JPH06199237A - 炭素を主成分とする材料を使用する鉄道車両用制動システム - Google Patents
炭素を主成分とする材料を使用する鉄道車両用制動システムInfo
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Abstract
パッドを高温で作動させることができ、また摩擦係数の
変動にも拘わらず効果的で、確実な制動を可能とする特
殊な配置を有する制動アセンブリを備えた鉄道車両用制
動システムを提供する。 【構成】 台車を備えているか又は備えておらず、車両
の車軸3上に装着された少なくとも1つの制動アセンブ
リ2を含み、該アセンブリが摩擦ディスク22とパッド
23とを備え、少なくとも摩擦ディスクが、炭素を主成
分とする複合材料で製造され、摩擦ディスクが車軸上に
キー締めされ、パッドがディスクを包囲する要素26,
27内に収納された固定子24上に配置され、これらの
要素が車軸に対応する車両又は台車1によって支持され
ている鉄道車両用制動システムに関し、パッドの固定子
がアクチュエータ25によって起動され、前記要素が軌
道の遊び及びゆがみを許容する連接機構94を介して車
両又は前記台車によって支持され、戻し機構17が前記
要素を車両又は前記台車に接続している。
Description
ブレーキパッドの製造に炭素を主成分とする材料を使用
する鉄道車両用制動システムに関する。
に沿って走る主ブレーキ管と呼ばれる空気圧管を含んで
いる。空気圧管の圧縮空気圧レベルは制動(又は制動解
除)の基準レベルを決定する。安全上の理由から、主ブ
レーキ管が大気圧のときには、制動基準は最大になる。
反対に、主ブレーキ管内が公称圧力になると、制動は不
要である。従って、制動基準は、主ブレーキ管内の圧力
レベルによって与えられ、且つ流量リレーを制御するた
めにディストリビュータによって圧力値(又は負圧値)
に変換される。流量リレーは、補助タンクと呼ばれる圧
縮空気貯蔵庫内の蓄積(accumulee)圧力に基
づいてブレーキシリンダを充填する(か又は空にする)
ことを機能とする。流量リレーとブレーキシリンダとの
間には一般に、滑走防止用排気リレー(relais
d’echappement)と呼ばれるソレノイドバ
ルブが存在する。このソレノイドバルブは、車軸のスリ
ップを制御し且つブレーキシリンダを空にして大気圧に
することによってロックを防止することを機能とする電
子回路によって制御される。
耗を補正するために隙間調整器を備えている。隙間調整
器は一般に、台車に統合され且つ摩擦パッドがエネルギ
散逸機構(車輪及び/又はディスク)に加える応力を増
す機械装置を起動する。台車上のこのブレーキシリンダ
用空気圧供給回路は、ホースによって車体の回路に接続
されている。
に応じて、リレーは圧力増幅比を有してもよいし、有さ
なくてもよい。またリレーはこの情報に応じてブレーキ
シリンダ圧力を調整するために外部情報を考慮してもよ
い。
パッドを介しての列車の制動は現在、多くの研究の対象
である。この型の制動は既に航空機及びフォーミュラ1
の車で使用されている。その主な利点は、非常に大きな
エネルギを吸収できることにある。現在の制動システム
がその限界に近い高速列車を制動するためにこの型の制
動を有利に使用することができると考えられる。この型
の制動によって、都市及び近郊の運行量(地下鉄の列
車、郊外列車、軌道車等)を増すこともできる。更に
は、この型のシステムは軽量なので、非懸架重量を大幅
に軽減することができる。
ques RAISONの論文“Les materi
aux de freinage”(Revue Ge
nerale desChemins de Fer,
juillet−aout 1991)に記載されてい
るように、この制動システムの鉄道車両への適用は簡単
なことではない。実際、炭素を主成分とするこれらの材
料は通常、高温(約1000℃)で機能するが、材料が
隣接する熱感受性部分に近く、また熱伝導があるため
に、この隣接する熱感受性部分(例えばベアリング)は
高温になる。他の欠点は、速度、単位圧力及び湿度に応
じてこれらの材料の摩擦係数が大幅に変動することに起
因する。この現象は航空機又はフォーミュラ1ではそれ
ほど厄介ではない。航空機のパイロット又はレーシング
ドライバーはブレーキにかける力を感覚的に変える。列
車の運転手が制動力の結果を直接感じない鉄道の分野で
は話が異なる。
材料製の)ディスク及びパッドによる制動を鉄道の分野
に適用するには、このような問題を解決せねばならな
い。
は、車軸上に装着され、且つ他の要素を損なわずに制動
ディスク及び制動パッドを高温で作動させることがで
き、また摩擦係数の変動にも拘わらず効果的で、確実な
制動を可能とする特殊な配置を有する制動アセンブリを
備えている。
は備えておらず、車両の車軸上に装着された少なくとも
1つの制動アセンブリを含み、該アセンブリが摩擦ディ
スクとパッドとを備え、少なくとも摩擦ディスクが、炭
素を主成分とする複合材料で製造され、摩擦ディスクが
車軸上にキー締めされ、パッドがディスクを包囲する要
素内に収納された固定子上に配置され、これらの要素が
車軸に対応する車両又は台車によって支持されている鉄
道車両用制動システムを目的とする。該制動システム
は、パッドの固定子がアクチュエータによって起動さ
れ、前記要素が軌道の遊び及びゆがみを許容する連接機
構を介して車両又は前記台車によって支持され、戻し機
構が前記要素を車両又は前記台車に接続していることを
特徴とする。
定手段によって車軸に固定され得る。これの利点は、摩
耗したディスクの交換が簡単になることである。
れ且つ1つの又は複数の部分から形成され得る摩擦ディ
スクを受けるハブを含み得る。
発生した熱エネルギの車軸への伝搬を防止する手段を含
み得る。
との間に配置された断熱材又は空気層を含み得る。
保護ケーシングを形成する。環境からのこのような保護
は、摩擦ディスク周辺の空気を循環させ得る穿孔した要
素によって補完され得る。
囲する要素内に冠状アクチュエータを配置することが好
ましい。
れ得る幾つかのグループに分けられ得る。
に接続する連接ドリンク又は制動力を示す信号を出す力
センサによって取り込まれ得る。
るので、アクチュエータを作動させるために制動制御回
路の空気圧を油圧に変換する変換器が備わっている。
両又は台車に固定された懸架アームの端部に配置され得
る。
送風を行う通風機構を備え得る。懸架アームは、通風機
構と制動アセンブリとの間の通風ダクトとして機能し得
る。
の説明を読めば、本発明が更によく理解され、他の利点
及び特徴が明白となろう。
つ台車によって支持されている制動アセンブリの一例に
関する。
の端部を示す。台車は、横断材13によって図示する端
部で接続された2つの縦材11,12を含んでいる。縦
材は、二次懸架ブロック14,15を支持し、このブロ
ック上に鉄道車両が搭載される。縦材は台車のこの端部
で、一次懸架ブロック(図示せず)を介して車軸3の車
軸箱31,32に当接する。この図では更に、車軸3に
装着された車輪33,34を示す。
道の遊び及びゆがみを許容するために上方部分で連接さ
れている。制動アセンブリは、横断材13に固定された
アーム16の端部で懸架されている。制動アセンブリ
は、台車のシャシと車軸との間に存在する一次懸架の垂
直移動を可能とするように設計されている。制動トルク
は、一方の側が台車に固定され、他方の側が玉継手によ
って制動アセンブリに接続されたリンク17によって取
り込まれる(reprise)。
アクチュエータ用ハウジング21をこの図に示す。
断面で見ることができる。制動エネルギ散逸機構は、例
えば炭素/炭素のような炭素を主成分とする複合材料製
の回転式摩擦ディスク22からなる。摩擦ディスクは車
軸上3にキー締めされる。ディスク22上にパッド23
を押し当てれば、制動が得られる。これらのパッドは、
ディスク22と同一材料又は同様の材料で製造され得
る。パッド23は固定子24上に装着され、固定子の移
動は、ハウジング21内に配置されたアクチュエータ2
5によって制御される。これらのアクチュエータは有利
には、冠状に配置された油圧ジャッキである。
断面にねじによって互いに固定された2つの部分26,
27からなり得る。ケーシングに固定されたネットスク
リーン28は、下方部分を外部環境から保護する。
され且つ車軸上に設置され得る。
ディスクの製造及び取り付けの第1の変形例を示す。ハ
ブ4は車軸3の中央部分35で焼嵌めされる。摩擦材料
製ディスク5が、突出部51を備えた結合システムによ
ってハブに取付けられる。ディスク5は、制動用の摩擦
面を提供する周辺冠状部52を含んでいる。ディスクは
更に、厚さが冠状部52よりも小さく且つ突出部51を
備えた内側環状部分53を含んでいる。環状部分53
は、周辺に規則的に配置された4つの凹部54を備えて
いる。これらの凹部は、数が多くなってもよく、固定ね
じ55の通路として使用される。
する。まず、ハブ4上にリング56を取付ける。ハブ4
の軸方向止め金具41に対してワッシャ57を取り付け
る。止め金具41を貫通するねじ55が存在することに
よって、ワッシャは所定位置に保持され得る。突出部5
1が止め金具41の下方に係合するまで、ディスク5を
車軸の軸に沿って滑動させる。ワッシャ58を取り付け
る。このワッシャもねじ55によって所定位置に保持さ
れる。次に、ハブ4に設けられた凹部43内にセンタリ
ングペグ42を取付け、次にリング44を取り付ける。
このリングは、センタリングペグ42によってハブと一
緒に回転するようになる。ねじ55、ナット59及び止
め座金45でこれら全ての要素を固定する。
部51と止め金具41との間には、ある程度の半径方向
の隙間が存在する。これらの隙間によって、ハブ上でデ
ィスクを心合せすることができる。冷間時にはディスク
の内径で、熱間時には止め金具の内径で心合せする。
を適切に選択すれば、ハブ4及び車軸3への熱流がうま
く妨げられる。要素56,57,58は有利にはステン
レス鋼で製造され得る。
ない摩擦材料製ディスクが得られるという利点がある。
従って、走行によって生じるディスクの振動は、ディス
クがハブ及びリング44と摩擦することによって緩和さ
れる。
ディスクの製造及び取り付けの第2の変形例を示す。ハ
ブ6は車軸3上で焼嵌めされる。ハブは、その周辺に規
則的に配分され且つ車軸の軸に平行な溝61を有する。
これらの溝によって、摩擦ディスク7を回転させること
ができる。ディスク7は、結合された3つの冠状部から
なっている。中央冠状部、即ちくさび71が摩擦材料製
の2つの側方冠状部72と73との間に位置する。くさ
び71も同一の材料で製造され得る。これら3つの冠状
部は内側に溝を有する。側方冠状部は、くさびのショル
ダ74及び側方冠状部の相補的な形状によって、遠心力
の作用から保護される。冠状部71,72,73は、ハ
ブの周辺に規則的に配置されたボルト76、ナット77
及び止め座金78によってハブ6に固定された停止部材
75によって横断方向に保持されている。
ける。くさび71を車軸6上の所定位置に置く。部品同
士が嵌合するように、くさび71及び車軸には溝が付い
ている。くさびを車軸上に置く前に、くさびの2つの溝
の間に位置する各歯はカラー62(図7B参照)を備え
ており、カラーはボルト/ナットアセンブリによってこ
の歯に固定されている。次に、くさび71の両側に、摩
擦部材を構成する冠状部72,73を取り付ける。くさ
び71と同様に冠状部72,73を取り付ける。これら
の冠状部は、図7Bに示すカラーと同一のカラー63,
64を備えている。冠状部72,73上にカラー63,
64を固定するボルト65/ナット66のアセンブリを
図7Aにはっきりと示す。カラー62を固定するボルト
/ナットのアセンブリは、アセンブリ65,66を邪魔
しないように交互に配置されている。
を構成する材料の損傷を避けることができる。カラーは
更に、ハブ及び車軸を保護する断熱層を形成するために
使用される。好ましくはステンレス鋼製カラーを選択す
る。カラーを溝の底に直接ではなく、中間縁部67上に
配置すれば、より良い断熱が得られる(図6参照)。
ボルトで固定する。
も、摩擦材料を簡単に取り外すことができるという利点
がある。
ディスクの製造及び取り付けの第3の変形例を示す。ハ
ブ8は車軸3上で焼嵌めされる。ハブは、120°離れ
た3つのアーム81を備えている。各アームは端部にシ
ョルダ82を有し、このショルダは摩擦材料保持要素と
して機能する。図8及び図9で分かるように、アームは
厚さが幅よりも小さい。
ループに配分される。各グループは、ハブのアーム面の
両側に配置される。図8は、3つの区域83,84,8
5のグループを示している。図9は、他の2つの区域8
6,87を示している。これらの区域は、各アームに挿
入されたピン88を介してハブと共に回転する。対面す
る区域は互いに、例えばステープルシステムによって保
持される。分かり易くするために、区域84,86内部
に打込まれた1つのステープル89のみを図示した。図
10は、このようなステープルの配置を示している。ス
テープルの代わりに、他の固定手段、例えばクリップシ
ステムを使用することができる。
区域はステップ部分を有する。ステップ部分があれば、
隣接区域が接合したときに、面を押圧することによって
横断方向の耐性を得ることができる。
するショルダ82によって、遠心力による破損から保護
される。
も、摩擦材料を簡単に取り外すことができるという利点
がある。これらの区域はハブの中央部分とは接触してい
ないので、車軸への熱の伝搬は減少する。
焼嵌めする。キーを取付ける。種々の区域を取り付け
て、ステープルで固定する。
16上に連接する方法を示す。ケーシング29は、飛ん
でくるかもしれない砂利から回転式ディスクを保護し且
つ制動中にかなり加熱される回転子と固定子との間の空
間を閉鎖し得るが、回転子と固定子との間に冷却空気を
循環させることはできる。
に示す。以下で説明するように、油圧ジャッキをアクチ
ュエータとして使用するのが特に有利である。ジャッキ
25(図2参照)は、パッド及び回転式ディスクの摩耗
を考慮するために従来技術による隙間調整式油圧シリン
ダであってもよい。油圧回路は全てのシリンダを又は2
つに1つのシリンダを接続している。後者の場合、必要
に応じて冗長性又は補足的な力を得ることができる。
された支持体、即ち固定子24にはめ込まれている(図
2参照)。支持体の形状及び数は必要に応じて変えても
よい。図12では、台車の一次懸架の移動とは関係な
く、回転式ディスクの表面に絶えず内接し得る形状のパ
ッド20を破線で示した。
に有し、この懸架機構にはアーム16の端部に位置する
連接機構94によって保持されたピン91が係合する。
この連接機構は、アーム16端部の2つの歯92,93
で形成されたフォーク内に収納されている(図13及び
図14参照)。この機構は、懸架機構9の収納を可能と
する垂直方向の穴96と、ピン91を受ける2つの水平
方向の穴とを有する平行六面体の胴体95を含んでい
る。連接機構94は更に、胴体95の前方及び後方の延
長上に2つのジャーナル(tourillons)97
を含んでいる。これらのジャーナルの一方は、歯92,
93を結合するアーム16の部分内に収納されている。
他方のジャーナルはフォーク閉鎖部品98の穴内に収納
されている。リング99によって、ジャーナル97を摩
擦させずに回転させることができる。
を引き起こす軌道のゆがみを調整するために2つのジャ
ーナル97上で自由に回転する。横断方向では、制動ア
センブリは更にピン91の周りを自由に回転する。戻し
リンク17の代わりに、制動中に生じる保持応力(ef
fort de retenue)の画像を与え得るセ
ンサを使用してもよい。
架方法の他の変形例を示す。懸架アーム16は、2つの
歯101,102からなるフォークを端部とする。フォ
ークは、2つの横断軸103,104によって懸架アー
ム16に固定された連接機構100を支持する。軸は固
定要素105,106によって固定される。連接機構1
00は、斜めに穿孔され且つスロット109に通じる2
つの穴107,108を備えている。
1,112を垂直面の両側の上方部分に有する。各懸架
機構は、穴107,108と整列する穴を有する。制動
アセンブリは、2つのピン113,114を穴107,
108に取付け、締付けることによって連接機構に接続
される。これらのピンは懸架機構111,112の穴を
貫通する。緩衝マウント型弾性支持体115,116
が、懸架機構の穴内及びピン113,114の周辺に配
置されている。これらの弾性支持体は圧縮されると、制
動アセンブリを僅かに移動させることができる。
端部と懸架機構111との間に配置されている。このセ
ンサによって、制動中に制動アセンブリ内で生じる捩り
モーメントの画像を与えることができる。
本発明の2つの制動アセンブリの配置例を示している。
制動中に生じた熱エネルギの除去を改善するために、渦
巻室として機能する懸架アーム16上に電動ファンシス
テム120が装着されている。
いる。渦巻室は121で示す。渦巻室121の延長上に
はベローズ122があり、このベローズによって、フィ
ルタ123を通じて吸込まれた空気をパッドと接触する
摩擦ディスクの周辺に直接送ることができる。
することが特に有利である。これを図20に示す。前述
したように、空気圧制動回路は、車体−台車結合用ホー
ス130までは変更しなくてもよい。ホース130はマ
スターシリンダ131に接続されている。シリンダ13
2の空気圧はシリンダ133で油圧に変換される。油圧
は制動アセンブリ2のアクチュエータに配分される。
に付された従来型システムと比べて変更されておらず、
滑走防止制御は同一の論理を有し得る。
しては電気的に処理され、流量リレーに関しては空気圧
的に処理され得る。情報がセンサレベルで電気的なら
ば、情報は変換器(マスターシリンダ131)によって
リレー制御用空気圧に変換され得る。
に増加して、パッドが回転式ディスクに押付けられる。
空気圧下では、アクチュエータに配分される圧力は約6
〜8バールである。油圧に変わると、アクチュエータに
は約150バールの圧力が配分される。このようにし
て、炭素を主成分とする材料の摩擦係数の変動の問題、
即ち摩擦係数が天候条件及び温度条件に応じて大幅に変
化するという問題が解決される。高い圧力を使用する
と、摩擦係数は遥かに安定してくる。
ているので、油圧を使用することができる。これによっ
て、車軸に対する振幅を小さくすることができ、かくし
てガスケットでの漏れが回避される。
車の端部を示す。
及び取付けの第1の変形例を示す。
及び取付けの第1の変形例を示す。
及び取付けの第2の変形例を示す。
及び取付けの第2の変形例を示す。
造及び取付けの第2の変形例を示す。
造及び取付けの第2の変形例を示す。
及び取付けの第3の変形例を示す。
及び取付けの第3の変形例を示す。
造及び取付けの第3の変形例を示す。
造及び取付けの第3の変形例を示す。
連接の第1の変形例を示す。
連接の第1の変形例を示す。
連接の第1の変形例を示す。
連接の第2の変形例を示す。
連接の第2の変形例を示す。
連接の第2の変形例を示す。
示す。
示す。
Claims (16)
- 【請求項1】 台車を備えているか又は備えておらず、
車両の車軸上に装着された少なくとも1つの制動アセン
ブリを含み、該アセンブリが摩擦ディスクとパッドとを
備え、少なくとも摩擦ディスクが、炭素を主成分とする
複合材料で製造され、摩擦ディスクが車軸上にキー締め
され、パッドがディスクを包囲する要素内に収納された
固定子上に配置され、これらの要素が車軸に対応する車
両又は台車によって支持されている鉄道車両用制動シス
テムであって、パッドの固定子がアクチュエータによっ
て起動され、前記要素が軌道の遊び及びゆがみを許容す
る連接機構を介して車両又は前記台車によって支持さ
れ、戻し機構が前記要素を車両又は前記台車に接続して
いることを特徴とする鉄道車両用制動システム。 - 【請求項2】 摩擦ディスクが、その分解を容易にする
固定手段によって車軸に固定されることを特徴とする請
求項1に記載の制動システム。 - 【請求項3】 摩擦ディスクの固定手段が、車軸上にキ
ー締めされ且つ1つの又は複数の部分から形成される摩
擦ディスクを受けるハブを含んでいることを特徴とする
請求項2に記載の制動システム。 - 【請求項4】 制動時に摩擦ディスクで発生した熱エネ
ルギの車軸への伝搬を防止する手段を含んでいることを
特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の制動
システム。 - 【請求項5】 前記防止手段が、摩擦ディスクと車軸と
の間に配置された断熱材を含んでいることを特徴とする
請求項4に記載の制動システム。 - 【請求項6】 前記防止手段が、摩擦ディスクと車軸と
の間に配置された空気層を含んでいることを特徴とする
請求項4に記載の制動システム。 - 【請求項7】 摩擦ディスクを包囲する要素がケーシン
グを形成することを特徴とする請求項1から6のいずれ
か一項に記載の制動システム。 - 【請求項8】 制動アセンブリが、環境からの保護のた
めの穿孔した要素を含んでいることを特徴とする請求項
1から7のいずれか一項に記載の制動システム。 - 【請求項9】 アクチュエータが、摩擦ディスクを包囲
する要素内に冠状に配置されていることを特徴とする請
求項1から8のいずれか一項に記載の制動システム。 - 【請求項10】 アクチュエータが、別々に制御され得
る幾つかのグループに分かれることを特徴とする請求項
1から9のいずれか一項に記載の制動システム。 - 【請求項11】 車両又は台車を制動アセンブリに接続
し且つ制動力を取り込むことのできる連接リンクを含ん
でいることを特徴とする請求項1から10のいずれか一
項に記載の制動システム。 - 【請求項12】 車両又は台車を制動アセンブリに接続
し且つ制動力を示す信号を出す力センサを含んでいるこ
とを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載
の制動システム。 - 【請求項13】 システムが制動制御空気圧回路を有
し、アクチュエータを作動させるために制動制御回路の
空気圧を油圧に変換する変換器が備わっていることを特
徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の制動
システム。 - 【請求項14】 制動アセンブリを支持する連接機構
が、車両又は台車に固定された懸架アームの端部に配置
されることを特徴とする請求項1から13のいずれか一
項に記載の制動システム。 - 【請求項15】 制動アセンブリ内部への送風を行う通
風機構を備えていることを特徴とする請求項1から14
のいずれか一項に記載の制動システム。 - 【請求項16】 懸架アームが、通風機構と制動アセン
ブリとの間の通風ダクトとして機能することを特徴とす
る請求項14又は15に記載の制動システム。
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