JPH0338465A - 磁気浮上式車両の滑走シユー - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気浮上式車両の滑走シューに関するもの
である。

〔従来の技術〕

磁気浮上式車両は、磁気浮上式リニアモータ推進等によ
って軌道上を浮上して走行する車両であり、低公害超高
速鉄道であるため、都市間の新しい輸送機関としてその
実用化が期待されている。

この磁気浮上式車両には、浮上刃が充分に得られず緊急
着地するために、車両側に滑走シューを設け、車両を軌
道面に安定的に支持しつつ適度のブレーキ作用を生じさ
せるようになっている。しかして、この滑走シューには
、高速からのブレーキ性能、軽量性、耐熱性、耐摩耗性
、非磁性、所要の強度等を備えることが望まれている。

従来の磁気浮上式車両の滑走シューとして、例えばチタ
ン合金製の裏板にモリブデン製の摺動摩擦材をリベット
にて締結してシューを構成し、このシューを台車側のシ
ュー受げに固着するものが提案されている。このような
構造の磁気浮上式車両のシューは、裏板をチタン合金製
とすることにより、軽量化、所要の強度、非磁性等が確
保されると共に、摺動摩擦材をモリブデン製とすること
により、高度の耐熱性、耐摩耗性、非磁性等が得られる
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の磁気浮上式車両の滑走
シューにあっては、リベットの締結力によって、チタン
合金製の裏板にモリブデン製の摺動摩擦材が接触する構
造であるため、裏板と摺動摩擦材との接触面に大きな接
触熱抵抗が存在し、緊急着地ブレーキ時に熱容量の小さ
い摺動摩擦材が過度に昇温する。磁気浮上式車両は、最
高速度５００ｋｍ／ｈ程度で走行するものであり、浮上
刃を失って緊急着地する際、摺動摩擦材がコンクリート
等の軌道面と激しく摺接する。この摩擦熱にてリベット
が軟化し、摺動摩擦材が浮き上がると共に熱変形し、こ
のようなブレーキの繰り返し作用によって摺動摩擦材の
浮き上がり及び熱変形が増進される。その結果、裏板の
熱吸収体としての機能が更に低下すると共に摺動摩擦材
の局部当たりを生し、安全上の問題を招くのみならず、
保守費や取替費が嵩むこととなっている。

ところで、シューをモリブデンにて一体形成した場合に
は、高密度で摩擦材としての性状は良好であるが、重量
大、コスト大かつ強度が低く、シュー受けへの取付は部
の所要の強度が得られないなどの不具合がある。一方、
シューをチタン合金にて一体形成した場合には、重量及
び強度の点では良好であるが、滑走軌道に摺接した際、
激しく火花を発生するなどの点で、実用性に欠ける。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなさ
れたものであり、その横或は、台車側に取付けられるシ
ュー受けに、非磁性金属製の裏板と、該裏板に金属接合
され、該裏板よりも熱膨張係数が小、比重が大、比強度
が小、高融点かつ耐摩耗性の高いモリブデン、モリブデ
ン合金又はタングステン製の摺動摩擦材とからなるシュ
ーを固着してなり、該摺動摩擦材が軌道面を滑走する磁
気浮上式車両の滑走シューであって、少なくとも該シュ
ーの滑走方向と交差する方向に、該シューの摺動摩擦材
側から裏板にまで達する切溝を形成した磁気浮上式車両
の滑走シューである。そして、裏板は、摺動摩擦材に金
属接合されたチタン又はチタン合金を有するものとする
ことができる。

すなわち、裏板は、チタン又はチタン合金単体にて構成
し、或いはチタン又はチタン合金にアルミニウム合金を
金属接合させた複合材にて構成することができる。

〔作用〕

シュー受けにシューを固着し、このシュー受けを台車に
取付けた状態にて、磁気浮上式車両が走行する。そして
、磁気浮上式車両の５１１！急着地ブレーキ時に、摺動
摩擦材が軌道面を滑走し、車体が支持される。この滑走
に伴って、摺動摩擦材が昇温し、特に車両の使用条件が
過酷な場合例えば高速度走行、車体重量が大等において
著しく昇温する。その際、裏板と摺動摩擦材との熱膨張
係数の相違に起因してつまり裏板の大きな熱膨張によっ
て、摺動摩擦材が引張力を受け、耐摩耗性を備えるモリ
ブデン、モリブデン合金又はタングステン製の摺動摩擦
材に剪断応力が作用する。

しかしながら、軌道面と摺接する摺動摩擦材は裏板と金
属接合によって全面的に一体化して熱伝導が良好であり
、実質的に熱容量が向上しているため、摺動摩擦材に生
ずる摩擦熱は熱吸収体として機能する裏板に良好に伝導
され、摺動摩擦材の過度の昇温が防止されると共に、切
溝の存在によって摺動摩擦材への応力が分散緩和される
ので、裏板に対して脆弱な摺動摩擦材の接合面近傍に亀
裂ひいては摺動摩擦材の欠損を発生することが良好に防
止される。シューは一般に滑走方向に長いため、少なく
ともシューの滑走方向と交差する方向に切溝を形成する
ことにより、摺動摩擦材が長手方向に分割されることと
なり、上記応力の分散作用が良好に得られる。そして、
裏板を、チタン又はチタン合金製とすることにより、シ
ューの軽量化、所要の強度等が良好に得られ、また、チ
タン又はチタン合金にアルミニウム合金を金属接合させ
て構成すれば、軽量化と熱容量増加とを良好に両立させ
ることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１．２図は、この発明の１実施例を示す０図中におい
て符号１は、磁気浮上式車両の台車を示し、台車１のブ
ラケッ）ｌａには、金属製のシュー受け２が、磁気浮上
式車両の滑走方向（第１図に矢印Ａにて示す。）と直交
して延在するビン３によって揺動自在に取付けられる。

またピン３と台車１との間には、磁気浮上式車両の滑走
方向（Ａ方向）に延在するブレーキアンカー４が設けら
れ、ブラケット１ａを補強している。モしてシュー受け
２の底面には、シュー５が複数個のボルト６ａ、ナラ）
６ｂによって着脱自在に固着され、滑走シューを構成す
る。

シュー５は、熱膨張係数が大、比重が小、比強度が大、
比較的低融点かつ耐摩耗性が比較的低い非磁性金属製の
裏板６と、裏板６に金属接合され、裏板６よりも熱膨張
係数が小、比重が大、比強度が小、高融点かつ耐摩耗性
が高いモリブデン、モリブデン合金又はタングステン製
の摺動摩擦材７とからなる。このような裏板６は、チタ
ン又はチタン合金単体型が好適であり、更に軽量化を遠
戚するために、摺動摩擦材７に金属接合されるチタン又
はチタン合金に、アルごニウム合金を金属接合させた複
合材製とすることができる。また摺動摩擦材７は、チタ
ン又はチタン合金に対し上記の性状を備える、モリブデ
ン若しくは高温での強度を向上させたモリブデン合金又
はタングステン製とする。

更に、裏板６の厚さは、磁気浮上式車両の重量を支持す
ると共に緊急着地時の衝撃力に耐え得、かつシュー受け
２への充分な取付は強度及び熱容量を得るのに必要な厚
さ（この実施例にあっては、２０ｆｆ１ｍに設定した。

）、また摺動摩擦材７の厚さは、摩耗量を考慮して定め
られ（この実施例にあっては、５ＩＩ１１に設定した。

）、シュ−５全体の大きさは、熱容量も考慮して定めら
れる。

このようなシュー５は、次のようにして製作される。す
なわち、第２図（ａ）及び（ｂ）に示すように平板状の
裏板６の一側表面に、摺動摩擦材７を構成する複数個（
この実施例にあっては６個）の摩擦片７Ａを相互に所定
間隔を保持して配置し、ＨＩＰ　（熱間等方圧加圧）に
て各摩擦片７Ａと裏板６とを金属接合する。ＨＩＰは、
アルゴン等の不活性ガス下で温度を上げて圧接する拡散
接合法であり、圧接した境界面が溶融して金属接合する
。その際、摺動摩擦材７は相互に所定間隔を保持して複
数個に分割されているため、ＨＩＰ接合完了後の冷却時
に、裏板６と摺動摩擦材７との熱膨張係数の差に起因し
てモリブデン、モリブデン合金又はタングステン製の摺
動摩擦材７に剪断応力が過大に発生し、接合面近傍に亀
裂を生ずることが防止される。ＨＩＰ接合終了後には、
第２図（Ｃ）に示すように複数個の摩擦片７Ａの間に位
置する裏板６を所定深さに切削し、摺動摩擦材７側から
裏板６にまで達し、シュー５の滑走方向（Ａ方向）と交
差する方向に延在する比較的深いＵ字形の切溝８８及び
滑走方向（Ａ方向）に延在する比較的浅いＵ字形の切溝
８ｂを形成する。各切溝８ａ、８ｂは、Ｕ字形に仕上げ
ることにより、応力集中箇所が生しないように考慮され
ている、また、この切溝８ａ、８ｂの形成と同時に、裏
板６の四隅及び切溝８ａの各両端部に、各ボルト６頭部
用の平坦な座面８ｃ及びボルト挿通用孔８ｄを形成する
。

ところで、大きな熱容量が必要でなくシュー５ひいては
裏板６を薄肉に形成する場合には、摺動摩擦材７の亀裂
は、ＨＩＰ接合時に生ずることは比較的少なく、主とし
て緊急着地ブレーキ時に過度に昇温しで生ずるため、摺
動摩擦材７を１枚の平板としてＨＩＰ接合に供し、ＨＩ
Ｐ接合後に情動摩擦材７側から裏板６にまで達する切溝
８ａ。

８ｂを必要に応して形成してもよい。

また、摺動摩擦材７を１枚の平板として、ＨＩＰ接合後
にシュー５を冷却すると、熱膨張係数の差に起因して第
３図に誇張して示すように摺動摩擦材７の滑走方向（Ａ
方向）中央部を凸とする湾曲歪みを発生する。そこで、
ＨＩＰ接合後に、シニー５の第３図に斜線にて示す部分
を切除して、シュー５の両面すなわち裏板６の上面及び
摺動摩擦材７の下面を平行平面に仕上げ加工することが
できる。この加工により、裏板６がシュー受け２に全面
にて密着すると共に、摺動摩擦材７が軌道９面に全面に
て摺接するようになる。加えて、シュー受け２は、台車
１のブラケットＩａにビン３によって揺動自在に取付け
られているため、ブレーキ時に揺動し、滑走方向（矢印
Ａ方向）前部の摺動摩擦材７の摩耗が促進されるが、第
３図に示す摺動摩擦材７によれば、その前後部が共に肉
厚に形成されているため、摺動摩擦材７の摺接面積を広
く確保しつつ、その厚さに応じた摩耗量が得られ、高価
なモリブデン等を有効利用することができると共に、裏
板６が軌道９面と直接摺接することが長期間にわたって
良好に防止される。

次に作用について説明する。

ボルト６ａ、ナツト６ｂにてシュー５を固着したシュー
受け２を、ピン３にて台車１に取付けた状態にて磁気浮
上式車両が走行する。そして、緊急着地時には、摺動Ｆ
ｆ！！擦材７がコンクリート製等の軌道９面を滑走し、
ブレーキ作用が得られると共に台車１が支持される。こ
の滑走に伴って、摺動ＦＪ擦材７が昇温し、特に車両使
用条件が過酷な場合例えば高速度走行、車体重量が大等
において著しく昇温し、摺動摩擦材７が１５００°Ｃ以
上にまで昇温する。そして、裏板６と摺動摩擦材７との
熱膨張係数の相違に起因してつまり裏板６の大きな熱膨
張によって摺動摩擦材７が引張力を受け、モリブデン等
からなる摺動摩擦材７に剪断応力が作用する。

しかしながら、軌道９面と摺接する摺動摩擦材７は裏板
６と金属接合によって全面的に一体化して熱伝導が良好
であり、実質的に熱容量が向上している。このため、摺
動摩擦材７に生ずる摩擦熱が熱吸収体として機能する裏
板６に良好に放散され、摺動摩擦材７の過度の昇温が防
止されると共に、切溝８ａ、８ｂの存在によって摺動摩
擦材７への応力が複数個の摩擦片７Ａに分散されて緩和
される。その結果、裏板６に対して脆弱な摺動摩擦材７
の接合面近傍に亀裂ひいては摺動摩擦材７の欠損等を発
生することが良好に防止される。なお、裏板６と摺動摩
擦材７との金属接合箇所の接合強度を実験にて測定した
ところ、摩擦方向の剪断応力が３０　ｋｇ　ｆ　／ｗａ
”以上であり、高速走行する磁気浮上式車両の滑走シュ
ーとして充分耐え得るものであることを確認した。

第４図には、シュー５の他の構造例を示す。この構造例
にあっては、第４図（ａ）及び（ｂ）に示すように平板
状の裏板６の一側表面に、複数個（この構造例にあって
は４個）の摩擦片７Ａを相互に所定間隔を確保して１単
位７Ｂとし、更に各単位７Ｂ間に大きめの間隔りを確保
して、滑走方向（六方向）に３単位配置し、裏板６と各
摩擦片７ＡとをＨＩＰ　（熱間等方圧加圧）にて金属接
合し、摺動摩擦材７を形成する。裏板６は、熱膨張係数
が大、比重が小かつ比強度の大きい非磁性金属製（例え
ば、チタン、チタン合金製等）であり、摺動摩擦材７は
、裏板６よりも熱膨張係数が小、比重が大、比強度が小
、高融点かつ耐摩耗性の高いモリブデン、モリブデン合
金又はタングステン製である。

この金属接合に際し、摺動摩擦材７には前記実施例と同
様に、裏板６と摺動摩擦材７との熱膨張係数の差に起因
してモリブデン等からなる摺動摩擦材７に剪断応力が発
生するが、摺動摩擦材７は複数個の摩擦片７Ａに分割さ
れているので、剪断応力が過大に発生することが回避さ
れ、摺動摩擦材７に亀裂を生ずることが防止される。

ＨＩＰ接合終了後には、第４図（ｃ）、（ｄ）に示すよ
うに、各単位７Ｂの間に位置するＨ板６を所定深さに切
削し、ｍ動摩擦材７側から裏板６にまで達し、シュー５
の滑走方向（六方向）と交差する方向に延在する比較的
深いＵ字形の切溝８ａ°を形成し、また各単位７Ａ内の
摩擦片７Ａ間に位置する裏板６も切削し、滑走方向（Ａ
方向）と交差する方向に延在する比較的浅いＵ字形の切
溝８ｅ″及び滑走方向（Ａ方向）に延在する比較的浅い
Ｕ字形の切溝８ｂ’をそれぞれ形成する。

なお、各切溝８ａ’　、８ｂ’　、８ｅ’　の形成に際
し、裏板６の四隅及び切溝８ａ’　の各両端部に、ポル
）６ａ頭部の座面８ｃ’及びボルト挿通用孔８ｄ’　を
形成する。

このようなシュー５を用いた磁気浮上式車両の滑走ソニ
ーによれば、摺動摩擦材７がコンクリート製の軌道９面
を滑走して摩擦熱にて昇温した際、裏板６と摺動摩擦材
７との熱膨張係数の差に起因してモリブデン等からなる
摺動摩擦材７に剪断応力が作用する。しかしながら、各
切溝８ａ８ｂ’　　　８ｅ’の存在によって摺動摩擦材
７に作用する応力が分散緩和され、摺動摩擦材７に亀裂
を発生することが良好に防止され、第２図に示す実施例
とほぼ同様の作用が得られる。また、この構造例によれ
ば、摺動摩擦材７を第２図に示す実施例よりも多数に分
割したので、同じ大きさのシュー５の場合、摺動摩擦材
７に作用する応力が更に分散され、その結果亀裂を生し
難い。

〔発明の効果〕

以上の説明によって理解されるように、この発明によれ
ば、下記の諸効果が得られる。

（１）摺動摩擦材は裏板に金属接合され、完全な接合状
態が得られるので、熱伝導が良く、裏板を熱吸収体とし
て充分に活用できると共に、摺動摩擦材側からｉＦｉに
まで達する切溝を形成して摺動摩擦材を分割したため、
摺動摩擦材に裏板との熱膨張係数の差に基づく亀裂を生
し難く、シューの耐久性が著しく向上する。

（２）摺動摩擦材に亀裂を生し難い構造であるため、ｉ
板の肉厚化が可能となり、裏板の肉厚化によってシュー
の熱容量が増大するので、摺動摩擦材の過熱が防止され
、この点からも摺動摩擦材の亀裂発生を抑制でき、また
耐摩耗性を備える摺動摩擦材の厚内化も図れてシューの
寿命を向上できる。

また裏板の肉厚化と切溝の形成とが相俟ってシューの異
常変形が防止され、軌道面との局部当たりに基づく偏摩
耗が回避されるため、シューの耐久性が著しく向上する
。

（３）シューは、非磁性金属製の裏板に、裏板よりも比
重が大であるモリブデン、モリブデン合金又はタングス
テン製の摺動摩擦材を金属接合して構成されているため
、モリブデン、モリブデン合金又はタングステン単体に
てシューを構成する場合と比較して、シューが軽量化さ
れる０例えば、裏板を軽量かつ比強度の高いチタン又は
チタン合金製とすることにより、シューの軽量化及び強
度向上を共に図ることができ、重量を５０％削減するこ
とも可能である。

（４）シュー（裏板）の再利用が可能である。すなわち
、長期使用により、摺動摩擦材が摩耗してシューの交換
が必要になり、シュー受けからシューを取り外した際、
高温の熱履歴を受けたシューに反りを生ずる傾向を呈す
る。しかし、この発明によれば、摺動摩擦材側から裏板
にまで達する切溝を形成したため、シューの反りが軽減
され、裏板の再利用が可能になる。

（５）摺動摩擦材を熱膨張係数の小さなモリブデン、モ
リブデン合金又はタングステンにて形成し、裏板を熱膨
張係数の大きな金属にて形成したため、金属接合、後の
摺動摩擦材に一般に圧縮応力が残存するが、ブレーキ時
に摺動摩擦材が昇温して熱膨張する際、摺動摩擦材の圧
縮残留応力が相殺される傾向になるため、シューの歪み
が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１．　２図はこの発明の１実施例を示し、第１図は滑
走シューを磁気浮上式車両に取付けた状態を示す正面図
１第２図（ａ）は金属接合前のシューを示す正面図、第
２図（ｂ）は同しく平面図第２図（ｃ）は金属接合後の
シューを示す正面図、第２図（ｄ）は同しく平面図、第
３図はシューを示す説明図、第４図はシューの他の構造
例を示し、第４図（ａ）は金属接合前のシューを示す正
面図、第４図（ｂ）は同しく平面図、第４図（Ｃ）は金
属接合後のシューを示す正面図、第４図（ｄ）は同じく
平面図である。 ｌ：台車、２：シュー受け、３：ピン、５：シュー、６
：裏板、７：摺動摩擦材、８ａ、８ｂ。 ８ａ’　、８ｂ’　、８ｅ’　　：切溝、８ｃ、８ｃ’
　　：座面、８ｄ、８ｄ’　　：ボルト挿通用孔、９：
軌道、Ａ：滑走方向。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、台車側に取付けられるシュー受けに、非磁性金
   属製の裏板と、該裏板に金属接合され、該裏板よりも熱
   膨張係数が小、比重が大、比強度が小、高融点かつ耐摩
   耗性の高いモリブデン、モリブデン合金又はタングステ
   ン製の摺動摩擦材とからなるシューを固着してなり、該
   摺動摩擦材が軌道面を滑走する磁気浮上式車両の滑走シ
   ューであつて、少なくとも該シューの滑走方向と交差す
   る方向に、該シューの摺動摩擦材側から裏板にまで達す
   る切溝を形成したことを特徴とする磁気浮上式車両の滑
   走シュー。
2. （２）、裏板が、摺動摩擦材に金属接合されたチタン又
   はチタン合金を有する請求項（１）記載の磁気浮上式車
   両の滑走シュー。