JPH0357766A - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高速鉄道車両等を電磁石とレールとの吸着摩擦
力を用いて制動する車両用ブレーキ装置に関する。

（従来の技術） 従来、高速鉄道車両のブレーキ装置としては、車輪にブ
レーキシューを押付けて制動力を得るものや、モータを
発電機として用いて車輪に制動力をかけるものがある。

これらブレーキ装置はいずれも車輪とレールとの間で期
待できる粘着力以内に制動力を抑えて作用させなければ
ならない。つまり高速走行中に、車輪とレールとの間で
発揮できる粘着力いっぱいに制動力を該車輪にかけると
、その車輪がロックしてスキッド状態となる危険性があ
り、一度スキッド状態になった車輪は再度粘着状態に戻
ることは期待できず車両の有効な制動力が得られない。

このために車輪に対する制動力は車両の速度との関連に
おいてどうしても限度以上かけることができず、車両の
制動距離は走行速度の関数として略決まってしまう。従
って車両の走行速度のアップを図ろうとしても、制動距
離８００ｍ以下と言った法律上の規制内におさまらなく
なってしまうことから、その限度以上には速度アップす
ることができなかった。

そこで、車輪とレールとの間の粘着力に頼らないブレー
キ装置として、電磁石とレールとの吸着摩擦力を用いて
制動する車両用ブレーキ装置（一般にレールブレーキと
称されている）があり、低速車両或いは産業車両に利用
されている。これは第７図に示すような電磁石１を用い
た構成で、このコイル２が巻回された鉄心３の左右磁極
片３ａ，３ａ相互を非磁性体４により強度的に補強し、
その状態で左右磁極片３ａ，３ａ下端部をレール５上面
に摺接させて、コイル２に電流を流すと、左右磁極片３
ａ．３ａ下端部がＮＳ極になってレール５に吸着し、そ
の時のレール５との吸着力と接触摩擦力により車両の制
動力を発生するものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前述の電磁石１とレール５の吸着摩擦力を利
用したブレーキ装置であれば、従来一般の車輪とレール
との間の粘着力に無関係であるので、制動力を強くして
車両の制動距離を短縮することが可能と考えられるが、
しかしながらこのブレーキ装置はあくまでも低速車両或
いは産業車両用であって、コイル２や鉄心３を含む電磁
石１の自重が極めて大きく、これを高速車両に設けて高
速走行中にレールに吸着させと、重いかためにレールの
不整などにより大きくバウンドしたりはじき飛ばされた
りする危険があり、期待した制動力が確保できず、高速
車両用としては実現困難であった。

本発明は前記事情に鑑みなされ、電磁石とレールの吸着
摩擦力を利用したブレーキ装置でありながら、高速走行
でレールに吸着接触させても、レールの不整などにより
大きくバウンドしたりはじき飛ばされたりする危険がな
く、安定した制動力が確保できて、車両の速度アップを
図っても法規で定めた制動距離内におさまるようにでき
る車両用ブレーキ装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するために、車両側に設けた電
磁石の磁力で鉄心をレールに吸着させ、その時の鉄心と
レールとの吸着力と接触摩擦力により車両の制動力を得
る車両用ブレーキ装置において、 前記電磁石を、コイルを巻回した鉄心本体と、この鉄心
本体に対し連結手段を介しそれぞれ上下動可能に拘束案
内され各々の先端部がレールに摺接できる左右一対の可
動鉄心とで構成し、且つその左右の可動鉄心は基端側に
前記鉄心本体の左右のＮＳ極に対し小間隙を存して対面
する磁束通路用面部を有すると共に、レールに摺接する
各々の先端部が該レールを一部通る磁気回路を構成する
ように相互に対向する磁極端を有する構造としたことを
特徴とする。

前記左右の可動鉄心の先端部相互の磁極端は、互いに小
間隙を存して噛み合う櫛歯状とすることが望ましい。

前記連結手段は、鉄心本体から左右に突設したブラケッ
トに左右の可動鉄心を上下に回動可能に枢着するピンと
し、左右の可動鉄心の基端側の磁束通路用面部は該ピン
を中心とした円弧面で鉄心本体の左右のＮＳ極に常に小
間隙を存して対面する構成とすることが望ましい。

（作　用） 前記構成の車両用ブレーキ装置であれば、電磁石の鉄心
のレールと接触する左右の磁極先端部を鉄心本体に対し
別部材の可動鉄心としているので、その左右の可動鉄心
がいずれも小重ユでレールに対する高速追従性が良くな
る。しかもその左右の可動鉄心が磁束通路用面部より鉄
心本体の左右のＮＳ極との間で磁束が通り易く、またそ
の各々の先端部が該レールを一部通る磁気回路を構成す
るように相互に対向する磁極端を有することから、レー
ル不整等があっても高速走行から安定した吸着作動が可
能で高い制動力が確保でき、車両の速度アップを図って
も法規で定めた制動距離内におさまるようにできる。

つまり、車両制動時には、車両側に支持した電磁石を一
定ストローク下降させるなどして、その左右の可動鉄心
先端部がレールに接触可能な状態となし、この状態で電
磁石のコイルに通電して励磁させることにより、左右の
可動鉄心がレールに吸着し、この吸着力と接触摩擦力と
により車両の制動力を得るようになる。その際、レール
に不整があっても、左右の可動鉄心だけが上下に変位し
て追従するようになり、その可動鉄心は質量が小さいの
で高速走行時でも大きくバウンドしたりはじき飛ばされ
たりすることなく安定した追従ができて、高速からブレ
ーキをかけることが可能となる。しかもその左右の可動
鉄心が磁束通路用面部より鉄心本体の左右のＮＳ極との
間で磁束が通り易く、且つ互いの先端部に対向する磁極
端を有してレールを一部通る磁気回路を構戊することか
ら、レールに対して確実に吸着して高い制動力が安定し
て得られるようになる。

こうした電磁石とレールとの吸着摩擦力利用のブレーキ
装置を、従来の車輪とレールとの粘着力利用のブレーキ
装置と併用することにより、さらに高速からの制動距離
を短縮することが可能となって、車両の常用速度を大幅
にアップすることが可能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図乃至第５図により説明す
る。

まず第１図において図中１１は電磁石全体を示す。この
電磁石１１は、コイル１２を巻回した鉄心本体１３と、
この鉄心本体１３に対し各々連結手段１４を介しそれぞ
れ上下動可能に拘束案内され各々の先端部がレール１５
上面に摺接できる左右一対の可動鉄心１６．１６とで構
戊されている。

前記鉄心本体１３は従来の鉄心と略同様に断面逆Ｕ字形
状で且つ第２図および第３図に示す如く前後に長尺とさ
れ、上片部にコイル１２が巻回されている。

この鉄心本体１３の左右磁極片１３ａ　　１３ａには、
前記可動鉄心１６の連結手段１４として、前後端及び中
間部位にそれぞれ左右外側方に突出してピン穴１７ａ付
きブラケット１７が設けられ、この左右それぞれ前後一
対ずつのブラケット１７、１７にピン１８を介し左右そ
れぞれ前後一対ずつ計４個の可動鉄心１６．１６が枢着
されて、これら各可動鉄心１６．１６が左右磁極片１３
ａ，１３ａ下側部にて上下に回動可能となっている。

なお、その可動鉄心１６の回動を許容する逃げ溝１９が
前記左右磁極片１３ａ，１３ａの中間部の一対のブラケ
ット１７，１７招互間に切欠形成されていると共に、各
ブラケット１７の先端上部には可動鉄心１６の下方への
必要以上のぶらさがり回動を規制するストツバ２０がそ
れぞれ突設されている。

また、前記鉄心本体１３の左右磁極片１３ａ，１３ａの
下端には前記ピン１８を中心とした円弧面状にＮＳ極の
磁極端１３ｂ，　　１３１）が形戊されている。

一方、前記左右の各可動鉄心１６は、第４図及び第５図
に示す如き形態で、基端側（上端側）前後端にそれぞれ
ピン穴２ｌａ付きリブ２１が設けられ、これらリブ２１
が前記鉄心本体１３の左右磁極片１３ａ，１３ａの前後
端面や中間逃げ満１９内に摺接して前後方向に制動カ伝
達を可能とした状態で、前記ブラケット１７にピン１８
により枢着されている。なお、この各可動鉄心１６のリ
ブ２１には前記ストッパ２０と衝合する突起２２が設け
られている。

またこの左右の可動鉄心１６．１６は基端側（上端側）
に磁束通路用而部１６ａがそれぞれ設けられている。こ
の磁束通路用面部１６ａは前記鉄心本体１３の左右の磁
極片１３ａ　　１３ａとの間で磁束を通り易くするため
に、この下端のＮＳ極の磁極端１３ｂ，１３ｂに対し常
に小間隙を存して対面するよう、該磁極片１３ａ，１３
ａと同様に可動鉄心１６の回動中心である前記ピン１８
を中心とした円弧面とされている。

更にまた、前記左右の可動鉄心１６、１６は下面をレー
ル１５に摺接する各々の先端部が該レール１５を一部通
る磁気回路を構成するように相互に対向する磁極端１６
ｂ，１６ｂを有している。

なおこの左右の可動鉄心１６．１６相互の磁極端１６ｂ
と１♂ｂ＝は第４図及び第５図に示す如く互いに間隙を
存して噛み合う山形の櫛歯状とされている。

こうしたブレーキ構成の電磁石１１は第２図に示す如く
車両台車や前後軸箱連結梁等のあまりレル１５との間隔
が大きく変動しない車両側部材２３に対して昇降支持機
構２４を介し取付け支持されている。つまり前記鉄心本
体１３の左右磁極片１３ａ，１３ａの前後端には支持穴
２５ａ付き張出し部２５がそれぞれ延出され、これら張
出し部２５が車両側部材２３より垂下した前後の支持腕
２６の下端部上に押上ばね２７を介して支持され、これ
で電磁石１１がレール１５に接触しない所定高さに浮上
保持されている。またその前後端の張出し部２５の支持
穴２５ａに前記車両側部材２３より垂下した前後のシリ
ンダ２８のピストンロッド２８ａ下端が連結され、この
シリンダ２８の押し下げ作動により電磁石１１全体が所
定距離下降して左右可動鉄心１６、１６先端部かレール
１５上而に摺接できるようになっている。

また、前記電磁石１１の鉄心本体１３の左右磁極片１３
ａ，１３ａの各上面と車両側部材２３下面とには互いに
前後に離間してロツド受け２９．３０が設けられ、これ
ら相互間に制動力伝達用アンカーロツド３１が連結され
ている。

而して、前述の構成の車両用ブレーキ装置の作用を述べ
ると、車両高速走行中に制動をかけるには、昇降支持機
構２４のシリンダ２８に圧力源（図示せず）から圧力空
気を送り込んでピストンロッド２８ａを押し下げて、電
磁石１１を一定ストローク下降させる。

これで左右の可動鉄心１６、１６の先端部がレール１５
上面に接触できる状態となり、この状態で電磁石１１の
コイル１２に通電して励磁させる。これにて鉄心本体１
３の左右磁極片１３ａ，１３ａが磁化され、その磁束が
下端のＮＳＩの磁極端１３ｂ，１３ｂから常に小間隙を
存して対面する磁束通路用面部１　６　ａ　Ｓ１　６　
ａを介して左右の可動鉄心１６、１６に通り、そこから
更に先端部の互いに間隔を存して噛合状態に対向する磁
極端１６ｂ，１６ｂとその相互間のレール１５の上面部
分とを通って磁気回路を構戊するようになる。

これで左右の可動鉄心１６．１６先端部はレール１５上
面に強力な吸着力で吸い付き、その多きな吸着力と接触
摩擦力とにより制動力が発生するようになる。

この制動力は左右の可動鉄心１６、１６のリブ２１から
鉄心本体１３の左右磁極片１３ａ，１３ａに伝わり、そ
こからロッド受け２９とアンカーロッド３１とロッド受
け３ｏを介して車両側部材２３に伝わり、車両を減速す
るようになる。

その際、レール１５に不整があっても、左右の可動鉄心
１６、１６だけが上下に回動変位して追従するようにな
り、その可動鉄心１６、１６は質量が小さいので高速走
行時でも大きくバウンドしたりはじき飛ばされたりする
ことなく安定した追従ができて、高速からブレーキをか
けることが可能となる。しかもその左右の可動鉄心１６
、１６が磁束通路用面部１６ａ，１６ａより鉄心本体１
３の左右のＮＳ極との間で磁束が通り易く、且つ互いの
先端部に対向する磁極端１６ｂ，　　１５！）を有して
レールを一部通る磁気回路を構成することから、レール
に対して確実に吸着して高い制動力が安定して得られる
ようになる。

また電磁石ｌ１のコイルｌ２は構造的に弱く損傷を受け
て短絡等を生じて大きな事故に結び付き安いが、こうし
た部分を過大な加速度にさらさず、車両側部材２３に支
持させているので、信頼性の向上に役立つようになる。

こうした電磁石１１とレール１５との吸着摩擦力利用の
ブレーキ装置を、従来の車輪とレールとの粘着力利用の
ブレーキ装置と併用することにより、さらに高速からの
制動距離を短縮することが可能となって、車両の常用速
度を大幅にアップすることが実現できるようになる。

なお、前記実施例では昇降支持機構２４にシリンダ２８
を用いて電磁石１１を押し下げるようにしたが、電磁石
１１の鉄心本体１３の左右磁極片１３ａ，１３ａの前後
端の張出し部２５も磁極として作用するものであること
から、これに対向する支持腕２６の下端部に磁性体を設
けておくことで、この相互の吸着で電磁石１１を引き下
げるようにしても可である。

また、制動力をアンカーロツド３１て車両側に伝えてい
るが、単に鉄心本体１３の左右磁極片１３ａ，１３ａの
前後端の張出し部２５先端を支持腕２６に摺接させてお
いて、そこから制動力を車両側に伝えるよういにしても
良い。

更に本発明では第６図に示す如く、鉄心本体１３側のブ
ラケット１７の先端上部のストッパ２０と、左右可動鉄
心１６のリブ２１の突起２２とに、更に外方に突出する
ようにしてばね座３２、３３を設け、この間にばね３４
を入れて設けておくことで、無通電時には左右の可動鉄
心１６、１６がばね３４により跳ね上げ回動してストッ
パ段部３５に当たって止まり、レール１５との間隔を大
きくとれるようになる。これで電磁石１１全体をあまり
大きく上昇させなくても済むようになる。

〔発明の効果〕

本発明は前述の如く構戊したので、電磁石とレールの吸
着摩擦力を利用したブレーキ装置でありながら、高速走
行でレールに吸着接触させても、レールの不整などによ
り大きくバウンドしたりはじき飛ばされたりする危険が
なく、安定した制動力が確保できて、車両の速度アップ
を図っても法規で定めた制動距離内におさまるようにで
きる非常に実用性大なる車両用ブレーキ装置が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部の制動作用状態の
断面図、第２図は同実施例における車両側部材への取付
け支持状態の側面図、第３図は同実施例における電磁石
のコイルを巻回した鉄心本体の斜視図、第４図は同実施
例における可動鉄心の単独の斜視図、第５図は同実施例
における４個の可動鉄心の配置状態を示す平面図、第６
図は本発明の他の実施例を示す要部の断面図、第７図は
従来例を示す断面図である。 １１・・・電磁石、１２・・・コイル、１３・・・鉄心
本体、１４・・・連結手段、１５・・・レール、１６・
・・動鉄心、１６ａ・・・磁束通路用面部、１６ｂ・・
・磁極端、１７・・・ブラケット、１８・・・ピン、２
３・・・車両側部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両側に設けた電磁石の磁力で鉄心をレールに吸
   着させ、その時の鉄心とレールとの吸着力と接触摩擦力
   により車両の制動力を得る車両用ブレーキ装置において
   、前記電磁石を、コイルを巻回した鉄心本体と、この鉄
   心本体に対し連結手段を介しそれぞれ上下動可能に拘束
   案内され各々の先端部がレールに摺接できる左右一対の
   可動鉄心とで構成し、且つその左右の可動鉄心は基端側
   に前記鉄心本体の左右のＮＳ極に対し小間隙を存して対
   面する磁束通路用面部を有すると共に、レールに摺接す
   る各々の先端部が該レールを一部通る磁気回路を構成す
   るように相互に対向する磁極端を有する構造としたこと
   を特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. （２）請求項１記載の車両用ブレーキ装置において、左
   右の可動鉄心の先端部相互の磁極端は互いに小間隙を存
   して噛み合う櫛歯状としたことを特徴とする車両用ブレ
   ーキ装置。
3. （３）請求項１記載の車両用ブレーキ装置において、連
   結手段は、鉄心本体から左右に突設したブラケットに左
   右の可動鉄心を上下に回動可能に枢着するピンとし、左
   右の可動鉄心の基端側の磁束通路用面部は該ピンを中心
   とした円弧面で鉄心本体の左右のＮＳ極に常に小間隙を
   存して対面する構成であることを特徴とする車両用ブレ
   ーキ装置。