JP2012081920A

JP2012081920A - 軌道式車両の走行装置

Info

Publication number: JP2012081920A
Application number: JP2010231530A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Sakamoto; 博夫坂本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-10-14
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2012-04-26
Anticipated expiration: 2030-10-14
Also published as: JP5601959B2

Abstract

【課題】操舵角調整のための駆動源の故障発生率を抑える。
【解決手段】案内軌条Ｇに接触転動する案内輪１１ｆ，１１ｒを支持するガイドフレーム１０と、ガイドフレームを旋回可能に支持する旋回軸受け１３と、走行タイヤと一体的にキングピン２１を基準に揺動するナックルアーム２２と、ナックルアーム２２の揺動端部２２ａとピン結合されている連結ロッド２５と、連結ロッドと連結してナックルアームを揺動させる駆動機構３０とを備える。駆動機構は、ガイドフレームに固定されている回転電動機３１と、回転電動機の回転軸に対して偏芯している偏芯軸３４と、ガイドフレームに固定されている揺動軸３５と、揺動軸に揺動可能に取り付けられているスライダリンク３６と、を有する。スライダリンクには、長穴３７が形成され、長穴に偏芯軸が挿入され、スライダリンクの揺動端部には、連結ロッドの第二端部２５ｂがピン結合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、案内軌条に沿って走行する軌道式車両の走行装置に関する。

軌道式車両の走行装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものがある。

この軌道式車両の走行装置は、案内軌条に接触転動する案内輪と、案内輪を転動可能に支持するガイドフレームと、車体の床面に対して垂直な軸回りに旋回可能にガイドフレームを支持する旋回軸受けと、車体の左右のそれぞれの側に配置されている走行タイヤと、走行タイヤ毎に設けられ、それぞれの操舵の軸となる操舵軸と、操舵軸毎に取り付けられ、走行タイヤと一体的に操舵軸を基準に揺動するナックルアームと、一方のナックルアームの揺動端と一方の端部がピン結合されている連結ロッドと、連結ロッドを駆動させるリニアアクチュエータと、左右のナックルアームの揺動端相互を連結するタイロッドと、を備えている。

リニアアクチュエータのケーシングは、その動作端の駆動方向がガイドフレームの前後方向になるよう、ガイドフレームに固定されている。連結ロッドは、その長手方向がリニアアクチュエータの動作端の駆動方向に対して、ほぼ直角になるよう、その端部が動作端にピン結合されている。

この走行装置では、案内輪からの横荷重を受けて、ガイドフレームが旋回すると、この旋回に伴って、リニアアクチュエータ、連結ロッド、一方のナックルアームを介して、一方の走行タイヤが操舵される。さらに、一方のナックルアームの揺動に伴って、一方のナックルアームとタイロッドで連結されている他方のナックルアームも揺動し、他方の走行タイヤも同様に操舵される。さらに、この走行装置では、リニアアクチュエータの動作端が前後方向に直進駆動することにより、連結ロッドを移動させることで、各ナックルアームを揺動させて、走行タイヤを操舵し、走行タイヤの操舵角とガイドフレームの旋回角度とは異ならせて、走行タイヤによるコーナリングフォースを発生させている。

米国特許第６４７７９６３号明細書

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、走行タイヤの操舵角の調整にリニアアクチュエータを使用しているため、微妙な操舵角調整が難しいという問題点がある。さらに、上記特許文献１に記載の技術では、走行タイヤが外部から衝撃荷重を受けた場合、ナックルアーム及び連結ロッドが急激に変位し、リニアアクチュエータの動作端にその駆動方向とほぼ垂直な衝撃荷重がかかり、リニアアクチュエータが故障するおそれがあるという問題点もある。

そこで、このような従来の問題点に着目し、走行タイヤの微妙な操舵角の調整が容易且つ正確で、しかも、操舵角調整のための駆動源の故障発生率を低減させることができる軌道式車両の走行装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するための発明に係る軌道式車両の走行装置は、
案内軌条に沿って走行する軌道式車両の走行装置において、
前記案内軌条に接触転動する案内輪と、前記案内輪を転動可能に支持するガイドフレームと、車体の床面に対して垂直な軸回りに旋回可能に、前記ガイドフレームを支持する旋回軸受けと、前記車体の左右のそれぞれの側に配置されている走行タイヤと、前記走行タイヤ毎に設けられ、それぞれの操舵の軸となる操舵軸と、前記操舵軸毎に取り付けられ、前記走行タイヤと一体的に該操舵軸を基準に揺動するナックルアームと、前記ナックルアームのうち、一方のナックルアームの揺動端部と第一端部がピン結合されている連結ロッドと、前記ナックルアームのうち、前記一方のナックルアームの揺動端部の揺動に連動して、他方のナックルアームの揺動端部を揺動させる連動機構と、前記連結ロッドの第二端部と連結し、該連結ロッドを変位させて、前記一方のナックルアームを揺動させる駆動機構と、を備え、
前記駆動機構は、回転軸とケーシングとを有し、該回転軸が前記旋回軸受けの旋回軸と平行になるよう該ケーシングが前記ガイドフレームに固定されている回転電動機と、前記回転電動機の回転軸に固定され、該回転軸に対して偏芯している偏芯軸と、前記回転電動機の前記回転軸に対して前記左右方向にズレた位置で前記ガイドフレームに、該回転軸と平行に固定されている揺動軸と、基部と揺動端部とを有し、該揺動端部が揺動可能に、該基部が前記揺動軸にピン結合されているスライダリンクと、を有し、前記スライダリンクには、前記基部から前記揺動端部の方向に長く伸びている長穴が形成され、前記偏芯軸が該長穴に沿って相対移動可能に該長穴に挿入され、前記スライダリンクの前記揺動端部には、前記連結ロッドの前記第二端部がピン結合されている、ことを特徴とする。

当該走行装置では、各案内輪からの横荷重を受けて、ガイドフレームが旋回すると、この旋回に伴って、駆動機構、連結ロッド、一方のナックルアームを介して、一方の走行タイヤが操舵される。さらに、連動機構により、一方のナックルアームの揺動に伴って、他方のナックルアームも揺動して、他方の走行タイヤも同様に操舵される。

さらに、当該走行装置では、回転電動機の回転軸が回転して、偏芯軸が回転軸回りに公転すると、スライダリンクの揺動端部は、このスライダリンクの長穴に偏芯軸が入り込んでいるため、この長穴が伸びている方向に対して垂直な方向に揺動する。このスライダリンクの揺動により、連結ロッドが変位して、各ナックルアームが揺動し、走行タイヤが操舵される。この結果、走行タイヤの操舵角度とガイドフレームの旋回角度との差であるすべり角が発生して、車両にかかる遠心力に対する求心力であるコーナリングフォースが生まれる。

以上のように、当該走行装置では、走行タイヤの操舵角の調整に回転電動機を使用しているため、容易且つ正確に、操舵角度を目標とするあらゆる操舵角度に設定することができる。

また、当該走行装置では、走行タイヤが外部から衝撃荷重を受け、ナックルアーム及び連結ロッドが急激に変位しても、連結ロッドの第二端部の前後方向及び左右方向に関する変位を、偏芯軸が回転軸回りに公転することで吸収できるので、回転電動機の回転軸３２に対する曲げようとする荷重を大幅に低減できる。さらに、連結ロッドの長手方向に、この連結ロッドの第二端部を変位させようとする荷重は、そのほとんどが、スライダリンクの揺動軸で受けられるため、この荷重は、回転電動機の回転軸にほとんどかからない。よって、当該走行装置によれば、回転電動機の故障発生率を低減させることができる。

ここで、前記軌道式車両の走行装置において、
前記一方のナックルアームの前記揺動端部は、前記ガイドフレームに関する前後方向の移動成分を有する方向への前記連結ロッドの前記第二端部の揺動により、揺動し、
前記スライダリンクの長穴は、前記偏芯軸の前記左右方向の移動成分を吸収し、該偏芯軸の前記前後方向の移動成分を当該スライダリンクの揺動端部に伝える、長穴であってもよい。この場合、前記スライダリンクの前記基部から前記揺動端部に向かう方向、及び、前記連結ロッドの前記第一端部から前記第二端部に向かう方向は、いずれも、前記回転軸の回転角がいかなる角度であっても、前記前後方向の成分よりも前記左右方向の成分が大きい方向であることが好ましい。

当該走行装置では、連結ロッドの第二端部を左右方向に変位させようとする荷重は、そのほとんどが、スライダリンクの揺動軸で受けられるため、回転電動機の回転軸を曲げようとする荷重を低減させることができる。

また、前記軌道式車両の走行装置において、
前記連動機構は、両端部が、前記ナックルアーム毎の前記揺動端部にそれぞれピン結合されているタイロッドを有していてもよい。

また、前記軌道式車両の走行装置において、
前記一方のナックルアームの前記揺動端部とピン結合されている前記連結ロッドが第一連結ロッドを成し、前記一方のナックルアームを揺動させる前記駆動機構が第一駆動機構を成し、前記連動機構は、前記他方のナックルアームの前記揺動端部と第一端部がピン結合されている第二連結ロッドと、前記第二連結ロッドの第二端部と連結し、該第二連結ロッドを変位させて、前記他方のナックルアームを揺動させる第二駆動機構と、を有し、
前記第二駆動機構は、回転軸とケーシングとを有し、該回転軸が前記旋回軸受けの旋回軸と平行になるよう該ケーシングが前記ガイドフレームに固定されている回転電動機と、当該第二駆動機構の前記回転電動機の回転軸に固定され、該回転軸に対して偏芯している偏芯軸と、当該第二駆動機構の前記回転電動機の前記回転軸に対して前記左右方向にズレた位置で前記ガイドフレームに、該回転軸と平行に固定されている揺動軸と、基部と揺動端部とを有し、該揺動端部が揺動可能に、該基部が前記揺動軸にピン結合されているスライダリンクと、を有し、
当該第二駆動機構の前記スライダリンクには、前記基部から前記揺動端部の方向に長く伸びている長穴が形成され、当該第二駆動機構の前記偏芯軸が該長穴に沿って相対移動可能に該長穴に挿入され、当該第二駆動機構の前記スライダリンクの前記揺動端部には、前記第二連結ロッドの前記第二端部がピン結合されていてもよい。

また、前記軌道式車両の走行装置において、
前記車体に対する前記ガイドフレームの旋回角度を検出するガイドフレーム角センサと、予め記憶されている、前記ガイドフレームの旋回角度と前記走行タイヤの目標操舵角度との関係を用いて、前記ガイドフレーム角センサで検出された前記旋回角度に対する目標操舵角度を定め、前記走行タイヤの操舵角度が該目標操舵角度になるよう、前記回転電動機を制御する制御器と、を備えていてもよい。

当該走行装置では、ガイドフレームの旋回角度に応じて、走行タイヤの操舵角度が目標操舵角度になるので、安定した走行を実現することができる。

ここで、前記制御器を備えている前記行装置において、
前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームの旋回角度の連続的に変化する角度毎に、固有の目標操舵角度が関係付けられていてもよい。

当該走行装置では、案内軌条中で、あらゆる曲率半径の部分を走行している場合でも、走行タイヤの操舵角度がその部分に固有の目標操舵角度を設定できる。このため、当該走行装置によれば、案内軌条中で、あらゆる曲率半径の部分を走行している場合でも、安定した走行を実現することができる。

また、前記制御器を備えている前記行装置において、
前記回転電動機の前記回転軸の回転角度を検出する操舵角センサを備え、前記制御器は、前記操舵角センサで検出される前記回転軸の回転角度で定まる操舵角度が前記目標操舵角度になるよう、前記回転電動機を制御してもよい。

当該走行装置では、走行タイヤの操舵角度をフィードバック制御するので、操舵角度を極めて正確に目標操舵角度に設定することができる。

また、前記制御器を備えている前記行装置において、
前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームのいずれかの旋回方向における旋回角度が予め定められた操舵抑制角度以下の場合は、該旋回方向と同じ方向における前記目標操舵角度は該旋回角度より小さく設定されていてもよい。

当該走行装置では、直線又は直線に極めて近い部分の案内軌条上を車両が走行している場合には、走行タイヤの操舵角度がガイドフレームの旋回角度よりも小さくなるので、車両の直進安定性を高めることができる。

また、前記制御器を備えている前記行装置において、
当該走行装置が前記車体の前側に設置されている場合、前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームのいずれかの旋回方向における旋回角度が予め定められた操舵促進角度以上の際には、該旋回方向と同じ方向における前記目標操舵角度は該旋回角度より大きく設定されていてもよい。さらに、当該走行装置が前記車体の後側に設置されている場合、前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームのいずれかの旋回方向における旋回角度が前記操舵抑制角度より大きい際は、該旋回角度が該操舵抑制角度以下の際と同様、該旋回方向と同じ方向における前記目標操舵角度は該旋回角度より小さいものの、該旋回角度が該操舵抑制角度以下の場合に比べて、該旋回角度に対する該目標操舵角度の比が大きく設定されていてもよい。

当該走行装置では、操舵角度と旋回角度との差であるすべり角がつき、走行タイヤによるコーナリングフォースを得ることができる。

また、前記軌道式車両の走行装置において、
前記案内輪は、固体弾性体の充填タイヤであってもよいし、前記案内軌条に接する面の半径方向の変形量を制限する中子が内蔵されている中子型タイヤであってもよい。

当該走行装置では、案内輪が弾性変形するため、走行タイヤの回転軸が伸びている方向で走行タイヤが弾性変形して、より大きな走行タイヤによるコーナリングフォースを得ることができる。

また、前記軌道式車両の走行装置において、
前記ガイドフレームの旋回を緩衝する緩衝機構を備えていてもよい。

当該走行装置では、ガイドフレームの急激な旋回や細かな旋回振動を避けることができるので、走行安定性を高めることができる。

本発明では、走行タイヤの操舵角の調整に回転電動機を使用しているため、容易且つ正確に、操舵角度を目標とするあらゆる操舵角度に設定することができる。

また、本発明では、走行タイヤが外部から衝撃荷重を受け、ナックルアーム及び連結ロッドが急激に変位しても、偏芯軸が回転軸回りに公転することで吸収できるので、回転電動機の回転軸に対する曲げようとする荷重を大幅に低減できる。さらに、連結ロッドの長手方向に、この連結ロッドの第二端部を変位させようとする荷重は、そのほとんどが、スライダリンクの揺動軸で受けられるため、この荷重は、回転電動機の回転軸にほとんどかからない。よって、本発明によれば、操舵角調整用の駆動源である回転電動機の故障発生率を低減させることができる。

本発明に係る第一実施形態における走行装置の平面図である。本発明に係る第一実施形態における駆動機構の断面図である。本発明に係る第一実施形態における、操舵角調整のための制御系の構成を示す説明図である。本発明に係る第一実施形態における、案内軌条中で曲がっている部分を走行している際の前側走行装置及び後側走行装置の状態を示す説明図である。本発明に係る第一実施形態におけるステアリングゲイン特性を示すグラフである。走行タイヤの弾性変形とコーナリングフォースとの関係を説明するための説明図である。本発明に係る第二実施形態における走行装置の平面図である。

以下、本発明に係る軌道式車両の走行装置の各種実施形態について、図面を用いて説明する。

「第一実施形態」
まず、図１〜図６を用いて、本発明に係る軌道式車両の走行装置の第一実施形態について説明する。

本実施形態の走行装置は、図１に示すように、案内軌条Ｇに沿って走行する軌道式車両の車体１の下部に設けられている。この走行装置は、案内軌条Ｇを左右から挟み込む２対の案内輪１１ｆ，１１ｒと、各案内輪１１ｆ，１１ｒを転動可能に支持するガイドフレーム１０と、車体１の床面に対して垂直な軸回りに旋回可能にガイドフレーム１０を支持する旋回軸受け１３と、車体１の左右のそれぞれの側に配置されている走行タイヤ２０と、走行タイヤ２０毎に設けられ、それぞれの操舵の軸となるキングピン（操舵軸）２１と、キングピン２１毎に取り付けられ、走行タイヤ２０と一体的にキングピン２１を基準に揺動するナックルアーム２２と、左右のナックルアーム２２のうち、一方のナックルアーム２２の第一揺動端部２２ａと第一端部２５ａがピン結合されている連結ロッド２５と、一方のナックルアーム２２の第二揺動端部２２ｂと他方のナックルアーム２２の揺動端部２２ａとのそれぞれにピン結合されているタイロッド（連動機構）２７と、連結ロッド２５の第二端部２５ｂと連結し、この連結ロッド２５を変位させて、一方のナックルアーム２２を揺動させる駆動機構３０と、キングピン２１を介して左右の走行タイヤ２０相互を連結する車軸２４と、ガイドフレーム１０の旋回を緩衝するステアリングダンパ（緩衝機構）１５と、を備えている。なお、以下では、左右のナックルアーム２２のうち、前述の一方のナックルアーム２２を左ナックルアーム２２Ｌとし、他方のナックルアーム２２を右ナックルアーム２２Ｒとする。

各案内輪１１ｆ，１１ｒは、弾性変形可能なウレタンゴムが内部に充填されているウレタン充填タイヤである。各案内輪１１ｆ，１１ｒは、いずれも、旋回軸受け１３の旋回軸１３ａと平行な軸１２ｆ，１２ｒ回りに転動可能に取り付けられている。この案内輪１１ｆ，１１ｒが取り付けられている軸１２ｆ，１２ｒは、旋回軸受け１３を基準にして、ガイドフレーム１０の前部の左右と、ガイドフレーム１０の後部の左右とに、それぞれ設けられている。すなわち、２対の案内輪１１ｆ，１１ｒのうち、一方の対の案内輪１１ｆは、旋回軸受け１３を基準にして、ガイドフレーム１０の前部の左右に設けられ、他方の対の案内輪１１ｒは、ガイドフレーム１０の後部の左右に設けられている。

左右一対の走行タイヤ２０は、車体１の前後方向において、旋回軸受け１３と実質的に同じ位置に設けられている。走行タイヤ２０毎のキングピン２１は、いずれも、旋回軸受け１３の旋回軸１３ａと実質的に平行である。キングピン２１を介して左右の走行タイヤ２０相互を連結する車軸２４は、ショックアブソーバーを含むサスペンション機構等を介して、車体１の底に取り付けられている。

左ナックルアーム２２Ｌは、この左ナックルアーム２２Ｌのキングピン２１を基準にして、車体１の前方側に伸びている第一揺動端部２２ａと、車体１の後方側に伸びている第二揺動端部２２ｂとを有している。一方、右ナックルアーム２２Ｒは、この右ナックルアーム２２Ｒのキングピン２１を基準にして、車体１の後方側に伸びている揺動端部２２ａを有している。左ナックルアーム２２Ｌの第二揺動端部２２ｂは、タイロッド２７の一方の端部とピン結合され、右ナックルアーム２２Ｒの揺動端部２２ａは、このタイロッド２７の他方の端部とピン結合されている。

ステアリングダンパ１５は、ケーシングと、ピストンロッドとを有している。このケーシングは、車体１の底部に揺動可能に取り付けられ、ピストンロッドの端部は、ガイドフレーム１０にピン結合されている。

駆動機構３０は、図１及び図２に示すように、回転電動機３１と、この回転電動機３１の回転軸３２に対して偏芯している偏芯軸３４と、ガイドフレーム１０に固定されている揺動軸３５と、この揺動軸３５にピン結合されているスライダリンク３６と、を有している。

回転電動機３１は、前述の回転軸３２と、ケーシング３３とを有している。回転電動機３１のケーシング３３は、回転軸３２が旋回軸受け１３の旋回軸１３ａと平行になるよう、ガイドフレーム１０の前側部分に固定されている。偏芯軸３４は、回転電動機３１の回転軸３２に固定され、この回転軸３２に対して偏芯している偏芯軸体３４ａと、この偏芯軸体３４ａに回転可能に取り付けられているガイド輪３４ｂと、を有している。

揺動軸３５は、ガイドフレーム１０に関する左右方向ＬＲで、回転電動機３１の回転軸３２に対して左側にズレた位置でガイドフレーム１０に、この回転軸３２と平行に固定されている。スライダリンク３６は、基部３６ａと揺動端部３６ｂとを有し、この揺動端部３６ｂが揺動可能に、基部３６ａが揺動軸３５に取り付けられている。

スライダリンク３６には、その基部３６ａ側からその揺動端部３６ｂ側に伸び、偏芯軸３４のガイド輪３４ｂが入り込む長穴３７が形成されている。このスライダリンク３６の揺動端部３６ｂ側には、連結ロッド２５の第二端部２５ｂがピン結合されている。

スライダリンク３６の基部３６ａから揺動端部３６ｂに向かう方向と、連結ロッド２５の第一端部２５ａから第二端部２５ｂに向かう方向とは、いずれも、回転電動機３１の回転軸３２の回転角がいかなる角度であっても、ガイドフレーム１０に関する前後方向ＦＲの成分より左右方向ＬＲの成分が大きい方向である。すなわち、スライダリンク３６と連結ロッド２５とは、回転電動機３１の回転軸３２の回転角がいかなる角度であっても、いずれもほぼ同じ左右方向ＬＲに伸びている。なお、ガイドフレーム１０に関する前後方向ＦＲとは、案内軌道Ｇが伸びている方向と車体１とが平行なときに、ガイドフレーム１０中で車体１の前後方向における前端と後端とを結んだ方向である。また、ガイドフレーム１０に関する左右方向ＬＲとは、この前後方向ＦＲ、及び旋回軸受け１３の旋回軸１３ａが伸びている方向に対して垂直な方向である。以下、単に、左右方向ＬＲ、前後方向ＦＲとしている場合には、ガイドフレーム１０に関する左右方向ＬＲ、前後方向ＦＲであるとする。

以上の構成により、各案内輪１１ｆ，１１ｒからの横荷重を受けて、ガイドフレーム１０が旋回すると、この旋回に伴って、駆動機構３０、連結ロッド２５、左ナックルアーム２２Ｌを介して、左走行タイヤ２０Ｌが操舵される。さらに、左ナックルアーム２２Ｌの揺動に伴って、左ナックルアーム２２Ｌとタイロッド２７で連結されている右ナックルアーム２２Ｒも揺動し、右走行タイヤ２０Ｒも同様に操舵される。

さらに、以上の構成により、回転電動機３１の回転軸３２が回転して、偏芯軸３４が回転軸３２回りに公転すると、スライダリンク３６の揺動端部３６ｂは、このスライダリンク３６の長穴３７に偏芯軸３４が入り込んでいるため、この長穴３７が伸びている方向に対して垂直な方向に揺動する。この際、長穴３７に入り込んでいる偏芯軸３４のガイド輪３４ｂは、スライダリンク３６に対して、長穴３７内を転がり転がりながら長穴３７が伸びている方向に相対移動する。このため、スライダリンク３６の揺動端部３６ｂは、偏芯軸３４の移動成分のうち、長穴３７が伸びている方向の成分は長穴３７に吸収され、前述したように、長穴３７が伸びている方向に対して垂直な方向に揺動する。このスライダリンク３６の揺動により、連結ロッド２５が変位して、各ナックルアーム２２がキングピン２１を中心に揺動し、走行タイヤ２０が操舵される。この結果、図４に示すように、走行タイヤ２０の操舵角度βとガイドフレーム１０の旋回角度αとの差であるすべり角γが発生して、車両にかかる遠心力Ｆに対する求心力であるコーナリングフォースＦｃが生まれる。

なお、走行タイヤ２０の操舵角度βとは、車体１の前後方向に対する走行タイヤ２０の径方向の角度であり、ガイドフレーム１０の旋回角度αとは、車体１の前後方向に対するガイドフレーム１０の前後方向ＦＲの角度である。

ここで、スライダリンク３６の長手方向は、前述したように、回転電動機３１の回転軸３２の回転角がいかなる角度であっても、ガイドフレーム１０に関する左右方向ＬＲとほぼ一致するため、スライダリンク３６の長穴３７が伸びている方向も、ガイドフレーム１０に関する左右方向ＬＲとほぼ一致する。このため、偏芯軸３４が回転軸３２回りに公転すると、スライダリンク３６の揺動端部３６ｂは、長穴３７が伸びている方向にほぼ垂直な、ガイドフレーム１０に関する前後方向ＦＲに揺動する。そして、左ナックルアーム２２Ｌの第一揺動端部２２ａは、ガイドフレーム１０に関する左右方向ＬＲに揺動する。

以上、本実施形態では、走行タイヤ２０の操舵角の調整に回転電動機３１を使用しているため、容易且つ正確に、操舵角度βを目標とするあらゆる操舵角度βに設定することができる。

また、本実施形態では、走行タイヤ２０が外部から衝撃荷重を受け、左ナックルアーム２２Ｌ及び連結ロッド２５が急激に変位しても、連結ロッド２５の第二端部２５ｂの前後方向ＦＲ及び左右方向ＬＲに関する変位を、偏芯軸３４が回転軸３２回りに公転することで吸収できるので、回転電動機３１の回転軸３２に対する曲げようとする荷重を大幅に低減できる。さらに、本実施形態では、連結ロッド２５の第二端部２５ｂを左右方向ＬＲへ変位させようとする荷重は、そのほとんどが、ほぼ左右方向ＬＲに伸びているスライダリンク３６の揺動軸３５で受けられるため、この荷重は、回転電動機３１の回転軸３２にほとんどかからない。よって、本実施形態では、回転電動機３１の故障発生率を低減させることができる。

さらに、本実施形態では、駆動機構３０を構成する各部材相互間において、各部材相互での予め定められた相対移動方向に垂直な方向の遊び（部品相互が相対移動するために必要な隙間）を最小限に抑えることができるため、走行装置のガタを抑えることができる。

本実施形態の走行装置は、図３に示すように、さらに、回転電動機３１の回転軸３２の回転角度を検出する操舵角センサ４１と、ガイドフレーム１０の旋回角度αを検出するガイドフレーム角センサ４２と、これらのセンサ４１，４２からの出力に基づいて、回転電動機３１の回転軸３２の回転角度を制御する制御器４５と、を備えている。

制御器４５は、コンピュータを内蔵しており、このコンピュータのメモリには、制御器４５として求められている機能を実現するためのプログラムや各種データ等が予め記憶されている。各種データとしては、ガイドフレーム１０の旋回角度αと走行タイヤ２０の目標操舵角度βｔとの関係を示すステアリングゲイン特性がある。コンピュータのＣＰＵは、このステアリングゲイン特性を用いて、ガイドフレーム角センサ４２で検出された旋回角度αに対する目標操舵角度βｔを定め、操舵角センサ４１で検出される回転軸３２の回転角度で定まる操舵角度βが目標操舵角度βｔになるよう、回転電動機３１に対して制御信号を出力する。

ここで、ステアリングゲイン特性について、具体的に説明する。本実施形態の車両は、図４に示すように、車体１の前側に設けられている前側走行装置２ｆと、車体１の後側に設けられている後側走行装置２ｒとを備えている。前側走行装置２ｆの制御器に記憶されているステアリングゲイン特性と後側走行装置２ｒの制御器に記憶されているステアリングゲイン特性とは、図５に示すように異なっている。なお、図５において、横軸はガイドフレーム１０の旋回角度αであり、縦軸は走行タイヤ２０の目標操舵角度βｔである。また、同図中、破線は、旋回角度αと目標操舵角度βｔとが同一であることを示す線であり、実線は、ステアリングゲイン特性線である。

同図に示すように、前側走行装置２ｆ及び後側走行装置２ｒのステアリングゲイン特性は、いずれも、ガイドフレーム１０のいずれかの旋回方向（時計回り方向又は反時計回り方向）における旋回角度αが予め定められた操舵抑制角度αｃ以下の場合は、この旋回方向と同じ方向における目標操舵角度βｔは旋回角度αより小さく設定されている。

また、前側走行装置２ｆのステアリングゲイン特性は、ガイドフレーム１０のいずれかの旋回方向における旋回角度αが予め定められた操舵促進角度αｐ以上の場合には、この旋回方向と同じ方向における目標操舵角度βｔは旋回角度αより大きく設定されている。なお、操舵促進角度αｐは、操舵抑制角度αｃよりも大きい角度である。

一方、後側走行装置２ｒのステアリングゲイン特性は、ガイドフレーム１０のいずれかの旋回方向における旋回角度αが前述の操舵抑制角度αｃより大きい場合は、旋回角度αが操舵抑制角度αｃ以下の場合と同様、この旋回方向と同じ方向における目標操舵角度βｔは旋回角度αより小さいものの、旋回角度αが操舵抑制角度αｃ以下の場合に比べて、旋回角度αに対する目標操舵角度βｔの比（βｔ／α）が大きく設定されている。

本実施形態におけるステアリングゲイン特性線は、前側走行装置２ｆ用でも、後側走行装置２ｒ用でも、旋回角度αが０°から操舵抑制角度αｃまでの間は直線で、旋回角度αが操舵抑制角度αｃ以上では、旋回角度αが０°から操舵抑制角度αｃまでの間の特性を示す直線に対して傾きが大きな直線であり、あらゆる旋回角度αに対して、一意に定まる固有の目標操舵角度βｔを示している。

本実施形態では、以上のようにステアリングゲイン特性が定められている結果、ガイドフレーム１０の旋回角度αが操舵抑制角度αｃ以下の場合、つまり、直線又は直線に極めて近い部分の案内軌条Ｇ上を車両が走行している場合には、走行タイヤ２０の操舵角度βがガイドフレーム１０の旋回角度αよりも小さくなるので、車両の直進安定性を高めることができる。

また、本実施形態では、図４に示すように、前側走行装置２ｆのガイドフレーム１０の旋回角度αが操舵促進角度αｐ以上の場合、つまり、曲率半径の小さい部分の案内軌条Ｇ上を車両が走行している場合には、前側走行タイヤ２０ｆの操舵角度βｆが前側ガイドフレーム１０ｆの旋回角度αｆより大きくなるので、言い換えると、前側走行タイヤ２０ｆの前端部が曲がっている案内軌条Ｇの内側に切れ込んだ状態になるので、操舵角度βｆと旋回角度αｆとの差であるすべり角γｆがつき、前側走行タイヤ２０ｆによるコーナリングフォースＦｃを得ることができる。

また、本実施形態では、後側走行装置２ｒのガイドフレーム１０ｒの旋回角度αｒが操舵抑制角度αｃより大きい場合、つまり、曲率半径の小さい部分の案内軌条Ｇ上を車両が走行している場合には、後側走行タイヤ２０ｒの操舵角度βｒが後側ガイドフレーム１０ｒの旋回角度αｒより小さくなるので、言い換えると、後走行タイヤ２０ｒの前端部が曲がっている案内軌条Ｇの内側に切れ込んだ状態になるので、操舵角度βｒと旋回角度αｒとの差であるすべり角γｒがつき、後側走行タイヤ２０ｒによるコーナリングフォースＦｃを得ることができる。

また、本実施形態では、あらゆる旋回角度α毎に固有の目標操舵角度βｔを設定しているので、あらゆる曲率半径の部分の案内軌条Ｇ上を車両が走行している場合でも、極めて安定した走行を実現することができる。このように、本実施形態では、あらゆる旋回角度α毎に固有の目標操舵角度βｔを設定しているので、走行タイヤ２０の操舵角の調整に回転電動機３１を使用して、容易且つ正確に、操舵角度βをあらゆる目標操舵角度βｔに設定できることは極めて有意義なことである。

ところで、走行タイヤ２０よりコーナリングフォースＦｃを得る場合には、前述したすべり角γが生じていることが必要であるが、図６に示すように、走行タイヤ２０の回転軸２０ａ（操舵軸ではない）が伸びている方向で走行タイヤ２０が弾性変形している、言い換えると、回転軸２０ａが伸びている方向において、走行タイヤ２０内の回転軸２０ａと、走行タイヤ２０の接地部分Ｃｇとがズレていることが重要である。このように、走行タイヤ２０の回転軸２０ａが伸びている方向で、走行タイヤ２０が弾性変形するためには、案内輪１１ｆ，１１ｒが左右後方で弾性変形する必要がある。このため、本実施形態では、前述したように、案内輪１１ｆ，１１ｒとして弾性変形可能なウレタン充填タイヤを採用している。

以上のように、本実施形態では、積極的に走行タイヤ２０によってコーナリングフォースＦｃが得られるようにしているため、案内輪１１ｆ，１１ｒによってコーナリングフォースＦｃを得られるようにしている場合よりも、車体１の振動を抑えることができる。これは、案内輪１１ｆ，１１ｒはサスペンション機構を介さずに車体１に取り付けられ、案内輪１１ｆ，１１ｒの振動が車体１に伝わり易いのに対して、走行タイヤ２０はサスペンション機構を介して車体１に取り付けられ、走行タイヤ２０の振動が車体１に伝わり難いからである。

「第二実施形態」
次に、図7を用いて、本発明に係る軌道式車両の走行装置の第二実施形態について説明する。

本実施形態の走行装置は、第一実施形態の走行装置に対して、左右のナックルアームの揺動を連動させる連動機構が異なっているものである。

本実施形態の走行装置は、左ナックルアーム２２Ｌを揺動させるための左連結ロッド２５Ｌと、この左連結ロッド２５Ｌを変位させるための左駆動機構３０Ｌと、右ナックルアーム２２Ｒを揺動させるための右連結ロッド２５Ｒと、この右連結ロッド２５Ｒを変位させるための右駆動機構３０Ｒと、を有している。

左連結ロッド２５Ｌ及び左駆動機構３０Ｌは、第一実施形態の連結ロッド２５、駆動機構３０と基本的に同一である。また、右連結ロット２５Ｒ及び右駆動機構３０Ｒは、左右の違いがあるものの、その他に関しては、左連結ロッド２５Ｌ、左駆動機構３０Ｌと同一である。

第一実施形態の走行装置では、左右のナックルアーム２２Ｌ，２２Ｒの揺動端部にピン結合されているタイロッド２７により連動機構を構成している。一方、本実施形態では、左連結ロッド２５Ｌ及び左駆動機構３０Ｌと、右連結ロットＲ及び右駆動機構３０Ｒとのうち、いずれか一方が連動機構を構成している。

なお、本実施形態では、操舵角センサ４１として、左右の駆動機構３０Ｌ，３０Ｒの各回転電動機３１，３１のうち、一方の回転電動機３１の回転軸の回転角を検出するセンサのみで足りる。また、以上の実施形態では、いずれも、操舵角度βをフィードバック制御するために、操舵角センサ４１を設けているが、操舵角度βをフィードフォワード制御する場合には、この操舵角センサ４１は不要である。

また、以上の各実施形態では、案内輪１１ｆ，１１ｒとしてウレタン充填タイヤを採用しているが、この替わりに、例えば、案内軌条Ｇに接する面の半径方向の変形量を制限する中子がゴムタイヤ内に内蔵されている中子型タイヤを採用してもよい。

また、本発明において、駆動機構３０が以上の実施形態で説明したものである必要はない。具体的に、本発明の駆動機構３０は、以上の実施形態と同様、ケーシングがガイドフレーム１０に固定されている回転電動機３１と、回転電動機３１の回転軸に固定され、この回転軸に対して偏芯している偏芯軸３４とを有していると共に、偏芯軸３４と連結ロッド２５の第二端部２５ｂとを連結し、左右方向ＬＲの偏芯軸３４の移動を吸収する一方で、前後方向ＦＲの偏芯軸３４の移動を連結リンク２５の第二端部２５ｂに伝えるスライダリンク機構と、を有しているものであればよい。

１：車体、１０：ガイドフレーム、１１ｆ，１１ｒ：案内輪、１３：旋回軸受け、１３ａ：旋回軸、１５：ステアリングダンパ、２０：走行タイヤ、２１：キングピン、２２：ナックルアーム、２５：連結ロッド、３１：回転電動機、３２：（回転電動機の）回転軸、３４：偏芯軸、３５：揺動軸、３６：スライダリンク、３７：長穴、４１：操舵角センサ、４２：ガイドフレーム角センサ、４５：制御器

Claims

案内軌条に沿って走行する軌道式車両の走行装置において、
前記案内軌条に接触転動する案内輪と、
前記案内輪を転動可能に支持するガイドフレームと、
車体の床面に対して垂直な軸回りに旋回可能に、前記ガイドフレームを支持する旋回軸受けと、
前記車体の左右のそれぞれの側に配置されている走行タイヤと、
前記走行タイヤ毎に設けられ、それぞれの操舵の軸となる操舵軸と、
前記操舵軸毎に取り付けられ、前記走行タイヤと一体的に該操舵軸を基準に揺動するナックルアームと、
前記ナックルアームのうち、一方のナックルアームの揺動端部と第一端部がピン結合されている連結ロッドと、
前記ナックルアームのうち、前記一方のナックルアームの揺動端部の揺動に連動して、他方のナックルアームの揺動端部を揺動させる連動機構と、
前記連結ロッドの第二端部と連結し、該連結ロッドを変位させて、前記一方のナックルアームを揺動させる駆動機構と、
を備え、
前記駆動機構は、
回転軸とケーシングとを有し、該回転軸が前記旋回軸受けの旋回軸と平行になるよう該ケーシングが前記ガイドフレームに固定されている回転電動機と、
前記回転電動機の回転軸に固定され、該回転軸に対して偏芯している偏芯軸と、
前記回転電動機の前記回転軸に対して前記左右方向にズレた位置で前記ガイドフレームに、該回転軸と平行に固定されている揺動軸と、
基部と揺動端部とを有し、該揺動端部が揺動可能に、該基部が前記揺動軸にピン結合されているスライダリンクと、
を有し、
前記スライダリンクには、前記基部から前記揺動端部の方向に長く伸びている長穴が形成され、前記偏芯軸が該長穴に沿って相対移動可能に該長穴に挿入され、
前記スライダリンクの前記揺動端部には、前記連結ロッドの前記第二端部がピン結合されている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記一方のナックルアームの前記揺動端部は、前記ガイドフレームに関する前後方向の移動成分を有する方向への前記連結ロッドの前記第二端部の揺動により、揺動し、
前記スライダリンクの長穴は、前記偏芯軸の前記左右方向の移動成分を吸収し、該偏芯軸の前記前後方向の移動成分を当該スライダリンクの揺動端部に伝える、長穴である、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項２に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記スライダリンクの前記基部から前記揺動端部に向かう方向、及び、前記連結ロッドの前記第一端部から前記第二端部に向かう方向は、いずれも、前記回転軸の回転角がいかなる角度であっても、前記前後方向の成分よりも前記左右方向の成分が大きい方向である、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記連動機構は、両端部が、前記ナックルアーム毎の前記揺動端部にそれぞれピン結合されているタイロッドを有する、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記一方のナックルアームの前記揺動端部とピン結合されている前記連結ロッドが第一連結ロッドを成し、
前記一方のナックルアームを揺動させる前記駆動機構が第一駆動機構を成し、
前記連動機構は、
前記他方のナックルアームの前記揺動端部と第一端部がピン結合されている第二連結ロッドと、
前記第二連結ロッドの第二端部と連結し、該第二連結ロッドを変位させて、前記他方のナックルアームを揺動させる第二駆動機構と、
を有し、
前記第二駆動機構は、
回転軸とケーシングとを有し、該回転軸が前記旋回軸受けの旋回軸と平行になるよう該ケーシングが前記ガイドフレームに固定されている回転電動機と、
当該第二駆動機構の前記回転電動機の回転軸に固定され、該回転軸に対して偏芯している偏芯軸と、
当該第二駆動機構の前記回転電動機の前記回転軸に対して前記左右方向にズレた位置で前記ガイドフレームに、該回転軸と平行に固定されている揺動軸と、
基部と揺動端部とを有し、該揺動端部が揺動可能に、該基部が前記揺動軸にピン結合されているスライダリンクと、
を有し、
当該第二駆動機構の前記スライダリンクには、前記基部から前記揺動端部の方向に長く伸びている長穴が形成され、当該第二駆動機構の前記偏芯軸が該長穴に沿って相対移動可能に該長穴に挿入され、
当該第二駆動機構の前記スライダリンクの前記揺動端部には、前記第二連結ロッドの前記第二端部がピン結合されている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記車体に対する前記ガイドフレームの旋回角度を検出するガイドフレーム角センサと、
予め記憶されている、前記ガイドフレームの旋回角度と前記走行タイヤの目標操舵角度との関係を用いて、前記ガイドフレーム角センサで検出された前記旋回角度に対する目標操舵角度を定め、前記走行タイヤの操舵角度が該目標操舵角度になるよう、前記回転電動機を制御する制御器と、
を備えていることを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項６に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームの旋回角度の連続的に変化する角度毎に、固有の目標操舵角度が関係付けられている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項６又は７に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記回転電動機の前記回転軸の回転角度を検出する操舵角センサを備え、
前記制御器は、前記操舵角センサで検出される前記回転軸の回転角度で定まる操舵角度が前記目標操舵角度になるよう、前記回転電動機を制御する、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項６から８のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームのいずれかの旋回方向における旋回角度が予め定められた操舵抑制角度以下の場合は、該旋回方向と同じ方向における前記目標操舵角度は該旋回角度より小さく設定されている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項６から９のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
当該走行装置は、前記車体の前側に設置され、
前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームのいずれかの旋回方向における旋回角度が予め定められた操舵促進角度以上の場合には、該旋回方向と同じ方向における前記目標操舵角度は該旋回角度より大きく設定されている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項９に記載の軌道式車両の走行装置において、
当該走行装置は、前記車体の後側に設置され、
前記予め定められている関係では、前記ガイドフレームのいずれかの旋回方向における旋回角度が前記操舵抑制角度より大きい場合は、該旋回角度が該操舵抑制角度以下の場合と同様、該旋回方向と同じ方向における前記目標操舵角度は該旋回角度より小さいものの、該旋回角度が該操舵抑制角度以下の場合に比べて、該旋回角度に対する該目標操舵角度の比が大きく設定されている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１から１１のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記案内輪は、固体弾性体の充填タイヤである、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１から１１のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記案内輪は、前記案内軌条に接する面の半径方向の変形量を制限する中子が内蔵されている中子型タイヤである、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。
請求項１から１３のいずれか一項に記載の軌道式車両の走行装置において、
前記ガイドフレームの旋回を緩衝する緩衝機構を備えている、
ことを特徴とする軌道式車両の走行装置。