JP2007082320A - Rotating mechanism of asymmetric pantograph - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は鉄道車両用集電装置であって車両の前後方向について非対称な形状の非対称型パンタグラフの回転機構に関する。 The present invention relates to a railway vehicle current collector and relates to a rotation mechanism of an asymmetric pantograph having an asymmetric shape with respect to the longitudinal direction of the vehicle.
高速列車用のパンタグラフは空力的な騒音を小さくするために形状が工夫されており、その多くは前後非対称の形状である。現状では前後両方向に走行できるように作られているが、走行方向によってその空力特性と空力騒音の大きさは異なる。将来的にはより一層の低騒音化を図るため、一方向のみの使用に限定したパンタグラフが作られる可能性がある。このような一方向だけに使用されるパンタグラフを営業列車に搭載する場合、車両の屋根上に前後別の方向に2つのパンタグラフを搭載するか、パンタグラフを回転して走行方向に応じた向きを転換する回転機構が必要である。 Pantographs for high-speed trains are devised in order to reduce aerodynamic noise, and many of them are asymmetrical in the longitudinal direction. Currently, the vehicle is designed to be able to travel in both the front and rear directions, but the aerodynamic characteristics and the aerodynamic noise level differ depending on the traveling direction. In the future, in order to further reduce noise, there is a possibility that a pantograph limited to use in only one direction may be made. When mounting a pantograph that is used only in one direction on a commercial train, install two pantographs in different directions on the roof of the vehicle, or rotate the pantograph to change the direction according to the direction of travel. A rotating mechanism is required.
実開平5−55704(特許文献1)には、台枠を上台枠と下台枠の二階建ての構成とし、上台枠上に非対称パンタグラフを取付け、この上台枠を回転装置で支持し、前記回転装置を絶縁碍子に固定した前記下台枠に取付けた非対称型パンタグラフの回転機構が開示されている。前記回転装置は、エアシリンダとピストンと前記ピストンを選択的に左右に移動させる圧縮空気供給手段とで構成された空気アクチュエータと、前記ピストンに固定されたラックと、前記ラックと噛み合うピニオンとで構成されている。そして、前記ピニオンは前記上台枠の回転軸の端部に固定されている。このような構成によって、この従来の非対称型パンタグラフの回転機構は、パンタグラフの方向転換時に非対称型パンタグラフを180度回転させることができるものである。パンタグラフ1台当たり数百アンペアから千アンペア程度の大電流を架線から車両に供給している新幹線のような高速鉄道車両に設置されて、パンタグラフを回転して走行方向に応じた向きを転換する回転機構である。 In Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-55704 (Patent Document 1), the frame has a two-story structure of an upper frame and a lower frame, an asymmetric pantograph is mounted on the upper frame, and the upper frame is supported by a rotation device. A rotating mechanism of an asymmetrical pantograph attached to the lower frame fixed to an insulator is disclosed. The rotating device includes an air actuator including a pneumatic cylinder, a piston, and a compressed air supply unit that selectively moves the piston to the left and right, a rack fixed to the piston, and a pinion that meshes with the rack. Has been. And the said pinion is being fixed to the edge part of the rotating shaft of the said upper frame. With this configuration, this conventional asymmetric pantograph rotation mechanism can rotate the asymmetric pantograph 180 degrees when the direction of the pantograph is changed. A pantograph is installed in a high-speed railway vehicle such as the Shinkansen that supplies a large current of several hundred amperes to a thousand amperes per vehicle, and the pantograph rotates to change the direction according to the direction of travel. Mechanism.
上述の従来の非対称型パンタグラフの回転機構は、上面に非対称型パンタグラフが取付けられた回転部である上台枠と、前記回転部を回転自在に支持する固定部である回転装置と、前記回転装置を絶縁碍子に固定した固定部である下台枠に取付けた非対称型パンタグラフの回転機構である。ところが、非対称型パンタグラフの回転機構を実用化する上の重要なポイントである前記上台枠と前記回転装置を結合する軸と軸受の構造が、特許文献1に開示も示唆もない。
The conventional asymmetric pantograph rotating mechanism described above includes an upper frame that is a rotating part having an asymmetrical pantograph attached to the upper surface, a rotating device that is a fixed part that rotatably supports the rotating part, and the rotating device. It is the rotation mechanism of the asymmetrical pantograph attached to the lower base frame which is a fixed part fixed to the insulator. However,
そこで、鉄道分野で広く使われている油潤滑軸受を、回転部と固定部の間の軸受に採用することを考えてみると、次のような問題があることが分かった。一般に、油潤滑軸受では、軸受に電流を流すとその電流による潤滑油の損傷または軸受接触面の電食によって軸受が損傷する。従って、一般に使用される油潤滑軸受を、上述の従来の非対称型パンタグラフの回転機構の軸受にそのまま採用することはできない。軸受の箇所以外を避けてケーブルによる通電経路を形成すれば、油潤滑軸受の採用も可能であるが、一般に大電流を流すことができるケーブルは直径が太く、可撓性はきわめて低いので、頻繁にケーブルを動かすことはケーブルの耐久性を損なうことになる。更に、ケーブルは車体に対して十分な絶縁性を確保しなければならない。これらの問題があるので、上述の従来の非対称型パンタグラフの回転機構において、回転部と固定部との間の通電経路をケーブルによって確保することは容易ではない。
本発明が解決しようとする第1の課題は、パンタグラフが取付けられた回転部を方向転換時に固定部に対して180度回転させる非対称型パンタグラフの回転機構において、前記回転部を安定的に且つ円滑に回転させる堅牢で簡単な構成の軸受を備えた非対称型パンタグラフの回転機構を提供することである。
本発明が解決しようとする第2の課題は、パンタグラフが取付けられた回転部を方向転換時に固定部に対して180度回転させる非対称型パンタグラフの回転機構において、走行中に前記回転部と前記固定部との間に大電流を流すことが可能な非対称型パンタグラフの回転機構を提供することである。
本発明が解決しようとする第3の課題は、パンタグラフが取付けられた回転部を方向転換時に固定部に対して180度回転させる非対称型パンタグラフの回転機構において、パンタグラフから車両の電動機などの電気装置までの集電ケーブルを損傷しないようにした非対称型パンタグラフの回転機構を提供することである。
The first problem to be solved by the present invention is that in a rotating mechanism of an asymmetrical pantograph that rotates the rotating part to which the pantograph is attached by 180 degrees with respect to the fixed part when the direction is changed, the rotating part is stably and smoothly operated. An asymmetric pantograph rotation mechanism having a robust and simple structure bearing that rotates in a straight line is provided.
A second problem to be solved by the present invention is a rotating mechanism of an asymmetrical pantograph that rotates the rotating part to which the pantograph is attached by 180 degrees with respect to the fixing part when the direction is changed. It is to provide a rotating mechanism of an asymmetric pantograph capable of flowing a large current between the two parts.
A third problem to be solved by the present invention is an asymmetrical pantograph rotating mechanism that rotates a rotating part to which a pantograph is attached by 180 degrees with respect to a fixed part at the time of turning. It is an object of the present invention to provide an asymmetric pantograph rotation mechanism that prevents damage to the current collecting cable.
上記課題を解決するために、下面の中心部に回転軸が固着され且つ上面に非対称型パンタグラフが取付けられた上部回転盤と、中心部に設けられた貫通穴に前記回転軸を回転自在に貫挿させ、且つ前記上部回転盤が通常時には回転固定手段によって回転しないようにして着座する下部固定盤と、前記非対称型パンタグラフの方向転換時に前記上部回転盤の下面と前記下部固定盤の上面との間に圧縮空気を供給して空気潤滑軸受を形成させる圧縮空気供給手段と、前記回転軸を介して前記上部回転盤を回転させる回転駆動手段とで、非対称型パンタグラフの回転機構を構成した。 In order to solve the above-described problems, an upper rotating plate having a rotating shaft fixed to the center portion of the lower surface and an asymmetric pantograph attached to the upper surface, and a through hole provided in the central portion, the rotating shaft is rotatably passed through. A lower fixed platen that is inserted so that the upper rotary plate is not normally rotated by a rotation fixing unit, and a lower surface of the upper rotary plate and an upper surface of the lower fixed platen when the direction of the asymmetric pantograph is changed. A rotating mechanism of the asymmetrical pantograph is constituted by compressed air supplying means for supplying compressed air between them to form an air lubricated bearing and rotation driving means for rotating the upper rotating disk via the rotating shaft.
本発明により、上部回転盤と下部固定盤と圧縮空気供給手段とで構成された堅牢で簡単な構造の非対称型パンタグラフの回転機構の空気潤滑軸受が提供された。従って、前記空気潤滑軸受を備えた非対称型パンタグラフの回転機構は、非対称型パンタグラフの方向転換を安定的に且つ円滑に行えるようになった。また、前記空気潤滑軸受を備えた非対称型パンタグラフの回転機構は、通常時には上部回転盤を下部固定盤に対してロックする回転固定手段を備えているので、走行時の非対称型パンタグラフの姿勢は安定する。更に、上部回転盤と下部固定盤を導電性材料で構成した本発明に係る非対称型パンタグラフの回転機構は、パンタグラフから車両の電動機などの電気装置までの集電ケーブルに方向転換時に捻りや曲げが生じないので、集電ケーブルの損傷がなくなった。 According to the present invention, there is provided an air-lubricated bearing for a rotating mechanism of an asymmetric pantograph having a robust and simple structure, which includes an upper rotating disk, a lower fixed disk, and compressed air supply means. Therefore, the rotating mechanism of the asymmetric pantograph provided with the air-lubricated bearing can stably and smoothly change the direction of the asymmetric pantograph. In addition, since the rotation mechanism of the asymmetric pantograph having the air-lubricated bearing normally includes a rotation fixing means for locking the upper rotating disk with respect to the lower fixed disk, the asymmetric pantograph has a stable posture during traveling. To do. Furthermore, the rotating mechanism of the asymmetrical pantograph according to the present invention in which the upper rotating plate and the lower fixed plate are made of a conductive material is not twisted or bent when the direction is changed to the current collecting cable from the pantograph to an electric device such as a motor of a vehicle. Since it does not occur, the current collecting cable is no longer damaged.
本発明に係る非対称型パンタグラフの回転機構は、下面の中心部に回転軸が固着され且つ上面に非対称型パンタグラフが直接取付けられた導電性上部回転盤と、中心部に設けられた貫通穴に前記回転軸を回転自在に貫挿させて前記導電性上部回転盤が通常時には回転しないようにロックして着座する導電性下部固定盤と、前記非対称型パンタグラフの方向転換時に前記上部回転盤の下面と前記下部固定盤の上面との間に圧縮空気を供給して空気潤滑軸受を形成させる圧縮空気供給手段と、前記回転軸を介して前記導電性上部回転盤を回転させる回転駆動手段とで構成されている。そして、集電ケーブルの一端は、前記導電性下部固定盤に接続されている。 The rotating mechanism of the asymmetric pantograph according to the present invention includes a conductive upper rotating disk having a rotating shaft fixed to the center of the lower surface and an asymmetric pantograph directly attached to the upper surface, and a through hole provided in the center. A conductive lower fixed plate that is locked so as to prevent rotation of the conductive upper turntable so that the conductive upper turntable does not rotate normally, and a lower surface of the upper turntable when changing the direction of the asymmetric pantograph Compressed air supply means for supplying compressed air to the upper surface of the lower fixed platen to form an air-lubricated bearing, and rotation driving means for rotating the conductive upper rotating plate via the rotating shaft. ing. One end of the current collecting cable is connected to the conductive lower fixed platen.
本発明の実施例1は、図1に示す如く、下面の中心部に回転軸3が突設された且つ上面に非対称型パンタグラフ10が取付けられた導電性上部回転盤1と、中心部に設けられた貫通穴2aに回転軸3を回転自在に貫挿させ、且つ導電性上部回転盤1が通常時には回転固定手段によって回転しないようにして着座する導電性下部固定盤2と、非対称型パンタグラフ10の方向転換時に導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤の上面との間に圧縮空気を供給して空気潤滑軸受を形成させる圧縮空気供給手段と、回転軸3を介して導電性上部回転盤を回転させる回転駆動手段とで構成された対称型パンタグラフの回転機構である。導電性下部固定盤2は、絶縁碍子9によって電車の車体12から電気的に絶縁された支持基台7の上に固定されている。
As shown in FIG. 1, the first embodiment of the present invention is provided with a conductive upper rotating
前記圧縮空気供給手段は、電車の車体12に配置されている図示しない圧縮空気源から複数の圧力供給管4を介して、導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤の上面との間に圧縮空気を供給する手段である。
The compressed air supply means connects a lower surface of the conductive upper rotating
前記回転固定手段は、電車の車体12に配置されている図示しない真空圧源から複数の圧力供給管4を介して、導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤の上面との間に真空圧を供給する手段である。
The rotation fixing means is provided between the lower surface of the conductive upper rotating
前記圧縮空気供給手段と前記回転固定手段は、複数の圧力供給管4を共用しており、前記複数の圧力供給管4は通常時には前記真空圧源に切替え、対称型パンタグラフの方向転換時には前記圧縮空気源に切替えられて使用されるのである。
The compressed air supply means and the rotation fixing means share a plurality of
前記回転駆動手段は、支持基台7の取り付けられた空気アクチュエータ6と運動変換機構5とで構成されている。運動変換機構5は、空気アクチュエータ6のピストンで直線駆動されるラックと、前記ラックと噛み合うピニオンとで構成されている。前記ピニオンは導電性上部回転盤1の回転軸3の下端に固着されている。空気アクチュエータ6には、電車の車体12に配置されている図示しない圧縮空気源から、一対の圧縮空気供給管8を介して駆動用圧縮空気が供給される。
The rotation driving means is composed of an
実施例1の非対称型パンタグラフの回転機構において、通常時には導電性上部回転盤1は回転固定手段によって回転しないようにして導電性下部固定盤2に着座している。前記回転固定手段は、通常時に導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤2の上面との間に負圧を供給する負圧供給手段である。図2(A)と図3(A)は、通常時に矢印の方向に負圧が加えられて、導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤2の上面は隙間が無い程に密着している状態を拡大して示したものである。非対称型パンタグラフと導電性上部回転盤1の自重による着座だけでなく、負圧による密着効果があるので、通常時には導電性上部回転盤1は回転しないようにして導電性下部固定盤2に安定して着座している。
In the rotating mechanism of the asymmetric pantograph of the first embodiment, the conductive upper rotating
通常時に導電性上部回転盤1が回転しないようにして導電性下部固定盤2に安定的に着座するのを更に確実にするために、図3に示す如く、ロックピン14を用いることもできる。ロックピン14はヘッド付ピンであって、導電性上部回転盤1に設けられたロック用貫通穴1aに自在に上下可能なように挿入されている。ロック用貫通穴1aは、導電性下部固定盤2に設けられている圧縮空気供給用圧力供給管4の開口に一つに対向する位置に設けられている。
In order to further ensure that the conductive upper rotating
ロックピン14は、通常時には図3(A)に示す如く、自重によって落下し、その先端はロック用貫通穴1aを介して圧縮空気供給用圧力供給管4内に達している。従って、導電性上部回転盤1の回転はロックされる。また、ロックピン14は、非対称型パンタグラフの方向転換時には、図3(B)に示す如く、圧縮空気供給用圧力供給管4からの圧縮空気によって上方に持ち上げられ、その先端はロック用貫通穴1aから充分に脱出している。従って、導電性上部回転盤1の回転はアンロックされる。
As shown in FIG. 3A, the
非対称型パンタグラフ10は、集電舟10a、集電舟10aが架線12に所定の圧力で接触するように支持するアーム10bと主軸10c、及び主軸10cを支持すると共に、非対称型パンタグラフ10を導電性上部回転盤1の上面に固定する連結部材10dとで構成されている。集電舟10aを架線12に所定の圧力で接触させるための機構には、従来のパンタグラフ上昇・下降機構が採用されているが、説明を複雑にしないために省略されている。
The
集電ケーブル11は、その一端が導電性下部固定盤2に接続され、その他端は電車の車体12内に配置されている電気装置に接続されている。従って、架線12から非対称型パンタグラフ10、導電性上部回転盤1、導電性下部固定盤2、集電ケーブル11を順に介して、電車の車体12内に配置されている電気装置に数百アンペアから千アンペアもの大電流が流れる。集電ケーブル11は、固定部材である導電性下部固定盤2に接続されているので、非対称型パンタグラフ10を180度回転させて方向転換しても、捩れや曲がりが生じることがない。なお、集電ケーブル11は、説明を分かり易くするために露出して示してあるが、絶縁碍子9又はケーブルヘッドと呼ばれる専用の絶縁碍子を貫通して電車の車体12内に引き込まれている。
One end of the current collecting
実施例1の非対称型パンタグラフの回転機構は、方向転換時には次の如く機能する。即ち、車両が終着駅に到着すると、図示しないパンタグラフ上昇・下降機構によって集電舟10aは架線12から離される。続いて、複数の圧力供給管4を真空圧源から圧縮空気源に切替え、導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤2の上面との間には圧力供給管4から圧縮空気が供給され、導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤2の上面との間を経て外に吹き出す。このため導電性上部回転盤1は導電性下部固定盤2から微小間隔dだけ浮き上がる。微小間隔dは数10ミクロンから数100ミクロン程度である。この状態で、空気アクチュエータ6には、電車の車体12に配置されている図示しない圧縮空気源から、一対の圧縮空気供給管8を介して駆動用圧縮空気が供給される。これにより、空気アクチュエータ6は、ラックとピニオンからなる運動変換機構5を介して導電性上部回転盤1を180度回転させ、非対称型パンタグラフ10の方向転換を行う。
The rotating mechanism of the asymmetrical pantograph according to the first embodiment functions as follows when the direction is changed. That is, when the vehicle arrives at the terminal station, the
このようにして、導電性上部回転盤1、導電性下部固定盤2、及び導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤2の上面との間に供給される圧縮空気は、空気潤滑軸受を構成する。そして、この空気潤滑軸受は安定的に且つ円滑に回転させる堅牢で簡単な構成の軸受であるだけでなく、非対称型パンタグラフの回転機構の回転駆動手段を小型の空気アクチュエータなどで実現することができるという利点を有する。更に、方向転換時に繰り返す回転によっても、導電性上部回転盤1と導電性下部固定盤2には摩擦による磨耗や損傷が殆ど生じない。
Thus, the compressed air supplied between the conductive upper
非対称型パンタグラフ10の方向転換が完了すると、複数の圧力供給管4は圧縮空気源から真空圧源に切替えられ、導電性上部回転盤1の下面と導電性下部固定盤2の上面との間には真空圧が供給される。これによって、導電性上部回転盤1は回転しないようにして導電性下部固定盤2に安定的に着座し、通常時はこの状態を維持する。そして、通常時は、導電性上部回転盤1と導電性下部固定盤2は大きな面積で面接触するから、架線12から電車の車体12内の電気装置までの安定した通電経路の一部を構成する。
When the direction change of the
なお、実施例1において、非対称型パンタグラフの回転機構の回転駆動手段は空気アクチュエータであるとしたが、油圧アクチュエータなどの他の回転駆動手段を採用することができることは勿論である。 In the first embodiment, the rotational drive means of the rotational mechanism of the asymmetrical pantograph is an air actuator, but it is needless to say that other rotational drive means such as a hydraulic actuator can be adopted.
1 導電性上部回転盤
1a ロック用貫通穴
2 導電性下部固定盤
2a 貫通穴
3 回転軸
4 圧力供給管
5 運動変換機構
6 空気アクチュエータ
7 支持基台
8 圧縮空気供給管
9 絶縁碍子
10 非対称型パンタグラフ
10a 集電舟
10b アーム
10c 支軸
10d 連結部材
11 集電ケーブル
12 架線
13 車体
14 ロック用ピン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The compressed air supply means includes a plurality of pressure supply pipes connected to a plurality of pressure supply ports provided in the lower fixed platen and a compressed air source, and the negative pressure supply means is provided in the lower fixed platen. A plurality of pressure supply pipes connected to the plurality of pressure supply ports and a negative pressure air source, and the pressure supply pipe of the compressed air supply means and the pressure supply pipe of the negative pressure supply means are shared. The asymmetric pantograph rotation mechanism according to any one of claims 1 to 5 , wherein
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