JP2001080503A - 車輪昇降機能をもつ脚装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車輪４０を通して加わる荷重に伴って、ねじり
応力を受けるトレーリングアーム２０を有効に支持し、
車輪による走行安定性を向上させる。 【解決手段】トレーリングアーム２０の一端の側に、そ
のトレーリングアーム２０と一体であり、トレーリング
アーム２０を延長させる方向に延びる補助アーム６０を
設ける。その補助アーム６０上、車軸２２から離れた側
に一対のローラ９１ｕ，９１ｄを対称的に設け、また、
それらローラに臨む台車の部分に、ローラ９１ｕ，９１
ｄと相俟ってカム機構９０を構成するガイドレール９３
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車輪昇降機能を
もつ脚装置に関し、特に、スペース的にシビアな磁気浮
上車両などの脚装置として好適であり、車輪の一方の側
面部分に位置するトレーリングアームを支持する技術に
関する。

【０００２】

【発明の背景】一般に、磁気浮上車両や航空機は、高速
で浮上走行を行うのに対し、低速で車輪走行を行う点で
共通している。車輪昇降機能をもつ脚装置は、そのよう
な乗り物に必要な装置であり、浮上走行と車輪走行との
２つの走行形態を実現するものである。この脚装置は、
車輪の上げ下げをする昇降機能のための昇降シリンダの
ほか、車輪の荷重を支えるためのトレーリングアーム、
さらに、乗り心地を向上する緩衝機能のためのダンパお
よびバネ機構を備える。

【０００３】したがって、脚装置は、基本的に、昇降お
よび緩衝の両機能がすぐれていることが必要である。し
かし、実際上、すぐれた脚装置には、台車などへの取り
付けが容易であること（取り付け容易性）もまた大事で
ある。取り付け容易性という観点からすれば、台車など
への取り付け部の数が少ない方が望ましい。そして、取
り付け部の数を少なくする点からすれば、昇降シリンダ
とダンパとを別に取り付け、それらのいずれか一方の外
周にバネ機構を配置するもの（たとえば、特開平５−１
３１９２１号、あるいは特開平６−２１９２７０号の各
公報）よりも、昇降シリンダ、ダンパおよびバネ機構の
すべてを一体的に結合するようにしたもの（たとえば、
特開平６−２１１３０号、あるいは特開平９−２５４７
８５号の各公報）の方が好ましい。

【０００４】

【発明の解決すべき課題】こうした取り付け部の数を少
なくするという配慮もあるだろうが、本来的なスペース
面からの制約によって、今まで、車輪の荷重を支えるト
レーリングアームについては、車輪の一方の側面部分に
のみ配置されている。車輪の片側に位置するトレーリン
グアームは、一端が車軸に連結され、他端が台車側に回
転可能に取り付けられるようになっている。こうした脚
装置の耐久性についていろいろ実験し検討したところ、
トレーリングアームの耐久性、特に、トレーリングアー
ムの台車側への取り付け部の強度がネックになることが
判明した。車輪に加わる荷重には、垂直荷重のほか、ブ
レーキ力に伴う前後荷重、カーブ走行時のサイドフォー
スによる左右荷重がある。トレーリングアームは、車輪
の片側にあって、車輪から少し離れているため、車輪に
加わるそれらの荷重がトレーリングアームに対し曲げモ
ーメントやねじりモーメントとして作用する。しかも、
車輪は、通常の車輪走行だけの車両の場合とは異なり、
走行速度が速くきわめて高速に回転するため、車輪外周
のタイヤの変形量なども大きくなり、車輪に加わる荷重
の変動も大きい。

【０００５】このトレーリングアームの耐久性の問題を
解決する方法として、トレーリングアームの台車側への
回転可能な取り付け部の取り付け強度自体を向上させる
手法と、片持ち支持形態のトレーリングアームを両持ち
支持形態にする手法とが考えられる。勿論、両手法を併
せて適用することもできる。トレーリングアームの台車
側への回転可能な取り付け部の部分のスペースが厳しく
制約されているのに対し、その反対側の部分、つまり、
車軸から前記回転可能な取り付け部とは反対側に延びる
部分のスペースには少し余裕がある。そのため、ここで
は後者の手法に着目した。しかし、後者の手法によっ
て、トレーリングアームを両持ち支持形態あるいはそれ
に似た支持形態を採るとき、車輪昇降時におけるトレー
リングアームの揺動を損なってはならないし、車輪走行
時には、ダンパおよびバネ機構による緩衝機能を損なっ
てはならない。

【０００６】この発明は、以上の検討結果に基づいてな
されたものであり、スペース的な制約の下で、トレーリ
ングアームを両持ち支持形態に有効に支持することがで
きる技術を提供することを目的とする。また、この発明
は、ダンパおよびバネ機構による緩衝機能を損なうこと
なく、車輪走行時の乗り心地を快適にすることができる
脚装置を提供することを他の目的とする。

【０００７】

【発明の手段】この発明の脚装置では、トレーリングア
ームの車軸側の端部に、トレーリングアームを延長させ
る方向に延びる補助アームをトレーリングアームと一体
的に設け、その補助アームの一端の部分に、外部からの
荷重に伴うトレーリングアームのねじりモーメントおよ
び曲げモーメントに対抗するための支持機構を配置す
る。支持機構は、一定の運動をする被支持部材と、その
被支持部材に接触しつつ被支持部材の運動を規制する支
持部材とを備える。トレーリングアームの車軸側の端部
には、緩衝機能のためのダンパおよびバネ機構の作用に
伴って、必然的に上下方向の運動が開放されていなけれ
ばならず、その点、互いに接触しつつ互いの動きを規制
する支持機構は、その要求に応える機構である。

【０００８】理論からすれば、被支持部材および支持部
材のいずれか一方をトレーリングアームと一体の補助ア
ーム側に設け、他方のものを台車側に設けるようにすれ
ば良い。しかし、乗り心地の面から台車側には不要な動
きがないことが好ましいので、そうした台車側にカムに
似た支持部材を設け、補助アーム側にカムフォロアに似
た被支持部材を設けるべきであろう。そこで、この発明
で用いる支持機構は、その補助アーム上、車軸から離れ
た側に支持される被支持部材と、その被支持部材に臨む
台車の部分に位置する支持部材とを備える。被支持部材
としては、運動に伴う抵抗が小さい点から、回転可能に
支持したローラが好ましい。そのローラの回転軸の延長
線をトレーリングアームの揺動中心に交わるように配置
することによって、車輪昇降のためのトレーリングアー
ムの揺動を損なわないようにすべきである。

【０００９】好ましい形態では、トレーリングアームの
軸線と同一方向に延びる補助アームの軸線に対し、ロー
ラを上下に一対設ける。それによって、トレーリングア
ームの軸線周りのねじりモーメントあるいは曲げモーメ
ントに対抗する。それに対し、支持部材としては、被支
持部材の左右方向運動をより確実に規制することができ
るものが望ましい。それに応える支持部材は、ローラの
両側面を挟み込む平行な支持面を含むものである。しか
し、上下の一対のローラを被支持部材とするとき、ねじ
りモーメントが方向性をもつために、上部のローラに対
する上部支持面と下部のローラに対する下部支持面と
を、平行する一方の支持面（力の作用しない側の面）を
省略して段違い状に配置することができる。段違い状の
配置は、支持部材の軽量化の上でも好ましい形態であ
る。

【００１０】

【好適な実施例】脚装置としては、台車に対する取り付
けの観点から、特開平９−２５４７８５号の公報が示す
ようなＬ型のものが好ましい。図１および図２は、この
発明を適用したＬ型の脚装置１０の全体構成を示し、特
に、図２には、同様の脚装置１０を台車の左右に取り付
けた配置を示している。Ｌ型とは、ほぼ水平に延びるト
レーリングアーム２０と、トレーリングアーム２０の端
から縦方向に延びる昇降シリンダ組立て体３０とが形作
る支持形態をいう。トレーリングアーム２０は、車軸２
２側と台車２４側とを連結するアームであり、一端２０
ａが車軸２２の端部を固定し、また、その他端２０ｂ
は、ピン結合によって台車２４の側部に回転可能に支持
される。この発明では、トレーリングアーム２０の車軸
２２側の端部に、トレーリングアーム２０を延長させる
方向に延びる補助アーム６０をトレーリングアーム２０
と一体的に設け、その補助アーム６０の一端の部分に、
外部からの荷重に伴うトレーリングアーム２０のねじり
モーメントおよび曲げモーメントに対抗するための支持
機構９０を配置する。Ｌ型の脚装置１０は、そうした補
助アーム６０および支持機構９０の部分を除いて、前記
特開平９−２５４７８５号の公報が示すものとほぼ同様
である。そこで、最初にＬ型の脚装置１０の全体的な構
成を明らかにし、その後にポイントとなる補助アーム６
０および支持機構９０について説明する。

【００１１】トレーリングアーム２０の一端２０ａに車
軸２２がある。車軸２２は、トレーリングアーム２０の
軸線に対して直交する方向に延びており、その車軸２２
の回りに車輪走行のための車輪４０を支持している。こ
の車輪４０は、図示はしないが、外周のタイヤ（たとえ
ば、チッソガスを封入）と、そのタイヤを支持する内周
の金属ホイールとからなる。車輪４０の側部に、縦に延
びる縦アーム４６があるが、このアーム４６は、ガイド
輪４７を支持するためのアームである。ガイド輪４７
は、走行路面Ｇに設けたガイド壁（図示しない）と相俟
って、横方向のガイドをするためのものである。なお、
車輪４０には、車輪４０にブレーキ作用を与える車輪デ
ィスクブレーキ装置やタイヤのパンク時に応じるための
外接補助輪など（いずれも図示しない）が付属されてい
る。

【００１２】昇降シリンダ組立て体３０は、油圧アクチ
ュエータである昇降シリンダ５０を主体とし、その昇降
シリンダ５０に対し、皿バネを利用したバネ機構７０お
よび小孔を通るオイルの流れ抵抗に基づいて抗力を得る
オイルダンパ８０を一体的に備えている。バネ機構７０
と同様、オイルダンパ８０も昇降シリンダ５０のシリン
ダ本体の外周に配置されているため、ダンパ付きである
にもかかわらず、昇降シリンダ組立て体３０の軸線方向
の長さは比較的に短い。この昇降シリンダ組立て体３０
は、下端３０ｄがトレーリングアーム２０を通して車軸
２２側に連結され、上端３０ｕは上部ブラケット３３を
通して台車２４側にピン結合によって連結されている。
そこで、昇降シリンダ組立て体３０の昇降シリンダ５０
の伸縮に応じて、トレーリングアーム２０が他端２０ｂ
側の支持点を中心に揺動し、車軸２２の回りの車輪４０
を上下に昇降することができる。

【００１３】脚装置１０の取り付けスペースは、磁気浮
上車両の推進機構（推進および浮上力を発生する超電導
磁石や、その超電導磁石用の冷凍関係機器など）が大き
なスペースを占有するため、かなり制約される。図１お
よび図２の中に、鎖線で示す外側の枠が脚装置１０に許
される取り付けスペースであり、その取り付けスペース
は、特に、走行路面Ｇから台車２４の底部までの高さ、
ならびに台車２４の横巾および前後方向の距離の点で大
きく制限される。この取り付けスペースの観点からも、
軸線長の短い昇降シリンダ組立て体３０は好適である。

【００１４】さて、脚装置１０は、各台車２４の前部お
よび後部に対し、図２に示すように、左右に一対配置さ
れる。そうした脚装置１０を走行方向に沿う前後方向か
ら見るとき、脚装置１０のトレーリングアーム２０は、
左右ともに車輪４０の外側に位置する。車輪４０を通し
て外部から垂直荷重Ｖと左右荷重Ｈとが加えられたと
き、トレーリングアーム２０は垂直荷重Ｖに伴うねじれ
ｖと左右荷重Ｈに伴うねじれｈとを受ける。前者のねじ
れｖは後者のねじれｈに比べてきわめて大きい。そこ
で、外部からの荷重の影響は、左右の脚装置１０に対し
て左右対称的に現れる、ということができる。この発明
では、補助アーム６０および支持機構９０によって、そ
うした外部からの荷重に伴うねじれに対抗する。

【００１５】補助アーム６０は、トレーリングアーム２
０と同軸にしつつ、トレーリングアーム２０の一端から
延びている。補助アーム６０については、トレーリング
アーム２０と一体的に構成することができる。補助アー
ム６０自体は、車軸２２から離れた端部が上下に延びた
Ｔ字形状である。その端部の部分は、被支持部材として
の上部ローラ９１ｕおよび下部ローラ９１ｄを支持する
ところである。上部および下部の両ローラ９１ｕ，９１
ｄは、補助アーム６０の軸線を中心に上下に対称に位置
し、それらの回転軸心がトレーリングアーム２０の揺動
中心Ｏを通るような配置になっている。また、両ローラ
９１ｕ，９１ｄは、補助アーム６０と一体のトレーリン
グアーム２０のスムーズな揺動を考慮し、揺動中心Ｏを
中心にした円弧上に位置する。

【００１６】被支持部材としてのそれら両ローラ９１
ｕ，９１ｄは、台車側に設ける支持部材としてのレール
部材９３と相俟って支持機構９０を構成する。レール部
材９３は、図３に示すように、円弧面９３０ｃをもつ本
体９３０と、本体９３０の両側に位置し、台車に取り付
けるための複数の取り付け孔９５ｈをあけたベース部分
９５と、本体９３０上、円弧面９３０ｃの両側に段違い
状に配置した支持部分９７とを備える。支持部分９７
は、前記した上部および下部の各ローラ９１ｕ，９１ｄ
に応じて、上部支持部分９７ｕと下部支持部分９７ｄと
を含む。それらの上部および下部の各支持部分９７ｕ，
９７ｄは、円弧面９３０ｃに直立した壁９７２と、壁９
７２の内面に重なる支持プレート９７４とからなる。支
持プレート９７４は、たとえばステンレス鋼製であり、
内側の一面が支持面９７４ｃとなる。図４が明らかにし
ているように、支持面９７４ｃを含む支持プレート９７
４は、取り付けねじ９７５等によって本体９３０側の壁
９７２に支持する。ここで、支持面９７４ｃと各ローラ
９１ｕ，９１ｄとの間の無負荷状態におけるクリアラン
スは、たとえば５／１００ｍｍ程度の小さな値である。

【００１７】図５はレール部材９３を補助アーム６０の
方から見た図であり、レール部材９３のほか、車輪４０
を降下した状態（車輪走行時）における両ローラ９１
ｕ，９１ｄを実線で、また、車輪４０を上昇した状態
（浮上走行時）における両ローラ９１ｕ，９１ｄを鎖線
でそれぞれ示している。浮上走行時には、上部および下
部の両ローラ９１ｕ，９１ｄはレール部材９３の支持面
９７４ｃの部分から外れている。それに対し、車輪走行
時には、上部のローラ９１ｕは上部の支持面９７４ｃ
に、また、下部のローラ９１ｄは下部の支持面９７４ｃ
にそれぞれ接触可能な位置にある。この場合、トレーリ
ングアーム２０のねじれ（特に、大きなねじれｖ）によ
って、上部および下部の両ローラ９１ｕ，９１ｄが、破
線ｕおよびｄで示すようにそれぞれ反対方向の力を受け
る。そのために、各ローラ９１ｕ，９１ｄに対する支持
面９７４ｃは、ローラを両側から挟み込むように設ける
ことをせずに、一方の側だけを支えるように段違い状に
設けることができる。この段違い状の形態は、部品を軽
量化するという利点を生む。

【００１８】なお、支持面９７４ｃの長さあるいは配置
をするに際し、図示した実施例では、上端位置について
は、緊急着地時に脚装置１０の車輪４０が降下されて接
地するとき、上部および下部のローラ９１ｕ，９１ｄが
各支持面９７４ｃに接するようにし、また、下端位置に
ついては、客室内が空のときなど、車両が最も軽い時、
脚装置１０の車輪４０が降下されて接地するとき、オイ
ルダンパ８０およびバネ機構７０の振幅をも考慮して、
上部および下部のローラ９１ｕ，９１ｄが各支持面９７
４ｃに接するようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による脚装置の一実施例の側面図で
ある。

【図２】 図１の脚装置を台車の左右に取り付けた配置
を示す正面からの図である。

【図３】 レール部材の拡大した斜視図である。

【図４】 レール部材とローラとの関係を示す部分的な
断面図である。

【図５】 レール部材を補助アームの方から見た図であ
る。

【符号の説明】

１０ Ｌ型の脚装置 ２０ トレーリングアーム ２２ 車軸 ２４ 台車 ４０ 車輪 ５０ 昇降シリンダ ６０ 補助アーム ７０ バネ機構 ８０ オイルダンパ（ダンパ） ９０ 支持機構 ９１ｕ 上部ローラ ９１ｄ 下部ローラ ９３ レール部材 ９７４ 支持プレート ９７４ｃ 支持面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 秀行 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 清野 寛 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 高見 創 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 岡田 尊 兵庫県神戸市西区高塚台７丁目３番３号 株式会社ナブコ総合技術センター内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輪を支持する車軸と、前記車輪の一方
   の側面部分に位置し、一端が前記車軸に連結され、他端
   が台車側に回転可能に取り付けられるトレーリングアー
   ムと、そのトレーリングアームに連結され、トレーリン
   グアームの台車側の回転可能な取り付け部を中心にトレ
   ーリングアームを揺動させることによって、前記車輪の
   昇降を行う昇降シリンダと、前記車輪−台車の間の荷重
   変化を緩衝するためのダンパおよびバネ機構とを備える
   車輪昇降機能をもつ脚装置において、前記トレーリング
   アームの一端の側に、そのトレーリングアームと一体で
   あり、トレーリングアームを延長させる方向に延びる補
   助アームと、その補助アーム上、前記車軸から離れた側
   に支持される被支持部材と、その被支持部材に臨む前記
   台車の部分に位置し、被支持部材に接触しつつ被支持部
   材と相俟って支持機構を構成する支持部材とをさらに備
   え、前記支持機構によって、前記車輪を介して前記トレ
   ーリングアームに加わる荷重を支えるようにしたことを
   特徴とする脚装置。
2. 【請求項２】 前記被支持部材は、前記補助アームに回
   転可能に支持されたローラであり、そのローラの回転軸
   の延長線が前記トレーリングアームの揺動中心に交わ
   る、請求項１の脚装置。
3. 【請求項３】 前記ローラは、前記トレーリングアーム
   の軸線と同一方向に延びる補助アームの軸線に対し、上
   下に一対あり、それに応じて、前記台車の部分の支持部
   材も上部のローラに対する上部支持面、および下部のロ
   ーラに対する下部支持面を備える、請求項２の脚装置。
4. 【請求項４】 前記上部支持面および下部支持面は、前
   記トレーリングアームが揺動する際の前記上部および下
   部の各ローラの回転軸の軌跡に平行している、請求項３
   の脚装置。
5. 【請求項５】 前記上部支持面と下部支持面とは、上下
   方向に段違い状に位置する、請求項４の脚装置。
6. 【請求項６】 前記ダンパおよびバネ機構が、前記昇降
   シリンダに一体化している、請求項１の脚装置。