JP3551827B2

JP3551827B2 - 鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構

Info

Publication number: JP3551827B2
Application number: JP10907199A
Authority: JP
Inventors: 與志佐藤
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2019-04-16
Also published as: JP2000308202A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両の高速化を図るため、曲線路を高速で通過出来るように、曲線路走行中は、曲線路の内側に車体を傾斜させて、車内の乗客が遠心力を感じないようにする振子車両は従来から使用に供されている。
【０００３】
ところで、車両には車体傾斜動作を行わないものもあるため、電力供給用の架線は、曲線路においても線路の鉛直線上に架設されている。従って、更なる高速化を図るため、振子車両において、曲線路内側への車体の傾斜角度を大きくした場合、傾斜角度によってはパンタグラフが架線から外れてしまう。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するために、曲線路における内側への傾斜にあわせて、パンタグラフを車体の傾斜と逆の方向に傾け、パンタグラフが架線から外れるのを防止する機構が種々提案されている。
【０００５】
例えば佐々木浩一他３名、鉄道車両と技術（１９９６年１２月号）の「ＴＲＹ−Ｚのパンタグラフ姿勢保持機構」には、車体の床下に２本の油圧シリンダ（変位検知シリンダ）を配置して車体ロール角を検出し、この車体ロール角の変化量を流量に変換し、閉回路の配管を通して車体の屋根上に配置したパンタグラフ台駆動用の油圧シリンダ（姿勢保持シリンダ）に伝達することで、車体の傾斜角度の変化に拘らず、台車に対するパンタグラフの位置を保持するものが開示されている。
【０００６】
また、特開平６−２３３４０６号には、車体の一部を貫通し、台車枠に結合した支持フレームによってパンタグラフを支持したパンタグラフ支持装置において、集電舟の架線に対する相対運動を極力小さくすることで、集電舟の摩耗の偏りを無くし、かつ、集電舟が架線から外れる危険性を防止しようとするものが開示されている。
【０００７】
また、特開平５−１１５１０４号には、パンタグラフ及びパンタグラフ支持架台が、車体の進行方向に対して直角方向に、車体屋根に対して相対移動が可能なパンタグラフ支持架台案内装置において、パンタグラフ支持架台を伸縮しないロープで拘束することによって、車体が傾斜してもパンタグラフの中立位置を保持できものが開示されている。
【０００８】
また、特開昭５８−２１２３０２号には、ころ式自然車両におけるころの回転力及び回転角度を利用することで、パンタグラフの架線に対する変位量を適切に復元するものが開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、鉄道車両と技術の「ＴＲＹ−Ｚのパンタグラフ姿勢保持機構」で開示された方式では、駆動手段として油圧を使用しているので、油圧動作機構の保守点検が必要不可欠であり、コストが高くつく。
【００１０】
また、特開平６−２３３４０６号で開示された方式では、台車枠の上にパンタグラフ支持枠を直接取付けているので、パンタグラフ支持枠の自重が直接台車枠に作用し、車両の枕ばね下重量が増加する。また、台車枠の上下振動が直接パンタグラフ支持枠に作用するので、パンタグラフ支持枠に悪い影響がでるという問題もある。
【００１１】
また、特開平５−１１５１０４号で開示された方式では、車体の進行方向に対する直角方向のパンタグラフの支持をロープで行っているので、枕ばねの撓みによって、車体が台車枠に対し純粋に上下方向に変位した場合には、ロープが全体として緩むか、或いは、引っ張られることになって、その分の変位を補正する機構が別途必要になる。
【００１２】
また、特開昭５８−２１２３０２号で開示された方式では、枕ばねの撓みによって、車体が台車枠に対し純粋に上下方向に変位した場合には、パンタグラフを傾けてしまうという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、油圧などの保守の複雑な流体機構を使用せず、曲線路においても、リンク機構のみで確実にパンタグラフを線路の鉛直線上に位置させることができる鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構は、台車枠に回転が自在なように取付けた捩り棒の両端に、その基端部を一体として腕を取付け、これらの腕の先端部に、リンクの一端側を回転が自在なように枢着し、これらのリンクの他端側を、中央屈曲部が車体の上側に枢着されたベルクランクの一端に枢着し、これらベルクランクの他端同士を連結棒によって回転が自在なように連結すると共に、この連結棒の中央部に、他方側が車体上の一点に回転が自在なように枢支されたパンタグラフ支持台の一方側を枢着したこととしている。そして、このようにすることで、機械的なリンク機構のみで、台車枠に対して車体が傾斜する変位に応じて、車体の傾斜と逆の方向にパンタグラフを変位させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
従来より、台車枠と車体との間のローリング変位に対して適度な剛性を与える手段として、捩り棒と、その両端に腕を取付けたアンチローリング装置が採用されている。このアンチローリング装置は、機構として、車体と台車枠との間のローリング変位（傾き）のみを抽出する作用がある。従って、このアンチローリング装置を構成する腕の先にリンクを取付け、このリンクを車体上のパンタグラフ支持台に連結すれば、車体と台車枠との間の傾斜変位のみに対応して、パンタグラフを移動させることが可能になる。
【００１６】
本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構は、上記した考え方によって成されたものであり、台車枠に回転が自在なように取付けた捩り棒の両端に、基端部を一体的に取付けた腕と、これらの腕の先端部に回転が自在なように一端側を枢着したリンクと、これらリンクの他端側に一端を枢着され、中央屈曲部は車体の上側に枢着されたベルクランクと、これらベルクランクの他端同士を回転が自在なように連結する連結棒と、この連結棒の中央部に一方側が枢着され、他方側は車体上の一点に回転が自在なように枢支されたパンタグラフ支持台を備えたものであり、必要に応じて、腕とリンク間に、腕の先端部に一端側を枢支された下側リンクと、この下側リンクの他端側を一端側に、また、他端側は前記リンクの一端側に回転が自在なように枢着され、中央部を車体の下面に枢着したてこを介設したり、或いは、連結棒とパンタグラフ支持台との枢着部に弾性体を介在させると共に、弾性体を介して連結棒を２分割したりする。
【００１７】
本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構は、上記したように構成したので、油圧機構のように複雑な保守を必要とすることなく、機械的なリンク機構のみで、台車枠に対して車体が傾斜する変位に対応して、前記車体の傾斜と逆の方向にパンタグラフを変位させて、常に線路の鉛直線上に位置させることができる。
【００１８】
また、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構においては、台車枠に対して車体が傾斜と共に純粋に上下変位をしても、その傾斜変位分のみを検出して、パンタグラフの位置を自動調整することができる。
【００１９】
本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構において、腕とリンク間に、腕の先端部に一端側を枢支された下側リンクと、この下側リンクの他端側を一端側に、また、他端側は前記リンクの一端側に回転が自在なように枢着され、中央部を車体の下面に枢着したてこを介設した場合には、車体の下側（台車側）から車体の上側（パンタグラフ側）に、車体と台車枠の間の傾斜変位を伝達するリンク機構の配置に自由度ができるので、車体の客室スペースがより確保しやすくなる。
【００２０】
また、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構において、連結棒とパンタグラフ支持台との枢着部に弾性体を介在させると共に、弾性体を介して連結棒を２分割した場合には、台車枠と車体間の傾斜変位の振動成分が直接パンタグラフに伝達されるのを防止でき、さらに、車体の左右に配置したリンクの製作誤差による変位差を吸収することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を図１〜図７に示す実施例に基づいて説明する。
図１は請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の概略説明図、図２（ａ）は請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の概略説明図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ図、図３は請求項３に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の概略説明図、図４は請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両の傾斜時の動作を説明する図で、（ａ）は正位時、（ｂ）は紙面左側に傾斜した時、（ｃ）は紙面右側に傾斜した時、図５は請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両の上下変位時の動作を説明する図で、（ａ）は正位時、（ｂ）は下方に変位した時、（ｃ）は上方に変位した時、図６は請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両が左右方向に変位した時の動作を説明する図、図７は請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両の傾斜時の動作を説明する図で、（ａ）は正位時、（ｂ）は紙面左側に傾斜した時を示す図である。
【００２２】
図１において、１は車体２の裏面側に配置される台車枠であり、この台車枠１には、軸受け３ａを介して回転が自在なように、車体２の幅方向に捩り棒４が設けられている。そして、この捩り棒４の両端には、腕５の基端部が一体的に取付けられている。
【００２３】
６は車体２の両側方に垂直に配置されるリンクであり、その一端側は前記した腕５の先端部に回転が自在なように枢着されている。また、このリンク６の他端側は、中央屈曲部が車体２の上側に例えば軸受け３ｂを介して枢着されたベルクランク７の一端に枢着されている。
【００２４】
８は前記したベルクランク７の他端同士を回転が自在なように連結する連結棒であり、この連結棒８の中央部に、パンタグラフ９を備えたパンタグラフ支持台１０の一方側が、枢着されている。そして、このパンタグラフ支持台１０の他方側は、車体２上の一点にピン１１によって回転が自在なように枢支されていると共に、裏面側には、車体２の上面に敷設された案内レール１２上を転動するローラ１３が回転自在なように取付けられている。従って、連結棒８が車体２の幅方向に移動した場合には、パンタグラフ支持台１０の一方側は、他方側のピン１１を中心として案内レール１２に沿って移動することになる。
【００２５】
請求項１の本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構は上記した構成であり、図４（ａ）に示した正位時から、車体２と台車枠１の間で傾きが発生すると、図４（ｂ）（ｃ）に示したように、車体２の傾きと逆の方向にリンク６が回転し、パンタグラフ支持台１０に連結されている連結棒８が、前記傾きによる車体上面の幅方向変位と逆方向に移動する。この連結棒８の移動により、車体２の傾きに関係なく、パンタグラフ９は常に台車１の鉛直線上に位置することになる。
【００２６】
一方、請求項１の本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構では、図５（ａ）に示した正位時から、車体２と台車枠１との間で、純粋に上下方向のみの相対変位が発生した場合には、図５（ｂ）（ｃ）に示したように、両側の捩り棒４（腕５）が一緒に回転するので、パンタグラフ９は移動しない。
【００２７】
また、車体２と台車枠１との間で、単純に車体幅方向の相対変位、例えば図６に示したように、紙面左方向に車体２が移動した場合には、リンク６が傾斜した分、腕５が上方向に回転するので、パンタグラフ９の位置は移動しない。
【００２８】
以上説明したように、請求項１の本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構では、車体２と台車枠１との間の相対的な傾斜変位のみに対応して、パンタグラフ９を移動させ、台車枠１の鉛直線上に保持することができる。
【００２９】
本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構は、図１に示したものに限らず、図２に示したものでも良い。すなわち、図２に示したものは、図１に示した請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の、腕６の先端部に下側リンク１４の一端側を枢支し、この下側リンク１４の他端側を、その中央部を車体２の下面に枢着したてこ１５の一端側に枢着すると共に、てこ１５の他端側はリンク６の一端側に回転が自在なように枢着したものである。これが請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構である。
【００３０】
この請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構によれば、車体２の下側（台車側）から車体２の上側（パンタグラフ側）に、車体２と台車枠１の間の傾斜変位を伝達するリンク機構の配置に自由度ができるので、車体２の客室スペースがより確保しやすくなる。
【００３１】
この請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の場合においても、図７（ａ）に示した正位時から、車体２と台車枠１の間で傾きが発生すると、図７（ｂ）に示したように、車体２の傾きと同方向にリンク６が回転し、パンタグラフ支持台１０に連結されている連結棒８が、前記傾きによる車体上面の幅方向変位と逆方向に移動する。そして、この連結棒８の移動により、車体２の傾きに関係なく、パンタグラフ９は常に台車１の鉛直線上に位置することになる。
【００３２】
また、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構は、図１や図２に示したものに限らず、図３に示したものでも良い。すなわち、図３に示したものは、例えば図１に示した請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の、連結棒８とパンタグラフ支持台１０との枢着部に弾性体１６を介在させると共に、弾性体１７例えばコイルスプリングを介して連結棒８を２分割したものである。このような構成と成した場合には、弾性体１６によって、台車枠１と車体２間の傾斜変位の振動成分が直接パンタグラフ９に伝達されるのを防止できると共に、弾性体１７によって、車体２の左右に配置したリンク６の製作誤差による変位差を吸収することができる。これが請求項３に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構では、油圧機構のように複雑な保守点検を必要とすることなく、機械的なリンク機構のみで、台車枠に対して車体が傾斜する変位に対応して、前記車体の傾斜と逆の方向にパンタグラフを変位させて、常に線路の鉛直線上にパンタグラフを位置させることができる。
【００３４】
また、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構では、車体と台車枠との間の、上下、左右方向の変位に対しては、パンタグラフは移動しないので、車体が傾斜しない区間の走行においても、誤動作がなく、信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の概略説明図である。
【図２】（ａ）は請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の概略説明図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ図である。
【図３】請求項３に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構の概略説明図である。
【図４】請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両の傾斜時の動作を説明する図で、（ａ）は正位時、（ｂ）は紙面左側に傾斜した時、（ｃ）は紙面右側に傾斜した時を示す図である。
【図５】請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両の上下変位時の動作を説明する図で、（ａ）は正位時、（ｂ）は下方に変位した時、（ｃ）は上方に変位した時を示す図である。
【図６】請求項１に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両が左右方向に変位した時の動作を説明する図である。
【図７】請求項２に対応する本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構を備えた車両の傾斜時の動作を説明する図で、（ａ）は正位時、（ｂ）は紙面左側に傾斜した時を示す図である。
【符号の説明】
１台車枠
２車体
４捩り棒
５腕
６リンク
７ベルクランク
８連結棒
１０パンタグラフ支持台
１１ピン
１４下側リンク
１５てこ
１６弾性体
１７弾性体

Claims

台車枠に回転が自在なように取付けた捩り棒の両端に、基端部を一体的に取付けた腕と、これらの腕の先端部に回転が自在なように一端側を枢着したリンクと、これらリンクの他端側に一端を枢着され、中央屈曲部は車体の上側に枢着されたベルクランクと、これらベルクランクの他端同士を回転が自在なように連結する連結棒と、この連結棒の中央部に一方側が枢着され、他方側は車体上の一点に回転が自在なように枢支されたパンタグラフ支持台を備えたことを特徴とする鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構。
請求項１記載の鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構において、腕とリンク間に、腕の先端部に一端側を枢支された下側リンクと、この下側リンクの他端側を一端側に、また、他端側は前記リンクの一端側に回転が自在なように枢着され、中央部を車体の下面に枢着したてこを介設したことを特徴とする鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構。
連結棒とパンタグラフ支持台との枢着部に弾性体を介在させると共に、弾性体を介して連結棒を２分割したことを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持機構。