(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車輪の両側面に、一対のブレーキディスクを重ね合わせて、これらの車輪と各ブレーキディスクにそれぞれ設けられた等径の各締結孔を位置合わせし、これらの位置合わせした各締結孔に締結ボルトを挿通して、締結ボルトの先端部に締結ナットを螺着し、締結ボルトの頭部と一方のブレーキディスクの間、および締結ナットと他方のブレーキディスクの間に、それぞれ座金を介在させて、一対のブレーキディスクを車輪に締結する鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法において、前記締結ボルトの少なくとも２本以上の複数本のものを、その首下部と軸中央部とに、前記等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとし、この複数本の位置決め兼用締結ボルトを、前記重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの複数の各締結孔に首下部まで挿入して、前記首下部のストレート部を前記締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に嵌合し、前記軸中央部のストレート部を前記車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、これらの一対のブレーキディスクの中心位置決めを行い、これらの位置決め兼用締結ボルトが挿入されていない他の前記位置合わせした各締結孔に締結ボルトを挿通し、これらの締結ボルトをその頭部側と締結ナット側とに座金を介在させて締め付けることにより、前記中心位置決めされた一対のブレーキディスクを車輪に固定し、こののち、前記各位置決め兼用締結ボルトを前記各締結孔から抜き取って、これらの各位置決め兼用締結ボルトをその頭部側に座金を介在させて、前記抜き取った各締結孔に再び挿入し、前記締結ナット側にも座金を介在させて、前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記各位置決め兼用締結ボルトの首下部のストレート部を前記締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔から退避させ、前記軸中央部のストレート部を、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させて、前記車輪の締結孔にのみ嵌合させるようにしたことを特徴とする鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法。
【請求項２】
前記位置決め兼用締結ボルト頭部側の座金の中心孔を前記締結孔と等径とし、前記位置決め兼用締結ボルトの先端部に、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合するストレート部を所定の長さで設け、これらの各座金を介在させて前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記首下部のストレート部を前記ボルト頭部側の座金の中心孔に嵌合させ、前記先端部のストレート部を、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合させて、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔からは退避させるようにした請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法。
【請求項３】
前記ブレーキディスクをアルミニウム基複合材で形成し、前記締結ボルト頭部側および締結ナット側の各座金の外面側に、それぞれ弾性復元力を有する別の座金を介在させた請求項１または２に記載の鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法に関し、特にアルミニウム基複合材製ディスクに好適な締結方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用のディスクブレーキには、車輪側面取り付け型のものと車軸取り付け型のものとがあり、車輪側面取り付け型のディスクブレーキは、車輪側面の空間を利用して、この空間にブレーキディスクを納める方式のため、コンパクトな設計とすることができる。また、ブレーキディスクの素材としては、鋳鋼、鍛鋼、鋳鉄、アルミニウム基複合材が用いられており、アルミニウム基複合材製のブレーキディスクは軽量で摺動特性も優れているので、その採用比率が増加している。アルミニウム基複合材は、アルミニウム合金にＳｉＣセラミック等の粒子や繊維を分散させたものである。
【０００３】
図３は、従来の車輪側面取り付け型のディスクブレーキの例を示す。このディスクブレーキは、車輪５１の両側面に一対のブレーキディスク５２が重ね合わされ、車輪５１と各ブレーキディスク５２にそれぞれ設けられた各締結孔５３、５４を位置合わせして、これらの各締結孔５３、５４に挿通した締結ボルト５５と締結ナット５６により、各ブレーキディスク５２を車輪５１に締結したものである。各ブレーキディスク５２の表面側には平坦な摺動面５７が、裏面側には放熱用のフィン５８が設けられ、各摺動面５７の両側からブレーキパッド（図示省略）が押し付けられるようになっている。
【０００４】
前記ブレーキディスク５２は鋼よりも軟らかいアルミニウム基複合材で形成されており、締結時の締め付け力で鋼製の締結部品がその表面に食い込まないように、各ブレーキディスク５２は、平座金５９の他に弾性復元力を有する皿ばね座金６０を介して締め付けられている。
【０００５】
また、前記締結ボルト５５の軸部は、ブレーキ作動時の摩擦発熱に起因するブレーキディスク５２の熱膨張代を見込んで、ブレーキディスク５２の締結孔５４よりも小径に形成され、その中央部には、車輪５１の締結孔５３に嵌合するストレート部６１が設けられ、締結ボルト５５が車輪５１に位置決め固定されるようになっている。
【０００６】
前記一対のブレーキディスク５２を車輪５１に締結する際には、まず、車輪５１と各ブレーキディスク５２の各締結孔５３、５４を位置合わせした状態で、複数対の各締結孔５３、５４に、ゲージピンや位置決めボルト等の別体の位置決め具を嵌め込んで、各ブレーキディスク５２の中心位置決めを行い、こののち、残りの対の各締結孔５３、５４に締結ボルト５５を挿通して、締結ナット５６を締め付け、さらに、中心位置決めに用いた位置決め具を抜き取って、これらの位置決め具を抜き取った各締結孔５３、５４にも締結ボルト５５を挿通して、締結ナット５６を締め付けている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法は、ブレーキディスクの中心位置決めに、別体の位置決め具を必要とする問題がある。
【０００８】
また、締結に用いられる座金は、その中心孔が締結ボルトの軸部よりも大径に形成されて、この軸部の回りに偏心するので、座金がブレーキディスクの表面に偏当たりし、特に、アルミニウム基複合材製のブレーキディスクを用いる場合は、この偏当たりする部分の面圧が高くなって、座金がブレーキディスクの表面に食い込む問題がある。この座金の偏心は、試験等のためにブレーキディスクを取り外して元に戻すときに、車輪の回転バランスを狂わせる原因にもなる。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、鉄道車両用ブレーキディスクの締結時の中心位置決めを、別体の位置決め具を用いることなく可能とすることと、締結に用いる座金の偏心を防止することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、鉄道車両の車輪の両側面に、一対のブレーキディスクを重ね合わせて、これらの車輪と各ブレーキディスクにそれぞれ設けられた等径の各締結孔を位置合わせし、これらの位置合わせした各締結孔に締結ボルトを挿通して、締結ボルトの先端部に締結ナットを螺着し、締結ボルトの頭部と一方のブレーキディスクの間、および締結ナットと他方のブレーキディスクの間に、それぞれ座金を介在させて、一対のブレーキディスクを車輪に締結する鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法において、前記締結ボルトの少なくとも２本以上、望ましくは３本以上の複数本のものを、その首下部と軸中央部とに、前記等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとし、この複数本の位置決め兼用締結ボルトを、前記重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの複数の各締結孔に首下部まで挿入して、前記首下部のストレート部を前記締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に嵌合し、前記軸中央部のストレート部を前記車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、これらの一対のブレーキディスクの中心位置決めを行い、これらの位置決め兼用締結ボルトが挿入されていない他の前記位置合わせした各締結孔に締結ボルトを挿通し、これらの締結ボルトをその頭部側と締結ナット側とに座金を介在させて締め付けることにより、前記中心位置決めされた一対のブレーキディスクを車輪に固定し、こののち、前記各位置決め兼用締結ボルトを前記各締結孔から抜き取って、これらの各位置決め兼用締結ボルトをその頭部側に座金を介在させて、前記抜き取った各締結孔に再び挿入し、前記締結ナット側にも座金を介在させて、前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記各位置決め兼用締結ボルトの首下部のストレート部を前記締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔から退避させ、前記軸中央部のストレート部を、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させて、前記車輪の締結孔にのみ嵌合させる方法を採用したものである。
【００１１】
すなわち、少なくとも複数の締結ボルトを、その首下部と軸中央部とに、等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとして、重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの各締結孔に、これらの位置決め兼用締結ボルトを首下部まで挿入し、首下部のストレート部を締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に、軸中央部のストレート部を車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、各ブレーキディスクの中心位置決めを行い、この中心位置決めされた一対のブレーキディスクを、位置合わせされたその他の各締結孔で締結ボルトにより車輪に固定し、こののち、ブレーキディスクを締結するときに、首下部と軸中央部のストレート部を、各々締結ボルト頭部側と締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させることにより、各ブレーキディスクの締結孔に熱膨張代を確保して、別体の位置決め具を用いることなく、各ブレーキディスクを中心位置決めできるようにした。
【００１２】
前記位置決め兼用締結ボルト頭部側の座金の中心孔を前記締結孔と等径とし、前記位置決め兼用締結ボルトの先端部に、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合するストレート部を所定の長さで設け、これらの各座金を介在させて前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記首下部のストレート部を前記ボルト頭部側の座金の中心孔に嵌合させ、前記先端部のストレート部を、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合させて、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔からは退避させることにより、各座金をこれらのストレート部で固定して、その偏心を防止することができる。
【００１３】
前記締結ボルト頭部側および締結ナット側の各座金の外面側に、それぞれ弾性復元力を有する別の座金を介在させることにより、ブレーキディスク締結時に過大な締め付け力が生じないようにし、ブレーキディスクを鋼よりも軟らかいアルミニウム基複合材で形成した場合でも、座金のブレーキディスク表面への食い込みを防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は、本発明に係るブレーキディスクの締結方法を適用した鉄道車両用ディスクブレーキを示す。このディスクブレーキは、車輪１の両側面に一対のブレーキディスク２ａ、２ｂが重ね合わされ、車輪１と各ブレーキディスク２ａ、２ｂにそれぞれ設けられた締結孔３、４に挿通された位置決め兼用締結ボルト５と締結ナット６により、各ブレーキディスク２が車輪１に締結されている。各ブレーキディスク２ａ、２ｂの表面側には平坦な摺動面７が、裏面側には放熱用のフィン８が設けられ、各摺動面７の両側からブレーキパッド９が押し付けられるようになっている。
【００１５】
前記ブレーキディスク２ａ、２ｂは鋼よりも軟らかいアルミニウム基複合材で形成されており、締結時の締め付け力で鋼製の締結部品がその表面に食い込まないように、各ブレーキディスク２ａ、２ｂの表面は、平座金１０の他に弾性復元力を有する２枚の皿ばね座金１１を介して締め付けられ、過大な締め付け力が生じないようになっている。
【００１６】
前記位置決め兼用締結ボルト５は、図２（ａ）に示すように、先端部に設けられたねじ部１２に締結ナット６が螺着され、その軸中央部、首下部およびねじ部１２側の先端部に、それぞれストレート部１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられ、これらのストレート部１３ａ、１３ｂ、１３ｃの間に小径部１４ａ、１４ｂが設けられている。なお、締結ナット６には切り込み１５が設けられ、この切り込み１５から回り止め用の止めピン１６が差し込まれている。
【００１７】
前記各ストレート部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、それぞれ等径に形成された車輪１の締結孔３、および各平座金１０の中心孔に嵌合されており、位置決め兼用締結ボルト５が車輪１に位置決め固定されるとともに、各平座金１０が締結ボルト５の軸部の回りに偏心しないように固定されている。また、各ブレーキディスク２ａ、２ｂの締結孔４には、各小径部１４ａ、１４ｂが嵌挿され、締結孔４と位置決め兼用締結ボルト５の軸部との間には、熱膨張代としての隙間が形成されている。
【００１８】
以下に、前記位置決め兼用締結ボルト５を用いて各ブレーキディスク２ａ、２ｂを車輪１に締結する手順を説明する。まず、車輪１と各ブレーキディスク２ａ、２ｂの各締結孔３、４を位置合わせした状態で、図２（ｂ）に示すように、これらの位置合わせされた各締結孔３、４に、位置決め兼用締結ボルト５を首下部まで挿入し、首下部のストレート部１３ｂをブレーキディスク２ａの締結孔４に嵌合させ、軸中央部のストレート部１３ａを、車輪１の締結孔３とブレーキディスク２ｂの締結孔４の両方に嵌合させて、各ブレーキディスク２ａ、２ｂの中心位置決めを行なう。この中心位置決めに使用する各締結孔３、４は、例えば、車輪１と各ブレーキディスク２ａ、２ｂの周方向に複数個開けられたもののうちの一つおきとすることができる。
【００１９】
つぎに、前記位置決め兼用締結ボルト５を首下部まで挿入した各締結孔３、４以外の各締結孔３、４に、他の位置決め兼用締結ボルト５を挿通し、図２（ａ）に示したように、これらの位置決め兼用締結ボルト５の頭部側と締結ナット６側とに平座金１０と皿ばね座金１１を介在させて、締結ナット６を締め付ける。
【００２０】
さらに、前記中心位置決めに使用した各締結孔３、４についても、首下部まで挿入した位置決め兼用締結ボルト５を一旦抜き取ったのち、これらの各位置決め兼用締結ボルト５の頭部側に平座金１０と皿ばね座金１１を介在させて、抜き取った各締結孔３、４に再び挿入し、締結ナット６側にも平座金１０と皿ばね座金１１を介在させて、図２（ａ）に示したように、締結ナット６を締め付ける。このとき、前述したように、各平座金１０は位置決め兼用締結ボルト５の首下部と先端部の各ストレート部１３ｂ、１３ｃで、偏心しないように固定される。
【００２１】
上述した実施形態では、部品の互換性を持たせるために、全ての締結ボルトを位置決め兼用締結ボルトとしたが、ブレーキディスクの位置決めに必要な複数のもののみを位置決め兼用締結ボルトとし、他のものには従来と同様の締結ボルトを用いることもできる。
【００２２】
また、ブレーキディスクをアルミニウム基複合材製のものとしたが、本発明に係るブレーキディスクの締結方法は、鋼鉄系のブレーキディスクを使用する場合にも適用でき、この場合は、座金を平座金のみとしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、この発明の鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法は、少なくとも複数の締結ボルトを、その首下部と軸中央部とに、車輪と一対のブレーキディスクに設けられた等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとして、重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの各締結孔に、これらの位置決め兼用締結ボルトを首下部まで挿入し、首下部のストレート部を締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に、軸中央部のストレート部を車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、各ブレーキディスクの中心位置決めを行い、この中心位置決めされた一対のブレーキディスクを、位置合わせされたその他の各締結孔で締結ボルトにより車輪に固定し、こののち、ブレーキディスクを締結するときに、首下部と軸中央部のストレート部を、各々締結ボルト頭部側と締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させるようにしたので、別体の位置決め具を用いることなくブレーキディスクを中心位置決めすることができる。
【００２４】
前記位置決め兼用締結ボルト頭部側の座金の中心孔を前記締結孔と等径とし、前記位置決め兼用締結ボルトの先端部に、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合するストレート部を所定の長さで設け、これらの各座金を介在させて前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記首下部のストレート部を前記ボルト頭部側の座金の中心孔に嵌合させ、前記先端部のストレート部を、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合させて、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔からは退避させることにより、各座金をこれらのストレート部で固定して、その偏心を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブレーキディスクの締結方法を適用した鉄道車両用ディスクブレーキを示す縦断面図
【図２】ａは図１の要部拡大図、ｂはａのブレーキディスクの中心位置決めをする状態を示す縦断面図
【図３】従来の鉄道車両用ディスクブレーキの要部を拡大して示す縦断面図
【符号の説明】
１  車輪
２ａ、２ｂ  ブレーキディスク
３、４  締結孔
５  位置決め兼用締結ボルト
６  締結ナット
７  摺動面
８  フィン
９  ブレーキパッド
１０  平座金
１１  皿ばね座金
１２  ねじ部
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  ストレート部
１４ａ、１４ｂ  小径部
１５  切り込み
１６  ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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