【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道模型車両に関し、更に詳細には当該車両が曲線線路を高速で通過し得るように工夫された鉄道模型車両に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、多くの輸送機関におけるスピードアップ競走は、時代の趨勢であり鉄道においても例外ではなく、その技術開発は多岐にわたっている。 それらの新技術の１つとして「振り子機構」を例示することができる。

【０００３】そこで、この振り子機構について簡単に説明する。 鉄道車両が線路の曲線区間を通過する時の速度には、遠心力の作用により一定の限界がある。 そのため、この曲線区間での通過速度を向上させるべく車体全体を曲線の内側に傾ける方法が考えられた。

【０００４】この原理は、既によく知られているように車両が曲線区間を走行中に車両全体を曲線の内側に傾けると、車両の重心作用（重力）方向は車両の垂直中心線から曲線の内側に傾き、これによりこの重力と遠心力との合力が車体の垂直中心線上に重なる。

【０００５】すなわち、この合力は路面に対して直角に作用することになり、従って車両の踏ん張り力が出るからである。 これは丁度、自転車やオートバイ等がカーブを曲る時に車体を内側に傾けるのと同じ考え方である。

【０００６】実際の鉄道車両において実用化されているこの種の振り子機構は、自然振り子方式と強制振り子方式とに代表される。 自然振り子方式とは、台車の枕梁を上下に円弧状に分割して二重構造とし、その隙間にころ軸受けを数個設けた構造とし、車両が高速で曲線区間を通過する時には車体の重心が遠心力により外側に移動し、結果的に車体全体が内側に傾き、遠心力とほぼ釣り合った状態で走行を可能とする方式である。

【０００７】他方、強制振り子方式とは、車両の構造は自然振り子方式のものとほぼ同じであるが、図１０に示されるように上下の枕梁１、２を車体３の左右方向に空気圧アクチュエータ４で連結し、車両が曲線区間に入ると車両の速度と曲線区間の曲率からコンピュータが車体の好ましい傾斜角度を算出し、同時に空気圧アクチュエータを作動させて車体を強制的にその算出傾斜角度だけ傾けて走行する方式である。 なお、符号５はころ軸受けを示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような曲線区間を高速で走行させるための振り子方式は、勿論、実際の鉄道での話であって、これを鉄道模型車両に応用することは不可能に近いことであると考えられていた。 その理由は、自然振り子方式を鉄道模型車両で採用しようとしても、車体の重量が非常に軽いこと、線路と車体重心との距離が著しく小さいこと等から車両が高速で曲線区間を通過する時に車体の重心が遠心力により外側に移動することは殆どなく、そのため車体全体が内側に傾くことも期待できない。

【０００９】また、強制振り子方式については、模型車両に取り付けることができるような小さな空気圧アクチュエータを製造することができないこと、仮にこれが製造できたとしてもこの空気圧アクチュエータを制御する超小型のコンピュータ等制御装置が存在しないことにより、鉄道模型車両では採用することができなかった。

【００１０】更に、この種の鉄道模型車両において、動力車両に牽引される付随車でも車体内には実車と同じ様に室内灯等の電気設備が設けられ、動力車と同様にレールに流れる電流を車輪からこれらの電気設備に給電するようになっている。 そのため、車体内に設けられた電気設備に給電する手段の他に更に前述した振り子機構を組み込むと、構造が複雑になるばかりではなく部品点数が増大して製造コストの高騰を招くという問題もあった。

【００１１】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、鉄道模型車両が曲線区間を通過する時、強制的に車体を傾斜させて遠心力に対抗させ、これにより曲線区間の高速走行を可能とする小型の振り子機構を備える鉄道模型車両を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、左右それぞれに少なくとも２つの車輪が回転可能に支持された台車を車体の前端側及び後端側の底面下にそれぞれ配置してなる鉄道模型車両において、前記各台車が２本の車軸間中心点より前記車体の長手方向端部側にオフセットした位置で前記車体の底面に、前記車体の横揺れを許す程度にルーズに枢着され、前記各台車の上面には前記台車の幅方向に間隔をあけて立設された２つの棒状部材が設けられ、前記車体の底面には前記各棒状部材の上端がそれぞれ当接するガイド板が設けられ、前記各ガイド板の前記棒状部材先端との当接面が前記車体の外側に下がる傾斜面とされていることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の鉄道模型車両は、左右それぞれに少なくとも２つの車輪が回転可能に支持された台車を車体の前端側及び後端側の底面下にそれぞれ配置してなる鉄道模型車両において、前記各台車が２本の車軸間中心点より前記車体の長手方向端部側にオフセットした位置で前記車体の底面に、前記車体の横揺れを許す程度にルーズに枢着され、前記各台車の上面には前記車体との前記枢着部より前記車体の中央寄りに２つの棒状部材が前記台車の幅方向に間隔をあけて立設され、前記各台車の上面には前記車体との枢着部より前記車体の中央方向に伸長し且つ前記台車の横方向に付勢力を有するバネ部材が設けられ、前記車体の底面には前記各棒状部材の上端がそれぞれ当接するガイド板が設けられ、前記各ガイド板の前記棒状部材先端との当接面が前記車体の外側に下がる傾斜面とされていると共に前記バネ部材の先端部が前記車体に係止されていることを特徴とする。

【００１４】更に、本発明の鉄道模型車両では、前述の各特徴に加えて、前記ガイド板が前記車体に所定の重量を与える重りの板部材で構成されていることを特徴とする。 また、本発明の鉄道模型車両では、前述の各特徴に加えて、前記ガイド板が前記車体内に設置された電気設備に電気的に接続された導電性の端子板から構成され、
前記台車に取り付けられた前記棒状部材が前記車輪に電気的に接続する集電棒で構成され、前記電気設備への給電手段を兼用しながら前記車体を曲線区間で傾斜させるようにしたことを特徴とする。

【００１５】本発明の鉄道模型車両によると、当該車両が曲線区間を通過すると、台車は車体の底面との枢着部を中心として相対的に回動する。 これに伴って、台車上に設けられた２つの棒状部材も枢着部を中心として車体に相対して円弧線上を曲線区間外側に移動することから、曲線区間外側に位置する台車上の１つの棒状部材は傾斜したガイド板に摺接しながらその下端側に移動し、
曲線区間内側に位置する台車上の他の１つの棒状部材は傾斜した他方のガイド板に摺接しながらその上端側に移動する。

【００１６】このように台車が車体との枢着部を回転中心線として当該車体に相対して回動することで曲線区間の外側に車体に相対して振られる２つの棒状部材の円弧運動は、その高さが変らないことから水平面内での運動である。 従って、傾斜したガイド板の下端側に移動した棒状部材は、結局車体を上方に持ち上げ、また傾斜した他方のガイド板の上端側に移動した棒状部材は、結局車体の横方向下向きへの傾斜を許す。

【００１７】これにより、台車上の車体は曲線区間通過時に曲線区間内側に強制的に傾くように揺動させられることになる。 その結果、車体の重心作用（重力）方向がその垂直中心軸線から曲線区間内側に傾く。 そのため、
車体に発生する遠心力に対抗することができ、その分だけ当該模型車両を曲線区間で高速に通過させることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の鉄道模型車両を図に示される実施の形態について更に詳細に説明する。 図１には、本発明の一実施形態に係る鉄道模型車両、特に動力車両によって牽引される客車、貨車等の付随車両１
０における車体と台車の取付け構造が概略的に示されている。 この実施形態に係る鉄道模型車両１０の基本構造は従来のものと同様であり、台車１１を車体１２の両端部側の床板１３下に回動可能な支持手段を介して配置して構成されている。

【００１９】この台車１１は、図１、図２及び図３に示されているように、左右の車輪１４ａを車軸１４ｂで連結した２組の車輪部１４と、これら車輪部１４を相互に間隔をあけて回転可能に支持する台車枠１５とにより構成されている。 すなわち、台車枠１５は、車輪部１４の車軸１４ｂの先端部を直接軸受けする左右の側枠部１５
ａ（図３ではこの側枠部を省略して図示されている）
と、これら左右の側枠部１５ａの上縁部間に橋渡しされて設けられた台座板１５ｂとから構成されている。

【００２０】更に、台車１１が前述した車体１２の各端部側でその下に配置される時、車体１２の端部方向に向く台車枠１５の端面には、連結機（図示せず）を取り付けるための取付けアーム１５ｃが形成されている。 前記台座板１５ｂには、２本の車軸間中心から外れて車体１
２の長手方向端部側にオフセットした位置に嵌合穴１６
が形成されている。 すなわち、この嵌合穴１６は、従来のように２つの車軸１４ｂ間の中心即ち所謂台車１１の中央部ではなく、車体１２の長手方向端部側に寄った位置とされている。

【００２１】また、台車枠１５を構成している台座板１
５ｂ上には、台車１１の中央部を横断する車軸１４ｂに平行な仮想線上に位置し且つ台車１１の幅方向二等分位置即ち中心線から等距離の位置に２つの棒状部材１７が立設されている。 他方、台車１１が配置される車体１２
の床板１３には、台車枠１５の台座板１５ｂに形成された嵌合穴１６に嵌め込まれる軸部１８が下方に突出して形成されている。 この軸部１８は、図１から明らかなように球状体に形成されている。

【００２２】この球状体の軸部１８が挿入される台車枠１５の台座板１５ｂに形成された嵌合穴１６は、その内部で当該軸部１８を自由に回動させたり或いは揺動（傾斜）させたりできるように内周面が凹状球面に形成されていると共に軸部１８より幾分大きめに形成され、これにより両者のルーズな連結を得ている。 しかし、軸部１
８が球状体であるため、組み立て時に軸部１８を嵌合穴１６へ挿入しようとしても簡単には入れることができない。

【００２３】そのため、台座板１５ｂには、図２に示されるように嵌合穴１６に連接し且つ台車１１の長手方向に伸長する比較的に長い切欠部１９が形成されており、
これにより軸部１８を嵌合穴１６に挿入する時、むりに軸部１８を嵌合穴１６に押し込むようにすると台座板１
５ｂが切欠部１９によって僅かにへこむように変形して嵌合穴１６が多少拡張し、その結果容易に挿入することができる。 特に、この台車枠１５は、合成樹脂製であるため、台座板１５ｂの厚みを適宜設計すれば、軸部１８
の嵌合穴１６への装着時における台座板１５ｂの適度な変形を得ることができる。

【００２４】ところで、車体１２の床板１３下面に形成された軸部１８を台車１１の嵌合穴１６内に挿入して両者を連結した時、台車１１の台座板１５ｂ上に立設した２つの棒状部材１７の上端が対向する車体１２の床板１
３には、図４に示されるように車体１２の幅方向に所定の幅を備える四角形の開口部２０が２つ形成されている。 そして、車体１２内の床板１３上には、幅方向両側に位置し且つ床板１３の長手方向に伸長して金属製のウエイト板即ち重り板２１が配置固定されている。

【００２５】この重り板２１は、図１に示されるように、ハの字の如く車体１２の幅方向外側に下がるように傾斜して取り付けられている。 そして、これらの重り板２１の端部は、床板１３に形成された開口部２０上にあって、これを塞ぐように位置している。 従って、台車１
１の台座板１５ｂ上に立設した２つの棒状部材１７の上端は、それぞれ床板１３の各開口部２０を通って重り板２１の傾斜下面に当接する。

【００２６】この重り板２１が後述する車体１２の揺動を起こさせるガイド板として機能し、この下面が傾斜ガイド面となる。 なお、図４において符号２２は、座席等を成形した内装板（図示せず）を車体１２の床板１３上面にネジ止めにより固定するため床板１３の下面に突出して形成されたネジ穴用ボス部を示している。

【００２７】再び、台車１１の説明に戻るが、台車１１
における台車枠１５の台座板１５ｂ上には、台車１１が車体１２に相対して回動した時、その相対的回動を自動的に復帰させるためのバネ部材２３が配置されている。
このバネ部材２３については、図１では図面が複雑になり他の構成要素の配置が不明瞭となるので省略したが、
図５、図６及び図７にはこれが独立して示されている。

【００２８】これら図２、図５、図６及び図７から明らかなように、このバネ部材２３は台座板１５ｂの嵌合穴１６における上部周囲縁に形成されたリング状の隆起部２４に嵌着する開口部２３ａを形成した板状のプレート本体２３ｂを備えている。 このプレート本体２３ｂが台車枠１５の台座板１５ｂ上に配置された時、台車枠１５
における取付けアーム１５ｃが存在する方向を前方とすると、後方に向いたプレート本体２３ｂの端部には、図２に示されるように２つの棒状部材１７を保護する突起の内側に入り込む脚部２３ｃが一体的に形成されている。

【００２９】この脚部２３ｃによりプレート本体２３ｂ
の回転が防止される。 なお、このプレート本体２３ｂの下面には、図６及び図７に示されるように台座板１５ｂ
に形成された前述の切欠部１９に嵌合する突起２３ｄが形成されている。 この突起２３ｄは回転防止手段よりもプレート本体２３ａの台座板１５ｂ上での正確な位置決めを行う手段として設けられている。 従って、この突起２３ｄの位置及び切欠部１９への挿入のための幅寸法等は精度高く成形されている。

【００３０】このプレート本体２３ｂにおける後端即ち２つの脚部２３ｃ間からは、後方に伸長するバネ部２３
ｅが形成されている。 このバネ部２３ｅの後端部にはＵ
字形の係止部２３ｆが一体に形成されている。 更に、プレート本体２３ｂの前端部上面には、後述する車体１２
の台車１１に相対する傾斜運動に支障のない程度の高さのリブ２３ｇが形成されている。 他方、車体１２の床板１３下面には、台車１１が前述したように所定の位置に配置された時に、バネ部２３ｅの後端部における係止部２３ｆのＵ形内に緩く入る係止用突起２５が形成されている。

【００３１】次に、本実施形態に係る鉄道模型車両１０
の動作について説明する。 本発明の鉄道模型車両１０が図１に示されるような直線区間を走行している状態から曲線区間を通過すると、台車１１は図８に示されるように車体１２の床板１３に相対して枢着部である軸部１８
を回動軸として回動される。 その時、バネ部材２３におけるバネ部２３ｅの先端に形成されている係止部２３ｆ
は車体１２の床板１３中央に設けられた係止用突起２５
に係止しているため屈曲させられて撓み、これによりバネ力が蓄えられる。

【００３２】ところで、台車１１の車体１２に相対した回動に伴って、台車１１の台座板１５ｂ上に立設した２
つの棒状部材１７も軸部１８を中心として車体１２に相対して円弧線上を曲線区間外側に移動することから、曲線区間外側に位置する台車１１上の１つの棒状部材１７
は傾斜した重り板２１の傾斜ガイド面に摺接しながらその外側の下端側に移動し、曲線区間内側に位置する台車１１上の他の１つの棒状部材１７は傾斜した他方の重り板２１の傾斜ガイド面に摺接しながらその内側の上端側に移動する。

【００３３】このように台車１１が車体１２との軸部１
８を回転中心線として当該車体１２に相対して回動することで曲線区間の外側に車体１２に相対して振られる２
つの棒状部材１７の円弧運動は、その高さが変らないことから水平面内での運動である。 従って、傾斜した重り板２１の傾斜ガイド面の下端側に移動した棒状部材１７
は、結局車体１２を上方に持ち上げ、また傾斜した他方の重り板２１の傾斜ガイド面の上端側に移動した棒状部材１７は、結局車体１２の横方向下向きへの傾斜を許す。

【００３４】これにより、台車１１上の車体１２は、図９に示されるように曲線区間通過時に曲線区間内側に強制的に傾くように揺動させられることになる。 その結果、車体の重心作用（重力）方向がその垂直中心軸線から曲線区間内側に傾く。 そのため、車体に発生する遠心力に対抗することができ、その分だけ当該模型車両を曲線区間で高速に通過させることができる。

【００３５】そして、この鉄道模型車両１０が曲線区間から出て直線区間に入り始めると、台車１１と車体１２
とは、前述したバネ部材２３におけるバネ部２３ｅに蓄えられたバネエネルギーにより直ちに元の相対的位置関係に復帰する。 このように鉄道模型車両１０が、曲線区間から直線区間に出た時には単に傾斜ガイド面と棒状部材１７との振り子作用にのみ頼らずにその相対的位置関係を強制的に戻すようにされている。

【００３６】このように曲線区間通過後に台車１１と車体１２との相対的位置関係を強制的に復帰させる必要について若干説明すると、この鉄道模型車両１０が比較的に低速で曲線区間から直線区間へ通り抜ける場合には台車１１と車体１２との相対的位置関係をバネ等により強制的に復帰させる必要はない。

【００３７】しかし、この鉄道模型車両１０を高速で曲線区間から直線区間に進入させると、台車１１の車体１
２に相対する回動による車体１２への復元力と車体１２
の傾斜運動の慣性力とにタイミング上のアンバランスが生じ、両者の追随性が極端に悪化する。 その結果、台車１１がレールから外れて脱線する恐れがある。 この現象は、例えば逆方向にカーブする曲線区間が連続するＳ字カーブ等を高速で通過した時には顕著に発生する。

【００３８】しかしながら、バネ部材２３で台車１１と車体１２との相対的位置関係をレールの状態に対して迅速に適正化しておけば、台車１１と車体１２との相対的な移動における追随性が良好になると共に台車１１の車体１２を復元させようとする負荷即ち仕事が緩和されることなり、たとえＳ字カーブ等を高速で通過した時でも台車１１がレールから外れて脱線することを防止できる。 ただし、このバネ部材２３は、鉄道模型車両１０が曲線区間から直線区間に進行している時や、右曲線から左曲線又はその逆へのＳ字曲線の通過時に傾いている車体１２を直立させるための補助的な力を加えるために働いているのであり、従ってこのバネ部材２３の主なる働きは車体１２が起き上がる最初の時ぐらいで、車体１２
が起き始めてしまうとバネの効果は減少する。

【００３９】ところで、鉄道模型車両１０が曲線区間から直線区間に移る時の車体１２の復元時における台車１
１の脱線は、更に別な原因でも起こる。 すなわち、この鉄道模型車両１０が曲線区間に入ると前述したように台車１１が車体１２に対して回動し、これにより台車１１
における２つの棒状部材１７の円弧運動と車体１２の重り板２１の傾斜ガイド面との協動作用により車体１２が横方向に傾斜することは既に説明した通りである。

【００４０】しかし、鉄道模型車両１０が曲線区間から直線区間に入りはじめて台車１１が車体１２に対して元の位置へ戻るように回動する時、台車１１における２つの棒状部材１７の円弧運動と車体１２の重り板２１の傾斜ガイド面とは既に傾斜している車体１２を起こすように仕事をすることになる。 すなわち、この仕事は、鉄道模型車両１０が直線区間から曲線区間に進入する時とは違って、車体１２が既に傾斜し、車体の重心作用（重力）方向がその垂直中心軸線から曲線区間内側に既に傾いた車体１２を起こすことなのであり、これが復元なのである。

【００４１】従って、台車１１の一方の棒状部材１７には傾斜ガイド面に直角な方向から大きな負荷が掛ることになる。 そのため、台車１１全体についてみると、台車１１の後方片側に斜め上方からの力が掛る。 ところが、
台車１１と車体１２とは、車体に振り子運動を起こさせるため、オフセットした位置でルーズに枢着されていることから、台車１１における前方側の車輪１４ａが浮き上がり、これにより台車１１の脱線が起こる。

【００４２】しかしながら、この実施形態に係る鉄道模型車両１０では、バネ部材２３の前端部上面にリブ２３
ｇが形成されているため、台車１１の前方が浮き上がるとこのリブ２３ｇがスペーサとなって車体１２の床板１
３下面に当接し、台車１１のこの浮き上がりを押えることから台車１１の脱線を防止することができる。 勿論、
このようなリブ２３ｇは、バネ部材２３に形成しなけらばならないものではなく、バネ部材２３を設置しない台車１１であれば、台車枠１５の台座板１５ｂに形成することができる。

【００４３】前述した実施形態の鉄道模型車両は、動力車両に牽引される客車、貨車等の付随車両に適用した場合について説明してきた。 通常、このような付随車両では車体内部に電気設備は存在しないが、客車については実車に酷似させるために室内灯又は行先表示灯等の照明設備が設けられていることが多い。 そのため、従来でもこのような客車の場合には動力車と同様に車体内に給電する手段が設けられている。

【００４４】そこで、前述したように車体に取り付けられた傾斜したガイド板と台車に設けた２つの棒状部材とからなる振り子機構を客車に設ける時に、このガイド板である重り板２１を車体１２内に設置された電気設備に電気的に接続された導電性の金属板で構成し、また台車１１に取り付けられた棒状部材１７を車輪１４ａに電気的に接続された金属製の集電棒で構成するようにすれば、電気設備への給電手段を兼用しながら車体１１を曲線区間で傾斜させるようにすることができ、多くの部品を使用することなく客車を構成することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の鉄道模型車両によれば、台車を２本の車軸間中心点より車体の長手方向端部側にオフセットした位置で車体の底面に、車体の横揺れを許す程度にルーズに枢着し、台車の上面に台車の幅方向に間隔をあけて２つの棒状部材を立設し、
車体の底面に各棒状部材の上端がそれぞれ当接するガイド板を設け、各ガイド板の棒状部材先端との当接面を車体の幅方向外側に下がる傾斜面とした簡単な構成により、台車上の車体を曲線区間通過時に当該曲線区間内側に強制的に傾くように揺動させることができる。 その結果、鉄道模型車両を曲線区間で高速に通過させることができる。

【００４６】また、台車の上面に、車体との枢着部より車体の中央方向に伸長し且つ台車の横方向に付勢力を有するバネ部材を設けると共にこのバネ部材の先端部を車体に係止して台車と車体との相対的な位置関係を強制的に復帰させて双方の追随性を高めたことにより、鉄道模型車両をＳ字カーブのような連続する曲線区間でも脱線することなくより高速に通過させることができる。

【００４７】更にまた、本発明の鉄道模型車両によれば、動力車両に牽引される付随車両に適用する場合、一般に車体内に設置される重りをガイド板として使用したことにより部品点数を多くすることなくこのような付随車両に適用することができる。 その場合、この付随車両が内部に電気設備が設けられた客車等であれば、この重り兼ガイド板を更に導電性の金属板とし、２つの棒状部材を車輪に電気的に接続した集電棒とすることにより、
やはり部品点数をふやすことなく曲線区間で車体が傾斜する手段を備える客車とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る鉄道模型車両における台車と車体との関係を概略的に示す断面図である。

【図２】図１に示される鉄道模型車両を構成する台車にバネ部材を取り付けて示す上面図である。

【図３】図２に示される台車の側面図である。

【図４】図１に示される鉄道模型車両を構成する車体の床板下面を部分的に下面図である。

【図５】台車枠の台座板上に取り付けられるバネ部材を示す平面図である。

【図６】図５のバネ部材を示す側面図である。

【図７】図５のバネ部材を示す底面図である。

【図８】曲線区間を通過中の台車と車体との相対的な回動状態を示す鉄道模型車両の底面図である。

【図９】曲線区間を通過中の台車と車体との相対的な揺動即ち傾斜状態を概略的に示す当該車両の断面図である。

【図１０】強制振り子方式による傾斜手段を備えた実際の鉄道車両を概略的に示す構成説明図である。

【符号の説明】

１０ 鉄道模型車両 １１ 台車 １２ 車体 １３ 床板 １４ 車輪部 １４ａ 車輪 １４ｂ 車軸 １５ 台車枠 １５ａ 側板 １５ｂ 台座板 １５ｃ 取付けアーム １６ 嵌合穴 １７ 棒状部材 １８ 軸部 １９ 切欠部 ２０ 開口部 ２１ 重り板（ガイド板） ２２ ネジ穴用ボス部 ２３ バネ部材 ２３ａ 開口部 ２３ｂ プレート本体 ２３ｃ 脚部 ２３ｄ 突起 ２３ｅ バネ部 ２３ｆ 係止部 ２３ｇ リブ ２４ リング状の隆起部 ２５ 係止用突起