JP4367563B2 - 自動操向車輌 - Google Patents

Description

本発明は、自動操向車輌に係り、更に詳細には走行路の側壁面によって案内されることにより自動的に操向される自動操向車輌に係る。

自動操向車輌の一つとして、例えば上記特許文献１に記載されている如く、両端にて左右の車輪を回転可能に支持し左右の車輪の間の中央に位置する上下方向軸線の周りに車体に対し枢動可能な台車と、一端にて台車に固定され車輪の前方に延在し他端にて前側案内輪を回転可能に支持する左右一対の前側アームと、一端にて台車に固定され車輪の後方に延在し他端にて左右一対の後側案内輪を回転可能に支持する後側アームとを有する自動操向車輌が従来より知られている。

また自動操向車輌の一つとして、例えば上記特許文献２に記載されている如く、それぞれ対応するキングピンを介して車体に枢支された左右一対の車輪と、左右一対の車輪を操舵する操舵機構と、操舵機構を駆動する案内装置とを有し、案内装置は車輌横方向に延在する案内輪支持部材と、車体に枢支され両端にて案内輪支持部材の中央部及び操舵機構に連結された枢動レバーと、支持部材の両端に回転可能に支持された左右一対の側部案内輪と、支持部材の中央に回転可能に支持された中央案内輪とを有し、左右一対の側部案内輪は側部軌道により案内され、中央案内輪は中央軌道により案内されるよう構成された自動操向車輌も従来より知られている。

上記前者の自動操向車輌によれば、案内輪が軌道によって案内されることにより前側アーム及び後側アームが枢動され、台車が枢動されることにより車輪が操舵され、また上記後者の軌道式自動操向車輌によれば、各案内輪が対応する軌道によって案内されることにより枢動レバーが枢動され、操舵機構が駆動されることにより車輪が操舵されるので、所謂新交通システムの如く、運転者を要することなく自動的に操向させ車輌を軌道に沿って走行させることができる。
特開２００１−４８００７号公報 特公平４−７６８２３号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
しかし上述の上記特許文献１に記載されている如き従来の台車型の軌道式自動操向車輌に於いては、台車が枢動することにより左右の車輪が操舵されるので、軌道により車輌を円滑に操向させることが困難であり、また車輌を適正に操向させるためには台車に高いモーメントを付与しなければならず、従って前側及び後側アーム等が強固に構成されると共に、前側案内輪と後側案内輪との間の距離が大きく設定されなければならないという問題がある。

また従来の台車型の軌道式自動操向車輌に於いては、台車はその中央に位置する上下方向軸線の周りに車体に対し相対的に枢動するので、軌道により前側及び後側アーム等を介して台車を枢動させ得る角度を大きく設定することができず、そのため車輪の操舵角度が制限され、従って軌道の曲率等が制限されるという問題がある。

また上述の上記特許文献２に記載されている如き従来の操舵機構駆動型の軌道式自動操向車輌に於いては、少なくとも左右一方の側部案内輪及び中央案内輪がそれぞれ対応する軌道により案内されなければならないため、少なくとも左右一方の側部案内輪及び中央軌道が必要であり、軌道の設備が大規模で複雑なものになると共に、各軌道及び各案内輪が相互に正確な寸法関係になければ車輌を円滑に操向させることができないという問題がある。

本発明は、従来の台車型及び操舵機構駆動型の軌道式自動操向車輌に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、従来の軌道式自動操向車輌に於ける上述の問題を解消し、簡便な構造にて車輌を走行路に沿って円滑に操向させることである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち走行路の側壁面によって案内されることにより自動的に操向される自動操向車輌にして、キングピンを介して車体に枢支され左右一方の車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、一端にて前記車輪支持部材に固定され他端にて前記キングピンに対し車輌進行方向側に位置するアームと、前記キングピンに対し車輌進行方向側に於いて前記車輪の側面より車輌アウトボード側へ隔置された状態にて前記アームにより回転可能に支持された補助輪とを有し、前記アームの少なくとも一部は弾性変形可能であり、前記アームが走行路の側壁面によって車輌インボード側へ押圧されることにより弾性変形すると、前記補助輪が前記車輪の側面を車輌インボード側へ押圧することを特徴とする自動操向車輌によって達成される。

上記請求項１の構成によれば、キングピンを介して車体に枢支され左右一方の車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、一端にて車輪支持部材に固定され他端にてキングピンに対し車輌進行方向側に位置するアームと、キングピンに対し車輌進行方向側に於いて車輪の側面より車輌アウトボード側へ隔置された状態にてアームにより回転可能に支持された補助輪とが設けられ、アームの少なくとも一部は弾性変形可能であり、アームが走行路の側壁面によって車輌インボード側へ押圧されることにより弾性変形すると、補助輪が車輪の側面を車輌インボード側へ押圧する。

従って台車型の軌道式自動操向車輌の場合や、アームが枢動しその枢動によって車輪支持部材がキングピンの周りに回転される場合に比して車輪を容易に且つ確実に操舵することができ、これにより車輌を円滑に操向させることができると共に、車輪を比較的大きい角度に亘り操舵することができるので、走行路の曲率等の設計の自由度を高くすることができ、また走行路の左右一方の側壁により対応する車輪を操舵することができるので、操舵機構駆動型の軌道式自動操向車輌の場合に比して走行路の構造及び車輪の操舵構造を簡便なものにすることができる。

また上記請求項１の構成によれば、アームが走行路の側壁面より受けた力の少なくとも一部がアームのは弾性変形によって吸収されるので、アームが走行路の側壁面より受けた力に起因して衝撃が車体へ伝達される虞れを低減することができ、更には補助輪が車輪の側面を車輌インボード側へ押圧しない場合に比してアームに作用する荷重を低減しその耐久性を向上させることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記補助輪は前記車輪の側面上を転動しつつ前記車輪の側面を車輌インボード側へ押圧するよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項２の構成によれば、補助輪は車輪の側面上を転動しつつ車輪の側面を車輌インボード側へ押圧するので、車輪の回転を阻害することなく車輪の側面を車輌インボード側へ押圧することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記アームは複数個の補助輪を回転可能に支持しているよう構成される（請求項３の構成）。

上記請求項３の構成によれば、アームは複数個の補助輪を回転可能に支持しているので、車輪の側面を効果的に車輌インボード側へ押圧することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記複数個の補助輪は前記車輪の周方向に沿って配列されているよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項４の構成によれば、複数個の補助輪は車輪の周方向に沿って配列されているので、このことによっても車輪の側面を効果的に車輌インボード側へ押圧することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記補助輪は前記車輪のタイヤの側面を車輌インボード側へ押圧するよう構成される（請求項５の構成）。

上記請求項５の構成によれば、補助輪は車輪のタイヤの側面を車輌インボード側へ押圧するので、補助輪が車輪のタイヤ以外の部分の側面を車輌インボード側へ押圧する場合に比して、進行方向側案内輪が走行路の側壁面より受けた力に起因して衝撃が車体へ伝達される虞れを一層効果的に低減することができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕

本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、左右の車輪のキングピンは車輌横方向に延在するアクスルビームの両端により支持されるよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、キングピンに対し車輌進行方向側に位置する進行方向側アームの他端により回転可能に支持された進行方向側案内輪と、一端にて車輪支持部材に固定され他端にてキングピンに対し車輌進行方向側とは逆側に於いて逆側案内輪を回転可能に支持する逆側アームとを有し、進行方向側案内輪及び逆側案内輪の回転中心間の距離は車輪の外径よりも小さいよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、アームの外端部は車輪の前縁よりも下方に位置するよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、一端にて車輪支持部材に固定され他端にてキングピンに対し車輌進行方向とは逆側に於いて逆側案内輪を回転可能に支持する逆側アームを有し、進行方向側アーム及び逆側アームは一つのアーム部材であるよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様２の構成に於いて、進行方向側案内輪は進行方向側案内輪支持部材により進行方向側アームの他端に支持され、進行方向側案内輪支持部材は進行方向側アームに対し車輌インボード方向へ相対変位可能に進行方向側アームに取り付けられるよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、進行方向側アームに対する進行方向側案内輪支持部材の車輌インボード方向へ相対変位を緩衝する緩衝部材を有するよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至５の何れか一つの構成に於いて、補助輪は車輪の周方向に沿って車輪の側面上を転動しつつ車輪の側面を車輌インボード側へ押圧するよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、補助輪はアームに固定された補助輪支持部材により回転可能に支持されるよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、補助輪の回転軸線は車輌の側方より見て車輪の回転軸線の近傍を通過するよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至５の何れか一つの構成に於いて、補助輪の回転軸線は上方より見て補助輪に対向する車輪の側面に対し実質的に平行に延在するよう構成される（好ましい態様１０）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態（以下単に実施形態という）について詳細に説明する。

第一の実施形態

図１は左右前輪が自動的に操舵されるよう構成された本発明による自動操向車輌の第一の実施形態を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０は走行路１２に沿って走行する自動操向車輌を全体的に示しており、１２Ｌ及び１２Ｒは走行路１２の左右の案内側壁を示している。車輌１０は操舵輪である左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒと非操舵輪である左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒとを有している。左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒはそれぞれ車輪支持部材１８Ｌ及び１８Ｒにより回転軸線２０Ｌ及び２０Ｒの周りに回転可能に支持されており、車輪支持部材１８Ｌ及び１８Ｒは車輌横方向に延在するアクスルビーム２２の両端に担持されたキングピン２４Ｌ及び２４Ｒの周りに枢動可能に支持されている。

車輪支持部材１８Ｌには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす前側アーム２６Ｌの一端が固定され、前側アーム２６Ｌは他端にてキングピン２４Ｌに対し車輌前方側に於いて前側案内輪２８Ｌを回転可能に支持している。また車輪支持部材１８Ｌには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす後側アーム３０Ｌの一端が固定され、後側アーム３０Ｌは他端にてキングピン２４Ｌに対し車輌後方側に於いて後側案内輪３２Ｌを回転可能に支持している。前側案内輪２８Ｌ及び後側案内輪３２Ｌは走行路１２の左側の案内側壁１２Ｌに係合し得る高さ位置に設けられ、案内側壁１２Ｌの内面上を転動し得るようになっている。

同様に車輪支持部材１８Ｒには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす前側アーム２６Ｒの一端が固定され、前側アーム２６Ｒは他端にてキングピン２４Ｒに対し車輌前方側に於いて前側案内輪２８Ｒを回転可能に支持している。また車輪支持部材１８Ｒには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす後側アーム３０Ｒの一端が固定され、後側アーム３０Ｒは他端にてキングピン２４Ｒに対し車輌後方側に於いて後側案内輪３２Ｒを回転可能に支持している。前側案内輪２８Ｒ及び後側案内輪３２Ｒも走行路１２の右側の案内側壁１２Ｒに係合し得る高さ位置に設けられ、案内側壁１２Ｒの内面上を転動し得るようになっている。

図示の実施形態に於いては、車輪支持部材１８Ｌ及び１８Ｒにはそれぞれタイロッドアーム３４Ｌ及び３４Ｒの一端が固定され、タイロッドアーム３４Ｌ及び３４Ｒは車輌の直進状態について見て実質的に車輌前後方向に沿って車輌後方側へ延在している。タイロッドアーム３４Ｌ及び３４Ｒの先端はボールジョイント３６Ｌ及び３６Ｒにより車輌横方向に延在するタイロッド３８の両端に枢着されている。

図２は図１に示された右前輪の車輪支持部材等を示す拡大平面図、図３は図２に示された右前輪の車輪支持部材等を車輌のインボード側より見た状態にて示す立面図、図４は右前輪の車輪支持部材をその一部を破断して示す拡大立面図、図５は右前輪のタイロッドアームを示す拡大平面図、図６は（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれアクスルビームの右半分を示す平面図及び背面図である。尚左右前輪の自動操舵構造は互いに同一であるので、主として右前輪側の構造について詳細に説明する。

図２乃至図４に於いて、車輪支持部材１８Ｒにはフランジ部４０に対しスピンドル４２とは反対の側（車輌インボード側）に上側キングピン支持スリーブ部４４及び下側キングピン支持スリーブ部４６が一体に形成されており、これらのスリーブ部はキングピン軸線４８に沿って延在する状態にて上下方向に互いに隔置されている。下側キングピン支持スリーブ部４６は上側キングピン支持スリーブ部４４に対し僅かに車輌前方側且つ車輌アウトボード側に位置し、これにより右前輪１４Ｒに所要のキャスタトレールが与えられるようになっている。

上側キングピン支持スリーブ部４４及び下側キングピン支持スリーブ部４６はそれぞれ図には示されていないブッシュを介してキングピン２４Ｒの上端部及び下端部をキングピン軸線４８の周りに回転可能に支持し、上側キングピン支持スリーブ部４４の上端及び下側キングピン支持スリーブ部４６の下端はそれぞれ図には示されていないキングピンカバーにより塞がれている。

キングピン２４Ｒの中央部はアクスルビーム２２の端部に設けられたキングピン支持スリーブ部５０により担持されている。アクスルビーム２２はキングピン支持スリーブ部５０より車輌インボード側にフランジ部５２を有し、フランジ部５２には図には示されていないストラットの下端がボルト締結により固定されている。ストラットの上端はエアスプリングの如きサスペンションスプリングを介して車体５４（図１参照）に連結され、またストラットの中間部と車体５４との間にはショックアブソーバが連結されている。

図示の実施形態に於いては、前側アーム２６Ｌ及び後側アーム３０Ｌは鋼棒や鋼管の如き弾性変形可能な実質的にコの字形をなす一つのアーム部材５６にて形成されている。アーム部材５６は直線的に実質的に水平に延在する中央部５６Ａと、中央部５６Ａより下方へ傾斜して車輌前方へＪ形に延在する湾曲部５６Ｂと、湾曲部５６Ｂより車輌アウトボード方向へ直線的に水平に延在する先端部５６Ｃと、中央部５６Ａより下方へ傾斜して車輌後方へＪ形に延在する湾曲部５６Ｄと、湾曲部５６Ｄより車輌アウトボード方向へ直線的に水平に延在する先端部５６Ｅとを有している。

アーム部材５６は中央部５６Ａに於いて連結固定部材５８により車輪支持部材１８Ｒに連結固定されている。連結固定部材５８は互いに共働して中央部５６Ａを囲繞する上側半円筒体６０及び下側半円筒体６２を含み、これらの半円筒体は上下方向に延在する図には示されていない複数個のボルトにより中央部５６Ａを挟み込んだ状態にて互いに一体的に連結され、これにより中央部５６Ａに固定されている。上側半円筒体６０には車輪支持部材１８Ｒに対し車輌後方側に於いて上下方向に延在する二つのブラケット６４及び６６が一体に設けられており、これらのブラケットの上端は溶接等の手段により連結固定部材５８の一部を構成するタイロッドアーム３４Ｒに固定されている。

図５に示されている如く、タイロッドアーム３４Ｒはテーパ部３４ＲＡと、テーパ部の大径端より湾曲して車輌後方側へ延在するアーム部３４ＲＢと、アーム部の先端に設けられ図５には示されていないボールジョイント３６Ｒが取付けられるボス部３４ＲＣと、テーパ部３４ＲＡの小径端より車輌前方側へ延在する雄ねじ部３４ＲＤと、雄ねじ部より車輌前方側へ延在する断面矩形をなすピン部３４ＲＥとを有している。

図４に示されている如く、車輪支持部材１８Ｒには下側キングピン支持スリーブ４６のインボード側にて回転軸線２０Ｒに垂直に実質的に水平に延在するタイロッドアーム支持スリーブ部６８が設けられ、スリーブ部６８にはタイロッドアーム３４Ｒのテーパ部３４ＲＡが車輌後方側より挿通され、スリーブ部６８に対し車輌前方側にて雄ねじ部３４ＲＤに螺合するナット７０によりスリーブ部６８に固定されている。上側半円筒体６０の前端には車輌前後方向に延在する図には示されていないボルトにより上下方向に延在するブラケット７２の下端が固定されており、ブラケット７２の上端部に設けられたピン孔７４にはタイロッドアーム３４Ｒの前端に設けられたピン部３４ＲＥが挿入されている。

かくしてアーム部材５６はタイロッドアーム３４Ｒを含む連結固定部材５８により車輪支持部材１８Ｒに連結固定されており、従ってアーム部材５６、換言すれば前側アーム２６Ｒ及び後側アーム３０Ｒがキングピン２４Ｒの周りに枢動すると、車輪支持部材１８Ｒ、右前輪１４Ｒ、タイロッドアーム３４Ｒもキングピン２４Ｒの周りに枢動し、これにより右前輪１４Ｒが操舵される。

アーム部材５６の先端部５６Ｃの先端、即ち前側アーム２６Ｒの先端には前側案内輪支持部材７６が取り付けられている。図７に詳細に示されている如く、先端部５６Ｃには外径断面矩形のボス７８が溶接等により固定されており、前側案内輪支持部材７６はボス７８に長手方向に相対変位可能に嵌合する断面矩形の筒状部７６Ａと、該筒状部の外端と一体に形成された断面Ｕ形のトラニオン部７６Ｂとを有している。

先端部５６Ｃ及びボス７８にはそれぞれそれらの長手方向を長径とする長孔状の二つの貫通孔８０Ａ及び８０Ｂが形成され、筒状部７６Ａには貫通孔８０Ａ及び８０Ｂに整合する貫通孔が形成されている。筒状部７６Ａは貫通孔８０Ａ等に相通されたボルト８２及びこれに螺合するナットにより先端部５６Ｃに取り付けられており、ボルト８２が貫通孔８０Ａ及び８０Ｂ内にて移動することにより、前側案内輪支持部材７６は先端部５６Ｃに対しその長手方向に沿って相対的に変位し得るようになっている。

トラニオン部７６Ｂの上下方向に互いに隔置された一対の耳部には互いに整合する孔８４が設けられており、前側案内輪２８Ｒは孔８４に挿通されたボルト８６により図には示されていない軸受を介して上下方向に延在する軸線８８の周りに回転可能に支持されている。またトラニオン部７６Ｂのベース部、即ち筒状部７６Ａに接続された部分とアーム部材５６の先端部５６Ｃの端面との間にはウレタン、ゴムの如き弾性材料よりなるクッション材９０が介装されている。

アーム部材５６の先端部５６Ｅの先端、即ち後側アーム３０Ｒの先端には後側案内輪支持部材９２が前側案内輪支持部材７６と同様に取り付けられている。後側案内輪支持部材９２は前側案内輪支持部材７６と同様の構造を有し、上下方向に延在する軸線９４の周りに回転可能に後側案内輪３２Ｒを支持している。図２に示されている如く、前側案内輪２８Ｒ及び後側案内輪３２Ｒは上方より見て右前輪１４Ｒのアウトボード側の外縁よりも僅かに車輌アウトボード側に位置している。

図示の実施形態に於いては、図２及び図３に示されている如く、アーム部材５６の先端部５６Ｃ及び５６Ｅの軸線の間の距離は右前輪１４Ｒの直径よりも小さく、先端部５６Ｃ及び５６Ｅはそれぞれ右前輪１４Ｒの最前縁及び最後縁よりも下方に位置している。また前側案内輪２８Ｌ及び後側案内輪３２Ｌの高さ位置で見て前側案内輪２８Ｌの軸線８８と後側案内輪３２Ｌの軸線９４とを結ぶ線分Ｌとキングピン軸線４８との間の距離Ｌaは線分Ｌの長さＬbよりも小さく設定されている。

前側案内輪支持部材７６の上側の耳部の上面には補助輪支持ブラケット９６の下端が溶接等に固定されている。補助輪支持ブラケット９６は実質的に上下方向に延在し、上方部分に於いて図２及び図３には示されていない支持軸により三つの補助輪９８Ａ〜９８Ｃを回転可能に支持している。補助輪９８Ａ〜９８Ｃは右前輪１４Ｒのタイヤのアウトボード側の側面より僅かに車輌アウトボード側へ隔置されており、それらの回転軸線１００Ａ〜１００Ｃは図２に示されている如く車輌の上方より見て右前輪１４Ｒのタイヤの対向する側面と実質的に平行に延在するよう設定され、また図３に示されている如く車輌の横方向に見て右前輪１４Ｒの回転軸線２０Ｒの近傍を通過するよう設定されている。

以上の説明より解る如く、前側案内輪２８Ｒ又は後側案内輪３２Ｒが走行路１２の右側の案内側壁１２Ｒに係合することにより前側アーム２６Ｒ及び後側アーム３０Ｒがキングピン２４Ｒの周りに枢動されると、車輪支持部材１８Ｒ、タイロッドアーム３４Ｒ及び右前輪１４Ｒがキングピン２４Ｒの周りにアクスルビーム２２及び車体５４に対し相対的に枢動し、これにより右前輪１４Ｒが自動的に操舵される。

同様に、前側案内輪２８Ｌ又は後側案内輪３２Ｌが走行路１２の左側の案内側壁１２Ｌに係合することにより前側アーム２６Ｌ及び後側アーム３０Ｌがキングピン２４Ｌの周りに枢動されると、車輪支持部材１８Ｌ、タイロッドアーム３４Ｌ及び左前輪１４Ｌがキングピン２４Ｌの周りにアクスルビーム２２及び車体５４に対し相対的に枢動し、これにより左前輪１４Ｌが自動的に操舵される。

従って図示の第一の実施形態によれば、台車が枢動される台車型の軌道式自動操向車輌の場合に比して小さいモーメントにて車輪を容易に操舵することができるので、車輌を円滑に操向させることができると共に、車輪を比較的大きい角度に亘り操舵することができるので、走行路の曲率等の設計の自由度を高くすることができ、また走行路の左右一方の側壁のみによっても対応する車輪を自動的に操舵し車輌を操向させることができるので、従来の操舵機構駆動型の軌道式自動操向車輌の場合に比して走行路の構造及び車輪の操舵構造を簡便なものにすることができる。

例えば図８は第一の実施形態の車輌が走行路のうち左側の側壁が設けられた領域を走行する状況を左前輪について示す説明図である。尚側壁が設けられる領域は例えば車輌への乗り降りのための停留所の如き場所である。側壁はこのような特定の領域に設けられており、車輌は側壁のある領域に於いては所定の位置へ行くよう案内され、側壁が設けられていない他の走行路に於いては車輌は路面に設けられた磁気マーカーに従って自動走行する。

図８（Ａ）に示されている如く側壁は車輌の進行につれて狭くなるよう設けられており、これにより車輌が停留所の如き場所に於いて所定の位置へスムーズに案内されるようになっている。図８（Ａ）に示されている如く車輌１０が走行路１２に対し傾斜した方向に前進し、図８（Ｂ）に示されている如く左前輪１４Ｌの前側案内輪２８Ｌが走行路１２の左側の側壁１２Ｌに係合すると、前側アーム２６Ｒ等にキングピン２４Ｒの周りに右旋回方向のモーメントＭrが作用し、図８（Ｃ）に示されている如く左前輪１４Ｌが右旋回方向へ自動的に操舵され、車輌１０の進行方向が僅かに右方向へ変化し、前側案内輪２８Ｌ及び後側案内輪３２Ｒが走行路１２の左側の側壁１２Ｌに当接することにより左前輪１４Ｌが過剰に右旋回方向へ操舵することが防止され、その状態にて左前輪１４Ｌは走行路１２に沿って進行する。

図８（Ｄ）に示されている如く前側案内輪２８Ｌが走行路１２の側壁１２Ｌの角部を過ぎると、前側案内輪２８Ｌが走行路１２の左側の側壁１２Ｌより離脱し、後側案内輪３２Ｒのみが走行路１２の左側の側壁１２Ｌに当接した状態になり、これにより後側アーム３０Ｒ等にキングピン２４Ｒの周りに左旋回方向のモーメントＭlが作用し、図８（Ｅ）に示されている如く左前輪１４Ｌが左旋回方向へ自動的に操舵され、車輌１０の進行方向が左方向へ変化し、前側案内輪２８Ｌ及び後側案内輪３２Ｒが走行路１２の左側の側壁１２Ｌに当接することにより左前輪１４Ｌが過剰に左旋回方向へ操舵することが防止され、その状態にて車輌１０は走行路１２に沿って進行する。

以上の図８の説明より解る如く、図示の実施形態によれば、走行路１２の左右一方の側壁１２Ｌ又は１２Ｒのみによっても、また走行路１２に屈曲部の如き曲率が小さい領域が含まれる場合にも、車輌１０が確実に走行路１２に沿って走行するよう車輌を確実に且つ円滑に操向させることができ、走行路１２に左右の側壁１２Ｌ及び１２Ｒが設けられる場合にも、それらの間隔及び前側案内輪２８Ｌ及び２８Ｒの外縁の間の距離との関係は正確でなくてもよい。

また図示の第一の実施形態によれば、タイロッドアーム３４Ｒの枢動がタイロッド３８を介して左前輪１４Ｌのタイロッドアーム３４Ｌへ伝達され、これにより左前輪１４Ｌがキングピン２４Ｌの周りに右前輪１４Ｒと同一の方向へ自動的に操舵され、タイロッドアーム３４Ｌの枢動がタイロッド３８を介して右前輪１４Ｒのタイロッドアーム３４Ｒへ伝達され、これにより右前輪１４Ｒがキングピン２４Ｒの周りに左前輪１４Ｌと同一の方向へ自動的に操舵される。

従って台車が枢動されることにより左右の車輪が操舵される台車型の軌道式自動操向車輌の場合に比して、左右の車輪を容易に且つ円滑に操舵することができ、これにより本発明の操舵機構が左右の車輪の一方にしか設けられていない場合や操舵機構が左右の車輪の両方に設けられているが左右の車輪の操舵機構がタイロッドアーム及びタイロッドにより相互に接続されていない場合に比して、例えば曲率が小さい領域等を含む様々な走行路に沿って車輌を円滑に走行させることができる。

第二の実施形態

図１０は左右前輪及び左右後輪が相互に独立に自動的に操舵されるよう構成された本発明による自動操向車輌の第二の実施形態を示す概略構成図にである。尚図１０に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

図１０に示された第二の実施形態に於いては、左右前輪が自動的に操舵されると共に、左右後輪が左右前輪とは独立に自動的に操舵されるよう構成され、左右の前輪及び左右後輪の操舵構造はそれぞれ上述の第一の実施形態の場合と同様に構成されている。

即ち左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒはそれぞれ車輪支持部材１１８Ｌ及び１１８Ｒにより回転軸線１２０Ｌ及び１２０Ｒの周りに回転可能に支持されており、車輪支持部材１１８Ｌ及び１１８Ｒは車輌横方向に延在するアクスルビーム１２２の両端に担持されたキングピン１２４Ｌ及び１２４Ｒの周りに枢動可能に支持されている。

車輪支持部材１１８Ｌには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす前側アーム１２６Ｌの一端が固定され、前側アーム１２６Ｌは他端にてキングピン１２４Ｌに対し車輌前方側に於いて前側案内輪１２８Ｌを回転可能に支持している。また車輪支持部材１１８Ｌには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす後側アーム１３０Ｌの一端が固定され、後側アーム１３０Ｌは他端にてキングピン１２４Ｌに対し車輌後方側に於いて後側案内輪１３２Ｌを回転可能に支持している。前側案内輪１２８Ｌ及び後側案内輪１３２Ｌは走行路１２の左側の案内側壁１２Ｌに係合し得る高さ位置に設けられ、案内側壁１２Ｌの内面上を転動し得るようになっている。

同様に車輪支持部材１１８Ｒには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす前側アーム１２６Ｒの一端が固定され、前側アーム１２６Ｒは他端にてキングピン１２４Ｒに対し車輌前方側に於いて前側案内輪１２８Ｒを回転可能に支持している。また車輪支持部材１１８Ｒには車輌の上方より見て実質的にＬ形をなす後側アーム１３０Ｒの一端が固定され、後側アーム１３０Ｒは他端にてキングピン１２４Ｒに対し車輌後方側に於いて後側案内輪１３２Ｒを回転可能に支持している。前側案内輪１２８Ｒ及び後側案内輪１３２Ｒも走行路１２の右側の案内側壁１２Ｒに係合し得る高さ位置に設けられ、案内側壁１２Ｒの内面上を転動し得るようになっている。

車輪支持部材１１８Ｌ及び１１８Ｒにはそれぞれタイロッドアーム１３４Ｌ及び１３４Ｒの一端が固定され、タイロッドアーム１３４Ｌ及び１３４Ｒは車輌の直進状態について見て実質的に車輌前後方向に沿って車輌前方側へ延在している。タイロッドアーム１３４Ｌ及び１３４Ｒの先端はそれぞれボールジョイント１３６Ｌ及び１３６Ｒにより車輌横方向に延在するタイロッド１３８の両端に枢着されている。

尚図示の実施形態に於いては、左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒには上述の第一の実施形態に於ける補助輪９８Ａ〜９８Ｃに対応する補助輪及び補助輪支持ブラケット９６に対応する補助輪支持ブラケットは設けられていないが、左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒの後側アーム１３０Ｌ及び１３０Ｒに補助輪及び補助輪支持ブラケットが設けられてもよい。

かくして図示の第二の実施形態によれば、左右前輪及び左右後輪が相互に独立して自動的に操舵されるので、上述の第一の実施形態の場合に比して更に一層円滑に車輌を操向させることができ、また上述の第一の実施形態の場合に比して左右前輪及び左右後輪の操舵角が小さくても車輌１０が小さい旋回半径にて旋回することができ、従って上述の第一の実施形態の場合に比して更に一層走行路１２の曲率等の設計の自由度を高くすることができる。

特に図示の第二の実施形態によれば、タイロッドアーム１３４Ｒの枢動がタイロッド１３８を介して左後輪１６Ｌのタイロッドアーム１３４Ｌへ伝達され、これにより左後輪１６Ｌがキングピン１２４Ｌの周りに右後輪１６Ｒと同一の方向へ自動的に操舵され、タイロッドアーム１３４Ｌの枢動がタイロッド１３８を介して右後輪１６Ｒのタイロッドアーム１３４Ｒへ伝達され、これにより右後輪１６Ｒがキングピン１２４Ｒの周りに左後輪１６Ｌと同一の方向へ自動的に操舵されるので、走行路１２の左右一方の側壁１２Ｌ又は１２Ｒにより左右前輪及び左右後輪の全ての車輪を自動的に操舵することができる。

また図示の第二の実施形態によれば、左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒにも左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒの操舵構造と同様の操舵構造が設けられているので、上述の第一の第一の実施形態の場合に比して、車輌が後進する場合にも車輌を走行路１２に沿って円滑に走行させることができる。

第三の実施形態

図１１は左右後輪が左右前輪と関連して自動的に操舵されるよう構成された本発明による自動操向車輌の第三の実施形態を示す概略構成図である。尚図１１に於いて図１及び図１０に示された部材と同一の部材には図１及び図１０に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

図１１に示された第三の実施形態に於いては、左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒはそれぞれ車輪支持部材１１８Ｌ及び１１８Ｒにより回転軸線１２０Ｌ及び１２０Ｒの周りに回転可能に支持されており、車輪支持部材１１８Ｌ及び１１８Ｒは車輌横方向に延在するアクスルビーム１２２の両端に担持されたキングピン１２４Ｌ及び１２４Ｒの周りに枢動可能に支持されている。

左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒには前側アーム１２６Ｌ、前側案内輪１２８Ｌ等のアーム及び案内輪は設けられていないが、車輪支持部材１１８Ｌ及び１１８Ｒにはそれぞれタイロッドアーム１３４Ｌ及び１３４Ｒの一端が固定され、タイロッドアーム１３４Ｌ及び１３４Ｒは車輌の直進状態について見て実質的に車輌前後方向に沿って車輌前方側へ延在している。タイロッドアーム１３４Ｌ及び１３４Ｒの先端はそれぞれボールジョイント１３６Ｌ及び１３６Ｒにより車輌横方向に延在するタイロッド１３８の両端に枢着されている。

図示の実施形態に於いては、右前輪１４Ｒの車輪支持部材１８Ｒ及び右後輪１６Ｒの車輪支持部材１１８Ｒにはそれぞれナックルアーム１４０Ｆ及び１４０Ｒの一端が固定され、ナックルアーム１４０Ｆ及び１４０Ｒは車輌の直進状態について見て実質的に車輌インボード方向へ延在している。タイロッド３８と１３８との間には実質的に車輌横方向に延在するクランクアーム１４２が配置されている。

クランクアーム１４２はその中央に於いて上下方向に延在する枢軸１４４により車体５４に枢支され、クランクアーム１４２の両端はボールジョイント１４６及び１４８によりそれぞれ実質的に車輌前後方向に延在するリンク１５０の後端及びリンク１５２の前端に枢着され、リンク１５０の前端及びリンク１５２の後端はそれぞれボールジョイント１５４及び１５６によりナックルアーム１４０Ｆ及び１４０Ｒの先端に枢着されている。

かくして図示の第三の実施形態によれば、左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒは上述の第一及び第二の実施形態の場合と同様に自動的に操舵され、右前輪１４Ｒの操舵によるナックルアーム１４０Ｆの枢動がリンク１５０によりクランクアーム１４２へ伝達され、クランクアーム１４２が枢軸１４４の周りに枢動し、その枢動がリンク１５２によりナックルアーム１４０Ｒへ伝達され、これにより左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒが左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒに対し逆相にて操舵される。

従って上述の第一の実施形態の場合よりも円滑に車輌を走行路１２に沿って走行させることができると共に、走行路１２の曲率を第一の実施形態の場合よりも小さくすることができる。また左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒに前側アーム１２６Ｌ、前側案内輪１２８Ｌ等は不要であるので、上述の第二の実施形態の場合よりも左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒの支持構造及び操舵を簡略化することができる。

また図示の第三の実施形態によれば、車輌が後進する場合には左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒが走行路１２の側壁１２Ｌ及び１２Ｒにより操舵されると、左右後輪１６Ｌ及び１６Ｒも左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒとは逆相にて操舵されるので、上述の第一の第一の実施形態の場合に比して、車輌が後進する場合にも車輌を走行路１２に沿って円滑に走行させることができる。

尚図示の各実施形態によれば、前側アーム２６Ｌ及び２６Ｒは弾性変形可能であると共に、前側案内輪支持部材７６及び補助輪支持ブラケット９６を介して三つの補助輪９８Ａ〜９８Ｃを回転可能に支持しているので、前側案内輪２８Ｌ又は２８Ｒが走行路１２の左右の側壁１２Ｌ又は１２Ｒより車輌インボード方向の高い力を受けると、前側アーム２６Ｌ又は２６Ｒが車輌インボード方向へ弾性変形し、これにより補助輪９８Ａ〜９８Ｃがキングピン２４Ｌ又は２４Ｒよりも車輌前方側にて車輪１４Ｌ又は１４Ｒのタイヤのアウトボード側を車輌インボード方向へ押圧し、車輪１４Ｌ又は１４Ｒを直接それぞれキングピン２４Ｌ、２４Ｒの周りに枢動させる。

この場合補助輪９８Ａ〜９８Ｃの回転軸線１００Ａ〜１００Ｃは上述の如く車輌の上方より見て右前輪１４Ｒのタイヤの対向する側面と実質的に平行に延在するよう設定され、また車輌の横方向に見て右前輪１４Ｒの回転軸線２０Ｒの近傍を通過するよう設定されている。従って補助輪９８Ａ〜９８Ｃは車輪１４Ｌ又は１４Ｒのタイヤのアウトボード側の側面上を周方向に転動しつつ車輪を車輌インボード方向へ押圧するので、車輪の回転を阻害することなく車輪の側面を効率的に車輌インボード側へ押圧することができる。

図９は左前輪１４Ｌの前側案内輪２８Ｌが走行路１２の側壁１２Ｌより車輌インボード方向の比較的高い力を受ける場合の作動を示している。図９（Ａ）に示されている如く、車輌１０がその進行方向に対し比較的大きく傾斜した走行路１２の側壁１２Ｌに接近し、図９（Ｂ）に示されている如く、前側案内輪２８Ｌが走行路１２の側壁１２Ｌに当接し該側壁より実質的に車輌インボード方向の高い力Ｆを受けると、前側アーム２６Ｌを介して車輪支持部材１８Ｌに右旋回方向のモーメントＭsが作用し、左前輪１４Ｌが右旋回方向へ操舵される。

また前側アーム２６Ｌが車輌インボード方向へ弾性変形し、補助輪９８Ａ〜９８Ｃがキングピン２４Ｌよりも車輌前方側にて車輪１４Ｌのタイヤのアウトボード側を車輌インボード方向へ押圧し、左前輪１４Ｌはこの押圧力Ｆpによってもキングピン２４Ｌの周りに右旋回方向へ枢動され、これにより、図９（Ｃ）に示されている如く、左前輪１４Ｌが応答性よく右旋回方向へ操舵される。

従って図示の各実施形態によれば、前側案内輪が走行路１２の側壁より車輌インボード方向の高い力を受けた場合にも車輪を確実に且つ応答性よく操舵させることができ、また前側案内輪が受けた力の一部を直接車輪１４Ｌ又は１４Ｒに伝達して車体に作用する衝撃を低減することができ、前側アーム２６Ｌ又は２６Ｒに作用する荷重を制限してその耐久性を向上させることができる。

また図示の各実施形態によれば、前述の如く従来の台車型の軌道式自動操向車輌の場合に比して車輪を操舵するに必要なモーメントを低減することができるので、前側案内輪と後側案内輪との間の距離が小さくてよく、前側アーム及び後側アームの長さを短くすることができると共に、それらに要求される強度を低減することができる。

また図示の各実施形態によれば、前側案内輪及び後側案内輪の高さ位置で見て前側案内輪の軸線と後側案内輪の軸線とを結ぶ線分Ｌとキングピン軸線との間の距離Ｌaは線分Ｌの長さＬbよりも小さく設定されているので、距離Ｌaが線分Ｌの長さＬbより大きい場合に比して、前側案内輪若しくは後側案内輪が側壁１２Ｌ又は１２Ｒより受ける同一の大きさの力について見て車輪支持部材に与える操舵方向のモーメントを大きくすることができ、これにより距離Ｌaが線分Ｌの長さＬbより大きい場合に比して確実に且つ円滑に車輪を自動的に操舵することができる。

また図示の各実施形態によれば、アーム部材の先端部の軸線の間の距離は車輪の直径よりも小さく、アーム部材の先端部は車輪の最前縁及び最後縁よりも下方に位置しているので、アーム部材の先端部の軸線の間の距離が車輪の直径よりも大きい場合に比して、アーム部材や案内輪が車輪の前後に占める空間を低減することができ、これにより車輪の前後の空間の設計の自由度を高くすることができる。

また図示の各実施形態によれば、前側案内輪及び後側案内輪はそれぞれ前側アーム及び後側アームの先端に取り付けられた前側案内輪支持部材及び後側案内輪支持部材により回転可能に支持され、前側案内輪支持部材及び後側案内輪支持部材はそれぞれ前側アーム及び後側アームの先端にその長手方向に沿って移動可能に取り付けられ、前側アーム及び後側アームの先端の端面と前側案内輪支持部材及び後側案内輪支持部材との間にはウレタン、ゴムの如き弾性材料よりなるクッション材９０が介装されているので、前側案内輪又は後側案内輪が走行路１２の側壁１２Ｌ又は１２Ｒより強い力を受けた場合に、その力が衝撃として車体に伝達される虞れを低減し、車輌の乗り心地性を向上させることができる。

以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の各実施形態に於いては、操舵構造は左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒのそれぞれに設けられているが、操舵構造は左右の車輪の一方にのみ設けられ、他方の車輪が車輌の回頭により追従操舵されるよう修正されてもよく、またこれに対応して走行路の側壁も左右の一方のみに修正されてもよい。

また上述の各実施形態に於いては、左右の車輪にタイロッドアームが設けられ、それらのタイロッドアームがタイロッドにより相互に連結されているが、タイロッドアーム及びタイロッドが省略されてもよく、左右前輪１４Ｌ及び１４Ｒの操舵構造にはクッション材９０が設けられているが、クッション材９０が省略されてもよい。

また上述の各実施形態に於いては、前側案内輪の軸線と後側案内輪の軸線とを結ぶ線分Ｌとキングピン軸線との間の距離Ｌaは線分Ｌの長さＬbよりも小さく設定されているが、距離Ｌaは線分Ｌの長さＬb以上に設定されてもよく、また前側案内輪の軸線と後側案内輪の軸線との間の距離は車輪の直径よりも小さく設定されているが、この距離は車輪の直径以上に設定されてもよい。

また上述の各実施形態に於いては、前側アーム及び後側アームは一つのアーム部材５６により郭定されているが、前側アーム及び後側アームは相互に独立の部材であってもよく、また前側アーム及び後側アームはタイロッドアームを介して車輪支持部材に固定されているが、これらのアームは直接車輪支持部材に固定されてもよい。

また上述の第三の実施形態に於いては、ナックルアーム１４０Ｆ及び１４０Ｒの長さは同一であり、また枢軸１４４とボールジョイント１４６との間の距離は枢軸１４４とボールジョイント１４８との間の距離と同一であるが、上記長さ若しくは距離が相互に異なるよう設定されてもよく、特にナックルアーム１４０Ｆの長さがナックルアーム１４０Ｒの長さよりも短く設定され、若しくは枢軸１４４とボールジョイント１４６との間の距離が枢軸１４４とボールジョイント１４８との間の距離よりも大きく設定され、これにより前輪の操舵角度に比して後輪の逆相の操舵角度が小さくなるよう修正されてもよい。

更に上述の各実施形態に於いては、側壁１２Ｌ又は１２Ｒが走行路１２の特定の領域に設けられた場合について説明されたが、本発明の自動操向車は側壁１２Ｌ又は１２Ｒが走行路１２全体に亘り設けられた交通システムに適用されてもよい。また上述の各実施形態に於いては、側壁がない領域では磁気マーカーにより車輌が自動走行される場合について説明されたが、側壁がない領域では運転者により車輌が運転され、側壁による自動操向が運転者の運転操作を補助するよう構成されてもよい。

左右前輪が自動的に操舵されるよう構成された本発明による自動操向車輌の一つの実施形態を示す概略構成図である。 図１に示された右前輪の車輪支持部材等を示す拡大平面図である。 図２に示された右前輪の車輪支持部材等を車輌のインボード側より見た状態にて示す立面図である。 右前輪の車輪支持部材をその一部を破断して示す拡大立面図である。 右前輪のタイロッドアームを示す拡大平面図である。 アクスルビームの右半分を示す平面図（Ａ）及び背面図（Ｂ）である。 右前輪の前側案内輪の支持構造を示す拡大部分図である。 第一の実施形態の車輌が走行路のうち左側の側壁が設けられた領域を走行する状況を左前輪について示す説明図である。 左前輪の前側案内輪が走行路の側壁より車輌インボード方向の比較的高い力を受けた場合の作動を示す説明図である。 左右前輪及び左右後輪が相互に独立に自動的に操舵されるよう構成された本発明による自動操向車輌の第二の実施形態を示す概略構成図である。 左右前輪及び左右後輪が相互に関連して自動的に操舵されるよう構成された本発明による自動操向車輌の第三の実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１０…自動操向車輌
１２…走行路
１４Ｌ、１４Ｒ…前輪
１６Ｌ、１６Ｒ…後輪
１８Ｌ、１８Ｒ…車輪支持部材
２２…アクスルビーム
２４Ｌ、２４Ｒ…キングピン
２６Ｌ…前側アーム
２８Ｌ…前側案内輪
３０Ｌ…後側アーム
３２Ｌ…後側案内輪
３４Ｌ、３４Ｒ…タイロッドアーム
３８…タイロッド
５４…車体
５６…アーム部材
５８…連結固定部材
７６…前側案内輪支持部材
９２…後側案内輪支持部材
９６…補助輪支持ブラケット
９８Ａ〜９８Ｃ…補助輪
１１８Ｌ、１１８Ｒ…車輪支持部材
１２２…アクスルビーム
１２４Ｌ、１２４Ｒ…キングピン
１２６Ｌ…前側アーム
１２８Ｌ…前側案内輪
１３０Ｌ…後側アーム
１３２Ｌ…後側案内輪
１３４Ｌ、１３４Ｒ…タイロッドアーム
１３８…タイロッド

Claims (5)

1. 走行路の側壁面によって案内されることにより自動的に操向される自動操向車輌にして、キングピンを介して車体に枢支され左右一方の車輪を回転可能に支持する車輪支持部材と、一端にて前記車輪支持部材に固定され他端にて前記キングピンに対し車輌進行方向側に位置するアームと、前記キングピンに対し車輌進行方向側に於いて前記車輪の側面より車輌アウトボード側へ隔置された状態にて前記アームにより回転可能に支持された補助輪とを有し、前記アームの少なくとも一部は弾性変形可能であり、前記アームが走行路の側壁面によって車輌インボード側へ押圧されることにより弾性変形すると、前記補助輪が前記車輪の側面を車輌インボード側へ押圧することを特徴とする自動操向車輌。
2. 前記補助輪は前記車輪の側面上を転動しつつ前記車輪の側面を車輌インボード側へ押圧することを特徴とする請求項１に記載の自動操向車輌。
3. 前記アームは複数個の補助輪を回転可能に支持していることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動操向車輌。
4. 前記複数個の補助輪は前記車輪の周方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項３に記載の自動操向車輌。
5. 前記補助輪は前記車輪のタイヤの側面を車輌インボード側へ押圧することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の自動操向車輌。

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