JP2000154837A - Brake disk for railcar - Google Patents

Brake disk for railcar

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JP2000154837A
JP2000154837A JP10328204A JP32820498A JP2000154837A JP 2000154837 A JP2000154837 A JP 2000154837A JP 10328204 A JP10328204 A JP 10328204A JP 32820498 A JP32820498 A JP 32820498A JP 2000154837 A JP2000154837 A JP 2000154837A
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JP
Japan
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disk
sliding surface
grooves
groove
brake
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Pending
Application number
JP10328204A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokuji Sakaguchi
篤司 坂口
Taizo Makino
泰三 牧野
Mitsusachi Yamamoto
三幸 山本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D69/00Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
    • F16D2069/004Profiled friction surfaces, e.g. grooves, dimples

Landscapes

  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the life of a disk, and decrease a load to a fastening bolt by providing a groove in a circumferential direction on a sliding surface of a brake disk fastened on side surfaces of wheels to suppress deformation. SOLUTION: Grooves 11 in a circumferential direction, for instance, three grooves, are provided on a sliding surface 4 of a disk 3 in which the severest thermal load stress is added to generate thermal stress. By grooves 11 provided on the sliding surface 11, the thermal stress in a radial direction generated on the sliding surface is relaxed, and then deformation to the anti-wheel side of the disk is suppressed. The grooves can be provided over whole circumference, and can be partially intermitted by forming parts, which have a part without a groove. It is desirable to apply two to ten grooves as the number of the grooves 11, 1 to 5 mm as width of the groove, and 2 to 7 mm as depth of the groove. Since a thickness, an inner diameter of the sliding surface, and an outer diameter of the sliding surface of a brake disk for a railcar are about 10 to 20 mm, about 200 to 400 mm, and about 600 to 900 mm, respectively; there is no problem on strength of the disk even if such grooves are provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用の車輪
の側面に設けたブレーキディスクに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brake disk provided on a side surface of a wheel for a railway vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】鉄道車両や自動車及び自動二輪車等の機
械式制動装置として、ブロックブレーキ、ドラムブレー
キ、ディスクブレーキなどが使用されている。近年、車
輌の高速化、大型化にともないディスクブレーキが多用
されるようになってきた。ディスクブレーキは、ブレー
キディスクとブレーキライニングとの摩擦により制動力
を得る構造をもっており、通常、ボルトにより車軸また
は車輪に取り付けられている。
2. Description of the Related Art Block brakes, drum brakes, disc brakes, and the like are used as mechanical braking devices for railway vehicles, automobiles, motorcycles, and the like. 2. Description of the Related Art In recent years, disk brakes have been frequently used as vehicles have become faster and larger. The disc brake has a structure in which a braking force is obtained by friction between a brake disc and a brake lining, and is usually attached to an axle or a wheel by bolts.

【0003】鉄道車両に使用されているブレーキディス
クとしては、側ディスク、軸マウントディスクがあげら
れる。側ディスクとは、車輪の側面に締結されるブレー
キディスクのことであり、軸マウントディスクとは車軸
に締結されるブレーキディスクのことである。本発明
は、側ディスクに関するものであり、以下、ブレーキデ
ィスク(ディスク)は側ディスクのことをいう。
[0003] Examples of brake disks used in railway vehicles include side disks and shaft mount disks. The side disc is a brake disc fastened to the side surface of the wheel, and the axle mount disc is a brake disc fastened to the axle. The present invention relates to a side disk, and hereinafter, a brake disk (disk) refers to a side disk.

【0004】図1はブレーキディスクを装着した鉄道用
車輪の部分断面図である。同図において、符号1は車
輪、2は車軸、3はディスクブレーキのディスク、4は
摺動面、5はリム、6は車輪ディスク、7は車輪のボル
ト穴、8はディスクのボルト穴、9はディスクを車輪に
締結するボルト、10はナットである。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a railway wheel equipped with a brake disk. In the figure, reference numeral 1 denotes a wheel, 2 denotes an axle, 3 denotes a disc brake disc, 4 denotes a sliding surface, 5 denotes a rim, 6 denotes a wheel disc, 7 denotes a wheel bolt hole, 8 denotes a disc bolt hole, 9 Is a bolt for fastening the disk to the wheel, and 10 is a nut.

【0005】ディスク3の摺動面4は片面にあり、ここ
が発熱するので摺動面4側が伸びる方向、すなわち、摺
動面4の反摺動面側に湾曲する方向にひずみが加わる。
しかし、反摺動面側は車輪ディスク6で拘束されている
ため、圧縮熱応力が摺動面4側、特にブレーキパッドの
当たる部分に蓄積され、応力が材料の降伏応力を超える
と塑性ひずみを生じる。ブレーキが解放されるとディス
ク3の温度は下がり、発熱による膨張はなくなるが、圧
縮側に降伏しているため、摺動面4が収縮して、図1の
点線で示すように摺動面4側にすり鉢状に変形する(そ
りが生じる)。
[0005] The sliding surface 4 of the disk 3 is on one side and generates heat, so that a strain is applied in a direction in which the sliding surface 4 side extends, that is, a direction in which the sliding surface 4 is curved in a direction opposite to the sliding surface.
However, since the non-sliding surface side is restrained by the wheel disk 6, compressive thermal stress is accumulated on the sliding surface 4 side, particularly at a portion where the brake pad is in contact, and when the stress exceeds the yield stress of the material, plastic strain is generated. Occurs. When the brake is released, the temperature of the disk 3 decreases, and expansion due to heat is stopped. However, since the disk 3 has yielded to the compression side, the sliding surface 4 contracts, and as shown by the dotted line in FIG. Deforms into a mortar shape on the side (warpage occurs).

【0006】次にブレーキをかけると、摺動面4が高温
になり、ディスクの反摺動面側の温度は上がっていない
ため、すり鉢状の変形は元に戻らないまま、反摺動面側
への変形が拘束され、摺動面側に圧縮熱応力が蓄積され
る。ブレーキが解放されると前記と同様、ディスク3は
さらに摺動面4の側に変形する。このように、熱応力が
繰返し負荷され、塑性ひずみが生じることにより、ディ
スク3の塑性変形も大きくなる。
Next, when the brake is applied, the sliding surface 4 becomes high in temperature, and the temperature on the side opposite to the sliding surface of the disk does not rise. , And compressive thermal stress is accumulated on the sliding surface side. When the brake is released, the disk 3 is further deformed toward the sliding surface 4 as described above. As described above, the thermal stress is repeatedly applied, and the plastic strain is generated, so that the plastic deformation of the disk 3 increases.

【0007】ディスクのそりが発生すると、ディスクと
ライニング間で偏摩耗を生じたり、摩擦特性が不安定に
なる。また、ディスクの変形により、ブレーキ負荷時に
はディスクの軸方向に対して曲げモーメントが働き、ボ
ルト9に曲げ・引張応力が発生し、車輪の回転に応じて
最大〜最小応力の変動が加わるため、ボルト9の寿命が
短くなり、ボルト破損の原因にもなる。
When the disk warps, uneven wear occurs between the disk and the lining, and the friction characteristics become unstable. Also, due to the deformation of the disk, a bending moment acts in the axial direction of the disk when a brake is applied, and a bending / tensile stress is generated in the bolt 9, and the maximum to minimum stress fluctuates according to the rotation of the wheel. 9 shortens the service life and may cause bolt damage.

【0008】そりを防止するためディスク3および車輪
ディスク6の外周側にもボルト穴を設け、ボルトで締結
する方法が考えられる。しかし、車輪ディスク6の外周
部、特にリム5の近くにボルト穴を設けるとボルト孔が
切欠きとなって応力集中が生ずるおそれがあるため、車
輪を厚肉にする必要があり、そのために車輪重量が増加
すること、車輪の形状を大きく変更する必要があること
から、この対策は望ましくない。
In order to prevent warpage, a method of providing a bolt hole on the outer peripheral side of the disk 3 and the wheel disk 6 and fastening with a bolt is considered. However, if a bolt hole is provided in the outer peripheral portion of the wheel disk 6, particularly near the rim 5, the bolt hole may be cut out and stress concentration may occur, so that the wheel needs to be thickened. This measure is undesirable because of the increased weight and the need to significantly change the shape of the wheels.

【0009】新幹線等の高速鉄道車両では、ブレーキ負
荷時の回転速度や慣性力が非常に大きいため、ディスク
の温度上昇は、ほかの自動車及び自動二輪車用と比較し
て著しく大きい。そのため、温度上昇に伴う熱ひずみも
非常に大きくなる。さらに、熱ひずみが繰返し負荷され
ることにより発生するディスクの変形も大きくなる。
In a high-speed railway vehicle such as a Shinkansen, the rotational speed and inertia force when a brake is applied are extremely large, so that the temperature rise of the disk is remarkably large as compared with those of other automobiles and motorcycles. Therefore, the thermal strain accompanying the temperature rise also becomes very large. Further, the deformation of the disk caused by the repeated application of the thermal strain increases.

【0010】上記の変形を抑制するため、例えば、特開
平9−250577号公報には、ディスクを円周方向に
3分割し、各ディスク間に間隙を設け、前記一体物のデ
ィスクのすり鉢状変形を回避し、ボルトに曲げ応力が加
わるのを緩和する技術が開示されている。
In order to suppress the above deformation, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-250577 discloses that a disk is divided into three parts in a circumferential direction, a gap is provided between each disk, and a mortar-like deformation of the integrated disk is performed. There is disclosed a technique for avoiding the above problem and alleviating the bending stress applied to the bolt.

【0011】しかしながら、この技術では、ディスク単
体のひずみを減少させる効果はあるが、ディスクを分割
することにより、摺動面が分割され、摩擦特性や摩耗特
性が悪化するという問題がある。また、半径方向のひず
みは緩和されてはいない。
However, although this technique has the effect of reducing the distortion of the disk alone, there is a problem in that the sliding surface is divided by dividing the disk, and the friction characteristics and wear characteristics are deteriorated. Also, the radial strain has not been alleviated.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ディ
スクの変形抑制によりディスクを長寿命化し、さらに、
ディスクと車輪を締結するボルトへの負荷を低減するこ
とによりボルトの耐久性を改善した鉄道車両用ブレーキ
ディスクを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to prolong the life of a disk by suppressing the deformation of the disk.
An object of the present invention is to provide a brake disk for a railway vehicle in which the load on a bolt for fastening a disk and a wheel is reduced to improve the durability of the bolt.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】発明者らは前記のそり変
形の対策を種々検討し、下記の知見を得た。 (a) 車輪の側面に締結されるブレーキディスクでは、摺
動面に最も過酷な熱負荷がかかり、これに伴う熱応力が
かかる。ディスクは反摺動面側で拘束されているため、
熱応力は緩和されず、降伏応力を超えると、ディスク摺
動面で塑性変形が発生し、ブレーキ解放時には摺動面が
収縮し、そりが発生する。半径方向の熱応力を緩和また
は解放すれば、そりは発生しない。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied various measures against the warpage and obtained the following knowledge. (a) In a brake disk fastened to the side surface of a wheel, the severest thermal load is applied to the sliding surface, and the resulting thermal stress is applied. Since the disc is restrained on the side opposite to the sliding surface,
If the thermal stress is not relieved and the yield stress is exceeded, plastic deformation occurs on the disk sliding surface, and when the brake is released, the sliding surface contracts and warps. If the thermal stress in the radial direction is reduced or released, no warpage occurs.

【0014】(b) ディスクの摺動面で熱応力が降伏応力
を越える部分を分断すれば、応力が緩和される。すなわ
ち、溝またはスリットを入れればよい。溝またはスリッ
トは半径方向でも円周方向でも、あるいは両方向に入れ
ても熱応力が緩和されるが、そり変形を防止するには溝
・スリットの方向は円周方向とするの効果的である。そ
の場合、ディスクを貫通するスリットにすると、ディス
クが分解するので、溝とするのがよい。
(B) If a portion where the thermal stress exceeds the yield stress on the sliding surface of the disk is divided, the stress is relieved. That is, a groove or a slit may be formed. Although the grooves or slits can reduce the thermal stress when inserted in the radial direction, the circumferential direction, or in both directions, it is effective to set the direction of the grooves and slits in the circumferential direction to prevent warpage. In this case, if the slit is formed through the disk, the disk is decomposed, so that the groove is preferably used.

【0015】(c) 溝の深さは、熱応力が降伏応力を超え
る範囲程度にすると、塑性変形を防止できる。溝を深く
し過ぎると、ディスク強度が低下する。また、溝の幅を
大きくしすぎたり、溝の本数を多くすると、摩擦に寄与
する摺動面が少なくなるので、これらを適切な範囲にし
なければならない。
(C) If the depth of the groove is in a range where the thermal stress exceeds the yield stress, plastic deformation can be prevented. If the groove is too deep, the disk strength will decrease. Further, if the width of the groove is too large or the number of the grooves is increased, the number of sliding surfaces contributing to friction is reduced.

【0016】上記の知見に基づき完成した本発明の要旨
は下記の(1) および(2) にある。 (1) 車輪の側面に締結されるブレーキディスクにおい
て、摺動面上に円周方向の溝を有することを特徴とする
鉄道車両用ブレーキディスク。 (2) 溝の本数が2〜10本、溝幅が1〜5mm、溝深さ
が2〜7mmであることを特徴とする請求項1に記載の
鉄道車両用ブレーキディスク。
The gist of the present invention completed on the basis of the above findings is as described in the following (1) and (2). (1) A brake disk for a railway vehicle, wherein the brake disk is fastened to a side surface of a wheel and has a circumferential groove on a sliding surface. (2) The brake disk for a railway vehicle according to claim 1, wherein the number of grooves is 2 to 10, the groove width is 1 to 5 mm, and the groove depth is 2 to 7 mm.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図2は本発明のブレーキディスク
の一例を示す概要図で、同図(a) は1/4部分の正面
図、同図(b) は同図(a) のA−A断面図である。同図に
示すように、本発明のディスク3は摺動面4上に円周方
向の溝11を設けられている。図示例では3本の溝を設
けられている。摺動面4上に設けた溝11により、摺動
面に発生する半径方向の熱応力が緩和され、ディスクの
反車輪側への変形を抑制することが可能となる。図2に
示す例では、溝は全円周にわたって設けられているが、
溝が部分的に断続していてもよい。ただし、この断続部
(溝のない部分)の合計が円周の20%を超えると、本
発明の目的である熱応力を緩和することができない。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a brake disk according to the present invention. FIG. 2 (a) is a front view of a 1/4 portion, and FIG. 2 (b) is an A view of FIG. It is -A sectional drawing. As shown in the figure, the disk 3 of the present invention is provided with a circumferential groove 11 on the sliding surface 4. In the illustrated example, three grooves are provided. The grooves 11 provided on the sliding surface 4 alleviate the thermal stress in the sliding surface in the radial direction, thereby suppressing the deformation of the disk toward the wheel. In the example shown in FIG. 2, the groove is provided over the entire circumference,
The groove may be partially interrupted. However, if the total of the intermittent portions (portions without grooves) exceeds 20% of the circumference, the thermal stress, which is the object of the present invention, cannot be reduced.

【0018】図3は本発明のディスク摺動面に設けた溝
の形状を示す断面図である。摺動面に設ける溝11の本
数は、2〜10本の範囲にするのがよい。10本を超え
るとディスクとライニングが接触する面積が小さくなり
摩擦特性が悪くなり、2本未満であると熱応力を緩和す
る効果が少なくなる。変形抑制効果と摩擦特性安定性の
バランス面から、より好ましくは2〜5本にするのがよ
い。
FIG. 3 is a sectional view showing the shape of a groove provided on the disk sliding surface of the present invention. The number of grooves 11 provided on the sliding surface is preferably in the range of 2 to 10. If it exceeds 10, the contact area between the disk and the lining becomes small and the friction characteristics deteriorate, and if it is less than 2, the effect of relaxing the thermal stress decreases. From the viewpoint of the balance between the deformation suppressing effect and the stability of the frictional characteristics, it is more preferable to use 2 to 5 wires.

【0019】溝幅Wは、1〜5mmの範囲にするのがよ
い。Wが5mmを超えると、ライニングとの接触面積が
小さくなって、制動力が低下し、1mm未満であると加
工が困難である。より好ましくは2〜3mmの範囲にす
るのがよい。
The groove width W is preferably in the range of 1 to 5 mm. When W exceeds 5 mm, the contact area with the lining becomes small, and the braking force decreases. When W is less than 1 mm, machining is difficult. More preferably, it is good to make it into the range of 2-3 mm.

【0020】溝深さDは2〜7mmの範囲にするのがよ
い。溝深さが2mm未満であると、熱応力が降伏応力を
超える範囲がこれより深く、変形抑制効果が少なくなる
こと、およびディスクの摩耗により溝が滅失するおそれ
があるためである。溝深さが7mmを超えるとディスク
強度が低下し、溝の底部に応力が集中する。さらに好ま
しくは3〜5mmの範囲にするのがよい。また、応力集
中を抑制するため、溝縁12にはR加工もしくは面取
り、溝底13にはR加工を施すのがよい。
The groove depth D is preferably in the range of 2 to 7 mm. If the groove depth is less than 2 mm, the range in which the thermal stress exceeds the yield stress is deeper, the effect of suppressing deformation is reduced, and the groove may be lost due to wear of the disk. If the groove depth exceeds 7 mm, the disk strength decreases and stress concentrates on the bottom of the groove. More preferably, it is good to make it into the range of 3-5 mm. Further, in order to suppress stress concentration, it is preferable that the groove edge 12 be rounded or chamfered, and the groove bottom 13 be rounded.

【0021】鉄道用ブレーキディスクの厚さは通常10
〜20mm程度(裏面に冷却用のフィンを有する場合は
フィンを含めて30〜50mm)、摺動面の内径(ブレ
ーキパッドの当たる部分)は200〜400mm、外径
は600〜900mm程度である。従って、上記の溝を
設けても、ディスクの強度上は問題ない。
The thickness of a railway brake disc is usually 10
Approximately 20 mm (30 to 50 mm including the fins when cooling fins are provided on the back surface), the inner diameter of the sliding surface (the portion to be hit by the brake pad) is 200 to 400 mm, and the outer diameter is approximately 600 to 900 mm. Therefore, even if the grooves are provided, there is no problem on the strength of the disk.

【0022】[0022]

【実施例】表1に、ブレーキ試験に供試したブレーキデ
ィスク試料1〜7の一覧を示す。なお、ディスクの材料
には、現在新幹線車両で広く使用されている鍛鋼ディス
ク材を使用した。ディスクの厚さは16mm、摺動面の
内径は295mm、外径は780mmであった。
EXAMPLES Table 1 shows a list of brake disk samples 1 to 7 subjected to a brake test. As the disk material, a forged steel disk material widely used in Shinkansen vehicles at present is used. The thickness of the disk was 16 mm, the inner diameter of the sliding surface was 295 mm, and the outer diameter was 780 mm.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】試料1は本発明例に相当し、図2に示すよ
うに、溝本数を3本とし、溝幅は2mm、溝深さは3m
mとし、溝縁には面取り1mm(C1)加工を、溝底に
は丸め2mm(R2)加工を施した。
Sample 1 corresponds to an example of the present invention. As shown in FIG. 2, the number of grooves is three, the groove width is 2 mm, and the groove depth is 3 m.
The groove edge was chamfered 1 mm (C1) and the groove bottom was rounded 2 mm (R2).

【0025】他の本発明例として試料2〜5は、溝本
数、幅、深さを変化させた。従来例のディスクとして、
特開平9−250577号公報に開示された技術のよう
にディスクを3分割する方式(以下、試料6という)、
溝のない1体ものの従来形状のディスク(以下、試料7
という)を試作した。
As another example of the present invention, the number of grooves, the width, and the depth of samples 2 to 5 were changed. As a conventional disc,
A method of dividing a disk into three parts (hereinafter, referred to as a sample 6) as in the technique disclosed in JP-A-9-250577;
One conventional disk with no groove (hereinafter referred to as Sample 7)
) Was prototyped.

【0026】試料6では、3分割されたディスクの半径
方向のギャップ幅を2mmとした。また、本発明例、従
来例ともディスクの外径、摺動面の幅、材質、等は同一
とした。
In the sample 6, the gap width in the radial direction of the disk divided into three was set to 2 mm. The outer diameter of the disk, the width of the sliding surface, the material, and the like were the same in both the present invention example and the conventional example.

【0027】上記7種類のディスクを用いて実体ブレー
キ試験を実施した。ブレーキ試験条件は、ディスクへの
負荷が厳しい300km/hからの非常ブレーキとし
た。300km/hより非常ブレーキを負荷すると約1
00秒で停止する。このとき、ディスク温度は最高で約
600℃まで上昇する。ブレーキ負荷後、50℃以下に
なるまで冷却し、再度ブレーキ負荷試験を実施した。こ
のブレーキ負荷を繰返し100回行った。表2にブレー
キ試験結果を示す。
A body brake test was performed using the above seven types of disks. The brake test conditions were an emergency brake starting from 300 km / h, where the load on the disc was severe. When emergency braking is applied from 300km / h, about 1
Stop at 00 seconds. At this time, the disk temperature rises up to about 600 ° C. After the brake load, the system was cooled to 50 ° C. or less, and the brake load test was performed again. This brake load was repeated 100 times. Table 2 shows the results of the brake test.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】試料4ではブレーキ負荷68回で溝底部か
らき裂が発生したために、試験を中断した。試料4以外
について、ブレーキ負荷100回後のディスクの変形量
を比較した。ディスクの変形量はディスクの固定ボルト
を締結した状態で、ディスク最外周部でのそりの量とし
た。
In sample 4, the test was interrupted because a crack was generated from the bottom of the groove at 68 brake loads. With respect to samples other than the sample 4, the amount of deformation of the disk after 100 times of the brake load was compared. The amount of deformation of the disk was the amount of warpage at the outermost periphery of the disk with the disk fixing bolts fastened.

【0030】最も変形量が大きかったのは従来例の試料
7であった。本発明例の試料3では試料7の変形量の半
分以下で、本発明例の試料1、2、5、6ではさらにこ
れより小さく十分な変形抑制効果があった。
Sample 7 of the prior art had the largest deformation. Sample 3 of the present invention had less than half the amount of deformation of sample 7, and samples 1, 2, 5, and 6 of the present invention had a smaller and sufficient deformation suppressing effect.

【0031】次にブレーキディスクとして重要な特性で
ある摩擦特性を比較した。表2より、平均摩擦係数は本
発明例の試料2、4で低くなっている。これは、試料2
では溝幅が大きいこと、試料6では溝本数が多いことか
ら、ディスクとライニングの接触面積が小さくなってい
ることが原因と思われる。その他のディスクでは平均摩
擦係数はほぼ同程度の値となった。
Next, friction characteristics, which are important characteristics as a brake disk, were compared. From Table 2, the average friction coefficient is lower in Samples 2 and 4 of the present invention. This is sample 2
It is considered that the reason is that the contact area between the disk and the lining is small because the groove width is large and the number of grooves in sample 6 is large. The average friction coefficient of the other disks was almost the same.

【0032】摩擦係数の変動幅は、試料2、5、6で大
きくなっている。試料2、5では先述のように、ディス
クとライニングの接触面積が小さいことが原因と思われ
る。従来例の試料6では、摺動面が円周方向に分割され
ているため、円周方向に段差ができ、摩擦係数の変動幅
が大きくなっていると思われる。
The variation range of the coefficient of friction is larger in Samples 2, 5, and 6. As described above, in Samples 2 and 5, it is considered that the contact area between the disk and the lining is small. In the sample 6 of the conventional example, since the sliding surface is divided in the circumferential direction, a step is formed in the circumferential direction, and it is considered that the fluctuation range of the friction coefficient is large.

【0033】さらにボルトの軸力を測定した。ボルトに
は平均応力と繰返しの応力(応力振幅)が負荷される
が、ボルトは繰返し発生する引張応力により疲労破壊す
る。平均応力とは、ボルトを締結する時に発生する引張
応力のことであり、一般に平均応力が高いと疲労限度は
低下する。応力振幅が大きいと、疲労破壊を引き起こす
原因となる。ブレーキディスクを締結しているボルトに
は、ディスクの熱膨張を拘束する応力、ライニング押付
け時にディスクのそり変形がもとの形状に戻されること
による応力、ブレーキ負荷時のトルクによる応力など、
ブレーキ負荷に伴って繰返し応力が負荷される。
Further, the axial force of the bolt was measured. An average stress and a repeated stress (stress amplitude) are applied to the bolt, but the bolt undergoes fatigue failure due to the repeatedly generated tensile stress. The average stress is a tensile stress generated when a bolt is fastened. In general, the higher the average stress, the lower the fatigue limit. When the stress amplitude is large, it causes fatigue fracture. The bolts that fasten the brake disc include stress that restrains the thermal expansion of the disc, stress caused by the warpage of the disc being restored to its original shape when the lining is pressed, and stress caused by torque when the brake is loaded.
A repetitive stress is applied with the brake load.

【0034】実体ブレーキ試験を実施した7種のディス
クではボルトの平均応力の値には差はなく、ほぼ同程度
の値となった。一方、ボルトの応力振幅を比較すると、
試料3、7が最も大きい。以上から、ディスクのそり変
形量が大きいほど、ボルトに負荷される応力振幅も大き
くなることがわかった。
In the seven types of disks subjected to the actual brake test, there was no difference in the value of the average stress of the bolts, and the values were almost the same. On the other hand, comparing the stress amplitude of bolts,
Samples 3 and 7 are the largest. From the above, it was found that the larger the amount of warpage of the disk, the larger the stress amplitude applied to the bolt.

【0035】以上のブレーキ試験結果より、本発明のデ
ィスクを使用すれば、従来のディスクと比較して摩擦特
性を損なうことなく、ディスクの変形(そり)を抑制で
き、さらにはボルトの疲労破壊を避けることが可能とな
ることが明らかになった。
From the results of the above-mentioned brake test, the use of the disk of the present invention can suppress the deformation (warpage) of the disk without impairing the frictional characteristics as compared with the conventional disk, and further reduce the fatigue fracture of the bolt. It became clear that it could be avoided.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明のブレーキディスクでは、ディス
クに生じる変形(そり)を抑制することができ、ディス
ク及びボルトをより長寿命化できる。また、耐久性を従
来と同程度にして、ボルトの数を減らすことでメンテナ
ンスコストが低減される。
According to the brake disk of the present invention, deformation (warpage) of the disk can be suppressed, and the life of the disk and the bolt can be further extended. In addition, the maintenance cost is reduced by reducing the number of bolts to the same level of durability as the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ブレーキディスクを装着した鉄道用車輪の部分
断面図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a railway wheel equipped with a brake disk.

【図2】本発明のブレーキディスクの1/4正面図およ
び断面を示す概要図である。
FIG. 2 is a schematic view showing a quarter front view and a cross section of a brake disc of the present invention.

【図3】本発明のディスク摺動面に設けた溝の形状を示
す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a shape of a groove provided on a disk sliding surface of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車輪 2 車軸 3 ディスク 4 摺動面 5 リム 6 車輪ディスク 7 車輪のボルト穴 8 ディスクのボルト穴 9 ボルト 10 ナット 11 溝 12 溝縁 13 溝底 W 溝幅 D 溝深さ Reference Signs List 1 wheel 2 axle 3 disk 4 sliding surface 5 rim 6 wheel disk 7 wheel bolt hole 8 disk bolt hole 9 bolt 10 nut 11 groove 12 groove edge 13 groove bottom W groove width D groove depth

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 三幸 大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金 属工業株式会社内 Fターム(参考) 3J058 AA44 AA47 AA53 AA87 BA32 CB17 CB29 FA21  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Miyuki Yamamoto 4-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City F-term in Sumitomo Metal Industries, Ltd. 3J058 AA44 AA47 AA53 AA87 BA32 CB17 CB29 FA21

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車輪の側面に締結されるブレーキディス
クにおいて、摺動面上に円周方向の溝を有することを特
徴とする鉄道車両用ブレーキディスク。
1. A brake disk for a railway vehicle, wherein the brake disk is fastened to a side surface of a wheel and has a circumferential groove on a sliding surface.
【請求項2】 溝の本数が2〜10本、溝幅が1〜5m
m、溝深さが2〜7mmであることを特徴とする請求項
1に記載の鉄道車両用ブレーキディスク。
2. The number of grooves is 2 to 10 and the groove width is 1 to 5 m.
The brake disc for a railway vehicle according to claim 1, wherein m and a groove depth are 2 to 7 mm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102352901A (en) * 2011-10-04 2012-02-15 吉林大学 Bionic coupling rail vehicle brake disc
EP3388707A4 (en) * 2015-12-08 2019-01-02 East Japan Railway Company Railroad vehicle brake disc

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