KR101623394B1 - 팬터그래프 장치 - Google Patents

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KR101623394B1
KR101623394B1 KR1020140136198A KR20140136198A KR101623394B1 KR 101623394 B1 KR101623394 B1 KR 101623394B1 KR 1020140136198 A KR1020140136198 A KR 1020140136198A KR 20140136198 A KR20140136198 A KR 20140136198A KR 101623394 B1 KR101623394 B1 KR 101623394B1
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신승권
조용현
이기원
박영
김형철
김진호
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한국철도기술연구원
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/24—Pantographs

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

팬터그래프 장치에 관한 발명이 개시된다. 게시된 팬터그래프 장치는, 전차선에 접하여 전차선으로부터 집전하는 집전부재와, 전동차에 연결되는 프레임부재와, 집전부재와 프레임부재의 사이에 개재되고, 복수 개의 탄성부를 선택적으로 적용하여 집전부재를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

팬터그래프 장치{PANTOGRAPH DEVICE}
본 발명은 팬터그래프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 집전부재를 지지하는 탄성부재의 탄성계수를 가변시킬 수 있는 팬터그래프 장치에 관한 것이다.
일반적인 전동차는 전기를 동력원으로 하며, 전력을 공급하는 전차선(電車線)으로부터 전동차의 지붕에 설치된 팬터그래프 장치 등을 통해 전력을 공급받는다.
전동차에 전력을 안정적으로 공급하기 위해서는 팬터그래프 장치의 집전판과 같은 집전부재와 전차선의 접촉을 안정적으로 유지해야 한다. 다만, 전동차와 함께 이동하는 팬터그래프 장치의 이동에 따라 집전부재가 전차선에서 이격되는 이선(離線)이 발생될 수 있다.
이선이 발생되면 전동차로의 전력 공급이 단절되어 전력수급 품질이 저하될 뿐만 아니라 아크 방전이 발생하여 전차선 또는 집전부재가 파손될 수 있다. 따라서 이선이 발생되지 않도록 전차선과 집전부재의 접촉상태를 유지하는 것이 필요하다.
팬터그래프 장치의 집전부재와, 전차선의 안정적인 접촉을 유지하기 위하여 팬터그래프 장치에는 집전부재를 탄성 지지하는 장치가 적용되지만, 해당 장치의 탄성계수가 고정되므로, 전동차의 속도 또는 전동차의 이동 구간과 같은 주행상황 변화에 대응하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명의 배경 기술은, 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0136225호(2010.12.28 공개, 발명의 명칭: 전차선 이선형상 검출장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 전동차의 주행상황에 대응하여 집전부재를 지지하는 탄성부재의 탄성계수를 가변시킴으로써, 집전부재가 전차선에서 이격되는 것을 방지할 수 있는 팬터그래프 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 팬터그래프 장치는: 전차선에 접하여 상기 전차선으로부터 집전하는 집전부재; 전동차에 연결되는 프레임부재; 및 상기 집전부재와 상기 프레임부재의 사이에 개재되고, 복수 개의 탄성부를 선택적으로 적용하여 상기 집전부재를 탄성 지지하는 탄성부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성부재는, 상기 집전부재와 상기 프레임부재 사이에 개재되어 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제1탄성부; 및 상기 집전부재와 상기 프레임부재 사이에 개재되며, 선택적으로 상기 집전부를 탄성 지지하는 제2탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1탄성부는, 상기 프레임부재에 결합되는 제1하우징부; 상기 집전부재에 결합되고, 상기 제1하우징부에 이동 가능하게 결합되는 제1피스톤부; 및 상기 제1하우징부와 상기 제1피스톤부 사이에 개재되어 상기 제1피스톤부를 탄성 지지하는 제1탄성체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2탄성부는, 상기 제1하우징부에 이동 가능하게 결합되는 제2하우징부; 상기 제1피스톤부에 이동 가능하게 결합되는 제2피스톤부; 상기 제2하우징부와 상기 제2피스톤부 사이에 개재되어 상기 제2피스톤부를 탄성 지지하는 제2탄성체; 및 상기 제2하우징부를 이동시켜, 상기 제2탄성체를 매개로 상기 제2하우징부에 연결된 상기 제2피스톤부를 상기 제1피스톤부에 밀착시키는 하우징이동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2하우징부는, 상기 제1하우징부에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 결합되는 제2하우징바디; 및 상기 제2하우징바디에서 돌출 형성되어 상기 제2탄성체가 고정되는 제2하우징탄성체고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2피스톤부는, 상기 제1피스톤부에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 결합되는 제2피스톤바디; 및 상기 제2피스톤바디의 일측면에 구비되며, 상기 제2탄성체가 고정되는 제2피스톤탄성체고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2탄성부는, 일단부가 상기 제1피스톤부에 결합되고, 타단부가 상기 제2피스톤 또는 상기 제2하우징부에 삽입되어, 상기 제2피스톤 또는 상기 제2하우징부의 이동을 안내하는 제2탄성부가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 하우징이동부는, 상기 제1하우징부와 상기 제2하우징부 사이에 형성된 공간인 압력조정실의 압력을 조절하여 상기 제2하우징부를 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 팬터그래프 장치는, 전동차의 주행상황에 따라 집전부재를 지지하는 탄성부재의 탄성계수를 변경함으로써 전동차의 주행환경에 대응하여 전차선과 집전부재의 접촉을 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수 개의 탄성부 중에서 일부 또는 전부가 선택적으로 집전부재를 지지하도록 함으로써, 집전부재를 지지하는 탄성부재의 탄성계수를 변경할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1탄성부의 내부에 제2탄성부가 구비되도록 하여, 장치의 크기 및 장착을 위한 필요공간을 최소화함으로써, 장치의 적용을 용이하게 하고, 중량 및 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 제2탄성부를 이동시키는 하우징이동부를 구비하므로, 간단한 구성을 이용하여 제2탄성부가 선택적으로 집전부재를 탄성 지지할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 제2탄성체가 제2하우징부 및 제2피스톤부에 결합되므로, 제2하우징부의 이동만으로 제2탄성체 및 제2피스톤부가 일체로서 이동될 수 있도록 하여 제2탄성부를 적용하기 위한 구성을 간단하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 'A' 부분을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부만 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부만 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성부재에서 제1탄성부만 작용하는 상태에서 탄성부재가 압축된 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 제2탄성부가 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 제2탄성부가 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 제2탄성부가 작용하는 상태에서 탄성부재가 압축된 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 팬터그래프 장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 'A' 부분을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치(1)는 집전부재(100), 프레임부재(200) 및 탄성부재(300)를 포함한다.
집전부재(100)는 전차선(10)에 접하여 전차선(10)으로부터 집전한다. 구체적으로 집전부재(100)는 상단부(도 1기준)가 전차선(10)과 접하여 전차선(10)으로부터 전류을 전달받고, 션트리드(shunt lead) 등을 통하여 전류가 전동차(미도시)에 전달되도록 한다.
본 실시예에서 집전부재(100)는 전차선(10)과의 원활한 접촉을 유지할 수 있도록 탄성부재(300)에 의하여 탄성 지지되며, 탄소, 구리 또는 철의 합금을 포함하여 이루어진다.
프레임부재(200)는 전동차에 연결된다. 본 실시예에서 프레임부재(200)는 프레임부(210), 횡프레임부(230) 및 연결프레임부(250)를 포함한다. 프레임부(210)는 전동차의 상측에 절연체 등을 매개로 결합된다. 횡프레임부(230)는 프레임부(210)의 상단에 연결되며, 횡방향(도 1기준 좌우 방향)으로 길게 형성된다. 연결프레임부(250)는 횡프레임부(230)와 탄성부재(300)를 연결하며, 탄성부재(300)를 지지한다. 프레임부재(200)의 구성 및 작동원리는 통상의 기술자에게 자명한 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부만 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부만 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 개념도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성부재에서 제1탄성부만 작용하는 상태에서 탄성부재가 압축된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 탄성부재(300)는 집전부재(100)와 프레임부재(200) 사이에 개재되어 집전부재(100)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 탄성부재(300)는 복수 개의 탄성부를 포함하며, 일부 또는 전부의 탄성부가 선택적으로 집전부재(100)를 탄성 지지하도록 하여, 탄성부재(300) 전체의 탄성계수를 가변시킨다.
본 실시예에서 탄성부재(300)는 2개의 탄성부, 즉 제1탄성부(310)와 제2탄성부(350)를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하지만, 탄성부가 3개 이상인 경우도 간단한 구성의 변경을 통하여 적용할 수 있음은 물론이다. 본 실시예에서 탄성부재(300)는 제1탄성부(310) 및 제2탄성부(350)를 포함한다.
제1탄성부(310)는 집전부재(100)와 프레임부재(200) 사이에 개재되어 집전부재(100)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제1탄성부(310)는 제1하우징부(320), 제1피스톤부(330) 및 제1탄성체(340)를 포함한다.
제1하우징부(320)는 프레임부재(200)에 결합된다. 본 실시예에서 제1하우징부(320)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 프레임부재(200)에 볼팅 등의 방식으로 고정되거나, 회전축에 의하여 회전 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 제1하우징부(320)는 제1중앙하우징(321), 제1상부하우징(323) 및 제1하부하우징(325)을 포함한다.
제1중앙하우징(321)은 제1탄성체(340)를 지지하며, 후술할 제2하우징부(360)가 왕복 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 제1중앙하우징(321)은 제1중앙하우징바디(3211), 제1탄성부하단지지홈부(3213) 및 제1하우징안내부(3215)를 포함한다.
제1중앙하우징바디(3211)는 제1중앙하우징(321)의 외관을 형성하며, 금속 재질을 포함하여 이루어진다. 본 실시예에서 제1중앙하우징바디(3211)는 대략 원통 형상으로 형성되며, 상단부가 제1상부하우징(323)에 나사 결합되고, 하단부는 제1하부하우징(325)에 나사 결합된다.
제1탄성부하단지지홈부(3213)는 제1중앙하우징바디(3211)의 상측에 오목하게 형성되며, 제1탄성부(310)의 하단부가 삽입되어 지지된다.
제1하우징안내부(3215)는 제1중앙하우징바디(3211)의 내측에 형성되며, 후술할 제2하우징부(360)가 왕복 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 제1하우징안내부(3215)는 제1중앙하우징바디(3211)의 대략 중심부를 상하 방향으로 관통하는 홀 형상으로 구비되며, 하측은 제1하부하우징(325)에 의하여 차단된다.
제1상부하우징(323)은 내측에 통공이 형성되는 대략 원통 형상으로 형성되며, 제1피스톤부(330)가 왕복 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 제1상부하우징(323)은 제1상부하우징바디(3231) 및 제1피스톤이동제한돌기(3233)를 포함한다.
제1상부하우징바디(3231)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 상하측이 개방된 원통형사으로 형성되고, 하단부의 내주면에 나사산이 형성되어 제1중앙하우징(321)의 외주면에 형성된 나사산에 나사 결합된다.
제1피스톤이동제한돌기(3233)는 제1상부하우징바디(3231)의 상단부에 내측으로 돌출 형성되어 내측에 삽입된 제1피스톤부(330)가 제1상부하우징바디(3231)에서 이탈되는 것을 방지한다.
제1하부하우징(325)은 제1중앙하우징(321)의 하단부에 나사 결합된다. 본 실시예에서 제1하부하우징(325)은 제1중앙하우징(321)의 하측면에 오목하게 형성된 제1중앙하우징하단홈부(3217)에 나사 결합되어, 제1하우징안내부(3215)의 하측을 차단한다.
제1피스톤부(330)는 집전부재(100)에 결합되고, 제1하우징부(320)에 이동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 제1피스톤부(330)는 브라켓 등을 매개로 집전부재(100)에 결합된다. 본 실시예에서 제1피스톤부(330)는 제1피스톤바디(331) 및 제1피스톤걸림턱(335)을 포함한다.
제1피스톤바디(331)는 제1상부하우징(323)에 왕복 이동 가능하게 결합되며 집전부재(100)에 결합된다. 본 실시예에서 제1피스톤바디(331)는 상단부가 막혀 있는 원통 형상으로 형성되며, 하단부를 통하여 제2탄성부(350)가 삽입된다. 본 실시예에서 제1피스톤바디(331)의 상단부에는 볼트 등의 체결부재가 삽입될 수 있도록 집전부재결합홀(333)이 구비되어 집전부재(100)와 결합된다.
제1피스톤걸림턱(335)은 제1피스톤바디(331)의 하단부 외주면에 돌출 형성되며, 제1상부하우징(323)의 내측에 위치하여, 제1피스톤바디(331)가 상방향으로 일정 거리 이상 이동되면, 제1피스톤이동제한돌기(32330에 걸리도록 구비되어 제1피스톤바디(331)가 제1상부하우징(323)에서 이탈되는 것을 방지한다.
제1탄성체(340)는 제1하우징부(320)와 제1피스톤부(330) 사이에 개재되어 제1피스톤부(330)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제1탄성체(340)는 코일 스프링으로 예시되며, 상단부가 제1피스톤부(330)의 하단부에 접하며, 하단부가 제1탄성부하단지지홈부(3213)에 삽입되어 지지된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 제2탄성부가 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 제2탄성부가 작용하는 상태를 나타내는 탄성부재의 개념도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 제2탄성부가 작용하는 상태에서 탄성부재가 압축된 상태를 나타내는 도면이다.
제2탄성부(350)는 집전부재(100)와 프레임부재(200) 사이에 개재되며, 선택적으로 집전부재(100)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제2탄성부(350)는 제2하우징부(360), 제2피스톤부(370), 제2탄성체(380) 및 하우징이동부(390)를 포함한다.
제2하우징부(360)는 제1하우징부(320)에 이동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 제2하우징부(360)는 제2하우징바디(361) 및 제2하우징탄성체고정부(363)를 포함한다.
제2하우징바디(361)는 제1하우징부(320)에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 제2하우징바디(361)는 상측이 개방된 대략 원통 형상으로 형성되어 제1하우징안내부(3215)에 직선 왕복 이동 가능하게 삽입된다.
제2하우징탄성체고정부(363)는 제2하우징바디(361)의 외주면을 따라 반경 방향으로 돌출 형성되고, 제2탄성체(380)의 하단부가 끼움 결합 등의 방식으로 고정된다.
제2피스톤부(370)는 제1피스톤부(330)에 이동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 제2피스톤부(370)는 제2피스톤바디(371) 및 제2피스톤탄성체고정부(373)를 포함한다.
제2피스톤바디(371)는 제1피스톤부(330)에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 제2피스톤바디(371)는 대략 원판 형상으로 형성되며 외주면이 제1피스톤부(330)의 내주면에 접하여 이동하고, 중심부에 형성되는 홀에는 후술할 제2탄성부가이드(395)가 삽입되어 제2탄성부가이드(395)의 길이 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 구비된다.
제2피스톤탄성체고정부(373)는 제2피스톤바디(371)의 일측면에 구비되며, 제2탄성체(380)가 고정된다. 본 실시예에서 제2피스톤탄성체고정부(373)는 제2피스톤바디(371)의 하측면에 오목하게 형성되어, 제2탄성체(380)의 상단부가 끼움 결합된다.
제2탄성체(380)는 제2하우징부(360)와 제2피스톤부(370) 사이에 개재되어 제2피스톤부(370)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 제2탄성체(380)는 양단부가 각각 제2하우징부(360) 및 제2피스톤부(370)에 고정되는 코일스프링으로 예시되며, 제2하우징부(360) 및 제2피스톤부(370)와 함께 이동한다.
하우징이동부(390)는 제2하우징부(360)를 이동시켜, 제2탄성체(380)를 매개로 제2하우징부(360)에 연결된 제2피스톤부(370)를 제1피스톤부(330)에 밀착시킨다. 본 실시예에서 하우징이동부(390)는 제1하우징부(320)와 제2하우징부(360) 사이에 형성된 공간의 압력을 조절하여 제2하우징부(360)를 이동시킨다.
본 실시예에서 하우징이동부(390)는 유체이동관(391) 및 유체이동로(393)를 포함한다.
유체이동관(391)은 제어부재(400)에 의해 제어되는 유체저장탱크(미도시) 등으로부터 공급되거나, 후술할 압력조정실(394)로부터 배출되는 유체의 이동을 안내하는 관에 해당한다. 본 실시예에서 유체이동관(391)은 제1하우징부(320) 특히 제1중앙하우징(321)의 외측에 결합되는 관 형상으로 형성된다.
유체이동로(393)는 제1하우징부(320)를 관통하는 형상으로 구비되어, 압력조정실(394)과 유체이동관(391)을 연결한다. 본 실시예에서 유체이동로(393)는 제1중앙하우징(321)을 관통하는 중앙유체이동로(3931)와, 제1하부하우징(325)을 관통하는 하부유체이동로(3933)를 포함하여 유체이동관(391)과 압력조정실(394)을 연통시킨다.
압력조정실(394)은 제1하우징부(320)와 제2하우징부(360) 사이에 형성되는 공간에 해당하며, 내부의 압력 변화에 따라 제2하우징부(360)를 이동시킬 수 있도록 구비된다.
본 실시예에서 압력조정실(394)은 유체이동로(393)를 통하여 유체이동관(391)에 연통되며, 제어부재(400)의 제어에 의하여 내부의 유체가 배출되거나, 외부에서 유체가 유입되는 방식으로 압력이 조절된다.
본 실시예에서 제2탄성부(350)는 제2탄성부가이드(395)를 포함한다. 제2탄성부가이드(395)는 일단부가 제1피스톤부(330)에 삽입되어 나사 결합되고, 타단부가 제2피스톤부(370) 또는 제2하우징부(360)에 삽입되어, 제2피스톤부(370) 또는 제2하우징부(360)의 이동을 안내한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬터그래프 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
전동차는 전차선(10)으로부터 전달되는 전력을 팬터그래프 장치(1)를 통하여 전달받아 구동된다. 집전부재(100)는 탄성부재(300)에 의하여 탄성 지지되므로 전동차의 이동 시에도 전차선(10)과의 접촉이 유지된다.
다만, 전동차의 이동구간, 전동차의 속력 등에 따라서 집전부재(100)를 전차선 측으로 가압하는 힘이 조정될 필요가 있다. 예를 들어 전동차가 터널구간에서 이동할 때에는 전차선(10)을 탄성 지지하는 힘의 강도, 예를 들어 탄성부재(300)의 탄성계수가 터널 외의 일반구간에서 이동할 때 보다 높아야 한다. 또한, 전동차의 속력이 높아질수록 집전부재(100)를 지지하는 탄성부재(300)의 탄성계수를 상승시킬 필요가 있다.
본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 복수 개의 탄성부의 일부 또는 전부가 선택적으로 집전부재(100)를 탄성 지지하도록 하여 탄성부재(300)의 탄성계수를 조절한다.
예를 들어 전동차가 터널 등에서와는 달리 소정 값 이하의 탄성계수를 필요로 하는 일반구간을 이동하거나, 또는 소정 값 이하의 속력으로 이동하는 경우에는 탄성부재(300)의 탄성계수를 낮추기 위하여 제1탄성부(310)만 적용하여 집전부재(100)를 지지한다. 제1탄성부(310)만 적용하여 집전부재(100)를 지지하는 경우에 제어부재(400)는, 압력조정실(394) 내부에 공급되는 유체를 차단하거나, 압력조정실(394) 내부의 유체를 배출하여 압력조정실(394)의 압력을 낮춘다.
압력조정실(394) 내부의 압력이 소정 값 이하인 경우에는 제2탄성부(350) 등의 자중에 의하여 하측으로 이동하여, 제2피스톤부(370)의 상단면이 제1피스톤부(330)에 닿지 않는 상태가 유지되므로, 제1탄성체(340)만이 제1피스톤부(330)를 통하여 집전부재(100)를 지지하게 된다. 따라서, 이 때 집전부재(100)를 지지하는 탄성부재(300)의 탄성계수는 제1탄성체(340)의 탄성계수인 K1에 해당한다.
반면, 전동차가 터널구간과 같이 집전부재(100)를 지지하는 탄성계수가 소정 값 이상으로 필요한 구간을 이동하거나, 전동차의 속도가 일정 값 이상인 경우에는 집전부재(100)를 지지하는 탄성부재(300)의 탄성계수를 높일 필요가 있다. 이를 위하여 제어부재(400)는 유체저장탱크에서 공급되는 유체의 압력 또는 유량을 제어함으로써 압력조정실(394)에 유체를 공급하여 압력조정실(394)의 압력을 상승시킨다. 압력조정실(394) 내부의 압력이 P1에서 P2로 상승하면, 제2하우징부(360)가 상측으로 이동된다.
압력조정실(394) 내부의 압력이 상승하여 제2하우징부(360)가 상측으로 이동하면, 제2하우징부(360)에 의하여 하단부가 지지되는 제2탄성체(380)와 함께 제2피스톤부(370)가 상측으로 이동한다.
제2피스톤부(370)가 상측으로 이동되어 제2피스톤부(370)의 상단부가 제1피스톤부(330)에 접촉하여 제1피스톤부(330)을 탄성 지지하게 된다. 제1피스톤부(330)는 집전부재(100)에 결합되어 집전부재(100)와 함께 이동하므로, 결국, 집전부재(100)를 지지하는 탄성부재(300)의 탄성계수는 제1탄성체(340)의 탄성계수와 제2탄성체(380)의 탄성계수의 합(K1 + K2)에 해당하게 된다.
이에 따라 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는, 전동차의 주행상황에 따라 집전부재(100)를 지지하는 탄성부재(300)의 탄성계수를 변경함으로써 전차선(10)과 집전부재(100)의 접촉을 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 복수 개의 탄성부 중에서 일부 또는 전부가 선택적으로 집전부재(100)를 지지하도록 함으로써, 집전부재(100)를 지지하는 탄성부재(300)의 탄성계수를 변경할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 제1탄성부(310)의 내부에 제2탄성부(350)가 구비되도록 하여, 장치의 크기 및 장착을 위한 필요공간을 최소화함으로써, 장치의 적용을 용이하게 하고, 중량 및 원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 제2탄성부(350)를 이동시키는 하우징이동부(390)를 구비하여, 간단한 구성을 이용하여 제2탄성부(350)가 집전부재(100)를 선택적으로 탄성 지지할 수 있도록 한다.
또한, 본 실시예에서 팬터그래프 장치(1)는 제2탄성체(380)가 제2하우징부(360) 및 제2피스톤부(370)에 결합되므로, 제2하우징부(360)의 이동만으로 제2탄성체(380) 및 제2피스톤부(370)를 이동시켜 집전부재(100)를 선택적으로 탄성 지지할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 팬터그래프 장치 10: 전차선
100: 집전부재 200: 프레임부재
210: 프레임부 230: 횡프레임부
250: 연결프레임부 300: 탄성부재
310: 제1탄성부 320: 제1하우징부
321: 제1중앙하우징 3211: 제1중앙하우징바디
3213: 제1탄성부하단지지홈부 3215: 제1하우징안내부
3217: 제1중앙하우징하단홈부 323: 제1상부하우징
3231: 제1상부하우징바디 3233: 제1피스톤이동제한돌기
325: 제1하부하우징 330: 제1피스톤부
331: 제1피스톤바디 333: 집전부재결합홀
335: 제1피스톤걸림턱 340: 제1탄성체
350: 제2탄성부 360: 제2하우징부
361: 제2하우징바디 363: 제2하우징탄성체고정부
370: 제2피스톤부 371: 제2피스톤바디
373: 제2피스톤탄성체고정부 380: 제2탄성체
390: 하우징이동부 391: 유체이동관
393: 유체이동로 3931: 중앙유체이동로
3933: 하부유체이동로 394: 압력조정실
395: 제2탄성부가이드

Claims (8)

  1. 전차선에 접하여 상기 전차선으로부터 집전하는 집전부재;
    전동차에 연결되는 프레임부재; 및
    상기 집전부재와 상기 프레임부재의 사이에 개재되고, 복수 개의 탄성부를 선택적으로 적용하여 상기 집전부재를 탄성 지지하는 탄성부재;를 포함하고,
    상기 탄성부재는,
    상기 집전부재와 상기 프레임부재 사이에 개재되어 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제1탄성부; 및
    상기 집전부재와 상기 프레임부재 사이에 개재되며, 선택적으로 상기 집전부재를 탄성 지지하는 제2탄성부;를 포함하며,
    상기 제1탄성부는,
    상기 프레임부재에 결합되는 제1하우징부;
    상기 집전부재에 결합되고, 상기 제1하우징부에 이동 가능하게 결합되는 제1피스톤부; 및
    상기 제1하우징부와 상기 제1피스톤부 사이에 개재되어 상기 제1피스톤부를 탄성 지지하는 제1탄성체;를 포함하고,
    상기 제1하우징부는
    상기 제1탄성체를 지지하며, 제2하우징부가 왕복 이동 가능하게 삽입되는 제1중앙하우징;
    상기 제1피스톤부가 왕복 이동 가능하게 내측에 통공이 형성되며, 하단부의 내주면에 나사산이 형성되어 상기 제1중앙하우징과 나사 결합되는 제1상부하우징; 및
    상기 제1중앙하우징의 하단부에 나사 결합되는 제1하부하우징;을 포함하며,
    상기 제1피스톤부는
    상단부가 막혀있는 원통 형상을 하고, 하단부로 상기 제2탄성부가 삽입되는 제1피스톤바디; 및
    상기 제1피스톤바디의 하단부 외주면에 돌출 형성되고, 상기 제1상부하우징의 내측에 위치되며, 상기 제1피스톤바디가 상방향으로 이동되면 제1피스톤이동제한돌기에 걸려 상기 제1피스톤바디의 이탈을 방지하는 제1피스톤걸림턱;을 포함하고,
    상기 제1탄성체는
    상단부가 상기 제1피스톤바디의 하단부에 접하고, 하단부가 상기 제1중앙하우징에 형성되는 제1탄성부하단지지홈부에 삽입되어 지지되는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제2탄성부는,
    상기 제1하우징부에 이동 가능하게 결합되는 제2하우징부;
    상기 제1피스톤부에 이동 가능하게 결합되는 제2피스톤부;
    상기 제2하우징부와 상기 제2피스톤부 사이에 개재되어 상기 제2피스톤부를 탄성 지지하는 제2탄성체; 및
    상기 제2하우징부를 이동시켜, 상기 제2탄성체를 매개로 상기 제2하우징부에 연결된 상기 제2피스톤부를 상기 제1피스톤부에 밀착시키는 하우징이동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제2하우징부는,
    상기 제1하우징부에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 결합되는 제2하우징바디; 및
    상기 제2하우징바디에서 돌출 형성되어 상기 제2탄성체가 고정되는 제2하우징탄성체고정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제2피스톤부는,
    상기 제1피스톤부에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 결합되는 제2피스톤바디; 및
    상기 제2피스톤바디의 일측면에 구비되며, 상기 제2탄성체가 고정되는 제2피스톤탄성체고정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제2탄성부는,
    일단부가 상기 제1피스톤부에 결합되고, 타단부가 상기 제2피스톤부 또는 상기 제2하우징부에 삽입되어, 상기 제2피스톤부 또는 상기 제2하우징부의 이동을 안내하는 제2탄성부가이드;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징이동부는,
    상기 제1하우징부와 상기 제2하우징부 사이에 형성된 공간의 압력을 조절하여 상기 제2하우징부를 이동시키는 것을 특징으로 하는 팬터그래프 장치.

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