JP3591205B2 - 台車駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車に装着され、例えば予め設定した軌道に沿って自動走行するのに用いられる台車駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の台車駆動装置としては、床面に設けた軌道を検出する手段と、個別に回転駆動する左右の駆動輪を備え、軌道の検出信号に基づいて各駆動輪の回転を制御することにより、軌道に沿って自動走行するようにしたものがある。また、近年では、台車側に取付けられる上部フレームと、駆動輪を備えた下部フレームとの間にスプリングを設けた構成を有し、下部フレームとともに駆動輪を床面に押付けることにより、駆動力を確実に床面に伝えるようにしたものがあり、この種の台車駆動装置には、台車の手押し走行に対処するために、上部フレームに対して下部フレームを上昇させる機構を備えたものもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動輪を床面に押付ける機能を備えた台車駆動装置において、上下のフレームの間にスプリングを備えた従来の台車駆動装置では、駆動輪の走行経路に凹凸や左右の傾斜があると、その凹凸あるいは傾斜において下部フレーム全体が傾斜した状態となり、この下部フレームには各駆動輪を駆動するモータなどの重量物が設けてあるので、下部フレームの重量により傾斜下側の駆動輪の接地荷重が大きくなり、その結果、左右の駆動力がアンバランスになって直進性等の走行機能が損なわれることがあるという問題があり、このような問題を解決することが課題であった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、駆動輪を床面に押付ける機能を備えた台車駆動装置であって、駆動輪の走行経路に凹凸や傾斜がある場合でも、左右の駆動輪の駆動力をバランス良く床面に伝えることができ、良好な走行機能を得ることができる台車駆動装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる台車駆動装置は、請求項１として、台車側となる上部フレームと、下部フレームを備え、下部フレームには、左右の駆動輪を保持する車軸を所定の上下範囲において移動自在に且つ左右に傾斜可能に設けると共に、両駆動輪の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフトを固定し、上部フレームに中空シャフトを軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着すると共に、中空シャフト内に上部フレームに対して車軸を下方向に押圧するスプリングを備えた構成とし、請求項２として、左右の駆動輪を車軸に対して回転自在に設けると共に、下部フレームに個々の駆動輪の回転駆動源を設け、各駆動輪と回転駆動源との間に回転伝達用のチェーンを設けた構成とし、請求項３として、上部フレームに、中空シャフトを軸方向に移動させる昇降機構を備えた構成とし、請求項４として、昇降機構が、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えている構成としており、上記の構成を従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
【０００７】
本発明の請求項１に係わる台車駆動装置では、下部フレームにおいて中空シャフトが両駆動輪の中心に対応する位置に固定してあり、この中空シャフトを上部フレームに対して軸回りに回転自在に装着してあるので、上部フレームに対して下部フレームが回動可能であり、両駆動輪の回転速度を異ならせることによる旋回走行を円滑なものにする。また、中空シャフトを上部フレームに対して軸方向に移動自在に装着すると共に、中空シャフト内に上部フレームに対して車軸を下方向に押圧するスプリングを備えているので、スプリングによって両駆動輪の中心位置で車軸を下方向に押圧し、これにより両駆動輪を床面に押付けて駆動力を床面に確実に伝えている。そして、当該台車駆動装置では、下部フレームに対して車軸が所定の上下範囲において移動自在で且つ左右に傾斜可能になっているので、駆動輪の走行経路に凹凸や左右の傾斜がある場合には、その凹凸あるいは傾斜において車軸および駆動輪だけが傾斜することとなり、この際、スプリングで両駆動輪の中心位置つまり車軸の中央を直接押圧しているので、スプリングの力が車軸を水平に戻そうとする方向に働いて左右の駆動輪の接地荷重をほぼ均一にする。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる台車駆動装置では、左右の各駆動輪が下部フレームに設けた個々の回転駆動源およびチェーンにより個別に駆動されることとなり、走行経路の凹凸や傾斜により車軸および駆動輪が傾斜した際には、スプリングの力が車軸を水平に戻そうとする方向に働くのに加えて、チェーンの張力が下部フレームと各駆動輪との間に生じた変位を元に戻そうとする方向に働き、左右の駆動輪の接地荷重をより均一にする。
【０００９】
本発明の請求項３に係わる台車駆動装置では、上部フレームに中空シャフトを軸方向に移動させる昇降機構を備えているので、昇降機構により中空シャフトを上昇させることにより下部フレームを上昇させ、さらには各駆動輪を床面から上昇させ、作業者による台車の手押し走行に対処し得る。また、請求項１に記載したように、スプリングは車軸を直接押圧しており、車軸は下部フレームに対して所定の上下範囲において移動自在になっているので、中空シャフトとともに下部フレームを上昇させる際、少なくとも下部フレームに対して車軸が下降限に至るまでの間は、スプリングの力が下部フレームに加わることがなく、その分昇降機構の負荷が軽減される。
【００１０】
本発明の請求項４に係わる台車駆動装置では、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えた昇降機構を採用したので、上昇の場合には、カムにより、フランジ部を押し上げるようにして中空シャフトを軸方向に上昇させ、中空シャフトとともに下部フレームを上昇させることとなり、下降の場合には、カムの案内に伴って、中空シャフトおよび下部フレームをそれらの自重やスプリングの反発力により下降させる。
【００１１】
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に係わる台車駆動装置によれば、駆動輪を床面に押付ける機能を備えた台車駆動装置において、上部フレームに対して、下部フレームの両駆動輪の中心に対応する位置に固定した中空シャフトを軸回りに回転自在に装着したことから、両駆動輪の回転速度を異ならせることによる旋回走行を円滑に行うことができ、さらに、駆動輪の走行経路に凹凸や傾斜がある場合に、車軸および駆動輪だけを傾斜させて、駆動輪に下部フレームの重量が加わるのを防止することができると共に、凹凸や傾斜により直進性が損なわれるような事態を防止することができ、しかも、スプリングで車軸を直接押圧することにより、左右の駆動輪の接地荷重をほぼ均一なものにして、左右の駆動輪の駆動力をバランス良く床面に伝えることができ、直進時や旋回時において良好な走行機能を得ることができる。また、スプリングにより車軸を直接押圧して、駆動輪を床面に押付ける構造であることから、例えば上下のフレームの間にスプリングを設けた従来の装置に比べて、スプリングの上下方向の組付けスペースを大きく得ることができ、これにより、駆動輪の押付け力の増大などにも容易に対処することができ、あるいは上下寸法の小型化を図ることもできる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる台車駆動装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、走行経路の凹凸や傾斜により車軸および駆動輪が傾斜した際には、スプリングの力に加えてチェーンの張力が働くことにより、左右の駆動輪の接地荷重ならびに左右の駆動力がより均一なものとなり、走行機能をより一層向上させることができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係わる台車駆動装置によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、昇降機構により、下部フレームおよび駆動輪を上昇させて作業者による台車の手押し走行に容易に対処させることができ、しかも、請求項１に記載したように、下部フレームに対して上下に移動自在な車軸をスプリングで直接押圧していることから、中空シャフトとともに下部フレームを上昇させる際に、少なくとも下部フレームに対して車軸が下降限に至るまでの間は、スプリングの力が下部フレームに加わることがなく、その分昇降機構の負荷を軽減することができ、また、スプリングの中心に沿って中空シャフトを垂直方向に上昇させるので、円滑な動作を実現することができ、昇降機構のとくに駆動源に対する過負荷を防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項４に係わる台車駆動装置によれば、請求項３と同様の効果を得ることができるうえに、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えた昇降機構を採用したことから、簡単な構造で円滑な昇降動作を実現することができ、装置の小型化および軽量化、モータに対する過負荷の防止などに貢献することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図１〜図４を用いて、本発明に係わる台車駆動装置の一実施例を説明する。なお、図１、図３および図４では、各々の左方向が台車駆動装置の進行方向である。また、図２は台車駆動装置を正面側から見た状態を示している。
【００１７】
図示の台車駆動装置１は、図１および図２中に一部を仮想線で示す台車Ｃの下面に装着される。台車Ｃは、図示は省略したが、前側および右側である後側に左右の前輪および後輪を備えている。また、前輪は、旋回走行に対処するために回動自在なブラケットに取付けてある。
【００１８】
台車駆動装置１は、基本構成としては、その上面部を台車Ｃに装着するボックス状の上部フレーム２と、同じくボックス状の下部フレーム３を備え、下部フレーム３には、左右の駆動輪４，４を保持し且つ所定の上下範囲において移動自在な車軸５と、両駆動輪４，４の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフト６を備え、上部フレーム２に中空シャフト６を軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着すると共に、中空シャフト６内に上部フレーム２に対して車軸５を下方向に押圧するスプリング７を備えている。
【００１９】
車軸５は、下部フレーム３の前後方向の中央に位置し、下部フレーム３を左右に貫通した状態になっている。ここで、下部フレーム３の左右側壁には、図１および図４に示すように、その下側から、車軸５の直径よりも小さい一定の幅で所定の長さに切り欠いた案内溝３ａが形成してあり、これに対して車軸５には、左右側壁に対応する２か所に、その前後２か所を切り込んだ状態の規制部５ａが形成してある。そして、左右の案内溝３ａに車軸５の各規制部５ａを摺動自在に係合し、各案内溝３ａの下端開放部分に止め板８を固定する。これにより、車軸５は、案内溝３ａの上端部から止め板８に至る上下範囲において移動自在であり、且つ回転不能な状態になっている。
【００２０】
各駆動輪４，４は、図２〜図４に示すように、下部フレーム３側に従動スプロケット９，９を同軸状に備えており、この従動スプロケット９とともに車軸５に対して回転自在に取付けてある。
【００２１】
下部フレーム３における車軸５の前後側には、２つの回転駆動源（モータ）１０，１０が設けてある。このとき、前側回転駆動源１０は出力軸を左向きにし、後側回転駆動源１０は出力軸を右向きにして配置してあり、各々の出力軸には駆動スプロケット１１，１１が同軸状に取付けてある。そして、前側回転駆動源１０の駆動スプロケット１１と左駆動輪４の従動スプロケット９との間、および後側回転駆動源１０の駆動スプロケット１１と右駆動輪４の従動スプロケット９との間に、回転伝達用のチェーン１２，１２がそれぞれ巻掛けてある。つまり、この実施例では、前側回転駆動源１０により左駆動輪４を駆動し、後側回転駆動源１０により右駆動輪４を駆動する。
【００２２】
また、各回転駆動源１０は、下部フレーム３内において、各々のケース１３により前後方向に移動可能に保持してあると共に、下部フレーム３の前後端部に設けた各々のアジャスタ１４により前後方向の位置調整が成されるようになっている。つまり、回転駆動源１０の位置調整に伴って各チェーン１２の張り具合を調整し得るようにしてある。
【００２３】
さらに、下部フレーム３は、その上面の中央部に、円形の開口部を有すると共に、この開口部に、下部フレーム３の上面側に凹部を形成する円形の保持プレート１５が複数のボルトにより固定してある。保持プレート１５は、その中心に、上側から見て車軸５の中央部を覗かせる円形の開口部が形成してある。そして、この保持プレート１５に、両駆動輪４，４の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフト６が設けてある。
【００２４】
中空シャフト６は、上下に開放された円筒体であって、下端部には固定用フランジ６ａを有しており、保持プレート１５に対して同心状に配置されると共に、固定用フランジ６ａに螺着する複数のボルトによって保持プレート１５に固定してある。
【００２５】
上記の中空シャフト６に対して、上部フレーム２の下壁部２ａの中央には、上下方向に開放されたベアリング１６がその外周を保持するベアリングケース１７により固定してある。そして、中空シャフト６は、ベアリング１６にその上側まで貫通する状態に挿設してあり、これにより、上部フレーム２に対して軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着してある。
【００２６】
さらに、中空シャフト６内には、圧縮コイルばねであるスプリング７が設けてある。ここで、左右の駆動輪４，４の中心に対応する位置つまり車軸５の中央部には、その上部にばね座１８がボルト１９により固定してある。このばね座１８は、保持プレート１５の中心の開口部を通して中空シャフト６の下端部内側に係脱自在である。スプリング７は、下端部をばね座１８に当接させると共に、上端側を中空シャフト６の上端から突出させ、さらに、上端部を上部フレーム２の上壁部２ｂに当接させており、これにより、上部フレーム２に対して車軸５の中央部を下方向に押圧している。なお、上部フレーム２の上壁部２ｂに、スプリング７の上端部を位置規制する手段を設けることも良い。
【００２７】
上部フレーム２には、中空シャフト６を軸方向に移動させる昇降機構が設けてある。昇降機構は、中空シャフト６の外周側に張出したフランジ部２０と、昇降用モータ２１と、フランジ部２０の下面に当接して昇降用モータ２１による回転運動をフランジ部２０の上下運動に変換するカム２２を備えている。
【００２８】
フランジ部２０は、この実施例の場合、中空シャフト６の上端部分に対して回転不能に係合させた円形のプレートで構成してあって、中空シャフト６の上端部に抜け止め用のナット２３を螺着することによって完全に固定されており、中空シャフト６とともに上下動可能であり且つ回転可能である。
【００２９】
昇降用モータ２１は、出力軸２１ａを前方に向けた状態で上部フレーム２内の後部に配置してある。他方、カム２２は、昇降用モータ２１の出力軸２１ａに同心状に装着された円形の本体部２２ａと、本体部２２ａに対して偏心した位置に設けた円形の接触部２２ｂを備えており、この接触部２２ｂがフランジ部２０の下面に当接する。
【００３０】
上記のカム２２は、図２に示すように、中空シャフト６を含む下部フレーム３側の重量に耐え得るように、上部フレーム２の下壁部２ａに設けた左右一対の案内部材２４，２４によって、本体部２２ａの下部両側が摺動自在に支持されている。また、本体部２２ａの外周の一部には、その半径を一段小さくしたｃが設けてある。
【００３１】
上記のカム２２に対して、上部フレーム２内には、カム２２の回転状態を検出し、これにより昇降機構の作動状態を判断するための２つのリミットスイッチ２５Ａ，２５Ｂが配置してある。両リミットスイッチ２５Ａ，２５Ｂは、カム２２の両側に配置してあって、本体部２２ａの外周面に対する接触子２５ａを備えており、この接触子２５ａにより先の凹部２２ｃを検出する。
【００３２】
つまり、図２に示すカム２２のように、接触部２２ｂが下側に位置し、且つ凹部２２ｃが図中左側に位置しているときには、左側のリミットスイッチ２５Ａにより凹部２２ｃを検出し、これにより昇降機構が下降状態にあることを判断する。また、カム２２の回転により接触部２２ｂが上側に移動すると、凹部２２ｃが図２中右側へ移動し、その凹部２２ｃを右側のリミットスイッチ２５Ｂで検出することにより、昇降機構が上昇状態にあることを判断する。
【００３３】
さらに、当該台車駆動装置１は、下部フレーム３の前部に、床面に設けた軌道（図示略）を検出するための３個のセンサ２６を備えているほか、センサ２６からの信号により各回転駆動源１０，１０の回転制御を行う制御部やバッテリーなどを備えている。また、下部フレーム３の上面には、両フレーム２，３の最接近位置で上部フレーム２に当接するストッパ２７が設けてあり、両フレーム２，３の接近し過ぎによる内部機構の損傷を防止している。
【００３４】
上記の構成を備えた台車駆動装置１は、例えば、上部フレーム２を保持して下部フレーム３を吊り下げた状態にすると、フランジ部２０がベアリング１６の上端部に当接することにより、中空シャフト６を含む下部フレーム３全体の下降位置を規制する。また、スプリング７が伸長して車軸５が下がる状態になるが、車軸５はチェーン１２さらには止め板８により下降位置が規制される。なお、スプリング７は、車軸５が下降しても完全に伸びきることはなく、ある程度の圧縮状態にある。
【００３５】
次に、台車駆動装置１は、台車Ｃの下面に上部フレーム２を装着すると、図１に示すように、上部フレーム２に対して中空シャフト６が上昇して、フランジ部２０とベアリング１６とが離間すると共に、スプリング７がさらに圧縮され、ばね座１８が中空シャフト６の下端部内側に係合し、車軸５は案内溝３ａの上端部により位置規制される。
【００３６】
この状態において、台車駆動装置１は、スプリング７で両駆動輪４，４の中心位置つまり車軸５の中央部を下方向に直接押圧し、これにより両駆動輪４，４を床面Ｆに押付けて駆動力を床面Ｆに確実に伝えており、センサ２６で床面Ｆの軌道を検出しながら両駆動輪４，４の回転速度を個別に制御して走行する。このとき、台車駆動装置１は、左右の駆動輪４，４の回転速度を異ならせることによって旋回走行を行うことができ、この際には、下部フレーム３において中空シャフト６が両駆動輪４，４の中心（旋回中心）に対応する位置にあり、この中空シャフト６を上部フレーム２に対して軸回りに回転自在に装着してあるので、下部フレーム３全体が回動して旋回走行を円滑なものにする。
【００３７】
さらに、台車駆動装置１は、駆動輪４，４の走行経路に凹凸や左右の傾斜がある場合には、下部フレーム３の案内溝３ａにおいて車軸５が上下移動自在であることから、図２中に仮想線で駆動輪を示すように、車軸５および駆動輪４，４だけが傾斜することとなり、この際、スプリング７で車軸５の中央を直接押圧しているので、スプリング７の力が車軸５を水平に戻そうとする方向（図２中の矢印Ａ方向）に働いて左右の駆動輪４，４の接地荷重をほぼ均一にする。
【００３８】
しかも、当該台車駆動装置１は、車軸５および駆動輪４，４が傾斜した際、スプリング７の作用に加えて、左右のチェーン１２，１２の張力が下部フレーム３と各駆動輪４，４との間に生じた変位を元に戻そうとする方向（図２中の矢印Ｂ方向）に働き、左右の駆動輪４，４の接地荷重をより均一にする。
【００３９】
つまり、この種の台車駆動装置では、凹凸や傾斜により車軸が傾いた場合、傾斜下側の駆動輪の接地荷重が大きくなり、また、従来技術の項で述べたように上下のフレームの間にスプリングを備えたものでは、下部フレーム全体の重量によって傾斜下側の駆動輪の接地荷重が著しく大きくなり、これにより直進性が損なわれることがあるが、当該台車駆動装置１では、車軸５および両駆動輪４，４だけが傾斜するので、傾斜下側の駆動輪４に下部フレーム３の重量が加わることがなく、しかも、スプリング７とチェーン１２の力により左右の駆動輪４，４の接地荷重を均一にして左右の駆動力のバランスを維持しており、これにより安定した走行性が得られることとなる。
【００４０】
そしてさらに、台車駆動装置１は、昇降機構により中空シャフト６とともに下部フレーム３を上昇させることにより、作業者による台車Ｃの手押し走行に対処し得る。すなわち、図１および図２に示す状態から、昇降用モータ２１によりカム２２を１８０度回転させると、カム２２の接触部２２ｂが上側に移動してフランジ部２０を押し上げることとなり、これにより中空シャフト６とともに下部フレーム３が上昇し、最終的には車軸５が上昇して両駆動輪４，４が床面Ｆから離間する。このとき、下部フレーム３に対して、車軸５は止め板８により下降位置が規制される。なお、駆動輪４が床面Ｆに接触していると、その回転が回転駆動源（モータ）１０に伝達されて抵抗を生じるので、駆動輪４を床面Ｆから離間させるようにしている。
【００４１】
このとき、当該台車駆動装置１では、スプリング７は車軸５を直接押圧しており、車軸５は下部フレーム３に対して所定の上下範囲において移動自在になっているので、中空シャフト６とともに下部フレーム３を上昇させる際、少なくとも下部フレーム３に対して車軸５が下降限に至るまでの間は、スプリング７の力が下部フレーム３に加わることがなく、その分昇降機構とくに昇降用モータ２１の負荷が軽減されることとなる。また、スプリング７の中心に沿って中空シャフト６を垂直方向に上昇させるので、動作がきわめて円滑であり、昇降用モータ２１の過負荷が防止されることとなる。
【００４２】
なお、当該台車駆動装置１による自動走行に戻す場合には、昇降用モータ２１によりカム２２を１８０度回転させると、カム２２の接触部２２ｂの案内に伴って、中空シャフト６および下部フレーム３がそれらの自重やスプリング７の反発力により下降し、再び両駆動輪４，４を床面Ｆに押付けた状態にする。
【００４３】
上記の台車駆動装置１は、その構造において、例えば上下のフレームの間にスプリングを備えた従来の装置と比べると、スプリング７により車軸５を直接押圧する構造であることから、部品点数も少なくて済み、しかも、スプリング７の上下方向の組付けスペースを大きく得ることができ、これにより、駆動輪４の押付け力の増大などにも対処する容易であり、あるいは上下寸法の小型化を図ることが可能である。
【００４４】
また、台車駆動装置１では、フランジ部２０と、昇降用モータ２１と、カム２２を備えた昇降機構を採用すると共に、昇降機構による中空シャフト６の移動方向とスプリング７の中心軸方向とが一致していることから、簡単な構造で円滑な昇降動作が行われることとなる。なお、昇降機構において、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムとしては、上記実施例以外の形態を有するカムあるいはカム機構を採用することも当然可能である。
【００４５】
【図面の説明】
【００４６】
【図１】本発明に係わる台車駆動装置の一実施例において一部を破断した状態の側部断面図である。
【００４７】
【図２】図１に示す台車駆動装置において上部フレームをカムの前面位置で破断した状態の正面断面図である。
【００４８】
【図３】図１に示す台車駆動装置において上部フレームを一部破断した状態の平面断面図である。
【００４９】
【図４】図１に示す台車駆動装置の底面図である。
【００５０】
【符号の説明】
Ｃ 台車
１ 台車駆動装置
２ 上部フレーム
３ 下部フレーム
４ 駆動輪
５ 車軸
６ 中空シャフト
７ スプリング
１０ 回転駆動源
１２ チェーン
２０ フランジ部（昇降機構）
２１ 昇降用モータ（昇降機構）
２２ カム（昇降機構）
【発明の属する技術分野】
本発明は、台車に装着され、例えば予め設定した軌道に沿って自動走行するのに用いられる台車駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の台車駆動装置としては、床面に設けた軌道を検出する手段と、個別に回転駆動する左右の駆動輪を備え、軌道の検出信号に基づいて各駆動輪の回転を制御することにより、軌道に沿って自動走行するようにしたものがある。また、近年では、台車側に取付けられる上部フレームと、駆動輪を備えた下部フレームとの間にスプリングを設けた構成を有し、下部フレームとともに駆動輪を床面に押付けることにより、駆動力を確実に床面に伝えるようにしたものがあり、この種の台車駆動装置には、台車の手押し走行に対処するために、上部フレームに対して下部フレームを上昇させる機構を備えたものもあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、駆動輪を床面に押付ける機能を備えた台車駆動装置において、上下のフレームの間にスプリングを備えた従来の台車駆動装置では、駆動輪の走行経路に凹凸や左右の傾斜があると、その凹凸あるいは傾斜において下部フレーム全体が傾斜した状態となり、この下部フレームには各駆動輪を駆動するモータなどの重量物が設けてあるので、下部フレームの重量により傾斜下側の駆動輪の接地荷重が大きくなり、その結果、左右の駆動力がアンバランスになって直進性等の走行機能が損なわれることがあるという問題があり、このような問題を解決することが課題であった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、駆動輪を床面に押付ける機能を備えた台車駆動装置であって、駆動輪の走行経路に凹凸や傾斜がある場合でも、左右の駆動輪の駆動力をバランス良く床面に伝えることができ、良好な走行機能を得ることができる台車駆動装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる台車駆動装置は、請求項１として、台車側となる上部フレームと、下部フレームを備え、下部フレームには、左右の駆動輪を保持する車軸を所定の上下範囲において移動自在に且つ左右に傾斜可能に設けると共に、両駆動輪の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフトを固定し、上部フレームに中空シャフトを軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着すると共に、中空シャフト内に上部フレームに対して車軸を下方向に押圧するスプリングを備えた構成とし、請求項２として、左右の駆動輪を車軸に対して回転自在に設けると共に、下部フレームに個々の駆動輪の回転駆動源を設け、各駆動輪と回転駆動源との間に回転伝達用のチェーンを設けた構成とし、請求項３として、上部フレームに、中空シャフトを軸方向に移動させる昇降機構を備えた構成とし、請求項４として、昇降機構が、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えている構成としており、上記の構成を従来の課題を解決するための手段としている。
【０００６】
【発明の作用】
【０００７】
本発明の請求項１に係わる台車駆動装置では、下部フレームにおいて中空シャフトが両駆動輪の中心に対応する位置に固定してあり、この中空シャフトを上部フレームに対して軸回りに回転自在に装着してあるので、上部フレームに対して下部フレームが回動可能であり、両駆動輪の回転速度を異ならせることによる旋回走行を円滑なものにする。また、中空シャフトを上部フレームに対して軸方向に移動自在に装着すると共に、中空シャフト内に上部フレームに対して車軸を下方向に押圧するスプリングを備えているので、スプリングによって両駆動輪の中心位置で車軸を下方向に押圧し、これにより両駆動輪を床面に押付けて駆動力を床面に確実に伝えている。そして、当該台車駆動装置では、下部フレームに対して車軸が所定の上下範囲において移動自在で且つ左右に傾斜可能になっているので、駆動輪の走行経路に凹凸や左右の傾斜がある場合には、その凹凸あるいは傾斜において車軸および駆動輪だけが傾斜することとなり、この際、スプリングで両駆動輪の中心位置つまり車軸の中央を直接押圧しているので、スプリングの力が車軸を水平に戻そうとする方向に働いて左右の駆動輪の接地荷重をほぼ均一にする。
【０００８】
本発明の請求項２に係わる台車駆動装置では、左右の各駆動輪が下部フレームに設けた個々の回転駆動源およびチェーンにより個別に駆動されることとなり、走行経路の凹凸や傾斜により車軸および駆動輪が傾斜した際には、スプリングの力が車軸を水平に戻そうとする方向に働くのに加えて、チェーンの張力が下部フレームと各駆動輪との間に生じた変位を元に戻そうとする方向に働き、左右の駆動輪の接地荷重をより均一にする。
【０００９】
本発明の請求項３に係わる台車駆動装置では、上部フレームに中空シャフトを軸方向に移動させる昇降機構を備えているので、昇降機構により中空シャフトを上昇させることにより下部フレームを上昇させ、さらには各駆動輪を床面から上昇させ、作業者による台車の手押し走行に対処し得る。また、請求項１に記載したように、スプリングは車軸を直接押圧しており、車軸は下部フレームに対して所定の上下範囲において移動自在になっているので、中空シャフトとともに下部フレームを上昇させる際、少なくとも下部フレームに対して車軸が下降限に至るまでの間は、スプリングの力が下部フレームに加わることがなく、その分昇降機構の負荷が軽減される。
【００１０】
本発明の請求項４に係わる台車駆動装置では、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えた昇降機構を採用したので、上昇の場合には、カムにより、フランジ部を押し上げるようにして中空シャフトを軸方向に上昇させ、中空シャフトとともに下部フレームを上昇させることとなり、下降の場合には、カムの案内に伴って、中空シャフトおよび下部フレームをそれらの自重やスプリングの反発力により下降させる。
【００１１】
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１に係わる台車駆動装置によれば、駆動輪を床面に押付ける機能を備えた台車駆動装置において、上部フレームに対して、下部フレームの両駆動輪の中心に対応する位置に固定した中空シャフトを軸回りに回転自在に装着したことから、両駆動輪の回転速度を異ならせることによる旋回走行を円滑に行うことができ、さらに、駆動輪の走行経路に凹凸や傾斜がある場合に、車軸および駆動輪だけを傾斜させて、駆動輪に下部フレームの重量が加わるのを防止することができると共に、凹凸や傾斜により直進性が損なわれるような事態を防止することができ、しかも、スプリングで車軸を直接押圧することにより、左右の駆動輪の接地荷重をほぼ均一なものにして、左右の駆動輪の駆動力をバランス良く床面に伝えることができ、直進時や旋回時において良好な走行機能を得ることができる。また、スプリングにより車軸を直接押圧して、駆動輪を床面に押付ける構造であることから、例えば上下のフレームの間にスプリングを設けた従来の装置に比べて、スプリングの上下方向の組付けスペースを大きく得ることができ、これにより、駆動輪の押付け力の増大などにも容易に対処することができ、あるいは上下寸法の小型化を図ることもできる。
【００１３】
本発明の請求項２に係わる台車駆動装置によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるうえに、走行経路の凹凸や傾斜により車軸および駆動輪が傾斜した際には、スプリングの力に加えてチェーンの張力が働くことにより、左右の駆動輪の接地荷重ならびに左右の駆動力がより均一なものとなり、走行機能をより一層向上させることができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係わる台車駆動装置によれば、請求項１および２と同様の効果を得ることができるうえに、昇降機構により、下部フレームおよび駆動輪を上昇させて作業者による台車の手押し走行に容易に対処させることができ、しかも、請求項１に記載したように、下部フレームに対して上下に移動自在な車軸をスプリングで直接押圧していることから、中空シャフトとともに下部フレームを上昇させる際に、少なくとも下部フレームに対して車軸が下降限に至るまでの間は、スプリングの力が下部フレームに加わることがなく、その分昇降機構の負荷を軽減することができ、また、スプリングの中心に沿って中空シャフトを垂直方向に上昇させるので、円滑な動作を実現することができ、昇降機構のとくに駆動源に対する過負荷を防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項４に係わる台車駆動装置によれば、請求項３と同様の効果を得ることができるうえに、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えた昇降機構を採用したことから、簡単な構造で円滑な昇降動作を実現することができ、装置の小型化および軽量化、モータに対する過負荷の防止などに貢献することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図１〜図４を用いて、本発明に係わる台車駆動装置の一実施例を説明する。なお、図１、図３および図４では、各々の左方向が台車駆動装置の進行方向である。また、図２は台車駆動装置を正面側から見た状態を示している。
【００１７】
図示の台車駆動装置１は、図１および図２中に一部を仮想線で示す台車Ｃの下面に装着される。台車Ｃは、図示は省略したが、前側および右側である後側に左右の前輪および後輪を備えている。また、前輪は、旋回走行に対処するために回動自在なブラケットに取付けてある。
【００１８】
台車駆動装置１は、基本構成としては、その上面部を台車Ｃに装着するボックス状の上部フレーム２と、同じくボックス状の下部フレーム３を備え、下部フレーム３には、左右の駆動輪４，４を保持し且つ所定の上下範囲において移動自在な車軸５と、両駆動輪４，４の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフト６を備え、上部フレーム２に中空シャフト６を軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着すると共に、中空シャフト６内に上部フレーム２に対して車軸５を下方向に押圧するスプリング７を備えている。
【００１９】
車軸５は、下部フレーム３の前後方向の中央に位置し、下部フレーム３を左右に貫通した状態になっている。ここで、下部フレーム３の左右側壁には、図１および図４に示すように、その下側から、車軸５の直径よりも小さい一定の幅で所定の長さに切り欠いた案内溝３ａが形成してあり、これに対して車軸５には、左右側壁に対応する２か所に、その前後２か所を切り込んだ状態の規制部５ａが形成してある。そして、左右の案内溝３ａに車軸５の各規制部５ａを摺動自在に係合し、各案内溝３ａの下端開放部分に止め板８を固定する。これにより、車軸５は、案内溝３ａの上端部から止め板８に至る上下範囲において移動自在であり、且つ回転不能な状態になっている。
【００２０】
各駆動輪４，４は、図２〜図４に示すように、下部フレーム３側に従動スプロケット９，９を同軸状に備えており、この従動スプロケット９とともに車軸５に対して回転自在に取付けてある。
【００２１】
下部フレーム３における車軸５の前後側には、２つの回転駆動源（モータ）１０，１０が設けてある。このとき、前側回転駆動源１０は出力軸を左向きにし、後側回転駆動源１０は出力軸を右向きにして配置してあり、各々の出力軸には駆動スプロケット１１，１１が同軸状に取付けてある。そして、前側回転駆動源１０の駆動スプロケット１１と左駆動輪４の従動スプロケット９との間、および後側回転駆動源１０の駆動スプロケット１１と右駆動輪４の従動スプロケット９との間に、回転伝達用のチェーン１２，１２がそれぞれ巻掛けてある。つまり、この実施例では、前側回転駆動源１０により左駆動輪４を駆動し、後側回転駆動源１０により右駆動輪４を駆動する。
【００２２】
また、各回転駆動源１０は、下部フレーム３内において、各々のケース１３により前後方向に移動可能に保持してあると共に、下部フレーム３の前後端部に設けた各々のアジャスタ１４により前後方向の位置調整が成されるようになっている。つまり、回転駆動源１０の位置調整に伴って各チェーン１２の張り具合を調整し得るようにしてある。
【００２３】
さらに、下部フレーム３は、その上面の中央部に、円形の開口部を有すると共に、この開口部に、下部フレーム３の上面側に凹部を形成する円形の保持プレート１５が複数のボルトにより固定してある。保持プレート１５は、その中心に、上側から見て車軸５の中央部を覗かせる円形の開口部が形成してある。そして、この保持プレート１５に、両駆動輪４，４の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフト６が設けてある。
【００２４】
中空シャフト６は、上下に開放された円筒体であって、下端部には固定用フランジ６ａを有しており、保持プレート１５に対して同心状に配置されると共に、固定用フランジ６ａに螺着する複数のボルトによって保持プレート１５に固定してある。
【００２５】
上記の中空シャフト６に対して、上部フレーム２の下壁部２ａの中央には、上下方向に開放されたベアリング１６がその外周を保持するベアリングケース１７により固定してある。そして、中空シャフト６は、ベアリング１６にその上側まで貫通する状態に挿設してあり、これにより、上部フレーム２に対して軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着してある。
【００２６】
さらに、中空シャフト６内には、圧縮コイルばねであるスプリング７が設けてある。ここで、左右の駆動輪４，４の中心に対応する位置つまり車軸５の中央部には、その上部にばね座１８がボルト１９により固定してある。このばね座１８は、保持プレート１５の中心の開口部を通して中空シャフト６の下端部内側に係脱自在である。スプリング７は、下端部をばね座１８に当接させると共に、上端側を中空シャフト６の上端から突出させ、さらに、上端部を上部フレーム２の上壁部２ｂに当接させており、これにより、上部フレーム２に対して車軸５の中央部を下方向に押圧している。なお、上部フレーム２の上壁部２ｂに、スプリング７の上端部を位置規制する手段を設けることも良い。
【００２７】
上部フレーム２には、中空シャフト６を軸方向に移動させる昇降機構が設けてある。昇降機構は、中空シャフト６の外周側に張出したフランジ部２０と、昇降用モータ２１と、フランジ部２０の下面に当接して昇降用モータ２１による回転運動をフランジ部２０の上下運動に変換するカム２２を備えている。
【００２８】
フランジ部２０は、この実施例の場合、中空シャフト６の上端部分に対して回転不能に係合させた円形のプレートで構成してあって、中空シャフト６の上端部に抜け止め用のナット２３を螺着することによって完全に固定されており、中空シャフト６とともに上下動可能であり且つ回転可能である。
【００２９】
昇降用モータ２１は、出力軸２１ａを前方に向けた状態で上部フレーム２内の後部に配置してある。他方、カム２２は、昇降用モータ２１の出力軸２１ａに同心状に装着された円形の本体部２２ａと、本体部２２ａに対して偏心した位置に設けた円形の接触部２２ｂを備えており、この接触部２２ｂがフランジ部２０の下面に当接する。
【００３０】
上記のカム２２は、図２に示すように、中空シャフト６を含む下部フレーム３側の重量に耐え得るように、上部フレーム２の下壁部２ａに設けた左右一対の案内部材２４，２４によって、本体部２２ａの下部両側が摺動自在に支持されている。また、本体部２２ａの外周の一部には、その半径を一段小さくしたｃが設けてある。
【００３１】
上記のカム２２に対して、上部フレーム２内には、カム２２の回転状態を検出し、これにより昇降機構の作動状態を判断するための２つのリミットスイッチ２５Ａ，２５Ｂが配置してある。両リミットスイッチ２５Ａ，２５Ｂは、カム２２の両側に配置してあって、本体部２２ａの外周面に対する接触子２５ａを備えており、この接触子２５ａにより先の凹部２２ｃを検出する。
【００３２】
つまり、図２に示すカム２２のように、接触部２２ｂが下側に位置し、且つ凹部２２ｃが図中左側に位置しているときには、左側のリミットスイッチ２５Ａにより凹部２２ｃを検出し、これにより昇降機構が下降状態にあることを判断する。また、カム２２の回転により接触部２２ｂが上側に移動すると、凹部２２ｃが図２中右側へ移動し、その凹部２２ｃを右側のリミットスイッチ２５Ｂで検出することにより、昇降機構が上昇状態にあることを判断する。
【００３３】
さらに、当該台車駆動装置１は、下部フレーム３の前部に、床面に設けた軌道（図示略）を検出するための３個のセンサ２６を備えているほか、センサ２６からの信号により各回転駆動源１０，１０の回転制御を行う制御部やバッテリーなどを備えている。また、下部フレーム３の上面には、両フレーム２，３の最接近位置で上部フレーム２に当接するストッパ２７が設けてあり、両フレーム２，３の接近し過ぎによる内部機構の損傷を防止している。
【００３４】
上記の構成を備えた台車駆動装置１は、例えば、上部フレーム２を保持して下部フレーム３を吊り下げた状態にすると、フランジ部２０がベアリング１６の上端部に当接することにより、中空シャフト６を含む下部フレーム３全体の下降位置を規制する。また、スプリング７が伸長して車軸５が下がる状態になるが、車軸５はチェーン１２さらには止め板８により下降位置が規制される。なお、スプリング７は、車軸５が下降しても完全に伸びきることはなく、ある程度の圧縮状態にある。
【００３５】
次に、台車駆動装置１は、台車Ｃの下面に上部フレーム２を装着すると、図１に示すように、上部フレーム２に対して中空シャフト６が上昇して、フランジ部２０とベアリング１６とが離間すると共に、スプリング７がさらに圧縮され、ばね座１８が中空シャフト６の下端部内側に係合し、車軸５は案内溝３ａの上端部により位置規制される。
【００３６】
この状態において、台車駆動装置１は、スプリング７で両駆動輪４，４の中心位置つまり車軸５の中央部を下方向に直接押圧し、これにより両駆動輪４，４を床面Ｆに押付けて駆動力を床面Ｆに確実に伝えており、センサ２６で床面Ｆの軌道を検出しながら両駆動輪４，４の回転速度を個別に制御して走行する。このとき、台車駆動装置１は、左右の駆動輪４，４の回転速度を異ならせることによって旋回走行を行うことができ、この際には、下部フレーム３において中空シャフト６が両駆動輪４，４の中心（旋回中心）に対応する位置にあり、この中空シャフト６を上部フレーム２に対して軸回りに回転自在に装着してあるので、下部フレーム３全体が回動して旋回走行を円滑なものにする。
【００３７】
さらに、台車駆動装置１は、駆動輪４，４の走行経路に凹凸や左右の傾斜がある場合には、下部フレーム３の案内溝３ａにおいて車軸５が上下移動自在であることから、図２中に仮想線で駆動輪を示すように、車軸５および駆動輪４，４だけが傾斜することとなり、この際、スプリング７で車軸５の中央を直接押圧しているので、スプリング７の力が車軸５を水平に戻そうとする方向（図２中の矢印Ａ方向）に働いて左右の駆動輪４，４の接地荷重をほぼ均一にする。
【００３８】
しかも、当該台車駆動装置１は、車軸５および駆動輪４，４が傾斜した際、スプリング７の作用に加えて、左右のチェーン１２，１２の張力が下部フレーム３と各駆動輪４，４との間に生じた変位を元に戻そうとする方向（図２中の矢印Ｂ方向）に働き、左右の駆動輪４，４の接地荷重をより均一にする。
【００３９】
つまり、この種の台車駆動装置では、凹凸や傾斜により車軸が傾いた場合、傾斜下側の駆動輪の接地荷重が大きくなり、また、従来技術の項で述べたように上下のフレームの間にスプリングを備えたものでは、下部フレーム全体の重量によって傾斜下側の駆動輪の接地荷重が著しく大きくなり、これにより直進性が損なわれることがあるが、当該台車駆動装置１では、車軸５および両駆動輪４，４だけが傾斜するので、傾斜下側の駆動輪４に下部フレーム３の重量が加わることがなく、しかも、スプリング７とチェーン１２の力により左右の駆動輪４，４の接地荷重を均一にして左右の駆動力のバランスを維持しており、これにより安定した走行性が得られることとなる。
【００４０】
そしてさらに、台車駆動装置１は、昇降機構により中空シャフト６とともに下部フレーム３を上昇させることにより、作業者による台車Ｃの手押し走行に対処し得る。すなわち、図１および図２に示す状態から、昇降用モータ２１によりカム２２を１８０度回転させると、カム２２の接触部２２ｂが上側に移動してフランジ部２０を押し上げることとなり、これにより中空シャフト６とともに下部フレーム３が上昇し、最終的には車軸５が上昇して両駆動輪４，４が床面Ｆから離間する。このとき、下部フレーム３に対して、車軸５は止め板８により下降位置が規制される。なお、駆動輪４が床面Ｆに接触していると、その回転が回転駆動源（モータ）１０に伝達されて抵抗を生じるので、駆動輪４を床面Ｆから離間させるようにしている。
【００４１】
このとき、当該台車駆動装置１では、スプリング７は車軸５を直接押圧しており、車軸５は下部フレーム３に対して所定の上下範囲において移動自在になっているので、中空シャフト６とともに下部フレーム３を上昇させる際、少なくとも下部フレーム３に対して車軸５が下降限に至るまでの間は、スプリング７の力が下部フレーム３に加わることがなく、その分昇降機構とくに昇降用モータ２１の負荷が軽減されることとなる。また、スプリング７の中心に沿って中空シャフト６を垂直方向に上昇させるので、動作がきわめて円滑であり、昇降用モータ２１の過負荷が防止されることとなる。
【００４２】
なお、当該台車駆動装置１による自動走行に戻す場合には、昇降用モータ２１によりカム２２を１８０度回転させると、カム２２の接触部２２ｂの案内に伴って、中空シャフト６および下部フレーム３がそれらの自重やスプリング７の反発力により下降し、再び両駆動輪４，４を床面Ｆに押付けた状態にする。
【００４３】
上記の台車駆動装置１は、その構造において、例えば上下のフレームの間にスプリングを備えた従来の装置と比べると、スプリング７により車軸５を直接押圧する構造であることから、部品点数も少なくて済み、しかも、スプリング７の上下方向の組付けスペースを大きく得ることができ、これにより、駆動輪４の押付け力の増大などにも対処する容易であり、あるいは上下寸法の小型化を図ることが可能である。
【００４４】
また、台車駆動装置１では、フランジ部２０と、昇降用モータ２１と、カム２２を備えた昇降機構を採用すると共に、昇降機構による中空シャフト６の移動方向とスプリング７の中心軸方向とが一致していることから、簡単な構造で円滑な昇降動作が行われることとなる。なお、昇降機構において、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムとしては、上記実施例以外の形態を有するカムあるいはカム機構を採用することも当然可能である。
【００４５】
【図面の説明】
【００４６】
【図１】本発明に係わる台車駆動装置の一実施例において一部を破断した状態の側部断面図である。
【００４７】
【図２】図１に示す台車駆動装置において上部フレームをカムの前面位置で破断した状態の正面断面図である。
【００４８】
【図３】図１に示す台車駆動装置において上部フレームを一部破断した状態の平面断面図である。
【００４９】
【図４】図１に示す台車駆動装置の底面図である。
【００５０】
【符号の説明】
Ｃ 台車
１ 台車駆動装置
２ 上部フレーム
３ 下部フレーム
４ 駆動輪
５ 車軸
６ 中空シャフト
７ スプリング
１０ 回転駆動源
１２ チェーン
２０ フランジ部（昇降機構）
２１ 昇降用モータ（昇降機構）
２２ カム（昇降機構）
Claims (4)
- 台車側となる上部フレームと、下部フレームを備え、下部フレームには、左右の駆動輪を保持する車軸を所定の上下範囲において移動自在に且つ左右に傾斜可能に設けると共に、両駆動輪の中心に対応する位置から上方向に延出する中空シャフトを固定し、上部フレームに中空シャフトを軸方向に移動自在に且つ軸回りに回転自在に装着すると共に、中空シャフト内に上部フレームに対して車軸を下方向に押圧するスプリングを備えたことを特徴とする台車駆動装置。
- 左右の駆動輪を車軸に対して回転自在に設けると共に、下部フレームに個々の駆動輪の回転駆動源を設け、各駆動輪と回転駆動源との間に回転伝達用のチェーンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の台車駆動装置。
- 上部フレームに、中空シャフトを軸方向に移動させる昇降機構を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の台車駆動装置。
- 昇降機構が、中空シャフトの外周側に張出したフランジ部と、昇降用モータと、フランジ部の下面に当接して昇降用モータによる回転運動をフランジ部の上下運動に変換するカムを備えていることを特徴とする請求項３に記載の台車駆動装置。
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