JPH0326727Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はパンタグラフなどの集電装置のすり板
支持構造体に関するものである。

〔従来の技術〕

電気車用の集電装置（以下パンタグラフと称
す）は、電車線から車両内に電力を円滑に集電す
るために用いられるものであり、舟体に取り付け
られたすり板を電車線に摺動させるため、舟体を
支持するパンタグラフのわく組をばね力等により
付与し、舟体を介したすり板を電車線に一定の力
で押し付ける構成となつている。

車両の走行速度が速かつたり、電車線の施工精
度が悪いなどの場合には、電車線からパンタグラ
フの摺動部が離間してアークを発生することがあ
る。このアークの発生は電車線およびパンタグラ
フの摺動部の寿命を縮めるばかりでなく、場合に
よつては電車線の沿線地域に電波障害を与え、生
活環境を損うことがあるので、アークの発生を極
力抑制しなくてはならない。

アークの発生を抑制するためには、パンタグラ
フの摺動部が電車線から離間しないよう、追随性
の向上を図ればよく、運動質量をできるだけ小さ
くする努力がなされてきた。

先に本出願人等が実願昭58−150682号により出
願した「車両用集電装置」および実願昭60−
38726号により出願した「集電装置のすり板支持
構造」を、電車線に対するすり板の追従性を向上
した一例として説明する。

第６図は舟体部の平面図であり、第７図は舟体
要部側面図であつて、通常２本の舟体４′を連結
アーム７′などにより一体化した舟体組立品を、
わく組管部（図示せず）へばねなどを介して取着
している。

一本の舟体４′の上に複数のすり板１a′，１
b′からなるすり板１が一列状にそれぞればね８を
介して支持され、両端部の上面には補助すり板
６′が取り付けられており、両端部のすり板１
a′の補助すり板６′に相対する部分では、ピン９
により回動可能に舟体４′支持され、その他端と
中間に位置するすり板１b′の端部との相互間は、
弾性連結部材１１により隣接端部を互いに連接さ
れて、全てのすり板の上面が同一平面を形成する
ように構成されている。なお、各すり板１a′及び
１b′はそれぞれシヤント１０に取着され、シヤン
ト１０は舟体４′に接続されている。

以上のように構成された舟体組立品が、図示し
てないわく組管部に取着され、図示してない主ば
ねなどによつてすり板表面が電車線５に押し付け
られる。

このような構造におけるすり板１a′，１b′と電
車線５との動的挙動について説明する。電車線５
は一般に走行方向に対して一直線に張架すると、
すり板の同一箇所を摺動し、集中的な溝磨耗を生
じるので、走行方向に対してジグザグに設置さ
れ、そのレール面からの距離は極力一定に保つよ
うに張架されているが、完全に一定距離に保つこ
とは不可能である。

従つて、パンタグラフが走行すると、電車線５
は舟体４′の長手方向で往復運動をしながら、電
車線５のレール面からの距離に応じてすり板面は
電車線に接触し、走行摺動して集電を行う。

この電車線５とすり板１a′，１b′の追随性を向
上させるためには、相互の押付力を一定とすれば
運動質量を小さくした分だけ追随加速度が増加す
る。

従つて、増加加速度分に相応してより大きい振
動に対しても電車線５とすり板１a′，１b′は追随
を保ち、円滑な集電がなされてアーク発生などと
いう極めて有害な現象を避けることができる。

このように、第６図、第７図に示した集電装置
の構成では、すり板１a′，１b′と複数化して、そ
れぞれをばね８にて支持し、電車線５との対応部
の軽量化を図ることにより追随性を高めている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、従来装置には２つの問題がある。

まず、すり板１a′と１b′の隣接端部において、
電車線５が一方から他方へ移行する際の段差の問
題である。

第８図はすり板の隣接端部の部分拡大側面図で
あり、すり板１a′の最端部に電車線５が到来した
場合、電車線５の押付力はすり板１a′には直接付
与されるが、すり板１b′には弾性連結部材１１を
介して間接的に伝達される。弾性連結部材１１が
全く剛である場合は、すり板１a′側に付与された
力は同等にすり板１b′側に伝達されるので、隣接
部の段差は生ぜず問題はない。しかし、これでは
すり板を分割し軽量化を図る目的が失われてしま
う。逆に隣接するすり板１a′側質量との力学的な
絶縁を図るためには、弾性連結部材１１を極めて
柔軟なばね特性を有するものにしなければなら
ず、この場合には、すり板１b′への押圧力はすり
板１b′には伝達されず、すり板１a′側とすり板１
b′側とには上下方向に段差が生じてしまい、電車
線５のすり板１a′からすり板１b′への移行が円滑
には行えなくなつてしまう。

第６図に示されるように、すり板１a′と１b′の
隣接部分は相互に傾斜角を持たせて、一部を重複
させてはいるが、このことによつて上記の現象を
完全には避けることができない。

そこで、弾性連結部材１１のばね特性は、前記
の両者のあんばいにより設定されるが、何れにし
ても弾性連結部材１１の柔軟性は必要なので、こ
れに相応して押付力が直接付与される側と間接的
に伝達される側との段差の発生は避けられず、こ
の部分での溝磨耗や、段差移行による振動の誘発
などの問題が生ずる。

更に、第２の問題点として、すり板を分割した
場合の大きさが他の溝構成部分の大きさに制約さ
れて、さほど小さくはできず、逆に付加される部
品の質量増加によりその効果は実質的に低い点で
ある。

すなわち、第７図に示されるように、すり板１
a′および１b′を支持するための必要部品は、弾性
連結部材１１、ばね８、ピン９、シヤント１０な
どで、これらの各部品の長手方向の寸法を合算し
た値以下にすり板１a′，１b′の長さを小さくする
ことはできず、幅方向についても各部品が強度お
よび構造上の制約を受け、あまり小さくはできな
い。特に弾性連結部材１１の長手方向寸法は、強
度を持たせた上でばね特性が必要となるので、第
８図に示す有効ばね長さｌが大きくなり、極端に
は寸法を短縮できない。

従つて、すり板１a′，１b′の分割寸法はあまり
小さくはできず、逆に必要構成部品である弾性連
結部材１１、ばね８、ピン９、シヤント１０など
の増加をまねき、この分質量が増加すると共に、
信頼性および経済性が低下するという問題があ
る。

本考案は上記のような従来の欠点を解消し、分
割したすり板の単体の大きさを極めて小さくし、
併せて隣接部の段差の発生を防止しながら電車線
に当接するすり板の運動質量を減ずることにより
追随性を向上させ、更に隣接部などにおける溝磨
耗や振動誘発を生じない、優れた集電装置のすり
板支持構造体を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

つまり、その目的を達成するための手段は、す
り板１と、板ばね体２と、支持ばね３と、舟体４
とを有する集電装置のすり板支持構造体であり、 すり板１は多数のすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃ
に分割し、舟体に対して長手方向に複数列にそれ
ぞれ隣接して配設されている。

板ばね体２は平板状の細片であつて、その上に
前記すり板小片１ａ，１ｂ，１ｃが一列をなすよ
うに配列固着されている。

支持ばね３は板ばねを湾曲したものからなる。

舟体４はその上に板ばね体２が所定の間隔で、
長手方向に対し、複数列をなすように配置され、
各列のすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃは、隣接部が
走行方向に対して重ならないように千鳥状に配置
され、且つ走行方向に対し空気抵抗が少ない向き
にされた支持ばね３によつて固着されたものであ
る。

〔作用〕

その作用は、次に述べる実施例と併せて説明す
る。

以下、本考案の一実施例を、図面に基づいて詳
述する。

〔実施例〕

第１図は本考案の集電装置のすり板支持構造体
の一実施例の要部平面図、第２図はその側面図、
第３図は第１図のア〜ア断面矢視図、第４図は第
３図に相応する対比例図（抵抗が大）であつて、
図中、第６図、第７図と同符号のものは同じ構成
機能を有する部分を示す。

第１図、第２図において、２本の舟体４（１本
しか図示してない）は連結アーム７により一体化
され、パンタグラフの枠組に取り付けられて、ば
ね力等により電車線５に舟体４上面のすり板を押
し付けるように構成されている。

各一本の舟体４の上面にはそれぞれすり板を多
数の小片に分割したすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃ
が長手方向に２列に隣接して配設されており、両
列の隣接端部は走行方向に重複しないように千鳥
状に配されている。

各列のすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃは一枚の連
続した弾性を有するステンレス鋼板上に溶接など
により固着されている。本実施例ではステンレス
鋼板用板はばね作用を有し、且つ防錆性、導電性
が良好であれば、燐青銅等の他の弾性を有する板
材を使用してもよい。

上記のステンレス鋼板は、各すり板小片毎に舟
体に弾性支持するように、且つ全体を一体として
舟体４に着脱可能なように、板ばね体２として一
体に形成されている。この板ばね体２は弾性を有
する平板状の細片である。

そして、板ばね体２と舟体４との間にそれぞれ
すり板小片１ａ，１ｂ，１ｃに対応させて、板ば
ねを湾曲にした支持ばね３が複数個配設されてい
る。

また支持ばね３は電車の走行時に受ける空気抵
抗を緩和させる方向で、且つすり板小片１ａ，１
ｂ，１ｃのほぼ中央部分に配設されている。そし
て、例えばボルトなどにより板ばね体２及び舟体
４へそれぞれの支持ばね部３を取着して一体化さ
れたすり板弾性支持部を形成している。なお、支
持ばねの形状はばね機能があればいかような形状
であつてもよい。

かくして、かようなごとく構成することにより
多くの利点が得られる。すなわち、第３図に示す
本考案の支持ばね３の幅方向（板表面）と、走行
方向を同一となし、且つすり板小片１ａ，１ｂ，
１ｃのほぼ中央に支持ばね３を配設しているの
で、電車線５とすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃとの
電車の走行方向に対する接触面ΔPは、矢印長さ
で示すごとく、均等に付与され、耐磨耗性、追随
性に好い結果をもたらしめる。更に、万一アーク
が発生しても、その発生部位には支持ばね３はす
り板小片１ａ，１ｂ，１ｃの下部に配設されてい
るので、点線で示すアーク１２に接触せず溶損な
どの被害をうけない。もしこの支持ばね３の配設
向きを本考案の構造と異なつた直角向きに変えた
第４図に示すような場合、接触面圧力ΔP′は、矢
印長さで示すごとく支持ばね３の根本のＵ字形近
傍では接触面圧力ΔP′は高く、先端に遠のくほど
低くなり、一般に力及び断面積を一定とすれば、
撓みは長さの３乗に比例することから、偏磨耗及
び追随性を悪くする。

更に、アーク１２′が発生した場合、その部位
に支持ばね３が接触するので溶損などの被害を受
けることになる。

更に考えられる利点としては、高速時において
空力による抗力を僅少にできることである。

一般に空気の密度ρ、相対風速Ｖ、対向面積
Ｓ、抗力係数C_Dとした場合、空気中の走行物体
の抗力F_Dは、 F_D＝（１／２）ρV²SC_D で表され、ρ，Ｖは走行条件で決まつてしま
い、C_Dもばね特性を優先させればあまり変えら
れず第４図に示す向きに支持ばね３を配設すれば
板ばねの幅に高さを掛けた面積となり、Ｓは大き
くなるので、すり板小片１ａ，１ｂ，１ｃの上下
方向の力に比べ、極めて大きな走行方向の空力
（抗力）が加えられ、上下の運動を阻害すること
になる。

而して、本考案では支持ばね３の対向面積は、
板厚み面のみでこの支持ばね３の実際の板厚は、
例えば0.1〜0.9mm程度で、目的とするばね作用が
得られるので、この厚みに高さを掛けても面積は
小さい。故に、抗力の発生は僅少となる。

以上の如く、板ばね体２により一体に形成され
たすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃは、板ばね体２と
支持ばね３をボルトなどにより取着し、さらにこ
れらを舟体４に取り付けることにより、舟体４に
弾性支持されるものとなる。更に、その両端に位
置するすり板小片１Ａおよび１Ｂは、いずれもそ
の最端部が板ばね体と共に車両走行方向に対して
斜に切り取られており、この切り取られた部分に
一部が入り込み、車両走行方向についてすり板１
Ａ，１Ｂと重複するようにして補助すり板３が舟
体４に固定取り付けされている。

すり板小片１Ａおよび１Ｂと補助すり板３の両
者の重複部分の一部は、高さ方向にそれぞれ斜に
面取りがされており、電車線５の相互間の摺移行
が円滑に行われるようになつている。ただし、電
車線５がすり板小片１Ａ，１Ｂから更に外れて、
補助すり板３と摺接するようなことはほとんどな
い。

次に、かようなごとく構成された集電装置のす
り板支持構造体について、その作用を、第５図を
参照しながら説明する。

第５図は電車線と摺接するすり板小片付近の拡
大側面図である。

今、電車線５が第一のすり板小片イの第二のす
り板小片ロとの隣接端部に到来したとすれば、そ
の押圧力はすり板小片イ，ロを固着した板ばね体
２と他側の板ばね体２に固着された第三のすり板
小片ハにも付加される。

第三のすり板小片ハ側のすり板小片隣接端部
は、第一のすり板小片イ、第二のすり板小片ロ側
のすり板小片隣接端部と千鳥状に配置されている
ので、第三のすり板小片ハに電車線５からの押圧
力が付加される位置は、第三のすり板小片ハのほ
ぼ中央部となつており、ここには段差はない。

第一のすり板小片イの側では電車線５の全押圧
力から第三のすり板小片ハに対する付加分担力を
差し引いた押圧力が隣接する第二のすり板小片ロ
との段差の発生要因となるが、その値は剛性分担
比から推して僅少となり、併せて第一のすり板小
片イと第二のすり板小片ロとは板ばね体２により
列内で連係され、しかもこれらはそれぞれ一枚の
連鮮した同一面上の極めて近接した位置でなされ
ているので殆ど段差を生じることはない。

また、すり板小片１ａ，１ｂ，１ｃを一体的に
支持構築する部品として、前記第６図、第７図で
説明した従来例のような、特別の弾性連結部材１
１や、ばね８、ピン９およびシヤント１０などを
必要としないので、すり板を分割する場合に長手
方向にも幅方向にも極めて自在に小さくすること
ができる。

しかも、他部品により質量の増加をまねくこと
がないので、その運動質量は僅少となり、追随性
が極めて向上する。

例えば、新幹線のパンタグラフの基準を適用し
て、前記従来例と本実施例のものとを実質的な運
動質量について比較した場合、少なくとも1/20〜
１／３０にすることが可能で、飛躍的な効果をえるこ
とができる。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したように、本考案の集電装置
のすり板支持構造体によれば、空力による抗力が
減少するので、電車線５に対応して運動するパン
タグラフ側のすり板の運動質量は僅少となり、集
電作用及びその追随性は飛躍的に向上し、連係部
の溝磨耗および段差に誘発される振動などを防止
できる。また高速時における空力による抗力及び
騒音を減じ、接触面圧力を均等に付与して均一化
が図られ、アークなどの極めて有害な現象を発生
せず、板ばね体２と支持ばね３の簡単な部品構成
でその目的を達するので信頼性も高く、経済的に
も有利な上、保守も簡単容易であるなど、多大の
効果がえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の集電装置のすり板支持構造体
の一実施例の要部平面図、第２図はその側面図、
第３図は第１図のア〜ア断面矢視図、第４図は第
３図に相応する対比例図（抵抗が大）、第５図は
電車線と摺接するすり板小片付近の拡大側面図で
ある。第６図は従来の一例を示す舟体部の平面
図、第７図は第６図の舟体要部側面図、第８図は
すり板の隣接部における電車線とすり板小片挙動
状態図である。 １ａ，１ｂ，１ｃ，１Ａ，１Ｂ，イ，ロ，ハ…
…すり板小片、１a′，１b′……すり板、２……板
ばね体、３……支持ばね、４，４′……舟体、５
……電車線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 すり板１と、板ばね体２と、支持ばね３と、舟
   体４とを有する集電舟装置であつて、 すり板１は多数のすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃ
   に分割され、舟体に対して長手方向に複数列にそ
   れぞれ隣接して配設されており、 板ばね体２は、平板状の細片であつて、その上
   に前記すり板小片１ａ，１ｂ，１ｃが一列をなす
   ように配列固着されており、 支持ばね３は、板ばねを湾曲したものからな
   り、 舟体４は、その上に板ばね体２が所定の間隔で
   長手方向に対し、複数列をなすように配置され、
   各列のすり板小片１ａ，１ｂ，１ｃは、隣接部が
   走行方向に対して重ならないように千鳥状に配置
   され且つ走行方向に対し空気抵抗が少ない向きに
   された支持ばね３によつて固着された 集電舟装置。