JP5576689B2 - 車両制動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制動装置に関し、特に軌条を走行する車両の下部から下方に突出した導体フィンを磁界に通すことで、その車両の移動を制動する装置に関する。

従来から、導体を磁界に通すことでこの導体に渦電流を発生させ、発生した渦電流により生ずる力を制動力として利用した制動装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の制動装置は、磁界を永久磁石により発生させるようになっており、回転移動する導体の円盤にこの永久磁石を近づけ、円盤の動きを制動する。この特許文献１の制動装置は、制動位置と非制動位置との間で永久磁石を移動させる移動装置を有している。この移動装置により、通常時には、永久磁石を非制動位置に位置させることで、円盤に制動力が作用しないようにしておくことができ、また制動時には、永久磁石を制動位置に移動させることで円盤に制動力が作用するようにできる。

近年このような構成の制動装置を、軌条を走行する車両の制動装置に適用することが考えられている。車両の下部から導体フィンを下方に突出して設け、移動する車両の導体フィンを磁界に通すことで、その車両の移動を制動しようとするものである。ここで、磁界の発生源としては、上記のような永久磁石を利用したものとは別に、電磁石を利用したものも考えられる。しかし電磁石の利用には電力が必要となるため、電力の供給が寸断するような事態が生じた場合には、その車両を制動させることができない。このことを考慮すると、乗客が搭乗する車両の制動には永久磁石を利用するほうが好ましいといえる。

磁界の発生源として永久磁石を利用するためには、上述の移動装置のように、制動位置と非制動位置との間で永久磁石を移動させる構造が必要となる。軌条を走行する車両が、制動力を受けないでその位置を通過したい場合や、制動力を受けた後にさらに別の場所に移動したい場合等に、永久磁石を、制動力を発生させない位置に移動させる必要があるためである。

特開平６−１４５２３号公報

ところで上記のように制動装置が、制動位置と非制動位置との間で永久磁石を移動させるように構成された場合、仮に、永久磁石を移動させるための駆動部が故障してしまうと、永久磁石が非制動位置に位置したままとなってしまうことも考えられる。この場合には車両が制動されないという問題があり、この構成の制動装置では安全面において改善の余地があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、より一層安全対策が施された車両制動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の車両制動装置は以下の構成とする。

本発明は、軌条１を走行する車両２の下部から下方に突出した導体フィン２１を磁界に通すことで、その車両２の移動を制動する車両制動装置Ａである。この車両制動装置Ａは、前記軌条１に沿って配置される基台３と、略水平な枢軸４１を介して中間部が基台３に枢支され、一端が鉛直上方から枢軸４１廻りに揺動可能とされると共に他端が前記一端の動きに連動して鉛直下方から枢軸４１廻りに揺動可能とされた回動アーム４と、回動アーム４の前記一端側に設けられると共に前記磁界の発生源となる永久磁石５０と、回動アーム４を枢軸４１廻りに揺動させることで、永久磁石５０を制動位置とこの制動位置よりも下方の非制動位置との間で移動させる駆動部６と、回動アーム４の前記他端側に設けられ、駆動部６による駆動力が負荷されていない状態で永久磁石５０を前記制動位置に位置させるおもり７とを備え、前記回動アーム４は車両２の進行方向に離間した２つの支持アーム４０を有しており、この支持アーム４０は、前記枢軸４１と前記永久磁石５０とを連結する上アーム４２と、この上アーム４２に連結固定され、前記枢軸４１と前記おもり７とを連結する下アーム４３とを含み、この下アーム４３と前記おもり７と前記基台３とで平行リンクが構成されている。

永久磁石５０が非制動位置にある場合に、駆動部６が故障等して駆動力が回動アーム４に負荷されないと、おもり７の自重により回動アーム４が回動して永久磁石５０が制動位置に移動する。そしておもり７は、その自重により下限に位置したままとなるため、永久磁石５０は外力が新たに負荷されない限り制動位置に位置し続けることとなる。一方、永久磁石５０が制動位置にある場合に、駆動部６が故障等して駆動力が回動アーム４に負荷されないと、おもり７はその自重により下限に位置したままとなるため、永久磁石５０は外力が新たに負荷されない限り制動位置に位置し続ける。つまりこの車両制動装置Ａは、駆動部６が故障等して駆動力を発揮することができなくなった場合であっても、永久磁石５０が制動位置に位置するため、走行する車両２に制動力を与えることができる。

本発明によれば、より一層安全対策が施された車両制動装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の車両制動装置の側面図であり、永久磁石が制動位置にある状態を示している。 同上の側面図であり、永久磁石が非制動位置にある状態を示している。 図１におけるＣ−Ｃ断面図である。 本実施形態の使用例を示す側面図である。 本実施形態の使用例を示す正面図である。 本実施形態の使用例の全体を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面に基づいて説明する。図１〜３には本実施形態の車両制動装置Ａを示し、図４〜６には本実施形態の車両制動装置Ａが取り付けられた使用例を示す。以下、本実施形態の車両制動装置Ａを使用例における使用状態に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、軌条１に沿った方向を前後方向とし、特に車両２の進行方向を前方とする。

本実施形態の車両制動装置Ａは、装置に取り付けられた永久磁石５０が発する磁界により、車両２から突出する導体フィン２１に渦電流を発生させ、この渦電流と磁界とによって生ずる力を車両２への制動力として利用するものである。この制動力を軌条１を走行する車両２に与え、その車両２の減速・停止を行なう。

本使用例に使用される車両２は、図４，５に示されるように、人を搬送する輸送装置であり、人を搭乗させた状態で軌条１に沿って走行する。この車両２は、位置エネルギーを動力源としており、下降傾斜した軌条１に沿って移動することで位置エネルギーを運動エネルギーに変換して走行する。車両２は、人を搭乗させる車両本体２２と、車両本体２２の下部に設けられ軌条１上に車両本体２２を走行自在に支持する移動機構部２６と備えている。車両本体２２は、図４に示されるように、その外側面に出入り口２３が設けられており、その出入り口２３を塞ぐようにして扉２４が開閉可能に取り付けられている。車両本体２２の内面には座席２５が複数列設されている。移動機構部２６は、前後左右の４箇所に設けられた走行車輪部２７と、これら走行車輪部２７を支持するフレーム部２８と、このフレーム部２８に固設され且つフレーム部２８下面から下方に突出した導体フィン２１とを備える。各走行車輪部２７は、軌条１上部に接する回転自在な本車輪２７１と、軌条１下部に接する回転自在な下車輪２７２と、軌条１側部に接する回転自在な側車輪２７３とを有しており、これらの車輪によって軌条１を上下及び側方の一方の３点で挟み込んでいる。導体フィン２１は、その長手方向が前後に沿うようにフレーム部２８の左右方向の略中央に設けられており、対向する軌条１の略中間部に位置している。導体フィン２１は、板状をした側面視矩形形状となっており、その下端が軌条１の下端と略同じ高さに位置している。なお、図４中の符号２９は導体フィンを軽量化するために設けられた切欠部である。本使用例の導体フィン２１は、アルミニウムを主体として形成されている。導体フィン２１としては、本使用例のもの以外に、非磁性体の銅，銀，ジュラルミン等が好適に用いられる。

軌条１は、一対の平行な断面円形のレール１１からなり、図６に示されるように、その長手方向の始端と終端とが連結した環状軌道を描いている。図５に示されるように、この一対の平行なレール１１が、これらと平行な主桁１２に正面視略Ｙ字状の連結アーム１３を介して固設されている。軌条１は、図６に示されるように、環状軌道の一部に引揚装置１４を有している。この引揚装置１４の設けられている部分が、前方ほど漸次上方に位置するように傾斜しており、その他の部分が前方に行くほど下方に位置するように傾斜している。なお引揚装置１４としては、例えば、チェーン及び減速機付きモータ、あるいはワイヤー及び巻取装置などにより構成されたものが挙げられる。

本実施形態の車両制動装置Ａは、このような構成の軌条１に沿って配置されている。そして、車両制動装置Ａに設けられた永久磁石５０が、軌条１高さと略同位置に突出する位置と、軌条１下方に没入する位置との間で位置変更が可能となるように構成されている。本実施形態の車両制動装置Ａは、永久磁石５０が軌条１高さと略同位置に突出して車両２に制動力を与えることができる上限位置を制動位置とし、永久磁石５０が軌条１下方に完全に没入して車両２に制動力を与えることができない下限位置を非制動位置としている。この車両制動装置Ａは、図１〜３に示されるように、軌条１に沿って配置される基台３と、この基台３に枢軸４１を介して回動自在に枢支された回動アーム４と、回動アーム４の一端に設けられ永久磁石５０を主体とする磁界発生部５と、回動アーム４の他端に設けられたおもり７と、この回動アーム４を枢軸４１廻りに揺動させる駆動部６とを備えている。

基台３は、装置フレームとしての機能を有しており、図１，２に示されるように、回動アーム４の枢軸４１が取り付けられると共に主桁１２に跨るようにして取り付けられる基部３１と、この基部３１から上方に向けて突出した縦台部３２とを有する。基部３１は、その左右方向の中心が主桁１２の中心線と略一致するようにして取り付けられる。基部３１の縦台部３２とは反対側の端部には逆Ｌ字状をしたストッパ取付片３３が固設されており、このストッパ取付片３３にはストッパゴム３４が取り付けられている。このストッパゴム３４は磁界発生部５を下限位置で移動規制する。また、縦台部３２の上端にも板状のストッパゴム３５が設けられており、このストッパゴム３５は磁界発生部５を上限位置で移動規制する。

回動アーム４は、図３に示されるように左右に一対設けられており、図１，２に示されるように前後に平行な２つの支持アーム４０から構成されている。各支持アーム４０は、枢軸４１を介して上アーム４２と下アーム４３とが連結固定されており、上アーム４２の動きに連動して下アーム４３も動くので、上アーム４２と下アーム４３とが点対称に動く。支持アーム４０の枢軸４１は軸受部材４４により支承されており、この軸受部材４４は基台３の基部３１に固設されている。支持アーム４０は、図３に示されるように、左右方向において、上アーム４２がこの軸受部材４４よりも中央側に位置すると共に、下アーム４３が軸受部材４４よりも外方側に位置するようになっている。２つの支持アーム４０は、図１，２に示されるように、中間部で枢軸４１によって枢支されると共に上端で磁界発生部５により枢支連結されており、これらは平行リンクを構成している。このようにクランク状に形成された支持アーム４０は、揺動しても基台３に干渉しないようになっており、上アーム４２が鉛直上方から枢軸４１廻りに揺動可能となっていると共に、下アーム４３が鉛直下方から枢軸４１廻りに揺動可能となっている。

回転アームの上下両側の各先端には取付軸部４５，４６が突設されており、上方側の取付軸部４５には磁界発生部５が回動自在に連結され、下方側の取付軸部４６にはおもり７が回動自在に連結される。

磁界発生部５は、磁界を発生する部分であり、この磁界を利用して車両２の導体フィン２１に渦電流を発生させる。磁界の発生源には一対の永久磁石５０が用いられている。磁界発生部５は、所定の間隔で左右方向に離間した一対の永久磁石５０と、これら一対の永久磁石５０を回動アーム４に枢支連結する磁石固定部５１とを備える。永久磁石５０は、前後に長い棒状の磁石が用いられており、対向する面の間で一定の磁界の向き（磁力線の向き）を発生する。つまり、永久磁石５０の対向する面同士は互いに異極を向くように配置される。磁石固定部５１は、図３等に示されるように、横板５２上に永久磁石５０を固定するための固定台５３を突出した構成となっており、この横板５２の下面に、回動アーム４の取付軸部４５を回動自在に支承する軸受部材５４が取り付けられている。固定台５３には、ボルトなどの固着具５５を介して永久磁石５０が取り付けられる。上述のように磁界発生部５は、回動アーム４及び水平な基台３によって平行リンクを構成しているため、回動アーム４が前後に揺動しても常時水平な姿勢を保ったまま移動する。

おもり７は、図１〜３に示されるように、各回動アーム４に取り付けられており、駆動部６による駆動力が回動アーム４に負荷されていない状態で永久磁石５０を上限に位置させる。おもり７は、鉄製で且つ板状の複数のウェイトプレート７０を積層一体化して構成されており、このウェイトプレート７０の増減を行なうだけで簡単に重量の調節を行なうことができる。またおもり７は、少なくとも磁界発生部５よりも重くなっていると共に、駆動部６による駆動力を上回らないような重量となっている。おもり７は、上面に軸受部７１が形成されており、回動アーム４の下方側の取付軸部４６に回動自在に取り付けられる。なお、このおもり７においても回動アーム４と基台３とで平行リンクを構成しているため、安定した姿勢で上下移動する。

駆動部６は、図１，２に示されるように、回動アーム４を枢軸４１廻りに揺動させることで、磁界発生部５を制動位置（図１の磁界発生部５の位置）と非制動位置（図２の磁界発生部５の位置）との間で移動させる。本実施形態の駆動部６は、エアシリンダ６０で構成されており、磁界発生部５の位置を上限位置（制動位置）と下限位置（非制動位置）とで繰り返し移動させる。このエアシリンダ６０は、基台３の縦台部３２に回動自在に取り付けられており、ロッド６１の先端が回動アーム４の上アーム４２に回動自在に連結されている。このエアシリンダ６０は、ロッド６１を突出することで回動アーム４を後方に傾倒させ（図２の状態）、ロッド６１を元の状態に戻すことでその状態から回動アーム４を前方に向けて起立させる（図１の状態）。

このような構成の車両制動装置Ａは次のように動作する。エアシリンダ６０のロッド６１を突出させると、それに連動して回動アーム４が傾倒し、ロッド６１が突出しきったところで磁界発生部５が下限に位置する。このとき磁界発生部５の永久磁石５０は、水平な姿勢を保ったままやや弧状軌道を描きながら斜め下方に下降してゆき、最終的に下限に位置する。次にこの状態からエアシリンダ６０のロッド６１を引き込むと、それに連動して回動アーム４が起立し、ロッド６１が引き込まれきったところで磁界発生部５が上限に位置する。このとき磁界発生部５の永久磁石５０は、水平な姿勢を保ったままやや弧状軌道を描きながら斜め上方に上昇してゆき、最終的に上限に位置する。

上限に位置した永久磁石５０は、軌条１と略同じ高さに位置するようになっており、図３等に示されるように、軌条１を走行する車両２の導体フィン２１の軌道が描く仮想面Ｂを間に挟み、内面がこの仮想面Ｂにそれぞれ対向する。つまり、永久磁石５０は側方から見て上記仮想面Ｂと重なり合っている。このため軌条１を走行する車両２は、永久磁石５０が上限に位置しているときに車両制動装置Ａの上方を通過しようとすると、導体フィン２１がその磁界の方向に対し直角な方向に横切ることになって、その導体フィン２１に渦電流が発生し、その結果制動力を受けることになる。

下限に位置した永久磁石５０は、軌条１よりも下方に位置するようになっており、側方から見て上記仮想面Ｂとは重なり合わないように位置する。このため軌条１を走行する車両２は、永久磁石５０が下限に位置しているときに車両制動装置Ａの上方を通過しても、制動力を受けないで走行することができる。

ここで本実施形態の車両制動装置Ａは、駆動部６が故障などして駆動力を発生させることができなくなった場合でも、おもり７の自重により回動アーム４の下端が下方に向けて力を受け続けているので、磁界発生部５を上限に位置した状態とすることができる。磁界発生部５が下限に位置しているときに駆動部６に故障が発生した場合には、おもり７の自重により回動アーム４が起立して磁界発生部５が上限位置に移動するのと同時に、磁界発生部５の上限に位置にしたこの状態を維持する。一方、磁界発生部５が上限に位置しているときに駆動部６に故障が発生した場合には、自重により磁界発生部５が下降しようとするが、おもり７の自重がそれよりも重くなっているため、磁界発生部５の上限に位置にした状態を維持する。つまりこの車両制動装置Ａは、駆動部６が故障して駆動力を発揮することができなくなった場合であっても、永久磁石５０が制動位置に位置するため、走行する車両２に制動力を与えることができる。

以上、本実施形態の車両制動装置Ａを、人を搬送する輸送装置に使用した一例に基づいて説明したが、本発明の車両制動装置は、貨物を運搬するための輸送装置やジェットコースターに対しても当然適用可能である。さらに本発明の車両は、車両駆動部が設けられて自走する車両であってもよく、特に限定されるものではない。

本実施形態の車両制動装置Ａの駆動部６は、エアシリンダ６０により構成されていたが、例えば、油圧シリンダやモータにより駆動するものであってもよく、本発明の駆動部としては特に限定されるものではない。

さらに本実施形態の車両制動装置Ａは、駆動部６にエアシリンダ６０を用い、上限位置と下限位置とを繰り返すような構成であったが、本発明の車両制動装置はこのものに限定されず、例えば駆動部にモータを用いて、軌条１上に突出する永久磁石の突出高さを段階的に変化させるようにしてもよい。軌条１上に突出する永久磁石の突出高さを段階的に変化させることで、永久磁石の導体フィン２１と重なる部分の面積を変化させるように制御すれば、車両の制動力を変化させることができる。つまりこの場合、急な減速や緩慢な減速ならびに停止のいずれにも用いることができる。なおこの場合の永久磁石の制動位置は、上限だけでなく上限から下降した位置を含む幅のある領域となる。もちろんこの構成において駆動部が故障した場合であっても、おもりの自重により、永久磁石を制動位置にある上限に位置させることができる。

なお、本実施形態の永久磁石５０は一対設けられていたが、本発明の永久磁石は単数又は３つ以上であってもよく、その数量は特に限定されるものではない。

１ 軌条
２ 車両
２１ 導体フィン
３ 基台
３１ 基部
３２ 縦台部
３３ ストッパ取付片
３４ ストッパゴム
３５ ストッパゴム
４ 回動アーム
４０ 支持アーム
４１ 枢軸
４２ 上アーム
４３ 下アーム
５ 磁界発生部
５０ 永久磁石
５１ 磁石固定部
５５ 固着具
６ 駆動部
６０ エアシリンダ
６１ ロッド
７ おもり
７０ ウェイトプレート
７１ 軸受部
Ａ 車両制動装置

Claims (1)

1. 軌条を走行する車両の下部から下方に突出した導体フィンを磁界に通すことで、その車両の移動を制動する装置であって、
   前記軌条に沿って配置される基台と、
   略水平な枢軸を介して中間部が基台に枢支され、一端が鉛直上方から枢軸廻りに揺動可能とされると共に他端が前記一端の動きに連動して鉛直下方から枢軸廻りに揺動可能とされた回動アームと、
   回動アームの前記一端側に設けられると共に前記磁界の発生源となる永久磁石と、
   回動アームを枢軸廻りに揺動させることで、永久磁石を制動位置とこの制動位置よりも下方の非制動位置との間で移動させる駆動部と、
   回動アームの前記他端側に設けられ、駆動部による駆動力が負荷されていない状態で永久磁石を前記制動位置に位置させるおもりと
   を備え、
   前記回動アームは車両の進行方向に離間した２つの支持アームを有しており、
   この支持アームは、
   前記枢軸と前記永久磁石とを連結する上アームと、
   この上アームに連結固定され、前記枢軸と前記おもりとを連結する下アームと
   を含み、
   この下アームと前記おもりと前記基台とで平行リンクが構成されている
   ことを特徴とする車両制動装置。

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