(57)【要約】【課題】  エンジンの姿勢を水平にできる水平機構を有する噛合式運搬車において、傾斜センサを電気式のもの一つで足りるようにするとともに、その出力を演算して水平機構に指令する制御をマイコンで行う。【解決手段】  地上に架設された軌条にラックを添設し、ラックに内燃機関型のエンジンの動力をミッションで減変速して駆動される駆動用ピニオンを噛み合わせて走行する噛合式運搬車であり、エンジンを出力軸を中心にして前後にアクチュエータによって揺動可能に据え付けるとともに、エンジンの姿勢を傾斜センサで検出して傾斜センサの出力でアクチュエータを駆動してエンジンの姿勢を水平に制御する噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置において、傾斜センサとして、傾斜に応ずる電圧を出力する電気式傾斜センサを一つ設けるものとするとともに、電気式傾斜センサの出力をマイコンで制御してアクチュエータを駆動する【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に架設された軌条にラックを添設し、ラックに内燃機関型のエンジンの動力をミッションで減変速して駆動される駆動用ピニオンを噛み合わせて走行する噛合式運搬車であり、エンジンを出力軸を中心にして前後にアクチュエータによって揺動可能に据え付けるとともに、エンジンの姿勢を傾斜センサで検出して傾斜センサの出力でアクチュエータを駆動してエンジンの姿勢を水平に制御する噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置において、傾斜センサとして、傾斜に応ずる電圧を出力する電気式傾斜センサを一つ設けるものとするとともに、電気式傾斜センサの出力をマイコンで制御してアクチュエータを駆動することを特徴とする噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置。
【請求項２】
エンジンの揺動構成が、エンジンに出力軸を中心に取り付けられる部分円ラックと、固定的なフレームに取り付けられて部分円ラックに噛み合う姿勢制御用ピニオンとからなるものであり、アクチュエータが、姿勢制御用ピニオンを駆動するギアードモータである請求項１の噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置。
【請求項３】
電気式傾斜センサが静電容量型のものである請求項１又は２の噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置。
【請求項４】
軌条が単一の軌条である請求項１〜３いずれかの噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜地等に架設された軌条に添設されるラックに強制駆動される駆動ピニオンを噛み合わせて走行する噛合式運搬車において、軌条の傾斜にかかわらずエンジン姿勢を水平に制御するエンジン姿勢水平制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
山の斜面等に開かれた果樹園や山奥の工事現場等において、収穫物や資材或いは人員等の輸送のため、麓から目的地まで地上にラックが添設された軌条（単軌条が多い）を架設し、ラックに強制駆動される駆動ピニオンを噛み合わせて走行する運搬車が存在する。このような地形に敷設される軌条は、上り、下りが繰り返され、しかも、４５°位の急勾配の場合がある。ところで、この種の運搬車は、駆動原として内燃機関型のエンジンを備えているものが多い。このため、エンジンがあまり傾くと、都合の悪いことが生ずる。
【０００３】
具体的には、この種のエンジン（４サイクル）におけるエンジンオイルは、オイル溜まりに設けたオイルをクランクロッドに連動するかき上げ機構でかき上げて供給しているから、オイルの油面が傾くと、このかき上げ機構が十分に機能しなくなり、オイルの供給不全が生じて焼付けを起こしたりする。また、燃料の供給はキャブレタから吸入する吸気によって行われるから、キャブレタの位置が燃料タンクより上の位置になったり、内部のフロートが作動不全を起したりして燃料の供給不備を起こすこともある。さらに、燃料を燃料タンクに満杯にしていた場合にはキャップの部分から遺漏したりするから、燃料は少しずつしか入れられず、再々の燃料補給を必要とするといった事態を引き起こす。
【０００４】
そこで、本出願人は、下記特許文献１において、傾斜があっても、エンジンの姿勢を常に水平に制御する水平保持構造を提案している。これは、エンジンの出力軸を表裏に延長して軸受で回動可能に支持するとともに、エンジンに伸縮シリンダを取り付け、傾斜センサ又は手動によって伸縮シリンダを伸縮するものである。これによると、軌条の傾斜にかかわらず、エンジンの姿勢を水平に保てるが、エンジンの出力軸を表裏に延長したり、裏面に出力軸と同芯で延長軸を設けたりと、エンジンに一部手を加える必要があった。
【０００５】
さらに、下記特許文献２には、エンジンを同じく出力軸を中心に揺動できるように取り付け、傾斜センサでエンジンの傾斜を検出して伸縮シリンダを作動させてエンジンの姿勢を水平に制御するものが示されている。しかし、この先行例のものは、伸縮シリンダの伸縮力がエンジンの重量に加えて出力軸とこれを受ける軸受にガタを生じさせるように働くことから、エンジンにエンジンの出力軸を中心とする部分円からなるガイドレールを取り付け、このガイドレールを複数のガイドローラで支持するようにして強度を補っている。このような構成によると、ガイドレールとガイドローラに非常に高い精度が要求されるし、部品点数が増えて重量が重くなる上に、価格が高くなるといったことがある。
【０００６】
この場合、両先行文献とも、傾斜の検出は傾斜センサによっており、傾斜センサが所定の傾斜と判断すると、エンジン姿勢が水平になる側に伸縮シリンダを動作させている。しかし、ここで用いられている傾斜センサは、傾斜があっても常に垂直に向く振り子と、振り子の相対的な傾きによって作動する二つのリミットスイッチとからなるなのもので、エンジン（機体）が傾斜すると振り子は相対的に傾き、一方のリミットスイッチを作動させるものであった。したがって、作動も不安定であるし、機器も多く必要としてコストの高いものになっていた。
【特許文献１】特開２００２−１２０７１６号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、傾斜センサとして電気式のものを一つ使い、かつ、これの制御をマイコンで行うようにして、動作の信頼性、コストの低減を図ったものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題の下、本発明は、請求項１に記載した、地上に架設された軌条にラックを添設し、ラックに内燃機関型のエンジンの動力をミッションで減変速して駆動される駆動用ピニオンを噛み合わせて走行する噛合式運搬車であり、エンジンを出力軸を中心にして前後にアクチュエータによって揺動可能に据え付けるとともに、エンジンの姿勢を傾斜センサで検出して傾斜センサの出力でアクチュエータを駆動してエンジンの姿勢を水平に制御する噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置において、傾斜センサとして、傾斜に応ずる電圧を出力する電気式傾斜センサを一つ設けるものとするとともに、電気式傾斜センサの出力をマイコンで制御してアクチュエータを駆動することを特徴とする噛合式運搬車におけるエンジン姿勢水平制御装置を提供したものである。
【０００９】
また、本発明は、以上の水平制御装置において、請求項２に記載した、エンジンの揺動構成が、エンジンに出力軸を中心に取り付けられる部分円ラックと、固定的なフレームに取り付けられて部分円ラックに噛み合う姿勢制御用ピニオンとからなるものであり、アクチュエータが、姿勢制御用ピニオンを駆動するギアードモータである手段、請求項３に記載した、電気式傾斜センサが静電容量型のものである手段を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の手段によると、傾斜の検出は一つの電気的傾斜センサによればよいから、機器が少なくてすむし、傾斜センサの出力を演算してアクチュエータに指令を出すのはマイコン（電子回路）によったものであるから、回路構成が簡単である。したがって、信頼性が高いし、コストも安くなる。また、請求項２の手段によれば、伸縮シリンダを用いないのであるから、エンジンの支持軸に余分な力はかからず、揺動構成が簡単になるし、コストも安くなる。さらに、請求項３の手段によれば、傾斜センサの出力に基づく制御が簡単になるし、動作も安定したものになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る噛合式運搬車の斜視図、図２は側面図、図３は正面図であるが、運搬車自体は従来公知のもので、地上に支柱によって軌条１を架設し、この軌条１を案内として走行するものである。本例の軌条１は単軌条であり、地面の傾斜に沿って目的地まで直線と曲線とをもって敷設されている。軌条１には運搬車が載るのであるが、この運搬車は、牽引車２と、この牽引車２で牽引される図示しない荷台車とからなる。この目的のために、牽引車２はフレーム３の上にエンジン４やミッション５及び各種の操縦器具６類が搭載されている。エンジン４の出力軸７には遠心クラッチ８が組み込まれたプーリ９が取り付けられており、プーリ９に伝えられた動力はベルト１０を介してミッション５の入力軸１１に伝えられるようになっている。この場合のエンジン４は、姿勢傾斜が大きいと、上記した不都合を生ずる内燃機関型エンジンである。
【００１２】
牽引車２、荷台車ともに単一の軌条１に転倒することなく載せられる。具体的には、軌条１は断面が四角形をしており、その裏面にはラック１２が添設されている。牽引車２のフレーム３には、軌条１を上下から挟んで姿勢を安定させる駆動輪１３と転動輪１４とが取り付けられており、このうち、駆動輪１３はミッション５の出力軸を構成しており、ラック１２に噛み合う駆動用ピニオン（以下、ピニオン）１５を有している。したがって、エンジン４の動力はミッション５で減変速されてピニオン１５に伝わり、ラック１２を蹴って走行する。この点で、この運搬車は噛合式であり、４５°程度の急勾配であっても走行できるのが特徴である。また、ミッション５の伝動軸にはブレーキ（図示省略）も組み込まれており、急勾配で停車しても、その状態を保持できるようになっている（ズルズル下がることはない）。
【００１３】
ところで、運搬車の走行は、操縦者が乗って行うものと、無人で行うものとがあるが、後者の場合、始発点で上記した操縦器具６の走行レバー６ａを後方に引くことになる。すると、エンジン４の回転数が上がるようになっており、エンジン４の動力は遠心クラッチ８を作動させてプーリ９に伝わり、ベルト１０を介して駆動輪１３を駆動して走行することになる。そして、終着点に来ると、走行レバー６ａを戻すことでエンジン４の回転数は下って停止するのであるが（同時にブレーキも働く）、軌条１に付設して停止バー（図示省略）が設けられており、走行レバー６ａがこれに当たると、自動的に戻って停止するようにもなっている。この点で、始発点と終着点とに人がいるだけでよい自動走行も可能になっている。
【００１４】
以上により、運搬車はエンジン４の動力で軌条１に沿って走行するが、軌条１は上り、下りの傾斜が連続しているのが通常である。したがって、エンジン４の姿勢を固定しておくと、その姿勢が変わって種々の不具合が生ずることは上述したとおりである。そこで、軌条１に傾斜があってもエンジン４を水平に保持できるように前後に揺動可能に構成するのである。すなわち、エンジン４を載せることができる取付けベース１６を一体に取り付けたＵ形フレーム１７をフレーム３に左右方向に向けて取り付け、Ｕ形フレーム１７の左右の縦部１７ａに同芯の支持軸１８によって取付けベース１６を前後に揺動可能に取り付けるのである。
【００１５】
具体的には、中央に存在する取付けベース１６の一端（前端）に二本のバー１９を渡し、バー１９の両端に三角形の取付けプレート２０を固定してこの取付けプレート２０の頂点に支持軸１８を挿通しておくのである。この場合、支持軸１８とエンジン４の出力軸７を同芯にしておくが、これは、エンジン４の出力軸７とミッション５の入力軸１１とはベルト１０で連結されているから、エンジン４を出力軸７以外の点で揺動させるとベルト１０の長さが変わって具合が悪いからである。
【００１６】
そして、取付けベース１６にエンジン４の出力軸８を中心とする部分円形ラック２１を取り巻けるとともに、部分円形ラック２１に姿勢制御用ピニオン２２を噛み合わせておくのである。この姿勢制御用ピニオン２２は、ブレーキ付きのギアードモータ２３（クラッチを介するエンジン４の動力でもよい）で駆動するようにし、この駆動を手動又は軌条１の傾斜を判断する傾斜センサ２４で駆動する。前者の場合は、操縦者が目で見て判断するのであり、傾斜に来ると、エンジン４が水平になるように操作し、傾斜が治まると、元に戻す操作をする。後者の場合は、傾斜センサ２４の出力で姿勢制御用ピニオン２２を駆動することになり、自動的に制御することになる。なお、エンジン４は少しくらいの（±１５°程度）の傾斜は許容されるようになっているから、エンジンの水平姿勢は完全である必要はない（特に、手動の場合）。
【００１７】
本発明は、傾斜センサ２４についてであるが、この傾斜センサ２４を軌条１に傾斜があると傾くエンジン４、取り付けベース１５又は取付けプレート２０に取り付けておく。この傾斜センサ２４は電気式のものを採用し、これを一つ取り付けておく。電気式傾斜センサ２４には種々のものがあるが、例えば、基板に第一電極と第二電極を固定し、両電極の間に傾斜すると傾斜側に寄って行く中央電極を設けた静電容量式のものが考えられる。これによると、傾斜によって第一又は第二電極と中央電極との電圧が基準電圧と異なってくるから、その相違量と方向とによってどちらに傾いているのかがわかる。
【００１８】
そこで、傾斜センサ２４の出力を取り込んでアクチュエータ（本例ではギアードモータ２３）に所定の指令を出すのである。本発明では、傾斜センサ２４の出力の演算やギアードモータ２３への出力の指令を予め基板等に回路構成したマイコンで行う。したがって、機器も少なくてよいし、回路構成も簡単になって信頼性、低コスト性が確保できる。この点で、静電容量式の傾斜センサ２４を使用すれば、演算、指令のための回路構成が簡単になるし、信頼性も高まる。なお、傾斜センサ２４は揺動中心、すなわち、エンジン４の出力軸７から離れた個所に設ける方が感度の点で好ましい。
【００１９】
図４はこの場合のフローチャートの一例を示すものであるが、まず、傾斜限界位置にリミットスイッチ等を設けてエンジン４の姿勢制御が可能な範囲かどうかを判別する。極端に傾斜しているような場合は何らかの異常があるのであるから、安全のため、この範囲では姿勢制御を行わないようにする。そして、制御可能範囲であると、傾斜センサ２４の出力を判別するのであるが，姿勢が水平であると、傾斜センサ２４の出力は基準電圧になっているから、この場合はギアードモータ２３を作動させない。
【００２０】
一方、基準電圧から外れている場合、それが＋側に外れているか、−側に外れているかを判別する。そして、＋側であれば−側に、−側であれば＋側に戻るように、ギアードモータ２３を作動させ、基準電圧に戻ったところで作動を止める。このような検出、制御を軌条１全般に亘って行えば、エンジン４が不都合を生じさせるほど傾斜せず、安全で安定した走行が自動でできる。なお、以上は、アクチュエータをギアードモータ２３によったものであるが、上記した先行例におけるような油圧、空圧又は電動シリンダのような伸縮シリンダによるものであってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】噛合式運搬車の要部斜視図である。
【図２】噛合式運搬車の側面図である。
【図３】噛合式運搬車の正面図である
【図４】傾斜の検出と姿勢制御をフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１      軌条
２      牽引車
３      フレーム
４      エンジン
５      ミッション
６      操縦器具
６ａ    走行レバー
７      エンジンの出力軸
８      遠心クラッチ
９      プーリ
１０    ベルト
１１    ミッションの入力軸
１２    ラック
１３    駆動輪
１４    転動輪
１５    駆動用ピニオン
１６    取付けベース
１７    Ｕ形フレーム
１７ａ        〃    の縦部
１８    支持軸
１９    バー
２０    取付けプレート
２１    部分円形ラック
２２    姿勢制御用ピニオン
２３    ギアードモータ
２４    電気式傾斜センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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