JP4502995B2 - 制輪子を備えた鉄道車両 - Google Patents

Description

本発明は、制輪子を備えた鉄道車両に関し、詳しくは、裏板に固着した摩擦材を車輪の踏面に圧接させ制動を行う制輪子を備えた鉄道車両に関する。

鉄道車両における制動装置として、車輪の踏面に摩擦材を圧接させて摩擦力を発生させ、その摩擦力を制動力として利用する踏面ブレーキ装置が知られている。この踏面ブレーキ装置は、車輪の踏面に対向させて制輪子を配置し、制輪子に設けた摩擦材を踏面に押し付けることによって制動力を得ている。制輪子は、台車枠に設けられた空圧又は油圧により作動する制輪子押動手段に取り付けられる制輪子頭と、制輪子頭の車輪側に設けられる前記摩擦材とで形成されている。

このような踏面ブレーキ装置では、車輪の踏面に形成されている踏面勾配によって制動時に制輪子を外方に移動させる分力（脱出力）が発生するため、制動時に摩擦材の外端部が踏面から外れるおそれがある。この状態で制動操作を繰り返すと摩擦材に段付摩耗が発生し、外側からの目視では摩擦材の摩耗状態を確認できなくなることがある。このため、前記脱出力による摩擦材の踏面からの脱出を防止するための種々の提案が為されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１０４１８４号公報

また、通常の踏面ブレーキ装置では、前記脱出力によって摩擦材が外方に多少移動しても踏面から外れることがないように、摩擦材の幅寸法を踏面の幅寸法より幅狭に形成している。しかし、幅狭に形成した摩擦材によって制動を繰り返すと、摩擦材が接触する踏面の幅方向中央部が凹状に摩耗し、いわゆる凹摩によって踏面形状が乱れてしまうため、車輪の表面を頻繁に削正して踏面勾配を維持しなければならなかった。

そこで本発明は、踏面の凹摩の発生を防止できるとともに、摩擦材に段付摩耗が発生しても目視によって容易に確認することができる制輪子を備えた鉄道車両を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の制輪子を備えた鉄道車両は、車輪の踏面に摩擦材を圧接させて制動する制輪子を備えた鉄道車両において、前記摩擦材の圧接面における踏面幅方向の寸法を踏面の幅寸法より幅狭に形成するとともに、前記摩擦材の圧接面の外側面の一部を踏面の外端部方向に突出させ、該突出部を踏面の外端部に圧接可能に前記制輪子の制輪子頭に固着したことを特徴としている。

さらに、本発明の制輪子を備えた鉄道車両は、前記摩擦材の圧接面が長方形状を有しており、該長方形状の圧接面の一つの角部が前記踏面の外端部に圧接可能に形成されていること、また、前記摩擦材が２個のブロックを踏面の周方向に分割配置したものであり、両ブロックの取り付け時の傾斜方向が互いに逆方向となっていることを特徴としている。

本発明の制輪子を備えた鉄道車両によれば、摩擦材の一部を踏面の外端部に圧接可能としているので、制動時の摩擦材が踏面全体に圧接する状態になり、踏面の凹摩発生を防止できるので、削正頻度を少なくすることができ、保守コストの削減や車両の運用効率の向上が図れる。また、脱出力によって摩擦材に段付摩耗が発生したとしても、摩擦材の外端部全体ではなく一部のみであるから、摩擦材全体の摩耗状態を目視によって容易に確認することができ、摩擦材の交換時期を適切に判定することができる。

図１乃至図３は、本発明の制輪子を備えた鉄道車両の第１形態例を示すもので、図１は正面図、図２は図１のII−II断面図、図３は側面図である。

本形態例に示す制輪子は、２個の摩擦材ブロック１１，１１の裏板１１ａを、制輪子頭１２を構成する背板１２ａに溶接にて固着したものであって、制輪子頭１２は、台金１２ｂを介して台車枠に設けられた制輪子押動手段（図示せず）に取り付けられる。２個の摩擦材ブロック１１，１１は、その圧接面１１ｂにおける踏面幅方向の寸法Ｗｂが車輪１３の踏面１３ａの幅寸法Ｗｔより幅狭で、車輪１３の周方向の寸法Ｌｂを前記寸法Ｗｂより長くした大略直方体状に形成されており、その長手方向を踏面１３ａの周方向に向け、両ブロック間に隙間をあけて隣接配置されている。

さらに、両摩擦材ブロック１１，１１は、車輪１３の径方向の軸線を中心として、互いに逆方向に傾斜（回転）させた状態で取り付けられている。本形態例では、各摩擦材ブロック１１における車輪１３のフランジ１３ｂ側で、かつ、背板１２ａの中央部側の角部１１ｃを通る車輪１３の径方向の軸線を中心として、背板１２ａの両端部側１１ｄを外側に傾斜させることにより、前記角部１１ｃの対角位置にある外側角部１１ｅを踏面外側に変位させ、圧接面１１ｂの外側角部１１ｅ部分が踏面１３ａの外端部１３ｃに圧接可能な状態としている。なお、踏面１３ａの内側に位置する角部１１ｃ部分の圧接面１１ｂは、通常の摩擦材と同様に、フランジ１３ｂの僅かに外側に圧接する状態となっている。

このように、圧接面１１ｂを長方形状とした２個の摩擦材ブロック１１，１１を「ハ」字状に配置し、圧接面１１ｂの一部である外側角部１１ｅを踏面１３ａの外端部１３ｃに圧接可能としたことにより、制動時には踏面１３ａの全体に摩擦材ブロック１１，１１の圧接面１１ｂが圧接した状態になる。

したがって、制動時の摩擦による踏面１３ａの摩耗は踏面全体に生じることになり、踏面１３ａの凹摩を防止することができる。これにより、車輪の削正周期を延長することができ、保守コストの削減や車両の運用効率の向上が図れる。

さらに、脱出力によって踏面１３ａから外方に外れる部分は外側角部１１ｅの部分であり、圧接面１１ｂに段付摩耗が発生しても、摩擦材ブロック１１の外端部全体ではなく一部のみであるから、摩擦材ブロック１１の全体の摩耗状態を目視によって容易に確認することができ、摩擦材の交換時期を適切に判定することができる。しかも、段付摩耗の補修も、外端部全体の場合に比べて容易に行うことができる。

また、摩擦材ブロック１１を傾斜させて配置したことにより、制動時の摩擦材ブロック１１に内外方向の分力が発生する可能性があるが、摩擦材ブロック１１を２個に分割して「ハ」字状に配置することにより、両摩擦材ブロック１１に発生する内外方向の分力を打ち消すことができる。

さらに、摩擦材ブロック１１として、踏面１３ａの幅寸法に対応した大きさの摩擦材ブロックや、外側面に突出部を設けた摩擦材ブロックを新規に製作して使用することも可能であるが、従来から多用されている踏面１３ａよりも幅狭の直方体状の摩擦材ブロック１１を傾斜させて配置するだけで実施可能であるから、摩擦材ブロック１１のコストアップも回避できる。

なお、摩擦材ブロック１１と背板１２ａとの固着は、前記溶接のほか、ボルトや接着剤、嵌合等の周知の固着構造、固着方法を適用することができ、制輪子頭の形状や構造も任意であり、摩擦材ブロック１１を使用せずに摩擦材と制輪子頭とを一体的に製作するものにも適用が可能である。また、摩擦材の材質も任意に選択することが可能であるが、特に車輪と同等あるいはそれ以上の硬さを有するもの、例えば焼結金属製の摩擦材を用いる際に最適である。

図４乃至図６は、本発明の第２〜第５形態例をそれぞれ示す制輪子の正面図である。なお、以下の説明において、前記形態例に示した各構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。

図４に示す第２形態例は、両摩擦材ブロック１１を同方向に傾斜させた例を示している。また、図５に示す第３形態例は、背板１２ａの中央部を中心として一方（図５において上方）の摩擦材ブロック１１を外側に、他方（図５において下方）の摩擦材ブロック１１を内側に傾斜させた例を示している。さらに、図６に示す第４形態例は、一つの摩擦材ブロック１１を傾斜させた状態で配置した例を示している。なお、図５，図６では摩擦材ブロックの傾斜を誇張して表している。

図７に示す第５形態例では、基本形状を長方形状とした摩擦材ブロック２１の一つの角部を踏面１３ａの外端部方向に突出させて突出部２１を形成し、該突出部２１ａを踏面１３ａの外端部１３ｃに圧接可能としている。なお、この第５形態例では、一つの角部を突出させて圧接面を台形状としたが、突出部の位置や形状は任意であり、例えば、中央部を突出させて圧接面を五角形状にしたり、外端部方向に円弧状に突出させてもよい。

図４乃至図７に示す各形態例においても、摩擦材ブロックの圧接面が車輪の踏面の外端部を含めた全面に圧接するため、踏面に凹摩が発生することを防止できる。また、踏面の外端部に圧接するのが、摩擦材ブロックの一部だけであるから、前述のように、段付摩耗が発生しても一部のみであり、摩擦材ブロックの摩耗状態の確認も容易かつ確実に行うことができる。

本発明の制輪子を備えた鉄道車両の第１形態例を示す正面図である。 図１のII−II断面図である。 同じく本発明の第１形態例における制輪子の側面図である。 本発明の第２形態例を示す制輪子正面図である。 本発明の第３形態例を示す制輪子正面図である。 本発明の第４形態例を示す制輪子正面図である。 本発明の第５形態例を示す制輪子正面図である。

符号の説明

１１…摩擦材ブロック、１１ａ…裏板、１１ｂ…圧接面、１１ｃ…角部、１１ｄ…両端部側、１１ｅ…外側角部、１２…制輪子頭、１２ａ…背板、１２ｂ…台金、１３…車輪、１３ａ…踏面、１３ｂ…フランジ、１３ｃ…外端部、２１…摩擦材ブロック、２１ａ…突出部

Claims (4)

1. 車輪の踏面に摩擦材を圧接させて制動する制輪子を備えた鉄道車両において、前記摩擦材の圧接面における踏面幅方向の寸法を踏面の幅寸法より幅狭に形成するとともに、前記摩擦材の圧接面の外側面の一部を踏面の外端部方向に突出させ、該突出部を踏面の外端部に圧接可能に前記制輪子の制輪子頭に固着したことを特徴とする制輪子を備えた鉄道車両。
2. 車輪の踏面に摩擦材を圧接させて制動する制輪子を備えた鉄道車両において、前記摩擦材の圧接面における踏面幅方向の寸法を踏面の幅寸法より幅狭に形成するとともに、車輪の径方向の軸線を中心として傾斜させた状態で配置し、該摩擦材の圧接面の一部を踏面の外端部に圧接可能としたことを特徴とする制輪子を備えた鉄道車両。
3. 前記摩擦材は、前記圧接面が長方形状を有しており、該長方形状の圧接面の一つの角部が前記踏面の外端部に圧接可能に形成されていることを特徴とする請求項２記載の制輪子を備えた鉄道車両。
4. 前記摩擦材は、２個のブロックを前記踏面の周方向に分割配置したものであり、両ブロックの取り付け時の傾斜方向が互いに逆方向となっていることを特徴とする請求項２又は３記載の制輪子を備えた鉄道車両。

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