CN108700150B - 铁道车辆用制动盘 - Google Patents

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Abstract

在铁道车辆用制动盘中，维持在制动盘背面流动的空气的流量，并且大幅降低在车轮高速旋转时自制动盘产生的噪声。铁道车辆用制动盘包括：盘板部，其在表面具有滑动部；多个纵向翅片(11a、11b)，其设于盘板部的背面，并且是沿着盘板部的径向延伸的形状；以及横向肋(13)，其设于多个纵向翅片中的相邻的各一对纵向翅片之间，并且是沿着盘板部的周向延伸的形状，在盘板部紧固于铁道车辆的车轮的状态下，在所述一对纵向翅片之间形成有空气的流路，并且，利用横向肋缩窄所述空气的流路。在横向肋(13)自脚部至头部设有用于抑制通过一对纵向翅片之间的气流的紊乱的缓坡。

Description

铁道车辆用制动盘
技术领域
本发明涉及一种铁道车辆用制动盘，该铁道车辆用制动盘紧固于铁道车辆的车轮，通过将滑动接触构件压靠于滑动部而产生制动力。
背景技术
一直有一种将制动盘紧固于铁道车辆的车轮，通过将滑动接触构件压靠于制动盘而对车轮的旋转进行制动的制动系统。在这种制动系统中，在制动时，制动盘产生较大的摩擦热。因此，有时采用如下构造，即，在制动盘的背面设置沿径向延伸的多个纵向翅片，利用制动盘的旋转使空气在制动盘与车轮之间流动，对制动盘进行散热。
在具有多个纵向翅片的制动盘的情况下，当该制动盘搭载于高速铁路而车轮高速地旋转时，大量的空气在制动盘与车轮之间流动，产生较大的噪声。因此，在专利文献1中，提出了设置对在多个纵向翅片间流动的空气施加阻力的横向肋，利用该横向肋调整纵向翅片间的开口面积，从而抑制在多个纵向翅片间流动的空气的量，降低噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-205428号公报
发明内容
发明要解决的问题
如专利文献1所示，通过在具有多个纵向翅片的制动盘设置横向肋，从而与不存在横向肋的情况相比，能够降低噪声。但是，在专利文献1所记载的制动盘中，为了降低因更高速化而引起的空气流量的增加所带来的噪声，需要进一步减小横向肋和车轮之间的开口面积。在这样减小了开口面积的情况下，伴随着空气流量的降低，产生无法充分确保制动盘的放热性能的问题。
本发明人为了在不降低制动盘的放热性能的前提下开发低噪声的制动盘，进行了确认制动盘的声源的试验。
首先，使用麦克风阵列声源探测系统探测了高速旋转的制动盘及其周围的声源。结果，明确了声源位于制动盘近旁或制动盘内部。接着，将制动盘的被认为会产生成为噪声源的紊流的各部分封堵而进行了试验。具体而言，各部分是制动盘背面的空气的流路的入口(制动盘的内周侧的开口部)和出口(制动盘的外周侧的开口部)、以及为了将制动盘紧固于车轮而被插入螺栓的通孔的制动盘表面(滑动部)侧的开口端。将上述各部分全部封堵而进行了噪声试验，结果确认到自制动盘产生的噪声降低至非常低的等级。此外，不封堵上述各部分中的一处部位而封堵其余的两处部位，进行了试验。结果确认到在各部分产生了特定频率的噪声。
但是得知，即使将上述的噪声全部相加，也比通常时，即，使所有部位开放的状态的噪声级低。特别是，在800Hz以上的高频率范围内存在较大的差异。
本发明人分析上述试验的结果，认为因制动盘背面的气流的紊乱而产生的噪声是最大要因，通过进行了对造成该气流的紊乱的横向肋的形态实施各种各样的改变的试验，从而完成了本发明。本发明的目的在于，在铁道车辆用制动盘中，在不降低制动盘的放热性能的前提下，大幅地降低在车轮高速旋转时自制动盘产生的噪声。
用于解决问题的方案
本发明的铁道车辆用制动盘包括：盘板部(将制动盘中的除下述纵向翅片和横向肋等以外的板状的部分称为盘板部。)，其在表面具有滑动部；多个纵向翅片，其设于所述盘板部的背面，并且是沿着所述盘板部的径向延伸的形状；以及横向肋，其设于所述多个纵向翅片中的相邻的各一对纵向翅片之间，并且是沿着所述盘板部的周向延伸的形状，在所述盘板部紧固于铁道车辆的车轮的状态下，在所述一对纵向翅片之间形成有自所述盘板部的内周侧通向外周侧的空气的流路，并且，利用所述横向肋缩窄所述空气的流路，所述铁道车辆用制动盘的特征在于，在所述横向肋的沿着所述盘板部的径向的侧面，设有用于抑制通过所述一对纵向翅片之间的气流的紊乱的缓坡。
根据该结构，能够对通过一对纵向翅片之间的空气因横向肋而紊乱从而产生较大的噪声这样的作用进行抑制，由此，能够大幅地降低在高速旋转时自制动盘产生的噪声。因此，能够在不降低对放热性能有影响的横向肋和车轮之间的开口部的面积的前提下大幅地降低噪声。
优选是，也可以是，所述缓坡设于所述横向肋的沿着所述盘板部的径向朝向内周侧的一侧面，或者，设于所述横向肋的沿着所述盘板部的径向分别朝向内周侧和外周侧的两侧面。
根据该结构，通过至少横向肋的沿着盘板部的径向朝向内周侧的一侧面成为缓坡，从而能够降低因通过此处的气流的紊乱而产生的噪声。
更优选是，也可以，所述缓坡至少含有设于所述横向肋的头部的头部缓坡，所述头部缓坡是设于以下区间的曲率半径2mm的凸曲面或者比所述凸曲面平缓的倾斜面，该区间是朝向所述盘板部的内周侧的侧部的、所述盘板部的径向上的2mm以上的区间，并且是自所述横向肋的头顶点起的所述盘板部的旋转轴线方向上的2mm以上的区间。
更优选是，也可以是，所述缓坡至少含有设于所述横向肋的头部的头部缓坡，所述头部缓坡是设于以下区间的曲率半径5mm的凸曲面或者比所述凸曲面平缓的倾斜面，该区间是朝向所述盘板部的内周侧的侧部的、所述盘板部的径向上的5mm以上的区间，并且是自所述横向肋的头顶点起的所述盘板部的旋转轴线方向上的5mm以上的区间。
根据该结构，能够不增大横向肋的体积地降低在横向肋处产生的噪声。在制动盘热膨胀、热收缩时，在将制动盘紧固于车轮的螺栓产生应力变动，若横向肋的体积增大，则制动盘的刚度增大，螺栓的应力范围增大。根据上述结构，能够减小横向肋的体积，因此能够降低噪声并且减小在螺栓产生的应力范围。
具体地，采用所述横向肋连结所述一对纵向翅片并且在所述车轮和所述横向肋之间具有空气的流路的结构。
在该结构中，上述缓坡所带来的噪声降低的效果进一步奏效。
发明的效果
采用本发明，在铁道车辆用制动盘的情况下，能在不降低制动盘的放热性能的前提下大幅地降低在车轮高速旋转时自制动盘产生的噪声。
附图说明
图1是表示铁道车辆中的制动系统的一个例子的立体图。
图2是表示第1实施方式的制动盘的背面的俯视图。
图3A表示制动盘的各部分的截面，是图2的箭头A-A剖视图。
图3B表示制动盘的各部分的截面，是图2的箭头B-B剖视图。
图3C表示制动盘的各部分的截面，是表示横向肋的变形例的图2的箭头B-B剖视图。
图4A表示第2实施方式的制动盘，是制动盘的表面侧的俯视图。
图4B表示第2实施方式的制动盘，是图4A的箭头C-C剖视图。
图5是表示与纵向翅片和横向肋相关的噪声的试验结果的坐标图。
图6是表示与螺栓用的通孔相关的噪声的试验结果的坐标图。
图7是说明缓坡的平均倾斜角度的图。
图8是表示横向肋的体积与螺栓应力范围的关系的坐标图。
图9是说明图8所示的横向肋的第1形态L1～第5形态L5以及比较形态L6的图表。
图10是说明第2实施方式的横向肋的图。
图11是表示第2实施方式的横向肋与以往的横向肋的噪声级的比较的频率坐标图。
图12是表示在图11中进行比较的横向肋的形态的图表。
图13是对预定频率范围的综合性的噪声级进行比较后得到的坐标图。
图14是说明设于盘板部的表面的槽的形态的图，图14的A～E分别表示第1形态～第5形态。
图15是表示槽的宽度与噪声级的关系的频率坐标图。
图16是表示槽的连接部位与噪声级的关系的频率坐标图。
图17是表示槽的连接形态与预定频率范围的综合性的噪声级的关系的坐标图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的各实施方式。
(第1实施方式)
图1是表示铁道车辆中的制动系统的一个例子的立体图。图2是表示第1实施方式的制动盘的背面的俯视图。图3A～图3C表示制动盘的各部分的截面，图3A是图2的箭头A-A剖视图，图3B是图2的箭头B-B剖视图，图3C是表示横向肋的变形例的图2的箭头B-B剖视图。
以下，将制动盘10的沿径向朝向外周的一侧定义为“外周侧”，将朝向内周的一侧定义为“内周侧”。
本发明的第1实施方式的制动系统搭载于高速铁路。该制动系统包括制动盘10、滑动接触构件200以及可动部210，上述制动盘10紧固于铁道车辆的车轮100的侧部，上述滑动接触构件200与制动盘10接触而产生制动力，上述可动部210能向使滑动接触构件200与制动盘10接触的方向按压滑动接触构件200。制动盘10和滑动接触构件200没有特别限制，分别设于1个车轮100的两个侧面，可动部210构成为利用两个滑动接触构件200夹持车轮100。
制动盘10是环状的盘，盘板部的表面10f为滑动部。在盘板部的背面10r设有多个纵向翅片11a、11b以及多个横向肋13。将制动盘10中的除纵向翅片11a、11b和横向肋13以外的板状的部分称为盘板部。
另外，在制动盘10设有供螺栓自表面向背面穿过的多个通孔12。在图2中，为了避免繁琐，只在局部标注了纵向翅片11a、11b、通孔12以及横向肋13的附图标记。
纵向翅片11a、11b是以沿盘板部的径向延伸的形状自盘板部背面朝向车轮100的板部突出的部分。多个纵向翅片11a、11b在盘板部的周向上大致等间隔地设置。
横向肋13为沿盘板部的周向延伸的形状，设置为在多个纵向翅片11a、11b中的相邻的各一对纵向翅片11a、11b间连结一对纵向翅片11a、11b。
多个通孔12设于盘板部的同一直径上，且沿盘板部的周向等间隔地排列。
如图3A所示，纵向翅片11a、11b的头部与车轮100的侧面接触。横向肋13具有在其头部与车轮100之间具有间隙的高度。利用这种结构，在将制动盘10固定于车轮100后，形成由纵向翅片11a、11b、盘板部的背面10r以及车轮100的板部包围而成的空气的流路。并且，在车轮100和制动盘10进行旋转时，空气在该流路内自内周侧向外周侧流动，由此散出制动盘10的热量。
在本实施方式中，在横向肋13的内周侧的侧面13a和外周侧的侧面13b形成有缓坡。缓坡的倾斜角度形成为比铸造的起模斜度小，优选的是，平均倾斜角度形成为50°以下，更优选的是，平均倾斜角度形成为45°以下。起模斜度是指，在铸造制动盘10时，在不进行下切处理(日文：アンダーカット処理)地成型横向肋13并能自铸型拔出的斜度中最接近90°的斜度。在图3B和图3C中用假想线表示起模斜度。横向肋13的缓坡的平均倾斜角度比纵向翅片11a、11b的侧面的斜度小。这里，如图7所示，平均倾斜角度是指直线A-B与直线A-C所成的角度α，上述直线A-B连结横向肋13的侧面13a的根部侧的圆角加工的结束点A和顶端侧的圆角加工的结束点B，上述直线A-C与制动盘10的板面平行。
横向肋13的具有缓坡的侧面13a、13b可以设为具有鼓出的曲面状，也可以设为具有凹陷的曲面状，也可以设为平面或圆锥面状。
第1实施方式的制动盘10的作用见后述。
(第2实施方式)
图4A～图4B表示第2实施方式的制动盘，图4A是制动盘的表面侧(滑动部侧)的俯视图，图4B是图4A的箭头C-C剖视图。
本发明的第2实施方式的制动系统与第1实施方式同样，搭载于高速铁路。该制动系统的制动盘10A紧固于铁道车辆的车轮100(图1)的侧部，将滑动接触构件200(图1)按压于制动盘10A的表面而产生制动力。
在制动盘10A设有自表面10f向背面贯通的多个通孔12以及在表面10f连结多个通孔12的槽15。
多个通孔12设于制动盘10A的同一直径上，且沿制动盘10A的周向等间隔地设置。如图4B所示，各通孔12具有供螺栓的杆部穿过的直径较小的小径部12t以及供螺栓的头部或螺母配置的直径较大的大径部12w。对于大径部12w而言，既可以具有供螺栓的头部或螺母沉入的深度，也可以是具有比螺栓的头部或螺母的高度短的深度，使螺栓的头部或螺母的一部分向槽15内突出的结构。另外，大径部12w的深度也可以与螺栓的头部或螺母的高度相同。无论在上述哪一种情况下，螺栓的头部或螺母都不会比制动盘10的表面10f向外侧突出。
槽15在制动盘10A的表面部以连结多个通孔12的方式形成为环状。槽15例如设为沿着制动盘10A的同心圆的形状。
关于利用槽15连结多个通孔12的构造，既可以在第1实施方式的具有纵向翅片11a、11b和横向肋13的制动盘10中采用该构造，也可以在具有与第1实施方式不同的构造的制动盘中采用该构造。
<作用和效果>
图5是表示与纵向翅片和横向肋相关的噪声的试验结果的坐标图。图6是表示与螺栓用的通孔相关的噪声的试验结果的坐标图。
图5和图6表示以往的制动盘的试验结果。以往的制动盘是指，具有纵向翅片、横向肋以及螺栓用的通孔，横向肋为图3B的双点划线所示的形状，且在盘板部的表面部未设置槽15的制动盘。在图5和图6中，曲线E表示使以往的制动盘与车轮一同进行高速旋转时的噪声级。曲线L表示只将以往的制动盘的螺栓用的通孔封堵，使该制动盘与车轮一同进行高速旋转时的噪声级。图5的曲线H表示将相邻的一对纵向翅片间的空气的流路中的除外周侧的开口部以外的部分封堵，使该制动盘与车轮一同进行高速旋转时的噪声级。图5的曲线I表示将所述空气的流路的除内周侧的开口部以外的部分封堵，使该制动盘与车轮一同进行高速旋转时的噪声级。图6的曲线F表示将所述空气的流路的内周侧的开口部、外周侧的开口部以及螺栓用的通孔封堵，使该制动盘与车轮一同进行高速旋转时的噪声级，图6的曲线G表示将螺栓用的通孔以外的部分封堵，使该制动盘与车轮一同进行高速旋转时的噪声级。
根据试验的结果可知，在以往的制动盘的噪声中含有：在所述空气的流路的外周侧或内周侧的开口部起因于纵向翅片而产生的噪声；在所述空气的流路内起因于横向肋而产生的噪声；以及因螺栓用的通孔而产生的噪声。
推测图5的曲线I的范围W3的噪声是起因于内周侧的开口部处的纵向翅片的噪声。另外，推测图5的曲线H的范围W2的噪声是起因于外周侧的开口部处的纵向翅片的噪声。此外，推测曲线E、L与曲线H、I之差增大的范围W1的噪声是流路内的气流被横向肋扰乱而产生的噪声。另外，推测图6的曲线G的范围W4的噪声是起因于螺栓用的通孔的噪声。在范围W4内，只将螺栓用的通孔封堵时的曲线L的噪声级比曲线E低1dB～2dB。由此认为，在范围W4内起因于螺栓用的通孔的噪声与起因于在盘背面的流路流动的气流的噪声为相同程度。
如图5所示，在第1实施方式的制动盘10中，与以往的制动盘相比，范围W1所示的噪声级大幅降低。这是因为，利用横向肋13的缓坡大幅地抑制了通过横向肋13的气流的紊乱。因而可知，采用第1实施方式的制动盘10，能够在对制动盘10进行散热的空气的流量不会大幅下降的前提下，使噪声大幅降低。
如图6所示，在第2实施方式的制动盘10A中，与只使螺栓孔开放的曲线G相比，因通孔产生的范围W4的噪声大幅降低。这是因为，以连结多个通孔12的方式设置了环状的槽15。这样可知，采用第2实施方式的制动盘10A，通过降低起因于通孔12的噪声，与以往的制动盘相比，噪声级大幅降低。但前提是，因在盘板部的背面的流路流动的气流等其他的主要原因而产生的同频率范围的噪声降低。
以上，说明了本发明的第1实施方式和第2实施方式，但本发明并不限定于所述的实施方式。例如，横向肋13能够配置于盘板部的内周部、外周部或内周部与外周部的中间等进行各种各样的变更。另外，利用横向肋缩窄一对纵向翅片间的空气的流路的构造不限定于所述的实施方式所示的构造。所述的实施方式的横向肋13具有如下构造，即，连结相邻的一对纵向翅片之间，并且盘板部的旋转轴线方向的高度低于纵向翅片。但是，例如横向肋也可以设为如下构造，即，具有与纵向翅片相同的高度，另一方面使横向肋的横向的扩展(盘板部的周向的扩展)以不是一对纵向翅片之间的整个区域而是留出一部分的区域的方式扩展。即，也可以设为，在纵向翅片与横向肋之间存在空气的流路，或在与一侧的纵向翅片连结的横向肋间存在空气的流路的构造。在该情况下，横向肋的头顶部相当于盘板部的旋转轴线方向的端部(面向空气的流路的端部)。此外，在该情况下，横向肋也可以设于盘板部的内周部、外周部或内周部与外周部的中间等各种各样的位置。另外，在所述实施方式中，设为使所有的纵向翅片的头部与车轮的一面接触的构造，但也可以设为在一部分的纵向翅片的头部与车轮的一面之间产生微小的间隙的构造。此外，在所述实施方式中，纵向翅片设为与盘板部的径向的长度大致相同的长度，但纵向翅片也可以设为比盘板部的径向的长度短的构造。另外，槽15也可以不是沿着盘板部的同一直径上的结构。在该情况下，也能获得噪声的降低效果。除此之外，实施方式所示的细节能在不脱离发明的主旨的范围内适当地变更。
(第3实施方式)
图8是表示横向肋的体积与螺栓应力范围的关系的坐标图。这里，螺栓应力范围是指，从在制动盘未发生热膨胀的状态下产生于螺栓的应力向在制动盘发生了热膨胀的状态下产生于螺栓的应力变动的变动范围。图9是分别说明图8所示的横向肋的第1形态L1～第5形态L5以及比较形态L6的图表。
以下，将沿着制动盘10的板面的方向定义为水平方向，将与板面垂直的方向定义为高低方向，将制动盘10的周向定义为各部分的周向。
在铁道车辆进行制动时，制动盘10因摩擦热而热膨胀，由此螺栓的拉伸应力和弯曲应力发生变化。图8的纵轴表示对制动盘10施加了一定的温度变化时产生于螺栓的拉伸应力与弯曲应力的应力范围(最大值与最小值之差)。图8的横轴表示横向肋的体积。图8的坐标图的各绘制线表示相对于在采用了图9的第1形态L1～第5形态L5的横向肋13时以及比较形态L6(不存在横向肋的情况)的横向肋的体积的应力范围。
图9的第1形态L1～第5形态L5的横向肋13的高度恒定，头部水平部Ld的长度、头部缓坡SL0的形状以及脚部缓坡SL1的形状如图9的表所示那样不同。头部水平部Ld是指设于横向肋13的头顶部的水平的部位。头部缓坡SL0是指从横向肋13的头顶部到脚部或中断部的斜度部分。脚部缓坡SL1是指横向肋13的脚部的斜度部分。表中的“R”表示曲率半径[mm]。头部缓坡SL0和脚部缓坡SL1配置在横向肋13的内周侧。
如图8的坐标图所示，螺栓的应力范围根据位于螺栓的近旁的横向肋13的体积而变化。例如，当横向肋13为图9的第1形态L1那样的形态而体积较大时，横向肋13的刚度增大，因此螺栓的应力范围增大。另一方面，在横向肋13为图9的第5形态L5那样的形态而体积较小时，横向肋13的刚度变得比较小，因此螺栓的应力范围也减小。根据图8的坐标图，通过使横向肋13的体积在第5形态L5以下，螺栓的应力范围变得与不存在横向肋13的比较形态L6的情况同等。
如以上所说明的那样，在增大横向肋13的体积而降低了噪声的情况下，存在螺栓的应力范围增大的这样的问题。于是，第3实施方式的制动盘具有能在使螺栓的应力范围不怎么增大的前提下降低噪声的横向肋13A(参照图10)。
图10是说明第3实施方式的横向肋的图。图11是表示第3实施方式的横向肋与以往的横向肋的噪声级的比较的频率坐标图。图12是表示在图11中进行比较的横向肋的形态的图表。
第3实施方式的横向肋13A在内周侧含有头部缓坡SL0。头部缓坡SL0在横向肋13A的内周侧设于盘板部的径向的区间La1的范围，且自横向肋13A的头顶点设于制动盘的旋转轴线方向的区间La2的范围。对于头部缓坡SL0而言，至少区间La1、La2均设在2mm以上的范围，且为R2mm的凸曲面或比该凸曲面平缓的倾斜面较好。进一步期望的是，对于头部缓坡SL0而言，至少区间La1、La2均设在5mm以上的范围，且为R5mm的凸曲面或比该凸曲面平缓的倾斜面较好。
此外，第3实施方式的横向肋13A在内周侧还含有脚部缓坡SL1和与头部缓坡相连的直线区间Lb。直线区间Lb在能够制造的范围内接近于垂直即可。由此，能使横向肋13A的体积较小。另外，在螺栓应力范围存在富余时，直线区间Lb也可以设有倾斜。另外，直线区间Lb也可以设为具有平缓的曲率的曲面区间。
脚部缓坡SL1例如为R5mm的凹曲面。但是，脚部缓坡SL1也可以设为容易制造的斜度的平面或曲面。另外，在能够制造的范围内，也可以不设置脚部缓坡SL1。
另外，第3实施方式的横向肋13A既可以含有头部水平部Ld，也可以不含有头部水平部Ld。在含有头部水平部Ld的情况下，头部水平部Ld设为1mm～20mm程度的范围较好。头部水平部Ld越大，横向肋13A的体积越大，对螺栓的应力范围的影响越大。因而，考虑螺栓应力范围和横向肋13A的所需强度地适当设定头部水平部Ld的大小即可。此外，横向肋13A的外周侧在能够制造的范围内既可以设为垂直的结构，也可以设有平缓的斜度。当横向肋13A的外周侧的斜度变得平缓时，横向肋13A的体积增大，从而螺栓应力范围增大。因而，在螺栓应力范围具有富余的范围内适当地设定横向肋13A的外周侧即可。另外，能够利用直线区间Lb的长度适当地调整横向肋13A的高度。
<作用和效果>
图11是表示第3实施方式的横向肋与以往的横向肋的噪声的比较的频率坐标图。图12是表示图11的横向肋的形状的图表。图13是对400Hz～5000Hz的范围内的总体噪声级进行比较后得到的坐标图。
这里，做成相邻的一对纵向翅片11a、11b之间的部分模型，使空气以预定的风速在该模型流过，测量了噪声。纵向翅片11a、11b之间的空气的流路模拟地处于被盘板部的一面和车轮100的板部的一面包围的状态。另外，横向肋13A配置为遮挡流路的一部分。图11的纵轴表示各频段的噪声级，图11的横轴表示1/3倍频带中心频率。另外，横轴中的“O.A”表示总体噪声级，“P-O.A”表示400Hz～5000Hz的范围内的总体噪声级。
这里，测量了图12的第1形态P1～第7形态P7的横向肋13A的噪声。在图12的表中，“R”表示曲率半径[mm]，“头部缓坡形状”表示头部缓坡SL0的凸曲面的曲率半径，“脚部缓坡形状”表示图10的脚部缓坡SL1的凹曲面的曲率半径。另外，作为比较对象，一并对通过切削加工而将截面形成为矩形的现有形状的横向肋进行了试验。
如图11所示，确认到，在采用了第1形态P1～第7形态P7的横向肋13A的情况下，与现有形状的横向肋相比，能够降低噪声级。另外，确认到，在比较400Hz～5000Hz的范围内的总体噪声级时，如图13所示，在第1形态P1～第7形态P7中，与现有形状相比，能明显降低噪声级。
另外，在测量了上述的噪声时，根据横向肋13A的形状的不同，在一对纵向翅片11a、11b之间通过的空气量(流速)产生微小的不同。在实际的制动盘10中，为了能够适当地获得冷却效果，通过调整横向肋13A的高度来将空气量设定为预定的值。另外，流速对噪声级产生影响。因此，对图13的坐标图的值，以去除由流速的不均导致的噪声级的不均的方式进行了修正。
在图13中，根据第3形态P3与第7形态P7的试验结果的比较可知，直线区间Lb的斜度对噪声级的影响不大。另外，从第1形态P1～第3形态P3的试验结果的比较确认到，头部缓坡SL0的区间La2和形状对噪声级产生影响。
另外，确认到，在头部缓坡SL0设为区间La1和区间La2均为2mm，且曲率半径是R2mm的凸曲面的第1形态P1的情况下，400Hz～5000Hz的总体噪声级能比现有形状降低约10dB(A)。此外，确认到，在头部缓坡SL0设为区间La1和区间La2均为5mm，且曲率半径是R5mm的凸曲面的第2形态P2的情况下，400Hz～5000Hz的总体噪声级能比现有形状降低约14dB。另外，确认到，在头部缓坡SL0设为区间La1和区间La2均为5mm，且曲率半径是R10mm的凸曲面的第5形态P5的情况下，能使400Hz～5000Hz的总体噪声级比现有形状降低18.5dB。
根据上述那样的试验的结果可知，采用第3实施方式的横向肋13A，能够明显降低噪声级。
如上所述，采用第3实施方式的制动盘10，能在使螺栓应力范围不怎么增大的前提下明显地降低在横向肋13A的部位产生的噪声级。
(第4实施方式)
图14是说明设于盘板部的表面的槽的形态的图，图14的A～E分别表示槽的第1形态～第5形态。另外，图14表示将坐标变换为在槽15A、15B的一区间内，制动盘10A的周向和径向为彼此正交的直线方向的图。
在第4实施方式的制动盘10A中，采用具有较小的宽度的槽15A来代替第2实施方式的槽15。槽15A的宽度比通孔12的盘板部的表面侧(制动盘10A的滑动面侧)的开口部12F的直径小，具体而言，开口部12F的直径例如为36mm，槽15A的宽度例如为5mm、10mm、20mm等。在开口部12F不是圆形的情况下，槽15A的宽度比开口部12F的在盘板部的径向上的宽度小。槽15A的宽度是指槽15A的在盘板部的径向上的宽度。
制动盘10A的表面与滑动接触构件200接触，以产生制动力。因此，设于制动盘10A的滑动面的槽15A减小滑动面。当滑动面减小时，在滑动接触构件200的压力相同的情况下，向使制动力下降的方向进行作用。另外，当槽15A的宽度或深度增大时，向使制动盘10A的强度下降的方向进行作用。
第4实施方式的制动盘10A如上所述采用宽度较窄的槽15A。因而，在第4实施方式中，能够利用槽15A降低在螺栓用的通孔12产生的噪声，并且能够确保制动盘10A的滑动面的面积以及维持强度。
在采用了宽度窄的槽15A的情况下，相邻的一对开口部12F与槽15A的连接形态发生变化。作为变化，例如有槽15A连接相邻的一对开口部12F的内周部Ri的模式(图14的A)、连接中央部Rc的模式(图14的B)以及连接外周部Ro的模式(图14的C)。此外，还有槽15A自相邻的一对开口部12F中的一者的外周部Ro向另一者的内周部Ri倾斜连接的模式(图14的D)。此外，还有交替地反复进行使相邻的一对开口部12F的内周部Ri彼此连接和使相邻的一对开口部12F的外周部Ro彼此连接的模式(以下记作“交错状”。参照图14的E)等。内周部Ri、中央部Rc以及外周部Ro表示沿制动盘10A的径向将开口部12F等间隔地三分割后得到的各部分。
在第4实施方式的槽15A的连接模式中含有所述那样的多个模式中的图14的B～D的连接模式，图14的A和E所示的槽15B的连接模式除外。
即，在第4实施方式中，在槽15A的宽度为开口部12F的直径的一半以下的情况下，在与一对开口部12F、12F的至少一者连接时，槽15A与开口部12F的连接部位采用开口部12F的除内周部Ri以外的连接部位。除内周部Ri以外的连接部位是指开口部12F的中央部Rc、外周部Ro或横跨中央部Rc与外周部Ro的部分。槽15A的宽度例如为5mm或10mm等是符合的。
另外，在第4实施方式中，在槽15A的宽度大于开口部12F的直径的一半的情况下，在与一对开口部12F、12F的至少一者连接时，槽15A与开口部12F的连接部位采用不含开口部12F的内周端的连接部位。内周端是指开口部12F的最靠近制动盘10A的内周的开口部12F的端部。槽15A的宽度大于开口部12F的直径的一半的情况是例如槽宽为20mm的情况等。另外，无论槽宽和连接部位如何，都使槽15A的槽底具有成为与螺栓或螺母的头顶部同等的高度的深度较好。
<作用和效果>
图15是表示每种槽宽的噪声的频率与噪声级的关系的坐标图。图16是表示槽的每种连接部位的噪声的频率与噪声级的关系的坐标图。图17是表示槽的每种连接形态的1250Hz频带～5000Hz频带的频率范围内的噪声级的坐标图。在这些图中，成为对象的多个槽的形态用“连接位置-槽宽”的格式表示。其中，“中央部-20mm”的形态表示的是，由于槽15A为开口部12F的直径的一半以上，因此槽15A也与开口部12F的外周部Ro的一部分和内周部Ri的一部分连接，但以槽15A的中心与中央部Rc的中心重合的方式连接的形态。图15和图16的纵轴表示每种1/3倍频带的噪声级，图15和图16的横轴表示每种1/3倍频带的中心频率。图17的纵轴表示1250Hz～5000Hz的频率范围内的噪声级。
对象的形态中的、“中央-5mm”、“中央-10mm”、“中央-20mm”、“外周-10mm”以及“倾斜-10mm”的模式是在第4实施方式中采用的形态的例子。“无槽”、“内周-10mm”以及“交错状-10mm”的模式是在第4实施方式中未採用的比较形态的例子。
根据图15的结果可知，当缩窄槽15A的宽度时，噪声降低效果逐渐下降。另一方面，根据图15的结果可知，与无槽的情况相比，即使是5mm程度的槽也能获得噪声降低效果。另外，根据图16的结果可知，在槽15A的宽度较窄的情况下，噪声降低效果因相邻的一对开口部12F的连接部位而不同。
另外，根据图17的结果可知，在“内周-10mm”的模式和“交错状-10mm”的模式下，虽然噪声得到降低，但其效果较小，而在第4实施方式所采用的模式下，能够获得明显的噪声降低效果。根据上述结果可知，通过采用上述的槽15A与开口部12F的连接形态，能够明显地降低在槽15A的部位产生的噪声。
如上所述，采用第4实施方式的制动盘10A，能够不使滑动面积大幅下降地明显降低因螺栓用的通孔12而产生的噪声。
产业上的可利用性
本发明能够利用于铁道车辆用的制动盘。
附图标记说明
10、10A、制动盘；10f、表面(滑动部)；10r、背面；11a、11b、纵向翅片；12、通孔；12F、开口部；13、13A、横向肋；13a、内周侧的侧面；13b、外周侧的侧面；15、15A、15B、槽；La1、La2、头部缓坡的区间；Lb、直线区间；Ri、内周部；Rc、中央部；Ro、外周部；SL0、头部缓坡；SL1、脚部缓坡。

Claims (5)

1.一种铁道车辆用制动盘，其包括：
盘板部，其在表面具有滑动部；
多个纵向翅片，其设于所述盘板部的背面，并且是沿着所述盘板部的径向延伸的形状；以及
横向肋，其设于所述多个纵向翅片中的相邻的各一对纵向翅片之间，并且是沿着所述盘板部的周向延伸的形状，
在所述盘板部紧固于铁道车辆的车轮的状态下，在所述一对纵向翅片之间形成有自所述盘板部的内周侧通向外周侧的空气的流路，并且，利用所述横向肋缩窄所述空气的流路，
所述铁道车辆用制动盘的特征在于，
在所述横向肋的沿着所述盘板部的径向的侧面，设有用于抑制通过所述一对纵向翅片之间的气流的紊乱的缓坡。
2.根据权利要求1所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，
所述缓坡设于所述横向肋的沿着所述盘板部的径向朝向内周侧的一侧面，或者，设于所述横向肋的沿着所述盘板部的径向分别朝向内周侧和外周侧的两侧面。
3.根据权利要求1所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，
所述缓坡至少含有设于所述横向肋的头部的头部缓坡，
所述头部缓坡是设于以下区间的曲率半径2mm的凸曲面或者比所述凸曲面平缓的倾斜面，该区间是朝向所述盘板部的内周侧的侧部的、所述盘板部的径向上的2mm以上的区间，并且是自所述横向肋的头顶点起的所述盘板部的旋转轴线方向上的2mm以上的区间。
4.根据权利要求1所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，
所述缓坡至少含有设于所述横向肋的头部的头部缓坡，
所述头部缓坡是设于以下区间的曲率半径5mm的凸曲面或者比所述凸曲面平缓的倾斜面，该区间是朝向所述盘板部的内周侧的侧部的、所述盘板部的径向上的5mm以上的区间，并且是自所述横向肋的头顶点起的所述盘板部的旋转轴线方向上的5mm以上的区间。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的铁道车辆用制动盘，其特征在于，
所述横向肋连结所述一对纵向翅片，在所述车轮和所述横向肋之间具有空气的流路。
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