JPH06105404A - パンタグラフの枠組構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 集電体の質量、押上力にあまり影響されず、
押上力を任意に調節できるパンタグラフの枠組構造を提
供する。 【構成】 一般の写図器のパントグラフと同じ構造をと
り、対向する一対の枠組には天頂端と枠の中間との２交
点４，１があり、地側の開脚端の一方２は固定され、他
端３はコイルバネ１１と釣合う枠組昇降装置に依存する
構造となっている。従ってパンタグラフの荷重の半分は
固定端が負担し、他の遊動端に於いても、負荷の垂直分
力はパンタグラフの負荷から除外され、大負荷に堪え得
るパンタグラフの枠組である。 【効果】 従来は離線現象を軽減の為枠組の質量を軽量
化する必要があったが、このパンタグラフは大負荷に堪
え得るから、離線現象対策装置の「パンタグラフの集電
環装置」及び防音カバーをもこの枠組に負荷せしめるこ
とが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野。この発明は広く電気鉄道分野に
おいて、従来のパンタグラフに代って利用出来るもので
あり、特に本発明人が既に出願した、特許出願番号 ２
−２１４３１３号の「パンタグラフの集電環装置」を搭
載するのに叶うものである。 ロ、従来の技術。従来の我国の電気鉄道におけるパンタ
グラフは殆んど第１図Ａに示すような姿のものである。
又、第１図Ｂに示す新幹線における下枠交叉型も単に全
体の軽量化を図ったもので、原理はＡと全く同じもので
ある。元来、このパンタグラフなる名称は、その形状が
伸縮自在な写図器たるパントグラフに似ている所から謂
はれたものと考えられるが、これらの電車のパンタグラ
フには、パントグラフとしての伸縮機能を果し得るよう
な、下枠上に交叉点がなく、上枠の頂点の上昇は、下枠
の支点から延長された腕の先端に掛けられたバネによっ
て上昇され得るものである。従ってパンタグラフが架線
の硬点等において跳躍したときの、復元性をよくするた
め、擦り板、それを取付ける舟、パンタグラフの枠組み
全体の質量を極度に軽量化する必要があるが、現今の技
術はその極限にあるものと判断される。 ハ、発明が解決しようとする問題点。 １．枠組、集電体の質量及び押上力に、あまり影響され
ないパンタグラフの枠組構造 ２．パンタグラフの押上力の任意な調節を可能にする方
法。の２点を問題とする。 ニ、問題を解決する為の手段。と ホ、作用。この発明
は既記のように「パンタグラフの集電環装置」の搭載を
主目的としているが、従来の擦り板方式の集電体に対し
ても、勿論極めて有利に適用出来る。第１図Ｃは集電環
方式を搭載した場合の稼動時の本発明の枠組構造で、点
線で描いた部分はこれを折畳んだ休止時の姿である。
又、第１図Ｄは、稼動、休止それぞれの場合の水平スラ
イド支点にかかる垂直荷重と水平荷重の割合の変化を
図示したもので、斜線で示す両者の面積は同じである。
第１図Ａ、Ｂに示した従来型ではパンタグラフの押上力
は、専ら枠の下端にある支点の延長腕部分にバネを掛け
て引張ることによって達せられる。つまり架線に対する
押上力を含め、パンタグラフの全荷重が浮遊荷重とし
て、このバネによって支持されている。然るに、本発明
の方法では荷重の浮遊はなく、Ｄ図に示すように、架線
に対する押上力を含め、大部分の荷重は垂直荷重として
基板に支持せられ、残りの水平荷重分力を支持すれば足
りることになり、水平推力のみの問題になる。則ちＤ図
において、下枠の交叉点を、固定支点を、水平スラ
イド支点をとする時、稼動時と休止時のにかかる垂
直荷重と水平荷重の配分割合は図示のようになり、休止
から起ち上る時には大きな推力を必要とするが、稼動時
に入れば小さな水平推力のみで足りる。架線に対する押
上力もその水平分力のみを加えることで充たされる。し
かして、その値は枠の自重を支持するための水平推力に
較べれば僅かである。このように、本発明の方法によれ
ば、パンタグラフ全体の質量も押上力も、浮動荷重には
当らず垂直荷重分は無視出来、単に水平荷重分力のみが
関係することになるから、集電体として、従来の擦り板
に代えて大型のものを装備しても差し支えないことにな
る。第２、３、４図は既願の集電環を搭載した場合の本
発明の組枠で、第２図は稼動時、第３図は休止時の側面
図、第４図は稼動時の正面図である。図において、枠組
の頂点′より上方に立てた左右に傾斜し得る短い支
柱′の頂端を集電体の取付座とし、その直下に第
２の頂点′を設け、この点から左右に等長の短小片
′類を連結し、更にそれらの先端に連結した短小片
′類を以って上枠の左右両上腕片と結合して、ここ
に支柱′の両側に可変形の小平行四辺形を形成せし
める。然して、頂点′とその対向点とを等張力のコ
イル・バネ▲１０▼▲１０▼′類で結ぶ。これによっ
て、支柱′は第１図Ｃ′に示すように、集電体が傾
いて動く場合に、これに従って傾斜し得る。又、これら
のバネはすべて等張力であるから、外力が去れば支柱
′は垂直位置に復元する。次に、水平分力に対応す
る、水平スライド支点′のスライド機構について第
５図の平面図、第６図の側面図について詳記する。両図
共その一部を断面としてある。水平スライド支点′
その支軸体、コイル・バネ▲１１▼▲１１▼′、これを
押し引きさせるためのスピンドル▲１２▼▲１２▼′
を、函型枠▲１３▼▲１３▼′内に収め、更にその先端
にはスピンドル▲１２▼▲１２▼′を貫通せしめるウォ
ーム・ホイール▲１４▼▲１４▼′と、これを駆動する
ウォーム・ギァ▲１５▼▲１５▼′とを収納するウォー
ム減速器と結合している。この１対のウォーム・ギァ▲
１５▼▲１５▼′は、枠組とは電気的に絶縁された１台
のモーター▲１６▼によって駆動される。スピンドル▲
１２▼▲１２▼′の基端から横向きに突出せしめたロー
ラー付きの腕▲１７▼と、これに対応する休止用のリミ
ット・スイッチ▲１８▼と、稼動用のリミット・スイッ
チ▲１９▼とが関連して作動し更に後者はリミット・ス
イッチ・スライド機構▲２０▼と、これを駆動させる為
の、他と電気的に絶縁されたギアード・モーター▲２１
▼によって、架線に対する押上力を加味した稼動位置に
迄、枠組を押上げた点でスピンドル▲１２▼▲１２▼′
の動きを停止せしめる。▲２２▼はこれらのモーター用
の電源、▲２３▼はモーター▲１６▼を正逆駆動せしめ
るための切換スイッチ、▲２４▼は稼動時の押上力を任
意に設定出来るように、リミット・スイッチ▲１９▼の
位置決めを可能にする為の切換スイッチである。▲２５
▼は押しバネ▲１１▼の稼動時の押上力を発信し得る圧
電素子、▲２６▼はその圧縮時に発生される電圧を、Ｋ
ｇ目盛とした電圧計である。又、▲２７▼▲２８▼はコ
イル・バネ▲１１▼の圧力の指示計尺と指針である。尚
ほ、これらのスイッチ類は電磁化し、圧電々圧計も遠隔
指示として、遠隔操作を可能にすることが出来る。次
に、垂直支柱′の左右両側に設けた小平行四辺形の
対角線に取り付けた引張用のコイル・バネ▲１０▼▲１
０▼′類は、枠組が停止状態に入る時には、第３図に示
すように、バネ▲１０▼▲１０▼′類は伸長されるか
ら、枠の降下時のショックを緩衝し、逆に起ちあがる時
には、水平推力を援けて枠の上昇を容易にする働きをす
る。 ヘ、実施例。本発明人は１／１０の実動モデルを製作し
たが、以下に実施の場合を類推して掲げる。今、従来の
パンタグラフの枠の重量を、仮に１５０ｋｇ、集電体
（舟と擦り板）を３０ｋｇ、架線に対する押上力を５ｋ
ｇとする時、脚の１本に懸る必要押上荷重は４６．２５
ｋｇである。次に、本発明方式によるパンタグラフの枠
の重量をフレームを頑丈にするために５０％増しの２２
５ｋｇ、集電体には集電環方式を採用して２倍の６０ｋ
ｇ、押上力はその侭の５ｋｇとすると、１本の脚に懸る
荷重は７２．５ｋｇとなるが、水平荷重分力としては第
１図Ｄに示したように脚の開角が４５゜の時１／２とな
るから、３６．２５ｋｇの水平荷重である。若しこの場
合、従来通りの擦り板方式であれば僅かに３２．５ｋｇ
の水平推力を負担すれば足りることになり、従来のパン
タグラフよりも遥かに軽いバネで、水平方向から安定し
て支え得ることになる。而かも、本方式ではパントグラ
フの作用を有するから、集電体の上下の動き幅よりも、
水平スライド幅を小さく取ることが出来、それだけバネ
の応答性が良い。次に、集電体の架線に対する押上力
は、我国では４．５−５．５ｋｇが一般的とされてい
る。従来のパンタグラフでは、浮上用の引張バネの調整
は困難であったが、本発明方式では、遠隔操作によりリ
ミット・スイッチの位置を変えることによって、簡単に
自由に加減し得ると共に、枠を降下させる場合も、単に
スイッチを切り換えるだけで足りる。従来のものでは、
降下の時には、浮上用のバネを外すためにエアー・シリ
ンダーを用いたり降下ショックの緩衝用にエアー・ダン
パーの援けを借りたりする必要があった。 ト、発明の効果。本発明には次のような効果を期するこ
とが出来る。 １、従来のパンタグラフがその浮揚力の全部を浮上用バ
ネに依存しているのに対し、本発明方法では、荷重の大
部分を接地せしめ、残余を水平分力化しているので、僅
かの水平推力でパンタグラフを支持することが出来る。
このことは、より効果的な大型の集電体（集電環方式）
の搭載を可能にする。 ２、このパンタグラフの頂点に設けた左右、対をなす小
平行四辺形の対角線に装備した左右、対の平衡バネは、
枠の降下時にはそのショックに対する緩衝力を発揮し、
上昇時には水平推力の補助力となる。従来のパンタグラ
フでは、この場合エアー・シリンダーの助力を必要とす
る場合が多い。 ３、パンタグラフの架線に対する押上力及びその力の変
更は、本発明方法では簡単に遠隔操作で果すことが出来
る。従来の方法ではこのことは困難である。

【図面の簡単な説明】 第１図Ａ、Ｂは従来型のパンタグラフ、Ｃは本発明のパ
ンタグラフに集電環を搭載した場合の稼動時と休止時の
側面図、Ｄはその稼動時の水平スライド支点に掛かる荷
重の分析図、第２図は集電環を搭載した本発明の枠組の
稼動時の側面図、第３図は休止時の図、第４図は正面
図、第５図は水平スライド機構の平面図、第６図はその
側面図である。 図中、下枠の交叉点、固定型の回転支点、水平ス
ライド支点、頂点、垂直支柱、集電体、第２の
頂点、、短小片、▲１０▼引張り用コイル・バネ、
▲１１▼押し引き用コイル・バネ、▲１２▼スピンド
ル、▲１３▼函型枠、▲１４▼ウォーム・ホイール、▲
１５▼ウォーム・ギア、▲１６▼モーター、▲１７▼ロ
ーラー付きの腕、▲１８▼休止用のリミット・スイッ
チ、▲１９▼稼動用のリミット・スイッチ、▲２０▼リ
ミット・スイッチ・スライド機構、▲２１▼ギアード・
モーター、▲２２▼電源、▲２３▼正逆駆動切り換えス
イッチ、▲２４▼位置決め切り換えスイッチ、▲２５▼
圧電素子、▲２６▼電圧計、▲２７▼圧力指示計尺、▲
２８▼指針である。

─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】 【提出日】平成５年８月２５日 【手続補正２】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】図面の簡単な説明 【補正方法】変更 【補正内容】 【図面の簡単な説明】 【図１】パンタグラフの作動原理を示す図で、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅの各図に例示する。 「Ａ］従来の一般のパンタグラフの枠組図である。 「Ｂ］新幹線用のパンタグラフの枠組図である。 「Ｃ」本発明のパンタグラフの枠組図で、２点破線で示
した集電環装置を搭載し、実線部分は稼動時の枠組の
姿、点線部分は休止時の姿を示す図である。 「Ｄ」本発明の枠組みの脚部の図で、実線で示す稼動時
と点線で示す休止時の遊動脚に掛かる負荷を、矩形の斜
線部分で示し、それぞれの垂直分力と水平分力の比が異
なることを示す図である。 「Ｅ」は例図「Ｃ」のトップ部分の構造が傾斜した時
に、コイルバネが作用して復元力を保有する状態にある
ことを示す図である。 【図２】集電環装置を搭載した本発明のパンタグラフの
枠組の稼動時の側面図である。 【図３】同じく休止時の側面図である。 【図４】同じく稼動時の正面図である。 【図５】水平スライド機構の一部を破断して、正逆転し
た状態を示したスライド機構の平面図である。 【図６】その側面図である。 【符号の説明】 １ 下枠の交差点 ２ 固定型の回転支点 ３ 水平スライド支点 ４ 頂点 ５ 垂直支柱 ６ 集電環装置 ７ 第２の頂点 ８ 短小片 ９ 短小片 １０ 引張用コイル・バネ １１押し引き用コイル・バネ １２ スピンドル １３ 函型枠 １４ ウォーム・ホイール １５ ウォーム・ギァー １６ モーター １７ ローラー付きの腕 １８ 休止用のリミット・スィッチ １９ 稼動用のリミット・スィッチ ２０ リミット・スィッチ・スライド機構 ２１ ギァード・モーター ２２ 電源 ２３ 正逆駆動切り換えスィッチ ２４ 位置決め切り換えスィッチ ２５ 圧電素子 ２６ 電圧計 ２７ 圧力指示計尺 ２８ 指針 【手続補正３】 【補正対象書類名】図面 【補正対象項目名】全図 【補正方法】変更 【補正内容】 【図１】 【図３】 【図４】 【図２】 【図５】 【図６】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パントグラフ（伸縮自在の写図器）に類似して、菱
   型で上下に伸縮し得る、前後に並立する１対の伸縮性の
   枠組において、その下枠の交叉点′の１方の延長脚
   の先端を、固定型の回転支点′、他の延長脚の先端
   を水平スライド支点′とし、この支点をスライドせ
   しめることにより、菱型枠組の頂点′をして上下に
   昇降可能ならしめ、この第１の頂点′から更に垂直
   方向に短小で左右に自由に傾斜し得る小支柱′を立
   て、その頂端を集電体の取付座とし、その直下に設け
   た第２の頂点′から左右両側に等長の短小片′
   類を出し、それらの両先端を関節として更らに短小片
   ′類をもって菱型枠の左右両上腕片に連結して、前記
   の垂直支柱′、短小片′類、′類、及び上
   枠の左右の両上腕片の１部を以って垂直支柱′の左
   右両側に可変形の小平行四辺形を形成せしめ、第１の頂
   点′と、その対向点との間を等張力のコイル・バネ
   ▲１０▼▲１０▼′で結んだパンタグラフの枠組構造。 ２．前項記載の水平スライド支点′をスライドせし
   める為に、これを収納する函型枠▲１３▼▲１３▼′の
   中に押し引き用のコイル・バネ▲１１▼▲１１▼′と、
   更にその先にバネ受皿の付いたスピンドル（押し引き用
   ネジ棒）▲１２▼▲１２▼′と、このスピンドルを貫通
   せしめるウォーム・ホイール▲１４▼▲１４▼′を含む
   ウォーム減速機中のウォーム・ギア▲１５▼▲１５▼′
   と、これらのウォーム・ギア▲１５▼▲１５▼′を串刺
   しにして駆動する、他部と電気的に絶縁されたモーター
   ▲１６▼とより成る菱型組枠の昇降装置において、パン
   タグラフの押上力を調節するため、押し引き用コイル・
   バネ▲１１▼▲１１▼′の位置を調節設定し得るよう
   に、スピンドル▲１２▼▲１２▼′の停止位置を決める
   為の可動式リミット・スイッチ機構▲２０▼と、その位
   置を調節設定する為の、他と電気的に絶縁されたギアー
   ド・モーター▲２１▼とより成る第１項記載のパンタグ
   ラフの枠組構造。