(57)【要約】　　　（修正有）【目的】行程に制限のない、出力軸共用で機械的に多数同期運転できる油圧ロッドレスシリンダの新技術を有効に活用し、大容量アキュームレータと直結するだけで単純で従来考えられなかったような、大規模大容量の貨物列車も含む省エネ型の車輌駆動システムを世界で初めて実現することである。【構成】車輌通路の車輌進行の邪魔にならない半地下空間に長行程大出力の複数油圧ロッドレスシリンダを設け、大容量アキュームレータと一方のシリンダ作動室とを直結にし、エンドレスチェーン機構の上側は加速用車輌連結器を固定し、下側は減速用車輌連結器を固定し、車輌が停止した時に、減速用と加速用の連結器の切り換え連結を行う省エネ車輌駆動システムとした。【選択図】図３
2004099000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌には十分なトルクを有する長行程の油圧ロッドレスシリンダと大容量アキュームレータとを備え、油圧ロッドレスシリンダの出力軸と車輌駆動車軸とを加速時には正転し減速時には逆転する連結機構を介して連結すると共に、大容量アキュームレータに油圧ロッドレスシリンダを加減速時を区別して接続制御する省エネ車輌駆動方法
【請求項２】
大容量アキュームレータと十分な出力を有する長行程の油圧ロッドレスシリンダとを備え、この油圧ロッドレスシリンダは地盤に強固に支えられ上部が開口した構築物の窪み空間中に堅固に保持し、この窪み空間を半地下方式で車輌通路に設ける一方、窪み空間中に引き込み可能な加速用車輌連結器を油圧ロッドレスシリンダの上側の水平な直線出力部分に固定すると共に、十分な長さと強度を有する減速ビームを油圧ロッドレスシリンダの下側の水平な直線出力部分に固定し、その先端に窪み空間側に引込み可能な減速用車輌連結器を設けて減速時と加速時とで連結器の交換連結を行う省エネ車輌駆動方法
【請求項３】
油圧ロッドレスシリンダの出力軸と車輌駆動車軸との間には、選択連結が可能な増速装置が設けられることを特徴とする請求項１に記載の省エネ車輌駆動方法
【請求項４】
多数の駅間を次々に移動する鉄道用車輌において、所定圧力のアキュームレータを駆動源とする油圧ロッドレスシリンダを利用した列車加速装置による所定距離の加速による列車速度を正確に測定し、次の駅での停車時の減速開始列車速度を、測定した前記列車速度と同一とする可変電圧可変速度電動機制御を行う請求項２に記載の省エネ車輌駆動方法
【請求項５】
２本の軌道内部に窪んだ空間を設け、車軸の下側空間を含めた列車進行に支障の無い半地下部に軌道と直角に長い距離を置いて軌道の下をくぐり抜けて回転自在に平行に配置される一対の出力軸と、この出力軸に固定される大径の一対以上のスプロケットと、長い距離を置いたスプロケットに張り渡された強力なチェーンとによってエンドレスチェーン機構を構成する一方で、一本の出力軸を共用し前記の大径のスプロケットの半分程度のピッチ径のスプロケットを使用する長行程油圧ロッドレスシリンダを軌道の外側に必要数配置すると共に、この油圧ロッドレスシリンダに常時接続される大容量アキュームレータを設け、エンドレスチェーン機構の下部チェーンには減速用連結器を備えた出力軸間距離以上の十分な長さの丈夫な減速ビームを固定し、エンドレスチェーン機構の上部チェーンには加速用連結器を固定して成る省エネ車輌駆動装置
【請求項６】
２本の軌道内部に窪んだ空間を設け、車軸の下側空間を含めた列車進行に支障の無い半地下部に軌道と直角に長い距離を置いて軌道の下をくぐり抜けて回転自在に平行に配置される一対の出力軸と、この出力軸に固定される大径の一対以上のスプロケットと、長い距離を置いたスプロケットに張り渡された強力なチェーンとによってエンドレスチェーン機構を構成する一方で、一本の出力軸を共用し前記の大径のスプロケットの半分程度のピッチ径のスプロケットを使用する長行程油圧ロッドレスシリンダを軌道の外側に必要数配置すると共に、この油圧ロッドレスシリンダに常時接続される大容量アキュームレータを設け、エンドレスチェーン機構の下部チェーンには減速用連結器を備えた出力軸間距離以上の十分な長さの丈夫な減速ビームを固定し、エンドレスチェーン機構の上部チェーンには加速用連結器を固定することに加え、油圧ロッドレスシリンダと出力軸を共用しない方の自由な出力軸にはハブを固定した時に減速ビームの減速運動を許容する一方で、加速用連結器が作動する方向への出力軸回転を阻止するワンウェイクラッチと、このワンウェイクラッチのハブを固定し大容量トルク伝達能力を備えオン状態で丈夫な固定壁側に摩擦接続するクラッチとを設けて成る省エネ車輌駆動装置
【請求項７】
前記の減速ビームには、高強度のコ字状レール内部を転動する丈夫なカムフォロアが多数固定され、上部チェーンにはその自重を支える多数の転動部品が設けられていることを特徴とする請求項５または６項に記載の省エネ車輌駆動装置
【請求項８】
減速用車輌連結器と加速用連結器とは軌道方向のスライド機構を有し、減速作動終了後に減速用車輌連結器から加速用連結器への切り換え連結を行うために列車停止位置の誤差を吸収しつつこれらをスライド制御するスライド駆動装置を有する請求項５項、６項、７項の各項に記載の省エネ車輌駆動装置
【請求項９】
電気機関車のための架線とこれを支持する電柱とを完全に撤去し、貨物列車をトンネルのように跨ぐ荷下ろしコンテナと荷積みコンテナとを同時に吊り上げ移載可能なクレーンを備えた貨物ヤードにおいて本発明装置が設けられることを特徴とする省エネ車輌駆動システム
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速と減速とを頻繁に繰り返さなければならない車輌の省エネ駆動システムに関する。その主たる対象は、信号による頻繁な停車が避けられない都市のバス、トラックや、旅客鉄道車輌、貨物鉄道車輌等である。別けても貨物鉄道車輌では、極めて能率的な高速荷役システムの実現とも密接に関連してくる。即ち、高速荷役システム構築に当っての極めて大きな阻害要因である、電気機関車のための架線と電柱とを貨物ヤードから全廃してしまう上で、絶対に欠かせない新技術である。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の車輌では、減速する必要がある時はブレーキが使用されている。ブレーキとは、車輌が有する運動エネルギーを熱に変えてしまう装置であって、その熱は再利用不可能で地球温暖化の有力な原因になっている。２０世紀型の技術は安直で稚拙な技術であって、これからは地球全体の持続性も念頭に入れた高度な技術体系の発達を目指していかなければならない。因に、自動車技術会の示す資料では、平均時速３０ｋｍの殆ど渋滞とは無縁の都市バスでも、燃料のエネルギーの５３％がブレーキ熱に浪費されてしまっている。バス製造会社においても様々な技術開発が行われてきた。高度な油圧技術を駆使した例として、大阪市交通局で実用走行テストを行った蓄圧式ハイブリッドバスも、３０％前後の燃費向上を記録したが、製造コストは通常型バスの５割増しとなって採算が取れず、普及していない。エネルギー蓄積手段として電気を使う方式も、通常の電池では加減速時の急激な大量のエネルギーの出し入れが間に合わず、残りは熱になってしまう問題がある。比較的に実現が容易であるバスを例にしてみても、このように問題は複雑であり容易に低コストで満足できる答えは見いだせていない。況してや巨大重量の鉄道車輌においては、エネルギー蓄積型の合理的な車輌駆動システムは全く考えられていないのが現状であろう。
【０００３】
更に鉄道貨物輸送の分野においては、深刻な問題が内在している。一般に、貨物輸送をトラックと比較すると、消費エネルギーは１／１０となり交通事故も減らせる外、輸送コストの削減にもなるので、国民からはトラック輸送から鉄道輸送へのモーダルシフトが期待されているが、これは捗々しく進んでいない。その大きな阻害要因は、電気機関車に頼り過ぎている鉄道輸送システムの基本設計の不味さであると考えられる。電化区間と未電化区間、直流区間と交流区間、６０Ｈｚと５０Ｈｚ区間が混在するいった細かな問題だけでなく、貨物ヤードの全域に迄電気機関車のための架線とこれを支える電柱を設置していることに、能率的なモーダルシフト普及を妨げている原因が有る。即ち、大型トラックの荷台相当の比較的大きなスワップボディを、大型機械を使いトラックとコンテナ用貨車との間で極めて能率良く積卸する必要があるのに、架線と電柱とはそれを根本的に妨げている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記のような課題を解決するために、本発明者が世界で初めて実現した油圧ロッドレスシリンダを有効に活用することが期待される。この油圧ロッドレスシリンダは、その出力限界は強力な可撓性動力伝達手段としての、特殊強力チェーン自体の許容荷重が決定することになり、既製品のチェーンでは実現が困難であるが、発明者の地元のテェーンメーカの協力が得られることになって、既製品の何倍もの超強力チェーン実現に見通しが持てるようになったのである。既に我が国以外の出願審査制度のない外国では特許権が確立した、特願平６−２９３９５６号が基本出願である。この油圧ロッドレスシリンダの特徴は、従来の油圧シリンダの根本的欠陥であった座屈現象から、基本的に逃れることができ、原則的にはストロークは任意に設定できることであり、次いで両端に回転出力軸を有するので、直線駆動と回転駆動を必要に応じて使い分けることが可能な万能性を有するばかりか、この出力軸を共用するように複数台纏めれば何台でも機械的に同期がとれる大出力システムを構築できることである。尤もそのためには、長尺の油圧ロッドレスシリンダの要所を何ケ所も強固な構造体や地盤に固定する必要があるが、従来は想像もできなかった貨物列車用のストロークが１００ｍとなるような巨大システムであっても容易に計画することができる。
【０００５】
比較的に小型の都市バス用システムならば、既製品の強力チェーンを利用して構築することが可能である。発明者が前記の特許出願の前に試作品を製作し、油圧メーカの負荷試験機でテストして学会に発表したのは、他の地元チェーンメーカのＥＫ８４５Ｕ型チェーンであり、このチェーンを並列に２本荷重を均等に掛けて使用しても、総重量１０トンクラスの都市バス用システムが何とか可能になると考えられる。＃８０の２１Ｔスプロケットとの組み合わせでは、７，３５０Ｎ−ｍ（７５０ｋｇｆ−ｍ）のトルクと、７．４ｍ程度のストロークの油圧ロッドレスシリンダの回転出力軸を１：１で外径９４０ｍｍのタイヤを固定したバス駆動車軸に直結するように構成すると、ピストンの最大ストロークの移動でバスを４０ｍ程度加速するモデルが実現できる。これに加えて、加速時と減速時とではアキュームレータと油圧ロッドレスシリンダとの間での作動油の移動方向が逆になることに対処するために、切り換え動作可能な逆転機構をこの両者の間に設ける必要が有る。この都市バス型では、走行中の上り坂でのパワーアシストや下り坂での軽度のブレーキングが必要となるが、それには増速機構を介して油圧ロッドレスシリンダの回転出力軸と連結されるようにすればよい。その増速比は３〜４程度で十分であろうと考えられる。それは出力の小さなエンジンを採用してコストアップ抑制を図る上で必要となる構成である。
【０００６】
旅客鉄道車輌では、車輌長さは単純に都市バスと比較すると倍程度となるばかりか、１両の車輌重量は３倍弱になる。更に、車輌の台車には駆動用の電動機等が設けられる動力車輌と、動力を持たない車輌とに二分されている。それらの比率は、概ね半々と考えても良く、構造が複雑で余計な機構を取り付けられない動力車輌は、油圧ロッドレスシリンダを取り付ける余裕が殆ど無い。従って、都市バス同様にロングストローク油圧ロッドレスシリンダと大容量アキュームレータを搭載するのは、この動力車輌以外の連結車輌とし、１システムが２両分を担当するような構成を採用することもできる。そのために、動力伝達要素としての特殊超強力チェーンにはブロックチェーン型式を採用することにならざるを得ない。スプロケットのピッチ径も大きくなるが、車輪のタイヤ径８６０ｍｍに対して４００ｍｍ前後が適当な数値であろう。
【０００７】
旅客鉄道車輌向けのシステムでは、基本的に別の二通りの構成が考えられる。都市バス同様の油圧ロッドレスシリンダとアキュームレータとを車輌に搭載する方の構成は前項で述べた通りである。これとは逆に、ロングストローク油圧ロッドレスシリンダと大容量アキュームレータとを駅の車輌通路に半地下方式で設置する構成も可能である。都市部における、概ね平坦で列車運転間隔が短く、駅間の距離も短い区間では、地上に省エネ車輌駆動システムを設けると、その利用効率が極端に向上でき、車輌が消費するエネルギーの大部分が加減速用となるので省エネ効果も高くなると考えられるからである。この地上固定方式では列車が定位置で停車しなければならない条件を満たすために、列車全体の重量を正確に予想し車輌連結具の停止位置、即ち、油圧ロッドレスシリンダの有効作動距離を調整する方法も選択肢の一つであるが、列車重量の乗客数変動に伴う変化には油圧ロッドレスシリンダによる加速終了時の車輌速度と、減速作動を開始する時の車輌速度とを同一になるように制御すれば、最も単純に目的とする装置が構成できる。その結果、乗客変動により本発明装置の加減速車輌速度が変化するだけで、車輌停止位置は殆ど変化しないシステムとなる。
【０００８】
貨物鉄道車輌向けのシステムは、当然ながら前項で述べた地上固定方式とならざるを得ない。前項の旅客列車全体の重量は３６０トン程度に見積もることができるが、貨物列車全体では凡そ１，２００〜１，８００トン程度と見積もることができる。貨物列車に加える力は、１，１７６〜１，７６４ＫＮ程度は最低限必要である。使用するスプロケットピッチ径も、車輪径と同程度とする前提で、油圧ロッドレスシリンダのストロークは前記のように１００ｍ程度必要である。そのためには、両端の回転出力軸を共通にした複数台の油圧ロッドレスシリンダを一体に纏めて匡体に収容する必要が有り、必要台数は特殊高強度ブロックチェーンの強度によって変ってくる。更に定位置で積み込む大形コンテナ等を保持しながら貨物列車到着を待ち受けている大形荷役機械の便のため、貨物列車自体も定位置で停車することが求められるのは前項の旅客列車同様である。従って、車輌連結具の停止位置を貨物列車全体の重量変化に合わせて最適位置になるように位置制御する必要が有る。停車駅での荷物の積み卸しの結果、停車前後で列車全体の重量が変化してしまうことを考慮すれば、加速時の車速の測定による列車全体重量推定方式の方が、次の停車駅での正確な情報提供に適している。
【０００９】
油圧ロッドレスシリンダでは、シリンダ中心線の高さとシリンダに並んでいる外部チェーンの上側の中心高さが同一であるために、列車の車軸下面以下の限定された空間内部に本発明装置を設置するのは窮屈になる側面が有る。同時に極めて長行程のシリンダを製造することも大変なことである。そこで油圧ロッドレスシリンダの倍程度のスプロケットピッチ径を有する大径のスプロケットによって車輌加減速装置の基本骨格となるエンドレスチェーン機構を構成し、その一方の出力軸を油圧ロッドレスシリンダと共用する構造にし、必要台数の油圧ロッドレスシリンダは側方の邪魔にならない位置に配置する方法も考えた。そして油圧ロッドレスシリンダとアキュームレータとを常時接続したままにしておく単純な加減速切り替え制御を可能とするために、油圧ロッドレスシリンダと出力軸を共用しない方の、自由な大径スプロケットを固定した軸には、ハブの選択的固定手段とハブが固定された時は車輌減速方向への軸回転を許容するワンウェイクラッチとを設けた。
【００１０】
貨物列車の極めて能率的な荷役作業を実現するために、貨物ヤードにおける電気機関車のための架線とこれを支持する電柱とを全廃し、荷下ろしコンテナと荷積みコンテナとを同時に移載可能な、トンネルのように貨物列車を跨ぐ大形クレーンを設ける貨物列車の線路の一部に、本発明装置の省エネ列車駆動システムを設置することとした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、バス、電車、気動車等の車輌に油圧ロッドレスシリンダとアキュームレータとを搭載させる形態と、旅客および貨物のための駅において、列車進行通路に沿って半地下方式で地上に固定される構築物内部に組込まれる形態がある。両者は、同一原理の装置でありながら、可動型と固定型とに大別され実施の形態そのものは著しい差が現れる。本発明では、この両方の実施形態について説明するが、車輌搭載型は比較的単純なので、地上設置型を中心とした実施例を図示することとする。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の基礎技術である油圧ロッドレスシリンダの模型略図の断面図である。図１において、シリンダ１の内部には液体を密封しながら摺動するピストン２が設けられ、このピストン２にはその力を伝達する内部チェーン３が左右両方に固定され、内部チェーン３は両端のハウジング４に軸受けされている一対の平行な出力軸５、５に固定された内部スプロケット６、６に噛み合っている。油圧ロッドレスシリンダの構造において最も特徴的な構造は、この内部チェーン３は左右が繋がっておらずに、先端は互いに独立した自由端９および１０をなしていることで、スプロケットを離脱したチェーン端部は夫々別のチェーン収納ケース７および８に屈曲を制限されて収納されることである。このピストン１の左右に形成された作動室１１と１２とは夫々前記チェーン収納ケース７および８に連通しているが、互いに独立した圧力密閉空間を形成し、従って何の支障も無くピストン１に加わる液圧の力を回転軸に伝達できる。尚、この図では外部チェーンと外部スプロケットを示していないが、ハウジング４に保持される回転軸シールで密封されハウジング外部に突出した出力軸５に外部チェーンと噛み合う外部スプロケットが固定されていることは容易に想像できよう。この外部チェーンは基本的にエンドレス形態であることも容易に理解できよう。但し、内部チェーン３と外部チェーンの下側半分とは互いに補完してエンドレス形態をなし、その張力も同一になる調整を組み立て時に行う。
【００１３】
本発明者はチェーンのリンク同士の屈曲を制限すれば、チェーンで強力な押す力も伝達できることを思い付き、この発明を完成させることができた。平成６年に試作品を製作し、油圧メーカの負荷試験機で１０Ｍｐａで８トン程度のテスト終了後、日本機会学会で発表してきた。その実用性は既に実証されている。その最大の特徴は、スペース節約しながら原則的に無制限ストロークの直線駆動と、回転出力軸による高効率回転駆動を使い分けることができる万能性にある。加えて、従来技術では高度なサーボシステムを併用しなければ実現しない、複数台数による強力な同期運転も、出力軸を共用することで極めて安価に機械的に実現可能とすることである。従って強力なチェーンを使用すれば、従来不可能だったどんな長行程の超強力システムであっても、比較的容易に実現することができる。
【００１４】
図２Ａおよび図２Ｂに示すのは、地上設置型の本発明の省エネ車輌駆動システムの一実施例の基本骨格の模式図である。極めて長大なシステムを縮めて模式化したが、それでも全体長さが図に収まらず、Ａ，Ｂ両図に前後を別けて示している。図２Ａは基本骨格である大径スプロケットによるエンドレス機構を中心とするが、後端をこのエンドレスチェーン機構に固定され、入線する車輌を待ち受ける位置に待機している車輌減速用の減速ビームを中心に図示したのが図２Ｂである。この図２Ａにおいて、右側の出力軸１５を油圧ロッドレスシリンダと共用する大径のスプロケット２６は、左側の大径のスプロケット２６と対になり、強力な加速チェーン２３’と減速チェーン２３とに噛み合い、車輌駆動装置の骨格を形成している。油圧ロッドレスシリンダの外部にある小径のスプロケット１６は大径スプロケット２６の半分のピッチ径であり、従ってその出力軸５は一対の出力軸１５、１５の丁度中間地点に位置している。シリンダ１の高さも加速チェーン２３’の下側になり、左端の加速用連結器２２の設置や移動の障害にはなり難い位置に配置されている。点線で示したピストン２の行程もおよそ３４ｍであり、加速用連結器２２のおよそ６８ｍの行程の半分であり、従って油圧ロッドレスシリンダの製作を容易にしている。下側の減速チェーン２３には６８ｍ以上の長さを有する丈夫な減速ビーム２０を固定しており、入線してくる列車を待ち受ける待機状態を図示する図２では右端に移動しているから、極一部のみが図示可能である。左端の出力軸１５は原則的にフリーな従動軸であるが、ワンウェイクラッチ１７が設けられており、このワンウェイクラッチ１７のハブには、オン状態で固定壁側に摩擦力で固定される大容量クラッチ１８が固定されている。クラッチ１８は既製品の汎用品では容量が不足し、特注品の大容量型が必要である。このシステムで特徴的なことは、図示を省略した大容量アキュームレータが１２で示した一方の作動室のみに常時接続された状態を維持し、油圧回路の切り替え制御も全く必要が無い究極の単純構成であることである。従って油圧タンクもポンプも電動機も回路切り換え制御弁も一切不必要で、地震に備えたフレキシブル配管の配慮があれば、メンテナンスも不要で長期間一定の性能を維持することが容易である。継手工事の際に接着剤を利用し入念な作業を行えば、液漏れの心配も殆ど無い信頼性の高いシステムにできる。その代わりに列車の駆動制御の主な役割を果たすのがワンウェイクラッチ１７と大容量クラッチ１８とであるが、その作動は後述する。
【００１５】
図２Ｂに示す前端部の図では、減速ビーム２０とその前端のヘッド部２８および減速用連結器２１が主体である。６８ｍ程度移動可能な減速ビーム２０は、先端に丈夫な構造のヘッド部２８を固定しており、ヘッド部２８には後方への移動調整を可能とするスライド部２９が設けられている。スライド部２９の後部には上下に移動可能な減速用車輌連結器２１が取り付けられている。車輌の減速が終了した停車時のヘッド部２８とその関連装置を左側の二点鎖線で示している。停車時には連結器を減速用の２１から加速用連結器２２”に切り換え連結する必要が有り、停車位置の誤差範囲内でスライド可能な連結器２２”は、スライド部２９内に引込まれた減速用連結器２１に代わり、スライド部２９に掴まれて連結位置まで引込まれて車輌と連結される。スライド部は小型の強力駆動システムで良いので、水圧システム等を想定している。
【００１６】
図３に示すのは図２で簡略に示した省エネ車輌駆動システムの、油圧ロッドレスシリンダと出力軸を共用する大径のスプロケット２６の、加減速用の出力軸１５付近の断面図である。図３において、車軸３１の下側の半地下部の車輌通行に支障の無い空間に、レール３０の下をくぐり抜けてレールと直交する方向に配置された長めの出力軸１５が大径のスプロケット２６を２枚中央で固定しており、レール３０の外側に一対の油圧ロッドレスシリンダ３５が二点鎖線で示されている。半分のピッチ径の小スプロケットは左右に２枚づつ合計倍の４枚が固定されており、大径のスプロケット２６に噛み合う強力な加速用チェーン２３’および減速用チェーン２３の倍の張力がかかることに対応した構成である。出力軸１５は、しっかりしたコンクリート基盤３６に固定された一対の油圧ロッドレスシリンダ３５に軸止されており、レール３０は制振合金３４の上に固定され、基盤３６に支えられる。車軸３１の周囲では簡単のために車輪３２と車台３３の一部を示すに止めている。重要な役割を果たす減速用チェーン２３はコ字断面の減速ビーム２０を固定し、減速ビーム２０は多数の丈夫なカムフォロア３８を固定し、ローラは強固なコ字断面レール３７内を転動する。その数は減速ビーム２０の座屈を有効に予防するに足る数であり、６８ｍ以上の長い減速ビームを低摩擦で移動可能にしている。上側の加速用チェーン２３’には加速用連結器２２が取り付けられるが図示を省いている。
【００１７】
図２および図３に示した車輌駆動システムでどのような加速性能が得られるかを簡単に述べる。列車全体の満員状態での全重量を３６０トン、空の状態では全重量が２４５トンと仮定すると、６５ｍの等加速度運動による簡単な数式で計算可能である。満員の３６０トン車輌にＧ／１２相当の０．８ｍ／ｓ２の加速度が加わり、６５ｍ加速すると、所要時間は１２．７５秒であり、加速度を掛けた到達速度は毎秒１０．２ｍ、時速３６．７ｋｍとなる。同様の計算で空の２４５トンの車輌には、３６０／２４５即ち１．４７倍の力と加速度が加わるが、この力で６５ｍ加速すると、所要時間は１０．５秒であり、加速度を掛けた到達速度は毎秒１２．３６ｍ即ち時速４４．５ｋｍとなる。満員の時と空の時とでは、減速に入る速度を時速３６．７ｋｍと時速４４．５ｋｍとなるように速度制御が０．５％程度の誤差内で行われると、いつでも３４ｃｍ以下の停止位置誤差で停車できることになる。
【００１８】
図２で示したワンウェイクラッチと大容量クラッチの作動を説明する。大容量クラッチがハブを強固に固定した待機状態では、大容量アキュームレータの圧油はピストン２の右側の作動室１２に常に作用している。減速用連結器２１が車輌と連結すると車輌運動エネルギーはヘッド部２８、減速ビーム２０、減速チェーン２３、大径スプロケット２６、出力軸１５を介してピストン２をアキュームレータガス圧に抗してこれを圧縮させる方向である右方向に移動させる。それは車輌運動エネルギーが零となるまで続き、その時点で逆にアキュームレータガス圧によりピストン２は逆方向に押し戻される。ところがワンウェイクラッチ１７は車輌進行方向の車輌移動はスプラグ（駒）のスリップによって許容しているが、出力軸が逆転するようになるとスプラグは軸とハブとに食い込むように作動して軸に強力なブレーキ作用を掛けることになるので、車輌の逆方向移動は阻止される。この後乗客の乗降りが終了して発車させる時には、固定壁に結合した大容量クラッチを緩やかに解除すると、加速用連結器は車輌を前進させる方向に移動を始め、理想的な等加速度運動による加速が行われる。この際に連結器を減速用から加速用に切り換え連結されることが重要ポイントである。ピストン２が逆方向へ移動しても、エンドレスチェーン機構の逆向きチェーン移動をうまく利用しているので、逆の逆は正になり本発明システムが成立する。これに加えて、本発明では所定距離の車輌加速が終了した後の、連結器２２の制御にも特徴がある。図２Ａの中で、二点鎖線により２２’として示すのは、加速用連結器２２の加速終了時点での連結器位置である。この時に車輌との連結が自動解除される構成であり、極めて重い負荷が急に零となった連結器２２’はアキュームレータの力で急速に加速され、最後の僅かな距離で車輌を引き離し高速度で実線図示位置まで加速チェーン２３’に巻き込まれて到達し、車輌の短時間後の通過が支障なくできる姿勢で停止部材（図示せず）に衝突し停止している。この運動に加わる機構部品の質量は比較的に小さいので、簡単な緩衝装置で停止できる。所定位置での連結器自動離脱さえ行えば、その後の連結器の姿勢も含めた制御は機械的な単純で絶対間違いの無い確実な制御である。而してメインの油圧回路には何の手も加えずに、最も単純な構成のシステムを実現することができる。同時に回路内でエネルギー損失が発生する箇所は、ピストンと出力軸のシールや軸受け損失と回路内部の流動抵抗損失、チェーン等の機械力伝達損失に止まり、従来考えることのできなかった最高効率のエネルギー貯蔵効率を簡単に実現する。貯蔵効率は９５％程度になろう。但し、アキュームレータガス容器の容量を十分に大きくしたり、ガス容器の断熱化を図ることも必要である。
【０００１９】
図４に示すのは、貨物列車の極めて能率の高い荷役システムとの組み合わせを例示する略図である。荷積み用コンテナ５３と荷下ろし用コンテナ５４とを同時に移載可能なクレーン４０が、電気機関車用の架線と電柱を全廃した貨物ヤードに設置された場合の、本発明装置との相乗効果を狙った大規模システムの実施例を示している。クレーン４０は一対のコンテナキャッチャー４７および４８を備え、クレーン４０に支持拘束され、図上左右方向に移動可能なスライドビーム４１が設けてある。コンテナキャッチャー４７および４８は、夫々巻上げ機４９および５０、固定滑車５１を有するスライドビーム４１を基盤にし独立して２個のコンテナを把持し上げ下げ作動ができ、荷役能率を著しく高めている。クレーン４０は貨物列車をトンネルのように跨ぐ形で配置され、左右の脚部４２、４２は夫々車輪４３を有し、鉄道軌道と平行に設けられた外側レール上を移動可能である。クレーン上部の５７はスライドビーム４１とは逆方向にこれと同期して移動するカウンターウェートであり、図１の油圧ロッドレスシリンダで両者を駆動すれば省スペースとなって好都合である。ロープ５５は固定端５６でスライドビームに固定され巻上げ機４９、５０でコンテナを釣り上げるが、Ｖ字型の角度を持つようにコンテナーキャッチャーの動滑車５２を吊るようにすれば、横方向の分力が発生するので、荷物移載時の安定性を向上できる。
【００２０】
貨物列車用の省エネ車輌駆動システムは、先の旅客列車用の５倍程度の大容量が求められる。旅客用では最大使用荷重２５トン程度の超強力チェーンを４本使用するシステムを考えていたが、貨物用では、チェーン強度も倍程度、油圧ロッドレスシリンダの数も３倍程度必要になろう。然し決して実現不可能なのではなく、旅客用システムから順に実用化研究を進めれば、着実に実現可能性が実証されてくると考えられる。図４に示すシステムでは、本発明の省エネ車輌駆動システムを採用するので能率的なクレーンが利用でき、例えば、列車に積み込むコンテナを運搬してきたトラック４６はそのコンテナ５３をキャッチャー４７によって吊り上げた後、立体交差路を経て左側の荷下ろし予定位置に待機している。予定停止位置で停車した列車の荷下ろし用コンテナは、キャッチャー４８で把持された後、積み込み用コンテナ５３と同時に左側へ移載され、コンテナ５４はトラック４６に、コンテナ５３は貨車４５に夫々載せられる。その間の所要時間はせいぜい１分程度で済むと考えられ、各貨物取扱い駅に数台のクレーンを用意すれば数分で１５個程度のコンテナ積み卸しが終了できると考えている。尚、取り扱いコンテナサイズに全くの制限はなく、４０フィート、２０フィート、更に１０トントラック荷台相当のスワップボデイ用３０フィートコンテナ等が、全長６０フィート相当の貨車に問題無く積み込める。従来産業界から要請があっても対処不可能であった、輸出入用大形コンテナの能率的な荷扱いも同時に可能とするシステム構築が容易である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の省エネ車輌駆動システムによれば、殆どの公共交通機関において効果的な省エネ駆動システムとして夫々の実情に合わせながら採用することができる。特に地上設置型のシステムは、踏切りや外部路線との出入りがない地下鉄路線、山手線や環状線のような路線では効果が高いと考えられる。多数の乗客が出入りするホームを、ゲート付きの安全なホームとする改良が行われると、電車の無人運転を実現する上でも、大きな効果が期待できる。貨物列車向けのシステムによれば、著しい荷捌き効率向上により、貨物輸送効率を倍増し、運賃半減により産業界全体だけでなく、国民全体にも極めて大きな経済効果をもたらし、トラックから鉄道貨物輸送へのモーダルシフトを加速させ、地球温暖化ガス排出量削減に大きな効果が期待できる。それは交通事故減少にも資するであろう。更にバスやローカル線の電車、気動車に車輌搭載型として設置する場合も、安価な装置を利用するので、省エネ車輌駆動システム採用の採算性を著しく高めることができる。安全のために作動液は油圧油ではなく水そのものを採用することも容易である。それはポンプ駆動による高圧発生方式ではなく、アキュームレータと油圧ロッドレスシリンダとを直結する基本システムだからである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明システム構築の基礎となる油圧ロッドレスシリンダの模式断面図である。
図２Ａと図２Ｂは地上設置型の本発明の一実施例の基本骨格となるエンドレスチェーン機構と油圧ロッドレスシリンダの側面模式断面図である。
図３は、図２に示す構造のエンドレスチェーン機構の油圧ロッドレスシリンダと出力軸を共用する部分の断面図である。
図４は、本発明の省エネ車輌駆動システムを貨物列車に採用した場合の、能率的なクレーンによる荷捌き例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１　シリンダ
２　ピストン
３　内部チェーン
４　ハウジング
５　出力軸
６　内部スプロケット
７、８　チェーン収納ケース
９、１０　内部チェーンの自由端部
１１、１２　シリンダ作動室
１３　油圧ロッドレスシリンダの外部チェーン
１５　油圧ロッドレスシリンダと大径エンドレスチェーン機構が共用する出力軸
１６　小ピッチ径のスプロケット
１７　ワンウェイクラッチ
１８　大容量クラッチ
２０　減速ビーム
２１　減速用車輌連結器
２２　加速用車輌連結器
２３　減速チェーン
２３’加速チェーン
２６　大ピッチ径のスプロケット
２７　固定部
２８　ヘッド部
２９　スライド部
３０　レール
３１　車軸
３２　車輪
３３　車台の一部
３４　制振合金
３５　油圧ロッドレスシリンダ
３６　コンクリート基盤
３７　コ字状レール
３８　カムフォロア
４０　コンテナ用クレーン
４１　スライドビーム
４２　クレーン脚部
４３　車輪
４５　貨車
４６　トラック
４７、４８　コンテナキャッチャー
４９、５０　巻上げ機
５１　固定滑車
５２　動滑車
５３　荷積み用コンテナ
５４　荷下ろし用コンテナ
５５　ロープ
５６　ロープ固定端
５７　カウンターウェート
【図１】
2004099000.tif 000003
【図２Ａ】
2004099000.tif 000004
【図２Ｂ】
2004099000.tif 000005
【図４】
2004099000.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月9日(2002.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明システム構築の基礎となる油圧ロッドレスシリンダの模式断面図である。
【図２Ａ】地上設置型の本発明の一実施例の基本骨格となるエンドレスチェーン機構と油圧ロッドレスシリンダの側面模式断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａには収まらない右側半分の、エンドレスチェーン機構と油圧ロッドレスシリンダを基本とする減速機構の側面模式断面図である。
【図３】図２に示す構造のエンドレスチェーン機構の、油圧ロッドレスシリンダと出力軸を共用する部分の断面図である。
【図４】本発明の省エネ車輌駆動システムを貨物列車に採用した場合の、能率的なクレーンによる荷捌き例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１　シリンダ
２　ピストン
３　内部チェーン
４　ハウジング
５　出力軸
６　内部スプロケット
７、８　チェーン収納ケース
９、１０　内部チェーンの自由端部
１１、１２　シリンダ作動室
１３　油圧ロッドレスシリンダの外部チェーン
１５　油圧ロッドレスシリンダと大径エンドレスチェーン機構が共用する出力軸１６　小ピッチ径のスプロケット
１７　ワンウェイクラッチ
１８　大容量クラッチ
２０　減速ビーム
２１　減速用車輌連結器
２２　加速用車輌連結器
２３　減速チェーン
２３’加速チェーン
２６　大ピッチ径のスプロケット
２７　固定部
２８　ヘッド部
２９　スライド部
３０　レール
３１　車軸
３２　車輪
３３　車台の一部
３４　制振合金
３５　油圧ロッドレスシリンダ
３６　コンクリート基盤
３７　コ字状レール
３８　カムフォロア
４０　コンテナ用クレーン
４１　スライドビーム
４２　クレーン脚部
４３　車輪
４５　貨車
４６　トラック
４７，４８　コンテナキャチャー
４９，５０　巻上げ機
５１　固定滑車
５２　動滑車
５３　荷積み用コンテナー
５４　荷下ろし用コンテナー
５５　ロープ
５６　ロープ固定端
５７　カウンターウェート


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004099000.tif 000007
【図２Ａ】
2004099000.tif 000008
【図２Ｂ】
2004099000.tif 000009
【図３】
2004099000.tif 000010
【図４】
2004099000.tif 000011