(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周囲にスプライン部を介して結合されたロータと、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、回転軸のボス部の側面に開口した導入口から導入した空気をボス部外周のスプライン部に排出するように回転軸に形成した導風通路と、この導風通路と連通するスプライン部の溝底に軸方向に向かって次第に浅くなるように形成した傾斜溝と、導風通路からこの傾斜溝に送り出される空気をロータ内周面から取り入れてロータ側面からステータに向けて噴出させるようにロータに形成した噴出通路とを備え、傾斜溝はスプライン部の溝底に沿って開口し、導風通路は傾斜溝に対して軸方向の中央部において最も深くなった部位に開口したことを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項２】
ハウジングの回転軸を支持する軸受の近傍に位置して、外気の取入口から取り入れた空気を、回転軸のボス部側面の導入口に向けて導く偏向板を備える請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキ装置。
【請求項３】
回転軸の周囲にスプライン部を介して結合されたロータと、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、回転軸の端部に設けた回転翼と、回転軸のスプライン部の溝底に回転翼に向けて次第に浅くなるように形成した傾斜溝と、この傾斜溝とロータ並びにステータ内周との間で区画形成される導風通路とを備え、前記導風通路は前記回転翼によって送られる空気を前記傾斜溝が最も深くなった端部から流入させるとともに前記傾斜溝が最も浅くなった端部から流出させることを特徴とする鉄道車両用ブレーキ装置。
【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ける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、冷却効率が低いといった問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、回転軸の周囲にスプライン部を介して結合されたロータと、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、回転軸のボス部の側面に開口した導入口から導入した空気をボス部外周のスプライン部に排出するように回転軸に形成した導風通路と、この導風通路と連通するスプライン部の溝底に軸方向に向かって次第に浅くなるように形成した傾斜溝と、導風通路からこの傾斜溝に送り出される空気をロータ内周面から取り入れてロータ側面からステータに向けて噴出させるようにロータに形成した噴出通路とを備え、傾斜溝はスプライン部の溝底に沿って開口し、導風通路は傾斜溝に対して軸方向の中央部において最も深くなった部位に開口する。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、ハウジングの回転軸を支持する軸受の近傍に位置して、外気の取入口から取り入れた空気を、回転軸のボス部側面の導入口に向けて導く偏向板を備える。
【００１０】
第３の発明は、回転軸の周囲にスプライン部を介して結合されたロータと、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、回転軸の端部に設けた回転翼と、回転軸のスプライン部の溝底に回転翼に向けて次第に浅くなるように形成した傾斜溝と、この傾斜溝とロータ並びにステータ内周との間で区画形成される導風通路とを備え、導風通路は回転翼によって送られる空気を傾斜溝が最も深くなった端部から流入させるとともに傾斜溝が最も浅くなった端部から流出させる。
【００１１】
【作用】
第１の発明において、回転軸の回転に伴い、吸気導入口から吸入した空気は、導風通路を通過するときに受ける遠心力により、スプライン部に向けて送り出され、さらに傾斜溝とロータ並びにステータの内周との間の排出通路を遠心力を受けて加速されつつ軸方向に移動していく。
【００１２】
このようにして、回転軸の内部とその外周に沿って冷却空気が流れ、回転軸とロータ、ステータを効率よく冷却することができる。
【００１３】
そして、スプライン部に送り出された空気を、さらにロータの噴出通路により、ロータ側面からステータの対向面に噴射し、この空気圧力によりステータとの間の間隙を維持し、非制動時の接触を防ぎ、その摩耗を減少させられる。
【００１４】
第２の発明においては、偏向板により外気をボス部側面の吸気導入口に導くので、温度の低い空気を導風通路に導入し、冷却効率を高めることができる。
【００１５】
第３の発明においては、回転軸と一体に回転する回転翼により、スプライン部の傾斜溝とロータ並びにステータ内周との間に形成される導風通路に沿って空気を吸引し、これにより回転軸、ロータ、ステータ等を強制冷却する。
【００１６】
この結果、回転軸、ロータ、ステータ等の温度を下げ、耐久性を向上させられる。
【００１７】
【実施の態様】
図１〜図６において、モータ１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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
回転軸５のボス部９の両側面には、それぞれ複数の吸気導入口２１が同一円周上に等間隔に配置され、各吸気導入口２１は外側から中央に向けて外周方向に傾斜し（回転軸心からの半径が大きくなり）、回転軸５の中央に形成した空気溜２２と連通する。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、これにより導風通路２５を構成する。
【００２３】
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、この傾斜溝２４とロータ１０並びにステータ１１の内周との間にスプライン部１３に沿ってボス部９の両端へと空気を導く排出通路２８を区画形成する。
【００２４】
なお、回転軸５の中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。
【００２５】
前記ハウジング６の両側の側壁には軸受８の外側に位置するようにそれぞれ取入口２９が設けられ、ハウジング６の内側にはこれら取入口２９の外周寄りにリング状の偏向板３０が設けられ、取入口２９を経由してハウジング６の内部に導入する外気を、前記ボス部９の両側面の吸気導入口２１に向かうように案内する。なお、図示しないが、ハウジング６の外周部位には、空気の排出口が設けられ、ハウジング６内部に導入した冷却後の空気を排出する。
【００２６】
また、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からの輻射熱を遮断している。
【００２７】
一方、ロータ１０には、内周面に開口する入口３４と、ここから放射方向に延び、かつロータ１０の両側面に向けて噴口３５を介して開口する噴出通路３６が設けられ、スプライン部１３から取り入れた空気を遠心力によりステータ１１との対向面に向けて噴出し、自由回転中のロータ１０とステータ１１との接触による摩耗を減少させる。
【００２８】
以上のように構成され、次に作用について説明する。
【００２９】
モータ１の回転により回転軸５が回転し、軸受８の周囲の取入口２９からハウジング６の内部に流入した空気が、回転軸５のボス部９の両側面に設けた吸気導入口２１から回転軸内に吸入され、空気溜２２を経由し、回転遠心力により通路２３からスプライン部１３の溝底１３ａに形成した傾斜溝２４へと流れる。
【００３０】
この場合、導入口２１は回転軸５の回転軸心から半径方向に所定の距離を隔てて位置し、かつ導入口２１の入口から中央に向けて半径方向に距離が長くなるように傾斜しているため、導風通路２５を通る空気に遠心力が働き、かつ、通路２３は放射方向に延びているため、ここで空気流れが加速され、ボス部９の外周の傾斜溝２４に向けて冷却空気の強い流れが生起される。
【００３１】
また、この空気は一部はロータ１０の内周と傾斜溝２４との間を軸方向に流れていき、傾斜溝２４はボス部９の中央部から軸方向の両側にいくほど溝が浅くなり、したがって、この傾斜溝２４とロータ１０並びにステータ１１の内周との間で形成される排出通路２８を空気が通過するときも、回転遠心力の作用を受けて軸方向への進行を加速され、冷却空気は回転軸５の軸方向の端部へと速やかに流れていく。
【００３２】
このようにして、回転軸５の内部及び外周に沿って冷却空気が流れ、制動時にロータ１０とステータ１１との接触摩擦により発生した熱が、回転軸５からモータ軸２へと伝達され温度上昇するのを効果的に抑制できる。
【００３３】
この場合、軸受８の周囲の取入口２９からハウジング６の内部に導入される空気は、偏向板３０により回転軸５のボス部９の端面に向けて案内されるので、ボス部９の吸気導入口２１に冷たい外気が直接的に流入しやすく、このため回転軸５の冷却性がそれだけ良好となる。
【００３４】
したがって、これらが相俟って制動に伴うロータ１０、ステータ１１の発熱に対する冷却性が高まり、ディスクブレーキの温度上昇を抑制し、その耐熱性と共に、制動性能を向上させることができる。
【００３５】
また、空気の一部はロータ１０の内周に開口する入口３４から噴出通路３６に流入し、これが遠心力により加速され、噴射口３５よりステータ１１との対向面に向けて噴出し、この空気圧力で非制動時のロータ１０とステータ１１との接触を妨げ、これにより接触に伴って発生する摩耗を減少させる。
【００３６】
なお、前記回転軸５の中心の軸穴２６に、内部の温度を検出するセンサ（図示せず）を取付ることにより、冷却風の影響を直接的に受けないところで温度を測定できるので、回転軸５の温度測定精度が向上する。
【００３７】
また、軸受８の内周から外周に向けてハウジング６の内側に設けたリング状の遮熱板３２により、軸受８に対する高温のロータ１０、ステータ１１からの輻射熱を遮断するので、軸受８の耐久性が高められる。
【００３８】
次に図７に示す実施の態様を説明すると、これは回転軸５の端部に回転翼４０を設け、この回転翼４０の回転により強制的に外気を導入し、回転軸５、ロータ１０、ステータ１１などを冷却するようにしたものである。
【００３９】
回転軸５のボス部９には、冷却空気をモータ軸２の方向から反対側に向けて流すように、ロータ１０の係合するスプライン部１３の溝底１３ａに沿って、一方向に傾けた傾斜溝４１を設け、この傾斜溝４１とロータ１０、ステータ１１の内周との間に導風通路４２を形成し、この導風通路４２の傾斜の深い側（回転軸心から半径が小さい方）、つまりモータ軸２側のハウジング６の側壁６ａに空気の取入口２９を形成し、その反対側の側壁６ａには回転翼４０の外側に位置して排出口４３を設ける。
【００４０】
このようにして、回転軸５と共に強制的に回転する回転翼４０により、ハウジング６の内部に強制的に外気を取り入れ、かつこの空気を回転軸５のボス部周囲のスプライン部１３に設けた傾斜溝４１とロータ１０、ステータ１１の内周に沿って画成された導風通路４２により、モータ軸２に近い方から反対側に向けて流し、この場合、導風通路４２を形成する傾斜溝４２は、取入口２９から回転翼４０に向けて、回転軸心からの半径方向の距離が次第に大きくなるので、ここを通過する間に遠心力の働きで空気流れが加速され、効率よく冷却空気が流れる。
【００４１】
このようにして強制空気冷却により、モータ軸２への伝熱を抑えつつ回転軸５の冷却性を高められ、かつ、ロータ１０、ステータ１１の発熱を抑制する。
【００４２】
また、ロータ１０とステータ１１との摩擦により生じた摩耗粉も、この強制冷却空気と共に外部に排出でき、摩耗粉よる影響で制動性能が変動するのを防止することができる。
【００４３】
【発明の効果】
第１の発明によれば、回転軸の周囲にスプライン部を介して結合されたロータと、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、回転軸のボス部の側面に開口した導入口から導入した空気をボス部外周のスプライン部に排出するように回転軸に形成した導風通路と、この導風通路と連通するスプライン部の溝底に軸方向に向かって次第に浅くなるように形成した傾斜溝とを備え、傾斜溝はスプライン部の溝底に沿って開口し、導風通路は傾斜溝に対して軸方向の中央部において最も深くなった部位に開口するので、回転軸の回転に伴い、吸気導入口から吸入した空気は、導風通路を通過するときに受ける遠心力により、スプライン部に向けて送り出され、さらに傾斜溝とロータ並びにステータの内周との間の排出通路を遠心力を受けて加速されつつ軸方向に移動していき、このようにして回転軸の内部とその外周に沿って効率よく冷却空気を流し、回転軸、ロータ、ステータを効率よく冷却することができ、この結果、ブレーキの耐久性、制動性能を向上させられる。
【００４４】
そして、導風通路から傾斜溝に送り出される空気をロータ内周面から取り入れてロータ側面からステータに向けて噴出させるようにロータに形成した噴出通路とを備えるので、ロータ側面からステータの対向面に噴射した空気圧力によりステータとの間の間隙を維持し、非制動時のロータとステータとの接触を防ぎ、その摩耗を減少させ、寿命を延ばすことができる。
【００４５】
第２の発明によれば、ハウジングの回転軸を支持する軸受の近傍に位置して、外気の取入口から取り入れた空気を、回転軸のボス部側面の導入口に向けて導く偏向板を備えるので、偏向板により外気を直接的にボス部側面の吸気導入口に導き、温度の低い空気を導風通路に導入し、回転軸の冷却効率を高めることができる。
【００４６】
第３の発明によれば、回転軸の周囲にスプライン部を介して結合されたロータと、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、回転軸の端部に設けた回転翼と、回転軸のスプライン部の溝底に回転翼に向けて次第に浅くなるように形成した傾斜溝と、この傾斜溝とロータ並びにステータ内周との間で区画形成される導風通路とを備え、導風通路は回転翼によって送られる空気を傾斜溝が最も深くなった端部から流入させるとともに傾斜溝が最も浅くなった端部から流出させるので、回転軸と一体に回転する回転翼により、スプライン部の傾斜溝とロータ並びにステータ内周との間に形成される導風通路に沿って空気を吸引し、これにより回転軸、ロータ、ステータ等を強制冷却し、回転軸、ロータ、ステータ等の温度を下げ、その耐久性を向上させられる。
【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】本発明の他の実施の態様を示す断面図である。
【符号の説明】
５  回転軸
６  ハウジング
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
２４  傾斜溝
２５  導風通路
２８  排出通路
２９  取入口
３０  偏向板
３５  噴射口
３６  噴出通路
４０  回転翼
【図１】
0003725603.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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