JP2003137088A - 傾斜角制御電動モノレール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜した細い道が多数存在する山の手住宅街
において車椅子を載せて傾斜地を上り下りできる安全で
簡便な通行手段を与えること。 【解決手段】 道の傍らに敷設された１本のラック付き
レールを走行する電動動力車の上に走行装置枠３０を設
け、床板や座席、車椅子搭載部などを有する台車を支え
る台車枠１５と、走行装置枠３０とを上方の中心軸によ
って枢結し、下方において台車枠１５に上枢軸を固定
し、走行装置枠３０にはそれに対応して枠長手方向に移
動可能にした枢軸を設ける。上枢軸と下枢軸を角度調整
アーム３１によって結合し、角度調整アーム３１を下方
で支える下枢軸を、モータによって回転するボールネジ
に螺合した螺子ブロックによって移動させ、台車枠１５
を上昇下降させるようにする。台車の傾斜は傾斜検出装
置によって求め台車が水平になるように下枢軸の位置を
調整する。

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、丘陵地にある住
宅地などの傾斜の多い道に設けられ高齢者や介助者が車
椅子ごとに乗車して坂道を安楽に通行することができる
乗用モノレールに関する。尾道や長崎などでは海からす
ぐに丘陵が続き丘陵の途中から頂上にかけて住宅が立ち
並んでいる。自動車で上り下りできない狭く傾斜のきつ
い道の両側にも家屋がある。気力旺盛な青少年の時には
苦にならなかった坂の上り下りも年を重ねるに従って次
第に足が重く感じられる。

【０００２】さらに年を経て病を得、車椅子に頼って用
足しし通院するという場合は、傾斜した細径を下り上り
するのは本人にとっても介護者にとっても一苦労であ
る。日本の街区は車椅子にとって好意的な町作りが全く
なされていないといってよい。

【０００３】昔に造営した古い住宅地の道路は狭くて自
動車を通す余地はない。歩くしかない。歩行が不自由な
場合は車椅子に頼る他はない。狭くても平坦水平であれ
ばどうということはないが坂道であると車椅子ではなか
なか通行が困難である。それに階段になっていると車椅
子では通れない。

【０００４】そこで本発明者は丘陵地の多い近郊住宅地
において全く新しい通行手段として乗用モノレールを提
案したいと思うのである。本発明は新規な乗用モノレー
ルの台車を水平に保持するような機構に関するものであ
る。

【０００５】

【従来の技術】乗用モノレールといえば浜松町と羽田の
間のモノレールを思い浮かべるであろうが、それは高架
の上に設けた水平の道の上を大量の乗客を載せて走行す
る有料の都市交通手段である。平坦な道路とタイヤが用
いられ摩擦力に頼って動くのでほんの弱い傾斜地ですら
上り下りすることはできない。

【０００６】本発明はそのような通勤客を大量に載せる
ための都市交通手段としてのモノレールではなくて徒歩
の代替手段としての２人乗りの小型の乗用モノレールで
ある。そのような小型乗用モノレールは未だ実現してい
ないが、高齢者が増加してゆくに従って小型乗用モノレ
ールは通行手段として極めて有用だと思われる。

【０００７】しかしいまだそのような歩行代替手段とし
ての小型乗用電動モノレールは実現されてない。町中の
既存の狭い道路にレールを敷設する必要があるが、それ
は容易なことではない。

【０００８】もともと本出願人のモノレールは単軌条運
搬車と呼ばれ山岳地帯での農作業、林業において、農産
物、肥料、木材などの運搬に用いられた無人の運搬車で
あった。レールは１本で側方にラックがある。駆動車両
には駆動ピニオンが付いているので４５度の急勾配でも
安全に上り下りできるものである。

【０００９】速度は遅くて歩行者よりも遅いぐらいであ
る。しかしそのような丘陵、山岳の道無き道をなんなく
走行できるし小型だから有用な運搬手段である。山岳地
であるとレール敷設の自由度が高いので傾斜を一定にす
るとか彎曲をどうするかということは比較的自由に決め
ることができる。

【００１０】単軌条運搬車は無人が原則であったが、そ
の内に林業の現場まで作業員を運ぶための手段としても
用いられるようになった。そうなるとレールの強度を増
強し耐荷重性を高める必要があった。動力車と台車が分
離して単軌条運搬車が大型化するということがなされ
た。山間僻地に設けられる単軌条運搬車は電力線を引く
ことができないことが多く、ガソリン（潤滑油を含んだ
混合油）を燃料として携行しエンジンで駆動する動力車
が用いられた。その場合は電気が使えないので細かい制
御を行う装置などを搭載できない。始点での発進は、人
手によるレバー切り換え、キースイッチ操作などによっ
て行い、終点での停止は地中に立てたストッパが動力車
から垂下して自動停止レバーを叩くことによって行う。

【００１１】しかし市街地で乗用小型の単軌条運搬車と
する場合は電力線を引くことができる。コストとの相談
になろうが、電気を使う事ができるから市街地での乗用
のモノレールは様々の機能を与えることができる。

【００１２】住宅地での歩行の代替手段として本発明者
によって提案されたモノレールとしては次のようなもの
がある。

【００１３】（１）特願２０００−３４３０４５「乗用
懸垂型単軌条運搬車」 これは都市近郊における交通手段として初めて提案され
たものである。１本レールを空中に架設して空中レール
に電動動力車を取り付け、これに乗用台車を懸垂させた
ものである。

【００１４】（２）特願２００１−２５３９２１「地上
型乗用単軌条運搬車」 これも都市近郊の住宅地で狭い坂道に設けて歩行代替通
行手段とする事を目指す。レールは空中でなく地上低く
設ける。その方がレール敷設コストが低いからである。
狭い曲がりくねった道でも敷設できるように横レール受
の取り付け構造に工夫がなされている。

【００１５】もっと古いものを挙げてみよう。もともと
単軌条運搬車は無人の荷物運搬車として開発された。長
らく乗用の単軌条運搬車が農林省によって禁止されてい
たので乗用単軌条運搬車の技術的な蓄積が遅れた。しか
し乗用の単軌条運搬車も僅かであるが本出願人によって
提案試作されている。

【００１６】（３）特公平１−２４０９９号（特願昭５
８−１６６８４３号） これは動力車の上に一人乗りの座席を付け、後ろに荷物
運搬車を連結したものである。レールの傾斜角が変動す
ると座席が前後に傾くので、座席の上へ伸びるアームを
設けアームの上にピンを付けピンによって椅子を吊り下
げている。椅子の下には鋸歯をもつ円弧状ラックを付
け、ラックの歯に下からプランジャがはまりこむように
なっている。椅子が前後に傾くとプランジャを後退させ
椅子を自由に懸架した状態にする。椅子は重力の方向に
垂下され傾斜を自動的に修正するから、その位置で再び
プランジャをラックに噛み合わせる。そのようにして椅
子（座席）の傾きを修正する。ブランコ型と呼ぶことが
できよう。

【００１７】（４）特公平１−２４６６１号（特願昭５
８−１６６８４４号） これも動力車の上に一人乗りの座席を付け後ろに荷物運
搬車を連結したものである。レールの傾斜角が変動する
と座席が前後に傾く事を問題にする。しかし椅子の上に
アームを付けるブランコ型だと重心が上がり装置として
も大がかりになる。そこで動力車の上に円弧状の短いガ
イドレールを固定し、椅子の下には前後２対のガイドロ
ーラを付けガイドローラが円弧状のガイドレールの上を
転動するようにする。プランジャで位置を仮固定するの
は前記と同様である。円弧状のガイドレールの上をガイ
ドローラが転動するから実質的にブランコと同様の角度
修正ができるはずである。

【００１８】（５）特公平１−２４６６２号（特願昭５
８−１８３８００号） これも動力車の上に一人乗りの座席を付け後ろに荷物運
搬車を連結したものである。レールの傾斜角が変動する
と座席が前後に傾く事を問題にする。しかし椅子の上に
アームを付けるブランコ型だと重心が上がり装置として
も大がかりになる。そこで（４）とは反対に動力車の上
にガイドローラを二つ前後に設け、椅子の下に円弧状の
短いガイドレールを固定し、椅子の下には前後２対のガ
イドローラを付けガイドローラがガイドレールの上を前
後回動するようにする。プランジャで位置を仮固定する
のは前記と同様である。円弧状のガイドレールの上をガ
イドローラが転動するから実質的にブランコと同様の角
度修正ができるはずである。

【００１９】これらはガソリンエンジン駆動のもので電
気が使えないから微妙な制御装置を搭載できない。純粋
に力学的なものになる。従来例（４）、（５）の場合は
重心より下に円弧状のガイドレールがあるからなかなか
円転滑脱にガイドローラが廻らない。従来例（３）は上
から吊るのでその機構の分だけ重心が高くなるし重くな
る。３つに共通のことであるが、重力によって直接調整
するから椅子に深く掛けている時と浅く掛けている時、
背の高さなどによって調節位置が相違する。だから水平
になるとは限らないのである。走行中にプランジャを抜
いて角度調節するのも安全でない。それに一人乗りであ
り車椅子を載せることはできない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】住宅地の傾斜の多い細
径を高齢の人や身体機能の不自由な人が通行する困難を
一部軽減するための無料短距離乗用のモノレールを提供
したいものである。既存の道は狭く傾斜がきついのであ
るから本出願人が開発製造してきた実績ある単軌条運搬
車は最適の通行手段であると思う。

【００２１】単軌条運搬車はレールの上に走行装置があ
りその上に台車枠が付くのでレールの傾斜と台車の傾斜
は等しい。ここでは傾斜を問題にする。乗用の単軌条運
搬車の場合、短い傾斜道の通行補助手段なのでレールの
長さは長くても数百ｍであろう。だから傾斜角の変動は
あまりない場合もある。傾斜角変動が小さければ、たと
え傾斜角そのものが大きくても座席を初めから適当に傾
けておけば座席はほぼ水平を維持できるはずである。

【００２２】しかし傾斜角がレールの始端から終端まで
同一ならよいが、そうでない場合は座席が傾いてゆく。
座席の向きを上方向にしておけば多少傾斜が増しても後
ろ向きの重力が増えるだけで滑り落ちることはない。だ
からさして不都合はないであろう。しかし高齢者、身体
機能不自由者であるから車椅子に乗っているということ
が考えられる。介護者がついて車椅子を載せて走行する
場合、台車が傾斜すると車椅子が動いてしまう。もちろ
ん前後に動いても柵（カバー）があるから前後には落ち
ないが側方には落下する可能性がある。

【００２３】車椅子の係留装置を付けても傾斜角の変動
によって車椅子が傾き不安定になる。車椅子を載せるよ
うな場合床が水平を維持するということはことさらに重
要である。身体機能が低下した高齢者を載せるのである
から安全性にはことさら注意をはらわなければならな
い。そこで本発明は、住宅地に設けられる小型乗用モノ
レールにおいて台車の床を常に水平に維持できるような
モノレールを提供することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】乗用電動モノレールであ
って、レールを走行する走行装置には走行装置枠を設
け、車椅子収納スペース、座席、床、屋根などを有する
台車は台車枠に取付け、走行装置枠と台車枠を上方（レ
ールの傾斜のために上方になる）のある部位で中心軸に
よって枢結し、走行装置枠に対しては前後に移動できる
下枢軸を設け、モータによって正逆に回転するボールネ
ジのナットに下枢軸を結合し、台車枠のある部位には上
枢軸を設け、上枢軸と下枢軸を角度調整アームによって
連結し、ボールネジを正逆に回転させて下枢軸の位置を
変え、台車枠と走行装置枠のなす挟角θを変動させるよ
うにする。

【００２５】台車の方には傾斜角検出部を設けて台車の
傾斜を求め、台車の傾斜角の信号から制御盤がモータに
正逆回転の信号を送りボールネジを回転させて挟角θを
適当に変化させ台車を水平に保持する。この傾斜角の微
調整は走行中に随時自動的になされる。

【００２６】モノレールの場合は、好都合なことにレー
ルは分岐がなくて短いから道の傾斜角Ψが経路の関数と
して決まってくる。試運転をすることによってモノレー
ルのレールの始点、終点からの距離ｚの関数として、台
車を水平に保持するための挟角θの変化θ（ｚ）が一旦
わかればそれを制御盤に記憶させ、ｚの時にはそれにふ
さわしい挟角θ（ｚ）を出力するようにすることもでき
る。その場合は、傾斜角検出部は積極的な役目を果たさ
ないが、経年変化や誤差によってθ（ｚ）の関数関係の
変化をモニタするために利用できる。

【００２７】あるいは、台車の傾斜角Φを厳密に求める
ことができる傾斜角検出装置を用いれば、走行装置枠の
上に台車枠を寝かせておいた状態で（θ＝０のままで）
レール上を走行させて、経路ｚにそってレールの傾斜角
Φ（ｚ）を求めるという方法も可能である。そのデータ
を制御盤に記憶させて、θ（ｚ）＝Φ（ｚ）となるよう
に制御すればよいのである。その場合は初めに傾斜角デ
ータΦ（ｚ）を得た後は傾斜角検出装置はもはや不要に
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明は、台車を支える台車枠
と、走行装置に取り付けた走行装置枠を別体にして、台
車枠と走行装置枠を中心軸を支点として回転可能に組み
合わせ、台車枠に固定された上枢軸と、走行装置枠に前
後方向移動可能に設けた下枢軸とを角度調整アームによ
って結合し、モータによって回転するボールネジに螺合
した螺子ブロックにより下枢軸を走行装置枠にそって前
後に移動させることによって角度調整アームの傾きを変
動させて、台車枠と走行装置枠の挟角θを変えるように
し、傾斜角検出装置によって台車の傾斜を求め、台車枠
が水平になるようにする。

【００２９】傾斜角検出装置の機能によって幾つかの様
態がありうる。 Ａ．水平からの傾角を連続的に測定可能な傾斜角検出装
置の場合 この場合は、台車、走行装置の何れに傾斜角検出装置Ａ
を取り付けてもよい。

【００３０】Ａ１．台車に付けた場合は傾斜角Φが０に
なるように台車枠の傾斜を制御する。

【００３１】Ａ２．走行装置に取り付けた場合は、走行
装置の傾斜角Ψを求め、台車枠と走行装置枠の挟角θを
θ＝Ψになるように台車枠の傾斜を制御する。そのいず
れでもよい。

【００３２】Ｂ．水平からのズレだけを検知する傾斜角
検出装置の場合 この場合は傾斜角検出装置を台車側に取り付け傾斜角が
０になるように台車枠の傾斜を制御する。

【００３３】以上に述べたものは傾斜角を計測して即時
に台車枠の傾斜を修正するものである。そのように常に
傾斜角を計測する即時修正の他に、傾斜角変動を制御盤
の中の制御装置に記憶させてそのデータを用いて傾斜角
を修正するという手段もありうる。モノレールはレール
に分岐がなくて始点と終点が決まっているから、始点か
らの距離ｚの関数としてレールの傾斜角Ψ（ｚ）を初め
に求めておいて制御装置メモリに記憶させておけば２回
目以降はそのデータを使えば傾斜角制御ができる。その
場合はもはや傾斜角検出センサは不要になるが、レール
傾斜角が微妙に変化することもあるから微調整に利用で
きる。

【００３４】

【実施例】図面によって本発明の傾斜電動モノレールを
説明する。図１は乗用モノレール全体の右側面図であ
る。右が高く左が低い地形における走行状態を示す。レ
ールは右上がりに傾斜しているのに乗用の台車はほぼ水
平になっている。つまり台車が右上がりに持ち上がって
いる。本発明の骨子は台車をそのように水平に保持する
機構にある。図２は同じ電動モノレールの正面図である
が、これは台車も走行部も水平においた場合の図面であ
り図１と対応していない。

【００３５】二人乗りのモノレールであり都市通行の補
助手段である。特に足腰の弱い高齢者の道路を登坂降坂
する時の歩行の補助手段である。速度は人間が通常歩く
よりも遅い。図１において、乗用モノレール１は上部の
台車２と下部の走行装置よりなる。走行装置は電動動力
車３、４とこれらを支持する枠体などからなる。電動動
力車３、４は全く同じものが前後に設けられる。何れも
電動機や駆動ピニオンをもち独立に駆動源となってい
る。

【００３６】二人乗りであるからかなり重いものになり
電動動力車が一つではラックに与える負荷が大きくなり
すぎ好ましくない。それで二つの電動動力車を設ける。
電動機は同期しないから駆動ピニオンの位相関係は自由
である。だから駆動ピニオンの位相は負荷によって自動
的に調節され牽引力は前後の動力車３、４に等分配され
る。

【００３７】レール５は鉄板を角型におり曲げた角型レ
ールである。レール５は寸法が６０ｍｍ×６０ｍｍ×
３．２ｍｍｔであり、６ｍ毎の単位でつなぎ合わされて
いる。レール５の側方には歯が下を向くように切り歯ラ
ック６が溶接されている。切り歯ラックというのは鋼鉄
の棒材を素材として切削加工によってラックを造形した
ラックである。本出願人の単軌条運搬車は帯板を波状に
折り曲げたものをレールの側方に溶接したものがこれま
で多かったのであるが、ここではそれではなくて切り歯
ラックを用いる。切り歯ラックの方が製作コストは高い
のであるがより堅牢安全であり駆動ピニオンとの噛み合
い率も高く騒音も低いからである。

【００３８】レール５自体は地上に長く敷設されるもの
であるが一本のレールですむので幅を取らないし製作コ
スト、敷設コストが節減できる。しかしレール１本で車
体を支えるため走行装置はレールの下面をも保持しなけ
ればならない。ためにレールを地面に直接に乗せること
ができず、地面より少し高い位置に保持する構造とな
る。

【００３９】レール５の下面を一定間隔で地面上に保持
する。そのための機構を述べる。立レール受７の上端が
レール５の下面を受ける。立レール受７の下端は横レー
ル受８によって支持される。立レール受７はレール５の
他にトロリーダクト９をレール５より少し下方に保持す
る。横レール受８両端は支柱１０によって保持される。
支柱１０は沈下防止板１１によって地面１２の上に鉛直
に立つようになっている。沈下防止板１１は支柱１０が
次第に地中に沈むのを防止する。

【００４０】立レール受７の上端には２穴プレート１３
が溶接されている。レール５の継ぎ目と継ぎ目の中間位
置においてレール５の下面にタップ付きプレート１４を
溶接しておく。沈下防止板１１に支柱を固定し、支柱１
０の上に横レール受８を取り付け、その上に立レール受
７を取り付ける。そして２穴プレート１３にレール５の
タップ付きプレート１４を載せてボルトで固定する。レ
ール支持機構は図３で詳しく述べる。

【００４１】乗用モノレール１の上部構造は台車２であ
るが台車２の全体を支えるものは矩形状の台車枠１５で
ある。台車枠１５と走行装置枠３０が別体になっており
相互に傾斜できることがこのモノレールの特徴である。
台車枠１５の上には座席１６が２席設けられる。少なく
とも一方は折り畳み可能であり折り畳んでしまえばあい
たスペースに車椅子１７を載せることができる。この図
では右側の座席は作り付けであり、左側の座席ははね上
げ式のものである。折り畳んだ座席の裏に、車椅子を固
定する機構が備えられている。介護者が後ろに乗ること
もあるので最大３人が乗車できるようになっている。

【００４２】前後と側方の一部がカバー１８、１９で覆
われている。カバーの上端に枢支された手摺２０、２１
があり水平に降りた状態で側方開口部を閉じている。手
摺２０、２１は乗客が手で持ち上げることによって出入
口が開き乗車降車可能になる。カバー１８のすぐ上に前
操作盤２２、後操作盤２３が設けられる。操作盤を操作
するのは乗客である高齢者であるが、これは出発、緊急
停止などの簡単な指示を与えることができるようになっ
ている。モノレールは分岐がなく軌道が一本であるので
始点と終点が一つしかない。始点と終点では自動的に停
止するので出発だけの指示を行えばよい。しかし中間点
でも停車する場合は停止の指示をも与えることができ
る。速度が過剰になった時の緊急停止は自動的になされ
るがそうでない場合に乗客が緊急停止できるようになっ
ている。

【００４３】さらに車体の降坂側にはＡ制御盤２４が設
置される。登坂側にはＢ制御盤２５が設置される。Ｂ制
御盤２５はインバータを制御する。乗客が速度を切り換
えるようにはなっていないが（それは可能だがしな
い）、起動時と停止直前においては連続的に速度を変動
させて滑らかに起動、停止するようになっている。その
ためにインバータを用いている。動力源は２００Ｖ三相
交流であるが、それを直接に使わず一旦直流に直して周
波数可変の交流として速度を連続変化させる。

【００４４】台車２の下方には前部バンパー２６、後部
バンパー２７が設けられる。レール近傍に障害物があれ
ばこれを排除し車体を保護する。台車２のどこかに角度
調節検出装置２８が設置される。これは台車の水平から
のズレを検出する機構である。台車２の傾きをこれによ
って検出し、傾きを０に近付けるように台車枠１５を上
げ下げする。角度検出機構や台車枠の昇降機構について
は後に述べる。

【００４５】台車２の上方は透明なプラスチック製の屋
根２９によって覆われる。台車枠１５のすぐ下には、台
車枠１５とは別体になっている走行装置枠３０がある。
走行装置枠３０と台車枠１５は１軸（中心軸４０）を共
有して相互に回転可能になっている。台車枠１５と走行
装置枠３０の間には縦方向の角度調整アーム３１が設け
られる。

【００４６】角度調整アーム３１と台車枠１５は上枢軸
３２によって回転可能に結合される。角度調整アーム３
１と走行装置枠３０とは下枢軸３３によって回転可能に
結合される。台車枠１５、角度調整アーム３１、走行装
置枠３０の３部材が構成する三角形によって、台車の走
行装置に対する角度θを調整するようになっている。上
方の電動動力車３は、走行装置枠３０の取付板３４に取
り付けられる。

【００４７】下方の電動動力車４は、走行装置枠３０の
取付板３５に取り付けられる。上方、下方の電動動力車
３、４には電磁ブレーキ３６、３７および回転検出部３
８、３９が右側に取り付けられる。バランスよく、それ
ぞれの電動動力車３、４の左側には電動機４２、４２が
設けられる。走行装置枠３０の中間部位には放電抵抗４
１が設置されている。

【００４８】レール５の側方にはトロリーダクト９がレ
ール平行に保持される。そのため立レール受７から側方
へトロリーダクト支持アングル４３が伸びその先の下方
にトロリーダクト９が固定される。トロリーダクト９は
下向きにコの字型断面をしている。トロリーダクト９の
中には動力用トロリー４４と信号用トロリー４５が並ん
で下向きに設置されている。概観を述べたので今度は下
部の走行装置の構造について説明する。

【００４９】図３は動力車部分の正面図、図４は右側面
図である。走行部、動力伝達部はＡｌ合金製のフレーム
５０の内部に設けられる。フレーム５０は図３において
左端のＡケース５１、中央のＢケース５２、右端のＣケ
ース５３よりなる。３枚のケースを組み合わせてなるフ
レームである。Ａケース５１には先述の電動機４２やト
ロリーとの間で電力、信号をやりとりするための集電装
置が設けられる。Ｃケース５３には電磁ブレ−キ３７や
回転検出部３９が取り付けられる。

【００５０】フレーム５０はレール５を跨るように設け
られる。フレーム５０によって前後の上車輪、前後の下
車輪、駆動ピニオンなどを回転可能に支持する。フレー
ム５０の上方には凹部５４を有する上車輪５５が設けら
れる。両側に鍔部があってレール５の上面に接触しレー
ルから外れないようになっている。上車輪５５は遊輪で
ある。上車輪は前後にあるがフレームに対して僅かに上
下変位できるようになっている。上車輪の外側は前板５
６によって覆われる。

【００５１】フレーム５０と走行装置枠３０の間の連結
は左右上下の換向を可能にするようになっている。レー
ルには時に彎曲部があるのでフレームと走行装置枠３０
が相互に回転できるようにしなければならない。左右の
Ａケース５１、Ｂケース５２に固定される立軸受５７に
はＴ型軸５８が挿入され左右に回転できるようになって
いる。Ｔ型軸５８の上には横軸５９が固定される。横軸
５９の両端は細径部になっており細径部は横軸受６０に
よって回転可能に保持される。横軸受６０はボルト６１
とナット６２によって取付板６３に固定される。取付板
６３は前述の走行装置枠３０の両側部分に溶接されてい
る。Ｔ型軸５９に対して取付板６３が前後回動できるの
で、走行装置枠３０に対しフレーム５０は前後傾斜、縦
軸周り回転が可能である。

【００５２】Ｂケース５２とＣケース５３は減速ギヤケ
ース６４を構成する。Ａケース５１とＢケース５２の間
であってレール５の下方には左下車輪６５と右下車輪６
６がありレール５の下縁を両側から挟むようになってい
る。下車輪６５、６６は片鍔の車輪である。立レール受
７によってレール５を下から支える構造になっているか
ら、これを通すために左右の下車輪が必要になる。右下
車輪６６の内側には同心の駆動ピニオン６７が設けられ
る。図３に示すように駆動ピニオン６７はレール５の側
方のラック６に噛み合っている。左右の下車輪は遊輪で
あるが、駆動ピニオン６７は動力輪である。電動機４２
の駆動力を減速伝達して駆動ピニオン６７を廻しラック
６をおしてモノレールが走行する。

【００５３】ブレーキ付き電動機４２の前面は、Ａケー
ス５１に固定された両鍔フランジ７０にボルト７１によ
って固定される。モータ軸はフレーム５０の中で減速ギ
ヤケース６４の内部の歯車伝達機構の始端の歯車軸に連
結される。

【００５４】Ａケース５１の下部外側には集電装置を支
持するための機構が設けられる。取付板７２がボルト７
３によってＡケース５１の側面に固定される。取付板７
２の下には、法線方向に伸びる横腕７４が溶接される。
横腕７４の先端には縦腕７５が下向きに溶接される。縦
腕７５の下端に横内向きに角型腕７６が対角線方向を縦
にして溶接される。角型腕７６には三角溝を有する二つ
割りの信号用集電ブロック７７と動力用集電ブロック７
８が固定される。

【００５５】図４に示すように集電ブロック７７、７８
は後方に水平のシュー７９を弾性的に保持する。シュー
７９は前記のトロリー４４、４５に摺接し動力、信号を
伝達する。シュー７９はＳ字型に曲がった集電アーム８
０の先端に取り付けられる。集電ブロック７８には立て
片８３が固定され、立て片８３の上部の止め片８２と前
述の集電アーム８０の先の穴８４がスプリング８１によ
って連結される。

【００５６】スプリング８１が集電アーム８０を引き上
げるのでシュー７９がトロリーに適度の圧力で接触摺動
する。シュー７９からコード８５が出ており端子８６に
おいて、制御装置から横腕７４、縦腕７５、角型腕７６
を通って設けられたコードに接続される。

【００５７】レール支持構造を図３によって説明する。
レールの下面に溶接したタップ付きプレート１４と、立
レール受７頂点の２穴プレート１３がボルトで結合され
ていることは既に述べた。立レール受７はその下端にお
いて六角形状の立レール受ソケット９０に溶接されてい
る。立レール受ソケット９０はボルト９１を緩めて、横
レール受８上を左右に移動させることができる。またボ
ルト９１を締めて任意の箇所に固定することができる。

【００５８】横レール受８は両端を、ボルト９４、９５
により横レール受ブラケット９２、９３に固定される。
横レール受ブラケット９２、９３は地中から立てた支柱
１０にボルト９６、９７によって適当な高さに調整固定
される。支柱１０は沈下防止板１１の穴を通り先端が地
中に埋められている。支柱１０と沈下防止板１１はボル
ト９８で固定され支柱パイプが地面深くうずまってゆく
のを防ぐようになっている。

【００５９】図５によってフレーム内部の構造を述べ
る。先出のＴ型軸５８は皿型の広い上部フランジとその
下の軸胴部９９からなっている。軸胴部９９はアンギュ
ラ軸受１００により、上頚部が立軸受５７の中に回転自
在に支持される。立軸受５７の中間部にはカラー１０１
が設けられる。軸胴部９９の下方にもアンギュラ軸受１
０２があって立軸受５７に対して回転自在に保持する構
造となっている。

【００６０】軸胴部９９の下端の螺部１０３は皿型治具
１０５の穴に差し込まれ、止めボルト１０４によって固
定されている。皿型治具１０５は前記の下方のアンギュ
ラ軸受１０２の内輪を強く押している。アンギュラ軸受
１００、１０２の外輪を支持しているのは円筒形の立軸
受５７である。

【００６１】Ｂケース５２を貫くボルト１０６によって
立軸受５７の右方を支持する。Ｂケース５２にはそのた
め通し穴１０７が穿たれる。立軸受５７にはねじ穴１０
８が穿孔されてボルト１０６の先端が螺合している。

【００６２】Ａケース５１を貫くボルト１０９によって
立軸受５７の左方が支持されている。そのためＡケース
５１には座ぐり穴１１０、通し穴１１１が穿たれる。立
軸受５７にはねじ穴１１２が穿孔される。ボルト１０
６、１０９によって、立軸受５７がフレーム５０に対し
堅固に固定される。

【００６３】次に上車輪のＡケース５１、Ｂケース５２
に対する取り付けに関して述べる。右端近くに廻り止め
部１１９を形成した上車軸１２０は偏心軸である。中央
部では大径になっており上車輪を支持する。左右は細径
の軸であり、左端は雄螺子部１２１となりＡケース５１
の通し穴を貫きワッシャとナット１２２によって固定さ
れる。中間部には軸受１２３、１２３の内輪が固定され
る。

【００６４】軸受１２３、１２３の外輪は上車輪５５の
両側の凹部にはめ込まれている。上車軸１２０の右方の
細径部１２４においてＢケース５２とＣケース５３を貫
く。右端のねじ部１２５から、偏心軸を上下させるため
の調節プレート１２７とワッシャとナット１２６を差し
入れて調節プレート１２７を前記の廻り止め部１１９に
当てる。そしてナット１２６をねじ込んで上車軸をＢケ
ース５２、Ｃケース５３に対し固定する。

【００６５】大径の上車軸１２０は偏心しているから調
節プレート１２７を廻す事によって上車軸１２０を上下
に変位できる。調節プレート１２７は止めネジ１２８に
よって固定される。電動機４２の駆動力は継ぎ軸（図示
しない）によって減速ギヤケースの内部の歯車減速機構
（図示しない）に伝達される。減速ギヤケースには潤滑
油が満たされている。

【００６６】図５において中間部の歯車や歯車軸は省略
している。図５では最終段のＤ軸１３１だけが示され
る。Ｄ歯車１３０が前段の歯車と噛み合っている。Ｄ歯
車１３０は減速ギヤケース（ＢケースとＣケースの間の
空間）にあって潤滑油の中に漬かっている。軸受１３２
によってＤ軸１３１はＣケース５３に回転自在に支持さ
れる。Ｄ軸１３１は軸受１３３によってＢケース５２に
支持される。減速ギヤケース内部の潤滑油を閉じ込める
ためＤ軸のＢケースの通し穴にはオイルシール１３４が
介装され、Ｃケースの通し穴にもオイルシール１３５が
介装されている。

【００６７】Ｄ軸１３１の右方の軸端１３６は細くなり
セレーションなどの廻り止め機構があり歯車状の回転検
出体１３７が固定される。回転検出体１３７の直下には
近接センサ１３８がＬ型金具１３９によって対向するよ
うに設けられる。Ｌ型金具１３９はボルト１４１によっ
てＣケース５３の側面に固定される。

【００６８】図６は図５の回転検出部３９の断面であっ
て回転検出体１３７とセンサ１３８の関係がよく分か
る。近接センサ１３８にはセンサコード１４０が付いて
いて近接信号を取り出すようになっている。回転検出部
３９の蓋は止めボルト１４２によってＣケース５３の側
面に取り付けられる。

【００６９】図５において、Ｄ軸１３１の左端はＢケー
スより左側にありレール５や立レール受７より右側にあ
る。Ｄ軸の左軸端１４５には軸受１４６があり、そこへ
右下車輪６６が取り付けられる。軸受１４６のために下
車輪６６は遊輪となっている。

【００７０】左の下車軸１５０は短いものでＡケース５
１に左下車輪６５を回転自在に設けるものである。下車
軸１５０は左端に雄螺子部１５１が形成される。Ａケー
スの通し穴１５２に雄螺子部１５１を通してワッシャと
ナット１５３を差し入れてナットを締めることによって
下車軸１５０をＡケースに対し固定できる。下車軸１５
０には軸受１５４を介して下車輪６５が取り付けられ
る。下車輪６５は遊輪である。

【００７１】つまり左下車輪６５、右下車輪６６、上車
輪５５ともに遊輪であり上車軸１２０、下車軸１３１、
下車軸１５０などは固定軸となっている。

【００７２】次に図７、８、９、１０、によって傾斜機
構を説明する。図７〜１０において、走行装置枠３０と
それに伴う部分は実線で描き、その上の台車枠１５とそ
れに付随する部分は破線で描いている。

【００７３】下側の走行装置枠３０は左右の走行方向に
平行な長手桟２００、２０１とこれらの左右の長手桟を
結合する横方向の横桟からなる。横桟は下から順に第１
横桟２０２、第２横桟２０３、第３横桟２０４、第４横
桟２０５、第５横桟２０６を組み合わせたものである。
走行装置枠３０と走行装置（電動動力車）とのＴ型軸と
円筒形の軸受よりなる結合についてはすでに述べた。

【００７４】ここで問題にするのは走行装置枠３０と台
車枠１５の傾斜可能な結合である。両者を枢結する中心
軸４０は実は左右に二つあり、基部がフランジ２０７、
２０８になっておりボルトによって走行装置枠３０の左
右の長手桟２００、２０１に固定されている。

【００７５】中間の第３横桟２０４と第４横桟２０５の
間には長手方向に中継ぎ桟２０９、２１０が設けられ
る。前後の端部は横桟２０４、２０５に溶接される。中
継ぎ桟２０９、２１０の間にコの字型のモータ取付板２
１２、筋交い２１３が取り付けられる。

【００７６】そのすぐ横の中継ぎ桟２０９、２１０には
ボール螺支持用軸受２１４、２１５が螺子２１６、２１
７によって固定される。ボール螺支持軸２１８が両端を
ボール螺支持用軸受２１４、２１５によって回転自在に
支持されて設けられる。ボール螺支持軸２１８は中央部
でボール螺支持ブロック２１９に溶接される。だからボ
ール螺支持軸２１８とボール螺支持ブロック２１９は一
体で、軸受２１４、２１５に回転可能に支持されてい
る。

【００７７】モータ取付板２１２にギヤドモータ２２０
がネジ２２１によって固定してある。ギヤドモータ２２
０はボールネジ２２４を正逆に回転させるものである。
モータ軸がカプリング２２２、継ぎボルト２２３を経て
ボールネジ２２４に結合される。ボールネジ２２４の前
方において、角度調節移動ナット２２５が螺合してい
る。ボールネジ２２４が正逆に回転することによって角
度調節移動ナット２２５が前後に変位する。角度調節移
動ナット２２５は下枢軸棒２２６、２２６によって左右
から支持される。

【００７８】下枢軸棒２２６、２２６は角度調節移動ナ
ット用軸受２２７、２２８によって角度調整アーム３１
に枢結される。角度調節移動ナット用軸受２２７、２２
８はネジ２２９、２３０によって角度調整アーム３１に
固結される。それだけではボールネジ２２４の高さを維
持できないから、下枢軸棒２２６、２２６の延長にはガ
イドローラが設けられるが、それは図８、９を参照して
後に述べる。

【００７９】角度調整アーム３１の動きの範囲を限定す
る必要がある。そのため台車枠１５を下降させたときの
角度調整アーム３１の位置のすぐ上にあたる台車枠１５
の部位に下限センサ２３２を取り付ける（図１０）。台
車枠１５を持ち上げたときの角度調整アーム３１の位置
のすぐ下側に上限センサ２３４を取り付けている。角度
調整アーム３１が下限センサ２３２、上限センサ２３４
に当たるとその信号が制御盤に伝達されるようになって
おり、それ以上の同方向への変位が禁止される。だから
角度調整アーム３１は上限センサ２３４と下限センサ２
３２の間だけを回動する。

【００８０】以上説明したものは二つの枠のうち下の走
行装置枠３０に関するものである。次に上の台車枠１５
について述べる。台車枠１５は走行装置枠３０と相似形
の長方形の枠であるが、走行装置枠３０よりも大きい枠
体となっている。走行装置枠３０の上にあり実線で示す
と上下の関係が分かりにくいので台車枠１５は破線によ
って示している。

【００８１】台車枠１５は長手棒２５０、第６横棒２５
１、長手棒２５２、第１横棒２５３よりなる長方形の外
枠に、第２横棒２５４、第３横棒２５５、第４横棒２５
６、第５横棒２５７を横方向に設けたものである。ただ
し横棒の高さは前後で一様でない。第１横棒２５３、第
２横棒２５４、第３横棒２５５、第４横棒２５６は長手
棒２５０、２５２と同じ高さに設けられ、端面が長手棒
２５０、２５２の内側面に溶接される。しかし後ろの方
の第５横棒２５７、第６横棒２５１は長手棒２５０、２
５２の上に固定される。第５、第６横棒２５７、２５１
が少し上に持ち上げられているのは中心軸４０よりうし
ろの走行装置枠３０部分が台車枠１５に当たらないよう
にするためである。

【００８２】第５横棒２５７と第６横棒２５１の間に長
手方向に底上げ縦棒２５８、２５９が設けられる。反対
側の第１横棒２５３、第２横棒２５４の間には長手方向
に平行の縦棒２６０、２６１が設けられる。これはＬ型
のアングルである。中間部の第３横棒２５５と第４横棒
２５６の間には、長手方向平行に縦継ぎ棒２６２、２６
３が固定される。

【００８３】第２横棒２５４と第３横棒２５５の間には
長手方向平行に仲介棒２６４、２６５が設けられる。角
度調整アーム３１の上端は上枢軸３２に固着されてい
る。上枢軸３２の両端部２７８、２７９は傾斜角調整用
軸受２６６、２６７の内輪に支持される。傾斜角調整用
軸受２６６、２６７の外輪を保持する軸受ケースはボル
トによって前記の仲介棒２６４、２６５に固定される。
だから角度調整アーム３１の上向き力は軸受２６６、２
６７を介して仲介棒２６４、２６５を押し上げ台車枠１
５を持ち上げることになる。

【００８４】上枢軸３２、中央軸４０は前後に移動しな
い。だから軸受によって台車枠１５を走行装置枠３０に
固定すれば充分である。しかし下枢軸３３は少し事情が
異なり、それは台車の荷重を支えながら前後に変位しな
ければならない。前後の移動を可能にするために下枢軸
３３の両端にはローラ２７２、２７３が付いている。そ
して走行装置枠３０の長手桟２００、２０１の内側にコ
の字型断面のローラガイド２７０、２７１が長手方向平
行に設けてある（図８、９）。下枢軸３３両端のローラ
２７２、２７３がローラガイド２７０、２７１の中を転
動するようになっている。

【００８５】モータ２２０を回転させるとボールネジ２
２４が回転し、角度調整移動ナット２２５が前後に移動
する。それと同じように下枢軸３３も動くから角度調整
アーム３１の下端が前後に移動する。角度調整アーム３
１の上端は上枢軸３２につながっており、上枢軸３２は
台車枠１５に角度調整用軸受２６６、２６７に枢結され
るから台車枠１５が上昇しあるいは下降する。

【００８６】図１１に示すように中心軸４０の中心を
Ｍ、下枢軸３３の中心をＱ、上枢軸３２の中心をＴによ
って表現する。枢軸と中心軸によって力の三角形ＭＱＴ
が形成される。角度調整アーム３１の一部であるＴＱ＝
ｋは一定長さである。台車枠１５の一部であるＴＭ＝ｈ
も一定の長さである。ところが下枢軸Ｑと中心軸Ｍ間の
距離ＭＱ＝ｘはモータ２２０の回転によってある範囲で
変化することができる。台車枠１５と走行装置枠３０の
なす角度を傾斜角θとする。そのθはｘの関数としてあ
る程度変動する。

【００８７】ボールネジを右螺子とした場合、モータを
右回転させると下枢軸Ｑがモータ２２０の方へ引き寄せ
られるので台車枠１５が上昇する。

【００８８】反対にモータを左回転させると下枢軸Ｑが
モータ２２０から離れるので台車枠１５が下降する。

【００８９】台車枠１５の傾斜角θに対して余弦定理か
ら

【００９０】

【数１】

【００９１】によって求めることができる。これを時間
によって微分するとモータによるボールネジの推進速度
ｄｘ／ｄｔに対する、傾斜角θの変化分がわかる。両辺
に２ｋｘを掛け分母を払って時間微分すると

【００９２】

【数２】

【００９３】

【数３】

【００９４】というようになる。もしもモータ速度が一
定ならｄｘ／ｄｔも一定になる。その場合、ｘがｈｃｏ
ｓθに近い時、つまり台車枠１５が持ち上げられたとき
に上昇速度は低下し、反対にｘがｈｃｏｓθから離れ、
台車枠１５が下がるときに降下速度が増えることがわか
る。特に分母がｓｉｎθを含むので台車枠１５が走行装
置枠３０に重なる時に降下速度が速くなる。それは上昇
速度についても同じことでθが小さいと上昇速度が大き
くなる。挟角θとボールネジに掛かる力、モータにかか
る力については後に詳しく考察する。

【００９５】図１２〜１５によって角度調節検出装置を
説明する。鉛直縦方向に支持される台盤２８０が止めボ
ルト２８１、２８２、２８３、２８４によってボックス
２８５の背板の前面に固定される。錘２８６を、円形の
カムプレート２８７の下半に止め螺子２８９、２９０に
よって固定する。円盤状のカムプレート２８７は面に直
角方向に中央ボス部に広い通し穴２８８を有する。

【００９６】通し穴２８８の内部に軸受２９１が装入さ
れ外輪がカムプレート２８７に固定される。軸受２９１
の内輪には中心固定螺子２９２が挿通される。中心固定
螺子２９２の先端の雄螺子部２９３は、台盤２８０の通
し穴２９５に差し込まれ、裏側においてナット２９４に
よって固定される。軸受２９１の内輪と台盤２８０の間
にはカラー２９６が介在して軸受の軸方向の位置を決め
ている。

【００９７】軸受２９１は、カムプレート２８７の通し
穴２８８に対して嵌輪２９７によって抜け止めされる。
錘２８６は角型の金属板でありカムプレート２８７とと
もに一定範囲で回転可能である。軸受２９１の抵抗は僅
かであるから錘２８６は重力の方向を向くようになる。

【００９８】角度調節検出装置２８を台車枠１５に対し
て垂直に取り付けた場合、錘２８６の方向と台盤２８０
の中心軸の方向のなす角度は、台車枠１５の傾斜角θに
等しくなる。だから錘２８６、カムプレート２８７の傾
斜を知れば台車枠１５の傾斜が分かる。

【００９９】カムプレート２８７のすぐ上方において、
センサ２９８がねじ２９９によって台盤２８０に固定さ
れている。センサ２９８は下端に間隙３００を有する。
間隙３００に何かが存在するかしないかを検出できる。
カムプレート２８７は円周にそって薄い周弧縁３０１を
有し、錘２８６の丁度反対側に切欠き３０２を設けてい
る。

【０１００】カムプレート２８７の周弧縁３０１がセン
サ２９８の間隙３００に入り込むように設けられる。こ
れは連続的に傾斜角を検出するのではない。センサの間
隙３００の中に切欠き３０２があるか、周弧縁３０１が
存在するか？二つの状態を区別するだけである。センサ
は電磁誘導によって切欠き３０２、周弧縁３０１を区別
するものであってもよい。また発光素子と受光素子の組
み合わせによって切欠きと周弧縁を弁別するものでもよ
い。とにかく二つの状態を区別できればよい。

【０１０１】錘２８６が重力の方向を向けば台車枠１５
は水平なのであるから、切欠き３０２がセンサ２９８の
間隙３００に存在すればよいのである。

【０１０２】レールの傾斜角が変化し台車枠１５が水平
からずれ、切欠き３０２が間隙３００からずれると、モ
ータ２２０が回転して角度の微調整を行い台車枠１５を
水平に戻す。図１４、１５は錘２８６が水平からずれた
状態を示す。その場合間隙３００に周弧縁３０１が存在
し傾斜から外れていることがすぐに分かる。

【０１０３】本発明の傾斜角調整機構は、台車枠１５、
走行装置枠３０、角度調整アーム３１の交点である中心
軸Ｍ、上枢軸Ｔ、下枢軸Ｑが形成する力の三角形の傾斜
角を変えることによって台車枠１５と走行装置枠３０の
挟角θを変化させるようにしている。角度調整アーム３
１が回転するに従って挟角θが非線形に変動する。

【０１０４】図１６は簡略化した力の三角形を示す。Ｔ
Ｍは台車枠を示し、これは水平に維持される。ＭＱは走
行装置枠を示す。ＱＴが角度調整アーム３１に対応す
る。台車枠１５と走行装置枠３０のなす角度を挟角θと
するが、それは∠ＴＭＱにあたる。

【０１０５】∠ＴＱＭ＝φとする。下枢軸ＱからＴＭに
平行な直線を引き、Ｍ点からその直線に下した垂線の足
をＳとする。同じ直線へＴから下した垂線の足をＨとす
る。ＴＭ＝ｈ、ＴＱ＝ｋ、ＭＱ＝ｘとする。ｋは角度調
整アーム３１の実効長さで一定、ｈは台車枠１５の上枢
軸・中心軸間距離で一定である。しかしＭＱは変動する
からｘとしている。

【０１０６】いま簡単のためＴ点に全荷重Ｗが掛かって
いると仮定しよう。実際にはＴＭ間上方に重心がありＴ
点にはないのである。しかしＴＭ間に重心があると、そ
れはＴＭ間を内分する内分比でＴ点とＭ点に荷重を分担
させることになる。中心点Ｍにいくら荷重がかかっても
ボールネジやモータの負担にはならない。ボールネジや
モータの負荷になるのは、Ｔ点にかかる重力である。だ
から簡単のため全重量がＴ点にかかっているものと仮定
するのである。

【０１０７】上枢軸Ｔに全荷重Ｗが鉛直方向に掛かる。
力が棒部材の途中に掛からないとすると回転のモーメン
トが０であるから棒に加わる力は必ず棒に平行である。
荷重Ｗが鉛直下向きに掛かるから、０＜（θ＋φ）＜９
０゜であれば、ＴＭ、ＴＱには圧縮力、ＱＭには引張力
がかかる（θ＋φ）＞９０゜ならばＴＭに引張力、Ｔ
Ｑ、ＭＱに圧縮力がかかる。

【０１０８】ここでは、圧縮力にはマイナス符号を付
け、引張力にはプラス符号を付けるものと約束しよう。

【０１０９】ＴＭ＝ｈに掛かる棒方向力を大文字のＨ
で、ＴＱ＝ｋに掛かる棒方向力を大文字のＫで、ＭＱ＝
ｘにかかる棒方向力を大文字のＸによって表現する。

【０１１０】 角度調整アーム３１；棒方向（圧縮）力Ｋ −Ｗcosec（θ＋φ） 水平分力 −Ｗcot（θ＋φ） 垂直抗力 −Ｗ

【０１１１】 台車枠１５； 棒方向（圧縮；水平）力Ｈ −Ｗcot（θ＋φ）

【０１１２】 走行装置枠３０； 棒方向（引張）力Ｘ ＋Ｗcot（θ＋φ）secθ 水平分力 ＋Ｗcot（θ＋φ） 垂直抗力 ＋Ｗcot（θ＋φ）tanθ

【０１１３】となる。角度調整アーム３１や台車枠１５
は実効長さが決まっている（ＴＭ＝ｈ、ＴＱ＝ｋ）ので
長さがモータによって変動する走行装置枠３０が問題で
ある。走行装置枠３０の下枢軸と中心軸の距離をＭＱ＝
ｘとする。ｘは変数でモータの回転数が一定だとすると
その時間変化率は一定でない。傾斜角θが大きいときは
角度調整アーム３１が垂直に近くなるから一定のｘの変
化に対する荷重の変動は小さい。だからモータにかかる
負荷も小さい。正弦定理から

【０１１４】

【数４】

【０１１５】が成り立つ。ｘが短い極限では図１１か
ら、θ＋φは９０度〜１００度に近くなる。この場合は
ＭＱに掛かる引張力Ｘも小さい。台車枠１５の圧縮力も
小さい。

【０１１６】反対にｘが長くなるとθもφも小さくなっ
てゆく。θ、φが小さくなるとcosec（θ＋φ）とcot
（θ＋φ）が大きくなる。角度調整アーム３１の棒方向
力Ｋ＝−Ｗcosec（θ＋φ）、台車枠１５の棒方向力Ｈ
＝−Ｗcot（θ＋φ）、走行装置枠３０の棒方向力Ｘ＝
＋Ｗcot（θ＋φ）secθのいずれもが単調に増大する。

【０１１７】θやφが小さいので、これらの棒方向にか
かる力はもともとの重量Ｗより大きくなる。角度調整ア
ーム３１や台車枠１５は一定以上の強度の材料を選べば
よいのである。問題はモータ回転によって可変長さを与
える走行装置枠３０のＱＭにかかる力Ｘである。挟角θ
が大きいとき（レール傾斜角が大きいとき）はＱＭ間の
引張力Ｘは小さい。しかし挟角θが小さくなると、Ｘが
極端に大きくなる。

【０１１８】θ、φの最大値をθ_ｍａｘ、φ_ｍａｘとす
る。このときＸは最小値Ｘ_ｍｉｎをとる。

【０１１９】 Ｘ_ｍｉｎ＝＋Ｗcot（θ_ｍａｘ＋φ_ｍａｘ）secθ_ｍａｘ （５）

【０１２０】θ、φの最小値をθ_ｍｉｎ、φ_ｍｉｎとす
る。このときＸは最大値Ｘ_ｍａｘをとる。

【０１２１】 Ｘ_ｍａｘ＝＋Ｗcot（θ_ｍｉｎ＋φ_ｍｉｎ）secθ_ｍｉｎ （６）

【０１２２】例えば、θ_ｍａｘ＝３２゜、φ_ｍａｘ＝６
８゜（図１１）と仮定すると、 Ｘ_ｍｉｎ＝−０．２１Ｗ （７）

【０１２３】例えば、θ_ｍｉｎ＝１０゜、φ_ｍｉｎ＝１
６゜（図１０）と仮定すると、 Ｘ_ｍａｘ＝＋２．０８Ｗ （８）

【０１２４】つまりレール傾斜角が大きくて挟角θが大
きい場合はＸが、自重の−０．２倍程度の小さい圧縮力
であるが、レール傾斜角が小さくなり（水平に近くな
り）挟角θが小さい場合は、Ｘが自重の＋２倍程度の大
荷重となる。だからボールネジ、下枢軸の支持部の強度
をかなり強いものにしなければならないということであ
る。

【０１２５】それだけではない。モータに掛かる負荷も
θ、φが極小を取るときに最大になってしまう。モータ
はボールネジを回し、それによってＱＭを縮小、伸長さ
せるのだからモータ負荷はＸの時間微分によって与えら
れる。それはθ、φの時間微分を含む。モータの回転数
を一定とすると、ｘ＝ＱＭとしてｘの時間微分によって
表現した方がわかりやすい。そこでｘの時間微分とθ、
φの時間微分の関係を予め求める。（４）式は次によう
に書き直すことができる。

【０１２６】 ｈcosecφ＝ｋcosecθ＝ｘcosec（θ＋φ） （９）

【０１２７】これを微分して、

【０１２８】 −ｈcosecφcotφｄφ＝−ｋcosecθcotθｄθ＝−ｘcosec（θ＋φ）cot（θ＋ φ）（ｄθ＋ｄφ）＋cosec（θ＋φ）ｄｘ （１０）

【０１２９】となるのであるが、式（９）を式（１０）
で割って、

【０１３０】 −cotφｄφ＝−cotθｄθ＝−cot（θ＋φ）（ｄθ＋ｄφ）＋ｄｘ／ｘ （１ １）

【０１３１】という関係が得られる。（１１）式の前の
等式から

【０１３２】 ｄφ＝cotθtanφｄθ （１２） ｄφ＋ｄθ＝sin（θ＋φ）cosecθsecφｄθ （１３）

【０１３３】である。式（１１）の後半の式から

【０１３４】 ｄｘ／ｘ＝｛cot（θ＋φ）−cotθ｝ｄθ＋cot（θ＋φ）ｄφ ＝−sinφcosecθcosec（θ＋φ）ｄθ＋cot（θ＋φ）cotθtanφｄθ ＝−tanφcosecθcosec（θ＋φ）｛cosφ−cos（θ＋φ）cosθ｝ ＝−tanφcosecθcosec（θ＋φ）sin（θ＋φ）sinθ ＝−tanφｄθ （１４）

【０１３５】となるのである。ボールネジに掛かる力Ｘ
（Ｘ＝Ｗcot（θ＋φ）secθ）の微分は ｄＸ＝Ｗ｛−cosec^２（θ＋φ）secθ（ｄφ＋ｄθ）＋cot（θ＋φ）secθtan θｄθ｝ ＝Ｗ｛−cosec（θ＋φ）secθcosecθsecφｄθ＋cot（θ＋φ）secθtanθｄ θ｝＝−Ｗ｛tanφsec^２θ＋cot（θ＋φ）｝cosecθｄθ （１ ５）

【０１３６】となる。これを変化部分をｄｘ／ｘによっ
て置き換えると

【０１３７】 ｄＸ＝Ｗ｛sec^２θ＋cotφcot（θ＋φ）｝cosecθ（ｄｘ／ｘ） （１６）

【０１３８】θとφが最大値をとる場合と、最小値をと
る場合で倍率が大きく相違する。最小値を取る場合の力
の変動が大きくなり過ぎる可能性がある。たとえば前記
の例と同様に

【０１３９】 例えば、θ_ｍａｘ＝３２゜、φ_ｍａｘ＝
６８゜（図１１）と仮定すると、

【０１４０】 ｄＸ_ｍｉｎ＝２．４９（ｄｘ／ｘ_ｍｉｎ） （１７）

【０１４１】ｘ_ｍｉｎというのは、図１１のように挟角
θが最大になった時のＭＱ＝ｘの長さであり最小値をと
る。これは図１１のように挟角が大きい時に下枢軸がｄ
ｘだけ変動したときのボールネジにかかる引張力の変化
ｄＸを表現している。例えば、θ_ｍｉｎ＝１０゜、φ
_ｍｉｎ＝１６゜（図１０）と仮定すると、

【０１４２】 ｄＸ_ｍａｘ＝４７（ｄｘ／ｘ_ｍａｘ） （１８）

【０１４３】ｘ_ｍａｘというのは、図１０のように挟角
θが最小になった時のＭＱ＝ｘの長さであり最大値をと
る。これは図１０のように挟角が小さい時に下枢軸がｄ
ｘだけ変動したときのボールネジにかかる引張力の変化
ｄＸを表現している。

【０１４４】ｘ_ｍａｘとｘ_ｍｉｎは違うので式（１７）
と（１８）を直接に比較することはできない。が、ｘ
_ｍｉｎ／ｘ_ｍａｘが０．７程度だと仮定すると、同じボ
ールネジの変位ｄｘによって引き起こされるボールネジ
引張力の変化が１３倍にもなるということである。

【０１４５】つまり挟角θが小さい図１０の直前の場合
にボールネジの引張力自体が大きい（自重の２倍程度で
あった）。それにモータ・ボールネジの回転によって増
大するボールネジの引張力の増大率も、１３倍にもなる
ということである。つまり角度調整アーム３１を持ち上
げるときのモータ負荷が重くてボールネジの強度をその
ような場合を想定して設計しなければならないというこ
とである。

【０１４６】本発明の力点が傾斜角制御にあるので主に
その機構を説明した。それ以外の構造たとえばレール、
ラック、歯車機構、電力系統、制御系統などについては
表１にまとめて示す。

【０１４７】

【表１】

【０１４８】

【発明の効果】住宅の立ち並ぶ傾斜地において狭い道路
の一部に敷設され高齢者などの歩行代替手段として小型
の乗用モノレールを用いることができれば好都合であ
る。その場合、傾斜地であるから、座席も傾斜してしま
う。傾斜側に背もたれがあるようにしておけば滑り落ち
るということはないが、レールの傾斜角は道路によって
変動するから一定というわけにゆかないことがある。

【０１４９】本発明は、台車枠１５を走行装置枠３０に
対して傾斜角可変にし、モータとボールネジからなる傾
斜角調整用装置を設け、傾斜角を感知するセンサを設け
て台車枠１５の傾斜をなくすように傾斜角調整用装置を
駆動するから台車枠１５を常に平に保つことができる。
モノレールは４５度の急な傾斜でも運行可能であるが市
街地の道路の側方に敷設するのであるからその傾斜角は
大きくても２０度〜３０度である。そのような傾斜であ
れば本発明の装置によって常に台車枠１５を水平に保持
することは可能である。台車が水平に保持されるから乗
車している高齢者や介添え人などは安心して乗っていら
れる。安全で有用な通行手段となりうる。

【０１５０】乗降の便宜を考えると始点、終点では台車
が水平であることが望ましい。水平値に始点、終点を位
置させると中間は傾斜地なのであるから必ずレールの傾
斜角が変動することになる。車椅子のように車の付いた
ものはたとえ１０度の傾斜でも転がり不安定になる。本
発明はレールの傾斜がどうであろうと台車は水平にでき
るから車椅子を乗せても偏よる心配がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる傾斜角制御乗用モノレ
ールの傾斜レール上を台車部が水平を保持して走行して
いる状態の右側面図。

【図２】本発明の実施例にかかる傾斜角制御乗用モノレ
ールのレールと台車が平行である状態の背面図。

【図３】台車下部の電動動力車の部分の正面図。

【図４】台車下部の電動動力車の部分の右側面図。

【図５】電動動力車の走行装置を、動力伝達系を含ま
ず、上車輪と下車輪を含む面で切断した縦断面図。

【図６】回転検出部の縦断側面図。

【図７】台車枠を走行装置枠に対して任意の角度に持ち
上げることができる台車枠１５傾斜装置を有する台車枠
と走行装置枠の組み合わせ部分の、台車枠１５と走行装
置枠３０が平行である状態を示す平面図。

【図８】台車枠１５と走行装置枠３０の組み合わせ部分
の上枢軸３２に沿って切った縦断正面図。

【図９】台車枠１５と走行装置枠３０の組み合わせ部分
のボール螺支持ブロック２１９のところで切った縦断正
面図。

【図１０】台車枠を走行装置枠に対して任意の角度に持
ち上げることができる台車枠１５傾斜装置を有する台車
枠と走行装置枠の組み合わせ部分の、台車枠１５と走行
装置枠３０が平行である時の状態を示す右側面図。

【図１１】台車枠を走行装置枠に対して任意の角度に持
ち上げることができる台車枠１５傾斜装置を有する台車
枠と走行装置枠の組み合わせ部分の、台車枠１５と走行
装置枠３０が平行でない時の状態を示す縦断側面図。

【図１２】傾斜検出機構の、錘とカムプレートが傾斜し
ていない状態の正面図。

【図１３】傾斜検出機構の、錘とカムプレートが傾斜し
ていない状態の縦断右側面図。

【図１４】傾斜検出機構の、錘とカムプレートが傾斜し
た状態を示す正面図。

【図１５】傾斜検出機構の、錘とカムプレートが傾斜し
た状態を示す縦断側面図。

【図１６】台車枠１５、走行装置枠３０、角度調整アー
ム３１からなる力の三角形において、棒方向の力と、水
平分力、垂直分力を示す図。

【符号の説明】

１ 乗用モノレール ２ 台車 ３ 電動動力車 ４ 電動動力車 ５ レール ６ ラック ７ 立レール受 ８ 横レール受 ９ トロリーダクト １０ 支柱 １１ 沈下防止板 １２ 地面 １３ ２穴プレート １４ タップ付きプレート １５ 台車枠 １６ 座席 １７ 車椅子 １８ カバー １９ カバー ２０ 手摺 ２１ 手摺 ２２ 前操作盤 ２３ 後操作盤 ２４ Ａ制御盤 ２５ Ｂ制御盤 ２６ 前部バンパー ２７ 後部バンパー ２８ 角度調節検出装置 ２９ 屋根 ３０ 走行装置枠 ３１ 角度調整アーム ３２ 上枢軸 ３３ 下枢軸 ３４ 取付板 ３５ 取付板 ３６ 電磁ブレーキ ３７ 電磁ブレーキ ３８ 回転検出部 ３９ 回転検出部 ４０ 中心軸 ４１ 放電抵抗 ４２ ブレーキ付き電動機 ４３ トロリーダクト支持アングル ４４ 動力用トロリー ４５ 信号用トロリー ５０ フレーム ５１ Ａケース ５２ Ｂケース ５３ Ｃケース ５４ 凹部 ５５ 上車輪 ５６ 前板 ５７ 立軸受 ５８ Ｔ字軸 ５９ 横軸 ６０ 横軸受 ６１ ボルト ６２ ナット ６３ 取付板 ６４ 減速ギヤケース ６５ 下車輪 ６６ 下車輪 ６７ 駆動ピニオン ７０ フランジ ７１ ボルト ７２ 取付板 ７３ ボルト ７４ 横腕 ７５ 縦腕 ７６ 角型腕 ７７ 集電ブロック ７８ 集電ブロック ７９ シュー ８０ 集電アーム ８１ スプリング ８２ 止め片 ８３ 立て片 ８４ 穴 ８５ コード ８６ 端子 ９０ 立レール受ソケット ９１ ボルト ９２ 横レール受ブラケット ９３ 横レール受ブラケット ９４ ボルト ９５ ボルト ９６ ボルト ９７ ボルト ９８ ボルト ９９ 軸胴部 １００ アンギュラ軸受 １０１ カラー １０２ アンギュラ軸受 １０３ 螺部 １０４ 止めボルト １０５ 皿型治具 １０６ ボルト １０７ 通し穴 １０８ ねじ穴 １０９ ボルト １１０ 座ぐり穴 １１１ 通し穴 １１２ ねじ穴 １１９ 回り止め部 １２０ 上車軸 １２１ 雄螺子部 １２２ ナット １２３ 軸受 １２４ 細径部 １２５ ねじ部 １２６ ナット １２７ 調節プレート １２８ 止めネジ １３０ Ｄ歯車 １３１ Ｄ軸 １３２ 軸受 １３３ 軸受 １３４ オイルシール １３５ オイルシール １３６ 軸端 １３７ 回転検出体 １３８ 近接センサ １３９ Ｌ型金具 １４０ センサコード １４１ ボルト １４２ 止めボルト １４３ 螺穴 １４４ スプライン １４５ 軸端 １４６ 軸受 １５０ 下車軸 １５１ 雄螺部 １５２ 通し穴 １５３ ナット １５４ 軸受 ２００ 長手桟 ２０１ 長手桟 ２０２ 第１横桟 ２０３ 第２横桟 ２０４ 第３横桟 ２０５ 第４横桟 ２０６ 第５横桟 ２０７ 中心軸フランジ ２０８ 中心軸フランジ ２０９ 中継ぎ桟 ２１０ 中継ぎ桟 ２１２ モータ取付板 ２１３ 筋交い ２１４ ボール螺支持用軸受 ２１５ ボール螺支持用軸受 ２１６ ねじ ２１７ ねじ ２１８ ボール螺支持軸 ２１９ ボール螺支持ブロック ２２０ ギヤドモータ ２２１ ネジ ２２２ カプリング ２２３ 継ぎボルト ２２４ ボールネジ ２２５ 角度調節移動ナット ２２６（３３） 下枢軸 ２２７ 下枢軸軸受 ２２８ 下枢軸軸受 ２２９ ネジ ２３０ ネジ ２３２ 下限センサ ２３４ 上限センサ ２５０ 長手棒 ２５１ 第６横棒 ２５２ 長手棒 ２５３ 第１横棒 ２５４ 第２横棒 ２５５ 第３横棒 ２５６ 第４横棒 ２５７ 第５横棒 ２５８ 底上げ縦棒 ２５９ 底上げ縦棒 ２６０ 縦棒 ２６１ 縦棒 ２６２ 縦継ぎ棒 ２６３ 縦継ぎ棒 ２６４ 仲介棒 ２６５ 仲介棒 ２６６ 傾斜角調整用軸受 ２６７ 傾斜角調整用軸受 ２７０ ローラーガイド ２７１ ローラーガイド ２７２ ローラー ２７３ ローラー ２７８ 上枢軸端部 ２７９ 上枢軸端部 ２８０ 台盤 ２８１ 止めボルト ２８２ 止めボルト ２８３ 止めボルト ２８４ 止めボルト ２８５ ボックス ２８６ 錘 ２８７ カムプレート ２８８ 中央通し穴 ２８９ 止めねじ ２９０ 止めねじ ２９１ 軸受 ２９２ 中心固定螺子 ２９３ 雄螺子部 ２９４ ナット ２９５ 通し穴 ２９６ カラー ２９７ 嵌輪 ２９８ センサ ２９９ ねじ ３００ 間隙 ３０１ 周弧縁 ３０２ 切欠き ３０３ コード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上に敷設された一本のラック付きレー
   ルを走行する電動動力車の上に走行装置枠を設け、座
   席、車椅子搭載部及び床板を有する台車を支える台車枠
   を走行装置枠とは別に設け、台車枠と走行装置枠とを上
   方の中心軸によって枢結し、下方において台車枠に上枢
   軸を固定し、走行装置枠にはそれに対応して長手方向移
   動可能に下枢軸を設け、上枢軸と下枢軸を角度調整アー
   ムによって結合し、角度調整アームを下方で支える下枢
   軸をモータによって回転するボールネジに螺合した螺子
   ブロックによって移動させ、台車枠を上昇下降させるよ
   うにし、重力に対する傾斜を検出する傾斜検出装置によ
   って台車の傾斜を求め、モータを正逆に回転させ下枢軸
   の位置を調整することによって、台車を水平になるよう
   に制御することを特徴とする傾斜角制御電動モノレー
   ル。
2. 【請求項２】 地上に敷設された一本のラック付きレー
   ルを走行する電動動力車の上に走行装置枠を設け、座
   席、車椅子搭載部及び床板を有する台車を支える台車枠
   を走行装置枠とは別に設け、台車枠と走行装置枠とを上
   方の中心軸によって枢結し、下方において台車枠に上枢
   軸を固定し、走行装置枠にはそれに対応して長手方向移
   動可能に下枢軸を設け、上枢軸と下枢軸を角度調整アー
   ムによって結合し、角度調整アームを下方で支える下枢
   軸をモータによって回転するボールネジに螺合した螺子
   ブロックによって移動させ、台車枠を上昇下降させるよ
   うにし、初めの運転で重力に対する傾斜を検出する傾斜
   検出装置によって台車の傾斜を求めてレールにそって定
   義した座標ｚに関する関数として傾斜角を記憶させ、以
   後は記憶させた傾斜角のデータからレール傾斜角を知っ
   て、モータを正逆に回転させ下枢軸の位置を調整するこ
   とによって、台車を水平になるように制御することを特
   徴とする傾斜角制御電動モノレール。