JP2647203B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

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600m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
することができなくなった。

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3a,3a下端
部がNS極になってレール５を吸着し、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、重いがためにレー
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
心がいずれも小重量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。

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とで構成されている。

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13a,13a下側部にて上下に回動可能とな
っている。

なお、この可動鉄心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
相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ッパ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を中心として円弧面状にNS極の磁極端13b,
13bが形成されている。

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21a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
溝19内に摺接して前後方向に制動力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
磁束通路用面部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,1
3a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,13a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16,16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1
6bと16bとは第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ール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先端部がレー
ル15上面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13a,13
aの各上面と車両側部材23下面とは互いに前後に離間し
てロッド浮け29,30が設けられ、これら相互間に制動力
伝達アンカーロッド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の圧力源（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1
1を一定ストロース下降させる。

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13のん左右
磁極片13a,13aが磁化され、その磁束が下端のNS極の磁
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16a、16a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成するようになる。

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とロッド浮け30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13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,16b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11のコイル12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ッド31で車両側に伝えてい
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成したので、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、23……車両側部材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項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. 【請求項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. 【請求項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。