JP6213825B2 - 走行台車及び軌道式車両 - Google Patents

Description

本発明は、走行台車及び軌道式車両に関する。

バスや鉄道以外の新たな交通手段として、ゴムタイヤからなる走行輪によって軌道上を走行する軌道系交通システムが知られている。この種の軌道系交通システムは、一般に、「新交通システム」や「ＡＰＭ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｐｅｏｐｌｅ Ｍｏｖｅｒ）」等と呼ばれている。軌道系交通システムでは、車両の両側部などに配された案内輪が、軌道に沿って設けられたガイドレールによって案内される。

上述した軌道系交通システムの車両において、走行輪や案内輪は、車両の下部に配された走行台車に設けられている。走行台車には、車両が曲線部分を通過する際に、案内輪がガイドレールに押し付けられる力（反力）を利用して、走行輪（操舵輪）を操舵する機構を備えたものがある（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、案内輪を有し、車両に対して旋回可能に取り付けられた案内装置と、案内装置の旋回に応じて操舵輪を操舵する操舵機構（タイロッド、タイロッドアーム）と、を備えた走行台車が開示されている。

特開２０１０−１９５３１０号公報

近年では、車両の耐荷重の増加や、軌道系交通システムの高速化などが求められており、これに伴って、幅広の走行輪を使用することが考えられている。
しかしながら、操舵輪の幅寸法が大きくなると、操舵輪と軌道との摩擦力、キングピンオフセット量、セルフアライニングトルク等が大きくなるため、操舵輪の操舵に要する力が大きくなる。すなわち、操舵輪を操舵する際に案内装置がガイドレールから受ける反力が大きくなってしまう。
その一方で、案内装置やガイドレールの強度や耐久性には制約があるため、操舵輪を操舵する際に案内装置がガイドレールから受ける反力を大きくすることが困難である。

本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、案内装置が受ける反力を小さく抑えながら、幅広の操舵輪を操舵することが可能な走行台車及び軌道式車両を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の走行台車は、軌道に沿って設けられたガイドレールに案内されて走行する走行台車であって、操舵輪と、前記操舵輪を支持する台車本体と、前記台車本体に対して旋回可能に支持されて、前記ガイドレールからの反力を受けて旋回する案内装置と、前記案内装置が受けた反力を利用して前記操舵輪に操舵力を付与する操舵機構と、前記操舵機構による操舵力を補助する補助操舵力を前記操舵輪に付与するアシスト機構と、を備え、前記アシスト機構が、前記操舵輪と共に該操舵輪の操舵方向に回動する第一操作アームと、前記台車本体に対して回転軸回りに回転可能に取り付けられると共に、前記案内装置に連結され、前記案内装置の旋回に応じて前記回転軸回りに回転する第二操作アームと、前記第一操作アーム及び前記第二操作アームに連結され、前記第一操作アーム及び前記第二操作アームの相対的な距離の変化に伴って弾性変形可能な弾性変形部と、を備え、前記第二操作アームにおいて前記回転軸から前記案内装置との連結部分までの距離が、前記回転軸から前記弾性変形部との連結部分までの距離よりも長いことを特徴とする。

上記構成の走行台車が軌道の曲線部分を走行する際には、案内装置がガイドレールに押し付けられることで、案内装置がガイドレールからの反力を受けて旋回する。また、操舵機構によって前述の反力を利用した操舵力が操舵輪に付与されることで、操舵輪を軌道の曲線部分に沿う走行台車の進行方向に向けることができる。

そして、上記構成の走行台車では、操舵機構により操舵輪が操舵される際に、案内装置の旋回に伴って第二操作アームが回転軸回りに回転する。これにより、第二操作アームには、これを回転軸回りに回転させる力（回転力）が付与される。ここで、第二操作アームと案内装置との連結部分から回転軸までの距離は、第二操作アームと弾性変形部との連結部分から回転軸までの距離よりも長い。このため、第二操作アームが回転して第一操作アームとの相対的な距離が変化した際には、弾性変形部に上記回転力よりも大きな力が作用し、弾性変形部が弾性変形する。そして、弾性変形した弾性変形部の弾性力が、第一操作アームに伝達されることで、補助操舵力として操舵輪に付与される。また、第二操作アームが弾性変形部から受ける補助操舵力（弾性力）の反力は、第二操作アームの回転軸を介して台車本体で受けるため、案内装置がガイドレールから受ける反力を減らしながら、補助操舵力を効率よく操舵輪に付与することができる。
以上のように、アシスト機構の補助操舵力が操舵輪に付与されることで、案内装置がガイドレールから受ける反力を小さく抑えながら、操舵輪を操舵することが可能となる。

そして、前記走行台車においては、前記第二操作アームにおける前記弾性変形部との連結部分が、前記第二操作アームにおける前記案内装置との連結部分及び前記回転軸の間に位置してもよい。

上記構成によれば、第二操作アームの長さを短く設定して、アシスト機構のコンパクト化を図ることができる。

また、前記走行台車においては、前記案内装置が、前記台車本体に対して旋回軸回りに旋回可能に取り付けられる旋回アームを備え、前記旋回アームにおいて前記旋回軸から前記第二操作アームとの連結部分までの距離が、前記旋回軸から前記操舵機構との連結部分までの距離よりも長くてもよい。

上記構成の走行台車によれば、旋回アームの旋回角度に対する第二操作アームの動き（回転角度）が操舵機構の動きよりも大きくなるため、アシスト機構による補助操舵力をより大きく設定することが可能となる。したがって、案内装置がガイドレールから受ける反力をさらに小さく抑えながら、操舵輪を操舵できる。
さらに、旋回アームの旋回角度に対する操舵機構の動きが小さくなることで、操舵輪の操舵角度を精度よく調整することも可能となる。

さらに、前記走行台車において、前記弾性変形部は、直進状態からの前記操舵輪の操舵角度が所定角度以下である場合に弾性変形しないとよい。

上記構成の走行台車によれば、走行台車が軌道の直線部分を走行する際に案内装置がガイドレールから微小な反力を受け、これに伴う操舵輪の操舵角度が所定角度以下であれば、第二操作アームが回転軸回りに回転しても弾性変形部は弾性変形しないため、操舵輪には補助操舵力が付与されない。このため、走行台車が軌道の直線部分を走行する際に案内装置が反力を受けて操舵輪が操舵されても、操舵輪をセルフアライニングトルクによって速やかに直進状態に戻すことが可能となる。したがって、走行台車は軌道の直線部分において安定した状態で走行することができる。

さらに、前記走行台車においては、前記操舵機構が、前記操舵輪と、前記案内装置とを連結する弾性変形可能な弾性部材を備えてもよい。

上記構成の走行台車によれば、アシスト機構を構成する第二操作アームの動き（回転）が操舵機構によって拘束されることを抑制するため、アシスト機構の補助操舵力を効果的に操舵輪に付与することができる。

また、前記走行台車は、前記案内装置を直進状態に戻す方向に付勢する旋回ばね、及び、前記旋回ばねによる前記案内装置の旋回方向への揺動を減衰させる旋回ダンパを備えてもよい。
この場合、走行台車が軌道の直線部分を走行する際に案内装置が反力を受けて旋回しても、旋回ばね及び旋回ダンパによって案内装置をさらに速やかに直進状態に戻すことができる。したがって、走行台車は軌道の直線部分においてより安定した状態で走行することが可能となる。

そして、本発明の軌道式車両は、前記走行台車と、該走行台車に支持される車体と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、案内装置がガイドレールから受ける反力を小さく抑えながら、幅広の操舵輪を操舵することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係る軌道式車両を示す正面図である。 図１の軌道式車両を示す上面図である。 図１，２の軌道式車両に備えるアシスト機構の弾性変形部を示す拡大断面図である。 図３の弾性変形部の弾性力特性を示すグラフである。 図１，２の軌道式車両が軌道の曲線部分を走行している状態を示す正面図である。 図１，２の軌道式車両が軌道の曲線部分を走行している状態を示す上面図である。

以下、図１〜６を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、本実施形態における軌道式車両１（以下、単に車両１と称す）は、軌道２の幅方向両側部に設けられた、いわゆるサイドガイド型のガイドレール３によって案内されて軌道２の走行路４上を走行する。
車両１は、車体５と、走行台車６とを備える。車体５は、走行方向の前後に長い略直方体の中空形状をなしている。この車体５の内部には、乗客を収容可能な空間が形成されている。

走行台車６は、車体５を下方から支持し、軌道２上を走行するものである。走行台車６は、車体５の前部及び後部の下方に配置されている。各走行台車６は、車体５の前部に配置されるか、後部に配置されるかの違いだけであるため、以下の説明においては、前部に配置される走行台車６についてのみ説明する。

走行台車６は、台車本体１１と、操舵輪１２と、案内装置１３と、操舵機構１４と、を備える。台車本体１１は、車体５を下方から支持するものである。台車本体１１は、台車枠１６と、緩衝装置１７と、車軸１８と、を備える。
緩衝装置１７は、車体５と台車枠１６との間に設けられている。緩衝装置１７は、走行路４の路面上の凹凸などによる振動が車体５に伝わることを防止する。緩衝装置１７は、例えばばね部材１９を備える。ばね部材１９は、例えば車体５の車幅方向に互いに間隔をあけて二つ配されている。ばね部材１９は、例えば空気ばねであってもよい。

車軸１８は、台車枠１６に支持されている。車軸１８は、車幅方向の中央部に配されたギヤボックス２０から車幅方向両側に延びている。ギヤボックス２０には、モータ等の動力源（図示せず）からの回転動力を車軸１８に伝達するディファレンシャルギヤなどの機構が収容されている。図示例では、ギヤボックス２０が台車枠１６の下側に固定されることで、車軸１８がギヤボックス２０を介して台車枠１６に支持されているが、これに限ることはない。

操舵輪１２は、ゴムタイヤが装着された所謂タイヤ付ホイールである。操舵輪１２は、車幅方向両側に延びる各車軸１８の両端に接続され、車軸１８と共に車軸１８を中心に回転可能とされている。これにより、車両１が軌道２の走行路４上を走行することができる。また、操舵輪１２は、台車本体１１に対して車軸１８の車幅方向両側の端部に配された操舵軸Ｏ１（例えばキングピン）回りに回動可能とされている。操舵輪１２が操舵軸Ｏ１回りに回動することで、車両１の進行方向の向きを変えることができる。

案内装置１３は、台車本体１１の下方に配され、台車本体１１に対して上下方向に延びる旋回軸Ｏ２回りに旋回可能に支持されている。案内装置１３は、ガイドレール３からの反力を受けて旋回するものである。案内装置１３は、案内枠２１と、案内輪２２と、を備える。
案内枠２１は、横梁２３Ａ，２３Ｂと、縦梁（旋回アーム）２４と、を備える。横梁２３Ａ，２３Ｂは、操舵輪１２よりも車幅方向の両外側まで延びて形成されている。また、横梁２３Ａ，２３Ｂは、操舵輪１２の走行方向の前方および後方にそれぞれ配置されている。縦梁２４は、操舵輪１２の走行方向に延びており、前後一対の横梁２３Ａ，２３Ｂ同士を車幅方向の中間部分において接続している。縦梁２４は、その延在方向の中間部分において台車本体１１に対して旋回軸Ｏ２回りに旋回可能に取り付けられている。

案内輪２２は、軌道２の車幅方向両側に配置されたガイドレール３によって案内される。案内輪２２は、各横梁２３Ａ，２３Ｂの両端部に取り付けられ、上下方向に延びる軸線Ｏ３回りに回転自在とされている。案内輪２２は、車両１が軌道２上を走行する際に、ガイドレール３に当接することでガイドレール３に沿って転動する。
この案内装置１３において、横梁２３Ａ，２３Ｂの延在方向に沿う案内装置１３の幅寸法は、ガイドレール３間の寸法よりも小さく設定されている。また、案内装置１３では、一部の案内輪２２がガイドレール３に押し付けられることで、ガイドレール３からの反力を受けて旋回する（図６参照）。

操舵機構１４は、上記した案内装置１３が受けた反力を利用して操舵輪１２に操舵力を付与するものである。操舵機構１４は、案内装置１３及び操舵輪１２の操舵軸Ｏ１を相互に連結して、案内装置１３が旋回した際に、操舵輪１２を操舵軸Ｏ１回りに案内装置１３の旋回方向と同じ方向に回動させるものである。操舵機構１４は、操舵輪１２毎に設けられている。各操舵機構１４は、第一連結アーム２５と、第二連結アーム２６と、を備える。
第一連結アーム２５の長手方向の第一端は、操舵輪１２と共に操舵軸Ｏ１回り（操舵輪１２の操舵方向）に回動可能に取り付けられている。

第二連結アーム２６は、第一連結アーム２５と、案内枠２１の縦梁２４とを連結する。第二連結アーム２６の長手方向の第一端は、第一連結アーム２５の第二端に回転自在に連結されている。第二連結アーム２６の第二端は、案内枠２１の縦梁２４に回転自在に連結されている。縦梁２４における第二連結アーム２６との連結部分は、旋回軸Ｏ２と、縦梁２４の端部（横梁２３Ａ，２３Ｂとの接続部分）との間に位置している。図示例では、第一、第二連結アーム２５，２６の連結部分が操舵軸Ｏ１よりも車両１（走行台車６）の走行方向の前方側に位置し、かつ、縦梁２４における第二連結アーム２６との連結部分が旋回軸Ｏ２よりも車両１（走行台車６）の走行方向の前方側に位置しているが、これに限らない。例えば、第一、第二連結アーム２５，２６の連結部分が操舵軸Ｏ１よりも車両１（走行台車６）の走行方向の後方側に位置し、かつ、縦梁２４における第二連結アーム２６との連結部分が旋回軸Ｏ２よりも車両１（走行台車６）の走行方向の後方側に位置してもよい。
また、一方（図２において左側）の操舵機構１４Ａでは、第二連結アーム２６Ａが弾性変形可能な弾性部材となっている。第二連結アーム２６Ａの弾性率は、案内装置１３の旋回角度に対する操舵輪１２の操舵角度が一義的に定まるように、大きく設定されることが好ましい。また、第二連結アーム２６Ａの弾性率は、後述するアシスト機構の弾性変形部の弾性率よりも大きく設定されるとよい。

上記構成の操舵機構１４では、案内装置１３がガイドレール３からの反力を受けて旋回軸Ｏ２回りに旋回した際に、第二連結アーム２６が変位し、さらに第一連結アーム２５が操舵軸Ｏ１回りに回動することで、操舵輪１２が案内装置１３の旋回方向と同じ方向に操舵される（図６参照）。すなわち、操舵機構１４は、案内装置１３が受ける反力を利用して操舵輪１２に操舵力を付与することで、操舵輪１２を案内装置１３の旋回方向と同じ方向に操舵する。

上記のように操舵輪１２と案内装置１３との間に操舵機構１４を設けた構成では、縦梁２４において旋回軸Ｏ２から横梁２３Ａ，２３Ｂとの接続部分までの第一距離Ｌ１、縦梁２４において旋回軸Ｏ２から第二連結アーム２６（操舵機構１４）との連結部分までの第二距離Ｌ２、第一連結アーム２５において操舵軸Ｏ１から第二連結アーム２６との連結部分までの第三距離Ｌ３が、以下の関係を満たしている。
Ｌ１＞Ｌ２
Ｌ２＞Ｌ３

さらに、走行台車６は、上記した操舵機構１４による操舵力を補助する補助操舵力を操舵輪１２に付与するアシスト機構１５を備える。アシスト機構１５は、第一操作アーム３１と、第二操作アーム３２と、弾性変形部３３と、を備える。
第一操作アーム３１の長手方向の第一端は、操舵輪１２と共に操舵軸Ｏ１回りに回動可能に取り付けられている。第一操作アーム３１は、車両１の走行方向に関して操舵軸Ｏ１から操舵機構１４の第一連結アーム２５と逆向きに延びるように設けられている。

第二操作アーム３２は、台車本体１１に対して上下方向に延びる回転軸Ｏ４回りに回転可能に取り付けられている。本実施形態では、第二操作アーム３２の長手方向の第一端が回転軸Ｏ４回りに回転可能に取り付けられている。
第二操作アーム３２は、案内装置１３の旋回に応じて回転軸Ｏ４回りに回転するように、案内装置１３に連結されている。本実施形態では、第二操作アーム３２の第二端が案内枠２１の縦梁２４に連結されている。さらに、本実施形態では、第二操作アーム３２の第二端が、第三操作アーム３４を介して縦梁２４に連結されている。第三操作アーム３４の第一端は、第二操作アーム３２の第二端に回転自在に連結されている。第三操作アーム３４の第二端は、縦梁２４に回転自在に連結されている。
縦梁２４における第二操作アーム３２との連結部分は、旋回軸Ｏ２と、縦梁２４の端部（横梁２３Ａ，２３Ｂとの接続部分）との間に位置している。また、縦梁２４における第二操作アーム３２との連結部分は、縦梁２４における第二連結アーム２６との連結部分との間に旋回軸Ｏ２が配されるように位置している。

弾性変形部３３は、第一操作アーム３１及び第二操作アーム３２に連結されている。弾性変形部３３は、第一操作アーム３１及び第二操作アーム３２の相対的な距離の変化に伴って弾性変形する。
弾性変形部３３の長手方向の第一端３３ａは、第一操作アーム３１の第二端に回転自在に連結されている。弾性変形部３３の第二端３３ｂは、第二操作アーム３２のうち回転軸Ｏ４から離間した部分に回転自在に連結されている。本実施形態では、第二操作アーム３２における弾性変形部３３との連結部分が、第二操作アーム３２における縦梁２４との連結部分と回転軸Ｏ４との間に位置している。

また、本実施形態の弾性変形部３３は、直進状態からの操舵輪の操舵角度が所定角度以下である場合に、第一操作アーム３１及び第二操作アーム３２の相対的な距離の変化に関わらず弾性変形しないように構成されている。
以下、本実施形態の弾性変形部３３の具体的な構成について説明する。

弾性変形部３３は、図３に示すように、ケース３５と、ピストンロッド３６と、ばね部材３７Ａ，３７Ｂと、クッション材３８を備える。ケース３５は筒状に形成されている。ケース３５の軸方向の第一端は、例えば弾性変形部３３の第一端３３ａをなしている。
ピストンロッド３６はケース３５の第二端から突出している。ピストンロッド３６はケース３５に対して伸縮可能に設けられている。ピストンロッド３６の突出方向の先端は、例えば弾性変形部３３の第二端３３ｂをなしている。ケース３５内部に位置するピストンロッド３６の基端には、ケース３５の内部空間をケース３５の軸方向に分割する仕切り板３９が設けられている。

ばね部材３７Ａ，３７Ｂは、例えばコイルばね等のように弾性率が一定の線形ばねである。ばね部材３７Ａ，３７Ｂは、仕切り板３９によって分割されたケース３５の各空間部３５Ａ，３５Ｂに一つずつ配されている。ただし、各ばね部材３７Ａ，３７Ｂの両端はケース３５の内面や仕切り板３９に固定されていない。
クッション材３８は、その弾性率がばね部材３７Ａ，３７Ｂと比較して非常に小さく、外力を付与しても弾性力をほとんど生じない特性を有する。クッション材３８は、例えば低反発ウレタン材などからなる。クッション材３８は、仕切り板３９に対向するケース３５の内面と各ばね部材３７Ａ，３７Ｂとの間に一つずつ配されている。

以上のように構成される本実施形態の弾性変形部３３は、図４に示す弾性力特性を有する。以下、図３，４を参照して具体的に説明する説明する。
例えば、ピストンロッド３６をケース３５に対して伸ばす方向に所定の変位ｘ１まで変位させた際には、第一ばね部材３７Ａとケース３５内面との間のクッション材３８のみが圧縮変形し、第一ばね部材３７Ａは弾性変形しない。そして、ピストンロッド３６を所定の変位ｘ１よりも大きく変位させると、クッション材３８が完全に潰れて圧縮変形しないため、第一ばね部材３７Ａが圧縮され、弾性変形する。この際、第二ばね部材３７Ｂは弾性変形しない。これにより、弾性変形部３３には第一ばね部材３７Ａの弾性変形に伴って、ピストンロッド３６を縮める方向への弾性力が発生する。

一方、ピストンロッド３６をケース３５に対して縮める方向に所定の変位−ｘ１まで変位させた際には、第二ばね部材３７Ｂとケース３５内面との間のクッション材３８のみが変形し、第二ばね部材３７Ｂは弾性変形しない。そして、ピストンロッド３６を所定の変位−ｘ１よりも大きく変位させると、クッション材３８が完全に潰れて圧縮変形しないため、第二ばね部材３７Ｂが圧縮され、弾性変形する。この際、第一ばね部材３７Ａは弾性変形しない。これにより、弾性変形部３３には第二ばね部材３７Ｂの弾性変形に伴って、ピストンロッド３６を伸ばす方向への弾性力が発生する。
上記した弾性変形部３３の弾性力は、第一操作アーム３１を介して操舵輪１２に伝えられ、補助操舵力として操舵輪１２に付与される。

上記特性を有する弾性変形部３３の変位は、直進状態とされた操舵輪１２の向きを基準とした操舵輪１２の操舵角度に対応するように設定されている。すなわち、操舵輪１２が直進状態である場合には、弾性変形部３３の変位が０となるように設定されている。また、操舵輪１２の操舵角度が所定角度である場合には、弾性変形部３３の変位が所定の変位ｘ１、−ｘ１となるように設定されている。

本実施形態では、上記構成のアシスト機構１５が、一方（図２において左側）の操舵輪１２と案内装置１３との間のみに設けられている。ただし、弾性変形部３３の補助操舵力は、一方の操舵輪１２に連結された操舵機構１４Ａ、縦梁２４、及び、他方の操舵輪１２に連結された操舵機構１４を介して、他方の操舵輪１２にも付与される。

以上のようにアシスト機構１５を設けた走行台車６では、図２に示すように、縦梁２４における第一距離Ｌ１及び第二距離Ｌ２、第一連結アーム２５における第三距離Ｌ３、第一操作アーム３１において操舵軸Ｏ１から弾性変形部３３との連結部分までの第四距離Ｌ４、縦梁２４において旋回軸Ｏ２から第二操作アーム３２との連結部分までの第五距離Ｌ５、第二操作アーム３２において回転軸Ｏ４から縦梁２４との連結部分までの第六距離Ｌ６、第二操作アーム３２において回転軸Ｏ４から弾性変形部３３との連結部分までの第七距離Ｌ７が、以下の関係を満たしている。
Ｌ３＞Ｌ４
Ｌ１＞Ｌ５
Ｌ６＞Ｌ７
Ｌ７＞Ｌ４
Ｌ２＜Ｌ５

さらに、本実施形態の走行台車６は、旋回ばね４１及び旋回ダンパ４２を備える。旋回ばね４１は、台車本体１１と案内装置１３（案内枠２１）との間に設けられ、案内装置１３を直進状態に戻す方向に付勢するものである。旋回ばね４１は、案内装置１３が台車本体１１に対して旋回した際に弾性変形することで、案内装置１３を直進状態に戻す方向に付勢する。旋回ダンパ４２は、台車本体１１と案内装置１３（案内枠２１）との間に設けられ、旋回ばね４１による案内装置１３の旋回方向への揺動を減衰させるものである。
本実施形態の走行台車６では、旋回ばね４１及び旋回ダンパ４２の長手方向の各第一端が台車本体１１に回転自在に連結されている。旋回ばね４１及び旋回ダンパ４２の各第二端は、案内装置１３のうち旋回軸Ｏ２から離れた部分に回転自在に連結されている。

図示例では、旋回ばね４１、旋回ダンパ４２の各第二端が縦梁２４に連結されているが、例えば横梁２３Ａ，２３Ｂに連結されてもよい。また、図示例では、案内装置１３と旋回ばね４１、旋回ダンパ４２の各第二端との連結部分が旋回軸Ｏ２よりも車両１（走行台車６）の走行方向の前方側に位置しているが、例えば旋回軸Ｏ２よりも車両１（走行台車６）の走行方向の後方側に位置してもよい。さらに、図示例では、旋回ばね４１が縦梁２４に対して車幅方向の一方側に配されると共に、旋回ダンパ４２が縦梁２４に対して車幅方向の他方側に配されているが、例えば旋回ばね４１及び旋回ダンパ４２の両方が縦梁２４に対して車幅方向の一方側あるいは他方側に一括して配されてもよい。

次に、上記のように構成される本実施形態の車両１の動作について説明する。
車両１が、図５，６に示すように、軌道２の曲線部分を走行する際には、案内装置１３の案内輪２２が、曲線部分の外軌側に配されるガイドレール３から、主に前方の外軌側の案内輪２２が車幅方向外側からの反力Ｆを受ける。この反力Ｆに基づいて、案内装置１３は、案内装置１３の前方側（横梁２３Ａ側）が内軌側のガイドレール３に近づくように旋回軸Ｏ２回りに旋回する。また、案内装置１３の旋回に伴い、操舵機構１４により前述の反力Ｆを利用した操舵力が操舵輪１２に付与されて、操舵輪１２が操舵軸Ｏ１回りに案内装置１３の旋回方向と同じ方向に操舵される。すなわち、操舵輪１２を軌道２の曲線部分に沿う車両１の進行方向に向けることができる。これにより、車両１が軌道２の曲線部分に沿って走行する。

上記のように車両１が軌道２の曲線部分を走行する際、操舵される操舵輪１２の操舵角度は、所定角度以上となる。軌道２の曲線部分において操舵輪１２が操舵される際には、アシスト機構１５による補助操舵力も操舵輪１２に付与される。以下、具体的に説明する。
案内装置１３がガイドレール３からの反力Ｆを受けて旋回した際には、第二操作アーム３２に、これを回転軸Ｏ４回りに回転させる力（回転力）が付与される。ここで、第二操作アーム３２における第六距離Ｌ６は、第二操作アーム３２における第七距離Ｌ７よりも長い。このため、第二操作アーム３２が回転して第一操作アーム３１との相対的な距離が変化した際には、弾性変形部３３に上記回転力よりも大きな力が作用し、弾性変形部３３が弾性変形する。これにより、弾性変形した弾性変形部３３の弾性力Ｆ１は、第二操作アーム３２に作用する回転力よりも大きくなる。すなわち、第二操作アーム３２は、所謂「てこ」を構成している。第二操作アーム３２において、回転軸Ｏ４が「てこ」の支点、案内装置１３との連結部分が「てこ」の力点、弾性変形部３３との連結部分が「てこ」の作用点となっている。

そして、弾性変形部３３の弾性力Ｆ１は、第一操作アーム３１に伝達される。ここで、操舵輪１２は前述のように操舵機構１４によって操舵されるため、これに伴って第一操作アーム３１も操舵軸Ｏ１回りに回動するが、第一〜第七距離Ｌ１〜Ｌ７が適宜設定されることで、弾性変形部３３の弾性力Ｆ１は、操舵輪１２の操舵方向に作用する。すなわち、弾性変形部３３の弾性力Ｆ１は、補助操舵力として操舵輪１２に付与される。

以上説明したように、本実施形態の走行台車６及びこれを備える車両１によれば、操舵機構１４によって操舵輪１２が操舵される際に、アシスト機構１５による補助操舵力も操舵輪１２に付与されるため、操舵輪１２が幅広であっても、案内装置１３がガイドレール３から受ける反力を小さく抑えながら、操舵輪１２を操舵することが可能となる。したがって、耐荷重の増加や、軌道系交通システムの高速化に対応可能な車両１を提供することができる。
また、第二操作アーム３２が弾性変形部３３から受ける補助操舵力（弾性力Ｆ１）の反力は、第二操作アーム３２の回転軸Ｏ４を介して台車本体１１で受けるため、案内装置１３がガイドレール３から受ける反力を減らしながら、補助操舵力を効率よく操舵輪１２に付与することができる。

さらに、本実施形態の走行台車６及び車両１によれば、第二操作アーム３２における弾性変形部３３との連結部分（「てこ」の作用点）が、第二操作アーム３２における案内装置１３との連結部分（「てこ」の力点）と回転軸Ｏ４（「てこ」の支点）との間に位置する。このため、「てこ」の支点が作用点と力点との間に位置するように第二操作アーム３２と弾性変形部３３、案内装置１３とをそれぞれ連結した構成と比較して、第二操作アーム３２の長さを短く設定して、アシスト機構１５のコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態の走行台車６及び車両１によれば、縦梁２４における第五距離Ｌ５が第二距離Ｌ２よりも長いため、縦梁２４の旋回角度に対する第二操作アーム３２の動きが操舵機構１４の動きよりも大きくなるため、アシスト機構１５による補助操舵力をより大きく設定することが可能となる。したがって、案内装置１３がガイドレール３から受ける反力をさらに小さく抑えながら、操舵輪１２を操舵できる。
さらに、縦梁２４の旋回角度に対する操舵機構１４の動きが小さくなることで、操舵輪１２の操舵角度を精度よく調整することも可能となる。

また、本実施形態の走行台車６及び車両１では、走行台車６が軌道２の直線部分を走行する際に案内装置１３がガイドレール３から微小な反力を受け、これに伴う操舵輪１２の操舵角度が所定角度以下であれば、第二操作アーム３２が回転軸Ｏ４回りに回転しても弾性変形部３３は弾性変形しないため、操舵輪１２に補助操舵力が付与されない。このため、車両１が軌道２の直線部分を走行する際に案内装置１３が微小な反力を受けて操舵輪１２が操舵されても、操舵輪１２をセルフアライニングトルクによって速やかに直進状態に戻すことが可能となる。したがって、車両１は安定した状態で軌道２の直線部分で走行することができる。

さらに、本実施形態では、一方の操舵機構１４Ａの第二連結アーム２６Ａが弾性部材となっていることで、アシスト機構１５を構成する第二操作アーム３２の動き（回転）が操舵機構１４によって拘束されることを抑制するため、アシスト機構１５の補助操舵力を効果的に操舵輪１２に付与することができる。

また、本実施形態の走行台車６及び車両１は、旋回ばね４１及び旋回ダンパ４２を備えるため、走行台車６が軌道２の直線部分を走行する際に案内装置１３が反力を受けて旋回しても、旋回ばね４１及び旋回ダンパ４２によって案内装置１３をさらに速やかに直進状態に戻すことができる。したがって、走行台車６は軌道２の直線部分においてより安定した状態で走行することが可能となる。

以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態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において種々の変更を加えることができる。
例えば、アシスト機構１５は、一方の操舵輪１２と案内装置１３との間のみに設けられることに限らず、両方の操舵輪１２と案内装置１３との間にそれぞれ設けられてもよい。
また、アシスト機構１５において、第二操作アーム３２における弾性変形部３３との連結部分の位置は、上記実施形態のように設定されることに限らず、少なくとも第二操作アーム３２における第七距離Ｌ７が第六距離Ｌ６よりも短くなるように、例えば、第二操作アーム３２における縦梁２４との連結部分の間に回転軸Ｏ４が配される位置に設定されてもよい。

さらに、直進状態からの操舵輪１２の操舵角度が所定角度以下である場合に弾性変形しない特性を有する弾性変形部３３は、上記実施形態のように構成されることに限らず、任意に構成されてよい。
また、弾性変形部３３は、直進状態からの操舵輪１２の操舵角度が所定角度以下である場合に弾性変形しないように構成されることに限らず、例えば、操舵輪１２が直進状態から操舵された際に弾性変形するように構成されてもよい。この場合、弾性変形部３３は例えばクッション材３８を省いて構成されればよい。また、弾性変形部３３は、例えば一つのコイルばね等のばね部材のみにより構成されてもよい。

また、本発明は、上記実施形態のように軌道２の幅方向両端部に設けられたサイドガイド型のガイドレール３によって案内されて走行する走行台車６に限らず、例えば軌道の幅方向中央部に設けられたセンターガイド型のガイドレールによって案内されて走行する走行台車にも適用可能である。

１…軌道式車両、２…軌道、３…ガイドレール、５…車体、６…走行台車、１１…台車本体、１２…操舵輪、１３…案内装置、１４，１４Ａ…操舵機構、１５…アシスト機構、２４…縦梁（旋回アーム）、２６Ａ…第二連結アーム（弾性部材）、３１…第一操作アーム、３２…第二操作アーム、３３…弾性変形部、３５…ケース、３６…ピストンロッド、３７Ａ，３７Ｂ…ばね部材、３８…クッション材、Ｌ２…第二距離、Ｌ５…第五距離、Ｌ６…第六距離、Ｌ７…第七距離、Ｏ２…旋回軸、Ｏ４…回転軸

Claims (6)

1. 軌道に沿って設けられたガイドレールに案内されて走行する走行台車であって、
   操舵輪と、
   前記操舵輪を支持する台車本体と、
   前記台車本体に対して旋回可能に支持されて、前記ガイドレールからの反力を受けて旋回する案内装置と、
   前記案内装置が受けた反力を利用して前記操舵輪に操舵力を付与する操舵機構と、
   前記操舵機構による操舵力を補助する補助操舵力を前記操舵輪に付与するアシスト機構と、
   を備え、
   前記アシスト機構が、
   前記操舵輪と共に該操舵輪の操舵方向に回動する第一操作アームと、
   前記台車本体に対して回転軸回りに回転可能に取り付けられると共に、前記案内装置に連結され、前記案内装置の旋回に応じて前記回転軸回りに回転する第二操作アームと、
   前記第一操作アーム及び前記第二操作アームに連結され、前記第一操作アーム及び前記第二操作アームの相対的な距離の変化に伴って弾性変形可能な弾性変形部と、を備え、
   前記第二操作アームにおいて前記回転軸から前記案内装置との連結部分までの距離が、前記回転軸から前記弾性変形部との連結部分までの距離よりも長いことを特徴とする走行台車。
2. 前記第二操作アームにおける前記弾性変形部との連結部分が、前記第二操作アームにおける前記案内装置との連結部分及び前記回転軸の間に位置することを特徴とする請求項１に記載の走行台車。
3. 前記案内装置が、前記台車本体に対して旋回軸回りに旋回可能に取り付けられる旋回アームを備え、
   前記旋回アームにおいて前記旋回軸から前記第二操作アームとの連結部分までの距離が、前記旋回軸から前記操舵機構との連結部分までの距離よりも長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走行台車。
4. 前記弾性変形部は、直進状態からの前記操舵輪の操舵角度が所定角度以下である場合に弾性変形しないことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の走行台車。
5. 前記操舵機構が、前記操舵輪と、前記案内装置とを連結する弾性変形可能な弾性部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の走行台車。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の走行台車と、該走行台車に支持される車体と、を備えることを特徴とする軌道式車両。
   

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