JP7612520B2 - 鉄道車両用のパンタグラフ - Google Patents

Description

本発明は、集電舟と、集電舟を支持する枠組と、枠組を上方の伸び側に付勢する主ばねとを備え、枠組が、鉄道車両の屋根上に搭載される台枠に設けた主軸に揺動自在に連結される下枠と、この下枠に揺動自在に連結されて集電舟を支持する上枠と、下枠と集電舟の舟支えとの間に揺動自在に連結されて集電舟の姿勢を一定に保持する平衡リンクと、台枠と上枠との間に連結されて下枠の揺動に連動して上枠を揺動させる釣合リンクとを有する鉄道車両用のパンタグラフに関する。

この種のパンタグラフとして、鉄道車両の走行中の架線の異常や飛来物の衝突に伴うパンタグラフの破損を検出するために、枠組の所定位置に空気溜り部を形成し、枠組または集電舟に荷重が加わったときの空気溜り部からの空気漏れによりパンタグラフの破損を検知する破損検知手段を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、釣合ロッドを揺動自在に連結する取付ピンにその軸方向に貫通しない空気溜り部としての穴部を設け、常時は、穴部に一定の圧力で圧力空気を充填しておく。そして、飛来物の衝突等により枠組または集電舟に荷重が加わることで取付ピンが折損すると、穴部から空気漏れが発生することから、これに伴う圧力変化を検出してパンタグラフの破損が破損検知手段により検出される。

然しながら、上記従来例のものでは、取付ピンが折損するときの破損荷重（即ち、破損を検知するための荷重）を一旦設定すると、その後には再調整できないという問題がある。ここで、破損荷重は、例えば、集電舟の重量によって変化するため、集電舟のすり板の材質変更のように重量変化を伴うパンタグラフの仕様変更があると、その都度、それに応じた取付ピンを準備する必要がある。

特開２００７－１８９７５４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、破損荷重の調整が可能でパンタグラフの破損を可及的速やかに検知できるようにした鉄道車両用のパンタグラフを提供することをその目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の鉄道車両用のパンタグラフは、集電舟と、集電舟を支持する枠組と、枠組を上方の伸び側に付勢する主ばねとを備え、枠組が、鉄道車両の屋根上に搭載される台枠に設けた主軸に揺動自在に連結される下枠と、この下枠に揺動自在に連結されて集電舟を支持する上枠と、下枠と集電舟の舟支えとの間に揺動自在に連結されて集電舟の姿勢を一定に保持する平衡リンクと、台枠と上枠との間に連結されて下枠の揺動に連動して上枠を揺動させる釣合リンクとを有し、枠組の所定位置に空気溜り部を形成し、枠組または集電舟に荷重が加わったときの空気溜り部からの空気漏れによりパンタグラフの破損を検知する破損検知手段を更に備え、舟支えまたは台枠に対して固定の第１のブロック体と、付勢手段の付勢力により第１のブロック体に接合した状態で設置される第２のブロック体とが設けられて、第２のブロック体に平衡リンクまたは釣合リンクが連結され、両ブロック体の接合面に、第１及び第２の各ブロック体に夫々形成された球体受け部に嵌合される球体と環状のシール部材とが介在され、シール部材で囲繞される空間を空気溜り部としてこの空気溜り部に気体を供給する気体供給手段と、付勢手段の付勢力を調整する調整手段とを設けたことを特徴とする。

以上によれば、鉄道車両の走行中の架線の異常や飛来物の衝突に伴って一対のブロック体の接合面にせん断方向の荷重が作用したとき、この作用する荷重が付勢手段の付勢力と球体と球体受け部との間の摩擦力との合力を超えると、球体受け部から球体が抜け出し、球体の直径に応じた隙間が両ブロック体の接合面に形成される。これにより、空気溜り部から空気漏れが発生することから、これに伴う圧力変化を検出して破損検知手段によりパンタグラフの破損が可及的速やかに検出される。このとき、調整手段により付勢手段の付勢力を変えるだけで、たとえパンタグラフの組み付け後であっても、破損を検知する荷重を適宜変更することができる。しかも、上記従来例のように枠組を構成する部品を破損（折損）させないため、パンタグラフの現状復帰も容易にでき、有利である。

本発明の実施形態の鉄道車両用のパンタグラフの正面図。 パンタグラフの一部を拡大して示す斜視図。 （ａ）及び（ｂ）は、空気溜りからの空気漏れを説明する部分拡大断面図。

以下、図面を参照して、鉄道車両の屋根に搭載されて架線から電力を集電する本発明の鉄道車両用のパンタグラフをシングルアーム式のものを例にその実施形態を説明する。以下において、上、下、時計回りや反時計回りといった方向を示す用語は、鉄道車両の屋根上へのパンタグラフの搭載姿勢で示す図１を基準とする。

図１を参照して、ＰＧは、本実施形態のパンタグラフである。パンタグラフＰＧは、図外の鉄道車両の屋根上に碍子を介して配置される軌道方向に長手の台枠１を備え、台枠１には、枠組２と、枠組２を上方の伸び側に付勢する主ばね３とが設けられている。枠組２は、台枠１に立設した一対のブラケット１１に枕木（車幅）方向にのびるように軸支された主軸１２に揺動自在に連結される下枠２１と、下枠２１にヒンジ２２を介して揺動自在に連結される上枠２３とを有し、上枠２３により集電舟４が舟支え４１を介して支持されている。また、枠組２は、下枠２１と舟支え４１との間に揺動自在に連結されて集電舟４の姿勢を一定に保持する平衡リンク２４と、台枠１と上枠２３との間に連結されて下枠２１の揺動に連動して上枠２３を揺動させる釣合リンク２５とを有する。

主軸１２にはカム部材１２ａが取り付けられ、カム部材１２ａに主ばね３の一端が連結され、主ばね３の付勢力（圧縮力）によりカム部材１２ａを介して主軸１２に時計回りの回転モーメントを作用させて枠組２を上方の伸び側に付勢する。また、台枠１上には、主ばね３の圧縮力に抗して主軸１２を反時計回りに回転させるエアシリンダ５と、枠組２を折畳姿勢に保持するロック機構６が設けられている。なお、枠組２、集電舟４、エアシリンダ５やロック機構６としては、公知のものが利用されるため、これ以上の詳細な説明は省略する。

ところで、鉄道車両の走行中には、架線の異常や飛来物の衝突により枠組２や集電舟４に過度の荷重が加わることでパンタグラフＰＧが破損する場合がある。このため、パンタグラフＰＧの破損を可及的速やかに検出できるようにしておく必要がある。本実施形態では、上枠２３と集電舟４の舟支え４１との連結箇所に空気溜り部Ａｓを形成し、枠組２または集電舟４に荷重が加わったときの空気溜り部Ａｓからの空気漏れによりパンタグラフＰＧの破損を検知する破損検知手段Ｐｓを設けることとした。

図２及び図３も参照して、舟支え４１の下面には、枕木方向に貫通する第１挿通孔４２ａを開設した連結ブロック４２が設けられている。また、上枠２３の上端には上枠継手２３ａが設けられ、二股状に分岐された上枠継手２３ａの先端部分２３１，２３２には第２挿通孔２３１ａ，２３２ａが夫々開設されている。そして、連結ブロック４２を両側から挟み込むと共に、第１挿通孔４２ａと第２挿通孔２３１ａ，２３２ａとが同一の孔軸Ａｈ上に位置するように上枠継手２３ａをセットした後、両挿通孔４２ａ，２３１ａ，２３２ａを貫通するように軸体７を挿通させることで上枠２３と舟支え４１とが連結される。この場合、特に図示して説明しないが、一方の先端部分２３２（図３中、右側）の第２挿通孔２３２ａから突出する軸体７の部分には固定手段が設けられて軸体７が抜け止めされている。

他方の先端部分２３１（図３中、左側）の第２挿通孔２３１ａから突出する軸体７の部分には第１のブロック体８_１が溶接等により一体に設けられている。枕木方向に位置する第１のブロック体８_１の一側面（図３中、左側面、以下、「第１接合面８ａ」という）には、付勢手段としてのコイルばね９の付勢力により第１のブロック体８_１に接合した状態で設置される第２のブロック体８_２が設けられ、第２のブロック体８_２の下端部に平衡リンク２４が連結されている。第２のブロック体８_２には、枕木方向に貫通するガイド孔８１が開設され、ガイド孔８１にガイドピン９１が挿通され、その挿通方向先端が第１接合面８ａに形成した凹部８２に嵌合している。ガイドピン９１の後端には押え板９２が設けられている。この場合、ガイドピン９１の後端面には、孔軸Ａｈに位置するようにねじ孔９１ａが設けられ、ねじ孔９１ａにワッシャ９３を介してボルト９４を締結することで押え板９２が固定される。そして、第２のブロック体８_２の一側面（図３中、左側面）と押え板９２との間にコイルばね９が縮設されている。本実施形態では、ボルト９４を含む上記各部品がコイルばね９の付勢力を調整する調整手段を構成し、ボルト９４の締結ストロークを変えることで、コイルばね９の付勢力を調整できるようにしている。

第２のブロック体８_２の他側面（図３中、右側面）を第２接合面８ｂとして、第１接合面８ａと第２接合面８ｂとには、孔軸Ａｈの上下に夫々位置させて、所定の直径を有する球体Ｓｈの半分を夫々受け入れる球体受け部８３ａ，８３ｂが形成され、球体Ｓｈを球体受け部８３ａ，８３ｂに嵌合させた状態で第１のブロック体８_１と第２のブロック体８_２とが接合される。また、第１接合面８ａには、下方に位置する球体受け部８３ｂの更に下側に位置させて、枕木方向に窪む収容部８４が凹設され、収容部８４にはシール部材としてのＯリング８５が設置されている。そして、第１接合面８ａと第２接合面８ｂとの接合状態でＯリング８５により囲繞される収容部８４内の空間を空気溜り部Ａｓとしている。また、第２のブロック体８_２には、空気溜り部Ａｓに対応させて給気通路８６が形成されている。給気通路８６には、継手８７ａを介して可撓性を持つ給気チューブ８７が接続され、台枠１に設けたコンプレッサーＣｍにより一定の圧力で空気溜り部Ａｓに圧縮空気を給気できるようにしている。本実施形態では、これらの部品８６，８７，Ｃｍが気体供給手段を構成する。また、給気チューブ８７には、破損検知手段を構成する圧力センサＰｓが介在され、例えば給気チューブ８７に絞り部（図示せず）を設けて、空気溜り部Ａｓからの空気漏れが生じると、給気チューブ８７内の急激な圧力降下が生じるようにして、圧力センサＰｓで検知できるようにしている。

以上によれば、図３（ａ）に示す状態から、鉄道車両の走行中の架線の異常や飛来物の衝突に伴って一対のブロック体８_１，８_２の接合面８ａ，８ｂにせん断方向の荷重が作用したとき、この作用する荷重がコイルばね９の付勢力と球体Ｓｈと球体受け部８３ａ，８３ｂとの間の摩擦力との合力を超えると、図３（ｂ）に示すように、球体受け部８３ａ，８３ｂから球体Ｓｈが抜け出し、球体Ｓｈの直径に応じた隙間が両接合面８ａ，８ｂの間に形成される。これにより、空気溜り部Ａｓから空気漏れが発生し、上記のようにして給気チューブ８７内の急激な圧力降下が圧力センサＰｓで検知される。この場合、圧力センサＰｓでの検出値が設定値以下になると、信号が送信され、これに応じて、エアシリンダ５が動作して枠組２を降下させる。このとき、ボルト９４のねじ込み量を変えてコイルばね９の付勢力を変えるだけで、たとえパンタグラフＰＧの組み付け後であっても、破損を検知する荷重を適宜変更することができる。しかも、上記従来例のように枠組２を構成する部品を破損（折損）させないため、パンタグラフＰＧの現状復帰も容易にでき、有利である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記のものに限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で適宜変形が可能である。上記実施形態では、シングルアーム式のパンタグラフＰＧを例に説明したが、これに限定されるものではなく、所謂菱形や下枠交差形のものにも本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、平衡リンク２４と舟支え４１との連結箇所に空気溜り部Ａｓを形成するものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、釣合リンク２５と台枠１との連結箇所に上記のようにして一対のブロック体８_１，８_２を設けて空気溜り部Ａｓを形成することもできる。更に、上記実施形態では、付勢手段としてコイルばね９を例に説明したが、その付勢力が可変であれば、その形態は問わない。

Ａｓ…空気溜り部、Ｃｍ…コンプレッサー（気体供給手段の構成要素）、ＰＧ…シングルアーム式パンタグラフ（パンタグラフ）、Ｐｓ…圧力センサ（破損検知手段）、Ｓｈ…球体、１…台枠、１２…主軸、２…枠組、２１…下枠、２３…上枠、２４…平衡リンク、２５…釣合リンク、３…主ばね、４…集電舟、８_１…第１のブロック体、８_２…第２のブロック体、８ａ，８ｂ…接合面、８３ａ，８３ｂ…球体受け部、８５…Ｏリング（シール部材）、８６…給気通路（気体供給手段の構成要素）、８７…給気チューブ（気体供給手段の構成要素）、９…コイルばね（付勢手段）、９１…ガイドピン（調整手段の構成要素）、９２…押え板（調整手段の構成要素）、９４…ボルト（調整手段の構成要素）。

Claims (1)

1. 集電舟と、集電舟を支持する枠組と、枠組を上方の伸び側に付勢する主ばねとを備え、枠組が、鉄道車両の屋根上に搭載される台枠に設けた主軸に揺動自在に連結される下枠と、この下枠に揺動自在に連結されて集電舟を支持する上枠と、下枠と集電舟の舟支えとの間に揺動自在に連結されて集電舟の姿勢を一定に保持する平衡リンクと、台枠と上枠との間に連結されて下枠の揺動に連動して上枠を揺動させる釣合リンクとを有する鉄道車両用のパンタグラフであって、
   枠組の所定位置に空気溜り部を形成し、枠組または集電舟に荷重が加わったときの空気溜り部からの空気漏れによりパンタグラフの破損を検知する破損検知手段を更に備えるものにおいて、
   舟支えまたは台枠に対して固定の第１のブロック体と、付勢手段の付勢力により第１のブロック体に接合した状態で設置される第２のブロック体とが設けられて、第２のブロック体に平衡リンクまたは釣合リンクが連結され、
   両ブロック体の接合面に、第１及び第２の各ブロック体に夫々形成された球体受け部に嵌合される球体と環状のシール部材とが介在され、
   シール部材で囲繞される空間を空気溜り部としてこの空気溜り部に気体を供給する気体供給手段と、付勢手段の付勢力を調整する調整手段とを設けたことを特徴とする鉄道車両用のパンタグラフ。
   
   

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