JP2010195057A - ガイドレール式車両用台車 - Google Patents

Abstract

【課題】案内輪に加わる負荷を軽減し、案内フレーム等の台車構造物の強度を高めて台車の耐久性を向上させ、かつガイドレールの凹凸に影響されない安定走行性能を得る。
【解決手段】走行軌道Ｔに沿って配置されたガイドレール１０に接して転動する案内輪４２でガイドされ、該案内輪と連動する操舵機構４６でゴムタイヤ２８を操舵するガイドレール式車両用台車１６において、両端に案内輪４２を転動可能に装着され台車構造物の前後に設けられた２つの横梁バー３８間に結合バー４０を架設してなる構造の案内フレーム３６を備え、該案内フレームを台車構造物の非旋回部位２２，２３に水平方向に設けられた環状又は円弧状の軸受３４に旋回可能に支持させ、案内フレーム３６に操舵機構４６を連結ロッド５４を介して連結し、案内フレーム３６の動きに操舵機構４６を連動させてゴムタイヤ２８の操舵を行なうように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行軌道に沿って配置されたガイドレールに接して案内輪を転動させることにより車両を該走行軌道上に運行させるようにしたガイドレール式車両用台車に関する。

最近、専用軌道をゴムタイヤを使って走行し中量輸送を行なう、いわゆる新交通システムと呼ばれる輸送システムが普及している。この輸送システムは、大部分無人で全自動運転を行ない、例えば、案内軌道によって案内される案内輪をもつ場合もある。
新交通システム用車両として、一車両当り４個の案内輪を装備し、前方台車の２つの案内輪と前方台車のゴムタイヤとを操舵機構を介して接続すると共に、後方台車の２つの案内輪と後方台車のゴムタイヤとを操舵機構を介して接続することにより、前方台車の２つの案内輪で前方台車のゴムタイヤを操舵し、後方台車の２つの案内輪で後方台車のゴムタイヤを操舵するようにしたものが知られている（例えば特公平５−２２６２６号公報参照）。

このような車両は、走行方向が逆転する毎にゴムタイヤの操舵の向きをその走行方向に対応する操舵の向きに変える必要がある。そのため、前進・後進を切り換える前後進転換装置が設けられ、終端駅でそれを切り換えて操舵の向きを逆にしている。この前後進転換装置は、構造が複雑で、摩耗部品も多いため、保守が面倒で時間もかかる。

そこで、一台の台車に２個の案内フレームを設け、各案内フレームの両端に夫々２個ずつ合計４個の案内輪を設けることによって、前後進転換装置をなくした軌道系車両用台車が提案されている。

例えば、非特許文献１（「鉄道車両と技術」１９９９年３月号／第９〜１９ページ）には、この種の台車が開示されている。この台車の構成は、両端に夫々案内輪を装着された２本の案内フレーム、車軸及び車軸と平行リンク機構を介して接続された懸架枠を含む台車全体がリング状の旋回軸受を介して車体の下部に取り付けられ、台車全体が旋回可能になっている。そのため、案内フレームと車軸及びゴムタイヤはリジッドに結合され、ガイドレールに案内される案内輪と共に、台車全体が旋回する。

また、特許文献１（特開平１１−２７８００４号公報）の図４、及び特許文献２（特開２００３−１４６２０４号公報）の図４〜図６にも、この種の台車構造が開示されている。
特許文献１又は特許文献２に開示された台車は、案内フレーム、キングピン及びゴムタイヤが一体に連結され、案内輪がガイドレールに接して左右方向の力を受けることにより、案内フレーム及びゴムタイヤがキングピンを中心として一体となって回動するように構成されている。

特開平１１−２７８００４号公報（図４） 特開２００３−１４６２０４号（図４〜図６）

「鉄道車両と技術」１９９９年３月号／第９〜１９ページ

非特許文献１に開示された台車は、案内輪がガイドレールから受ける左右方向の力によって、リング状の旋回軸受を中心に台車全体が回転するようになっているので、台車の慣性力が案内輪に大きな負荷を与える。そのため、案内輪の耐久性を阻害し、案内輪の寿命が短いという問題がある。
また、案内フレームとゴムタイヤがリジッドに結合されているため、ガイドレールの凹凸が直接ゴムタイヤに伝わり、ゴムタイヤの走行性能を悪化させるという問題がある。

また、特許文献１又は２に開示された台車は、ゴムタイヤと共に車軸が旋回しないので、旋回部分の重量が非特許文献１の台車と比べて軽く、案内輪に加わる負荷は軽減される。しかし、左右の案内フレームが別体に形成され、夫々キングピンに連結されている。そのため、案内輪に加わる荷重は案内フレームを介してキングピンに負荷されるので、案内フレームからキングピンに大きな荷重が負荷される。従って、キングピン及びキングピンを支持する軸受部が摩耗したり、破損しやすい。キングピンが摩耗したり、キングピンと軸受部間にガタが生じると、走行安定性が悪化するという問題がある。

キングピンは、コーナリング時のコーナリング性能を良くするために、前方から視てハの字となるようにネガティブキャンバー角を付与されている。キングピンにネガティブキャンバー角が付与されていると、操舵時に案内輪が上下動するため、その分ガイドレールの上下幅を大きく取る必要がある。
また、ガイドレールの凹凸に起因した案内輪の動きが直接ゴムタイヤに伝達され、ゴムタイヤの走行に影響を与え、ゴムタイヤの走行を不安定にするので、ガイドレールの精度を高くする必要がある、等の問題がある。

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、軌道系車両用台車、特にゴムタイヤを装備して新交通システム用車両に用いられる台車において、案内輪に加わる負荷を軽減すると共に、案内フレーム等の台車構造物の強度を高めることにより、台車の耐久性を向上させると共に、ガイドレールの凹凸に影響されない安定した走行性能を得ることを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明のガイドレール式車両用台車は、
走行軌道に沿って配置されたガイドレールに接して転動する案内輪でガイドされ、該案内輪と連動する操舵機構で走行輪を操舵するガイドレール式車両用台車において、
両端に前記案内輪を転動可能に装着され台車構造物の前後に設けられた２つの横梁部材間に結合部材を架設してなる構造の案内フレームを備え、
該案内フレームを台車構造物の非旋回部位に旋回可能に支持させ、該案内フレームに前記操舵機構を連結ロッドを介して連結し、該案内フレームの動きに該操舵機構を連動させて前記走行輪の操舵を行なうように構成したものである。

車両が軌道の曲線部や分岐部に進入する時、ガイドレールの反力が先頭側の案内輪から順次加わるが、本発明では、前記構成の案内フレームを備えたことにより、片持ちでガイドレールからの反力を受ける構造に比べて、案内フレームの強度を高めることができる。
また、台車構造物のうち旋回する部位は案内フレームと走行輪だけであり、非特許文献１のように、台車構造物全体を旋回させる構成と比べて、旋回部位の重量を軽減できる。そのため、旋回部位に発生する慣性力を小さくできるので、案内輪がガイドレールから受ける負荷が軽減され、案内輪の耐久性を向上できる。

また、案内フレームを台車構造物の非旋回部位に旋回可能に支持させ、案内フレームをキングピンに一体に連結していないため、ガイドレールから案内輪に加わる荷重は、案内フレームを介してキングピンに負荷されない。
従って、キングピンに大きな荷重が負荷されないので、キングピン及びキングピンを支持する軸受部が摩耗したり、破損するおそれがない。

また、案内輪が接するガイドレールの転動面の凹凸に起因した案内輪の動きが直接走行輪に伝達されないので、該転動面の凹凸が走行輪の走行安定性に悪影響を与えるおそれがない。さらに、案内フレームに操舵機構を連結ロッドを介して連結し、該案内フレームの動きに該操舵機構を連動させて走行輪の操舵を行なうようにしているので、走行輪の操舵性能を高めて、走行安定性を向上できる。

また、案内フレームを環状又は円弧状の軸受に支持させるようにすれば、台車をガイドレールに沿って案内する案内機構を簡素化でき、部品点数を低減できるので、保守が容易になり、保守に要する費用を節減できる。
また、案内フレームを台車構造物の非旋回部位に環状又は円弧状の軸受を介して支持させることで、台車の懸架装置は従来構造の台車と同一であり、そのため、従来構造の台車と互換性があり、従来構造の台車との更新が可能である。

前記非旋回部位は、車軸又は該車軸の支持部材であってもよい。案内フレームを車軸又は該車軸の支持部材に環状又は円弧状の軸受を介して取り付けることにより、案内フレームの取付け強度が増し、案内フレームを水平方向に強固に安定して取り付けることができる。

本発明において、走行輪の操舵機構の第１の構成例として、該走行輪のキングピン間にタイロッドアームを介して架設され走行輪の操舵角を伝達するタイロッドと、一端が該走行輪のキングピンの一方に接続され他端が前記案内フレームに接続されたステアリングアームとから構成するとよい。
かかる構成により、非特許文献１のように、案内フレームと車軸及びゴムタイヤをリジッドに結合する構成と比べて、あるいは特許文献１又は２のように、案内フレーム、キングピン及びゴムタイヤを一体に連結した構成と比べて、走行輪の操舵性能を高めることができる。

本発明において、走行輪の操舵機構の第２の構成例として、該走行輪のキングピン間にタイロッドアームを介して架設され走行輪の操舵角を伝達するタイロッドを備え、該タイロッドを中央部位で２分割すると共に、該分割ロッドを分割部位を介して前記案内フレームに連結するリンク機構としてもよい。これによっても、前記第１の構成例と同様に走行輪の操舵性能を高めることができる。

前記第１の構成例及び第２の構成例は、共にアッカーマン式リンク機構を具備し、キングピンとタイロッドアーム及びタイロッドの関係を、曲線軌道通過時に曲線内軌及び曲線外軌側の走行輪を夫々接線方向に向かせることができる。これによって、余計なスリップアングルを走行輪に発生させず、走行輪の偏摩耗を防ぎ、曲線軌道の走行抵抗を低減できる。

第１の構成例では、ステアリングアームに装着された走行輪が曲線内軌側となるか、あるいは曲線外軌側となるかで微妙な操舵角の違いが発生する。一方、第２の構成例では、案内フレームの動きが分割ロッドを介して左右のキングピンに伝わるため、左右曲線に対する内軌側または外軌側で走行輪の操舵角の違いが発生しない。従って、左右どちらの曲線でも走行輪に加わる負荷が同じとなり、走行輪の摩耗差が発生しない。

第１の構成例及び第２の構成例において、タイロッドを車軸より車体前後方向中央側に配置するとよい。
タイロッドを車軸より車端側に配置した場合には、車軸、タイロッドアーム及びタイロッドで形成される台形状のリンク機構にアッカーマン式リンク機構を付与するために、タイロッドの長さを車軸の左右キングピン間隔より長くする必要がある。そのため、タイロッドが走行輪と干渉し、タイロッドの配置が面倒になる。

タイロッドを走行輪の車軸より車体前後方向中央側に配置すると、タイロッドの長さを車軸の左右キングピン間隔より短くすればよいので、タイロッドと走行輪との干渉が起こらない。そのため、タイロッドの配置が容易になる。

本発明において、車体前後方向中央側に設けられた案内輪の最外縁部間の間隔を車端側に設けられた案内輪の最外縁部間の間隔より狭くするとよい。
このように構成することで狭くなった寸法分、台車の前後いずれか一方のみに左右の案内輪を設けた場合と同様に、台車の自由な旋回運動を確保できる。そのため、軌道の曲線部や不整部等の軌道線形の変化部分での走行時や、車両が外乱を受けた時にガイドレールから案内輪に作用する反力を瞬間の動きで軽減できる。

また、本発明において、車体前後方向中央側に設けられた案内輪の剛性を車端側に設けられた案内輪の剛性より小さくするとよい。これによって、ガイドレールからの反力を中央側案内輪の撓みによりが吸収できるので、前記構成と同様に、ガイドレールから案内輪に作用する反力を瞬間の動きで軽減できる。

また、本発明において、車両進行方向前側又は後ろ側の台車において、案内フレームの旋回中心を車軸中心に対して車端側にオフセット配置するとよい。
かかる構成により、車両が曲線軌道を通過する時、案内輪の動きに連動した操舵機構により、走行輪位置の曲線軌道の接線方向に対し走行輪のオフセット位置に応じた角度だけ走行輪にスリップアングルが付き、車両の走行方向と直角方向のコーナリングフォースが発生する。

そのため、前方台車では、遠心力によって曲線外軌側の案内輪に加わるガイドレールの反力が、曲線内軌側に向うコーナリングフォースによって軽減されると共に、後方台車では、曲線内軌側の案内輪に加わるガイドレールの反力が、曲線外軌側に向うコーナリングフォースによって軽減される。
そのため、案内輪の耐久性を向上でき、案内輪を長寿命化ができると共に、車両の曲線外軌通過時に案内レール不整等による外乱の影響を受けにくく、走行を安定化できる。

また、案内フレームの旋回中心が車軸中心より車端側に位置するため、車体の前方台車では、トレーリング効果により走行安定性を向上できる。

また、本発明において、案内フレームに案内輪を直進走行方向へ向ける復元力を与える復元装置と、該案内フレームの急激な旋回動作を抑制するダンパ装置とを設けるようにするとよい。該復元装置によって、高速走行時の走行安定性を向上できると共に、該ダンパ装置によって、台車の旋回方向の過剰な動きを抑制し、振動状態に陥ることを防止できる。

また、本発明において、案内フレームにガイドレールから案内輪に加わる衝撃を吸収するバネ式又はゴム式の緩衝装置を設けるようにするとよい。該緩衝装置によって、曲線軌道や分岐軌道進入時、あるいはガイドレールの段差等によってガイドレールから案内輪に加わる衝撃を吸収し、案内輪、案内フレームやその他の台車構造物を保護できると共に、車両の乗り心地を悪化させないようにすることができる。

本発明のガイドレール式車両用台車によれば、走行軌道に沿って配置されたガイドレールに接して転動する案内輪でガイドされ、該案内輪と連動する操舵機構で走行輪を操舵するガイドレール式車両用台車において、両端に前記案内輪を転動可能に装着され台車構造物の前後に設けられた２つの横梁部材間に結合部材を架設してなる構造の案内フレームを備え、該案内フレームを台車構造物の非旋回部位に旋回可能に支持させ、該案内フレームに前記操舵機構を連結ロッドを介して連結し、該案内フレームの動きに該操舵機構を連動させて前記走行輪の操舵を行なうように構成したので、前記案内フレームの強度を向上できると共に、台車の旋回部位の重量を低減して案内輪に加わる負荷を軽減したため、案内輪その他の台車構造物の耐久性を向上させて、長寿命化を達成できる。

また、キングピンに大きな荷重が負荷させないようにしたので、キングピンの破損を防止できると共に、案内輪の動きを操舵機構を介して走行輪に伝達させ、ガイドレールの凹凸を直接走行輪に伝達させないようにしたので、走行輪の走行安定性と操舵性能を向上できる。
また、案内フレームを環状又は円弧状の軸受に支持させるようにすれば、台車の案内機構を簡素化でき、部品点数を低減できるので、保守が容易になると共に、台車の懸架装置を従来構造の台車と同一として、従来構造の台車と互換性をもたせることができる。

本発明の第１実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両の平面視説明図である。 前記第１実施形態に係る台車の側面視説明図である。 本発明の第２実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両の平面視説明図である。 本発明の第３実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両の平面視説明図である。 本発明の第４実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両の平面視説明図である。 本発明の第５実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両の平面視説明図である。 前記第５実施形態に係る台車の曲線軌道走行時を示す平面視説明図である。 本発明の第６実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両の平面視説明図である。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

（実施形態１）
本発明の第１実施形態に係る台車を用いたガイドレール式車両を図１及び図２に基づいて説明する。図１に示すように、新交通システムは、車両１２が走行する軌道Ｔの両側に軌道Ｔに沿ってガイドレール１０が設けられている。そして、１車両当り、前後に２台の台車１６が装備されている。台車１６にはガイドレール１０の転動面に接して転動する案内輪４２が設けられ、車両１２は案内輪４２によって案内されて軌道Ｔ上を走行する。図１中、矢印ａは車両１２の進行方向を示す。
なお、１本のガイドレールを軌道Ｔの中心に設け、案内輪を該ガイドレールを挟むようにガイドレールの両側面に接して転動させる方式もある。

図２において、車体１４の下面には、懸架用の空気ばね１８を介して台車１６が取り付けられている。具体的には、車体１４の下面に、図示省略の懸架枠が突設され、車体１４の下面に固着された該懸架枠の基部２０に空気ばね１８を介して車軸受２２が連結されている。空気ばね１８は、車体中心から車体幅方向左右対称の位置に２個配置されている。車軸受２２は、アクスルハウジング２３を車体幅方向に水平に支持している。アクスルハウジング２３内には駆動軸２４が内蔵されている。アクスルハウジング２３の両端には、キングピン２６を介して内部に中子式補助輪を内蔵した気体入りゴムタイヤ２８が装着されている。

図示省略の該懸架枠には、車体中心から車体幅方向左右対称に２本の上部ロッド３０及び２本の下部ロッド３２が回動可能に軸支されている。上部ロッド３０及び下部ロッド３２は車体前後方向に配置され、その他端は、車軸受２２に回動可能に軸支され、上部ロッド３０及び下部ロッド３２で駆動軸２４を上下方向に平行移動可能に支持する平行リンク機構を構成している。
車軸受２２の下端部には環状の旋回軸受３４の固定部が固着され、旋回軸受３４の可動部は、案内フレーム３６に固着されている。

図１に示すように、案内フレーム３６は、ゴムタイヤ２８を挟んでゴムタイヤ２８の前後で車体幅方向に配置された２本の横梁バー３８と、これら横梁バー３８間に架設されて２本の横梁バー３８を結合する結合バー４０とからなる井桁構造をなす。２本の横梁バー３８の両端４４には夫々案内輪４２が回動可能に装着されている。こうして、車軸受２２及び駆動軸２４を内蔵するアクスルハウジング２３が台車１６の非旋回部位を構成し、案内フレーム３６及び案内輪４２が台車１６の旋回部位を構成する。
なお、本実施形態では、案内フレーム３６の旋回中心Ｐは、車両１２の長手方向中心線Ｃとアクスルハウジング２３の軸線との交点に位置する。

次に、本実施形態に係る台車１６の操舵機構４６の構成を説明する。図１において、操舵機構４６は、２個のゴムタイヤ２８のキングピン２６に連結された２本のタイロッドアーム４８と、タイロッドアーム４８に回動可能に接続されるタイロッド５０と、一方のキングピン２６に連結されるステアリングアーム５２と、ステアリングアーム５２に回動可能に連結された連結ロッド５４とからなる。連結ロッド５４は案内フレーム３６の横梁バー３８に連結されている。

かかる構成の本実施形態において、車両１２は、案内輪４２が片側のガイドレール１０に接して転動しながら軌道Ｔ上を走行する。走行中、案内輪４２がガイドレール１０から受ける反力が案内フレーム３６に伝達され、その反力によって案内フレーム３６が旋回し、車両１２は軌道Ｔの線形に沿って走行する。
案内フレーム３６が旋回すると、連結ロッド５４を介してステアリングアーム５２を操作するので、操舵機構４６によりゴムタイヤ２８が操舵される。

車両１２が軌道Ｔの曲線部や分岐部へ進入した時、先頭側の案内輪４２から順次ガイドレール１０の反力が加わるが、本実施形態によれば、案内フレーム３６を横梁バー３８と結合バー４０とから井桁構造としたことにより、片持ちでガイドレールからの反力を受ける構造に比べると、案内フレーム３６の強度を高めることができる。
また、台車構造物のうち旋回する部位は案内輪４２、案内フレーム３６及びゴムタイヤ２８だけであり、非特許文献１のように、台車構造物全体を旋回させる構成と比べて、旋回部位の重量を軽減できる。そのため、旋回部位に発生する慣性力を小さくできるので、案内輪４２がガイドレール１０から受ける負荷が軽減され、案内輪４２の耐久性を向上できる。

また、案内フレーム３６を台車構造物の非旋回部位に環状の旋回軸受３４を介して旋回可能に支持させ、案内フレーム３６をキングピン２６に一体に連結していないため、ガイドレール１０から案内輪４２に加わる荷重は、案内フレーム３６を介してキングピン２６に負荷されない。従って、キングピン２６及びキングピン２６を支持する軸受部が摩耗したり、破損したりするおそれがない。

また、ガイドレール１０の案内輪４２の転動面の凹凸に起因した案内輪４２の動きが直接ゴムタイヤ２８に伝達されないので、ガイドレール１０の凹凸がゴムタイヤ２８の走行に悪影響を与えるおそれがない。さらに、案内フレーム３６とゴムタイヤ２８との間に操舵機構４６を介在させ、案内フレーム３６の動きに操舵機構４６を連動させてゴムタイヤ２８の操舵を行なうようにしているので、ゴムタイヤ２８の操舵性能を高めることができる。

また、案内フレーム３６を環状の旋回軸受３４に支持させることにより、台車１６をガイドレール１０に沿って案内する案内機構を簡素化でき、部品点数を低減できるので、保守が容易になり、保守に要する費用を節減できる。
また、案内フレーム３６を台車構造物の非旋回部位に環状の旋回軸受３４を介して支持させることで、台車１６の懸架装置（図示省略の懸架枠、上部ロッド３０及び下部ロッド３２）の構成は従来構造の台車と同一であり、そのため、従来構造の台車と互換性があり、従来構造の台車との更新が容易である。

また、旋回軸受３４を車軸枠２２に固定しているので、案内フレーム３６を水平方向に強固に安定して非旋回部位に取り付けることができる。
また、前記構成の操舵機構４６としたことにより、非特許文献１のように、案内フレームと車軸及びゴムタイヤをリジッドに結合する構成と比べ、あるいは特許文献１又は２のように、案内フレーム、キングピン及びゴムタイヤを一体に連結した構成と比べて、走行輪の操舵性能を高めることができる。

また、操舵機構４６は、曲線軌道通過時に曲線内軌及び曲線外軌側のゴムタイヤ２８を夫々接線方向に向かせるアッカーマン式リンク機構をもつ。これによって、余計なスリップアングルを走行輪に発生させず、走行輪の偏摩耗を防ぎ、曲線軌道の走行抵抗を低減できる。
本実施形態では、タイロッド５０を駆動軸２４より車体前後方向中央側に配置したことにより、タイロッド５０の長さを駆動軸２４の長さより短くすればよいので、タイロッド５０とゴムタイヤ２８の配置に干渉が起こらない。従って、タイロッド５０の配置が容易になる。

前記第１実施形態において、前方台車及び後方台車で、車体前後方向中央側に設けられた案内輪の最外縁部間の間隔を車端側に設けられた案内輪の最外縁部間の間隔より狭くするとよい。これによって、２本の横梁バー３８の一方のみに左右の案内輪を設けた場合と同様に、狭くなった寸法分台車１６の自由な旋回運動を確保できる。そのため、軌道Ｔの曲線部や不整部等の軌道線形の変化部分での走行時や外乱を受けた時に案内輪に作用する旋回反力を瞬間の動きで軽減できる。
あるいは車体前後方向中央側に設けられた案内輪の剛性を車端側に設けられた案内輪の剛性より小さくするとよい。これによっても、前記構成と同様に、ガイドレール１０から案内輪４２に作用する反力を中央側案内輪の撓み分の瞬間の動きで軽減できる。

（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３において、本実施形態は、次に説明する構成を除いて前記第１実施形態と同一である。即ち、案内フレーム３６の旋回に対して、直進方向への復元力を与える復元ロッド６０と、急激な旋回を抑制する旋回ダンパ６２とを連結ロッド６４及び６６を介して案内フレーム３６の車端側の横梁バー３８に該横梁バー３８と並列に並べて装着している。

復元ロッド６０は、ばね要素と減衰要素で構成される緩衝機構とを連結した構成をなし、案内フレーム３６をゴムタイヤ２８が直進状態となる中立姿勢に戻す方向へ力を付与する（例えば特開平２―２１０１５０号公報参照）。旋回ダンパ６２は、例えば、従来公知の油圧ダンパなどで構成される。

また、横梁バー３８の案内輪４２の近傍に緩衝ロッド６８を介設している。緩衝ロッド６８の構成は従来公知であり、例えば、内部に緩衝用弾性部材として緩衝ゴム等が設けられ、横梁バー３８の軸方向に荷重が加わると、緩衝ロッド６８が伸縮して横梁バー３８に加わるガイドレール１０からの衝撃を吸収する（詳細は特許文献１の図３を参照）。緩衝ゴムの代わりにコイルバネ等を設けてもよい。
本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同一であり、同一符号を付してそれらの説明を省略する。

本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果に加えて、次の作用効果を得ることができる。即ち、復元ロッド６０により、車両１２に直進方向への復元力を付与したことで、高速走行時の走行安定性を向上できると共に、旋回ダンパ６２によって、台車１６の旋回方向の過剰な動きを抑制し、振動状態に陥ることを防止できる。

また、緩衝ロッド６８を設けたことにより、曲線軌道や分岐軌道進入時に案内輪４２に加わる衝撃や、ガイドレール１０の段差等によって案内輪４２に加わる衝撃を吸収できる。これによって、案内輪４２、案内フレーム３６やその他の台車構造物の破損や摩耗を防止できると共に、車両１２の乗り心地を悪化させないようにすることができる。

（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態では、第１実施形態と比べて異なる構成の操舵機構４６を採用している。即ち、操舵機構４６のタイロッド５０（第１実施形態と同様に、駆動軸２４より車体前後方向中央側に設けられている。）を軸方向中心位置で２分割した分割ロッド８６ａ及び８６ｂで構成し、分割ロッド８６ａ及び８６ｂを互いに回動可能に連結すると共に、この連結点を車体前後方向中央側に設けられた横梁バー３８から出した受８８に連結している。

これによって、案内フレーム３６の旋回の動きが受８８及び分割ロッド８６ａ、８６ｂを介して左右ゴムタイヤ２８のキングピン２６に直接伝達して、ゴムタイヤ２８を操舵している。なお、第１実施形態で用いられるステアリングアーム５２及び連結ロッド５４を廃止している。その他の台車構成は第１実施形態と同一である。

本実施形態によれば、操舵機構４６が第１実施形態と同様にアッカーマン式リンク機構を具備すると共に、案内フレーム３６の旋回の動きが左右のゴムタイヤ２８に直接伝わるので、左右曲線の対する内軌側または外軌側でゴムタイヤの微妙な操舵角の差を生じない。そのため、左右曲線走行時のゴムタイヤ２８に加わる負荷が同じとなり、ゴムタイヤ２８の摩耗差が生じないという利点がある。

（実施形態４）
次に、本発明の第４実施形態を図５に基づいて説明する。本実施形態は、第３の実施形態の台車１６に、第２実施形態と同一構成で、連結ロッド６４，６６、復元ロッド６０、旋回ダンパ６２及び緩衝ロッド６８を設けたものである。
従って、第３実施形態で得られる作用効果に加えて、復元ロッド６０による直進方向への復元性能と、旋回ダンパ６２による旋回方向への動き抑制効果と、緩衝ロッド６８による衝撃吸収効果を得ることができる。

（実施形態５）
次に、本発明の第５実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。本実施形態は、図６に示す第３実施形態の台車１６において、案内フレーム３６の旋回中心Ｐを駆動軸２４の軸方向中心位置Ｑより車端側へ距離Oだけオフセット配置してなるものである。その他の構成は第３実施形態と同一である。

本実施形態の車両１２の曲線軌道通過時の状態を図７に示す。図７において、曲線軌道通過時に、台車１６は、カント形成による低減分を差し引いた超過遠心荷重Ｆ_５が負荷される。このため、この超過遠心荷重Ｆ_５に抗して、曲線外軌側の案内輪４２ａ及び４２ｂにガイドレール１０の反力が負荷される。
一方、案内フレーム３６の旋回中心Ｐが車軸中心位置Ｑに対し車端側へ距離Ｏだけオフセット配置されているため、車両１２が曲線軌道を通過する時、前方台車では、駆動軸２４の中心位置Ｑの曲線軌道の接線方向に対しゴムタイヤ２８が角度α_ｆだけ曲線内軌側方向を向く。このため、ゴムタイヤ２８にはスリップアングルが付いている事になり、コーナリングフォースＣＦ_１が曲線内軌側方向に発生する。

これによって、遠心力に抗して曲線外軌側の前後案内輪４２ａ及び４２ｂに加わる反力が低減されるため、案内輪４２ａ、４２ｂの耐久寿命を長くできる。
また、先頭側案内輪４２ａからゴムタイヤ２８までの距離（Ａ＋Ｏ）が中央側案内輪４２ｂからゴムタイヤ２８までの距離（Ａ−Ｏ）より長くなるため、テコ比の関係で先頭側案内輪４２ａに加わるガイドレール１０の反力が小さくなり、これによっても案内輪４２ａの耐久寿命を長くできる。
また、案内フレーム３６の車端側へオフセット配置したことにより、トレーリング効果で車両１２の走行安定性を向上できる。

後方台車でも、同様に案内フレーム３６の旋回中心Ｐが車軸中心位置Ｑに対し車端側へ距離Ｏだけオフセット配置されているため、駆動軸２４の中心位置Ｑの曲線軌道の接線方向に対しゴムタイヤ２８が角度α_ｆだけ曲線外軌側方向を向く。このため、ゴムタイヤ２８にはスリップアングルが付き、コーナリングフォースＣＦ_２が曲線外軌側向きに発生する。
後方台車では、前方台車とは逆に車両１２の曲線走行によって曲線内軌側の案内輪４２ｇ及び４２ｈにガイドレール１０の反力が加わる。これに対し、コーナリングフォースＣＦ_２が曲線外軌側向きに発生することにより、曲線内軌側の前後案内輪４２ｇ及び４２ｈに加わる反力が低減されるため、案内輪４２ｇ及び４２ｈの耐久寿命を長くできる。

本実施形態において、曲線軌道通過時にガイドレール１０から案内輪４２に加わる反力を算式で示すと、次のようになる。
前方台車案内輪反力（前）Ｆ_１＝（前案内荷重）＋（超過遠心荷重／４）
−（２×ＣＦ_１×（Ａ−Ｏ）／２Ａ） （１）
前方台車案内輪反力（後）Ｆ_２＝（後案内荷重）＋（超過遠心荷重／４）
−（２×ＣＦ_１×（Ａ＋Ｏ）／２Ａ） （２）
後方台車案内輪反力（前）Ｆ_３＝（前案内荷重）＋（超過遠心荷重／４）
−（２×ＣＦ_２×（Ａ＋Ｏ）／２Ａ） （３）
後方台車案内輪反力（後）Ｆ_４＝（後案内荷重）＋（超過遠心荷重／４）
−（２×ＣＦ_２×（Ａ−Ｏ）／２Ａ） （４）
前記算式中、案内荷重は、各復元力に抗してゴムタイヤ２８を操舵するのに必要な荷重を示す。また、超過遠心荷重は、カントによる低減分を差し引いた案内輪４２に加わる超過遠心力を示す。

（実施形態６）
次に、本発明の第６実施形態を図８に基づいて説明する。本実施形態は、第５の実施形態の台車１６に、第４実施形態と同様に、連結ロッド６４，６６、復元ロッド６０、旋回ダンパ６２及び緩衝ロッド６８を設けたものである。
従って、第５実施形態で得られる作用効果に加えて、復元ロッド６０による直進方向への復元性能と、旋回ダンパ６２による旋回方向への動き抑制効果と、緩衝ロッド６８による衝撃吸収効果を得ることができる。

本発明によれば、台車に案内輪を備えたガイドレール式車両用台車、特に、新交通システム用台車において、案内輪及び案内フレームを含む台車構造物の耐久性と走行安定性を向上できる。

１０ ガイドレール
１２ 車両
１４ 車体
１６ 台車
１８ 空気ばね
２０ 懸架枠基部
２２ 車軸受
２３ アクスルハウジング
２４ 駆動軸
２６ キングピン
２８ ゴムタイヤ
３０ 上部ロッド
３２ 下部ロッド
３４ 旋回軸受
３６ 案内フレーム
３８ 横梁バー
４０ 結合バー
４２，４２ａ〜ｈ 案内輪
４４ 横梁バー両端
４６ 操舵機構
４８ タイロッドアーム
５０ タイロッド
５２ ステアリングアーム
５４、６４，６６ 連結ロッド
６０ 復元ロッド
６２ 旋回ダンパ
６８ 緩衝ロッド
８６ａ、８６ｂ 分割ロッド
８８ 受
ＣＦ_１、ＣＦ_２ コーナリングフォース
Ｆ_１ 前方台車案内輪反力（前）
Ｆ_２ 前方台車案内輪反力（後）
Ｆ_３ 後方台車案内輪反力（前）
Ｆ_４ 後方台車案内輪反力（後）
Ｆ_５ 超過遠心荷重
Ｐ 案内フレーム旋回中心
Ｑ 駆動軸中心位置
Ｔ 走行軌道

Claims (10)

1. 走行軌道に沿って配置されたガイドレールに接して転動する案内輪でガイドされ、該案内輪と連動する操舵機構で走行輪を操舵するガイドレール式車両用台車において、
   両端に前記案内輪を転動可能に装着され台車構造物の前後に設けられた２つの横梁部材間に結合部材を架設してなる構造の案内フレームを備え、
   該案内フレームを台車構造物の非旋回部位に旋回可能に支持させ、該案内フレームに前記操舵機構を連結ロッドを介して連結し、該案内フレームの動きに該操舵機構を連動させて前記走行輪の操舵を行なうように構成したことを特徴とするガイドレール式車両用台車。
2. 前記非旋回部位が車軸又は該車軸の支持部材であることを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
3. 前記走行輪の操舵機構が、該走行輪のキングピン間にタイロッドアームを介して架設され走行輪の操舵角を伝達するタイロッドと、一端が該走行輪のキングピンの一方に接続され他端が前記案内フレームに接続されたステアリングアームと、からなることを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
4. 前記走行輪の操舵機構が、該走行輪のキングピン間にタイロッドアームを介して架設され走行輪の操舵角を伝達するタイロッドを備え、該タイロッドを中央部位で２分割すると共に、該分割ロッドを分割部位を介して前記案内フレームに連結するリンク機構としてなることを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
5. 前記タイロッドを車軸より車体前後方向中央側に配置してなることを特徴とする請求項３又は４に記載のガイドレール式車両用台車。
6. 車体前後方向中央側に設けられた案内輪の最外縁部間の間隔を車端側に設けられた案内輪の最外縁部間の間隔より狭くしたことを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
7. 車体前後方向中央側に設けられた案内輪の剛性を車端側に設けられた案内輪の剛性より小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
8. 車両進行方向前側又は後ろ側の台車において、前記案内フレームの旋回中心を車軸中心に対して車端側にオフセット配置したことを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
9. 前記案内フレームに前記案内輪を直進走行方向へ向ける復元力を与える復元装置と、該案内フレームの急激な旋回動作を抑制するダンパ装置と、を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。
10. 前記案内フレームに前記ガイドレールから案内輪に加わる衝撃を吸収するバネ式又はゴム式の緩衝装置を設けたことを特徴とする請求項１に記載のガイドレール式車両用台車。

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