JP7339915B2 - 台車連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、台車を牽引車両に連結する台車連結構造に関するものである。

従来、自動ロボット等の牽引車両に、台車を連結した台車連結構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、牽引車両に台車を連結するための連結具は、第１及び第２の連結アームと、先端部が第１及び第２の連結アームに取り付けられている第１及び第２の抑制部材とを備えている構成が開示されている。これにより、走行面の凹凸やカーブにおいて生じた台車の左右の振れを、第１及び第２の抑制部材の減衰力によって抑制する。

特開２０１６－１１３０４１号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、第１及び第２の抑制部材が、牽引車両の進行方向に対して傾斜した姿勢で設けられるため、台車の左右の振れを抑制する際に、牽引車両にモーメント力が作用し牽引車両の進行方向が変わってしまう、という問題がある。

そこで、本発明は、牽引車両に作用するモーメント力を低減し、台車を牽引車両の軌跡に追従させることができる台車連結構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の台車連結構造は、台車を牽引車両に連結する台車連結構造であって、前記台車側に接続されて、前記牽引車両側に延設される台車側ブラケットと、前記牽引車両側に接続されて、前記台車側ブラケットの上方又は下方に配置される牽引車両側ブラケットと、前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとを相対的に回転可能に支持する回転支持部と、前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとの間に設けられる、スリットを備えるプレートと、前記プレートを前記牽引車両の前後方向に移動可能に案内するガイド部と、前記台車側ブラケット又は前記牽引車両側ブラケットの何れかに設けられる、前記回転支持部での回転に伴って前記スリットに沿ってスライドするスライダ部と、前記台車側ブラケット又は前記牽引車両側ブラケットのうち、前記スライダ部が設けられていない方と前記プレートとを接続する、前記前後方向に付勢する付勢手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の台車連結構造では、台車を牽引車両に連結する台車連結構造であって、前記台車側に接続されて、前記牽引車両側に延設される台車側ブラケットと、前記牽引車両側に接続されて、前記台車側ブラケットの下方に配置される牽引車両側ブラケットと、前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとを相対的に回転可能に支持する回転支持部と、前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとの間に設けられる、スリットを備えるプレートと、前記牽引車両側ブラケットに設けられる、前記プレートを前記牽引車両の前後方向に移動可能に案内するガイド部と、前記台車側ブラケットに設けられる、前記回転支持部での回転に伴って前記スリットに沿ってスライドするスライダ部と、前記牽引車両側ブラケットと前記プレートとを接続する、前記前後方向に付勢する圧縮ばねと、を備えてもよい。

また、本発明の台車連結構造では、前記スリットは、Ｖ字状に形成されていてもよい。

また、本発明の台車連結構造では、前記スリットには、前記スライダ部の移動の障害となる障害部が設けられていてもよい。

また、本発明の台車連結構造では、前記障害部は、前記スリットの中心側の第１斜面と、前記スリットの端部側の第２斜面と、で構成され、前記第２斜面の勾配は、前記第１斜面の勾配より急な勾配に形成されていてもよい。

また、本発明の台車連結構造では、前記障害部は、前記スリットに対して進退可能に構成されていてもよい。

また、本発明の台車連結構造では、前記台車側ブラケット又は前記牽引車両側ブラケットのうち、前記スライダ部が設けられた方と、前記プレートとの間には、前記台車が前記牽引車両に対して正面の位置になる正面姿勢を維持するよう抵抗力を作用させる抵抗部材が介在されていてもよい。

このように構成された本発明の台車連結構造では、台車側に接続されて、牽引車両側に延設される台車側ブラケットと、牽引車両側に接続されて、台車側ブラケットの上方又は下方に配置される牽引車両側ブラケットと、台車側ブラケットと牽引車両側ブラケットとを相対的に回転可能に支持する回転支持部と、台車側ブラケットと牽引車両側ブラケットとの間に設けられる、スリットを備えるプレートと、プレートを牽引車両の前後方向に移動可能に案内するガイド部と、台車側ブラケット又は牽引車両側ブラケットの何れかに設けられる、回転支持部での回転に伴ってスリットに沿ってスライドするスライダ部と、台車側ブラケット又は牽引車両側ブラケットのうち、スライダ部が設けられていない方とプレートとを接続する、前後方向に付勢する付勢手段と、を備える。そのため、台車が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、付勢手段に荷重が加わり、付勢手段による付勢力を強くすることができる。そして、牽引車両の前後方向に付勢する付勢手段によって、台車を正面姿勢に戻すことができる。その結果、牽引車両に作用するモーメント力を低減し、台車を牽引車両の軌跡に追従させることができる。

また、本発明の台車連結構造では、台車側に接続されて、牽引車両側に延設される台車側ブラケットと、牽引車両側に接続されて、台車側ブラケットの下方に配置される牽引車両側ブラケットと、台車側ブラケットと牽引車両側ブラケットとを相対的に回転可能に支持する回転支持部と、台車側ブラケットと牽引車両側ブラケットとの間に設けられる、スリットを備えるプレートと、牽引車両側ブラケットに設けられる、プレートを牽引車両の前後方向に移動可能に案内するガイド部と、台車側ブラケットに設けられる、回転支持部での回転に伴ってスリットに沿ってスライドするスライダ部と、牽引車両側ブラケットとプレートとを接続する、前後方向に付勢する圧縮ばねと、を備える。そのため、台車が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、圧縮ばねに荷重が加わり、圧縮ばねによる付勢力を強くすることができる。そして、牽引車両の前後方向に付勢する圧縮ばねによって、台車を正面姿勢に戻すことができる。その結果、モーメント力により発生する牽引車両の姿勢変化の影響を低減し、牽引車両に作用するモーメント力を低減し、台車を牽引車両の軌跡に追従させることができる。

また、本発明の台車連結構造では、スリットは、Ｖ字状に形成されているため、台車が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、付勢手段による付勢力を強めることができる。そのため、台車が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、素早く台車を正面姿勢に戻すことができる。

また、本発明の台車連結構造では、スリットには、スライダ部の移動の障害となる障害部が設けられているので、牽引車両がカーブを走行する際に、台車に作用する遠心力によって、牽引車両の軌跡を超えて、牽引車両が曲がった方向に台車が大きく移動することを防止することができる。そのため、牽引車両がカーブを走行する際に、台車を牽引車両の軌跡に、より追従させることができる。

また、本発明の台車連結構造では、障害部は、スリットの中心側の第１斜面と、スリットの端部側の第２斜面と、で構成され、第２斜面の勾配は、第１斜面の勾配より急な勾配に形成されている。そのため、カーブ走行中や、カーブ走行から直進走行に移行した際に、スライダ部が急な勾配の第２斜面を容易に乗り越えられないようにして、台車に作用する遠心力によって、牽引車両の軌跡を超えて、牽引車両が曲がった方向に台車が大きく移動することを防止することができる。その結果、牽引車両がカーブを走行する際に、台車を牽引車両の軌跡により追従させることができる。

また、本発明の台車連結構造では、障害部は、スリットに対して進退可能に構成されるので、障害部をスリットから退避させることができる。そのため、スライダ部が障害部を乗り超えられないような事態を防止することができる。

また、本発明の台車連結構造では、台車側ブラケット又は牽引車両側ブラケットのうち、スライダ部が設けられた方と、プレートとの間には、台車が牽引車両に対して正面の位置になる正面姿勢を維持するよう抵抗力を作用させる抵抗部材が介在されている。そのため、路面の勾配や段差等によって、台車が正面姿勢から左右に振れないようにすることができる。

実施例１の牽引車両と台車とが連結部によって連結されている状態を示す図であり、図１（ａ）が側面図であり、図１（ｂ）が平面図である。 実施例１の連結部を示す平面図である。 実施例１の連結部を示す断面図である。 実施例１の連結部を分解して示す分解斜視図である。 実施例１の台車側ブラケットとプレートを示す分解斜視図である。 実施例１の牽引車両が悪路を直進走行している際の連結部の状態を示す平面図である。 実施例１の牽引車両がカーブを走行している際の連結部の状態を示す平面図である。 実施例１のスリットの最適形状を確認するモデルを示す図であり、図８（ａ）は、台車モデルが連結部モデルによって牽引車両モデルに連結された状態を示す図であり、図８（ｂ）が連結部モデルを示す図である。 実施例１の最適形状を確認するモデルを振り子モデルに置き換えた図である。 実施例１のＶ字状のスリットモデルのＶ字角βの検証結果を示すグラフであり、図１０（ａ）は、牽引質量Ｍが１００ｋｇで、Ｖ字角βが９０度の場合の角度ζと時間との関係を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、牽引質量Ｍが１０００ｋｇで、Ｖ字角βが９０度の場合の角度ζと時間との関係を示すグラフである。 実施例１のＶ字状のスリットモデルのＶ字角βの検証結果を示すグラフであり、図１１（ａ）は、牽引質量Ｍが１００ｋｇで、Ｖ字角βが７０度の場合の角度ζと時間との関係を示すグラフであり、図１１（ｂ）は、牽引質量Ｍが１０００ｋｇで、Ｖ字角βが７０度の場合の角度ζと時間との関係を示すグラフである。 実施例１のＶ字状のスリットモデルのＶ字角βの検証結果を示すグラフであり、図１２（ａ）は、牽引質量Ｍが１００ｋｇで、Ｖ字角βが４５度の場合の角度ζと時間との関係を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、牽引質量Ｍが１０００ｋｇで、Ｖ字角βが４５度の場合の角度ζと時間との関係を示すグラフである。 実施例１のＶ字状のスリットモデルのＶ字角βの検証結果をまとめた表である。

以下、本発明による台車連結構造を実現する実施形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

［牽引車両と台車の構成］
図１は、実施例１の牽引車両と台車とが連結部によって連結されている状態を示す図であり、図１（ａ）が側面図であり、図１（ｂ）が平面図である。以下、実施例１の牽引車両と台車の構成を説明する。なお、牽引車両１の前後の方向を前後方向Ｄとし、牽引車両１の幅方向を幅方向Ｗとする。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、牽引車両１の後側に、連結部３を介して、台車２が連結されている。

牽引車両１は、例えば、４つの車輪１ａを有する自走式のロボットとすることができる。牽引車両１は、例えば、工場や施工現場において、直線走行や、カーブ走行をすることができる。牽引車両１は、前進だけでなく、後進することができるものであってもよい。

台車２は、荷台２ａと、荷台２ａに取り付けられた４つの自在キャスター２ｂとで構成される。自在キャスター２ｂは、台車２の移動方向に車輪の方向を自在に変えることが可能なキャスターである。すなわち、台車２の全てのキャスターは、自在キャスター２ｂで構成される。

図２及び図３に示すように、台車２には、荷台２ａから上方に向けて延在する支柱５１が取り付けられる。支柱５１は、連結ブラケット５２によって、台車２の幅方向に延在する第１支持パイプ５３に連結される。第１支持パイプ５３は、連結ブラケット５４によって、上下方向に延在する第２支持パイプ５５の上端に連結される。第２支持パイプ５５は、その下端が連結ブラケット５６によって、台車２の幅方向に延在する第３支持パイプ５７に連結される。

［連結部の構成］
図２は、実施例１の連結部３を示す平面図である。図３は、実施例１の連結部３を示す断面図である。図４は、実施例１の連結部３を分解して示す分解斜視図である。図５は、実施例１の台車側ブラケット１０とプレート３０を示す分解斜視図である。以下、実施例１の連結部３の構成を説明する。

図２～図４に示すように、連結部３は、台車側ブラケット１０と、牽引車両側ブラケット２０と、回転支持部６１と、プレート３０と、ガイド部２２と、スライダ部１２と、付勢手段４０と、抵抗部材３４と、を備える。

（台車側ブラケット）
図２～図４に示すように、台車側ブラケット１０は、台車側ブラケット本体１１と、補強部材１５と、接続パネル１６と、パイプハンガ１７と、を備える。

台車側ブラケット本体１１は、例えば、角型鋼管で形成される。台車側ブラケット本体１１は、前後方向Ｄに延在するように形成される。台車側ブラケット本体１１の後側には、補強部材１５が、例えばボルト等によって、取り付けられる。補強部材１５は、例えば、角型鋼管で形成される。

補強部材１５には、接続パネル１６が、例えばボルト等によって、取り付けられる。接続パネル１６は、例えば、板金とすることができる。

接続パネル１６には、パイプハンガ１７が、例えばボルトによって、取り付けられる。パイプハンガ１７は、開閉可能なフック部を有し、第３支持パイプ５７に着脱可能とする。すなわち、台車側ブラケット１０は、台車２側に接続されて、牽引車両１側に延設される。

（牽引車両側ブラケット）
図２～図４に示すように、牽引車両側ブラケット２０は、牽引車両側ブラケット本体２１と、ガイド部２２と、取付ブラケット２３と、マウント部２４と、後端ブラケット２６と、を備える。

牽引車両側ブラケット本体２１は、例えば、角型鋼管で形成される。牽引車両側ブラケット本体２１は、前後方向Ｄに延在するように形成される。牽引車両側ブラケット本体２１は、台車側ブラケット本体１１の下方に配置される。

牽引車両側ブラケット本体２１の上面には、ガイド部２２が、例えばボルト等によって、取り付けられる。ガイド部２２は、前後方向Ｄに延在するように形成される。ガイド部２２は、例えば、レール状に形成され、後述するプレート３０に取り付けられる摺動部３７が、前後方向Ｄに摺動可能に構成される。すなわち、ガイド部２２は、プレート３０を前後方向Ｄに移動可能に案内する。

牽引車両側ブラケット本体２１の前側には、取付ブラケット２３が取り付けられる。牽引車両側ブラケット本体２１は、幅方向Ｗに延在して設けられたヒンジピン２５を回転軸として、取付ブラケット２３に対して、上下方向に旋回可能に取り付けられる。

取付ブラケット２３は、マウント部２４を介して、例えばボルト等によって、牽引車両１に取り付けられる。マウント部２４としては、弾性ゴムとすることができる。

牽引車両側ブラケット本体２１の後側には、後端ブラケット２６が取り付けられる。後端ブラケット２６は、第１片２６ａと第２片２６ｂとで断面Ｌ字状に形成される。第１片２６ａには、牽引車両側ブラケット本体２１が、例えばボルト等によって取り付けられる。第２片２６ｂには、２つの後側支持部材２７が例えばボルト等によって取り付けられる。後側支持部材２７は、後述する付勢手段４０を支持する突出部２７ａを備える。

すなわち、牽引車両側ブラケット２０は、牽引車両１側に接続されて、台車側ブラケット１０の下方に配置される。

（回転支持部）
図２～図４に示すように、回転支持部６１の下端は、固定部６４を介して、牽引車両側ブラケット本体２１の後側に固定される。回転支持部６１の上端は、ベアリング６３を介して、台車側ブラケット本体１１の後側に固定される。牽引車両側ブラケット本体２１と台車側ブラケット本体１１との間には、回転支持部６１の外周を囲む外周リング６２が配置される。

台車側ブラケット１０は、回転支持部６１を回転軸として、水平方向に回転可能に構成される。すなわち、回転支持部６１は、台車側ブラケット１０と牽引車両側ブラケット２０とを相対的に回転可能に支持する。

（スライダ部）
図５に示すように、台車側ブラケット本体１１の前側には、スライダ部１２が下方に突出するように取り付けられる。

スライダ部１２は、後述するプレート３０のスリット３１に挿入され、スリット３１内を移動可能に構成される。スライダ部１２は、スリット３１を滑らかに移動させるように、ローラ状に形成されてもよい。

（プレート）
図５に示すように、プレート３０は、矩形の板状に形成され、幅方向Ｗに延在するように配置される。プレート３０の後側は、角部が面取りされて面取部３０Ａが形成される。プレート３０には、上下方向に貫通し、前側に向かって開くようなＶ字状のスリット３１が形成される。言い換えると、プレート３０には、上下方向に貫通し、後側に向かって突出するようなＶ字状のスリット３１が形成される。

スリット３１の後側の面には、後述するスライダ部１２の移動の障害となる障害部３２が２つ設けられる。

２つの障害部３２の配置間隔は、牽引車両１が使用される現場によって異ならせてもよい。例えば、牽引車両１の平均的な旋回半径が１ｍである現場では、牽引車両１の旋回半径が１ｍのときに、スライダ部１２が移動した位置より手間側に障害部３２を設けることができる。

障害部３２は、スリット３１の中心側の第１斜面３２ａと、スリット３１の端部側の第２斜面３２ｂとによって、平面視で三角形に構成される。第２斜面３２ｂの勾配は、第１斜面３２ａの勾配より急な勾配に形成されている。

障害部３２は、第１斜面３２ａの基端に設けられた軸部３２ｃを回転軸として、水平方向に旋回可能に構成される。障害部３２は、弾性部材３２ｄによって、スリット３１から水平方向に突出するように付勢されている。すなわち、障害部３２は、スリット３１に進退可能に構成される。

図３及び図４に示すように、プレート３０は、プレート３０の下方に配置される支持ブラケット３５に、例えばネジ等によって、取り付けられる。支持ブラケット３５の下面には、摺動部３７が取り付けられる。

摺動部３７は、レール状のガイド部２２に嵌合するようなコの字状に形成され、ガイド部２２に沿って、前後方向Ｄに摺動可能に構成される。すなわち、プレート３０は、ガイド部２２に沿って、前後方向Ｄに移動可能に構成される。

なお、摺動部３７は、例えば、カムフォロア等のローラを備えて、前後方向Ｄに滑らかに摺動するようにしてもよい。

支持ブラケット３５の後端には、２つの前側支持部材３６が例えばボルト等によって取り付けられる。前側支持部材３６は、後述する付勢手段４０を支持する突出部３６ａを備える。

（付勢手段）
図４に示すように、付勢手段４０は、前後方向Ｄに延在して配置され、幅方向Ｗに並んで２つ設けられる。付勢手段４０は、圧縮ばねとすることができる。付勢手段４０は、前側が前側支持部材３６の突出部３６ａに接続されて支持され、後側が後側支持部材２７の突出部２７ａに接続されて支持される。

すなわち、付勢手段４０は、後側支持部材２７を介して牽引車両側ブラケット２０と、前側支持部材３６を介してプレート３０とを接続する。

（抵抗部材）
図５に示すように、台車側ブラケット本体１１の前側には、先端部材１３が取り付けられる。先端部材１３は、下方に面するように形成された下面１３ａを有する。

プレート３０の上面の、幅方向Ｗにおけるスリット３１の中央付近には、土台プレート３３が取り付けられる。土台プレート３３の上面には、抵抗部材３４が取り付けられる。抵抗部材３４としては、ブレーキパッド等の弾性体とすることができる。

台車２が牽引車両１に対して正面の位置になる正面姿勢において、先端部材１３の下面１３ａは、抵抗部材３４に当接するように形成される。すなわち、抵抗部材３４は、土台プレート３３と、先端部材１３の下面１３ａとの間に配置され、台車２が牽引車両１に対して正面の位置になる正面姿勢を維持するよう抵抗力を作用させる。

［連結部の動作］
図６は、実施例１の牽引車両１が凹凸のある走行面を直進走行している際の連結部３の状態を示す平面図である。図７は、実施例１の牽引車両１がカーブを走行している際の連結部３の状態を示す平面図である。以下では、連結部３の動作を説明する。なお、以下では、牽引車両１の進行方向に対して、台車２が左側に振れた場合について説明するが、台車２が右側に振れた場合もこれと反対向きの同様の動作をする。

（通常の直進走行）
このように構成された連結部３は、牽引車両１が直進走行をしている場合、図２に示すように、台車２が牽引車両１に対して正面の位置になる正面姿勢となる。この場合、スライダ部１２は、スリット３１の幅方向Ｗの中央の位置であるスライダ初期位置Ｑ０に位置する。プレート３０は、プレート初期位置Ｐ０に位置する。

この際、牽引車両１が直進走行をしているときに、路面の凹凸によって台車２が左右に振れようとしても、抵抗部材３４によって、台車２が正面姿勢から左右に振れないようにすることができる。

（悪路の直進走行）
牽引車両１が悪路を直進走行していて、路面の勾配や段差等によって、牽引車両１の進行方向に対して、台車２が左側に振れたとする。この場合、図６に示すように、台車側ブラケット１０は、回転支持部６１を回転軸として、水平方向で時計回りの方向である第１方向Ｅ１に回転し、スライダ部１２が、牽引車両１の進行方向に対して、右側に移動したスライダ第１位置Ｑ１に位置する。

これに伴い、プレート３０は、前後方向Ｄにおいて、プレート初期位置Ｐ０より後方に移動したにプレート第１位置Ｐ１に位置する。

この状態では、付勢手段４０としての圧縮ばねが圧縮されて付勢力が高まることになる。そのため、付勢手段４０による付勢力によって、プレート３０が、プレート第１位置Ｐ１からプレート初期位置Ｐ０に戻ろうとする。プレート３０が、プレート初期位置Ｐ０に戻ると、スライダ部１２は、スライダ第１位置Ｑ１から、スライダ初期位置Ｑ０に移動して、台車２が牽引車両１に対して正面姿勢となる。

（カーブ走行中）
牽引車両１がカーブ走行していて、牽引車両１の進行方向に対して、台車２が大きく左側に振れたとする。この場合、図７に示すように、台車側ブラケット１０は、回転支持部６１を回転軸として、水平方向で時計回りの方向である第１方向Ｅ１にさらに回転し、スライダ部１２が、牽引車両１の進行方向に対して、さらに右側に移動しようとする。

この際、スライダ部１２が移動しようとする力で、弾性部材３２ｄの付勢力に抗して、障害部３２の緩やかな斜面である第１斜面３２ａを容易に押し下げ、スライダ部１２は、障害部３２を乗り越えて、スライダ第２位置Ｑ２に位置する。

これに伴い、プレート３０は、前後方向Ｄにおいて、プレート第１位置Ｐ１より後方に移動したプレート第２位置Ｐ２に位置する。

この状態では、付勢手段４０としての圧縮ばねが圧縮されて付勢力がさらに高まることになる。そのため、付勢手段４０による付勢力によって、プレート３０が、プレート第２位置Ｐ２からプレート初期位置Ｐ０に戻ろうとする。

しかし、台車２に作用する慣性力によって、台車２は、牽引車両１の軌跡を超えて右側に移動しようとする。台車２が、右側に移動しようとすると、台車側ブラケット１０は、第１方向Ｅ１とは逆の第２方向Ｅ２に回転しようとし、スライダ部１２が、スライダ第２位置Ｑ２から、スライダ初期位置Ｑ０に移動しようとする。

しかし、スライダ部１２がスライダ第２位置Ｑ２から、スライダ初期位置Ｑ０に移動しようとする力は、弾性部材３２ｄの付勢力に抗して、第１斜面３２ａより急な勾配の第２斜面３２ｂを容易に押し下げることができず、スライダ部１２は、障害部３２を乗り越えられずに、スライダ第２位置Ｑ２に位置する。

これに伴い、プレート３０は、プレート第２位置Ｐ２に留まることになる。

（カーブ走行から直進走行）
牽引車両１がカーブ走行から直進走行に移行する場合、図２に示すように、台車側ブラケット１０は、回転支持部６１を回転軸として、第２方向Ｅ２に回転し、スライダ部１２が、スライダ第２位置Ｑ２から、スライダ第１位置Ｑ１を経て、スライダ初期位置Ｑ０に移動しようとする。なお、カーブ走行から直進走行に移行する場合、牽引車両１は加速度を上げることで、スライダ部１２が、スライダ第２位置Ｑ２からスライダ初期位置Ｑ０に移動しようとする力が強くなる。

そして、スライダ部１２が、スライダ第２位置Ｑ２からスライダ初期位置Ｑ０に移動しようとする力で、弾性部材３２ｄの付勢力に抗して、障害部３２の第１斜面３２ａより急な斜面である第２斜面３２ｂを容易に押し下げ、スライダ部１２は、障害部３２を乗り越えて、スライダ初期位置Ｑ０に位置する。

これに伴い、プレート３０は、プレート第２位置Ｐ２からプレート初期位置Ｐ０に移動する。

［スリットの最適形状］
図８は、実施例１のスリット３１の最適形状を確認するモデルを示す図であり、図８（ａ）は、台車モデル２Ａが連結部モデル３Ａによって牽引車両モデル１Ａに連結された状態を示す図であり、図８（ｂ）が連結部モデル３Ａを示す図である。図９は、実施例１の最適形状を確認するモデルを振り子モデルに置き換えた図である。以下、実施例１のスリット３１の最適な形状について説明する。

以下では、コンピュータを利用して、スリット３１の最適な形状を算出した。

図８（ａ）に示すように、台車モデル２Ａを連結部モデル３Ａによって牽引車両モデル１Ａに連結した状態で、牽引車両モデル１Ａを走行させた。図８（ｂ）に示すように、Ｖ字状のスリットモデル３１Ａの対称線（直線）Ｓとのなす角度をＶ字角βとする。言い換えると、Ｖ字角βは、Ｖ字を構成するスリットモデル３１Ａの辺と前後方向Ｄと並行な直線Ｓとのなす角度である。

回転支持部モデル６１Ａを回転軸として回転した台車側ブラケットモデル１０Ａと、前後方向Ｄと並行な直線Ｓとのなす角度を角度ζとする。言い換えると、角度ζは、牽引車両モデル１Ａの中心軸と台車モデル２Ａの中心軸とのなす角度である。

下記の計算式をオイラー法により数値解析して、牽引質量Ｍが１００ｋｇと１０００ｋｇの場合について、それぞれ、Ｖ字角βが４５度と７０度と９０度の場合について、角度ζを算出した。

なお、台車モデル２Ａと牽引車両モデル１Ａの運動は、図９に示すように、支点が移動する振り子のモデルを参考にした。

なお、上記式と、図９中の記号の意味は、以下とする。
Ｐ：牽引車両モデル１Ａの重心座標
Ｇ：台車モデル２Ａの重心座標
Ｖｉ：牽引車両モデル１Ａのｘ軸方向の走行速度
Ｖｊ：牽引車両モデル１Ａのｙ軸方向の走行速度
ｒ：牽引車両モデル１Ａの旋回半径
ｌ：ＰＧ間距離（質量０の鋼体棒とする。）
ｃ：台車モデル２Ａの抵抗
ζ：牽引車両モデル１Ａと台車モデル２Ａとのなす角度
β：Ｖ字状のスリットモデル３１Ａの対称線（直線）ＳとのなすＶ字角
ｋ：ばね定数
Ｓ：スライダ部モデル１２Ａから回転支持部モデル６１Ａまでの長さ
ｍ：牽引車両モデル１Ａの牽引質量
Ｍ：牽引質量
ｇ：重力加速度
なお、角度は、右手系を正とする。

図１０～図１２は、実施例１のＶ字状のスリットモデル３１ＡのＶ字角βの検証結果を示すグラフである。以下、実施例１のＶ字状のスリットモデル３１ＡのＶ字角βの検証結果を説明する。

図１０（ａ）に示すように、牽引質量Ｍが１００ｋｇで、Ｖ字角βが９０度の場合、角度ζは、約１５ｓ以降は、０度に収束している。すなわち、台車モデル２Ａは、約１５ｓ以降は、正面姿勢で移動しているといえる。

図１０（ｂ）に示すように、牽引質量Ｍが１０００ｋｇで、Ｖ字角βが９０度の場合、角度ζは、約１５ｓ以降は、－１０度に収束している。すなわち、台車モデル２Ａは、約１５ｓ以降は、左右に傾いた姿勢で移動しているといえる。

図１１（ａ）に示すように、牽引質量Ｍが１００ｋｇで、Ｖ字角βが７０度の場合、角度ζは、約１０ｓ以降は、０度に収束している。すなわち、台車モデル２Ａは、約１０ｓ以降は、正面姿勢で移動しているといえる。

図１１（ｂ）に示すように、牽引質量Ｍが１０００ｋｇで、Ｖ字角βが７０度の場合、角度ζは、約２５ｓ以降は、０度に収束している。すなわち、台車モデル２Ａは、約２５ｓ以降は、正面姿勢で移動しているといえる。

図１２（ａ）に示すように、牽引質量Ｍが１００ｋｇで、Ｖ字角βが４５度の場合、角度ζは、約１０ｓまでは、約－２０度と約１０度との間で変化する。すなわち、台車モデル２Ａは、約１０ｓまでは、左右に若干激しく揺れながら移動しているといえる。また、角度ζは、約１０ｓ以降は、０度に収束している。すなわち、台車モデル２Ａは、約１０ｓ以降は、正面姿勢で移動しているといえる。

図１２（ｂ）に示すように、牽引質量Ｍが１０００ｋｇで、Ｖ字角βが４５度の場合、角度ζは、約１５ｓ以降は、０度に収束している。すなわち、台車モデル２Ａは、約１５ｓ以降は、正面姿勢で移動しているといえる。

以上の検証結果をまとめると、図１３に示すように、Ｖ字角βが９０度の場合で、牽引質量Ｍが１００ｋｇの場合、初期振動が小さく、収束時間も早く、良好な評価である。Ｖ字角βが９０度の場合で、牽引質量Ｍが１０００ｋｇの場合、初期振動が小さく、収束時間もやや遅く、普通の評価である。Ｖ字角βが７０度の場合で、牽引質量Ｍが１００ｋｇの場合、初期振動が小さく、収束時間も早く、良好な評価である。Ｖ字角βが７０度の場合で、牽引質量Ｍが１０００ｋｇの場合、初期振動が小さく、収束時間も早く、良好な評価である。Ｖ字角βが４５度の場合で、牽引質量Ｍが１００ｋｇの場合、初期振動がやや大きく、収束時間も早く、普通の評価である。Ｖ字角βが４５度の場合で、牽引質量Ｍが１０００ｋｇの場合、初期振動が小さく、収束時間も早く、良好な評価である。

すなわち、Ｖ字角βは、４５度～９０度の範囲において、効果を発揮するといえる。また、Ｖ字角βが７０度の場合、より効果を発揮するといえる。

［台車連結構造の作用］
次に、実施例１の台車連結構造の作用を説明する。実施例１の台車連結構造は、台車２を牽引車両１に連結する台車連結構造である。この台車連結構造は、台車２側に接続されて、牽引車両１側に延設される台車側ブラケット１０と、牽引車両１側に接続されて、台車側ブラケット１０の下方に配置される牽引車両側ブラケット２０と、台車側ブラケット１０と牽引車両側ブラケット２０とを相対的に回転可能に支持する回転支持部６１と、台車側ブラケット１０と牽引車両側ブラケット２０との間に設けられる、スリット３１を備えるプレート３０と、牽引車両側ブラケット２０に設けられる、プレート３０を牽引車両１の前後方向Ｄに移動可能に案内するガイド部２２と、台車側ブラケット１０に設けられる、回転支持部６１での回転に伴ってスリット３１に沿ってスライドするスライダ部１２と、牽引車両側ブラケット２０とプレート３０とを接続する、前後方向Ｄに付勢する付勢手段（圧縮ばね）４０と、を備える（図２）。

これにより、図２に示すように、牽引車両１が、台車２に対して、正面に位置する正面姿勢から左側に移動したとき、スライダ部１２は、回転支持部６１を回転支点として回転し、スリット３１の右側に移動するとともに、プレート３０は、ガイド部２２に沿って、付勢手段（圧縮ばね）４０が圧縮する方向に移動する。そうすると、付勢手段（圧縮ばね）４０による付勢力によって、プレート３０が、付勢手段（圧縮ばね）４０が伸張する方向に戻ろうとする。プレート３０が、付勢手段（圧縮ばね）４０が伸張する方向に戻ると、スライダ部１２は、スリット３１の右側から、正面に移動して、台車２を正面姿勢に戻すことができる。

一方、図６に示すように、牽引車両１が、台車２に対して、正面に位置する正面姿勢から右側に移動したとき、スライダ部１２は、回転支持部６１を回転支点として回転し、スリット３１の左側に移動するとともに、プレート３０は、ガイド部２２に沿って、付勢手段（圧縮ばね）４０が圧縮する方向に移動する。そうすると、付勢手段（圧縮ばね）４０による付勢力によって、プレート３０が、付勢手段（圧縮ばね）４０が伸張する方向に戻ろうとする。プレート３０が、付勢手段（圧縮ばね）４０が伸張する方向に戻ると、スライダ部１２は、スリット３１の左側から、正面に移動して、台車２を正面姿勢に戻すことができる。

すなわち、台車２が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、付勢手段（圧縮ばね）４０に荷重が加わり、付勢手段（圧縮ばね）４０による付勢力を強くすることができる。そして、牽引車両１の前後方向Ｄに付勢する付勢手段（圧縮ばね）４０によって、台車２を正面姿勢に戻すことができる。そのため、牽引車両１に作用するモーメント力を低減し、台車２を牽引車両１の軌跡に追従させることができる。

実施例１の台車連結構造において、スリット３１は、Ｖ字状に形成されている（図２）。

これにより、台車２が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、付勢手段４０による付勢力を強めることができる。そのため、台車２が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、より強い力で台車２を正面姿勢に戻すことができる。その結果、台車２が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、素早く台車２を正面姿勢に戻すことができる。

特に、牽引車両１が直線走行して、路面の勾配や段差等によって、台車２が正面姿勢から左右に振れた姿勢になった際に、素早く台車２を正面姿勢に戻すことができる。

実施例１の台車連結構造において、スリット３１には、スライダ部１２の移動の障害となる障害部３２が設けられている（図５）。

これにより、牽引車両１がカーブを走行するときに、台車２に作用する遠心力によって、牽引車両１の軌跡を超えて、牽引車両１が曲がった方向に台車２が大きく移動することを防止することができる。そのため、牽引車両１がカーブを走行する際に、台車２を牽引車両１の軌跡に、より追従させることができる。

実施例１の台車連結構造において、障害部３２は、スリット３１の中心側の第１斜面３２ａと、スリット３１の端部側の第２斜面３２ｂと、で構成され、第２斜面３２ｂの勾配は、第１斜面３２ａの勾配より急な勾配に形成されている（図５）。

これにより、牽引車両１が直線走行からカーブ走行に移行した際に、スライダ部１２が第２斜面３２ｂより緩やかな勾配の第１斜面３２ａを容易に乗り越えて、牽引車両１を正面姿勢から、右側又は左側に移動した姿勢にすることができる。また、カーブ走行中に、スライダ部１２が第１斜面３２ａより急な勾配の第２斜面３２ｂを容易に乗り越えられないようにして、台車２に作用する遠心力によって、牽引車両１の軌跡を超えて、牽引車両１が曲がった方向に台車２が大きく移動することを防止することができる。そのため、牽引車両１がカーブを走行するときに、台車２を牽引車両１の軌跡により追従させることができる。

実施例１の台車連結構造において、障害部３２は、スリット３１に対して進退可能に構成される（図５）。

これにより、障害部３２をスリット３１から退避させることができる。そのため、スライダ部１２が障害部３２を乗り超えられないような事態を防止することができる。その結果、例えば、カーブ走行から、直進走行に戻った際に、台車２を正面姿勢に戻すことができる。この場合、例えば、牽引車両１の加速度を上げることで、スライダ部１２が障害部３２を乗り超える力を確保することもできる。

実施例１の台車連結構造において、台車側ブラケット１０又は牽引車両側ブラケット２０のうち、スライダ部１２が設けられた方と、プレート３０との間には、台車２が牽引車両１に対して正面の位置になる正面姿勢を維持するよう抵抗力を作用させる抵抗部材３４が介在されている（図５）。

これにより、路面の勾配や段差等によって、台車２が正面姿勢から左右に振れないようにすることができる。そのため、台車２を安定した姿勢で牽引することができる。

以上、本発明の台車連結構造を実施例１に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、この実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、スリット３１をＶ字状に形成する例を示した。しかし、スリットは、この態様に限定されるものではなく、例えば、直線状や、円弧状や、Ｕ字状に形成されてもよい。

実施例１では、障害部３２は、スリット３１に進退可能に構成される例を示した。しかし、障害部は、スリットに進退不可能に固定されていてもよい。

実施例１では、障害部３２は、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂとによって、平面視で三角形に構成される例を示した。しかし、障害部の形状は、この態様に限定されない。例えば、障害部は、摩擦抵抗を作用させる摩擦シートとしてもよいし、磁力によって抵抗となるように作用させる磁石としてもよい。また、第１斜面３２ａと第２斜面３２ｂは、平面であっても曲面であってもよい。

実施例１では、付勢手段４０を圧縮ばねとする例を示した。しかし、付勢手段は、引っ張りばねとしてもよい。

実施例１では、抵抗部材３４は、ブレーキパッド等の弾性体とする例を示した。しかし、抵抗部材は、この態様に限定されず、例えば、磁石としてもよい。

実施例１では、スライダ部１２を台車側ブラケット１０に設け、ガイド部２２を牽引車両側ブラケット２０に設ける例を示した。しかし、スライダ部を牽引車両側ブラケットに設け、ガイド部２２を台車側ブラケット１０に設けるようにしてもよい。

実施例１では、付勢手段４０は、プレート３０と牽引車両側ブラケット２０とを接続するように設けられる例を示した。しかし、付勢手段は、プレートと台車側ブラケットとを接続するように設けられてもよい。

実施例１では、付勢手段４０を２つ設ける例を示した。しかし、付勢手段は、１つ設けられてもよいし、３つ以上設けられてもよい。

実施例１では、台車側ブラケット１０の下方に牽引車両側ブラケット２０が配置される例を示した。しかし、台車側ブラケットの上方に牽引車両側ブラケットが配置されてもよい。

実施例１では、台車２の全てのキャスターは、自在キャスター２ｂで構成される例を示した。しかし、台車は、この態様に限定されず、一部のキャスターが自在キャスターで構成されてもよいし、全部のキャスターが固定キャスターで構成されてもよい。また、台車は、自在キャスターに替えて、ボールキャスター等の他のキャスターを備えてもよい。

１ 牽引車両
２ 台車
２ｂ 自在キャスター
１０ 台車側ブラケット
１２ スライダ部
２０ 牽引車両側ブラケット
２２ ガイド部
３０ プレート
３１ スリット
３２ 障害部
３２ａ 第１斜面
３２ｂ 第２斜面
３４ 抵抗部材
４０ 付勢手段
６１ 回転支持部
Ｄ 前後方向

Claims (7)

1. 台車を牽引車両に連結する台車連結構造であって、
   前記台車側に接続されて、前記牽引車両側に延設される台車側ブラケットと、
   前記牽引車両側に接続されて、前記台車側ブラケットの上方又は下方に配置される牽引車両側ブラケットと、
   前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとを相対的に回転可能に支持する回転支持部と、
   前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとの間に設けられる、スリットを備えるプレートと、
   前記プレートを前記牽引車両の前後方向に移動可能に案内するガイド部と、
   前記台車側ブラケット又は前記牽引車両側ブラケットの何れかに設けられる、前記回転支持部での回転に伴って前記スリットに沿ってスライドするスライダ部と、
   前記台車側ブラケット又は前記牽引車両側ブラケットのうち、前記スライダ部が設けられていない方と前記プレートとを接続する、前記前後方向に付勢する付勢手段と、を備える
   ことを特徴とする、台車連結構造。
2. 台車を牽引車両に連結する台車連結構造であって、
   前記台車側に接続されて、前記牽引車両側に延設される台車側ブラケットと、
   前記牽引車両側に接続されて、前記台車側ブラケットの下方に配置される牽引車両側ブラケットと、
   前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとを相対的に回転可能に支持する回転支持部と、
   前記台車側ブラケットと前記牽引車両側ブラケットとの間に設けられる、スリットを備えるプレートと、
   前記牽引車両側ブラケットに設けられる、前記プレートを前記牽引車両の前後方向に移動可能に案内するガイド部と、
   前記台車側ブラケットに設けられる、前記回転支持部での回転に伴って前記スリットに沿ってスライドするスライダ部と、
   前記牽引車両側ブラケットと前記プレートとを接続する、前記前後方向に付勢する圧縮ばねと、を備える
   ことを特徴とする、台車連結構造。
3. 前記スリットは、Ｖ字状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の台車連結構造。
4. 前記スリットには、前記スライダ部の移動の障害となる障害部が設けられている
   ことを特徴とする、請求項１～３の何れか一項に記載の台車連結構造。
5. 前記障害部は、
   前記スリットの中心側の第１斜面と、
   前記スリットの端部側の第２斜面と、で構成され、
   前記第２斜面の勾配は、前記第１斜面の勾配より急な勾配に形成されている
   ことを特徴とする、請求項４に記載の台車連結構造。
6. 前記障害部は、前記スリットに対して進退可能に構成される
   ことを特徴とする、請求項４又は５に記載の台車連結構造。
7. 前記台車側ブラケット又は前記牽引車両側ブラケットのうち、前記スライダ部が設けられた方と、前記プレートとの間には、前記台車が前記牽引車両に対して正面の位置になる正面姿勢を維持するよう抵抗力を作用させる抵抗部材が介在されている
   ことを特徴とする、請求項１～６の何れか一項に記載の台車連結構造。