(57)【要約】【課題】制輪子本体に凹状の切欠部を形成したとしても割損を発生させず、十分な摩擦性能を確保することができる制輪子を提供する。【解決手段】車輪Ｗと当接する制輪子本体１０の摩擦面１１に、該制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に沿うように凹状の切欠部１２を形成した鉄道車輌用制輪子であって、前記切欠部１２は、幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）の一端から他端に向う途中まで形成されることを特徴とする。【選択図】図２
2010228655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪と当接する制輪子本体の摩擦面に、該制輪子本体の幅方向に沿うように凹状の切欠部を形成した鉄道車輌用制輪子であって、
前記切欠部は、幅方向の一端から他端に向う途中まで形成されることを特徴とする鉄道車輌用制輪子。
【請求項２】
前記切欠部は複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車輌用制輪子。
【請求項３】
前記切欠部は、前記制輪子本体の長手方向に沿う一端部及び他端部にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項２に記載の鉄道車輌用制輪子。
【請求項４】
前記切欠部は、前記制輪子本体の長手方向に沿う一端部及び他端部に交互に形成されることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車輌用制輪子。
【請求項５】
前記切欠部は、車輪の幅方向に沿う中央部を越えて配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄道車輌用制輪子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車輌の制動装置に使用される鉄道車輌用制輪子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道車輌用のブレーキ機構には踏面方式とディスク方式があり、在来線には踏面方式が多く採用されている。この踏面方式は、車輪の踏面に制輪子の摩擦面を押付けることで、ブレーキ力を発生させるものである。
【０００３】
そして、このような踏面方式の鉄道車輌用制輪子としては、特許文献１及び非特許文献１に示される技術が示されている。
特許文献１に示される制輪子は、制輪子本体を形成する鋳鉄が合金鋳鉄であって、該合金鋳鉄中に、特別に配合された元素が配合されていることを特徴とする。また、非特許文献１に示される制輪子１は、図５及び図６に示されるように、制輪子本体２の車輪摺動方向に沿う長さ方向（矢印Ａ−Ｂ方向）の中央部でありかつ車輪Ｗと当接する摩擦面３に、制輪子本体２の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に沿う全幅にわたって、凹状の切欠部４を形成したものである。そして、このような切欠部４の配置によって、車輪Ｗとの接触性能の安定化及び摩擦性能の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８７６７６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】高粘着合金鋳鉄制輪子の開発、電気車の科学５５１号、１９９４年３月号、２７頁（辻村太郎著他）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図５及び図６に示される制輪子１においては、制輪子本体２に形成された凹状の切欠部４が、摩擦性能向上を図る上で不可欠な存在となる一方で、制輪子の強度上の弱点となっている。このため、衝撃的な外力が作用した場合、切欠部４を起点とした割損が、制輪子本体２に至る可能性がある。このような強度上の問題を解決するために、制輪子本体２に凹状の切欠部４を形成しなければ良いのだが、これによって十分な摩擦性能が確保できないという不具合は解消されなくなる。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、制輪子本体に凹状の切欠部を形成したとしても割損を発生させず、十分な摩擦性能を確保することができる制輪子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明では、車輪と当接する制輪子本体の摩擦面に、該制輪子本体の幅方向に沿うように凹状の切欠部を形成した鉄道車輌用制輪子であって、前記切欠部は、幅方向の一端から他端に向う途中まで形成されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の鉄道車輌用制輪子では、前記切欠部は複数設けられていることを特徴とする。
また、本発明の鉄道車輌用制輪子では、前記切欠部は、前記制輪子本体の長手方向に沿う一端部及び他端部にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の鉄道車輌用制輪子では、前記切欠部は、前記制輪子本体の長手方向に沿う一端部及び他端部に交互に形成されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の鉄道車輌用制輪子では、前記切欠部は、幅方向に沿う中央部を越えて配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鉄道車輌用制輪子では、車輪と当接する制輪子本体の摩擦面に位置する凹状の切欠部を、幅方向の一端から他端に向う幅方向の途中まで形成するようにした。すなわち、制輪子の切欠部は、制輪子の全幅に渡っておらず、車輪と当接する摩擦面が、制輪子本体の長手方向に分断されることなく連続していることから、衝撃的な外部からの負荷に対しても、切欠部に応力集中が生じることがない。このため切欠部から制輪子が割損に至ることが防止される。
また、摩擦特性についても、実車輪を使用したブレーキ性能試験の結果、切欠部無しの制輪子と比較して摩擦性能が高く、切欠部が全幅に形成された従来の制輪子に匹敵する性能を発揮することを確認している。
すなわち、本発明の鉄道車輌用制輪子では、制輪子本体に凹状の切欠部を形成したとしても割損を発生させず、十分な接触性能の安定化及び摩擦性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例を示す鉄道車輌用の制輪子の正面図である。
【図２】図１の制輪子を摩擦面側から見た図である。
【図３】本実施例に係わる鉄道車輌用の制輪子のブレーキ性能を試験した結果を示す棒グラフである。
【図４】本実施例に係わる鉄道車輌用の制輪子の変形例を示す図である。
【図５】従来例を示す鉄道車輌用の制輪子の正面図である。
【図６】図５の制輪子を摩擦面側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例について図１〜図４を参照して説明する。本実施例に係わる制輪子１００は、図１及び図２に示されるように、車輪Ｗの外周形状に応じて全体が湾曲し、車輪Ｗの摺動方向に沿うように長尺（長さ方向を矢印Ａ−Ｂ方向とする）に形成された制輪子本体１０を有し、車輪Ｗの路面と当接する該制輪子本体１０の摩擦面１１に、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に沿うように、凹状の切欠部１２を複数形成したものである。また、制輪子本体１０の外側には、取付部となるコッタ部１３が設けられている。
【００１５】
前記切欠部１２は、車輪Ｗの摺動方向と同一方向に配置された制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に沿う第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂを起点として、該制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に沿うように配置されている。また、前記切欠部１２は２箇所に設けられており、一方側の切欠部１２は、第１長側部１０Ａから第２長側部１０Ｂに向う途中まで形成され、また、他方側の切欠部１２は、第２長側部１０Ｂから第１長側部１０Ａに向う途中まで形成される。
そして、このような制輪子の切欠部１２が、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）の途中まで設けられる構成によって、車輪Ｗと当接する摩擦面１１が、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に分断されることなく連続し、その結果、衝撃的な外部からの負荷に対しても、切欠部１２に応力集中が生じることがない。
【００１６】
また、これら切欠部１２は、一定の強度を保つために制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）全幅にわたって設けるのではなく、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂを起点として、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）全幅の３０〜８０％の長さとしている。また、これら切欠部１２は、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）の端部（符号１０Ｃ・１０Ｄで示す）を起点として、該長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）全長の１０〜４５％となる位置に設けられている。
なお、図１及び図２では、切欠部１２を２箇所とし、かつ該切欠部１２の長さを、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に沿う全幅の５０％とし、かつ該切欠部１２の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に沿う位置を、該長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）の端部１０Ｃ・１０Ｄを起点として全長の３０％とした例を示している。
【００１７】
そして、図１及び図２のように構成された制輪子１００について、ブレーキ性能を試験した結果を図３に示す。なお、試験条件は、「常温乾燥、φ８１０ｍｍ車輪、車重４７００００ｋｇ相当、初速度１３５ｋｍ/ｈ、押付力４０ｋＮ40両抱方式」である。また、図３では、（ａ）切欠部が無い制輪子、（ｂ）切欠部を全幅に有する制輪子１（従来の図５及び図６に相当）、（ｃ）切欠部を有する本実施例に係わる制輪子１００の試験結果を示している。
そして、図３（ｃ）に示す本発明品の制輪子１００は、凹状の切欠部無しの制輪子（図３（ａ））と比較して摩擦性能が高く、切欠部が全幅にわたって形成された制輪子（図３（ｂ））に匹敵する性能を発揮することを確認している。具体的には、下記の条件で、切欠部無しの場合（図３（ａ））の平均停止距離が約６７０ｍであるのに対して、本発明品である制輪子１００（図３（ｃ））では、約５５０ｍと大幅に摩擦性能が向上しており、切欠部を全幅に有する制輪子（図３（ｂ））の約５００ｍに近いブレーキ性能を示している。
【００１８】
なお、上記実施例に示す制輪子１００は、図４に示すように構成しても良い。
図４（Ａ）は、図１及び図２と同様の制輪子１００である。そして、このような制輪子１００では、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂを起点として、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）中央部まで切欠部１２が設けられていることから、車輪Ｗと当接する摩擦面１１に追随しやすく接触性能が安定化されて良好な摩擦性能が得られるとともに、車輪Ｗと当接する摩擦面１１が、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に分断される箇所がないことで、制輪子本体１０が衝撃的な外部からの負荷に対しても切欠部１２に応力集中が生じさせることなく割損防止効果を得ることができる。
【００１９】
図４（Ｂ）は、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に沿う中央部を越えて切欠部１２が設けられた制輪子１０１を示す例である。そして、このような制輪子１０１では、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）両側に位置する第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂを起点として、全幅の１／２以上となるまで各切欠部１２が設けられており、図４（Ａ）と同様に、車輪Ｗと当接する摩擦面１１が、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に分断される箇所がないために、図４（Ａ）の制輪子１００と同様に、衝撃的な外部からの負荷に対しても切欠部１２に応力集中が生じさせることなく割損防止効果を得ることができる。また、図４（Ｂ）の制輪子１０１では、図４（Ａ）よりも長い切欠部１２を設けることによって、より高い摩擦面１１との接触性能、摩擦性能及び放熱効果を得ることが可能となる。
【００２０】
図４（Ｃ）は、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂのそれぞれに２箇所の切欠部１２（合計４箇所）を設け、かつ該切欠部１２を長側部１０Ａ・１０Ｂに対して交互に設けた制輪子１０２を示す例である。
そして、このような制輪子１０２では、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂのそれぞれに、制輪子本体１０を幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に横断しない４箇所の切欠部１２が設けられることで、図４（Ａ）と同様に、車輪Ｗと当接する摩擦面１１が、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に分断される箇所がないために、図４（Ａ）の制輪子１００と同様に、衝撃的な外部からの負荷に対しても切欠部１２に応力集中が生じさせることなく割損防止効果を得ることができる。また、図４（Ｃ）の制輪子１０２では、図４（Ａ）よりも長い切欠部１２を設けることによって、より高い摩擦面１１との接触性能、摩擦性能及び放熱効果を得ることが可能となる。
なお、図４（Ｃ）に示される制輪子１０２の切欠部１２は、４箇所に限定されず、第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂの各側にて、４箇所以上設けかつこれらを交互に配置するようにしても良い。また、各切欠部１２の長さは、一定のブレーキ性能を維持できるのであれば、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）両側に位置する第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂを起点として、全幅の１／２未満であっても、１／２以上であっても良い。
【００２１】
図４（Ｄ）は、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂのそれぞれに２箇所の切欠部１２（合計４箇所）を設け、かつ各側において、２箇所の切欠部１２が近接するようにかつ並ぶように設けられた制輪子１０３を示す例である。
そして、このような制輪子１０３では、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂのそれぞれに、制輪子本体１０を幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に横断しない４箇所の切欠部１２が設けられることで、図４（Ａ）と同様に、車輪Ｗと当接する摩擦面１１が、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に分断される箇所ないために、図４（Ａ）の制輪子１００と同様に、衝撃的な外部からの負荷に対しても切欠部１２に応力集中が生じさせることなく割損防止効果を得ることができる。また、図４（Ｄ）の制輪子１０３では、図４（Ａ）よりも長い切欠部１２を設けることによって、より高い摩擦面１１との接触性能、摩擦性能及び放熱効果を得ることが可能となる。
なお、図４（Ｄ）に示される制輪子１０３の切欠部１２は、第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂの各側２箇所に限定されず、第１長側部１０Ａ又は第２長側部１０Ｂの各側にて、２箇所以上設けても良い。また、各切欠部１２の長さは、一定のブレーキ性能を維持できるのであれば、制輪子本体１０の幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）両側に位置する第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂを起点として、全幅の１／２未満であっても、１／２以上であっても良い。
【００２２】
以上詳細に説明したように本実施例に示す鉄道車輌用の制輪子１００〜１０３では、車輪Ｗと当接する制輪子本体１０の摩擦面１１に位置する凹状の切欠部１２を、幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）の一端から他端に向う該幅方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）の途中まで形成するようにした。すなわち、制輪子の切欠部１２は、制輪子本体１０の全幅に渡っておらず、車輪Ｗと当接する摩擦面１１が、制輪子本体１０の長手方向（矢印Ａ−Ｂ方向）に分断されることなく連続していることから、衝撃的な外力の負荷に対しても、切欠部１２に応力集中が生じることがない。このため切欠部１２から制輪子本体１０の全体が割損に至ることが防止される。
【００２３】
また、摩擦特性についても、実車輪を使用したブレーキ性能試験の結果、切欠部１２が無い制輪子と比較して摩擦性能が高く、切欠部１２が全幅に形成された従来の制輪子に匹敵する性能を発揮することを確認している。すなわち、本実施例に示す鉄道車輌用の制輪子１００〜１０３では、制輪子本体１０に凹状の切欠部１２を形成したとしても割損を発生させず、十分な接触性能の安定化及摩擦性能を確保することができる。
【００２４】
また、本実施例に示す鉄道車輌用の制輪子１００〜１０３では、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すいずれかの形態を選択することで、ブレーキ性能を維持しつつ、よりも多くの切欠部１２を設けることができ、高い割損防止効果及び放熱効果を得ることが可能となる。
【００２５】
なお、上記実施例では、制輪子本体１０の第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂのそれぞれに切欠部１２を設けたが、一定のブレーキ性能を維持できるのであれば、第１長側部１０Ａ及び第２長側部１０Ｂのいずれか一方に切欠部１２を設ける構成でも良い。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、鉄道車輌の制動装置に使用される鉄道車輌用制輪子に関する。
【符号の説明】
【００２８】
１０  制輪子本体
１１  摩擦面
１２  切欠部
１００  制輪子
１０１  制輪子
１０２  制輪子
１０３  制輪子
【図１】
2010228655.tif 000003
【図２】
2010228655.tif 000004
【図３】
2010228655.tif 000005
【図４】
2010228655.tif 000006
【図５】
2010228655.tif 000007
【図６】
2010228655.tif 000008