(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路上の車両を走行させるために線路に流される走行電流とともに、同じ線路に信号電流を流して線路上の車両等の動作を制御する鉄道模型用デジタル指令制御において、上記信号電流によって形を変える形状記憶合金より成る作動源を車両等に搭載し、上記信号電流の電気エネルギーを上記の形状記憶合金より成る作動源において力学的運動に変換して車両等に付属する動作部分を動かすことを特徴とする動作制御装置。
【請求項２】
作動源となる形状記憶合金は、線状又は帯状の材料をコイル状に加工した形態を有しており、その伸長又は収縮によって動作部分を動かすように構成されている請求項１記載のデジタル指令制御における動作制御装置。
【請求項３】
作動源の作用後の復帰動作を弾性復原動作によって行なうために、弾性部材を含み、作動源の動きを補う機構を動作部分に設けている請求項１又は２記載のデジタル指令制御における動作制御装置。
【請求項４】
動作部分は連結器のナックルとシャンクとであり、一対のナックル同士が嵌合した連結状態を外すために作動源がナックルとシャンクに作用するとともに、連結状態から外れる途中で相手ナックルを押し外す開放爪を有している請求項１記載のデジタル指令制御における動作制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、線路上の車両を走行させるために線路に流される走行電流とともに、信号電流を流して線路上の車両の動作を制御する鉄道模型用デジタル指令制御における動作制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道模型では、車両を走行させたい線路に電流を供給し、パワーパックなどと称される電流制御器によって走行速度の制御や停止などを直接制御する方式が行なわれていた。そのため、同一線路上を複数の列車を異なる速度で走行させることは不可能であった。また車両のライトの点灯と消灯や、車両の切り離し、パンタグラフの上げ下げ等は通電時には可能であるが、走行運転中に切り替えることは不可能であった。
【０００３】
このため、実物同様のシステムの構築を目的として様々な考究がなされ、その結果、ＤＣＣ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｍｍａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と称される方式が普及してきた。これを本発明ではデジタル指令制御と称する。本方式によれば、同一線路上の各列車を個別に制御でき、列車の走行状態とは無関係にライトの点灯と消灯が可能であり、列車毎に進行方向を自由に決められる等、大きな自由度を持っている。
【０００４】
しかしながら、カプラー（連結器）による車両の切り離しやパンタグラフの上げ下げ、ラッセル車のウイングの開閉などの動作の制御についてはＤＣＣ方式においても行なわれているものは少ない。これらの動作の制御にはモータと動作機構が必要であり、特にＮゲージのように、車両の横断面積が官製切手ほどの小型では絶対的な無理があり、極めて小型の鉄道模型では小型であるが故に不可能に近いものがあったのである。勿論本発明はＮゲージのみならずＨＯゲージその他のゲージにおいても可能なものを目的とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の点に着目してなされたものであって、その課題はＮゲージのように超小型であるが故に、実物同様の動作機構が適用できなかった鉄道模型においてもデジタル指令制御を応用することによって様々な動作を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明は、線路上の車両を走行させるために線路に流される走行電流とともに、同じ線路に信号電流を流して線路上の車両等の動作を制御する鉄道模型用デジタル指令制御において、上記信号電流によって形を変える形状記憶合金より成る作動源を車両に搭載し、上記信号電流の電気エネルギーを上記の形状記憶合金より成る作動源において力学的運動に変換して車両等に付属する動作部分を動かすという手段を講じたものである。
【０００７】
従って本発明は、デジタル指令制御（ＤＣＣ）方式において実現が可能な鉄道模型用の動作制御装置である。本発明によって実現可能となる動作制御は、車両上のものが主となると考えられるけれども、線路に付属するものについても実現可能であると考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のデジタル指令制御における動作制御装置は、線路上の車両を走行させるために線路に流される走行電流とともに、信号電流を加えて線路上の車両等の動作を制御するものである。このデジタル指令制御（ＤＣＣ）方式により、線路上の特定車両に対する信号電流を入、断することができるようになった。そこで、本発明では信号電流を利用して電気エネルギーを力学的運動に変換し、動作制御を行なうものである。
【０００９】
そのために本発明の装置は、信号電流によって形状を変化させる形状記憶合金より成る作動源を車両に搭載する。作動源となる形状記憶合金は、線状、帯状ないし板状等のものを使用することができるが、それらは一定の入力電流に対してより大きい力学的運動を得られる方が望ましいので予めその目的に沿う形状に加工しておくことが望ましい。例えば線状の形状記憶合金をコイル状に加工した作動源は大きい伸張又は収縮ストロークが得られるので好ましいものである。
【００１０】
このような作動源によって、車両等に付属する動作部分を動かすものである。動作部分は作動源によって動かされるが、作動源の動きを補う機構を動作部分に設けることができる。例えば、動作部分に弾性部材を含むものは、それに対して作動源の作用後の復帰動作を弾性部材の弾性復原動作によって行なうことができる。車両用の動作部分としては、連結器即ちカプラー、パンタグラフやビューゲル類、車両ドア、ラッセル車の雪掻き用ウイングなどを挙げることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、図示の実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。図１には、線路１１上の車両１０を走行させるために、線路１１に走行電流を流す電源装置１２と、指令制御部１３及びハンドスロットルなどと称される操作部１４が図示されており、車両１０には、操作部１４によって制御されるためにデコーダ１５が搭載されている。
【００１２】
車両１０には、線路１１から集電するための車輪１６を含む集電回路１７が備わっており、その回路１７はデコーダ１５にも通じている。なお線路１１には走行電波と信号電流の２種の電流が流れており、これを夫々の線路１１から集電するために集電回路１７、１７を通じて集電するものであることは、従来と同様である。
【００１３】
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の動作制御装置に適用される作動源２０とその使用法を示している。図３（ａ）、（ｂ）は収縮用機構として、２本の平行な弾性線材２１、２２が取り付け部２３、２４に固定的に取り付けられている状態を示しており、作動源２０はらせんコイル状に形成され、信号電流の通電によって収縮する形態を取る。このため弾性線材２１、２２は信号電流の通電によって先端が閉じるように作動する。図３（ｃ）、（ｄ）は２本の弾性線材２１′、２２′を交叉配置し、取り付け部２３、２４に固定的に取り付けている状態を示しており、両線材２１′、２２′に両端を夫々結合した作動源２０の収縮により弾性線材２１′、２２′の先端は拡開するように動く。
【００１４】
図４は上記の動作制御装置１９の適用例１を示しており、カプラー（連結器）の解放のために用いられている。カプラー３０はケース３１に回転可能に軸支された車両に付属する動作部分としてカプリングナックル３２とシャンク３３とを有し、それらの軸穴の端部にスプリング３４を介装したもので、スプリング３４によって連結状態に保たれる。つまりスプリング３４は弾性復原動作のための弾性部材に当たる。シャンク３３はナックル３２の一部と係合可能な解放爪３５を有する。３６は支軸、３７は蓋を示す。またナックル３２とシャンク３３は後端に係合突部３８、３９を有しており、これに対して前記の動作制御装置１９が組合わされている。
【００１５】
図４のカプラー３０は、弾性材であるスプリング３４で示された作動源２０の動きを補う機構により、常時は連結状態におかれる（図５（ａ））。これに対して収縮用機構の弾性線材２１、２２が外側に配置されており、信号電流の通電による作動源２０の収縮で係合突部３８、３９が内方へ押されると、シャンク３３とナックル３２が開き始め（図５（ｂ））、完全に収縮状態になると連結していたナックル３２、３３は完全に開き、解放爪３５が相手カプラーナックル３２を外方へ押し出し（図５（ｃ））、連結が完全に外れた状態となる。連結が外れたあと操作部１４を操作して信号電流の通電を断つと、作動源２０は元の状態に戻る（図５（ｄ））、しかしこの状態で両カップル３２、３２を押し付けると再び（図５（ａ））の連結状態におかれる。
【００１６】
図６は本発明に係る動作制御装置１９の適用例２を示しており、車両に付属する動作部材であるパンタグラフの上げ下げに用いられている。この片パンタグラフ４０は、枢軸４１によって車両側に軸支されており、その途中のリンク４２に一端を軸支したクランクレバー４３があり、クランクレバー４３の他端に動作制御装置１９が接続されている。クランクレバー４３は支点４４にて車両側に軸支されている。適用例２においては弾性線材２１、２２の開閉というよりも開閉に到る回転動作を利用する構成であり、弾性線材２１、２２の先端４５はクランクレバー４３の他端の長穴４６に係合している。
【００１７】
図６の適用例２では、動作制御装置１９が不作動の状態でパンタグラフ下げの位置におかれるので、操作部１４の操作により信号電流が動作制御装置１９に流れると、作動源２０の収縮に伴い片パンタグラフ４０が上昇する（図６（ｂ））。動作制御装置１９への信号電流の通電が断たれると、作動源２０は不作動の状態に戻り、その状態が保たれる。
【００１８】
図７は本発明に係る動作制御装置１９の適用例３を示しており、図３（ｃ）、（ｄ）の交叉式のものが適用されている。このパンタグラフ４０は、枢軸４１、４１′によって車両側に軸支されており、その中間のリンク４２、４２′に２組のクランクレバー４３、４３′が支点４４、４４′にて軸支されており、クランクレバー４３、４３′の他端は弾性線材２１′、２２′の先端４５′、４５′を係合させる長穴４６、４６′となっている。
【００１９】
故に適用例３では、交叉線材２１′、２２′の先端間隔が作動源２０への信号電流の通電によって拡開するのに伴いパンタグラフ４０が上がる。この動作は２組の交叉線材２１′、２２′で行われ、また信号電流が通電されなくなると作動源２０は不作動の状態に戻り、その状態に保たれる。
【００２０】
図８の適用例４はラッセル車５０の雪掻き用ウイングに本発明に係る拡開式の動作制御装置１９を適用したもので、車両５０に付属する動作部材であるウイング５１、５２は左右一対より成り、凹部５３を有する係合部５４を一体に設けたものとして車両左右の両側に回転可能に取り付けられている。動作制御装置１９は、交叉配置の拡開型のものを適用しており、信号電流の通電により作動源２０が収縮すると弾性線材２１′、２２′はそれらの先端５５、５６が長孔状の凹部５３、５３に係合しながら外方へ押すことにより、ウイング５１、５２が開いた状態になる（図８（ｂ）、図８（ｄ））。
【００２１】
このように、本発明ではデジタル指令制御（ＤＣＣ）方式による鉄道模型において、走行電流とは別に線路に印加される信号電流を利用して、車両等に付属する連結器の解放や、パンタグラフの上げ下げ（どちらについても本発明の装置は実施可能である。）ラッセル車のウイングの開閉を含む各作動部の動作を制御することができる。また、線路際に設置される遮断機、転てつ器や信号器などの設備の動作制御についても本発明を適用できることは明らかである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成されかつ作用するものであるから、形状記憶合金より成る作動源を用いて対象となる動作部分を直接又は直接的に動作制御することが可能であり、モータを使用しないために極く小型にまとめられ、Ｎゲージのように超小型であっても、実物のような動作が可能なものとなり、鉄道模型の趣味性を一段高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るデジタル指令制御における動作制御装置の説明のためのレイアウトを示す平面図。
【図２】  同上の要部の拡大説明図。
【図３】  （ａ）収縮型動作制御装置の正面図。
（ｂ）同上の作動時の正面図。
（ｃ）拡開型動作制御装置の正面図。
（ｄ）同上の作動時の正面図。
【図４】  カプラーへの適用例１を示す分解斜視図。
【図５】  カプラーの作動を段階（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）を追って示す平面図。
【図６】  （ａ）片パンタグラフへの適用例２を示す側面図。
（ｂ）同上作動時の側面図。
【図７】  （ａ）パンタグラフへの適用例３を示す側面図。
（ｂ）同上作動時の側面図。
【図８】  （ａ）ラッセル車への適用例４を示す斜視図。
（ｂ）同上作動時の斜視図。
（ｃ）図８（ａ）に対応する機構上の説明図。
（ｄ）図８（ｂ）に対応する機構上の説明図。
【符号の説明】
１０、５０  車両
１１  線路
１３  制御部
１４  操作部
２０  作動源
２１、２２、２１′、２２′弾性線材
２３、２４  取り付け部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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