JP2013183530A - Pantograph supporting device of railway vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鉄道車両のパンタグラフ支持装置に関するものである。 The present invention relates to a pantograph support device for a railway vehicle.
従来、鉄道車両にあっては、カーブ区間における走行速度を向上させたり、乗り心地を向上させるために、遠心方向と逆側に車体を傾斜させる振り子はり式の台車を備えた振り子車両がある。
振り子車両の場合、パンタグラフが車体上部に固定されていると、車体の傾斜時に、トロリー線に対してパンタグラフが左右に変位してトロリー線から外れるいわゆる離線が生じる虞がある。
この離線を防止するためには、車体の傾斜角度に関わらず、パンタグラフを中立位置に保持する必要があり、例えば、傾動しない台車枠から門型の支柱を延ばして、当該支柱の上部にパンタグラフを直接支持させるパンタグラフ支持装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、上記パンタグラフの中立位置とは、レール間の中心を通り車軸に対して垂直な垂直線がパンタグラフの幅方向の略中心を通る位置である。
しかし、上記パンタグラフ支持装置の場合、門型の支柱が車体を貫通して配置されるため、この門型の支柱が客室内側に張り出して客室空間が犠牲になってしまうとともに、門型の支柱を避けて座席を配置する必要が生じるため座席配置の自由度も制限されてしまう。
そこで、車体上部に、車体の長手方向の軸線を中心とする略円弧状のガイド部にパンタグラフを摺動可能に支持する支持構造を設け、パンタグラフから車体の左右側面に沿ってワイヤーロープを配索して傾動しない台車枠の左右側梁にそれぞれ接続するパンタグラフ支持装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
この構成によれば、車体の傾斜時に、車体の傾斜角度に関わらず台車枠に対するパンタグラフの相対位置の変化を防止し、中立位置にパンタグラフを保持することが可能となる。
Conventionally, in a railway vehicle, there is a pendulum vehicle provided with a pendulum beam type cart that inclines the vehicle body in the opposite direction to the centrifugal direction in order to improve the traveling speed in a curve section or to improve riding comfort.
In the case of a pendulum vehicle, if the pantograph is fixed to the upper part of the vehicle body, when the vehicle body is tilted, the pantograph may be displaced to the left and right with respect to the trolley line, so that a so-called disconnection may occur.
In order to prevent this separation, it is necessary to hold the pantograph in a neutral position regardless of the inclination angle of the vehicle body.For example, a gate-type column is extended from a cart frame that does not tilt, and the pantograph is placed above the column. A pantograph support device that is directly supported has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Here, the neutral position of the pantograph is a position where a vertical line passing through the center between the rails and perpendicular to the axle passes through the approximate center in the width direction of the pantograph.
However, in the case of the above-described pantograph support device, since the gate-shaped column is disposed through the vehicle body, the gate-shaped column protrudes to the inside of the cabin, and the cabin space is sacrificed. Since it becomes necessary to arrange seats avoiding, the degree of freedom of seat arrangement is also limited.
Therefore, a support structure for slidably supporting the pantograph is provided at the upper part of the vehicle body in a substantially arcuate guide portion centered on the longitudinal axis of the vehicle body, and the wire rope is routed from the pantograph along the left and right sides of the vehicle body Thus, there has been proposed a pantograph support device that is connected to the left and right beams of the carriage frame that does not tilt (see, for example, Patent Document 2).
According to this configuration, when the vehicle body is tilted, it is possible to prevent a change in the relative position of the pantograph with respect to the carriage frame regardless of the tilt angle of the vehicle body, and to hold the pantograph at the neutral position.
しかしながら、上述した従来のパンタグラフ支持装置の場合、ワイヤーロープの張力によりパンタグラフを摺動させて中立位置に保持するため、ワイヤーロープに掛かる荷重が非常に大きくなり、例えば、ワイヤーロープの交換作業などのメンテナンス作業を頻繁に行う必要が生じて作業者の負担が大きくなるという課題がある。
ワイヤーロープを用いずに、アクチュエータなどにより直接的にパンタグラフを変位させる電気的な制御方法も考えられるが、このような電気的制御方法の場合、フェール時にパンタグラフが意図しない方向に傾斜してしまう虞がある。
However, in the case of the above-described conventional pantograph support device, the load applied to the wire rope becomes very large because the pantograph is slid by the tension of the wire rope and held in the neutral position. There is a problem that the maintenance work needs to be frequently performed and the burden on the worker increases.
An electrical control method that directly displaces the pantograph with an actuator or the like without using a wire rope is also conceivable, but in such an electrical control method, the pantograph may tilt in an unintended direction during a failure. There is.
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス作業の頻度を低減し作業者の負担を軽減することが可能であり、また、フェール時にパンタグラフが意図しない方向に傾斜するのを防止しつつ、パンタグラフを中立位置に保持することができるパンタグラフ支持装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, can reduce the frequency of maintenance work, reduce the burden on the operator, and prevent the pantograph from tilting in an unintended direction during a failure. However, a pantograph support device that can hold the pantograph in a neutral position is provided.
上記の課題を解決するために、以下の構成を採用する。
本発明に係る鉄道車両のパンタグラフ支持装置は、台車に対して車体長さ方向に延びる軸線を中心に傾動可能に支持された車体の上部に、前記軸線を中心とする所定半径の円弧に沿って傾動可能に支持されたパンタグラフと、前記台車に対する前記車体の相対的な傾動角に応じた回転量で回転する第一の歯車と、該第一の歯車の回転を前記車体の上部に設けられた第二の歯車へ伝達する第一の伝達機構と、前記第二の歯車の回転量に応じた傾動角で前記パンタグラフを傾動させる変速機構とを備えることを特徴としている。
このようにすることで、第一の歯車の回転が第一の伝達機構を介して第二の歯車に伝達され、この第二の歯車の回転により、変速機構を介してパンタグラフが傾動されるので、台車に対する車体の相対的な傾動角に応じた傾動角でパンタグラフを傾動させて、パンタグラフを中立位置に保持することができる。
In order to solve the above problems, the following configuration is adopted.
A pantograph support device for a railway vehicle according to the present invention is arranged along an arc of a predetermined radius centered on the axis on an upper part of a vehicle body supported to be tiltable about an axis extending in the vehicle body length direction with respect to the carriage. A pantograph supported in a tiltable manner, a first gear that rotates by a rotation amount corresponding to a relative tilt angle of the vehicle body with respect to the carriage, and rotation of the first gear are provided at an upper portion of the vehicle body A first transmission mechanism that transmits to the second gear, and a speed change mechanism that tilts the pantograph at a tilt angle corresponding to the rotation amount of the second gear.
By doing so, the rotation of the first gear is transmitted to the second gear through the first transmission mechanism, and the rotation of the second gear causes the pantograph to tilt through the transmission mechanism. The pantograph can be held at the neutral position by tilting the pantograph at a tilt angle corresponding to the tilt angle of the vehicle body relative to the carriage.
さらに、本発明に係る鉄道車両のパンタグラフ支持装置は、上記パンタグラフ支持装置において、前記第一の歯車と前記台車とは、第二の伝達機構によって接続され、前記第二の伝達機構は、ユニバーサルジョイントおよびスプラインジョイントを備え、前記第一の伝達機構は、前記車体の妻部に設けられるようにしても良い。
このようにすることで、車体に対する台車の垂直軸回りの回転や、台車に対する車体の振り子動作による傾動に対して、第二伝達機構のユニバーサルジョイントおよびスプラインジョイントにより追従することができるとともに、車体の妻部を介して第一の歯車と第二の歯車とを連動させることができる。したがって、従来の支柱を設ける場合のように客室スペースを犠牲にすることがなく、また、電気的な制御を行うことがなく機械的に構成することができる。
Furthermore, the pantograph support device for a railway vehicle according to the present invention is the above pantograph support device, wherein the first gear and the carriage are connected by a second transmission mechanism, and the second transmission mechanism is a universal joint. And the spline joint may be provided, and the first transmission mechanism may be provided at the end portion of the vehicle body.
By doing so, the universal joint and spline joint of the second transmission mechanism can follow the rotation around the vertical axis of the carriage relative to the vehicle body and the tilting of the vehicle body relative to the carriage by the universal joint and the spline joint. The first gear and the second gear can be interlocked via the wife. Therefore, it is possible to mechanically configure the vehicle without sacrificing the cabin space as in the case of providing a conventional support and without performing electrical control.
さらに、本発明に係る鉄道車両のパンタグラフ支持装置は、上記パンタグラフ支持装置において、前記変速機構は、第二の歯車の回転をパンタグラフの傾動に変換するラックギヤとピニオンギヤとを備えていてもよい。
このようにすることで、第二の歯車の回転をピニオンギヤに伝達することで、当該ピニオンギヤに噛合されるラックギヤにより、パンタグラフを第二の歯車の回転量に応じた傾動角で傾動させることができる。したがって、変速機構を簡単な構成にすることができるため、信頼性の向上を図ることができるとともに、メンテナンスに係る負担の増加を防止できる。
Furthermore, in the pantograph support device for a railway vehicle according to the present invention, in the pantograph support device, the speed change mechanism may include a rack gear and a pinion gear that convert rotation of the second gear into tilting of the pantograph.
By doing so, by transmitting the rotation of the second gear to the pinion gear, the pantograph can be tilted at a tilt angle corresponding to the rotation amount of the second gear by the rack gear meshed with the pinion gear. . Therefore, since the speed change mechanism can have a simple configuration, it is possible to improve reliability and to prevent an increase in the burden related to maintenance.
さらに、本発明に係る鉄道車両のパンタグラフ支持装置は、上記パンタグラフ支持装置において、前記第二の伝達機構は、予め設定されたトルク上限値を超える回転トルクが付与された場合に当該回転トルクの伝達を遮断するトルクリミッタを備えるようにしてもよい。
このようにすることで、パンタグラフが固着するなどのフェール時に、過度のトルクが第一の歯車に作用するのを防止することができるため、過度のトルクが作用することによる第一の歯車、第一の伝達機構、第二の歯車、および、変速機構の破損を防止することができる。
Furthermore, in the pantograph support device for a railway vehicle according to the present invention, in the pantograph support device, the second transmission mechanism transmits the rotational torque when a rotational torque exceeding a preset torque upper limit value is applied. You may make it provide the torque limiter which interrupts | blocks.
By doing so, it is possible to prevent an excessive torque from acting on the first gear at the time of a failure such as fixing of the pantograph, so that the first gear, the second gear caused by the excessive torque acting, The one transmission mechanism, the second gear, and the transmission mechanism can be prevented from being damaged.
さらに、本発明に係る鉄道車両のパンタグラフ支持装置は、上記パンタグラフ支持装置において、前記第二の伝達機構と第一の伝達機構とは、第一のカサ歯車機構により接続され、前記第一の伝達機構と前記変速機構とは、第二のカサ歯車機構により接続され、前記第一のカサ歯車機構および前記第二のカサ歯車機構によって、前記第一の歯車の回転がそれぞれ増速されるようにしてもよい。
このようにすることで、第一のカサ歯車機構と第二のカサ歯車機構とにより、第一の歯車の回転を増速してパンタグラフを傾動させることができるため、最小の歯車構成で増速することができる。また、専用の増速機構を設ける場合、スペースの都合上、パンタグラフ近傍に配置することとなるが、第一のカサ歯車機構と第二のカサ歯車機構とにより増速することで、車体の妻部で増速機構のメンテナンスを行うことができる。したがって、メンテナンス時にパンタグラフを撤去するなどの作業が必要なくなり、メンテナンス作業の負担軽減を図ることができる。
Furthermore, in the pantograph support device for a railway vehicle according to the present invention, in the pantograph support device, the second transmission mechanism and the first transmission mechanism are connected by a first bevel gear mechanism, and the first transmission mechanism is provided. The mechanism and the speed change mechanism are connected by a second bevel gear mechanism, and the rotation of the first gear is increased by the first bevel gear mechanism and the second bevel gear mechanism, respectively. May be.
In this way, the first and second gear gear mechanisms can increase the rotation speed of the first gear and tilt the pantograph. can do. In addition, when a dedicated speed increasing mechanism is provided, it will be placed near the pantograph due to space limitations. By increasing the speed with the first and second gear gear mechanisms, The speed increasing mechanism can be maintained in the section. Therefore, it is not necessary to remove the pantograph at the time of maintenance, and the burden of maintenance work can be reduced.
本発明に係るパンタグラフ支持装置によれば、ワイヤーロープを用いる場合と比較してメンテナンス作業の頻度を低減し作業者の負担を軽減することが可能であり、また、フェール時にパンタグラフが意図しない方向に傾斜するのを防止しつつ、パンタグラフを中立位置に保持することができる。 According to the pantograph support device according to the present invention, it is possible to reduce the frequency of maintenance work and reduce the burden on the operator as compared with the case of using a wire rope, and in a direction where the pantograph is not intended at the time of failure. The pantograph can be held in the neutral position while preventing the tilting.
以下、この発明の第一実施形態における鉄道車両のパンタグラフ支持装置について図面を参照して説明する。
図1は、この第一実施形態のパンタグラフ支持装置が搭載される鉄道車両10(以下単に車両10と称す)を示している。
車両10は、いわゆる制御付き振り子車両であり、この車両10の台車11は、レールRの幅方向に延びる車軸12に略円盤状の2枚の車輪13が圧入された一対の輪軸14(図1中、一方のみを示す)を、互いの車軸12が前後平行となるように備えている。
A railcar pantograph support device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a railway vehicle 10 (hereinafter simply referred to as a vehicle 10) on which the pantograph support device of the first embodiment is mounted.
The
車軸12の左右端部は、図示しない軸受けにより回転自在に支持され、これら軸受けを備える支持部(図示せず)に、軸バネ15を介して台車枠16が支持されている。台車枠16の上面の左右縁部近傍には、レールRの長手方向に回転軸が向く一対のころ装置17が取り付けられている。
The left and right end portions of the
ころ装置17上には、正面からみて略弧状の下面18を有した振り子はり19が載置されており、この振り子はり19は、その下面18が一対のころ装置17の各ころ部材17aにそれぞれ当接するように載置されている。また、振り子はり19は、略平滑な上面20を備えており、この上面20には、左右一対の空気ばね21を介して車体22が支持されている。なお、車体22は、その進行方向前部および後部にて上述した構成の台車11により支持されている。
A
上記台車11によれば、ころ部材17aが回転することで、振り子はり19がころ装置17上で車幅方向に揺動可能とされ、振り子はり19が揺動することで、車体22の長さ方向に延びる軸線である振り子中心cを中心にして、振り子はり19に支持される車体22が車体22の幅方向である左右方向に傾動可能とされている。なお、図1においては、カーブ路の遠心方向を白抜き矢印で示しており、カーブ内側すなわちカント角がつけられたカーブ路の内側に車体22が傾斜された一例を示している。
According to the
振り子はり19には、車体22の傾動を制御する車体傾斜制御用アクチュエータ30が取り付けられている。この車体傾斜制御用アクチュエータ30は、車載されたコンプレッサ等から圧送される空気圧により作動するシリンダ31を有している。車体傾斜制御用アクチュエータ30は、作動流体である空気の流量を制御するサーボ弁(図示せず)を有しており、このサーボ弁による空気量(空気圧)の制御によりシリンダ31によるロッド32の突き出し量が変化される。シリンダ31の本体部31aは、台車枠16に取り付けられる、一方、ロッド32の端部は、振り子はり19に取り付けられている。これにより、ロッド32の突き出し量の変化に応じて、振り子はり19の揺動角度が変化するとともに車体22の傾斜方向、ならびに車体22の傾斜角度が変化するようになっている。
A body
ここで、ロッド32の変位量目標値は、例えば、予め記憶された走行区間の曲線データおよび車両10が受信したATS信号の情報に基づく自車位置情報の検知結果などを用いて最適な車体傾斜角度に対応したシリンダ31のロッド変位量をテーブル検索又はマップ検索することで求められる。
Here, the target amount of displacement of the
図2に示すように、車体22の上壁23の上面23aには、上記振り子中心cを中心とした所定半径の円弧状に形成されたガイド部材40が取り付けられている。このガイド部材40には、パンタグラフ支持架台41がスライド可能に支持され、このパンタグラフ支持架台41に、複数の絶縁用の碍子(図示せず)を介して集電装置であるパンタグラフ42が支持されている。このように、パンタグラフ支持架台41がガイド部材40の延在方向にスライド可能に支持されていることで、パンタグラフ42が、振り子中心cを中心とする所定半径の円弧に沿って傾動可能とされている。なお、パンタグラフ42は、架設されたトロリー線(図示せず)を集電舟43により下方から押圧する上昇状態において、トロリー線と電気的に接続される。
As shown in FIG. 2, a
図2、図3に示すように、車体22の下側には、台車枠16に対する車体22の相対的な傾動を、回転量として伝達する第二の伝達機構である下側シャフト45が取り付けられている。この下側シャフト45は、車体22の長手方向における端面側の妻部24と台車枠16との間に延在される。この下側シャフト45は、その一端に、台車枠16に対して相対回転不能に固定される固定部46が形成される一方、他端には、第一の歯車を構成するカサ歯車47が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
下側シャフト45は、例えば、車体22の下面から下方に向かって突出する、軸受機構48により支持されている。カサ歯車47は、その軸線が車体22の長手方向を向いて支持されており、車体22の幅方向中心よりも左右にずれた位置(図2中、右側)に配置されている。なお、図2、図3においては、図示都合上、振り子はり19などの、振り子動作に係る機構を省略している。
For example, the
下側シャフト45には、その両端部に、角度を変化可能なユニバーサルジョイント49が設けられている。さらに、下側シャフト45のシャフト本体50には、長手方向に伸縮可能なスプラインジョイント51が設けられている。これら、ユニバーサルジョイント49およびスプラインジョイント51が設けられていることで、台車枠16に対する車体22の傾動以外の変位、より具体的には、上下、左右、前後、ピッチ、及び、ヨー方向の変位が吸収されて、台車枠16に対する車体22の傾動であるロール変位成分のみが、カサ歯車47の回転として出力されるようになっている。
The
下側シャフト45には、さらにカサ歯車47と軸受機構48との間に、トルクリミッタ52が設けられている。このトルクリミッタ52は、予め設定された回転トルクの上限値を超えると、下側シャフト45による回転トルクの伝達を遮断する。
The
車体22の妻部24には、上下方向に延在する上下シャフト55が配設される一方、上下二箇所に軸受機構56が突出形成されている。上下シャフト55は、軸受機構56を介して車体22の妻部24に回転自在に支持されており、上下シャフト55の両端には、それぞれ上カサ歯車57および下カサ歯車58が形成されている。下カサ歯車58は、上述した下側シャフト45のカサ歯車47と噛合されており、下側シャフト45の車体22に対する相対回転がカサ歯車47、下カサ歯車58を介して上下シャフト55に伝達される。なお、カサ歯車47および下カサ歯車58により第一のカサ歯車機構60が構成されている。
An upper and
一方、車体22の上側には、第二の歯車であるカサ歯車61が上記上カサ歯車57と噛合するように配置されている。このカサ歯車61は、車体22の上側に配索される上側シャフト62の一端に形成され、その軸線が車体22の長手方向を向いて配置されている。カサ歯車61と上カサ歯車57により第二のカサ歯車機構63が構成されている。
On the other hand, a
上側シャフト62の一端側は、妻部24近傍の車体22の上壁から上方に向かって突出して形成され、軸受機構64により支持される一方、上側シャフト62の他端は、パンタグラフ支持架台41の下方の屋根上に設置された変速機構66に連係されている。変速機構66は、車体22の幅方向の略中央に配置されており、上側シャフト62に連係される入力軸(図示せず)が車体22の長手方向を向いて配置されている。
One end side of the
上側シャフト62は、カサ歯車61が形成される一端が車体22の幅方向の側部に配置される。つまり、変速機構66に連係される他端が車体22の幅方向の略中央部に配置されるため、上側シャフト62は、車体22の長手方向に対して斜めに延在されている。そして、上記上側シャフト62の両端には、ユニバーサルジョイント67がそれぞれ設けられており、これらユニバーサルジョイント67によって、車体22の長手方向を向くカサ歯車61の回転を、同じく車体22の長手方向を向き車体22の幅方向で異なる位置に配置された変速機構66の入力軸に伝達することが可能になっている。
One end of the
変速機構66は、ラックアンドピニオン機構によりパンタグラフ42を変位させる装置であって、上記入力軸に接続され上側シャフト62とともに回転する平歯車等の歯車70と、この歯車70の軸線と平行な軸線回りに回転可能とされ、歯車70に噛合するピニオンギヤ71とを備えている。このピニオンギヤ71は、歯車70よりも小径に形成され、歯車70の上方に配置されている。
The
変速機構66は、上記歯車70が、上側シャフト62のカサ歯車61よりも、十分に大径に形成されており、カサ歯車61の回転を増速する増速機構を構成している。
In the
一方、パンタグラフ支持架台41の下面には、ガイド部材40に沿ってラックギヤ72が形成されており、このラックギヤ72に、変速機構66の上部に配置されたピニオンギヤ71が噛合されている。これらラックギヤ72とピニオンギヤ71とによってラックアンドピニオン機構が構成されている。
On the other hand, a
次に、上述したパンタグラフ支持装置を備える車体22が、紙面左側に傾動する一例を、図4を参照して説明する。なお、車体22が紙面右側に傾動する場合については、各シャフトの回転方向や歯車の回転方向などが反対になるだけであるため、詳細説明を省略する。
Next, an example in which the
図4に示すように、台車枠16に対して紙面左側に車体22が傾動すると、この車体22とともに上下シャフト55も台車枠16に対して傾動して、車体22に対してカサ歯車47が相対的に回転されることとなる。これにより、車体22の傾動方向に応じた向きに車体22の傾動角に応じた回転量だけ上下シャフト55が回転し、この上下シャフト55の回転が、カサ歯車61に伝達される。つまり、上下シャフト55の回転量に応じた回転量だけ上側シャフト62が回転することとなる。
As shown in FIG. 4, when the
この上側シャフト62の回転が、変速機構66の歯車70に伝達されると、歯車70の回転量に応じた回転量だけピニオンギヤ71が回転する。すると、このピニオンギヤ71の回転量に応じてラックギヤ72がガイド部材40に沿ってスライドされて、パンタグラフ支持架台41が車体22の傾動方向と逆側に変位する。そして、パンタグラフ42が中立位置となる位置でパンタグラフ支持架台41が停止して保持される。
When the rotation of the
したがって、上述した第一実施形態のパンタグラフ支持装置1によれば、カサ歯車47の回転が上下シャフト55を介してカサ歯車61に伝達され、このカサ歯車61の回転により、変速機構66を介してパンタグラフ42が傾動されるので、台車11に対する車体22の相対的な傾動角に応じた傾動角でパンタグラフ42を傾動させて、パンタグラフ42を中立位置に保持することができる。その結果、ワイヤーロープを用いてパンタグラフ42を傾動させる場合と比較してメンテナンス作業の頻度を低減し、作業者の負担を軽減することが可能である。また、機械的な機構のみで構成できるので、電気的制御を行う機構のようにフェール時にパンタグラフ42が意図しない方向に傾斜するのを防止し、パンタグラフ42を中立位置に保持することができる。
Therefore, according to the pantograph support device 1 of the first embodiment described above, the rotation of the
さらに、下側シャフト45が、ユニバーサルジョイント49およびスプラインジョイント51を備えることで、車体22に対する台車11の回転や、台車11に対する車体22の傾動に対して、ユニバーサルジョイント49およびスプラインジョイント51により追従することができる。また、上下シャフト55が、車体22の妻部24に設けられることで、車体22の妻部24を介してカサ歯車47とカサ歯車61とを連動させることができる。その結果、従来の支柱を設ける場合のように客室スペースを犠牲にすることがなく、また、電気的な制御を行わず機械的に構成することができるため、フェール時に意図しない方向にパンタグラフ42が傾動するのを防止することができる。
Further, since the
さらに、変速機構66がカサ歯車61の回転をパンタグラフ42の傾動に変換するラックギヤ72とピニオンギヤ71とを備えているので、カサ歯車61の回転をピニオンギヤ71に伝達することで、当該ピニオンギヤ71に噛合されるラックギヤ72により、パンタグラフ42をカサ歯車61の回転量に応じた傾動角で傾動させることができる。その結果、変速機構66を簡単な構成にすることができるため、信頼性の向上を図ることができるとともに、メンテナンスに係る負担の増加を防止できる。
Further, since the
さらに、下側シャフト45がトルクリミッタ52を備えることで、パンタグラフ42が固着するなどのフェール時に、過度のトルクがカサ歯車47に作用するのを防止することができるため、過度のトルクがカサ歯車47、上下シャフト55、カサ歯車61、および、変速機構66に作用して破損するのを防止することができる。
Further, since the
さらに、変速機構66でカサ歯車47の回転を増速させることで、増速機構を一箇所に集約することができるので、増速機構が分散されている場合と比較して、メンテナンス箇所を低減することができる。
Furthermore, since the speed increasing mechanism can be concentrated at one place by increasing the rotation of the
次に、この発明の第二実施形態における鉄道車両のパンタグラフ支持装置について、図面を参照して説明する。なお、この第二実施形態におけるパンタグラフ支持装置は、上述した第一実施形態のパンタグラフ支持装置1と、増速機構の構成が異なるだけであるので、同一部分に同一符号を付して説明する。 Next, a pantograph support device for a railway vehicle according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The pantograph support device according to the second embodiment is different from the pantograph support device 1 according to the first embodiment described above only in the configuration of the speed increasing mechanism.
この第二実施形態のパンタグラフ支持装置は、上述した第一のカサ歯車機構60と第二のカサ歯車機構63とにより、それぞれカサ歯車47の回転が増速されるようになっている。以下、第一のカサ歯車機構60、および、第二のカサ歯車機構63による増速比について図5、図6を参照しながら説明する。
In the pantograph support device of the second embodiment, the rotation of the
図5、図6に示すように、振り子中心cからガイド部材40までの半径(以下、単に振子半径と称す)を「Rpan」、振子動作時の振子角(以下、単に振子角と称す)を「θ」とすると、パンタグラフ支持架台41が動かなければならない距離(以下、単に架台移動量と称す)は、「Rpan×θ」(図6中、Rpanθ)となる。
そして、架台移動量を満足するピニオンギヤ71の基準円半径を「rp」、必要な回転角を「θp」とすると、ガイド部材40の下方のピニオンギヤ71で増速しようとした場合、下記(1)式が成り立つ。
As shown in FIGS. 5 and 6, the radius from the pendulum center c to the guide member 40 (hereinafter simply referred to as the pendulum radius) is “R pan ”, and the pendulum angle during the pendulum operation (hereinafter simply referred to as the pendulum angle). Is “θ”, the distance that the
Then, assuming that the reference circle radius of the
そして、増速比grは、下記(2)式となる。 The speed increase ratio gr is expressed by the following equation (2).
仮に条件を、半径Rpan=1000mm、振子角θ=5deg(0.0872rad)とし、ピニオンギヤ71の基準円半径rp=100mmとすると、(2)式より、増速比gr=10となる。
つまり、上記条件の場合、ピニオンギヤ71の回転角θpは、振子角θの10倍となり、直径2000mm(半径1000mm)の歯車70をピニオンギヤ71の前段に設ける必要があり、設置は極めて困難である。
If the conditions are a radius R pan = 1000 mm, a pendulum angle θ = 5 deg (0.0872 rad), and a reference circle radius r p = 100 mm of the
That is, under the above conditions, the rotation angle θ p of the
そこで、この第二実施形態のパンタグラフ支持装置においては、第一のカサ歯車機構60、および、第二のカサ歯車機構63により増速機構を構成している。
Therefore, in the pantograph support device of this second embodiment, the first
ここで、下側シャフト45に設けられたカサ歯車47の基準円半径を「rgl」とすると、このカサ歯車の回転量は、「rgl×θ」(図6中、rglθ)となる。一方、架台移動量は、「Rpan×θ」なので、第一のカサ歯車機構60および第二のカサ歯車機構63における全体の増速比grは、下記(3)式のように示すことができる。
Here, if the reference circle radius of the
つまり、第一のカサ歯車機構60および第二のカサ歯車機構63においてそれぞれ増速する場合、1つの歯車機構における増速比は、
That is, when increasing the speed in each of the first
とすることができる。
そして、上記条件(gr=10)とした場合、第一のカサ歯車機構60における増速比「gru」と、第二のカサ歯車機構63における増速比「grd」とは、以下の(5)式のように示すことができる。
It can be.
When the above condition (gr = 10) is satisfied, the speed increase ratio “gr u ” in the first
つまり、第一のカサ歯車機構60および第二のカサ歯車機構63の増速比gru,grdをそれぞれ3倍程度とすることができるので、車体22の屋根上に大型の歯車70を有する増速機構を配置する必要がなくなりスペース的に有利になる。
That is, since the speed increasing ratios gr u and gr d of the first and second
したがって、上述した第二実施形態のパンタグラフ支持装置によれば、とりわけ第一のカサ歯車機構60と第二のカサ歯車機構63とにより、カサ歯車47の回転を増速することができるため、歯車70により増速する場合と比較して、歯車70を小型化することができる。
Therefore, according to the pantograph support device of the above-described second embodiment, the rotation of the
さらに、車体22の妻部24で増速機構のカサ歯車47やカサ歯車61の交換等のメンテナンスを行うことができるため、増速機構のメンテナンス時にパンタグラフ42を撤去するなどの作業が必要なくなり、その結果、メンテナンス作業の負担軽減を図ることができる。
Furthermore, since maintenance such as replacement of the
なお、この発明は上述した実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
例えば、上述した実施形態においては、制御付き振子方式の台車11を一例にして説明したが、自然振子方式の台車であっても良い。
また、上述した実施形態においては、車体傾斜制御用アクチュエータ30として、空気圧式アクチュエータを一例にして説明したが、油圧などの液圧式や、ボールネジなどを用いた電動式のアクチュエータであっても良い。
In addition, this invention is not restricted to the structure of embodiment mentioned above, A design change is possible in the range which does not deviate from the summary.
For example, in the above-described embodiment, the controlled
In the above-described embodiment, the pneumatic actuator is described as an example of the vehicle body
さらに、上述した実施形態においては、カサ歯車58がカサ歯車47の上半分に噛合すると共に、カサ歯車57がカサ歯車61の下半分に噛合する場合について説明したが、この構成に限られるものではない。例えば、カサ歯車58を上下反転させてカサ歯車47の下半分に噛合させると共に、カサ歯車57を上下反転させてカサ歯車61の上半分に噛合させるようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the
また、車体22の傾斜方向に対する上側シャフト62の回転方向を、上述した実施形態の回転方向とは反対向きにするべく、カサ歯車58をカサ歯車47の上半分に噛合させると共に、カサ歯車57をカサ歯車61の上半分に噛合させるようにしても良い。同様にカサ歯車58をカサ歯車47の下半分に噛合させると共に、カサ歯車57をカサ歯車61の下半分に噛合させるようにしても良い。これらの場合、歯車70を省略して、上側シャフト62により直接的にピニオンギヤ71を回動させることができるため、部品点数を低減して、組立て工数の低減やコスト低減を図ることができる。
Further, the
さらに、上述した実施形態においては、図2において紙面右側に上下シャフト55が延在するように、各歯車や各機構を配置する場合について説明したが、紙面左側に上下シャフト55が延在するような配置にしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the case where the gears and the mechanisms are arranged so that the upper and
11 台車
16 台車枠
22 車体
24 妻部
42 パンタグラフ
45 下側シャフト(第二の伝達機構)
47 カサ歯車(第一の歯車)
49 ユニバーサルジョイント
51 スプラインジョイント
52 トルクリミッタ
55 上下シャフト(第一の伝達機構)
57 上カサ歯車
58 下カサ歯車
60 第一のカサ歯車機構
61 カサ歯車(第二の歯車)
63 第二のカサ歯車機構
66 変速機構
71 ピニオンギヤ
72 ラックギヤ
c 振り子中心(軸線)
Rpan 半径
11
47 Bevel gear (first gear)
49 Universal joint 51 Spline joint 52
57
63 Second
R pan radius
Claims (5)
前記台車に対する前記車体の相対的な傾動角に応じた回転量で回転する第一の歯車と、
該第一の歯車の回転を前記車体の上部に設けられた第二の歯車へ伝達する第一の伝達機構と、
前記第二の歯車の回転量に応じた傾動角で前記パンタグラフを傾動させる変速機構とを備えることを特徴とする鉄道車両のパンタグラフ支持装置。 A pantograph supported to be tiltable along an arc of a predetermined radius centered on the axis on the upper part of the vehicle body supported to be tiltable about an axis extending in the vehicle body length direction with respect to the carriage;
A first gear that rotates by a rotation amount according to a relative tilt angle of the vehicle body with respect to the carriage;
A first transmission mechanism for transmitting rotation of the first gear to a second gear provided on the upper portion of the vehicle body;
A pantograph support device for a railway vehicle, comprising: a transmission mechanism that tilts the pantograph at an inclination angle corresponding to a rotation amount of the second gear.
前記第二の伝達機構は、ユニバーサルジョイントおよびスプラインジョイントを備え、
前記第一の伝達機構は、前記車体の妻部に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の鉄道車両のパンタグラフ支持装置。 The first gear and the carriage are connected by a second transmission mechanism,
The second transmission mechanism includes a universal joint and a spline joint,
The pantograph support device for a railway vehicle according to claim 1, wherein the first transmission mechanism is provided at a wife portion of the vehicle body.
前記第一の伝達機構と前記変速機構とは、第二のカサ歯車機構により接続され、
前記第一のカサ歯車機構および前記第二のカサ歯車機構によって、前記第一の歯車の回転がそれぞれ増速されることを特徴とする請求項2から4の何れか一項に記載の鉄道車両のパンタグラフ支持装置。 The second transmission mechanism and the first transmission mechanism are connected by a first bevel gear mechanism,
The first transmission mechanism and the speed change mechanism are connected by a second bevel gear mechanism,
The railway vehicle according to any one of claims 2 to 4, wherein the rotation of the first gear is increased by the first and second gear gear mechanisms, respectively. Pantograph support device.
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---|---|---|---|---|
JP2014007911A (en) * | 2012-06-27 | 2014-01-16 | Kinki Sharyo Co Ltd | Pantograph position correction device |
CN107315859A (en) * | 2017-06-07 | 2017-11-03 | 西南交通大学 | A kind of high ferro car pessimistic concurrency control method for building up of the secondary arcing influence of meter and bow net |
CN108544926A (en) * | 2018-03-08 | 2018-09-18 | 大同新成新材料股份有限公司 | A kind of pantograph power connection mechanism |
CN109484191A (en) * | 2018-11-19 | 2019-03-19 | 大同新成新材料股份有限公司 | A kind of arc protection pantograph carbon slide inclination angle measures monitoring device and its method |
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2012
- 2012-03-01 JP JP2012045606A patent/JP2013183530A/en active Pending
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