JPWO2020008581A1

JPWO2020008581A1 - 集電舟及びそれを備えるパンタグラフ

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Publication number: JPWO2020008581A1
Application number: JP2020528618A
Authority: JP
Inventors: 伸治中島; 隼人小林; 潔森田; 亮稔松居; 山口　剛; 山口　　剛; 昌樹樫山
Original assignee: Hitachi Ltd; Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2021-07-08
Anticipated expiration: 2038-07-05
Also published as: GB202016278D0; GB2587112B; GB2587112A; JP7132330B2; WO2020008581A1

Abstract

車両の車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、架線に摺接する上面２１を有して集電するすり板２と、ｚ軸方向上方に開放されたｙ軸方向全長に亘る中空部、及びｙ軸方向の一端部と他端部とに位置するすり板支持部３２を有する舟体３と、舟体のすり板支持部の中空部に収納され、すり板をその上面が舟体のｚ軸方向上端から突出するようにｚ軸方向上方に付勢する弾性部材４と、舟体の中空部からｙ軸方向の一方と他方との夫々に突出し、且つｚ軸方向下方に折曲するホーン５とを備え、すり板の上面が、上に凸となる形状を有し、且つ少なくともその頂部は曲面２１ａから構成され、パンタグラフのｚ軸方向上端部に設けられる、ｙ軸方向に長手の集電舟１において、すり板支持部を除く舟体の底面３ａが、すり板支持部の底面３２ａよりもｚ軸方向上方にオフセットしている。

Description

本発明は、鉄道等の車両の車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、パンタグラフのｚ軸方向上端部に設けられる、ｙ軸方向に長手の集電舟及びそれを備えるパンタグラフに関する。

従来、この種の集電舟として、架線に摺接する上面を有して集電するすり板と、ｚ軸方向上方に開放されたｙ軸方向全長に亘る中空部、及びｙ軸方向の一端部と他端部とに位置するすり板支持部を有する舟体と、舟体のすり板支持部の中空部に収納され、すり板をその上面が舟体のｚ軸方向上端から突出するようにｚ軸方向上方に付勢する弾性部材と、舟体の中空部からｙ軸方向の一方と他方との夫々に突出し、且つｚ軸方向下方に折曲するホーンとを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１に記載の集電舟では、すり板の上面において渡線等を除く架線に摺接する部分がほぼ平面状に構成されている。ここで、パンタグラフに関する工業規格は、必ずしも国際的に統一されたものが採用されている訳ではなく、国によっては工業規格が異なっている場合もある。例えば、車両走行中に架線とすり板の上面との摺動が途切れたり、また、トンネル内部を走行する際に集電舟がトンネル内壁と接触したりする等の問題があって、特許文献１に記載の集電舟を採用することができない国が実在する。例えば、ヨーロッパの国々の多くは、上記の如くの問題を解消するために、すり板の上面が、上に凸となる形状を有し、且つ少なくともその頂部は曲面から構成されるようにした集電舟を採用している。

しかしながら、そのような集電舟では、すり板の上面が上に凸となっているが故に、集電舟のｚ軸方向の厚さが特許文献１に記載の集電舟よりも厚くなっており、従って、重量が重く、また、車両走行中の空気抵抗が比較的大きいという別の問題がある。

特開２０１７−１６９４１１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、すり板の上面を上に凸となる形状とし、且つ少なくとも頂部を曲面から構成されるようにした集電舟の軽量化及び車両走行中の空気抵抗の低減を図った集電舟及びこの集電舟を備え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、車両の車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、パンタグラフのｚ軸方向上端部に設けられる、ｙ軸方向に長手の集電舟であって、架線に摺接する上面を有して集電するすり板と、ｚ軸方向上方に開放されたｙ軸方向全長に亘る中空部、及びｙ軸方向の一端部と他端部とに位置するすり板支持部を有する舟体と、舟体のすり板支持部の中空部に収納され、すり板をその上面が舟体のｚ軸方向上端から突出するようにｚ軸方向上方に付勢する弾性部材と、舟体の中空部からｙ軸方向の一方と他方との夫々に突出し、且つｚ軸方向下方に折曲するホーンとを備え、すり板の上面が、上に凸となる形状を有し、且つ少なくともその頂部は曲面から構成されるものにおいて、すり板支持部を除く舟体の底面が、すり板支持部の底面よりもｚ軸方向上方にオフセットしていることを特徴としている。

本発明によれば、舟体のすり板支持部を除く部分のｚ軸方向の厚さがすり板支持部よりも薄くなる。このため、集電舟の重量は従来のものよりも軽く、また、車両走行中の空気抵抗が低減される。

また、本発明において、車両の車長方向をｘ軸方向として、舟体において、ｘ軸方向一方に位置する第１側面部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向他方に傾斜し、且つｘ軸方向他方に位置する第２側面部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向一方に傾斜すると共に、ｚ軸方向上端部に位置する上面部のｘ軸方向一方の第１端縁部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向一方に傾斜し、且つ当該上面部のｘ軸方向他方の第２端縁部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向他方に傾斜していることが望ましい。これによれば、上記の如く傾斜する第１側面部、第２側面部、第１端縁部及び第２端縁部により、車両走行中の集電舟の揚力が増大して架線とすり板の上面との摺動がより確実になる。

本発明の一実施形態である集電舟をその近傍に位置する舟支え及び上枠の一部と共に示した斜視図。図１に示した集電舟の分解斜視図。図１に示した集電舟のＡ−Ａ断面図。

図１及び図２を参照して、本実施形態の集電舟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、ｙ軸方向に長手のものであり、パンタグラフのｚ軸方向上端部に設けられる。図１及び図２では図示を省略しているが、パンタグラフは、従来同様に、車両の屋根上に固定される台枠と、この台枠に対してｚ軸方向に昇降自在に設けられる、上枠Ｆ１及び下枠から構成される枠組と、上枠Ｆ１のｘ軸方向一方の頂部に設けられる舟支えＳと、舟支えＳのｚ軸方向上端部に設けられる集電舟１とを備える。このパンタグラフは、上枠Ｆ１と舟支えＳとの連結部をカバーＣにより囲繞し、車両走行時の空力騒音の低減を図ったものである。なお、図１に示したパンタグラフは所謂シングルアーム形と呼ばれるものであるが、集電舟１は、所謂菱形や下枠交差形のパンタグラフにも適用可能である。

集電舟１は、すり板２と、舟体３と、弾性部材４と、ホーン５とを備えている。すり板２は、図示省略した架線に摺接する上面２１を有して集電する。上面２１は、上に凸となる形状を有し、且つ少なくともその頂部は曲面２１ａから構成されている。曲面２１ａの曲率は、例えば、工業規格ＥＮ５０３６７を満たすＲ１００００等とすることができる。舟体３は、ｚ軸方向上方に開放されたｙ軸方向全長に亘る中空部３１と、ｙ軸方向の一端部と他端部とに位置するすり板支持部３２とを有している。弾性部材４は、舟体３のすり板支持部３２の中空部３１に収納され、すり板２を上面２１が舟体３のｚ軸方向上端から突出するようにｚ軸方向上方に付勢する。弾性部材４にはコイルばね等が例示される。ホーン５は、舟体３の中空部３１からｙ軸方向一方と他方との夫々に突出し、且つｚ軸方向下方に折曲する。そして、集電舟１では、すり板支持部３２を除く舟体３の底面３ａが、すり板支持部３２の底面３２ａよりもｚ軸方向上方にオフセットしている。

具体的には、すり板２は、上面２１を有するすり板本体２２と、すり板本体２２が固定されるキャリア２３とを備えている。すり板本体２２は、カーボン等の導電性を有する材料から一体成形され、ｚ軸方向下方の底面は平面から構成されている。また、上面２１において、曲面２１ａを挟んでｙ軸方向一方の部分は、曲面２１ａからｙ軸方向一方端へ向けてなだらかにｚ軸方向下方に傾斜する平面２１ｂであり、ｙ軸方向他方の部分も同様であり、曲面２１ａからｙ軸方向他方端へ向けてなだらかにｚ軸方向下方に傾斜する平面２１ｂである。キャリア２３は、中空部材であり、ｚ軸方向の上下両面は平面から構成され、キャリア２３の上面上にすり板本体２２が安定に載置される。また、キャリア２３のｘ軸方向一方及び他方の上端には、一対の爪２３ａが立設されている。キャリア２３において、ｘ軸方向一方の上端に位置する爪２３ａは、ｚ軸方向上方に向けてｘ軸方向他方に傾斜し、ｘ軸方向他方の上端に位置する爪２３ａは、ｚ軸方向上方に向けてｘ軸方向一方に傾斜している。これら一対の爪２３ａによりすり板本体２２がｘ軸方向一方及び他方の側面において係止され、すり板本体２２がキャリア２３に固定される。さらに、キャリア２３の下面には、ｙ軸方向の一方端部と他方端部との夫々に、ｙ軸方向に並置された２本のスタッド６がｚ軸方向下方に垂設されている。スタッド６の下端部外周面部にはねじ溝が刻設されている。上記の如くのキャリア２３は、例えば、アルミニウム等の軽量金属から一体成形可能である。

また、すり板２には、ｙ軸方向一方端ではｙ軸方向一方に突出し、ｙ軸方向他方端ではｙ軸方向他方に突出する一対の補助ホーン２４が設けられている。補助ホーン２４は、ｚ軸方向下方に向けてｙ軸方向に傾斜する二股の補助ホーン本体２４ａと、補助ホーン２４の突出方向と反対方向に延設されたジョイント２４ｂとを備えている。ジョイント２４ｂの上面は平面から構成され、補助ホーン本体２４ａに近い側に、ｚ軸方向上下に貫通し、並置された２つの第１挿入穴２４ｂ_１が設けられている。第１挿入穴２４ｂ_１の各１つは、キャリア２３のスタッド６の各１本と対置可能とされている。また、ジョイント２４ｂには、補助ホーン本体２４ａから遠くに位置する第１挿入穴２４ｂ_１に隣接して、第１挿入穴２４ｂ_１よりも開口面積が大きい第２挿入穴２４ｂ_２が設けられている。第２挿入穴２４ｂ_２もジョイント２４ｂをｚ軸方向上下に貫通する第２挿入穴２４ｂ_２が設けられたジョイント２４ｂのｘ軸方向一方及び他方の側面部には、第２挿入穴２４ｂ_２と連通する第１ピン孔２４ｂ_３が設けられている。さらに、ジョイント２４ｂでは、第２挿入穴２４ｂ_２に隣接し、補助ホーン本体２４ａよりも遠い部分の下面が他の部分の下面よりもｚ軸方向上方にオフセットしている。このようにオフセットした下面に突起状の第１弾性部材ガイド２４ｂ_４がｚ軸方向下方に突設されている。このような補助ホーン２４は、キャリア２３のスタッド６の各１本をこれに対置する第１挿入穴２４ｂ_１の各１つにｚ軸方向上方より挿入し、ジョイント２４ｂの上面にキャリア２３の下面を重合させて載置し、ｚ軸方向下方から第１挿入穴２４ｂ_１の内部にナット７を挿入してスタッド６の下端部にねじ込むことによって、すり板２と連結できる。

舟体３のすり板支持部３２の内底部には、補助ホーン２４の第２挿入穴２４ｂ_２と対置可能な部位に、ブッシュ８がｚ軸方向上方に向けて植設されている。また、補助ホーン２４の第１弾性部材ガイド２４ｂ_４と対置可能な部位に突起状の第２弾性部材ガイド３２ｂがｚ軸方向上方に突設されている。さらに、舟体３のｙ軸方向一方端部に位置するすり板支持部３２には、ブッシュ８よりもｙ軸方向一方端寄りの部位に、底面３２ａをｚ軸方向上下に貫通する２つの第３挿入穴３２ｃが設けられている。第３挿入穴３２ｃはｙ軸方向に所定間隔を存して並置されている。

ホーン５は弓形に折曲する形状を有し、ｚ軸方向下方に折曲する部分には、ｘ軸方向に貫通する複数の貫通穴５ａが所定の間隔を存して設けられている。貫通穴５ａは、車両走行中に空気が流入及び流出して集電舟１の車両進行方向後方にカルマン渦が発生するのを抑制し、空力騒音の低減に寄与する。ホーン５のｙ軸方向に平行な基部５ｂには、第３挿入穴３２ｃに対置可能な中実部位に、ｚ軸方向上方に向かう非貫通のボルト孔が形成されている。このようなホーン５は、そのボルト孔と第３挿入穴３２ｃとを対置させて基部５ｂをすり板支持部３２ａの内底面上に載置し、ボルト９をｚ軸方向下方から第３挿入穴３２ｃに挿入し、上記ボルト孔にねじ込むことによって舟体３と連結できる。

そして、集電舟１は、すり板２に補助ホーン２４が連結され、且つホーン５が舟体３に連結された状態においてすり板２を舟体３に組み付けることによって形成される。すり板２と舟体３との組付けに弾性部材４が用いられると共に、ロッド組１０及びピン１１が用いられる。ロッド組１０は、ｚ軸方向に長手で、ｚ軸方向下端部の外周部にねじ溝が刻設されたロッド本体１０ａと、ロッド本体１０ａのｚ軸方向上端に位置し、補助ホーン２４の第２挿入穴２４ｂ_２におけるｘ軸方向の幅以内に収まる大きさを有する頂部１０ｂとを備え、頂部１０ｂにはｘ軸方向に貫通する第２ピン孔１０ｃが設けられている。すり板２と舟体３とを組付ける際には、弾性部材４のｚ軸方向下端部を第２弾性部材ガイド８に外嵌し、ロッド組１０の頂部１０ａを第２挿入穴２４ｂ_２の内部に第２ピン孔１０ｃと第１ピン孔２４ｂ_３とが連通するように配置する。次いで、ピン１１をｘ軸方向他方から第１ピン孔２４ｂ_３、第２ピン孔１０ｃ、第１ピン孔２４ｂ_３の順に挿入してすり板２にロッド組１０を取り付け、ロッド本体１０ａをすり板２のｚ軸方向下方に突出させる。この後、補助ホーン２４のジョイント２４ｂ及びすり板２のキャリア２３をｚ軸方向上方から舟体３の中空部３１に挿入する。この時、弾性部材４の上端部が第１弾性ガイド２４ｂ_４に外嵌し、弾性部材４はすり板支持部３２の中空部３１に収納され、且つロッド本体１０ａの下端部がブッシュ８の内部に挿入される。この状態において、キャップナット１２をｚ軸方向下方からロッド本体１０ａにねじ込む。キャップナット１２をねじ込むにつれて弾性部材４がジョイント２４ｂとすり板支持部３２との間で圧縮され、弾性部材４はすり板２をｚ軸方向上方に付勢する。こうして、すり板２は、ｚ軸方向上方に付勢されて舟体３の中空部３１に収納されると共に、上面２１が舟体３のｚ軸方向上端から突出し、すり板支持部３２に支持される。このときのすり板２のすり板支持部３２による支持状態は、舟体３の中空部３１でｚ軸方向上下に移動可能であるが、ｘ軸方向及びｙ軸方向への移動はキャップナット１２により制止され、すり板２が舟体３から脱落することはない。また、すり板２のｚ軸方向上下の移動はキャップナット１２のねじ込み具合により制限される。なお、すり板２と舟体３が組付けられた時、各ホーン５は、それに対応する位置の各補助ホーン本体２４ａの二股に分かれた一方部分２４ａ_１と他方部分２４ａ_２との間にｚ軸方向下方に介在する。

上記の如くの集電舟１では、すり板支持部３２を除く舟体３の底面３ａが、すり板支持部３２の底面３２ａよりもｚ軸方向上方にオフセットしているので、舟体３のすり板支持部３２を除く部分のｚ軸方向の厚さがすり板支持部３２よりも薄くなる。このため、集電舟１の重量は従来のものよりも軽く、また、車両走行中の空気抵抗が低減される。

次に、図３も参照して、集電舟１では、さらに、舟体３において、ｘ軸方向一方に位置する第１側面部３３がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向他方に傾斜し、且つｘ軸方向他方に位置する第２側面部３４がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向一方に傾斜している。また、ｚ軸方向上端部に位置する上面部３５のｘ軸方向一方の第１端縁部３５ａがｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向一方に傾斜し、且つ上面部３５のｘ軸方向他方の第２端縁部３５ｂがｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向他方に傾斜している。上記の如く傾斜する第１側面部３３、第２側面部３４、第１端縁部３５ａ及び第２端縁部３５ｂにより、車両走行中、ｘ軸方向一方又は他方に向かう空気の流れをｚ軸方向上方と下方とに分離でき、舟体３のすり板支持部３２の厚さがすり板支持部３２以外の部分よりも厚くなっても、すり板支持部３２に直接当たる空気の流れを抑制できる。このため、集電舟１の揚力が増大して架線とすり板２の上面２１との摺動がより確実になる。

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。上記実施形態では、すり板２に補助ホーン２４が突設されているが、補助ホーン２４はすり板２の上面２１を構成する一部として設けることもでき、また、その形状も二股に分かれたものではなく、ホーン５による渡線から次の架線への誘導をスムーズに行うことができる限り特に限定的ではない。さらに、弾性部材４を用いたすり板２のｚ軸方向上方への付勢を実現する構造も特に限定的ではない。弾性部材４がすり板収納部４からの脱落を防止できる構造であれば任意のものを採用できる。

１…集電舟、２…すり板、２１…すり板２の上面、２１ａ…すり板２の頂部の曲面、３…舟体、３１…舟体３の中空部、３２…舟体３のすり板支持部、３ａ…すり板支持部３２を除くすり板３の底面、３２ａ…すり板３２の底面、３３…舟体３の第１側面部、３４…舟体３の第２側面部、３５…舟体３の上面部、３５ａ…舟体３の上面部３５の第１端縁部、３５ｂ…舟体３の上面部３５の第２端縁部、４…弾性部材、５…ホーン。

Claims

車両の車幅方向をｙ軸方向、車高方向をｚ軸方向として、パンタグラフのｚ軸方向上端部に設けられる、ｙ軸方向に長手の集電舟であって、
架線に摺接する上面を有して集電するすり板と、ｚ軸方向上方に開放されたｙ軸方向全長に亘る中空部、及びｙ軸方向の一端部と他端部とに位置するすり板支持部を有する舟体と、舟体のすり板支持部の中空部に収納され、すり板をその上面が舟体のｚ軸方向上端から突出するようにｚ軸方向上方に付勢する弾性部材と、舟体の中空部からｙ軸方向の一方と他方との夫々に突出し、且つｚ軸方向下方に折曲するホーンとを備え、すり板の上面が、上に凸となる形状を有し、且つ少なくともその頂部は曲面から構成されるものにおいて、
すり板支持部を除く舟体の底面が、すり板支持部の底面よりもｚ軸方向上方にオフセットしている
ことを特徴とする集電舟。
車両の車長方向をｘ軸方向として、舟体において、ｘ軸方向一方に位置する第１側面部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向他方に傾斜し、且つｘ軸方向他方に位置する第２側面部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向一方に傾斜すると共に、ｚ軸方向上端部に位置する上面部のｘ軸方向一方の第１端縁部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向一方に傾斜し、且つ当該上面部のｘ軸方向他方の第２端縁部がｚ軸方向下方に向けてｘ軸方向他方に傾斜していることを特徴とする請求項１記載の集電舟。
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の集電舟を備えることを特徴とするパンタグラフ。