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【発明の名称】 集電用舟体
【発明者】 【氏名】伊藤 寧

【氏名】四釜 敏男

【氏名】加藤 明俊
【要約】 【課題】十分な強度を確保しつつ、集電舟４ａの前面投影面積を小さくし、降雪状態での走行時に前面に付着する雪の量を少なく抑える。

【解決手段】上板部２４の下面に、それぞれがこの上板部２４の一部と外側竪板部２６と下板部２７と内側竪板部２８とから成る、１対の閉鎖断面部分を設ける。又、主摺り板７、７を結合固定する為のナット１０、１０を挿通する中央挿通孔３０及び端部寄り挿通孔３３のうち、特に大きな強度を要求される中央部分に形成した中央挿通孔３０の周縁部に、円筒部３４を形成する。これらにより、舟体６ａの高さを小さくしても、十分な折り曲げ強度を確保できる様にし、上記課題を解決する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 金属板を折り曲げ形成する事により造られ、その上面に架線と擦れ合ってこの架線を流れる電気を受け入れる複数枚の摺り板を支持固定した状態で、鉄道車両の屋根面に設けられたパンタグラフの上端部に支持される集電用舟体であって、上記鉄道車両の進行方向に関して前後両端縁部を下方に折り曲げる事により、上板部の前後両端縁部に形成した１対の外側竪板部と、これら各外側竪板部の下端部を互いに近づき合う方向に折り曲げる事により上記上板部の下側に形成した１対の下板部と、これら各下板部の内端縁部分を上方に折り曲げ形成して成り、それぞれの上端縁を上記上板部の下面に結合した１対の内側竪板部と、上記鉄道車両の幅方向に関して、上記上板部の中央部でそれぞれ上記各下板部に対向する部分に形成した、この上板部に上記各摺り板を固定するボルトを挿通する為の中央取付孔と、上記鉄道車両の幅方向に関して、上記上板部の中間部で中央部よりも端部に寄った部分でそれぞれ上記各下板部に対向する部分に形成した、この上板部に上記各摺り板を固定するボルトを挿通する為の端部寄り取付孔と、上記各下板部の一部で上記各中央取付孔に整合する部分に形成した、上記各ボルトを螺合させるナットを挿通する為の中央挿通孔と、同じく上記各端部寄り取付孔に整合する部分に形成した、上記各ボルトを螺合させるナットを挿通する端部寄り挿通孔と、上記各中央挿通孔の周縁部に上記各下板部の下面から突出する状態で形成した円筒部とを備える集電用舟体。
【請求項２】 鉄道車両の幅方向に関して各摺り板を両側から挟む位置に、これら各摺り板から連続する状態で設ける補助摺り板をその上面に固定する部分を、これら各摺り板をその上面に固定する部分と、１枚の金属板により一体に構成した、請求項１に記載した集電用舟体。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、架線から電力を受け取る為、電車、電気機関車等の鉄道動力車の屋根面に設置するパンタグラフの頂部に組み付ける集電舟を構成する舟体の改良に関する。特に本発明は、集電舟の前面に付着する雪の量を少なくする事により、この雪の重みでパンタグラフが下降する事を防止できる構造を実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両の屋根の上方にはパンタグラフを介して集電舟を支持し、架線から電力を取り入れる様にしている。即ち、上記集電舟の上面に支持した、燒結金属、カーボン等の導電材製の摺り板を架線の下縁に向け弾性的に押し付け、この架線から車両に電気を取り入れる様にしている。図４は、従来から広く知られている、この様なパンタグラフによる集電装置１を略示している。この集電装置１は、鉄道車両の屋根面２上に折畳自在なパンタグラフ枠本体３を設置し、更にこのパンタグラフ枠本体３の上端部に、本発明の対象となる集電舟４、４を組み込んだ集電舟装置５を支持している。
【０００３】この様な集電舟装置５を構成する為に従来は、図５〜６に示す様な集電舟４を使用し、図７〜１１に示す様に構成していた。先ず、このうちの集電舟４に就いて説明する。尚、本明細書で幅方向、前後方向とは、何れの場合もパンタグラフを設置する鉄道車両及びその進行方向に関して言う。この集電舟４は、金属板製の舟体６を有する。そして、この舟体６の上面中央部に、請求項に記載した摺り板に相当する複数枚（図示の例では４枚）の主摺り板７、７を、中間部両端寄り部分に複数枚（図示の例では４枚）の補助摺り板８、８を、それぞれ各摺り板７、８の下面に固定したボルト９とナット１０との緊締により固定している。このうちの主摺り板７、７は、架線への攻撃性が低い導電材であるカーボンを主成分とするものであり、上記各補助摺り板８、８は、アルミニウム合金製である。又、上記舟体６の両端部上面には、アルミニウム合金板製の端部摺り板１１、１１をねじ止め固定している。
【０００４】これら各摺り板７、８、１１のうち、中央部に設けた各主摺り板７、７は、鉄道車両の走行時に主として上記架線と摺接し、この架線から電気を取り入れる。又、中間部両端寄り部分に設けた補助摺り板８、８は、ポイント通過の際等に上記鉄道車両に対して上記架線が幅方向に振れた場合にこの架線と摺接し、この架線から電気を取り入れる。更に、両端部に設けた端部摺り板１１、１１は、ポイント部分等で上記鉄道車両に対して上記架線が幅方向に極端に振れた場合に、この架線と摺接する。
【０００５】上述の様な各摺り板７、８、１１をその上面に支持固定する、上記舟体６を従来は、鋼板等の金属板を折り曲げ形成して成る主部１２の両端部に、それぞれが鋼板等の金属板を折り曲げ形成して成る副部１３、１３を、これら両部１２、１３にリベット止めした連結板１４、１４により連結する事で構成していた。上記主部１２は、基板部１５の両側縁部を下方に直角に折り曲げて、鉄道車両の進行方向に関して前後１対の垂下壁部１６、１６を形成する事により、断面形状を下方が開口したコ字形としている。そして、この様な主部１２の両端部と、同様な断面形状に形成した上記各副部１３、１３の基端部とを、それぞれ上記各連結板１４、１４により連結固定している。
【０００６】上述の様に構成し、その上面に上記各摺り板７、８、１１を固定した、上記舟体６は、上記各副部１３、１３の前後両側面に固定した取付ブラケット１７、１７により、図７〜１１に示す様にして、前記パンタグラフ枠本体３の上端部に支持している。この為に、このパンタグラフ本体３の上端部で鉄道車両の幅方向両端部に１対の支持腕１８を設けている。そして、この鉄道車両の進行方向に関してこれら両支持腕１８の前後両端部上面のそれぞれ２個所位置ずつに、圧縮ばねをベローズにより覆って成る弾性支持部材１９、１９の下端部を結合し、これら各弾性支持部材１９、１９の上端部を、上記各取付ブラケット１７、１７に結合している。この構成により、各舟体６の両端部を、上記パンタグラフ枠本体３の上端部に、弾性的に支持している。
【０００７】尚、上記パンタグラフ枠本体３の上端部に設けた、幅方向両端部で１対の支持腕１８の前後両端部内側面同士の間には、それぞれつなぎ枠２０を設けている。これら各つなぎ枠２０は、それぞれ集電舟４、４の直下に配置されている。又、上記各支持腕１８の前後両端部外側面には、架線が上記各集電舟４、４の上面から外れた場合にこれをすくい上げる、ホーン２１、２１の基端部を支持固定している。更に、上記舟体６の両端部下面に支持ブラケット２２により支持したピン２３を、上記各ホーン２１、２１基端部直下に配置して、上記各集電舟４、４が過度に浮き上がる事を防止している。
【０００８】鉄道車両の運行時には、前述の様なパンタグラフ枠本体３の上端部に、上述の様にして支持した、上記各集電舟４、４を構成する、前記各主摺り板７、７（或は補助摺り板８、８又は端部摺り板１１、１１）の上面を、上記パンタグラフ枠本体３に組み込んだばねと上記各弾性支持部材１９、１９に組み込んだばねとの弾力により、架線の下縁に押圧する。この架線の上下位置は微妙に変化するので、上記鉄道車両の走行に伴って上記各集電舟４、４が上下移動し、上記各主摺り板７、７の上面と上記架線の下縁との当接圧の変動を抑える。尚、パンタグラフ全体の構成に就いては、従来から周知であり、本発明の要旨とも関係しないので、詳しい説明は省略する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図５〜６に示した従来の集電舟４の場合、舟体６の前面投影面積が広い為、降雪時にこの集電舟４に付着する雪の量が多くなる。即ち、上記舟体６の断面形状は、図６に示す様に、下方が開口したコ字形である為、十分な強度を確保する為には、基板部１５の両端縁部に形成する垂下壁部１６、１６の高さＨ16を大きくしなければならない。この為、これら各垂下壁部１６、１６の側面を含む、上記舟体６の前面投影面積が広くなる。一方、降雪時に鉄道車両が走行すると、架線に付着した雪を上記集電舟４が掻き取る状態となり、掻き取られた雪が、垂下壁部１６の前面を含む、上記集電舟４の進行方向前面に付着する。
【００１０】従来の集電舟４の場合には、上述した様に、上記各垂下壁部１６の高さＨ16が大きく、前面投影面積が広い為、降雪時に前面に付着する雪の量が多くなり、付着した雪を含む、上記集電舟４の重量が嵩んでしまう。この結果、この集電舟４を含む、パンタグラフ枠本体３の上端部に支持された部分の重量が、このパンタグラフ本体３を立ち上げる為のばねの弾力に打ち勝つ可能性が生じる。そして、上記重量がばねの弾力に打ち勝った場合には、上記集電舟４の上面が架線から離れ、この架線からの電気の取り入れを行なえなくなる。
【００１１】上記集電舟４の前面投影面積を小さくし、この集電舟４の前面に付着する雪の量を少なく抑える為には、上記各垂下壁部１６、１６の高さＨ16を小さくする事も考えられる。但し、基本構造を同じとしたまま、この高さＨ16を小さくすると、舟体６に必要とされる強度を確保する為には、この舟体６を構成する金属板の厚さを大きくする必要が生じ、この舟体６の重量が徒に嵩んでしまう。この結果、上記ばねの弾力を大きくしない限り、集電舟４の上面に設置した主摺り板７、７の上面と架線との接触状態を良好に維持できなくなる。本発明のパンタグラフ用集電舟は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の集電用舟体は、金属板を折り曲げ形成する事により造られ、その上面に架線と擦れ合ってこの架線を流れる電気を受け入れる複数枚の摺り板を支持固定した状態で、鉄道車両の屋根面に設けられたパンタグラフの上端部に支持される。この様な本発明の集電用舟体は、上記鉄道車両の進行方向に関して前後両端縁部を下方に折り曲げる事により、上板部の前後両端縁部に形成した１対の外側竪板部と、これら各外側竪板部の下端部を互いに近づき合う方向に折り曲げる事により上記上板部の下側に形成した１対の下板部と、これら各下板部の内端縁部分を上方に折り曲げ形成して成り、それぞれの上端縁を上記上板部の下面に結合した１対の内側竪板部とから成る。そして、上記鉄道車両の幅方向に関して、上記上板部の中央部でそれぞれ上記各下板部に対向する部分に形成した、この上板部に上記各摺り板を固定するボルトを挿通する為の中央取付孔と、上記鉄道車両の幅方向に関して、上記上板部の中間部で中央部よりも端部に寄った部分でそれぞれ上記各下板部に対向する部分に形成した、この上板部に上記各摺り板を固定するボルトを挿通する為の端部寄り取付孔と、上記各下板部の一部で上記各中央取付孔に整合する部分に形成した、上記各ボルトを螺合させるナットを挿通する為の中央挿通孔と、同じく上記各端部寄り取付孔に整合する部分に形成した、上記各ボルトを螺合させるナットを挿通する為の端部寄り挿通孔と、上記各中央挿通孔の周縁部に上記各下板部の下面から突出する状態で形成した円筒部とを備える。
【００１３】
【作用】上述の様に構成する本発明の集電用舟体は、閉鎖断面を有する為、金属板として特に厚いものを使用しなくても、十分な強度を確保しつつ高さを低くして、前面投影面積を小さくできる。しかも、ナットを挿通する為の中央挿通孔を設けるにも拘らず、特に大きな強度を要求される中央部分の強度は、この中央挿通孔の周縁部に形成した円筒部により確保される。この為、重量を増大させる事なく、集電舟の前面投影面積を狭くして、降雪時に走行する際にこの集電舟に付着する雪の量を少なくし、この集電舟と架線とが離れる事を防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、舟体６ａの構造を工夫する事により、この舟体６ａの重量を増大させる事なく、この舟体６ａを含む集電舟４ａの前面投影面積を狭くする点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来構造と同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分並びに先に説明しなかった部分を中心に説明する。
【００１５】本発明の舟体６ａは、その上面に補助摺り板８、８を支持固定する部分を、その上面に各主摺り板７、７を支持固定する部分から連続する状態で設け、上記舟体６ａ全体を、鋼板の如く、十分な剛性を有する１枚の金属板により構成している。言い換えれば、前述の図５に示す様に、複数の部材１２〜１４を組み合わせる事なく、一体に構成している。そして、連結板１４、１４を省略する事による軽量化、強度向上、組立作業の容易化によるコスト低減を図っている。
【００１６】上記舟体６ａの上面部分は、上記主摺り板７、７及び上記補助摺り板８、８を支持固定する為の上板部２４としている。この上板部２４のうち、これら各補助板８、８を支持固定する為の両端寄り部分は、上記各主摺り板７、７を支持固定する為の中央部分よりも上方に位置させ、これら両部分同士を傾斜段部２５、２５により連続させている。
【００１７】上記上板部２４の前後両端縁部を下方に折り曲げる事により、この上板部２４の前後両端縁部に、１対の外側竪板部２６、２６を形成している。そして、これら各外側竪板部２６、２６の幅方向中央部で上記１対の傾斜段部２５、２５の間部分（図１のＬ範囲部分）の下端部を、互いに近づき合う方向に折り曲げる事により１対の下板部２７、２７を、上記上板部２４の下側に形成している。更に、これら各下板部２７、２７の内端縁部分を上方に折り曲げる事により、１対の内側竪板部２８、２８を形成している。そして、これら各内側竪板部２８、２８の上端縁部に形成した折り曲げ縁部２９、２９の上面を上記上板部２４の下面に突き当て、それぞれの突き当て部の複数個所をスポット溶接する事により、或は突き当て部を全長に亙りシーム溶接する事により、結合固定している。この様に本発明の舟体６ａは、それぞれが上記上板部２４の一部と上記外側竪板部２６と上記下板部２７と上記内側竪板部２８とから成る、１対の閉鎖断面部分を設ける事により、幅方向中央部の断面係数を大きくして、曲げ方向の力に対する強度を大きくしている。
【００１８】又、上記上板部２４の幅方向中央部でそれぞれ上記各下板部２７、２７に対向する部分に、この上板部２４に上記各主摺り板７、７を固定するボルト９、９を挿通する為に、複数の中央取付孔（図示省略）を形成している。又、上記上板部２４の幅方向中間部で中央部よりも端部に寄った部分でそれぞれ上記各下板部２７、２７に対向する部分に、やはり上記各ボルト９、９を挿通する為の端部寄り取付孔（図示省略）を形成している。尚、上記各主摺り板７、７は、金属板製の基板３１により、カーボン製の摺り板本体３２の下端部を抑え付けて成る。上記各ボルト９、９は、このうちの基板３１を上方から下方に挿通した状態で、上記各主摺り板７、７の下面から突出している。上記各中央取付孔及び上記各端部取付孔には、この様にこれら各主摺り板７、７の下面から突出した上記各ボルト９、９を、上方から下方に向けがたつきなく挿通する。
【００１９】又、上記各下板部２７、２７の一部で上記各中央取付孔に整合する部分に、上記各ボルト９、９を螺合させるナット１０、１０を挿通する為の中央挿通孔３０、３０を形成している。又、上記各下板部２７、２７の一部で上記各端部寄り取付孔に整合する部分にも、上記各ボルト９、９を螺合させるナット１０、１０を挿通する為の端部寄り挿通孔３３、３３を形成している。更に、上記各中央挿通孔３０、３０の周縁部に円筒部３４、３４を、バーリング加工により、上記各下板部２７、２７の下面から突出する状態で形成している。
【００２０】上述の様に構成する舟体６ａをパンタグラフ本体３（図４参照）の上端部に支持する際には、つなぎ枠２０を、前記１対の内側竪板部２８、２８同士の間に存在する空間３５内若しくはこの空間３５の直下部分に配置する。この様な状態で使用される上記舟体６ａは、通常時に架線に押し付けられる中央部が閉鎖断面を有する為、この部分の断面係数が大きく、曲げ方向の力に対する強度が大きい。この為、上記舟体６ａを構成する金属板として特に厚いものを使用しなくても、十分な強度を確保しつつ高さを低くして、前面投影面積を小さくできる。
【００２１】しかも、上記各ナット１０、１０を挿通する為の中央挿通孔３０、３０を設けるにも拘らず、特に大きな強度を要求される中央部分の強度は、この中央挿通孔３０、３０の周縁部に形成された円筒部３４、３４により確保される。即ち、これら各円筒部３４、３４を前記上板部２４と反対に向け形成する事により、これら各円筒部３４、３４を形成した部分の断面係数を大きくして、上記各中央挿通孔３０、３０を形成した事に伴う強度低下を補っている。従って、上記舟体６ａの高さを小さくしても、この舟体６ａ全体としての強度を十分に確保できる。
【００２２】上記舟体６ａを上述の様に構成する為、重量を増大させる事なく、この舟体６ａを含んで構成する前記集電舟４ａの前面投影面積を狭くして、降雪時に走行する際にこの集電舟４ａに付着する雪の量を少なくし、この集電舟４ａと架線とが離れる事を防止できる。
【００２３】尚、上記舟体６ａの高さを小さくすると、鉄道車両の走行時にこの舟体６ａに加わる揚力が低下し、前記各摺り板７、８の上面と架線との当接圧が不足する傾向がある事が、経験的に知られている。そこで、本発明を実施する場合に、上記揚力が不足するのであれば、前記つなぎ枠２０を、図３のα位置からβ位置、更にはγ位置に移動させる事により、実質的な前面投影面積を増やし、上記揚力を確保する。尚、上記つなぎ枠２０を上記舟体６ａの下面よりも下方に位置させたとしても、上記各摺り板７、８が架線から掻き取った雪が、上記つなぎ枠２０に付着する事はない。
【００２４】
【発明の効果】本発明の集電用舟体は、以上に述べた通り構成され作用するので、降雪状態での走行時に集電舟に付着する雪の量を少なくして、鉄道車両の安定走行の確保に寄与できる。
【出願人】 【識別番号】０００２２１６１６
【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社
【識別番号】３９００１４７７５
【氏名又は名称】株式会社工進精工所
【出願日】 平成１２年５月２２日（２０００．５．２２）
【代理人】 【識別番号】１０００８７４５７
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 武男 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−３３３５０２（Ｐ２００１−３３３５０２Ａ）
【公開日】 平成１３年１１月３０日（２００１．１１．３０）
【出願番号】 特願２０００−１４９５４１（Ｐ２０００−１４９５４１）