JP2019098803A

JP2019098803A - 台車用車輪装置

Info

Publication number: JP2019098803A
Application number: JP2017228857A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　義信; Yoshinobu Sato; 義信佐藤
Original assignee: SIP Co Ltd Japan
Current assignee: SIP Co Ltd Japan
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-06-24

Abstract

【課題】方向転換時の摩耗を軽減させ、任意の方向に円滑に走行させることができる台車用車輪装置を提供する。【解決手段】一対の駆動用車輪２、３と、一対の駆動用車輪２、３の間に配置された差動手段４と、一対の駆動用車輪２、３に駆動力を供給する走行用モータ５とを備え、走行用モータ５の駆動力を差動手段４に伝達する出力軸は、その軸方向を駆動用車輪２、３の車軸方向Ｓと直交して差動手段４に連結されたことにより、停止状態で方向転換したときに駆動用車輪２、３が車台の中央を中心として円軌道を描くので、駆動用車輪２、３が接地面を傷つけることを防ぐことができる。また、走行用モータ５の高さを抑えて配置することが可能となり、車台の高さを低く抑えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、一対の車輪を備えた双輪式の台車用車輪装置に関する。

従来、台車の車台の下部に備える台車用車輪装置としては、荷役用のフォークを備えた電動リフトを走行させる駆動部があり、駆動部は、一輪の駆動輪と駆動モータとを組み込む機構部と、機構部の上端に立設する支持軸と、支持軸の上端に操舵用のバーハンドルとを備えている。そして、支持軸は、フォークを備えた機体にベアリングを介して回転自在に貫通されており、駆動部はバーハンドルを介して左右に旋回される。（特許文献１）

特開２０１０−２５４１７１号公報

しかし、従来の台車用車輪装置では、機体に重量物を積載した場合に、その場での方向転換時に回転した車輪によって舗装路のアスファルトが傷つけられる、という問題があった。

そこで、本発明は、双輪式の台車用車輪装置により、その場での方向転換時にそれぞれの車輪が円軌道を描き、舗装路を傷つけないので、方向転換時の摩耗を軽減させ、任意の方向に円滑に走行させることができる台車用車輪装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明は、一対の車輪と、前記一対の車輪の間に配置された差動手段と、前記一対の車輪に駆動力を供給する駆動手段とを備え、前記駆動手段の駆動力を前記差動手段に伝達する出力軸は、その軸方向を前記車輪の車軸方向と直交して前記差動手段に連結されたことを特徴とする。

請求項２記載の本発明は、前記駆動手段から前記車軸までの前記出力軸方向の寸法を、前記一対の車輪の車軸方向の寸法以下とすることを特徴とする。

請求項３記載の本発明は、前記差動手段の上部に前記走行装置を所定部に対して揺動自在に接続する接続手段を備えたことを特徴とする。

請求項４記載の本発明は、前記接続手段は、所定部に備えた第１の軸受部と、前記差動部の上部に備えた第２の軸受部と、前記第１の軸受部と前記第２の軸受部とを軸支する連結軸とを備え、前記連結軸を前記車軸と水平方向に直交したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、停止状態で方向転換したときに車輪が円軌道を描くので、車輪が接地面を傷つけることを防ぐことができる。また、駆動手段の高さを抑えて配置することが可能となり、台車の高さを低く抑えることができる。

請求項２の発明によれば、走行装置を車台の下部四隅に配置した場合に、走行装置の一部が車台からはみ出してしまうことを防ぐことができる。

請求項３の発明によれば、車輪が接地面の凹凸に沿って揺動するので、車輪の接地面に凹凸があり走行中に一方の車輪が接地面より浮き上がって走行不可能になるのを防ぐことができる。

請求項４の発明によれば、一方の車輪が接地面の突起より浮き上がると、他方の車輪が下がり接地面に確実に接触するので、車輪が空転して走行不可能になるのを防ぐことができる。

本発明の第１実施例における台車用車輪装置を示す斜視図である。同上、台車用車輪装置の正面図である。同上、一部断面図とし、差動手段の内部を説明する台車用車輪装置の平面図である。同上、一部の構造を省略した台車用車輪装置の斜視図である。同上、一部の構造を省略した台車用車輪装置の平面図である。同上、複数の台車用車輪装置を配置した状態を示す概略図である。同上、車台をＸ軸方向に走行させる状態を示す車台の底面図である。同上、車台をＹ軸方向に走行させる状態を示す車台の底面図である。同上、車台をその場で方向転換させる状態を示す車台の底面図である。同上、台車用車輪装置が接地面の突起を乗り越える状態を示す正面図である。本発明の第２実施例における台車用車輪装置を示す斜視図である。同上、台車用車輪装置の正面図である。車台の四隅に台車用車輪装置を配置し、台車用車輪装置の間に自在車輪を配置した状態を示す底面図である。車台の両側に台車用車輪装置を配置した状態を示す底面図である。

以下、本発明の実施例について、添付の図１〜図１４を参照して説明する。以下に説明する実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須条件であるとは限らない。

図１〜図１０は本発明の実施例１を示しており、本実施例の台車用車輪装置１は、一対の駆動用車輪２、３と、一対の駆動用車輪２、３の間に配置された差動手段４と、一対の駆動用車輪２、３に駆動力を供給する駆動手段としての走行用モータ５とを備えている。走行用モータ５には制動手段として電磁ブレーキ（図示せず）を備えている。

図３に基づき、走行装置１の実施形態の一例について説明すると、走行用モータ５は、その出力軸６にギア７を有し、周知のディファレンシャルギアの構成を有する差動手段４のケース８の外周に取り付けたリングギア９と噛合する。ケース８の内部には、水平方向と平行、且つ同軸上に配置された一対の車軸１０、１０がケース８の内部の中心部分に隙間１１を有して配置されている。一対の車軸１０、１０には、向かい合うようにかさ歯車からなるサイドギア１２がそれぞれ設けられている。隙間１１には、車軸１０、１０と直交する方向にピニオンシャフト１３が設置されている。ピニオンシャフト１３には、サイドギア１２に噛合するかさ歯車からなるピニオンギア１４を備えている。車軸１０、１０は、ケース８を内包する外郭１５の両端にベアリング１６、１６を介して配置されている。

図３〜図５に示すように、外郭１５は、ケース８を内包するケースカバー部１５Ａと、ケースカバー部１５Ａの両端と内部で連通し、車軸１０、１０を内包する中空円筒状の車軸カバー部１５Ｂと、ケースカバー部１５Ｂの先端でベアリング１６、１６を内包するベアリングカバー部１５Ｃとを備えている。尚、車軸１０、１０の先端には、それぞれ駆動用車輪２、３を備えている。また、出力軸６と車軸１０の軸方向（以下、車軸方向）Ｓは、水平方向において直交している。尚、差動手段４の構成については適宜変更可能とする。また、図５に示すように、車輪２、３の直径Ｄ１は、段差の乗り越えのため、２５０〜４００ｍｍとすることが好ましく、さらに、一対の車輪２、３の車軸方向Ｓの寸法Ｄ２をＤ１以下とすることで、台車用車輪装置１の小回り性を確保している。

また、図１、図２に示すように外殻１５の上部には、高所作業車やパレットリフター等の車台１７の下部に取り付け可能な接続手段１８を備えている。

接続手段１８は、車台１７の下部に取付けられる上側取付板１９と、ケース８の上部に備えた下側取付板２０と、上側取付板１９に下側取付板２０を揺動自在に接続する揺動手段２１とを備えている。

揺動手段２１は、上側取付板１９の下部に備えた上側軸受部２２と、下側取付板２０の上部に備えた下側軸受部２３と、上側軸受部２２と下側軸受部２３を軸支する第１の連結軸２４とを備え、第１の連結軸２４は車軸方向Ｓと水平方向に直交している。

尚、下側取付板２０の外周には、後述する操舵用モータからの動力が伝達されるギア部２０Ａが形成されている。下側取付板２０の内部には、差動手段４を下側取付板２０に対して水平方向に回動自在にする回転体２０Ｂを備えている。尚、下側取付板２０と回転体２０Ｂを互いに水平方向に回動自在する構成については特に限定するものではない。回転体２０Ｂは、差動手段４の外殻１５のケースカバー部１５Ａに接続されている。

図１、４に示すように、下側取付板２０の中央部分には、走行用モータ５や後述する操舵用モータ、操舵用エンコーダ等の各種配線Ｃが挿通される配線用挿通孔２０Ｃを備えている。

次に、図４に示すように、台車用車輪装置１の走行方向を変換する操舵装置２６は、操舵用モータ２７と、操舵用モータ２７からの回転駆動力を伝達する操舵軸２７Ａと、操舵軸２７Ａに接続され下側取付板２０に操舵用モータ２７からの動力を伝達するギア２７Ｂと、操舵軸２７Ａの回転数を減速する操舵用減速機構（図示せず）と、駆動用車輪２、３の走行方向を検出する操舵用エンコーダ２８とを備えている。

尚、接続手段１５の上側取付板１９は、車台１７に直接固定される。また、操舵用モータ２７と操舵用エンコーダ２８は、走行用モータ２７と車軸１０の間において作動手段４の外殻１５のケースカバー部１５Ａと一体的に備えられており、操作用モータ２７及び操舵用エンコーダ２８は駆動用車輪２、３とともに水平方向に回動される。

尚、外殻１５のケースカバー部１５Ａと駆動用車輪２、３との間には間隔Ｌを備えており、間隔Ｌは走行用モータ２７の幅Ｎの２倍以下（Ｌ≦２Ｎ）としている（図５参照）。

図６に示すように、台車用車輪装置１は、車台１７の下部における四隅や両端等に配設され、制御手段たるコントローラ２９によって台車用車輪装置１と操舵装置２６が個々に制御・操作され、走行装置１の速度及び方向を変えることで、車台１７を任意の速度及び方向で走行させるものである。

操舵装置２６の制御では、操舵用エンコーダ２８により検出した駆動用車輪２、３の方向に基づいて操舵用モータ２７を駆動させることで、操舵用モータ２７及び操舵用エンコーダ２８がギア部２０Ａの外周を回動すると、操舵用モータ２７及び操舵用エンコーダ２８とともに、差動手段４及び駆動用車輪２、３も回転体２０Ｂを介して回動し、駆動用車輪２、３の走行方向を変化させる。

以上の構成の台車用車輪装置１の使用方法について説明する。図８のように各台車用車輪装置１の駆動用車輪２、３をＸ軸方向に向けると、車台１７はＸ軸方向に走行し、図９のように各台車用車輪装置１の駆動用車輪２、３をＹ軸方向に向けると、車台１７はＹ軸方向に走行する。

また、図１０のように、各台車用車輪装置１の駆動用車輪２、３の向きを所定角度に回転させて、走行方向を変更しようとすると、駆動用車輪２、３には内外輪差によって内側の駆動用車輪２と外側の駆動用車輪３の回転数が異なるが、駆動用車輪２、３の間には差動手段４が配置されているため、回転角度に応じた回転数にすることができるので、内外輪差によるロスが大幅に軽減され、方向転換時の駆動用車輪２、３の摩耗を軽減させ、台車用車輪装置１を任意の方向に円滑に走行させることができる。

以上のように本実施例の台車用車輪装置１は、一対の駆動用車輪２、３と、前記一対の駆動用車輪２、３の間に配置された差動手段４と、前記一対の駆動用車輪２、３に駆動力を供給する駆動手段である走行用モータ５とを備え、走行用モータ５の駆動力を差動手段４に伝達する出力軸６は、その軸方向Ｍを駆動用車輪２、３の車軸方向Ｓと直交して差動手段４に連結されたことにより、停止状態で方向転換したときに駆動用車輪２、３が車台１７の中央を中心として円軌道を描くので、駆動用車輪２、３が接地面Ｇを傷つけることを防ぐことができる。また、走行用モータ５の高さを抑えて配置することが可能となり、車台１７の高さを低く抑えることができる。

また、本実施例では、隙間Ｌは走行用モータ２７の幅Ｎの２倍以下（Ｌ≦２Ｎ）として、ケースカバー部１５の周囲に操舵用モータ２７や操舵用エンコーダ２８などの操舵装置２６の取付用スペースを確保するとともに、駆動用車輪２、３間の間隔を小さくして、回転半径を小さく抑え、小回りの利いた台車用車輪装置１を提供することができる。

また、本実施例では、一対の駆動用車輪２、３の車軸方向Ｓの寸法Ｄ２は、駆動用車輪２、３の直径Ｄ１の２倍より小さくすること（Ｄ２≦２Ｄ１）で、駆動用車輪２、３間の間隔を小さくして、回転半径を小さく抑え、小回りの利いた台車用車輪装置１を提供することができる。

また、本実施例では、走行用モータ５から車軸１０までの出力軸６方向（図５中、Ｍ方向）の寸法Ｄ３を、一対の駆動用車輪２、３の車軸方向Ｓの寸法Ｄ２以下とすること（Ｄ３≦Ｄ２）で、コンパクトな台車用車輪装置１とし、台車用車輪装置１を車台１７の下部四隅に配置した場合に、台車用車輪装置１の一部が車台１７からはみ出してしまうことを防ぐことができる。

また、本実施例では、前記走行用モータ５は、駆動用車輪２、３を回転体２０Ｂを回転軸として回動させた駆動用車輪２、３の回転軌跡からなる回転範囲Ｒ内に配設することにより、台車用車輪装置１を車台１７の下部四隅に配置した場合に、台車用車輪装置１の一部が車台１７からはみ出してしまうことを防ぐことができる。

また、本実施例では、前記差動手段４の上部に前記台車用車輪装置１を車台１７に対して揺動自在に接続する接続手段１８を備えたことにより、駆動用車輪２、３が接地面Ｇの凹凸に沿って揺動し、前記接続手段１８は、所定部である上側取付板１９に備えた第１の軸受部である上側軸受部２２と、前記差動手段４の上部に備えた第２の軸受部である下側軸受部２３と、前記上側軸受部２２と前記下側軸受部２３とを軸支する第１の連結軸２４とを備え、前記第１の連結軸２４を前記車軸方向Ｓと水平方向に直交したことにより、図７に示すように一方の駆動用車輪３が接地面Ｇの突起より浮き上がると、他方の駆動用車輪２が下がり接地面Ｇに確実に接触するので、駆動用車輪２、３が空転して走行不可能になるのを防ぐことができる。

図１１及び図１２は本発明の実施例２を示しており、本実施例における上側取付板１９は、水平方向に回動自在に車台１７に対して備えられている。上側取付板１９を車台１７に対して水平方向に回動自在に軸支する第２の連結軸２５は、上側取付板１９の中央部分に設けた取付穴１９Ａに挿通可能な垂直に備えられており、第２の連結軸２５の軸方向と車軸方向Ｓは直交している。尚、下側取付板２０は、ケースカバー部１５Ａに固定されている。

本実施例における操舵装置２６の制御では、操舵用エンコーダ２８により検出した駆動用車輪２、３の方向に基づいて操舵用モータ２７を駆動させることで、操舵軸２７Ａを介して台車用車輪装置１の下側取付板２０が水平方向に回転し、駆動用車輪２、３の走行方向を変化させる。

本実施例では、駆動用車輪２、３と接続手段１８が一体的に回動するので、接続手段１８を介して駆動用車輪２、３が揺動して、接地面Ｇの凹凸に対応して走行が安定する。

尚、本発明は本実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本実施例では車台１７の車輪を全て本発明の台車用車輪装置１にする必要は無く、図１３のように車台１７の四隅に台車用車輪装置１を配置し、台車用車輪装置１の間に自在車輪３０を配置してもよいし、図１４のようにハンドリフター等に用いられる車台１７では、台車用車輪装置１を車台１７の両側に配置したものでもよいものとする。尚、本発明の接続手段１８及び揺動手段２１を備えずに、下側取付板２０を車台１７に直接固定してもよいものとする。また、本発明の台車用車輪装置１は、アルミ等の非磁性金属から構成することで、ＭＲＩ等の磁気に曝される現場での使用も可能とする。また、車輪２、３と差動手段４との各間隔Ｌを、車輪２、３の幅寸法Ｗ以下とすることで、車輪２、３間の間隔を小さくして、回転半径を小さく抑え、小回りの利いた台車用車輪装置１を提供することができる。

１台車用車輪装置
２、３駆動用車輪
４差動手段
５走行用モータ（駆動手段）
６出力軸
１０車軸
１８接続手段
２２上側軸受部（第１の軸受部）
２３下側軸受部（第２の軸受部）
２４第１の連結軸

Claims

一対の車輪と、
前記一対の車輪の間に配置された差動手段と、
前記一対の車輪に駆動力を供給する駆動手段とを備え、
前記駆動手段の駆動力を前記差動手段に伝達する出力軸は、その軸方向を前記車輪の車軸方向と直交して前記差動手段に連結されたことを特徴とする台車用車輪装置。
前記駆動手段から前記車軸までの前記出力軸方向の寸法を、
前記一対の車輪の車軸方向の寸法以下とすることを特徴とする請求項１記載の台車用車輪装置。
前記差動手段の上部を車台に対して揺動自在に接続する接続手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の台車用車輪装置。
前記接続手段は、
前記所定部に備えた第１の軸受部と、
前記差動部の上部に備えた第２の軸受部と、
前記第１の軸受部と前記第２の軸受部とを軸支する連結軸とを備え、
前記連結軸を前記車軸と水平方向に直交したことを特徴とする請求項３記載の台車用車輪装置。