JP5021264B2 - 軌条運搬車の前後進切替時におけるギヤシンクロ装置 - Google Patents

Description

本発明は、山地等の傾斜地に設置された軌条上を往復動して人員や物品を運搬する軌条運搬車に関し、特にその前後進切替をスムーズに行わせる前後進切替機構に関するものである。

特許文献１に示すように、走行動力源をエンジンとするこの種の軌条運搬車は、軌条上をトランスミッションの前後進切替操作を行うことにより方向転換して往復動する。ところで、方向転換時に停止したときの状態によっては、トランスミッション内でのギヤ同士の干渉等が生じて、前後進切替を行えない、あるいは行いにくくなるときがある。この状態を解除するには、わずかでもギヤを回転させてやればよく、現状では車両をわずかに動かすことで実現している。

しかしながら、例えば軌条の始点又は終点など、車両がそれ以上進むことができない位置で停止した場合に、たまたまこの現象が生じると、車両を動かすことができないため、前述した手法を用いることができず、スムーズな前後進切替操作をすることができないという問題点が生じている。

それでは、このような場合、現状ではどうしているかと言うと、乗員は、無理やり前後進切替操作をして、力づくでギヤを入れている。ところがその結果、ギヤを痛めたり、中途半端な噛合状態で走行して突然ギヤが抜けるといった新たな問題点も生じている。

もちろん、例えば自動車に搭載されているような、機構的に高度なトランスミッションを用いれば、前後進切替時にギヤが干渉して入らないという問題点を解決することはできる。しかし、このようなトランスミッションは、軌条運搬車にはオーバスペックであるため、こんどは簡易で安価であるという軌条運搬車の利点が損なわれることになる。
特開平１０−２０３３５６

本発明は、このような不具合に鑑みてなされたものであって、車両を停止させたままで、ギヤの干渉を起こすことなく、確実かつスムーズに、トランスミッションの前後進を切り替えることができる安価な軌条運搬車を提供することをその主たる課題としたものである。

すなわち、本発明に係る軌条運搬車は、走行動力源と駆動輪とそれらの間に設けられたギヤ式トランスミッションとを有し、軌条上を始点と終点との間で前後進を切り替えることにより往復動する軌条運搬車であって、ニュートラル時にフリーになるトランスミッションのギヤシャフトを外部に延出し、その延出部分を外部操作により回転させ得るように構成している。

具体的な外部操作のための機構、すなわちギヤシンクロ装置としては、少なくとも第１の操作及び第２の操作が可能なシンクロ操作機構と、前記ギヤシャフトの延出部分に対する把持又は解放を行う把持機構と、当該ギヤシャフトの軸線を中心に前記把持機構を正逆回転できるように支持する回転支持機構と、前記第１の操作を前記把持機構に伝達してギヤシャフトの把持又は解放動作を行わせるとともに、前記第２の操作を前記回転支持機構に伝達して前記把持機構を所定角度範囲内で正逆回転させる伝達機構と、を備えたものを挙げることができる。

前記ギヤシャフトを直接把持して回転させるのは比較的難しいため、ギヤシャフトを間接的に把持できる機構が望ましい。そのための具体的態様としては前記ギヤシャフトの延出部分先端部にディスクを固定しておき、そのディスクの周縁部を前記把持機構で把持するように構成しているものを挙げることができる。

このような構成で把持を確実に行うには、前記把持機構が、前記ディスクの表裏に配置されたパッドを備え、それらパッド間の距離が拡縮されることで、ディスクを狭圧把持し又はディスクを解放するように構成されたものであることが好ましい。

自転車のブレーキレバー的な操作が可能で、操作を覚え易い前記操作機構の具体的態様としては、前記操作機構が、車両本体に傾動可能に支持された操作レバーと、その操作レバーに取り付けられたサブレバーとを備えたものであって、前記第１の操作が、操作レバーへの傾動操作であり、前記第２の操作がサブレバーへのグリップ操作であるものを挙げることができる。

前記回転支持機構の具体的態様としては、トランスミッション本体に前記ギヤシャフトと軸線を一致させて回転できるように取り付けたアームを備えており、そのアームの先端部に前記把持機構が取り付けられているものを挙げることができる。

さらに、前記ギヤシャフトをトランスミッション本体から外部に延出したことを利用すれば、発進時又は停止時に生じ得る飛び出し感や、ずり落ち感を低減するためのショック軽減機構を容易に設けることができる。

このように構成した本発明によれば、車両を停止させたままでも、例えばオペレータがトランスミッションのギヤシャフトの延出部分を回転させて、前後進切替時のギヤがスムーズに入るようにその位相を調節することが確実に行える。

しかも、単にニュートラル時にフリーになるギヤシャフトをトランスミッション本体の外部に延出すればよいので、トランスミッションそのものに大きな変更を加えることなく、非常に簡単な構成で安価に作成することができる。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態による軌条運搬車１は、図１に示すように、整地の難しい山林地帯等に設置された軌条１００上を往復走行して人員や物品を運搬するものであって、動力車１１とそれに連結される１又は複数の台車１２とからなる。

動力車１１は、図２、図３に示すように走行駆動源たるエンジン３と、走行方向を前後に切換可能なトランスミッション６と、そのトランスミッション６の入力軸６１とエンジン３の出力軸３２とを切断可能に連結するクラッチ７と、このトランスミッション６の出力軸（図示しない）に連結した走行駆動輪５と、運転操作装置２と、メインブレーキ８とを具備してなるものである。

各部を説明する。

エンジン３は、図３に示すように、その出力を制御するスロットルレバー３１や、その他、図示しない排気管等を有する既知のものである。なお、このスロットルレバー３１は、エンジン３がガソリン式のものならばスロットルバルブを開閉させるものに相当し、ディーゼル式のものならばガバナーを駆動するものに相当する。

トランスミッション６は、前後進切換レバー６５を有したもので、その前後進切換レバー６５の切替操作により、入力軸６１の回転に対する出力軸の回転方向を正逆反転させることができる。実物とは異なるが、模式的にその内部構造を説明しておくと、前進の場合、図４（ａ）に示すように、第１の軸（例えば入力軸６１）に設けられたギヤと、その次段にある第２の軸６２のギヤとが直接噛み合って動力を出力軸へ伝達している。この状態から前後進切換レバー６５を後進側に操作すると、図４（ｂ）に示すように、リバースギヤ６３がそれら軸６１、６２の間に介在することとなり、第２の軸６２の回転方向を反転させる。なお、ニュートラルとは、前進と後進との中間の状態のことであって、第１の軸６１のギヤと第２の軸６２のギヤとが全く噛み合っていない状態のことである。

クラッチ７は、エンジン３の出力軸３２とトランスミッション６の入力軸６１とを断接可能に連結する機能を有し、エンジン回転をトランスミッション６に伝達可能なもので、本実施形態ではベルト式のいわゆるテンションクラッチと呼ばれるものを採用している。具体的には、図３に示すようにエンジン３の出力軸３２に連結したプーリ７１と、トランスミッション６の入力軸６１に連結したプーリ７２との間にベルト７３を掛け、この両プーリ７１、７２間にベルト７３のテンションを増減するテンションプーリ７４を設けたものである。このテンションプーリ７４は、押圧位置と退避位置との間で電動シリンダ７６により移動可能に構成してある。押圧位置では、テンションプーリ７４がベルトに押し付けられてそのテンションが増大し、エンジン３の出力軸３２の回転がトランスミッション６の入力軸６１に伝えられる（クラッチ接続状態）。退避位置では、テンションプーリ７４はベルトを押圧せず、ベルトテンションは減少してエンジン３の出力軸３２の回転はトランスミッション６の入力軸６１に伝わらない（クラッチ切断状態）。

メインブレーキ８は、駆動輪をはじめとする車輪をロックするリモート操作可能な電磁駆動式のものであり、動力車１１のみならず、各台車１２にも取り付けられている。このメインブレーキ８は、後述する運転操作装置２と連動して動作するようにも構成されている。

駆動輪５は、図１、図２、図３に示すようにトランスミッション６の出力軸に連結されるもので、その外周部にはピニオン歯に相当する複数の円柱体５１が周設されている。そしてこの駆動輪５と軌条１００の上面に添接する従動輪（図示しない）とにより、軌条１００を上下から挟持するとともに、駆動輪５を軌条１００の下面に設けたラック歯１０３に噛合させて、軌条運搬車１をこの軌条１００上で走行させている。

運転操作装置２は、図３、図５に示すように、運転席１３の側方に立設した装置本体２１と、その装置本体２１に前後に傾動操作できるように枢着した運転操作レバー２２を備えている。この運転操作レバー２２は、垂直に起立する中立位置Ｎを中心として前後（ここで前後とは進行方向に沿う方向である）に対称に傾動するように構成してあって、その操作領域のうち、前記中立位置から前後一定角度範囲内をそれぞれ前後進切換領域Ａｆ、Ａｂとし、この前後進切換領域Ａｆ、Ａｂのさらに前後部分を、それぞれ走行制御領域Ｂｆ、Ｂｂに設定してある。

そして、この運転操作レバー２２の動きを、前述したクラッチ７、メインブレーキ８、トランスミッション６の前後進切替レバー６５、エンジン３のスロットルレバー３１に伝達する電気的或いはワイヤ等の機械的伝達機構がそれぞれ設けられている。

それぞれを具体的に説明すると、運転操作レバー２２が前後進切替領域Ａｆ、Ａｂに位置しているときは、前記伝達機構のうちの１つにより、クラッチ７が操作されて切断状態になるとともに、別の伝達機構によりメインブレーキ８が作動して車輪ロック状態となる。

また、さらに別の伝達機構により、中立位置Ｎ近傍ではトランスミッション６の前後進切替レバー６５が操作されてニュートラル状態となり、そこから運転操作レバー２２を前へ倒して前進切換領域Ａｆにすると前進、後ろへ倒して後進切換領域Ａｂにすると後進切替が行われるように構成されている。

一方、運転操作レバー２２が走行制御領域Ｂｆ、Ｂｂに位置しているときには、前記伝達機構により、クラッチ７が操作されて連結状態になるとともに、メインブレーキ８が解除されて車輪フリー状態となる。また、別の伝達機構によって、スロットルレバー３１が操作され、運転操作レバー２２の傾動角度に応じたスロットル開度となる。

このような構成のもと、本実施形態では、さらに、トランスミッション６の前後進切替を確実に行うためのギヤシンクロ装置４を設けている。

かかるギヤシンクロ装置４は、図３、図６〜図１２等に示すように、少なくとも第１の操作及び第２の操作が可能なシンクロ操作機構４１（特に図１０〜図１２に模式的に示す）と、トランスミッション６の入力軸６１に対してその把持又は解放を行う把持機構４２と、前記把持機構４２を前記入力軸６１の軸線を中心に正逆回転できるように支持する回転支持機構４３と、前記シンクロ操作機構４１に対する第１の操作を前記把持機構４２に伝達して入力軸６１の把持又は解放動作を行わせる第１の伝達機構４４（特に図１０〜図１２に模式的に示す）と、前記第２の操作を前記回転支持機構４３に伝達して前記把持機構４２を所定角度範囲内で正逆回転させる第２の伝達機構４５（特に図１０〜図１２に模式的に示す）と、を備えたものである。

シンクロ操作機構４１は、図３、図１０〜図１２に模式的に示すように、動力車１１の車両本体に傾動可能に支持された操作レバー４１１と、その操作レバー４１１に枢着されたサブレバー４１２とを備えたものである。しかして前述した第１の操作とは、当該操作レバー４１１の傾動操作であり、前記第２の操作とは、サブレバー４１２へのグリップ操作である。

把持機構４２は、図６〜図９に示すように、トランスミッション６のシフトギヤスプラインシャフトである入力軸６１を、エンジン３との連結側とは逆側に延出するとともに、その延出部分先端部に当該入力軸６１と同期回転するように、ディスクＤをキー嵌合させて取り付けておき、そのディスクＤの周縁部を把持するように構成したものである。

より具体的にこの把持機構４２は、後述するアーム４３１の先端部に取り付けられた筐体４２１と、その筐体４２１に設けたスリットの両側に配置された一対のパッド４２２（図７に示す）と、それらパッド４２２を間隔が拡縮するように駆動する図示しない駆動部とを備えたもので、前記スリットに挿入したディスクＤの表裏に各パッド４２２が配置され、それらパッド４２２間の距離が拡縮されることで、ディスクＤを狭圧把持し又はディスクＤを解放するように構成されている。

なお、把持機構４２が把持するギヤシャフトは、前記入力軸６１に限られず、リバースギヤを含めてこれより入力軸側にあるギヤシャフト、すなわち、ニュートラルでクラッチが切断されている状態においてフリー回転できるギヤシャフトであればどれでもよい。

回転支持機構４３は、図６〜図８に示すように、トランスミッション本体６６に、前記入力軸６１と軸線を一致させて取り付けた円盤状のフランジ部材４３３と、そのフランジ部材４３３の外周に回転可能に嵌合させたリング部材４３２と、そのリング部材４３２に固定した平面視概略コの字型のアーム４３１とを備えたもので、このアーム４３１の先端部に前記把持機構４２の筐体４２１が取り付けられている。

第１の伝達機構４４は、図１０に示すように、サブレバー４１２と前記把持機構４２の駆動部とを接続する例えばリンクワイヤ４４１を備えており、サブレバー４１２を握る動作が駆動部に伝達されてパッド４２２の間隔が狭まり、サブレバー４１２を解放する動作が駆動部に伝達されてパッド４２２の間隔が広がるように構成されている。なお、このサブレバー４１２に何も力を加えない状態では、サブレバー４１２は解放位置にあってパッド４１２の間隔は広がり、把持機構４２がディスクＤを把持していない状態となるようにしている。

第２の伝達機構４５は、図１０に示すように、例えば前記操作レバー４１１の回転中心から偏位した部位と、前記アーム４３１又は把持機構４２との間に介在するもので、リンク４５１やリンクワイヤ４５２などから構成される。

次に、かかるギヤシンクロ装置４の操作方法につき、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。

前方に向かって走行していた軌条運搬車１を例えば終点で停止させるには、運転操作レバー２２を中立位置Ｎに戻す。このことにより、前述したように、スロットルが全閉になるとともに、クラッチ７が切断される。さらにトランスミッション６がニュートラル状態になって、メインブレーキ８が作動し、軌条運搬車１は停止する。

ここから反転すべく、運転操作レバー２２を後方へ倒していくとする。すると、中立位置Ｎ近傍を越えるあたりで、トランスミッション６の前後進切替レバー６５が駆動され、回転方向を反転させようとする。

このとき、ギヤが干渉すると、運転操作レバー２２をそれ以上倒せなくなる。このことから、オペレータは、ギヤが噛み合っていないと判断することができる。

その場合に、オペレータはシンクロ操作機構４１を以下のように操作する。

まず、図１０に示すように、サブレバー４１２を握り、トランスミッション６の入力軸６１を把持機構４２で把持する。そのまま操作レバー４１１を初期位置から傾動操作すると、図１１に示すように、入力軸６１が回転する。このようにすることで、ギヤの位相がずれてギヤを入れることが可能になる。ここでサブレバー４１２を離し、操作レバー４１１も初期位置に戻す（図１２の状態）。

ここで再度運転操作レバー２２を傾倒する。ギヤが噛み合えば、そのまま運転操作レバー２２を倒していくことができるし、そうでなければ、再度オペレータはシンクロ操作機構４１を前述のように操作して、ギヤが噛み合うまでこれを繰り返す。後進から前進への切替時も同様である。

したがってこのようなギヤシンクロ装置４を設けておけば、軌条１００の始点又は終点など、車両がそれ以上進むことができない位置で停止した場合に、トランスミッション６内でのギヤ同士の干渉等が生じて、前後進切替を行えない、あるいは行いにくい状態であっても、乗員がトランスミッション６の入力軸６１の延出部分を回転させて、前後進切替時のギヤがスムーズに入るようにその位相を調節することが確実に行える。

しかも、このギヤシンクロ装置４は、トランスミッション本体６６の外部に延出した入力軸６１を、手動で回転させるだけの簡単な機構部品だけでよいので、別途動力が必要であるわけでもなく、非常に簡単な構成で安価に作成することができる。

さらに本実施形態では、入力軸６１をトランスミッション本体６６から外部に延出したことを利用して、発進時や停止時に生じ得る飛び出し感や、ずり落ち感を低減するためのショック軽減機構を設けている。

このショック軽減機構の説明をする前に、まず、なぜ従来、発進時等に飛び出し感やずり落ち感が生じるのかについて説明しておく。例えば、停止状態から前進すべく、運転操作レバー２２を中立位置Ｎから前方へ傾倒すると、前述したように、まずトランスミッション６がニュートラルから前進に切り替わる。さらに運転操作レバー２２の傾倒を続けると、その後、前後進切換領域Ａｆと走行制御領域Ｂｆとの境界近傍で、クラッチが７接続されるとともに、メインブレーキ８が解除される。

このクラッチ接続とメインブレーキ解除とのタイミングのわずかなずれが、前述した飛び出し感やずり落ち（落下）感につながるのである。すなわち、先にメインブレーキ８が解除されると、例えば傾斜地に停車している場合に、クラッチ７が接続されるまでのわずかの間ではあるが、その瞬間だけ車輪がフリーになってずり落ちが生じ、急斜面であれば、乗員に落下するという不安感を与える場合がある。逆に先にクラッチ７が接続されてそのあとメインブレーキ８が解除されると、その瞬間に、エンジン３からのトルクが一気に作用し、車両が若干飛び出すような感覚を乗員は味わうことになる。特に台車１２を複数両連結している場合は、各台車１２のメインブレーキ８が一斉に解除され、車両連結部分に動力車１１側から次々と張力が作用して、飛び出し感の他に、がちゃがちゃといった連結部分での音鳴りが生じ、乗員に非常な不快感を与えることとなる。

しかして、このショック軽減機構は、前述した不具合を解決乃至軽減するもので、電磁ブレーキ９とこの電磁ブレーキ９の動作タイミングを制御する図示しない制御機構とからなる。

電磁ブレーキ９は、図６、図７、図９に示すように、一対の対向する円盤体９１、９２からなるもので、その一方９２は、入力軸６１の延出部分に当該入力軸６１と同期回転するようにキー嵌合により取り付けられ、他方９１はトランスミッション本体６６（実際には前述したフランジ部材４３３）に固定されている。そして、この電磁ブレーキ９を作動させると、一方の円盤体９１が電磁石となって他方の円盤体９２を引き付け、その回転を抑制し、入力軸６１の回転を制止する。なお、この電磁ブレーキ９のブレーキトルクは、前記メインブレーキ８よりも小さなもので、エンジンストールを生じさせるほど大きなものではなく、規定以上のトルクが作用すると、円盤体９１、９２同士が摺動しあって、ある程度の回転を許容するように設定してある。

制御機構は、図示しないが、例えば運転操作装置やクラッチ等の動きを検知するリミットスイッチ等で構成されるもので、それらと連動して前記電磁ブレーキ９を制御する。しかしてその詳細説明はこのショック軽減機構の具体的な動作説明を兼ねて以下で行う。

例えば、停止状態から前進すべく、運転操作レバー２２を中立位置から前方へ傾倒すると、前述のように、まずトランスミッション６がニュートラルから前進に切り替わる。この動作を、運転操作レバー２２の位置や前後進切替レバー６５の位置等をセンシングするリミットスイッチから制御機構が検知して、前記電磁ブレーキ９を作動させる。

さらに運転操作レバー２２の傾倒を続けると、その後、前後進切換領域Ａｆと走行制御領域Ｂｆとの境界近傍で、クラッチ７が接続されるとともに、メインブレーキ８が解除される。制御機構は、リミットスイッチ等によって、クラッチ７を構成するテンションプーリ７４の位置や電動シリンダ７６の伸長量等からクラッチ７が確実に接続されたことと、メインブレーキ８が解除されたことの双方を検出し、その後、微小時間後に電磁ブレーキ９を解放する。

このことにより、例えば、クラッチ接続より先にメインブレーキ８が解除された場合でも、クラッチ７が接続されるまでの間は電磁ブレーキ９が作用しているので、傾斜度や運搬重量等によっても若干異なるが、車輪が完全にフリーになることはなく、車両に若干のずり落ちが生じ得るものの、乗員に落下感といった不安感を与えることはない。

また逆に先にクラッチ７が接続されてそのあとメインブレーキ８が解除されても、その後しばらくは電磁ブレーキ９が作用して、半クラッチのような状態が維持されるので、車両の飛び出し感も抑制できる。

なお本発明は、その他、各部の構成は図示例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明の一実施形態における軌条運搬車の全体図。 同実施形態における軌条運搬車の動力車を示す斜視図。 同実施形態における軌条運搬車の動力車の動力伝達構造を示す概略図。 同実施形態におけるトランスミッション内の前後進切替動作を説明するための動作説明図。 同実施形態における運転操作装置の動作を示す動作説明図。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の全体斜視図。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の縦断面図。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の分解斜視図１。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の分解斜視図２。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の動作説明図。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の動作説明図。 同実施形態におけるギヤシンクロ装置の動作説明図。

符号の説明

１・・・軌条運搬車
１００・・・軌条
４１・・・シンクロ操作機構
６１・・・ギヤシャフト（入力軸）
４２・・・把持機構
４３・・・回転支持機構
４４・・・伝達機構（第１の伝達機構）
４５・・・伝達機構（第２の伝達機構）

Claims (6)

1. 走行動力源と駆動輪とそれらの間に設けられたギヤ式トランスミッションとを有し、軌条上を始点と終点との間で前後進を切り替えることにより往復動する軌条運搬車であって、
   少なくとも第１の操作及び第２の操作が可能なシンクロ操作機構と、
   ニュートラル時にフリーになるトランスミッションのギヤシャフトを外部に延出したその延出部分に対する把持又は解放を行う把持機構と、
   当該ギヤシャフトの軸線を中心に、前記把持機構を正逆回転できるように支持する回転支持機構と、
   前記第１の操作を前記把持機構に伝達してギヤシャフトの把持又は解放動作を行わせるとともに、前記第２の操作を前記回転支持機構に伝達して前記把持機構を所定角度範囲内で正逆回転させる伝達機構と、を備え、
   前記延出部分を外部操作により回転させ得るように構成していることを特徴とする軌条運搬車。
2. 前記ギヤシャフトの延出部分先端部にディスクを固定しておき、そのディスクの周縁部を前記把持機構で把持するように構成している請求項１記載の軌条運搬車。
3. 前記把持機構が、前記ディスクの表裏に配置されたパッドを備え、それらパッド間の距離が拡縮されることで、ディスクを狭圧把持し又はディスクを解放するように構成されたものである請求項２記載の軌条運搬車。
4. 前記操作機構が、車両本体に傾動可能に支持された操作レバーと、その操作レバーに取り付けられたサブレバーとを備えたものであって、
   前記第１の操作が、操作レバーへの傾動操作であり、前記第２の操作がサブレバーへのグリップ操作である請求項１乃至３いずれか記載の軌条運搬車。
5. 前記回転支持機構が、トランスミッション本体に前記ギヤシャフトと軸線を一致させて回転できるように取り付けたアームを備えており、そのアームの先端部に前記把持機構が取り付けられている請求項１乃至４いずれか記載の軌条運搬車。
6. ギヤシャフトをトランスミッション本体から外部に延出したことを利用して、発進時又は停止時に生じ得る飛び出し感や、ずり落ち感を低減するためのショック軽減機構を設けている請求項１乃至５いずれか記載の軌条運搬車。