JP7084483B2

JP7084483B2 - パンタグラフ

Info

Publication number: JP7084483B2
Application number: JP2020531851A
Authority: JP
Inventors: 隼人小林; 伸治中島
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2022-06-14
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: WO2020021607A1; EP3782843A1; EP3782843A4; JPWO2020021607A1

Description

本発明は、車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、架線に摺接して集電する、ｙ軸方向に長手の集電舟と、集電舟を支持する舟支えと、ｚ軸方向に屈伸自在に連結された上枠及び下枠を有し、上枠上端部において舟支えを支持する枠組と、枠組を支持する台枠とを備え、台枠に軸支されたメインシャフトにより枠組の下枠下端部が台枠に軸着され、メインシャフトの回動に伴う下枠の揺動に連動して上枠が揺動するパンタグラフに関する。

従来、この種のパンタグラフに関し、車両の車長方向をｘ軸方向として、車両に設置されるエア源からエアが供給されてｘ軸方向の駆動力が発生するアクチュエータと、アクチュエータの駆動力をｘ軸方向に伝達する駆動力伝達手段と、メインシャフト及び駆動力伝達手段に連結され、駆動力伝達手段から伝達される駆動力をメインシャフトを回動させるトルクに変換するカムとが設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、エアシリンダがアクチュエータとして設けられ、エアシリンダのピストンに連結されたピストンロッドにより駆動力伝達手段を構成し、ピストンロッドの並進移動に連動させてカムを回動させることによって、台枠に軸支されたメインシャフトに下枠が立ち上がるような方向のトルクが付加される。

特許文献１に記載されたエアシリンダを、昇降機構の小型・簡略化等を図るためにベロフラムを有するエアスプリングに交換することが考慮される。しかし、ベロフラムはエアシリンダに比べて剛性が低いため、エアスプリングをそのｘ軸方向一端部において台枠に軸着して片持ち式とし、ベロフラムをｘ軸方向に配置しようとする場合、たとえベロフラムの外周外側にｘ軸方向に延びる複数本のロッドを設け、ベロフラムの剛性不足を補ったとしても、ロッドは自重により下がるため、エアスプリングが下方に傾きやすい。その結果、ベロフラムの伸長時に発生する付勢力のｘ軸方向成分が小さくなり、下枠の立ち上がりに要する適正なトルクをメインシャフトに付加できないという問題がある。

特表平６－５０１３７０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、片持ち式のエアスプリングをアクチュエータとしてｘ軸方向一端部において台枠に軸着し、ベロフラムをｘ軸方向に配置しても、下枠の立ち上がりに要する適正なトルクをメインシャフトに付加できるパンタグラフを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両の車長方向をｘ軸方向、車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、架線に摺接して集電する、ｙ軸方向に長手の集電舟と、集電舟を支持する舟支えと、ｚ軸方向に屈伸自在に連結された上枠及び下枠を有し、上枠上端部において舟支えを支持する枠組と、枠組を支持する台枠とを備え、台枠に軸支されたメインシャフトにより枠組の下枠下端部が台枠に軸着され、メインシャフトの回動に伴う下枠の揺動に連動して上枠が揺動するパンタグラフであって、車両に設置されるエア源からエアが供給されてｘ軸方向の駆動力が発生するアクチュエータと、アクチュエータの駆動力をｘ軸方向に伝達する駆動力伝達手段と、メインシャフト及び駆動力伝達手段に連結され、駆動力伝達手段から伝達される駆動力をメインシャフトを回動させるトルクに変換するカムとが設けられたものにおいて、ｘ軸方向の内、メインシャフトに近づく方向をｘ軸プラス方向、メインシャフトから遠ざかる方向をｘ軸方向マイナス方向として、エアの給排に伴いｘ軸方向に伸縮するベロフラムを有し、ベロフラムのｘ軸プラス方向の端部に取着された第１取付板において台枠に片持ち式で軸着されたエアスプリングがアクチュエータとして設けられ、エアスプリングは、ベロフラムのｘ軸マイナス方向の端部に取着された第２取付板と、ベロフラムの外周外側に位置して第２取付板に連結された、ｘ軸プラス方向に延びる複数本のロッドと、ｘ軸プラス方向の端部に駆動力伝達手段が連結され、ｘ軸マイナス方向の端部にロッドが連結されたアームと、第１取付板に軸着され、各ロッドをｘ軸方向に移動自在に支持するガイド部材とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ロッドが、ガイド部材により支持されるため、自重によって下がることはなく、エアスプリングを所定の姿勢に保持できる。このため、片持ち式のエアスプリングをアクチュエータとしてｘ軸方向一端部において台枠に連結し、ベロフラムをｘ軸方向に配置しても、エアスプリングが下方に傾くことはなく、エアスプリングは下枠の立ち上がりに要する適正なトルクをメインシャフトに付加できる。

本発明においては、ガイド部材がローラであり、ローラはロッドに転接してロッドをｘ軸方向に支持することが望ましい。これによれば、ロッドを支持する際の摺動抵抗がローラにより小さくなり、また、第２取付板、ロッド及びアームに撓みが生じにくくなる。さらに、ロッドの平行度の確保が比較的容易となる。

本発明のパンタグラフをｘ軸マイナス方向側から見た図。図１に示すパンタグラフの枠組周辺を示した要部側面図。

図１及び図２を参照して、本実施形態のパンタグラフ１は、所謂シングルアーム形と呼ばれるものである。パンタグラフ１は、車両の車長方向をｘ軸方向、車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、架線に摺接して集電する、ｙ軸方向に長手の集電舟２と、集電舟２を支持する舟支え３と、ｚ軸方向に屈伸自在に連結された上枠４１及び下枠４２を有し、上枠４１の上端部において舟支え３を支持する枠組４と、枠組４を支持する台枠５とを備えている。パンタグラフ１では、台枠５に軸支されたメインシャフト６により枠組４の下枠４２の下端部が台枠５に軸着され、メインシャフト６の回動に伴う下枠４２の揺動に連動して上枠４１が揺動する。

集電舟２は、すり板２１と、舟体２２と、ｙ軸方向に所定の間隔を存して位置する一対のホーン２３とを備えている。すり板２１は、ｙ軸方向中央部が上に凸となる曲面２１ａを有し、ｙ軸方向一方端部と他方端部とに補助ホーン２４が連結されている。舟体２２は、ｙ軸方向全長に亘ってｚ軸方向上方に開放された中空部を有し、すり板２１を上記中空部に収納している。また、舟体２２のｙ軸方向一方端部と他方端部には、すり板支持部２２ａが設けられ、すり板支持部２２ａに内蔵されたコイルスプリング等の弾性部材によってすり板２１はｚ軸方向上方に付勢されて支持されている。一対のホーン２３は、すり板支持部２２ａの内底部に連結され、一方のホーン２３はすり板支持部２２ａのｙ軸方向一方端から外方に突出し、他方のホーン２３はすり板支持部２２ａのｙ軸方向他方端から外方に突出している。両ホーン２３には、ｘ軸方向に貫通し、車両走行時にエアが流通する貫通穴２３ａが設けられている。

舟支え３の下端部は、枠組４の上枠４１の上端部に装着された中空な頂部カバー４３の内部に収納されている。枠組４では、上枠４１の下端部と下枠４２の上端部とが第１シャフト４４を有するヒンジにより屈伸自在に連結されている。上枠４１の下端部、下枠４２の上端部、及び上記ヒンジは、中空なヒンジカバー４５の内部に収納されている。また、枠組４では、上枠４１及び下枠４２は共に中空部材から構成され、集電舟２の姿勢を一定に保持する第１バランスリンクが上枠４１の中空部に収納され、下枠４２の揺動に連動させて上枠４１を揺動させる第２バランスリンク７が下枠４２の中空部に収納されている。上記第１バランスリンクでは、上端部が舟体３に軸着され、下端部が下枠４２の上端部に軸着されている。第２バランスリンク７では、上端部が上枠４１の下端部に軸着され、下端部が台枠５に軸着されている。

下枠４２の下端部には、下枠４２を挟んでｙ軸方向一方側と他方側とに、ｘ軸方向に延びる第１連結プレート８が取着されている。この一対の連結プレート８の内、ｙ軸方向一方側に位置する連結プレート８１からｙ軸方向一方に延びるメインシャフト６が固定されると共に、ｙ軸方向他方側に位置する連結プレート８２からｙ軸方向他方に延びるメインシャフト６が固定されている。すなわち、メインシャフト６もｙ軸方向に一対のものとして設けられ、両メインシャフト６は同軸上に配置されている。台枠５には、ｙ軸方向の一方端部と他方端部とにｚ軸方向上方に延びるメインシャフト支持部５１が設けられている。各メインシャフト６は、連結プレート８から遠い方の端部においてメインシャフト支持部５１に軸支されている。

また、パンタグラフ１には、車両に設置されるエア源からエアが供給されてｘ軸方向の駆動力が発生するアクチュエータ９としてのエアスプリング９１と、アクチュエータ９の駆動力たるエアスプリング９１の付勢力をｘ軸方向に伝達する駆動力伝達手段１０としてのチェーン１０１と、メインシャフト６及びチェーン１０１に連結され、チェーン１０１から伝達される付勢力をメインシャフト６を回動させるトルクに変換するカム１１とが設けられている。エアスプリング９１は、ｘ軸方向の内、メインシャフト６に近づく方向をｘ軸プラス（＋）方向、メインシャフト６から遠ざかる方向をｘ軸マイナス（－）方向として、エアの給排に伴いｘ軸方向に伸縮するベロフラム９１ａを有し、ベロフラム９１ａのｘ軸プラス方向の端部に取着された第１取付板９１ｂにおいて台枠５に片持ち式で軸着されている。第１取付板９１ｂには、ｘ軸プラス方向に延びる第１連結片９１ｂ_１が第１取付板９１ｂのｙ軸方向一方側と他方側とに一対として設けられている。一対の第１連結片９１ｂ_１にはｙ軸方向に貫通するシャフト孔が同軸上に設けられている。台枠５のｘ軸マイナス方向の端部はｚ軸方向上方に向けて折曲され、この端部にもシャフト孔が設けられている。一対の第１連結片９１ｂ_１の間に台枠５のｘ軸マイナス方向の端部を配置し、第２シャフト９１ｂ_２を夫々のシャフト孔に挿設することによって、エアスプリング９１が台枠５に片持ち式で軸着される。

また、エアスプリング９１は、ベロフラム９１ａのｘ軸マイナス方向の端部に取着された第２取付板９１ｃと、ベロフラム９１ａの外周外側に位置して第２取付板９１ｃに連結された、ｘ軸プラス方向に延びる複数本のロッド９１ｄとを備えている。さらに、エアスプリング９１は、ｘ軸プラス方向の端部にチェーン１０１が連結され、ｘ軸マイナス方向の端部にロッド９１ｄが連結されたアーム９１ｅと、第１取付板９１ｂに軸着され、各ロッド９１ｄをｘ軸方向に移動自在に支持するガイド部材９１ｆとしてのローラ９１ｆ_１とを備えている。ロッド９１ａは計４本が設けられている。すなわち、ｚ軸方向の上下に所定の間隔を存して１本ずつが第２取付板９１ｃのｙ軸方向一方と他方とに所定の間隔を存して配置されている。各ロッド９１ａのｘ軸プラス方向とマイナス方向との端部の外周にはねじ溝が刻設されている。第２取付板９１ｃには、ロッド９１ａのｘ軸マイナス方向の端部に対置され、放射状に延びる第２連結片９１ｃ_１が設けられている。各第２連結片９１ｃ_１にはｘ軸方向に貫通する挿入穴が設けられ、この挿入穴にロッド９１ｄのｘ軸マイナス方向の端部を挿入し、ｘ軸プラス方向に向けて第１ナット１２をねじ込むことによって各ロッド９１ｄが第２取付板９１ｃに連結される。アーム９１ｅは、ｘ軸マイナス方向の端部にｙ軸方向に延びる第２連結フレーム９１ｅ_１をｚ軸方向上下に有し、ｚ軸方向上側に位置する２本のロッド９１ａが上側の第２連結フレーム９１ｅ_１に、ｚ軸方向下側に位置する２本のロッド９１ａが下側の第２連結フレーム９１ｅ_１に第２ナット１３によって連結されている。

アーム９１ｅのｘ軸プラス方向の端部には第３連結プレート９１ｅ_２が設けられ、第３連結プレート９１ｅ_２にチェーン１０１のｘ軸マイナス方向の端部が連結されている。チェーン１０１のｘ軸プラス方向の端部は、下に凸となるカム面を有するカム１１のｘ軸プラス方向の端部に結節されている。ベロフラム９１ａの内部のエアを排気されてベロフラム９１ａが収縮しているときには、下枠４２及び下枠４２からｚ軸上方に位置する各部材の自重によりメインシャフト６は反時計回りに回動しようとするため、チェーン１０１には常時テンションが掛かる。このテンションによってチェーン１０１はカム１１のカム面に押し付けられ、カム面から垂れ下がることがない。なお、カム１１は、ｙ軸方向一方に位置するメインシャフト６のｙ軸方向一方端部に固定された固定プレート１４に締結されている。

ローラ９１ｆ_１は、ロッド９１ａと同数の計４つが設けられている。すなわち、ローラ９１ｆ_１は、ｚ軸方向の上下に所定の間隔を存して１つずつが第１取付板９１ｂのｙ軸方向一方と他方とに所定の間隔を存して配置されている。各ローラ９１ｆ_１は、転動自在に第１取付板９１ｂに軸着されている。ｚ軸方向上側に位置するローラ９１ｆ_１はロッド９１ｄの下端部に転接し、ｚ軸方向下側に位置するローラ９１ｆ_１はロッド９１ｄの上端部に転接する。こうして、ベロフラム９１ａの伸縮に伴うロッド９１ｄのｘ軸プラス方向及びマイナス方向への並進移動をローラ９１ｆ_１が支持する。上記の如く、ロッド９１ｄが、ローラ９１ｆ_１により支持されるため、自重によって下がることはなく、エアスプリング９１を所定の姿勢に保持できる。このため、片持ち式のエアスプリング９１をアクチュエータ９としてｘ軸プラス方向の端部において台枠５に連結し、ベロフラム９１ａをｘ軸方向に配置しても、エアスプリング９１が下方に傾くことはなく、エアスプリング９１は下枠４２の立ち上がりに要する適正なトルクをメインシャフト６に付加できる。ガイド部材９１ｆにはロッド９１ｆ_１の他にブッシュ等を採用することもできる。しかし、ローラ９１ｆ_１をガイド部材９１ｆに採用することにより、ローラ９１ｆ_１はロッド９１ｄに転接してロッド９１ｄをｘ軸方向に支持できる。このため、ロッド９１ｄを支持する際の摺動抵抗がローラ９１ｆ_１により小さくなり、また、第２取付板９１ｃ、ロッド９１ｄ及びアーム９１ｅに撓みが生じにくくなる。さらに、ロッド９１ｄの平行度の確保が、ガイド部材９１ｆにブッシュ等を採用する場合に比べて容易となる。

エア源からエアがベロフラム９１ａに供給されると、ベロフラム９１ａはｘ軸マイナス方向に伸長する。このベロフラム９１ａの伸長によりロッド９１ｄ及びアーム９１ｅがｘ軸マイナス方向に並進移動し、チェーン１０１もｘ軸プラス方向に並進移動する。そして、このチェーン１０１の並進移動がカム１１により固定プレート１４を介してメインシャフト６を回動させるトルクに変換され、メインシャフト６は時計回りに回動する。メインシャフト６が時計回りに回動すると、下枠４２も時計方向に揺動し、この揺動に連動して上枠４１は反時計方向に揺動するため、パンタグラフ１は持ち上げられる。一方、ベロフラム９１ａに充満していたエアを排気すると、ベロフラム９１ａが収縮するため、集電舟２の自重により上枠４１が時計回りに揺動し、メインシャフト６が反時計方向に回動して下枠４２が反時計回りに揺動する。こうして、パンタグラフ１は折り畳まれる。

なお、パタンだグラフ１では、エアスプリング９１、チェーン１０１、カム１１、メインシャフト６、及びこれらの周辺に位置する台枠５をｚ軸方向上方より覆い隠す中空な屋根カバー１５を設けることができ、屋根カバー１５の内部に収納できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。集電舟、舟支え、枠組、及び台枠の構成及び構造には任意のものを採用することができる。また、駆動力伝達部材、カム、及びアームについても同様である。さらに、ベロフラムへのエアの供給は、第１取付板又は第２取付板に給気ポートを設け、この給気ポートにエアチューブを接続することにより実現可能である。ベロフラムからのエアの排気についても同様である。

１…パンタグラフ、２…集電舟、３…舟支え、４…枠組、４１…上枠、４２…下枠、５…台枠、６…メインシャフト、９…アクチュエータ、９１…エアスプリング、９１ａ…ベロフラム、９１ｂ…第１取付板、９１ｃ…第２取付板、９１ｄ…ロッド、９１ｅ…アーム、９１ｆ…ガイド部材、９１ｆ_１…ガイド部材９１ｆとしてのローラ、１０…駆動力伝達手段、１０１…駆動力伝達手段１０としてのチェーン、１１…カム。

Claims

車両の車長方向をｘ軸方向、車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、架線に摺接して集電する、ｙ軸方向に長手の集電舟と、集電舟を支持する舟支えと、ｚ軸方向に屈伸自在に連結された上枠及び下枠を有し、上枠上端部において舟支えを支持する枠組と、枠組を支持する台枠とを備え、台枠に軸支されたメインシャフトにより枠組の下枠下端部が台枠に軸着され、メインシャフトの回動に伴う下枠の揺動に連動して上枠が揺動するパンタグラフであって、
車両に設置されるエア源からエアが供給されてｘ軸方向の駆動力が発生するアクチュエータと、アクチュエータの駆動力をｘ軸方向に伝達する駆動力伝達手段と、メインシャフト及び駆動力伝達手段に連結され、駆動力伝達手段から伝達される駆動力をメインシャフトを回動させるトルクに変換するカムとが設けられたものにおいて、
ｘ軸方向の内、メインシャフトに近づく方向をｘ軸プラス方向、メインシャフトから遠ざかる方向をｘ軸方向マイナス方向として、エアの給排に伴いｘ軸方向に伸縮するベロフラムを有し、ベロフラムのｘ軸プラス方向の端部に取着された第１取付板において台枠に片持ち式で軸着されたエアスプリングがアクチュエータとして設けられ、
エアスプリングは、ベロフラムのｘ軸マイナス方向の端部に取着された第２取付板と、ベロフラムの外周外側に位置して第２取付板に連結された、ｘ軸プラス方向に延びる複数本のロッドと、ｘ軸プラス方向の端部に駆動力伝達手段が連結され、ｘ軸マイナス方向の端部にロッドが連結されたアームと、第１取付板に軸着され、各ロッドをｘ軸方向に移動自在に支持するガイド部材とを備えている
ことを特徴とするパンタグラフ。
ガイド部材がローラであり、ローラはロッドに転接してロッドをｘ軸方向に支持することを特徴とする請求項１記載のパンタグラフ。