制動装置、軌道系車両
【課題】コストを抑えながらブレーキディスクの表面の熱の淀みの解消を図り、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能な制動装置を提供する。
【解決手段】車軸２に取り付けられたブレーキディスク３と、ブレーキディスク３の表面を挟持可能なブレーキパッド４と、ブレーキディスク３の表面に沿って該ブレーキディスク３の径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段５とを備え、冷却風循環手段５は、ブレーキディスク３の表面に放射状に設けられ、ブレーキディスク３とともに軸線Ｐを中心に回転して近傍の空気Ａを冷却風としてブレーキディスク３の径方向に循環させる第一の換気用羽根１２を有することを特徴とする。
【解決手段】車軸２に取り付けられたブレーキディスク３と、ブレーキディスク３の表面を挟持可能なブレーキパッド４と、ブレーキディスク３の表面に沿って該ブレーキディスク３の径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段５とを備え、冷却風循環手段５は、ブレーキディスク３の表面に放射状に設けられ、ブレーキディスク３とともに軸線Ｐを中心に回転して近傍の空気Ａを冷却風としてブレーキディスク３の径方向に循環させる第一の換気用羽根１２を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪等の制動対象にブレーキ力を付与する制動装置及びこれを備えた軌道系車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄道車両や自動車において車輪にブレーキ力を付与することでこれらを停止させる制動装置の一種としてディスクブレーキ装置が知られている。
【０００３】
ここで例えば、軌道に設けられたガイドレールによって案内されながら軌道上を走行する軌道系交通システムの車両には、通常走行時に用いる制動装置として、電動機を発電機として作動させてブレーキ力を得る電気ブレーキが主に用いられている。さらに、非常停止時等に対応するための機械式の制動装置として、上記ディスクブレーキ装置が併設されている。
【０００４】
ディスクブレーキ装置は、上記車両の非常停車時に用いられる際には、例えば３０秒程度の間に、車両が時速８０キロメートル程度の速度から停車状態になるまで、一気に作動されるという過酷条件下で使用されることとなり、ブレーキディスクでは急激な温度上昇が生じる。このため、このような温度上昇に起因して、フェード現象が発生したり、熱歪によりブレーキディスクに割れが発生したりして、十分なブレーキ力を得られなくなってしまうことを確実に防止する対策を講じる必要がある。また、非常停車後、即ちこのような過酷条件下でのディスクブレーキ装置の使用後すぐに車両の運転再開ができるように、ディスクブレーキ装置の機能維持も必要となる。
【０００５】
このようなブレーキディスクの発熱に対応するため、冷却効果の高いベンチレーテッドディスクが一般に知られている。このベンチレーテッドディスクは、複数のフィンを二枚のディスクで挟み込んだ通風型のディスクローターを用いたものとなっており、通風性・放熱性に優れている。
【０００６】
また、特許文献１には、冷却効率を向上するブレーキディスクが開示されている。具体的には、ブレーキディスク本体の側面に回転方向に対して交差する方向に延びる放熱用フィンを設けており、この放熱用フィンによって、ブレーキディスク本体の熱を大気中に放熱して冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２７８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のベンチレーテッドディスクを採用した場合には、大幅なコストアップとなってしまう。さらに、特許文献１のブレーキディスクにおいては、放熱用フィンが設けられているのみであるため、通風性能が十分でなく、ブレーキディスクの表面に過熱された空気の淀みが発生してしまうことが懸念される。特に軌道系交通システムの車両においては、ブレーキディスク自体がホイールによって外側から覆われて設置されているため、このような熱の淀みを解消することは難しい。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、コストを抑えながらブレーキディスクの表面の熱の淀みの解消を図り、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能な制動装置及びこれを備えた軌道系車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る制動装置は、車軸に取り付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの表面を挟持可能なパッドと、前記ブレーキディスクの前記表面の少なくとも一方に沿って該ブレーキディスクの径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
このような制動装置によると、制動装置が作動してブレーキディスクの温度が上昇した際には、冷却風循環手段の冷却風による対流熱伝達によってブレーキディスクの表面の熱を回収した後に、速やかに排出可能となる。従って、特別な装置を用いずに、冷却風を循環させることのみによってブレーキディスク表面を冷却しながら、速やかに熱の淀みを解消することができる。
【００１２】
また、前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの前記表面に放射状に設けられ、前記ブレーキディスクとともに軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第一の換気用羽根を有していてもよい。
【００１３】
このような第一の換気用羽根によると、ブレーキディスクの回転によって、ブレーキディスク表面に空気を送り込んで撹拌し、対流熱伝達を促進することによって確実に熱を回収することができる。その後、この空気をブレーキディスク表面から速やかに排出する。このようにブレーキディスクの回転にともなって連続的に空気を循環し、ブレーキディスクの表面の熱の淀みの解消を図り、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能となる。また、第一の換気用羽根は、ブレーキディスク表面と空気との接触面積を増大する放熱面としても機能し、さらに冷却効果を向上することができる。
【００１４】
さらに、前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向の一方側から他方側へ向かって湾曲して形成されていてもよい。
【００１５】
このような第一の換気用羽根によると、ブレーキディスクの回転にともなって、ブレーキディスク表面に空気をより確実に送り込み、その後、速やかに排出が可能となる。従って、空気の循環を促進し、熱の淀みを確実に解消でき、さらなるブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能となる。
【００１６】
また、前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側の方が、外側と比較して前記軸線の方向の高さが高く形成されていてもよい。
【００１７】
このような第一の換気用羽根によると、ブレーキディスクの径方向内側でより多くの空気を取り込み、ブレーキディスク表面での空気の流量増大によって流速を増加させて循環させることが可能となる。従って、対流熱伝達の効果を向上するとともに、熱の淀みをさらに解消でき、さらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００１８】
さらに、前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの前記表面から着脱可能であってもよい。
【００１９】
このような第一の換気用羽根によると、既存のブレーキディスクへも装着可能となり、設置の際の手間を省いたり、ブレーキディスクが消耗した場合でも消耗部分のみ交換し第一の換気用羽根は継続して使用することができるので、部品費の低減によって、コストダウンが可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る制動装置は、前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの表面に対向する前記収容部の内面に放射状に設けられ、軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第二の換気用羽根を有していてもよい。
【００２１】
このような第二の換気用羽根によって空気の撹拌効果をさらに向上でき、対流熱伝達を促進することで、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能となる。
【００２２】
さらに、本発明に係る制動装置は、前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、前記冷却風循環手段は、前記収容部の内部へ外部の空気を冷却風として導入するダクトを有していてもよい。
【００２３】
このようなダクトによって、強制的に空気をブレーキディスク表面に送り込むことができ、熱伝達の効果を向上するとともに、空気の循環を促進して熱の淀みを確実に解消でき、さらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００２４】
また、本発明に係る軌道系車両は、上記の制動装置と、前記車軸に取り付けられて、軌道上を走行可能な走行輪とを備えることを特徴とする。
【００２５】
このような軌道系車両によると、制動装置における冷却風循環手段によってブレーキディスク表面を冷却しながら、速やかに熱の淀みを解消することができ、ブレーキディスクの冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の制動装置及び軌道系車両によれば、冷却風循環手段の冷却風によって、熱回収を行なった後に速やかに熱の淀みを解消することができ、コストを抑えながらブレーキディスクの冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る車両を示す全体概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る車両に関し、制動装置と、制動装置周りの車両の走行装置の一部を示す全体概略図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図であって、（ａ）は軸線方向から、（ｂ）は径方向から見たものである。
【図５】本発明の第三実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図であって、（ａ）は軸線方向から、（ｂ）は径方向から見たものである。
【図６】本発明の第四実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図であって、（ａ）は軸線方向から、（ｂ）は径方向から見たものである。
【図７】本発明の第五実施形態に係る車両に関し、制動装置と、制動装置周りの車両の走行装置の一部を示す全体概略図である。
【図８】本発明の第六実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の第一実施形態に係る車両（軌道系車両）１００について説明する。
図１に示すように、車両１００は、例えば、軌道に設けられたガイドレールによって案内されながら走行する軌道系交通システムの車両であり、乗客を収容する車両本体１０１と、車両本体１０１の下部において車両本体１０１の長手方向の両端部に一台ずつ設けられた走行装置９０を備えている。
【００２９】
また、この走行装置９０は、車軸２に支持された走行輪９１と、車軸２にブレーキ力を付与する制動装置１を備えている。
【００３０】
次に、制動装置１について説明する。
制動装置１は、走行装置９０に設けられ、走行装置９０の車軸２に機械的にブレーキ力を付与して車両１００の制動を行なうディスクブレーキ装置である。
【００３１】
図２に示すように、この制動装置１は、車軸２に取り付けられたブレーキディスク３と、ブレーキディスク３の両面を挟持するブレーキパッド（パッド）４と、ブレーキディスク３の表面に沿って該ブレーキディスク３の径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段５と、これらを外側から覆うホイール（収容部）６とを備えている。
【００３２】
ブレーキディスク３は、径方向内側に、車軸２の外径よりも少し径が大きな取付孔３ａが形成されたドーナッツ状をなす円盤部材である。そして、取付孔３ａの中心であるブレーキディスク３の中心と、車軸２の軸線Ｐとを一致させた状態で、軸線方向一方側Ｐ１（図１の紙面右側）からこの取付孔３ａに車軸２が差し込まれて、ブレーキディスク３の軸線方向一方側Ｐ１に配される取付金７を介してボルト１１によって固定され、車軸２ともに回転可能に設けられている。なお、このボルト１１は、取付孔３ａの径方向外側に周方向一定の間隔をあけて複数（本実施形態では８個）が配されて、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から差し込まれて設けられている。
【００３３】
ブレーキパッド４は、不図示のブレーキキャリパに取り付けられて、ブレーキディスク３の径方向外側の位置において、ブレーキディスク３の表面を軸線Ｐ方向の両側から挟み込ように配置される摩擦部材であり、複数材料よりなる複合材である例えば、レジンモールド材や焼結材等が用いられている。なお、本実施形態では、ブレーキパッド４はブレーキディスク３の表面において、周方向に１８０度間隔をあけて２箇所配置されている。
【００３４】
次に、冷却風循環手段５について説明する。
冷却風循環手段５は、ブレーキディスク３の表面に設けられる第一の換気用羽根１２を有している。
【００３５】
第一の換気用羽根１２は、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から突出して、取付孔３ａの外周縁３ｂから、軸線Ｐの径方向外側に向かって、複数（本実施形態では８枚）が周方向に所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。そして、この羽根部材は、上記ブレーキパッド４の配置位置と干渉しないような径方向位置に設けられている。
【００３６】
ホイール６は、車軸２の軸線Ｐを中心とした円筒状をなす部材であり、ブレーキディスク３、ブレーキパッド４、及び冷却風循環手段５を外側から所定の空気Ａが流通可能な間隙Ｓを形成した状態で、これら全体をブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から覆うように設けられるものである。そしてブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面に対向するホイール６の内面６ａには、ブレーキディスク３を貫通している車軸２の先端を保持する保持部材８が設けられている。
【００３７】
なお、このホイール６の径方向外側にはゴムタイヤ１０が嵌めこまれて、走行輪９１が構成されている。
【００３８】
このような車両１００においては、車両１００の走行中に、車軸２とともにブレーキディスク３が回転する。そしてこの状態で、不図示のブレーキキャリパを作動させることによって、ブレーキディスク３の表面を軸線方向一方側Ｐ１及び軸線方向他方側Ｐ２の両側から挟み込むように、ブレーキパッド４を押し付けてブレーキディスク３の表面とブレーキパッド４との間に摩擦力を発生させる。この摩擦力をブレーキ力としてブレーキディスク３に作用させて車軸２を介して車両１００の減速を行う。
【００３９】
そして、ブレーキパッド４をブレーキディスク３の表面に押し付けている間に発生する摩擦熱によってブレーキディスク３の温度が上昇する。この際、ブレーキディスク３とともに回転する第一の換気用羽根１２によって、周囲の空気Ａを冷却風として、ブレーキディスク３表面で撹拌し、対流熱伝達を促進して、ブレーキディスク３の熱を回収することができる。
【００４０】
また、熱回収を行なった空気Ａは、ブレーキディスク３表面において径方向内側から外側に向かって排出される。そして、特に本実施形態ではホイール６によってブレーキディスク３が覆われているが、このようにしてブレーキディスク３の回転にともなって連続的に空気Ａを循環できるため、ブレーキディスク３の表面の熱の淀みの防止を図り、ブレーキディスク３の冷却効果の向上が可能となる。
【００４１】
さらに、冷却風循環手段５は、ブレーキディスク３の表面に設けた第一の換気用羽根１２のみであり、複雑な装置を設けずに、ブレーキディスク３の表面の熱の淀みを防止できるため、大幅にコストアップしてしまうことはない。
【００４２】
また、第一の換気用羽根１２は、ブレーキディスク３表面と空気Ａとの接触面積を増大する放熱面としても機能するため、さらにブレーキディスク３の冷却効果を向上することができる。
【００４３】
本実施形態の車両１００によると、第一の換気用羽根１２をブレーキディスク３の表面に設けたことによって、コストを抑えながら、対流熱伝達の促進、及び熱の淀みの防止を行い、ブレーキディスク３の冷却効果を向上できる。
【００４４】
次に、第二実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置２１の冷却風循環手段２５における第一の換気用羽根２６の形状が第一実施形態のものと異なっている。
【００４５】
図４に示すように、第一の換気用羽根２６は、第一実施形態と同様に、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から突出して、取付孔３ａの外周縁３ｂから、軸線Ｐの径方向外側に向かって、複数（本実施形態では８枚）が所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。
【００４６】
また、この第一の換気用羽根２６は、ブレーキパッド４の配置位置と干渉しない径方向位置において、ブレーキディスク３の径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向Ｄの前方側（一方側）から後方側（他方側）へ向かって湾曲して形成されている。
【００４７】
このような車両１００においては、ブレーキディスク３とともに回転する第一の換気用羽根２６が、ブレーキディスク３の表面に空気Ａをより確実に送り込み、ブレーキパッド４との間の摩擦によって温度が上昇したブレーキディスク３から熱を回収する。
【００４８】
さらに、第一の換気用羽根２６が湾曲しているため、取り込んだ空気Ａをさらに速やかに回転方向Ｄの後方側へ排出可能とし、換気性能を向上できる。従って、空気Ａの循環を促進してブレーキディスク３表面で熱が淀んでしまうことを防止でき、冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
本実施形態の車両１００によると、湾曲した第一の換気用羽根２６によって、空気Ａの循環をさらに促進でき、熱の淀みの防止を行って、さらなるブレーキディスク３の冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【００５０】
なお、第一の換気用羽根２６は、本実施形態における湾曲方向とは逆方向に湾曲するように、即ち、ブレーキディスク３の径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向Ｄの後方側から前方側に向かって形成されていてもよく。この場合、空気Ａは径方向外側から内側に向かって取り込まれるように循環することとなり、上述の実施形態の場合と同様に、高い冷却効果を期待できる。
【００５１】
次に、第三実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置３１の冷却風循環手段３５における第一の換気用羽根３６の形状が第一実施形態及び第二実施形態のものと異なっている。
図５に示すように、第一の換気用羽根３６は、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から突出して、取付孔３ａの外周縁３ｂから軸線Ｐの径方向外側に向かって、複数（本実施形態では８枚）が所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。
【００５２】
また、この第一の換気用羽根３６は、ブレーキパッド４の配置位置と干渉しない径方向位置において、ブレーキディスク３の径方向内側の方が、外側と比較して軸線Ｐ方向の高さが高く形成されている。即ち、ホイール６の内面６ａと対向する端面が、径方向内側から外側に向かうに従って、第一の換気用羽根３６の高さが漸次低くなる傾斜面とされている。
【００５３】
このような車両１００においては、ブレーキディスク３とともに回転する第一の換気用羽根３６が、ブレーキディスク３の径方向内側においてより多くの空気Ａを取り込み、ブレーキディスク３表面を流通する空気Ａの流量・流速を増大することが可能となる。
【００５４】
この結果、対流熱伝達の効果を向上するとともに空気Ａの循環を促進し、熱の淀みを解消可能となる。
【００５５】
本実施形態の車両１００においては、第一の換気用羽根３６がより多くの空気Ａを取り込み可能であるため、さらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００５６】
次に、第四実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置４１の冷却風循環手段４５における第一の換気用羽根４６が第一実施形態から第三実施形態のものと異なっている。
【００５７】
図６に示すように、第一の換気用羽根４６は、ブレーキディスク３とは別体で製造された部材であって、略円盤状のベースプレート４７と、ベースプレート４７から突出する羽根部４８とを有している。
【００５８】
ベースプレート４７は、略円盤状をなし、径方向内側には、ブレーキディスク３の取付孔３ａと同径か、又はこの取付孔３ａよりも大径の貫通孔４７ａが形成されたドーナッツ状をなす円盤となっている。そして、ベースプレート４７の外周縁３ｂからは、径方向内側に向かって周方向に一定の間隔をあけて略半円状の切欠部４７ｂが形成されている。
【００５９】
なお、この切欠部４７ｂは、ちょうどブレーキディスク３と車軸２とを接続するボルト１１の頭の外周面に径方向内側から係合するようになっている。
【００６０】
羽根部４８は、複数（本実施形態では８枚）が、ベースプレート４７の軸線方向他方側Ｐ２の表面から突出して、貫通孔４７ａの外周縁３ｂから、軸線Ｐの径方向外側に向かって、周方向に所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている。そして、それぞれの羽根部４８は、隣接する切欠部４７ｂ同士の間に設けられている。
【００６１】
そして、羽根部４８の設けられていない側のベースプレート４７の表面、即ち軸線方向一方側Ｐ１を向く表面と、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面とが対向するように、第一の換気用羽根１２がブレーキディスク３に設置され、不図示の固定具、例えばボルト等によってブレーキディスク３と固定されている。
【００６２】
このような車両１００においては、第一の換気用羽根４６をブレーキディスク３に固定することで、第一の換気用羽根４６がブレーキディスク３とともに回転する。この際、周囲の空気Ａを冷却風として、ブレーキディスク３表面において撹拌し、対流熱伝達を促進することができる。また、熱回収を行なった後に、この空気Ａをブレーキディスク３の表面において径方向内側から外側に向かって循環して、ブレーキディスク３表面で熱が淀んでしまうことを防止できる。
【００６３】
さらに、ブレーキディスク３の表面に設けた第一の換気用羽根４６のみでブレーキディスク３の表面の熱の淀みを防止でき、コストアップを抑えることが可能となることに加え、第一の換気用羽根４６が着脱可能とされているため、既存のブレーキディスク３に対しても、このブレーキディスク３を全交換することなく、第一の換気用羽根４６を取り付けるのみで、容易に冷却風循環手段４５を設けることができる。従って、ブレーキディスク３の交換に要する工数や部品費等の観点から、さらなるコストダウンを図ることができる。
【００６４】
本実施形態の車両１００によると、着脱可能な第一の換気用羽根４６によって、さらにコストを抑制しながら、対流熱伝達の促進、及び熱の淀みの防止を行い、ブレーキディスク３の冷却効果を向上できる。
【００６５】
なお、第一の換気用羽根４６をブレーキディスク３に固定する際には、車軸２とブレーキディスク３とを固定しているボルト１１を共用して、固定具として使用してもよい。
【００６６】
また、第一の換気用羽根４６は本実施形態で説明した形状に限定されず、例えば羽根部４８の形状については、第一実施形態から第三実施形態で説明したような第一の換気用羽根１２、２６、３６の形状を採用してもよい。
次に、第五実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置５１の冷却風循環手段５５が、第一実施形態の冷却風循環手段５に加え、第二の換気用羽根５６をさらに有している。
【００６７】
図７に示すように、第二の換気用羽根５６は、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面に対向するホイール６の内面６ａから、保持部材８よりも径方向外側で軸線Ｐ方向に突出して、軸線Ｐの径方向内側から外側に向かって複数が周方向に所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。この羽根部材は、第一の換気用羽根１２と干渉しない高さまで形成されている。
【００６８】
このような車両１００においては、第一の換気用羽根１２と第二の換気用羽根５６との相乗効果によって、ブレーキディスク３の表面における空気Ａの撹拌効果を向上し、さらに対流熱伝達の効果を向上できる。従って、空気Ａがブレーキディスク３からより多くの熱が回収された後に、この空気Ａが第一の換気用羽根１２によって速やかに径方向外側へ排出される。
【００６９】
本実施形態の車両１００によると、冷却風循環手段５５が第一の換気用羽根１２に加え、第二の換気用羽根５６を有することによって、対流熱伝達のさらなる促進と、第一の換気用羽根１２による空気Ａの循環によって熱の淀みの防止を行い、ブレーキディスク３の冷却効果を向上できる。
【００７０】
なお、本実施形態のように第二の換気用羽根５６を採用した場合には、第一の換気用羽根１２を設置せずに第二の換気用羽根５６のみを設けてもよい。
【００７１】
また、この第二の換気用羽根５６は、例えばモーター等を用いてホイール６とは別途回転させてもよい。この場合には、モーターの回転数を調整することによって空気Ａの撹拌効果を向上でき、熱伝達率の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
次に、第六実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では制動装置６１の冷却風循環手段６５が、第一実施形態における第一の換気用羽根１２に代えて、空気Ａを制動装置６１の外部から導入するダクト６６を有している。
【００７３】
図８に示すように、ダクト６６は、ホイール６とブレーキディスク３との間に形成された間隙Ｓと、ホイール６の外部とを連通する管状部材であり、不図示のブロア等によって、ダクト６６へ外部の空気Ａを間隙Ｓへ供給可能とする管状部材である。
【００７４】
このような車両１００においては、ホイール６とブレーキディスク３との間の間隙Ｓへ強制的に外部の空気Ａを冷却風として導入できる。このため、対流熱伝達を向上することによって、ブレーキディスク３からより多くの熱を回収できる。さらにダクト６６によって空気Ａを導入することで空気Ａの排出能力も向上でき、空気Ａの循環も促進して空気Ａの淀みを防止できる。
【００７５】
本実施形態の車両１００においては、ダクト６６によって制動装置６１の外部から、ホイール６とブレーキディスク３の間隙Ｓへ空気Ａが導入されるため、熱伝達を促進し、空気Ａの淀みも防止でき、冷却効果の向上を図ることができる。
【００７６】
なお、冷却風循環手段６５は第一実施形態から第四実施形態の第一の換気用羽根１２、２６、３６、４６や第五実施形態の第二の換気用羽根５６を併設してもよく、この場合、相乗効果によってさらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、ブレーキディスク３と対向するホイール６の内面６ａには、ホイール６内外を連通する連通孔が設けられていてもよく、この場合、通風性能を向上でき、ブレーキディスク３の冷却効果をさらに向上できる。
【００７８】
また、ブレーキディスク３において、第一の換気用羽根１２、２６、３６、４６が設置された表面とは反対側、即ち、軸線方向一方側Ｐ１を向く表面にも羽根部材を設けてもよく、この場合さらなる冷却効果を期待できる。
【００７９】
さらに、上述の実施形態では、軌道系交通システムの車両１００について説明したが、これに限定されることなく、例えば自動車や二輪車等にも上述の実施形態の制動装置１、２１、３１、４１、５１、６１を適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１…制動装置 ２…車軸 ３…ブレーキディスク ３ａ…取付孔 ３ｂ…外周縁 ４…ブレーキパッド（パッド） ５…冷却風循環手段 ６…ホイール（収容部） ６ａ…内面 ７…取付金 ８…保持部材 １０…ゴムタイヤ １１…ボルト １２…第一の換気用羽根 Ｓ…間隙 Ｐ…軸線 軸線方向一方側…Ｐ１ 軸線方向他方側…Ｐ２ Ａ…空気 Ｄ…回転方向 ２１…制動装置 ２５…冷却風循環手段 ２６…第一の換気用羽根 ３１…制動装置 ３５…冷却風循環手段 ３６…第一の換気用羽根 ４１…制動装置 ４５…冷却風循環手段 ４６…第一の換気用羽根 ４７…ベースプレート ４７ａ…貫通孔 ４７ｂ…切欠部 ４８…羽根部 ５１…制動装置 ５５…冷却風循環手段 ５６…第二の換気用羽根 ６１…制動装置 ６５…冷却風循環手段 ６６…ダクト ９０…走行装置 ９１…走行輪 １００…車両（軌道系車両） １０１…車両本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪等の制動対象にブレーキ力を付与する制動装置及びこれを備えた軌道系車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、鉄道車両や自動車において車輪にブレーキ力を付与することでこれらを停止させる制動装置の一種としてディスクブレーキ装置が知られている。
【０００３】
ここで例えば、軌道に設けられたガイドレールによって案内されながら軌道上を走行する軌道系交通システムの車両には、通常走行時に用いる制動装置として、電動機を発電機として作動させてブレーキ力を得る電気ブレーキが主に用いられている。さらに、非常停止時等に対応するための機械式の制動装置として、上記ディスクブレーキ装置が併設されている。
【０００４】
ディスクブレーキ装置は、上記車両の非常停車時に用いられる際には、例えば３０秒程度の間に、車両が時速８０キロメートル程度の速度から停車状態になるまで、一気に作動されるという過酷条件下で使用されることとなり、ブレーキディスクでは急激な温度上昇が生じる。このため、このような温度上昇に起因して、フェード現象が発生したり、熱歪によりブレーキディスクに割れが発生したりして、十分なブレーキ力を得られなくなってしまうことを確実に防止する対策を講じる必要がある。また、非常停車後、即ちこのような過酷条件下でのディスクブレーキ装置の使用後すぐに車両の運転再開ができるように、ディスクブレーキ装置の機能維持も必要となる。
【０００５】
このようなブレーキディスクの発熱に対応するため、冷却効果の高いベンチレーテッドディスクが一般に知られている。このベンチレーテッドディスクは、複数のフィンを二枚のディスクで挟み込んだ通風型のディスクローターを用いたものとなっており、通風性・放熱性に優れている。
【０００６】
また、特許文献１には、冷却効率を向上するブレーキディスクが開示されている。具体的には、ブレーキディスク本体の側面に回転方向に対して交差する方向に延びる放熱用フィンを設けており、この放熱用フィンによって、ブレーキディスク本体の熱を大気中に放熱して冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２２７８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のベンチレーテッドディスクを採用した場合には、大幅なコストアップとなってしまう。さらに、特許文献１のブレーキディスクにおいては、放熱用フィンが設けられているのみであるため、通風性能が十分でなく、ブレーキディスクの表面に過熱された空気の淀みが発生してしまうことが懸念される。特に軌道系交通システムの車両においては、ブレーキディスク自体がホイールによって外側から覆われて設置されているため、このような熱の淀みを解消することは難しい。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、コストを抑えながらブレーキディスクの表面の熱の淀みの解消を図り、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能な制動装置及びこれを備えた軌道系車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る制動装置は、車軸に取り付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの表面を挟持可能なパッドと、前記ブレーキディスクの前記表面の少なくとも一方に沿って該ブレーキディスクの径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
このような制動装置によると、制動装置が作動してブレーキディスクの温度が上昇した際には、冷却風循環手段の冷却風による対流熱伝達によってブレーキディスクの表面の熱を回収した後に、速やかに排出可能となる。従って、特別な装置を用いずに、冷却風を循環させることのみによってブレーキディスク表面を冷却しながら、速やかに熱の淀みを解消することができる。
【００１２】
また、前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの前記表面に放射状に設けられ、前記ブレーキディスクとともに軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第一の換気用羽根を有していてもよい。
【００１３】
このような第一の換気用羽根によると、ブレーキディスクの回転によって、ブレーキディスク表面に空気を送り込んで撹拌し、対流熱伝達を促進することによって確実に熱を回収することができる。その後、この空気をブレーキディスク表面から速やかに排出する。このようにブレーキディスクの回転にともなって連続的に空気を循環し、ブレーキディスクの表面の熱の淀みの解消を図り、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能となる。また、第一の換気用羽根は、ブレーキディスク表面と空気との接触面積を増大する放熱面としても機能し、さらに冷却効果を向上することができる。
【００１４】
さらに、前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向の一方側から他方側へ向かって湾曲して形成されていてもよい。
【００１５】
このような第一の換気用羽根によると、ブレーキディスクの回転にともなって、ブレーキディスク表面に空気をより確実に送り込み、その後、速やかに排出が可能となる。従って、空気の循環を促進し、熱の淀みを確実に解消でき、さらなるブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能となる。
【００１６】
また、前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側の方が、外側と比較して前記軸線の方向の高さが高く形成されていてもよい。
【００１７】
このような第一の換気用羽根によると、ブレーキディスクの径方向内側でより多くの空気を取り込み、ブレーキディスク表面での空気の流量増大によって流速を増加させて循環させることが可能となる。従って、対流熱伝達の効果を向上するとともに、熱の淀みをさらに解消でき、さらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００１８】
さらに、前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの前記表面から着脱可能であってもよい。
【００１９】
このような第一の換気用羽根によると、既存のブレーキディスクへも装着可能となり、設置の際の手間を省いたり、ブレーキディスクが消耗した場合でも消耗部分のみ交換し第一の換気用羽根は継続して使用することができるので、部品費の低減によって、コストダウンが可能となる。
【００２０】
また、本発明に係る制動装置は、前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの表面に対向する前記収容部の内面に放射状に設けられ、軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第二の換気用羽根を有していてもよい。
【００２１】
このような第二の換気用羽根によって空気の撹拌効果をさらに向上でき、対流熱伝達を促進することで、ブレーキディスクの冷却効果を向上することが可能となる。
【００２２】
さらに、本発明に係る制動装置は、前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、前記冷却風循環手段は、前記収容部の内部へ外部の空気を冷却風として導入するダクトを有していてもよい。
【００２３】
このようなダクトによって、強制的に空気をブレーキディスク表面に送り込むことができ、熱伝達の効果を向上するとともに、空気の循環を促進して熱の淀みを確実に解消でき、さらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００２４】
また、本発明に係る軌道系車両は、上記の制動装置と、前記車軸に取り付けられて、軌道上を走行可能な走行輪とを備えることを特徴とする。
【００２５】
このような軌道系車両によると、制動装置における冷却風循環手段によってブレーキディスク表面を冷却しながら、速やかに熱の淀みを解消することができ、ブレーキディスクの冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の制動装置及び軌道系車両によれば、冷却風循環手段の冷却風によって、熱回収を行なった後に速やかに熱の淀みを解消することができ、コストを抑えながらブレーキディスクの冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る車両を示す全体概略図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る車両に関し、制動装置と、制動装置周りの車両の走行装置の一部を示す全体概略図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図であって、（ａ）は軸線方向から、（ｂ）は径方向から見たものである。
【図５】本発明の第三実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図であって、（ａ）は軸線方向から、（ｂ）は径方向から見たものである。
【図６】本発明の第四実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図であって、（ａ）は軸線方向から、（ｂ）は径方向から見たものである。
【図７】本発明の第五実施形態に係る車両に関し、制動装置と、制動装置周りの車両の走行装置の一部を示す全体概略図である。
【図８】本発明の第六実施形態に係る車両に関し、制動装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の第一実施形態に係る車両（軌道系車両）１００について説明する。
図１に示すように、車両１００は、例えば、軌道に設けられたガイドレールによって案内されながら走行する軌道系交通システムの車両であり、乗客を収容する車両本体１０１と、車両本体１０１の下部において車両本体１０１の長手方向の両端部に一台ずつ設けられた走行装置９０を備えている。
【００２９】
また、この走行装置９０は、車軸２に支持された走行輪９１と、車軸２にブレーキ力を付与する制動装置１を備えている。
【００３０】
次に、制動装置１について説明する。
制動装置１は、走行装置９０に設けられ、走行装置９０の車軸２に機械的にブレーキ力を付与して車両１００の制動を行なうディスクブレーキ装置である。
【００３１】
図２に示すように、この制動装置１は、車軸２に取り付けられたブレーキディスク３と、ブレーキディスク３の両面を挟持するブレーキパッド（パッド）４と、ブレーキディスク３の表面に沿って該ブレーキディスク３の径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段５と、これらを外側から覆うホイール（収容部）６とを備えている。
【００３２】
ブレーキディスク３は、径方向内側に、車軸２の外径よりも少し径が大きな取付孔３ａが形成されたドーナッツ状をなす円盤部材である。そして、取付孔３ａの中心であるブレーキディスク３の中心と、車軸２の軸線Ｐとを一致させた状態で、軸線方向一方側Ｐ１（図１の紙面右側）からこの取付孔３ａに車軸２が差し込まれて、ブレーキディスク３の軸線方向一方側Ｐ１に配される取付金７を介してボルト１１によって固定され、車軸２ともに回転可能に設けられている。なお、このボルト１１は、取付孔３ａの径方向外側に周方向一定の間隔をあけて複数（本実施形態では８個）が配されて、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から差し込まれて設けられている。
【００３３】
ブレーキパッド４は、不図示のブレーキキャリパに取り付けられて、ブレーキディスク３の径方向外側の位置において、ブレーキディスク３の表面を軸線Ｐ方向の両側から挟み込ように配置される摩擦部材であり、複数材料よりなる複合材である例えば、レジンモールド材や焼結材等が用いられている。なお、本実施形態では、ブレーキパッド４はブレーキディスク３の表面において、周方向に１８０度間隔をあけて２箇所配置されている。
【００３４】
次に、冷却風循環手段５について説明する。
冷却風循環手段５は、ブレーキディスク３の表面に設けられる第一の換気用羽根１２を有している。
【００３５】
第一の換気用羽根１２は、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から突出して、取付孔３ａの外周縁３ｂから、軸線Ｐの径方向外側に向かって、複数（本実施形態では８枚）が周方向に所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。そして、この羽根部材は、上記ブレーキパッド４の配置位置と干渉しないような径方向位置に設けられている。
【００３６】
ホイール６は、車軸２の軸線Ｐを中心とした円筒状をなす部材であり、ブレーキディスク３、ブレーキパッド４、及び冷却風循環手段５を外側から所定の空気Ａが流通可能な間隙Ｓを形成した状態で、これら全体をブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から覆うように設けられるものである。そしてブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面に対向するホイール６の内面６ａには、ブレーキディスク３を貫通している車軸２の先端を保持する保持部材８が設けられている。
【００３７】
なお、このホイール６の径方向外側にはゴムタイヤ１０が嵌めこまれて、走行輪９１が構成されている。
【００３８】
このような車両１００においては、車両１００の走行中に、車軸２とともにブレーキディスク３が回転する。そしてこの状態で、不図示のブレーキキャリパを作動させることによって、ブレーキディスク３の表面を軸線方向一方側Ｐ１及び軸線方向他方側Ｐ２の両側から挟み込むように、ブレーキパッド４を押し付けてブレーキディスク３の表面とブレーキパッド４との間に摩擦力を発生させる。この摩擦力をブレーキ力としてブレーキディスク３に作用させて車軸２を介して車両１００の減速を行う。
【００３９】
そして、ブレーキパッド４をブレーキディスク３の表面に押し付けている間に発生する摩擦熱によってブレーキディスク３の温度が上昇する。この際、ブレーキディスク３とともに回転する第一の換気用羽根１２によって、周囲の空気Ａを冷却風として、ブレーキディスク３表面で撹拌し、対流熱伝達を促進して、ブレーキディスク３の熱を回収することができる。
【００４０】
また、熱回収を行なった空気Ａは、ブレーキディスク３表面において径方向内側から外側に向かって排出される。そして、特に本実施形態ではホイール６によってブレーキディスク３が覆われているが、このようにしてブレーキディスク３の回転にともなって連続的に空気Ａを循環できるため、ブレーキディスク３の表面の熱の淀みの防止を図り、ブレーキディスク３の冷却効果の向上が可能となる。
【００４１】
さらに、冷却風循環手段５は、ブレーキディスク３の表面に設けた第一の換気用羽根１２のみであり、複雑な装置を設けずに、ブレーキディスク３の表面の熱の淀みを防止できるため、大幅にコストアップしてしまうことはない。
【００４２】
また、第一の換気用羽根１２は、ブレーキディスク３表面と空気Ａとの接触面積を増大する放熱面としても機能するため、さらにブレーキディスク３の冷却効果を向上することができる。
【００４３】
本実施形態の車両１００によると、第一の換気用羽根１２をブレーキディスク３の表面に設けたことによって、コストを抑えながら、対流熱伝達の促進、及び熱の淀みの防止を行い、ブレーキディスク３の冷却効果を向上できる。
【００４４】
次に、第二実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置２１の冷却風循環手段２５における第一の換気用羽根２６の形状が第一実施形態のものと異なっている。
【００４５】
図４に示すように、第一の換気用羽根２６は、第一実施形態と同様に、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から突出して、取付孔３ａの外周縁３ｂから、軸線Ｐの径方向外側に向かって、複数（本実施形態では８枚）が所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。
【００４６】
また、この第一の換気用羽根２６は、ブレーキパッド４の配置位置と干渉しない径方向位置において、ブレーキディスク３の径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向Ｄの前方側（一方側）から後方側（他方側）へ向かって湾曲して形成されている。
【００４７】
このような車両１００においては、ブレーキディスク３とともに回転する第一の換気用羽根２６が、ブレーキディスク３の表面に空気Ａをより確実に送り込み、ブレーキパッド４との間の摩擦によって温度が上昇したブレーキディスク３から熱を回収する。
【００４８】
さらに、第一の換気用羽根２６が湾曲しているため、取り込んだ空気Ａをさらに速やかに回転方向Ｄの後方側へ排出可能とし、換気性能を向上できる。従って、空気Ａの循環を促進してブレーキディスク３表面で熱が淀んでしまうことを防止でき、冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
本実施形態の車両１００によると、湾曲した第一の換気用羽根２６によって、空気Ａの循環をさらに促進でき、熱の淀みの防止を行って、さらなるブレーキディスク３の冷却効果の向上を図ることが可能となる。
【００５０】
なお、第一の換気用羽根２６は、本実施形態における湾曲方向とは逆方向に湾曲するように、即ち、ブレーキディスク３の径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向Ｄの後方側から前方側に向かって形成されていてもよく。この場合、空気Ａは径方向外側から内側に向かって取り込まれるように循環することとなり、上述の実施形態の場合と同様に、高い冷却効果を期待できる。
【００５１】
次に、第三実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置３１の冷却風循環手段３５における第一の換気用羽根３６の形状が第一実施形態及び第二実施形態のものと異なっている。
図５に示すように、第一の換気用羽根３６は、第一実施形態及び第二実施形態と同様に、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面から突出して、取付孔３ａの外周縁３ｂから軸線Ｐの径方向外側に向かって、複数（本実施形態では８枚）が所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。
【００５２】
また、この第一の換気用羽根３６は、ブレーキパッド４の配置位置と干渉しない径方向位置において、ブレーキディスク３の径方向内側の方が、外側と比較して軸線Ｐ方向の高さが高く形成されている。即ち、ホイール６の内面６ａと対向する端面が、径方向内側から外側に向かうに従って、第一の換気用羽根３６の高さが漸次低くなる傾斜面とされている。
【００５３】
このような車両１００においては、ブレーキディスク３とともに回転する第一の換気用羽根３６が、ブレーキディスク３の径方向内側においてより多くの空気Ａを取り込み、ブレーキディスク３表面を流通する空気Ａの流量・流速を増大することが可能となる。
【００５４】
この結果、対流熱伝達の効果を向上するとともに空気Ａの循環を促進し、熱の淀みを解消可能となる。
【００５５】
本実施形態の車両１００においては、第一の換気用羽根３６がより多くの空気Ａを取り込み可能であるため、さらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００５６】
次に、第四実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置４１の冷却風循環手段４５における第一の換気用羽根４６が第一実施形態から第三実施形態のものと異なっている。
【００５７】
図６に示すように、第一の換気用羽根４６は、ブレーキディスク３とは別体で製造された部材であって、略円盤状のベースプレート４７と、ベースプレート４７から突出する羽根部４８とを有している。
【００５８】
ベースプレート４７は、略円盤状をなし、径方向内側には、ブレーキディスク３の取付孔３ａと同径か、又はこの取付孔３ａよりも大径の貫通孔４７ａが形成されたドーナッツ状をなす円盤となっている。そして、ベースプレート４７の外周縁３ｂからは、径方向内側に向かって周方向に一定の間隔をあけて略半円状の切欠部４７ｂが形成されている。
【００５９】
なお、この切欠部４７ｂは、ちょうどブレーキディスク３と車軸２とを接続するボルト１１の頭の外周面に径方向内側から係合するようになっている。
【００６０】
羽根部４８は、複数（本実施形態では８枚）が、ベースプレート４７の軸線方向他方側Ｐ２の表面から突出して、貫通孔４７ａの外周縁３ｂから、軸線Ｐの径方向外側に向かって、周方向に所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている。そして、それぞれの羽根部４８は、隣接する切欠部４７ｂ同士の間に設けられている。
【００６１】
そして、羽根部４８の設けられていない側のベースプレート４７の表面、即ち軸線方向一方側Ｐ１を向く表面と、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面とが対向するように、第一の換気用羽根１２がブレーキディスク３に設置され、不図示の固定具、例えばボルト等によってブレーキディスク３と固定されている。
【００６２】
このような車両１００においては、第一の換気用羽根４６をブレーキディスク３に固定することで、第一の換気用羽根４６がブレーキディスク３とともに回転する。この際、周囲の空気Ａを冷却風として、ブレーキディスク３表面において撹拌し、対流熱伝達を促進することができる。また、熱回収を行なった後に、この空気Ａをブレーキディスク３の表面において径方向内側から外側に向かって循環して、ブレーキディスク３表面で熱が淀んでしまうことを防止できる。
【００６３】
さらに、ブレーキディスク３の表面に設けた第一の換気用羽根４６のみでブレーキディスク３の表面の熱の淀みを防止でき、コストアップを抑えることが可能となることに加え、第一の換気用羽根４６が着脱可能とされているため、既存のブレーキディスク３に対しても、このブレーキディスク３を全交換することなく、第一の換気用羽根４６を取り付けるのみで、容易に冷却風循環手段４５を設けることができる。従って、ブレーキディスク３の交換に要する工数や部品費等の観点から、さらなるコストダウンを図ることができる。
【００６４】
本実施形態の車両１００によると、着脱可能な第一の換気用羽根４６によって、さらにコストを抑制しながら、対流熱伝達の促進、及び熱の淀みの防止を行い、ブレーキディスク３の冷却効果を向上できる。
【００６５】
なお、第一の換気用羽根４６をブレーキディスク３に固定する際には、車軸２とブレーキディスク３とを固定しているボルト１１を共用して、固定具として使用してもよい。
【００６６】
また、第一の換気用羽根４６は本実施形態で説明した形状に限定されず、例えば羽根部４８の形状については、第一実施形態から第三実施形態で説明したような第一の換気用羽根１２、２６、３６の形状を採用してもよい。
次に、第五実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では、制動装置５１の冷却風循環手段５５が、第一実施形態の冷却風循環手段５に加え、第二の換気用羽根５６をさらに有している。
【００６７】
図７に示すように、第二の換気用羽根５６は、ブレーキディスク３の軸線方向他方側Ｐ２を向く表面に対向するホイール６の内面６ａから、保持部材８よりも径方向外側で軸線Ｐ方向に突出して、軸線Ｐの径方向内側から外側に向かって複数が周方向に所定の間隔をあけて放射状に延びて設けられている羽根部材である。この羽根部材は、第一の換気用羽根１２と干渉しない高さまで形成されている。
【００６８】
このような車両１００においては、第一の換気用羽根１２と第二の換気用羽根５６との相乗効果によって、ブレーキディスク３の表面における空気Ａの撹拌効果を向上し、さらに対流熱伝達の効果を向上できる。従って、空気Ａがブレーキディスク３からより多くの熱が回収された後に、この空気Ａが第一の換気用羽根１２によって速やかに径方向外側へ排出される。
【００６９】
本実施形態の車両１００によると、冷却風循環手段５５が第一の換気用羽根１２に加え、第二の換気用羽根５６を有することによって、対流熱伝達のさらなる促進と、第一の換気用羽根１２による空気Ａの循環によって熱の淀みの防止を行い、ブレーキディスク３の冷却効果を向上できる。
【００７０】
なお、本実施形態のように第二の換気用羽根５６を採用した場合には、第一の換気用羽根１２を設置せずに第二の換気用羽根５６のみを設けてもよい。
【００７１】
また、この第二の換気用羽根５６は、例えばモーター等を用いてホイール６とは別途回転させてもよい。この場合には、モーターの回転数を調整することによって空気Ａの撹拌効果を向上でき、熱伝達率の向上を図ることが可能となる。
【００７２】
次に、第六実施形態に係る車両１００について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して、詳細説明を省略する。
本実施形態では制動装置６１の冷却風循環手段６５が、第一実施形態における第一の換気用羽根１２に代えて、空気Ａを制動装置６１の外部から導入するダクト６６を有している。
【００７３】
図８に示すように、ダクト６６は、ホイール６とブレーキディスク３との間に形成された間隙Ｓと、ホイール６の外部とを連通する管状部材であり、不図示のブロア等によって、ダクト６６へ外部の空気Ａを間隙Ｓへ供給可能とする管状部材である。
【００７４】
このような車両１００においては、ホイール６とブレーキディスク３との間の間隙Ｓへ強制的に外部の空気Ａを冷却風として導入できる。このため、対流熱伝達を向上することによって、ブレーキディスク３からより多くの熱を回収できる。さらにダクト６６によって空気Ａを導入することで空気Ａの排出能力も向上でき、空気Ａの循環も促進して空気Ａの淀みを防止できる。
【００７５】
本実施形態の車両１００においては、ダクト６６によって制動装置６１の外部から、ホイール６とブレーキディスク３の間隙Ｓへ空気Ａが導入されるため、熱伝達を促進し、空気Ａの淀みも防止でき、冷却効果の向上を図ることができる。
【００７６】
なお、冷却風循環手段６５は第一実施形態から第四実施形態の第一の換気用羽根１２、２６、３６、４６や第五実施形態の第二の換気用羽根５６を併設してもよく、この場合、相乗効果によってさらなる冷却効果の向上を図ることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態についての詳細説明を行なったが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、ブレーキディスク３と対向するホイール６の内面６ａには、ホイール６内外を連通する連通孔が設けられていてもよく、この場合、通風性能を向上でき、ブレーキディスク３の冷却効果をさらに向上できる。
【００７８】
また、ブレーキディスク３において、第一の換気用羽根１２、２６、３６、４６が設置された表面とは反対側、即ち、軸線方向一方側Ｐ１を向く表面にも羽根部材を設けてもよく、この場合さらなる冷却効果を期待できる。
【００７９】
さらに、上述の実施形態では、軌道系交通システムの車両１００について説明したが、これに限定されることなく、例えば自動車や二輪車等にも上述の実施形態の制動装置１、２１、３１、４１、５１、６１を適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１…制動装置 ２…車軸 ３…ブレーキディスク ３ａ…取付孔 ３ｂ…外周縁 ４…ブレーキパッド（パッド） ５…冷却風循環手段 ６…ホイール（収容部） ６ａ…内面 ７…取付金 ８…保持部材 １０…ゴムタイヤ １１…ボルト １２…第一の換気用羽根 Ｓ…間隙 Ｐ…軸線 軸線方向一方側…Ｐ１ 軸線方向他方側…Ｐ２ Ａ…空気 Ｄ…回転方向 ２１…制動装置 ２５…冷却風循環手段 ２６…第一の換気用羽根 ３１…制動装置 ３５…冷却風循環手段 ３６…第一の換気用羽根 ４１…制動装置 ４５…冷却風循環手段 ４６…第一の換気用羽根 ４７…ベースプレート ４７ａ…貫通孔 ４７ｂ…切欠部 ４８…羽根部 ５１…制動装置 ５５…冷却風循環手段 ５６…第二の換気用羽根 ６１…制動装置 ６５…冷却風循環手段 ６６…ダクト ９０…走行装置 ９１…走行輪 １００…車両（軌道系車両） １０１…車両本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸に取り付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの表面を挟持可能なパッドと、
前記ブレーキディスクの前記表面の少なくとも一方に沿って該ブレーキディスクの径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段とを備えることを特徴とする制動装置。
【請求項２】
前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの前記表面に放射状に設けられ、前記ブレーキディスクとともに軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第一の換気用羽根を有することを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向の一方側から他方側へ向かって湾曲して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の制動装置。
【請求項４】
前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側の方が、外側と比較して前記軸線の方向の高さが高く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の制動装置。
【請求項５】
前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの前記表面から着脱可能であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項６】
前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、
前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの表面に対向する前記収容部の内面に放射状に設けられ、軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第二の換気用羽根を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項７】
前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、
前記冷却風循環手段は、前記収容部の内部へ外部の空気を冷却風として導入するダクトを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の制動装置と、
前記車軸に取り付けられて、軌道上を走行可能な走行輪とを備えることを特徴とする軌道系車両。
【請求項１】
車軸に取り付けられたブレーキディスクと、
前記ブレーキディスクの表面を挟持可能なパッドと、
前記ブレーキディスクの前記表面の少なくとも一方に沿って該ブレーキディスクの径方向に冷却風を循環させる冷却風循環手段とを備えることを特徴とする制動装置。
【請求項２】
前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの前記表面に放射状に設けられ、前記ブレーキディスクとともに軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第一の換気用羽根を有することを特徴とする請求項１に記載の制動装置。
【請求項３】
前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側から外側に向かうに従って、回転方向の一方側から他方側へ向かって湾曲して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の制動装置。
【請求項４】
前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの径方向内側の方が、外側と比較して前記軸線の方向の高さが高く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の制動装置。
【請求項５】
前記冷却風循環手段における前記第一の換気用羽根は、前記ブレーキディスクの前記表面から着脱可能であることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項６】
前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、
前記冷却風循環手段は、前記ブレーキディスクの表面に対向する前記収容部の内面に放射状に設けられ、軸線を中心に回転して近傍の空気を冷却風として該ブレーキディスクの径方向に循環させる第二の換気用羽根を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項７】
前記ブレーキディスクを外側から覆う収容部をさらに備え、
前記冷却風循環手段は、前記収容部の内部へ外部の空気を冷却風として導入するダクトを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の制動装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の制動装置と、
前記車軸に取り付けられて、軌道上を走行可能な走行輪とを備えることを特徴とする軌道系車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０４５３０（Ｐ２０１３−１０４５３０Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０６９３（Ｐ２０１１−２５０６９３）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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