JP7298978B2 - 台車および車両 - Google Patents

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Description

本開示は、台車、台車を備える車両に関するものである。
新たな交通手段として、ゴムタイヤなどの走行輪により軌道上を走行する軌道系交通システムが知られている。軌道系交通システムに使用される車両は、幅方向の両側に設けられる案内輪が軌道に沿って配置されるガイドレールにより案内される。
軌道系交通システムに使用される車両は、車体と、台車とを備える。台車は、台車本体に、電気モータと、動力伝達機構と、デファレンシャルギアと、ステアリング用等速ボールジョイントと、ブレーキ装置と、走行輪が搭載されて構成される。そのため、電気モータが駆動すると、駆動回転力が動力伝達機構により減速され、デファレンシャルギアにより左右に車軸に分配され、等速ボールジョイントを介して左右の走行輪に伝達され、左右の走行輪が回転駆動する。このような台車としては、例えば、下記特許文献１に記載されている。
特許第４４６１１８９号公報
上述した従来の軌道式車両は、台車本体の中央部に配置された電気モータの駆動回転力をデファレンシャルギアにより左右の走行輪に分配して伝達している。そのため、台車本体は、電気モータにより中央部のスペースが占有されてしまい、他の機器を搭載することが困難になるという課題がある。
本開示は、上述した課題を解決するものであり、装置のコンパクト化を図ると共にスペースの有効利用を可能とする台車および車両を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本開示の台車は、台車本体と、前記台車本体の走行方向に交差する左右方向の両側に配置されて軌道の走行路面上を転動可能な左右の走行輪と、案内レールに沿って案内されると共に前記台車本体に鉛直方向に沿う軸心を中心として回動自在に支持される案内装置と、前記台車本体における前記左右の走行輪の間に配置されて前記左右の走行輪に駆動力を伝達する左右のモータと、を備える。
また、本開示の車両は、前記台車と、前記台車に下方から支持される車体と、を備える。
本開示の台車によれば、装置のコンパクト化を図ることができると共に、スペースの有効利用を可能とすることができる。
図１は、本実施形態の台車を備えた車両を表す平面概略図である。 図２は、車両の正面図である。 図３は、車両の側面図である。
以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
［車両の構成］
図１は、本実施形態の台車を備えた車両を表す平面概略図、図２は、車両の正面図、図３は、車両の側面図である。なお、以下の説明にて、車両の走行（前後）方向をＸ方向、車両の走行方向（Ｘ方向）に交差する左右（幅）方向をＹ方向、車両の走行方向（Ｘ方向）および左右方向（Ｙ方向）に交差する鉛直（高さ）方向をＺ方向として説明する。また、車両のＸ方向に沿う中心を軸心Ｏ１、車両のＹ方向に沿う中心を軸心Ｏ２、車両のＺ方向に沿う中心を軸心Ｏ３とする。軸心Ｏ２は、走行輪の回転中心であり、軸心Ｏ１は、軸心Ｏ２と車両の幅方向の中間位置で水平方向に直交し、軸心Ｏ３は、軸心Ｏ１および軸心Ｏ２と車両の幅方向の中間位置で鉛直方向に直交する。
本実施形態において、図１から図３に示すように、車両１０は、軌道１００の走行路面１０１上を走行すると共に、軌道１００の両側に設けられた案内レール１１０の案内面１１１に案内される新交通システムの車両である。車両１０は、下方に軌道１００が配置されると共に、軌道１００のＹ方向の外側に案内レール１１０が配置される側方案内軌条式（サイドガイド方式）の新交通システムに適用される。
車両１０は、車体１１と、台車１２とを備える。車体１１は、例えば、乗員や乗客を乗せるものである。台車１２は、車体１１を軌道１００および案内レール１１０に沿って走行させるものである。台車１２は、車体１１における前下部と後下部にそれぞれ設けられる。なお、図１から図３では、一方の台車１２だけを図示している。
台車１２は、台車本体２１と、左右の走行輪２２と、案内装置２３と、操舵装置２４と、左右のモータ２５とを備える。
台車本体２１は、車体１１のＹ方向の中間位置に配置される。台車本体２１は、枠形状をなし、上部に左右一対の枕ばね３１が配置され、枕ばね３１により車体１１の下部を支持する。
台車本体２１は、Ｙ方向の両側に左右の走行輪２２が配置される。走行輪２２は、軌道１００の走行路面１０１上を転動可能である。台車本体２１は、内部に左右のモータ２５が搭載される。左右のモータ２５は、台車本体２１における左右の走行輪２２の間に配置される。左右のモータ２５は、左右の走行輪２２に駆動力を伝達可能である。左右の走行輪２２は、Ｙ方向に沿う軸心Ｏ２を中心として回転自在である。
台車本体２１は、左右の走行輪２２と左右のモータ２５との間に、スプライン接手３２と、左右の等速ボールジョイント３３と、左右の減速装置３４とが配置される。モータ２５は、出力軸３５がスプライン接手３２を介して等速ボールジョイント３３に連結される。但し、モータ２５の出力軸３５を等速ボールジョイント３３に直接連結してもよい。出力軸３５と減速装置３４の間には、等速ボールジョイント３３と、キングピン３６と、取付軸３７を有する。走行輪２２は、取付軸３７を介して台車本体２１側に支持されたゴム製のタイヤであり、内側に金属製のホイールと、制動装置を構成するブレーキディスクが装着される。走行輪２２は、取付軸３７と一体にキングピン３６を支点としてＸ方向に回動自在である。言い換えると、Ｚ軸方向回りに回動自在ということである。
減速装置３４は、例えば、遊星歯車機構である。減速装置３４は、走行輪２２を構成するホイールの内部に配置されるハブリダクションである。但し、減速装置３４をモータ２５の出力軸３５と等速ボールジョイント３３との間に配置してもよい。左右のモータ２５は、電気モータであって、案内装置２３よりＺ方向の上方側に配置される。左右のモータ２５の回転軸心と、左右の走行輪２２の回転軸心とは、台車本体２１の走行方向（Ｘ方向）に交差する左右方向（Ｙ方向）に沿って直線（軸心Ｏ２）上に配置される。モータ２５の出力軸３５、スプライン接手３２、等速ボールジョイント３３、減速装置３４、走行輪２２は、Ｙ方向に沿って直線（軸心Ｏ２）上に配置される。この場合、軸心Ｏ１に対して、モータ２５、スプライン接手３２、等速ボールジョイント３３、減速装置３４、走行輪２２は、Ｙ方向に線対称をなして配置される。
台車本体２１は、左右の走行輪２２が回転自在に支持される。台車本体２１は、車体１１の下部に固定されて下方に延びる懸架枠３８に上下一対の牽引ロッド３９を介して連結される。
案内装置２３は、案内枠４１と、複数の案内輪４２と、旋回軸受４３とを有する。案内枠４１は、２つの横梁４４と、２つの縦梁４５とを有する。２つの横梁４４は、Ｙ方向に沿うと共に、Ｘ方向に所定間隔を空けて配置される。２つの縦梁４５は、Ｘ方向に沿うと共にＹ方向に所定間隔を空けて配置され、各端部が２つの横梁４４に連結される。２つの横梁４４は、Ｙ方向における各端部に案内輪４２がＺ方向に沿う回転軸心をもって回転自在に装着される。各案内輪４２は、案内レール１１０の案内面１１１に接触可能である。また、案内枠４１は、台車本体２１に旋回軸受４３により鉛直方向に沿う軸心Ｏ３を中心として回動自在に支持される。
そのため、台車１２が軌道１００の曲線部を走行するとき、各案内輪４２が案内レール１１０に接触することで、案内枠４１が曲線部に沿って旋回軸受４３により回動可能である。すなわち、車両１０は、各案内輪４２が曲線部の外側の案内レール１１０から反力を受け、外側の案内輪４２が内側の案内輪４２に比べて前方に押し出されるように案内枠４１が回動する。
また、台車１２が軌道１００の曲線部を走行するとき、左右の走行輪２２の転動距離が相違することから、左右に配置された各モータをトルク制御することにより、タイヤ転動距離に応じてモータを回転させる。また、案内装置２３の作動状態に応じて左右のモータ２５の回転数を調整制御することにより、曲線走行をスムーズに行わせることも可能となる。図示しないが、台車本体２１は、左右のモータ２５を制御する制御装置が設けられる。制御装置は、案内枠４１の基準位置からの回動角度や案内輪４２による案内レール１１０の押圧力（荷重）に基づいて左右のモータ２５の回転数を調整する。
操舵装置２４は、走行輪２２より車両１０の走行方向の前方側に設けられる。操舵装置２４は、左右のステアリングアーム５１と、左右のステアリングロッド５２とを有する。ステアリングアーム５１とステアリングロッド５２は、長手方向の一端部が連結ピン５３により回動自在に連結される。そして、ステアリングアーム５１は、長手方向の他端部が取付軸３７に固定され、ステアリングロッド５２は、長手方向の他端部が案内枠４１に連結ピン５４により回動自在に連結される。
そのため、ステアリングアーム５１は、走行輪２２と共にキングピン３６を支点に水平揺動し、ステアリングロッド５２は、ステアリングアーム５１の揺動に伴って揺動する。案内枠４１が軸心Ｏ３を中心に回動すると、案内枠４１の回動動作がステアリングロッド５２を介してステアリングアーム５１に伝達され、取付軸３７がキングピン３６を支点として回動し、走行輪２２が操舵される。
［車両の作動］
左右のモータ２５が駆動すると、駆動回転力がスプライン接手３２および等速ボールジョイント３３を介して減速装置３４に伝達される。減速装置３４は、伝達された駆動回転力を減速して走行輪２２に伝達し、走行輪２２が駆動回転する。車両１０は、走行輪２２が駆動回転することで、走行輪２２が軌道１００の走行路面１０１上を転動する。このとき、車両１０は、案内装置２３の各案内輪４２が案内レール１１０の案内面１１１に案内されることで、軌道１００に沿って走行することができる。
車両１０が軌道１００の曲線部に至ると、各案内輪４２が曲線部の外側の案内レール１１０から反力を受け、外側の案内輪４２が内側の案内輪４２に比べて走行方向の前方側に押し出されるように案内枠４１が回動する。このとき、案内枠４１回動に伴ってステアリングロッド５２およびステアリングアーム５１が揺動し、取付軸３７がキングピン３６を支点として回動し、走行輪２２が操舵される。そのため、車両１０は、軌道１００の曲線部であっても、軌道１００に沿って走行することができる。
［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る台車は、台車本体２１と、台車本体２１の走行方向に交差する左右方向の両側に配置されて軌道１００の走行路面１０１上を転動可能な左右の走行輪２２と、案内レール１１０に沿って案内されると共に台車本体２１に鉛直方向に沿う軸心を中心として回動自在に支持される案内装置２３と、台車本体２１における左右の走行輪２２の間に配置されて左右の走行輪２２に駆動力を伝達する左右のモータ２５とを備える。
第１の態様に係る台車は、左右の走行輪２２に駆動力を伝達する左右のモータ２５を、台車本体２１における左右の走行輪２２の間に配置している。そのため、台車本体２１に左右のモータ２５を効率良く配置することとなり、装置のコンパクト化を図ることができると共に、台車本体２１におけるスペースの有効利用を可能とすることができる。
第２の態様に係る台車は、左右のモータ２５の出力軸３５と左右の走行輪２２の回転軸との間に左右の減速装置３４を設ける。これにより、減速装置３４を効率良く配置して装置のコンパクト化を図ることができると共に、モータ２５の回転駆動力が減速装置３４により減速されて走行輪２２に伝達されることとなり、大きな出力トルクを確保することができる。
第３の態様に係る台車は、左右の減速装置３４を左右の走行輪２２の内部に配置する。これにより、装置のコンパクト化を図ることができる。
第４の態様に係る台車は、左右のモータ２５の出力軸３５と左右の走行輪２２の回転軸との間に左右の等速ボールジョイント３３を設ける。これにより、等速ボールジョイント３３を効率良く配置して装置のコンパクト化を図ることができると共に、走行輪２２の操舵性を確保することができる。
第５の態様に係る台車は、左右のモータ２５の出力軸３５と左右の走行輪２２の回転軸との間に左右のスプライン接手３２を設ける。これにより、モータ２５の回転駆動力をスプライン接手３２により走行輪２２に適正に伝達することができる。
第６の態様に係る台車は、左右のモータ２５の回転軸心と左右の走行輪２２の回転軸心とを台車本体２１の走行方向に交差する左右方向に沿って直線上に配置する。これにより、装置のコンパクト化を図ることができる。
第７の態様に係る台車は、左右のモータ２５を案内装置２３より鉛直方向の上方に配置する。これにより、装置のコンパクト化を図ることができる。
第８の態様に係る台車は、案内装置２３の作動状態に応じて左右のモータ２５の回転数を制御する制御装置を設ける。これにより、軌道１００の曲線部での台車の走行安定性を向上することができる。
第９の態様に係る車両は、台車１２と、台車１２に下方から支持される車体１１とを備える。これにより、台車１２に左右のモータ２５を効率良く配置することとなり、装置のコンパクト化を図ることができると共に、台車本体２１におけるスペースの有効利用を可能とすることができる。
なお、上述した実施形態では、左右のモータ２５の回転軸心と左右の走行輪２２の回転軸心とをＹ方向に沿って直線上に配置したが、必要に応じてモータ２５と走行輪２２をＸ方向やＺ方向にずらして配置してもよい。
１０ 車両
１１ 車体
１２ 台車
２１ 台車本体
２２ 走行輪
２３ 案内装置
２４ 操舵装置
２５ モータ
３１ 枕ばね
３２ スプライン接手
３３ 等速ボールジョイント
３４ 減速装置
３５ 出力軸
３６ キングピン
３７ 取付軸
３８ 懸架枠
３９ 牽引ロッド
４１ 案内枠
４２ 案内輪
４３ 旋回軸受
４４ 横梁
４５ 縦梁
５１ ステアリングアーム
５２ ステアリングロッド
５３，５４ 連結ピン
１００ 軌道
１０１ 走行路面
１１０ 案内レール
１１１ 案内面
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３ 軸心

Claims (9)

  1. 台車本体と、
    前記台車本体の走行方向に交差する左右方向の両側に配置されて軌道の走行路面上を転動可能な左右の走行輪と、
    案内レールに沿って案内されると共に前記台車本体に鉛直方向に沿う軸心を中心として回動自在に支持される案内装置と、
    前記台車本体における前記左右の走行輪の間に配置されて前記左右の走行輪に駆動力を伝達する左右のモータと、
    を備え、
    前記左右のモータの回転軸心は、前記台車本体の走行方向において中心であって、走行方向に交差する左右方向に沿う軸上に存在する、
    台車。
  2. 前記左右のモータの出力軸と前記左右の走行輪の回転軸との間に左右の減速装置が設けられる、
    請求項１に記載の台車。
  3. 前記左右の減速装置は、前記左右の走行輪の内部に配置される、
    請求項２に記載の台車。
  4. 前記左右のモータの出力軸と前記左右の走行輪の回転軸との間に左右の等速ボールジョイントが設けられる、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の台車。
  5. 前記左右のモータの出力軸と前記左右の走行輪の回転軸との間に左右のスプライン接手が設けられる、
    請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の台車。
  6. 前記左右のモータの回転軸心と前記左右の走行輪の回転軸心とは、前記台車本体の走行方向に交差する左右方向に沿って直線上に配置される、
    請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の台車。
  7. 前記左右のモータは、前記案内装置より鉛直方向の上方に配置される、
    請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の台車。
  8. 前記案内装置の作動状態に応じて前記左右のモータの回転数を制御する制御装置が設けられる、
    請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の台車。
  9. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の台車と、
    前記台車に下方から支持される車体と、
    を備える車両。
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