[发明专利]带制动盘的铁道车轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种在铁道车辆用的车轮上紧固制动盘而成的带制动盘的铁道车轮(以下还称为“带BD的铁道车轮”)。

背景技术

随着车辆的高速化、大型化，铁道车辆的制动装置多使用制动性优异的盘式制动器。盘式制动器构成为向安装于车轮的制动盘的滑动面按压制动衬片。由此，对旋转的车轮产生制动力，从而控制车辆的速度。

对于盘式制动器来说，有在滑动面内的区域将制动盘紧固于车轮的中央紧固型(滑动面紧固型)制动盘和在比滑动面靠内周侧的区域将制动盘紧固于车轮的内周紧固型制动盘。内周紧固型制动盘需要用于另外与具有滑动面的部分紧固的部分。另一方面，由于中央紧固型制动盘不需要设置这样的用于紧固的部分，因此，有利于轻量化。

图1A和图1B是表示带有构成铁道车辆的盘式制动器的制动盘的铁道车轮的整体结构的图，图1A表示1/4圆部分的平面图，图1B表示沿半圆部分的径向的剖视图。图2A～图2C是局部表示以往的带BD的铁道车轮的结构的图，图2A是从内周面侧观察制动盘的背面的立体图，图2B是从背面侧观察制动盘的平面图，图2C是沿径向的剖视图。图1A、图1B以及图2A～图2C所示的制动盘均为中央紧固型。

如图1A、图1B以及图2A～图2C所示，制动盘1包括将表面2a侧设为滑动面的环形的圆板部2。在该圆板部2的背面2b以放射状突出设有多个翼部3。在多个翼部3中的若干翼部3上，在半径方向上的大致中央的位置形成有贯通至圆板部2的螺栓孔4。

车轮10包括：毂部11，车轴压入该毂部11；轮缘部12，其包含与轨道相接触的接地面；以及板部13，其将毂部11与轮缘部12相结合。制动盘1配置为以两个为一组且以两个制动盘1各自的表面2a朝向外侧的状态夹住车轮10的板部13。螺栓5贯穿在各螺栓孔4内，并在各螺栓5上螺纹结合并拧紧螺母6。由此，制动盘1以翼部3的顶端面在半径方向上的整个区域内压接于车轮10的板部13的侧面13a的状态紧固于车轮10。

制动盘1在滑动面内的区域内紧固于板部13。在中央紧固型制动盘中，关于制动盘1的径向，优选在制动盘1的内周与外周之间的中央部附近、例如在将内周和外周以1：3进行内分的位置与以3：1进行内分的位置之间，将制动盘1紧固于车轮10。

制动盘1的表面的实质整个表面成为滑动面，如图1B所示，在毂部11与圆板部2之间，在整周范围内形成有较大的间隙(例如70mm～120mm的间隙)。即，制动盘1未延伸到毂部11附近，由此，能够谋求制动盘1的轻量化。例如专利文献1中公开有这样的结构的以往的带BD的铁道车轮。

在铁道车辆行驶时，制动盘1与车轮10一体地高速旋转。相伴于此，制动盘1周围的空气在形成于制动盘1与车轮10之间的空间内、具体而言在由制动盘1的圆板部2、翼部3以及车轮10的板部13包围起来的空间内自内周侧(毂部11与圆板部2之间的间隙)流入，并自外周侧流出(参照图2A～图2C中的实线箭头)。简言之，在铁道车辆的行驶中，在制动盘1与车轮10之间的空间内产生空气的气流。该气流在像新干线(R)等高速铁道车辆那样以时速超过300km的高速行驶时变得明显，并引发被称为空气动力声的噪音。因此，从对环境的担忧来看，需要降低空气动力声。

在内周紧固型制动盘中，相比于中央紧固型制动盘，毂部11与圆板部2之间的间隙明显减小。因此，在车辆行驶时，自该间隙流入到由制动盘1的圆板部2、翼部3以及车轮10的板部13包围起来的空间内的空气的量微少，通常不会产生成为问题的水平的空气动力声。因而，空气动力声的产生可以说是中央紧固型制动盘特有的问题。

应对针对中央紧固型制动盘降低空气动力声这样的要求的现有技术如以下所述。

例如，在专利文献2中，公开了这样一种带BD的铁道车轮：在制动盘上，在相邻的翼部彼此之间沿圆周方向追加肋，利用该肋抑制气体流动。根据专利文献2所公开的带BD的铁道车轮，能够将空气动力声降低到期望的声级。

但是，在所述专利文献2所公开的技术中，随着利用肋抑制气体流动，制动时对制动盘的冷却性能下降。因此，伴随着通过追加肋而增加制动盘自身的刚性，可能导致制动盘随着热膨胀而产生变形以及由变形导致作用于紧固用螺栓的应力负荷增大，而使制动盘以及螺栓的耐久性下降。

在专利文献3中公开有谋求解决该问题的现有技术。