支持枠
１４長孔
１５第二の横軸
１６副枠
１７補助枠
１８ガイド部材
１９ガイド溝
２０碍石
２１スリーブ
２２引っ張り腕
２３引っ張りコイルばね
２４受ローラ
２５エアシリンダ
２６出力ロッド
２７ダンパ
２８支持部材
２９ガイドローラ
３０補助枠
３１ガイドプレート
３２支持板

Claims

鉄道車両の屋根面上に取り付けられる支持部材と、この支持部材に、この鉄道車両の幅方向に設けられた横軸と、この横軸の一端部により下端部を、揺動変位自在に片持ち式に支持されて、上端部に集電舟を支持するパンタグラフ枠と、このパンタグラフ枠を起倒させる為の起倒機構とを備えたパンタグラフ装置。
支持部材の上面に設けられた起倒機構がカバーにより覆われており、横軸の一端部でこのカバーに片側面に形成された通孔を通じてこのカバー外に突出した部分にパンタグラフ枠の下端部が支持されている、請求項１に記載したパンタグラフ装置。
起倒機構が、第二の横軸により下端部を揺動変位自在に支持され、上端部に横軸を支持した副枠と、この横軸により下端部を揺動変位自在に支持されたパンタグラフ枠の下端部から下方に延出する状態で、このパンタグラフ枠に固定された補助枠と、この補助枠の下端部から側方に突設されたガイド部材と、上記支持部材に固定されたガイドプレートの側面に形成された、上記第二の横軸よりも下方位置に曲率中心を有するガイド部とを備えたものであり、このガイド部に上記ガイド部材を、このガイド部に沿う移動自在に係合させると共に、上記副枠の上記屋根面に対する傾斜角度が大きくなる程上記横軸と上記ガイド部材とを結ぶ直線の上記屋根面に対する傾斜角度が大きくなる様にすべく、各部の設置位置及び寸法を規制した、請求項１〜２の何れかに記載したパンタグラフ装置。