磁気浮上式車両の車輪装置

【目的】構造が簡易で小スペースで動作可能な磁気浮上式車両の車輪装置を提供する。
【構成】車輪４０をトレーリングアーム４３を介して車体５０に揺動自由に支持し、トレーリングアーム４３と車体５０との間に伸縮シリンダ４５と圧縮ガスを封入したクッションユニット１６とを直列に介装する。伸縮シリンダ４５の内部に所定の伸長位置と収縮位置とにおいてピストンの軸方向変位をロックする機構１３，１４と、これらのロックを解除する機構２Ａ，２Ｂとを備える。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上式の鉄道車両に備える走行用車輪装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導反発式の磁気浮上式車両は低速時や停止時に車体を支持案内するためにタイヤのついた車輪を備えている。図４(a)に示す車輪４０はその一例で、ここでは車軸４０Ａが車体に取り付けた台車４１にトレーリングアーム４３を介して上下方向に揺動自由に支持されている。
【０００３】トレーリングアーム４３はクッションユニット４６に支持される。クッションユニット４６はリンク４９を介して台車４１に連結され、リンク４９とクッションユニット４６を結合するヒンジ４８と台車４１との間に伸縮シリンダ４７が介装される。クッションユニット４６は内部にガスを封入した油圧式のダンパで構成され、ガス圧により常時伸長方向に付勢される。
【０００４】車輪４０は浮上走行時には図４(b)に示すように油圧シリンダ４７を伸長駆動することで走行路面５１から格納位置に引き上げられ、走行速度が一定以下に落ちると図４(a)に示すように油圧シリンダ４７の伸長により格納位置から降下して走行路面５１に接地し、車輪走行を行う。
【０００５】
【発明の課題】この車輪装置の場合には、部品の数が多く、動作のために大きな専用スペースを必要とする上に、結節点が多いので摩擦抵抗や振動が大きいという問題があった。
【０００６】本発明は、以上の問題点を解決すべくなされたもので、構造が簡易で小スペースで動作可能な磁気浮上式車両の車輪装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を達成するための手段】本発明は、車輪をトレーリングアームを介して車体に揺動自由に支持し、トレーリングアームと車体との間に伸縮シリンダと圧縮ガスを封入したクッションユニットとを直列に介装するとともに、前記伸縮シリンダの内部に所定の伸長位置と収縮位置とにおいてピストンの軸方向変位をロックする機構と、これらのロックを解除する機構とを備えている。
【０００８】
【作用】伸縮シリンダの伸長位置と収縮位置においてピストンの軸方向変位をロックすることにより、クッションユニットを介して伸縮シリンダに結合するトレーリングアームが所定の上昇位置と下降位置とに車輪を支持する。また、ロックを解除して伸縮シリンダを伸縮させることにより、トレーリングアームが回動し、車輪を上昇位置と下降位置の間で昇降させる。
【０００９】また、車輪走行時にはトレーリングアームと伸縮シリンダの間に介装したクッションユニットが車輪の振動や衝撃を吸収する。
【００１０】
【実施例】図１〜図３に本発明の実施例を示す。
【００１１】図１と２において、４０は磁気浮上式車両の車輪であり、トレーリングアーム４３の先端に回転自由に支持される。トレーリングアーム４３の基端は車体５０に揺動自由に結合する。
【００１２】そして、トレーリングアーム４３の先端のヒンジ５２と車体５１を複合シリンダ４４が連結する。
【００１３】複合シリンダ４４は図３に示すように伸縮シリンダ４５とクッションユニット１６とを直列に結合したもで、伸縮シリンダ４５はシリンダチューブ１と、その内側に摺動自由に収装したピストン２と、ピストン２に結合してシリンダチューブ１から突出するピストンロッド３を備える。
【００１４】シリンダチューブ１の内側はピストン２によりピストンロッド３側の油室４と反対側の油室５に画成される。
【００１５】油室４はシリンダチューブ１に形成されたポート１１に連通し、油室５はシリンダチューブ１の基端を密閉するエンドキャップ２５に形成されたポート１２に連通する。これらのポート１１と１２は図示されない油圧ポンプとタンクとに選択的に接続される。
【００１６】ピストン２はピストンロッド３と一体に形成されたピストン本体部２Ｃと、その内側に軸方向に摺動自由に収装されたサブピストン２Ａと２Ｂを備える。
【００１７】ピストン本体部２Ｃは油室５に向けて開口した円筒状に形成され、外周部をシリンダチューブ１の内周部に摺接する。
【００１８】サブピストン２Ａは先端を油室５に向けて開口した状態でピストン本体部２Ｃの内周部に嵌合し、同様に先端を開口したサブピストン２Ｂがサブピストン２Ａの内側に先端を摺動自由に嵌合する。サブピストン２Ｂの基端は先端より大径に形成され、ピストン本体部２Ｃの内周に摺接する。
【００１９】サブピストン２Ａと２Ｂはこれらの内側に構成される油室８に配設されたスプリング６により互いに離間方向へ付勢される。
【００２０】サブピストン２Ａの底部にはオリフィス７が形成され、油室８はこのオリフィス７とピストン本体部２Ｃの基端に形成された通孔２６を介して油室４に常時連通する。
【００２１】また、サブピストン２Ｂの基端のピストン本体部２Ｃとの摺接部を縦貫して通孔９が形成される。この摺接部とサプピストン２Ｂの外周とサブピストン２Ａの先端とピストン本体部２Ｃの内周部に囲まれた環状断面の油室１０はこの通孔９を介して油室５に常時連通する。
【００２２】ピストン本体部２Ｃの先端と基端にはそれぞれ壁面を貫通する孔部が設けられ、これらの孔部の内側にロックセグメント１３と１４がピストン２の中心軸に対して直角方向にそれぞれ摺動自由に嵌合する。
【００２３】ロックセグメント１３と１４の横断方向の寸法はいずれもピストン本体部２Ｃの壁厚よりも長く、したがってこれらのロックセグメント１３と１４の一端はピストン本体部２Ｃの内側あるいは外側に必ず突出する。
【００２４】先端側のロックセグメント１３にはピストン２の伸長方向に向けて外向きに傾斜したテーパ面が形成される。また、基端側のロックセグメント１４にはピストン２の収縮方向に向けて外向きに傾斜したテーパ面が形成される。
【００２５】一方、サブピストン２Ａの基端にはピストン本体部２Ｃの内側においてロックセグメント１４に当接するテーパ面がピストン２の伸長方向に向けて形成される。また、サブピストン２Ｂの基端にはピストン本体部２Ｃの内側においてロックセグメント１３に当接するテーパ面がピストン２の収縮方向に向けて形成される。
【００２６】シリンダチューブ１の基端の内周面にはロックセグメント１３を受け入れるロック溝３０が形成される。また、シリンダチューブ１の先端には同様にロックセグメント１４を受け入れるロック溝３１が形成される。
【００２７】ピストンロッド３はシリンダチューブ１の先端に設けたベアリング１５を介して摺動自由にシリンダチューブ１から突出する。そして、ピストンロッド３のこの突出部にクッションユニット１６が取り付けられる。
【００２８】クッションユニット１６はピストンロッド３の端部に結合する有底の筒状のピストンラム１７と、ピストンラム１７の外周にガイド１９を介して摺動自由に嵌合するラムシリンダ１８からなる。ラムシリンダ１８の内側にはピストンラム１７の先端に取り付けたキャップ２０により、ピストンラム１７の内側のチャンバ２１と、外側のチャンバ２２が画成される。これらのチャンバ２１と２２はキャップ２０に形成されたオリフィス２３により連通する。
【００２９】ラムシリンダ１８の基端にはトレーリングアーム４３にヒンジ５２を介して結合するためのアイ２４が形成される。
【００３０】チャンバ２１と２２には圧縮ガスが封入され、ピストンラム１７がラムシリンダ１８に侵入すると、チャンバ２１が収縮し、チャンバ２１内の圧縮ガスの一部がオリフィス２３を通ってチャンバ２２に流入する。
【００３１】この構成により、クッションユニット１６は圧縮ガスのガスばね機能に加えて、オリフィス２３による振動減衰機能を備える。
【００３２】次に作用を説明する。
【００３３】図３において伸縮シリンダ４５は収縮位置にあり、ロックセグメント１３がロック溝３０に侵入している。
【００３４】この収縮位置においてはトレーリングアームは図１の鎖線に示すように、先端を上方へ回動し、車輪４０を上昇位置に保持する。
【００３５】この状態で、伸縮シリンダ４５には車輪やトレーリングアームの自重による伸長荷重が作用する。しかしながら、ロックセグメント１３がロック溝３０に侵入しており、ロックセグメント１３の中心方向への変位はサブピストン２Ｂにより規制されているため、ピストン２の伸長方向への変位はロックされ、車輪４０は引き上げ位置に保持される。浮上走行中、車輪４０はこのようにして引き上げ位置に格納される。
【００３６】車輪走行を行う場合には、伸縮シリンダ４５のポート１２を油圧ポンプに、ポート１１をタンクに接続する。
【００３７】すると、ポート１２を介して油室５に作用する油圧により、まずサブピストン２Ｂが図３の下方へと摺動する。一方、サブピストン２Ａはロックセグメント１４により下方への変位を規制されているので、結果としてスプリング６に抗して油室８が収縮し、サブピストン２Ｂがサブピストン２Ａに侵入する。収縮する油室８の作動油はオリフィス７と通孔２６及び油室４を介してポート１１から流出する。
【００３８】この結果、サブピストン２Ｂの基部がロックピストン１３より下方に移動すると、ロックピストン１３は中心方向への変位が可能となり、ロックピストン１３は伸長方向の力の作用に対してテーパ面を滑らせながら中心方向へと変位する。この変位により、ピストン本体部２Ｃの伸長変位に対するロックが解除され、以後は油室５への作動油の供給に応じてピストン２全体が伸長方向に変位し、ピストンロッド３を伸長させる。これにより、トレーリングアーム４３が先端を下向きに回動し、車輪４０を走行路面５１へと降下させる。
【００３９】ピストン２の伸長方向の変位はロックセグメント１４がロック溝３１に侵入することにより停止する。ピストン２の伸長変位中、サブピストン２Ａにはスプリング６による荷重が図の下向きに作用し、ロックセグメント１４はサブピストン２Ａの基端に形成したテーパ面により常に外向きに付勢されている。
【００４０】したがって、ロックセグメント１４がロック溝３１の正面に到達すると、ロックセグメント１４は外側へと変位してロック溝３１に侵入する。これに伴い、スプリング６に付勢されたサブピストン２Ａが図の下向きに変位し、テーパ面の上方の径の大きな外周部分によりロックセグメント１４を外側に押し出した状態で支持する。これにより、伸縮シリンダ４５は伸長位置にロックされ、車輪４０は図１と２の実線に示すように接地位置に支持される。
【００４１】これにより、車輪走行が行われる。走行中の車輪４０の振動や衝撃はクッションユニット１６に封入された圧縮ガスによるガスばね機能と、クッションユニット１６に内蔵したオリフィス７がもたらす減衰作用により吸収される。
【００４２】車輪走行から浮上走行に移行する場合は、ポート１１に作動油を供給し、ポート１２をタンクに接続する。
【００４３】ポート１１を介して油室４に作用する油圧は、通孔２６とオリフィス７を介してサブピストン２Ａの両側に作用する。サブピストン２Ａは受圧面積差により図の上向きに付勢され、スプリング６に抗して油室８を収縮させつつ、上方へ摺動する。これにより、ロックセグメント１４のロックが解除され、ロックセグメント１４は中心方向に変位する。この結果、ピストン本体部２Ｃの収縮方向の変位が可能になり、油室４への作動油の供給に応じてピストン２全体が図の上方へと摺動してピストンロッド３を収縮させ、クッションユニット１６に支持された車輪４０を引き上げる。
【００４４】この間、ロックセグメント１３はサブピストン２Ｂの基端のテーパ面を介して外向きに付勢されているので、ピストンロッド３が図の位置まで収縮すると、ロックセグメント１３は再びロック溝３０に侵入する。さらに、サブピストン２Ａが油室８の圧力とスプリング６の反発力によりピストン本体部２Ｃの内側を上向きに摺動し、図に示すようにロックセグメント１３の中心方向への変位をロックする。これにより、車輪４０は引き上げ位置に保持される。
【００４５】このようにして、ピストン２は収縮位置と伸長位置とに自動的に位置決めされ、その上でロックされるとともに、収縮位置では伸長方向に、伸長位置では収縮方向にそれぞれ油圧を供給するのみでこのロックが解除される。つまり、ロック操作とロック解除操作を一切必要とせずに、ロックとロック解除が容易かつ確実に行える。また、シリンダチューブ１の外側にロック用の部材やロック解除用の部材が露出しないので、走行中にこれらの部材が損傷する恐れもない。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本発明は、車輪を支持するトレーリングアームと車体との間に伸縮シリンダと圧縮ガスを封入したクッションユニットとを直列に介装し、所定の伸長位置と収縮位置とにおいてピストンの軸方向変位をロックする機構と、これらのロックを解除する機構とを伸縮シリンダの内部に備えたので、簡易な構造で車輪を所定の上昇位置と下降位置とに支持することができる。
【００４７】また、ロック機構とロック解除機構とが外部に露出しないので、走行中にこれらが損傷する恐れがなく、保守点検も容易になる。
【００４８】さらに、主要な部材があらかじめクッションユニットを結合した伸縮シリンダとトレーリングアームのみであるために、取り付けスペースを節約でき、取り付け作業が大幅に簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す磁気浮上式鉄道車両の車輪装置の側面図である。
【図２】同じく正面図である。
【図３】伸縮シリンダとクッションユニットの縦断面図である。
【図４】従来例を示す磁気浮上式車両の車輪装置の側面図で（ａ）は車輪走行時、（ｂ）は浮上走行時を示している。
【符号の説明】
２Ａ，２Ｂサブピストン
１３，１４ロックセグメント
１６クッションユニット
４０車輪
４３トレーリングアーム
４５伸縮シリンダ
５０車体

【特許請求の範囲】
【請求項１】車輪をトレーリングアームを介して車体に揺動自由に支持し、トレーリングアームと車体との間に伸縮シリンダと圧縮ガスを封入したクッションユニットとを直列に介装するとともに、前記伸縮シリンダの内部に所定の伸長位置と収縮位置とにおいてピストンの軸方向変位をロックする機構と、これらのロックを解除する機構とを備えたことを特徴とする磁気浮上式車両の車輪装置。

【図１】