JPS6256019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、車両の両側に旋回可能な車輪をもつ
かじ取り可能な車軸と、旋回可能な車輪の車輪ボ
スに設けられて一方向へ走行方向前方へ延びる保
持腕とを有し、走行方向において旋回可能な車輪
の前にあつて旋回可能な車輪の旋回角を走行路側
で自動的に制御する横案内ローラが保持腕の先端
に設けられている、特に公共郊外交通用の外部か
ら軌道により案内可能な車両に関する。

このような車両はたとえばドイツ連邦共和国特
許第2127088号明細書から公知となつている。

旋回可能な車輪の範囲に設けられて旋回可能な
車輪と共に旋回可能な横案内ローラをもつ横案内
可能な車両では、原理的に異なる２つの方式が明
確に区別される。走行方向において一方向に旋回
可能な車輪の前に設けられた保持腕および横案内
ローラをもつこの種の車両では、車両を横案内す
る力が車輪自体によつて発生され、保持腕および
横案内ローラがかじ取り力によつてのみ荷重をか
けられている。この場合の制御過程では、横案内
梁への車両の相対接近に応じて旋回角が修正され
て、車両と横案内梁との側方間隔が再び適当な通
常寸法の方へ変化される。

これに対し外部から強制的に機械的に横案内さ
れる乗合自動車が公知になつているが、この乗合
自動車では、旋回可能な車輪の範囲に、走行方向
において車輪の前後に横案内ローラが設けられ
て、保持腕を介して旋回可能な車輪のボスと結合
されている。この構成では、旋回可能な車輪が横
案内梁に対して常に精確に平行にまたは接線方向
に設定される。すなわち車輪はキングピン傾斜角
なしで走行方向へ精確に追従し、したがつて横方
向力をかなり受け止めることができる。したがつ
て走行方向において旋回可能な車輪の前後に横案
内ローラが設けられていると、車輪への横方向力
を横案内ローラおよび保持腕によつて発生せねば
ならない。この場合問題となるのは制御過程では
なくて、車両の強制的な機械的ローラ案内であ
る。この場合最初にあげた１つの横案内ローラし
かもたない横制御軌道案内とは異なり、車両を自
動的に案内しようとする限り、車両の両側におけ
る車両の機械的案内が不可欠になる。これに対し
横制御される車両において横案内ローラへ一方向
予荷重をかけることによつて、ただ１つの横案内
梁で車両の軌道保持も直ちに可能となる。

したがつて旋回可能な車輪の範囲に１つの横案
内ローラのみを設ける配置は、走行方向において
旋回可能な車輪の前後にそれぞれ横案内ローラを
設ける配置とは原理的に相違する。横案内ローラ
を一方向に設けると、横案内梁、保持腕をもつ横
案内ローラ、旋回可能な車輪ボス、車輪外周およ
び道路表面から形成される制御ループの動特性に
関して問題が生ずる。車輪の前後に横案内ローラ
を設けられた車両では、横案内梁の経過によつて
車輪の位置が常に強制的に規定されるので、この
ような問題はおこらない。これは横案内ローラの
両方向配置の利点である。しかしこれには次の次
点がある。すなわち２倍の数の横案内ローラおよ
び保持腕を設けねばならず、それによりばね下質
量したがつて車両のはずみ心地が悪影響を受け
る。かじ取り可能な車輪ごとに１つの横案内ロー
ラしかもたない横制御車両では、ばね下質量が小
さく、横案内力は車両の車輪により引受けること
ができるので、保持腕および横案内ローラは横案
内力をも除かれる。しかしこの種の車両には次の
欠点が伴う。すなわち特定の走行速度以上では制
御系が横振動して、乗り心地および走行安全性を
悪化し、車両の最高速度を制限する傾向がある。

本発明の課題は、最初にあげた装置を改善し
て、横案内振動の励振または発生なしに高い走行
速度を可能にすることである。

この課題を解決するため本発明によれば、保持
腕ができるだけ剛性的に構成され、荷重のかから
ない自由な状態における横案内ローラの外側間隔
が走行路の横案内梁の内側間隔より過剰寸法だけ
大きい側方位置に、横案内ローラがそれぞれ保持
され、金属からなる横案内ローラがむくゴム踏面
をもち、この踏面のゴムのかたさが車輪のタイヤ
ゴムのかたさに少なくともほぼ等しく、過剰寸法
と横案内梁の間にある車両の作動位置における保
持腕および横案内ローラの踏面の不回避な弾性と
を考慮して、横案内ローラが約400ないし1000N
の予荷重を受けて、対応する走行路側横案内梁へ
押付けられている。

これまでは横案内ローラをある程度の弾性をも
つて保持腕に保持せねばならないという考えを基
礎にしていたが、これに対し本発明の教示によれ
ば、横案内ローラの保持部のみならず横案内ロー
ラ自体もできるだけこわく形成して、横案内梁内
における車両の最小の横変位でも旋回可能な車輪
のそれに応じた角度変化を生ずることができ、高
い速度でも安定な直線走行が可能となる。

これについてさらに詳述すると、横案内ローラ
がばねを介して横方向に弾性をもつて保持されて
いる従来の構成では、横案内ローラ用保持腕にそ
れぞれ側方弾性があり、すなわちばねが設けら
れ、ローラ保持部が横方向に移動可能である。ロ
ーラ保持部のこの横方向弾性は、横案内梁におい
て避けられない凹凸を相殺して、このような外乱
がかじ取り装置へ及ぼされないようにするために
設けられている。すなわち横案内ローラの保持部
の横方向弾性は、道路の地面の凹凸の影響を回避
する通常の車両ばねと同じ役割をもつている。

しかしこの横方向弾性により、軌道案内系は慣
性をもつようになり、すなわち横案内梁の側から
のかじ取り作用がかじ取りリンクへ及ぼされるた
めには、車両は両方の側方案内梁の間で最小量だ
け側方変位せねばならない。両方の横案内梁の間
における車両の小さい側方変位は、かじ取りリン
クにも作用するが、時間的に遅れてはじめて作用
する。これをわかり易くするため、車両が２つの
直線状に延びる横案内梁のちようど中間を走行し
ているものと仮定する。例えば右方への曲線の始
端で、車両は最初のうちまだ引続き直線走行し、
これに反し両方の横案内梁は右側方の車両中心に
対して“変位”する。車両への１つの横案内梁の
このような接近は、それに応じて横案内ローラを
変位させるが、慣性質量を伴う保持腕は横案内ロ
ーラのこの横方向運動に直ちには追従できず、ば
ねが圧縮され、このばねに力が生じ、時間的に遅
れてはじめてこの力が保持腕の慣性質量を変位さ
せる。しかしその間に車両はかなりの区間にわた
つて横案内梁の軌道からそれた方向へ走行してい
るので、横案内梁の経過に対して車両の中心が著
しくずれてしまう。その結果横案内梁の一方が車
両へ著しく近づき、軌道案内リンクへ急激な強い
かじ取り作用を及ぼす。この強いかじ取り作用の
結果、車両は道路の中心を越えて反対側の横案内
梁の方へ転向される。今や反対側で同じ過程が新
たに始まり、換言すれば、最初は全く反応が現わ
れず、それから過度の反応が急激に現われる。し
たがつて横案内ローラの保持部における横方向弾
性は軌道案内系に慣性を生じ、この案内系が時間
的に遅れて、ただしそれから過度に強く現われる
車両のかじ取りを生ずるのである。車両が低速で
走行している限り、軌道案内のこの緩慢な動作は
ほとんど認められない。なぜならば、制御系にお
けるむだ時間は、非常に短い走行区間、したがつ
て道路内のわずかな横方向変位にしか対応してい
ないからである。しかし高い走行速度では、車両
はこのむだ時間内に比較的大きい走行区間を進行
し、これにより大きい横方向変位が生じ、それに
応じて軌道案内系の強いかじ取り反応が生ずる。
その結果制御系のこのような振動動作は、特定の
最低速度以上ではじめて現われる。この振動動作
は、曲線路走行または曲線路走行開始の際のみな
らず、直線区間でも生ずる。しかもこの振動動作
は不可避な外乱例えばわずかな横風によつても生
じ、この小さい外乱から出発して固有振動が形成
されて、両方の横案内梁の間で車両を往復振動さ
せることになる。この現象はシミーまたはかじ取
り可能な車輪の不安定な回転とは全く異なる。こ
のようなシミーは車両の直線走行では認められな
い。横案内ローラの保持部に横方向弾性をもつ軌
道案内車両の上述した振動する直線走行は、例え
ばダンパのような減衰素子では減衰することはで
きない。この減衰素子はむしろ上記の現象をいつ
そう悪くする。すなわち横案内梁により生ずる横
案内ローラの横方向変位の時点と車輪の旋回の時
点との間における時間遅れは、このような減衰素
子がない場合より大きくなるからである。

本発明により保持腕と横案内ローラをできるだ
けこわく（剛性的）に構成することにより、軌道
案内系におけるむだ時間が回避される。すなわち
軌道案内系の剛性的構成によつて、横案内ローラ
の小さい横方向変位でも、かじ取り可能な車輪が
時間遅れなくこの運動に追従するので、直線走行
の小さな外乱も直ちに修正される。特に遅れのな
いかじ取り作用により、外乱が消滅され、すなわ
ちかじ取り系の過度の反応はなくなる。このため
外乱が制御系の持続振動に発展することはない。

ここで実際的な意味において横振動がないとい
うことは、乗客を煩わす大きさの横振動がないこ
とを意味する。横案内ローラのゴムがかたいほ
ど、また横案内梁への横案内ローラの押付け予荷
重が大きいほど、車両は横振動なしに走行するこ
とになる。他方極端にかたいゴムは、横案内梁の
不可避な凹凸のため、ころがり騒音を発生する。
したがつて横案内ローラのゴムを車輪のタイヤの
ゴムのかたさに少なくともほぼ等しくすれば、実
際上横振動なしに車両の静かな走行を行なうこと
ができる。さらに横案内ローラへの押付け予荷重
が極端に大きいと、横案内ローラの保持装置を極
めて強固にせねばならず、それによりばね下質量
が増大して、車両の上下振動に関する快適な緩衝
性が失われるので、極端に大きい押付け予荷重に
も実際上の限界がある。したがつて400〜1000N
は実用上における予荷重の大きさを示すものであ
る。こうして本発明による軌道案内車両は、高い
走行速度でも実際上横振動なしに直線走行するこ
とができる。

図面に示された実施例について本発明をさらに
説明する。

第１図および第２図に示す乗合自動車３は、通
常の道路上を軌道に拘束されずに通行し、また側
方に軌道を規定する横案内梁２をもつ特別な走行
路１上を軌道に拘束されて通行することができ
る。車両のかじ取り可能な前車軸４は、旋回継手
８を介して旋回可能にかじ取り可能な車輪５を枢
着される車軸梁６をもつている。車輪５と共に旋
回可能な車輪ボス７上には、走行方向１４におい
て前方へ延びる保持腕１１が設けられ、その先端
には横案内ローラ１２が支持されている。互いに
対向する車輪５の旋回可能な車輪ボス７は、かじ
取り腕９および連接棒１０を介して互いに結合さ
れている。

高い走行速度における横振動を避けるため、角
形に曲げられた保持腕１１はできるだけ曲げに対
して強く構成され、その弾性および接続個所が回
避されている。同じ目的で横案内ローラ１２も金
属輪として形成され、むくゴムからなる踏面部１
３をもつている（第５図）。踏面部１３の半径方
向厚さ２６は比較的小さくされて、横案内ローラ
１２のできるだけこわい特性が得られるようにし
ている。踏面部１３はローラ直径２１の約10ない
し20％である。踏面部１３のゴムのこわさは少な
くとも車輪５のタイヤゴムのこわさに等しい。

保持腕１１と横案内ローラ１２はできるだけこ
わくなければならず、さらにある予荷重を受けて
横案内梁２へ当るようにする。予荷重は約400な
いし1000Nである。この予荷重は、横案内ローラ
１２の外側間隔１５を横案内梁２の内側間隔１６
よりわずか大きくすることによつて得られる。そ
れにより両側に小さい過剰寸法１７が生ずる。乗
合自動車３が横案内梁２をもつ走行路１へ進入す
ると、保持腕１１および横案内ローラ１２は両側
でこの過剰寸法１７だけ内方へ圧縮され、その際
上述した予荷重が生ずる。公共郊外交通で普通で
あるように乗合自動車では、過剰寸法１７は両側
で約３ないし５mmとすることができる。この場合
約１mmのたわみ性が保持腕１１へ分配され、残り
の弾性は横案内ローラ１２のむくゴム踏面部１３
を扁平にする。踏面部１３は漸増ばね特性をもつ
ているので、かじ取り力の増大につれて伸縮行程
は次第に少なくなる。

保持腕１１のできるだけ大きい曲げ強さを得る
ために、当業者によく知られている構造原理が適
用される。ここでもう一度想起すべきことは、保
持腕１１自体はかじ取り力によつてのみ荷重をか
けられ、車両の横案内力によつては荷重をかけら
れないことである。保持腕の寸法をきめる際、特
定の応力を超過しないことが重要なのではなく
て、保持腕の不可避な伸縮行程が特定の寸法を越
えないことが重要なのである。横案内ローラ１２
はかじ取り力によつてのみ荷重をかけられるの
で、比較的小さくかつ軽く形成することができ
る。これはばね下質量の大きさおよび車両のはず
み心地にとつて有利であるだけでなく、場所的な
条件および横案内ローラの取付け可能性に対して
も有利な影響を及ぼす。横案内ローラ１２の直径
２１は車輪タイヤの路面接触幅２２より小さくす
ることができる。この車輪タイヤの直径２３を基
礎として、横案内ローラ１２の寸法をこの直径の
約15ないし20％とすることができる。

ローラ保持部の振動なしの良好な案内特性のた
め、車輪５の外縁２５からの横案内ローラ１２の
側方出張り２４は非常にわずかでよい。この出張
り２４は車輪５の直径の約８ないし10％にするこ
とができる。それにより走行路幅が節約される
が、このことは外部から横案内される乗合自動車
にとつて特に重要である。

既に述べたように、横制御の原理に基づくこの
種の横案内は、ただ１つの横案内梁による車両の
片側案内でも充分である。１つの車軸のみかじ取
りされる路面車両は、曲線路において、かじ取り
されない車軸が曲線の内側へ向かつて側方へずれ
る傾向をもつている。特定の曲率半径以下の曲線
路では、かじ取りされない後車軸の側方ずれが横
案内ローラ１２の出張り２４より大きくなる。狭
い曲線路を走行しようとすれば、曲線路の範囲で
は曲線の内側に横案内ローラがあつてはならな
い。すなわちこの範囲内では、曲線の外側の横案
内ローラで車両の片側を案内せねばならない。こ
れを直ちに可能とするために、直線走行位置では
保持腕１１および横案内ローラ１２の弾性中心位
置ぎめが、装置１８または１９により行なわれ
る。曲線路走行の際は横案内ローラが直線走行位
置から車両中心の方へ押しやられる。すなわちこ
の横案内ローラは中心位置ぎめ装置１８または１
９により曲線の外側の横案内梁へ押付けられる。
それにより曲線の外側の車輪が対応する横案内梁
から通常寸法以上離れることがあつても、横案内
ローラが横案内梁に追従することになる。

第３図および第４図に中心位置ぎめ装置の２つ
の実施例が示されており、そのうち第４図のもの
は第１図のものと同じで、重要な素子として弾性
ばね２９をもつているが、第３図の装置１９は対
応する個所に圧力空間２９′をもつており、この
圧力空間に油空圧による圧力を加え、またこの圧
力を除くことができる。第３図による中心位置ぎ
め装置の圧力を除去できることにより、軌道に拘
束されない走行の場合、直線走行位置にあるかじ
取り可能な車輪に運転車にとつてじやまになるわ
ずらわしい戻し力が及ぼされないという利点が生
ずる。

第４図の中心位置ぎめ装置１８は次のように構
成されている。すなわちばねケース２８内には、
特定の間隔でばね受け３０用の２つのストツパが
設けられている。両方のばね受け３０はばね２９
によりそれぞれストツパへ押付けられる。ピスト
ン棒２７には引張り棒３１が取付けられ、両方の
ばね受け３０に動き得るように通され、端部に頭
部３２を取付けられている。両ばね受３０のケー
スストツパの間隔は、引張り棒頭部３２と引張り
棒３１−ピストン棒２７移行肩部との間隔に精確
に同じとなるように作られている。ピストン棒２
７がケース２８内へ押込まれることにより、ばね
２９が左のばね受け３０により圧縮されるが、引
張り棒３１は右のばね受け３０を通つて滑る。ピ
ストン棒２７をケース２８から引出すと、ばね２
９は右のばね受け３０によつて圧縮され、引張り
棒３１は右のばね受け３０を通つて滑る。いずれ
の場合もばね２９は第４図に示す中心位置を再び
とる傾向をもつ。この装置は、中心位置をヒステ
リシスなしに正しく再現できるという利点をもつ
ている。

第３図の装置において、第４図に対応する部分
には同じ数字またはダツシユをもつ数字をつけて
あり、前の説明を参照することができる。この実
施例では、ばね２９の力は圧力空間２９′内の圧
力によつて生ずる。ばね受け３０′は平板ピスト
ンとして構成されている。圧力空間２９′から押
出される油は、ばね特性を与える空気室３３内へ
達する。軌道に拘束される走行の際は、この空気
室３３は弁３５を介して圧力源３４から空気を充
填されて荷重をかけられるので、中心位置ぎめ装
置が有効になる。軌道に拘束されない走行のため
に、空気室３３は弁３５を介して圧力を除かれる
ので、中心位置ぎめ装置は無効になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は横案内可能な乗合自動車の前車軸部分
の平面図、第２図は第１図による車両の側面図、
第３図および第４図はそれぞれ直線走行位置にお
ける保持腕および横案内ローラの弾性中心位置ぎ
め装置の実施例の断面図、第５図は横案内ローラ
の大きさの比および相対位置を示す図である。 １……走行路、２……横案内梁、３……乗合自
動車（車両）、４……前車軸、５……車輪、１１
……保持腕、１２……横案内ローラ、１３……む
くゴム踏面部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両の両側に旋回可能な車輪をもつかじ取り
   可能な車軸と、旋回可能な車輪の車輪ボスにそれ
   ぞれ設けられて一方向へ走行方向前方へ延びる保
   持腕とを有し、走行方向において旋回可能な車輪
   の前にあつて旋回可能な車輪の旋回角を走行路側
   で自動的に制御する横案内ローラが保持腕の先端
   に設けられている車両において、保持腕１１がで
   きるだけ剛性的に構成され、荷重のかからない自
   由な状態における横案内ローラ１２の外側間隔１
   ５が走行路１の横案内梁２の内側間隔１６より過
   剰寸法１７だけ大きい側方位置に、横案内ローラ
   １２がそれぞれ保持され、金属からなる横案内ロ
   ーラ１２がむくゴム踏面１３をもち、この踏面１
   ３のゴムのかたさが車輪５のタイヤゴムのかたさ
   に少なくともほぼ等しく、過剰寸法１７と横案内
   梁２の間にある車両の作動位置における保持腕１
   １および横案内ローラ１２の踏面１３の不回避な
   弾性とを考慮して、横案内ローラ１２が約400な
   いし1000Nの予荷重を受けて、対応する走行路側
   横案内梁２へ押付けられていることを特徴とす
   る、特に公共郊外交通用の外部から軌道により案
   内可能な車両。 ２ 横案内ローラ１２の直径２１が、旋回可能な
   車輪５の直径２３の約15ないし20％であることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の車
   両。 ３ 横案内ローラ１２の直径２１が車輪５の路面
   接触幅２２より小さいことを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項に記載の車両。 ４ 横案内ローラ１２が車輪５の外縁２５に対し
   側方へ車輪５の直径２３の約８ないし10％（寸法
   ２４）張出していることを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の車両。