JP3011810B2

JP3011810B2 - モノレール車両

Info

Publication number: JP3011810B2
Application number: JP3350220A
Authority: JP
Inventors: 節男佐藤; 一夫神山
Original assignee: Toko Electric Corp
Current assignee: Toko Electric Corp
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 2000-02-21
Anticipated expiration: 2015-02-21
Also published as: JPH05155337A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レールのリム部をその
両側に配置されたガイドタイヤによりガイドしながら走
行するモノレール車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のモノレール車両の走行駆動部の構
造としては、一般に駆動輪の前後にガイドタイヤを配設
してレールのリム部を両側からガイドすることにより、
モノレール車両本体の走行を可能にしていた。通常、レ
ールリムの両側に配設されたこれらガイドタイヤの間隔
は、レールの曲線部を通過する場合を考慮して、リムの
厚みに若干の余裕を加えた寸法としている。

【０００３】すなわち、図１１に示すように前後２か所
でレール７の両側に相対してガイドタイヤ５を設置する
と、レール７の曲線部を通過する場合、左右のガイドタ
イヤ５のレールリム７ａとの接触点が前後に移動するこ
とになる。つまり、曲線部の内側では前後の接触点の間
隔が拡がり、外側では反対に狭まる。ここで、ガイドタ
イヤ５の前後のスパンをＬ、レールリム７ａの外側半径
をＲ１、レールリム７ａの内側半径をＲ２、レールリム
７ａの厚さをｔ、ガイドタイヤ５の半径をｒとすると、
ガイドタイヤ５がレールリム７ａに密着した状態で走行
を可能にする左右のガイドタイヤ５の車軸２１の距離ｘ
は、数１として表される。

【０００４】

【数１】

【０００５】このように、距離ｘはレール７の曲線部の
曲率の大小に応じて異なる値となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、予め設定す
る左右のガイドタイヤ５の軸間距離をｓとすると、ｓの
大小により、走行状況が異なる。すなわち、ｓ＜ｔ＋２
ｒであれば、レールの直線、曲線を問わず、走行が不可
能である。つまり、ガイドタイヤをレールに装着できな
い。また、ｔ＋２ｒ≦ｓ＜ｘであれば、直線部の走行は
可能であるが、ガタを発生する場合がある。

【０００７】さらに、ｘ≦ｓであれば、レールの直線、
曲線ともに走行可能であるが、直線部ではガタを発生す
る場合がある。このガタはＲ１，Ｒ２が小さくて、Ｌ，
ｔが大きいと顕著に発生する。このように、ガイドタイ
ヤ５の配置が固定されているため、レール７の直線部を
走行する場合にガタが発生しないように軸間距離ｓをｔ
＋２ｒに設定すると、曲線部の通過ができなくなる。

【０００８】また反対に、曲線部の走行を可能にするた
め、軸間距離ｓをその曲線部について数１から得られる
距離ｘと等しくすると、直線部の走行ではガタを発生す
るという問題がある。このため、従来のモノレールでは
このガタをモノレールが安定して走行できるためのある
許容範囲内に納める構造としており、これによりモノレ
ールが走行可能なレール曲線部の最小半径が決定されて
しまい、その値は大きなものとなっていた。本発明は上
記問題点を解決するためになされたもので、その目的と
するところは、ガイドタイヤがレールの直線部、曲線部
のいずれを走行する場合でも、ガタを発生することなく
常に最適な走行状態を維持し、かつ極めて小さな半径の
レール曲線部を走行可能なモノレール車両を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、レールの前後２か所の位置に２個づつ配
設されたガイドタイヤの間隔を一定に保持しながらレー
ルのリム部を両側からガイドして走行するモノレール車
両において、ガイドタイヤの車軸を支持するとともにガ
イドタイヤの半径方向延長線上に配設された第１のリン
クと、ガイドタイヤの回転平面と同一な平面内の回動が
可能なように第１のリンクの他端に一端が軸支されると
ともに支持部に他端が軸支される第２のリンクと、ガイ
ドタイヤの回転平面と同一な平面内の回動が可能なよう
に第１のリンクの中間位置に一端が軸支されるとともに
支持部に他端が軸支される第３のリンクとを備えるとと
もに、各リンクの寸法比を、ガイドタイヤの移動軌跡が
走行方向と平行となるようにしたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明においては、ガイドタイヤの半径方向延
長線上に配設された第１のリンクによりガイドタイヤの
車軸が支持される。第２のリンクは、ガイドタイヤの回
転平面と同一の平面内を回動するように、一端が第１の
リンクの端部を軸支し、他端が支持部に軸支される。

【００１１】第３のリンクは、ガイドタイヤの回転平面
と同一の平面内を回動するように、一端が第１のリンク
の中間位置を軸支し、他端が支持部に軸支される。さら
に、各リンクの寸法比は、ガイドタイヤの移動軌跡が走
行方向と平行になるように設定される。それにより、ガ
イドタイヤがレールの曲線部を走行する際、ガイドタイ
ヤの前後移動が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明を適用したモノレール車両の駆動部の
実施例を示す上面図である。図に示されるように、車両
１の上面に支持部であるところの２個の駆動ユニット２
が取り付けられている。駆動ユニット２は、中央の駆動
輪３と、駆動輪３の両側に配設された支持輪４と、駆動
輪３の前後両側に配設された４個のガイドタイヤ５と、
ガイドタイヤ５を支持するリンク機構６等から構成され
ている。また、駆動ユニット２は駆動輪３の中心位置Ｕ
Ｃの下方で車両１を回動自在に支持している。なお、図
中の７ａはレールのリムである。

【００１３】図２は、図１の横断面図であり、駆動ユニ
ット２がレール７に装着された状態を示す。駆動ユニッ
ト２および車両１の重量は、車軸１０の先端の支持輪４
を介して、断面Ｈ型をしたレール７へ加えられる。ま
た、ガイドタイヤ５がレール７のリム７ａを両側から挟
み込むことにより、駆動ユニット２の進行方向と直角な
水平方向の位置決めが行われる。駆動ユニット２の前後
方向の駆動は、レール７の下面中央を上方へ押圧する駆
動輪３により行われる。

【００１４】ベアリング８，９により支持された駆動輪
３の車軸１１は、その右端でマイタ歯車１２，１３を介
し駆動用モータ１４により回転駆動される。また、これ
ら駆動輪３、駆動用モータ１４等は駆動ユニット２の底
部よりスプリング１５により、一定のバネ圧で上方へ押
圧されている。１６はスプリング１５に挿通されたシャ
フト１７が嵌合されるリニアベアリングである。駆動ユ
ニット２と車両１の接続部は、駆動ユニット２側に取り
付けられた主軸１８がベアリング１９，２０を介して車
両１を回動自在に支持する。

【００１５】図３は、リンク機構６の構造を詳細に示し
た図である。第１のリンク２２はヨーク状をした一端で
車軸２１によりガイドタイヤ５を軸支するとともに、そ
の他端は短い第２のリンク２３と可動ピン２４により回
動自在に連結される。また、リンク２２の中間位置より
も他端側の位置では、同様に短い第３のリンク２５と可
動ピン２６により回動自在に連結される。リンク２３，
２５は、その他端側でそれぞれ固定ピン２７，２８によ
り駆動ユニット２の本体に軸支される。

【００１６】固定ピン２７，２８の位置は、その間の距
離が可動ピン２４，２６間の距離よりもやや長くなるよ
うにして取り付けられる。その結果、これらリンク２
２，２３，２５により４節リンクが形成される。この４
節リンクでは、リンク２２先端のガイドタイヤ５の車軸
２１の移動軌跡が近似的にＹ方向の直線となる。このＹ
方向は駆動ユニット２の走行方向すなわちレール７の長
手方向である。

【００１７】また、リンク２５の固定ピン２８側端部に
はスプリング取付座２９が形成され、同様に駆動ユニッ
ト２の本体側にはスプリング取付座３１が形成され、そ
の間にスプリング３２が張設されることにより、リンク
２５は固定ピン２８を中心にして時計方向に回転しよう
とする。一方、固定ピン２８の周囲であって、リンク２
５の外側となる位置の、駆動ユニット２の本体側には、
ストッパ３３，３４が突設されて、リンク２５の回動範
囲を制限する。それにより、ガイドタイヤ５は、Ｙ方向
の一定範囲の前後移動が可能になるとともに、外力が加
えられない状態ではスプリング３２により常時、Ｙ方向
可動範囲の＋側端部に保持される。

【００１８】図４は、リンク機構６の構成をスケルトン
により示した図である。図では、リンク２３の固定ピン
２７を原点とし、リンク２３の回動半径をＲ₁とし、回
動角度をθとする。原点Ｏからリンク２５の固定ピン２
８までの距離のＸ成分，Ｙ成分を、それぞれＡ，Ｂとす
る。また、リンク２５の回動半径をＲ₂とする。さら
に、リンク２２の可動ピン２４から可動ピン２６までの
長さをＣ、可動ピン２６から車軸２１までの長さをＤ、
リンク２２の回動角度をαとする。ここで、車軸２１の
座標をＸＸ（θ），ＹＹ（θ）とすると、以下の数２〜
数１２を経て、それぞれ数１３，数１４として求められ
る。

【００１９】

【数２】

【００２０】

【数３】

【００２１】

【数４】

【００２２】

【数５】

【００２３】

【数６】

【００２４】

【数７】

【００２５】

【数８】

【００２６】

【数９】

【００２７】

【数１０】

【００２８】

【数１１】

【００２９】

【数１２】

【００３０】

【数１３】

【００３１】

【数１４】

【００３２】図５は、リンク機構６を実際に動作させた
場合の１例を示す図である。図では、互いに異なる位置
の３つのパターンを示したが、先端の車軸２１はほぼ直
線上を移動する。

【００３３】図６は、実際に試作したリンク機構６にお
ける車軸２１の変位をＸ成分，Ｙ成分ごとにプロットし
て示したグラフであり、Ｘ軸の目盛りをＹ軸目盛りの１
００倍に拡大している。試作では、リンク２３の回動半
径Ｒ₁を２０ｍｍ，リンク２５の回動半径Ｒ₂を２３ｍ
ｍ，原点から固定ピン２８までの距離のＸ方向成分Ａを
４２ｍｍ，同じくＹ方向成分Ｂを１５ｍｍ，リンク２２
の一方の長さをＣを３０ｍｍ，同じく他方の長さＤを８
０ｍｍとした。これらの値を数２〜数１４に代入して、
パラメータの回動角度α，θを可動範囲内で変化させな
がらＹ方向の変位とＸ方向の微小変位ΔＸを求めたもの
である。

【００３４】図では、Ｙ方向の変位３０ｍｍに対して、
Ｘ方向の変位が約０．６ｍｍとなり、実際の移動軌跡は
ほぼ直線と見なすことができる。このような直線状の軌
跡を得られるリンク機構６各部の寸法比は、試作例以外
にも無限の組合せが考えられる。このようにリンク機構
６は、３本のリンクの組合せただけの簡単な構造で、直
線運動が得られるとともに、その機構部がガイドタイヤ
５の運動方向に対して一方の側に収納される。そのた
め、モノレール車両のレールガイドとして用いると、レ
ールの曲線部を走行する場合の曲線内側であっても、こ
れらのリンク機構部は何ら走行の障害になることがなく
好都合である。

【００３５】次に、このリンク機構６を、図１に示すよ
うに駆動ユニット２のレール７のリム７ａの通過位置の
前後左右に取付けた場合の動作について説明する。図７
は駆動ユニット２がレールリム７ａの直線部を走行して
いる状態を示す。ガイドタイヤ５ｆｌ，５ｒｌとガイド
タイヤ５ｆｒ，５ｒｒの左右の間隔は予め設定された間
隔ｘに保たれるとともに、前後のスパンＬはスプリング
３２とストッパ３３により最大の状態に保持されてい
る。ここでは、前部および後部でそれぞれガイドタイヤ
５ｆｌ，５ｒｌとガイドタイヤ５ｆｒ，５ｒｒとが左右
からレールリム７ａを挟むことにより、レールリム７ａ
の幅方向についての位置決めがなされる。それにより、
左右の支持輪４の車軸１０の延長線とレールリム７ａと
が直交するとともに、その直交部が駆動ユニット２の中
心ＵＣに一致する。

【００３６】図８は駆動ユニット２がレールリム７ａの
曲線部にさしかかった状態を示す。前部右側のガイドタ
イヤ５ｆｒはレールリム７ａの右側に傾いている部分に
つかえて後退をする。この後退量はレールリム７ａの曲
率に応じた値となり、最大でリンク２５がストッパ３４
により停止されるまでである。ここで、ガイドタイヤ５
ｆｒはレールリム７ａより力Ｆを受けるが、この力Ｆを
駆動ユニット２の回転中心ＵＣとガイドタイヤ５ｆｒの
車軸２１とを結ぶ方向と、その方向に垂直な方向とに分
解すると、それぞれＦｈ，Ｆｖとなる。

【００３７】一方、駆動ユニット２には駆動輪３により
推進力Ｐが発生し、この推進力Ｐと力Ｆとの合成力がＳ
となる。また、駆動ユニット２の回転中心ＵＣの回りに
はＦｖによるモーメントＭが発生するなお、レールリム
７ａが右側に曲がっているため、前部左側のガイドタイ
ヤ５ｆｌとレールリム７ａとの間には隙間Ｇが発生す
る。

【００３８】図９は、駆動ユニット２が右側へ回動を始
めたことにより、後部のガイドタイヤ５ｒｌ，５ｒｒの
位置が微小角度β傾いた状態を示す。後部右側のガイド
タイヤ５ｒｒの移動ラインＧＭＬは、レールリム７ａに
対して時計方向に傾斜するため、ガイドタイヤ５ｒｒ
は、レールリム７ａより力Ｅを受ける。この力Ｅの移動
ラインＧＭＬに対する平行成分がＥｈとなり、垂直成分
がＥｖとなる。このＥｈにより、ガイドタイヤ５ｒｒは
前方へ移動する。

【００３９】このようにして、駆動ユニット２がレール
７の曲線部を通過する場合、曲線の内側では前部のガイ
ドタイヤ５ｆｒが後退し、後部のガイドタイヤ５ｒｒが
前進しながらレールリム７ａをガイドして走行を続ける
ことが可能となる。またレール７の曲線部を通過する
と、移動したガイドタイヤ５ｆｒ，５ｒｒはそれぞれの
スプリング３２により元の位置に復帰する。

【００４０】図１０は駆動ユニット２が一定曲率のレー
ルの曲線部を走行している状態を示す。すでに説明した
ように、曲線内側のガイドタイヤ５ｆｒ，５ｒｒの前後
のスパンは、縮小されてＬ₁となる。このスパンＬ₁は、
数１５として表される。

【００４１】

【数１５】

【００４２】なお、数１５中のガイドタイヤの左右の距
離ｘは、隙間を加えずｔ＋２ｒとしている。このよう
に、実施例の駆動ユニット２では、リンク機構６を備え
たことにより、左右のガイドタイヤの軸間距離ｘをｔ＋
２ｒに設定することが可能となり、レールリム７ａの直
線部ではガタが発生しなくなり走行が安定する。

【００４３】また、レールリム７ａの曲線部では、曲線
の内側に位置するガイドタイヤ５ｆｒ，５ｒｒのスパン
Ｌ₁が縮小することにより、軸間距離ｘをｔ＋２ｒに保
ったまま走行が可能となる。さらに、このようなレール
ガイドとしての適切な機能を、単純な４節リンク機構か
らなるリンク機構６により実現したため、駆動ユニット
２の軽量化がはかれるとともに、メンテナンスが容易に
なる。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、レー
ルの前後左右位置にガイドタイヤを支持する各リンクの
寸法比を、ガイドタイヤの移動軌跡が走行方向と平行に
なるように設定したことにより、ガイドタイヤがレール
の曲線部を走行する際、ガイドタイヤの前後移動が可能
になる。それにより、レールの直線部をガイドタイヤが
通過する場合はガタの発生しない適正な軸間距離に保た
れ、曲線部を通過する場合は曲線の内側のスパンが縮小
されてその分、軸間距離が拡がり、ガイドタイヤの走行
状態が常に最適な状態に維持される。また、ガタを用い
ることによってレール曲線部を走行可能とする機構では
ないため、このガタの許容値によりレール曲線部の最小
半径が決定されてしまうことはなく、従来のモノレール
と比べて極めて小さな半径のレール曲線部が走行でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したモノレール車両の駆動部の実
施例を示す上面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】リンク機構の構成を示す図である。

【図４】リンク機構のスケルトンを示す図である。

【図５】リンク機構の動作を示す説明図である。

【図６】リンク機構の変位の一例を示すグラフである。

【図７】走行中におけるガイドタイヤの動作を示す説明
図である。

【図８】走行中におけるガイドタイヤの動作を示す説明
図である。

【図９】図８の要部を拡大して示した説明図である。

【図１０】走行中におけるガイドタイヤの動作を示す説
明図である。

【図１１】従来例の動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１車両２駆動ユニット３駆動輪４支持輪５ガイドタイヤ６リンク機構７レール７ａリム８，９ベアリング１０，１１車軸１２，１３マイタ歯車１４駆動用モータ１５スプリング１６リニアベアリング１７シャフト１８主軸１９，２０ベアリング２１車軸２２，２３リンク２４可動ピン２５リンク２６可動ピン２７，２８固定ピン２９，３１スプリング取付座３２スプリング３３，３４ストッパ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】レールの前後２か所の位置に２個づつ配
設されたガイドタイヤの間隔を一定に保持しながらレー
ルのリム部を両側からガイドして走行するモノレール車
両において、ガイドタイヤの車軸を支持するとともにガイドタイヤの
半径方向延長線上に配設された第１のリンクと、ガイドタイヤの回転平面と同一な平面内の回動が可能な
ように第１のリンクの他端に一端が軸支されるとともに
支持部に他端が軸支される第２のリンクと、ガイドタイヤの回転平面と同一な平面内の回動が可能な
ように第１のリンクの中間位置に一端が軸支されるとと
もに支持部に他端が軸支される第３のリンクと、を備えるとともに、各リンクの寸法比を、ガイドタイヤ
の移動軌跡が走行方向と平行となるようにしたことを特
徴とするモノレール車両。