JPH08233001A - 鉄道車両用多板式ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｃ／Ｃコンポジット製摩擦材から成るロータ
とステータを摺接させて制動を行う多板式ブレーキ装置
は、低負荷の常用ブレーキ時に摩擦係数が不安定にな
り、ロータ、ステータの摩耗も進行し易い。また、ロー
タ、ステータの総数を減らして面圧を高めると非常ブレ
ーキ時の要求最大ブレーキ容量が得られない。そこで、
この２つの問題を併せて解決する。 【構成】 第１アクチュエータ２０で押圧する常用ブレ
ーキ時にはストッパ２４が働いてＮ枚（図はＮ＝１）の
ロータ１３だけがステータ１４に挾圧され、第２アクチ
ュエータ２３による押圧時にはストッパ２４が効かずに
全部のロータ１３が挾圧されるようにする。第１アクチ
ュエータ２０は、シリンダ１８を常用ブレーキ専用の油
圧系統に接続してそこからの油圧で駆動し、第２アクチ
ュエータ２３はシリンダ２１を非常ブレーキ専用の油圧
系統に接続してそこからの油圧で駆動する。この構成で
あれば首記の目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｃ／Ｃコンポジット
（炭素繊維強化炭素複合材料）製のロータとステータを
互いに摺接させ回転制動を行う鉄道車両用多板式ブレー
キ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の鉄道車両用ブレーキ装置として図
４に示すようなものがある。これは、車両駆動用モータ
２による電気ブレーキと、各車輪６の両面に金属摩擦材
７ｂを設けてこの部分を金属摩擦材７ａで挾みつける機
械式ディスクブレーキ装置７とを備えたものであるが、
このような車両用ブレーキ装置は、車輪に装備するディ
スクブレーキ装置７により車両のばね下質量が大きくな
るため、高速車両には向かない。

【０００３】このため、鉄道車両の高速化に対応すべ
く、軽量のＣ／Ｃコンポジット製摩擦材を採用した多板
式ブレーキ装置１０を機械式ディスクブレーキ装置の代
わりに用いる車両用ブレーキ装置が開発されている。

【０００４】これに用いる多板式ブレーキ装置１０は、
図２に示すように、両端を軸受１１で支持した入力軸１
２の外周にＣ／Ｃコンポジット製摩擦材から成るロータ
１３を相対回転不可、軸方向移動可能に取付け、さら
に、ドラム状ブレーキハウジング１５の内周に同じＣ／
Ｃコンポジット製摩擦材から成るステータ１４をロータ
１３との配列が交互になる状態にして回転不可、軸方向
移動可能に取付け、このロータ、ステータ装着部の両側
にプレッシャプレート１６、１７を対向して配置し、片
側のプレッシャプレート１６を油圧シリンダ１８内のピ
ストン１９で軸方向に押圧することにより、各ロータ１
３をロータ数よりも１枚多いステータ１４で挾圧して制
動力を得るようにしてある。

【０００５】図３の車両用ブレーキ装置は、その多板式
ブレーキ装置１０のブレーキハウジング１５を台車１に
固定し、入力軸１２を両軸モータ２の回転軸３にカップ
リング８で連結してあり、回転軸３に歯車装置４を介し
て連結されている車軸５の回転制動を、モータ２による
電気ブレーキとこの多板式ブレーキ装置１０の２者で行
うようにしてある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】Ｃ／Ｃコンポジット製
摩擦材を用いる従来の上述した如き多板式ブレーキ装置
には、次に述べるような技術的課題が残されている。

【０００７】その課題とは、Ｃ／Ｃコンポジット製摩擦
材は、低負荷（低速かつ低面圧）の条件で摺接させる
と、摩擦係数が不安定になり、摩耗も進行し易いことか
ら、常用ブレーキの様な低速走行域での停止ブレーキと
して使用する場合、ブレーキ力の変動、摩擦材の早期摩
耗並びに偏摩耗の問題を引き起こす可能性が高いことで
ある。

【０００８】なお、その対策として、ロータ数とステー
タ数を少なくして面圧を高めることが考えられるが、ロ
ータとステータを単純に減らすこの方法では、モータ２
による電気ブレーキの失効時や緊急ブレーキ時（以下で
はこれ等を総称して非常ブレーキ時と云う）の全速走行
域での車両の１軸当りの要求ブレーキ容量を確保できな
い。

【０００９】そこで、本発明は、Ｃ／Ｃコンポジット製
摩擦材を用いた多板式ブレーキ装置を改善して低速走行
域での制動でも安定した性能を発揮し、また、全速走行
域からの非常ブレーキにおける１軸当りの要求最大ブレ
ーキ容量も不足なく確保できるものにすることを課題と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、ロータ、ステータを、Ｃ／Ｃコ
ンポジット製摩擦材で構成した図２の如き多板式ブレー
キ装置において、ロータ、ステータを押圧するアクチュ
エータを、個別に駆動する第１、第２アクチュエータの
２者に分ける。そして、この第１、第２アクチュエータ
をロータ、ステータ装着部の両側に対向させて配置す
る。また、第１アクチュエータ側から数えて（Ｎ＋１）
番目のステータ移動を制限するストッパを設け、第１ア
クチュエータ作動時にＮ（Ｎ＝１又は２）枚のロータが
挾圧され、第２アクチュエータ作動時、又は第１、第２
の両アクチュエータ作動時に少なくとも（Ｎ＋１）枚の
ロータが挾圧される構成にする。

【００１１】なお、ストッパによるステータの移動制限
は、第１アクチュエータから第２アクチュエータに向か
う方向のみとしておくのが望ましい。

【００１２】また、第１、第２アクチュエータを流体圧
（好ましくは油圧）作動のピストンとし、これ等のピス
トンを別系統の流体圧で作動させる構成にしておくと、
小型の装置で大きなブレーキ容量を得ることができる。

【００１３】このほか、前記ストッパをステータの移動
制限解除位置に退避させるストッパ駆動手段を設けて第
２アクチュエータを省く構成も考えられる。

【００１４】

【作用】上述した本発明の多板式ブレーキ装置は、車両
用モータによる電気ブレーキ力の減衰が生じる低速走行
域に捕捉的に用いる常用ブレーキでは、第１アクチュエ
ータを作動させ、その第１アクチュエータの押圧力をス
トッパで受けてＮ枚のロータの挾圧を行う。

【００１５】また、全速走行域での非常ブレーキでは、
第２アクチュエータ又は第１、第２の両アクチュエータ
を作動させ、少なくとも（Ｎ＋１）枚のロータの挾圧を
行う。

【００１６】このように、常用ブレーキ時は、一部のロ
ータ、ステータだけを使用するので、常用ブレーキ時の
摩擦面の面圧をロータ、ステータ数を減らさずに高める
ことができる。

【００１７】また、ロータ、ステータの数を減らさずに
済むので、非常ブレーキ時の車両１軸当りの要求最大ブ
レーキ容量も確保できる。

【００１８】ここで、非常ブレーキ時の少なくとも（Ｎ
＋１）枚のロータの挾圧のし方としては、次の４形態が
考えられる。

【００１９】ストッパによるステータの移動制限を一
軸方向（第１アクチュエータから第２アクチュエータに
向かう方向のみ）として第２アクチュエータで全部のロ
ータを押圧する。

【００２０】ストッパによる第１アクチュエータ側か
ら数えて（Ｎ＋１）枚目のステータの移動制限を二方向
とし、第１アクチュエータによる押圧でＮ枚のロータの
挾圧を行い、第２アクチュエータによる押圧で残りのロ
ータの挾圧を行う。

【００２１】ストッパによるステータの移動制限を
と同じようにすると共に、ストッパで止めたステータと
第２アクチュエータとの間に非常ブレーキに必要な、枚
数のロータとステータを配し、第２アクチュエータで押
圧する。

【００２２】ストッパを退避させて第１アクチュエー
タで全部のロータを押圧する。

【００２３】このうち、の形態は、常用ブレーキ時に
用いるロータと非常ブレーキ時に用いるロータが分かれ
てしまうので、ロータ、ステータ数が他の形態よりも多
くなる。また、の形態は、第２アクチュエータが不要
になるが、ストッパの駆動手段が必要であり、装置構成
も複雑になり易い。従って、ブレーキ装置の小型化、簡
素化、コスト等の観点からは又はの形態が好まし
い。の形態は、常用ブレーキ時は使わずに温存してあ
る駆動源で非常ブレーキ時に第２アクチュエータを作動
させることになるので、特に好ましい。

【００２４】

【実施例】図１に、本発明の鉄道車両用多板式ブレーキ
装置の一例を示す。

【００２５】この多板式ブレーキ装置１０は、図２の従
来装置と同様、台車（図３の１）に固定するドラム状ブ
レーキハウジング１５の中心部に、入力軸１２を軸受け
１１で両端を支えて設け、その入力軸１２の外周にＣ／
Ｃコンポジット製摩擦材から成るロータ１３を相対回転
不可、軸方向移動可能に取付けている。ロータ１３の設
置数は、非常ブレーキ時の要求最大ブレーキ容量を確保
できる枚数（図は４枚）にしている。

【００２６】また、ブレーキハウジング１５の内周に
は、Ｃ／Ｃコンポジット製摩擦材から成るステータ１４
を、ロータとの配列を交互にして回転不可、軸方向移動
可能に取付けている。このステータ１４は、ロータ１３
を両側から挾圧する必要上、ロータ数よりも１枚多く
し、両端のステータ１４に対向配置されたプレッシャプ
レート１６、１７から押圧力を加える構成にしている。

【００２７】さらに、ブレーキハウジング１５の内周
に、ピストン１９による押圧力を受け止めるストッパ２
４を設けている。そのストッパ２４は、例示のブレーキ
装置の場合、常用ブレーキでのロータ使用数Ｎを１とし
たので、図中左から数えて２枚目のステータ１４が右方
に移動するのを阻止し、左方に移動するのは許容する位
置に設置している。なお、このストッパ２４は、全周に
おいて均一に力を受けられるリング状のストッパが好ま
しいが、複数の独立したストッパを周方向に点在して設
ける構成でもよい。

【００２８】１８はピストン１９と組合わせて第１アク
チュエータ２０となすシリンダである。ブレーキハウジ
ング１５には、シリンダ２１とこれに挿入するピストン
２２から成る第２アクチュエータ２３を第１アクチュエ
ータ２０に対向させて設けてある。

【００２９】なお、ブレーキハウジング１５は、図は簡
略化して示したが、内部要素の組付け、交換のために、
少なくとも片側の端板を取外せるようにしてある。

【００３０】以上の構成としたブレーキ装置１０は、シ
リンダ１８を車両の常用ブレーキ専用の油圧系統に接続
し、シリンダ２１を非常ブレーキ専用の油圧系統に接続
する。そして、常用ブレーキ時は常用ブレーキ専用の油
圧系統からシリンダ１８に油圧を導入する。これによ
り、ピストン１９が押し出され、プレッシャプレート１
６を通じてロータ、ステータに押圧力が作用する。但
し、このときには、ストッパ２４が左端から数えて２枚
目のステータ１４を受け止めるので有効に挾圧されるロ
ータ１３は左端の１枚だけとなり、常用ブレーキでも比
較的高い面圧が得られる。

【００３１】一方、非常ブレーキ時には、非常ブレーキ
専用の油圧系統からシリンダ２１に常用ブレーキ時より
も高圧の油圧を導入し、ピストン２２でプレッシャプレ
ート１７を通じてロータ、ステータに押圧力を加える。
このときには、ストッパ２４はストッパとして働かず、
従って常用ブレーキで用いる左端の１枚を加えて全部の
ロータがステータ１４に挾圧され、非常ブレーキで必要
な制動力が得られる。

【００３２】なお、図の装置の左端から数えて２枚目の
ステータ１４を右にも左にも動かないようにして（これ
はストッパ２４を両面に係止させると云ったことで可
能）おけば、前述のの形態で非常ブレーキをかけるこ
とができる。

【００３３】また、プレッシャプレート１７と二方向に
動き止めしたステータとの間にステータとロータをそれ
ぞれＮ（図はＮ＝１）枚追加すれば、の形態で非常ブ
レーキをかけることができる。

【００３４】さらに、第２アクチュエータ２３を省き、
図のストッパ２４を駆動手段で移動規制の解除位置に動
かし得るものに代えて常用ブレーキではストッパを働か
せ、非常ブレーキではストッパを退避させる（このと
き、シリンダ１８への油圧供給先を高圧側に切換えると
よい）と、の形態で非常ブレーキをかけることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明では、大きな
制動力を必要としない常用ブレーキでは、少なくとも
（Ｎ＋１）枚あるロータのうち、Ｎ枚だけが挾圧され、
大きな制動力を必要とする非常ブレーキでは要求最大ブ
レーキ容量が得られる枚数のロータが挾圧されるように
したので、Ｃ／Ｃコンポジット製摩擦材を用いた従来の
多板式ブレーキ装置で懸念される常用ブレーキでの面圧
不足によるブレーキ力変動、摩擦材の早期摩耗及び偏摩
耗の問題と、非常ブレーキでのブレーキ容量不足の問題
を併せて解決することができ、高速鉄道車両用ブレーキ
装置の性能向上、信頼性向上、耐久性向上に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多板式ブレーキ装置の一例を示す部分
切欠断面図

【図２】従来の多板式ブレーキ装置の部分切欠断面図

【図３】鉄道車両における多板式ブレーキ装置の使用状
態を示す図

【図４】鉄道車両用ブレーキ装置の一例を示す図

【符号の説明】

１ 台車 ２ モータ ３ 回転軸 ５ 車軸 ６ 車輪 １０ 多板式ブレーキ装置 １１ 軸受 １２ 入力軸 １３ ロータ １４ ステータ １５ ブレーキハウジング １６、１７ プレッシャプレート １８、２１ シリンダ １９、２２ ピストン ２０ 第１アクチュエータ ２３ 第２アクチュエータ ２４ ストッパ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃ／Ｃコンポジット製摩擦材から成るス
   テータとロータを交互に配し、入力軸に相対回転不能、
   軸方向スライド可能に取付けた前記ロータと、ブレーキ
   ハウジングに回転不能、軸方向スライド可能に取付けた
   前記ステータをアクチュエータによる押圧で摺り合わせ
   て制動をかける鉄道車両用多板式ブレーキ装置におい
   て、 前記アクチュエータを、個別に駆動する第１、第２アク
   チュエータの２者に分けて両アクチュエータをロータ、
   ステータ装着部の両側に対向させて配置し、さらに、第
   １アクチュエータ側から数えて（Ｎ＋１）番目のステー
   タの移動を制限するストッパを設け、 第１アクチュエータ作動時にＮ（Ｎ＝１又は２）枚のロ
   ータが挾圧され、第２アクチュエータ作動時、又は第
   １、第２の両アクチュエータ作動時に少なくとも（Ｎ＋
   １）枚のロータが挾圧されるようにしたことを特徴とす
   る鉄道車両用多板式ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記ストッパによるステータの移動制限
   が、第１アクチュエータから第２アクチュエータに向か
   う方向にのみ行われるようにした請求項１記載の鉄道車
   両用多板式ブレーキ装置。
3. 【請求項３】 前記第１、第２アクチュエータを流体圧
   作動のピストンとし、これ等のピストンを別系統の流体
   圧で作動させるようにした請求項１又は２記載の鉄道車
   両用多板式ブレーキ装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のブレーキ装置の第２アク
   チュエータに代えて、前記ストッパをステータの移動制
   限解除位置に退避させるストッパ駆動手段を設けた鉄道
   車両用多板式ブレーキ装置。