(57)【要約】【課題】鋳鉄系制輪子の長所である増粘着力の効果の確保と、セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系又は焼結系ブロックの長所である摩擦特性の安定化を図ることができる車両ブレーキ用制輪子を提供する。【解決手段】車両ブレーキ用制輪子において、バックメタル２と、このバックメタル２上に固定され、中央部に鋳鉄系中間ブロック３を有し、その両側にセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック４Ａ，５Ａと焼結系ブロック４Ｂ，５Ｂを配置した３ブロックのハイブリッド構造を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）バックメタルと、
（ｂ）該バックメタル上に固定され、中央部に溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックを有し、その両側にセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックを配置した３ブロックのハイブリッド構造を有することを特徴とする車両ブレーキ用制輪子。
【請求項２】
請求項１記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックの間には踏面の摺動方向に縦溝を有することを特徴とする車両ブレーキ用制輪子。
【請求項３】
請求項１記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックの間には踏面の摺動方向に鋳鉄系制輪子片を有することを特徴とする車両ブレーキ用制輪子。
【請求項４】
請求項１記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックとセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロック間には踏面の摺動方向に直交する横断溝を有することを特徴とする車両ブレーキ用制輪子。
【請求項５】
請求項１記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックの摩擦係数が前記両端のセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックより小さく、摩擦溶着の発生量は前記両端のセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックより大きいことを特徴とする車両ブレーキ用制輪子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両に用いられる摩擦ブレーキのブレーキ性能を向上させることができる車両ブレーキ用制輪子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の車両ブレーキ用制輪子（その１）を示す図であり、図６（ａ）はその車両ブレーキ用制輪子の断面図、図６（ｂ）はその車両ブレーキ用制輪子の正面図である。下記特許文献１に示されている。
【０００３】
これらの図において、１０１は制輪子、１０２はバックメタル、１０３は制輪子本体、１０４はセラミックスブロック、１０５は摩擦面である。
【０００４】
この従来例では、制輪子本体１０３に埋め込まれ、その一部が摩擦面１０５に露出するセラミックスブロック１０４を有し、このセラミックスブロック１０４と車輪（図示なし）との接触により、セラミックスブロック１０４から脱落するセラミックス粒子が摩擦面１０５に供給されるようにしている。
【０００５】
図７は従来の車両ブレーキ用制輪子（その２）を示す図であり、図７（ａ）はその車両ブレーキ用制輪子の断面図、図７（ｂ）はその車両ブレーキ用制輪子の正面図である。下記特許文献２に示されている。
【０００６】
これらの図において、２０１は鋳鉄系の制輪子、２０２はバックメタル、２０３は制輪子本体、２０４は埋め込みブロック（セラミックス粒子と金属系バインダーの焼結体）、２０５は摩擦面である。
【０００７】
この従来例では、制輪子用埋め込みブロック２０４は、鋳鉄系の制輪子２０１の摩擦面２０５にその一部を露出して埋め込まれる。この埋め込みブロック２０４は、セラミックス粒子と金属系バインダの焼結体からなる。
【０００８】
また、他の車両ブレーキ用制輪子としては、制動摩擦面を有する鋳鉄製の制輪子本体と、この制輪子本体より硬質の材料から成り、複数の空隙が実質的に均一に形成されている制動ブロックと、この制動ブロックの後方に位置して前記制輪子本体に鋳ぐるまれるバックメタルとから構成し、前記制動ブロックはその一面を前記制輪子本体の制動摩擦面に露出した状態で前記複数の空隙を含む全体を鋳ぐるむことにより、前記制輪子本体と一体化するようにした鉄道車両用制輪子が開示されている（下記特許文献３，４）。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３００４１５７号公報（第２〜３頁  図１）
【特許文献２】
特開平９−１１２６１２号公報（第２〜３頁  図１）
【特許文献３】
特許第２８７３５６９号公報（第２〜３頁  図１）
【特許文献４】
特許第３２６１４７８号公報（第２頁  図２）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の合金系鋳鉄制輪子では、両端側に焼結系又はセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系のブロックを有し、その間に溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックを有し、ハイブリッド化したものはなかった。また、板状のブロックを交互に並べて断面の筋目を車輪回転方向に接触させる制輪子もなかった。そのため、従来の一般的な制輪子では高い粘着力と、摩擦特性の安定化を共に満足させることが出来なかった。一方、普通鋳鉄系や従来の高燐鋳鉄系の制輪子では粘着力は高いが溶着片の付着や摩耗量の課題があった。
【００１１】
本発明は、上記状況に鑑みて、鋳鉄系制輪子の長所である増粘着力の効果の確保と、焼結系のブロックあるいはセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロックの長所である摩擦特性の安定化を図ることができる車両ブレーキ用制輪子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕車両ブレーキ用制輪子において、バックメタルと、このバックメタル上に固定され、中央部に溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックを有し、その両側にセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックを配置した３ブロックのハイブリッド構造を有することを特徴とする。
【００１３】
〔２〕上記〔１〕記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックの間には踏面の摺動方向に縦溝を有することを特徴とする。
【００１４】
〔３〕上記〔１〕記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックの間には踏面の摺動方向に鋳鉄系制輪子片を有することを特徴とする。
【００１５】
〔４〕上記〔１〕記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックとセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロック間には踏面の摺動方向に直交する横断溝を有することを特徴とする。
【００１６】
〔５〕上記〔１〕記載の車両ブレーキ用制輪子において、前記溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロックの摩擦係数が前記両端のセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックより小さく、摩擦溶着の発生量は前記両端のセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロックより大きいことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の車両ブレーキ用制輪子と車輪を示す図であり、図２は本発明の第１実施例を示す車両ブレーキ用制輪子の構成図であり、図２（ａ）はその正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３はその車両ブレーキ用制輪子の斜視図である。
【００１９】
これらの図において、１は車両ブレーキ用制輪子、２はバックメタル、３は溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロック、４Ａ，５Ａはセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック（高燐鋳鉄ＳｉＣセラミックスでもよい）、４Ｂ，５Ｂは焼結系ブロック、６Ａ，６Ｂは踏面の摺動方向に形成される縦溝、７Ａ，７Ｂは踏面の摺動方向に直交する横断溝、１０は車両ブレーキ用制輪子１が外力Ｆによって押し付けられる車輪である。
【００２０】
このように、この実施例の車両ブレーキ用制輪子１は、合金系制輪子であって、セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック（高燐鋳鉄ＳｉＣセラミックスでもよい）４Ａ，５Ａあるいは焼結系ブロック４Ｂ，５Ｂの間に溶着片を生じさせる鋳鉄系の中間ブロック３を配置した３ブロックのハイブリッド構造であり、鋳鉄系の中間ブロック３以外のブロック４Ａ，４Ｂ，５Ａ，５Ｂには踏面の摺動方向に縦溝６Ａ，６Ｂが形成されている。
【００２１】
このように構成することにより、レールと車輪踏面間の粘着力は、溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロック３＞セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック４Ａ，５Ａ＞焼結系ブロック４Ｂ，５Ｂであり、車輪踏面と車両ブレーキ用制輪子間の摩擦力は、焼結系ブロック４Ｂ，５Ｂ＞セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック４Ａ，５Ａ＞溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロック３の関係にある。
【００２２】
また、縦溝６Ａ，６Ｂの形成により車輪踏面に均一な筋目を形成することができ、増粘着効果の確保と転動騒音の低減を両立させることができる。
【００２３】
なお、ここで、中間ブロック３の面積は、車両ブレーキ用制輪子１の全体の面積の１０％以上で５０％となし、縦溝６Ａ，６Ｂの幅は２ｍｍ以上で２０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００２４】
図４は本発明の第２実施例を示す車両ブレーキ用制輪子の構成図であり、図４（ａ）はその正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図４（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図５はその車両ブレーキ用制輪子の斜視図である。
【００２５】
これらの図において、１１は車両ブレーキ用制輪子、１２はバックメタル、１３は溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロック、１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂはセラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック（あるいは焼結系ブロックでもよい）、１６Ａ，１６Ｂは踏面の摺動方向に形成される鋳鉄系制輪子片、１７Ａ，１７Ｂは踏面の摺動方向に直交する横断溝である。
【００２６】
このように、この実施例の車両ブレーキ用制輪子１１は、合金系制輪子であって、セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック（あるいは焼結系ブロックでもよい）１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの間に鋳鉄系の中間ブロック１３を配置した３ブロックのハイブリッド構造であり、鋳鉄系の中間ブロック１３以外のブロック１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂには踏面の摺動方向に鋳鉄系制輪子片１６Ａ，１６Ｂを有する。
【００２７】
このように構成したので、溶着片を生じさせる鋳鉄系制輪子の長所である増粘着力の効果の確保とともに、セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック（あるいは焼結系ブロックでもよい）１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂの長所である摩擦特性の安定化を図ることができる。
【００２８】
また、踏面の摺動方向に形成される鋳鉄系制輪子片１６Ａ，１６Ｂの形成により、車輪踏面に均一な筋目を形成することができ、増粘着効果の確保と転動騒音の低減を両立させることができる。
【００２９】
更に、これらの構成は、車輪踏面制輪子に加え、増粘着踏面研摩子や踏面清掃子としても適用可能である。
【００３０】
また、３５０ｋｍ／ｈ級新幹線における増粘着と大容量ディスクブレーキレスの分担を低減することもできる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３３】
（Ａ）鋳鉄系制輪子の長所である増粘着力の効果の確保と、セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系及び焼結系ブロックの長所である摩擦特性の安定化を図ることができる。
【００３４】
（Ｂ）車輪踏面に均一な筋目を形成することにより増粘着効果の確保と転動騒音の低減を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両ブレーキ用制輪子と車輪を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す車両ブレーキ用制輪子の構成図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す車両ブレーキ用制輪子の斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す車両ブレーキ用制輪子の構成図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す車両ブレーキ用制輪子の斜視図である。
【図６】従来の車両ブレーキ用制輪子（その１）を示す図である。
【図７】従来の車両ブレーキ用制輪子（その２）を示す図である。
【符号の説明】
１，１１    車両ブレーキ用制輪子
２，１２    バックメタル
３，１３    溶着片を生じさせる鋳鉄系中間ブロック
４Ａ，５Ａ    セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック
４Ｂ，５Ｂ    焼結系ブロック
６Ａ，６Ｂ    踏面の摺動方向に形成される縦溝
７Ａ，７Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ    踏面の摺動方向に直交する横断溝
１０    車輪
１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂ    セラミック材で複合化した高燐鋳鉄系ブロック又は焼結系ブロック
１６Ａ，１６Ｂ    踏面の摺動方向に形成される鋳鉄系制輪子片
【図１】
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【図２】
2004293751.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004293751.tif 000007
【図６】
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【図７】
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