JP2001080504A - 車輪昇降機能をもつ脚装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スペース的な制約の下で、トレーリングアーム
２０の耐久性、特に台車２４側への取り付け部の強度を
有効に向上させることができる技術を提供する。 【解決手段】この発明では、トレーリングアーム２０の
揺動中心を車輪４０の両側に配置する。その際、それら
の揺動中心を、増大する車輪の外径Ｔ２よりも車軸２２
に近い所に配置し、それら２つの揺動中心の部分を連結
する部材２００について、増大する車輪の外径Ｔ２より
も車軸２２から遠い所に配置する。また、車輪４０の交
換作業のために、車輪４０の両側の２つの取り付け部の
距離を車輪の幅寸法の少なくとも２倍に設定する。

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、制限されたスペ
ースの範囲で脚装置の取り付け部の耐久性を有効に向上
させることができる技術に関する。

【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、他端が台車側に取
り付けられるようになっている。しかし、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モーメントやねじりとし
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
取り付け部を車輪の両側の二か所に設けることが考えら
れる。その場合、車輪両側の両取り付け部は、耐久性を
向上させるために軸部材などによって互いに連結するこ
とが必要である。両取り付け部を連結するための部材
は、車輪の接地面の外側をまたぐことになる。ここに、
別の問題が生じる。その問題とは、高速回転する車輪
（実際はタイヤ）は、静止したときに比べて、遠心力の
作用によってたとえば半径で５ｃｍほど外径を増すた
め、連結部材がそうした車輪を干渉しないように配置し
なければならないことである。たとえば、トレーリング
アームを延長し、連結部材を車輪と干渉しない位置まで
車軸から遠ざけるように配置した場合、脚装置の取り付
けスペースがその分だけ大きくなる。スペース的な制約
の下では、台車の対応部分にその取り付けスペースを補
う（トレーリングアームの延長分を受け入れる）ための
凹所を設けるなどの余分な加工をせざるを得ない。

【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
ングアームの耐久性、特に台車側への取り付け部の強度
を有効に向上させ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、車輪を車軸から引き抜
き、車輪の構成部品であるタイヤの交換を容易に行うこ
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
ームの他端の側を台車側に取り付けるための取り付け手
段が、次のＡ〜Ｃの特徴を備えている。 Ａ トレーリングアームの台車側への取り付け部は二か
所にあり、第１は、車輪の一方の側面の側にあり、第２
は、車輪の他方の側面の側にあること Ｂ 前記Ａにおける第１および第２の両取り付け部の中
心（つまり、トレーリングアームの揺動中心）は、回転
に伴って増大する車輪の外径に比べて車軸に近い所に位
置すること Ｃ 増大する車輪の外径に比べて車軸から遠い所で第１
および第２の両取り付け部を互いに連結すること 別にいうと、この発明では、トレーリングアームの揺動
中心を車輪の両側に配置するに際し、それらの揺動中心
を増大する車輪の外径よりも車軸に近い所に配置し、そ
れら２つの揺動中心の部分を連結する部材について、増
大する車輪の外径よりも車軸から遠い所に配置する。そ
れによって、取り付けに要するスペースを全体的に小さ
くしながら、トレーリングアームの台車側への取り付け
部の強度を向上するという考え方を採る。

【０００８】車輪の両側の２つの取り付け部について
は、車軸に平行する軸部材で連結し、その軸部材の軸線
の位置をトレーリングアームの揺動中心よりも下方に配
置するのが良い。取り付けスペースを小さくする上で特
に有効だからである。

【０００９】また、この発明の別の形態では、車輪の交
換作業のために、車輪の両側の２つの取り付け部の距離
を車輪の幅寸法の少なくとも２倍に設定する。

【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〜図３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２２側と台車２４側とを
連結するアームであり、一端２０ａが車軸２２の端部に
回転可能に支持され、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の耐久性、特に、
台車２４に対して取り付ける他端２０ｂ側の耐久性を向
上させることをねらっている。Ｌ型の脚装置１０は、そ
うしたトレーリングアーム２０の他端２０ｂについての
取り付けを除いて、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
ントとなる他端２０ｂの取り付けについて説明する。

【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、図２から分かるように、走行路面Ｇに設けたガイド
壁４７ｗ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〜
図３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、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、車輪４０の外側に位
置する。そこで、今までは、車軸２２に対してトレーリ
ングアーム２０の一端２０ａを一か所で支持していたと
同様、トレーリングアーム２０の他端２０ｂについても
台車２４側に一か所で支持していた。それに対し、この
発明では、この他端２０ｂを二か所、それも車輪４０の
両側の二か所で支持すること（つまり、トレーリングア
ーム２０の台車２４側への取り付け部を車輪４０の両側
の第１および第２の二か所にすること）を前提とする。
それによって、車輪４０の荷重に起因する前記したモー
メントやねじりに対し、充分な機械的な強度を保つよう
にする。各取り付け部自体は、トレーリングアーム２０
の揺動中心を構成するために、それぞれピン結合の形態
を採る。

【００１５】トレーリングアーム２０の他端２０ｂを台
車２４側に取り付けるための取り付け手段については、
図４がより明らかにしている。車輪荷重に起因するモー
メントやねじりに耐えるためには、第１および第２の両
取り付け部Ｓ１，Ｓ２を互いに連結し一体化することが
必要である。ここでは、その連結を円筒形状の軸部材２
００で行う。軸部材２００は、台車２４の壁面の下方に
あって、車軸２２に平行に延びる。そうした軸部材２０
０の両端の部分に、その軸部材２００の軸線に直交する
第１および第２のクランク状のアーム２１０，２２０が
ある。第１のクランクアーム２１０は、トレーリングア
ーム２０の軸線上に位置しているのに対し、第２のクラ
ンクアーム２２０は、第１のクランクアーム２１０から
車輪４０の幅寸法（たとえば、２０ｃｍ程度）の２倍を
超える距離（たとえば、６０〜６２ｃｍ）だけ離れた内
側方向に位置している。この距離は、タイヤ交換すべき
車輪４０を引き抜くのに必要な距離である。軸部材２０
０によって一体化した第１および第２の両クランクアー
ム２１０，２２０は、軸部材２００の軸線から所定距離
オフセットした位置に、球面軸受けからなる第１および
第２の軸受け２３１，２３２を含んでいる。これらの軸
受け２３１，２３２は、トレーリングアーム２０の他端
２０ｂを揺動可能にする第１および第２のピン２５１，
２５２を支持する。なお、これらの各ピン２５１，２５
２は、台車２４の壁面に設けた支持ブラケット３５１，
３５２に支持され、それらの各ピン２５１，２５２を中
心にトレーリングアーム２０を台車２４側に対し揺動可
能にする。

【００１６】ここで、各ピン２５１，２５２の位置（つ
まり、トレーリングアーム２０の揺動中心）および軸部
材２００の軸線の位置に注目されたい。前にも述べたよ
うに、車輪４０のタイヤは、回転しない静止状態の外径
Ｔ１に比べて、高速回転の状態の外径Ｔ２は、たとえば
５ｃｍほど外側に位置することになる。一般的な考え方
からすれば、部品同士の干渉を避けるために、外径Ｔ２
の外側にトレーリングアーム２０の揺動中心を配置する
ところである。しかし、それでは脚装置１０およびその
取り付けに要するスペースがそれだけ大きくなってしま
う。そこで、この発明では、揺動中心になる各ピン２５
１，２５２の位置を外径Ｔ１よりも外側であって、外径
Ｔ２の内側に配置し、軸部材２００の軸線を外径Ｔ２の
外側であって、車輪４０の接線方向に偏った台車２４の
下方部分に配置する。台車２４の下方には、若干の余裕
があり、しかも、クランクアーム２１０，２２０は車輪
４０を上昇させるとき、台車２４の壁面から離れるよう
に動くので、部品相互の干渉を避けながら、スペースの
省略化を図ることができる。

【００１７】また、この発明では、トレーリングアーム
２０の台車２４への取り付け部を車輪の両側に配しなが
らも、その揺動中心は、増大した車輪の外径Ｔ２の内側
に位置し、今までのようにその取り付け部を車輪の一方
側に一か所のみ配した場合に対し、同じ位置にすること
ができる。したがって、上記今までのトレーリングアー
ムに代えてこの発明を採用する場合には、台車２４側に
設けた既存の支持ブラケットを利用でき、台車２４の基
本設計を変更する必要もない。さらに、トレーリングア
ーム２０の揺動中心を車輪の両側に位置する２つのピン
２５１，２５２により構成することで、それらピンの長
さを短くし、トレーリングアーム２０の取り付けを容易
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の脚装置の正面図である。

【図３】 図１の脚装置の平面図である。

【図４】 台車側に取り付けるための取り付け手段の部
分の拡大した断面図である。

【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 ７０ バネ機構 ８０ オイルダンパ ２００ 軸部材 ２１０，２２０ クランクアーム（クランク状のアー
ム） ２３１，２３２ 軸受け ２５１，２５２ ピン Ｓ１ 第１の取り付け部 Ｓ２ 第２の取り付け部

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 今北 豊彦 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他端の側を台
   車側に取り付けるための取り付け手段が、次のＡ〜Ｃの
   特徴を備える脚装置。 Ａ 前記トレーリングアームの台車側への取り付け部は
   二か所にあり、第１は、前記車輪の一方の側面の側にあ
   り、第２は、前記車輪の他方の側面の側にあること Ｂ 前記Ａにおける第１および第２の両取り付け部の中
   心（つまり、前記トレーリングアームの揺動中心）は、
   回転に伴って増大する車輪の外径に比べて前記車軸に近
   い所に位置すること Ｃ 前記増大する車輪の外径に比べて前記車軸から遠い
   所で前記第１および第２の両取り付け部を互いに連結す
   ること
2. 【請求項２】 前記Ｃにおける連結を、前記車軸に平行
   する軸部材で行い、その軸部材の軸線の位置を前記トレ
   ーリングアームの揺動中心よりも下方に配置する、請求
   項１の脚装置。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の取り付け部の距離
   を前記車輪の幅寸法の少なくとも２倍に設定することに
   よって、車輪を前記車軸の軸線方向に引き抜き車軸から
   取り外すことができるようになっている、請求項１の脚
   装置。
4. 【請求項４】 前記トレーリングアームの揺動中心は、
   前記台車側の脚装置に臨む面の前方に位置する、請求項
   １の脚装置。
5. 【請求項５】 前記軸部材の両端の部分に、その軸部材
   の軸線に直交する第１および第２のクランク状のアーム
   があり、それらのクランク状のアームは、前記軸部材の
   軸線から所定距離オフセットした第１および第２の軸受
   けを含み、それらの第１および第２の軸受けが、前記ト
   レーリングアームを揺動可能にするピンをそれぞれ支持
   し、それによって、前記第１および第２の両取り付け部
   を構成する、請求項２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。