JPS6033702B2 - ２輪駆動単軌条動力車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、２論駁動単軌条動力車にかかる。

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。果樹園などの傾
斜の多い丘陵地には最適の運搬手段であって、レールの
敷設は容易で、狭隣な場所も通過できる、という特長が
ある。例えば、みかん園では、２００ｋ９積みの単軌条
運搬車が広く普及している。

動力車の構造は、駆動機構と、動力伝達機構と、出力ピ
ニオンとしールに車両を支持するための上下の車輪と、
これらを収納するフレームとより成る。

レールの側面又は下面にはラックが設けてあり、出力ピ
ニオンはラックに噛合している。

出力ピニオンが駆動機構からの回転トルクを受けて回転
すると、ラックを後へ押すので動力車が前進する。２０
０ｋ９程度の軽荷重の場合、出力ピニオンはひとつで足
りた。

ところが、単軌条運搬車は、土木用として有用性を認め
られ始めている。

例えば、山の煩斜面に防砂壁を構築する場合、ふもとか
ら、現場まで、生コンを繰返し運搬しなければならない
。

従来の単軌条運搬車は、せいぜい５００ｋ９の生コンし
か運ぶことができない。

５００ｋ９では、次の生コンを運ぶ間に先に流しこんだ
生コンが乾いてしまい、不都合である。

また２トン以下のナマコン車であっても、これを空にす
るのに時間がかかりすぎる。これでは、土木工事に於て
、単軌条運搬車を使う事による省力化の効果が挙ってい
ない、といわなければならない。

何故、５００ｋ９が限界になるのかというと、それはラ
ックの強度にある。

単軌条運搬車のレールには、ラックが溶接してあり、こ
れに出力ピニオンが噛みあう。

ラックは長い板を波形に蟹曲させたものであるから、巨
大な牽引荷重に耐えない。ラックの強度を強くするには
、丈夫な鋼材を使い、本格的なラックを作ればよいわけ
である。しかし、そうすると、レールのコストが上り、
実用的に意味がない。従来のラックを附したレールを用
いながら、重量物を運搬できることが最も望ましい。

このためには、出力ピニオンを１個ではなく２個にすれ
ば良いわけである。

出力ピニオンとラックの噛み合い点が２箇所になるので
、従来のものの２倍の牽引力に耐える筈である。つまり
、従来のラックが５００ｋ９に耐えるものとすれば、出
力ピニオンを２個に増やすと、１０００ｋ９の荷重に耐
えるものができる筈である。しかし、そうではない。

単に２輪駆動にするだけでなく、出力ピニオンとラック
との噛合い点の力が常に平等にかかるとはいえない。

ラックのーピッチが常に正確であるわけではなく、プラ
ス、マイナスの偏位が必ずあるからである。勿論、伝達
系には歯車のバックフラッシュがあって、幾分の誤差は
吸収できる。

しかし、ラックの一方が他方より、歯車のバックラッシ
ュ以上の寸法だけ後へ偏位していれば、こちらの方のピ
ニオンとラックとは離れてしまい、駆動力が伝わらない
。他方のピニオン・ラックの組合わせだけに全荷重がか
かってしまう。これはラック破損の原因となる。ラック
の代りに、レールに穴をあげ、これにピニオンを噛合さ
せるものでも同様である。

ラックの寸法精度を高めれば良いようにみえる。

しかし、レールは１本が４仇、又は６仇のものをつなぎ
あわせて使うから、継ぎ目の状態でどうしても等ピッチ
にならない。さらに、左右へ襖向する地点や、上、下へ
向きを変える点ではラックの等ピッチ性を厳格に貫くこ
とが不可能である。

そこで、本発明者は、弾性歯車を使えば良いことに気づ
いた。

動力伝達機構と出力（駆動）ピニオンの間に、力を加え
てやれば変位する機構を介在させると、ラックのピッチ
エラーの影響を除くことができる。弾性歯車は入力と出
力とが剛結合しておらず、間に弾性体が介在するので、
一名カップリングとも言われる。

弾性体は、スプリング、ゴム、ウレタン等を使う事がで
きる。しかし、ゴムは多くの場合、柔かすぎて、動力車
の駆動力伝達機構の最終段のトルクには勝てない。

ウレタンは、応力が加わると歪むが、ある力以上になる
と、破壊が瞬間的に起る場合がある。

また弾性歯車は全体をオイルバスに漬けるから、変質し
易いという欠点もある。結局、スプリングを用いるのが
最も良いことがわかった。

弾性歯車は、歯車が外殻に、中心に柚孔が設けてあり、
鞄孔のあるボスと外殻の歯車部の間には複数個のスプリ
ングが円周方向に設けてある。

軸孔を廻り止めして、歯車にトルクを加えてゆくと、あ
る限界値以上のトルクで、歯車だけがある範囲で回動し
うる。弾性歯車を使うと、ラックのピッチに狂いがあっ
ても、この狂いを吸収することができる。

以下、実施例を示す図面によって本発明の構成、作用及
び効果を詳細に説明する。第１図は本発明の実施例にか
かる２輪駆動単軌条動力車の右側面図である。

第２図はエンジン等を除いた２輪駆動単軌条動力車の左
側面図である。動力車は、フレーム１、駆動機構Ａ、動
力伝達機構Ｂ、出力ピニオンＣ、車輪Ｄ等より成る。

駆動機構Ａは、エンジン２、燃料タンク３などよりなる
。フレーム１の上方前方に載遣されており、源動力を生
ずる。動力伝達機構Ｂは、エンジンの源動力を減速しな
がら、出力（駆動）ピニオンＣに伝達する。

動力伝達機構Ｂは、エンジン２に取着けられた遠心クラ
ッチ４、クラッチ出力にあるプーリ５、ベルト６、フレ
ーム１に軸架されたプーリ７及び、プーリ７につながる
歯車減速機構とよりなる。ベルトカバー８は、プーリ５
、ベルト６、プーリ７等を被蓋する。

制動機動は、定速ブレーキ（降坂ブレーキ）９、非常停
止ブレーキ１０、停止ブレーキドラム１１、等よりなる
。

これらは、動力伝達機構Ｂの内の適当な中間軸に設けら
れている。車輪Ｄは４つある。

レール１２に挟んで上下、前後にひとっづっ設ける。レ
ール１２は例えば５０側×５仇舷の角形中空管である。
前部上車輪１３、後部上車輪１４は、レール１２の上面
に接触し、動力車の全荷重をこれらによって受けている
。

前部下車論１５、後部下車輪１６は、レール１２の下面
に当接し、上車輪１３，１４と協力して、レール１２を
上下から挟みこむ。

下車輪１５，１６は出力ピニオンＣと同藤に設けられる
が、遊輪となって回転トルクを伝えない。

レール１２と車輪Ｄ １３，１４，・・・・・・との間
隙がひらくと、偏芯プレート１７，１８のボルト１９，
２０を外し、プレ−ト内の別の穴２１，２２のいずれか
に移して止める。

上車輪１３，１４は偏心軸に軸架されており、偏芯プレ
ートを少しずつ回動すれば、上下方向の偏心量が変化す
る。

そうして、上車輪１３，１４の上下位置は少しずつ調整
できる。フレーム１の下方はオイル溜め２３，２３にな
っており、出力駆動ピニオンＣ，Ｃがこれに獲っている
。

レール注油タンク２４からオイル溜め２３へ除々に油が
送られる。次に動力伝達機構Ｂの歯車減速機構を説明す
る。

第３図は動力伝達機構Ｂの概略側面図である。

第４図はその縦断正面図である。プーリ５、ベルト６、
プーリ７によって伝達された回転力は、入力軸２８に固
着された入力歯車２９，３０１こ伝わる。

一方の入力歯車２９は、中間軸３１に鞠架された中間歯
車３２を回転させる。

切換軸３３には、麹方向にスライド可能な切換歯車３４
が設けられる。

これを前後進を切換えるためのものである。入力歯車３
０が直酸切換歯車３４に噛合うと前進、入力歯車２９の
トルクが中間歯車３２を経て、切換歯車３４に伝達され
ると後進、というふうになる。出力軸小歯車３５は切換
軸３３の回転を出力軸大歯車３６に伝える。

停止ブレーキ軸３７は出力軸大歯車３６と、停止ブレー
キシュー３８、停止ブレーキ小歯車３９が固着され、他
端は定速ブレーキ軸４０となっている。停止ブレーキシ
ュー３８は前記の非常停止ブレーキ１０の操作によって
作動し、停止ブレーキ鞄３７を制動する。

定遮ブレーキ軸４０には定速ブレーキシュー４１及び定
速ブレーキ冷却ファンが取付けられている。

定速ブレーキは降坂ブレーキとも呼ばれ、一定以上の速
度がでないように自動的に速度の上限を規制する。

たとえば、遠心力で定速ブレーキシュー４１が外側へ拡
径し、ブレーキドラム４１′の内壁に接触し、摩擦力に
よって制動作用を受けるようになつている。定速ブレー
キ冷却ファン４２は摩擦熱を排除するためのファンであ
る。

さて、停止ブレーキ４・歯車３９は、分配歯車４３に噛
み合う。

以上の構成は、単軌条運搬車の動力車の構造として公知
である。

分配歯車４３は前後２つの弾性歯車４４，４４に回転ト
ルクを伝える。

弾性歯車４４自体の構成は公知である。

外函４５，４５とボス板４６とを重ねて組合わせたもの
である。外函４５とボス板４６とは回転方向には、スプ
リング４７を介して弾性的に結合している。外函４５の
外周には歯車４８が切ってある。

内側面には長円形の凹部４９が穿ってある。ボス板４６
の外径は外函４５の内径にほぼ等しく、外函にすっぽり
蕨り込むようになっている。

ボス板には前記凹部４９に対応した箇所に、２個ずつの
突子５０が両側に突出するよう設けてある。突子５０は
長円孔５１の中でスプリング４７によって両端に押し着
けられている。突子５０はある限界力ら以上の力をかけ
れば、長円孔５１の中をスプリングが縮む方向へ動かし
うる。ガス板４６の中央には軸穴５２が穿設してあり、
これが出力鞠５３に結合している。

出力軸５３はフレーム１に対して軸受５４、軸受５５に
よって支承されている。出力軸５３は出力（駆動）ピニ
オンＣにスプラィン結合５６している。

駆動力は弾性歯車から、出力軸を経て出力ピニオンＣに
伝わる。出力ピニオンＣはラックを押して動力車を走行
させる。本動力車は伝達系統と（駆動）出力ピニオンの
間に弾性歯車を介装しているから、ラックとピニオンの
間に異物を噛みこんだり、突然の衝撃力が加わった場合
、伝達系統へ直接、衝撃が伝わらない。伝達系統が保護
される。またラックのピッチが不等であっても、２つの
ピニオンＣ，Ｃが弾性歯車の作用で位相を変えうるから
、出力が均等化される。

一方のラックだけに全荷重がかかるという事態を防ぐ事
ができる。また、駆動ピニオンからの振動ビビリを吸収
出る。２輪駆動であるから特に静かな走行が可能になる
。

２論駁動にするから、ピニ‐オンが正規の位置に取着け
られなければならない。

出力駆動ピニオンの鞠問距離Ｐｏはいかなる値でもとり
うる。

しかし、最も分り易いのは、ラックのピッチｐの整数倍
とすることである。

すなわち藤間距離ＰｏはＰ。

＝ｎｐ ０１とすると良い。
そして弾性歯車、出力ピニオンを取着ける際、弾性歯車
の歯先の中心ピニオンの歯先の中心、軸のスプラィンの
歯先の中心が、ひとしく鉛直軸上に並ぶようにして取着
けるようにすればよい。

勿論、鞠問距離Ｐｏは‘１｝式以外でも良いが、この場
合、出力ピニオンの位相の設定がやや難しくなる。次に
スプリング２７や出力トルクの関係について補説する。

弾性歯車４４に於て、中心からスプリングの軸線に下し
た垂線の足の長さをｒとする。

スプリングの個数をＮ（この例では４）、スプリングの
弾性定数をｋとする。この弾性歯車のトルク・回転角に
対する弾性係数ＫはＫ＝ｋＮｒ２
‘２｝で与えられる。

すなわち弾性歯車のボス板と外函との相互回転角を８、
相互に働くトルクをＴとすると、Ｔの増分は８の増分に
比例する。但し、突子５０，５川ま長円孔５１で伸長力
が押えられているから、一定トルクＬ以上でなけれ‘ま
弾性つまり前ピニオソの噛合点が、後ピニオン噛合点よ
り正規の位置から６だけ前進しているとする。

‐動力車に加わる全荷重をＦとする。

前後の弾性歯車に加わるトルクをＴｆ、ＴｒとするとＴ
＝Ｔｆ＋Ｔｒ ■および｛３’式
から ６＝ＲＸ２言こ ‘７１ と書ける。

ｔ６１、‘７｝をといて、Ｍ＝壱十菱Ｋ ■ 比音−毅Ｋ 【９｝ となる。

つまり、ラックのピッチの乱れ６が大きくても弾性定数
Ｋが小さければ前後のトルクは均等に近づく。剛体の極
限（Ｋ→の）ではこの均等化作用が全くない。しかし弾
性歯車の弾性定数Ｋは上限角８ｍと、動力車に加わる最
大推力Ｆｍにより制限される。歯車が相互回転しない。
すなわち、相互回転角８は８＝ ０ ０＜Ｔミ
Ｔ。

土壱ごＴ。

＜Ｔ‘３１で与えられる。

一方、ボス板と外函の相互回転角には上限８ｍがある。

スプリングの間隙やスプリング受座が接触したりするか
らである。８ｍは２〜５０程度である。

従って、緩衝できる最大トルクＴｍは Ｔｍ＝Ｔ。

十Ｋ８ｍ 【４｝で与えられる。次にピ
ニオンのピッチ円の半径をＲとすると、ラックとピニオ
ンとが噛み合う点でのレール方向の力Ｆは、トルクＴに
対しＦＲ＝Ｔ ｛５１ で与えられる。

ラックのピッチの乱れを６とする。つまりラックのピッ
チ乱れ６が最大の地点で最大推力Ｆｍがかかったという
最悪の条件でも、緩衝作用がなくてはならない。このぱ
あし、、前後の弾性歯車の相互回転角８ｆ、８ｒは、８
ｆ＝学−壱十鰐 剛 ＲＦｍ Ｔ。

６ｍ （１１） ８ｒ＝あて Ｋ ２Ｒ で与えられる。

当然、８ｆは８ｍをこえないから ひｆミａｍ （１２） ８ｒは正でなれば緩衝効果がないので ０≦８ｒ （１３） という条件が課される。

こういう条件下で、Ｋができるだけ小さくなるように設
定すれば良い。

平常時に緩衝効果も重視するとすれば、動力車の平均的
推力Ｆａｖを（１１）式に代入しＲ表ａＶ宅。

毅ｍ≧ｏ （１４）という条件を課す。

パラメーターはＴｏとＲとである。以上、詳しく説明し
たように、本発明によれば、２輪駆動の動力車として、
バランスのとれた走行状態が保証される。２輪駆動であ
るにも拘わらず、前後の出力ピニオンの推力が均衡する
ので、ラックに無理な鱗断力が加わらない。

さらに、弾性歯車のボス板と外函とはスプリングでつな
がれているから、振動やビビリがピニオンから伝達系統
、駆動機構へ伝わらない。

このように、ラック、動力車ともに過大な力が掛からず
、重荷重用の動力車を構成できる。

このように有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る２輪駆動単軌条動力車の
右側面図。 第２図はエンジンを除いた２輪駆動単軌条動力車の左側
面図。第３図は動力伝達機構の概略側面図。第４図は動
力伝達機構の縦断正面図。第５図は弾性歯車のボス板の
みの正面図。第６図は弾性歯車の外函のみの背面図。１
・・・・・・フル−ム、２…・・・エンジン、３・・・
・・・燃料タンク、４……遠心クラッチ、５……プーリ
、６．．．．．．ベルト、７・・・・・・プーリ、８・
・・・・・ベルトカバー、９・・・・・・定速ブレーキ
、１０・・・・・・非常停止ブレーキ、１１・・・・・
・停止ブレーキドラム、１２・・．・・・レール、１３
・・・・・・前部上車輪、１４・・・・・・後部上車輪
、１５・・・・・・前部下車論、１６…・・・後部下車
論、１７，１８・・・・・・偏芯プレート、２８・・・
・・・入力軸、２９，３０・・・…入力歯車、３１・・
・・・・中間軸、３２・…・・中間歯車、３３・・・・
・・切換軸、３４・・・・・・切換歯車、３５・・・…
出力軸小歯車、３６・・・・・・出力軸大歯車、３７・
・・・・・停止ブレーキ軸、３８・・・・・・停止ブレ
ーキシュー、３９・・・・・・停止ブレーキ小歯車、４
１・・・・・・定速ブレーキシュー、４２・・・・・・
定速ブレーキ冷却ファン、４３・・・・・・分配歯車、
４４・…・・弾性歯車、４５・・…・外函、４６・・・
・・・ボス板、４７・・・・・・スプリング、４８…・
・・歯車、４９・・・・・・凹部、５０・・・・・・突
子、５１・・・・・・長円孔、５２・…・・軸穴、Ａ・
・・・・・駆動機構、Ｂ・・・・・・伝達機構、Ｃ・・
・・・・出力ピニオン・Ｄ・・・・・・車輪。 図 船 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動機構Ａと動力伝達機構Ｂと、ラツクに噛合する
   ２個の出力ピニオンＣと、レールを挾持する車輪Ｄと、
   これら機構Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを収納するフレーム１とより
   成る２輪駆動単軌条動力車に於て、動力伝達機構Ｂと出
   力ピニオンＣとの間に弾性歯車を介在させ、弾性歯車の
   外函とボス板の位相差θと、弾性歯車のトルクＴとの間
   には、閾値をＴ＿０として、０｜Ｔ｜≦Ｔ＿０ θ＝（Ｔ−Ｔ＿０）／ＫＴ＞Ｔ＿０ （Ｔ＋Ｔ＿０）／ＫＴ＜−Ｔ＿０ の関係があるようにした事を特徴とする２輪駆動単軌条
   動力車。