JPH0549104A

JPH0549104A - 集電装置

Info

Publication number: JPH0549104A
Application number: JP19915891A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Terada; 勝之寺田; Michio Sehata; 美智夫瀬畑; Hiroshi Higaki; 博檜垣; Hajime Fujita; 肇藤田; Morishige Hattori; 守成服部; Hitoshi Tsuruta; 仁鶴田; Susumu Hirose; 進広瀬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-08-08
Filing date: 1991-08-08
Publication date: 1993-02-26

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、電動車両の高速走行時に騒音
が著しく小さい集電装置を提供することにある。【構成】集電すり板２、舟体５、ホーン、押圧装置１９
を有するテレスコープ機構による集電装置において、舟
体５及びホーンを支持し舟体５の上下寸法の数倍の上下
寸法を有する流線型の舟体支持体７と、該舟体支持体７
を支えその水平断面寸法が該舟体支持体７の上下寸法に
近く、その最下面が屋根上で所要電気的絶縁距離Ｚ_l以
上の位置にあり、最上部の集電すり板２が格納時に車両
限界Ｚ_l内に収まるような多段構造に構成した流線型の
テレスコープ式支柱９と、該テレスコープ式支柱９の内
側に設けられ該支柱を昇降させる駆動機構１０，２３
と、該テレスコープ式支柱９を屋根上で支える碍子１６
とを備えたことを特徴とする集電装置。【効果】集電装置の空力騒音を大巾に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は集電装置に係り、特に高
速で走行する電動車両の騒音を低減するに好適な集電装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、特公平２−５０６８
１「電動車両のための集電装置」に記載のように、高さ位
置調節のためのテレスコープ機構を有する集電装置にお
いて、テレスコープ式集電管の外表面にラックピニオン
を設けこれを外部に設けたモータで駆動している。駆動
モータの回転制御は集電管に対する上位の集電シュー保
持体の相対位置を検出して行っている。また、集電管を
案内する下位の延長管は屋根下部分に直接取付けられて
いる。さらに、集電シューの寸法は比較的小さく、かつ
集電シューと集電シュー保持体を一体でばね支持してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来技術においては、
テレスコープ式集電管の外面にラックピニオン、外部に
駆動モータを設けているので、集電管の表面が滑らかで
なく高速走行時に空力音が発生しやすい、かつ小さい集
電シューが単に集電シュー保持体の上に固定されている
のみなので、小さい集電シューに直接走行風が当り周波
数の高いカルマン渦による空力音が発生し易いなどの問
題がある。また、集電管を案内する下位の延長管が屋根
下に直接取付けられているので、電気的絶縁距離の確保
に配慮がなされていないという問題がある。

【０００４】本発明は、従来技術の問題点を解消するた
めに、テレスコープ機構はその外面を滑らかに、かつ比
較的大きい寸法にできる機構とし、また、集電すり板・
舟体近辺も比較的大きい寸法で流線型となる構成とし
て、高速走行時に風の強く当る集電装置の部分からの空
力音を低減することを目的とする。また、テレスコープ
機構の最下面を屋根表面より十分離し、かつ格納時にそ
の最上部が車両限界内に収まる構成として電気的・機械
的絶縁距離を十分確保することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、集電装置の空
力音を低減するための第１の技術的手段として、テレス
コープ機構により集電すり板、舟体、ホーンを支持し、
架線へ集電すり板を押しつけるための押圧装置を有する
集電装置において、舟体及びホーンを支持し舟体の上下
寸法の数倍の上下寸法を有する舟体を包み込む舟体支持
体と、該舟体支持体を支持し水平断面寸法が、該舟体支
持体の上下寸法に近く、その最下面が屋根上の所要電気
的絶縁距離以上の位置にあり、最上部の集電すり板が格
納時に車両限界内に収まるような多重構造に構成された
テレスコープ式支柱と、該テレスコープ式支柱の内部に
収納されて該テレスコープ式支柱を昇降させる駆動機構
と、該テレスコープ式支柱を屋根上で支える碍子とを備
える。

【０００６】

【作用】第１の技術的手段によれば、舟体の周囲を大き
く包みこむ舟体支持体と、該舟体支持体を支え比較的寸
法の大きいテレスコープ式支柱と、該テレスコープ式支
柱の内側に該シリンダを昇降させる駆動機構を設けてい
るので、該舟体支持体及び該テレスコープ式支柱から発
生する空力音が、表面が滑らかで比較的寸法が大きいた
めにカルマン渦の周波数が低くなることによって小さく
なる。さらに、該テレスコープ式支柱を屋根上で碍子に
とりつけ、該碍子にその最下面が屋根上の所要電気的絶
縁距離以上の位置にあって、最上部の集電すり板が格納
時に車両限界内に収まるような多重構造に構成された該
テレスコープ式支柱を設けているので、電気的機械的絶
縁距離が十分に確保され安全である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１ないし図６
を用いて説明する。１は架線、２は集電すり板、３は集
電すり板２が取付けられるすり板座である。４は集電す
り板２とすり板座３を支えるすり板支持ばね、５はすり
板支持ばね４を支える舟体である。６は舟体５を支える
舟体支持ばねである。７は舟体支持ばね６を支え舟体５
の上下寸法の数倍の上下寸法を有し、舟体５を大きく包
みこみ垂直・水平断面とも左右両端にゆくほど寸法を連
続的に小さくして流線型とした舟体支持体である。８は
舟体支持体７を支える舟体支持体ばね、９は舟体支持体
ばね８を支えその水平断面寸法が舟体支持体７の上下寸
法に近く外面が滑らかで水平断面が円形をした流線型の
多段からなる多段シリンダである。10は多段シリンダ９
の各シリンダをその内部においてそのＸ点で支持するパ
ンタグラフ式リンクである。11はパンタグラフ式リンク
10の各下端にそれぞれ固定されたアームである。12は各
アーム11間に設けられた引張りばね、13は各アーム11間
に設けられたダンパである。14は各アーム11間に設けら
れパンタグラフ式リンク10を上昇させるために引張りば
ね12を作用させるときは開放され、引張りばね12を圧縮
させてパンタグラフ式リンク10を折り畳む時は押開き力
を発生するアクチュエータである。15は車両の屋根、16
は屋根15と電気的絶縁をとるための碍子である。Ｚ_hは
集電作用高さ、Ｚ_lは屋根15と多段シリンダ９の最下面
との間の電気的絶縁距離、Ｚ_Uは屋根15からみた車両限
界、Ｚ_oは舟体支持体の上下寸法である。17は舟体支持
体７における架線１からの離脱を防ぐためのホーンであ
る。18は駆動機構で、パンタグラフ式リンク10、引張り
ばね12、アクチュエータ14から構成されている。19は架
線１に集電すり板２を押付けておくための押圧装置であ
り、引張りばね12が兼用されている。ここで、多段シリ
ンダ９の段数ｎは以下のようにしてきめてある。各シリ
ンダの重なり分を残した各シリンダの正味高さを80％と
するとき

【０００８】

【数１】

【０００９】今、Ｚ_h＝1500mm、Ｚ_o＝200mm、Ｚ_l＝300m
m、Ｚ_U＝900mmとするとき、ｎは４となる。

【００１０】以上の機構によれば、各アーム11間にある
アクチュエータ14が開放されると引張りばね12がアーム
11を引張るのでパンタグラフ式リンク10は上昇を開始
し、パンタグラフ式リンク10の各Ｘ点に結合された多段
シリンダ９の各シリンダも共に上昇を開始し、最後には
架線１に引張りばね12により押付けられた状態で集電作
用高さＺ_hとなり集電が可能となる。舟体５の周囲を大
きく包みこむ舟体支持体７は流線形でかつその上下寸法
が舟体５の上下寸法の数倍としており、また、舟体支持
体７を支える多段シリンダ９はその内側にその駆動機構
18を全て有しているので外面は滑らかで円形でありその
水平断面寸法も舟体支持体７の上下寸法と同程度の比較
的大きい寸法としているので、走行風の強く当る位置に
ある舟体支持体７及び多段シリンダ９から発生するカル
マン渦の発生周波数は低くなり、空力音を小さくするこ
とが出来る。一方、すり板支持ばね４、舟体支持ばね
６、舟体支持体ばね８によって各部の固有振動数が最適
にされるので、集電すり板２の架線１への接触力変動は
小さく、また、引張りばね12と並列にダンパ13が設けら
れているので、パンタグラフ式リンク10の振動も抑えら
れる。集電せずに格納するときは、各アーム11間にある
アクチュエータ14に押開き力を発生させてパンタグラフ
リンク10を折り畳むことにより多段シリンダ９も折り畳
まれ図６の如く車両限界Ｚ_u内に格納される。一方、多
段シリンダ９の最下面は屋根15からの許容電気絶縁距離
Ｚ_l以上に保たれている。本集電装置は、このＺ_UとＺ_l
を犯すことがなく機械的、電気的に接触することがない
ため、安全性が確保される。本実施例によれば、各多段
シリンダ９の上昇、下降が変位リミッタなどを設けずに
簡単に、同時に速く行えるという効果がある。

【００１１】本発明の第２の実施例では、図７、図８の
ように、第１実施例のパンタグラフ式リンク10の代りに
多段シリンダ９の内側でその最上端シリンダとつながれ
たパンタグラフ式リンク20、多段シリンダ９の各シリン
ダの間をつなぐ変位リミッタ付ラック21、ピニオン22が
設けられている。パンタグラフ式リンク20が上昇を開始
すると、多段シリンダ９の最上端シリンダが先ず上昇さ
せられ、これにつれてそのシリンダのピニオン22が上か
ら第２のシリンダの内面に設けられたラック21上を転が
り、ピニオン22がラック21の上端にある変位リミッタに
当ると次には第２シリンダが上昇を開始する。このよう
にして順次各シリンダが上昇する。本実施例によれば、
各シリンダ９はラック21、ピニオン22により確実に案内
されて上昇できる効果がある。

【００１２】本発明の第３の実施例では、図９ないし図
12に示すように、第２実施例のパンタグラフ式リンク20
と変位リミッタ付ラックピニオン21、22の代りにテレス
コープ式駆動シリンダ23と変位リミッタ付巻きバンド24
を用いる。舟体支持体７と多段シリンダ９の最上端シリ
ンダを平行リンク25で結び、かつ平行リンク25と最上端
シリンダの間に押圧装置としての押付ばね12、アクチュ
エータ14及びダンパ13を設けている。26はテレスコープ
式駆動シリンダ23への流体供給弁、27はアクチュエータ
14への流体供給弁である。流体供給弁26より流体が供給
されるとテレスコープ式駆動シリンダ23が下位シリンダ
より上昇し、各変位リミッタ付巻きバンド24の巻きバン
ド24_aがとけて一定長になると変位リミッタ24_bに接触し
て流体供給が止められて、各シリンダ23間の相対変位は
生じなくなり多段シリンダ９が一定上昇高さに達する。
このとき、アクチュエータ14を開放すると押付ばね12が
集電すり板２を架線１に押付ける。図12の如くアクチュ
エータとしてばね28、ラックピニオン29、その駆動モー
タ30を用いても良い。本実施例によれば、多段シリンダ
９とテレスコープ式駆動シリンダ23の２つのシリンダに
よって案内されるので、良好な案内がえられる効果があ
る。

【００１３】本発明の第４の実施例では、図13に示すよ
うに第１実施例のパンタグラフ式リンク10の代りに多段
シリンダ９の各シリンダと一体に構成されたテレスコー
プ式駆動シリンダ31を用いている。多段シリンダ９の内
部で各シリンダ９の間に変位リミッタ付巻きバンドが設
けてある。アクチュエータ14として図12のものを用いて
も良い。本実施例によれば、一体となった２重シリンダ
で強固に案内できる効果がある。

【００１４】本発明の第５の実施例では、図14に示すよ
うに多段シリンダ９の最上端シリンダ以外の内部に流体
を満たしテレスコープ式駆動シリンダの動きをさせる。
各シリンダ９の間は変位リミッタ付巻きバンド24で結ば
れている。また、アクチュエータとして図12のものを用
いてもよい。本実施例によれば、多段シリンダがテレス
コープ式駆動シリンダを兼ねているので、構造が簡素化
される効果がある。

【００１５】本発明の第６の実施例では、図15、図16の
ように第２実施例のパンタグラフ式リンク20の代りにラ
ックピニオン21、22をモータ32で駆動している。本実施
例によれば、多段シリンダ９の昇降が流体を用いること
なく行なえるため、高い信頼性が得られ、かつ各シリン
ダにおいて動作が同時に速く行われる効果がある。

【００１６】本発明の第７の実施例では、図17ないし図
19に示すように、前記テレスコープ式支柱として円筒付
スパイラルバンド35を用い、その上部円筒36と駆動機構
のパンタグラフ式リンク20が結合されている。円筒付ス
パイラルバンド35の下端は外筒35cにピン35aによって固
定され、円筒付スパイラルバンド35の上端は上部円筒36
にピン35bによって固定されている。パンタグラフ式リ
ンク20が上部円筒36を押し上げると、円筒付スパイラル
バンド35の下端はピン35aによって固定されたままで円
筒付スパイラルバンド35はピン35bを介して上方へ引き
伸ばされていく。本実施例によれば、ラックピニオンな
どが不要で構造が簡素化される。また、前記テレスコー
プ式支柱として円筒付スパイラルバンド35を用い、その
上部円筒36と駆動機構のテレスコープ式駆動シリンダ23
を結合してもよい。

【００１７】本発明の第８の実施例では、図２に示した
ように集電すり板２は舟体支持体７の中に埋まっている
が、集電すり板２の上部は集電のため舟体支持体７の上
面より僅かに上に出してあるので、図20のように集電す
り板２を矢印の走行方向に対して角度θをもたせて、流
線形の舟体支持体７の前面に沿って流れてきた気流の乱
れを少なくするようにしている。本実施例によれば、舟
体支持体の中の集電すり板部における気流乱れが減少
し、さらに空力音が低減される効果がある。

【００１８】本発明の第９の実施例では、図21のように
多段シリンダ９の水平断面外形をだ円に近い形としてい
る。本実施例によれば、水平面内で流れが多段シリンダ
に沿って流れ易いために乱れが少なくさらに空力音が小
さくなる効果がある。

【００１９】本発明第10の実施例では、図22に示すよう
に図１のアクチュエータ14と並列に変位検出器33を設け
ている。舟体支持体７の揚力が生ずる場合に図23の如く
変位検出器33の出力をフィードバックし、補償回路33a
によって位相、ゲインを適切にしてアクチュエータ14で
パンタグラフ式リンク10の変位が一定となるように制御
する。本実施例によれば、揚力をうける場合にも集電す
り板２の高さを一定に保ち架線１との接触力を一定にで
きる効果がある。

【００２０】本発明の第11の実施例では、図24ないし図
26に示すように屋根15上で碍子16の周囲を一定距離だけ
離して防風体34を設けている。防風体34の走行方向に対
して直角な面は45°程度の傾斜をもたせ、平行な面は傾
斜角を小さくして、碍子16に直接風を当てないようにす
ると共に防風体34自体による走行風の乱れを少くしてい
る。本実施例によれば、碍子16および防風体34の騒音を
低減でき集電装置全体として騒音を小さくできる効果が
ある。

【００２１】本発明の第12の実施例では、図27に示すよ
うに碍子16を取付けている部分の屋根15を凹ませてあ
る。本実施例によれば、屋根15を凹ませている部分の碍
子16に風が直接当らず、かつ防風体37を小さく或はなく
すことができるので、さらに騒音を小さくできる効果が
ある。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成及び
作用を有するので、集電装置の空力騒音を大巾に低減で
きる効果がある。また、集電装置を電気的、機械的に十
分安全なものとする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の集電装置の側面断面図で
ある。

【図２】本発明の第１実施例の側面外形図である。

【図３】本発明の第１実施例の正面断面図である。

【図４】本発明の第１実施例の正面外形図である。

【図５】本発明の第１実施例の平面外形図である。

【図６】本発明の第１実施例の折り畳み状態を表わす図
である。

【図７】本発明の第２実施例の側面断面図である。

【図８】本発明の第２実施例の折り畳み状態を示す図で
ある。

【図９】本発明の第３実施例の集電装置の側面断面図で
ある。

【図１０】図９の変位リミッタ付巻きバンドの拡大図
で、（Ａ）が上昇途中、（Ｂ）が上昇終了状態を示して
いる。

【図１１】本発明の第３実施例の折り畳み状態を示す図
である。

【図１２】図９のアクチュエータをモータ駆動としたと
きの図である。

【図１３】本発明の第４実施例の集電装置の側面断面図
である。

【図１４】本発明の第５実施例の集電装置の側面断面図
である。

【図１５】本発明の第６実施例の集電装置の側面断面図
である。

【図１６】本発明の第６実施例の折り畳み状態を示す図
である。

【図１７】本発明の第７実施例の集電装置の側面断面図
である。

【図１８】本発明の第７実施例の側面外形図である。

【図１９】本発明の第７実施例の折り畳み状態を示す図
である。

【図２０】本発明の第８実施例の集電装置の平面図であ
る。

【図２１】本発明の第９実施例の集電装置の平面図であ
る。

【図２２】本発明の第10実施例の集電装置の側面断面図
である。

【図２３】本発明の第10実施例の制御系を示す図であ
る。

【図２４】本発明の第11実施例の集電装置の側面図であ
る。

【図２５】本発明の第11実施例の集電装置の正面図であ
る。

【図２６】本発明の第11実施例の集電装置の平面図であ
る。

【図２７】本発明の第12実施例の集電装置の側面断面図
である。

【符号の説明】

１…架線、２…集電すり板、５…舟体、７…舟体支持
体、９…多段シリンダ、10…パンタグラフ式リンク、12
…引張りばね、14…アクチュエータ、15…屋根、16…碍
子、18…駆動機構、19…押圧装置、20…パンタグラフ式
リンク、21…ラック、22…ピニオン、23…テレスコープ
式駆動シリンダ、24…変位リミッタ付巻きバンド、31…
テレスコープ式駆動シリンダ、32…駆動モータ、33…変
位検出器、34…防風体、35…円筒付スパイラルバンド、
36…円筒付スパイラルバンドの上部円筒、37…防風体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田肇茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者服部守成山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者鶴田仁山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者広瀬進山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高速電動車両の屋根上に設けられ、テレス
コープ機構により集電すり板、舟体、ホーンを支持し、
架線へ集電すり板を押付けるための押圧装置を有する集
電装置において、該舟体及び該ホーンを支持し該舟体の
上下寸法の数倍の上下寸法を有して前記舟体を包みこむ
舟体支持体と、該舟体支持体を支持し水平断面寸法が該
舟体支持体の上下寸法に近く、その最下面が屋根上の所
要電気的絶縁距離以上の位置にあり、最上部の集電すり
板が格納時に車両限界内に収まるような多重構造に構成
されたテレスコープ式支柱と、該テレスコープ式支柱の
内部に収納された該テレスコープ式支柱を昇降させる駆
動機構と、該テレスコープ式支柱を屋根上で支持する碍
子とを備えたことを特徴とする集電装置。
【請求項２】前記テレスコープ式支柱を多段シリンダと
し、前記駆動機構を、前記多段シリンダの内側に設けら
れ前記各シリンダに連結されたパンタグラフ式リンクお
よび該リンクに設けられた引張りばねとアクチュエータ
としたことを特徴とする請求項１に記載の集電装置。
【請求項３】前記テレスコープ式支柱を多段シリンダと
し、前記駆動機構を、前記多段シリンダの内側に設けら
れその最上端シリンダに連結されたパンタグラフ式リン
クと、該リンクに設けられた引張りばねおよびアクチュ
エータと、前記多段シリンダの各シリンダをつなぎ各シ
リンダ内側に設けられたリミッタ付ラックピニオンとで
構成したことを特徴とする請求項１に記載の集電装置。
【請求項４】前記テレスコープ式支柱を多段シリンダと
し、前記駆動機構を、前記多段シリンダの内側に設けら
れその最上端シリンダに連結され各シリンダ間は変位リ
ミッタ付巻きバンドで結ばれたテレスコープ式駆動シリ
ンダと、前記多段シリンダの各シリンダを上下につなぐ
シリンダ内側に設けられたリミッタ付ラックピニオンで
構成し、前記押圧装置を、前記舟体支持体と前記多段シ
リンダの最上端シリンダの間に設けられた押付ばねとア
クチュエータとで構成したことを特徴とする請求項１に
記載の集電装置。
【請求項５】前記駆動機構を、前記多段シリンダの各シ
リンダの内側にもう１つのシリンダを設けて２重とした
変位リミッタ付テレスコープ式駆動シリンダにより構成
したことを特徴とする請求項４に記載の集電装置。
【請求項６】前記駆動機構を、変位リミッタを備えた多
段シリンダによって構成したことを特徴とする請求項４
に記載の集電装置。
【請求項７】前記駆動機構を、前記多段シリンダの内側
に設けられたラックピニオンとその駆動モータとで構成
したことを特徴とする請求項４に記載の集電装置。
【請求項８】前記テレスコープ式支柱を円筒付スパイラ
ルバンドとし、前記駆動機構を、該円筒付スパイラルバ
ンドの内側に設けられ該円筒付スパイラルバンドの上部
円筒とつないだパンタグラフ式リンクと、該リンクに設
けられた引張りばねと、アクチュエータとで構成したこ
とを特徴とする請求項１に記載の集電装置。
【請求項９】前記テレスコープ式支柱を円筒付スパイラ
ルバンドとし、前記駆動機構を該円筒付スパイラルバン
ドの内側に設けられ該円筒付スパイラルバンドの上部円
筒とつないだテレスコープ式駆動シリンダによって構成
し、前記押圧装置を前記舟体支持体と該円筒付スパイラ
ルバンドの上部円筒の間に設けられた押付ばねとアクチ
ュエータとによって構成したことを特徴とする請求項１
に記載の集電装置。