JP3733130B2 - 走行装置 - Google Patents

Description

本発明は、レール上を車体が走行する走行装置に関するものである。

従来から走行装置には、レールの上面に転動する前輪及び後輪とレールの下面に転動する補助輪とを車体に設け、補助輪をレールに弾接させて前輪及び後輪と補助輪とでレールを上下に挟み付けることで、駆動輪となる前輪または後輪をレールに圧接させ、レールに沿わせて車体を走行させるタイプのものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特許第２８７６５５９号公報

ところで、このような走行装置では、駆動輪のレールへの圧接具合によっては、車体を走行させるのに必要なグリップ力を得ることができなくて、車体の走行に支障をきたすことがある。このグリップ力不足といった問題は、特に、レールが滑り易くなる雨天時や、傾斜したレールに車体を走行させる場合に問題とされるものである。この問題を解決するには駆動輪をレールに強く圧接させて駆動輪とレールとの間に大きなグリップ力を発生させるようにすればよいのであるが、グリップ力とはいわゆる駆動輪とレールとの間の摩擦抵抗であり、グリップ力を徒らに増大させると、今度は車体のスムーズな（効率の良い）走行を妨げてしまうという問題を生じる。つまり、車体を走行させるのに必要なグリップ力は車体（積載物を含む）の重量に略比例するものであるから、車体の走行に支障をきたすことなく車体を効率良く走行させるには、車体の重量に応じた適宜のグリップ力を発生させることが必要とされるのである。これを可能にするには、たとえば、車体の重量を重量検知手段で感知し、補助輪のレールへの弾接を行うバネ部材のバネ定数を変更するような制御手段を採用することが考えられるが、このような制御手段の採用は、走行装置の構成や制御の複雑化、製造コストの高騰化を招いてしまう問題があった。

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、簡単な構造で車体（積載物を含む）の重量に応じたグリップ力を駆動輪とレールとの間に発生させ、車体の効率の良い走行を可能にした走行装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る走行装置は、レール１の上面に転動する前輪２及び後輪３とレール１の下面に転動する補助輪４とを車体５に設け、前輪２及び後輪３と補助輪４とでレール１を上下に挟み付けて前輪２及び後輪３をレール１に圧接させた状態でレール１に沿わせて車体５を走行させる走行装置において、走行時の車体５の重心近傍に前輪２または後輪３のいずれか一方の車輪を位置させ、この車輪と車体５との間に車体５からの荷重を受けて下方に沈み込む緩衝体６を介装し、重心から遠い他方の車輪よりも更に重心から遠い位置に補助輪４を配置したことを特徴とする。

これによると、車体５からの荷重を受けた緩衝体６が下方に沈み込むことで車体５は重心側に傾く傾斜姿勢をとるようになり、このような傾斜姿勢の車体５では、車体５の重心側の部位がレール１に近づき、重心から遠い方の車輪とレール１との接点が支点となり、相対的に車体５の重心から遠い側の部位がレール１から離れるといったいわゆるシーソーのような体勢になり、つまり、重心から遠い方の車輪よりも更に重心から遠い位置に配置された補助輪４は、重心から遠い方の車輪を中心に重心から離れる方向且つ上方にずれようとして、前輪２及び後輪３と補助輪４との上下高さ方向の間隔を狭めようとし、前輪２及び後輪３と補助輪４とでレール１を上下に挟持できて前輪２及び後輪３をレール１に圧接できる。ここで、緩衝体６は車体５からの荷重の大きさに応じて下方に沈み込むものであるから、傾斜姿勢の車体５における傾斜の度合いは車体５からの荷重の大きさに応じて大きくなり、前輪２及び後輪３と補助輪４との上下高さ方向の間隔も車体５からの荷重の大きさに応じて狭まるようになり、結果、車体５からの荷重の大きさに応じて前輪２及び後輪３をレール１に強く圧接させることができる。このように、車体５の荷重を検知して補助輪４のレール１への押圧具合を変化させる特別な装置などを用いずに、車体５の重心位置や補助輪４の車体５への取付位置を適宜位置に設定するといった簡単な構造を採用しただけで、車体５（積載物を含む）の重量に応じたグリップ力を車体５とレール１との間に発生させることができて、車体５の効率の良い走行を確保できるのである。

また、車体５からフレーム７を垂下し、このフレーム７に車体５の進行方向で上下に揺動自在に台座８を枢支し、この台座８に車体５の進行方向に沿って複数の補助輪４を所定の間隔をおいて取り付けたことも好ましい。これによると、車体５の傾斜姿勢に対応して台座８を傾けて複数の補助輪４をレール１に転接させることができ、補助輪４とレール１との接点を多くして摩擦抵抗を増やし、結果、車体５のレール１へのグリップ性能を高めることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

図１乃至図４に本発明の実施の形態の例を示す。本例は、乗客を乗せる車体５がその前後方向にレール１上を走行する走行装置である。

レール１は、垂直板状のウェブ１０ａの上下端に水平板状のフランジ１０ｂを両側方に突出するように延出した断面Ｉ字状の型材である軌条１０を左右に平行に並べて配置し、この一対の軌条１０を軌条１０の長手方向の適宜箇所で連結材１１によって一体に連結したことで形成されている。

車体５は、乗客を乗せる函状のボディ１２を台車１３に載設して形成されている。ボディ１２は、その前後端部にバンパー１４を備えると共に前後左右に窓１５を備え、前部に乗降扉１６を有し、主に後部に乗客が着座する椅子１７が設置されている。また、台車１３は、水平矩形状の外枠の前後方向の適所に左右に横架材を架け渡した枠体であり、この台車１３には、レール１の上面に転動する前輪２及び後輪３と、レール１を側方から挟み込む従動輪９と、レール１の下面に転動する補助輪４とがそれぞれ取付けられている。

前輪２及び後輪３は、レール１の各軌条１０の上面（上側のフランジ１０ｂの上面）に転動させるため、左右一対の軌条１０に対応してそれぞれ左右に一対設けられている。この左右一対の前輪２及び後輪３はそれぞれ軸部２ａ，３ａで連結され、台車１３の前部及び後部に設けた軸受１８に各軸部２ａ，３ａをそれぞれ枢支させることで、計４つの前輪２及び後輪３が台車１３の四隅近傍に台車１３の進行方向に垂直回転自在に取付けられている。ここで、本例では前輪２が駆動輪とされている。つまり、前輪２は伝達手段を介して伝達される駆動モータ１９の回転駆動によって回転駆動するようになっている。なお、本例の伝達手段は、駆動モータ１９の出力軸と前輪２の軸部に取付けたプーリー２０にベルト２１を架け渡した機構で構成されている。また、後輪３を枢支する軸受１８には車体５からの荷重を受けて下方に沈み込む緩衝体６が内蔵されている。この緩衝体６はたとえばコイルバネで構成されている。つまり、後輪３は上記緩衝体６を介して車体５に対して上下移動可能に取付けられている。なお、車体５をレール１上に配置した際には、後輪３はレール１上に転接するので、緩衝体６が沈み込むと実際には車体５の後部がレール１に近づくように下方に沈み込むようになる。

従動輪９は、台車１３の左右の両端部に水平回転自在に取付けられ、軌条１０の外側面（ウェブ１０ａの外側面）に転動可能にされている。本例では、従動輪９は前輪２及び後輪３の下方位置にそれぞれ配置されている。つまり、台車１３には前輪２及び後輪３に対応する４つの従動輪９が取付けられている。詳しくは、前輪２及び後輪３のうち一の車輪に対応して一対の縦枠材２２を台車１３の左右の側縁から前後に間隔をおいて垂下し、この一対の縦枠材２２間に略水平に架設した横枠材２３に従動輪９を枢支させている。つまり、一対の縦枠材２２と対応する車輪との位置関係は、車輪の前後位置にそれぞれ縦枠材２２が位置する（一対の縦枠材２２が車輪を前後から挟むように位置する）ようにされている。なお、前輪２の前方で台車１３から垂下する縦枠材２２は後述のフレーム７がこれを兼用している。

補助輪４は、台車１３から垂下したフレーム７の下端に、車体５の進行方向で垂直回転自在に取付けられている。このフレーム７は縦枠材２２よりも下方に長い型材であり、前輪２より前方位置の台車１３の左右の側縁部分からそれぞれ垂下されている。各フレーム７の下端に取付けた各補助輪４はレール１の軌条１０の下面（下側のフランジ１０ｂの下面）にそれぞれ転動可能にされる。なお、フレーム７の下端と後方に隣接する縦枠材２２の下端との間には補強材２４が架設されている。

上記構成の走行装置では、従動輪９がレール１を側方から挟み込むことで車体５のレール１からの脱線防止が図られると共に、レール１の上面に転接する前輪２及び後輪３とレール１の下面に転接する補助輪４とでレール１を上下に挟み込むことで、駆動輪（本例では前輪２）とレール１との間に適度なグリップ力（摩擦抵抗）を生じさせ、このグリップ力によって車体５をレール１上に走行可能にしている。ところで、車体５をレール１に走行させるのに必要なグリップ力は車体５（積載物を含む）の重量の大きさに応じて変動するのであり、駆動輪とレール１との間で所定のグリップ力が得られなければ、駆動輪がレール１上でスリップして車体５の走行に支障をきたすものであり、駆動輪とレール１との間に上記所定以上のグリップ力が発生すると、この過大なグリップ力が車体５の走行の抵抗となって車体５の効率良い走行を妨げてしまうのであるが、本例の走行装置では、上述した簡単な構造によって、車体５（積載物を含む）の重量に応じたグリップ力を駆動輪とレール１との間に発生させ、車体５の効率の良い走行を可能にしている。以下、詳述する。

図１（ａ）には車体５に乗客が乗っていない状態の走行装置を示し、図１（ｂ）には車体５に乗客が乗った状態の走行装置を示す。車体５に乗客が乗って椅子１７に着座した状態では車体５の重心は後方に移動し、車体５からの荷重は主に後輪３にかかるようになる。このときには、車体５からの荷重を受けた緩衝体６が下方に沈み込み、車体５が後傾姿勢をとるようになる。後傾姿勢の車体５では、車体５の後側部位がレール１に近づき、前輪２とレール１との接点が支点となり、相対的に車体５の前側部位がレール１から離れるといったいわゆるシーソーのような体勢になる。このときには、前輪２よりも更に前方に位置した補助輪４は、前輪２を中心に前方且つ上方にずれようとする。この補助輪４の動作は、前輪２（及び後輪３）と補助輪４との上下高さ方向の間隔を狭めようとするものであるから（寸法Ａ＞寸法Ｂ）、すなわち、前輪２と補助輪４とでレール１を上下に強く挟持できて前輪２をレール１に強く圧接でき、駆動輪である前輪２とレール１との間に大きなグリップ力を発生できるようになる。ここで、緩衝体６は車体５からの荷重の大きさに応じて下方に沈み込むものであるから、後傾姿勢の車体５における傾斜の度合いは車体５からの荷重の大きさに応じて大きくなり、前輪２（及び後輪３）と補助輪４との上下高さ方向の間隔を狭めようとする補助輪４の動作も車体５からの荷重の大きさに応じて大きくでき、車体５からの荷重の大きさに応じて前輪２（及び後輪３）のレール１への圧接具合を設定でき、結果、駆動輪（本例では前輪２）のレール１へのグリップ力が車体５からの荷重の大きさに応じて適宜設定できるようにされている。このように、本例では車体５の荷重を検知して補助輪４のレール１への押圧具合を変化させる特別な装置などを用いずに、車体５の重心位置や補助輪４の車体５への取付位置を適宜位置に設定するといった簡単な構造を採用しただけで、車体５（積載物を含む）の重量に応じたグリップ力を車体５とレール１との間に発生させることができ、車体５の効率の良い走行が確保されているのである。なお、ここで、車体５の走行時とは、停車した状態の車体５が起動する状態も含むものであるのは言うまでもない。更に言うと、上記車体５（積載物を含む）の重量に応じたグリップ力を駆動輪とレール１との間に発生させることは、つまり車体５（積載物を含む）の重量に応じて前輪２及び後輪３と補助輪４とでレール１を挟持する挟持圧を高めてレール１への車体５の安定化を向上できるものであり、しかして、車体５に乗客が乗車した際に車体５の安定化を図り得るといった利点も有している。

また、傾斜するレール１に沿って車体５を走行させる際には、走行する車体５がレール１に沿って滑り落ちるのを防止するため、特に駆動輪とレール１との間に大きなグリップ力が必要とされるのであるが、上記構成を有する本例の走行装置ではこの要求に対しても有効に応えることができるものである。つまり、図４中矢印Ｃのように重心位置が後方にある車体５を前方に向けて走行させて傾斜したレール１を上昇させる場合や、図４中矢印Ｄのように重心位置が後方にある車体５を後方に向けて走行させて傾斜したレール１を下降させる場合には、走行した車体５が傾斜したレール１の部位にさしかかると、車体５の重心が自然に車体５の谷側（後方）に移動してくるので、緩衝体６には車体５からより大きな荷重がかかって下方に沈み込み、車体５がより傾斜の大きい後傾姿勢になり、前輪２（及び後輪３）と補助輪４との上下高さ方向の間隔を狭めようとする補助輪４の動作が大きくなることから、駆動輪とレール１との間に大きなグリップ力を発生させることができるのである。更に言うと、駆動輪のレール１へのグリップ力はレール１の傾斜がきつくなればなるほど必要とされるのであるが、本例の走行装置では、レール１の傾斜がきつくなればなるほど重心が車体５の後方に移動し、より大きな車体５からの荷重が緩衝体６に働いて車体５がより傾斜の大きい後傾姿勢になるから、駆動輪とレール１との間により大きなグリップ力を発生させることができるのである。つまり、本例の走行装置では、レール１の勾配に応じたグリップ力を駆動輪とレール１との間に発生させることも可能とされているのである。

また、図５には本発明の実施の形態の他例を示す。この例は、車体５のレール１へのグリップ性能を高めるために補助輪４の設置個数を増やした例であり、先例の基本構成は踏襲しつつ、その一部を変更したものであるから、先例と同様部位には同符合を付して説明を省き、異なる部位について説明をしていく。

この例は、車体５から垂下したフレーム７に車体５の進行方向で上下に揺動自在に台座８を枢支し、この台座８に車体５の進行方向に沿って複数の補助輪４を所定の間隔をおいて取り付けている。詳しくは、台座８の前後端に補助輪４をそれぞれ回転自在に枢支し、この台座８の中央部分をフレーム７にピン結合にて取付けてある。これによると、台座８がフレーム７に対して上下に揺動自在であるから、車体５からの荷重を受けた緩衝体６が下方に沈み込むことで車体５が傾斜姿勢になっても、車体５の傾斜に合わせて台座８もフレーム７に対して傾けるようにでき、台座８に取付けた補助輪４全てをレール１の下面に当接できる。このように複数の補助輪４がレール１の下面に当接されると、補助輪４とレール１との接点が多くなることから、車体５とレール１との間の摩擦抵抗が増えるものであり、結果、車体５のレール１へのグリップ性能を高めることができるのである。

ここで、上述した実施の形態の諸例では、車体５に乗客が乗車したことで重心が車体５の後側に位置し、この状態で車体５がレール１上を走行する走行装置を例に挙げて説明したが、車体５自身の重心がすでに車体５の後側に設定されている走行装置でも好ましい。これによると、乗客を乗せない空走行時でも駆動輪をレール１に圧接させることができ、車体５のレール１への効率のよい走行を可能にできる。つまり、少なくとも車体５に乗客が乗車したことで重心が車体５の後側に位置するような走行装置であれば、上記諸例の作用効果を得られるのであり、加えて車体５自身の重心がすでに車体５の後側に設定されていれば、乗客を乗せない空走行時でも車体５のレール１への効率のよい走行を可能にできるのである。

また、上述した実施の形態の諸例では、車体５（積載物を含む）の重心近傍に後輪３を位置させ、この後輪３を車体５に緩衝体６を介して取付け、前輪２よりも前方位置の車体５に補助輪４を設けた構造の走行装置を例に挙げて説明したが、前後関係を逆にした構造の走行装置でもよい。つまり、車体５（積載物を含む）の重心近傍に前輪２を位置させ、この前輪２を車体５に緩衝体６を介して取付け、後輪３よりも後方位置の車体５に補助輪４を設けたものでもよく、これによっても上記諸例の作用効果を得ることができる。なお、この例において傾斜したレール１を車体５が走行する際には、重心近傍の前輪２がレール１の谷側に位置する状態で昇降したときに、レール１の勾配に応じたグリップ力を得ることができるのである。

なお、上述した実施の形態の諸例では、一対の軌条１０を有したレール１に車体５を走行させるタイプの走行装置を例に挙げて説明したが、本発明は、単軌条のレール１に車体５を走行させるモノレールタイプの走行装置にも適用できるのは言うまでもない。

本発明の実施の形態の例の走行装置の動作を説明するものであり、（ａ）は車体に乗客を乗せない状態の走行装置の概略側面図であり、（ｂ）は車体に乗客を乗せた状態の走行装置の概略側面図である。 同上の走行装置であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 同上の走行装置であり、（ａ）は後面図であり、（ｂ）は前面図である。 同上の走行装置であり、傾斜するレールを車体が走行する状態の側面図である。 本発明の実施の形態の他例の走行装置の側面図である。

符号の説明

１ レール
２ 前輪
３ 後輪
４ 補助輪
５ 車体
６ 緩衝体
７ フレーム
８ 台座
９ 従動輪
１０ 軌条
１２ ボディ
１３ 台車

Claims (2)

1. レールの上面に転動する前輪及び後輪とレールの下面に転動する補助輪とを車体に設け、前輪及び後輪と補助輪とでレールを上下に挟み付けて前輪及び後輪をレールに圧接させた状態でレールに沿わせて車体を走行させる走行装置において、走行時の車体の重心近傍に前輪または後輪のいずれか一方の車輪を位置させ、この車輪と車体との間に車体からの荷重を受けて下方に沈み込む緩衝体を介装し、重心から遠い他方の車輪よりも更に重心から遠い位置に補助輪を配置したことを特徴とする走行装置。
2. 車体からフレームを垂下し、このフレームに車体の進行方向で上下に揺動自在に台座を枢支し、この台座に車体の進行方向に沿って複数の補助輪を所定の間隔をおいて取り付けたことを特徴とする請求項１記載の走行装置。

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