JPH06107175A

JPH06107175A - 磁気浮上式車両用ブレーキシュー

Info

Publication number: JPH06107175A
Application number: JP28221292A
Authority: JP
Inventors: Norimichi Kumagai; 則道熊谷; Hideyuki Yasuda; 秀行保田; Kaname Demura; 要出村; Eiji Shindo; 英二進藤
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Railway Technical Research Institute
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Railway Technical Research Institute
Priority date: 1992-09-29
Filing date: 1992-09-29
Publication date: 1994-04-19
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: JP3436549B2

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気浮上式車両用ブレーキシューの提供。【構成】支持部材本体１ａの摺動摩擦方向Ａの両端部
に突出する主当接部１ｂ，１ｃを有すると共に、中間部
に突出する副当接部１ｄ，１ｅを少なくとも１個有する
支持部材１を、非磁性で低熱伝導率の金属製とし、隣接
する主当接部１ｂ，１ｃ又は副当接部１ｄ，１ｅの間に
挟装して固設されるシューブロック２を、軽量で耐熱性
の高い炭素繊維強化／炭素複合材を主材として形成する
と共に、シューブロック２の炭素繊維の配向方向を摺動
摩擦方向Ａに実質的に一致させる。【効果】軽量な磁気浮上式車両用ブレーキシューを得
ることができる。シュー取付け用のボルト部材の負荷を
軽減し、かつ、支持部材の大きな塑性変形が抑制される
ので、消耗品であるシューの交換作業が著しく能率的と
なる。また、支持部材を分割形とした場合には、支持部
材本体を再使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮上式車両用ブレ
ーキシューに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】磁気浮上式車両は、磁気浮
上式リニアモータ推進等によつ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。
この種の車両では、浮上力が充分に得られず緊急着地す
るために、接地用のブレーキシューを車両側に設け、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つている。

【０００３】従来の磁気浮上式車両用ブレーキシューと
して、コンクリート軌道面に摺動摩擦するシューブロッ
クを、例えばＭｏ系材料（Ｍｏ又はＭｏ合金）とし、こ
のシューブロックを例えばチタン合金製の支持部材に接
合し、これを台車側のシュー受けに締結するものが提案
されている。

【０００４】しかしながら、シューブロックに使用され
るＭｏ系材料は、稀少金属であると共に、密度が高い
（１０．２ｇ／cm³程度）ため、その軽量化が求められ
ている。

【０００５】また、ブレーキシューは、高速からの使用
に伴う温度上昇により、一般に材料強度の低下を生ずる
が、この強度低下は金属材料において大きく、耐熱性が
高いといわれるＭｏ系材料でも使用条件によつては耐力
を超える熱応力が発生し、ブレーキシューをシュー受け
に締結する取付ボルトへの負荷が増加すると共に、ブレ
ーキシューに塑性変形がみられることがある。変形の大
きさによつては、ブレーキシューの取外し及びその再取
付けが難しくなり、ブレーキシューの矯正作業を要する
場合がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、
支持部材本体（１ａ）の摺動摩擦方向（Ａ）の両端部に
突出する主当接部（１ｂ，１ｃ）を有すると共に、中間
部に突出する副当接部（１ｄ，１ｅ）を少なくとも１個
有する支持部材（１）を、非磁性で低熱伝導率の金属製
とし、隣接する主当接部（１ｂ若しくは１ｃ）又は副当
接部（１ｄ若しくは１ｅ）の間に挟装して固設され、支
持部材本体（１ａ）と反対側面が摺動摩擦面（２ａ）を
形成するシューブロック（２）を、軽量で耐熱性の高い
炭素繊維強化／炭素複合材（Ｃ／Ｃコンポジット）を主
材として形成すると共に、シューブロック（２）の炭素
繊維の配向方向を摺動摩擦方向（Ａ）に実質的に一致さ
せることを特徴とする磁気浮上式車両用ブレーキシュー
である。そして、シューブロック（２）の摺動摩擦方向
（Ａ）の両端部を、支持部材本体（１ａ）側が次第に幅
広を成す傾斜面（２ｆ，２ｇ）にて形成し、該支持部材
（１）の主当接部（１ｂ，１ｃ）及び副当接部（１ｄ，
１ｅ）の対向両面を、シューブロック（２）の傾斜面
（２ｆ，２ｇ）に嵌合する斜面にてそれぞれ形成するこ
とができる。また、シューブロック（２）に段面（２
ｃ）を有する貫通孔（２ｅ）を形成し、前記段面（２
ｃ）に係止し、内周面に雌ねじ（７ｄ）を形成した取付
け用スリーブ（７）に、支持部材本体（１ａ）の裏面か
ら挿入するボルト部材（６）のねじ稈部（６ａ）を螺合
して該シューブロック（２）と該支持部材本体（１ａ）
とを締結することができる。

【０００７】

【作用】磁気浮上式車両の高速からの緊急着地制動時に
は、少なくともシューブロックの摺動摩擦面がコンクリ
ート軌道面に摺動摩擦して制動力を生じ、摩擦熱によつ
てシューブロックは１０００〜２０００℃にまで昇温す
る。この摺動摩擦に際し、摺動摩擦方向及びこれと直交
する上下方向に衝撃力（振動荷重）を受ける。Ｃ／Ｃコ
ンポジット製のシューブロックは、高温（２０００℃）
でも強度及び摩擦係数の低下がほとんどないので、比較
的高い摩擦係数値を有するシューブロックによつて磁気
浮上式車両が良好に制動される。

【０００８】更に、Ｃ／Ｃコンポジットにおいて、炭素
繊維の配向方向を摺動摩擦方向に実質的に一致させてあ
るので、シューブロックの厚さ方向の熱伝導を低下させ
ることができ、かつ、摺動摩擦方向に沿つた方向の熱伝
導が良好なため、摺動摩擦面の温度を均一化できる。こ
れにより、摺動摩擦面側に対して支持部材本体側の温度
上昇が低く抑えられる。また、支持部材本体側の温度上
昇の抑制効果は、支持部材自体を比較的熱伝導率の低い
金属にて形成することによつても得られる。

【０００９】このようにして、支持部材本体の温度上昇
が低く抑えられ、かつ、Ｃ／Ｃコンポジットの炭素繊維
方向の熱膨張が極めて小さいので、使用後に、支持部材
が過大な熱応力のために降伏し、冷却後に塑性変形に起
因してシューブロックの取り外しが困難になることや、
支持部材の塑性変形に起因してシューブロックに割れを
発生することが著しく軽減される。

【００１０】シューブロック及び支持部材の主当接部等
が使用によつて摩耗したならば、各シューブロック等を
取付け時とは逆の手順によつて取り外し、新品のシュー
ブロック等を磁気浮上式車両の台車側のシュー受けに締
結させる。また、支持部材本体と主・副当接部とを分割
した分割型とすれば、支持部材本体を再使用することが
できる。

【００１１】そして、請求項２の発明によれば、シュー
ブロックの摺動摩擦方向の両端部を、支持部材本体側が
次第に幅広を成す傾斜面にて形成し、該支持部材の主当
接部及び副当接部の対向両面を、シューブロックの傾斜
面に嵌合する斜面にてそれぞれ形成してあるので、軌道
面との摩擦力によるシューブロックの支持部材からの浮
き上がりや脱出が良好に防止される。

【００１２】更に、請求項３の発明によれば、支持部材
本体の裏面から挿入するボルト部材によつて、シューブ
ロックと支持部材本体とを締結することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１〜図９は、この発明の１実施例を示す。図中において
符号１は支持部材を示す。支持部材１は、金属にて製作
され、平板状をなす支持部材本体１ａの摺動摩擦方向Ａ
の両端部に、それぞれ主当接部１ｂ，１ｃを突出させて
形成すると共に、摺動摩擦方向Ａの中間部に２個の副当
接部１ｄ，１ｅを突出させて形成する。

【００１４】そして、隣接する主当接部１ｂ，１ｃ及び
副当接部１ｄ，１ｅの対向両面、具体的には、一方の主
当接部１ｂと一方の副当接部１ｄとの対向両面、一対の
副当接部１ｄ，１ｅの対向両面、他方の副当接部１ｅと
他方の主当接部１ｃとの対向両面を、それぞれ斜面にて
形成する。すなわち、副当接部１ｄ，１ｅは、その肉厚
が支持部材本体１ａに向けて次第に薄くなるように両側
面をくさび状に切取つて斜面を形成し、また、各主当接
部１ｂ，１ｃの内側面も同様にくさび状に切取つて斜面
を形成し、図３，図４に示すように対向する斜面間に台
形凹所３をそれぞれ形成させる。ここで、図３は支持部
材本体１ａと主当接部１ｂ，１ｃ及び副当接部１ｄ，１
ｅとが一体になつた一体型である。また、図４は、支持
部材本体１ａと主当接部１ｂ，１ｃ及び副当接部１ｄ，
１ｅとを別体とした分割型であり、支持部材本体１ａが
再使用できる構成としたものである。

【００１５】主当接部１ｂ，１ｃの各端面は、湾曲する
傾斜面部１ｆ，１ｇに形成され、また、図３，図４に示
す主当接部１ｂ，１ｃ及び両副当接部１ｄ，１ｅの支持
部材本体１ａからの高さＨは、シューブロック２の厚さ
にほぼ等しく設定されている。各傾斜面部１ｆ，１ｇの
両側部には、図２，図３，図４に示すようにそれぞれ座
面１ｈ，１ｉを形成し、各座面１ｈ，１ｉの中央部にシ
ュー受け１１との取付け用のボルト孔１ｊが穿設されて
いる。この傾斜面部１ｆ，１ｇは、ブレーキシューがコ
ンクリート軌道面１４上を摺動する際、傾斜面部１ｆ，
１ｇによつて進行方向前側に向かつて曲面を形成し、継
目段差等に激しく衝突することを防止する。各副当接部
１ｄ，１ｅの両側部にも、座面１ｋ，１ｍを形成し、各
座面１ｋ，１ｍの中央部にシュー受け１１との取付け用
のボルト孔１ｊが穿設されている。

【００１６】このような支持部材１は、シューが強力な
磁界の周辺に設置されることをも考慮して、非磁性材で
強度が高く、かつ、熱伝導率の比較的低い金属、例えば
ステンレス鋼にて製作する。

【００１７】この支持部材１に、複数個のシューブロッ
ク２が取付けられる。シューブロック２は、耐熱性が高
く、かつ、軽量なＣ／Ｃコンポジット（密度１．５０〜
１．９０ｇ／cm³）を主材とする材料（具体的には、Ｃ
／Ｃコンポジットにセラミックスを若干量添加した材
料）にて製作され、図１に示すように支持部材本体１ａ
側が幅広の台形断面をなすように形成して、両側部が、
前述した主当接部１ｂ，１ｃ及び副当接部１ｄ，１ｅの
対向両面の斜面に適合する傾斜面２ｆ，２ｇを形成して
いる。

【００１８】このＣ／Ｃコンポジット（炭素繊維強化／
炭素複合材）は、炭素繊維の間に炭素粒子を介在させた
構造を有し、近年、航空機用多板ブレーキの摩擦材とし
ての使用が実用化され、軽量かつ板厚方向では低熱伝導
率であると共に、ブレーキ用摩擦材として問題になる高
温時の材料強度も２０００℃程度までは常温強度より低
下することはなく、むしろ若干上昇気味であり、制動作
用が安定的に得られる。このようなＣ／Ｃコンポジット
において、炭素繊維の配向方向を摺動摩擦方向Ａに実質
的に一致させてある。

【００１９】磁気浮上式車両用ブレーキシューは、図
１，図２に示すように台形断面をなすシューブロック２
を、支持部材１の適合する各台形凹所３に挿入し、貫通
孔２ｅを使用し締結して構成される。すなわち、各シュ
ーブロック２が、隣接する主当接部１ｂ若しくは１ｃと
副当接部１ｄ若しくは１ｅとの間及び副当接部１ｄ，１
ｅ同士の間に、支持部材１の側面側から挿入され、あり
とあり溝との嵌合のように挟装して取付けられ、シュー
ブロック２の支持部材本体１ａと反対側面が摺動摩擦面
２ａを形成する。

【００２０】支持部材１へのシューブロック２の取付け
構造について説明する。各シューブロック２には、図６
に示すように摺動摩擦面２ａ側から順次に大径孔２ｂ及
び大径孔２ｂに段面２ｃを介して接続する中径孔２ｄか
らなる貫通孔２ｅが複数個（図示の実施例にあつては４
個）形成されている。７は取付け用スリーブであり、図
７に示すように筒状部７ａと、筒状部７ａの一端に形成
した外向きのフランジ部７ｂと、筒状部７ａの他端に形
成した突起部７ｃとを有し、内周面に雌ねじ７ｄを形成
してある。平板状の支持部材本体１ａには、図８に示す
ように小径孔１ｐ及び小径孔１ｐに接続する大径の凹所
１ｑをその厚さ方向に形成してあり、小径孔１ｐの内壁
には切欠き１ｒが付属している。

【００２１】この支持部材本体１ａに、シューブロック
２が次のようにして取付けられる。シューブロック２の
大径孔２ｂから取付け用スリーブ７を挿入し、中径孔２
ｄに筒状部７ａを嵌入させると共に、切欠き１ｒに突起
部７ｃを係合させ、フランジ部７ｂを段面２ｃに係止さ
せる。この状態で、図９に誇張して示すように中径孔２
ｄの軸線方向の長さＢと筒状部７ａの軸線方向の長さＣ
との差が締め代Ｄを形成する。かくして、取付け用スリ
ーブ７の筒状部７ａの他端が支持部材本体１ａに接触し
た状態で、フランジ部７ｂと支持部材本体１ａとの間で
シューブロック２に所定の締付力が付与されるように、
筒状部７ａの軸線方向長さＣが設定されている。

【００２２】次に、支持部材本体１ａの小径孔１ｐか
ら、つまり支持部材本体１ａの裏面からボルト部材６を
挿入し、ボルト部材６のねじ稈部６ａを取付け用スリー
ブ７の雌ねじ７ｄに螺合させ、所定の締付力を与える。
これにより、先ず締め代Ｄの分だけシューブロック２が
所定の締付力にて支持部材本体１ａに結合され、次い
で、中径孔２ｄの端面が支持部材本体１ａに圧接した状
態でボルト部材６に所定の締付力が付与される。その
際、ボルト部材６の頭部６ｂは、支持部材本体１ａの凹
所１ｑに受け入れられている。

【００２３】次に、作用について説明する。磁気浮上式
車両の高速からの緊急着地制動時には、シューブロック
２の摺動摩擦面２ａ並びに主当接部１ｂ，１ｃ及び副当
接部１ｄ，１ｅがコンクリート軌道面１４に摺動摩擦し
て制動力を生じ、摩擦熱によつてシューブロック２は１
０００〜２０００℃にまで昇温する。Ｃ／Ｃコンポジッ
ト製のシューブロック２は、高温（２０００℃）でも強
度及び摩擦係数の低下がほとんどなく、比較的高い摩擦
係数値を有するシューブロック２によつて磁気浮上式車
両は良好に制動される。その際、支持部材１の進行方向
前側となる主当接部１ｂ又は１ｃの傾斜面部１ｆ又は１
ｇが、コンクリート軌道面１４の継目段差等に激しく衝
突することを緩和する。

【００２４】また、台形断面をなすシューブロック２
を、支持部材１の適合する各台形凹所３に挿入してある
ので、コンクリート軌道面１４との摩擦力によるシュー
ブロック２の支持部材１からの浮き上がりや脱出が良好
に防止される。

【００２５】更に、Ｃ／Ｃコンポジットにおいて、炭素
繊維の配向方向を摺動摩擦方向Ａに実質的に一致させて
あるので、シューブロック２の厚さ方向の熱伝導を低下
させることができ、かつ、摺動摩擦方向Ａに沿つた方向
の熱伝導が良好なため、摺動摩擦面２ａの温度を均一化
できる。これにより、摺動摩擦面２ａ側に対して支持部
材本体１ａ側の温度上昇が低く抑えられる。また、支持
部材本体１ａ側の温度上昇の抑制効果は、支持部材１自
体を比較的熱伝導率の低いステンレス鋼にて形成したこ
とによつても得られる。

【００２６】このようにして、支持部材１の温度上昇が
低く抑えられるので、使用後に、支持部材１が過大な熱
応力のために降伏し、冷却後に塑性変形に起因してシュ
ーブロック２の取り外しが困難になることや、支持部材
１の塑性変形に起因してシューブロック２に割れを発生
することが著しく軽減される。

【００２７】シューブロック２及び支持部材１の主当接
部１ｂ，１ｃ及び副当接部１ｄ，１ｅが使用によつて摩
耗したなら、各シューブロック２等を取付け時とは逆の
手順によつて取り外し、図３に示す一体型のシューにあ
つては、新品のシューブロック２及び支持部材１を前述
したようにシュー受け１１に締結する。図４に示す分割
型のブレーキシューにあつては、支持部材本体１ａに取
付けた主当接部１ｂ，１ｃ及び副当接部１ｄ，１ｅが損
耗するので、ブレーキシューを新品とする際に主当接部
１ｂ，１ｃ及び副当接部１ｄ，１ｅを交換し、支持部材
本体１ａは再使用できる。

【００２８】加えて、上記構成の磁気浮上式車両用ブレ
ーキシューによれば、シューブロック２の締付力とボル
ト部材６の締付力とを別個独立に与えることができ、シ
ューブロック２を適性な締付力にて支持部材１に締結さ
せて機械的強度に比較的に劣つているシューブロック２
の損傷を防止することと、ボルト部材６に充分な締付力
を与えてボルト部材６の緩みを防止することとが良好に
両立する。更に、切欠き１ｒに突起部７ｃを係合させて
あるので、取付け用スリーブ７の回動が防止され、取付
け用スリーブ７の回動に起因するボルト部材６の緩みを
確実に防止することができる。その結果、シューブロッ
ク２に作用する制動トルクを支持部材１によつて堅固に
支持することができる。

【００２９】ところで、上記実施例にあつては、支持部
材本体１ａからの主当接部１ｂ，１ｃ及び両副当接部１
ｄ，１ｅの高さＨを、シューブロック２の厚さにほぼ等
しく設定したが、副当接部１ｄ，１ｅの高さは、図５に
示すように主当接部１ｂ，１ｃの高さＨよりも低く、つ
まり摺動摩擦面２ａと間隔を設けて設定することができ
る。これにより、緊急着地制動時に副当接部１ｄ，１ｅ
がコンクリート軌道面１４に摺動摩擦しなくなるので、
副当接部１ｄ，１ｅから支持部材本体１ａへの熱伝導を
更に低下させることができる。この副当接部１ｄ，１ｅ
の高さの低減量は、図６に示すシューブロック２の摩耗
代Ｌに合致させることができる。

【００３０】また、シューブロック２を支持部材１に摺
動摩擦方向Ａに３個取付けたが、シューブロック２の個
数は２個以上であればよい。シューブロック２を２個に
する場合には、副当接部１ｄ又は１ｅを中央部に１個形
成する。但し、コンクリート軌道面１４への摺動摩擦面
積は、支持部材１の和よりもシューブロック２の和の方
が大きくなるように設定する。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る磁気浮上式車両用ブレーキシューによれ
ば、下記の効果が得られる。（１）シューブロックを軽量で耐熱性の高い炭素繊維強
化／炭素複合材（密度１．５０〜１．９０ｇ／cm³）を
主材として形成したので、極めて軽量な磁気浮上式車両
用ブレーキシューを得ることができる。具体的には、Ｍ
ｏ系材料の約５０％、Ｍｏ／Ｔｉ合金よりも少なくとも
１０％以上は軽量化できる。

【００３２】（２）支持部材本体への熱伝導が良好に低
減され、支持部材の大きな塑性変形が抑制されるので、
消耗品であるシューブロック等の交換作業が著しく能率
的となる。具体的には、支持部材本体のシュー受け側の
温度上昇は、Ｍｏ／Ｔｉ合金拡散接合材に比して１／３
〜１／５程度となり、支持部材の摺動摩擦方向のそりに
よる変形は、約１／８に軽減していることが確認されて
いる。

【００３３】（３）支持部材の摺動摩擦方向の両端部に
主当接部を配置したので、機械的強度に比較的劣るシュ
ーブロックの衝撃力による損傷が良好に防止される。し
かして、ブレーキシュー全体の軽量化と損傷防止とが良
好に両立する。（４）請求項３の考案によれば、支持部材本体の裏面側
からボルト部材を挿入するので、シューブロック内に位
置する取付け用スリーブの段面に係止する部分の軸線方
向長さ及びシューブロックの貫通孔を比較的小径に設定
でき、シューブロックの摩耗代及び摺動摩擦面を大きく
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る磁気浮上式車両用ブ
レーキシューを示す側面図。

【図２】同じく底面図。

【図３】同じく支持部材を示す側面図。

【図４】同じく他の構造例に係る支持部材を示す側面
図。

【図５】同じく他の構造例に係るブレーキシューの要
部を示す斜視図。

【図６】同じくシューブロックの取付け構造を示す断
面図。

【図７】同じく取付け用スリーブを示す正面図。

【図８】同じく支持部材の要部を示す正面図。

【図９】同じくシューブロックの取付け構造の要部を
示す説明図。

【符号の説明】

１：支持部材、１ａ：支持部材本体、１ｂ，１ｃ：主当
接部、１ｄ，１ｅ：副当接部、１ｆ，１ｇ：傾斜面部、
１ｈ，１ｉ，１ｋ，１ｍ：座面、１ｊ：ボルト孔、１
ｐ：小径孔、１ｑ：凹所、１ｒ：切欠き、２：シューブ
ロック、２ａ：摺動摩擦面、２ｂ：大径孔、２ｃ：段
面、２ｄ：中径孔、２ｅ：貫通孔、２ｆ，２ｇ：傾斜
面、３：台形凹所、６：ボルト部材、６ａ：ねじ稈部、
６ｂ：頭部、７：取付け用スリーブ、７ａ：筒状部、７
ｂ：フランジ部、７ｃ：突起部、７ｄ：雌ねじ、１４：
コンクリート軌道面、Ａ：摺動摩擦方向、Ｂ：中径孔の
軸線方向の長さ、Ｃ：筒状部の軸線方向の長さ、Ｄ：締
め代。

フロントページの続き (72)発明者出村要埼玉県羽生市東５丁目４番71号株式会社曙ブレーキ中央技術研究所内 (72)発明者進藤英二埼玉県羽生市東５丁目４番71号株式会社曙ブレーキ中央技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持部材本体の摺動摩擦方向の両端部に
突出する主当接部を有すると共に、中間部に突出する副
当接部を少なくとも１個有する支持部材を、非磁性で低
熱伝導率の金属製とし、隣接する主当接部又は副当接部
の間に挟装して固設され、支持部材本体と反対側面が摺
動摩擦面を形成するシューブロックを、軽量で耐熱性の
高い炭素繊維強化／炭素複合材を主材として形成すると
共に、シューブロックの炭素繊維の配向方向を摺動摩擦
方向に実質的に一致させることを特徴とする磁気浮上式
車両用ブレーキシュー。
【請求項２】シューブロックの摺動摩擦方向の両端部
を、支持部材本体側が次第に幅広を成す傾斜面にて形成
し、該支持部材の主当接部及び副当接部の対向両面を、
シューブロックの傾斜面に嵌合する斜面にてそれぞれ形
成することを特徴とする請求項１の磁気浮上式車両用ブ
レーキシュー。
【請求項３】シューブロックに段面を有する貫通孔を
形成し、前記段面に係止し、内周面に雌ねじを形成した
取付け用スリーブに、支持部材本体の裏面から挿入する
ボルト部材のねじ稈部を螺合して該シューブロックと該
支持部材本体とを締結することを特徴とする請求項１又
は２の磁気浮上式車両用ブレーキシュー。