JP2014023201A - パンタグラフ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プルロッドに取り付けられた伸縮式防塵・防水カバーの伸縮によって内部の空気圧の低下が生じ、パンタグラフフック外し装置のケース内部に雨水等の液体や塵埃が侵入するのを防止する。
【解決手段】ケース13の内部に、一方側がプッシュロッド17、他方側がプルロッド21となるロッドを貫通させた可動鉄心15が収容されている。プッシュロッド17の先端部とケース13とを第１の伸縮式防塵・防水カバー18により、プルロッド21の先端部とケース13とを第２の伸縮式防塵・防水カバー27により覆う。ロッドを付勢する戻りバネ23の付勢力により、パンタグラフを折り畳み状態に保持する際、可動鉄心15を駆動することにより、戻りバネ23の付勢力に抗してパンタグラフのロックを解除して、架線接触状態に復帰させる際、第１の伸縮式防塵・防水カバー18と第２の伸縮式防塵・防水カバー27の一方を膨出させ、他方を収縮させることにより、ケース13の内部圧力変動を低減する。
【選択図】図４

Description

本発明は鉄道車両用のパンタグラフ装置に関する。

一般に、鉄道車両用集電装置は、架線に接触して集電を行うパンタグラフにより構成される。集電時、パンタグラフは押し上げバネの作用等により架線に押し付けられているが、予定された運転を終了し主電源を切断する際には、パンタグラフを折り畳んで架線接触状態から架線接触状態から無集電状態にする必要がある。
これは、主電源切断時にパンタグラフが架線に接触したままの状態であると、接触部分で放電が発生し架線に損傷を与えるからである。

そこで、空気式又は電磁式シリンダ等でパンタグラフを降下させ、折り畳み状態にした後、主電源のオン・オフにかかわらずこの状態を維持するよう、パンタグラフの降下に連動してフックを作動させてパンタグラフのロックを行い、戻しバネによりロック状態に保持するようになっている。
鉄道車両の運転を再開するため、パンタグラフを再び架線に接触させて架線接触状態に復帰させるときは、パンタグラフフック外し装置を用いて、戻しバネに抗してフックを解除方向に駆動してロック解除を行い、押し上げバネなどの外力により架線と接触させる。

このようなパンタグラフフック外し装置に関して、下記特許文献１にみられるように、空気シリンダ装置を使用するもの、下記特許文献２にみられるように、電磁式プランジャを用いるものなどが提案されている。

特開２００７−２８８１４号公報 特開平８−９８３０９号公報

図５は、電磁式プランジャを用いた従来技術の一例を示す。
鉄道車両用パンタグラフフック外し装置のケース１３には、内部にコイル１４と可動鉄心１５、固定鉄心１６が収納され、その端部（図における右端）に、シール剤やパッキン材を介してエンドブラケット２０が接合されている。

可動鉄心１５の中央には、ロッドが貫通して係止されており、図において、左側がプッシュロッド１７、右側がプルロッド２１として機能する。
プルロッド２１の端部には、バネ受け具２２が設けられ、その端部のバネ受け具２２と、エンドブラケット２０の内部に形成されたバネ受け部２２との間に戻しバネ２３を介在させている。この戻しバネ２３により、プルロッド２１には、常時、図において右向きの付勢力が与えられ、プッシュロッド１７を右方向に引き込み、後述するように、連動機構を介してフックをパンタグラフロック状態に保持する。

一方、固定鉄心１６を雌型、プッシュロッド１７を雄型とし、固定鉄心１６とプッシュロッド１７を隙間嵌めにより嵌め込むことによって、プッシュロッド１７を貫通させている。パンタグラフを架線接触状態にするときには、ケース１３の内部に収納されたコイル１４を励磁することにより、可動鉄心１５が固定鉄心１６側に引き込まれ、戻しバネ２３に抗してプッシュロッド１７を図において左向きに押し出す。これにより、その先端に設けたピン２４に結合した連動機構を介して、フックをロック解除方向に駆動し、パンタグラフとフックの係合を解除する。

コイル１４、可動鉄心１５、固定鉄心１６を内部に収容するケース１３とエンドブラケット２０の間には、隙間にシール剤（図示せず）を塗布したり、パッキン材を配することで、また、ケース１３とプッシュロッド１７との間には、プッシュロッド１７が円滑にストロークできるよう、その先端部に連結したプッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８で覆うことにより、一体に伸縮させて雨水等液体や塵埃の浸入を防いでいる。なお、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８は、一般的には、耐候性、耐寒性等に優れたエチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等を成型することにより形成される。

一方、プルロッド２１は、戻しバネ２３によりプッシュロッド１７に右向きの付勢力を与え、ストロークさせるためのものであり、プッシュロッド１７とは異なり、外部の機器に出力させる必要がない。このため、例えば、耐候性の高いベークライト等の樹脂や金属からなるプルロッド保護用カバー１９を、シーリング材を塗布したり、パッキン材を配して、エンドブラケット２０に封止することにより、防水処理を行っている。

そして、前述のように、フックを外す際には、コイル１４を励磁することにより、可動鉄心１５を固定鉄心１６側に引き込み、戻しバネ２３に抗して可動鉄心１５及びこれに係止されるプッシュロッド１７が、左方向、すなわち、図のＥからＦ方向に押し出される。これにより、連動機構を介してフックに回転力を与え、パンタグラフとの係合を解除し、主バネのバネ力によりパンタグラフを上昇させ、架線接触状態にする。

ここで、プッシュロッド保護用の伸縮式防塵・防水カバー１８の空間をＧ室、プルロッド保護用カバー１９の空間をＨ室とする。Ｇ室とＨ室は空気通路２５により空気の移動が可能になっている。
上述したように、フックを外す際には、伸縮式防塵・防水カバー１８が膨出することにより、その空気容積が拡大し、この容積拡大に伴って内部空気圧が低下する。そのため、シール剤やパッキン材の劣化によって発生した隙間や、容積拡大分の空気を補う吸気孔から雨水や外気中の塵埃等を吸入するおそれがある。

すなわち、従来の鉄道車両用パンタグラフフック外し装置では、プルロッド保護用カバー１９を形成する素材が非伸縮性であるため、プッシュロッド１７の押し出しに伴い、保護用伸縮式防塵・防水カバー１８が膨出することで、Ｇ室内部の容積が拡大し、装置内部の空気圧が外部よりも低下する。それによって、経年劣化により、ケース１３とエンドブラケット２０との接合部、伸縮式防塵・防水カバー１８やプルロッド保護用カバー１９との接合部から、ケース１３の内部に雨水等の液体や塵埃をケース１３の内部に吸入してしまうという問題があった。

このように、ケース１３の内部に雨水や塵埃を吸入すると、プッシュロッドや可動鉄心などの摺動部分に錆を発生させたり、塵埃が入り込みことによって、プッシュロッド１７が円滑に作動できなくなり、最悪の場合、パンタグラフを架線接触状態に復帰できず、鉄道車両の運行が不可能になってしまうという問題があった。

これを防止するため、ケース１３に、内部空気圧低下分の空気を補うため、吸気孔２６を設けることも考えられるが、スムースに空気を吸入するためには吸気孔２６の開口面積を大きくせざるを得ず、この開口から雨水等の液体や塵埃が侵入する可能性が高くなる。
さらに、ケース１３の内部空気圧低下に伴い、伸縮式防塵・防水カバー１８の内面に負圧が作用して収縮力を受けることから、劣化が生じやすく、最悪の場合、破損してしまい、雨水や塵埃の侵入の原因になることから、定期的なメンテナンスを行う必要があった。

そこで、本発明の目的は、プルロッドに取り付けられた伸縮式防塵・防水カバーの伸縮によっても、ケース内部の空気圧の低下を生じさせず、雨水等の液体や塵埃がケース内部に侵入を効果的に防止するパンタグラフ装置を提供することにある。

この課題を解決するため、本発明のパンタグラフ装置においては、一方側がプッシュロッド、他方側がプルロッドとなるロッドを貫通させた可動鉄心をケースの内部に収容し、プッシュロッドの先端部とケースとを第１の伸縮式防塵・防水カバーにより、プルロッドの先端部とケースとを第２の伸縮式防塵・防水カバーを連結して、それぞれ一体に伸縮するように覆う。そして、ロッドを付勢する戻りバネの付勢力により、パンタグラフを折り畳み状態に保持する際、可動鉄心を駆動することにより、戻りバネの付勢力に抗してパンタグラフのロックを解除して、折り畳み状態から架線接触状態に復帰させる際、第１の伸縮式防塵・防水カバーと第２の伸縮式防塵・防水カバーの一方を膨出させるとともに、他方を収縮させることにより、いずれの場合でも、ケースの内部圧力変動を低減するようにした。

本発明のパンタグラフ装置によれば、一方の伸縮式防塵・防水性カバーが膨出したときには、他方が収縮することで、内部空気圧低下分の空気を補う為の吸気孔が設けることなく、動作前と動作後の内部空気容積の変化を抑制することができる。
特に、第１、第２の伸縮式防塵・防水性カバーの断面積をほぼ同等にすることにより、内部空気容積がほとんど変化しなくなり、外気との圧力差が発生しないため、雨水や塵埃などの吸入が抑制され、摺動部分に汚れや錆が発生するのを効果的に防止できる。
これによって動作不良発生リスクを低減するとともに、鉄道事業者の保守・点検の内容を軽減することができ、しかも、従来シール剤やパッキン材を用いて厳重に実施していた防水処置の作業も軽減することができる。

鉄道車両用パンタグラフ・パンタグラフフック外し装置取り付け位置を示す図。 パンタグラフ装置の収納時の状態を示す図。 パンタグラフ装置の架線接触時の状態を示す図。 実施例のパンタグラフフック外し装置を示す図。 従来のパンタグラフフック外し装置を示す図。

以下図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明が適用される鉄道用パンタグラフのパンタグラフフック外し装置の取付け位置を示す。
パンタグラフフック外し装置３は、車体１の上部に取り付けられたパンタグラフ２の付近に取り付けられ、外気に曝される状態にあり、紫外線によるシール剤やパッキン材の劣化により、常時雨水や塵埃を吸入し得る環境にある。

図２はパンタグラフ収納時の状態を、図３は架線接触時の状態を、そして、図４は、本実施例のフック外し装置の内部構造を示し、従来技術と同じ部品には同じ番号を付している。
パンタグラフの構成としては架線４から集電するための集電舟５、主軸６に回転力を与える主バネ７が主な構成になる。パンタグラフを上昇させる場合は、パンタグラフフック外し装置を作動させることにより、フック８が外れ、主バネ７が主軸６に回転力を与え、パンタグラフが上昇するようになっている。

一方このパンタグラフは、図２に示すように無集電状態では折り畳んでおく必要があり、このときは、下降シリンダ９により、主バネ７の力に抗して主軸６に逆回転力を与え、パンタグラフを上昇状態から下降させて折り畳み状態にする。
下降シリンダ９の連結ロッド先端にはローラ１０が取り付けられており、このローラ１０が主軸６に一体のレバーを押圧することにより、主バネ７に抗して、丸パイプ１１が下降し、くさび状のフック８に接触した後、下降につれてフック８をＡからＢの方向に押圧する。

フック８は、フック軸３０により回転自在に車体側に取り付けられており、フック軸３０の下方のフックバネ作用点２８でフック用バネ２９から付勢力が作用し、図２において、フック軸３０を中心に、反時計方向の付勢力を与えられている。また、フックバネ作用点２８のさらに下方には、連結ロッド１２の一端が連結され、連結ロッド１２の他端は、図４を用いて後述する、プッシュロッド１７の先端に設けられたピン２４に連結されている。

下降シリンダ９の作動により、丸パイプ１１が下降すると、フック用バネ２９、連結ロッド１２に作用する戻しバネ２３（図４参照）の引張力に抗して、図２においてくさび状のフック８をフック軸３０を中心に、時計方向、すなわちＡからＢ方向に回転させる。パンタグラフがさらに降下すると、枠組み頂点の丸パイプ１１がフック８のくさび部分を乗り越えて、フック８が反時計に回転して戻り、その下面で丸パイプ１１をロックし、その後下降シリンダ９の作動が停止される。
このように、フック８が丸パイプ１１を乗り越えた後は、フック用バネ２９及び連結ロッド１２に作用する戻しバネ２３（図４参照）のバネ力により、主電源が切断されても機械的に折り畳み状態が保持される。

一方、フック８と丸パイプ１１との係合を解除し、パンタグラフを架線接触状態にする場合には、図４に示すように、コイル１４を励磁することにより、戻しバネ２３に抗して、可動鉄心１５が固定鉄心１６側に吸引される。これにより可動鉄心１５がＥからＦ方向に駆動され、プッシュロッド１７、連結ピン２４を介して、図２において、連結ロッド１２がＣからＤ方向に移動する。
この作動に伴い、連結ロッド１２を介してフック８が回転力を受け、フック軸３０を中心に時計方向に回転し、ＡからＢ方向に動く。これに伴い、フック８と丸パイプ１１の係合が解除されることによって、パンタグラフが主ばね７のバネ力により上昇し、図３に示すように、パンタグラフの丸パイプが１１に取り付けられた集電舟５が架線４に接触する下線接触状態となる。

ここで、図４において、前述のように、可動鉄心１５が磁力によりＥからＦ方向に力を受けているとき、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８が伸び、このままであると、ケース１３の内部空気圧が低下し、外気圧との気圧差が生じ、吸気孔２６やシール剤、パッキン材等の劣化で発生した隙間より雨水等の液体や塵埃を吸入してしまう。

そこで、本実施例のパンタグラフフック外し装置においては、図４に示すように、ベークライト等の樹脂や金属等の非伸縮性素材で形成されたプルロッド保護用カバー１９に換え、伸縮性のあるプルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７をプルロッド２１の先端部に連結し、ケース１３との間を覆い、一体に伸縮するようにしている。
なお、プルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７の素材としては、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８と同様、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等を使用し、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８が第１の伸縮式防塵・防水カバーに、そして、プルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７が第２の伸縮式防塵・防水カバーにそれぞれ対応する。

これにより、パンタグラフのロックを解除するため、コイル１４を励磁して、可動鉄心１５をＥからＦに駆動した場合、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８が膨張するのに合わせて、プルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７が収縮する。
逆に、パンタグラフのロックを解除後、鉄道車両の主電源をオフした際は、戻しバネ２３の作用により、可動鉄心１５がＦからＥに復帰するのに合わせて、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８が収縮し、プルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７が膨出する。このように、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８とプルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７が互い違いに伸縮することによって、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８の内部空間であるＧ室と、プルロッド保護用カバー１９の内部空間であるＨ室の空気が、空気通路２５を介してケース１３の内部を行き来することにより、空気圧変動を抑えることができる。

特に、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８とプルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー２７の断面積を合わせることによって、ケース１３内部の空気圧変動を最小限に低減することができる。これによって、従来の非伸縮性素材で形成されたプルロッド保護用カバー１９に起因して、プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー１８が伸びることで起こっていたケース１３の空気圧の低下を効果的に低減することができる。
さらに、内部空気圧低下分の空気を補うための吸気孔を設ける必要もなくなり、吸気孔やシール剤・パッキン材等の劣化で発生した隙間からの雨水等の液体や塵埃の吸込みを確実に抑制することが可能となる。

しかも、従来シール剤・パッキン材等により厳重に実施していた防水処置の作業を軽減することができ、製造時間の短縮と動作不良発生リスクの低減を図ることができ、しかも、いずれの伸縮式防塵・防水カバーにも、内面に負圧が作用しないことから、経年劣化を抑制し、鉄道事業者の保守・点検の作業を軽減することができる。

以上、実施例に即して説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されることなく、連結ロッドを介してパンタグラフのロック解除を行うものであれば、例えば、プルロッドか側に連結ロッドを接続するなど、他の型式パンタグラフの昇降機構にも適用でき、これに合わせて、フック機構を選択すればよい。
また、各伸縮式防塵・防水カバーとしては、従来から使用されているベローズのほか、ゴム製継手等を使用することもできる。

１・・・車体、２・・・パンタグラフ、３・・・パンタグラフフック外し装置、４・・・架線、５・・・集電舟、６・・・主軸、７・・・主バネ、８・・・フック、９・・・下降シリンダ、１０・・・ローラ、１１・・・丸パイプ、１２・・・連結ロッド、１３・・・ケース、１４・・・コイル、１５・・・可動鉄心、１６・・・固定鉄心、１７・・・プッシュロッド、１８・・・プッシュロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー、１９・・・プルロッド保護用カバー、２０・・・エンドブラケット、２１・・・プルロッド、２２・・・バネ受け具、２３・・・戻しバネ、２４・・・ピン、２５・・・空気通路、２６・・・吸気孔、２７・・・プルロッド保護用伸縮式防塵・防水カバー、２８・・・フックバネ作用点、２９・・・フック用バネ、３０・・・フック軸

Claims (2)

1. 一方側がプッシュロッド、他方側がプルロッドとなるロッドを貫通させた可動鉄心をケースの内部に収容し、前記プッシュロッドの先端部と前記ケースとを第１の伸縮式防塵・防水カバーを、そして、前記プルロッドの先端部と前記ケースとを第２の伸縮式防塵・防水カバーを連結して、それぞれ連動して伸縮するように覆うとともに、前記ロッドを付勢する戻りバネの付勢力により、パンタグラフを折り畳み状態に保持する際、及び、前記可動鉄心を駆動することにより、前記戻りバネの付勢力に抗してパンタグラフのロックを解除して、折り畳み状態から架線接触状態に復帰させる際、前記第１の伸縮式防塵・防水カバーと前記第２の伸縮式防塵・防水カバーの一方を膨出させるとともに、他方を収縮させることにより、いずれの場合でも、前記ケースの内部圧力変動を低減するようにしたことを特徴とするパンタグラフ装置。
2. 前記第１の伸縮式防塵・防水カバーと前記第２の伸縮式防塵・防水カバーの断面積をほぼ同等にしたことを特徴とする請求項１のパンタグラフ装置。

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