(57)【要約】【課題】砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすい鉄道車両用制輪子を提供する。【解決手段】鉄道車両の車輪踏面に摺接して前記車輪にブレーキをかけるための制輪子１０であって、制輪子本体１の中央部の幅方向には溝部５が形成され、制輪子本体１の両端部及び溝部５の両側は、車両の進行方向又は逆行方向と直交する方向の面３ａ，３ｂ，６ａ，６ｂと、車輪の非フランジ側に傾斜する傾斜面４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂがあり、制輪子本体の両端部の傾斜面４ａ，４ｂは、制輪子本体１と一体化されている台金８まで延びている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車輪踏面に摺接して前記車輪にブレーキをかけるための制輪子であって、
制輪子本体の中央部の幅方向には溝部が形成され、
前記制輪子本体の両端部及び前記溝部の両側は、車両の進行方向又は逆行方向と直交する方向の面と、前記車輪の非フランジ側に傾斜する傾斜面があり、
前記制輪子本体の両端部の傾斜面は、前記制輪子本体と一体化されている台金まで延びていることを特徴とする鉄道車両用制輪子。
【請求項２】
前記制輪子の車輪摺接面は、前記溝部の中心線を中心とする対称の関係にある請求項１に記載の鉄道車両用制輪子。
【請求項３】
前記制輪子の車輪摺接面から見たとき、前記直交する方向の面の辺の長さは、前記制輪子の傾斜面のない部分の幅の４０％以上９０％以下である請求項１又は２に記載の鉄道車両用制輪子。
【請求項４】
前記直交する方向の面からの傾斜面の角度（θ１）は１０〜６０°、前記溝部の両側の直交する方向の面からの傾斜面の角度（θ２）は１０〜４０°であり、θ１＞θ２の関係である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両用制輪子。
【請求項５】
前記溝部の両側の直交する方向の面同士の間隔は、車輪摺接面から見たとき、１０〜２５ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄道車両用制輪子。
【請求項６】
前記制輪子本体の少なくとも両端部には、撥水・撥油塗料がコーティングされている請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄道車両用制輪子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両用制輪子に関する。とくに塵埃などの付着物を除去しやすい鉄道車両用制輪子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、鉄道車両用摩擦ブレーキの機構には、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。前記踏面方式は、鉄道車輪の車輪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。前記制輪子には、鋳鉄制輪子や焼結制輪子等の金属素材からなる摺動材で構成されるものがあるが、鋳鉄制輪子では制輪子寿命が短く取り換え頻度が多いことや、焼結制輪子では高価になる等、デメリットが存する事等があることから、比較的長寿命で安価な材質である合成樹脂を結合材とし、これに炭素粉、鉄粉等の摩擦調整材を混合して成形した摩擦体を有する合成制輪子が用いられている。
【０００３】
特許文献１には、金属ブロック挿入型合成制輪子が記載されている。特許文献２〜４には中央の幅方向に溝部を有する制輪子が提案されている。本出願人は特許文献５において、制輪子本体の両端部及び溝部の両側に傾斜面を有する制輪子を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３０５８９号公報
【特許文献２】特許第２８３５１５１号公報
【特許文献３】特許第３１８５１３９号公報
【特許文献４】特開平７−１３３８３３号公報
【特許文献５】特開２０１６−１１８２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の鉄道車両用制輪子は、幅方向（車両の進行方向と直交する方向）は面一であり、水、雪、グリス等の付着物は制輪子と車輪踏面との間に入りやすいという問題があった。水、雪、グリス等の付着物は制輪子と車両踏面との間に入ってしまうと、ブレーキ性能は低下する。また、制輪子の前面を傾斜面にすることも考えられるが、前面全部を傾斜面にすると先端部分の強度は低下し、耐久性の問題が発生する。さらに、雪や水、油などを制輪子本体（シュー）側面に流すために制輪子本体の両端部分には砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付き易く、これを除去するため掃除が必要であるが、特許文献５の制輪子は、部分的傾斜面１６ａ，１６ｂの台金（背面板）部分が邪魔となり、制輪子本体（シュー）が摩耗してきたときに除去しにくいという問題があり、改良が求められていた。
【０００６】
本発明は前記従来の問題を解決するため、砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすい鉄道車両用制輪子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の鉄道車両用制輪子は、鉄道車両の車輪踏面に摺接して前記車輪にブレーキをかけるための制輪子であって、制輪子本体の中央部の幅方向には溝部が形成され、前記制輪子本体の両端部及び前記溝部の両側は、車両の進行方向又は逆行方向と直交する方向の面と、前記車輪の非フランジ側に傾斜する傾斜面があり、前記制輪子本体の両端部の傾斜面は、前記制輪子本体と一体化されている台金まで延びていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鉄道車両用制輪子は、制輪子本体の両端部の傾斜面は、制輪子本体と一体化されている台金（背面板）まで延びていることにより、砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすい鉄道車両用制輪子を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明の一実施例における制輪子の車輪摺接面から見た斜視図である。
【図２】図２は同制輪子の側面の非フランジ面側から見た側面図である。
【図３】図３は同制輪子の車輪摺接面から見た平面図である。
【図４】図４は同制輪子の雨天時における水の排除方向を示す説明図である。
【図５】図５Ａは同制輪子のグリス等付着物が付着する状態を示す説明図、図５Ｂは同降雪時の雪が排除される状態を示す説明図である。
【図６】図６は従来の制輪子の車輪摺接面から見た斜視図である。
【図７】図７Ａは本発明の一実施例における制輪子の背面図であり、図７Ｂは従来の制輪子の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の制輪子は、鉄道車両の車輪踏面に摺接して車輪にブレーキをかけるための制輪子である。この制輪子の材料には特に限定はなく、任意のものを使用できる。例えば、フェノール樹脂などの合成樹脂を結合材とし、これに炭素粉、鉄粉等の摩擦調整材を混合して成形した摩擦体を有する合成制輪子を用いることができる。さらに金属ブロックやセラミックスブロックを挿入させたハイブリッド型制輪子であっても良い。
【００１１】
本発明の制輪子の両端部及び溝部両側には、車両の進行方向又は逆行方向と直交する方向の面（以下「直交面」ともいう。）と、前記車輪の非フランジ側に傾斜する面（以下「傾斜面」ともいう。）を備えており、制輪子本体の両端部の傾斜面は、制輪子本体と一体化されている台金（背面板）まで延びている。すなわち、台金（背面板）も傾斜面とする。好ましくは、制輪子本体の両端部の傾斜面と、台金（背面板）の傾斜面とは面一にする。これにより、砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすい。
【００１２】
制輪子の中央部の幅方向に溝部が形成されている。溝部があると応力集中を防ぐことができ、たわみを持たせて破損を防止できる。
【００１３】
前記制輪子の摺接面は、前記溝部の中心線を中心とする対称の関係にあることが好ましい。鉄道車両は双方向に走行するので、対称であればどちらの方向に走行しても同様な作用効果が得られる。
【００１４】
前記直交面の長さは摺接面において、前記制輪子の全体の幅の４０％以上９０％以下が好ましいく、より好ましくは４５％以上７５％以下である。前記の範囲であれば、本発明の効果をより高くすることができる。
【００１５】
前記制輪子の両端部の直交面からの傾斜面の角度（θ１）は１０〜６０°、前記溝部の両側の直交面からの傾斜面の角度（θ２）は１０〜４０°であり、θ１＞θ２の関係であるのが好ましい。さらに好ましいθ１は２０〜５０°であり、より好ましくは３０〜４０°である。θ２は、さらに好ましくは１５〜３５°であり、より好ましくは２０〜３０°である。前記の範囲であればより効率よく水、雪、グリス等の物質を排除しやすい。また、θ１＞θ２が好ましいのは、制輪子の直交面には、溝内に比べてより多くの水、雪、グリス等の物質が当たるため、これを排除するためである。
【００１６】
前記溝部は、前記溝部の両側の直交面同士の間隔は、車輪摺接面から見て１０〜２５ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは１５〜２０ｍｍである。このようにすると、傾斜面を入れることによって摺動面積は少なくなるが、溝の幅を狭くし、その分摺動面積を広げることができ、傾斜面のないものとほぼ同等の摺動面積を確保できる。これにより、乾燥時におけるブレーキの作用効果を傾斜面のないものとほぼ同等に保持できる。
【００１７】
前記制輪子の非フランジ側の側面には車輪踏面から離れる方向にスリット及び／又はリブが形成されているのが好ましい。このようにすると、制輪子の傾斜面から排除される水、雪、グリス等の物質が再度溝内に入る割合を減らすことができる。
【００１８】
前記制輪子本体の少なくとも両端部には、撥水・撥油塗料がコーティングされているのが好ましい。前記制輪子本体の側部、両端部及び溝部の両側部には撥水・撥油塗料がコーティングされているのがさらに好ましい。これにより、さらに塵埃は溜まりにくく、溜まっても除去が容易となる。撥水・撥油塗料としては、例えば市販のフッ素系塗料を使用できる。
【００１９】
以下図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一部品又は同一物を示す。図１は本発明の一実施例における制輪子１０の車輪摺接面２ａ，２ｂから見た斜視図である。制輪子１０は制輪子本体１と台金（背面板）８と取付板９で構成されている。制輪子本体１は、両端には直交面３ａ，３ｂと、傾斜面４ａ，４ｂがあり、溝部５にも直交面６ａ，６ｂと、傾斜面７ａ，７ｂがある。制輪子本体の両端部の傾斜面４ａ，４ｂは、制輪子本体と一体化されている台金（背面板）８まで延びている。すなわち、台金（背面板）８も傾斜面であり、制輪子本体の両端部の傾斜面４ａ，４ｂと、台金（背面板）の傾斜面とは面一である。
車両進行方向に運転時を例にとると、水、雪、グリス等の物質は、まず直交面３ａに当たり、次いで傾斜面４ａで非フランジ側に排除され、そのまま脱落してしまうものもあるが、一部は制輪子１０の非フランジ側側面を伝わって溝部５に入るので、これは傾斜面７ｂから排除される。逆行方向の場合は逆の傾斜面が同じ作用を発揮する。また、制輪子本体の両端部の直交面３ａ，３ｂと、傾斜面４ａ，４ｂに砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすい。
【００２０】
図２は同制輪子１０の側面の非フランジ面側から見た側面図、図３は同制輪子１０の車輪摺接面から見た平面図である。図３から明らかなとおり、車輪摺接面２ａ，２ｂは変形した６角形状をしており、両端の傾斜面４ａ，４ｂの傾斜角（θ１）は溝部５の傾斜面７ａ，７ｂの傾斜角（θ２）より、角度が高い。これは両端に当たる水、雪、グリス等の物質の量が相対的に多いため、排除量も多くするためである。また、溝部５の幅は、図２〜３の例では車輪摺接面から見て１０〜２５ｍｍである。これにより、摺動面積を広げている。図２の１１は受金である。図３の一点鎖線１００は左右対称の線である。
【００２１】
図４は同制輪子の雨天時における水の排除方向を示す説明図である。図４は走行試験における水の挙動を高速度カメラで撮影した写真を観察して作成したものである。まず、水１２ａは先端の直交面３ａにあたり、傾斜面４ａに排除され（水１２ｂ）、非フランジ側側面を伝わって流れて溝部５に入り（水１２ｃ）、この水は傾斜面７ｂから排除され（水１２ｄ）、再度非フランジ側側面を伝わって流れ落ちる（水１２ｅ）。
【００２２】
図５Ａは同制輪子のグリス等付着物が付着する状態を示す説明図、図５Ｂは同降雪時の雪が排除される状態を示す説明図である。通常の鉄道車両はグリス等を車輪に供給しながら運転走行している。これはレールと車輪の異音や摩擦量を減少するためである。したがって、車輪踏面にはグリス等が付着しやすい。本発明の制輪子は、グリス等１４が車輪踏面１３ａに付着しても図５Ａに示すように直交面３ａと傾斜面４ａで捕捉する。加えて、図５Ｂに示すように降雪時に雪が付着しても、傾斜面４ａから排除する。１３ｂは車輪のフランジである。
【００２３】
これに対して従来の制輪子１７は、図６に示すとおりであり、部分的傾斜面１６ａ，１６ｂの台金（背面板）部分が邪魔となり、制輪子本体（シュー）が摩耗してきたときに除去しにくいという問題がある。
【００２４】
図７Ａは本発明の一実施例における制輪子の背面図であり、図７Ｂは従来の制輪子の背面図である。本発明の一実施例における制輪子は、台金（背面板）８の右下と左下部分（制輪子本体の両端部の傾斜面４ａ，４ｂに相当する部分）がカットされているが、従来の制輪子の右下と左下部分（制輪子本体の部分的系斜面１６ａ，１６ｂに相当する部分）はカットされていない。
【実施例】
【００２５】
以下実施例を用いて本発明を説明する。本発明は以下の実施例に限定して解釈されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
図１〜３に示す制輪子を製作した。全体の大きさは、側面から見た直線長さ３５０ｍｍ，幅７９ｍｍである。材料は従来品と同じフェノール樹脂などの合成樹脂を結合材とし、これに炭素粉、鉄粉等の摩擦調整材を混合して成形した。この制輪子を用いて、車両運転試験を行ったところ、制輪子本体の両端部の直交面３ａ，３ｂと、傾斜面４ａ，４ｂに砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすく、掃除も楽であった。
【００２７】
（比較例１）
図６に示す従来例の制輪子を用いて、降雪時に車両運転試験を行ったところ、部分的傾斜面１６ａ，１６ｂの台金（背面板）部分が邪魔となり、制輪子本体（シュー）が摩耗してきたときに除去しにくく、掃除に手間がかかった。
【００２８】
（実施例２）
実施例１の制輪子本体の両端部の直交面３ａ，３ｂと、傾斜面４ａ，４ｂに、市販のフッ素系撥水・撥油塗料を刷毛塗りで塗装し、乾燥後、１５０℃、３分間の加熱硬化をしてコーティングした。この制輪子を用いて、車両運転試験を行ったところ、制輪子本体の両端部の直交面３ａ，３ｂと、傾斜面４ａ，４ｂに砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても、実施例の制輪子に比べてさらに除去しやすく、掃除も楽であった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の鉄道車両用制輪子は、砂埃、摩耗粉、オイル、グリス等が混ざった塵埃がこびり付いても除去しやすく、掃除も楽であることから、高速鉄道や通常の鉄道車両に好適なほか、地上を走行することが予定されている地下鉄車両や路面電車車両などにも好適である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１７  制輪子本体
２ａ，２ｂ  車輪摺接面
３ａ，３ｂ，６ａ，６ｂ  直交面
４ａ，４ｂ，７ａ，７ｂ  傾斜面
５  溝部
８  台金（背面板）
９  取付板
１０  制輪子
１１  受金
１２ａ〜１２ｅ  水の流れ方向
１３ａ  車輪の踏面
１３ｂ  車輪のフランジ
１４  グリス等
１５  雪
１６ａ，１６ｂ  部分的傾斜面
【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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