特許 6215046 パンタグラフ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6215046

(24)【登録日】2017年9月29日

(45)【発行日】2017年10月18日

(54)【発明の名称】パンタグラフ

(51)【国際特許分類】

   B60L 5/28 20060101AFI20171005BHJP

【ＦＩ】

   B60L5/28 Z

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-268226(P2013-268226)

(22)【出願日】2013年12月26日

(65)【公開番号】特開2015-126577(P2015-126577A)

(43)【公開日】2015年7月6日

【審査請求日】2016年11月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390014775

【氏名又は名称】株式会社工進精工所

(74)【代理人】

【識別番号】100113712

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 裕弘

(72)【発明者】

【氏名】八野 英美

(72)【発明者】

【氏名】土屋 良雄

(72)【発明者】

【氏名】四釜 敏男

(72)【発明者】

【氏名】糟谷 健一

(72)【発明者】

【氏名】水村 正人

【審査官】 武市 匡紘

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−７１５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−６５５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２４７８０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ ５／００−５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電舟を台枠に対して昇降自在に支持するための枠組と、前記台枠を覆う風防とを有するパンタグラフであって、
前記枠組が折り畳まれた状態を保持するためのかぎ装置を前記風防内に備え、
前記風防は、開口部と、前記開口部を閉じるための蓋部とを有し、
前記蓋部は、前記風防外から押されていないとき、前記開口部を閉じ、前記風防外から押されることによって、風防内側に変位し、
前記蓋部が風防内側に変位することによって、前記かぎ装置は、前記枠組が折り畳まれた状態を解除することを特徴とするパンタグラフ。

【請求項2】

前記蓋部は、前記開口部を閉じる方向に付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項１に記載のパンタグラフ。

【請求項3】

前記枠組は、かぎを有し、
前記かぎ装置は、前記がきが掛合する被掛合部を有し、
前記被掛合部は、前記蓋部の風防内側への変位に連動して、前記かぎとの掛合が解除されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパンタグラフ。

【請求項4】

前記枠組が折り畳まれた状態において、前記かぎは、前記風防内に収納されることを特徴とする請求項３に記載のパンタグラフ。

【請求項5】

前記風防は、前記枠組に押されることによって下方に変位する収納カバーを有し、
前記枠組におけるかぎが設けられた部分は、前記収納カバーが下方に変位することによって前記風防内に収納されることを特徴とする請求項４に記載のパンタグラフ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄道車両に搭載されるパンタグラフに関する。

【背景技術】

【0002】

電化区間を走行する鉄道車両には、パンタグラフが搭載される。パンタグラフは、集電舟を架空電車線（架線）に接触して集電する。パンタグラフは、集電舟を昇降自在に支持するための枠組を有する。枠組は、パンタグラフの台枠に対して集電舟が垂直運動をするための機構である（非特許文献１の３．２．１参照）。図８に示されるように、枠組３は、リンク機構となっており、複数のリンクが回転対偶による平面連鎖を構成している。パンタグラフ１は、シングルアーム型の場合、枠組３として、上枠３２、下枠３３、釣合棒３４、平衡棒３６、及び舟支え３５等を有する。上枠３２及び下枠３３は、集電舟２を支持する。上枠３２及び下枠３３の交差角θが変化することによって、集電舟２が昇降する。釣合棒３４は、下枠３３と並んで台枠４上に設けられ、釣合棒３４の長さ設定によって、集電舟２の昇降軌跡が台枠４に対して垂直になるように調整される。平衡棒３６、及び集電舟２と上枠との間に設けらる舟支え３５によって、集電舟２の昇降（垂直運動）にかかわらず、集電舟２の姿勢が一定に保たれ、集電舟２の上面が水平に維持される。他の形状のパンタグラフ、例えば、菱形パンタグラフにおいても、枠組の動作によって、集電舟が台枠に対して垂直運動をする（非特許文献１の附属書Ａ備考２参照）。

【0003】

パンタグラフは、かぎ装置（鉤装置）を有する（非特許文献１の３．２．２Ａ参照）。かぎ装置は、折り畳んだ状態のパンタグラフに対して、集電舟が上昇しないように、その状態を保持しておくための装置である。かぎ装置によって、枠組が折り畳まれた状態に保持される。

【0004】

従来から、パンタグラフのかぎ装置として、かぎ（鉤）を有するものがある（例えば、特許文献１の図１参照）。このかぎ装置を有するパンタグラフは、枠組の一部に、かぎが掛合する被掛合部（掛け止め部）が設けられる。このような位置に設けられた被掛合部は、車両走行時に気流を受ける。被掛合部は、かぎが掛合できるように、かぎに直交する部分を有するので、その部分が、気流に対して直交し、空力音（空気力学的騒音）の発生原因となる。

【0005】

パンタグラフは、かぎ装置のかぎを解放して、集電舟を上昇させるためのかぎ外し装置を有する（非特許文献１の３．２．２Ｂ参照）。スイッチ、電磁弁、空気シリンダ等を用い、スイッチが操作されることによって、圧縮空気の力でかぎ装置のかぎを解放するかぎ外し装置がある（例えば、特許文献２参照）。このようなスイッチは、車両の運転台に設けられる。かぎ装置を運転台から遠隔操作するためには、車両において、制御用の電源や圧縮空気が利用できる状態であること等のパンタグラフ上昇条件が満たされる必要がある。パンタグラフの保守作業においては、このようなパンタグラフ上昇条件にかかわらず、集電舟を上昇させる必要が生じる。このため、かぎ装置のかぎは、手動でも解放される。

【0006】

かぎ装置からの空力音の発生を防ぐため、かぎ装置は、台枠を覆っている風防内に設けられる。このため、風防内にあるかぎ装置のかぎを手動で解放できるように、風防には手が通る大きさの開口部が設けられる。しかしながら、このような風防の開口部は、空力音の発生原因となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７−７１５７８号公報

【特許文献2】特開平９−２４７８０３号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】ＪＩＳ Ｅ ６３０２：２００４「鉄道車両用パンタグラフ」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、上記問題を解決するものであり、空気音が小さいパンタグラフを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のパンタグラフは、集電舟を台枠に対して昇降自在に支持するための枠組と、前記台枠を覆う風防とを有するものであって、前記枠組が折り畳まれた状態を保持するためのかぎ装置を前記風防内に備え、前記風防は、開口部と、前記開口部を閉じるための蓋部とを有し、前記蓋部は、前記風防外から押されていないとき、前記開口部を閉じ、前記風防外から押されることによって、風防内側に変位し、前記蓋部が風防内側に変位することによって、前記かぎ装置は、前記枠組が折り畳まれた状態を解除することを特徴とする。

【0011】

このパンタグラフにおいて、前記蓋部は、前記開口部を閉じる方向に付勢する付勢部材を有することが好ましい。

【0012】

このパンタグラフにおいて、前記枠組は、かぎを有し、前記かぎ装置は、前記がきが掛合する被掛合部を有し、前記被掛合部は、前記蓋部の風防内側への変位に連動して、前記かぎとの掛合が解除されることが好ましい。

【0013】

このパンタグラフにおいて、前記枠組が折り畳まれた状態において、前記かぎは、前記風防内に収納されることが好ましい。

【0014】

このパンタグラフにおいて、前記風防は、前記枠組に押されることによって下方に変位する収納カバーを有し、前記枠組におけるかぎが設けられた部分は、前記収納カバーが下方に変位することによって前記風防内に収納されることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明のパンタグラフによれば、蓋部を風防外から押すことによって、枠組が折り畳まれた状態を手動で解除することができる。パンタグラフの集電中に、人が蓋部を押すことはなく、風防の開口部は、蓋部によって閉じられるので、空力音を発生しない。したがって、パンタグラフの空力音が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係るパンタグラフの平面図。

【図2】同パンタグラフの側面図。

【図3】同パンタグラフを透視した折り畳み高さにおける側面図。

【図4】同パンタグラフにおけるかぎ装置を示す側面図。

【図5】同パンタグラフにおける蓋部を示す平面図。

【図6】同パンタグラフにおける蓋部とかぎ装置の関係を示す側面図。

【図7】同パンタグラフにおけるかぎと被掛合部との掛合を示す斜視図。

【図8】パンタグラフのリンク機構を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の一実施形態に係るパンタグラフを図１乃至図８を参照して説明する。図１及び図２に示されるように、本実施形態のパンタグラフ１は、シングルアーム型のパンタグラフである。パンタグラフ１は、集電舟２と、枠組３と、台枠４と、風防５とを有する。枠組３は、集電舟２を台枠４に対して昇降自在に支持する。風防５は、台枠４を覆う。なお、図１及び図２は、標準作用高さにおけるパンタグラフ１を示す。

【0018】

図３に示されるように、折り畳み高さにおけるパンタグラフ１において、枠組３は、折り畳まれた状態になる。

【0019】

図４に示されるように、パンタグラフ１は、かぎ装置６を風防５内に備える。かぎ装置６は、枠組３が折り畳まれた状態を保持するための装置である。

【0020】

枠組３は、かぎ３１を有する。かぎ装置６は、かぎ３１が掛合する被掛合部６１を有する。

【0021】

枠組３が折り畳まれた状態において、かぎ３１は、風防５内に収納される（図３参照）。

【0022】

風防５は、枠組３に押されることによって下方に変位する収納カバー５２を有する。枠組３におけるかぎ３１が設けられた部分は、収納カバー５２が下方に変位することによって、風防５内に収納される。

【0023】

風防５は、開口部５１と、開口部５１を閉じるための蓋部７とを有する（図４参照）。蓋部７は、風防５外から押されていないとき、開口部５１を閉じる。

【0024】

図５に示されるように、蓋部７は、開口部５１を閉じる方向に付勢する付勢部材７１を有する。

【0025】

図６に示されるように、蓋部７は、風防５外から押されることによって、風防５内側に変位する（二点鎖線参照）。

【0026】

被掛合部６１は、蓋部７の風防５内側への変位に連動して、かぎ３１との掛合が解除される（図４の二点鎖線参照）。

【0027】

すなわち、蓋部７が風防５内側に変位することによって、かぎ装置６は、枠組３が折り畳まれた状態を解除する。

【0028】

パンタグラフ１について、さらに詳述する。本実施形態のパンタグラフ１は、従来のパンタグラフと同様のリンク機構を有する（図２及び図８参照）。枠組３は、上枠３２、下枠３３、釣合棒３４、舟支え３５及び平衡棒３６を、リンク機構におけるリンクとして有する。上枠３２及び下枠３３は、集電舟２を昇降自在に支持する。釣合棒３４は、下枠３３と並べて設けられる。下枠３３及び釣合棒３４は、台枠４に起倒自在に支持される。集電舟２は、舟支え３５を介して上枠３２に支持される。平衡棒３６は、中空の上枠３２に内蔵される。平衡棒３６及び舟支え３５によって、集電舟２の昇降にかかわらず集電舟２の姿勢が一定に保たれ、集電舟２の上面が水平に維持される。釣合棒３４の長さ設定によって、集電舟２の昇降軌跡が調整される。

【0029】

集電舟２の形状は、限定されるものではないが、空力音が小さい形状が望ましい。本実施形態では、集電舟２に、いわゆる翼型の舟体を用いている（図１参照）。上枠３２の上端部、すなわち枠組３の頂点部は、空力音を低減するため、滑らかな形状の頂点カバー３７で覆われる。

【0030】

台枠４は、碍子８によって、鉄道車両の屋根上に支持され、屋根から絶縁される（図２参照）。台枠４は、風防５に覆われる。

【0031】

風防５は、台枠４以外に、下枠３３と、釣合棒３４とを覆う。風防５は、中空であり、滑らかな外形を有する。本実施形態では、風防５は、上下に扁平で前後方向に延びる楕円体に似た外形を有し、上部中央付近が滑らかに盛り上がっている。風防５は、複数の曲面部材で構成され、例えば、ＦＲＰを成形して作られる。風防５は、碍子８によって鉄道車両の屋根から絶縁されるので、絶縁物である必要は無く、例えば、金属板を成形して作ってもよい。なお、パンタグラフ１において前後方向とは、鉄道車両の長手方向である。

【0032】

碍子８の形状は、限定されるものではないが、本実施形態では、空力音及び空気抵抗を低減するため、前後方向の長径を有する楕円柱形であり、沿面放電を防ぐため、ヒダを有する。

【0033】

パンタグラフ１は、集電時の架線の高さ変化に追従するため、集電舟２が昇降する。パンタグラフが集電装置として機能するときのレールから集電舟の上面までの高さを、パンタグラフの作用高さという。例えば、新幹線鉄道（全国新幹線整備法第二条で定義されている新幹線鉄道）において、パンタグラフの最高作用高さは５３００ｍｍ、標準作用高さは５０００ｍｍ、最低作用高さは４８００ｍｍである。標準作用高さの５０００ｍｍは、架線の標準高さと同じである。パンタグラフ１の集電時において、集電舟２は、最低作用高さから最高作用高さまでの範囲内で昇降する。

【0034】

集電舟２が昇降可能な範囲は、最低作用高さから最高作用高さまでの範囲よりも広い。パンタグラフ１を折り畳むとき、集電舟２は、最低作用高さよりも低くなり、折り畳み高さになる（図３参照）。かぎ装置６は、枠組３が折り畳まれた状態を保持することによって、パンタグラフ１を折り畳み高さに保持する（図４参照）。

【0035】

図７に示されるように、枠組３が折り畳まれた状態は、かぎ３１が被掛合部６１と掛合することによって保持される。かぎ３１は、側面視で曲がった部分を先端部に有する金属部材である。かぎ３１の基端部は、枠組３の上枠３２に溶接等によって固定される。かぎ３１は、上枠３２に固定されるので、パンタグラフ１が作用高さの時に風防５外に位置し、車両が走行すると、気流を受ける。かぎ３１は、平板状であり、その中心面がパンタグラフ１の前後方向と平行になるように向きが設定される。このため、かぎ３１は、気流を受けても、気流をほとんど乱さないので、発生する空力音が小さい。

【0036】

被掛合部６１は、本実施形態では、金属製の棒状部材をＵ字形に成形したものである。もし、この形状の被掛合部６１が気流を受けると、気流を乱し、空力音を発生することになる。本実施形態では、被掛合部６１は、かぎ装置６に設けられ、かぎ装置６は、風防５内に設けられる（図４参照）。枠組３が折り畳まれた状態において、かぎ３１は、風防５内に収納される。したがって、かぎ装置６の構成部分である被掛合部６１は、かぎ３１との掛合のために風防５から外に突出する必要はなく、風防５内に完全に収納されるので、気流を受けず、形状にかかわらず、空力音を発生しない。

【0037】

かぎ装置６は、被掛合部６１以外に、回動軸６２、ばね６３、駆動アーム６４、シリンダ６５、及び解放腕６６を有する。被掛合部６１、駆動アーム６４及び解放腕６６は、回動軸６２の周りに回動自在に支持され、回動にかかわらず、相互角度は一定である。回動軸６２の軸方向は、水平かつ、パンタグラフ１の前後方向に直交する。被掛合部６１の回動によって、かぎ３１が被掛合部６１と掛合した状態（図４の実線参照）と、その掛合が解除された状態（図４の二点鎖線）とが切り替えられる。ばね６３は、一端が駆動アーム６４に取り付けられ、他端が固定され、被掛合部６１をかぎ３１と掛合する方向に付勢する。

【0038】

駆動アーム６４は、被掛合部６１を動力で回動するためのてことして機能する長尺状部材であり、先端部がシリンダ６５によって駆動される。運転台からの遠隔操作でパンタグラフ１を上昇するとき、シリンダ６５が動作し、被掛合部６１とかぎ３１との掛合が解除される。

【0039】

解放腕６６は、被掛合部６１を手動で回動するためのてことして機能する長尺状部材である。解放腕６６の先端部が押し下げられると、被掛合部６１とかぎ３１との掛合が解除される。解放腕６６の先端部は、蓋部７が風防５内側に変位することによって、押し下げられる。解放腕６６は、先端部に回転自在に取り付けられたローラ６７を有する。ローラ６７は、蓋部７に押される時の、解放腕６６と蓋部７との間の摩擦を緩和する。

【0040】

蓋部７は、風防５に設けられた開口部５１をカバーするとともに、かぎ装置６の解放に用いられるので、「かぎカバー」とも呼ばれる。図５は、蓋部７が風防５に取り付けられていないときの上から見た状態を示している。蓋部７は、開口部５１から露出する露出部７２と、その周囲に延出するフランジ７３とを有し、風防５の内面に取り付けられる。蓋部７が開口部５１を閉じているとき、露出部７２の外表面は、開口部５１の周縁と面一になる。蓋部７は、フランジ７３が開口部５１の周縁に係止されることにより、風防５外側には変位しない。

【0041】

蓋部７は、解放腕６６と接触可能な大きさに設定され、露出部７２は、人の手指で押すことができる大きさに設定される。開口部５１の大きさは、露出部７２とほぼ同じ大きさであり、人の手が通る大きさにする必要はない。このため、本実施形態のパンタグラフ１における風防５の開口部５１は、従来のパンタグラフにおけるかぎを手動で解放するための開口部よりも小さい。

【0042】

蓋部７は、アーム７４を介して回動軸７５に支持される。回動軸７５は、フレーム７６に取り付けられる。フレーム７６は、風防５の内側に固定される。付勢部材７１によって、蓋部７は、開口部５１を閉じる方向に付勢される。付勢部材７１は、例えば、コイルばねである。蓋部７が風防５外から押されると、アーム７４の先端部が下がるように回動し、蓋部７が風防５内側に変位する（図６参照）。車両の走行中に蓋部７が受ける空気力では蓋部７が変位せず、人が蓋部７を押すことによって蓋部７が変位するように、付勢部材７１の力の大きさが設定される。なお、風防５外の気流によって、風防５の内側よりも外側の方が空気圧が平均的には低くなるので、蓋部７は、平均的には上向き、すなわち、開口部５１を閉じる方向の空気力を受ける。車両の走行中に蓋部７が空気力の変動によって変位しないように、付勢部材７１の力の大きさが設定される。

【0043】

蓋部７が風防５内側に変位すると、その変位に連動して、被掛合部６１は、かぎ３１との掛合が解除される（図４参照）。被掛合部６１とかぎ３１との掛合の解除により、かぎ装置６は、枠組３が折り畳まれた状態を解除する。枠組３が折り畳まれた状態が解除されると、パンタグラフ１の集電舟２が上昇可能となる。例えば、新幹線車両の場合、パンタグラフ１は、ばね上昇式であり、集電舟２は、ばねの弾性力によって上昇する。

【0044】

パンタグラフ１が折り畳まれる時、側面視では、枠組３の一部が、風防５と干渉する位置関係となる（図３参照）。このような折り畳み時の干渉を回避するため、本実施形態のパンタグラフ１では、風防５は、枠組３の上枠３２に押されることによって下方に変位する収納カバー５２を有する。収納カバー５２は、下向きに開く片開き扉のように構成され、集電舟２が作用高さにあるとき、上方に付勢されて閉じており、周囲の面と同一面を成す。パンタグラフ１を折り畳む時、上枠３２の下部が収納カバー５２を下に押す。収納カバー５２は、上枠３２に押されると、集電舟２に近い側（図３における右側）を中心に回動し、集電舟２から遠い側（図３における左側）が下方に変位する。枠組３におけるかぎ３１が設けられた部分は、風防５内に収納される。したがって、パンタグラフ１が折り畳み状態の時、かぎ３１は、風防５内に収納され、風防５内で、被掛合部６１と掛合する。

【0045】

以上、本実施形態に係るパンタグラフ１によれば、蓋部７を風防５外から押すことによって、枠組３が折り畳まれた状態を手動で解除することができる。パンタグラフ１の集電中に、人が蓋部７を押すことはなく、風防５の開口部５１は、蓋部７によって閉じられるので、空力音を発生しない。したがって、パンタグラフ１の空力音が小さくなる。

【0046】

蓋部７は、風防５の開口部５１を閉じる方向に付勢する付勢部材７１を有するので、蓋部７が風防５外から押されないとき、開口部５１は、蓋部７によって閉じられ、空力音を発生しない。

【0047】

パンタグラフ１は、枠組３に設けられたかぎ３１がかぎ装置６の被掛合部６１と掛合することによって、枠組３が折り畳まれた状態が保持され、蓋部７を風防５内側へ変位させることにより、枠組３が折り畳まれた状態を解除することができる。

【0048】

枠組３が折り畳まれた状態において、かぎ３１は、風防５内に収納されるので、被掛合部６１は、かぎ６との掛合のために風防５から外に突出する必要はなく、風防５内に完全に収納されるので、気流を受けず、形状にかかわらず、空力音を発生しない。

【0049】

風防５は、枠組３に押されることによって下方に変位する収納カバー５２を有し、枠組３におけるかぎ３１が設けられた部分は、収納カバー５２が下方に変位することによって風防５内に収納されるので、収納カバー５２によって風防５からの空力音の発生が低減される。

【0050】

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、被掛合部６１を空力音が発生し難い形状とすることにより、被掛合部６１を枠組３に設け、かぎ３１をかぎ装置６に設けてもよい。また、収納カバー５２を設けず、枠組３が折り畳まれた時のみ風防５が開放して風防５内に収納されたかぎが露出し、かぎが被掛合部と掛合可能になるように構成してもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ パンタグラフ
２ 集電舟
３ 枠組
３１ かぎ
４ 台枠
５ 風防
５１ 開口部
６ かぎ装置
６１ 被掛合部
７ 蓋部
７１ 付勢部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】