JPH06122360A - 高速移動体の車輪ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 最高速度からの制動時、ホイールビード部の
温度をタイヤの保護温度以下に保持できて、高速移動体
停止後のタイヤ走行による牽引を可能にする。 【構成】 水冷却装置のノズル２２、２９から車輪のホ
イールビード部２３、３０へ冷却水を噴射して、同ホイ
ールビード部２３、３０を冷却水により強制的に冷却す
る。従って車輛最高速度５００〔ｋｍ／ｈ〕（制動エネ
ルギー: ６°×１０⁶ 〔ｋｇｆ−ｍ〕）からの制動時、
ホイールビード部２３、３０がタイヤ１の保護温度であ
る１８０〔℃〕を超過しなくて、タイヤビード部に変
形、溶融が生ぜず、ホイールビード部２３、３０とタイ
ヤビード部との接触部からタイヤ１内部の圧力空気が外
部に漏洩しなくて、車輛停止後のタイヤ走行による牽引
が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータ・カー、
航空機、高速車輛等のデイスクブレーキ等に適用する高
速移動体の車輪ブレーキ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリニアモータ・カーに搭載してい
るデイスクブレーキ装置を図８により説明すると、１が
タイヤ（車輪）、２がホイール、２３がキヤリヤ側ホイ
ールビード部、３０がスポーク側ホイールビード部、３
４がブレーキデイスク、３５がＣ／Ｃ（カーボン／カー
ボン材）、３６がシールドヒート、３７が耐熱材／断熱
コーテイング層、３８がキーパツド、３９がピストンパ
ツド、４０が放熱板、４１が空気流入口、４２がホイー
ルフインである。

【０００３】上記従来のデイスクブレーキ装置では、ホ
イールビード部３０の温度上昇を次の対策により抑制し
ている。 （１）高制動エネルギー吸収対策。 （ａ）ホイール２（ＨＥＡＴ ＭＡＳＳ）の増加。 （ｂ）ブレーキデイスク３４の容量増加。

【０００４】（ｃ）Ｃ／Ｃ（カーボン／カーボン材）３
５の高密度化。 （２）輻射対策。 （ａ）シールドヒート３６の形状変更。 （３）断熱対策。 （ａ）耐熱材／断熱コーテイング層３７の追加。

【０００５】（ｂ）キーパツド３８の挿入。 （ｃ）ピストンパツド３９の挿入。 （４）放熱対策。 （ａ）放熱板４０の追加。 （ｂ）空気流入口４１の追加。

【０００６】（ｃ）ホイールフイン４１の追加。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の自然冷却対
策では、車輛最高速度５００〔ｋｍ／ｈ〕（制動エネル
ギー: ６°×１０⁶ 〔ｋｇｆ−ｍ〕）からの制動時、ホ
イールビード部２３、３０がタイヤ１の保護温度である
１８０〔℃〕を超過して、タイヤビード部に変形、溶融
が生じて、ホイールビード部２３、３０とタイヤビード
部との接触部からタイヤ１内部の圧力空気が外部に漏洩
する。そのため、車輛停止後のタイヤ走行による牽引が
不可能になる。またタイヤビード部の変形、溶融だけに
止まらず、ひいてはタイヤバーストに繋がる可能性が高
くて、非常に危険である。

【０００８】また前記従来の自然冷却対策では、各部品
の装着に伴う重量増加に対するホイールビード部２３、
３０の冷却効果の割合が比較的小さい。即ち、ホイール
ビード部２３、３０の自然冷却効果を高めようとする
と、デイスクブレーキ装置の重量が増加する。この重量
増加は、浮上走行方式を採るリニアモータ・カーにとっ
て避けなければならない問題である。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、最高速度からの制動時、
ホイールビード部の温度をタイヤの保護温度以下に保持
できて、高速移動体停止後のタイヤ走行による牽引を可
能にする高速移動体の車輪ブレーキ装置を提供しようと
する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の高速移動体の車輪ブレーキ装置は、ノズ
ルから車輪のホイールビード部へ冷却水を噴射して同ホ
イールビード部を冷却する水冷却装置を具えている。

【００１１】

【作用】本発明の高速移動体の車輪ブレーキ装置は前記
のように構成されており、水冷却装置のノズルから車輪
のホイールビード部へ冷却水を噴射して、同ホイールビ
ード部を冷却水により強制的に冷却する。

【００１２】

【実施例】次に本発明の高速移動体の車輪ブレーキ装置
を図１〜図７に示す実施例により説明する。図１〜図３
は、車輪ブレーキ装置用水冷却装置の加圧部を示し、図
４は、車輪ブレーキ装置用水冷却装置の蓄圧部を示し、
図５は、車輪ブレーキ装置用水冷却装置のキヤリア側散
水部を示し、図６は、車輪ブレーキ装置用水冷却装置の
スポーク側散水部を示し、図７は、車輪ブレーキ装置用
水冷却装置の全体を示している。

【００１３】先ず図１〜３により車輪ブレーキ装置用水
冷却装置の加圧部を説明すると、１がタイヤ（車輪）、
２がホイール、２３が同ホイール２に設けたキヤリヤ側
ホイールビード部、３０が同ホイール２に設けたスポー
ク側ホイールビード部、３が同ホイール２のキヤリヤ側
に設けた歯車付補助輪、５が同歯車付補助輪３に噛合し
たピストン駆動用歯車、４が伸縮装置、６が同伸縮装置
４と上記ピストン駆動用歯車５との間に介装したスプリ
ング、８がポンプ、１０が同ポンプ８のシリンダ、９が
同シリンダ１０内を昇降するピストン、７が同ピストン
９と上記ピストン駆動用歯車６の偏心位置とを連結する
連接棒、１１が上記シリンダ１０の頂部に取付けた吸気
バルブ、１２が上記シリンダ１０の頂部に取付けた排気
バルブ、１３が同排気バルブ１２に接続した配管、２４
がキヤリヤ、２５が中空のアクスルである。

【００１４】次に図４により車輪ブレーキ装置用水冷却
装置の蓄圧部を説明すると、１４がアキユムレータ、１
５が同アキユムレータ１４に設けた吸気バルブで、この
吸気バルブ１５が上記配管１３を介して図１、図３の排
気バルブ１２に接続している。１６が開閉弁、１８、１
９、２０が配管、１６が同配管１８に設けた開閉弁、１
７が同アキユムレータ１４に設けた放出用開閉弁であ
る。

【００１５】次に図５、図７により車輪ブレーキ装置用
水冷却装置のキヤリア側散水部を説明すると、２１が環
状のクーリングチユーブ、２２が同クーリングチユーブ
２１の円周方向等間隔位置に設けたノズルで、同クーリ
ングチユーブ２１が図４の配管１９に接続している。次
に図６、図７により車輪ブレーキ装置用水冷却装置のス
ポーク側散水部を説明すると、２６が回転部で、同回転
部２６が図４の配管２０に接続している。また２７が同
回転部２６を中心に回転する中空ロツド、２８が同中空
ロツド２７の先端部に取付けた噴霧器、２９が同噴霧器
２８に設けたノズル、３１が上記中空ロツド２７の他端
部に取付けたバランスウエイト、３２がスポーク側散水
部の全体を示すスプリンクラーである。

【００１６】次に前記図１〜図７に示す車輪ブレーキ装
置用水冷却装置の作用を具体的に説明する。 〔車輛通常走行時〕リニアモータ・カーのタイヤ（車
輪）１は、浮上走行時には、図１の上昇位置Ａにあり、
地上走行時には、図１の下降位置Ｂにある。このため、
タイヤ（車輪）１は、浮上走行時には回転せず、地上走
行時のみに回転する。

【００１７】地上走行時、タイヤ（車輪）１が回転する
と、その回転がホイール２に伝えられて、ホーイル２と
歯車付補助輪３とが回転する。一方、車輛通常走行時に
は、伸縮装置４によりピストン駆動用歯車５が図１の通
常位置Ｃに保持されており、このため、歯車付補助輪３
の回転がピストン駆動用歯車５に伝達されない。従って
車輛通常走行時には、車輪ブレーキ装置用水冷却装置が
作動しない。

【００１８】〔車輛緊急制動時〕車輛緊急制動時には、
伸縮装置４によりピストン駆動用歯車５が図１の前進位
置Ｄに前進する。またリニアモータ・カーが浮上走行か
ら地上走行に移る直前に、タイヤ（車輪）１が上昇位置
Ａから下降位置Ｂに移動する。その際、スプリング６が
作用して、ピストン駆動用歯車５が歯車付補助輪３に円
滑に噛合する。

【００１９】これらのピストン駆動用歯車５と歯車付補
助輪３とが噛合すると、ピストン駆動用歯車５が回転
し、この回転が連接棒７を介しポンプ８のピストン９に
伝達されて、ピストン９が昇降し、ピストン９が図３の
上死点Ｆから下死点Ｇに移動する際に、外気を吸気バル
ブ１１からシリンダ１０内へ吸引し、ピストン９が図３
の下死点Ｇから上死点Ｆに移動する際に、吸引した外気
を排気バルブ１２から配管１３へ排気する。なお吸気バ
ルブ１１及び排気バルブ１２は、逆止弁（チエツクバル
ブ）であり、バルブ内での空気の流れは一方通行（図３
の矢印参照）である。

【００２０】上記排気バルブ１２から配管１３へ排気し
た空気は、アキユムレータ１４の吸気バルブ１５を経て
アキユムレータ１４内へ送り込まれる。なおこの吸気バ
ルブ１５も、逆止弁（チエツクバルブ）であり、バルブ
内での空気の流れは一方通行（図４の矢印参照）であ
る。このとき、開閉弁１６及び放出用開閉弁１７は、閉
状態にあり、吸気バルブ１５から送り込まれた空気によ
り、アキユムレータ１４内は、蓄圧状態になる。なおア
キユムレータ１４内には、予め水が注入されているた
め、車輛停止後、開閉弁１６を開状態にすると、アキユ
ムレータ１４内の水が開閉弁１６を経て配管１８に送り
込まれる。

【００２１】上記放出用開閉弁１７は、車輛通常走行時
には、開状態にあり、車輛緊急制動時には、閉状態にな
る。そのため、車輛通常走行時（地上通常走行時）、伸
縮装置４が誤作動により、ピストン駆動用歯車５を図１
の前進位置Ｄに前進させても、ポンプ８によりアキユム
レータ１４内に送り込まれた空気は、放出用開閉弁１７
からアキユムレータ１４外へ放出され、アキユムレータ
１４内が異常加圧状態にならなくて、アキユムレータ１
４の破損、冷却水の外部への放出などが防止される。

【００２２】上記のようにアキユムレータ１４から配管
１８に送り込むまれた水は、図４の分岐点Ｈで、配管１
９に向かうものと配管２０に向かうものとに分かれる。
そして配管１９に流入した水は、環状のクーリングチユ
ーブ２１内を経て各ノズル２２から歯車付補助輪３、キ
ヤリヤ側ホイールビード部２３、またはその付近のホイ
ール２部へ散水されて、同キヤリヤ側ホイールビード部
２３が冷却される。

【００２３】なお環状のクーリングチユーブ２１には、
円周方向等間隔位置に複数のノズル２２が設けられてお
り、これらのノズル２２から水が一斉に散水されるの
で、キヤリヤ側ホイールビード部２３が短時間で冷却さ
れる。このクーリングチユーブ２１は、キヤリヤ２４に
取付けられているので、タイヤ（車輪）１の回転による
影響を受けなくて、故障する確率が小さい。

【００２４】一方、上記配管２０は、中空のアクスル２
５内を通って回転部２６内に接続しており、上記のよう
にアキユムレータ１４から配管２０に送り込まれた水
は、回転部２６内と中空ロツド２７内と噴霧器２８内と
を経てノズル２９からスポーク側ホイールビード部３０
とその周辺とに散水されて、同スポーク側ホイールビー
ド部３０が冷却される。

【００２５】上記中空ロツド２７の反対側端部には、バ
ランスウエイト３１が取付けられており、中空ロツド２
７の先端部に回転方向の荷重が加わると、スプリンクラ
ー３２は、図２示す車輪回転中心軸線Ｉ上に位置する回
転部２６を中心として回転するが、ノズル２９の噴射方
向は、車輪回転中心軸線Ｉに対して傾斜しており、ノズ
ル２９から水を噴射すると、中空ロツド２７の先端部に
回転方向の荷重を加えることになり、スプリンクラー３
２が回転部２６を中心として回転する。その結果、スプ
リンクラー３２は、ノズル２９からスポーク側ホイール
ビード部３０とその周辺とに散水しながら、回転部２６
を中心に回転して、スポーク側ホイールビード部３０が
円周方向に均一に冷却される。

【００２６】なお作業員のミス等によりアキユムレータ
１４内に注水されていなかった場合、上記車輪ブレーキ
装置用水冷却装置は、空冷装置として作動する。その効
果は、水冷却に比べて多少劣るものの、キヤリヤ側ホイ
ールビード部２３及びスポーク側ホイールビード部３０
の冷却が可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の高速移動体の車輪ブレーキ装置
は前記のように水冷却装置のノズルから車輪のホイール
ビード部へ冷却水を噴射して、同ホイールビード部を強
制的に冷却するので、最高速度からの制動時、ホイール
ビード部の温度をタイヤの保護温度以下に保持できて、
高速移動体停止後のタイヤ走行による牽引が可能にな
る。即ち、車輛最高速度５００〔ｋｍ／ｈ〕（制動エネ
ルギー: ６°×１０⁶ 〔ｋｇｆ−ｍ〕）からの制動時、
ホイールビード部がタイヤ１の保護温度である１８０
〔℃〕を超過しなくて、タイヤビード部に変形、溶融が
生ぜず、ホイールビード部とタイヤビード部との接触部
からタイヤ（車輪）内部の圧力空気が外部に漏洩しなく
て、車輛停止後のタイヤ走行による牽引が不可能にな
る。

【００２８】なお前記実施例では、車輪の回転力を水冷
却装置の動力源に利用しているので、動力源を別に設置
する必要がなくて、重量軽減、省エネルギーが可能にな
る。また前記従来の自然冷却対策に比べると、必要とす
る部品数が比較的少なくて、この点からも重量軽減が可
能になる上に、メンテナンスが容易になる。またホイー
ルビード部の冷却に、水と空気とを使用しており、環境
汚染等の問題が発生しない。また水冷却装置を構成する
部品の殆どが機械部品であり、電気系トラブルの発生す
る確率が小さく、これらの点が相挨って安全性、信頼性
の高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる高速移動体の車輪ブレーキ装置
用水冷却装置の加圧部の一実施例を示す側面図である。

【図２】同車輪ブレーキ装置用水冷却装置の加圧部の正
面図である。

【図３】同車輪ブレーキ装置用水冷却装置の加圧部のポ
ンプの作用説明図である。

【図４】同車輪ブレーキ装置用水冷却装置の蓄圧部を示
す側面図である。

【図５】（ａ）は同車輪ブレーキ装置用水冷却装置のキ
ヤリア側散水部を示す側面図、（ｂ）はその正面図であ
る。

【図６】（ａ）は同車輪ブレーキ装置用水冷却装置のス
ポーク側散水部を示す側面図、（ｂ）はその正面図であ
る。

【図７】同車輪ブレーキ装置用水冷却装置の全体を示す
側面図である。

【図８】従来のリニアモータ・カーのデイスクブレーキ
装置の正面図である。

【符号の説明】

１ タイヤ（車輪） ２ ホイール ２３ キヤリヤ側ホイールビード部 ３０ スポーク側ホイールビード部 ２２ ノズル ２９ ノズル

フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 基仁 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 大島 浩 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 三好 雅人 愛知県名古屋市港区大江町10番地 三菱重 工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作 所内 (72)発明者 阿部 幸夫 神奈川県相模原市麻溝台一丁目12番１号 カヤバ工業株式会社相模工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから車輪のホイールビード部へ冷
   却水を噴射して同ホイールビード部を冷却する水冷却装
   置を具えていることを特徴とした高速移動体の車輪ブレ
   ーキ装置。