CN104603491A - 铁道车辆用制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种这样的铁道车辆用制动盘：能够降低高速行驶中的空气动力噪音，并且能够提高制动时的冷却性能，而且能够提高包括紧固用螺栓在内的耐久性。铁道车辆用制动盘(1)包括：圆板部(2)，其为环形，将表面(2a)侧作为滑动面；多个翼部(3)，其呈放射状突出设置于该圆板部(2)的背面(2b)；以及螺栓孔(4)，其贯通圆板部(2)和翼部(3)，利用贯穿于螺栓孔(4)的螺栓进行紧固，而以翼部(3)压接于车轮(10)的板部(13)的状态将圆板部(2)安装于车轮，其中，在翼部(3)的、在沿圆板部(2)的径向进行观察时比螺栓孔(4)靠内周侧的区域和比螺栓孔(4)靠外周侧的区域中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽(5a、5b)。

Description

铁道车辆用制动盘

技术领域

本发明涉及作为铁道车辆的制动装置的主要部件的制动盘，特别涉及利用螺栓将构成滑动面的圆板部紧固于车轮的铁道车辆用制动盘。

背景技术

随着车辆的高速化、大型化，大多使用制动性优良的盘形制动器作为铁道车辆的制动装置。在盘形制动器中，利用螺栓紧固将制动盘安装于车轮，通过将制动蹄用摩擦衬片按压于该制动盘的滑动面而产生利用摩擦阻力所带来的制动力，从而制动车轮的旋转而控制车辆的速度。

图1是示意性地表示一般的铁道车辆用制动盘的安装于车轮的安装构造的图，图1的(a)表示从表面观察1/4圆部分而得到的俯视图，图1的(b)表示沿着半圆部分的径向而得到的剖视图。图2是表示以往的铁道车辆用制动盘的结构的示意图，图2的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图2的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图2的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。

如图1和图2所示，制动盘1包括将表面2a侧作为滑动面的环形的圆板部2。在该圆板部2的背面2b呈放射状突出设置有多个翼部3。在多个翼部3中的几个翼部3的径向上的大致中央位置形成有贯通至圆板部2的螺栓孔4。

车轮10由如下部分构成：毂部11，其压入有车轴；轮圈部12，其包括与轨道接触的接地面；板部13，其用于连结毂部11和轮圈部12。制动盘1被配置为、以两个为一组且各表面2a均朝向外侧的状态夹持车轮10的板部13，使螺栓15贯穿各螺栓孔4，并在各螺栓15上紧固螺母16。由此，制动盘1以翼部3的顶端面3a在径向的整个范围内压接于车轮10的板部13的状态安装于车轮10。

在此，在以超过时速300km的速度行驶的新干线等那样的高速铁道车辆的情况下，在行驶时，制动盘1与车轮10一体地进行高速旋转。伴随于此，制动盘1周边的空气被从内周侧吸入制动盘1与车轮10之间、即由制动盘1的圆板部2、翼部3和车轮10的板部13所包围的空间，并从外周侧放出(参照图2中的实线箭头)。总而言之，在铁道车辆的行驶中，在制动盘1与车轮10之间产生空气的气体流动。在超过时速300km的高速行驶状态下，该气体流动明显，引起被称作空气动力噪音的噪音。因此，从保护环境的角度出发，需要降低空气动力噪音。

作为该要求的对策，例如在专利文献1中公开了一种在相邻的翼部之间沿着圆周方向增设肋、利用该肋抑制气体流动的制动盘。采用该专利文献1所公开的制动盘，能够将空气动力噪音降低至期望的级别。然而，随着利用肋的对气体流动进行的抑制，在制动时制动盘的冷却性能降低这样的问题趋向于明显化。

另外，在从高速行驶状态施加紧急制动的情况下，例如如专利文献2、3所记载的那样，制动盘的随着热膨胀而发生的变形以及因此而作用于紧固用螺栓的应力负荷增大，而难以确保制动盘和螺栓的耐久性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－205428号公报

专利文献2：日本特开2006－9862号公报

专利文献3：国际公开WO2010/071169号小册子

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于所述问题而做成的，其目的在于提供如下一种铁道车辆用制动盘：能够降低高速行驶中的空气动力噪音，并且能够提高制动时的冷却性能，而且能够提高包括紧固用螺栓在内的耐久性。

用于解决问题的方案

为了达到所述目的，本发明人作为制动盘以所述图2所示的制动盘为前提实施了各种实验和分析并反复进行了认真研究，结果得到下述的(a)～(d)的见解，图2所示的制动盘、即包括：圆板部，其将表面侧作为滑动面；多个翼部，其突出设置于该圆板部的背面；螺栓孔，其贯通圆板部和翼部，利用贯穿于螺栓孔的螺栓进行紧固，而以翼部压接于车轮的板部的状态将圆板部安装于车轮。

(a)如所述专利文献3中记载的那样，在由制动盘的圆板部、翼部和车轮的板部所包围的空间内流动的空气的通气量与空气动力噪音的级别之间存在较强的相关性。在此提及的通气量能够通过热流体分析得到，空气动力噪音的级别能够通过实验得到。通气量与空气动力噪音级别之间存在较强的相关性，因此能够以通气量为指标进行空气动力噪音级别的评价，在要降低空气动力噪音时，只要降低通气量即可。并且，在要降低通气量时，增加气体流动的压力损失是有效的，因此，需要在发生气体流动的空间内设置容易产生压力损失的角部或与气体流动方向相对的面。

(b)为了提高冷却性能，需要确保所述(a)所示的气体流动空间内的压力损失部具有足够的面积。这是因为，在该压力损失部处与气体之间的热传递较高。

(c)图3是示意性地夸大表示以往的制动盘因制动中的热膨胀而发生的变形特性的剖视图。在制动时，制动盘1因与制动蹄用摩擦衬片之间的滑动所产生的摩擦而发热，因此圆板部2和翼部3成为欲沿径向发生热膨胀的状态。但是，翼部3在径向的整个范围内与车轮10的板部13压接，因此翼部3沿径向的热膨胀被束缚。因此，在以往的制动盘1的情况下，如图3所示，制动盘1以翼部3的顶端面3a的内周侧的端和外周侧的端为支点变形为弓状。

于是，在紧固用螺栓15上作用有拉伸应力，而且还作用有弯曲应力。并且，随着反复的制动，制动盘1由于反复进行制动时的热膨胀和制动后的冷却所引起的收缩，而塑性变形为翘曲状态。

为了减少这样的制动盘伴随着热膨胀的变形，需要缓和在制动中对翼部的热膨胀的束缚，能够允许翼部沿径向的较大的热伸缩。

(d)根据所述(a)～(c)的见解，没有新设置所述专利文献1所公开的制动盘那样的肋，在翼部的、在沿圆板部的径向进行观察时比螺栓孔靠内周侧的区域和比螺栓孔靠外周侧的区域中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽较好。而且，在内周侧的区域和外周侧的区域均沿圆周方向形成有槽较好。这是因为，通过在翼部形成有槽，便顺其自然地设置出所述(a)、(b)所提出的那样的压力损失部，能够允许所述(c)所提出的那样的翼部沿径向的较大的热伸缩。

本发明是基于所述(a)～(d)所示的见解而完成的，其要旨在于下述铁道车辆用制动盘。

即、本发明的铁道车辆用制动盘包括：圆板部，其为环形，将表面侧作为滑动面；多个翼部，其呈放射状突出设置于所述圆板部的背面；以及螺栓孔，其贯通所述圆板部和所述翼部，利用贯穿于所述螺栓孔的螺栓进行紧固，而以所述翼部压接于车轮的板部的状态将所述圆板部安装于所述车轮，该铁道车辆用制动盘的特征在于，在所述翼部的、在沿所述圆板部的径向进行观察时比所述螺栓孔靠内周侧的区域和比所述螺栓孔靠外周侧的区域中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽。

在所述发明中，优选的是，所述槽的靠外周侧的面为平面或凹面。

另外，在本发明中，优选的是，在所述翼部的靠所述内周侧的区域和靠所述外周侧的区域均沿圆周方向形成有所述槽。

优选的是，在所述制动盘中，所述槽的深度h与所述翼部的高度H之比h/H在0.2～0.8的范围内。

另外，优选的是，在所述制动盘中，所述翼部的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度大于所述翼部的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度。

另外，本发明的铁道车辆用制动盘包括：圆板部，其为环形，将表面侧作为滑动面；多个翼部，其呈放射状突出设置于该圆板部的背面；以及螺栓孔，其贯通所述圆板部和所述翼部，利用贯穿于所述螺栓孔的螺栓进行紧固，而以所述翼部压接于车轮的板部的状态将所述圆板部安装于所述车轮，该铁道车辆用制动盘的特征在于，在所述翼部的、彼此之间隔有所述螺栓孔的径向上的内周侧区域和外周侧区域沿圆周方向形成有槽。

发明的效果

采用本发明的铁道车辆用制动盘，在形成有螺栓孔的翼部沿圆周方向形成有槽，因此能够降低高速行驶中的空气动力噪音，并且能够提高制动盘的制动时的冷却性能，而且能够提高包括紧固用螺栓在内的制动盘的耐久性。

附图说明

图1是示意性地表示一般的铁道车辆用制动盘的安装于车轮的安装构造的图，图1的(a)表示从表面观察1/4圆部分而得到的俯视图，图1的(b)表示沿着半圆部分的径向而得到的剖视图。

图2是表示以往的铁道车辆用制动盘的结构的示意图，图2的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图2的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图2的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。

图3是示意性地夸大表示以往的制动盘因制动中的热膨胀而发生的变形特性的剖视图。

图4是表示本发明的第2实施方式的铁道车辆用制动盘的结构的一例的示意图，图4的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图4的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图4的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。

图5是表示翼部的槽的深度给通气量和冷却性能带来的影响的图。

图6是表示翼部的槽在径向上的宽度给通气量和冷却性能带来的影响的图。

图7是表示本发明的第3实施方式的铁道车辆用制动盘的结构的一例的示意图，图7的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图7的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图7的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。

图8是表示翼部在圆周方向上的宽度给通气量和冷却性能带来的影响的图。

图9是表示本发明的第1实施方式的铁道车辆用制动盘的结构的一例的示意图，图9的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图9的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图9的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。

具体实施方式

本发明的铁道车辆用制动盘包括：圆板部，其为环形，将表面侧作为滑动面；多个翼部，其呈放射状突出设置于所述圆板部的背面；以及螺栓孔，其贯通所述圆板部和所述翼部，利用贯穿于所述螺栓孔的螺栓进行的紧固，从而以所述翼部压接于车轮的板部的状态将所述圆板部安装于所述车轮，该铁道车辆用制动盘的特征在于，在所述翼部的、在沿所述圆板部的径向进行观察时比所述螺栓孔靠内周侧的区域和比所述螺栓孔靠外周侧的区域中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽。

以下，详细说明本发明的铁道车辆用制动盘的实施方式。

在本发明中，可以仅在翼部的靠内周侧的区域沿圆周方向形成有槽，也可以仅在翼部的靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽，还可以在翼部的靠内周侧的区域和靠外周侧的区域这两区域均沿圆周方向形成有槽。

以下，将在翼部的靠内周侧的区域或靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽的形态作为第1实施方式，将在翼部的靠内周侧的区域和靠外周侧的区域这两区域均沿圆周方向形成有槽的形态作为第2实施方式，并且将翼部的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度大于翼部的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度的形态作为第3实施方式，并分别进行说明。

其中，在本申请说明书中，有时将铁道车辆用盘形制动器简称为盘形制动器。

＜第1实施方式＞

图9是表示本发明的第1实施方式的铁道车辆用制动盘的结构的一例的示意图，图9的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图9的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图9的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。此外，在图9的(a)、图9的(b)中，代表性地示出了制动盘的1/12圆部分。

如图9所示，第1实施方式的制动盘1包括将表面2a侧作为滑动面的环形的圆板部2。在该圆板部2的背面2b呈放射状突出设置有多个翼部3。在多个翼部3中的几个翼部3的径向上的大致中央位置形成有贯通至圆板部2的螺栓孔4。

在形成有螺栓孔4的翼部3的、在沿圆板部2的径向进行观察时比螺栓孔4靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽5b。而且，在未形成有螺栓孔4的翼部3也形成有同样的槽5d，该槽5d与槽5b位于同一圆周上。

将这样的结构的制动盘1如所述图1所示那样配置为、以两个为一组且各表面2a均朝向外侧的状态夹持车轮10的板部13，使螺栓15贯穿各螺栓孔4，并在各螺栓15上紧固螺母16。由此，制动盘1以翼部3的顶端面3a的除形成有槽5b、5d的区域之外的区域压接于车轮10的板部13的状态安装于车轮10。

在第1实施方式的制动盘1中，在形成有螺栓孔4的翼部3上沿圆周方向形成有槽5b，因此该槽5b的角部和槽5b的靠外周侧的面20构成气体流动的压力损失部。因此，在发生气体流动的空间内流动的空气的通气量减少，结果，能够降低高速行驶中的空气动力噪音。而且，利用沿着圆周方向的槽5b在较大的范围内形成压力损失部，因此能够充分确保与气体之间的热传递较高的压力损失部的面积，结果，能够提高制动盘1的制动时的冷却性能。在未形成有螺栓孔4的翼部3上也形成有槽5d，从而使所述效果得到进一步提高。

并且，在形成有螺栓孔4的翼部3上沿圆周方向形成有槽5b，因此由于该槽5b而能够允许翼部3沿径向的热伸缩。因此，在制动中对翼部3的热膨胀的束缚得到缓和，制动盘1的伴随着热膨胀的变形减少，因此能够减轻对紧固用螺栓和制动盘1的应力负荷，结果，能够提高包括紧固用螺栓在内的制动盘1的耐久性。

此外，在第1实施方式的制动盘1中，没有新设置所述专利文献1所公开的制动盘那样的肋，只要在翼部3形成有槽5b即可，因此还存在结构简单、制作性优良这样的优点。并且，通过在翼部3形成槽5b，能够谋求制动盘1的轻型化。

其中，在图9中，在翼部的、在沿圆板部的径向进行观察时比螺栓孔靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽，但并不限定于此，也可以在翼部的、在沿圆板部的径向进行观察时比螺栓孔靠内周侧的区域沿圆周方向形成有槽。在翼部的靠内周侧的区域沿圆周方向形成有槽的情况下，也能够取得与所述相同的效果。

在翼部的靠内周侧的区域或靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽的情况下，形成有槽的区域可以是翼部的靠内周侧的区域和靠外周侧的区域中的任一区域。另外，为了降低空气动力噪音，在靠内周侧的区域形成有槽是比较有效的。这是因为，通常内周侧的流路较窄，因此能够给予较大的压力损失。另外，在优先确保冷却性能时，在靠外周侧的区域形成有槽是比较有效的。这是因为，能够在给予压力损失的同时容易地扩大表面积。

另外，在制动盘包括形成有螺栓孔的翼部和未形成有螺栓孔的翼部的情况下，只要至少在形成有螺栓孔的翼部沿圆周方向形成有槽即可。其中，特别优选的是，在形成有螺栓孔的翼部和未形成有螺栓孔的翼部这两者均沿圆周方向形成有槽。如所述那样，在未形成有螺栓孔的翼部也形成有槽，从而能够进一步降低高速行驶中的空气动力噪音，能够进一步提高制动盘的制动时的冷却性能。

形成于翼部的槽的形状并不特别限定。

其中，槽的靠外周侧的面成为与气体流动方向相对的面并构成压力损失部，因此特别优选的是，槽的靠外周侧的面为平面或凹面。在槽的靠外周侧的面为凸面的情况下，难以形成与气体流动方向相对的面，并且在槽的靠外周侧的面中槽的角部为圆角或者没有槽的角部，因此可能难以充分确保压力损失部的面积。另一方面，在槽的靠外周侧的面为平面或凹面的情况下，容易形成与气体流动方向相对的面，并且在槽的靠外周侧的面中容易形成槽的角部，从而能够充分确保压力损失部的面积。另外，在槽的靠外周侧的面为凹面的情况下，能够增大与气体流动方向相对的面，还能够增大压力损失部。因此，能够进一步降低高速行驶中的空气动力噪音，能够进一步提高制动盘的制动时的冷却性能。

在此，在槽的靠外周侧的面中，凹面是指具有朝向圆板部的外周侧凹陷的凹形状的面，凸面是指具有朝向圆板部的内周侧凸出的凸形状的面。

另一方面，槽的靠内周侧的面可以是平面、凹面、凸面中的任意一者。在槽的靠内周侧的面为平面或凹面的情况下，与所述情况同样地容易形成槽的角部，该槽的角部容易产生压力损失。

在此，在槽的靠内周侧的面中，凹面是指具有朝向圆板部的内周侧凹陷的凹形状的面，凸面是指具有朝向圆板部的外周侧凸出的凸形状的面。

另外，如图9的(b)所示，在翼部3的靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽5b的情况下，优选的是翼部3的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度t2大于螺栓孔4的直径。形成于翼部3的靠外周侧的区域的槽5b的圆周方向长度较长，因此压力损失部扩大。因此，能够降低高速行驶中的空气动力噪音，能够提高制动盘1的制动时的冷却性能。

另外，虽然未图示，但在翼部的靠内周侧的区域沿圆周方向形成有槽的情况下，优选的是图9的(b)所示那样的翼部3的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度t1大于螺栓孔4的直径。在该情况下，也能够得到与所述相同的效果。

图9的(c)所示那样的、槽5b、5d在自翼部3的顶端面3a朝向圆板部2的背面2b的方向上的深度h既可以相同也可以不同。

另外，如图9的(c)所示，在将槽5b、5d在自翼部3的顶端面3a朝向圆板部2的背面2b的方向上的深度设为h、将翼部3的从圆板部2的背面2b到翼部3的顶端面3a的高度设为H时，优选的是该槽5b、5d的深度h与翼部3的高度H之比值h/H在0.2～0.8的范围内。更优选在0.4～0.8的范围内。这是因为，若比值h/H在所述范围内，则通气量较小，且散热量较大，从而空气动力噪音级别较低，冷却性能优良。另外，该理由记载在后述的第2实施方式中，因此在此省略说明。

另外，在图9的(c)中，在翼部的、在沿圆板部的径向进行观察时比螺栓孔靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽，但在翼部的靠内周侧的区域沿圆周方向形成有槽的情况下，也同样地优选槽的深度h与翼部的高度H之比值h/H在所述范围内。

图9的(c)所示那样的、形成于翼部3的槽5b、5d在径向上的宽度w2既可以相同也可以不同。

另外，如图9的(c)所示，在将形成于翼部3的槽5b、5d在径向上的宽度设为w2、将翼部3的顶端面3a在径向上的总长度设为W时，优选的是所述槽5b、5d在径向上的宽度w2与翼部3的顶端面3a在径向上的总长度W之比w2/W为0.05以上。这是因为，若比值w2/W为所述范围，则通气量较小，且散热量较大，从而空气动力噪音级别较低，冷却性能优良。并且，为了确保利用翼部加强制动盘的加强效果，优选的是比值w2/W的上限为0.3。

作为制动盘的材质，能够采用铸铁、铸钢、锻钢、铝、碳等。

＜第2实施方式＞

图4是表示本发明的第2实施方式的铁道车辆用制动盘的结构的一例的示意图，图4的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图4的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图4的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。其中，在图4的(a)、图4的(b)中，代表性地示出了制动盘的1/12圆部分。

如图4所示，第2实施方式的制动盘1包括将表面2a侧作为滑动面的环形的圆板部2。在该圆板部2的背面2b呈放射状突出设置有多个翼部3。在多个翼部3中的几个翼部3的径向上的大致中央位置形成有贯通至圆板部2的螺栓孔4。

在形成有螺栓孔4的翼部3的、彼此之间隔有螺栓孔4的在径向上的内周侧区域和外周侧区域、即沿圆板部2的径向进行观察时比螺栓孔4靠内周侧的区域和比螺栓孔4靠外周侧的区域沿圆周方向形成有槽5a、5b。该翼部3的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度t1与该翼部3的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度t2相等。而且，在未形成有螺栓孔4的翼部3也形成有与所述槽5a、5b相同的槽5c、5d，该槽5c、5d与所述槽5a、5b位于同一圆周上。

将这样的结构的制动盘1如所述图1所示那样配置为、以两个为一组且各表面2a均朝向外侧的状态夹持车轮10的板部13，使螺栓15贯穿各螺栓孔4，并在各螺栓15上紧固螺母16。由此，制动盘1以翼部3的顶端面3a的除形成有槽5a～5d的区域之外的区域压接于车轮10的板部13的状态安装于车轮10。

第2实施方式的制动盘能够取得与所述第1实施方式的制动盘相同的效果。特别是，在翼部的靠内周侧的区域和靠外周侧的区域这两区域均沿圆周方向形成有槽，因此能够进一步提高所述效果。

即，在第2实施方式的制动盘1中，在形成有螺栓孔4的翼部3上沿圆周方向形成有槽5a、5b，因此所述槽5a、5b的角部和槽5a、5b的靠外周侧的面构成气体流动的压力损失部。因此，在发生气体流动的空间内流动的空气的通气量减少，结果，能够降低高速行驶中的空气动力噪音。而且，利用沿着圆周方向的槽5a、5b在较大的范围内形成压力损失部，因此能够充分确保与气体之间的热传递较高的压力损失部的面积，结果，能够提高制动盘1的制动时的冷却性能。在未形成有螺栓孔4的翼部3上也形成有槽5c、5d，从而使所述效果得到进一步提高。

并且，在形成有螺栓孔4的翼部3沿圆周方向形成有槽5a、5b且在该槽5a、5b之间隔有螺栓孔4，因此由于该槽5a、5b而能够允许翼部3沿径向的热伸缩。因此，在制动中对翼部3的热膨胀的束缚得到缓和，制动盘1的伴随着热膨胀的变形减少，因此能够减轻对紧固用螺栓和制动盘1的应力负荷，结果，能够提高包括紧固用螺栓在内的制动盘1的耐久性。

此外，在第2实施方式的制动盘1中，没有新设置所述专利文献1所公开的制动盘那样的肋，只要在翼部3形成有槽5a、5b即可，因此还存在结构简单、制作性优良这样的优点。并且，通过在翼部3形成槽5a、5b，能够谋求制动盘1的轻型化。

第2实施方式的优选形态与所述第1实施方式的优选形态相同。

即，在制动盘包括形成有螺栓孔的翼部和未形成有螺栓孔的翼部的情况下，只要至少在形成有螺栓孔的翼部沿圆周方向形成有槽即可，但其中，特别优选的是，在未形成有螺栓孔的翼部也沿圆周方向形成有槽。

在第2实施方式的制动盘1中，形成于翼部3的槽5a～5d的形状并不特别限定。

其中，特别优选的是，与所述第1实施方式同样地，槽的靠外周侧的面为平面或凹面。另一方面，槽的靠内周侧的面可以是平面、凹面、凸面中的任意一者。

另外，如图4的(b)所述，优选的是翼部3的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度t1和翼部3的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度t2大于螺栓孔4的直径。形成于翼部3的槽5a、5b的圆周方向长度较长，因此压力损失部扩大。因此，能够降低高速行驶中的空气动力噪音，能够提高制动盘1的制动时的冷却性能。

图4的(c)所示那样的、槽5a～5d在自翼部3的顶端面3a朝向圆板部2的背面2b的方向上的深度h既可以彼此相同也可以不同。

另外，如图4的(c)所示，在将槽5a～5d在自翼部3的顶端面3a朝向圆板部2的背面2b的方向上的深度设为h、将翼部3的从圆板部2的背面2b到翼部3的顶端面3a的高度设为H时，优选的是该槽5a～5d的深度h与翼部3的高度H之比值h/H在0.2～0.8的范围内。更优选在0.4～0.8的范围内。这是基于以下理由而决定的。

图5是表示翼部的槽的深度给通气量和冷却性能带来的影响的图。在图5中，横轴表示的通气量是通过热流体分析得到的，与空气动力噪音级别密切相关，因此将通气量作为空气动力噪音级别的评价指标。该通气量越小，意味着空气动力噪音级别越低。另外，纵轴表示的散热量是假定为以时速360km的速度正常行驶的情况来进行热流体分析、将通过该分析得到的每个制动盘的表面的平均传热系数与表面积的乘积值，将其作为制动盘的冷却性能的评价指标。该散热量越大，意味着冷却性能越优良。

用于分析的制动盘的模型的代表性的条件为以下那样。

·材质：锻钢

·圆板部的内径：417mm，圆板部的外径：715mm

·从圆板部的滑动面到翼部的顶端面的总高度：45mm

·基于螺栓的紧固：以等角度间隔的方式形成12个中心位于直径为560mm的同一圆上的螺栓孔，使螺栓贯穿各螺栓孔来紧固制动盘和车轮。

在此，将比值h/H变更为0(无槽)、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0。另外，如所述图4的(c)所示，在将形成于翼部3的靠内周侧的槽5a、5c在径向上的宽度设为w1、将外周侧的槽5b、5d在径向上的宽度设为w2、将翼部3的顶端面3a在径向上的总长度设为W时，该槽5a～5d的合计宽度“w1+w2”与翼部3的顶端面3a的总长度W之比“(w1+w2)/W”保持0.3不变。

如图5所示，可知，若比值h/H在0.2～0.8的范围内，则通气量较小，且散热量较大，从而空气动力噪音级别较低，冷却性能优良。但是，在比值h/H为0.2的情况下，与通气量为同等程度的比值h/H为0.4的情况相比，散热量较小，因此更优选比值h/H的下限为0.4。另外，在比值h/H为1.0的情况下、即在槽深度h与翼部高度H相等的情况下，在槽处完全没有翼部，因此利用翼部加强制动盘的加强效果减小，从这一点而言不优选比值h/H为1.0的情况。

图4的(c)所示那样的、形成于翼部3的槽5a～5d在径向上的宽度w1、w2既可以彼此相同也可以不同。

另外，优选的是形成于翼部3的靠内周侧的槽5a、5c和靠外周侧的槽5b、5d的合计宽度“w1+w2”与翼部3的顶端面3a的总长度W之比“(w1+w2)/W”为0.1以上。更优选为0.15以上。这是基于以下理由而决定的。

图6是表示翼部的槽的宽度给通气量和冷却性能带来的影响的图。在图6中，横轴、纵轴分别表示的通气量、散热量与所述图5所示的相同。用于分析的制动盘的模型的代表性的条件也相同，但在此，将比值“(w1+w2)/W”变更为0(无槽)、0.1、0.15、0.3和0.45。并且，将比值h/H保持0.6不变。

如图6所示，清楚可知，若比值“(w1+w2)/W”为0.1以上，则通气量较小，且散热量较大，从而空气动力噪音级别较低，冷却性能优良。但是，在比值“(w1+w2)/W”为0.1的情况下，与通气量为同等程度的比值“(w1+w2)/W”为0.15的情况相比，散热量较小，因此更优选比值“(w1+w2)/W”为0.15以上。另外，为了确保利用翼部加强制动盘的加强效果，优选比值“(w1+w2)/W”的上限为0.6。

制动盘1的材质与所述第1实施方式的制动盘1的材质相同。作为用于所述分析的制动盘的模型的代表性的条件，材质为锻钢，但不论材质如何均能够得到同样的效果。

＜第3实施方式＞

图7是表示本发明的第3实施方式的铁道车辆用制动盘的结构的一例的示意图，图7的(a)表示从背面侧看到的局部立体图，图7的(b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图7的(c)表示沿着径向而得到的局部剖视图。其中，在图7的(a)、图7的(b)中，与图4的(a)、图4的(b)同样地代表性地示出了制动盘的1/12圆部分。

图7所示的第3实施方式的制动盘与所述图4所示的第2实施方式的制动盘的基本结构相同，但在以下点与所述第2实施方式不同。即，如图7所示，第3实施方式的翼部3的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度t2大于翼部3的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度t1。

与所述第2实施方式的制动盘1相比，在第3实施方式的制动盘1中，形成于翼部3的靠外周侧的槽5b、5d的圆周方向长度较长，因此压力损失部扩大。因此，能够进一步降低高速行驶中的空气动力噪音，能够进一步提高制动盘1的制动时的冷却性能。

另外，图9所示的制动盘与所述图7所示的制动盘同样地，翼部3的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度t2大于翼部3的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度t1。

在该情况下，也与所述同样地，形成于翼部3的靠外周侧的区域的槽5b的圆周方向长度较长，因此压力损失部扩大。因此，能够降低高速行驶中的空气动力噪音，能够提高制动盘1的制动时的冷却性能。

图8是表示翼部在圆周方向上的宽度给通气量和冷却性能带来的影响的图。在图8中，横轴、纵轴分别表示的通气量、散热量与所述图5所示的相同。用于分析的制动盘的模型的代表性的条件也相同，但在此，使用翼部在圆周方向上的宽度保持27mm不变的结构(与第2实施方式相当)作为本发明例1，使用翼部在圆周方向上的宽度在内周侧为27mm、在外周侧为54mm的外周侧较大的结构(与第3实施方式相当)作为本发明例2，在任一情况下均将比值h/H保持为0.6不变、将比值“(w1+w2)/W”保持为0.3不变。并且，为了进行比较，使用在翼部未形成有槽且翼部在圆周方向上的宽度保持27mm不变的结构。

如图8中的空白四方形符号所示的本发明例2那样，清楚可知，若翼部在圆周方向上的宽度相比在内周侧而言在外周侧较大，则空气动力噪音级别的降低和冷却性能的提高均比较显著。

另外，采用第3实施方式，也能够减轻对紧固用螺栓和制动盘的应力负荷，从而能够提高包括紧固用螺栓在内的制动盘的耐久性。用于对此进行证实的分析结果表示在下述的表1中。

[表1]

表1

	比较例	本发明例2
			螺栓的拉伸应力波动[MPa]	280(1)	216(0.77)
螺栓的弯曲应力波动[MPa]	59(1)	7(0.12)
			制动盘的变形量(翘曲)[mm]	0.022(1)	0.012(0.55)

注)括号()内的数值是指以比较例的数值为基准的相对值。

在此，所述图8所示的本发明例2和比较例使用相同条件的模型来进行基于FEM的变形分析，算出紧固用螺栓的弯曲应力波动和拉伸应力波动，进而算出制动盘的变形量。其中，紧固用螺栓的应力波动是、假定为以时速360km的速度行驶时施加一次紧急制动的情况来计算此时发生于螺栓的应力波动(最大应力－最小应力)而得到的值。另外，制动盘的变形量是假定为以时速360km的速度行驶时施加3次紧急制动、之后将制动盘冷却的情况来计算冷却后的制动盘的翘曲量(相对于初始状态的轴向位移的最大值)而得到的值。

由表1所示的结果可知，与翼部没有槽的比较例相比，在与第3实施方式相当的本发明例2中，紧固用螺栓的应力波动和制动盘的变形量均较小，能够提高包括紧固用螺栓在内的制动盘的耐久性。

产业上的可利用性

本发明的铁道车辆用制动盘能够有效地利用于所有的铁道车辆的盘形制动器，其中，对高速铁道车辆尤其有用。

附图标记说明

1、制动盘；2、圆板部；2a、表面；2b、背面；3、翼部；3a、顶端面；4、螺栓孔；5a、5b、5c、5d、槽；10、车轮；11、毂部；12、轮圈部；13、板部；15、螺栓；16、螺母；20、槽的靠外周侧的面

Claims (5)

1.一种铁道车辆用制动盘，该铁道车辆用制动盘包括：圆板部，其为环形，将表面侧作为滑动面；多个翼部，其呈放射状突出设置于所述圆板部的背面；以及螺栓孔，其贯通所述圆板部和所述翼部，利用贯穿于所述螺栓孔的螺栓进行紧固，而以所述翼部压接于车轮的板部的状态将所述圆板部安装于所述车轮，

该铁道车辆用制动盘的特征在于，

在所述翼部的、在沿所述圆板部的径向进行观察时比所述螺栓孔靠内周侧的区域和比所述螺栓孔靠外周侧的区域中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，

所述槽的靠外周侧的面为平面或凹面。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，

在所述翼部的靠所述内周侧的区域和靠所述外周侧的区域均沿圆周方向形成有所述槽。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，

所述槽的深度h与所述翼部的高度H之比h/H在0.2～0.8的范围内。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，

所述翼部的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽度大于所述翼部的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度。