JPH0376082B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパンタグラフなどの電気車用の集電装
置にかかり、特に集電部の電車線に対する追随性
を高めるため、複数のすり板をそれぞれ舟体に弾
性支持して一体化する集電装置の支持構造体に関
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などによ
り付与し、舟体を介して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58−150672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７図は舟体部の平面図であり、第８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６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′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３′が取り付けられ
ており、両端部のすり板１a′の補助すり板３′に
相対する部分では、ピン９により回動可能に舟体
４′に支持され、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７によ
り隣接端部を互いに連接されて、総てのすり板の
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′および１b′からはそれぞ
れシヤント１０が舟体４′に接続され、通電に供
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、パンタグラフの押付力を一定
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′，１
b′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７図、第８図に示した集電装置の
構成では、すり板を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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の従来装置には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９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７を
介して間接的に伝達される。弾性連結部材７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１b′側質量
との力学的な絶縁を図るためには、弾性連結部材
７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１a′への押付力
はすり板１b′には伝達されず、すり板１a′側とす
り板１b′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１b′への移行が円
滑には行えなくなつてしまう。

第７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７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７の柔軟性は必要なので、これに
相応して押圧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。

さらに、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構成部品の大きさに制約さ
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８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７、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７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９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７、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。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明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、さら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すり板の支持構
造体を提供することを目的としている。

その目的を達成するための手段として、本発明
は舟体の長手方向の各すり板小片の隣接端部にお
ける互いのすり板小片を、長手方向で凹凸形状あ
るいはクランク形状などにより互いにラツプ（各
すり板小片隣接端面部を互いに入り込ませる）さ
せ、おおむねそのラツプ部の長さ部位では板ばね
体と固着せず、ラツプの終端部位にて板ばね体に
固着し、さらにすり板小片の隣接部において互い
の上面が面一でなく傾斜をなす運動がなされても
互いのラツプ部の先端側面が当接することのない
よう適宜隙間を付し、それぞれのすり板小片が独
立して傾斜運動を可能ならしめ、それと同時に電
車線が舟体の長手方向に摺接する際それぞれのす
り板小片の隣接端部における例えば凹凸形状とな
したラツプ部が案内となることにより段差などが
生じず、円滑に運動がなされるような寸法、形状
をなして一体形成されたものから構成するように
したものである。

また、すり板小片を互いに舟体の長手方向で凹
凸などの形状にラツプさせて連係せしめるが、さ
らにその隣接した凸形状および凹形状の先端側面
部を、板ばね体の曲げ応力を軽減ならしめるよう
に厚み方向においてラツプ先端より下面に向けて
下り勾配形状となし、且つすり板小片の隣接部が
凸状に傾斜運動がなされても電車線の舟体長手方
向の摺接運動に対し段差を生じせしめぬようにラ
ツプの先端より上面に向けて上り勾配形状とな
し、板ばね体に連係して一体形成する。

以下、本発明にかかかるものを、図面を参照し
て詳述する。

〔実施例〕

第１図は本発明にかかる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図は同じく
正面図、第３図は第１図、第２図のア〜ア断面矢
視図、第４図は第１図のイ〜イ断面矢視拡大図で
あつて、第７図、第８図と同一の符号は同一また
は同一機能を有する部分を示す。

第１図〜第４図において、１ａ，１a_-1，１
a_-2，１a_-3，１ｂはすり板小片、２は板ばね体、
３は補助すり板、４は舟体、６は連絡アーム、８
はばねでありすり板を多数の小片に分割して一本
の舟体に対して長手方向に列状にそれぞれ隣接し
て複数個配し、且つ各列内間の隣接部を舟体４の
長手方向に例えば凹凸形状になして備え、各連係
をばね特性を有するものとなし、さらにこれらの
小片を舟体に弾性的に支持されるようにしたもの
である。

すなわち、各すり板小片１ａ，１a_-1，１a_-2，
１a_-3，１ｂの列内間を連係する例えばステンレ
スや燐青銅などの弾性を有する１枚の導電性の板
ばね体２にすり板の分割小片を隣接せしめて固着
し、且つこの板ばね体２を舟体４に対して導電性
のばね８によりすり板小片１ａ，１ｂに対応させ
て弾性支持せしめるように一体形成したものであ
る。

これらの構成をさらに詳細に説明すると、２本
の舟体４（１本しか図示してない）は連結アーム
６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、ばね力などにより電車線５に舟体４
上面のすり板を押圧するように構成されている。
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，１a_-1，１a_-2，１a_-3，
１ｂが長手方向に１列状に隣接して配設されてお
り、その隣接端部においては各々のすり板小片１
ａ，１a_-1，１a_-2，１a_-3，１ｂを凹凸形状のす
り板小片１a_-1x，１a_-2x，１a_-3x……，１a_-1Y，
１a_-2Y，１a_-3Y……となして互いがラツプするよ
うに配されている。またすり板小片１ａ，１ｂは
一枚の連続した弾性を有する例えばステンレス鋼
板上にボルト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を用いたが、ばね作用を有
し防錆性、導電性が良好であれば、燐青銅などの
他の弾性を有する板材を使用してもよい。また、
本実施例では板ばね体５と補助すり板３を分離し
て示したが、一体物として形成してもよい。さら
に、ラツプ部を凹凸形状のもので説明を行つた
が、各すり板小片隣接端面部を少なくとも一箇所
以上入り込ませるようにしてすり板小片隣接境で
段差が生じないようなものであつてもよい。

次に、すり板小片１ａ，１ｂのラツプ部の厚さ
について第５図、第６図を参照して説明する。

第５図は電車線によつてすり板小片の隣接附近
が降下したときの拡大断面図、第６図は電車線に
よつてすり板小片の隣接附近が上昇したときの拡
大断面図である。

第５図、第６図において、すり板小片１a_-1と
１a_-2が互いに凹および凸状態に傾斜した場合、
その最大傾斜角に相応してすり板小片１a_-1と１
a_-2の上面を電車線５が舟体長手方向に移動する
際に間隙など生じず適切な案内機能を果す長さと
なつている。さらに、その先端側面を厚みの方向
で上下の両角を斜めに勾配形状の傾斜面α，βを
形成し、先端部分を半円径すなわちまるく面取り
されている。これらの寸法、形状はすり板小片１
a_-1と１a_-2が隣接する互いの傾斜状態が例えば第
５図に示す凹状態の場合、下面の角部の勾配形状
を最大傾斜角度に相応させて板ばね体２の曲げ応
力が最小となるように決定する。もし勾配形状を
付けない場合その先端角部は一点鎖線のウ部のご
とく下方へ大きく下るので、ここに接している板
ばね体２は相応して曲がりが大きくなり破損を招
くことになる。

次に第６図に示す凸状態に傾斜した場合、上面
にて段差および間隙など生じないように最大傾斜
角度に相応させてラツプ部の先端角部の上面勾配
形状を決定する。もし勾配形状を付けない場合そ
の先端角部は一点鎖線のエ部のごとく先端角部が
互いに摺動し、上面に対して段差を生じる。この
ことは電車線５の移動を阻害し段差部で離線振動
を誘発しアークを発生することになる。

ここに第１図において、電車線５がすり板小片
１ａおよび１ｂの上面を舟体長手方向に移動する
際、その隣接部の挙動が凹または凸状態の何れに
傾斜しても段差、間隙など生じず円滑に移行する
ように案内機能を果すように本ラツプ部の寸法、
形状を決定することが要旨である。このようにす
り板小片１a_-1と１a_-2のラツプ部を形成してこの
すり板小片１ａ，１ｂをそれぞれ板ばね体２にボ
ルトなどにより固着し、隣接部を板ばね体２によ
り連係させ、これにすり板小片１ａ，１ｂに対応
させてばね８を前記のボルトと共締にして取着
し、ばね８を舟体４にボルトなどにより一体固着
する。これによりすり板１ａ，１ｂは各々独立運
動を可能となして舟体４に対し弾性支持されたも
のとなる。また、両端に位置するすり板小片１ｂ
はいずれもその最端部が板ばね体２と共に車両走
行方向に対して斜め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むようになして補助
すり板３が舟体４に取着され、電車線５の相互間
の摺動移行が円滑に行われるようになつている。
このとき、電車線５がすり板小片１ｂからさらに
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。

ここで、すり板小片１a_-1と１a_-2とのラツプ部
において本発明の構造の代わりにすり板小片１
a_-1と１a_-2とを間隙をもつて配設し下部にてピン
などにより螺番作用をさせて構成することも幾何
学的には可能であるが、ピン部は走行による多く
の繰り返し振動により摩滅する。また、間隙の最
大値は凹状の傾斜角度により決定されるので、最
大値以下の傾斜の場合、間隙および上下の段差を
生じ電車線５の移行を阻害するので大きな問題と
なる。これに比べ本発明では前記のごとく単純な
構造にしてその目的を達しているので極めて実用
性が高い。

次に、かような構造にて電車線５が第１図に示
すすり板小片１ａと１ａの上面を摺動移行する際
の挙動について第５図、第６図により説明する。
なお、すり板小片１ａと１ｂの挙動はすり板小片
１ａと１ａの場合と同じであるため、その説明を
割愛する。

第５図において、すり板小片１a_-1，１a_-2がそ
の隣接部で互いに凹状態の傾斜をなす場合、いま
電車線５がすり板小片１a_-1の端部に到来したと
すればその摺接面には押圧力が作用し、すり板小
片１a_-1はばね８で支持されているのでその力に
相応して下方向へ傾斜をもつてたわむ。この傾斜
はばね８の中心と作用力の中心がずればね８のば
ね特性を左右の回転モーメントに対し例えば板ば
ねなどによりやわらかくしておくことにより容易
になされる。同時にこの押圧力はすり板小片１
a_-1の先端にラツプして１a_-2の先端が入り込んで
いるので同様に受力する。しかして、すり板小片
１a_-2も、たわみ段差を生じない。さらに時々
刻々とその傾斜角度が変化しても互いのラツプ部
が電車線５の移行に際し案内役となる。さらにこ
れらすり板小片１ａ−₁と１ａ−₂は１枚の板ばね
体２により互いに連係されているので、その曲り
は容易で且つ一平面上で極めて接近された位置で
なされるなど多くの好条件によりこの隣接部での
電車線５の移行は円滑になされ離線、アークの発
生、振動誘発など防止される。ここに、電車線５
の運動に呼応するすり板小片は電車線５に摺接し
ている１ａ−₁と１ａ−₂のみとなり、他の外側に
配設されたすり板小片（第５図では一方のすり板
小片１ａ−₃のみ示し他側は省略している）は極
めて柔らかに板ばね体２により連係され、且つ
各々独立して押圧力が付与され、無負荷の状態で
は水平を保持するようになしている。故に負荷側
のすり板小片１ａ−₁，１ａ−₂と他側のすり板小
片１ａ−₃との隣接部では傾斜をなして連係され
ているので、他側のすり板小片１ａ−₃は動じな
いので１ａ−₁と１ａ−₂の慣性質量のみが力学的
挙動の対称となり従来のように舟体部全体が運動
するのではなく、極めて小さな量となる。すなわ
ち押圧力一定とすれば慣性質量の減じた分だけ追
随加速度は向上される。

次に第６図において、すり板小片１ａ−₁と１
ａ−₂とが互いの隣接部で凸状態になつた場合こ
れは電車線５が到来した後のすり板小片１ａ−₁，
１ａ−₂が残留振動している間に再度電車線５が
到来し、上下運動の位相が反転した場合が想定さ
れる。この場合でも互いのすり板小片１ａ−₁と
１ａ−₂とはその先端部でラツプしているので隣
接部の曲がりの頂上部においても間隙を生じず互
いの先端角部を凹状態の最大傾斜角に相応させて
斜形となしている。故にエ部のごとく段差など生
じず電車線５は円滑に摺動移行する。ここにパン
タグラフは離線、アークなど発生せず良好な集電
作用がなされる。

また、すり板小片１ａ，１ｂを一体的に支持構
築する部品として、前記第７図、第８図で説明し
た従来例のような、特別の弾性連結部材７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、他部品による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、飛躍的な効果を得るこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明にかかる集
電装置のすり板支持構造体によれば、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
質量は僅少となるので、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ので、アークなどの極めて有
害な現象を発生せず、板ばね体２およびばね８な
どの少ない部品点数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、多大の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる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図は第１図
の正面図、第３図は、第１図、第２図のア〜ア矢
視断面図、第４図は第１図のイ〜イ矢視断面拡大
図、第５図および第６図は電車線と摺接するすり
板小片の隣接附近の拡大断面図、第７図〜第９図
は従来の実施例で第７図は舟体部の平面図、第８
図はその舟体要部正面図、第９図はすり板の隣接
端部において電車線と摺接するすり板の拡大断面
図である。 １ａ，１ｂ，１ａ−₁，１ａ−₂，１ａ−₃……
すり板小片、１a′，１b′……すり板、２……板ば
ね体、３，３′……補助すり板、４，４′……舟
体、５……電車線、６……連結アーム、７……弾
性連結部材、８……ばね、９……ピン、１０……
シヤント、α，β……傾斜面、１a_-1x，１a_-2x，
１a_-3x……凸形状、１a_-1Y，１a_-2Y，１a_-3Y……
凹形状。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ すり板１と、板ばね体２と、ばね８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_-1，１a_-2，
   １a_-3……を有し、舟体４の長手方向に対して、
   該各すり板小片１a_-1，１a_-2，１a_-3……が列状
   に配列されたものであり、 各すり板小片１a_-1，１a_-2，１a_-3……は、隣
   接端面の一方が凸状１a_-1x，１a_-2x，１a_-3x……
   で、他方が凹状１a_-1Y，１a_-2Y，１a_-3Y……に形
   成され、一方の凸状が他方の凹状に入り込む状態
   で列状に配列されており、 板ばね体２は、その上にすり板１のすり板小片
   １a_-1，１a_-2，１a_-3……が列状に配列されて固
   着されたものであり、 舟体４は、その上に板ばね体２がばね８によつ
   て固着されたものである 集電舟装置。 ２ 各すり板小片１a_-1，１a_-2，１a_-3……は隣
   接端面の凸状１a_-1x，１a_-2x，１a_-3x……及び凹
   状１a_-1Y，１a_-2Y，１a_-3Y……の先端側にかけて、
   厚み方向の上下面または側面に、面取り、ないし
   傾斜面α，βが形成されたものである 特許請求の範囲第１項記載の集電舟装置。