JPH0712816B2 - 単軌条運搬車の動力車車輪とレール構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （ア）技術分野 この発明は、上下レール型単軌条運搬車の車輪構造の改
良に関する。

単軌条運搬車は、単軌条（モノレール）の上を動力車と
台車とが自力で走行する運搬車である。

ラツクとピニオンの組合わせで走行できる。

レールの敷設は容易で、狭隘な地点でも通過でき、急傾
斜やカーブにも強いという優れた長所がある。

たとえば、みかん園などでは200kg積みの単軌条運搬車
が用いられている。

土木用には1t積みの単軌条運搬車が用いられている。

レールは１本であるか、又は上下に２本のレールを結合
したものであるかである。

軽荷重の場合は、１本レールである事が多い。

500kg〜1tの荷重になると、上下２本レールを使うこと
が多い。

１本レールであれば、両鍔付き上車輪と、片鍔付きの半
割りの２つの下車輪とで、レールの上下を挾むようにし
ている。

（イ）従来技術 上下２本レールの車輪構造は、従来、次のようであつ
た。

（ｉ）両鍔付きの上車輪ひとつ （ii）片鍔付きの半割り下車輪２つ （iii）下レールの側面に転動接触する左右のガイドロ
ーラ これは１組の車輪構造であり、実際には２組以上のもの
が使われる。

左右のガイドローラは左右の横揺れを防ぐ。

片鍔付き半割下車輪は、上レールの下側面を押えて、車
輪がレールから外れないようにする。

最も重要なものが、両鍔付きの上車輪である。これが動
力車の全荷重を支えている。

このような、上下レール単軌条運搬車の車輪構造は、本
発明者による 実公昭63−40054号（S63.10.20公告） 特公昭58−23268号（S58.5.13公告） 特公昭58−47385号（S58.10.21公告） 特公昭63−5309号（S63.2.3公告） 特公昭63−41341号（S63.8.16公告） 特公昭63−51202号（S63.10.13公告） 特公昭63−65541号（S63.12.16公告） などに明らかである。ラツクは上レールの側面に溶接さ
れている。

上車輪の両側に鍔が付いているのは、車輪がレールから
外れるのを鍔によつて防ぐためである。

また上車輪の中央部を窪ませ、軸受にゴムリングを当て
たものも使われている。

特公昭58−18241号（S58.4.12公告） これは上車輪にかかる衝撃をやわらげる効果がある。

角型のレールの上に、両鍔付きの上車輪があるのである
から、安定した構造である。

ところが、永年の使用によつて、上車輪の鍔部が次第に
摩耗してくる。特に、使用頻度の高いものでは、５〜６
年で鍔部の摩耗が著しくなる。

このような摩耗は、下車輪の鍔部についても起こる。

カーブの多い場所に敷設したものは、特に、上下車輪の
鍔部の摩耗が著しい。

車輪の鍔部が摩耗するとともにレールも摩耗してゆく。
そして、レール側面に角が立つようになる。

鍔部が摩耗してゆくと、車輪が左右へ移動する量が増え
るので、車両の左右への揺れを抑える力が減退する。

減退した分の力は、ガイドローラが担わなければならな
い。ガイドローラはもともと左右の揺れを防ぐためのも
のである。上下車輪の鍔部が摩耗すると、左右の揺れを
防ぐという作用は、ガイドローラが全て担うことにな
る。

ガイドローラに過大な力が働くので、ガイドローラが摩
耗し、ローラを支えるブラケツトが歪み、あるいは軸受
部が損壊する。

結局、ガイドローラを取替えなければならないという事
になる。

上車輪、下車輪の鍔部が摩耗したから事故が起こるとい
う事は、かつてなかつたが、ガイドローラを頻繁に取替
えなければならないという欠点がある。

車輪の鍔部の摩耗が起こらないようにしたい。

鍔部の摩耗をなくしたいのであるから、最も簡単には鍔
部がなければよいのである。存在しないものが摩耗する
はずがない。

上車輪を鍔部のない平坦なローラ状のものにすればよ
い。しかしこれだけでは、上車輪が上レールから外れて
しまう。

上車輪が必ず上レールに載つていなければならない。

こうするため、もうひと組ガイドローラを増して、上レ
ールの左右側面をこのガイドローラで押えるようにすれ
ばよい。

つまり、車輪構造として （１）平坦な周面を有するローラ状の上車輪 （２）片鍔部を有する２ツ割の下車輪 （３）上レールの側面を押える上ガイドローラ （４）下レールの側面を押える下ガイドローラ よりなるものが考えられる。

このような車輪構造は、 実開昭59−140958号（S59.9.20） 実開昭59−195904号（S59.12.26） 実開昭59−140959号（S59.9.20） 実開昭63−54579号（S63.4.12） などに提案されている。これらはゴルフ場などに敷設さ
れる、人間を運ぶための乗物である。

これらは、（２）の下車輪を欠くが、平坦周面の上車輪
と、上ガイドローラ、下ガイドローラを持つている。

（ウ）発明が解決しようとする問題点 上レールの側面を、上ガイドローラで押えるようにする
と、上レールにラツクを設けることができない。

そこで、前記の考案では、上レールと下レールの中間に
新たにＬ字型断面のアングルを設け、アングルの下面に
下向きにラツクを溶接している。

このようにすると、レールを構成する水平の部材は、上
レール、下レール、アングル、ラツクということにな
る。アングルの分だけ追加される。

レールは始点から終点まで敷設しなければならない。ア
ングル１本の追加であつても、全長の長いレールであれ
ば、全体としてのコストを強く押上げる。

ラツクに噛み合うピニオンは、モジユールを大きくする
方が丈夫になる。歯厚が増えるからである。ピニオンの
歯数は多いほうがよい。振動、騒音が少ないからであ
る。

モジユールを大きく、歯数を多くしようとするとピニオ
ンの直径を大きくしなければならない。

ピニオンは下レールと、ラツクの間に存在する。ラツク
が上レールより下にあるとすると、ピニオンを大きくす
るために、上レールと下レールの間隔をより広くしなけ
ればならないという事になる。

上下レールの間隔を広くすると、上下レールを連結する
部材がより長くなるし、上レールにかかる力が、下レー
ルにおいてより大きいねじりモーメントとして働くの
で、不安定になる。

上下レールの間隔はあまり長くない方がよい。

すると、上レールより下にアングルを付けここにラツク
を溶接するという構造は望ましくないことになる。

もうひとつの難点がある。

実開昭63−54579号など４件に示されたものは、駆動ピ
ニオンと、ガイドローラが上下方向に一致した位置にな
い、ということである。

このため、レールが左右に彎曲している場合、駆動ピニ
オンの歯がラツクに対して横方向にずれてしまう。

第６図によつて説明する。

レールがレール外の点Ｏを中心として曲率半径Ｒで曲が
つているとする。レールの中心線上にＥ、Ｍ、Ｆ点を取
る。

Ｅ、Ｆ点の両側にガイドローラが接触しているとする。

前述の実開昭63−54579号など４件に示されたものは、
駆動ピニオンが、前後のガイドローラの中間点Ｍに設け
られている。

半径OMと、直線EFの交点をＮとする。駆動ピニオンのあ
る位置で、レールがMNだけ横方向にずれる。

ガイドローラの間隔をＳとすると、ずれΔ（MN）は Δ＝MN＝Ｒ−（R²−(S/2)²）^1/2 （１） である。Ｒ≫Ｓであるので、ずれΔは近似的に となる。たとえばＲ＝600cm（6m）、Ｓ＝50cmとする
と、 Δ＝5.2mm （３） となる。単軌条運搬車であるので、最も強いカーブでＲ
＝600cm程度になる事がある。このとき、ラツクが駆動
ピニオンに対して5.2mmも側方にずれる。

このように、駆動ピニオンが前後のガイドローラの中間
にあると、ラツクがピニオンに対して横に動く。

これは、片側であるから、両側をあわせると、10.4mmも
横へずれることになる。

第７図にラツクと駆動ピニオンの関係を示す。（ａ）は
レールが直線の場合である。駆動ピニオンの歯がラツク
の真中にある。（ｂ）は左カーブの場合である。駆動ピ
ニオンがラツクの方へ寄る。（ｃ）は右カーブの場合で
ある。駆動ピニオンがレールから離れる。

先程の例では、片側で5.2mmずれるので、左右両方で10.
4mmずれる。

駆動ピニオンの歯が常にラツクと噛み合つているように
するためには、ラツクの幅Ｗ、ピニオンの歯幅Ｕ、横ず
れΔの間に Ｗ＝Ｕ＋２Δ （４） の関係がなければならない。

これは、過剰な幅を持つラツクを使わなければならない
という事である。たとえ、Ｕが10mmであつても、ラツク
幅Ｗは20mmにしなければならない。

これらラツクの材料を余分に必要とする、という事であ
る。

ラツクはレールの全長にわたつて存在する部材であるの
で、これが幅の広いものになると、全体としてかなりの
コストアツプになつてしまう。

（エ）構成 本発明の単軌条運搬車の動力車の車輪部は次の特徴を持
つ。

（１）平坦周面を持つ上車輪と、上レール側面を押える
上ガイドローラと、上レール下面を押える下車輪と、下
レール側面を押える下ガイドローラと、ラツクに噛み合
う駆動ピニオンとを持つ。

（２）上下のガイドローラ、上車輪、駆動ピニオンの軸
が同一の鉛直面上にある。

（３）ラツクは上レールの下半部に固着してある。駆動
ピニオンを、ガイドローラと同じ位置に設けたので、レ
ールが曲つていても、駆動ピニオンが、ラツクに対し横
にずれない。Δ＝０である。

第６図の例でいえば、Ｅ点又はＦ点に駆動ピニオンを設
けたということである。ここに駆動ピニオンを設けるの
は、かなり難しいのであるが、本発明者はこれに成功し
た。

ただし、上車輪は必ずしも、駆動ピニオンと同じ鉛直上
面上になくてもよい。下車輪も同じである。

駆動ピニオンのラツクに対する横変位を抑えるために
は、ガイドローラと駆動ピニオンが同一鉛直面内にあれ
ばよいのである。

（オ）作用 上車輪は鍔部を持たず平坦周面を有するので、永年の使
用によつて鍔部が摩耗するという事はない。

鍔部がないから、上車輪を上レールの上へ保持するため
に、上ガイドローラが必要になる。

上下のガイドローラと上車輪の軸とは同一鉛直面上にあ
る。こうすることは簡単である。

本発明ではさらに、駆動ピニオン軸も、同じ鉛直面上に
ある。これは極めて難しいことであるが、本発明者はこ
れを可能としている。

駆動ピニオン軸とガイドローラ軸とが同じ鉛直面上にあ
るから、レールがカーブしても、ピニオンがラツクに対
して横にずれない。

ラツクの幅をピニオンの幅とほぼ同じにする事ができ
る。ラツク幅を狭くできるので、ラツクの材料を節減す
ることができる。

ラツクを上レールの下半分に固着すると、別部材として
のアングルが不要である。アングルを節約できる。

しかも、上レールにラツクを固着できるので、上レール
と下レールの間隔を狭くできる。駆動ピニオンの直径を
あまり小さくすることなく、上下レールの間隔を狭くで
きるのである。

（カ）実施例 実施例を示す図面によつて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る単軌条運搬車動力車の左
側面図、第２図は背面図、第３図は右側面図である。

単軌条運搬車動力車のフレーム１は、アルミ合金製で、
内部に多数の歯車や歯車軸、軸受などの動力伝達機構が
設けられる。

フレーム１はレールによつて左右に二分される。左側を
ミツシヨンケース、右側をギアケースという事もある。
ここでは一括してフレームと呼ぶ。

フレーム１の外には、エンジン２、燃料タンク３、セル
モータ４、注油タンク５、遠心クラツチ６、Ｖベルト
７、Ｖプーリ８、８、ミツシヨン切換レバー９、停発進
レバー10、バツテリを内蔵するバツテリカバー11などが
設けられる。

エンジンの動力は、遠心クラツチ６を経てＶプーリ８に
伝わり、Ｖベルト７からもうひとつのＶプーリ８に伝達
される。このＶプーリ８の回転は、フレーム１内部の歯
車列に伝わる。

ミツシヨン切換レバー９は歯車の噛合せを変更し、前
進、後進、低速、高速などに切換えるものである。

停発進レバー10は、停止ブレーキ29を作動或は解除させ
るものである。

連結用自在金具12は、台車（図示せず）を後方に連結す
るための部材である。

定速ブレーキ13は、降坂時に過大な速度がでないように
するためのものである。

フレーム１の下端には、左右前後に４つの下ガイドロー
ラ14が回転自在に取りつけられている。

車輪部を構成するのは、下ガイドローラ14の他に、上車
輪15、下車輪16、上ガイドローラ17、駆動ピニオン18な
どである。

レールについて説明する。

断面が正方形の上レール20と、下レール21を連結金具22
で結合している。この例では、上下レールは、50mm×50
mmの角形レールである。

上レールの一方の側面（この例では右側）の下半部にラ
ツク23が下向きに固定されている。

下レール21は受け板により枕パイプ24の上に固定され
る。

地面の上には枕木25が設置してある。枕木25の上には、
雄螺を切つたジヤツキベース26がコーチスクリユー27に
よつて縦方向に設けてある。

ジヤツキベース26には、ジヤツキハンドルストツパ28が
螺合している。これが枕パイプ24を支えている。

第４図は車輪構造の部分の拡大左側面図であり、第５図
は拡大縦断背面図である。

これらの図面も参照して、車輪構造の部分を説明する。

上車輪15は平坦な周面36を有し、鍔部を持たない。これ
は単に上レール20の上を転動するだけである。

下車輪16と駆動ピニオン18は、片方に鍔部を有し、上レ
ール20の下側部を押えている。

上ガイドローラ17は、上レールの上半側面に接触転動す
る。

下ガイドローラ14は下レールの両側面に接触転動する。

重要な事は、上車輪15、上ガイドローラ17、駆動ピニオ
ン18、下ガイドローラ14、下車輪16の軸が、同一の鉛直
面内に存在するということである。

これを鉛直面Ｈという事にする。

第３図と第１図で明らかであるが、後方の上車輪15、下
車輪16、上ガイドローラ17、下ガイドローラ14、駆動ピ
ニオン18が鉛直面Ｈ内に存在する。ここでは、下車輪の
ひとつが駆動ピニオン18に置きかえられている。駆動ピ
ニオン18には片鍔部があり、下車輪16と協同して、上レ
ール下端を押えている。

前方の上車輪15、下車輪16、上下ガイドローラ17、14の
軸中心も、もうひとつの鉛直面Ｇに含まれる。

これは駆動ピニオンが後にひとつあるだけだからであ
る。駆動ピニオンをふたつにして、前方にも駆動ピニオ
ンに設けるようにすれば、この軸は鉛直面Ｇ内に含まれ
なければならない。

もうひとつ重要な事は、ラツクを上レールの下半部に固
着したという事である。

このため上レールの上半部が空く。ここに上ガイドロー
ラ17を転動接触させる事ができる。

こうするため、駆動ピニオン18と上車輪15、フレーム１
の間に生ずる空間を有効に利用している。

第５図と第４図により、この部分の構造を説明する。

上部車輪軸34は、レール両側にあるフレーム１によつて
両もち支持されている。

上部車輪軸34の中央に軸受35を介して上車輪15を回転自
在に嵌込んでいる。

カラー60によつて軸受35が固定される。

上車輪15は平坦な周面35を有し、鍔部を持たない。

このため、上車輪15は上レール上面から側方にはみ出な
い。

ラツク23は上レール20の下半分に、下向きに固定されて
いる。駆動ピニオン18はラツク23に下から噛合つてい
る。

上レール20の上半分の高さに於て、フレーム１を窪ま
せ、ここに上ガイドローラ17の入る空間を作る。

第５図は右半分のみを示しているが、左半分にも同様の
空間を作るのである。

略Ｌ字型断面の上ガイドローラブラケツト32を、ボルト
38によつてフレームの鉛直外面に固着する。

上ガイドローラブラケツト32の水平な板部には雌螺穴が
穿たれている。ここに、上から上ガイドローラピン37が
螺込まれている。

上ガイドローラピン37の平坦な円柱面に、軸受39の内輪
が固定される。軸受39の外輪は緩衝材40を経て上ガイド
ローラ17の内面を支持している。

緩衝材40はナイロンなどで作る。上ガイドローラとレー
ルとの衝突を緩らげる作用がある。

上ガイドローラ17の外形は特別の工夫がなされている。

より直径の大きい鍔部41と、より直径の小さい凹部42と
よりなつている。

鍔部41が下、凹部42が上になるように支持される。

鍔部41の外周面が、上レール20側面の上半分に接触転動
する。

上車輪15と上ガイドローラ17とはいずれも独立の回転体
である。両者が接触してはならない。

接触しないように、上ガイドローラ17の上半分がえぐら
れた凹部42となつている。

機械的強度を持たせるため上ガイドローラ17はある程度
の幅を必要とする。このため広い幅のボス部となつてい
るが、外周の半分以上を凹部42として後退させている。

上ガイドローラ17の直径は小さい。これは空間的な制約
があるからである。

駆動ピニオン18は、駆動軸43の先端に、廻り止め機構48
を介して固着されている。駆動軸43はエンジンの動力を
伝える動力伝達機構の最終段にある軸である。

軸受45によつて駆動軸43が回転自在に支持される。オイ
ルシール44がフレーム内部を封止している。

駆動ピニオン18の歯は、上端でラツク23と噛みあつてい
る。

駆動ピニオン18の歯元は、断面に於てやや丸くなつてい
る。これがレール当り面47である。上レールの下側部を
レール当り面47で押える。

駆動ピニオン18の反対側には下車輪16（二点鎖線で示
す）があり、片鍔部でレールの下側部を押えている。

駆動ピニオンの歯幅Ｕと、ラツクの歯幅Ｗとはほぼ同じ
程度である。これは、カーブであつても、駆動ピニオン
がラツクに対して横方向にズレないからである。

ただし、駆動ピニオンの歯のレールに近い側は、歯先の
方がレールから離れるようなテーパ部61になつている。
これは駆動ピニオンの歯がレールに当つて破損しないた
めである。

テーパ部61のもたらす利点がもうひとつある。

駆動ピニオンのピツチ円直径が、上レール下面と下レー
ル上面の間隔より大きく、下端でピニオンの歯先が下レ
ール上面より下に位置したとしても、下レールに歯先が
当たらない。

上レールと下レールの間の間隔を有効に利用し、これよ
り大きいピツチ円の駆動ピニオン18を使用できる。

駆動ピニオンが大きいと、歯数を多く、モジユールを大
きくできる。モジユールが大きければ歯が丈夫である。
歯数が多いと、噛み合いが円滑になり、振動、騒音が少
ない。

下ガイドローラ14は、空間的な制約が少ないので、より
直径の大きいリング状とする。ブラケツトのようなもの
を用いず、フレームの下から、下ガイドローラピン33を
鉛直上向きに螺止めしてある。カラー50によつて下ガイ
ドローラピン33の位置を決める。

下ガイドローラピン33の下端に軸受49によつて、下ガイ
ドローラ14を回転自在に支持する。

軸受49の外輪、内輪は、止めリング51、52によつて抜け
止めされる。

下ガイドローラ14の外周面が下レール21の側面を転動す
る。

材質について述べる。

上車輪15は全荷重がかかるので、鉄その他の金属製とす
る。駆動ピニオン、下車輪も金属製である。

上ガイドローラ17は外側は鉄その他の金属製とする。緩
衝材がナイロンである。

下ガイドローラ14は全体がナイロンとする。

（キ）効果 （１）上ガイドローラ17、下ガイドローラ14、駆動ピニ
オン18、上車輪15、下車輪16の配置に関し、これらの回
転体の軸が、レールに直角な同一鉛直面Ｈに含まれるよ
うにしている。

レールが左右に彎曲しても、駆動ピニオン18がラツク23
に対して横方向にずれるという事がない。ずれΔが０で
ある。

このため、ラツクの歯幅Ｗが、ピニオンの歯幅Ｕにほぼ
等しいようにできる。

ラツクに余分な幅をもたせる必要がない。ラツク材料を
節減できる。レールに沿つて全長に設けられる部材であ
るので、ラツク材料節減の効果は大きい。

（２）ラツクを上レール側方に固着している。別部材の
アングルを必要としない。

実開昭59−195904など４件に比べ、この点でも有利であ
る。

（３）駆動ピニオンの直径を大きくしたいという場合、
上下レールの間隔一杯を有効に利用できる。

上下レールの間隔が長いと、車両の横ブレが大きく不安
定になる。本発明の場合、上下レール間隔を狭くし、ピ
ニオン径を大きくできる。

（４）上車輪が両鍔部を持たないので、永年の使用によ
つても、鍔部が摩耗しない。

レールも摩耗しない。

（５）上車輪の鍔部摩耗によつて、動力車が左右に横揺
れしやすくなり、下ガイドローラが破損するという事が
なくなる。このため下ガイドローラを頻繁にとりかえる
必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る単軌条運搬車の動力車の
左側面図。 第２図は同じものの背面図。 第３図は右側面図。 第４図は車輪構造を示すための一部拡大左側面図。 第５図は車輪構造を示すための一部拡大背面図。 第６図は前後のガイドローラの中間に駆動ピニオンがあ
る場合、レールが彎曲した時における駆動ピニオンの位
置におけるレールの変位を計算するための図。 第７図はレールが彎曲した場合の駆動ピニオンのラツク
に対する横ズレを説明するための断面図。（ａ）はレー
ルが直線である場合、（ｂ）はレールが左にカーブする
場合、（ｃ）はレールが右にカーブする場合を示す。 １……フレーム ２……エンジン ３……燃料タンク ４……セルモータ ５……注油タンク ６……遠心クラツチ ７……Ｖベルト ８……Ｖプーリ ９……ミツシヨン切換レバー 10……停発進レバー 11……バツテリーカバー 12……連結用自在金具 13……定速ブレーキ 14……下ガイドローラ 15……上車輪 16……下車輪 17……上ガイドローラ 18……駆動ピニオン 20……上レール 21……下レール 22……連結金具 23……ラツク 24……枕パイプ 26……ジヤツキベース 27……コーチスクリユー 28……ジヤツキハンドルストツパ 29……停止ブレーキ 32……上ガイドローラブラケツト 33……下ガイドローラピン 34……上部車輪軸 35……軸受 36……平坦周面 37……上ガイドローラピン 38……ボルト 39……軸受 40……緩衝材 41……鍔部 42……凹部 43……駆動軸 44……オイルシール 45……軸受 46……歯部 47……レール当り面 48……回り止め機構 49……軸受 50……カラー 51,52……止めリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラツクを固着した上レールと下レールより
   なる単軌条の上を走行し、原動機構と、動力伝達機構
   と、ラツクに噛み合い動力伝達機構によつて伝えられた
   動力によつて回転する駆動ピニオンと、平坦周面を持ち
   上レールの上を転動する上車輪と、上レール左右側面を
   押える上ガイドローラと、上レール下面を押える下車輪
   と、下レール側面を押える下ガイドローラとを有する動
   力車において、上下のガイドローラと駆動ピニオンの軸
   とが同一の鉛直面上にあり、ラツクは上レールの側面下
   半に固着されており、上ガイドローラは上レールの側面
   上半を転動するようにした事を特徴とする単軌条運搬車
   の動力車車輪とレール構造。