JP2003052101A - 鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄道車両の車体が台車に対し左右傾斜しても
パンタグラフの姿勢を保持してトロリ線との正常な接触
状態を維持する。 【解決手段】 差動歯車装置７と、車体４の左右両端部
の一方ずつの台車に対する相対変位量に応じた揺動量と
なるように台車３に対し揺動自在に設けられた起動リン
ク６Ｌ，６Ｒとを備える。起動リンク６Ｌ，６Ｒの揺動
に基づき、差動歯車装置７に２つの入力回動量が入力さ
れ、差動歯車装置７から、台車３に対する車体４の傾斜
が大きいほど大きな出力回動量が出力される。差動歯車
装置７からの出力回動量に応じた揺動量で姿勢補正リン
ク９が揺動するのに基づきパンタグラフ８が車体４と反
対側に傾斜する。起動リンク６Ｌ，６Ｒから姿勢補正リ
ンク９に動力を伝達する過程のいずれかで該動力を車体
４の下側から上側へと伝達するために、車体４に設けら
れた車体側回動軸５Ｌ，５Ｒを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用パンタ
グラフの姿勢保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両がカーブ区間を走行する際に車
体が傾斜しても、パンタグラフの姿勢を保持し、トロリ
線との接触状態を良好にするための技術として、例えば
特開平８−２０５３１０号、特開平８−３０８０１１
号、特開平９−４６８０７号、特表平１１−５０９３９
８号、特開２０００−３０８２０２号等の公報に開示さ
れた技術がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このうち、特開平８−
２０５３１０号に開示の技術では、台車に対する車体の
左右方向傾斜に基づきパンタグラフを駆動させるための
駆動力伝達手段として車体内に配したリンクを用いてい
るため、リンクの動作領域を確保する必要がある。よっ
て、省スペース化の観点から好ましくないと言える。特
開平８−３０８０１１号に開示の技術では、電気信号に
基づき駆動する駆動装置によってパンタグラフを動かす
ため、制御状態が良好であることが前提となる。このた
め、万一、制御状態が不良となった場合には、本来所望
の作用が得られなくなるという問題がある。特開平９−
４６８０７号に開示の技術では、油圧を用いているた
め、油圧ポンプやシリンダなどの油圧機器が必要となる
ばかりでなく、機器や油の管理に手間がかかるという問
題がある。特表平１１−５０９３９８号に開示の技術で
は、振子梁（揺動ビーム）を用いる台車方式に限定され
る。しかも車体内を軸（制御軸）が貫通するので客室空
間の一部を占有する。特開２０００−３０８２０２号に
開示の技術では、リンクの動作領域を確保する必要があ
るため車体の側縁部などでは構成が難しい。

【０００４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、上記の各課題を解決すること
ができる鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、例えば、図１〜図５（図６、図７）に示
すように、鉄道車両１の車体４が台車３に対し左右方向
に傾斜しても車体４の屋根上に設けられたパンタグラフ
８の姿勢を保持してトロリ線１００との正常な接触状態
を維持するための鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装
置２（２００，３００）であって、２つの入力回動量が
入力されるのに基づき、該２つの入力回動量の和または
差に比例する出力回動量を出力する差動歯車装置７と、
車体４の左右両端部の一方ずつの台車３に対する相対変
位量に応じた揺動量で揺動するように台車３に対し各々
揺動自在に設けられ、該揺動に基づき、台車３に対する
車体４の傾斜が大きいほど前記差動歯車装置７の前記出
力回動量が大きくなるように、該差動歯車装置７に前記
２つの入力回動量の一方ずつを入力するための一対の起
動リンク６Ｌ，６Ｒ（２０６Ｌ，２０６Ｒ）と、前記差
動歯車装置７からの出力回動量に応じた揺動量で揺動す
ることにより、前記パンタグラフ８を台車３に対する車
体４の傾斜と反対側に傾斜させて正常な姿勢にするため
の姿勢補正リンク９と、前記姿勢補正リンク９に、前記
一対の起動リンク６Ｌ，６Ｒ（２０６Ｌ，２０６Ｒ）か
らの動力を伝達する過程のいずれかで、該動力を車体４
の下側から上側へと伝達するために、車体４に対し回動
自在に設けられた車体側回動軸５Ｌ，５Ｒ（２０５，３
０５Ｌ）と、を備えることを特徴としている。

【０００６】この請求項１記載の発明によれば、車体が
台車に対し左右方向に傾斜した場合、該傾斜量に応じた
揺動量で一対の起動リンクが各々揺動し、該揺動に基づ
き、台車に対する車体の傾斜が大きいほど差動歯車装置
の出力回動量が大きくなるように、該差動歯車装置に２
つの入力回動量の一方ずつが入力され、差動歯車装置か
らの出力回動量に応じた揺動量で姿勢補正リンクが揺動
し、該揺動に基づき、パンタグラフが台車に対する車体
の傾斜と反対側に傾斜されるので、パンタグラフは、そ
の姿勢が保持され、トロリ線との正常な接触状態に維持
される。しかも、車体に対し回動する車体側回動軸によ
り、一対の起動リンクから姿勢補正リンクに動力を伝達
する過程のいずれかで該動力を車体の下側から上側へと
伝達することができるので、該動力伝達のために必要な
スペースを極力コンパクトにできる。

【０００７】なお、本発明では、特開平８−２０５３１
０号とは異なり、台車に対する車体の傾斜変位を車体側
回動軸の回転変位に変換して駆動伝達するので、車体内
に配したリンクを用いる場合と比べて省スペース化が図
れる。本発明では、特開平８−３０８０１１号とは異な
り、機械的にパンタグラフを動作させるため、パンタグ
ラフを動作させるための電気信号は不要であり、該電気
信号の制御状態に配慮する必要がない。本発明では、特
開平９−４６８０７号とは異なり、油圧機器は用いない
ので、油圧機器が不要であるばかりでなく、機器や油の
管理の手間が不要となる。本発明では、特表平１１−５
０９３９８号とは異なり、振子梁を用いる台車から通常
の台車まで幅広く適用できる。しかも、車体側回動軸
も、車体の例えば側縁部を通すことができるので、客室
空間を占有しない。本発明では、特開２０００−３０８
２０２号とは異なり、動作スペースをほとんど要しない
車体側回動軸を用いるので、リンクを用いる場合と比べ
て省スペース化が図れ、車体の側縁部などでも構成可能
である。

【０００８】また、本発明において、差動歯車装置は、
車体の屋根上または車体の床下に配することが好まし
く、これにより差動歯車装置が客室空間を占有すること
がなくなる。さらに、一対の車体側回動軸は、車体の左
右端部（左右両端部または左右いずれかの端部）または
車体の進行方向端部（例えば、進行方向の一端部）に配
することが好ましい。一対の車体側回動軸を車体の左右
端部に配しても、進行方向端部に配しても、いずれにし
ても客室空間には影響を与えないというメリットがあ
る。なお、いわゆる連接車両の場合、すなわち、車体ど
うしを台車で連結する方式の場合には、一対の車体側回
動軸を車体の進行方向端部に配し易い。

【０００９】

【発明の実施の形態】〔第１の実施の形態〕以下、図面
を参照して、本発明に係る第１の実施の形態について説
明する。図１は、本発明に係る鉄道車両用パンタグラフ
の姿勢保持装置２を備える車両（鉄道車両）の正面断面
図である。車両１は、複数の車輪３１が各々回動自在に
２列に設けられることにより軌道（図示略）上で走行可
能に構成された台車３と、この台車３上に設けられた車
体４とを備えている。車体４は、例えば、バネ式、空気
圧式、液圧（油圧等）式などの緩衝手段（図示略）を介
して台車３上に設けられている。このため、車両１がカ
ーブ区間を走行する際には台車３に対し車体４が左右方
向に傾斜し、起伏区間を走行する際には台車３に対し車
体４が上下方向に変位する。また、車体４の屋根上に
は、車体４に対し左右傾斜自在にパンタグラフ８が設け
られている。

【００１０】第１の実施の形態の鉄道車両用パンタグラ
フの姿勢保持装置２は、図１に示すように、車体４の左
右両端部の一方ずつの台車３に対する相対変位量に応じ
た揺動量で揺動するように台車３に対し揺動自在に設け
られた一対の起動リンク６Ｌ，６Ｒと、この一対の起動
リンク６Ｌ，６Ｒの一方ずつから付与される動力を車体
４の下側から上側へと伝達するために車体４に対し回動
自在に設けられた一対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒと、こ
の一対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒから伝達される動力が
２つの回転力（２つの入力回動量）として入力されるの
に基づき、これら２つの回転力の和または差に比例する
回転力（出力回動量）を出力する差動歯車装置７と、こ
の差動歯車装置７から出力される動力が伝達されること
で揺動し、該揺動により、パンタグラフ８を台車３に対
する車体の傾斜と反対側に傾斜させて正常な姿勢にする
ための姿勢補正リンク９とを備えて概略構成されてい
る。

【００１１】以下、第１の実施の形態の鉄道車両用パン
タグラフの姿勢保持装置２の構成について詳細に説明す
る。

【００１２】先ず、一対の起動リンク６Ｌ，６Ｒは、例
えば台車３の左右に設けられている。このうち左側の起
動リンク６Ｌは、例えば棒状の支持リンク６１Ｌと、該
支持リンク６１Ｌの先端に固定され、従って、該支持リ
ンク６１Ｌに対して回動しないかさ歯車６２Ｌとにより
構成されている。同様に、右側の起動リンク６Ｒも、支
持リンク６１Ｒとかさ歯車６２Ｒとにより構成されてい
る。また、台車３の左右両脇には、起動リンク６Ｌ，６
Ｒを支持するための支持部材３２Ｌ，３２Ｒが、台車３
の上面よりも上側に突出するように立設されている。そ
して、左側の支持部材３２Ｌの台車３よりも上側部分に
は、起動リンク６Ｌの支持リンク６１Ｌがピン６３Ｌに
より軸支されることで、該起動リンク６Ｌが支持部材３
２Ｌに対し車両１の進行方向と直交する面内で揺動可能
となっている。同様に、右側の支持部材３２Ｒにも、起
動リンク６Ｒの支持リンク６１Ｒがピン６３Ｒにより軸
支され、起動リンク６Ｒも支持部材３２Ｒに対し車両１
の進行方向と直交する面内で揺動可能となっている。こ
こで、例えば右側のかさ歯車６２Ｒの歯は車両１の進行
方向（図１の奥側）を向く一方、左側のかさ歯車６２Ｌ
の歯はその逆方向（図１の手前側）を向いている。つま
り、左右のかさ歯車６２Ｌ，６２Ｒは、互いの向きが逆
方向に設定されている。なお、左右の起動リンク６Ｌ，
６Ｒのかさ歯車６２Ｌ、６２Ｒは、各々の軸の位置が車
体４に対し変位不能、かつ、各々車体４に対し軸周りに
は変位可能となるように、図示しない保持手段を介して
車体４に保持されている。従って、車体４が台車３に対
し左右方向に傾斜すると、一対の起動リンク６Ｌ，６Ｒ
は、それぞれが車体４の左右両端部の一方ずつの台車３
に対する相対変位量に応じた揺動量で揺動する。

【００１３】また、一対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒは、
例えば車体４の内部空間の左右両端部に配されている。
このうち左側の車体側回動軸５Ｌは、例えば下端部にか
さ歯車５２Ｌを有する軸５１Ｌと、上端部にかさ歯車５
４Ｌを有する軸５３Ｌと、これら軸５３Ｌ，５１Ｌを、
かさ歯車を有しない端部どうしで相互に連結する自在継
手５５Ｌとを備えて構成されている。同様に、右側の車
体側回動軸５Ｒも、かさ歯車５２Ｒを有する軸５１Ｒ
と、かさ歯車５４Ｒを有する軸５３Ｒと、これら軸５３
Ｒ，５１Ｒを相互に連結する自在継手５５Ｒとを備えて
構成されている。また、例えば車体４内部の左側部分に
は、下から順に軸受け５６Ｌ，５７Ｌ，５８Ｌが固定さ
れている。このうち、軸受け５６Ｌは、軸５１Ｌを軸周
りに回動自在に軸受けし、軸受け５７Ｌ，５８Ｌは、軸
５３Ｌを軸周りに回動自在に軸受けしている。同様に、
例えば車体４内部の右側部分には下から順に、軸受け５
６Ｒ，５７Ｒ，５８Ｒが固定され、このうち、軸受け５
６Ｒは、軸５１Ｒを軸周りに回動自在に軸受けし、軸受
け５７Ｒ，５８Ｒは、軸５３Ｒを軸周りに回動自在に軸
受けしている。ここで、軸５１Ｌ，５１Ｒの下端部はそ
れぞれ車体の床下に突出し、該下端部に設けられている
かさ歯車５２Ｌ，５２Ｒは、それぞれ歯の向きが略下方
となっている。他方、軸５３Ｌ，５３Ｒの上端部はそれ
ぞれ車体４の屋根上に突出し、該上端部に設けられてい
るかさ歯車５４Ｌ，５４Ｒは、それぞれ歯の向きが略上
方となっている。また、軸５１Ｌと軸５３Ｌならびに軸
５１Ｒと軸５３Ｒとは、自在継手５５Ｌ，５５Ｒを介し
て相互に連結されているため、車体側回動軸５Ｌ，５Ｒ
は、それぞれ角度αを保ったまま軸周りに回動可能とな
っている。

【００１４】ここで、左側の車体側回動軸５Ｌの下端部
のかさ歯車５２Ｌと起動リンク６Ｌのかさ歯車６２Ｌと
が噛み合わされている一方、右側の車体側回動軸５Ｒの
下端部のかさ歯車５２Ｒと起動リンク６Ｒのかさ歯車６
２Ｒとが噛み合わされている。従って、車体側回動軸５
Ｌ，５Ｒは、一対の起動リンク６Ｌ，６Ｒの一方ずつの
揺動に基づき車体４に対し回動し、その回動量は、起動
リンク６Ｌ，６Ｒの揺動量が大きいほど大きくなる。

【００１５】なお、車体４の左側床下には、かさ歯車５
２Ｌとかさ歯車６２Ｌとを収納したボックス４２Ｌが設
けられ、同様に、車体４の右側床下には、かさ歯車５２
Ｒとかさ歯車６２Ｒとを収納したボックス４２Ｒが設け
られている。これらボックス４２Ｌ，４２Ｒは、かさ歯
車５２Ｌ，５２Ｒ，６２Ｌ，６２Ｒを支持するととも
に、潤滑油（グリース）を保持する機能を備える。

【００１６】また、車体側回動軸５Ｌ，５Ｒのうち、車
体４内の部分は、例えば車体４の構体内、すなわち、車
体４の左右の外面４１Ｌ、４１Ｒと客室空間の内面（図
示略）との間隔に配設することにより、車体４の内側に
露出しない構成とすることが好ましい。

【００１７】差動歯車装置７は、車体４の屋根上に設け
られている。図１に示すように、差動歯車装置７の外箱
７５は、車体４の屋根上に固定されている。図４に示す
ように、この外箱７５の左右両側には軸受孔７５Ｌ，７
５Ｒが形成されている。この軸受孔７５Ｌ，７５Ｒによ
り、一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒが、互いに同軸上
に位置して各々軸周りに回動自在な状態で軸受けされて
いる。一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒは、各々の両端
にかさ歯車を有する。すなわち、入力回動軸７１Ｌは両
端にかさ歯車７２Ｌ（図１），７３Ｌを有し、入力回動
軸７１Ｒは両端にかさ歯車７２Ｒ（図１），７３Ｒを有
する。また、外箱７５内には、ハウジング７６が配設さ
れている。該ハウジング７６の左右両側には軸受孔７６
Ｌ，７６Ｒが形成されている。そして、該軸受孔７６
Ｌ，７６Ｒにより一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒを軸
受けすることにより、ハウジング７６は、一対の入力回
動軸７１Ｌ，７１Ｒを介して外箱７５に支持されて、該
外箱７５内で宙に浮いた状態となっている。なお、一対
の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒの一端のかさ歯車７３Ｌ，
７３Ｒは、それぞれハウジング７６内で互いに向き合っ
ている。また、ハウジング７６の（図４の状態で）前後
両側には軸受孔７６Ｆ，７６Ｂが形成されている。そし
て、該軸受孔７６Ｆ，７６Ｂは、それぞれかさ歯車７４
Ｆ，７４Ｂを軸周りに回動自在に軸受けしている。これ
により、かさ歯車７４Ｆ，７４Ｂは、それぞれハウジン
グ７６内で、該ハウジング７６に対し回動自在となって
いる。これらかさ歯車７４Ｆ，７４Ｂは、互いに同軸上
に位置して互いに向き合っている。ただし、かさ歯車７
４Ｆ，７４Ｂは、それぞれかさ歯車７３Ｌ，７３Ｒと噛
み合っているため、かさ歯車７３Ｌ，７３Ｒの回動に依
存して回動する。また、ハウジング７６の外周には該ハ
ウジング７６と一体的にかさ歯車７７が設けられてい
る。このかさ歯車７７は、かさ歯車７３Ｌ，７３Ｒのい
ずれかと同じ向きとなっている（図１の場合、かさ歯車
７３Ｒと同じ）。さらに、外箱７５の、例えば後部に
は、軸受孔７５Ｂが形成されている。そして、該軸受孔
７５Ｂにより出力回動軸７９が軸周りに回動自在な状態
で軸受けされている。出力回動軸７９の一端にはかさ歯
車７８が設けられ、このかさ歯車７８は、外箱７５内で
ハウジング７６の外周のかさ歯車７７と噛み合わされて
いる。なお、出力回動軸７９の他端側は、車体の屋根上
に固定された軸受台１０（図２、図１）によって軸受け
されている。このような差動歯車装置７においては、出
力回動軸７９の回動量は、一対の入力回動軸７１Ｌ，７
１Ｒの回動量の和または差に比例した回動量となる。

【００１８】ここで、図１、図２および図３に示すよう
に、差動歯車装置７の一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒ
のうち、左側の入力回動軸７１Ｌの左端のかさ歯車７２
Ｌは、左側の車体側回動軸５Ｌの上端のかさ歯車５４Ｌ
と噛み合わされている。他方、右側の入力回動軸７１Ｒ
の右端のかさ歯車７２Ｒは、右側の車体側回動軸５Ｒの
上端のかさ歯車５４Ｒと噛み合わされている。従って、
差動歯車装置７の一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒは、
一対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒの回動に基づき回動し、
その回動量は、一対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒの回動量
が大きいほど大きくなる。つまり、要するに、一対の起
動リンク６Ｌ，６Ｒの一方ずつの揺動量に応じた回動量
で差動歯車装置７の一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒが
回動し、該回動量の和または差に比例した回動量で出力
回動軸７９が回動する。

【００１９】なお、車体４の左側屋根上には、車体側回
動軸５Ｌのかさ歯車５４Ｌと差動歯車装置７のかさ歯車
７２Ｌとを収納したボックス４３Ｌが設けられ、同様
に、車体４の右側屋根上には、かさ歯車５４Ｒとかさ歯
車７２Ｒとを収納したボックス４３Ｒが設けられてい
る。これらボックス４３Ｌ，４３Ｒは、かさ歯車５４
Ｌ，５４Ｒ，７２Ｌ，７２Ｒを支持するとともに、潤滑
油（グリース）を保持する機能を備える。

【００２０】さらに、姿勢補正リンク９は、車体４の屋
根上に設けられている。この姿勢補正リンク９は、差動
歯車装置７の出力回動軸７９の前記他端に、該出力回動
軸７９と直交するように固定された第１リンク部材９１
と、この第１リンク部材９１の先端にピン９３により軸
支された第２リンク部材９２と、を備えて構成されてい
る。従って、差動歯車装置７の出力回動軸７９の回動量
に応じた揺動量で第１リンク部材９１が左右に揺動し、
該揺動に応じた変位量で第２リンク部材９２が左右に変
位する。

【００２１】また、パンタグラフ８は、例えば図８に示
すような移動案内機構により車体４上に支持され、車体
４に対し左右方向に移動および傾斜可能となっている。
すなわち、車体４の屋根上には、上面が上に凸な弧状に
形成された移動案内用レール１１０が固定されている。
他方、上記支持台８１の下側には、複数のコロ８１ａが
（車両１の進行方向に直交する面内で）各々回動自在に
設けられている。そして、支持台８１下のコロ８１ａ
が、移動案内用レール１１０上に載置されている。ま
た、パンタグラフ８は、その下端部が、支持台８１に固
定されており、この支持台８１には、姿勢補正リンク９
の第２リンク部材９２の先端側が、ピン９３により軸支
されている。従って、第２リンク部材９２が、例えば左
側に変位すると、これに伴い、支持台８１およびパンタ
グラフ８が左側に移動するとともに、該パンタグラフ８
は左側に傾斜する。また、第２リンク部材９２が逆側に
変位すると、これに伴い、支持台８１およびパンタグラ
フ８も各々逆に動作する。なお、移動案内用レール１１
０およびコロ８１ａは、この図８以外では簡単のため省
略している。

【００２２】次に、動作を説明する。

【００２３】例えば、図５に示すように、車体４が台車
３に対し右側に傾斜すると、左右の起動リンク６Ｌ，６
Ｒは、共に台車３に対し時計回りに揺動する。すると、
左側の起動リンク６Ｌの揺動による動力が、かさ歯車６
２Ｌからかさ歯車５２Ｌに伝達するので、車体側回動軸
５Ｌが車体４に対し矢印Ａ方向に回動する。同様に、右
側の起動リンク６Ｒの揺動による動力が右側の車体側回
動軸５Ｒに伝達して、該車体側回動軸５Ｒが車体４に対
し矢印Ｂ方向に回動する。つまり、左右の車体側回動軸
５Ｌ，５Ｒは互いに逆方向に回動する。さらに、左側の
車体側回動軸５Ｌが矢印Ａ方向に回動する動力が、かさ
歯車５４Ｌからかさ歯車７２Ｌに伝達することにより、
差動歯車装置７の左側の入力回動軸７１Ｌが矢印Ｃ方向
に回動する。同様に、右側の車体側回動軸５Ｒが矢印Ｂ
方向に回動するのに基づき右側の入力回動軸７１Ｒが矢
印Ｄ方向に回動する。つまり、差動歯車装置７が備える
左右一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒが互いに同方向に
回動する。

【００２４】ここで、例えば、左右一対の入力回動軸７
１Ｌ，７１Ｒが、互いに同方向に、同じ角速度で回動す
る場合には、かさ歯車７３Ｌがかさ歯車７４Ｆを回動さ
せようとする力と、かさ歯車７３Ｒがかさ歯車７４Ｆを
回動させようとする力とが拮抗するため、かさ歯車７４
Ｆは（ハウジング７６に対し）回動しない（図４）。同
様に、かさ歯車７３Ｌがかさ歯車７４Ｂを回動させよう
とする力と、かさ歯車７３Ｒがかさ歯車７４Ｂを回動さ
せようとする力とが拮抗するため、かさ歯車７４Ｂも回
動しない（図４）。ただし、かさ歯車７４Ｆ，７４Ｂの
各軸から、ハウジング７６の軸受孔７６Ｆ，７６Ｂに対
し、該ハウジング７６を矢印Ｃ方向（Ｄ方向も同じ）に
回動させようとする力が伝達するため、ハウジング７６
は、外箱７５に対し矢印Ｃ方向に回動する。従って、ハ
ウジング７６の外周に設けられたかさ歯車７７もハウジ
ング７６に伴って矢印Ｃ方向に回動する（図４）。する
と、この動力が、かさ歯車７７からかさ歯車７８に伝達
し、出力回動軸７９が矢印Ｅ方向に回動する（図４）。
従って、図５に示すように、出力回動軸７９の端部に固
定された第１リンク部材９１が、左側に傾斜した状態と
なるように揺動し、これに伴い第２リンク部材９３は左
側に変位する。これにより、該第２リンク部材９３が固
定された支持台８１が、車体４に対し左側、すなわち、
台車３に対する車体４の傾斜方向と反対側に傾斜され、
この傾斜に伴い、パンタグラフ８も左側に傾斜されるの
で、パンタグラフ８の姿勢を元通りに保持してトロリ線
１００との正常な接触状態を維持することができる。

【００２５】逆に、車体４が台車３に対し左側に傾斜す
る場合には、起動リンク６Ｌ，６Ｒの揺動方向、車体側
回動軸５Ｌ，５Ｒ、入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒおよび出
力回動軸７９の回動方向、第１リンク部材９１の傾斜方
向、および第２リンク部材９２の変位方向が上記と逆に
なる結果、パンタグラフ８が右側、すなわち、この場合
にも台車３に対する車体４の傾斜方向と反対側に傾斜さ
れて、元通りの姿勢に保持される。よって、この場合に
も、パンタグラフ８がトロリ線１００との正常な接触状
態に維持される。

【００２６】他方、車体４が台車３に対し上方に変位す
ると、左側の起動リンク６Ｌは、図５と同様に時計回り
に揺動するのに対し、右側の起動リンク６Ｒは、図５と
は逆に反時計回りに揺動する。すると、差動歯車装置７
の左側の入力回動軸７１Ｌは、矢印Ｃ方向に回動するの
に対し、右側の入力回動軸７１Ｒは、矢印Ｄ方向と逆方
向に回動する（図４）。ここで、左右一対の入力回動軸
７１Ｌ，７１Ｒが、互いに逆方向に、同じ角速度で回動
する場合（つまり、車体４が台車３に対し真上に変位し
た場合）には、かさ歯車７３Ｌがかさ歯車７４Ｆを回動
させようとする力と、かさ歯車７３Ｒがかさ歯車７４Ｆ
を回動させようとする力が調和するので、かさ歯車７４
Ｆは、ハウジング７６に対し、矢印Ｆ方向に、かさ歯車
７３Ｌ，７３Ｒと同じ角速度で空回りする。同様に、か
さ歯車７３Ｌがかさ歯車７４Ｂを回動させようとする力
と、かさ歯車７３Ｒがかさ歯車７４Ｂを回動させようと
する力が調和するので、かさ歯車７４Ｂも、ハウジング
７６に対し、矢印Ｇ方向に、かさ歯車７３Ｌ，７３Ｒと
同じ角速度で空回りする。従って、この場合には、ハウ
ジング７６は、かさ歯車７４Ｆ，７４Ｂから回動力を付
与されず、外箱７５に対し回動しない。よって、出力回
動軸７９も回動せず、第１リンク部材９１も揺動せず、
第２リンク部材９２も左右変位しない。このため、姿勢
補正リンク９によりパンタグラフ８は動作しない。ま
た、車体４が台車３に対し下方に変位する場合には、上
方に変位する場合と比べて、起動リンク６Ｌ，６Ｒの揺
動方向、車体側回動軸５Ｌ，５Ｒ、入力回動軸７１Ｌ，
７１Ｒの回動方向が、逆になるが、この場合にも、出力
回動軸７９が回動しない。つまり、車体４が台車３に対
し上下変位する場合にも、パンタグラフ８は元通りの姿
勢に保持され、トロリ線１００との正常な接触状態に維
持される。

【００２７】なお、差動歯車装置７の出力回動軸７９の
回動量は、一対の入力回動軸７１Ｌ，７２Ｒの回動量の
和または差に比例するので、例えば、左側の入力回動軸
７１Ｌの矢印Ｃ方向（図４）への回転数をｎ１、右側の
入力回動軸７１Ｒの矢印Ｄ方向（図４）への回転数をｎ
２とすると、出力回動軸７９の矢印Ｅ方向への回転数Ｎ
は、次式で求められる（なお、逆方向への回転数は、正
負を逆にする）。 Ｎ＝（ｎ１＋ｎ２）／２

【００２８】この実施の形態の鉄道車両用パンタグラフ
の姿勢保持装置２によれば、車体４が台車３に対し左右
方向に傾斜した場合、該傾斜量に応じた揺動量で一対の
起動リンク６Ｌ，６Ｒが各々揺動し、該揺動に基づき、
差動歯車装置７の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒの一方ずつ
が、台車３に対する車体４の傾斜が大きいほど出力回動
軸７９の回動量が大きくなるように回動し、この出力回
動軸７９の回動量に応じた揺動量で姿勢補正リンク９が
揺動することにより、パンタグラフ８を台車３に対する
車体４の傾斜と反対側に傾斜させるので、パンタグラフ
８の姿勢を保持してトロリ線１００との正常な接触状態
を維持することができる。しかも、車体４に対し回動す
る車体側回動軸５Ｌ，５Ｒにより、一対の起動リンク６
Ｌ，６Ｒから姿勢補正リンク９に動力を伝達する過程の
いずれかで該動力を車体４の下側から上側へと伝達する
ことができるので、該動力伝達のために必要なスペース
を極力コンパクトにできる。また、差動歯車装置７を、
車体４の屋根上に配したので、差動歯車装置７が客室空
間を占有することがない。加えて、一対の車体側回動軸
５Ｌ，５Ｒを、車体４の左右両端部に配したので、該一
対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒが客室空間に影響を与えな
い。しかも、一対の車体側回動軸５Ｌ，５Ｒ、一対の入
力回動軸７１Ｌ，７１Ｒおよび出力回動軸７９等、軸を
介して動力を伝達するため、各軸のねじれにより、伝達
動力の緩衝作用が得られる。つまり、例えば、各軸によ
り、高周波振動を絶縁することができるので、該高周波
振動がパンタグラフ８に伝達してしまうことを防止でき
るとともに、微少振動によってまでも、いちいちパンタ
グラフ８を動作させることのない構成とすることができ
る。

【００２９】〔第２の実施の形態〕第２の実施の形態で
は、図６（ａ）に示すように、差動歯車装置７を車体４
の床下に配する例について説明する。なお、この第２の
実施の形態においては、以下に説明する点が上記の第１
の実施の形態と相違し、その他の点は同様であるため、
上記の第１の実施の形態と同様の構成要素については同
一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３０】先ず、第２の実施の形態の鉄道車両用パン
タグラフの姿勢保持装置２００の構成を説明する。

【００３１】本実施形態では、差動歯車装置７の外箱７
５は、車体４の床下（下面）に固定されている。その固
定位置は、具体的には、例えば左右いずれか一方の端部
（図６では、例えば左側）寄りの位置である。また、本
実施形態では、差動歯車装置７の出力回動軸７９は、車
体４の床を介して、斜め上方（例えば、左斜め上）に突
出するように配設されている。すなわち、外箱７５内の
各構成要素の配置は、上記の第１の実施の形態と異なる
が、一対の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒの回動量の和また
は差に比例する回動量で出力回動軸７９が回動する点
は、第１の実施の形態と同様である。なお、車体４の下
側の右端部付近の下面には、右側の入力回動軸７１Ｒの
右端部付近を回動自在に軸受けする軸受け２０１が下向
きに固定されている。さらに、出力回動軸７９は、車体
に固定された軸受け２５６により、軸周りに回動自在に
軸受けされている。

【００３２】また、図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すよう
に、本実施形態の起動リンク２０６Ｌ，２０６Ｒは、例
えば棒状に構成されている。他方、これら起動リンク２
０６Ｌ，２０６Ｒを支持するための支持部材２３２Ｌ，
２３２Ｒが、台車３の左右両脇に立設されている。そし
て、この支持部材２３２Ｌ，２３２Ｒに対し、起動リン
ク２０６Ｌ，２０６Ｒの基端部側がピン２６３Ｌ，２６
３Ｒにより軸支されている。これにより、各起動リンク
２０６Ｌ，２０６Ｒは、支持部材２３２Ｌ，２３２Ｒに
対し、車両１の進行方向の面内で揺動可能となってい
る。他方、起動リンク２０６Ｌ，２０６Ｒの先端側は、
差動歯車装置７の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒの一方ずつ
に固定されている。

【００３３】本実施形態では、第１の実施の形態の車体
側回動軸５Ｌ，５Ｒの代わりに、車体側回動軸２０５を
備える。この車体側回動軸２０５の下部は、差動歯車装
置７の出力回動軸７９により構成され、この出力回動軸
７９は、自在継手５５Ｌを介して軸５３Ｌと連結されて
いる。

【００３４】また、車体４の屋根上には、両端にかさ歯
車を有する回動軸２６０が、例えばその長手方向が車両
１の進行方向と直交するように、軸周りに回動自在な状
態で設けられている（右端のかさ歯車は図示略）。さら
に、車体４の屋根上には、一端にかさ歯車（図示略）を
有する回動軸２７０が、軸受台１０等により軸受けされ
て、上記回動軸２６０と直交する状態で、軸周りに回動
自在に設けられている。そして、双方の回動軸２６０，
２７０の、図示しないかさ歯車どうしが、軸受台１０の
奥で噛み合わされている。また、回動軸２７０の他端
は、第１リンク部材９１に固定されている。

【００３５】次に、動作を説明する。

【００３６】例えば、車体４が台車３に対し右側に傾斜
すると、左側の起動リンク２０６Ｌが、図６（ｂ）にお
いて時計回りに回動する一方、右側の起動リンク２０６
Ｒが、図６（ｃ）において反時計回りに回動する。する
と、差動歯車装置７の左右の入力回動軸７１Ｌ，７１Ｒ
が、それぞれ図６（ａ）において矢印Ｊ方向に回動し、
該差動歯車装置７の出力回動軸７９が矢印Ｋ方向に回動
する。すると、車体４の屋根上の回動軸２６０が矢印Ｌ
方向に回動し、回動軸２７０が反時計回りに回動し、第
１リンク部材９１が左側に傾斜するように揺動し、第２
リンク部材９２が左側に変位し、支持台８１およびパン
タグラフ８が車体４に対し左側に傾斜する。逆に、車体
４が台車３に対し左側に傾斜すると、パンタグラフ８が
車体４に対し右側に傾斜する。また、車体４が台車３に
対し上下に変位する場合には、差動歯車装置７の出力回
動軸７９が回動しないため、パンタグラフ８も車体４に
対し左右傾斜しない。つまり、いずれにしても、パンタ
グラフ８は、その姿勢が元通りに保持されてトロリ線１
００との正常な接触状態に維持される。

【００３７】以上のように、本発明に係る第２の実施の
形態の姿勢保持装置２００によっても、第１の実施の形
態の姿勢保持装置２と同様の効果が得られる。しかも、
本実施形態では、車体側回動軸２０５を、車体４の左右
いずれか一方の端部に設けるとよいため、より一層、車
体４内の省スペース化が図れる。

【００３８】〔第３の実施の形態〕第３の実施の形態で
は、図７に示すように、車体側回動軸を車体４の進行方
向端部に配設する例について説明する。なお、この第３
の実施の形態においては、以下に説明する点が上記の第
１の実施の形態と相違し、それ以外の点は同様であるた
め、上記の第１の実施の形態と同様の構成要素について
は同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３９】先ず、第３の実施の形態の鉄道車両用パン
タグラフの姿勢保持装置３００の構成を説明する。

【００４０】本実施形態では、鉄道車両用パンタグラフ
の姿勢保持装置３００は、上記第１の実施形態の車体側
回動軸５Ｌの代わりに車体側回動軸３０５Ｌを車体４の
前側端部の左側に備え、車体側回動軸５Ｒの代わりに、
図示しない車体側回動軸を、車体側回動軸３０５Ｌと左
右対称に備える。車体側回動軸３０５Ｌは、車体４に固
定された軸受け３５６Ｌ，３５８Ｌにより軸周りに回動
自在に軸受けされ、図示しない右側の車体側の回動軸も
同様に軸受けされている。なお、車体側回動軸３０５Ｌ
および図示しない右側の車体側回動軸は、車体側回動軸
５Ｌ，５Ｒと異なり、例えば１本の軸から構成されてい
る。

【００４１】以上のような、本発明に係る第３の実施の
形態の姿勢保持装置３００によっても、第１の実施の形
態の姿勢保持装置２と同様の効果が得られる。また、本
実施形態では、車体側回動軸（３０５Ｌ等）は、車体４
の進行方向端部に配設するため、車体４の外側に配設す
ることができ、より一層、車体４内の省スペース化が図
れる。また、車体側回動軸（３０５Ｌ等）を屈曲させた
状態にする必要がないので、自在継手５５Ｌが不要とな
る。この第３の実施の形態の姿勢保持装置３００は、例
えば、いわゆる連接車両の場合、すなわち、車体４どう
しを台車３で連結する方式の場合に適用し易い。

【００４２】なお、本発明は、上記の各実施の形態で説
明した例に限らず、例えば、起動リンク６Ｌ，６Ｒの揺
動に基づく駆動力をパンタグラフ８に伝達する過程のい
ずれかに緩衝手段を配することとしても良い。この場
合、車輪３１等からの高周波振動のパンタグラフ８への
伝達を絶縁できるとともに、車体４の微少な傾斜によっ
てまでも、いちいちこれを補正するべくパンタグラフ８
が傾斜することのない構成とすることができる。なお、
この緩衝手段は、例えば、パンタグラフ８の支持台８１
の動作を抑制するものでも良い。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの
姿勢保持装置によれば、車体が台車に対し左右方向に傾
斜した場合、該傾斜量に応じた揺動量で一対の起動リン
クが揺動し、該揺動に基づき、差動歯車装置に対し、２
つの入力回動量の一方ずつが入力される。なお、起動リ
ンクは、台車に対する車体の傾斜が大きいほど差動歯車
装置の出力回動量が大きくなるように、該差動歯車装置
に入力回動量を入力する。また、差動歯車装置からの出
力回動量に応じた揺動量で姿勢補正リンクが揺動し、該
揺動に基づき、パンタグラフが台車に対する車体の傾斜
と反対側に傾斜される。従って、鉄道車両の車体が台車
に対し左右方向に傾斜しても、パンタグラフは姿勢が保
持され、トロリ線との正常な接触状態に維持される。ま
た、車体に対し回動する車体側回動軸により、一対の起
動リンクから姿勢補正リンクに動力を伝達する過程のい
ずれかで該動力を車体の下側から上側へと伝達すること
ができるので、該動力伝達のために必要なスペースを極
力コンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保
持装置の第１の実施形態（差動歯車装置を車両の屋根上
に配設し、車体側回動軸を車体の左右端部に配設した場
合）を説明するための車両の正面断面図である。

【図２】図１の車両の側面図である。

【図３】図１の車両の平面図である。

【図４】差動歯車装置を説明するための平断面図であ
る。

【図５】車体が台車に対し右側に傾斜した状態を示す車
両の正面断面図である。

【図６】本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保
持装置の第２の実施形態（差動歯車装置を車両の床下に
配設した場合）を説明するための図であり、このうち
（ａ）は車両の正面断面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｈ方
向から見た要部を示す側面図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｉ
方向から見た要部を示す側面図である。

【図７】本発明に係る鉄道車両用パンタグラフの姿勢保
持装置の第３の実施の形態（車体側回動軸を車体の進行
方向端部に配設した場合）を説明するための車両の側面
図である。

【図８】パンタグラフの移動案内機構を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１ 車両（鉄道車両） ２ 鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置 ３ 台車 ４ 車体 ５Ｌ，５Ｒ 車体側回動軸 ６Ｌ，６Ｒ 一対の起動リンク ７ 差動歯車装置 ８ パンタグラフ ９ 姿勢補正リンク １００ トロリ線 ２００ 鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置 ２０５ 車体側回動軸 ２０６Ｌ，２０６Ｒ 一対の起動リンク ３００ 鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置 ３０５Ｌ 車体側回動軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄道車両の車体が台車に対し左右方向に
   傾斜しても車体の屋根上に設けられたパンタグラフの姿
   勢を保持してトロリ線との正常な接触状態を維持するた
   めの鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置であって、 ２つの入力回動量が入力されるのに基づき、該２つの入
   力回動量の和または差に比例する出力回動量を出力する
   差動歯車装置と、 車体の左右部分の一方ずつの台車に対する相対変位量に
   応じた揺動量で揺動するように台車に対し各々揺動自在
   に設けられ、該揺動に基づき、台車に対する車体の傾斜
   が大きいほど前記差動歯車装置の前記出力回動量が大き
   くなるように、該差動歯車装置に前記２つの入力回動量
   の一方ずつを入力するための一対の起動リンクと、 前記差動歯車装置からの出力回動量に応じた揺動量で揺
   動することにより、前記パンタグラフを台車に対する車
   体の傾斜と反対側に傾斜させて正常な姿勢にするための
   姿勢補正リンクと、 前記姿勢補正リンクに、前記一対の起動リンクからの動
   力を伝達する過程のいずれかで、該動力を車体の下側か
   ら上側へと伝達するために、車体に対し回動自在に設け
   られた車体側回動軸と、を備えることを特徴とする鉄道
   車両用パンタグラフの姿勢保持装置。
2. 【請求項２】 前記差動歯車装置を車体の屋根上に配し
   たことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用パンタグ
   ラフの姿勢保持装置。
3. 【請求項３】 前記差動歯車装置を車体の床下に配した
   ことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用パンタグラ
   フの姿勢保持装置。
4. 【請求項４】 前記車体側回動軸を車体の左右端部に配
   したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
   鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置。
5. 【請求項５】 前記車体側回動軸を車体の進行方向端部
   に配したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
   載の鉄道車両用パンタグラフの姿勢保持装置。