JPH08503669A - 誘導電動機モノレールシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 線形ロータ（６２）を接合された磁気浮上車両（１０）が、円形断面を有し管状の線形誘導電動機ステータ（３０）が取り付けられた管状軌道（１２）の上を走る。ロータ（６２）はステータ（３０）内に可動的に取り付けられ、車両（１０）は軌道（１２）の上に置かれる。ロータ（６２）は、軌道（１２）とステータ（３０）の長さ方向の溝（５４、５６）を通って延びている立ち上がり機構（６４）と、管状軌道（１２）のカーブ区域で車両（１０）が傾斜出来るよう横方向にカーブしたサドル（１４２、１４４、１４６）と可動的に接合された駆動部分（７６ａ、７６ｂ）とを含むアクチュエータ機構によって、車両（１０）と接合されている。更に、車両の傾斜はまた、軌道（１２）のカーブ区域で溝（５４、５６）が横方向にずれている軌道（１２）とステータ（３０）とを構成する事に依っても達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 誘導電動機モノレールシステム発明の背景 本発明は軌道車両システムに関し、特に横方向に沿って上方に凸の曲面になっ ている軌道ガイドウエイを有する車両システムに関する。 一般に、軌道車両システムは、車両の車輪或は他の浮上装置を支持する為に特 に形状づけられて互いに間隔を置かれたレールを含む軌道構造を有している。車 輪付きの車両で簡単に或は安全に達し得るスピードを越える程のスピードを出せ るシステムとして、磁気浮上システムが広く提案されている。しかし、余り広く 採用されてはいない。特に都市間の高速の公共輸送機関として、種種の設計及び 構造の磁気浮上システムが提案され続けている。高速列車は高速道路や飛行場の 混雑過剰を緩和し、汚染を減らし、密集した都市中心間で利用者の大量輸送を容 易にする等の利点を提供する。提案された高速輸送システムが多くの利点を持っ ているにも拘わらず、その様な提案が殆ど採用されていない。高速輸送システム が広く採用されるのに障害となっている事の中に、軌道の構造、特に、軌道シス テムの費用がある。軌道構造の断面には、異なった方向に広がる磁気浮上の為の 平面ないし表面が含まれる事が多く、横方向にも縦方向にも支持を与えるために 複雑な構造になっている。現在のところ、高速磁気浮上車両システムは軌道の構 造や位置に高精度を要し、その為に建設や維持に掛かる費用が増大する。この種 の軌道は長さ方向にも横方向にも、多くの場合１インチの何分の１まで注意深く 水平出しや軸合わせをしなければならない。 この種の軌道構造では軌道がカーブしている区域での傾斜（バンク）は必須の 事であり、スピードが増すにつれてその意味は益々重要になる。車両が軌道のカ ーブした区域を通る時、横方向の最適の安定性は、重力加速度による力と遠心加 速度による力との合力が軌道表面に垂直の時に達成される。この合力の方向は、 軌道の曲率と車両のスピードとに依存し、従って、与えられた曲率の軌道に対し て、一つのスピード毎に一つの最適バンク角が存在することになる。現在のシス テムでは、このバンク角は軌道が建設された時に決まり、最適の運転をするには 、車両はその様な傾斜したカーブ区域を唯一の予定したスピードで通過しなけれ ば ならない。これでは、通常は高速運転する様にプログラムされた車両が、かかる スピードに対応して傾斜をつけられた軌道上で困難な事態を招くかも知れない。 或場合では、車両が高速用のカーブ区域を低速で通過する必要があるかもしれな いし、場合によってはその区域で止まる必要があるかもしれない。この様な事態 においては、車両の傾いている事が乗客や貨物にとって困った事であると言うだ けでなく、車両がカーブ区域で内側に転覆する可能性が増すかも知れない。一方 、若し車両がバンク角の小さ過ぎるカーブを速過ぎるスピードで走ったりすると 、傾斜の程度に対して遠心力が大きくなり過ぎて車両がカーブした軌道の外側へ 横向きにずれる傾向が出てくる。危険な事態を招きかねないこの様な力は車両の スピードが増すにつれて、より大きな懸念となる。 固定したバンク角では、軌道は高速の客車と低速で重い貨物を積んだ貨物との 両方に正しく対処する事は出来ない。若し軌道のカーブが高速用に傾斜している 場合、重い貨物はその様なカーブを最適スピードよりも速く通過する必要が有る かも知れず、その結果、高速での抗力増大に対処する為に燃料費として経済的な 科料を支払わされる。 従って、本発明の目的は上述の問題点を避けるか、或はそれを最小限度にした 軌道車両システムを提供する事にある。発明の要約 本発明の原理を好適な具体例をもって実施する場合、軌道車両システムは、横 方向に沿って上に凸の曲面を持つガイドウエイが長さ方向に延びている軌道を有 する。車両は軌道に対して長さ方向並びに横方向の移動が可能なようにガイドウ エイ上に支持される。車両が軌道のカーブしている区域を通過する場合に、車両 はガイドウエイの周りを横方向に動いて軌道のカーブの内側に向かうことで傾斜 する。本発明の特徴の一つに依れば、軌道は断面が円の管状に形成され、適当な 位置に案内溝（ガイドスロット）があり、軌道管内に線形誘導電動機或は線形同 期電動機の管状のステータを有し、そのステータ自体は軌道管の案内溝に合致し た長い溝（スロット）を有している。電動機のロータは管状ステータ内に取り付 けられ、更に、上記二つの溝の双方を通って上方に延び横方向に沿って湾曲した ドライブアームに繋がっている立ち上がり機構（ライザ、ｒｉｓｅｒ）を有し、 ドライブアームには、軌道の曲率中心の周りを横方向に回動可能なように横方向 に沿って湾曲したサドルが取り付けられている。サドルの上に支持された車両は 、ロータからサドルに伝達された推力に依って駆動され、軌道の長さ方向に沿っ た曲がり具合と車両のスピードとによって、必要とされれば回動し、重力加速度 と遠心加速度とによる合力が軌道の横方向に沿った湾曲の中心を向くようにする ことができる。サドルの横方向への回動の代わりに或はそれに加えて、案内管の 溝とステータの溝との位置を横にずらせる事によって部分的に或は全体にわたっ て傾斜を付ける事も出来る。図面の簡単な説明 第１図は、本発明の原理を実現する軌道と車両の部分側面図、 第２図は管状軌道の一部の詳細を示す部分断面斜視図、 第３図は軌道及びサドルの横断面図、 第４図はサドルの構造を示す部分切欠き傾斜図、 第５図、第６図は立ち上がり機構の駆動部のハウジングに横方向変位可能なサ ドルのローラ（ころ）の取り付け部を示す断面図、 第７図は立ち上がり機構の連接状態及び駆動ユニット間の接続状態の詳細を示 す長さ方向断面図、 第８図、第９図は引き込み可能な支持車輪を示すそれぞれ横方向及び長さ方向 の説明図、 第１０ａ、１０ｂ、及び１０ｃ図は軌道の曲率中心周りを回動することに依る 車両の傾斜を示す概略図、 第１１図は加速に基づいて傾斜をコントロールする方式を示すブロック図、 第１２図は溝の配置を傾げる事によって、即ち横方向にずらせる事によって車 両を傾斜させる様子を説明する為に軌道とサドルを模式的に描いた図、 第１３図はカーブした区域で案内溝を横にずらせた管状軌道の部分を例示する 図。 第１４図は軌道の内側及び外側に車輪を使った小規模の模型システムを例示す る図である。詳細な説明 第１図に示されているのは磁気浮上型モノレール車両システムで、客車１０の 様な車両が間隔を置かれた沢山の柱１４で支えられた管状軌道１２の上に取り付 けられている。客車はどんな長さのものでもよく、例えば長さ２０フィートの客 車でも、図示されている様なもっと長いものでもよい。後者の場合は複数の部分 １５、１６、１７、１８が、たわみ継手１９、２０、２１の所で互いに連結され ている。軌道は、好ましくは第２、第３図で示される様に断面が円形で比較的厚 い管状の壁２４を持った長い管で形成される。 好ましい軌道構成としては、垂直で直径方向の内部補強体（ｉｎｎｅｒ ｂｒ ａｃｅ）２６が軌道の全長にわたっており、その上端で管状軌道２４の完全に内 側に管状のステータ３０が形成され、該ステータはその内表面３２上にステータ コイル（図示せず）を有している。管状のステータは、軌道の全長にわたって延 びており、第２図には示されていないが後述する従動線形ロータを有する線形誘 導電動機または線形同期電動機の固定部分を形成する。軌道構造は、適当に補強 されたコンクリートまたはグラファイト、ガラスおよびボロン（ｂｏｒｏｎ）な どの繊維を用いた各種の繊維強化樹脂で適宜形成することができる。竹の繊維も 使用してよいが、竹の繊維は強度がやや低いので軌道の壁を厚くする必要がある 。軽量で大きな強度を得るために、各種公知のフィラメント・ワインディング法 で管状軌道を作ってもよい。 参照符号３４，３６，３８，４０で示されるような複数の長さ方向に延びてい るケーブル溝（スロット）が、管状壁２４の周囲に互いに周方向に間隔を置かれ て設けられ、長さ方向に沿って互いに間隔を置かれた点（図示せず）にて管状壁 に固定された長手方向テンションケーブル４２，４４，４６，４８が挿入される ようになっている。各ケーブルは、その（固定点間の）長さを、符号５０で示し たターンバックルのような適当な調節装置によって調節することができる。必要 に応じて管状軌道２４の心合わせあるいは合わせ直しをするために、各ケーブル の長さが個々に調整される。図では４本のケーブルが図示されているが、他の任 意の本数のケーブルを使用可能であることは容易に分かるであろう。調整用のタ ーンバックルは、管状壁に作られた適当な窓を通して操作でき、また、電動機５ １で操作されるようにしてもよい。 第３図にみられるように、ステータ３０は断面が楕円形であるが、円形あるい はその他の形状の断面を有するものであってもよいことが容易に分かるであろう 。管状壁２４は頂部が空いており、軌道の全長に沿って垂直面内に広がる案内溝 （スロット）５４を管状壁の最上部分に形成している。直径方向の内部補強体２ ６によって部分的に支持され且つ固定されているステータ３０もまた、案内溝５ ４と整合する溝５６をステータ３０の上端に有している。互いに整合したこれら の溝の側部のそれぞれは、固定チャネル形状の保護兼ブレーキ部材５８，６０で 裏打ち（ライニング）されている。 ステータ３０の内表面に対応した外表面形状を有する超伝導ロータ６２がステ ータ内に配置され、ロータ６２の外表面がステータの内表面からわずか内方に間 隔を置かれるようにする。第３図に示した筒状の形状を除き、ステータおよびロ ータは、線形誘導電動機または線形同期電動機の公知の部材を形成する。そして 、かかる電動機は、ステータコイルが付勢されるときに発生する進行磁界（ｔｒ ａｖｅｌｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ）によって通常の方式で作動さ れる。進行磁界は、ロータ６２内に誘起された磁界に反応し、その結果、双方向 作用の磁界が発生され、ロータはステータに沿って該ステータ内を長手方向に駆 動される。ステータとロータとの磁力的な相互作用は、これらの電動機要素間の 間隙を維持する。複数のロータ６２が、第７図に示すように各乗物の長手方向に 沿って互いに縦方向に連接されている。 各ロータ６２の長さには限度があるので、追加のロータへと自在継手６３（第 ７図）によって連結され、その結果、各車両が二つ以上のロータで推進され得る 。少なくとも一つ置きのロータの一端に隣接し、隣り合わせのロータ間の接合部 に近い所に、第７図の６４で全体を示された立ち上がり機構（ｒｉｓｅｒ）が固 定されている。各立ち上がり機構はピン６８でヨーク７０に接合され、ヨークは 流体で満たされたダンパシリンダ７４に設けられたピストンの軸（シャフト）７ ２の端に支持されている。シリンダ７４は円筒状のダンパ取り付け用ハウジング 部分７５ａに固定されるが、該ハウジング部分は、がっしりしていて長さ方向に 延びた立ち上がり機構の駆動部のためのハウジング構造７５（第３図、第４図、 第７図）の一体部分である。ハウジング構造７５には、その両側に全体を符号７ ６ ａ、７６ｂで示した二つの本質的に同一の湾曲した、横方向に延びているドライ ブアームが設けられている（第３図、第５図）。立ち上がり機構のブレーキ支持 体７８は、立ち上がり機構同志の間にてロータの上端に固定され、横方向外向き に拡張運動可能なブレーキパッド８０、８２を備えており（第３図、第７図、第 ８図）、これ等は適当な駆動手段（図示省略）によって外向きに押し遺られ、固 定されたブレーキ表面５８、６０）即ち軌道管とステータとの溝のライニング（ 裏打ち）と係合する。 ドライブアーム７６ａ、７６ｂは立ち上がり機構に固定されている横方向の駆 動部用のハウジング構造の、横方向に関して固定されている部分である。第３図 に見られる様に、それぞれは横方向に円弧状をしており、軌道の曲率中心の周り に湾曲していて、軌道と同心である。各ドライブアームは、断面が大略Ｕの字を 逆さにした形をしており、上壁８３と、四個の横方向に間隔を置いて垂れ下がっ た軸受支持壁８４、８５、８６、８７を有する（第６図）。 ハウジング構造７５の中央部分には、互いに長さ方向に間隔を置かれた第一及 び第二の横方向に延びた垂直の側面要素９４、９５が設けられている（第４図、 第７図）。側面要素９４、９５は、垂直方向に間隔を置いた軸受スリーブ９６、 ９８と整合する軸受用開口を有する。スリーブ９６は長さ方向に延びるピニオン 駆動用の軸１００を回転可能に受け、この軸１００には駆動用の歯車１０２が取 り付けられている。駆動用の軸は、歯車駆動部（ギヤドライブ）ハウジング１０ ４の出力に連結しており、該ハウジング１０４は、ハウジング構造７５内に設け られた一対のピニオン駆動電動機１０５からの入力を得ている。軸受９８（及び これと対の側面要素９４中の軸受、図示省略）に取り付けられたピニオン歯車１ ０６は、駆動歯車１０２とかみ合わさって駆動される様になっている。第７図に 示す様に、駆動部のハウジング構造は、両端に、互いに同一の横方向のアーム、 歯車駆動部ならびに関連した支持および駆動構造を有している。別の態様として 、歯車駆動部の代りに液圧ラム（ｒａｍ）を使って軌道の軸の周りにアウトリガ （ｏｕｔｒｉｇｇｅｒ）組立を横方向に回動させることも出来る。 この様にしてドライブアーム７６ａ、７６ｂ及び駆動部ハウジング構造７５は ロータに固定して取り付けられ、ロータと一緒に軌道管１２に沿って長さ方向に 駆動される事が解るであろう。 第５図、第６図において、ドライブアーム７６ａの軸受支持壁８４−８７は下 向きに開いたチャネル１０８、１１０を形成し、一対のローラ（ころ）１１２， １１４が一方のチャネルに、そして、この対のローラ１１２，１１４と互いに間 隔を置いて軸の合った別の対のローラ１１６、１１８が他方のチャネルに取り付 けられる。これらの対のローラは、軌道の長さ方向に互いに間隔を置き、軌道の 長さ方向に伸びる互いに整合した軸上に軸架される。ローラは夫々のチャネル１ ０５、１１０の向かい合った下方に延びる側壁８４−８７に軸架される。各ドラ イブアーム７６ａ、７６ｂには横方向に間隔を置いた三組のローラがあり、第３ 図に示す様にドライブアーム７６ａには１１２、１１２ａ、１１２ｂの組、ドラ イブアーム７６ｂには１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅの組のローラがある。 横方向に変位可能なサドル構造は駆動部ハウジング構造７５に可動的に取り付 けられ、第３図、第４図、第５図、第６図で良く解る様に、互いに円周方向に間 隔を置いて構造のがっしりした一対のアウトリガ１４２、１４４と、これらに確 りと固定されて互いを連結させ横方向に沿って円弧状に湾曲したアウトリガ横断 橋（ブリッジ）１４６とを有している。アウトリガはがっしりした構造で作られ 、ハウジング構造７５の両側で長さ方向に沿って延び、ハウジング構造７５とは 横方向に間隔を置いている。アウトリガの各々は、湾曲した軌道表面と適合する 低部支持表面１６２を有している。サドル構造は、ドライブアーム７６ａ、７６ ｂを通じて伝達されるロータの長手方向の推力を受ける様に配置され、横方向の 変位、即ち、もっと具体的に言えばガイドウエイ表面８６の曲率中心の周りでド ライブアームに対して横方向の回動、が可能となるように、ドライブアームに取 り付けられる。アウトリガ横断橋１４６は、アウトリガ間にて、第６図で良く解 る様に基本的に断面が溝（チャネル）状をした中央部分を有しており、直立の横 壁１５０、１５２とこれらを相互に連結するようこれらの間に延びて固定されて いる底板ウエブ１５４とをさらに有している。この側壁の上端は、横方向外向き に突き出したフランジ１５６、１５８まで延び、該フランジは夫々外側のローラ １１２、１１８に載っている。内側のローラ１１４、１１６は底板ウエブ１５４ の上面に転がり接触している。底板ウエブ１５４には弓形（弧状）の横方向ラッ ク １７２が取り付けられており、歯車１０６に従動する様に噛み合わさっている。 サドルと駆動部ハウジング構造とは、横方向に関して軌道と同じ曲率を有してい る。この様にしてアウトリガ横断橋は、ラック１７２と歯車１０６によって駆動 されて管状案内軌道の中心の周りに駆動部ハウジング構造に対して横方向に回動 する時、ローラで支えられている。 第７図で見てロータが右方に駆動されたとすると、ロータの推力は立ち上がり 機構６４を通じてサドルのドライブアーム７６ａ、７６ｂを長手方向に駆動する ように伝達される。ドライブアームに加わる長手方向の推力は、ローラ１１２− １１８を通じてサドル構造のアウトリガ横断橋１４６を長手方向に駆動するよう に伝達される。 例えばアウトリガ１４２に例示されるように、各アウトリガは、軌道の長さ方 向に沿ってハウジング構造の端から端までにわたっており、内側及び外側の磁気 浮上コイル１６４、１６６を有する低部表面１６２を有しており（第３図）、こ れら磁気浮上コイルは、案内管の外面に固定されたアルミ板の様な電気伝導性の 板１６８、１７０と夫々協同作用する。これらの板の中央部は、サドル構造が横 方向中心に置かれた時夫々の磁気浮上コイル１６４、１６６と半径方向に関して 位置合わせされる。伝導性板１６８、１７０の円周方向の広がりは、サドルの横 方向の回動に適合する為に、浮上コイル１６４、１６６の円周方向の広がりより も大きい。より詳細には後述するように、カーブ区域での傾斜（バンキング）の ように可成の横方向の移動が予測される場合には、伝導性板１６８、１７０は、 案内溝とステータの溝５４、５６との両側において外方に充分大きな距離が確保 できるよう、円周方向に連続的となる。各アウトリガ１４２、１４４は、互いに 左右の手の様な関係にある以外では全く同じで、夫々の内端はアウトリガ横断橋 １４６の外端に固定されている。横方向に延びたラック１７２、歯車１０２、１ ０６及び電動機１０５によって（第４図、第５図）アウトリガ横断橋１４６はア ウトリガ１４２、１４４と共に軌道２４の軸の周りに横方向に回動する。 車両支持台（プラットフォーム）２０４（第３図、第５図）は、水平な横方向 支持体２０６を有し、該支持体は垂壁２０８、２１０を有しこれに車両スカート ２１２、２１４が固定され、車両スカートの下の端はアウトリガ１４２、１４４ の外側の下の端に近接し、然しながら後者に対して可動的になっている。車両支 持台２０４は、アウトリガに固定された取り付け台（ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｐａｄ ）２２４、２２６に取り付けられた対の空気圧懸架シリンダ２１６、２１８或は 他の空気圧懸架装置によってアウトリガに取り付けられる。全く同一の空気圧懸 架装置２１６−２２６が各アウトリガの各端部に設置される。現在考えられてい る代替配置としては、懸架装置２１６、２１８をエアバッグとかエアスプリング ユニットで置き換えて、アウトリガ組立品の垂直方向、横方向及び長さ方向のす べてに関して作用するように位置付けることである。適当な大きさおよび構造の 車両車体２３０が車両支持台２０４に固定される。 低速度の時とか車両が止まっている時にサドル構造を軌道から支える為に、引 き込み可能な車輪をつける。適当な高速に達した時、車輪が引き込まれ、車両は 磁気的に支持される。その為に車輪、例えば２３０、２３２、２３４、及び２３ ６（第８図、第９図）の様な車輪は、空気圧シリンダ２４８、２５０の従動（被 駆動）軸２４４、２４６に担われた車輪支持体２４０、２４２に対で取り付けら れる。空気圧シリンダは、サドル構造の両端にある横断橋１４６の間でサドル構 造に固定されている。若し必要であるとか、望ましいと考えられた場合には、補 助案内車輪２５２、２５４（第８図）をアウトリガの外側の端にて適当なヨーク 構造（図示省略）に取り付ける。これは第８図に例示する様に長さ方向の軸２５ ６、２５８の周りの動きで引き込み位置と支持位置とを選択的にとる。従って、 車両の低速運転の為に車輪が出ている時は、車両は車両支持台及びアウトリガ、 更にはドライブアーム従ってロータも含めて案内管の外側表面で車輪２３０、２ ３２、２３４、及び２３６の接触によって案内管に支えられる。普通の高速運転 では車輪は総て引き込まれる。 第７図は、個々の車両の多くの駆動単位の長さ方向の結合関係を示している。 車両の長さによっては、前に述べた様な複数のロータ（第７図における一駆動ユ ニット６２、６２ａ、６２ｂ）及び横方向に変位可能なサドル構造を含む駆動ユ ニットを二ユニット以上結合して持つこともあるであろう。第７図は一駆動ユニ ット２６０が両端部で末端部しか示されていない同様の駆動ユニット２６２、２ ６４と連結された様子を示している。個々の駆動ユニットは次々と自在継手２６ ６、 ２６８によって蝶番状に連結し、軌道の急カーブに沿って車両が通過出来る様に する。個々の駆動ユニット内では６３で示される様に三個のロータがピボットの 様に連結されている。この様にして、第７図に些か模式的に示した様に（車両の 或部分、サドル構造の或部分、及び案内管はこの図に示されいてない）、第一の 、つまり前の駆動ユニット２６４はロータ６２ｃ及びサドル構造も含めてロータ の一端で、前に述べた様に、次の同一の駆動ユニット２６０の同様のロータの一 端にたわみ継手２６８で連結されている。第１０ａ，１０ｂ、１０ｃ図は、直線 及び軌道のカーブ区域の両方で軌道溝が軌道管の最上端中央に置かれた場合に車 両が直線及び軌道のカーブ区域を通過する時の傾斜の為の横方向の回動を模式的 に例示している。第１０ａ図は車両２９０が軌道の直線区域にある場合を示し、 重力が車両の重心２９４に矢印２９６で示される様に垂直下向きに働き、案内管 ３００の幾何学的中心２９８に向かっている。 第１０ｂ図の例のように車両が紙面に向かって左へカーブしている軌道を観察 者から離れて行く場合を考えよう。車両とそのサドルは軌道の中心２９８の周り に回動して（傾斜して）、カーブを通過する時に車両にベクトル３０２で示され た様に横に働く遠心加速度を補正する。重力加速度のベクトル２９６は前と同じ であるから、３０３で示される二つの加速度の合力は、車両が傾斜の為に最適の 回動をした場合には、軌道の幾何学的中心に向かう線上にある。この様にして軌 道上の車両に働く合力は、円形に湾曲した軌道管の半径方向且つ管外表面に形成 されたガイドウエイに垂直に働く。 同様に第１０ｃ図に示される様に、車両が、右に曲がっている軌道のカーブ区 域を通って観察者から離れて行く場合には、この図にみられる様に車両が右に変 位して遠心加速度３０４を補正し、重力加速度２９６との合力２９８は軌道断面 の湾曲の中心に向かう。現在のところ、サドル構造と横方向の回動とから、第１ ０ａ図に示された直線軌道の位置でどちら側にも２０度も回転出来ると考えられ ている。明らかに他の回動範囲限度を採用する事も出来る。勿論の事だが、好ま しい横方向の回動量は、軌道断面の曲率と車両のスピードとに依存する。 傾斜のために車両とサドルとの横方向の駆動を行うピニオン駆動電動機１０５ は色々な自動システムの一つにより或は手動でコントロール出来る。例えば加速 検出システムではカーブを通過する車両が経験する遠心加速度を検出し、必要な 横方向の回動の角度を、検出された遠心加速度と重力加速度ｇとの関数として計 算する。この様なシステムは、カーブの程度とか車両スピードを前以って知る必 要もプログラムする必要も無いので、最も柔軟性がある。適当な傾斜は合成の加 速度が軌道の中心に向かい、そしてそれがサドルと車両とを支えるガイドウエイ 表面に精確に垂直になる様な点にサドルを横方向に回動することにより達成され る。第１１図はこの様な傾斜（バンク）角の閉ループ制御系の単純化したブロッ ク図である。遠心加速度は車両の加速度計３１６で検出され、信号がコンピュー タに送られ、そこから車両とサドルを軌道の周りに適当な傾斜（バンク）角だけ 駆動する様にピニオン駆動電動機１０５に駆動信号が出される。これに代わる制 御手段（図示省略）としては、車両上の振り子式の加速度計が重力と遠心とによ る加速度の合力を検出し、ピニオン電動機１０５に駆動信号を出し車両を重力と 遠心との加速度の合力が管状軌道の中心に向かう様な零点位置まで傾ける。 前に述べた様に、磁気的或は電動性浮上板１６８、１７０は長さ方向に案内管 の全長に伸びており、一般にはアウトリガの磁気コイル１６４、１６６と半径方 向に位置合わせされており、直線或は一般的には殆ど直線の軌道区域での車両と サドルとの多少の回動は容認出来る程度に円周方向に或程度の広がりを持ってい る。より大きな回動が予測されるカーブ区域では板１６８及び１７０は、案内管 の溝の両側に溝のすぐ傍から第３図に板１６８の下辺１７１として示された点よ りも案内管の円周方向に更に２０度回った点１７３迄広がった一枚の板で置き換 えられる。辺１７１は軌道の直線区域では円周方向に溝から最も離れている。カ ーブした軌道ではサドルとアウトリガとが第３図及び第１０ａ図に示された位置 から一方或は他方へ第１０ｂ図、第１０ｃ図で示された位置迄２０度回動するか も知れない。だから、軌道のカーブ区域では伝導性浮上板１６８、１７０は円周 方向に適宜拡張されて、車両とサドルとが横方向に回動しても磁気浮上が機能す る様になされる。好ましくは磁気効率向上の為に、少なくとも磁気浮上コイルが 超伝導性とされる。 車両の傾斜を制御したり適当量の横方向の回転を駆動する為の構成としては、 他にも色々な方法が容易に利用出来る。車両の横方向の安定の為にジャイロスコ ープを取り付けてもよい。振り子式の加速検出ジャイロスコープを使ってピニオ ン駆動電動機１０５を制御しこれで適当なバンク角への横方向回転を達成させる のもよい。 各車両に搭載したコンピュータを傾斜の制御に使っても良い。各カーブの曲率 半径が判っておりカーブの順序が判っていてこれがコンピュータにプログラムさ れる、或は軌道の各カーブの曲率を車両が近づいた時に検出し個々のカーブの曲 率の程度について情報をコンピュータに供給する。この様な代替の構成に於いて は、車両上の適当な速度計がコンピュータに第二の入力をして、コンピュータは 軌道区域の既知の（或は測定された）曲率と検出された車両のスピードの関数と して横方向の回動の駆動信号を発する。前に述べた様に、駆動信号は車両上のピ ニオン駆動電動機が車両とサドルとの必要とされる最適な回動ないし回転を達成 させる様、制御する為に供給される。 ここに述べるシステムでは従来のシステムと違い、前以って決められた単一の スピードで通過する車両に軌道自身が傾斜を提供する為に軌道に固定した傾斜を 前以って構成する必要の無い事が判るであろう。逆に言えば、ここで述べるシス テムでは、まるで傾斜の無い軌道を建設する事が出来、然も車両自身が異なった カーブにて任意の適当なスピードで適当に傾斜する事が出来る。その上、このシ ステムでは急なカーブの上で車両が不愉快な或は危険な傾斜をしたり、転覆の危 険に晒される事無く、止まったり低速で動いたりする事が出来る様に働く。車両 がカーブの上で止まる場合には、適当なセンサ（図示省略）が軌道の曲率（或は 車両の傾斜及び速度）を検出し、車両にかかっている加速度の合力、車両が止ま っている場合には重力加速度のみで有るが、それが再び管の曲率中心の方向に向 く様にサドルと車両を回動させ、それでサドルと車両とは垂直の位置まで回動さ れる。 ここに述べる傾斜システムは、同一の軌道上で異なったモードの輸送を扱う時 にこの軌道車両に大きな柔軟性を与える。例えば、この軌道は急なカーブで高角 度の傾斜を要する非常に高速の客車を扱うこともできようし、他の時には同じ軌 道が高速の客車用に大きく傾斜させた軌道のカーブ区域を巧く通り抜けられない 低速貨物の様な遅い車両を容易にこなすであろう。本構成に於いては、軌道に傾 斜を設けることを必要としない。要請に応じて適当に傾斜するのは軌道ではなく て車両だからである。車両の傾斜は軌道の曲率の程度と車両のスピードに合った 要請に依って自動的に変化せしめられる。 本システムの重要な利点は、軌道自身に前以って何等の傾斜も与えずに高速車 両に軌道の急カーブ区域を通過せしめ得る事に有るが、それにも拘わらず、本シ ステムは、軌道自身が前以って決められた量の車両傾斜を制御する様な軌道シス テムを、殆ど変更を要しないで提供する事が出来る。この様な予め決められた（ 固定した）軌道傾斜は、必要が有れば車両とサドルとの付加的な横方向回動で補 足する事が出来る。斯様にして第１２図、第１３図に示す様に、前述と全く同様 の管状軌道（溝の位置以外）３２８は、軌道のカーブ区域の為に円周上で垂直位 置から外れた位置に溝３３０を設けてある。勿論、直線区域では前に第１図から 第１０図の具体例に関して述べた様に、溝は管の上端部に位置づけられる。軌道 管の案内溝３３０と、この管の溝に整合されているステータの溝３３４とは、と もにオフセット位置にある。ロータ３３８の立ち上がり機構３３６も又オフセッ ト位置にあり、両方の溝から延びている。従ってロータとそれに駆動される部品 全部（サドルと車両を含めて）とが、ステータとロータとの構成と位置とに依存 して自動的に傾けられる。軌道の長さに沿ったカーブにて溝が傾くと（円周方向 にずれた、すなわちオフセットされた位置を占めると）、溝の側面が立ち上がり 機構に接触し、立ち上がり機構と立ち上がり機構に担われた構造とを、立ち上が り機構の両溝に対する位置合せを維持する様にずらせる。前述の様にロータは磁 気的にステータの中に支えられており、ステータの位置がロータと一緒に軌道の 作り付けの傾斜に従って横方向にずれると、ステータ、ロータ、及び案内溝が円 周方向に同じ様にずれたカーブ区域でロータ、立ち上がり機構従ってサドル及び 車両が自動的に横方向に変位する。結果的には、溝が車両ガイドとして作用し、 車両に固定された立ち上がり機構は車両を軌道溝の中心に保つ為の従動部として 作用する。若し車両のスピードを固定したり或は常に予定する様な状況が許され れば、車両とそれを支持しているサドルとは、更に付加的な傾斜の為に横方向に 回動させられる必要は無い。実際、カーブ区域に円周方向にずれた軌道やステー タ溝を取り入れたある場合には、横方向へのサドルおよび車両の移動を与える必 要は無く、その為に複雑さや車両の費用が低減される。ある場合には軌道やステ ータの溝を軌道の垂直直径方向長さ方向の面から横にずらして位置せしめ、傾斜 全部を軌道上に固定設定する事も出来る。それにも拘わらず、カーブ区域でステ ータやロータがずらされている場合でも、傾斜を増したり減らしたりする事が必 要であったり望ましい場合に、車両とサドルとを横方向に回転させられるシステ ムを使う事も出来る。 上述の軌道（例えば支持表面或はガイドウエイ）は円形断面を持っているが、 他の（円形ではない）横方向に関して上に凸の曲面を、車両を支えるサドルのア ウトリガと組み合わされてそれを磁気的に支持する軌道の上面の部分の構成とし て採用出来る事は容易に明らかであろう。軌道の周りに関する車両の横方向の傾 斜運動を可能にするのは、横方向に関して上に凸の曲面を要する軌道ガイドウエ イの上面の部分だけである（例えばアルミ浮上板の外表面１６８、１７０）。 第１２図、第１３図の様に車両が軌道およびステータの位置だけに依存して傾 斜する様な構成では、軌道の周りを横方向に変位出来るサドル構造は必要では無 く、特に低速の場合、車両は常に全長に渡って車両に付けられカーブしたガイド ウエイ上に置かれた従来の車輪で支持され得る。この様な構成は特に小規模の模 型とかおもちゃの軌道車両システムに使用出来る。この様な構成では磁気浮上を 使う必要が無い。軌道に固定された線形電動機の代わりに適当な従来の電動機を 車両推進の為に車輪を駆動出来る様に車両内に取り付ければよい。この様な構成 では第１４図に示した様に誘導電動機のステータとロータは付けていないけれど も、車両４００にはやはり立ち上がり機構４０２が取り付けられており、立ち上 がり機構は軌道４０４に形成された溝に向かって車両から下方に突き出して軌道 沿いに車両を導き、溝が軌道中心を通って長さ方向に垂直な面から円周方向にず れている軌道区域では車両を傾斜させる。更に、軌道上の従来の外部車輪４０８ がガイドウエイ表面に接触を保つ為に一組の内部車輪４１０が立ち上がり機構の 下端に回転可能に取り付けられ、管状軌道の全く内側で管状軌道の内表面４１４ に対して上向きに（半径方向では外向きに）支えられている。内部車輪４１０は 常に適当な機構（図示省略）によって軌道の内表面に対して半径方向外向きに弾 性的に押されており、車両と軌道外表面の間に位置する一組の外部車輪と協働し て軌道を外部及び内部車輪の間に弾性的に挟む或は掴む様になっている。この掴 みが、車両が軌道から離れて「脱線」するのを防いでいる。この様にして、管状 軌道は長さ方向の移動に対しては最低限度の拘束で車両を軌道に確りと取り付け る事が出来る。 この様なおもちゃの模型では軌道のガイドウエイに前述の円形断面の形の代わ りに楕円とか幾つかの平面とか曲面を使った多辺断面の形を使ってもよい事は理 解されるであろう。その様な構成ではガイドウエイの溝は角度的にずれて軌道断 面の中央部に沿って延びる軸の周りに横方向つまり角度的に変位する。ここに示 された構成では、ガイドウエイの内側にある車輪と外部表面を走る車両とを結ぶ 立ち上がり機構組立品と単一の溝が使われているが、複数の溝や立ち上がり機構 を同様に車両を支持する為に使ってもよいし、管内には単一或は複数の補強機構 が有ってもよい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 横方向に沿って上に凸の曲面を有し且つ長さ方向に延びるガイドウエイ を有する軌道で、長さ方向にカーブする区域を有する軌道と、 車両と、 軌道に対して長さ方向及び横方向に移動可能なように前記車両を前記ガイドウ エイ上に支持するための支持手段と、 車両を軌道の長さ方向に沿って推進するための推進手段と、 車両が軌道のカーブ区域を通過する時に車両に傾斜した体勢を与える為、車両 をカーブ区域の内側へ向けてガイドウエイの周りに横方向に移動させる位置決め 手段と、 から成る軌道車両システム。 ２． 前記支持手段が、前記車両を、前記ガイドウエイの曲率に合致する曲率 を有し該ガイドウエイに対して横方向となる経路内を導くための案内手段を備え ている請求項１のシステム。 ３． 長さ方向の溝がガイドウエイの上部に形成されており、車両に固定され 且つ該溝中に突出している溝従動部が備えられている請求項１のシステム。 ４． 軌道の長さ方向にカーブした区域の部分にて、前記溝が、前記ガイドウ エイの中心を通って長さ方向に延びる垂直面から横方向にずれている請求項３の システム。 ５． 前記支持手段が、前記車両に固定され且つ前記軌道ガイドウエイに隣接 する支持表面を有するサドルを備えており、該サドルは、該ガイドウエイ上に該 車両を支持する様に構成配置されており、該支持表面は、該軌道の横方向に広が り、該ガイドウエイの曲率に合致する横方向の曲率を有する下向きに凹となった 曲面を備えている請求項１のシステム。 ６． 前記推進手段が、前記軌道上の設けられ該軌道沿いに推進せしめられる 駆動部材を有する電動機と、前記サドルと該駆動部材との間の長さ方向駆動用連 結部とを備えている請求項５のシステム。 ７． 前記サドルが前記駆動部材に相対的に移動できるよう該駆動部材が該サ ドルに移動可能に連結されている請求項６のシステム。 ８． 前記推進手段が、前記軌道に取り付けられた線形電動機を備えており、 該電動機が、前記軌道の下方に配置され且つ溝を有する線形ステータを備えてお り、前記軌道は、該ステータの溝と整合する案内溝を備えており、前記電動機が さらに、前記ステータおよび軌道に沿って駆動されるよう前記ステータに装架さ れた線形ロータと、前記ロータに固定され且つ前記ステータ溝および案内溝の双 方を貫通して上方に延びている立ち上がり機構と、前記車両に前記立ち上がり機 構の上方部分を連結するための連結手段とを備えている請求項１のシステム。 ９． 前記ステータ溝および案内溝が、前記軌道の長さ方向にカーブした区域 にて垂直に対して傾斜した方向に整合されている請求項８のシステム。 １０． 前記ガイドウエイが、長さ方向に延びている溝を備えており、前記推 進手段が、前記軌道の下方に設けられ且つ上記溝を通して上方に延びている立ち 上がり機構を有している可動部材と、前記軌道の上方にて前記立ち上がり機構に 固定されている駆動部材と、前記車両に前記駆動部材を連結するための連結手段 とを備えており、上記溝は、長さ方向にカーブした区域で前記軌道の中心を通っ て垂直に広がる面から横方向にずれている請求項１のシステム。 １１． 前記位置決め手段が、前記カーブ区域に沿った車両の移動を指示する 指示手段と、該指示手段に応答して前記ガイドウエイの周りを車両が部分的に横 方向に変位する事を指示する横方向駆動手段を備えている請求項１のシステム。 １２． 前記位置決め手段が、前記車両の遠心加速度を検出する手段と、前記 検出手段に応答して前記ガイドウエイの周りに車両を部分的に横方向に移動させ る為の横方向駆動手段とを備えている請求項１のシステム。 １３． 前記軌道が、軌道壁を有する長い案内管と、前記案内管の周りに互い に間隔を置いて配置され且つ長さ方向に間隔を置いた点で前記軌道壁に固定され た複数の長さ方向に延びているテンションケーブルと、軌道の長さ方向の形状を コントロールする為に少なくとも幾つかの前記ケーブルの長さを前記点間で調整 する手段とを備えている請求項１のシステム。 １４． 前記軌道が、長さ方向に延びている案内溝を上部に有し且つ断面が実 質的に円形の長い案内管を備えており、前記推進手段が、前記管に固定された線 形電動機を備えており、該電動機が、前記管内に線形管状ステータを有しており 、 前記ステータが、前記案内溝と整合されたステータ溝を有しており、前記電動機 が、前記管状ステータ内に設けられて該ステータおよび軌道に沿って駆動される 様になされた線形ロータと、前記ロータに固定され前記案内溝およびステータ溝 を通って上方に延びている立ち上がり機構と、前記車両に固定された軌道に関し 長さ方向並びに横方向の移動の為に前記軌道に支えられているサドルと、前記サ ドルと前記立ち上がり機構との間における長さ方向の駆動連結部とを備えており 、前記位置決め手段が、前記軌道の周りに前記サドルを横方向に駆動する手段を 備えている請求項１のシステム。 １５． 前記軌道が直線区域を含み、前記ステータ溝と案内溝とが、前記直線 区域では垂直方向にて、また、前記長さ方向にカーブした区域では垂直から傾い た方向にて、互いに整合されている請求項１４のシステム。 １６． 長さ方向に少なくとも一つのカーブ区域があり横断面が横方向に関し て上に凸のカーブをしたガイドウエイを持つ軌道と、 車両と、 軌道ガイドウエイ沿いの長さ方向の移動と軌道ガイドウエイの周りの限られた 横方向移動とが可能なように車両を軌道に支持させる為の車両支持手段と、 軌道ガイドウエイ沿いに車両を駆動する為の推進手段と、 車両が前記軌道カーブ区域にある時に車両を前記カーブ区域で傾斜させる為に 軌道ガイドウエイの周りに横方向に車両を変位させる変位手段と、 を備えている軌道車両システム。 １７． 前記ガイドウエイが横断面でみて円形の曲面を持ち、前記変位手段が 、横断面でみて円形にカーブしたガイドウエイの曲率中心の周りに車両を回動さ せる回動手段を備えている請求項１６のシステム。 １８． 前記推進手段が、前記軌道ガイドウエイに固定されたステータと、長 さ方向に駆動されるロータとを有する線形電動機を備えており、前記軌道からの 前記車両支持手段が、車両に接合され且つ前記軌道ガイドウエイの部分の周りに 横方向に広がっているサドルと、該サドルをロータとともに長さ方向に移動させ るとともにロータに相対的に限られた横方向の移動をさせる為の、サドルとロー タとの連結手段とを備えている請求項１６のシステム。 １９． 前記変位手段が、前記カーブ区域に沿った車両の移動を指示する指示 手段と、前記指示手段に応答して車両を前記凸のガイドウエイの一部の周りを横 方向に変位させる横方向駆動手段とを備えている請求項１６のシステム。 ２０． 前記変位手段が、前記車両の遠心加速度を検出する手段と、前記検出 手段に応答して車両を前記ガイドウエイの一部の周りを横方向に動かす横方向駆 動手段とを備えている請求項１６のシステム。 ２１． 前記軌道が、軌道壁を有する長い案内管と、前記案内管の周りに互い に間隔を置いて配置され且つ長さ方向に間隔を置いた点で前記軌道壁に固定され ている複数の長さ方向に延びているテンションケーブルと、少なくとも幾つかの 前記ケーブルの長さを前記点間で調整する手段とを備えている請求項１６のシス テム。 ２２． 前記軌道ガイドウエイが、長さ方向に延びている溝と、前記軌道ガイ ドウエイの下方に設けられた駆動部材を含み且つ上記溝を通って上方に延びてい る立ち上がり機構と、前記軌道ガイドウエイの上に前記立ち上がり機構に固定さ れた駆動部品と、車両に固定された前記駆動部品によって駆動されるべく連結さ れているサドルとを備えている請求項１６のシステム。 ２３． 前記軌道ガイドウエイが、前記長さ方向のカーブ区域に於いて前記ガ イドウエイの中心からずれて長さ方向に延びている溝と、前記溝を通って延びて いる立ち上がり機構と、前記軌道ガイドウエイの上方で前記立ち上がり機構を前 記車両に連結する手段とを有する請求項１６のシステム。 ２４． 前記車両の横方向変位手段が、車両に連結され且つ前記ガイドウエイ の一部の周りに横方向に延びているサドルと、軌道ガイドウエイに沿い長さ方向 にサドルを駆動する為に前記推進手段とサドルを連結する手段と、推進手段に比 較してサドルの横方向の限られた移動の為に前記推進手段とサドルとを連結する 手段とを備えている請求項１６のシステム。 ２５． 前記車両変位手段が、前記立ち上がり機構と前記溝とを備えている請 求項２３のシステム。 ２６． 上に凸で横方向に沿ってカーブしているガイドウエイを有する長い軌 道と、 前記ガイドウエイ中の長さ方向に延びている案内溝と、 前記案内溝と整合されていて長さ方向に延びているステータ溝を有し且つ 前記ガイドウエイの下方で前記軌道に固定されているステータと、 前記案内溝を通って延びている立ち上がり機構と、 前記ガイドウエイに沿って立ち上がり機構を駆動するロータと、 前記ガイドウエイの上方で前記立ち上がり機構に固定されている駆動部材 と、 を備えている線形電動機と、 前記ガイドウエイに沿った移動が可能なように支持されている車両と、 ガイドウエイ沿いに立ち上がり機構と共に駆動されるよう車両を前記駆動部材 に結合する結合手段と、 を備えている軌道車両システム。 ２７． 前記車両の結合手段が、前記駆動部材に相対的に前記車両を円弧状の 経路に沿って限られた横方向移動をなさしめる手段を備えている請求項２６のシ ステム。 ２８． 前記ガイドウエイが、横方向に関して円形をした曲面を持ち且つ前記 駆動部材を横方向に関して円形の経路上に駆動する事によって車両を傾斜させる 手段を含む請求項２７のシステム。 ２９． 前記駆動部材の車両への結合手段が、横方向にカーブしている案内サ ドルと、該サドルをガイドウエイから磁気的に支える手段とを備えており、前記 サドルが、前記駆動部材に相対的に前記ガイドウエイの周りを限られた横方向の 湾曲した経路に沿って移動出来るようにスライド可能に結合されている請求項２ ０のシステム。 ３０． 長さ方向に延びているガイドウエイを有し且つ長さ方向にカーブして いる区域が少なくとも一つある長い軌道と、 前記ガイドウエイ中にあって、前記長さ方向にカーブしている区域では、前記 ガイドウエイの上部から、長さ方向にカーブしている区域の内側へと横方向にず れている長さ方向に延びた案内溝と、 前記案内溝を通って延びている立ち上がり機構と、 前記ガイドウエイに沿って長さ方向に移動可能なように支持された車両と、 ガイドウエイ沿いに長さ方向に車両を駆動する駆動手段と、 ガイドウエイ沿いに車両を導く為に前記立ち上がり機構を車両に結合する結合 手段とを備えている軌道車両システム。 ３１． 横方向に曲率中心の周りに下がカーブしているガイドウエイを有し且 つ長さ方向にカーブしている区域が少なくとも一つある長い軌道と、 前記ガイドウエイに沿って移動可能なように支持された車両と、 カーブしている経路にて前記車両を前記ガイドウエイに相対的に横方向にずら せる手段を有している、前記カーブ区域での車両の傾斜手段と を備えている軌道車両システム。 ３２． 前記傾斜手段が、前記ガイドウエイ中に形成され前記カーブ区域で横 方向にずれている長さ方向の溝と、前記溝を通って延びており前記車両に連結さ れている立ち上がり機構とを含む請求項３１のシステム。 ３３． 前記ガイドウエイが、横方向に関して円形に湾曲しており、また、駆 動部材と、前記軌道沿いの駆動部材の推進手段と、サドルと、駆動部材からの推 力を前記サドルへ伝達する手段と、サドルを前記ガイドウエイに相対的に前記ガ イドウエイの曲率中心の周りに円形の経路に沿って横方向に移動させ得る様に駆 動部材を取り付ける手段とを含んでいる請求項３１のシステム。 ３４． 前記推進手段が、前記軌道の下方に配置された線形電動機ステータと 、軌道に沿って駆動される様に前記軌道の下にステータに近接して取り付けられ たロータと、前記軌道に形成された長さ方向の溝と、前記ロータ及び前記駆動部 材に連結され前記溝を通って延びている立ち上がり機構とを備えている請求項３ ３のシステム。 ３５． 前記駆動部分が、横方向ドライブアームを含み、前記サドルは、前記 ドライブアームに沿って横方向に延びているアウトリガ橋と、該橋をドライブア ームに相対的に横方向に移動出来る様に取り付ける手段と、前記ドライブアーム から前記橋へ長さ方向の推力を伝達する手段と、前記ガイドウエイに相対的な横 方向及び長さ方向の移動が可能なように前記ガイドウエイに前記橋の外側端部を 支持させる手段と、前記橋に前記車両を共に移動可能なように取り付ける手段と を備えている請求項３４のシステム。 ３６． 前記軌道が、内部表面を有し、軌道の外部表面から車両を支持可能な ように車両に取り付けられた外側支持手段と、前記内部表面に支持可能なように 前記立ち上がり機構に取り付けられた内側支持手段とを含む請求項３２のシステ ム。 ３７． ガイドウエイを有し長さ方向にカーブ区域を少なくとも一つ有する長 い軌道と、 前記ガイドウエイに沿って移動可能なよう支持された車両と、 前記カーブ区域で車両を傾斜させるための傾斜手段と を備えており 前記傾斜手段は、前記ガイドウエイに形成され且つ前記カーブ区域では横方向 に角度的にオフセット位置にある長さ方向の溝と、該溝を通って延び且つ前記車 両に結合されている立ち上がり機構と を備えている軌道車両システム。