JP2015077946A - 走行台車、及び軌道系交通システムの車両 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、十分な耐荷重性を得ることが可能な走行台車、及び軌道系交通システムの車両を提供する。
【解決手段】軌道１００の走行路面１００ａ上を走行する車両１における車体の台枠３に設けられた車軸１１と、車軸１１の端部で、幅方向両側に一対に設けられたキングピン２０と、キングピン２０を介して車軸１１に対して首ふり可能に設けられたタイヤ取付軸９と、各々のタイヤ取付軸９に複数個ずつ取り付けられたタイヤ１０と、軌道１００の延在方向に沿って軌道１００に設けられた案内レール１０１上を転動して、軌道１００の幅方向から案内される案内輪３９と、案内輪３９及び車軸１１を支持する案内部１９と、案内部１９の変位に応じて、タイヤ取付軸９をキングピン２０回りに回転させる操舵機構２３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、軌道系交通システムの走行台車、及び、走行台車を備えた車両に関するものである。

バスや鉄道以外の新たな交通手段として、車両がゴムタイヤからなる走行輪で軌道上を走行するとともに、車両の案内輪が案内レールで案内される軌道系交通システムが知られている。このような軌道系交通システムは、一般に新交通システムやＡＰＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｐｅｏｐｌｅ Ｍｏｖｅｒ）と呼ばれている。

軌道系交通システムでは、軌道の曲線部分を走行する際にスムーズに曲線部分を通過できるように、走行台車のタイヤが操舵可能となっているものがある。そして操舵されるタイヤは、操舵性を考慮して一般的にはシングルタイヤとなっている。

このように操舵されるタイヤがシングルタイヤであることで、シングルタイヤで車両の荷重を支える必要がある。このため車両の重量が制限され、大型車両への操舵台車の適用は困難であった。また、シングルタイヤを用いつつ最大限に負担荷重を大きくするため、できるだけタイヤ内圧を高めるように窒素ガスを封入する等の手法が用いられており、コストアップの要因となっていた。
また、シングルタイヤはタイヤ１輪当りの負担荷重が大きくなることから、最高速度にも制限があり、一般的に８０ｋｍ／ｈ以下の速度域で使用されている。

ここで、特許文献１には、自動車に適用する舵取り装置で、舵取り車輪をダブルタイヤ化したものが開示されている。この舵取り装置では、差動装置を用いることで、曲線の外側のタイヤと内側のタイヤとの間での回転走行距離の差分を吸収している。そして、特許文献１に開示されているダブルタイヤの構造を軌道系交通システムの走行台車で操舵されるタイヤに適用することで、タイヤの負担荷重を増大させることは可能である。

特開昭５５−１５３０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された構造では差動装置を設ける必要があるため、構造が複雑でかつ大きくなり、通常選択されるタイヤ、ホイールよりも大きなサイズを選択する必要が出てくるため、コストアップの要因となってしまう。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、コストを抑えつつ、十分な耐荷重性を得ることが可能な走行台車、及び軌道系交通システムの車両を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る走行台車は、軌道の走行路面上を走行する軌道系交通システムの車両における車体の下部に設けられた車軸と、前記車軸の端部で、前記車体の幅方向両側に一対に設けられた軸状をなすキングピンと、前記キングピンを介して前記車軸に対して首ふり可能に設けられたタイヤ取付軸と、各々の前記タイヤ取付軸に複数個ずつ取り付けられたタイヤと、前記軌道の延在方向に沿って該軌道に設けられた案内レール上を転動して、前記軌道の幅方向から案内される案内輪と、前記案内輪及び前記車軸を支持する案内部と、前記案内部の変位に応じて、前記タイヤ取付軸を前記キングピン回りに回転させる操舵機構と、を備えることを特徴とする。

このような走行台車によれば、各々のタイヤ取付軸に複数個のタイヤが取り付けられている。このため、各々のタイヤ取付軸に一つのタイヤが設けられている場合、即ち、シングルタイヤの場合に比べて重量の大きな車体を支持することができる。そして、このように複数個のタイヤで車体の重量を分散して支持することができるので、タイヤ一個当たりの負担荷重を小さくできる。
また、タイヤ一個当りの負担荷重が小さくなることで、タイヤの速度性能もタイヤ本来が持っている速度性能まで上げることが可能となり、１００ｋｍ／ｈ以上での走行も可能とすることができる。このようにタイヤ本来の速度性能（１００ｋｍ／ｈ以上）で走行することにより、運行の時間短縮ができることで乗客に対するサービス向上が可能となるとともに、小曲線が多い都市部から駅間の長い郊外の都市まで軌道を延ばして運用することも可能となり、幅広い運用の交通システムを供給することができる。

また、前記キングピンは、前記車体の走行方向及び幅方向に直交する垂直線を基準として０度以上８度以下の傾角で設けられ、前記タイヤ取付軸は、前記傾角を有して設けられていてもよい。またこの傾角は０度に近い方がより好ましい。

このように、操舵されるタイヤが０度以上の傾角、即ち、プラスの傾角で設けられている。よって、タイヤには車両が直進するような復元力が作用し、直進安定性の向上を図ることができる。
また、このように操舵されるタイヤが０度以上８度以下のキングピン傾角、好ましくは０度に近いキングピン傾角で設けられているため、即ち、傾角が小さくなっているため、一つのタイヤ取付軸に対して複数個のタイヤを設けても、タイヤの操舵時に、各タイヤ取付軸に取り付けられた複数個のタイヤ同士の間で、タイヤ中心からタイヤの走行面までの半径の差と走行面から受ける反力の差を小さくできる。この結果、複数個のタイヤ同士の間での偏摩耗を抑制できる。

さらに、前記キングピンでは、同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤのうち最も前記幅方向の内側に位置する該タイヤにおける該内側の端面と最も前記幅方向の外側に位置する該タイヤにおける該外側の端面との間の距離であるタイヤ幅の前記走行路面上での中央位置と、前記キングピンの中心軸線が前記走行路面と交わる点との間隔が、５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下となっていてもよい。

このように、いわゆるキングピンオフセット量が５０ｍｍ〜３５０ｍｍ、好ましくは５０ｍｍに近い距離となっていることにより、タイヤ操舵時の操舵トルクを小さくできる。この結果、操舵抵抗が小さくなることから曲率の大きい（小曲線）の通過も可能となり、軌道線形上の制限も無く、自由な軌道線形計画ができる。また、操舵抵抗が小さいことから操舵系の部品に加わる荷重も小さいものとなり、操舵系部品を小さくでき、コンパクトで軽量な走行台車とすることができる。

また、前記案内輪は、前記タイヤの前後で、前記案内部に支持されていてもよい。

このように案内輪がタイヤの前後に設けられていることで、軌道の曲線部分を走行する際に車両に生じる超過遠心力（遠心力−カント）を案内輪で受けることが可能となり、タイヤにはサイドスリップは生じない。このため、各々のタイヤ取付軸に複数のタイヤが設けられている場合であっても、十分な操舵性を得ることができる。

さらに、前記案内部は、前記案内輪を支持するとともに、前記車体に対して旋回可能に設けられた案内枠を有し、前記操舵機構は、各々の前記タイヤ取付軸と前記案内枠との間に架設され、前記案内枠の変位に応じて、前記タイヤの操舵を行うリンク部材を有していてもよい。

このようなリンク部材によって、軌道の曲線部分を走行する際に案内輪が案内レールによって案内されると、車体に対して案内枠が旋回して案内枠が走行方向に応じて変位する。そしてこの案内枠の変位にともなってリンク部材によりタイヤが操舵される。即ち、ボギー方式にステアリング方式を組み合わせた構造となり、走行台車全体を旋回させず、案内枠のみを旋回させる。このため、より小さい力での旋回が可能となり、各々のタイヤ取付軸に複数のタイヤが設けられている場合であっても十分な操舵性を得ることができる。

また、同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤでは、前記キングピン側に設けられた前記タイヤに比べ、前記キングピンから離間する側に設けられた前記タイヤの方が空気圧が高くなっていてもよい。

各タイヤ取付軸に複数個のタイヤを設けた場合、曲線部分走行時には、内輪（キングピン側のタイヤ）よりも外輪（キングピンから離間する側のタイヤ）の方が曲線走行時の車両に作用する遠心力によって発生する車両のローリングの影響によって負担荷重が増える。このため、仮に複数個のタイヤ間で空気圧を同等にした場合には外輪の撓み量が大きくなって、外輪の荷重半径が小さくなってしまう。この場合、内輪と外輪とでは、一回転当たりの走行距離は内輪よりも外輪で小さくなり、内輪がスリップしてしまう。さらに、曲線部分走行時には、曲線半径方向の外側に位置するタイヤ取付軸に設けられた複数個のタイヤ同士の間では、曲線の回転半径の差異によって、内輪に比べ外輪の方が一回転当たりの走行距離が大きくなる必要がある。しかし、内輪と外輪とで回転数は同じであるため一回転当たりの内輪と外輪との走行距離は同じであり、この結果、上述した遠心力の影響と相まって、内輪のスリップが助長されてしまう。
ここで、内輪よりも外輪の方が空気圧を高くしたことで曲線走行時の車両に作用する遠心力によって発生する車両のローリングを受けても外輪の荷重半径を大きく保つことができ、一回転当たりの外輪の走行距離を大きくすることができる。従って、内輪のスリップを抑制し、内輪の摩耗を抑えることで内輪と外輪との間の偏摩耗を抑制することができる。
さらに、曲線部分を走行する際、遠心力の影響で、曲線内側のタイヤ取付軸に設けられた複数個のタイヤでは、曲線外側のタイヤ取付軸に設けられた複数個のタイヤと比べて負担荷重が減少する。この負担荷重の減少量は、曲線内側における複数個のタイヤのうちでは内輪よりも外輪の方が大きくなる。ここで、上述のように外輪の方が空気圧が高くなっていることで、負担荷重の減少量を抑えることができる。よって、曲線内側における複数個のタイヤで、外輪のスリップを抑制し、この外輪の摩耗を抑えることで内輪と外輪との間の偏摩耗を抑制することができる。

さらに、同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤでは、前記キングピン側に設けられた前記タイヤに比べ、前記キングピンから離間する側に設けられた前記タイヤの方がタイヤ幅の寸法が大きくなっていてもよい。

このように、外輪（キングピンから離間する側のタイヤ）を、内輪（キングピン側のタイヤ）に比べて幅の大きなタイヤとすることで、外輪が変形しにくくなり、外輪の荷重半径を内輪に比べて大きく保つことができる。従って、外輪の一回転当たりの走行距離を大きくでき、内輪のスリップ量を低減して内輪と外輪との間の偏摩耗を防止できる。さらに、曲線内側における複数個のタイヤのうちの外輪の負担荷重の減少量を抑えることができ、外輪の摩耗を抑えることで、内輪と外輪との間の偏摩耗を抑制することができる。

また、同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤでは、前記キングピン側に設けられた前記タイヤに比べ、前記キングピンから離間する側に設けられた前記タイヤの方がタイヤ径の寸法が大きくなっていてもよい。

このように、外輪（キングピンから離間する側のタイヤ）を、内輪（キングピン側のタイヤ）に比べて径の大きなタイヤとすることで、外輪の荷重半径を内輪に比べて大きく保つことができる。従って、外輪の一回転当たりの走行距離を大きくでき、内輪のスリップ量を低減して内輪と外輪との間の偏摩耗を防止できる。さらに、曲線内側における複数個のタイヤのうちの外輪の負担荷重の減少量を抑えることができ、外輪の摩耗を抑えることで、内輪と外輪との間の偏摩耗を抑制することができる。
さらに、径の小さな内輪として摩耗の進んだ半摩耗状態のタイヤを取り付け、外輪として新品のタイヤを取り付けることで、外輪の方が内輪よりもタイヤ径を大きくすることが可能となる。即ち、タイヤローテーションによって内輪と外輪との径寸法差を設けることができる。そして、このようにすることで効率的にタイヤを使い切ることが可能となる。

また、前記案内輪は、前記軌道における左右両側に一対に設けられた前記案内レールによって案内されてもよい。

このように、いわゆるサイドガイド方式の軌道を走行する走行台車で、タイヤ一個当たりの負担荷重を小さくできる。

さらに、前記案内輪は、前記軌道における左右中央の位置に一つ設けられた前記案内レールによって案内されてもよい。

このように、いわゆるセンターガイド方式の軌道を走行する走行台車で、タイヤ一個当たりの負担荷重を小さくできる。

また、本発明に係る軌道系交通システムの車両は、上記の走行台車と、前記走行台車が下部に設けられた車体と、を備えることを特徴とする。

このような軌道系交通システムの車両によれば、上記の走行台車を備えることで、タイヤ一個当たりの負担荷重を小さくできる。

本発明の走行台車、及び軌道系交通システムの車両によると、タイヤ取付軸の各々の端部に複数個ずつ取り付けて、コストを抑えつつ、十分な耐荷重性を得ることが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る車両が軌道の直線部分を走行する様子を示す上面図である。 本発明の第一実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す上面図である。 本発明の第一実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す側面図である。 本発明の第一実施形態に係る車両が軌道の曲線部分を走行する様子を示す上面図である。 本発明の第一実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す正面図であって、キングピンがプラスの傾角を有する場合を示す。 本発明の第二実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す上面図である。 本発明の第二実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す正面図である。 本発明の第二実施形態に係る車両に設けられた走行台車を示す側面図である。

〔第一実施形態〕
以下、図１から図６を参照して本発明の第一実施形態に係る車両１について説明する。
図１に示すように、車両１は、軌道１００に設けられた案内レール１０１によって案内されながら軌道１００上を走行する新交通システムの車両である。本実施形態では、車両１は、軌道１００の幅方向外側となる両側に、軌道１００の延在方向に沿う案内レール１０１が設けられた側方案内軌条式（サイドガイド方式）の交通システムの車両となっている。

また、車両１は、軌道１００の走行路面１００ａ上を走行する走行台車４と、走行台車４に支持された車体２とを備えている。
ここで、車両１は図１、図２、図４、図５の矢印Ｄに示す方向（図１の紙面の右方向）に走行する。以下では、車両１の走行方向に向かって前方、後方を前後とし、この走行方向前方に向かって左方、右方を幅方向の左右とする。

車体２は、下部に走行方向の前後に一対の走行台車４を設けている。ここで、前側に設けられた走行台車４を走行台車４ａ、後側に設けられた走行台車４を走行台車４ｂとする。

図２から図４に示すように、各々の走行台車４は、車体２の下部に設けられた車軸１１と、車軸１１の端部に幅方向左右両側に一対に設けられたキングピン２０と、キングピン２０を介して車軸１１に設けられたタイヤ取付軸９とを備えている。
さらに、この走行台車４は、各々のタイヤ取付軸９に取り付けられたタイヤ１０と、軌道１００の幅方向から案内される案内輪３９と、案内輪３９及び車軸１１を支持する案内部１９と、案内部１９の変位に応じてタイヤ１０を操舵する操舵機構２３とを備えている。

ここで、前側の走行台車４ａと後側の走行台車４ｂとは、前後が逆になっていること以外は同一構成であるため、以下では代表して前側の走行台車４ａについて説明する。

車軸１１は、車両１が軌道１００の直線部分を走行している際に、幅方向に延びるように設けられている。

キングピン２０は、タイヤ１０の操舵軸となる軸状をなす部材であって、走行方向及び幅方向に直交する垂直線Ｌ（図３参照）を基準として０度以上８度以下の傾角で幅方向両側に一対に設けられている。この８度とはプラス８度のことであり、キングピン２０の中心軸線Ｌ１が下方に向かうに従って幅方向の外側に傾斜していることを示す（図６参照）。

タイヤ取付軸９は、このキングピン２０回りに車軸１１に対して首ふり可能に設けられている。

タイヤ１０は、タイヤ取付軸９の各々に複数個ずつ取り付けられており、車軸１１とともにキングピン２０回りに首ふり可能となっている。これら複数個ずつ取り付けられたタイヤ１０は、タイヤ取付軸９の回転にともなってタイヤ取付軸９と同じ回転数で回転する。
本実施形態では、タイヤ１０は各々のタイヤ取付軸９に二つずつ取り付けられており、ダブルタイヤとなっている。以下、ダブルタイヤのうち、キングピン２０側のタイヤ１０を内輪１０ａ、キングピン２０から離間する側のタイヤ１０を外輪１０ｂとする。

案内輪３９は、幅方向左右両側で、タイヤ１０を前後から挟み込むように四か所に設けられている。これら案内輪３９は、走行方向及び幅方向に直交する直交方向の上下に延在する回転軸を中心として回転可能となっており、車両１の走行にともなって案内レール１０１に接触し、案内レール１０１上を転動する。

案内部１９は、車軸１１を支持する懸架装置１２と、案内輪３９を支持する案内枠２１と、案内枠２１を車体２の床面に垂直な旋回軸Ｏ回りに旋回可能に支持する旋回軸受２２とを有している。

懸架装置１２は、車軸１１に剛接された左右一対のばね受け１４と、車体２の下部を構成する台枠３とばね受け１４との間に配置された左右一対の空気ばね１５と、ばね受け１４を直交方向に変位可能に支持する複数（本実施形態では四本）のリンク１６と、リンク１６と台枠３との間に配された懸架枠１７とを有している。

空気ばね１５は、その上端部が台枠３に取り付けられ、その下端部がばね受け１４の上端に取り付けられている。この空気ばね１５は、車体２に対するタイヤ１０の相対的な上下振動を緩和する。

懸架枠１７は、ばね受け１４の後側に位置して台枠３に固定されている。なお、後側の走行台車４ｂでは、上述したように前側の走行台車４ａと前後が逆であるため、懸架枠１７はばね受け１４の前側に位置している。

リンク１６は、互いに平行となるように上下左右に並び、懸架枠１７とばね受け１４とを連結している。また、これらリンク１６の一方の端部は、懸架枠１７とピン結合され、これらリンク１６の他方の端部は、ばね受け１４とピン結合されている。即ち、懸架枠１７とばね受け１４とリンク１６とは平行リンク機構を構成している。また、これらリンク１６は、タイヤ１０の駆動力や減速力を車体２に伝えるための牽引ロッドとしても機能している。

案内枠２１は、ばね受け１４の下部に配置されており、走行方向に延びる左右一対の縦梁３０と、これら一対の縦梁３０に結合されて幅方向外側に延びて、前後からタイヤ１０を挟み込むように配された一対の横梁３１とを有し、これらが井桁状に組まれて構成されている。また、各横梁３１の幅方向の端部位置には、上記の案内輪３９が一つずつ取り付けられている。

なお、案内枠２１には、この案内輪３９の下方に分岐案内輪３９ａが設けられており、軌道１００における分岐部で、軌道１００に設けられた不図示の分岐案内レールに接して転動し、車両１を分岐方向へと案内する（図３、図４参照）。

旋回軸受２２は、左右一対のばね受け１４と案内枠２１との間に配置されている。この旋回軸受２２は、詳細は図示しないが内側リングと外側リングとを有しており、内側リングと外側リングとのうち一方が一対のばね受け１４の下部に固定され、他方が案内枠２１の上部に固定されている。このようにして、図５に示すように、案内枠２１を車体２に対して旋回可能としている。そして、旋回軸Ｏ上には、案内枠２１の前後及び左右の中央部、及び、車軸１１の延在方向の中央部が位置している。

操舵機構２３は、案内枠２１の旋回軸Ｏ回りの旋回に連動して、タイヤ１０の操舵角を変えるリンク部材２４と、タイヤ１０に作用する力を減衰するダンパ４０、及びタイヤ１０へ復元力を付与する復元ばね４１とを有している。

リンク部材２４は、キングピン２０を回転中心としてタイヤ１０と一体的に揺動回転するステアリングアーム２７と、このステアリングアーム２７と案内枠２１とを連結するステアリングロッド２８とを有している。

ステアリングアーム２７は、直交方向に延びる軸線を中心として、タイヤ取付軸９に対して回転可能となるように、各タイヤ取付軸９にピン結合されており、車両１が軌道１００の直線部分を走行している状態で、前方に延びるように設けられている。

ステアリングロッド２８は、一方の端部でステアリングアーム２７の前方の端部とピン結合されている。また、ステアリングロッド２８は、車両１が軌道１００の直線部分を走行している状態で、幅方向内側に向かって延びて設けられており、他方の端部は案内枠２１の幅方向の中央位置にピン結合されている。このようにして、ステアリングロッド２８はステアリングアーム２７及び案内枠２１に対して直交方向に延びる軸線を中心として回転可能となっている。

即ち、案内枠２１が旋回軸Ｏを中心として旋回すると、ステアリングロッド２８はこの旋回にともなって変位し、ステアリングアーム２７を介してタイヤ取付軸９をキングピン２０を中心として回転させ、タイヤ１０を操舵するようになっている。

ダンパ４０は、左右一方（本実施形態では、左側）のタイヤ取付軸９と案内枠２１との間に設けられており、油圧ダンパ等の減衰装置であって、タイヤ１０がキングピン２０回りに回転する方向への力を減衰する。より具体的には、このダンパ４０は、一端が、案内枠２１の幅方向の中央位置であってステアリングロッド２８がピン結合された位置よりも前方で、かつ、ステアリングロッド２８に干渉しない位置で案内枠２１にピン結合されている。さらに、このダンパ４０の他端は、左右一方のタイヤ取付軸９とピン結合されている。ピン結合部分では、直交方向に延びる方向を回転軸線として、ダンパ４０の一端及び他端が回転可能になっている。

復元ばね４１は、左右他方（本実施形態では、右側）のタイヤ取付軸９と案内枠２１との間に設けられており、コイルばね等を用いて、タイヤ１０がキングピン２０回りに回転した際にタイヤ１０に対して回転前の状態に戻すような復元力を付与する。より具体的にはダンパ４０同様に、この復元ばね４１は、一端が、案内枠２１の幅方向の中央位置であってステアリングロッド２８がピン結合された位置よりも前方で、かつ、ステアリングロッド２８に干渉しない位置で案内枠２１にピン結合されている。さらに、この復元ばね４１の他端は、左右他方のタイヤ取付軸９とピン結合されている。ピン結合部分では、直交方向に延びる方向を回転軸線として、復元ばね４１の一端及び他端が回転可能になっている。

このような車両１によると、各々の走行台車４では各々のタイヤ取付軸９に複数個のタイヤ１０が取り付けられ、本実施形態ではダブルタイヤとなっている。このため、各々のタイヤ１０軸に一つのタイヤ１０が設けられている場合、即ち、シングルタイヤの場合に比べて重量の大きな車体２を支持することができる。

そして、このようにダブルタイヤで車体２の重量を受けることができるので、車体２の重量を分散して支持することができ、タイヤ１０一個当たりの負担荷重を小さくできる。従って、タイヤ１０の速度性能もタイヤ１０本来が持っている速度性能まで上げることが可能となり、１００ｋｍ／ｈ以上での走行も可能とすることができる。このようにタイヤ１０の本来の速度性能（１００ｋｍ／ｈ以上）で走行することにより、運行の時間短縮ができることで乗客に対するサービス向上が可能となるとともに、小曲線が多い都市部から駅間の長い郊外の都市まで軌道１００を延ばして運用することも可能となり、幅広い運用の交通システムを供給することができる。

また、このようにタイヤ１０一個当たりの負担荷重を小さくできることで、中子式のタイヤ１０を使用することなく、例えば、一般のトラックやバスに用いられるタイヤ１０を用いることも可能となる。

中子式のタイヤ１０は、タイヤ１０の交換時に専用の治具や工具が必要となり、交換作業も難しい。よって、タイヤ１０として一般のトラックやバスに用いられるタイヤを使用できることで、コスト低減やタイヤ１０の交換作業の手間を低減することが可能となる。

さらに、操舵されるタイヤ１０が０度以上８度以下の傾角で設けられている。即ち、傾角が小さくなっているため、ダブルタイヤであっても、タイヤ１０の操舵時に各タイヤ取付軸９に取り付けられた内輪１０ａと外輪１０ｂとの間で、タイヤ１０の中心からタイヤ１０における走行面までの半径の差、及び、タイヤ１０が軌道１００から受ける反力の差が小さくなり、タイヤ１０同士の間での偏摩耗を抑制できる。

また、操舵されるタイヤ１０が０度以上のプラスの傾角で設けられているため、タイヤ１０には車両１が直進するような復元力が作用し、直進安定性の向上を図ることができる。

ここで、キングピン２０の傾角は０度であることが最も好ましいが、実際には操舵系部品の摩耗や操舵系部品の製作寸法誤差などの影響が考えられるため、完全に０度にすることは設計上難しい場合もある。よって本実施形態では、キングピン２０の傾角を０度以上８度以下としているが、０度以上５度以下、好ましくは０度以上３度以下、さらに好ましくは０度以上１度以下とするとよい。

そしてキングピン２０の傾角を０度以上１度以下とした場合、この上限の１度は、ダブルタイヤ１０を構成する内輪１０ａと外輪１０ｂとが操舵時に下方に移動する下降量が、通常走行の摩耗によって生じ得る内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の荷重半径差Δｒ以下となるようにすることによって規定された数値である。

そして、このような通常走行の摩耗によって生じ得る荷重半径差Δｒの数値とは、曲線部分の走行時に車両１が受ける遠心力によって内輪１０ａと外輪１０ｂとの間で生じる荷重半径差の２０％となる数値である。

また、案内輪３９がタイヤ１０の前後に設けられていることで、軌道１００の曲線部分を走行する際に車両１に生じる超過遠心力を案内輪３９で受けることが可能となる。このため、タイヤ１０にはサイドスリップは生じず、ダブルタイヤの場合であっても十分な操舵性を得ることができる。

さらに、案内レール１０１によって案内輪３９が案内されると、案内枠２１が走行方向に応じて変位する。この変位にともなって車体２に対して案内枠２１が旋回軸受２２によって旋回しつつ、リンク部材２４によりタイヤ１０が操舵される。このような構造は、ボギー方式にステアリング方式を組み合わせた構造となっており、走行台車４全体を旋回させず案内枠２１のみを旋回させる。このため、旋回する重量を低減できることでより小さい力での旋回が可能となり、操舵性の向上につながる。

また、ダンパ４０と、復元ばね４１とによって、車両１が直線部分を走行している際にタイヤ１０がキングピン２０回りに揺動してしまうことを抑制でき、直進安定性を向上することができる。

本実施形態の車両１によると、操舵されるタイヤ１０でのキングピン２０の傾角を０度以上８度以下に規定するとともに、タイヤ取付軸９の各々の端部にタイヤ１０を複数個ずつ取り付けることで、コストを抑えつつ、十分な耐荷重性を得ることが可能となる。

ここで、本実施形態の各々のタイヤ取付軸９に取り付けられたダブルタイヤの内輪１０ａと外輪１０ｂとの間で空気圧が互いに異なっていてもよい。具体的には、内輪１０ａに比べ、外輪１０ｂの方が空気圧が高くなっている。

ここで、ダブルタイヤを採用した場合には、曲線部分走行時には、内輪１０ａよりも外輪１０ｂの方が遠心力の影響によって負担荷重が増える。このため、内輪１０ａと外輪１０ｂとの間で空気圧を同等にした場合には、外輪１０ｂの撓み量が大きくなって、外輪１０ｂの荷重半径が小さくなってしまう。

この場合、内輪１０ａと外輪１０ｂとでは、一回転当たりの走行距離は内輪１０ａよりも外輪１０ｂで小さくなり、内輪１０ａがスリップしてしまう。

さらに、曲線部分走行時には、曲線半径方向の外側に位置するタイヤ取付軸９に設けられたダブルタイヤの内輪１０ａと外輪１０ｂとの間では、曲線の回転半径の差異によって、内輪１０ａに比べ外輪１０ｂの方が一回転当たりの走行距離が大きくなる必要がある。しかし、内輪１０ａと外輪１０ｂとで回転数は同じであるため一回転当たりの内輪１０ａと外輪１０ｂとの走行距離は同じであり、この結果、上述した遠心力の影響と相まって、内輪１０ａのスリップが助長されてしまう。

ここで本実施形態では、内輪１０ａよりも外輪１０ｂの方が空気圧を高くしたことで遠心力を受けても外輪１０ｂの荷重半径を大きく保つことができ、一回転当たりの外輪１０ｂの走行距離を大きくすることができる。従って、内輪１０ａのスリップを抑制し、内輪１０ａの摩耗を抑えることで内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の偏摩耗を抑制することができる。

さらに、曲線部分を走行する際、曲線内側（図５の紙面に向かって右側）のタイヤ取付軸９に設けられたダブルタイヤでは、曲線外側（図５の紙面に向かって左側）のタイヤ取付軸９に設けられたダブルタイヤと比べて、遠心力の影響によって負担荷重が減少する。この負担荷重の減少量は、曲線内側におけるダブルタイヤにおいては内輪１０ａよりも外輪１０ｂの方が大きくなる。

ここで、本実施形態では外輪１０ｂの方が空気圧が高くなっていることで、このような遠心力の影響による外輪１０ｂの負担荷重の減少量を抑えることができる。よって、曲線内側におけるダブルタイヤで、外輪１０ｂのスリップを抑制し、この外輪１０ｂの摩耗を抑えることで、内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の偏摩耗を抑制することができる。

ここで、内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の具体的な空気圧差の数値としては、外輪１０ｂが内輪１０ａの１．１倍〜１．１５倍とすることが好ましい。この数値は、軌道系交通システムの車両が曲線部分を走行する際に、ダブルタイヤの内輪１０ａと外輪１０ｂとの間での負担荷重の差異によって生ずる荷重半径差を吸収できるような数値となっている。

さらに、本実施形態の各々のタイヤ取付軸９に取り付けられたダブルタイヤの内輪１０ａと外輪１０ｂとの間でタイヤ１０の幅寸法が異なっていてもよい。具体的には、キングピン２０側に設けられた内輪１０ａに比べ、キングピン２０から離間する位置に設けられた外輪１０ｂの方がタイヤ１０の幅寸法が大きくなっている。

このように、外輪１０ｂを、内輪１０ａに比べて幅の大きなタイヤ１０とすることで、外輪１０ｂが変形しにくくなり、外輪１０ｂの荷重半径を内輪１０ａに比べて大きく保つことができる。従って、外輪１０ｂの一回転当たりの走行距離を大きくでき、内輪１０ａのスリップ量を低減して内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の偏摩耗を防止できる。

さらに、曲線内側におけるダブルタイヤにおける外輪１０ｂの負担荷重の減少量を抑えることができ、この外輪１０ｂの摩耗を抑えることで、内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の偏摩耗を抑制することができる。

また、本実施形態の各々のタイヤ取付軸９に取り付けられたダブルタイヤの内輪１０ａと外輪１０ｂとの間でタイヤ１０の径寸法が異なっていてもよい。具体的には、キングピン２０側に設けられた内輪１０ａに比べ、キングピン２０から離間する位置に設けられた外輪１０ｂの方がタイヤ１０の径寸法が大きくなっている。

このように外輪１０ｂを、内輪１０ａに比べて径の大きなタイヤ１０とすることで、外輪１０ｂの荷重半径を内輪１０ａに比べて大きく保つことができる。従って、外輪１０ｂの一回転当たりの走行距離を大きくでき、内輪１０ａのスリップ量を低減して内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の偏摩耗を防止できる。さらに、曲線内側におけるダブルタイヤにおける外輪１０ｂの負担荷重の減少量を抑えることができ、この外輪１０ｂの摩耗を抑えることで、内輪１０ａと外輪１０ｂとの間の偏摩耗を抑制することができる。

さらに、径の小さな内輪１０ａとして摩耗の進んだ半摩耗状態のタイヤ１０を取り付け、外輪１０ｂとして新品のタイヤ１０を取り付けることで、外輪１０ｂの方が内輪１０ａよりもタイヤ１０の径を大きくすることが可能となる。即ち、タイヤローテーションによって内輪１０ａと外輪１０ｂとの径寸法差を設けることができる。そして、このようにすることで効率的にタイヤ１０を使い切ることが可能となる。

ここで、図６に示すように、各々のタイヤ取付軸９に取り付けられたダブルタイヤの内輪１０ａにおける該内側の端面と、外輪１０ｂにおける該外側の端面との間の距離であるタイヤ幅Ｗの走行路面１００ａ上での中央位置をＰ１とする。この場合、ダブルタイヤの中央位置Ｐ１と、キングピン２０の中心軸線Ｌ１が走行路面１００ａと交わる点Ｐ２との間隔Ｓが、５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下となっていることが好ましい。

このように、いわゆるキングピンオフセット量が５０ｍｍ〜３５０ｍｍ、さらに好ましくは５０ｍｍに近い距離となっていることにより、タイヤ１０の操舵時の操舵トルクを小さくできる。この結果、操舵抵抗が小さくなることから曲率の大きい（小曲線）の通過も可能となり、軌道線形上の制限も無く、自由な軌道線形計画ができる。また、操舵抵抗が小さいことから操舵系の部品に加わる荷重も小さいものとなり、操舵系部品を小さくでき、コンパクトで軽量な走行台車４とすることができる。

〔第二実施形態〕
以下、図７から図９を参照して本発明の第二実施形態に係る車両１Ａについて説明する。
図７から図９に示すように、本実施形態の車両１Ａが備える走行台車４Ａは、軌道１００の幅方向中央の位置に一つ設けられた案内レール１０１によって案内される点で、第一実施形態とは異なっている。
即ち、本実施形態では、車両１Ａは、軌道１００の幅方向中央の位置に軌道１００の延在方向に沿う案内レール１０１Ａが設けられた中央案内軌条式（センターガイド方式）の交通システムの車両となっている。

走行台車４Ａにおける案内輪３９は、幅方向の中央位置で、軌道１００上に設けられた一つの案内レール１０１Ａを幅方向から挟みこむように設けられている。そして、案内輪３９は、第一実施形態と同様にタイヤ１０を前後から挟み込むように四か所に設けられており、直交方向に延在する回転軸を中心として回転可能となっている。

案内枠２１Ａにおける一対の横梁３１Ａは、第一実施形態の横梁３１に比べ幅方向に短く形成されており、左右一対の縦梁３０Ａ間に配されており、これら縦梁３０Ａに結合されている。

本実施形態の車両１Ａによると、中央案内軌条式の交通システムでも、側方案内軌条式と同様に、操舵されるタイヤ１０でのキングピン２０の傾角を０度以上８度以下に規定するとともに、タイヤ取付軸９の各々の端部にタイヤ１０を複数個ずつ取り付けることで、コストを抑えつつ、十分な耐荷重性を得ることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、各々のタイヤ１０に内圧センサを設けて内圧を検知することで、内圧低下時やバーストした際に警報を発するようにしてもよい。

また、タイヤ１０には、中子式のタイヤ１０を用いてもよい。

さらに、ダブルタイヤではなく、トリプルタイヤ等であってもよく、各タイヤ取付軸９に取り付けられるタイヤ１０の個数は上述の実施形態の場合に限定されない。

また、上述の実施形態では、案内輪３９をタイヤ１０の前後から挟むように設けるとともに、ボギー方式にステアリング方式を組み合わせた構造となっている。しかし、例えば、案内輪３９はタイヤ１０の前方のみに設けるとともに、旋回軸受２２を設けないタイプのステアリング台車を走行台車４、４Ａとしてもよい。

１、１Ａ…車両 ２…車体 ３…台枠 ４（４ａ、４ｂ）、４Ａ…走行台車 ９…タイヤ取付軸 １０…タイヤ １１…車軸 １２…懸架装置 １４…ばね受け １５…空気ばね １６…リンク １７…懸架枠 １９…案内部 ２０…キングピン ２１、２１Ａ…案内枠 ２２…旋回軸受 ２３…操舵機構 ２４…リンク部材 ２７…ステアリングアーム ２８…ステアリングロッド ３０、３０Ａ…縦梁 ３１、３１Ａ…横梁 ３９…案内輪 ３９ａ…分岐案内輪 ４０…ダンパ ４１…復元ばね １００…軌道 １００ａ…走行路面 １０１、１０１Ａ…案内レール Ｏ…旋回軸

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る走行台車は、軌道の走行路面上を走行する軌道系交通システムの車両における車体の下部に設けられた車軸と、前記車軸の端部で、前記車体の幅方向両側に一対に設けられた軸状をなすキングピンと、前記キングピンを介して前記車軸に対して首ふり可能に設けられたタイヤ取付軸と、各々の前記タイヤ取付軸に複数個ずつ取り付けられたタイヤと、前記軌道の延在方向に沿って該軌道に設けられた案内レール上を転動して、前記軌道の幅方向から案内される案内輪と、前記案内輪及び前記車軸を支持する案内部と、前記案内部の変位に応じて、前記タイヤ取付軸を前記キングピン回りに回転させる操舵機構と、を備え、前記キングピンは、前記車体の走行方向及び幅方向に直交する垂直線を基準として０度以上１度以下の傾角で設けられ、前記タイヤ取付軸は、前記傾角を有して設けられ、前記キングピンでは、同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤのうち最も前記幅方向の内側に位置する該タイヤにおける該内側の端面と最も前記幅方向の外側に位置する該タイヤにおける該外側の端面との間の距離であるタイヤ幅の前記走行路面上での中央位置と、前記キングピンの中心軸線が前記走行路面と交わる点との間隔が、５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下となっており、前記案内輪は、前記タイヤの前後で、前記案内部に支持されており、前記案内部は、前記案内輪を支持するとともに、前記車体に対して旋回可能に設けられた案内枠を有し、前記操舵機構は、各々の前記タイヤ取付軸と前記案内枠との間に架設され、前記案内枠の変位に応じて、前記タイヤの操舵を行うリンク部材を有することを特徴とする。

このように、操舵されるタイヤが０度以上の傾角、即ち、プラスの傾角で設けられている。よって、タイヤには車両が直進するような復元力が作用し、直進安定性の向上を図ることができる。
また、このように操舵されるタイヤが０度以上１度以下のキングピン傾角、好ましくは０度に近いキングピン傾角で設けられているため、即ち、傾角が小さくなっているため、一つのタイヤ取付軸に対して複数個のタイヤを設けても、タイヤの操舵時に、各タイヤ取付軸に取り付けられた複数個のタイヤ同士の間で、タイヤ中心からタイヤの走行面までの半径の差と走行面から受ける反力の差を小さくできる。この結果、複数個のタイヤ同士の間での偏摩耗を抑制できる。

Claims (11)

1. 軌道の走行路面上を走行する軌道系交通システムの車両における車体の下部に設けられた車軸と、
   前記車軸の端部で、前記車体の幅方向両側に一対に設けられた軸状をなすキングピンと、
   前記キングピンを介して前記車軸に対して首ふり可能に設けられたタイヤ取付軸と、
   各々の前記タイヤ取付軸に複数個ずつ取り付けられたタイヤと、
   前記軌道の延在方向に沿って該軌道に設けられた案内レール上を転動して、前記軌道の幅方向から案内される案内輪と、
   前記案内輪及び前記車軸を支持する案内部と、
   前記案内部の変位に応じて、前記タイヤ取付軸を前記キングピン回りに回転させる操舵機構と、
   を備えることを特徴とする走行台車。
2. 前記キングピンは、前記車体の走行方向及び幅方向に直交する垂直線を基準として０度以上８度以下の傾角で設けられ、
   前記タイヤ取付軸は、前記傾角を有して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の走行台車。
3. 前記キングピンでは、
   同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤのうち最も前記幅方向の内側に位置する該タイヤにおける該内側の端面と最も前記幅方向の外側に位置する該タイヤにおける該外側の端面との間の距離であるタイヤ幅の前記走行路面上での中央位置と、前記キングピンの中心軸線が前記走行路面と交わる点との間隔が、５０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の走行台車。
4. 前記案内輪は、前記タイヤの前後で、前記案内部に支持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の走行台車。
5. 前記案内部は、前記案内輪を支持するとともに、前記車体に対して旋回可能に設けられた案内枠を有し、
   前記操舵機構は、各々の前記タイヤ取付軸と前記案内枠との間に架設され、前記案内枠の変位に応じて、前記タイヤの操舵を行うリンク部材を有することを特徴とする請求項４に記載の走行台車。
6. 同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤでは、前記キングピン側に設けられた前記タイヤに比べ、前記キングピンから離間する側に設けられた前記タイヤの方が空気圧が高くなっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の走行台車。
7. 同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤでは、前記キングピン側に設けられた前記タイヤに比べ、前記キングピンから離間する側に設けられた前記タイヤの方がタイヤ幅の寸法が大きくなっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の走行台車。
8. 同一の前記タイヤ取付軸における複数個の前記タイヤでは、前記キングピン側に設けられた前記タイヤに比べ、前記キングピンから離間する側に設けられた前記タイヤの方がタイヤ径の寸法が大きくなっていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の走行台車。
9. 前記案内輪は、前記軌道の幅方向両側に一対に設けられた前記案内レールによって案内されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の走行台車。
10. 前記案内輪は、前記軌道の幅方向中央の位置に一つ設けられた前記案内レールによって案内されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の走行台車。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の走行台車と、
    前記走行台車が下部に設けられた車体と、
    を備えることを特徴とする軌道系交通システムの車両。

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