JP2963382B2

JP2963382B2 - 空力ブレーキ装置

Info

Publication number: JP2963382B2
Application number: JP7303809A
Authority: JP
Inventors: 昌人三輪; 真田口; 浩岡本
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2015-10-26
Also published as: JPH09119459A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速車両や飛行機
等の移動体に空気抵抗によって制動力をもたらす空力ブ
レーキ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空力ブレーキ装置は、空気抵抗を利用し
て移動体に制動力をもたらす手段であり、一般的には、
機械的または電磁的ブレーキのバックアップとして高速
車両等に装備される。普段は移動体の表面に沿う位置に
あるブレーキ板を、必要に応じて移動体の外側に立て
（つまり周囲に向けて開き）、空気抵抗を大きくするこ
とによって制動力を得るように構成されたものが多い。
そのような空力ブレーキ装置は、たとえば特開平６−２
１９２６９号公報に記載されている。

【０００３】同公報によると、空力ブレーキ装置は基本
的には図４のように構成されて車両の屋根の部分などに
取り付けられている。すなわち空力ブレーキ装置５は、
a)車両１の表面に沿う位置と進行方向に直角な位置との
間で揺動起伏することにより開閉し得るブレーキ板６０
を有するほか、b)当該開閉を可能にすべくピン６０Ａを
介してブレーキ板６０の基部と連結され、かつ車両１の
構体部分Ｗ上に固着されるブラケット７０、および、c)
上記の開閉を駆動すべく両端部がピン８０Ａ・８０Ｂを
介して上記のブレーキ板６０およびブラケット７０にそ
れぞれ連結されたシリンダ（伸縮アクチュエータ）８０
−などからなる。

【０００４】同図において、実線で示したとおりシリン
ダ８０を縮めた状態では、ブレーキ板６０が車両１の表
面に沿うが、シリンダ８０を伸ばすと、図示仮想線のと
おり進行方向に直角な位置にまでブレーキ板６０が起立
し、前進時・後進時を問わず大きな空気抵抗を受けて車
両１に制動力をもたらす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】空力ブレーキ装置は、
ブレーキ板を開いたとき大きな力を受けるので、十分な
強度をもつよう配慮して構成される。図４の空力ブレー
キ装置においても、ブレーキ板６０の基部（ピン６０
Ａ）とシリンダ８０の基端部（ピン８０Ａ）とを直接に
は構体部分Ｗに連結せず、一体のブラケット７０に対し
て両者を連結したうえ、そのブラケット７０を構体部分
Ｗに固着するものとして、ブラケット７０と構体部分Ｗ
とが互いに強度を補い合うようにしている。

【０００６】しかしながら、図４のような構成は、構体
部分Ｗにやや複雑な力学的状況をもたらすため、簡単か
つ軽量な構体によって十分な強度を確保することが難し
い。すなわち、図４の構成では、仮想線で示したように
ブレーキ板６０が開いて大きな空気抵抗を受けたとき、
構体部分Ｗには、進行方向（図上の左右）の力がかかる
ほか、ピン６０Ａの付近では下向きでピン８０Ａの付近
で上向きとなるいわゆる偶力もブラケット７０を介して
はたらき、図上において構体部分Ｗを左回りにねじるよ
うなモーメントが作用する。進行方向（または上下方
向）に作用する一般的な力に対しては強度的な対処が容
易であるが、モーメント荷重に対する対処は必ずしも容
易ではないため、上記のような力学的状況下では強度
上、構体に相当の余裕をもたせねばならない場合が多
く、構体の簡単化・軽量化を図ることが難しいのであ
る。

【０００７】本発明は、以上のような観点より、構体の
（ひいては移動体の）軽量化等を可能にする空力ブレー
キ装置を提供せんとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の空力ブ
レーキ装置は、 A) 移動体の表面に沿う位置から進行方向に対して角度
（９０°程度が好ましい）をなす位置にまで開き、かつ
逆に閉じることのできるブレーキ板、 B) 上記の開閉を可能にすべくピンを介して（上記の開
閉を可能にすることから、ピンの軸長方向は移動体の進
行方向と直角またはほぼ直角である。以下のピンについ
ても同様）ブレーキ板の基部と連結され、かつ移動体の
構体部分に固定されるヒンジ部材、 C) ヒンジ部材の一部からピンを介して移動体の進行方
向（前方でも後方でもよい）に延び、その延びた側の端
部が移動体の他の構体部分（B)のヒンジ部材が固定され
た部分とは異なる構体部分）に対して接続されたブラケ
ット、および、 D) 上記の開閉を駆動すべく両端部がピンを介して上記
のブレーキ板およびブラケットにそれぞれ連結された伸
縮アクチュエータ（流体圧シリンダや、ネジもしくは歯
車による伸縮手段など）−等によって構成したもので
ある。

【０００９】これを、図４の装置における前記a)・b)・
c)の構成と比較すると、前記b)のブラケットをB)のヒン
ジ部材とC)のブラケットとに分け、ピンを介して両者を
連結したうえ、B)のヒンジ部材のみを構体部分に固定し
た点に特徴がある。そしてC)のブラケットについては、
進行方向に延ばした側の端部を他の構体部分に接続して
いる。

【００１０】ブレーキ板から力を受けるヒンジ部材とブ
ラケットとをそれぞれ構体上の別の部分に固定・接続し
たうえ、モーメントを伝達しないようにピンを介して両
者間を連結しているため、異なる向きの力が両者に作用
（たとえば図４の場合のようにヒンジ部材に下向きの力
が作用してブラケットに上向きの力が作用）した場合に
も、それらがモーメントとして構体に作用することはな
い。すなわち、上記のとおり構成したこの空力ブレーキ
装置では、空気抵抗によってブレーキ板が受ける力は、
ヒンジ部材が固定された構体部分と、ブラケットの端部
が接続された構体部分とに、移動体の進行方向（前後）
およびそれと直角な方向（上下または側方）に成分を有
する力としてのみそれぞれ作用し、モーメントとしては
作用しない。

【００１１】前後または上下（もしくは移動体の側方）
に方向成分を有していて構体にモーメントとして作用す
ることのない力に対しては、たとえばその力の方向に強
度部材を追加すること等によって容易に強度的な対処が
でき、追加すべき強度部材の量も少なくて足りる。した
がってこの空力ブレーキ装置によると、十分な強度をも
つ構体を、簡単かつ軽量なものとして構成することがで
きる。

【００１２】請求項２に記載の空力ブレーキ装置は、請
求項１の装置についてさらに、 E) 前記C)におけるブラケットの端部と構体部分との間
を、ブラケットの延長線上に重ならないように配置され
両端部をピン結合されたリンクによって接続した−も
のである。

【００１３】前記C)のように接続されたブラケットと構
体部分との間にこのE)のとおりリンクをつないだこの空
力ブレーキ装置では、当該構体部分に、ブラケットの長
手方向に沿った力が作用しない。E)のリンクは、ブラケ
ットの延長線上に重ならないように配置され、かつ両端
部をピン結合されて回転自在であるため、伸縮アクチュ
エータ等からブラケットが長手方向に力を受けて変位
（ブラケットの剛性は高いため一般的には１ｍｍ以下の
変位であるが）しても、その変位相当分だけ当該リンク
が回転するのみであってその変位方向の力を構体部分に
伝えることはないからである。

【００１４】そのため、この空力ブレーキ装置では、前
記C)の構体部分にはブラケットの長手方向と直角な方向
にのみ力が作用することになるので、その部分の補強は
さらに簡単になり、重量的にも有利なものとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図３に発明の一実施例を示
す。図１は空力ブレーキ装置２を示す図で、図１(ａ)は
側面図、同(ｂ)は平面図である。図２(ａ)はその空力ブ
レーキ装置２を有する車両１の側面図であり、同(ｂ)は
同(ａ)におけるｂ−ｂ矢視図、同(ｃ)は同(ｂ)における
ｃ−ｃ矢視図である。また、図３は、図２(ｃ)の状態で
装置２にはたらく力の一部を描いた模式図である。

【００１６】図２(ａ)に示す車両１は磁気浮上・リニア
モータ式の高速車両（試験車）であり、その屋根上の複
数個所には、図２(ｂ)に示すとおり左右の２台を一組と
して空力ブレーキ装置２が搭載されている。当該装置２
は、構成部分の多くを車体上部の凹部３内に組み込み、
ブレーキ板１０を常態では車両１の表面に沿うように設
けたものだが、図２(ｂ)（の仮想線）および図２(ｃ)に
示すように、油圧シリンダ４０を用いてブレーキ板１０
を車両１の表面（屋根上）に起立させるまで開くことに
より、空気抵抗によって車両１に制動力を及ぼす。

【００１７】車両１に搭載された空力ブレーキ装置２の
それぞれは、図１(ａ)・(ｂ)のとおり構成している。す
なわち、まず、車両１の強度部材の一つである構体部
分Ｓを装置２の収容用の凹部３内に通しておき、その構
体部分Ｓに複数のボルト・ナットを用いてヒンジ部材２
０を固定する。ヒンジ部材２０は、構体部分Ｓ上に固定
される取付枠２１と、車両１の左右に向いた後述のピン
１０Ａやピン３０Ａを保持するプレート部分２２とを一
体にしたものである。ヒンジ部材２０が保持するピン
３０Ａには、車両１の進行方向に長さを有するブラケッ
ト３０を、構体部分Ｓ等には固定せず、そのピン３０Ａ
を中心に回転し得るように連結する。ブラケット３０
のうちピン３０Ａから離れた側の端部には、やはり車両
１の左右に向けたやや長尺のピン４０Ａを介して（した
がってそのピン４０Ａを中心に回転可能に）油圧シリン
ダ４０を取り付けるとともに、同じピン４０Ａを介して
リンク５０の一端部を連結する。そしてリンク５０の
他方の端部は、ピン５０Ａを介して構体部分Ｔに連結す
る。構体部分Ｔは前記の構体部分Ｓとは別の強度部材で
あり、その下部に設けた小片５１により上記のピン５０
Ａを保持している。ブラケット３０とリンク５０とは一
直線上には配置していないので、装置２の使用中にブラ
ケット３０が伸縮変形したときもリンク５０が回転する
のみで、それによる変位や力が構体部分Ｔに及ぶことは
ない。以上のようにして各機器を凹部３内に配置した
うえで、ヒンジ部材２０に対しピン１０Ａを介してブレ
ーキ板１０の基部を取り付けるとともに、シリンダ４０
の伸縮端にピン４０Ｂを介してブレーキ板１０の中央付
近を接続する。ピン１０Ａおよびピン４０Ｂを介して接
続しているため、シリンダ４０を伸縮させることにより
ブレーキ板１０はスムーズに揺動し、図１(ａ)の状態と
図２(ｃ)の状態との間で開閉することができる。なお、
ブレーキ板１０は、図１(ａ)に示すように平板部１１と
フレーム部１２とを一体にすることにより形成してお
り、ピン１０Ａ・４０Ｂはそのフレーム部１２に係合さ
せている。

【００１８】車両１の走行中、この空力ブレーキ装置２
によって制動力を得るには、油圧シリンダ４０を伸ばし
て図２(ｃ)のようにブレーキ板１０を開けばよい。図示
した白抜き矢印の向きに車両１が走行しているとすれ
ば、このとき、ブレーキ板１０およびリンク５０には図
３のような力が作用する（逆向きに走行中なら力の向き
が図と逆になる）。すなわちブレーキ板１０は、風圧の
合力として力Ｆを受けるほか、それに抗すべくシリンダ
４０から力ｆ１を受け、同時に、その力ｆ１の下向き成
分とつりあう上向きの成分を含む力ｆ２をヒンジ部材２
０上のピン１０Ａから受ける。一方、リンク５０は、上
記ｆ１と逆向きで大きさの等しい力ｆ３をピン４０Ａの
部分で受けるほか、同じピン４０Ａの部分でブラケット
３０からの力ｆ４を受け、さらにピン５０Ａの部分で構
体部分Ｔ（小片５１）から、力ｆ３・ｆ４とつりあう下
向きの力ｆ５を受ける。したがって、見方をかえて構体
部分Ｔについていえば、力ｆ５の反作用として、力ｆ５
と同じ大きさをもつ上向きの力を受けることになる。同
様に構体部分Ｓとしては、力ｆ２と同じ大きさをもつ下
向きの力と、ブラケット３０から伝わる、力ｆ４と同じ
大きさの図示左向きの力とを受けることになる。

【００１９】このように、構体部分Ｓと構体部分Ｔとに
はそれぞれ下向きおよび上向きの成分を含む力が作用す
るが、ヒンジ部材２０とブラケット３０との間がピン３
０Ａによる連結であって回転自在であることから、それ
ぞれの力は各構体部分Ｓ・Ｔに個別に作用し、モーメン
トとして構体に作用することはない。また、前述のよう
にリンク５０の回転が自在であることから、構体部分Ｔ
には上下方向の力しか作用しない。このような点から、
構体部分Ｓ・Ｔは、ともに単純かつ軽量な構成（図１の
ように通常の形鋼を組み合わせたもの）でありながら、
予想される力に耐え得る十分な強度を有するものとなっ
ている。

【００２０】なお、この空力ブレーキ装置２は多数の個
所にピン結合部分を有していて、位置ぎめに関するいわ
ゆる自由度が高いため、組立ならびに車両１への取付け
が容易である。すなわち、構体部分Ｓ・Ｔ間の位置関係
（間隔や相対高さ等）に多少のばらつきがあっても、ま
たヒンジ部材２０やブラケット３０等に寸法誤差があっ
ても、ピン３０Ａやピン４０Ａ・５０Ａを介してブラケ
ット３０またはリンク５０に多少の角度をもたせること
により、組立や取付けを円滑に行うことができるからで
ある。

【００２１】以上、一実施例を紹介したが、本発明がこ
の例に限るものでないことは言うまでもない。たとえ
ば、ブラケット３０と構体部分Ｔとの接続については、
上記のようにリンク５０によるのでなく、ブラケット３
０の端部にその長手方向（図１(ａ)では左右）に長い長
穴を形成し、構体部分Ｔに付けたピン５０Ａをその長穴
の中ほどに係合させる−といった手段をとることも可
能である。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の空力ブレーキ装置によると、
空気抵抗によってブレーキ板に制動力がかかったときも
モーメントとして荷重が構体に作用することはないの
で、十分な強度をもつ構体を簡単かつ軽量に構成するこ
とができ、車両などの移動体について軽量化を図ること
ができる。

【００２３】請求項２の空力ブレーキ装置の場合、ブラ
ケットと接続した側の構体部分に関しては作用する力の
方向が限定される（ブラケットの長手方向に沿った力は
作用しない）ため、構体の強度をさらに容易に確保する
ことができ、移動体の軽量化を一層実現しやすい。ま
た、この装置は、ピン結合部分を多く含んでいて自由度
の高い構成をとっているため、組立ならびに移動体への
取付けを容易に行えるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の一実施例である空力ブレーキ装置２を示
す図であり、図１(ａ)はその側面図、同(ｂ)は平面図で
ある。

【図２】図２(ａ)は、空力ブレーキ装置２を有する車両
１の全体的な側面図であり、同(ｂ)は同(ａ)におけるｂ
−ｂ矢視図、同(ｃ)は同(ｂ)におけるｃ−ｃ矢視図であ
る。

【図３】図２(ｃ)の状態で装置２にはたらく力の一部を
描いた模式図である。

【図４】従来の空力ブレーキ装置５を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１車両（移動体）２空力ブレーキ装置１０ブレーキ板２０ヒンジ部材３０ブラケット４０油圧シリンダ（伸縮アクチュエータ）５０リンク１０Ａ・３０Ａ・４０Ａ・４０Ｂ・５０ＡピンＳ・Ｔ構体部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本浩東京都江東区南砂２丁目４番25号川崎重工業株式会社東京設計事務所内 (56)参考文献特開平１−299330（ＪＰ，Ａ) 特開平２−142932（ＪＰ，Ａ) 米国特許4542869（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16D 57/00 B60L 7/24 B60T 17/14 B64C 9/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動体の表面に沿う位置から進行方向に
対して角度をなす位置まで開き、かつ逆に閉じることの
できるブレーキ板と、上記の開閉を可能にすべくピンを介してブレーキ板の基
部と連結され、かつ移動体の構体部分に固定されるヒン
ジ部材と、ヒンジ部材の一部からピンを介して移動体の進行方向に
延び、その延びた側の端部が移動体の他の構体部分に対
して接続されたブラケットと、上記の開閉を駆動すべく両端部がピンを介して上記のブ
レーキ板およびブラケットにそれぞれ連結された伸縮ア
クチュエータとを有することを特徴とする空力ブレーキ
装置。
【請求項２】接続された上記ブラケットの端部と構体
部分との間が、ブラケットの延長線上に重ならないよう
に配置され両端部をピン結合されたリンクによってつな
がれている請求項１に記載の空力ブレーキ装置。