JP6908393B2 - 集電舟装置 - Google Patents

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Description

本発明は、架線から電力を取り入れる為、鉄道車両の屋根上に設置した状態で使用する、集電舟装置の改良に関する。
鉄道車両の屋根の上方には集電舟を備えたパンタグラフ装置を支持し、架線から電力を取り入れる様にしている。即ち、パンタグラフ装置により、集電舟の上面に支持した、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。この様な集電舟装置のうち、新幹線等の高速車両に使用する為の構造が、例えば特許文献1に記載される等により従来から知られている。
特許第3297355号公報
図4〜15は、特許文献1に記載された発明とは異なるが、先に考えた、高速車両用集電舟装置の構造の1例を示している。集電舟装置は、舟体1と、摺り板支持体2と、摺り板3とを備える。
このうちの舟体1は、アルミニウム合金製の素材を削り出し加工する事により、或いはダイキャスト成形する事により、船状に形成し、図示しないパンタグラフ枠の上端部に幅方向(本明細書及び特許請求の範囲で、幅方向、進行方向とは、特に断らない限り、集電舟装置をパンタグラフ装置を介して車両の屋根上に設置した状態での、車両の幅方向、進行方向を言う。)に亙って支持される。舟体1とパンタグラフ枠との間には、従来から鉄道車両用のパンタグラフ装置の技術分野で広く知られている様な、図示しないリンク機構を設けて、パンタグラフ枠の起倒にかかわらず、舟体1の上面が車両の屋根面と平行になる様にしている。
摺り板支持体2は、舟体1内に、アルミニウム合金製の素材を削り出し加工する事により、或いはダイキャスト成形する事により造られた、支持フレーム4を介して収納される。この様に舟体1内に収納された状態で摺り板支持体2は、支持フレーム4と共に、舟体1の底部17の上方に、舟体1に沿って幅方向に配置される。この様な摺り板支持体2は、1個の中央支持部材6と、1対の端部支持部材7、7とから成る。このうちの中央支持部材6は、ばね鋼板等の弾性を有する金属板により造られたもので、車両の幅方向に伸長する(幅方向に関する長さが進行方向に関する長さよりも長い)ばね板(撓み板)状のものとしている。従って、図6に模式的に示す様に、上下方向に加わる荷重に基づき、長さ方向に亙り下方に向けて凹状に(或いは上方への凸状の突出量が少なくなる様に)弾性変形する(撓む)。
1対の端部支持部材7、7は、アルミニウム合金製の素材を削り出し加工する事により、或いはダイキャスト成形する事により造られたもので、中央支持部材6の幅方向両端部に配置されている。そして、中央支持部材6の幅方向両端部を、舟体1の底部17に支持固定した支持フレーム4に、1対の端部支持部材7、7を介して揺動可能に支持する事により、中央支持部材6を舟体1に対し上下方向変位(昇降)可能としている。具体的には、中央支持部材6の幅方向両端部と、1対の端部支持部材7、7の幅方向内端部とを、進行方向に配置された第一の連結軸8、8により、回動可能に連結している。又、1対の端部支持部材7、7の幅方向外端部と、舟体1に支持された支持フレーム4の幅方向両端部とを、車両の進行方向に配置された第二の連結軸9、9により、回動可能に連結している。
又、中央支持部材6に、第一の連結軸8、8及び第二の連結軸9、9と平行に昇降軸10、10を設け、これら昇降軸10、10を、支持フレーム4に設けたガイド孔11、11に、上下方向変位を可能(昇降可能)に係合している。尚、ガイド孔11、11の内径は、中央支持部材6の上下方向変位を許容すべき範囲で、昇降軸10、10の外径よりも大きくしている。即ち、ガイド孔11、11の内径のうちの上下方向に関する長さを規制する事で、中央支持部材6の昇降量を適正値に規制している。又、摺り板支持体2の下面と、舟体1に支持固定された支持フレーム4の底板部5の上面との間に、複数個の圧縮コイルばね12、12を設け、摺り板支持体2に上方に向かう弾力を付与している。この様な構成により、摺り板支持体2に上方に向かう弾力を付与した状態で、若干の(例えば中立位置に対して、端部支持部材7、7の内端部で±3mm程度、中央支持部材6の中央部で±5mm程度の)上下方向変位を可能に支持している。
上述の様にして、舟体1の上面に支持フレーム4を介して設置した、摺り板支持体2の上面に、摺り板3を設置している。摺り板3は、車両の幅方向に分割されてこの幅方向に並んで(直列に)配置された複数個(12個)の摺り板素子13a、13bから成る。摺り板素子13a、13bは、通電板14を介して、支持フレーム4の幅方向両端部に設けた支持部15、15の上面に1個ずつ、1対の端部支持部材7、7の上面に1個ずつ、中央支持部材6の上面に8個、それぞれ載置された状態で、下方から挿通したねじ16、16により支持固定されている。従って、摺り板素子13a、13bのうち、摺り板支持体2(を構成する中央支持部材6及び1対の端部支持部材7、7)の上面に支持固定された摺り板素子13a、13aはそれぞれ、摺り板支持体2と共に、若干の上下方向変位及び揺動が可能になっている。
摺り板素子13a、13bのうち、摺り板支持体2の上面に支持された摺り板素子13a、13aの上面は、車両が平坦部に存在し、且つ、摺り板支持体2が中立位置に存在する状態で、同一水平面上に位置する。尚、摺り板素子13a、13bの幅方向両端縁は、車両の進行方向に対し傾斜し、且つ、微小隙間を介して近接対向している。この様な構成により、架線が隣り合う摺り板素子13a、13bの不連続部に位置した場合でも、架線が不連続部に沈入する事を防止し、摺り板素子13a、13bと架線との擦れ合い部分に、過大な面圧が作用しない様にして、摺り板素子13a、13bや架線が損傷を受ける事を防止している。
又、摺り板3の下面と、摺り板支持体2の上面及び支持フレーム4の幅方向両端部に設けた支持部15、15の上面との間に、銅又は銅系合金製の薄板である、1枚の通電板14を挟持している。この様な通電板14のうちの幅方向両端寄り部分の2箇所ずつ、合計4箇所(中央支持部材6と1対の端部支持部材7、7とを跨ぐ部分、及び、1対の端部支持部材7、7と支持フレーム4の支持部15、15とを跨ぐ部分)を、下方に突出する状態で湾曲させ、当該部分の曲げ剛性を小さく、且つ、伸縮を可能とし、中央支持部材6と1対の端部支持部材7、7とが上下方向に相対変位する際に要する力を小さくしている。尚、通電板14の一部には、架線から取り入れた電力を、車両側に取り入れる為の、図示しないケーブルの端部を接続する。
上述の様な集電舟装置は、舟体1の下面中央部を、図示しないパンタグラフ枠の先端部(上端部)に支持し、摺り板3の上面に架線を摺接させる状態で使用する。通常走行時、架線は、摺り板3を構成する摺り板素子13a、13bのうちで、摺り板支持体2の上面に支持固定された摺り板素子13a、13aの何れかの上面と擦れ合う。一方、ポイント通過時等、低速走行時には、支持フレーム4の支持部15、15の上面に支持固定された、幅方向両端の摺り板素子13b、13bの上面と、架線とが擦れ合う場合もある。
通常(高速)走行時に架線と擦れ合うのは、主に、摺り板支持体2の幅方向中央部の上面に支持固定された、1枚乃至2枚の摺り板素子13aのみである。通常走行時、車両の屋根面に対する架線の上下位置が細かく変化すると、この架線と擦れ合う摺り板素子13aが、中央支持部材6の弾力、及び、摺り板支持体2の下面と支持フレーム4の上面との間に設けた圧縮コイルばね12、12の弾力に基づいて上昇したり、或いは、中央支持部材6の弾力及び圧縮コイルばね12、12の弾力に抗して下降する。即ち、架線の変動に合わせて摺り板3を構成する摺り板素子13aの上面が、摺り板支持体2を構成する中央支持部材6の弾性変形及び圧縮コイルばね12、12の弾性変形に基づき上下方向に変位する。又、この際、1対の端部支持部材7、7が必要に応じて、舟体1に固定された支持フレーム4との間に設けた第二の連結軸9、9を中心として揺動する事により、中央支持部材6を舟体1に対し上下方向に変位させる。尚、架線の上下位置が大きく変化した場合には、集電舟装置を支持するパンタグラフ枠を昇降させて、摺り板3を架線に追従させる。
上述の様な集電装置の場合、架線と摺り板3との接触性を安定して良好に保つ面からは更なる改良の余地がある。
即ち、車両の走行中に、舟体1の内側に雪等の異物が侵入すると、この舟体1の内側に支持フレーム4を介して支持された摺り板支持体2、延いては摺り板3の上下方向に関する変位を円滑に行わせる事ができなくなって、架線の変動に対する摺り板3の追従性が低下する可能性がある。
本発明は、上述の様な事情を鑑み、舟体の内側に異物が侵入するのを防止して、架線と摺り板との接触性を安定して良好に保つ事ができる、集電舟装置の構造を実現する事を目的としている。
本発明の集電舟装置は、舟体と、摺り板ユニットとを備える。
このうちの舟体は、進行方向に関して互いに間隔をあけて配置された1対の突壁部を有する。
前記摺り板ユニットは、架線の下縁に押し付けられる摺り板を含んで構成され、前記舟体に対する上下方向変位を可能に支持されている。
特に本発明の集電舟装置の場合には、前記摺り板ユニットの下端部のうち、進行方向2箇所位置から下方に向けて伸長する状態で、1対のシール板部を設けている。
そして、前記1対のシール板部の側面(外側面又は内側面)を、前記1対の突壁部の側面(内側面又は外側面)に近接対向させると共に、前記1対のシール板部の下端縁を、前記舟体に対する前記摺り板の上下位置にかかわらず(前記摺り板の上下位置を最上位置とした場合でも)、前記1対の突壁部の上面よりも下方に位置させている。
前記1対のシール板部をそれぞれ、幅方向に並んで配置され、かつ、進行方向から見て矩形の側面形状を有する複数個の垂下板部から成るものとする。
更に、幅方向に隣り合う前記垂下板部の幅方向端縁同士を、上下方向に亙って略一定の隙間を介在させた状態で近接対向させている。
上述の様な本発明の集電舟装置を実施する場合に好ましくは、それぞれが、前記摺り板ユニットの下端部に結合固定される取付板部と、この取付板部の進行方向両側縁から下方に折れ曲がった前記垂下板部とを有する複数個のシール板素子を備える。
この場合に好ましくは、前記摺り板ユニットを、弾性を有する金属板製の中央支持部材の幅方向両端部に、1対の端部支持部材を揺動可能に連結して成る、摺り板支持体を備えるものとする。そして、この摺り板支持体の幅方向両端部を前記舟体に対し回動可能に支持する。又、前記摺り板が、幅方向に並んで配置され、前記摺り板支持体の上面に結合固定された複数個の摺り板素子から成るものとする。
又、前記摺り板の進行方向両端部を、前記1対のシール板部よりも進行方向両側に張り出させて、当該張り出した部分の下面を、前記舟体の上面に対向させる事ができる。
上述の様な本発明の集電舟装置によれば、車両走行中に、舟体を構成する1対の突壁部の上面と、摺り板ユニットの下面との間の隙間から舟体の内側に、雪等の異物が侵入するのを防止できる。この為、摺り板の上下方向変位を安定して行わせる事ができ、架線と摺り板との接触性を安定して良好に保つ事ができる。
本発明の実施の形態の1例を示す、図4のA−A断面図に相当する図。 1個のシール板素子を取り出して示す平面図(A)と、(A)の下方から見た正面図(B)と、(A)の右方から見た側面図(C)。 摺り板支持体と、摺り板と、複数個のシール板素子とを取り出して、進行方向から見た状態で示す模式図。 従来構造の1例を、進行方向から見た状態で示す部分正面図。 舟体と、摺り板支持体と、摺り板とを取り出して、進行方向から見た状態で示す模式図。 架線から加わる荷重に基づいて摺り板支持体が弾性変形した状態を誇張して示す正面図。 舟体から取り外した状態を示す正面図。 摺り板及び通電板を取り外した状態で示す、図7と同様の図。 摺り板のみを上方から見た図。 図7の上方から見た図。 摺り板を省略して、図10と同方向から見た図。 図11のB部拡大図。 図11の下方から見た図。 図13のC部拡大図。 図4のA−A断面図。
図1〜3は、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例を含めて本発明の集電舟装置の特徴は、車両走行中に、舟体1の内側に雪等の異物が侵入するのを防止して、架線と摺り板3との接触性を安定して良好に保つ為の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図4〜15に示した構造を含め、従来から知られている各種集電舟装置の構造と同様であるから、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
集電舟装置は、パンタグラフ枠の上端部に幅方向に亙って支持される舟体1と、支持フレーム4(図7、8参照)と、摺り板ユニット32とを備える。このうちの舟体1は、底部17と、この底部17の幅方向(図1の表裏方向、図3の左右方向)両端部から上方に突出する状態で設けられた1対の側壁部18、18(図5参照)と、同じく進行方向(図1の左右方向、図3の表裏方向)両端寄り部分から上方に突出する状態で設けられた1対の突壁部19、19とを備える。そして、底部17の上面と、1対の側壁部18、18及び1対の突壁部19、19の内側面とにより、舟体1の上面に開口した収容凹部20を画成している。尚、図示の例では、1対の突壁部19、19の外側面に、絶縁性及び耐熱性を有する部材から成る保護部材21、21を、ねじ等の結合部材により支持固定している。これにより、車両走行中に、アーク放電による熱で1対の突壁部19、19が損傷するのを防止している。
支持フレーム4は、幅方向両端部に支持部15(図7、8、11〜14参照)を設けており、舟体1の収容凹部20内に収容された状態で、舟体1の底部17に設けた取付孔22を挿通又は螺合したねじにより、この舟体1に対し支持固定されている。
摺り板ユニット32は、摺り板支持体2と、摺り板3とを備える。このうちの摺り板支持体2は、ばね板状の中央支持部材6の幅方向両端部に、1対の端部支持部材7、7の揺動可能(1対の端部支持部材7、7の幅方向内端部を回動可能)に連結して成る。この様な摺り板支持体2は、1対の端部支持部材7、7の幅方向外端部と、支持フレーム4の幅方向両端部に設けた支持部15とを回動可能に連結する事により、中央支持部材6を舟体1に対し上下方向に関する変位を可能としている。
摺り板3は、車両の幅方向に分割されてこの幅方向に並んで(直列に)配置された複数個の摺り板素子13a、13bから成る。摺り板素子13a、13bは、通電板14を介して、支持フレーム4の幅方向両端部の上面に1個ずつ、1対の端部支持部材7、7の上面に1個ずつ、中央支持部材6の上面に残りを、それぞれ載置した状態で、下方から挿通したねじ16、16により支持固定されている。
本例の集電装置は、摺り板ユニット32の下端部のうちの進行方向2箇所位置から垂下する状態で、互いに平行な1対のシール板部23、23を設け、これら1対のシール板部23、23の外側面を、舟体1を構成する1対の突壁部19、19の内側面に近接対向させている。本例の場合、1対のシール板部23、23をそれぞれ、幅方向に並んで(直列に)配置された複数個の垂下板部26、26により構成している。この為に、摺り板3を構成する複数個の摺り板素子13a、13bのうち、摺り板支持体2(を構成する中央支持部材6及び1対の端部支持部材7、7)の上面に支持固定した摺り板素子13a、13aのそれぞれの下面に、通電板14と摺り板支持体2とを介して、シール板素子24、24を1個ずつ(摺り板支持体2に支持固定された摺り板素子13a、13aと同数)結合固定している。それぞれのシール板素子24は、ステンレス鋼板等の金属板に、プレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造られたもので、それぞれ、取付板部25と、この取付板部25の進行方向両側縁から下方に折れ曲がった1対の垂下板部26、26とを備える。
このうちの取付板部25は、幅方向に関する寸法を、摺り板素子13aの幅方向に関する寸法よりも小さくすると共に、幅方向両端縁を、摺り板素子13a、13bの幅方向両端縁と平行になる様に、車両の進行方向に対し傾斜させている。これにより、シール板素子24を、摺り板素子13aの下面に結合固定した状態で、取付板部25が、摺り板素子13aの下面の幅方向両端縁から突出しない様にしている。又、取付板部25の幅方向両端縁の進行方向中間部に、1対の切り欠き27、27を設けている。この様な切り欠き27、27は、中央支持部材6の弾性変形を円滑に行わせる為や、シール板素子24が、摺り板支持体2と支持フレーム4との間に設けた圧縮コイルばね12、12(図5、7、8、10〜13参照)に干渉するのを防止する為に設けている。又、取付板部25の幅方向中央部の進行方向2箇所位置には、1対の通孔28、28を設けている。
1対の垂下板部26、26は、外側面同士の間隔を、舟体1を構成する1対の突壁部19、19の内側面同士の間隔よりも小さくしている。従って、シール板素子24を摺り板支持体2の下面に結合固定し、この摺り板支持体2の幅方向両端部を回動可能に支持した支持フレーム4を舟体1の収容凹部20内に収容した状態では、1対の垂下板部26、26の外側面が、1対の突壁部19、19の内側面に近接対向した状態となる。尚、1対の垂下板部26、26の外側面と、1対の突壁部19、19の内側面との間の隙間は、摺り板3の上下方向に関する変位の妨げとならない限り、できるだけ小さくする事が好ましく、例えば1〜2mm程度とする事ができる。又、摺り板3の上下位置にかかわらず(摺り板3の上下位置を最上位置とした場合でも)、1対の垂下板部26、26の下側縁が、1対の突壁部19、19の上面よりも下方に位置する様に、1対の垂下板部26、26の上下方向長さを規制している。
それぞれが上述の様な構成を有する複数個のシール板素子24、24を、摺り板支持体2の下面に、幅方向に間隔をあけた状態で並べて配置した状態で結合固定している。具体的には、シール板素子24、24の取付板部25に設けた通孔28、28と、摺り板支持体2に設けた通孔29、29と、通電板14に設けた通孔30、30とを、下方から上方に向けて挿通したねじ16、16を、摺り板素子13a、13aに設けたねじ孔31、31に螺合し、更に締め付けている。これにより、摺り板支持体2の上面に摺り板素子13a、13aを結合固定すると共に、摺り板支持体2の下面に通電板14及びシール板素子24、24を結合固定している。
シール板素子24、24を、摺り板支持体2の下面に結合固定した状態では、複数個の垂下板部26、26が、摺り板支持体2の下面の進行方向両側部分に、隣り合う垂下板部26、26の幅方向端縁同士の間に隙間を介在させた状態で、幅方向に並んで配置される。尚、隣り合う垂下板部26、26の幅方向端縁同士の間の隙間は、摺り板3の上下方向変位の妨げとならない限り、できるだけ小さくする事が好ましく、例えば3mm程度とする事ができる。本例の場合、摺り板支持体2の下面の進行方向両側部分に幅方向に並んで配置された垂下板部26、26のうち、進行方向片側(図1の左側)に配置された複数個の垂下板部26、26により、1対のシール板部23、23のうちの一方(図1の左方)のシール板部23を構成し、進行方向他側(図1の右側)に配置された複数個の垂下板部26、26により、他方(図1の右方)のシール板部23を構成している。
上述の様な本例の集電舟装置によれば、車両走行中に、舟体1を構成する1対の突壁部19、19の上面と、摺り板ユニット32の下面との間の隙間から、舟体1の収容凹部20内に、雪等の異物が侵入するのを防止する事ができる。実際には、幅方向に隣り合う垂下板部26、26の幅方向端縁同士の間の隙間や、垂下板部26、26の外側面と1対の突壁部19、19の内側面との間の隙間から異物が侵入する場合もあるが、侵入したとしても、その量は極僅かであり、摺り板3の上下方向変位の妨げにはならない。この為、摺り板3の上下方向変位を安定して行わせる事ができて、架線と摺り板3との接触性を安定して良好に保つ事ができる。更に、1対の突壁部19、19と摺り板ユニット32との間の開口部を小さくできる為、車両走行時における騒音を抑える効果も期待できる。
本発明を実施する場合に、舟体1の収容凹部20内への異物の侵入を防止すべく、摺り板ユニット32の下端部のうちの進行方向2箇所位置から下方に向けて伸長した状態で設けられる、1対のシール板部23、23については、摺り板3の上下方向変位の妨げとならない限り、本例の構造に限らず、様々な構造を採用する事ができる。具体的には、例えば1対のシール板部のそれぞれを構成する複数個の垂下板部を、摺り板支持体の進行方向両側縁の幅方向複数箇所から下方に折れ曲がった状態で設ける事ができる。或いは、複数個の垂下板部を、摺り板素子の下面から垂下する状態で、この摺り板素子と一体に設けても良い。更に、1対のシール板部を下方に向かう程進行方向に傾斜させる事もできる。又、幅方向に配置された複数個のシール素子を連結した如き構成を採用する事もできる。この場合、1対のシール板部のうち、幅方向に関して、隣り合うすり板素子同士の隙間と整合する部分にスリットを設ける事が好ましい。
上述の様な本例の場合、1対のシール板部23、23の外側面と、舟体1を構成する1対の突壁部19、19の内側面とを近接対向させているが、本発明を実施する場合、1対のシール板部の内側面同士の間隔を、舟体を構成する1対の突壁部(の外側面に接着固定した保護部材)の外側面同士の間隔よりも大きくして、1対のシール板部の内側面と、1対の突壁部の外側面とを近接対向させても良い。
1 舟体
2 摺り板支持体
3 摺り板
4 支持フレーム
5 底板部
6 中央支持部材
7 端部支持部材
8 第一の連結軸
9 第二の連結軸
10 昇降軸
11 ガイド孔
12 圧縮コイルばね
13a、13b 摺り板素子
14 通電板
15 支持部
16 ねじ
17 底部
18 側壁部
19 突壁部
20 収容凹部
21 保護部材
22 取付孔
23 シール板部
24 シール板素子
25 取付板部
26 垂下板部
27 切り欠き
28 通孔
29 通孔
30 通孔
31 ねじ孔
32 摺り板ユニット

Claims (4)

  1. 進行方向に関して互いに間隔をあけて配置された1対の突壁部を有する舟体と、
    前記舟体に対する上下方向変位を可能に支持された、摺り板を含んで構成される摺り板ユニットとを備える集電舟装置であって、
    前記摺り板ユニットの下端部のうち、進行方向2箇所位置から下方に向けて伸長する状態で、1対のシール板部を設けており、
    前記1対のシール板部の側面を、前記1対の突壁部の側面に近接対向させると共に、前記1対のシール板部の下端縁を、前記舟体に対する前記摺り板の上下位置にかかわらず、前記1対の突壁部の上面よりも下方に位置させており、
    前記1対のシール板部がそれぞれ、幅方向に並んで配置され、かつ、進行方向から見て矩形の側面形状を有する複数個の垂下板部から成るものであり、
    幅方向に隣り合う前記垂下板部の幅方向端縁同士を、上下方向に亙って略一定の隙間を介在させた状態で近接対向させている事を特徴とする集電舟装置。
  2. それぞれが、前記摺り板ユニットの下端部に結合固定される取付板部と、この取付板部の進行方向両側縁から下方に折れ曲がった前記垂下板部とを有する複数個のシール板素子を備える、請求項に記載の集電舟装置。
  3. 前記摺り板ユニットが、弾性を有する金属板製の中央支持部材の幅方向両端部に、1対の端部支持部材を揺動可能に連結して成る、摺り板支持体を備え、この摺り板支持体の幅方向両端部を前記舟体に対し回動可能に支持しており、
    前記摺り板が、幅方向に並んで配置され、前記摺り板支持体の上面に結合固定された複数個の摺り板素子から成るものである、
    請求項に記載の集電舟装置。
  4. 前記摺り板の進行方向両端部が、前記1対のシール板部よりも進行方向両側に張り出しており、当該張り出した部分の下面が、前記舟体の上面に対向している、
    請求項1〜3のいずれかに記載の集電舟装置。
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