(57)【特許請求の範囲】
【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、前記傾斜溝はスプライン部の溝底に沿って開口し、前記導風通路は前記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】
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。
【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。
【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。
【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、前記傾斜溝はスプライン部の溝底に沿って開口し、前記導風通路は前記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。
【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、前記傾斜溝はスプライン部の溝底に沿って開口し、前記導風通路は前記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
【図１】
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【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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