JP5909439B2 - 逸走防止装置及び台車 - Google Patents

Description

本発明は、レール上を走行する台車に設けられた逸走防止装置及びその台車に関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１〜３の技術が知られている。特許文献１記載の緊急ブレーキ装置は、モノレール車に用いられるものであり、車輪の回転による遠心力で径方向外側に張り出す係合爪を備え、張り出した係合爪がカムストッパに衝突すると、ブレーキカムレバーが動き、ブレーキシューを拡張させて車両を制動する。

特開平１０−２５０５７７号公報 特開２００７−３０２０７９号公報 特開２００２−１０４１９５号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、緊急時にブレーキシューによって車輪を停止させようとするものである。また、特許文献２，３も、車輪の回転を止めて台車を停止させるものである。台車の緊急停止が必要になったときに車輪の回転を急激に停止させようとすると、安定して台車を制動することが困難な場合がある。

そこで、本発明は、緊急時にも安定した制動を可能にする逸走防止装置及び台車を提供することを目的とする。

本発明の逸走防止装置は、レール上を走行する台車に設けられる逸走防止装置であって、台車の車輪に設けられ、当該車輪の回転による遠心力によって回転径方向外側に張り出すように変位するアタッカ部と、台車の車体側に設けられ、径方向外側に張り出したアタッカ部が衝突したときに台車の制動動作を開始する制動部と、を備え、制動部は、車輪の前方又は後方において車体側に取り付けられ、アタッカ部の衝突に起因して移動してレールに接触し、レールの上面を摺動して摩擦を発生するブレーキ部材を有することを特徴とする。

この逸走防止装置によれば、台車の制動が必要になった逸走時に、ブレーキ部材がレールに接触するように移動し、ブレーキ部材とレール上面との摩擦により制動が行われる。このように、車輪の回転を止めようとするのではなく、レール上面にブレーキ部材を摩擦させる方式により、逸走時（緊急時）にも台車の安定した制動を図ることができる。

より具体的には、ブレーキ部材は、車体側に回動可能に取り付けられ、アタッカ部の衝突に起因して回動してレールに接触するようにしてもよい。

また、制動部は、ブレーキ部材を係止するとともにアタッカ部が衝突したときに変位してブレーキ部材の係止を解除するガイド部を備え、ブレーキ部材は、ガイド部による係止が解除されたときに、自重で下方に回動しレールに接触することとしてもよい。ブレーキ部材が係止解除により自重で下方に回動するといった機構は、シンプルな機械的な機構で実現可能であるので、動作不良の可能性も少なく緊急時における信頼性が高い。

また、レールと摺動するためのブレーキ部材の摺動面と、ブレーキ部材の回動軸との距離は、ブレーキ部材の回動軸からレールの上面までの距離よりも大きいこととしてもよい。この構成によれば、摺動面からレール上面と摺動するときには、ブレーキ部材によって車体が上方に押し上げられることになる。これにより、車輪に掛かっていた台車の重量がブレーキ部材に移動するので、ブレーキ部材とレール上面との摩擦力を十分に得ることができる。

また、台車は、一対の前輪と一対の後輪とを備えた４輪車であり、ブレーキ部材は、制動動作時において、前輪と後輪との間の位置で且つ後輪側の位置でレールの上面を摺動することとしてもよい。この場合、台車の後ろ側に近い位置でブレーキ部材が制動力を発生するので、安定した制動が可能になる。また、制動動作時において、前輪と後輪との間の位置で且つ前輪側の位置でレールの上面を摺動する他のブレーキ部材を更に備えてもよい。この場合、台車が後進方向で逸走するときにも、台車の後ろ側に近い位置でブレーキ部材が制動力を発生するので、安定した制動が可能になる。

本発明の台車は、上記何れかの逸走防止装置を備えたことを特徴とする。この台車は、上記逸走防止装置により、逸走時において安定して制動される。

本発明によれば、緊急時にも安定した制動を可能にする逸走防止装置及び台車を提供することができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係る台車の側面図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明の実施形態に係る逸走防止装置を備えた右後輪の近傍を拡大して示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、逸走防止装置の動作を順次示す側面図である。 図３（ｃ）の状態の車輪近傍を後方から見た図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る逸走防止装置及び台車の実施形態について詳細に説明する。

図１〜図３に示す台車１は、例えば、工事中のトンネル内に敷設されたレール１０１上を走行し、工事に必要な積荷を搭載し搬送するために用いられる。台車１は、積荷を搭載するための平らな上面を持つ車体３と、当該車体３の下面に取り付けられた４つの車輪５と、を備えている。

一般的にこの種の台車は前進・後進を区別せずに用いられる場合も多いが、以下の説明においては、台車１の矢印Ａ方向を前方と定めて、「前輪」、「後輪」など、前後の概念を含む語を使用するものとする。上記４つの車輪５を区別する必要がある場合には、右前輪を車輪５ａ、左前輪を車輪５ｂ、右後輪を車輪５ｃ、左後輪を車輪５ｄと称する。また、各図に示すように、台車１の前後方向をＸ、左右方向をＹ、上下方向をＺとするＸＹＺ直交座標系を設定し、ＸＹＺを説明に用いる場合がある。

車体３の前部及び後部には、同型の台車又は駆動車との連結を図るための連結部７がそれぞれ設けられており、台車１は数珠つなぎに複数台連結して使用される場合もある。台車１は、レール１０１上における逸走を防止するための逸走防止装置１１を備えている。４つの車輪５の周囲には、逸走防止装置１１の一部の構成部品が同様の構成で配置されているので、同一又は同等の構成要素については図面に同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図２は、車輪（右後輪）５ｃの近傍を拡大して示す側面図である。図２に示すように、逸走防止装置１１は、車輪５ｃの側面に設けられた一対のアタッカ１３，１４を備えている。アタッカ１３，１４は、それぞれ支軸１５，１６を軸として、Ｙ軸周りに回動可能に支持されている。アタッカ１３，１４は、車輪５ｃの中心に向かってバネ（図示せず）で付勢されおり、車輪５ｃの回転による遠心力を受けると、図２に二点鎖線で示すように、支軸１５，１６を中心として先端が径方向外側に開くように変位する。そして、車輪５ｃの回転が所定の許容速度よりも速くなったときには、径方向外側に張り出したアタッカ１３，１４の先端が、車体３側に設けられたストライカ１７に衝突する。なお、アタッカ１３，１４を付勢する上記のバネの強さを適宜設定することにより、車輪５ｃの許容速度ひいては台車１の許容速度を設定することができる。台車１の許容速度は、例えば１０ｋｍ／ｈ程度に設定される。

ストライカ１７は、支軸１９を中心としてＹ軸周りに回動可能に車体３に取り付けられている。更に車体３には、ガイド板２１，２２と、ブレーキ部材２５，２６と、が設けられている。ガイド板２１，２２は、Ｘ方向にスライド可能に車体３に取り付けられると共に、それぞれバネ（図示せず）によって内側に向かって付勢されている。すなわち、ガイド板２１は−Ｘ方向に付勢されており、ガイド板２２は＋Ｘ方向に付勢されている。ガイド板２１，２２の下辺には、それぞれフック部２３，２４が固定されている。フック部２３，２４には、後述するブレーキ部材２５，２６のピン２７，２８がそれぞれ係止されている。

ブレーキ部材２５は、車輪５ｃの前方において、支軸２９を中心としてＹ軸周りに回動可能に車体３に取り付けられている。ブレーキ部材２５に設けられたピン２７がフック部２３に引っかかることにより、自重によるブレーキ部材２５の下方への回動が規制されている。同様に、ブレーキ部材２６は、車輪５ｃの後方において、支軸３０を中心としてＹ軸周りに回動可能に車体３に取り付けられている。ブレーキ部材２６に設けられたピン２８がフック部２４に引っかかることにより、自重によるブレーキ部材２６の下方への回動が規制されている。

ブレーキ部材２５，２６は、側面に取り付けられたアルミ板３１，３２を備えている。詳細は後述するが、アルミ板３１，３２は、逸走防止装置１が作動したときにレール１０１の上面１０１ａを摺動する部材であり、アルミ板３１，３２の底面３１ａ，３２ａが上面１０１ａと摺動する摺動面である。また、支軸２９，３０には、それぞれストッパ３３，３４が固定されている。ストッパ３３，３４は、支軸２９，３０の回転により車体３側の一部に衝突し、支軸２９，３０のそれ以上の回転を規制する。

なお、ストライカ１７、ガイド板２１，２２、ブレーキ部材２５，２６、及び支軸２９，３０は、厳密には、車体３の構造を成すチャネル材に取り付けられている。また、この逸走防止装置１１が備えるストライカ１７、ガイド板２１，２２、フック部２３，２４、ブレーキ部材２５，２６、径方向外側に張り出したアタッカ１３，１４が衝突したときに台車１の制動動作を開始する制動部２０を構成する。

続いて、図３を参照しながら逸走防止装置１１の動作について説明する。なお、ここでは、台車１が矢印Ａ方向（＋Ｘ方向）への逸走を開始した場合の動作を例として説明する。

図３（ａ）に示すように、台車１の車速が所定の許容速度よりも速くなると、車輪５ｃの回転による遠心力で、バネの付勢力に逆らってアタッカ１３が開き、径方向外側に張り出す。そうすると、アタッカ１３の先端がストライカ１７に後方から衝突し、ストライカ１７が前方に回動する。ストライカ１７の前方への回動によりガイド板２１が前方に押され、ガイド板２１及びフック部２３が一体として前方（Ｘ方向）にスライドする。ガイド板２１及びフック部２３が移動することにより、フック部２３に引掛けられていたピン２７の係止状態が解除される。なお、ガイド板２１は、ストッパによって（図示せず）スライド後の位置に係止され、元の位置には復帰しない。

そうすると、図３（ｂ）に示すように、ブレーキ部材２５が自重により車輪５ｃと同じ方向に回動し、レール１０１上に落下する。ブレーキ部材２５は、レール１０１に引き摺られ、支軸２９に設けられたストッパ３３が車体３のフレーム（図示せず）に当たるところまで回動し、図３（ｃ）の状態となる。図３（ｃ）に示すように、ブレーキ部材２５のアルミ板３１の底面３１ａがレール１０１の上面１０１ａに摺動し摩擦が発生することにより、台車１が制動される。なおこのときのブレーキ部材２５の位置は、車輪５ｃとは接触しないように設定されているので、回転している車輪５ｃによってブレーキ部材２５が弾き戻されることがない。

ここで、図２に示す通常の状態（逸走防止装置１１が機能する前の状態）において、アルミ板３１の底面（摺動面）３１ａと支軸（回動軸）２９との距離は、支軸２９とレール上面１０１ａとの距離よりも僅かに大きく設定されている。従って、図３（ｃ）に示す状態においては、ブレーキ部材２５によって支軸２９及び車体３が上方に押し上げられ、車輪５ｃがレール１０１から僅かに浮いた状態となる（図４参照）。これにより、車輪５ｃに掛かっていた台車１の重量のほとんどがブレーキ部材２５に移動した状態となり、アルミ板３１の底面３１ａとレール上面１０１ａとの摩擦力を十分に得ることができ、高い制動効果を得ることができる。また、このとき、図４に示すように、車輪５の内側に設けられたツバ部６によって車輪５のＹ方向の位置が規制されるので、脱輪の可能性が抑えられる。なお、このときの車輪５ｃとレール１０１との隙間は極僅かであるので、車輪５ｃがレール１０１から浮いた状態は、図３（ｃ）には表れていないが、図４では、車輪５ｃとレール１０１との隙間を誇張して図示している。

また、ブレーキ部材２５がレール１０１に接触し制動しているときには、車体３が浮いた状態となり車輪５ｃとレール１０１との間に隙間が生じ得るが、この隙間はツバ部６の径方向の長さよりも小さいことが好ましい。この場合、制動中にツバ部６の下端がレール上面１０１ａよりも低い位置にあることになるので、制動中における脱輪を抑制する効果がより高い。なお、アルミ板３１の底面３１ａと支軸２９との距離を設定することにより、上記の車輪５ｃとレール１０１と隙間の大きさを設定することができる。

アタッカ１３，１４、ガイド板２１，２２、フック部２３，２４、ブレーキ部材２５，２６、ピン２７，２８、支軸２９，３０、アルミ板３１，３２及びストッパ３３，３４は、互いに車輪５ｃを中心にして前後対称の構成に設けられているので、台車１が−Ｘ方向への逸走を開始した場合には、上記とまったく同様の動作で、ブレーキ部材２６が落下し、アルミ板３２の底面３２ａがレール上面１０１ａと摩擦することで、台車１を制動する。

図１（ｂ）にも示されるように、ブレーキ部材２５，２６は、他の車輪５ａ，５ｂ，５ｄの周囲にも同様の構成で配置されている。また、ガイド板２１，２２、フック部２３，２４は、車輪５ａの周囲にも同様の構成で配置されている。また、図１（ｂ）に示されるように、台車１の左右に対称に配置されたブレーキ部材２５同士は、Ｙ軸方向に延びる支軸２９で互いに連結され同期して動作する。同様に、台車１の左右に対称に配置されたブレーキ部材２６同士は、Ｙ軸方向に延びる支軸３０で互いに連結され同期して動作する。なお、上記のストッパ３３，３４は、それぞれ支軸２９，３０の中央に固定されている。

また、右後輪５ｃの近傍に設けられたガイド板２１と右前輪５ａの近傍に設けられたガイド板２１とは、Ｘ方向に延びるリンク棒材（図示しない）で連結されており、同期してＸ方向にスライドするようになっている。同様にして、右後輪５ｃの近傍に設けられたガイド板２２と右前輪５ａの近傍に設けられたガイド板２２とも、Ｘ方向に延びるリンク棒材（図示しない）で連結されており、同期してＸ方向にスライドするようになっている。

このような構成により、右後輪５ｃの直前方のブレーキ部材２５が落下したときには、他の車輪５ａ，５ｂ，５ｄの直前方のブレーキ部材２５もすべて落下するようになっている。すなわち、右後輪５ｃの回転速度が規定値を超過しアタッカ１３が開いたことをトリガとして、４つすべてのブレーキ部材２５が落下する。同様に、右後輪５ｃの直後方のブレーキ部材２６が落下したときには、他の車輪５ａ，５ｂ，５ｄの直後方のブレーキ部材２６もすべて落下するようになっている。すなわち、右後輪５ｃの回転速度が規定値を超過しアタッカ１４が開いたことをトリガとして、４つすべてのブレーキ部材２６が落下する。

続いて、以上説明した逸走防止装置１１及びこれを備える台車１による作用効果について説明する。

この逸走防止装置１１によれば、台車１の制動が必要になった逸走時において、ブレーキ部材２５，２６がレール１０１に落下し、ブレーキ部材２５，２６とレール上面１０１ａとの摩擦により制動が行われる。このように、車輪５の回転を止めようとするのではなく、レール上面１０１ａにブレーキ部材２５，２６を摩擦させる方式により、逸走時（緊急時）にも台車１の安定した制動を図ることができる。

すなわち、この種の積荷の搬送台車は、例えば通常の電車等に比較して極めて重量が小さので、逸走時に車輪５の回転を急激に止めれば、制動中の台車の挙動が安定しにくく、転倒のおそれもある。特に、積荷を搭載していないときには、台車の制動中の不安定性は顕著になる。従って、車輪５の回転を止めようとするのではなく、レール上面１０１ａにブレーキ部材２５，２６を摩擦させる方式の逸走防止装置１１は、積荷の搬送台車には好適である。本発明者らの実験によっても、１０ｋｍ／ｈで逸走する台車１を安定して停止させられることが確認された。

また、逸走防止装置１１は、ブレーキ部材２５，２６がフック部２３，２４の係止解除により自重で下方に回動するといったように、シンプルな機械的な機構で構成されているので、動作不良の可能性も少なく緊急時における信頼性が高い。また、逸走防止装置１１は、電気信号等による動作を含まないので、可燃性ガス等が存在する環境下のトンネル工事にも好適に使用できる。また、電気式の装置と比較して、台車１同士の連結時に例えば電気配線を接続するなどの準備が不要であるので、ヒューマンエラーでブレーキが作動しない等の可能性も低減することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。例えば、実施形態では、４つの全部の車輪５ａ〜５ｄに対応させて、各々４個（合計８個）のブレーキ部材２５，２６を設けているが、このようなブレーキ部材は少なくとも１つ設ければよい。

ブレーキ部材を１か所のみ設ける場合には、前輪５ａ，５ｂと後輪５ｃ，５ｄとの間の位置で、且つ後輪５ｃ，５ｄに近い側の位置にブレーキ部材を設けることが好ましい。後輪５ｃ，５ｄの直前方に設けられたブレーキ部材２５がこれに該当する。この位置に設けることにより、台車１が矢印Ａ方向に逸走する場合に、台車１の比較的後ろ側でブレーキ部材２５の制動力が発生するので、より安定した制動が可能になる。

また、更に加えて２か所目に他のブレーキ部材を設ける場合には、前輪５ａ，５ｂと後輪５ｃ，５ｄとの間の位置で、且つ前輪５ｃ，５ｄに近い側の位置にブレーキ部材を設けることが好ましい。前輪５ａ，５ｂの直後方に設けられたブレーキ部材２６がこれに該当する。この位置に設けることにより、台車１が矢印Ａ方向とは反対側に（後進方向）に逸走する場合も、台車１の進行方向の比較的後ろ側でブレーキ部材２６の制動力が発生するので、より安定した制動が可能になる。

１…台車、３…車体、５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…車輪、１１…逸走防止装置、２０…制動部、２１，２２…ガイド板（ガイド部）、２３，２４…フック部（ガイド部）、２５，２６…ブレーキ部材、２９，３０…支軸（ブレーキ部材の回動軸）、３１ａ，３２ａ…アルミ板底面（摺動面）、１０１…レール、１０１ａ…レール上面。

Claims (7)

1. レール上を走行する台車に設けられる逸走防止装置であって、
   前記台車の車輪に設けられ、当該車輪の回転による遠心力によって回転径方向外側に張り出すように変位するアタッカ部と、
   前記台車の車体側に設けられ、前記径方向外側に張り出した前記アタッカ部が衝突したときに前記台車の制動動作を開始する制動部と、を備え、
   前記制動部は、
   前記車輪の前方又は後方において前記車体側に取り付けられ、前記アタッカ部の衝突に起因して移動して前記レールに接触し、前記レールの上面を摺動して摩擦を発生するブレーキ部材を有することを特徴とする逸走防止装置。
2. 前記ブレーキ部材は、
   前記車体側に回動可能に取り付けられ、前記アタッカ部の衝突に起因して回動して前記レールに接触することを特徴とする請求項１に記載の逸走防止装置。
3. 前記制動部は、
   前記ブレーキ部材を係止するとともに前記アタッカ部が衝突したときに変位して前記ブレーキ部材の係止を解除するガイド部を備え、
   前記ブレーキ部材は、
   前記ガイド部による係止が解除されたときに、自重で下方に回動し前記レールに接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の逸走防止装置。
4. 前記レールと摺動するための前記ブレーキ部材の摺動面と、前記ブレーキ部材の回動軸との距離は、
   前記ブレーキ部材の回動軸から前記レールの上面までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の逸走防止装置。
5. 前記台車は、一対の前輪と一対の後輪とを備えた４輪車であり、
   前記ブレーキ部材は、前記制動動作時において、前記前輪と前記後輪との間の位置で且つ前記後輪側の位置で前記レールの上面を摺動することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の逸走防止装置。
6. 前記制動動作時において、前記前輪と前記後輪との間の位置で且つ前記前輪側の位置で前記レールの上面を摺動する他のブレーキ部材を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載の逸走防止装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の逸走防止装置を備えたことを特徴とする台車。
   

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