WO2005005217A1 - レール走行用車両 - Google Patents

Abstract

レールとの間に適度なグリップ力を維持しながら、スムーズな走行を実現できるレール走行用車両を提供する。この車両は、ベースと、レールの上面で回動可能となるようにベースに保持され、レールの延出方向に互いから離して配置される一対の第１車輪および第２車輪と、レールの下面で回動可能となるようにベースに保持される第３車輪と、第１車輪を回転させるためのモーターとを有する。第１車輪は、レールの延出方向において第２車輪と第３車輪の間に位置し、第２車輪は緩衝体を介してベースに保持される。これにより、第２車輪の緩衝体が弾性変形して車両が傾くと、第１車輪および第３車輪のレールグリップ力が増す。

Description

明細

レール走行用車両 技術分野

本発明は、 レール上を走行する車両（軌道車） に関するちのであり、 特に、 レールとの間に適度なグリップカを維持しながら、 スムーズな走行を提供するこ とのできるレール走行用車両に関するものである。 背景技術

レール上を走行する車両においては、駆動輪とレールとの間の摩擦抵抗であ るグリップ力が小さいと車両の走行に支障をきたす場合がある。 例えば、 雨天時 においてはレール表面でスリップが起こりゆすく、 傾斜したレール上を走行させ る際には特に問題となる。

この問題を解決する めには、駆動輪をレールに押し当てて駆動輪とレール の間のグリップカを増加させればよいが、 グリップ力の過剰な増加は車両の走行 に必要なエネルギーを増加させ、 効率の良い走行を提供できなくなる恐れがある。

ま 、 適度なグリップ力を発生させるため、 車両重量を検知手段で感知し、 車輪をレールに押し当てる めのパネ部材のパネ定数を変化させる制御手段の 使用が提案されているが、 制御が複雑化したり、 軌道システム全体のコス卜が上 昇するという問題がある。

さらに、曰本公開特許公報 3—了 06了 0号公報に記載されているレール上 を走行する走行体の軌道装置においては、 図 9に示すように、 レール 1の上面を 転動する駆動輪 1 1〇とレールの下面を転動する一対の補助輪 1 20を有し、 駆 動輪と補助輪との間にレールを挟持しながら走行する走行体 1 00が使用され、 レールのカーブ領域では補助輸のレール下面に対するオーバ一ラップ量が一定 値以下になるようにレール幅が直線部分とは異なる幅に設計されており、 駆動輪 1 1 0および補助輪 1 20に過大な反力がかかるのを防いでレール 1上を滑ら かに走行できるようにしている。

しかしながら、 このような軌道装置においては、 レールのカーブ領域ごとに 異なる幅寸法のレールを製造する必要があり、 レールの全長が長い場合ゆ、 力一 ブの多い軌道を設計する場合には軌道装置全体のコス卜上昇が避けられない。 このように、 軌道装置全体のコストパフォーマンスを考慮しつつ、 車輪のレ —ルへの適度なグリップカを維持しながら、 車両のスムーズな走行を実現する観 点から、 高価な制御手段の導入ゆ、 レールの設計変更などの手法を用い 従来の レール走行用車両およびそのシステムには依然として改善の余地が残されてい る。 発明の開示

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、 比較的シンプルな構成にちかかわらず、 車両（積載物を含む） の総重量に じて 適度なグリップ力を車輪（駆動輪） とレールの間に発生させ、 効率の良いス厶ー ズな走行を実現できるレール走行用車両を提供することにある。

すなわち、 このレール走行用車雨は、 ベースと、 レールの上面で回動可能と なるようにベースに保持され、 レールの延出方向に互いから離して配置される一 対の第 1車輪および第 2車輪と、 レールの下面で回動可能となるようにベースに 保持される第 3車輪と、 第 1車輪および第 2車輪の少なくとち一方を駆動するた めのモ一ターと有する。 第 1車輪はレールの延出方向において第 2車輪と第 3車 輪の間に位置し、 第 2車輪は緩衝体を介してベースに保持される。

本発明によれば、車両およびその積載物の荷重を受けたコイルばねのような 緩衝体が下方に弾性変形すると、 車両は緩衝体の配置されているベースの第 2車 輪側がレールに近づくように傾斜姿勢をとる。 この時、 第 1車輪を介して第 2車 輪とは反対側に位置する第 3車輪は、 第 1車輪とレールとの接点を支点とする〃 てこの原理"によりレールの下面に押し当てられる。 これにより、 第 1車輪と第 3車輪の間にレールを挟 力、 すなわち、 グリップ力が得られる。 また、 車両か ら受ける荷重の大きさに應じて緩衝体の弾性変形量、 すなわち車両の傾斜度合い が変わるので、 本発明のレールグリップ機構によれば、 車両重量に Jgじて適度な グリップ力を提供することができる。 し がって、 車両の荷重を検知し、 車輪を レールに押し当てる めのバネ部材のバネ定数を変化させる特別な制御装置を 用いることなく、 緩衝体の弾性変形能ゆ第 3車輪の取付位置を適宜設定すること によって車両 （積載物を含 ）の重量に iじた適度なグリップ力を車輪とレール との間に発生させることができ、 結果的にスムーズ且つ効率の良い走行を実現す ることができる。

本発明の好ましい実施形態において、第 1車輪と走行中のレール走行用車両 の重心との間の距離は、 第 2車輪と前記重心との間の距離よりち長く、 第 3車輪 と前記重心との間の距離よりも短いことが好ましい。 この場合は、 第 2車輪を車 両の重心近傍に設けることにより、 レールの傾斜域等においてより効果的に緩衝 体を弾性変形させてグリップ力を得ることができる。

また、 第 3車輪は、 レールの延出方向に互いから離して配置される少なくと ち 2つの車輪でなることが好ましい。 この場合は、 複数の第 3車輪をレールの下 面に接触させて摩擦抵抗を増ゆし、 レールのグリップ性能をさらに高めることが でさる。

さらに、第 1車輪と第 2車輪の少なくとち一方の下方においてレールの側面 で回動可能となるようにベースに保持される補助輪を含 ¾ことが好ましい。 この 揚合は、 第 1車輪および第 2車輪がレールから脱線しないようにガイドして車両 の走行安全性をさらに改善することができる。

本発明のさらなる特徴およびそれがちたらす効果は，添付され 図面を参照 して以下に述べる発明を実施する^めの最良の形態からより明確に理解される だろう。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の好ましい実施形態にかかるレール走行用車両の側面図である。 図 2は、 同車両内の座席配置を示す上面図である。

図 3は、 同車両の車輪配置を示す部分拡大図である。

図 4は、 同車両の第 1車輪および第 3車輪とレールの接触を示す図である。 図 5は、 同車両の第 2車輪とレールの接触を示す図である。

図 6 Aおよび図 6 Bは、 本発明のレール走行用車両においてレールグリップ力が 発生する原理を示す概念図である。

図了は、 同車両がレールの傾斜域を走行する様子を示す側面図である。

図 8は、 図 1のレール走行用車両の変更例を示す側面図である。

図 9は、 従来の軌道装置の概念図である。 発明を実施するだめの最良の形態

以下、 本発明の好ましし、実施形態に基づくレール走行用車両を、 添付図面を 参照しながら詳細に説明する。

図 1および図 2に示すよ oに、本実施形態のレール走行用車両 1 0は、略平 行に延出する一対のレール 1上を前進及び後進の 2方向に走行することができ、 ベース 1 1と、 ベース上に配置され、 客室を構成するボディ 1 2と、 レール 1の 上面 1 aを走行できるようにベースに保持される一対の第 1車輪 20と、 レール の延出方向に第 1車輪から離して配置され、 レール 1の上面 1 aを走行できるよ うにベースに保持される一対の第 2車輪 30と、 レール 1の下面 1 bを走行でき るようにベースに保持される一対の第 3車輪 4〇と、 第 1車輪と第 2車輪の各々 の下方においてレール 1の側面 1 c上を走行できるようにベースに保持される 計 4つの補助輪 50と、 第 1車輪 20の駆動用モータ一 22とを具備する。 図 3 に示すように、 第 1車輪 20は、 レール 1の延出方向において第 2車輪 30と第 3車輪 40の間に位置し、 第 2車輪 30の各々はコイルばねのような緩衝体 3 2 を介してベース 1 1に保持される。

図 4および図 5に示すように、 レール 1は、 垂直板状のウェブ 2と、 その上 下端に一体に連結する水平板状のフランジ 3とでなる断面 H ( I )字形状を有す る。 このレールを連結材（図示せず） によって一体に連結することで所望の軌道 に沿つてレールを敷設することができる。

ボディ 1 2は、 図 1および図 2に示すように、 内部に客室空間を提供し、 そ の前後端部にバンパー 1 3を備え、 前後左右には窓 1 4が設けられている。 本実 施形態においては、 第 1車輪の上方に乗降扉 1 5が設けられ、 座席 1 6は主にべ ース 1 1の第 2車輪 30の上方に配置されている。

図 4に示すよラに、本実施形態では第 1車輪 2〇はゴム製タイヤのよろな弾 性材料でなるタイヤである。 一対の第 1車輪同士を連結する回転シャフ卜 2 1は、 ベース 1 1の下面に設けた軸受部 24によって保持される。 また、 ベース上部に 配置されたモータ一 22の回転出力は、 ベルト 25およびプーリ 26を含 動力 伝達手段を介して第 1車輪の回転シャフト 2 1に伝達される。 このように、 本実 施形態においては第 1車輪 20が駆動輪である。

図 5に示すように、本実施形態では第 2車輪 30はゴム製タイヤのような弾 性材料でなるタイヤである。 一対の第 2車輪 30の間を連結するシャフ卜 3 1は、 ベース 1 1の下面に設けた軸受部 3 3によって保持される。 また、 軸受部 3 3は、 緩衝体 3 2を介してベースに連結される。 これにより、 緩衝体 3 2が弾性変形す ると、 ベース 1 1の第 2車輪側がレールに近づくようにレール走行用車両全体が 傾斜姿勢をとることができる。 尚、 第 2車輪 3 0にはモーター 22の回転出力は 伝達されないので、 本実施形態において第 2車輪は従動輪である。

図 3および図 4に示すように、本実施形態では第 3車輪 4〇はゴム製タィャ のような弾性材料でなるタイヤである。 一対の第 3車輪 4〇は、 ベース 1 1の両 側縁付近から垂下する一対のフレーム 4 の先端付近に回転可能に保持される。 この支持部材の長さは、 第 1車輪 20がレール 1の上面 1 aに接触する時、 第 3 車輪 40がレール 1の下面 1 bに接触するように決定される。 図中、 番号 42は、 フレーム 4 1の下端と後述する補助輪 50を保持する 7£めの補助フレーム 5 1 の下端との間に設けられる補強部材である。

本実施形態において、補助輪 50はゴム製タイヤのような弾性材料でなるタ ィャである。 各補助輪 50は、 レール 1の側面 1 c、 すなわち、 ウェブ 2の表面 を走行でさるように補助フレーム 5 1の先端付近に回転可能に保持されており、 第 1車輪 20および第 2車輪 30がレール 1から脱線しないようにガイドする。 尚、 本実施形態では、 第 3車輪 4〇を保持するフレーム 4 1の一部が、 第 1車輪 の下方に位置する補助輪 50を保持するための補助フレームの一部として使用 されている。

図 6 Aおよび図 6 Bを参照しながら、上記構成を有する本発明のレール走行 用車両がレールグリップカを発生する仕組みについて説明する。 図 6 Aに示すよ うに、 レール走行用車両 1 0がレール 1上において水平姿勢にある場合、 レール の上面に当接する第 1車輪 2〇及び第 2車輪 30とレールの下面に当接する第 3車輪 40とでレール 1を上下から挟み込 ¾ので、 駆動輪である第 1車輪 20と レール 1との間に一定のグリップ力 （摩擦抵抗） が得られる。

さて、 図 6 Bに示すように、 乗客が第 2車輪 3〇上方に配置されだ座席 1 6 に着座すると、 車両と乗客の総重量により緩衝体 3 2が弾性変形してベース 1 1 の第 2車輪側の一端がレール 1に近づくように車両が傾斜姿勢をとる。 この時、 第 1車輪 2〇を支点とする〃てこの原理〃もしくはシーソー運動により、ベース 1 1の第 3車輪側の端部はレールから遠ざかる方向、 すなわち上方に移動しよろと する。 しかしながら、 このベース 1 1の第 3車輪側の端部の上方移動は、 フレー ム 4 1に保持された第 3車輪がレール下面に押し当てられることにより妨げら れる。 第 3車輪をレールに押し当てる力は第 1車輪と第 3車輪の間の距離を狭め る方向に働くので、 結果的に第 1車輪もレールに押し当てられることになる。 こ のよ 5に、 緩衝体 3 2が弾性変形して車両が傾斜姿勢をとれば、 駆動輪である第 1車輪のレールグリップ力が増すのである。

尚、上記説明では本発明を理解しゆすいように車両の傾斜姿勢を比較的大き く描いている。 本実施形態では、 第 1車輪〜第 3車輪をゴムタイヤとしているの で、 このゴ厶タイヤの弾性変形により車両の傾斜姿勢を得ているが、 ゴ厶タイヤ の代わりに金属製車輪を採用する場合は、 例えば、 第 1車輪および第 3車輪の少 なくとち一方をコイルパネのような緩衝体を介してベースに保持すれば、 上記と 同様に車両の傾斜姿勢を得ることができる。

傾斜するレール 1に沿ってレール走行用車両 1 0を走行させる場合は、例え ば、 図 7に示すように、 登坂走行において第 1車輪 20が前輪となり、 降坂走行 において第 2車輪 3 0を前輪とすることができる。 この場合は、 車両の重心が第 2車輪 30の方に移動するので、 緩衝体 6にはより大きな荷重がかかつて車両全 体が傾斜姿勢をとりやすくなる。 これによりレールの傾斜域では駆動輪である第 1車輪 20とレール 1との間に水平走行の場合よりち大きなグリップ力を発生 させることができる。 この観点から、 第 1車輪と走行中の車両の重心との間の距 離を、 第 2車輪と前記重心との間の距離よりも長く、 第 3車輪と前記重心との間 の距離よりも短くすることが好ましい。 要するに、 走行中の車両の重心を第 2車 輪近傍に配置すればよいのである。 また、 緩衝体 32の変形衋は、 車両（積載物 を含む） 重量の大きさに麻じて増加する。 これは、 駆動輪である第 1車輪 20の グリップ力も車両重量に ¾じて大きくできることを意味する。 このように、 本発 明によれば、 所望の弾性変形能を有する緩衝体を採用すれば、 車両重量の変化に 5じて適度なグリップカを提供することができる。

上記したレール走行用車両 1〇では、各レール 1に対して 1個の第 3車輪 4 0を設けたが、 さらなるグリップ力の向上が必要とされる場合は、 第 3車輪 40 の個数を増ゆしてもよい。 例えば、 図 8においては、 レール走行用車両 1〇から 垂下したフレーム 4 1の端部にレールの延出方向に互いから離して一対の第 3 車輪 40が回動可能に保持されている。 すなわち、 一対の第 3車輪 4〇は支持部 材 43の両端部で回動可能に保持される。 支持部材 43は、 その中央部において フレーム 4 1にピン 45を用いて取付けられ、 図 8の矢印で示されるように、 支 持部材 4 1はピン 45のまわりに揺動運動することができる。 これにより、 レー ル走行用車両 1 0が傾斜姿勢をとつた場合でも、 第 3車輪 40の全てをレール 1 の下面 1 bに安定に接触させることができる。

このような構成において、車両重量を受け 緩衝体 3 2が弾性変形してレー ル走行用車両 1 0が傾斜姿勢をとると、 図 6 Bの場合と同様に、 てこの原理によ り第 3車輪 40全てをレール 1下面に押し当てることができ、 結果的に第 1車輪 2〇と複数の第 3車輪 40との間にレールを挟 ¾グリップ力か'得られる。 尚、 第 3車輪とレールの接触面積が多くなることから、 図 6 Bの場合に比してレールの グリップ力は一層大きくなる。

上述した実施形態では、平行に延出する一対のレール 1上を走行可能なレー ル走行用車両について説明し が、 単一のレール、 すなわちモノレール走行用車 両としてち上記実施形態と同等の効果を得ることができることは言うまでもな し、。

以上、本発明にかかるレール走行用車両およびそのレールシステムを好まし い実施形態に基づいて説明してきだが、 これらは本発明の技術思想を理解するた めのちのであって、 本発明を限定する意味に解釈されるべきでない。 ま 、 本発 明の技術思想を逸脱しない限りにおいて、 本発明の構成を適宜変更してもよい。 産業上の利用可能性

上記実施形態から理解されるように、 本発明によれば、 レールの上面を走行 する第 1車輪および第 2車輪に加えて、 レールの下面を走行する第 3車輪を設け、 第 1車輪をレールの延出方向において第 2車輪と第 3車輪の間に配置するとと ちに、 緩衝体を介して第 2車輪を保持するので、 緩衝体が弾性変形して車両全体 が傾斜すると、 〃てこの原理〃により第 3車輪がレール下面に押し当てられ、結果 的に第 1車輪および第 3車輪のレールグリップ力が増加する。 このグリップ力は 車両の総重量に廂じて変化するので、 高価なレールグリップ力の制御装置を車両 内に導入することなく、 比較的シンプルな構成により駆動綸のスリップを防止し てスムーズな走行を安定して提供することができる。 したがって、 乗客の短距離 輸送用としてはちちろんのこと、 荷物搬送用としても好ましく、 ま 遊園地ゅテ 一マパークなどにおいて遊戯用の乗物あるいは園内交通手段としての利用ち期 待される。

Claims

請求の範囲

1 . 以下の構成を含 レール走行用車両：

ベース；

レールの上面で回動可能となるように前記ベースに保持され、 レールの延出方向 に互いから離して配置される一対の第 1車輪および第 2車輪；

前記レールの下面で回動可能となるように前記ベースに保持される第 3車輪； 第 1車輪および第 2車輪の少なくとも一方を駆動するためのモーター；

しかるに第 1車輪はレールの延出方向において第 2車輪と第 3車輪の間に 位置し、 第 2車輪は緩衝体を介して前記ベースに保持される。

2. 請求項 1のレール走行用車両において、

上記第 3車輪は、 レールの延出方向に亙いから離して配置される少なく とも 2つの車輪でなる。

求項 1のレール走行用車両において、

上記第 1車輪は、 弾性材料でなるタイヤを含 。

4. 請求項 1のレール走行用車両は、 上記第 1車輪と第 2車輪の少なくとち一方 の下方において前記レールの側面で回動可能となるように前記ベースに保持さ れる補助輪を含 。

5. 請求項 1のレール走行用車両において、

上記第 1車輪と走行中の上記車両の重心との間の距離は、 上記第 2車輪 と前記重心との間の距離よりち長く、 上記第 3車輪と前記重心との間の距離より も短い。