JP2015022474A - 発進制御機 - Google Patents

Abstract

【課題】 阻止棒に損傷を与えることなく、確実に復帰できるようにする。
【解決手段】 発進制御機の筐体に内設された駆動部の駆動軸に連結されたアーム部と、阻止棒と、アーム部と阻止棒とを連結し、かつ、アーム部に対して回転するヒンジ軸を備えた連結部と、を含む遮断ユニットと、該発進制御機の筐体天板上に設置されたガイド棒と、連結部に設けられて、ヒンジ軸で折れ曲がったリリース状態から開状態に復帰する際に、ガイド棒に当接し、かつ、滑動しながら該ガイド棒に案内されて、遮断ユニットが一直線をなして開状態に復帰させる転動体とを含む復帰ユニットと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の減速・通過を指示する発進制御機に関する。

今日、高速道路においては、電子料金収受システム（ＥＴＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｏｌｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）の利用が普及している。この電子料金収受システムにおいては、車両は停止することなくゲート（料金所）を通過できるノンストップ自動料金収受システムである。しかし、車両速度が速すぎると、自動料金の収受が完了しないままにゲートを通過してしまうことがある。

そこで、ゲートに阻止棒を備えた発進制御機を設置して、通過時の速度を減速するようにしている。この場合、阻止棒は、料金の収受が完了するまで走行路を横断した状態（閉状態）となり、料金の収受が完了すると走行路に対して起立した状態（開状態）となる。

しかし、このような場合でも車両の減速が不十分なために料金収受処理が間に合わず、車両が、閉状態にある阻止棒と衝突してしまうことがある。この場合には、衝突により車両や阻止棒が損傷を受けないように、当該阻止棒に一定の荷重が加わると、阻止棒が車両の走行方向に折れ曲がった状態（リリース状態）になるようになっている。そして、折れ曲がった阻止棒は、次の車両に対して発進制御できるように、元の状態（曲がっていない状態）に戻る（以下、曲がっていない状態に戻る動作を復帰動作と記載する）。

これまで阻止棒の復帰動作は人力により行っていたが、作業者と車両との接触の危険性があるため、別途電動機構を設けた構成が提案されている。しかし、電動機構を別途設けることは、コストアップの要因となる。

そこで、特許５１３０３９０号公報においては、図９に示すような発進制御機１００が提案されている。なお、図９は、発進制御機１００の動作を概略的に示す図で、（ａ）は開閉バー１１２が閉状態、（ｂ）は開閉バー１１２がリリース状態、（ｃ）はリリース状態からの復帰開始時の状態、（ｄ）は復帰動作中の状態、（ｅ）は復帰動作完了時の状態（開状態）を示す図である。このとき、車両は矢印で示す走行方向１１８に走行している。

発進制御機１００は、本体１０６内に設けられた図示しない駆動部、該駆動部の回転軸Ｒ１に固着されたアーム１１０、バーホルダ１１４を介してアーム１１０に取り付けられた開閉バー１１２、本体１０６の上面に設けられたガイド部材１４２等を備える。バーホルダ１１４は、アーム１１０に対して回転軸Ｒ２で回転するようになっている。

そして、閉状態は、アーム１１０が回転軸Ｒ１の周りを矢印Ｄ２の方向に回り、開閉バー１１２が走行面に対して平行になった状態である。開状態は、アーム１１０が回転軸Ｒ１の周りを矢印Ｄ１の方向に回り、開閉バー１１２が走行面に対して鉛直になった状態（起立した状態）である。また、リリース状態は、開閉バー１１２が閉状態にあるときに、回転軸Ｒ２の周りに矢印Ｄ３の方向に回り、走行路を解放した状態である。

復帰動作は、図９（ｂ）の状態からアーム１１０が開状態に向けて回動すると、開閉バー１１２がガイド部材１４２に当接し案内されて、徐々に起立することで行われる。

特許５１３０３９０号公報

しかしながら、特許５１３０３９０号公報にかかる構成では、ガイド部材１４２が開閉バー１１２に当接して復帰するので、このときの大きな力により開閉バー１１２が損傷を受ける恐れがあった。

即ち、開閉バー１１２は、車両が衝突した場合でも当該車両に損傷を与えないように、また開閉動作やリリース動作が機敏に行えるように、軽量で、かつ、柔らかく弾性の高い構造となっている。一方、開閉バー１１２がガイド部材１４２に当接して復帰する際には、ガイド部材１４２から大きな力及び摩擦力が開閉バー１１２に作用する。このため、開閉バー１１２の摩耗・破損が起きる。

そこで、本発明の主目的は、別途電動機構を設けることなく、また阻止棒（開閉バー）に損傷を与えることなく、確実に復帰できるようにした発進制御機を提供することである。

上記課題を解決するため、阻止棒を走行路に対し起立させて車両通過を可能にする開状態及び走行路を横断して車両通過を制止する閉状態を取るように、阻止棒を開状態から閉状態に、また閉状態から開状態にし、かつ、阻止棒が閉状態のときに車両が該阻止棒に衝突した際に、該車両の進行方向に折れ曲がり当該車両の通過を可能にするリリース状態から開状態に復帰させる発進制御機にかかる発明は、当該発進制御機の筐体に内設された駆動部の駆動軸に連結されたアーム部と、阻止棒と、アーム部と阻止棒とを連結し、かつ、アーム部に対して回転するヒンジ軸を備えた連結部と、を含む遮断ユニットと、該発進制御機の筐体天板上に設置されたガイド棒と、連結部に設けられて、ヒンジ軸で折れ曲がったリリース状態から開状態に復帰する際に、ガイド棒に当接し、かつ、滑動しながら該ガイド棒に案内されて、遮断ユニットが一直線をなして開状態に復帰させる転動体とを含む復帰ユニットと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、転動体とガイド棒とが当接して阻止棒が復帰するようにしたので、別途電動機構を設けることなく、また阻止棒に損傷を与えることなく、確実に復帰させることができるようになる。

本実施形態にかかる発進制御機２の構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。 転動体を含む連結部の詳細図で、（ａ）は転動体としてボールベアリングを用いた場合、（ｂ）はコロベアリング等を用いた場合を示す図である。 阻止棒の断面図である。 発進制御機の閉状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。 発進制御機のリリース状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。 発進制御機の復帰開始時の状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。 発進制御機の復帰完了直前の状態を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。 静定部の作用を説明する図で、（ａ）は本実施携帯にかかる発進制御機の開状態におけるガイド棒を含む領域の部分上面図であり、（ｂ）は特許５１３０３９０号公報にかかる発進制御機の開状態におけるガイド部材を含む領域の部分上面図である。 関連技術の説明に適用される発進制御機の動作を概略的に示す図で、（ａ）は開閉バーが閉状態、（ｂ）は開閉バーがリリース状態、（ｃ）はリリース状態からの復帰開始時の状態、（ｄ）は復帰動作中の状態、（ｅ）は復帰動作完了時の状態（開状態）を示す図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は本実施形態にかかる発進制御機２の構成を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。なお、図１（ｃ）において、走行路Ｐ及び当該走行路Ｐを走行する車両Ｖも参考として示している。ただし、発進制御機２と走行路Ｐとの寸法関係は正確でない（走行路Ｐ及び車両Ｖの縮小率が発進制御機２より大きい）。この走行路Ｐを基準にしたとき、図１（ａ）の側面図は車両進行方向と逆方向（矢印Ｄａ）からみたときの図であり、図１（ｂ）の正面図は走行路Ｐの幅方向（矢印Ｄｂ）からみたときの図である。

発進制御機２は、駆動部１０及び制御部１１を内設した本体１２、駆動部１０の駆動軸１０ａに固着された遮断ユニット２０、復帰ユニット３０を主要構成とする。

遮断ユニット２０は、駆動軸１０ａに固着されたアーム部２１、走行路Ｐを開閉する阻止棒２２、阻止棒２２とアーム部２１とを連結する連結部２３を備える。なお、遮断ユニット２０は、開状態、閉状態、リリース状態の３態様を取る。そして、閉状態は、阻止棒２２が走行路Ｐを横断することにより車両Ｖに対して減速を指示する状態であり、開状態は、阻止棒２２が走行路Ｐに対して起立することにより車両Ｖに対して通過を指示する状態である。リリース状態は、阻止棒２２が走行路Ｐに平行になった状態で、車両Ｖが阻止棒２２に衝突して、当該阻止棒２２が走行方向に逃げた状態である。

アーム部２１は、内部に図示しないラッチ機構やリリース機構を備えた構造体で、一端にヒンジ機構を介して連結部２３が取り付けられている。そして、このヒンジ機構により、連結部２３はアーム部２１に対して概ね９０度回転できるようになっている。以下、このときの回転軸をヒンジ軸２３ａと記載する。従って、駆動軸１０ａは、走行路Ｐに対して平行に設けられ、ヒンジ軸２３ａは走行路Ｐに対して直交するように設けられている。

連結部２３は、図２に示すように、一端に阻止棒２２が挿入・固定される阻止棒取付穴２３ｃが形成され、他端にアーム部２１と固着された転動軸２３ｂが設けられて、阻止棒２２とアーム部２１とを連結する。図２は、転動体３１を含む連結部２３の詳細図で、（ａ）は転動体３１としてボールベアリングを用いた場合、（ｂ）はコロベアリング等を用いた場合を示す図である。なお、図２において転動軸２３ｂを含む領域は断面で示している。

復帰ユニット３０は、図１（ａ）等に示すように、転動体３１とガイド棒３２とを含んで、リリース状態となった阻止棒２２を復帰させる。ガイド棒３２は、２つの脚部３２ａ，３２ａ、ガイド部３２ｂ、静定部３２ｃを含んで、本体１２の天板１２ａに立設されている。このガイド棒３２は、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼パイプを曲げ加工して、概ね山形状に形成された一体物である。図１（ｃ）に示すように、脚部３２ａは車両Ｖの進入側の天板端縁１２ｂから所定量だけ車両Ｖの通過側の位置に固定され、静定部３２ｃは該天板端縁１２ｂから所定量だけ車両進入側に飛び出し、かつ、天板１２ａと平行に設けられている。ガイド部３２ｂは、脚部３２ａと静定部３２ｃとの間の部位で、図１（ａ）に示すように所定の傾斜をなしている。

転動体３１は、連結部２３における転動軸２３ｂに装着されて、カラー２３ｄにより位置決めされた、例えばボールベアリングである。無論、転動体３１として、ボールベアリングに限定するものではなく、図２（ｂ）に示すようなローラベアリングやニードルベアリングであってもよい。この転動体３１は、リリース状態になった阻止棒２２を復帰させる際に発生するガイド棒３２との摩擦を軽減するために設けている。なお、転動体３１とガイド棒３２とは常に直交した状態で当接しないため、転動体３１とガイド棒３２とは、転動軸２３ｂの方向に擦れ合う。この擦れ合いにより転動体３１が摩耗したりしないように、当該転動体３１の外輪はＳＵＳ４４０Ｃのステンレス鋼を焼き入れして形成している。これにより、転動体３１の外輪の硬度は、ガイド棒３２の硬度より高硬度となり、転動軸２３ｂの方向の擦れ合いによる摩耗が、ガイド棒３２側で大きくなるようにしている。

図３は、阻止棒２２の断面図である。阻止棒２２は、グラスファイバーやカーボンファイバー等の弾性及び強度が高く、かつ、軽量な材料により形成された芯材２２ａ、該芯材２２ａを覆って、外部からの衝撃を緩和する緩衝体２２ｂ、該緩衝体２２ｂを被覆する樹脂チューブ等の被覆体２２ｃにより形成されている。芯材２２ａの一方の端部は、剥き出し状態（緩衝体２２ｂや被覆体２２ｃにより覆われていない）で、この端部を連結部２３の阻止棒取付穴２３ｃに挿着・固定できるようになっている。

なお、図３は、阻止棒２２の構造を限定するものではない。阻止棒２２は、車両Ｖの進入に応じて機敏に走行路Ｐを開閉する必要がある。また、車両Ｖが衝突した際に、当該車両Ｖや阻止棒２２の損傷を軽減する必要がある。このような観点から構成された軽量で（慣性モーメントが小さい）、弾性の大きい構成であればよい。

ところで、特許５１３０３９０号公報においては、開閉バーにローラ等を設ける旨の記載がある（「００３０」等を参照されたい）。しかし、先にも説明したように開閉バー（本願の遮断棒に相当）は、芯材や緩衝材等の剛性の小さい部材により形成されているため、当該開閉バーにローラ等を設けた場合には、復帰の際の大きな力で開閉バーが変形し、また破損する。従って、開閉バーには論理形状としてはローラ等を設けることはできるが、実際の製品には設けることができない点に注意する必要がある。

次に、このような発進制御機２の詳細構成を、図１，図４〜図７を参照して、動作説明と共に行う。なお、図１は阻止棒２２が開状態、図４は閉状態、図５はリリース状態、図６は復帰開始時の状態、図７は復帰完了直前の状態を示し、それぞれの図における（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図である。

図１の開状態において車両Ｖが進入してくると、制御部１１は駆動部１０を制御して、駆動軸１０ａに固着されたアーム部２１を図１（ａ）の時計回りに回転させる。これにより、阻止棒２２は走行路Ｐを横断する状態となり、車両Ｖの通過を阻止する（減速を指示する）（図４参照）。

このとき、車両Ｖの速度が速すぎると、当該車両Ｖは阻止棒２２と衝突する。阻止棒２２に所定の荷重が加わると、リリース機構が動作して、この阻止棒２２はヒンジ軸２３ａで折れ曲がり、走行路Ｐと平行になる。リリース機構は、折れ曲がった際の阻止棒２２の反動を規制し、その位置に停止・保持させてリリース状態となる（図５参照）。阻止棒２２は、上述したように柔軟性や弾性の高い構成となっているので、車両Ｖや阻止棒２２への損傷が抑制できる。

車両Ｖが通過した後、駆動部１０はアーム部２１を図１（ａ）の反時計回りに回転させる。この状態では、阻止棒２２は、ヒンジ軸２３ａで曲がった状態なので、アーム部２１が反時計回りに回転すると、転動体３１がガイド棒３２のガイド部３２ｂに当接するようになる。転動体３１とガイド部３２ｂとが当接すると復帰動作が開始され（図６参照）、回転が進むと阻止棒２２の復帰が進む（図７参照）。

阻止棒２２の復帰力は、ヒンジ軸２３ａに近接した位置の転動体３１に加わる（例えば、図６（ｂ）参照）。このため、例え阻止棒２２が軽量であっても、テコの作用により非常に大きな復帰力が必要となる。即ち、ガイド棒３２と転動体３１の間には大きな力が働く。

関連技術の欄で説明したように、特許５１３０３９０号公報では、ガイド部材１４２（本願のガイド棒３２に相当）が、開閉バー１１２（本願の阻止棒２２に相当）に大きな力で当接・摺動する。このため、開閉バー１１２を構成するプラスチック等の被覆体等が摩擦により著しい摩耗、破損が生じ易い構成であった。これに対し、本願では、ガイド部３２ｂが転動体３１に当接して転動体３１が転動することにより、摩擦が軽減される。従って、大きな復帰力であっても、特許５１３０３９０号公報におけるような損傷の発生が防止できる。

無論、転動体３１とガイド棒３２とは、転動軸２３ｂの方向に擦れ合うので、当該擦れ合いによる摩耗はさけられない。即ち、転動体３１に対してガイド部３２ｂが常に直交して当接するならば、転動体３１とガイド部３２ｂとは摺擦することはない。ところが、復帰時における転動体３１の軌跡は、ガイド部３２ｂと関わりなく決まる軌跡で、転動体３１が駆動軸１０ａの周りに回転する際の軌跡と、ヒンジ軸２３ａの周りに回転する際の軌跡とを合成した３次元空間での複雑な軌跡となる。このような複雑な転動体３１の軌跡に対応した形状にガイド部３２ｂを形成することは、技術的には可能であるがコストアップの要因となる。

そこで、本実施形態においては、転動体３１の軌跡に対してガイド部３２ｂが常に直交しないことが発生することを許容する。この結果、ガイド部３２ｂと転動体３１とが転動軸２３ｂの方向に擦れ合うので、この擦れ合いによる摩耗がアーム部２１で大きく生じるように、転動体３１の外輪を焼き入れしている。そして、ガイド棒３２を単純な形状にステンレス綱を曲げ加工して製造することにより、コストダウンを図っている。

なお、ガイド棒３２の摩耗が転動体３１の摩耗より大きくしたのは、上述したようにガイド棒３２のコストダウンが可能であると共に、保守作業を容易にする理由も含まれている。即ち、転動体３１が摩耗して交換する場合、アーム部２１と連結部２３との連結を解除する作業が必要になる。この作業は、ガイド棒３２の交換作業に比べて大きな工数を必要とする。しかし、ガイド棒３２は、本体１２の天板１２ａにネジ止めされた構成であるので交換作業は容易である。従って、部品コストや作業コストを低減できるようになる。このような観点から、本実施形態では、ガイド棒３２の摩耗量が転動体３１の摩耗量より大きくなるように、転動体３１を焼き入れして、その硬度をガイド部３２ｂの硬度より大きくしている。

また、ガイド棒３２と転動体３１とが、転動軸２３ｂの方向に擦れ合うため、ガイド棒３２が転動体３１から外れてしまう恐れがある。以下、このガイド部３２ｂと転動体３１との擦れ合う転動軸２３ｂの方向の範囲を、摺擦範囲と記載する。

本実施形態では、転動体３１をボールベアリングにより構成する場合には、摺擦範囲がカバーできるように複数個のボールベアリングを並設している。即ち、転動軸２３ｂ方向にガイド部３２ｂが摺動する際の摺動範囲より大きな幅寸法となるようにボールベアリングを並設している。

このようにして復帰動作を経た発進制御機２は、図１に示す開状態に戻る。開状態に戻ると転動体３１は、静定部３２ｃに当接する。

この静定部３２ｃの作用を、図８を参照して説明する。図８（ａ）は、本実施形態にかかる発進制御機２の開状態におけるガイド棒３２を含む領域の部分上面図であり、図８（ｂ）は特許５１３０３９０号公報にかかる発進制御機１００の開状態におけるガイド部材１４２を含む領域の部分上面図である。

遮断ユニットが開状態に戻って駆動部が停止した際には、そのときの慣性モーメントにより遮断ユニットは図８（ａ）の矢印Ｙ方向に揺れる。なお、アーム部２１に内蔵されているラッチ機構により、遮断ユニットが開状態に戻って駆動部が停止した状態では、ガイド棒と遮断ユニットとは所定量離れるようになっている。

このような状態で、遮断ユニットがＹ方向に揺れたときには、静定部は揺れ方向Ｙと平行であるので、ガイド棒と遮断ユニットとが衝突することがない。無論、風等の影響により揺れ方向が静定部と角度をなすこともある。図８では、このときの揺れを矢印Ｙ’で示している。この場合には、矢印Ｙ’で示す揺れの方向と静定部とのなす角度は小さいため、衝突が生じても小さな衝突となる。

従って、本実施形態にかかる構成では、遮断ユニットは速やかに静定し、かつ、静かに静定することが可能である。

これに対して、特許５１３０３９０号公報では、図８（ｂ）に示すように、ガイド部材１４２（本願のガイド棒３２に相当）は曲線状に設けられているので、復帰完了時における開閉バー１１２の慣性モーメントにより、開閉バー１１２は強くガイド部材と衝突するため、静定に時間がかかると共に大きな衝突音が発生する。この様な大きな揺れや衝突音は、ユーザに不安を与えると共に、部材の損傷を早める恐れがある。

加えて、特許５１３０３９０号公報にかかるガイド部材１４２は、２つのパイプ部材を溶接等で連結されて、解放端の端部を有している。このため、ガイド部材１４２のコストアップになると共に、開閉バー１１２が大きく揺れたときに、バーホルダ１１４が、この解放端に係合してしまう恐れがある。

しかし、本実施形態にかかる構成のガイド棒３２は一体物であり、上述したような解放端を持たないため、安価であると共に、転動体３１がガイド棒３２の端部に係合するようなことが生じない。従って、ガイド棒３２が安価に提供できると共に、発進制御機２の信頼性が高い利点がある。

２ 発進制御機
１０ 駆動部
１０ａ 駆動軸
１１ 制御部
１２ 本体
１２ａ 天板
１２ｂ 天板端縁
２０ 遮断ユニット
２１ アーム部
２２ 阻止棒
２２ａ 芯材
２２ｂ 緩衝体
２２ｃ 被覆体
２３ 連結部
２３ａ ヒンジ軸
２３ｂ 転動軸
２３ｃ 阻止棒取付穴
３０ 復帰ユニット
３１ 転動体
３２ ガイド棒
３２ａ，３２ａ 脚部
３２ｂ ガイド部
３２ｃ 静定部

Claims (5)

1. 阻止棒を走行路に対し起立させて車両通過を可能にする開状態及び前記走行路を横断して前記車両を制止する閉状態を取るように、前記阻止棒を前記開状態から前記閉状態に、また前記閉状態から前記開状態に駆動し、かつ、前記阻止棒が前記閉状態のときに前記車両が該阻止棒に衝突し、該車両の進行方向に折れ曲がって当該車両の通過を可能にするリリース状態から前記開状態に復帰させる発進制御機であって、
   前記発進制御機の筐体に内設された駆動部の駆動軸に連結されたアーム部と、前記阻止棒と、前記アーム部と前記阻止棒とを連結し、かつ、前記アーム部に対して回転するヒンジ軸を備えた連結部と、を含む遮断ユニットと、
   前記発進制御機の筐体天板上に設置されたガイド棒と、前記連結部に挿着されて、前記リリース状態から前記開状態に復帰する際に、前記ガイド棒に当接・滑動しながら該ガイド棒に案内されて、前記遮断ユニットが一直線をなす前記開状態に復帰させる転動体とを含む復帰ユニットと、を備えることを特徴とする発進制御機。
2. 請求項１に記載の発進制御機であって、
   前記転動体は、ベアリングにより形成されていることを特徴とする発進制御機。
3. 請求項１又は２に記載の発進制御機であって、
   前記転動体の外輪は、前記ガイド棒より高硬度に設定されていることを特徴とする発進制御機。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発進制御機であって、
   前記転動体が転動する際の転動軸に沿った当該転動体の寸法は、前記ガイド部との当接範囲より大きな寸法に設定されていることを特徴とする発進制御機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発進制御機であって、
   前記ガイド棒は、前記転動体と当接して、前記遮断ユニットを一直線になるようにガイドするガイド部と、
   一直線になった前記遮断ユニットの揺れを規制する静定部と、
   を少なくとも含むことを特徴とする発進制御機。

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