(57)【要約】【課題】制輪子に使用できる材料であれば任意に選択でき、成形ないしは組み立て時間も短く、コストも安価な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車両用制輪子１であって、摩擦材部２と鋼板製カップ３と鋼板製台金４を含み、摩擦材部２は鋼板製カップ３にカシメ固定（５）されており、鋼板製カップ３の裏面は鋼板製台金４に固定されている。カシメ固定による固定部には加圧プレスによる圧痕が残存しているのが好ましい。摩擦材部は、鋳鉄製、焼結金属製、合成樹脂製、及び合成樹脂と金属及び又はセラミックス併用系から選ばれる少なくとも一つであるのが好ましい。鋼板製カップ３の裏面は鋼板製台金４に溶接により固定（６）されているのが好ましい。【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車両用制輪子であって、
前記車両用制輪子は、摩擦材部と鋼板製カップと鋼板製台金を含み、
前記摩擦材部は鋼板製カップにカシメ固定されており、
前記鋼板製カップの裏面は鋼板製台金に固定されていることを特徴とする車両用制輪子。
【請求項２】
前記カシメ固定による固定部には加圧プレスによる圧痕が残存している請求項１に記載の車両用制輪子。
【請求項３】
前記摩擦材部は、鋳鉄製、焼結金属製、合成樹脂製、及び合成樹脂と金属及び又はセラミックス併用系から選ばれる少なくとも一つである請求項１又は２に記載の車両用制輪子。
【請求項４】
前記鋼板製カップの裏面は鋼板製台金に溶接により固定されている請求項１〜３のいずれかに記載の車両用制輪子。
【請求項５】
前記鋼板製カップの裏面は鋼板製台金にピン止めにより固定されている請求項１〜３のいずれかに記載の車両用制輪子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両等に組み込む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。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。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、あるいは熱硬化性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も用いられている。
【０００３】
特許文献１〜２には、鋳鉄製摩擦材部の一部にセラミックス及び炭素繊維を含むブロックを埋め込むことが提案されている。本出願人は特許文献３において、銅系焼結制輪子を提案している。特許文献４には、鉄系焼結金属摩擦材と補強板を加圧接着焼結して制輪子とすることが提案されている。特許文献５〜６には、ブロックを埋め込んだ合成制輪子が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６５１６２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８９１７５号公報
【特許文献３】特開２０１４−２１８７２３号公報
【特許文献４】特開２００７−３０９３６８号公報
【特許文献５】特開２００５−３０８２１３号公報
【特許文献６】特開２０００−２３０５８９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、摩擦材部と補強板又は台金とを一体成形しており、材料の選択に制約があるうえ、成形時間を長く必要とし、コストも高いという問題があった。
【０００６】
本発明は前記従来の問題を解決するため、制輪子に使用できる材料であれば任意に選択でき、成形ないしは組み立て時間も短く、コストも安価な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車両用制輪子であって、前記車両用制輪子は、摩擦材部と鋼板製カップと鋼板製台金を含み、前記摩擦材部は鋼板製カップにカシメ固定されており、前記鋼板製カップの裏面は鋼板製台金に固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の車両用制輪子は、摩擦材部は鋼板製カップにカシメ固定されており、前記鋼板製カップの裏面は鋼板製台金に固定されていることにより、摩擦材部、鋼板製カップ及び台金は別々に制作でき、摩擦材部は摩擦材に使用できる材料であれば任意に選択でき、成形ないしは組み立て時間を短くでき、コストも安価な車両用制輪子とすることができる。すなわち、カシメ固定は加圧プレスを用いて短時間で加工でき、強固な固定となり、製造コストも安価である。また、鋳鉄制輪子の場合は、従来は摩擦材部と台金全体を鋳鉄で一体化キャスト成形して制作していたが、カシメ固定とすることにより、全体重量を大幅に軽量化することができる。
【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車両用制輪子の側面図である。
【図２】図２は同制輪子のフランジ面から見た平面図である。
【図３】図３Ａは同制輪子に組み込む摩擦材部の斜視図であり、図３Ｂは鋼板製カップの斜視図である。
【図４】図４は同摩擦材部と鋼板製カップを、加圧プレスを用いてカシメ固定する状態の模式的断面説明図である。
【図５】図５Ａは本発明の別の実施例の車両用制輪子を取り付けるためのホルダーを一体化した鋼板製台金の斜視図、図５Ｂは同取り付け金具を一体化した車両用制輪子の斜視図、図５Ｃは同ピン止めした車両用鋳鉄制輪子の斜視図である。
【図６】図６は従来の鋳鉄制輪子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の車両用制輪子は、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車両用制輪子であり、摩擦材部は鋼板製カップにカシメ固定されている。カシメ固定はプレス加工で行うことができ、プレス加工による変形によりカシメ固定される。カシメ固定による固定部には加圧プレスによる圧痕が残存していてもよい。加圧プレスによりカシメ固定すると、通常は圧痕が残存するが、研磨などにより圧痕を消すこともできる。プレス加工は８０〜１００ｔｏｎの加圧をかけて行うのが好ましい。カシメ固定であると、摩擦材部、鋼板製カップ及び台金は別々に制作でき、全体の組み立て時間を短くでき、コストも安価にできる。
【００１１】
鋼板製カップの裏面は鋼板製台金に固定されている。固定は溶接又はピン止め固定が好ましい。溶接固定は鋼板製カップのピン止め固定は、鋼板製カップの背面にロッドを一体化させておき、ロッドを鋼板製台金に開けられた孔部に挿入し、ロッド先端部の穴にピンを挿入して固定する。
【００１２】
摩擦材部は、鋳鉄製、焼結金属製、合成樹脂製、及び合成樹脂と金属及び又はセラミックス併用系から選ばれる少なくとも一つであるのが好ましい。前記の範囲で同種類又は別の種類のものを組み合わせて使用することもできる。
【００１３】
鋳鉄制輪子の場合、従来は台金（鋳鉄の場合は背板と称する）を鋳鉄摩擦材で鋳包む事で一体化しており、制輪子１台の重量は１２〜１５ｋｇであったが、本発明は重量を４〜５ｋｇにすることができ、全体重量を大幅に軽量化することができる。また、使用済みとなった後は、鋳鉄製摩擦材部と、鋼板製カップと、鋼板製台金とを分解してそれぞれの材質の鋼材として再利用、リサイクル化できる。
【００１４】
鋳鉄制輪子は粘着力が高く、車輪を傷めないという利点があるが、重量が重いという問題があり、汎用性が低く、山岳地帯や積雪地域で主に使用されてきた。しかし、近年はエンジンブレーキが発達し、低速域で制輪子を使用すれば済むようになってきたことから、粘着力が高く、車輪を傷めない鋳鉄制輪子が再び見直されてきている。ところが、今までは重量が重いという問題を改良することができなかったため、採用は進まなかったが、本発明により大幅に軽量化することができるので活用が見込まれる。重量が軽量化できれば、車両の床下重量も軽量化され、車両の高速化に寄与する。
【００１５】
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車両用鋳鉄制輪子１の側面図である。この鋳鉄制輪子１は、摩擦材部２と鋼板製カップ３と鋼板製台金４で構成され、摩擦材部２は鋼板製カップ３にカシメ固定されており、鋼板製カップ３の裏面は鋼板製台金４に溶接により固定されている。５はカシメ固定部であり、６は溶接部である。７は駆動部への取り付け部である。鋳鉄制輪子に替えて、焼結制輪子、合成制輪子、及び合成樹脂と金属及び又はセラミックス併用系から選ばれる少なくとも一つ制輪子にすることもできるし、これらを組み合わせることもできる。図２は制輪子のフランジ面から見た平面図である。大きさ自体は従来品と変わらない。
【００１６】
図３Ａは制輪子に組み込む摩擦材部２の斜視図であり、図３Ｂは鋼板製カップ３の斜視図である。
【００１７】
図４は摩擦材部２と鋼板製カップ３、加圧プレス装置８を用いてカシメ固定する状態の模式的断面説明図である。この加圧プレス装置８は、下プレス９の上に下金型１０を固定し、下金型１０の上に鋼板製カップ３とその上に摩擦材部２を配置し、上プレス１１とこれに一体化されている上金型１２を矢印１３のように下げることによりカシメ固定する。上金型１２の内面に接触する鋼板製カップ３の縁は内側にプレスされ、カシメ固定される。
【００１８】
図５Ａは本発明の別の実施例の車両用制輪子を取り付けるためのホルダー１５を一体化した鋼板製台金４の斜視図である。ホルダー１５は金属製であり、鋼板製台金４に溶接によりコの字に取り付ける。ホルダー１５と鋼板製台金４との間にはスペース１６が存在する。ホルダー１５には取り付け穴１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂを開けておく。
【００１９】
図５Ｂは取り付け金具１９を一体化した摩擦材部２と鋼板製カップ３の斜視図である。取り付け金具１９は金属製であり、鋼板製カップ３の裏面に溶接により取り付ける。
【００２０】
図５Ｃはピン止めした車両用鋳鉄制輪子の斜視図である。ホルダー１５と鋼板製台金４との間のスペース１６に取り付け金具１９を挿入し、ピン２０ａ，２０ｂをそれぞれ取り付け穴１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂに挿入し、両端部を曲げる。これにより摩擦材部２と鋼板製カップ３は鋼板製台金４に固定される。１４は車両用鋳鉄制輪子である。
【００２１】
図６は従来の鋳鉄制輪子２１の斜視図である。全体が鋳鉄で形成されているため、重量が重いという欠点がある。これに対して図１の制輪子は、摩擦材部２のみが鋳鉄であり、ほかは鋼板であるため、全体として軽量となる。
【実施例】
【００２２】
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。
【００２３】
（実施例１）
図３に示す摩擦材部２と鋼板製カップ３を使用し、図４に示すプレス加工によるカシメ固定をした。その後、鋼板製カップ３の裏面を鋼板製台金４に溶接により固定した。鋳鉄制輪子１の全体の大きさは、一例として、平面長さが３２０ｍｍ、最も幅広の部分が８０ｍｍである。摩擦材部２は平面長さが１１４ｍｍ、幅が７４ｍｍ、高さが５０ｍｍであり、鋼板製カップ５は外側の平面長さが１２０ｍｍ、外側の幅が８０ｍｍ、深さが１０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍである。また、鋼板製台金の厚さは８ｍｍである。このようにして図１〜２に示す車両用鋳鉄制輪子１を得た。この車両用鋳鉄制輪子１の重量は４〜５ｋｇであり、従来の制輪子１台の重量１２〜１５ｋｇに比べて２７〜４２％の重量にすることができた。プレス加工によるカシメ固定により、製造コストも大幅に安くできた。試験台試験における摩擦性能は従来の鋳鉄制輪子と変わらなかった。
【００２４】
（実施例２）
図３に示す摩擦材部２と鋼板製カップ３を使用し、図５に示すピン止め加工により鋳鉄制輪子１４を作成した。この鋳鉄制輪子１４の重量は４〜６ｋｇであり、従来の制輪子１台の重量１２〜１５ｋｇに比べて軽量化できた。製造コストも大幅に安くできた。試験台試験における摩擦性能は従来の鋳鉄制輪子と変わらなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の車両用制輪子は、製造コストが安いことから、高速鉄道や通常の鉄道車両に好適なほか、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】
【００２６】
１  車両用鋳鉄制輪子
２  摩擦材部
３  鋼板製カップ
４  鋼板製台金
５  カシメ固定部
６  溶接部
７  取り付け部
８  加圧プレス装置
９  下プレス
１０  下金型
１１  上プレス
１２  上金型
１３  プレス方向
１４  鋳鉄制輪子
１５  ホルダー
１６  スペース
１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂ  取り付け穴
１９  取り付け金具
２０ａ，２０ｂ  ピン
２１  従来の鋳鉄制輪子
【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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