JPS6348103A - 集電舟装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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更ξこ電車
線に摺接していないすり板小片の自由振動を抑止し、電
車線の到来時における他の諸種の振動との重合をさせる
ことなく追随性Ｐ３ を手順化し、円滑な集電をなさしめ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１こ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っている。

車両の走行速度が速かったり、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特命を縮めるば
かりでなく、場合番こよっては電車線の沿線地域に電波
障書を与え、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「真岡用集電装置、Ｊおよび実願昭６（）−３８
７２６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
図であって、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’　、　ｌｂ’
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１４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１３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屹構成
されている。なお、各すり板１ａ’およびＩｂ’からは
それぞれシャント１５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って
すり板表面が電車線５に押し伺けられる。

このような構造におけるすり板１ａ′、市′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カ一
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。

従って、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’、ｌｂ’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。従り
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’　、　ｌｈ’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
、すり板をｌａ’　、　ｌｂ’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〕

しかしながら、従来装臂には大きな問題がある。

すなわち第６図においては電車線５に摺接しているすり
板１ａ’は集電するために必要な押圧力（一般に靜押圧
力Ｐａ　＝　５．５１ｃｇｆ）をもって接しているので
、この力板下の振動加速力ではすり板１８′ははね８′
により支持されていても自由振動は抑止される。しかる
に電車線５に摺接してない他のすり板１ｂでは押圧力が
作用していないので車両の走行にともなって発生する諸
種の振動は舟体４′、ばね８′を介しＰ７ てすり板市′番こ伝達され、このすり板ｌｂ′系の固有
振動数（ばね常数、質量により決定される）で自由振動
を誘発する。この状態のときに電車線５がすり板１ｂ’
の方へ到来すると電車線５側の振動および車両走行にと
もなって発生した諸種の振動と前記のすり板１ｂ’の自
由振動とが重合してより大きな振動となり電車線５との
追随性は乱れ、この自由振動の加振がなされない正常な
追随性能にくらべ極めて低い速度で離線しアークを発生
させる。更には高速時においては空力的な微振動も付加
され前記の自由振動を増長し極めて問題となっている。

〔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
り板小片が電車線に摺接していない状態においては支持
しているばねに初期力を付与してすり板小片系の自由振
動を抑止し、車両側よりの他の振動と重合することなく
円滑な追随性能が得られる優れた集電装置の支持構造体
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、すり板小片を支持するばね
Ｃｒ１着目し、通常、電車線に抑圧する静的な力（−般
には靜押圧力Ｉ）ｏ：”　５．５　ｋｇｆ　）の数分の
１の力をすり板小片を支持している各々のばねに付加す
るようにその自由長を適宜にたわませた状態でセ、チン
グするようにストッパ機構を設けるように成したもので
ある。もぢろんすり板小片の運動は左右。

前後、傾きおよび」二下方向など全包囲的に運動するの
で本発明の実施例ではこの運動を阻害することなく前記
ばねの初期長を制限させるストッパ機構として鋼索など
をばね力σ）　＋ｉｘ心点心慮設してすり板支持弾性系
を一体形成したものである。

以下本発明にかかるものを図面を参照して記述する。

〔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図は本発明
の他の実施例を示す一部断面図、第５図はストッパ機構
として好ましくない例を示す比較断面図である。

第１図〜第４図匿おいて、ｌａ　、　ｌｂはずり板小片
、２は板ばね体、３は補助すり板、４は舟体、５は電車
線、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
体に対し、弾性的に支持されるようになし、さらにすり
板小片Ｘｉ　、　ｌｂが舟体４に対し各々独立して運動
が可能となるようにすり板小片１ｍ　、　１ｂ＃こ各々
対応してばね８で弾性的に支持し且つこのばね８に所要
の初期力が得られるようにあらかじめ自由長をオフセ、
トさせるために鋼索７をばね８の力の中心点に装着して
ストッパ機構を構成せしめる。すなわちばね８は自由長
さ時には荷重Ｏｋｇｆであるが、この自由長よりたわみ
グだけ縮めて長さを制限してセットすればすり板小片１
ａ　、止部ではばね８Ｊこより初期力Ｆ＝ｋＪ（ｋ：ば
ね常数）で保持されることになる。この初期力Ｆの値は
電車線５への静的押圧力の数分の１となし、すり板小片
１ａ　、　ｌｂの上下運動を阻害することなく自由振動
を抑制するのに必要な最小力に設定する。もちろんばね
８のストロークは初期にオフセットした分派るので、こ
の分あらかじめ増加させておくことは当然である。

そして、かような弾性系をボルトなどにより舟体」二に
一体形成して集電装置のすり板支持構造を構成している
。ここで、ばね８の力の中心点に装着した鋼索７に代り
鎖を装着して一体形成してもよい。

次に、本発明による第４図の実施例では車両走行ζごと
もなって電車線５とずり板小片１ａ　、　ｌｂ間で振動
しこれを支持しているばね８も振動するので、ときには
その上限において鋼索７に衝撃的なカを与えることにな
る。この力はすり板１ａ　、　ｌｂを強制的に次の挙動
への外乱要素として作用し追随性を悪くするばかりか鋼
索７およびばね８の寿命を減じることになる。これを防
止する目的でばね８の上下部に間隔座工０を配設し、こ
の中にゴムなどの軟体性の緩衝座９をそれぞれ挿設し、
これらの中Ｐ　１１ 右部に鋼索７を貫通さぜ、その端部を間隙部１０に各々
ロー付などにより固着し、これらの組立品を上部では板
ばね体２およびすり板小片１ａ　、　ｌｂへ、下部では
舟体４上へ各々ボルトなどにより固着し一体形成して集
電装置のすり板支持構造を構成する。

次に、かようなストッパ機構におけるすり板支持構造体
の技術効用について詳述する。いま、ばね８の初期たわ
みＪにより付与される各々のすり板小片１ａ　、　ｌｂ
のばね力（保持力）ＦはＦ−に＃、このときの振動抑止
加速度α、はαＢ　−Ｆ／ｍ　（ｍ　：すり板小片１ａ
　＋　ｌｂの運動相当質量）となり、このα３よりも車
両走行にともなって発生する他の振動加速度αｔの方が
小さければ、電車線５に摺接していないすり板小片部は
自由振動を発生しないことになる。その具体例として現
用の新幹線について概説すれば、いま速度Ｖ　＝　３０
０ｋｍ／ｈ時における電車線５側の加振主因は、一般に
ハンガ間の振動であるこの振動数ｆは約１７Ｈ，（ｆ＝
Ｖ／Ｈ，Ｈ；ハンガ間隔約５ｍ）、平均的な両振幅２ａ
は約６Ｂである。

この加速の形態を正弦波と仮定；ッ、加振ｉｌｌの加速
度αｔを求めれば、αＩ　”　ａ（ａ＋”ｓｉｎωｔ、
最大値はσｔ　ｍａｘ＝ａω２＝ａ　（２πｆ）２これ
より前記数値を代入し最大加速度αｔｒｎａｘを求めれ
ばαｔｍａｘ　＝　３４．２ｍ／ｓ２となる。

一方、ばね８の初期力Ｆによる抑止加速度σ寓を求めれ
ば、静押圧力Ｐｏ　＝　５．５ｋｇｆ、これの約１１５
程度に初期力Ｆを設定すればＦξ１　ｋｇｆ、すり板小
片１ａ。

１ｂの運動相当質量ｍは約ｍ　＝　０．２ｋｇとして抑
止加速度αＳを求めれば、 ｄｓ　＝　５０ｍ／ｓ　　（ａｓ　＝Ｆ／ｍ）　となる
。

すなわち、加振側の最大加速度αｔｍａｘ　（＝　３４
．２１Ｔｌ／♂）〈抑止加速度αＳ　（−ｓｏｍ／ｓ２
）が成立するので十分に自由振動の発生を抑止できる。

いまこの初期保持力Ｆがないとすれば、加振側の振動数
ｆ＝１７Ｈ。

に対しずり板小片１ａ　、　ｌｈを支持している弾性系
の固有振動数はこの部分の質−ｉｔ、追随性、振動伝達
率などの主要因より約２０〜３０Ｈ，程度なので、加振
数ｆ＝１７Ｈ２に対し共振領域匿近ずいているの繊 で電車め５に摺接していないすり板小片１ａ　＊　ｌｂ
は大きく自由振動を誘発し、これが他の振動と重合して
追随性を乱し問題となる。以上のように本発明は極めて
単純な創案であるが効用性が高く、従来例でも記述のよ
うに創案されず見過されてきたものであるが、実際の試
作機に本発明を適用してみてその効用性を改めて確昭し
た次第である。

次ｉこ通常考えられる好ましくない比較事例について第
５図を参照しながら説明する。このことは本発明の実施
例が極めて単純ではあるが、実用的で有用性の高いこと
を立証するものである。

第５図において、第３図と同様第１図、第２図中のア〜
ア矢視断面に相当する部位を示し、ばね８の力の中心線
に相当する位置で上部の両端面にＬ字状のフック１１、
下部の舟体４の両端面に上部のフック１１に対向するＬ
字状のフック１２を各々ボルトなどで固着し、一体形成
する。このフック１１゜１２のＬ字曲がりの寸法（図中
δ１．”１）の合算により決定される長さをばね８の初
期保持力Ｆが得られるように設定する。かような構造に
おいてはすり板小片１ａ　、　ｌｂが左右の傾き。前後
、」１下方向などの運動時に阻害されることなく所要ス
トロークをもって追随運動をなすためには多くのスペー
スを必要とするので、フック１１　、１２の寸法・形状
は本発明の実施例にくらべ極めて大きくなる。

このことによって、質量、空気流による抗力。

微振動などが増加し、更にはフック１１　、１２金員の
曲がりふところ部に雪や氷が付着し、追随運動を阻害す
るなど極めて問題となる。これにくらべ本発明の第３図
、第４図などの実施例では、−・本の鋼索７でばね８の
中央に配設されるのですり板小片１ａ　、　ｌｂの諸種
の方向の追随運動に対しは（ヒんどスペースを要さず軽
量にして空力の影響も受けず雪９氷などの付着もなく、
経済性番ども富み極めて有効にその目的を達することが
できる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明にがかる集電装置の支
持構造体によれば、電車線５に対応して運動するパンタ
グラフ側のすり板において電車線５に摺接していない状
態のすり板系の自由振動の発生を抑止し、走行時に発生
する他の諸種の揚動と重合することがないので追随性は
極めて円滑ζこＰＩ３ 行われ、その構造体においても鋼索７などの極めて単純
な手段でその目的を達し且つ、各方向の動作に対しても
撓みスペースを必要としないので、軽量化、経済性、信
頼性、空力特性への阻害抑止など多くの特徴を有し、実
用上極めて有用性の高いものである。

【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図は本発
明によるストッパ機構の他の実施例を示す一部断面図、
第５図は好ましくないストッパ機構の例を示す比較断面
図、第６図。 第７図は従来の実施例で、第６図は舟体部の平面図、第
７図はその舟体要部正面図である。 ｌａ　、　ｌｂ・・・・・・すり板小片、１ａＪ　、　
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
・−ム、７・・・・・・鋼索、８．８′・・・・・・ば
ね、９・・・・・・緩伽座、１０・・・・・・間隔塵、
１１　、１２・・・・・・フック、１３・・・・弾性連
結部材、１４・・・・・・ピン、１５・・・・・・シャ
ント。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電車線に接するすり板を多数の小片に分割しこの
   分割したすり板小片を舟体の長手方向に隣接して列状に
   配設し、更にこれらのすり板小片を舟体上において一列
   状に連係せしめ各々のすり板小片が独立して運動可能と
   なるようにばねなどにより弾性支持しこれらを舟体上に
   一体形成せしめるすり板支持構造において、前記すり板
   小片とこれを支持するばね部の運動の左右、前後、傾き
   、および下方向の動作に対し阻害することなく且つ上下
   方向の動作に対し、すり板小片部が電車線に摺接してい
   ない無負荷時、例えば走行などの振動により自由振動の
   発生を抑止する力に相応したばね力を付与するためのイ
   ニシャルたわみをばねに与えるストッパ機構を設けたこ
   とを特徴とする集電装置のすり板支持構造体。
2. （２）前記ストッパ構機の構築として、ばね力の中心点
   に鋼索を用いて構成したことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の集電装置のすり板支持構造体。
3. （３）前記ストッパ機構の構築としてばね力の中心点に
   鎖を用いて構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の集電装置のすり板支持構造体。
4. （４）前記ストッパ機構のばね力の中心点に鋼索および
   鎖を用いた構成において鋼索および鎖の取着部に緩衝座
   を設けこれを介してストッパ機構を構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載の集電装置のすり
   板支持構造体。