JP4537989B2 - 単軌条運搬機のエンジン傾斜装置 - Google Patents

Description

本発明は、急傾斜地に敷設したレールを走行する単軌条運搬機においてエンジンの許容傾斜の範囲内に姿勢を維持する傾斜装置に関するものである。

４サイクルガソリンエンジンを搭載した単軌条運搬機では、エンジンの許容傾斜を超えるとエンジンオイルの潤滑不良によるエンジン焼きつきが発生するため登坂、降坂の傾斜が制限される欠点があった。これを解決するため、軌条の傾斜が変化しても、エンジンは水平ないし許容傾斜の範囲内に保持されることが必要である。単軌条運搬機は、エンジンを進行方向に対して前後に回動する必要があるため、エンジンをブランコ状態に構成する発明（特許文献１）やフレームに取り付けた左右に伸びる支軸に回動可能に取り付けたアームでエンジンベースを支持する発明（特許文献２）が一般に公開されている。特許文献１の発明は、エンジンをブランコ状態にした単軌条運搬機の１例であり、特許文献２の発明はエンジンを回動可能に設けたアームで支持した単軌条運搬機の１例である。

しかしながら、特許文献１に記載の例は、エンジンの回動中心をエンジンの上方に構成し、この回動中心に中間軸を設けてエンジンからカウンタ軸、中間軸から減速機の入力軸へと動力伝達する必要があった。このため、軸、軸受、軸受ケース、プーリ、ベルト等が新たに必要となり、更にエンジンを支持するフレームが複雑になり、重量が増加する。そのために必然的にコスト高になることを避けることができないという欠点があった。特許文献２の発明の場合にはエンジンの回動中心をエンジンの下方に構成するので、エンジンの出力を回動中心に設けた中間軸を介して減速機の入力軸へベルトで動力伝達するため自重増になるという特許文献１の発明と同様の欠点があった。

単軌条運搬機は、急傾斜地を登坂するため、自重増は即ち運搬重量が小さくなることであり、その基本性能に大きく影響する。単軌条運搬機で、出発地から人や貨物を高度差が大きい目的地へ運搬する用途において、この欠点は傾斜地の走行性に関して大きな障害である。具体的には、登坂時のスピードが低下したり、燃料消費が大きくなったり、あるいは、４サイクルガソリンエンジンを搭載した単軌条運搬機の特徴である機体の軽量化の妨げになるなどの問題があった。又、特許文献２の発明に係る図８〜９には、エンジン出力軸を回動中心としたものが図示されているが、エンジン出力軸に設けた遠心クラッチ、Ｖベルトの外にピローブロックを配して出力軸を軸支する構成になっており、その場合に消耗品である遠心クラッチやＶベルトの点検、交換をすることが容易にできないとか、エンジンは水平を保持しようとして常に前後に揺れ動き振られるという問題があった。通常、汎用エンジンの出力軸は、エンジンの片方にのみ設けられており、その出力軸の長さもそれほど長くないので、出力軸を軸支して、尚かつ、遠心クラッチを設けることは容易ではなかった。

この改善策として、本発明は回動中心に中間軸を設けてその中間軸からカウンタ軸へと動力伝達する従来の方式を取らず、遠心クラッチ、Ｖベルトの保守点検が容易な構造でもってエンジンの出力軸を回動中心にして出力軸からＶベルトを介して減速機の入力軸そして最終軸の駆動輪に動力伝達すると共にエンジンの回動範囲を最小限に限定することにより耐久性を向上して軽量小型化ができるよう提案された。
特開２００３−１８２５６５号公報 特開２００２−１２０７１６号公報

本発明は、汎用性の高い４サイクルガソリンエンジンを搭載した単軌条運搬機の保守点検を容易にして、搭載されている４サイクルガソリンエンジンを傾斜に応じて間欠的に適切な角度まで回動させて、軸受部分やローラ等の磨耗による機体の劣化とエンジントラブルを防止し、軽量低コストな単軌条運搬機を実現しようとするものである。

本発明は、単軌条運搬機が傾斜地を走行する場合にエンジンの出力軸を中心にエンジンが回動して常にエンジンの基本的な性能に影響を及ぼさない傾斜角の範囲で走行可能とするため、機体がコンパクトに出来てエンジンの重心が回動中心近くにある状態で傾斜して走行するようにしたことを最も主要な特徴とする。

単軌条運搬機のエンジン傾斜装置の特徴とするところは、第一に、エンジンの出力軸に設けた出力軸を軸支する軸受（左）の外側にプーリを設けてベルトを介してエンジンの出力を減速機の入力プーリに動力伝達し、減速機の最終軸に設けた駆動輪で推力を得て走行するよう構成される単軌条運搬機において、エンジンベースの左右には、エンジンが出力軸を中心にして半円弧状に軌跡を描くガイドレールを締結し、エンジン支持フレームに設けた複数のローラで前記のガイドレールを把持して、エンジンの出力軸を回動中心として進行方向に対して回動するよう構成したことにより、中間軸を設ける必要が無く軽量化をすることができ、出力軸に設けたプーリに掛けたベルトの交換を容易にすることができる特徴を有する。

第二に、エンジン出力軸に軸受（左）を設けると共に、動力車フレームに固着したエンジン支持フレームに締結した支持軸フレーム（左）に前記エンジン出力軸を軸支する軸受（左）を設けて、エンジン出力軸中心上の右側面には、エンジンベースより延出して固着したエンジン支持軸を設ける。このエンジン支持軸を軸支する軸受（右）を持つ支持軸フレーム（右）でもってエンジンを回動自在に支持すると共に、エンジンベースの左右には、エンジンが出力軸を中心にして半円弧状に軌跡を描くガイドレールを締結し、エンジン支持フレームに設けた複数のローラでガイドレールを把持してある。エンジンの出力軸の軸受（左）の外側には回転数によって動力の係脱が可能な遠心クラッチを設けてベルトによって減速機の入力プーリに動力伝達するようにした。

第三に、エンジンベースの左右に出力軸を中心にして半円弧状に軌跡を描くガイドレールを締結し、エンジン支持フレームに設けた複数のローラでガイドレールを把持してあるため、搭載されたエンジン本体は前記ローラで把持されたガイドレールに案内されて出力軸を中心に回動して、傾斜地の登坂若しくは降坂の際にはエンジンが中立即ち動力車フレーム基準で平行、前傾若しくは後傾の三姿勢のいずれかを保持することになる。

第四に、エンジンフレームには、回動するエンジンが軌条とほぼ平行な位置にあることを検出する中立スイッチと、エンジンの前傾位置を検出する前傾リミットスイッチと、エンジンの後傾位置を検出する後傾リミットスイッチを設けて、動力車フレームには、機体、前後方向の一定以上の傾斜を検知する機体前傾スイッチと機体後傾スイッチを設けて、機体が前傾する時は機体前傾スイッチの検知によってエンジンが後傾するよう電気的に制御する一方、逆に機体が後傾する時には機体後傾スイッチの検知によってエンジンが前傾するよう電気的に制御したことである。

本発明の単軌条運搬機のエンジン傾斜装置は、エンジンの出力軸を中心に半円弧状を描くように形成したガイドレールをエンジンベースに設け、エンジン支持フレームに回転自在に設けた複数のローラで前記ガイドレールを把持してガイドレールの軌跡に沿ってエンジンがエンジン出力軸を回動中心に回動する。そのため、出力軸と減速機入力軸間距離はエンジンの回動に関係なく一定であるので中間軸を設ける必要がなく、エンジン出力軸より直接減速機入力軸にＶベルトで動力伝達することが可能となり、動力伝達効率が向上して小型化を図れることになる。更に、エンジン出力軸を回動中心にすることで機体の走行する状況によりエンジンが大きく回動しても重心移動が小さいので動力車のガイドローラや駆動輪に掛かる負荷バランスの変化が小さく、耐久性の向上や振動も軽減できるという利点がある。

さらに、エンジンベースに設けたガイドレールの形状をエンジンの出力軸を回動中心とする半円弧状を描くように形成して、それを複数のローラで把持しているから回動中心がエンジン出力軸にある。そのためエンジンの回動による占有空間が、出力軸中心からエンジン本体に設けたエンジンベースまでの距離の範囲までであるから従来のブランコ式の回動中心からエンジン水平装置の端部までの距離に比べて、遥かに、小さくて済むので機体の小型化が可能となった。

エンジンの出力軸を回動中心として半円弧状に軌跡を描くガイドレールを把持するローラでエンジンを支持したので、エンジン出力軸を軸支する軸受（左）や、エンジン右側面の支持軸及び軸受（右）は、小型化が可能となり、エンジン出力軸に取り付けた遠心クラッチの内側に軸受（左）を構成することが可能となった。本発明は、エンジン出力軸に取り付けた遠心クラッチの内側に軸受（左）を構成するためＶベルトや遠心クラッチの点検や交換のメンテナンスも容易に行える利点がある。

エンジンの回動軸を中心にしてできるだけ小さい占有空間で、エンジンの回動回数をできるだけ少なく回動させることで磨耗による軸受やローラなどの回転部分の劣化及びエンジントラブルを共に防止するという目的を、最小の部品点数でエンジン傾斜装置を構成することにより、軽量化の妨げにならず、中間軸等を設ける必要が無く動力伝達効率を損なわずに実現した。

図１は、本発明装置の１実施例の側面図であって、図２は、登坂時の機体の側面図、図３は、降坂時の機体の側面図、図４は、水平地走行時に於けるエンジン出力軸とエンジンベースの位置関係を示す側面図、図５は、傾斜地走行時に頭下がりの状態に於けるエンジン出力軸とエンジンベースの位置関係を示す側面図、図８は機体の進行方向に向かって正面図、図９は、走行している機体からの情報に基づいてエンジンの傾斜を電気的に制御する操作を示すフローチャート、図１０は、水平地面に対して４５度と２５度の傾斜地に設置されたレールに条架された本発明のエンジンの傾斜角度を比較する模式図である。１はエンジン、２はエンジンベース、３はガイドレール、 ４ａはエンジン後傾リミットスイッチ、 ４ｂはエンジン傾斜中立スイッチ、 ４ｃはエンジン前傾リミットスイッチ、５は電動シリンダ、６はシリンダ受、７は出力軸、８は遠心クラッチ、９はＶベルト、１０は入力軸、 １１は減速装置、１２は駆動輪、１３は動力車フレーム、１４は発進停止レバー、１５はローラ、１６はローラ、１７はエンジン支持軸、１８ａは軸受（左）、１８ｂは軸受（右）、 １９ａは支持軸フレーム（左）、１９ｂは支持軸フレーム（右）、 ２０はセンサボックス、 ２１は重錘、２２は機体前傾スイッチ、 ２３は機体後傾スイッチ、２４はストッパ、 ２５はストッパ、２６はスイッチのアクチュエータが入り込む凹部、２７はエンジン支持フレームである。

動力車フレーム１３の前方には、エンジン支持フレーム２７を設けて、エンジン支持フレーム２７の左右にはそれぞれ支持軸フレーム（左）１９ａ、
支持軸フレーム（右）１９ｂを締結してある。支持軸フレーム（左）１９ａには軸受（左）１８ａを設け、エンジン出力軸７を軸支してある。エンジン１はエンジンベース２に締結されて、エンジン右側にはエンジンベース２に固着されたエンジン支持軸１７が出力軸７中心上に設けられている。そのエンジン支持軸１７は、支持軸フレーム（右）１９ｂに設けた軸受（右）１８ｂで軸支されて、前記エンジンベース２と前記エンジン１は一体で出力軸７中心に回動可能に構成されている。

エンジンベース２の左右には出力軸７中心に円弧状に軌跡を描く半円弧状のガイドレール３を締結してあり、そのガイドレールはエンジン支持フレーム２７に回転自在に取り付けた左右各４個づつのローラ１５，１６で上下から把持されて、出力軸７中心に回動可能に構成されている。エンジンベース２の左右には、出力軸中心に半円弧状に軌跡を描く半円弧状のガイドレール３を締結してあり、ガイドレール３は、エンジン支持フレーム２７に回転自在に取り付けられた前記左右各４個づつのローラ１５，１６でガイドレール３の上下から把持されているから、エンジン１は出力軸中心に回動可能に構成されている。エンジン出力軸７の軸受（左）１８ａの外側には、エンジンの回転数によって動力伝達が係脱される遠心クラッチ８を取り付けてある。エンジン１の回転力はベルト９によって減速装置１１の減速機入力軸１０に設けたプーリに伝達され、駆動輪１２により走行する。

電動シリンダ５はエンジン１の傾斜位置を変更するために設けられるものであり、その一端をエンジンベース２に、その他端を動力車フレーム１３から延出したシリンダ受６に回動自在に取り付けられており、電動シリンダ５の伸縮によって、エンジン１及びエンジンベース２は、エンジン出力軸７を中心に、後傾又は前傾するように構成されている。
４サイクルガソリンエンジンでは、通常３０度前後の傾斜は許容されている。この限界傾斜角を超えたとき、エンジン１が回動して、エンジンの傾斜を許容値内にすることで、単軌条運搬機に４サイクルガソリンエンジンを搭載し、使用することは可能となる。このため、本案では、動力車フレーム１３に設けた機体の傾斜を検出する手段として、振子式の重錘２１を用いて、プラスマイナス約２５度の傾斜になったとき機体前傾を検知する傾斜スイッチ（前）２２、機体後傾を検知する傾斜スイッチ（後）２３が機体の傾斜を検知するよう構成した。

次にエンジン傾斜装置の制御について図面に基づいて説明する。
図７に示すように単軌条運搬機が登坂する場合、動力車が後傾姿勢となるが、約２５度傾斜した時、センサボックス２０内の振子式重錘２１が触れて機体後傾スイッチ２３で検知する。
エンジン１は、動力車が２５度傾斜するまでは、ほぼ動力車に平行な状態（図１）で保持されているが、エンジン性能上問題はない。
２５度を超えて動力車が傾いた時電動シリンダ５は、収縮してエンジン１は前傾姿勢を取り（図２）、エンジンベース２に沿ってエンジンフレーム１３に設けたエンジンの傾斜を検知する装置のエンジン前傾リミットスイッチ４ｃが作動する位置まで前傾して停止する。図１０に示した模式図で水平地面に対して２５度の傾斜をしている地面に設置したレール３に条架されて走行する単軌条運搬機に備えている本発明の傾斜装置と、４５度の傾斜をしている地面に設置されたレールに乗架されて走行する単軌条運搬機に備えている本発明の傾斜装置を比較すれば、２５度の傾斜地に設置されたレール上を走行する場合にエンジン１は動力車に対して約２５度前傾しており、地面に対しては水平姿勢を保持している。同様に第１０図において、水平地面に対して４５度の傾斜地に設置されているレール３に条架された単軌条運搬機の本発明の傾斜装置では、エンジンは動力車に対して約２５度前傾を保持して走行しているから、軌条の傾斜が４５度に達しても、エンジンは回動しないように制御されているので水平地面に対して２０度の後傾姿勢になっているが、それは許容範囲であるからエンジン性能上不都合はない。

登坂中の機体が２５度以下の軌条に入り、図６，７に機体の傾斜を検知する装置の実施方法を示すようにセンサボックス２０に設けた機体後傾スイッチ２３がOFFになると、エンジンの後傾開始回路が働き、リレーによって電動シンダ５を伸長させてエンジン１を後傾方向に回動させエンジン傾斜中立スイッチ４ｂが作動して、電動シリンダ５の伸長は停止し、エンジン姿勢が動力車フレームにほぼ平行である状態に保持される。

図３に示すように単軌条運搬機が頭下がりで降坂する場合、同様にセンサボックスの振子式重錘２１が振れて機体前傾スイッチ２２に接触し、それにより電動シリンダ５が伸長し、エンジンフレーム１３に設けたエンジンの傾斜を検知する装置のエンジン後傾リミットスイッチ４ａが作動するまで後傾して停止する。図５に示すようにエンジンの後傾時にはエンジン後傾リミットスイッチ4ａのアクチュエータがエンジンベース２に設けた凹部２６に入り、エンジン後傾リミットスイッチ４ａが作動する状態になる。

以上説明したようにエンジン１の回動は軌条の傾斜プラスマイナス２５度以内では、動力車フレームにほぼ平行の状態、即ち軌条に平行な状態で走行し、傾斜はプラスマイナス２５度〜４５度ではエンジンが動力車フレームに対してプラスマイナス前後２５度の姿勢、即ち水平面に対しては水平からエンジンは２０度で保持されて走行する。つまり、本発明においては、軌条の傾斜が変化しても、動力車フレーム基準で平行、前傾２５度、後傾２５度の三姿勢のいずれかの姿勢を保持して走行するので、常時電動シリンダでエンジンを水平に保持するものに比べて、最低限の回動によって４サイクルガソリンエンジンの欠点を補える。このため、本発明の傾斜装置により単軌条運搬機を軽量小型化する製作が可能になるとともに４サイクルガソリンエンジンの構成部品の耐久性も確保できる効果がある。

エンジンベース２の左右に設けたガイドレール３とエンジン支持フレーム２７に設けたガイドレールを把持するローラ１５，１６は、エンジン１及びエンジンベース２を支持して、エンジン１はエンジン出力軸７を中心に回動可能な構成になっている。これによって、エンジンはベルト張力による倒れを防止する。また複数あるローラのいくつかをゴム等の弾性体で構成することにより、エンジンの振動を吸収して回動装置の耐久性を向上させることができる。

本発明のエンジン傾斜装置は、エンジン回動軸中心にエンジンが回動する傾斜装置を取付けることによって、更に４サイクルガソリンエンジンを搭載した単軌条運搬機の軽量化を達成し、急傾斜地での走行性能の向上、エンジンの出力軸に設けた軸受の外側に遠心クラッチを設けメンテナンスの容易化、動力車フレーム基準で平行、前傾２５度、後傾２５度のいずれかの姿勢を保持して走行するので耐久性の向上が図れる。
。

エンジン傾斜装置の実施方法を示した水平側面図である。（実施例１） エジン傾斜装置の実施方法を示したエンジン前傾側面図である。（実施例１） エンジン傾斜装置の実施方法を示したエンジン後傾側面図である。（実施例１） エジン傾斜装置のエンジンの傾斜を検地する装置の実施方法を示した水平側面図である。（実施例１） エジン傾斜装置のエンジンの傾斜を検地する装置の実施方法を示したエンジン後傾側面図である。（実施例１） エジン傾斜装置の機体の傾斜を検知する装置の実施方法を示した水平側面図である。（実施例１） エジン傾斜装置の後傾時に機体の傾斜を検知する装置の実施方法を示した後傾側面図である。（実施例１） 前進方向に向かってエジン傾斜装置の実施方法を示した機体の正面図である。（実施例１） エンジン傾斜装置の制御を示すフローチャートである。（実施例１） 水平地面に対して４５度と２５度の傾斜地に設置されたレールに条架された本発明のエンジンの傾斜角度を比較する模式図である。

符号の説明

１ エンジン
２ エンジンベース
３ レール
４ エンジン傾斜スイッチ
４ａ エンジン後傾リミットスイッチ
４ｂ エンジン傾斜中立リミットスイッチ
４ｃ エンジン前傾リミットスイッチ
５ 電動シリンダ
６ シリンダ受
７ 出力軸
８ 遠心クラッチ
９ Ｖベルト
１０ 入力軸
１１ 減速装置
１２ 駆動輪
１３ 動力車フレーム
１４ 発進停止レバー
１５ ローラ
１６ ローラ
１７ エンジン支持軸
１８ａ 軸受（左）
１８ｂ 軸受（右）
１９ａ 支持軸フレーム（左）
１９ｂ 支持軸フレーム（右）
２０ センサボックス
２１ 重錘
２２ 機体前傾スイッチ
２３ 機体後傾スイッチ
２４ ストッパ
２５ ストッパ
２６ スイッチのアクチュエータが入る凹部
２７ エンジン支持フレーム

Claims (1)

1. エンジンの出力軸に設けた出力軸を軸支する軸受（左）の外側にプーリを設けてベルトを介してエンジンの出力を減速機の入力プーリに動力伝達し、減速機の最終軸に設けた駆動輪で推力を得て走行するよう構成される単軌条運搬機において、
   エンジンベースの左右にエンジンが出力軸を中心にして半円弧状に軌跡を描くガイドレールを締結しエンジン支持フレームに設けた複数のローラで前記ガイドレールを把持して、エンジンの出力軸中心に回動可能にして出力軸から直接に動力伝達手段を有し、
   エンジン出力軸を軸支する前記軸受（左）を動力車フレームに固着したエンジン支持フレームに締結した支持軸フレーム（左）に設けると共に、エンジン出力軸中心上の右側面にはエンジンベースより延出して固着したエンジン支持軸を軸支する軸受（右）をエンジン支持フレームに締結した支持軸フレーム（右）に設けて、前記エンジン支持フレームに締結した支持軸フレーム(左)と支持軸フレーム（右）に設けた前記軸受で軸支された出力軸を中心にしてエンジンを回動自在に支持すると共に、
   前記エンジン支持フレームに、回動するエンジンが軌条とほぼ平行な位置にあることを検出するエンジン傾斜中立リミットスイッチと、エンジンの前傾位置を検出する前傾リミットスイッチと、エンジンの後傾位置を検知する後傾リミットスイッチを設けて、動力車フレームには、機体、前後方向の一定以上の傾斜を検知する機体前傾スイッチと機体後傾スイッチを設けて、機体前傾スイッチの検知によってエンジンが後傾するよう電気的に制御し、機体後傾スイッチの検知によってエンジンが前傾するよう電気的に制御したことを特徴とするエンジン傾斜装置。
   

Images