特開 2023-118384 パンタグラフ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023118384

(43)【公開日】2023-08-25

(54)【発明の名称】パンタグラフ

(51)【国際特許分類】

   B60L 5/26 20060101AFI20230818BHJP

【ＦＩ】

B60L5/26 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022021313

(22)【出願日】2022-02-15

(71)【出願人】

【識別番号】000003115

【氏名又は名称】東洋電機製造株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】小林 隼人

【テーマコード（参考）】

5H105

【Ｆターム（参考）】

5H105AA12

5H105BA02

5H105BB01

5H105CC02

5H105CC12

5H105DD03

5H105DD08

5H105DD24

5H105EE03

5H105EE08

5H105EE10

5H105EE13

5H105EE22

(57)【要約】

【課題】エア流路５に介設され、圧縮エア源４から供給される圧縮エアの流量を調節して枠組２の急激な上昇及び下降を抑制する絞り手段７を備えたパンタグラフＰＧにおいて、絞り手段７が介設されていても、圧力検知手段の検知圧力に基づく制御を行う制御手段を設けることなく、破損時に枠組２を可及的に下降させる。
【解決手段】圧縮エア源４に接続され、圧縮エアを絞り手段７を経由せずにエアアクチュエータ６に直接供給するバイパスエア流路９と、バイパスエア流路９に接続され、パンタグラフＰＧの破損に伴って内部圧力が低下する破損検知流路１０と、破損検知流路１０の内部圧力が低下する時、圧縮エア源４を、バイパスエア流路９を介してエアアクチュエータ６に連通させる切換バルブ１１とが設けられた。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

集電舟を支持する昇降自在な枠組と、枠組が接続された回動自在な回動軸と、枠組を上昇させる付勢力が発生するばねと、圧縮エア源にエア流路を介して接続され、ばねの付勢力に抗する押圧力を回動軸に作用させて枠組を下降させるエアアクチュエータと、エア流路に介設され、圧縮エア源から供給される圧縮エアの流量を調節して枠組の急激な上昇及び下降を抑制する絞り手段とを備えたパンタグラフにおいて、
圧縮エア源に接続され、圧縮エアを絞り手段を経由せずにエアアクチュエータに直接供給するバイパスエア流路と、このバイパスエア流路に接続され、パンタグラフの破損に伴って内部圧力が低下する破損検知流路と、この破損検知流路の内部圧力が低下する時、圧縮エア源を、エア流路を介さず、バイパスエア流路を介してエアアクチュエータに連通させる切換バルブとが設けられたことを特徴とするパンタグラフ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、集電舟を支持する昇降自在な枠組を、コイルばね等の機械的な付勢力によって上昇させるパンタグラフに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のパンタグラフとして、上記枠組と、枠組が接続された回動自在な回動軸と、枠組を上昇させる付勢力が発生するばねと、圧縮エア源にエア流路を介して接続され、ばねの付勢力に抗する押圧力を回動軸に作用させて枠組を下降させるエアアクチュエータと、エア流路に介設され、圧縮エア源から供給される圧縮エアの流量を調節して枠組の急激な上昇及び下降を抑制する絞り手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、特許文献１記載のパンタグラフは、集電舟に形成された、圧縮エア源から圧縮エアが供給されるエア室の圧力を検知する圧力検知手段と、パンタグラフと電車に設けられた電力変換器との接続及び開放を制御する電流遮断器と、圧力検知手段による加圧室の圧力検知に基づいて、電流遮断器の動作と、エアアクチュエータとして備えたシリンダへの圧縮エアの供給及び排出とを制御する制御手段とを備えてもいる。そして、特許文献１記載のパンタグラフでは、集電舟が破損し、加圧室から圧縮エアが漏出して、加圧室の圧力が所定の設定圧力より低圧の故障検知圧力になった場合に圧力検知手段がオフ状態になり、制御手段が、電流遮断器を開放させると共に、シリンダの内部から圧縮エアを排出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１１７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１記載のパンタグラフでは、圧縮エア源から圧縮エアをエアアクチュエータに供給するエア流路に絞り手段が介設されているため、集電舟が破損した時の枠組の下降速度は、通常時の下降速度と同速になり、集電舟は、架線から直ちに離脱する訳ではない。そこで、特許文献１記載のパンタグラフでは、上記制御手段が必要不可欠になっている。

【0006】

本発明は、以上の点に鑑み、圧縮エア源に接続されたエア流路に絞り手段が介設されていても、圧力検知手段の検知圧力に基づく制御を行う制御手段を設けることなく、破損時に枠組を可及的に下降させることができるパンタグラフを提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、集電舟を支持する昇降自在な枠組と、枠組が接続された回動自在な回動軸と、枠組を上昇させる付勢力が発生するばねと、圧縮エア源にエア流路を介して接続され、ばねの付勢力に抗する押圧力を回動軸に作用させて枠組を下降させるエアアクチュエータと、エア流路に介設され、圧縮エア源から供給される圧縮エアの流量を調節して枠組の急激な上昇及び下降を抑制する絞り手段とを備えたパンタグラフにおいて、圧縮エア源に接続され、圧縮エアを絞り手段を経由せずにエアアクチュエータに直接供給するバイパスエア流路と、このバイパスエア流路に接続され、パンタグラフの破損に伴って内部圧力が低下する破損検知流路と、この破損検知流路の内部圧力が低下する時、圧縮エア源を、エア流路を介さず、バイパスエア流路を介してエアアクチュエータに連通させる切換バルブとが設けられたことを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、破損検知流路の内部圧力が低下する時、切換バルブによって、圧縮エア源を、エア流路を介さず、バイパスエア流路を介してエアアクチュエータに連通させ、圧縮エアは、絞り手段を経由せずにエアアクチュエータに供給される。このため、枠組は、パンタグラフの破損時に、可及的に下降し、架線の損傷範囲をできる限り縮小することができる。したがって、圧縮エア源に接続されたエア流路に絞り手段が介設されていても、圧力検知手段の検知圧力に基づく制御を行う制御手段を設ける必要がなく、パンタグラフの構成が簡略化する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明のパンタグラフの一実施形態を示す概略図。

【図2】正常状態の図１に示すパンタグラフを示す概略図。

【図3】破損した場合の図１に示すパンタグラフを示す概略図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１を参照して、本発明の一実施形態であるパンタグラフＰＧについて説明する。パンタグラフＰＧは、集電舟１を支持する昇降自在な枠組２と、枠組２が接続された回動自在な回動軸３とを備えている。また、パンタグラフＰＧは、枠組２を上昇させる付勢力が発生する、コイルばね等の図示省略のばねと、圧縮エア源４にエア流路５を介して接続され、ばねの付勢力に抗する押圧力を回動軸３に作用させて枠組２を下降させるエアアクチュエータ６とを備えている。さらに、パンタグラフＰＧは、エア流路５に介設され、圧縮エア源４から供給される圧縮エアの流量を調節して枠組２の急激な上昇及び下降を抑制する絞り手段７を備えている。

【0011】

具体的には、回動軸３は、電車の車体の屋根に設置される台枠８に設けられる。また、枠組２は、集電舟１を一端部で支持する上枠２１と、上枠２１の他端部を一端部で支持し、他端部が、回動軸３に接続された下枠２２とから構成される。枠組２には、一般に、上枠２１の一端部での集電舟１の支持を補助する舟支え２３と、集電舟１の仰角を水平に維持するために、舟支え２３と下枠２２の他端部とを接続する平衡リンク２４と、上枠２１の他端部と台枠８とを接続する釣合いリンク２５とが設けられる。

【0012】

さらに、エアアクチュエータ６は、台枠８に固定された、中空なシリンダ６１と、シリンダ６１の内部への圧縮エアの供給によって回動軸３側に押し出されると共に、シリンダ６１の内部からの圧縮エアの排出によって回動軸３と反対側に引き込まれるピストンロッド６２とから構成される。回動軸３には、押し出される時のピストンロッド６２の先端が接触し、圧縮エアによる押圧力が、ばねの付勢力に抗して作用するレバー３１が設けられている。シリンダ６１から回動軸３側に押し出されたピストンロッド６２がレバー３１に接触し、圧縮エアによる押圧力が回動軸３に作用すると、ばねの付勢力が抑制される。

【0013】

さらにまた、絞り手段７は、エア流路５の上流側に位置する部分に介設された、枠組２の下降速度調節用の固定絞り７１と、固定絞り７１よりも下流側に位置するエア流路５の部分に介設された、枠組２の上昇速度調節用のスピードコントローラ７２とを備えている。スピードコントローラ７２は、エア流路５に介設され、圧縮エアのエア流路５への流入のみを可能にする逆止弁７２ａと、逆止弁７２ａと並列にエア流路５に接続された可変オリフィス７２ｂとから構成される。

【0014】

そして、パンタグラフＰＧは、圧縮エア源４に接続され、圧縮エアを絞り手段７を経由せずにエアアクチュエータ６に直接供給するバイパスエア流路９と、バイパスエア流路９に接続され、パンタグラフＰＧの破損に伴って内部圧力が低下する破損検知流路１０と、破損検知流路１０の内部圧力が低下する時、圧縮エア源４を、エア流路５を介さず、バイパスエア流路９を介してエアアクチュエータ６に連通させる切換バルブ１１とが設けられている。

【0015】

具体的には、破損検知流路１０は、バイパスエア流路９の切換バルブ１１よりも上流側に位置する部分から分岐し、集電舟１の内部に形成されたエア室等の圧縮エア供給部１２に接続される。圧縮エア供給部１２は、上記エア室に限定されることはなく、パンタグラフＰＧが破損した場合に圧縮エアが破損検知流路１０から漏出し、破損検知流路１０の内部圧力を低下させる部分であればよい。したがって、パンタグラフＰＧにおける破損検知流路１０の位置は、圧縮エア供給部１２に接続される限り特に限定的ではない。さらに、破損検知流路１０には、圧縮エア供給部１２よりもバイパスエア流路９から分岐する部分の近くに位置する部分に、絞り１３が介設されている。絞り１３は、圧縮エアが破損検知流路１０から漏出する場合の圧縮エアの漏出量を抑制する。

【0016】

バイパスエア流路９は、絞り手段７の一つとしての固定絞り７１よりも上流側に位置するエア流路５の部分で分岐し、スピードコントローラ７２よりも下流側に位置するエア流路５の部分に接続されている。バイパスエア流路９には、上流側に位置する部分に、圧縮エア源４からエアアクチュエータ６への圧縮エアの供給、排出及びそれらの停止を切り換える電磁弁１４が介設されている。また、バイパスエア流路９には、切換弁１１よりも下流側に位置すると共に、バイパスエア流路９がエア流路５に接続される部分よりも上流側に位置する部分に逆止弁１５が介設されている。逆止弁１５は、バイパスエア流路９からエアアクチュエータ６への圧縮エアの流出のみを可能にする。

【0017】

エア流路５には、バイパスエア流路９が分岐する部分よりも下流側に位置すると共に、固定絞り７１よりも上流側に位置する部分に、バイパスエア流路９に介設された電磁弁１４と同様な電磁弁１６が介設されている。また、エア流路５には、スピードコントローラ７２よりも下流側に位置すると共に、バイパスエア流路９がエア流路５に接続する部分よりも上流側に位置する部分に、切換バルブ１７が介設されている。切換バルブ１７は、切換バルブ１１から逆止弁１５までのバイパスエア流路９の部分の内部圧力によって、エア流路５とエアアクチュエータ６の連通及び遮断を切り換える。切換バルブ１１，１７には、例えば、外部パイロットエアオペレート式バルブ等のパイロットバルブが好適に採用される。

【0018】

なお、以上のパンタグラフＰＧは、集電舟１、枠組２、回動軸３、エアアクチュエータ６、台枠８及びエアアクチュエータ６側に位置するエア流路５の部分は、電車の車体の屋根の上に設置される。一方、圧縮エア源４、電磁弁１４，１６及びこれらの周辺に位置するエア流路５及びバイパスエア流路９の部分は、電車の車体の屋根の上には設置されない。これに対し、電磁弁１４から逆止弁１５までのバイパスエア流路９の部分及び電磁弁１６からバイパスエア流路９の接続部までのエア流路５の部分は、電車の車体の屋根の上に設置されるばかりでなく、車体の内部に設置することも可能である。したがって、電磁弁１４から逆止弁１５までのバイパスエア流路９の部分及び電磁弁１６からバイパスエア流路９の接続部までのエア流路５の部分を車両装備品にすることによって、既設のパンタグラフに上記車両装備品を組み込み又は置換することによって、本実施形態のパンタグラフＰＧに改良することができる。

【0019】

また、図１図中に示す符号１８は、下降した枠組２を折り畳まれた状態に保持する鉤手段である。

【0020】

このようなパンタグラフＰＧでは、図２に示すように、枠組２を上昇させ、集電舟１を架線に接触させる場合、電磁弁１６は消磁され、電磁弁１６の排気ポートが、エア流路５を介してエアアクチュエータ６に連通する。したがって、エア流路５にはエア供給源４からの圧縮エアは供給されない。このため、各切換バルブ１１，１７は、エアアクチュエータ６を各電磁弁１４，１６の排気ポートに連通させる。そして、鉤手段１８による枠組２の折畳みが解除され、ばねの付勢力が回動軸３に作用し、枠組２が上昇する。この時、回動軸３に設けられたレバー３１が、枠組２を上昇させる方向への回動軸３の回動に伴い、エアアクチュエータ６のピストンロッド６２の先端に接触し、ピストンロッド６２を回動軸３側と反対側に押圧する。エアアクチュエータ６のシリンダ６１及びエア流路５の内部にはエアが残留している。この残留エアは、エア流路５に固定絞り７１が介設されているため、枠組２が上昇するにつれてエア流路５の内部で圧縮される。その結果、圧縮された残留エアの圧力が高まり、可変オリフィス７２ｂによって調節されて、ピストンロッド６２を押し出す方向の押圧力が発生する。この押圧力は、レバー３１を押し返すように作用する。したがって、回動軸３に作用するばねの付勢力は上記押圧力によって弱められ、枠組２は緩やかに上昇する。なお、圧縮された残留エアは、逆止弁１５が介設されているため、バイパスエア流路９には流入しない。

【0021】

集電舟１の架線への接触を解除する場合は、電磁弁１６が励磁され、電磁弁１６の給気ポートが、圧縮エア源４とエアアクチュエータ６を、エア流路５を介して連通させる。切換弁１７は、エアアクチュエータ６を電磁弁１６の給気ポートに連通させる。そして、圧縮エア源４からの圧縮エアは、固定絞り７１を通過後、逆止弁７２が介設されているため、可変オリフィス７２ｂを通ってエア流路５をエアアクチュエータ６に向かって流れる。その結果、エアアクチュエータ６のシリンダ６１の内部に圧縮エア源４からの圧縮エアが速やかに供給され、シリンダ６１の内部が加圧される。その結果、ピストンロッド６２を回動軸３側に押し出す方向の押圧力が、エアアクチュエータ６に発生する。この時の押圧力は、ばねの付勢力を相殺する大きさに設定されている。したがって。押し出されたピストンロッド６２は、レバー３１を枠組２の上昇時とは逆方向に押し返す。その結果、エアアクチュエータ６で発生した押圧力が回動軸３に作用し、枠組２が下降する。但し、エア流路５に供給された圧縮エアは、固定絞り７１を経るため、枠組２は急降下するのではなく、上昇と同様に緩やかに下降する。

【0022】

そして、パンタグラフＰＧでは、ばねの付勢力によって枠組２を上昇させ、集電舟１を架線に接触させた後、運行時間帯での停車や停留位置までの走行等を含む電車の走行中には、電磁弁１６が消磁され、圧縮エア源４からエア流路５を介してエアアクチュエータ６への圧縮エアの供給が停止される。一方、電磁弁１４が励磁され、圧縮エア源４からの圧縮エアはバイパスエア流路９に流入する。バイパスエア流路９に流入した圧縮エアの一部は破損検知流路１０を通じて圧縮エア供給部１２に供給される。この状態で、パンタグラフＰＧの集電舟１等が破損せず、破損検知流路１０の内部圧力が所定の圧力に保たれている時、切換弁１１は、バイパスエア流路９とエアアクチュエータ６の連通を遮断する。したがって、圧縮エア源４からの圧縮エアはエアアクチュエータ６には供給されず、枠組２は上昇したままである。切換弁１７は、バイパスエア流路９に圧縮エアが流入しないため、電磁弁１６の排気ポートとエアアクチュエータ６を連通させたままである。

【0023】

一方、パンタグラフＰＧが破損し、圧縮エア供給部１２に供給される圧縮エアが漏出し、破損検知流路１０の内部圧力が低下すると、図３に示すように、切換バルブ１１は、バイパスエア流路９とエアアクチュエータ６を連通させるように切り換わる。また、切換バルブ１７は、切換バルブ１１の下流側に位置するバイパスエア流路９の内部圧力の上昇によって、エア流路５を遮断するように切り換わる。逆止弁１５の存在とも相俟って、圧縮エア源４からバイパスエア流路９を介して供給される圧縮エアは、バイパスエア流路９には絞り手段７が介設されていないため、エアアクチュエータ６に直接供給される。したがって、エアアクチュエータ６のシリンダ６１の内部圧力の上昇速度が速くなり、これに伴い、ピストンロッド６２を回動軸３側に押し出す押出速度も速くなる。その結果、レバー３１との接触による枠組２を下降させる方向への回動軸３の回動速度も速くなり、枠組２は、通常の下降速度よりも速く下降する。このように、パンタグラフＰＧでは、破損が生じた時、圧力検知手段の検知圧力に基づいて制御を行う制御手段を設けずとも、枠組２は可及的に下降する。このため、架線の損傷範囲をできる限り縮小することができる。また、上記制御手段を省略することによって、パンタグラフＰＧの構成が簡略化する。

【0024】

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。例えば、集電舟１、枠組２及びエアアクチュエータ６には、多様な構成及び構造を有するものを採用することができる。枠組２は、シングルアーム式のものを例示したが、菱形の形状を有するものであってもよい。また、エアアクチュエータ６のシリンダ６１の内部には、ピストンロッド６２を回動軸３と反対側に引き込むような付勢力が発生するコイルばね等の機械的な付勢力発生手段を内装することができる。さらに、枠組２を上昇させるばねは、機械的な付勢力が発生するものであれば、コイルばねに限定されない。

【符号の説明】

【0025】

ＰＧ…パンタグラフ、１…集電舟、２…枠組、３…回動軸、４…圧縮エア源、５…エア流路、６…エアアクチュエータ、７…絞り手段、９…バイパスエア流路、１０…破損検知流路、１１…切換バルブ。

【図1】

【図2】

【図3】