JPH09240468A - 鉄道車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータ、ステータ等の冷却と摩耗防止を図
る。 【解決手段】 鉄道車両用ブレーキ装置において、回転
軸５周囲近傍にてハウジング６に圧縮空気を導入するダ
クト４１ａ，４１ｂと、ボス部９の側面の導入口２１か
ら取り入れた圧縮空気を前記スプライン部１３に送り込
むように回転軸５に形成した導風通路２５と、導風通路
２５からの空気をロータ内周から取り入れてロータ側面
に導くようにロータ１０に形成した噴出通路３６と、ロ
ータ１０とステータ１１との隙間から排出される空気を
外部に導く空気排出ダクト４２とを備える。圧送される
冷却空気を回転遠心力により加速しつつ、回転軸５から
ロータ１０に導き、これらを強制的に冷却する。ロータ
１０からステータ１１との対向面に噴出した空気によ
り、非制動時のロータ１０とステータ１１との接触を防
ぎ、摩耗を減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄道車両用のブレー
キ装置の改良に関し、とくにブレーキの冷却性、耐摩耗
性を改善したのものである。

【０００２】

【従来技術】鉄道車両用のディスクブレーキ装置におい
て、制動時のロータとステータとの摩擦熱による温度上
昇を防止するために、回転軸の中心から冷却風を導入す
るようにしたものが、特開平４−５４３２９号公報によ
って提案されている。

【０００３】これは回転軸の中心に軸穴を設け、途中か
ら軸外周に向けて分岐、開口し、回転による遠心力を利
用して軸穴から取り入れた空気を軸外周に向けて放出
し、軸に取り付けたロータと、制動時にこれに押し付け
られるステータとを冷却するようにしたものである。

【０００４】回転軸はモータ軸とカップリングを介して
連結されており、ロータとステータとの摩擦熱が回転軸
からモータ軸に伝達されるのを、空冷することにより、
ディスクブレーキ装置と共にモータの耐熱性を確保す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように回
転軸の中心に軸穴を設け、遠心力により外気を取り入れ
るにしても、単に軸穴から分岐した通路を軸の外周に向
けて開口させているだけのため、空気の流れが緩やか
で、冷却効率が低かった。

【０００６】また、常時回転しているロータに対して、
静止しているステータは、軸方向には自由に移動可能と
なっているため、ロータと接触することがあり、制動時
以外にも摩耗が生じるという問題もあった。

【０００７】本発明はこのような問題を解決することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ハウジン
グに軸受を介して支持された回転軸にスプライン部を介
して結合された複数のロータと、これらロータ間に挟ま
れかつハウジング側に支持されたステータと、制動時に
ロータにステータを押し付ける押圧ピストンとを備える
鉄道車両用ブレーキ装置において、前記回転軸の軸受の
周囲近傍にてハウジングに開口する圧縮空気の導入ダク
トと、前記回転軸のボス部の側面の導入口から取り入れ
た圧縮空気を前記スプライン部に送り込むように回転軸
に形成した導風通路と、この導風通路からの空気をロー
タ内周のスプライン部から取り入れてロータ側面に導く
ようにロータに形成した噴出通路と、ロータとステータ
との外周部位に位置してハウジングに開口する空気排出
ダクトとを備える。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
導入ダクトからハウジングの内部に圧送された空気を回
転軸の導入口に向けて案内する案内板を備える。

【００１０】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記導入ダクトは、回転軸の両端部においてハウ
ジングに開口するように一対になって設けられ、かつ導
風通路の導入口はボス部の両側面に設けられる。

【００１１】第４の発明は、第１〜第３の発明におい
て、前記ロータに形成した噴出通路は、ロータの両側面
に開口する複数の噴射口を備える。

【００１２】

【作用】第１の発明において、導入ダクトからハウジン
グの回転軸の近傍に圧送された圧縮空気は、ボス部の側
面に開口する導風通路に流入し、回転軸の回転による遠
心力を受けつつ、ボス部外周のスプライン部へと噴出
し、さらに一部はロータ内周面に開口する噴出通路に流
入し、ここで遠心力により加速され、ロータ側面からス
テータとの対向面に向けて噴出する。

【００１３】これにより、回転軸やロータ、ステータを
強制的に冷却し、また、ロータとステータとの対向面に
噴出した空気により、非制動時のロータとステータとの
間隔を保持し、不要な接触を防いで、摩耗を減少させ
る。

【００１４】第２の発明においては、導入ダクトからの
圧縮空気は、案内板により回転軸ボス部の側面に開口す
る導入口に向けられ、このため冷却空気の主流を効率的
に導風通路へと流入させることができる。

【００１５】第３の発明においては、導風通路はボス部
の両側にあり、かつその両外側に圧縮空気の導入ダクト
が配置されるので、冷却空気を効率的に導風通路に取り
込むことができる。

【００１６】第４の発明においては、ロータに形成した
噴出通路は複数の噴射口により、ステータとの対向面に
空気を噴出するので、ロータとステータとの間隙を確実
に保持できる。

【００１７】

【実施の態様】図１〜図６に本発明の実施の態様を示
す。

【００１８】図１〜図３において、モータのモータ軸
は、一方で図示しない車輪と減速歯車装置を介して連結
されると共に、カップリング３を介してディスクブレー
キ装置４の回転軸５と連結される。

【００１９】ディスクブレーキ装置４のハウジング６
は、図示しない車体側に支持部材７を介して結合され、
このハウジング６に回転軸５が左右の軸受８を介して回
転自由に支持される。回転軸５の中央部には直径が拡大
したボス部９が形成され、このボス部９の外周に複数の
円盤状のロータ１０が、内周のスプライン部１３を介し
て係合し、回転軸５と一体に回転する。

【００２０】これら各ロータ１０の間に挟まれるように
して、ハウジング６側に外周部を支持された複数の中空
円盤状のステータ１１が配置され、ステータ１１の一方
の側面においてハウジング６の側壁６ａに配設されたピ
ストン１２と、他方の側面に配置した受部１５との間
に、これらステータ１１とロータ１０を挟み込むことに
より、ロータ１０の回転に制動がかけられる。

【００２１】なお、ステータ１１は、ハウジング６の内
周に設けたキー１４により、軸方向には移動が許容され
るが、回転することはできない。

【００２２】ピストン１２には制動時に配管２０を経由
して油圧がかかり、これによりピストン１２が押し出さ
れ、油圧が解除されると図示しないリターンスプリング
により押し戻される。

【００２３】回転軸５の拡径されたボス部９の両側面に
は、後述するようにハウジング内に圧送される冷却用の
圧縮空気を取り入れる複数の空気導入口２１が同一円周
上に等間隔に開口し、各空気導入口２１は外側から中央
に向けて外周方向に傾斜し、回転軸５の中央に形成した
空気溜２２と連通する。

【００２４】この空気溜２２からは外周に向けて放射状
に複数の通路２３が形成され、この通路２３は前記スプ
ライン部１３の溝底１３ａに形成した傾斜溝２４に開口
し、これらにより冷却空気の導風通路２５が構成され
る。なお、傾斜溝２４は軸方向の中央部において最も深
く、それから左右に向けて漸次浅くなるように形成さ
れ、スプライン部１３に沿ってボス部９の両端へと空気
を導く。

【００２５】そして図４〜図６にも示すように、ロータ
１０には、内周のスプライン面に入口３４が開口し、こ
こから放射状に延び、かつロータ１０の両側面に向けて
分岐した噴射口３５をもつ、空気噴出通路３６が設けら
れ、スプライン部１３の傾斜溝２４から取り入れた空気
をステータ１１との対向面に向けて噴出し、ロータ１０
とステータ１１との間に間隙を保持し、自由回転中のロ
ータ１０とステータ１１との接触を減らして摩耗を減少
させる。

【００２６】なお、噴出通路３６は、図７に示すよう
に、ロータ１０の両面にそれぞれ複数の箇所で開口する
噴射口３５ａを備えると、ステータ１１との対向面に、
それだけ均一に空気を噴射できる。

【００２７】一方、前記ハウジング６の両側の側壁６ａ
には軸受８の外側に位置するようにそれぞれ空気の取入
口２９が設けられ、この取入口２９の外側には、図示し
ない圧縮空気源からの圧縮空気をハウジング内に導入す
る導入ダクト４１ａ、４１ｂが連結される。

【００２８】また、ハウジング６の内側には、これら取
入口２９の外周寄りに環状の案内板３０が設けられ、取
入口２９を経由してハウジング６の内部に導入する圧縮
空気を、前記ボス部９の両側面の空気導入口２１に向か
うように案内する。

【００２９】一方、前記ロータ１０とステータ１１の外
周部位に位置して、ハウジング６には空気の排出ダクト
４２が連結され、ハウジング６に設けた図示しない排出
口を介してハウジング内を冷却した空気を集めて排出す
る。

【００３０】なお、軸受８の内周から外周に向けて、ハ
ウジング６の内側にはリング状の遮熱板３２が配置さ
れ、高温のロータ１０、ステータ１１から軸受８に向か
う輻射熱を遮断している。

【００３１】また、前記回転軸５の軸心には外部に貫通
する軸穴２６が設けられ、この端部に回転軸５の内部の
温度を検出するセンサ（図示せず）の配線を取り出すた
めのロータリジョイント２７が設けられる。このよう
に、冷却風が通過しない軸穴２６に温度センサを取付け
ると、冷却風の影響を排除して、正確な回転軸の温度測
定が可能となる。

【００３２】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００３３】外気導入ダクト４１ａ，４１ｂから圧縮空
気が、ハウジング６の内部に取入口２９を介して導入さ
れる。圧送された空気の主流は、取入口２９が軸受８の
周囲にあり、かつ案内板３０の働きにより、回転軸５の
ボス部９の両側面に開口する導入口２１に向かって流
れ、この導入口２１からボス部９の内部へ流入する。

【００３４】回転軸５の回転により、導入口２１から導
風通路２５に流入した空気は、回転遠心力を受け、空気
溜２２から放射方向に延びる通路２３により、回転外方
に向けて加圧されつつ傾斜溝２４へと流出する。

【００３５】さらに空気は傾斜溝２４に沿って左右に向
かい、このときロータ１０の内周に流れ込んだ空気は、
傾斜溝２４が中央から左右に傾斜していて、ロータ１０
内周面とはある間隔を保っているため、左右に向けて流
れやすい。

【００３６】このようにして、回転軸５の内部を貫通
し、さらにその外周に沿って空気が流れることにより、
回転軸５を効率よく冷却する。

【００３７】また、空気の一部はロータ１０の内周のス
プライン面に開口した入口３４から、ロータ１０の内部
に侵入し、ここから放射状に延びる空気噴出通路３６
で、遠心力を受けつつ加速され、ロータ１０の両側面に
向けて分岐した噴射口３５から、ステータ１１と対向面
に向けて噴出する。

【００３８】この噴出空気圧力により、ロータ１０の両
面に位置するステータ１１との間の間隙が保持され、制
動時以外の自由回転中のロータ１０とステータ１１との
接触の機会を少なくして、接触に伴う摩耗を減少させ
る。

【００３９】勿論、このロータ１０の内部を通過する空
気により、ロータ１０は冷却作用を受け、また、ステー
タ１１もこの噴出空気による冷却作用を受けるので、制
動時に発生する摩擦熱によるロータ１０やステータ１１
の温度上昇が回避される。

【００４０】なお、排出ダクト４２がこれらロータ１０
やステータ１１の外周寄りのハウジング６に開口するの
で、回転軸５の両側の導入ダクト４１ａ，４１ｂからハ
ウジング６の内部に流入した冷却空気の主流は、回転軸
５の内部を通過し、ロータ１０の内周からステータ１１
との対向面を経由して外周へと流れ、これら回転軸５、
ロータ１０、ステータ１１の冷却を効率的に行うことが
でき、したがって、これらが相俟って、ディスクブレー
キの温度上昇を抑制し、その耐熱性を大幅に向上させら
れる。

【００４１】また、このように冷却空気が流れにより、
制動時にロータ１０とステータ１１との接触に伴って発
生する摩耗粉などを外部に排除することができ、制動特
性も安定する。

【００４２】

【発明の効果】第１の発明によれば、ハウジングに軸受
を介して支持された回転軸にスプライン部を介して結合
された複数のロータと、これらロータ間に挟まれかつハ
ウジング側に支持されたステータと、制動時にロータに
ステータを押し付ける押圧ピストンとを備える鉄道車両
用ブレーキ装置において、前記回転軸の軸受の周囲近傍
にてハウジングに開口する圧縮空気の導入ダクトと、前
記回転軸のボス部の側面の導入口から取り入れた圧縮空
気を前記スプライン部に送り込むように回転軸に形成し
た導風通路と、この導風通路からの空気をロータ内周の
スプライン部から取り入れてロータ側面に導くようにロ
ータに形成した噴出通路と、ロータとステータとの外周
部位に位置してハウジングに開口する空気排出ダクトと
を備えるので、導入ダクトから圧送される冷却空気を回
転遠心力により加速しつつ、回転軸からロータに導き、
回転軸やロータ、さらにはステータを強制的に冷却する
ので、これらの冷却効率が大幅に向上し、また、ロータ
とステータとの対向面に噴出した空気により、非制動時
のロータとステータとの間隔を保持し、不要な接触を防
いで摩耗を減少させ、ブレーキの寿命を延ばすこともで
きる。

【００４３】第２の発明によれば、前記導入ダクトから
ハウジングの内部に圧送された空気を回転軸の導入口に
向けて案内する案内板を備えるので、冷却空気の主流を
効率的に導風通路へと流入させることができる。

【００４４】第３の発明によれば、前記導入ダクトは、
回転軸の両端部においてハウジングに開口するように一
対になって設けられ、かつ導風通路の導入口はボス部の
両側面に設けられるので、冷却空気を効率的に導風通路
に取り込むことができる。

【００４５】第４の発明によれば、前記ロータに形成し
た噴出通路は、ロータの両側面に開口する複数の噴射口
を備えるので、ロータとステータとの間隙を確実に保持
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様を示す断面図である。

【図２】同じくその側面図である。

【図３】回転軸のボス部の断面図である。

【図４】回転軸の正面図である。

【図５】ロータの正面図である。

【図６】ロータの断面図である。

【図７】ロータの他例を示す一部の断面図である。

【符号の説明】

５ 回転軸 ６ ハウジング ６ａ 側壁 ９ ボス部 １０ ロータ １１ ステータ １２ ピストン １３ スプライン部 ２１ 空気導入口 ２５ 導風通路 ２９ 取入口 ３０ 案内板 ３５ 噴射口 ３６ 噴出通路 ４１ａ，４１ｂ 導入ダクト ４２ 排出ダクト

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 努 東京都港区浜松町二丁目４番１号 世界貿 易センタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 熊谷 則道 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人 鉄道総合技術研究所内 (72)発明者 保田 秀行 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人 鉄道総合技術研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングに軸受を介して支持された回
   転軸にスプライン部を介して結合された複数のロータ
   と、これらロータ間に挟まれかつハウジング側に支持さ
   れたステータと、制動時にロータにステータを押し付け
   る押圧ピストンとを備える鉄道車両用ブレーキ装置にお
   いて、前記回転軸の軸受の周囲近傍にてハウジングに開
   口する圧縮空気の導入ダクトと、前記回転軸のボス部の
   側面の導入口から取り入れた圧縮空気を前記スプライン
   部に送り込むように回転軸に形成した導風通路と、この
   導風通路からの空気をロータ内周のスプライン部から取
   り入れてロータ側面に導くようにロータに形成した噴出
   通路と、ロータとステータとの外周部位に位置してハウ
   ジングに開口する空気排出ダクトとを備えることを特徴
   とする鉄道車両用ブレーキ装置。
2. 【請求項２】 前記導入ダクトからハウジングの内部に
   圧送された空気を回転軸の導入口に向けて案内する案内
   板を備える請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
3. 【請求項３】 前記導入ダクトは、回転軸の両端部にお
   いてハウジングに開口するように一対になって設けら
   れ、かつ導風通路の導入口はボス部の両側面に設けられ
   る請求項１または２に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
4. 【請求項４】 前記ロータに形成した噴出通路は、ロー
   タの両側面に開口する複数の噴射口を備える請求項１〜
   ３のいずれか一つに記載の鉄道車両用ブレーキ装置。