JP2000309271A - Metal fitting for cramping brake disk mounted on railway car - Google Patents

Metal fitting for cramping brake disk mounted on railway car

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JP2000309271A
JP2000309271A JP11118129A JP11812999A JP2000309271A JP 2000309271 A JP2000309271 A JP 2000309271A JP 11118129 A JP11118129 A JP 11118129A JP 11812999 A JP11812999 A JP 11812999A JP 2000309271 A JP2000309271 A JP 2000309271A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a long life of a bolt hole rim portion by relieving the stress generated therein on a disc, by providing a second cramping metal fitting with a bolt portion standing upright on a ring-like flange and a bolt hole through which the bolt portion extending from a first cramping metal fitting penetrate. SOLUTION: Left and right cramping metal fittings 11a, 11b are of the same shape and serve in pairs for cramping use. A bolt hole 16 and a bolt portion 15 are disposed alternately on a flange 14 of the cramping metal fitting 11a or 11b. Then, two disks and a wheel disk are interposed between both of the cramping metal fittings 11a, 11b, and the bolt portion 15 provided on the flange 14 penetrates through the bolt hole 16 on the other cramping metal fitting 11b and fastened by a nut under the condition that the disks are fastened. Since the flange is adapted to correspond to a bolt head or a washer portion, the contact area becomes and surface pressure is reduced. In other words, stress caused by friction force near the bolt hole in the disk is relieved.

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、鉄道車両用のブレ
ーキディスクを車輪に締結する場合に用いる締結金具に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fastener for fastening a brake disk for a railway vehicle to a wheel.

【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
両の高速化、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挙げら
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る。以下の説明では、
ブレーキディスク(ディスク)と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. In the following description,
The brake disc (disc) means a side disc.

【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】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
の温度上昇は自動車及び自動二輪車用ブレーキディスク
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。この熱ひずみによりディス
クは膨張するが、この膨張をボルトおよび車輪により拘
束しているため、ディスクは反車輪側への変形(そり)
し、ボルト穴部では局所的なひずみが発生する。また、
ディスクと車輪を締結しているボルトには、締付けによ
り発生する応力の他に、ブレーキ負荷時に発生するトル
クを拘束することによる曲げ応力、ディスクの板厚方向
の熱膨張を拘束することによる引張応力およびディスク
のそりによる曲げ応力が負荷される。これらの繰返し応
力によりボルトが疲労破壊する恐れがある。
[0006] In a high-speed railway vehicle such as a Shinkansen, the rotational speed and inertia force when a brake load is applied are extremely large, so that the temperature rise of the disk is remarkably larger than that of a brake disk for automobiles and motorcycles. Therefore, the thermal strain accompanying the temperature rise also becomes very large. The disk expands due to this thermal strain, but the expansion is restrained by bolts and wheels.
However, local distortion occurs in the bolt hole. Also,
In addition to the stress generated by tightening, the bolts that fasten the disk and the wheel have bending stress due to restraining the torque generated during braking, and tensile stress due to restraining the thermal expansion of the disk in the thickness direction. And bending stress due to the warpage of the disk. These repeated stresses may cause the bolt to break due to fatigue.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の熱応力によるデ
ィスクの破損を抑制するため、例えば、特開平10−3
18304号公報には、従来は一体としていたディスク
を摺動面を有する外リングとボルト取付け部を有する内
リングとに分割し、外リングと内リングを嵌合し、さら
にボルトにより内リングと車輪を締結する技術が提案さ
れている。ディスクを2分割することによって摺動面の
熱ひずみを内リングのボルト締結部から遮断し、内リン
グに高強度材を使用することによりボルト穴より発生す
るき裂を抑制できるとしている。しかし、同公報に開示
された方法は、ボルトに負荷される応力を低減すること
はできず、また、ディスクが内リングと外リングに分割
されているため、摩擦特性で不具合(摩擦係数が安定し
ない)が発生するおそれがある。
In order to suppress the damage of the disk due to the above-mentioned thermal stress, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-3 is disclosed.
Japanese Patent No. 18304 discloses that a conventionally integrated disk is divided into an outer ring having a sliding surface and an inner ring having a bolt attachment portion, the outer ring and the inner ring are fitted, and the inner ring and the wheel are further bolted. Has been proposed. It is stated that by dividing the disk into two, thermal strain on the sliding surface is cut off from the bolted portion of the inner ring, and cracks generated from the bolt holes can be suppressed by using a high-strength material for the inner ring. However, the method disclosed in the above publication cannot reduce the stress applied to the bolt, and the disk is divided into an inner ring and an outer ring. No) may occur.

【0008】また、特開平10−129481号公報に
は、締結ボルトとディスク間にリング状のスペーサを設
け、このスペーサによりディスクとボルトの接触面積を
増大させる技術が提案されている。接触面積が増大する
ことで接触部での応力を小さくし、その結果ボルト穴縁
部に発生する応力を小さくし、ディスクが長寿命化でき
るとしている。しかし、同公報に開示された方法ではボ
ルトに発生する応力を低減する効果はなく、ボルトを長
寿命化することはできない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-129481 proposes a technique in which a ring-shaped spacer is provided between a fastening bolt and a disc, and the contact area between the disc and the bolt is increased by the spacer. It is stated that the stress at the contact portion is reduced by increasing the contact area, and as a result, the stress generated at the edge of the bolt hole is reduced, and the life of the disk can be extended. However, the method disclosed in the publication has no effect of reducing the stress generated in the bolt, and cannot extend the life of the bolt.

【0009】上記のように、鉄道車両用側ディスクには
ブレーキ負荷時に様々な応力が負荷される。それにとも
ないボルトにも様々な応力が発生し、その結果、ディス
ク・ボルトともき裂が発生し、破損に至る可能性があ
る。
As described above, various stresses are applied to the railway vehicle side disk when a brake is applied. As a result, various stresses are generated in the bolts, and as a result, cracks are generated in the disk bolts, which may lead to breakage.

【0010】一方近年、車輌のばね下荷重を軽減して、
乗り心地改善と車体の軽量化がすすめられており、ディ
スク材料にAl複合材が使用されるようになってきた。
Al複合材ディスクの材料強度は鉄系ディスクに比べて
劣るため、ボルト締結部の応力集中を緩和するという新
たな課題がある。
On the other hand, in recent years, the unsprung load of a vehicle has been reduced,
Improvements in ride comfort and weight reduction of the vehicle body have been promoted, and Al composite materials have been used as disc materials.
Since the material strength of the Al composite disk is inferior to that of the iron-based disk, there is a new problem of reducing stress concentration at the bolted portion.

【0011】さらに、所定の交換期間前にディスク締結
ボルトが破損するおそれもあり、その原因の一つとして
ディスクを車輪に組み付ける際の締結ボルトの取付けミ
スの可能性が考えられる。すなわち、ボルトの締結作業
は単純であるが極めて高い信頼性を要求される。
Further, there is a possibility that the disk fastening bolt may be broken before a predetermined replacement period, and one of the causes may be a possibility that the fastening bolt is incorrectly mounted when the disk is assembled to the wheel. That is, the bolt fastening operation is simple but requires extremely high reliability.

【0012】本発明の課題は、(1) ディスクのボルト穴
縁部に発生する応力を緩和することによりボルト穴縁部
を長寿命化すること、(2) ボルトに負荷される応力を低
減し、ボルトの長寿命化、ボルト本数の低減、ボルト径
の低減をはかること、(3) ボルト締結作業の信頼性を高
めること、にある。
It is an object of the present invention to (1) prolong the life of the bolt hole edge by relaxing the stress generated at the bolt hole edge of the disk, and (2) reduce the stress applied to the bolt. And (3) to increase the reliability of bolt fastening work.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】発明者らは前記課題を解
決する方法を種々検討し、試験を積み重ねた結果、下記
のような知見を得た。
Means for Solving the Problems The present inventors have studied various methods for solving the above-mentioned problems, and as a result of accumulating tests, the following findings have been obtained.

【0014】(a) 従来形式ディスクを締結する際、ボル
トのヘッド部分の径、ナットまたは座金径を大きくする
と、ディスクのボルト孔まわりの応力集中を緩和するこ
とができる。ただし、ボルトヘッド、ナットまたは座金
の径が大きすぎると他と干渉するため、これらを長方形
またはブレーキディスクの形状に沿った扇形等にして面
積を大きくするとよい。
(A) When a conventional type disk is fastened, by increasing the diameter of the head portion of the bolt, the diameter of the nut or the washer, the stress concentration around the bolt hole of the disk can be reduced. However, if the diameter of the bolt head, the nut or the washer is too large, it interferes with others.

【0015】(b) 特定のボルトまたはディスクの特定ボ
ルト孔に荷重または応力が集中しないようにするには、
ボルト同士が連結されていればよい。前記(a) と合わせ
て考えれば、環状体を基体としてその上に複数のボルト
を一体化した構成にするとよい。
(B) To prevent a load or stress from concentrating on a specific bolt or a specific bolt hole of a disk,
It is only necessary that the bolts are connected. Considering the above (a), it is preferable to adopt a configuration in which a plurality of bolts are integrated on the annular body as a base.

【0016】(c) 複数のボルトが一体化することによっ
て、ボルトの取付けミスが減少する効果もあり、締結作
業の信頼性が高まる。
(C) By integrating a plurality of bolts, there is also an effect of reducing erroneous mounting of the bolts, and the reliability of the fastening operation is improved.

【0017】本発明は上記の知見に基づいて完成したも
のであり、その要旨は下記の(1) および(2) にある。
The present invention has been completed based on the above findings, and the gist of the invention lies in the following (1) and (2).

【0018】(1) 環状のフランジ部に他方の締結金具か
ら延びたボルト部を貫通させるボルト孔と、該他方の締
結金具に設けられたボルト孔に貫通させるボルト部とを
有することを特徴とする鉄道用車輌用ブレーキディスク
の締結金具。
(1) The annular flange has a bolt hole through which a bolt extending from the other fastener is penetrated, and a bolt which penetrates a bolt hole provided in the other fastener. Metal fittings for brake discs for railway vehicles.

【0019】(2) 環状のフランジ部に他方の締結金具か
ら延びたボルト部を貫通させるボルト孔を有する雌型締
結金具と、該雌型金具のボルト孔に貫通させるボルト部
を有する雄型金具とで一組の締結金具とすることを特徴
とする鉄道用車輌用ブレーキディスクの締結金具。
(2) A female fastener having a bolt hole through which an annular flange portion penetrates a bolt portion extending from the other fastener, and a male metal tool having a bolt portion which penetrates the bolt hole of the female bracket. A fastener for a brake disc for a railway vehicle, wherein the fastener is a set of fasteners.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図2は本発明の締結金具の外観を
示す斜視図である。図3は本発明の締結金具を用いてデ
ィスクを車輪に締結した状態を示す縦断面図である。図
2、図3において、図1と同一要素は同一符号で示す。
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a fastener according to the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which a disk is fastened to a wheel using the fastener of the present invention. 2 and 3, the same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0021】図2において、左方の締結金具11aと右
方の締結金具11bは同形状で、2つが一対となって締
結に供する。同図に示すように、締結金具11aまたは
11bのフランジ14上には、ボルト孔16とボルト部
15が交互に配置されている。
In FIG. 2, the left fastener 11a and the right fastener 11b have the same shape, and the two fasteners are used as a pair for fastening. As shown in the figure, bolt holes 16 and bolt portions 15 are alternately arranged on the flange 14 of the fastener 11a or 11b.

【0022】ディスクを締結した状態では図3に示すよ
うに、両方の締結金具11a、11b間にディスク3を
2枚と車輪ディスク6を挟み、フランジ14に取付けら
れたボルト部15が他方の締結金具11bのボルト孔1
6に貫通し、ナット10で締め付けられる。
In the state in which the disks are fastened, as shown in FIG. 3, two disks 3 and the wheel disk 6 are sandwiched between the two fasteners 11a and 11b, and the bolt 15 attached to the flange 14 is fastened to the other. Bolt hole 1 of fitting 11b
6 and is fastened with a nut 10.

【0023】図4は本発明の締結金具の他の例の外観を
示す斜視図である。同図において、符号12は雄型締結
金具、符号13は雌型締結金具である。図2と同一部品
は同一符号で示す。図4において、ボルト部15のすべ
てが雄型締結金具12のフランジ14上に設けられてい
る。
FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of another example of the fastener according to the present invention. In the figure, reference numeral 12 denotes a male fastening fitting, and reference numeral 13 denotes a female fastening fitting. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 4, all of the bolt portions 15 are provided on the flange 14 of the male fastener 12.

【0024】本発明においては図2のように、締結金具
11a、11bを2つ一組としてディスクを締結しても
よいし、図4のような雄型金具12と雌型金具13を一
組として締結してもよい。図2の形式の締結金具は、締
結金具11a、11bを同一形状とすることによって部
品種類が少なくなる利点がある。一方、図4に示すよう
に、雄型と雌型を一組として用いる形式は、ボルト締め
付けが片側から作業になるので、既存の自動締結装置を
そのまま利用できる利点がある。
In the present invention, as shown in FIG. 2, the disk may be fastened as a set of two fastening fittings 11a and 11b, or a set of the male fitting 12 and the female fitting 13 as shown in FIG. May be concluded. 2 has an advantage that the number of types of parts is reduced by making the fasteners 11a and 11b have the same shape. On the other hand, as shown in FIG. 4, the type in which the male mold and the female mold are used as one set has an advantage that the existing automatic fastening device can be used as it is because the bolting is performed from one side.

【0025】本発明では、ディスクと車輪の締結部をフ
ランジにより一体化することにより以下の効果がある。
In the present invention, the following effects can be obtained by integrating the fastening portion between the disk and the wheel by a flange.

【0026】(1) 従来、ディスクと締結用のボルトはボ
ルトヘッド部または座金部のみで接触していたが、ボル
トヘッドもしくは座金部に相当する部分をフランジにす
ることによって接触面積が大きくなり、面圧が低減する
効果がある。すなわちディスクのボルト孔周辺の摩擦力
に起因した応力が軽減される。
(1) Conventionally, the disc and the fastening bolt are in contact only with the bolt head or the washer, but the contact area is increased by using a flange corresponding to the bolt head or the washer as a flange. This has the effect of reducing the surface pressure. That is, the stress caused by the frictional force around the bolt holes of the disk is reduced.

【0027】従来法によるボルト締結では、個々のボル
トがディスク面に対して、傾いた状態で取り付けられる
恐れがあって、ボルトヘッド面または座金面が片当たり
し、ボルトまたはディスクに局部的な応力集中の恐れが
ある。本発明の締結金具のようにフランジを介してボル
ト部が一体化され、あるいは座金部が一体化されると、
ボルトが斜めに取り付けられることはなくなり、ディス
クの局部的な応力集中を抑制できる。
In the conventional bolting method, there is a risk that the individual bolts may be attached to the disk surface in an inclined state, and the bolt head surface or the washer surface may hit one side, and local stress may be applied to the bolt or disk. There is a risk of concentration. When the bolt portion is integrated via a flange like the fastener of the present invention, or when the washer portion is integrated,
The bolt is no longer obliquely attached, and local stress concentration on the disk can be suppressed.

【0028】(2) 剛性が大きいフランジによりボルト部
および座金部が一体化されると、ディスクの締結部の面
圧が平準化され、変形を低減できる。この効果によりボ
ルト部に生じる曲げ応力が軽減される。また、従来法の
ボルトによる締結では、締付力不足により締結部の剛性
が低下するおそれがあるが、フランジとボルト部を一体
化することにより上記の剛性低下のおそれは低い。
(2) When the bolt portion and the washer portion are integrated by the flange having high rigidity, the surface pressure of the fastening portion of the disk is leveled, and the deformation can be reduced. By this effect, bending stress generated in the bolt portion is reduced. In addition, in the conventional fastening with bolts, there is a possibility that the rigidity of the fastening portion is reduced due to insufficient fastening force. However, the integration of the flange and the bolt portion is less likely to reduce the rigidity.

【0029】(3) 従来法でも本発明に係る締結方法でも
ディスクのボルト孔とボルト間にはある程度の隙間(ク
リアランス)がある。従来法では複数のボルトとボルト
孔とが接触しているものや接触していないものがある。
接触しているものにおいても両者の接触の方向・方位は
任意である。この状態でブレーキ力が負荷されると、負
荷を大きく受けるボルトや、負荷の小さいボルトがあ
る。ブレーキ方向(上り・下りの別))によっても、状
況が変化する。従って、特定のボルトに過大な負荷が発
生するおそれがある。
(3) In the conventional method and the fastening method according to the present invention, there is a certain gap (clearance) between the bolt hole of the disk and the bolt. In the conventional method, some bolts are in contact with the bolt holes, and some are not.
The direction and the direction of the contact between them are arbitrary, even if they are in contact. When a braking force is applied in this state, there are bolts that receive a large load and bolts that have a small load. The situation also changes depending on the braking direction (up or down). Therefore, an excessive load may be generated on a specific bolt.

【0030】本発明のように、フランジを介して締結部
を一体化することで、取り付け時にボルト部のボルト穴
に対する取り付け位置のばらつきが抑制できるので、ボ
ルト・ボルト孔への負荷が平準化され、特定のボルトへ
の過大な応力負荷を軽減できる。その結果、ディスクお
よびボルトの長寿命化が可能になる。
By integrating the fastening portion via the flange as in the present invention, variation in the mounting position of the bolt portion with respect to the bolt hole at the time of mounting can be suppressed, so that the load on the bolt / bolt hole is leveled. In addition, an excessive stress load on a specific bolt can be reduced. As a result, the life of the disk and the bolt can be extended.

【0031】図2に示す本発明のフランジ14の板厚t
が薄すぎると、ブレーキ負荷に伴うディスクの変形によ
りフランジが変形したり、ボルト部15が折れる可能性
がある。板厚tが厚すぎると、フランジ重量が増加しそ
の結果輪軸の重量が増加することから、7〜25mmにす
るのが良い。強度と軽量性の両立させるには10mm〜1
5mmにするのが特に良い。
The thickness t of the flange 14 of the present invention shown in FIG.
If the thickness is too thin, the flange may be deformed due to the deformation of the disk due to the brake load, or the bolt portion 15 may be broken. If the plate thickness t is too large, the weight of the flange is increased, and as a result, the weight of the wheel set is increased. 10mm ~ 1 to balance strength and lightness
Particularly good is 5 mm.

【0032】また、図2に示すフランジ14の幅Wが小
さすぎると、厚いディスクを用いた場合に車輪との拘束
力が低下したり、ボルト部が折れたりする可能性があ
る。幅Wが大きすぎるとフランジが重くなることから5
0〜150mm以下にするのが良い。
If the width W of the flange 14 shown in FIG. 2 is too small, there is a possibility that when a thick disk is used, the binding force with the wheel is reduced, or the bolt portion is broken. If the width W is too large, the flange becomes heavy.
It is good to make it 0 to 150 mm or less.

【0033】図2の形式の締結金具や、図4の雌雄一対
の締結金具にかかわらず、ボルト部15の合計本数は、
少なすぎると厚さ方向の拘束力、ブレーキ負荷時の回転
方向の拘束力が低くなり、ボルト部に負荷される応力が
大きくなって、ボルト部が破断するおそれがある。ボル
ト部15の合計本数多すぎるとフランジおよびディスク
の強度が低下することから、4〜18本にするのが良
い。また、締結力を均等にするため、ボルト部およびボ
ルト穴部は円周上の均等な位置に配置するのが良い。
Regardless of the type of fastener shown in FIG. 2 or the pair of male and female fasteners shown in FIG. 4, the total number of bolts 15 is
If the amount is too small, the restraining force in the thickness direction and the restraining force in the rotating direction when a brake is applied are reduced, and the stress applied to the bolts increases, and the bolts may be broken. If the total number of the bolt portions 15 is too large, the strength of the flange and the disk is reduced. Further, in order to make the fastening force uniform, it is preferable that the bolt portion and the bolt hole portion are arranged at equal positions on the circumference.

【0034】[0034]

【実施例】表1にブレーキ試験を実施したディスク締結
法の一覧を示す。試作したディスクには現在新幹線車両
で使用されている鍛鋼ディスク材を用いた。なお、試作
したディスクはすべて外形780mm、摺動面幅125mm
とした。
EXAMPLE Table 1 shows a list of disk fastening methods for which a brake test was performed. The prototype disk used was a forged steel disk material currently used in Shinkansen vehicles. The prototype disks were all 780 mm in outer diameter and 125 mm in sliding surface width.
And

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】試験体No.1およびNo.2は本発明に
よる締結金具を用いたディスクである。試作した締結金
具のフランジは、すべて板厚12mm、板幅80mmとし
た。
Specimen No. 1 and No. Reference numeral 2 denotes a disk using the fastener according to the present invention. All the flanges of the trial-made fasteners had a thickness of 12 mm and a width of 80 mm.

【0037】本発明例の試験体No.1のディスクには
図2に示す形式の締結金具を用いたが、ボルト部は一対
の金具で合計12本設けた。
The test piece No. of the present invention example A disk of the type shown in FIG. 2 was used, but a total of 12 bolts were provided as a pair of metal fittings.

【0038】本発明例の試験体No.2のディスクは図
4に示す雄型と雌型を一組とした形式の締結金具を用い
たが、雄型のボルト部本数は12本である。
The test piece No. of the present invention example The disk No. 2 used a fastener of a type in which the male type and the female type shown in FIG. 4 were paired, but the male type had 12 bolts.

【0039】試験体No.3は従来の締結方法によるデ
ィスクである。試験体No.4は特開平10−3183
04号公報に開示された技術によるディスクである。試
験体No.5は特開平10−129481号公報に開示
された技術によるディスクであり、リング状の座金を介
してディスクを締結している。
Specimen No. Reference numeral 3 denotes a disk by a conventional fastening method. Specimen No. 4 is Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-3183.
This is a disk according to the technology disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 04-2004. Specimen No. Reference numeral 5 denotes a disk according to the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-129481, which is fastened to the disk via a ring-shaped washer.

【0040】試験体No.3〜5のディスクではボルト
本数・ボルト孔数を12とした。
Specimen No. For the disks 3 to 5, the number of bolts and the number of bolt holes were set to 12.

【0041】上記5種類のディスク試験体を用いて実体
ブレーキ試験を実施した。試験条件は速度300km/hか
らのブレーキ負荷相当とした。この時ディスク温度は約
600℃まで上昇する。その後ディスク温度が50℃以
下になるまで冷却した後再度ブレーキを負荷した。この
ブレーキ負荷を繰返し100回行った。
An actual brake test was performed using the above five types of disk test pieces. The test conditions were equivalent to a brake load from a speed of 300 km / h. At this time, the disk temperature rises to about 600 ° C. Thereafter, the disk was cooled until the disk temperature became 50 ° C. or less, and then the brake was applied again. This brake load was repeated 100 times.

【0042】表2にブレーキ試験結果を示す。Table 2 shows the results of the brake test.

【0043】[0043]

【表2】 [Table 2]

【0044】摩擦係数に関して、試験体No.1および
No.2(本発明例)の摩擦係数の平均値、変動幅とも
試験体No.3(従来例)とほぼ同じ値になっており、
本発明例の摩擦特性には問題がないことがわかった。
Regarding the coefficient of friction, the test piece No. 1 and No. Both the average value and the fluctuation range of the friction coefficient of the test piece No. 2 (Example of the present invention). 3 (conventional example) is almost the same value,
It was found that there was no problem in the friction characteristics of the examples of the present invention.

【0045】一方、従来例のボルトに負荷される応力を
比較すると、試験体No.4およびNo.5は試験体N
o.3とほとんど差がなく、ボルトへの負荷はあまり改
善されていない。これに対して、本発明に係る試験体N
o.1よびNo.2では、全てのディスクでボルト部の
応力が試験体No.3より小さくなっており、フランジ
による締結によって、ボルト部の応力が軽減されている
ことがわかった。この効果により、ボルト部が長寿命化
されることが予想できる。
On the other hand, when comparing the stress applied to the bolt of the conventional example, the test piece No. 4 and no. 5 is specimen N
o. There is almost no difference from 3, and the load on the bolt is not much improved. In contrast, the specimen N according to the present invention
o. No. 1 and No. In the test piece No. 2, the stress of the bolt portion was changed in all the disks. It was found that the stress at the bolt portion was reduced by the fastening with the flange. This effect can be expected to extend the life of the bolt portion.

【0046】次に、Al複合材ディスクでの試験を行な
った。この試験では、表1の鍛鋼ディスク試験体No.
1および試験体No.3〜5の締結方法を用いた。それ
ぞれの試験体No.を1a、3a〜5aとする。
Next, a test was performed on an Al composite disk. In this test, the forged steel disk test piece No.
1 and test piece No. 1 Three to five fastening methods were used. Each specimen No. Are 1a, 3a to 5a.

【0047】Al複合材ディスクは、鍛鋼ディスクと同
様に、外形780mm、摺動面幅125mmとし、すべて鋳
造法により製造した。ただし、試験体No.4aの内リ
ングは鍛鋼製とした。
As in the case of the forged steel disk, the Al composite disk had an outer diameter of 780 mm and a sliding surface width of 125 mm, and was all manufactured by a casting method. However, the specimen No. The inner ring of 4a was made of forged steel.

【0048】Al複合材ディスクを用いたブレーキ試験
でも鍛鋼ディスクと同様に300km/hからの非常ブレー
キ負荷相当とした。
In the brake test using the Al composite disk, the emergency brake load from 300 km / h was equivalent to that of the forged steel disk.

【0049】表3に試験結果を示す。Table 3 shows the test results.

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】表3に示すように、ブレーキ試験を行った
ところ、従来例の試験体No.3aおよびNo.5aで
は、ブレーキ負荷の数回でディスクのボルト孔周辺にき
裂が発生し、試験を中断したが、本発明例の試験体N
o.1aおよび従来例の試験体No.4aではき裂は発
生しなかった。
As shown in Table 3, when a brake test was performed, the test piece No. 3a and no. In 5a, the crack was generated around the bolt hole of the disk by several times of the brake load, and the test was interrupted.
o. 1a and the test piece No. 1 of the conventional example. No cracks occurred in 4a.

【0052】従来例の試験体No.3a、No.5aの
ボルト締結ではボルト孔部に集中していた応力が、本発
明例の試験体No.1aではフランジとディスクの接触
部に一様に負荷され、ボルト孔部の応力が分散したため
と考えられる。一方、試験体No.4aでき裂が発生し
なかったのはボルト部を有する内リングに高強度材料を
使用したためである。
In the conventional test piece No. 3a, no. The stress concentrated in the bolt hole in the bolt fastening of the bolt 5a was changed to the specimen No. 5 of the present invention. In 1a, it is considered that the load was uniformly applied to the contact portion between the flange and the disk, and the stress in the bolt hole was dispersed. On the other hand, the test piece No. 4a, no cracks occurred because a high-strength material was used for the inner ring having a bolt portion.

【0053】試験体No.1aおよびNo.4aは引き
続きブレーキ試験を行ってボルト部応力またはボルト応
力を測定した。
Specimen No. 1a and No. 1 In 4a, a brake test was subsequently performed to measure the bolt stress or the bolt stress.

【0054】表3に示すように、試験体No.4aで
は、摩擦特性が安定せず、使用できないことがわかっ
た。一方試験体No.1aでは、摩擦特性は安定してお
り、ブレーキディスクとして適用できることがわかっ
た。また、ボルト部の応力も小さくなっていた。
As shown in Table 3, the specimen No. In the case of 4a, it was found that the frictional characteristics were not stable, and that it could not be used. On the other hand, the specimen No. In the case of 1a, it was found that the friction characteristics were stable and could be applied as a brake disc. Further, the stress of the bolt portion was also small.

【0055】以上のブレーキ試験結果より本発明の締結
金具をディスクに適用することでボルト部およびボルト
を長寿命化できることがわかった。
From the above brake test results, it was found that the life of the bolt portion and the bolt can be extended by applying the fastener of the present invention to a disk.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明の締結金具を用いることにより、
ディスクと車輪の締結部および締結ボルトに負荷される
応力を小さくすることが可能となり、締結部を長寿命化
できる。また、ボルト穴部に発生する応力集中を小さく
することが可能となり、ディスクを長寿命化できる。さ
らに、締結作業のばらつき要因が減少するため、車輪全
体の信頼性が向上する。本発明をAl複合材ディスクに
適用すると効果が大きい。
By using the fastener of the present invention,
The stress applied to the fastening portion between the disk and the wheel and the fastening bolt can be reduced, and the life of the fastening portion can be extended. Further, the concentration of stress generated in the bolt hole can be reduced, and the life of the disk can be extended. Further, the reliability of the whole wheel is improved because the variation factor of the fastening operation is reduced. The effect is great when the present invention is applied to an Al composite disk.

【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】本発明の締結金具の外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an external appearance of a fastener according to the present invention.

【図3】本発明の締結金具を用いてディスクを車輪に締
結した状態を示す縦断面図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which a disk is fastened to a wheel using the fastener of the present invention.

【図4】本発明の他の締結金具の外観を示す斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of another fastening fitting 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、11a、11b:締結金具 12:雄型締結金具 13:雌型締結金具 14:フランジ 15:ボルト部 16:ボルト孔 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, 11a, 11b: fastening fitting 12: male Mold fastening bracket 13: Female fastening bracket 14: Flange 15: Bolt part 16: Bolt hole

───────────────────────────────────────────────────── 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 AA62 AA69 AA73 BA31 BA46 BA51 CB12 CB14 DD02 FA21  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Miyuki Yamamoto 4-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi F-term in Sumitomo Metal Industries, Ltd. 3J058 AA44 AA47 AA53 AA62 AA69 AA73 BA31 BA46 BA51 CB12 BA46 BA51 CB12 CB14 DD02 FA21

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1と第2の締結金具から構成される鉄
道用車輌用ブレーキディスクの締結金具であって、第1
の締結金具は環状のフランジ上に起立するボルト部と、
第2の締結金具から延びたボルト部を貫通させるボルト
孔とを有し、第2の締結金具は環状のフランジ上に起立
するボルト部と、第1の締結金具から延びたボルト部を
貫通させるボルト孔とを有することを特徴とする鉄道用
車輌用ブレーキディスクの締結金具。
1. A fastener for a brake disk for a railway vehicle, comprising: a first fastener and a second fastener.
The fastener of the bolt that rises on the annular flange,
A bolt hole extending through a bolt portion extending from the second fastener; the second fastener includes a bolt portion standing on an annular flange and a bolt portion extending from the first fastener; A fastener for a brake disk for a railway vehicle, comprising a bolt hole.
【請求項2】 雄型締結金具と雌型締結金具とで構成さ
れる鉄道用車輌用ブレーキディスクの締結金具であっ
て、雄型締結金具は環状のフランジ上に起立するボルト
部を有し、雌型締結金具は雄型締結金具から延びたボル
ト部を貫通させるボルト孔を有することを特徴とする鉄
道用車輌用ブレーキディスクの締結金具。
2. A fastener for a brake disc for a railway vehicle, comprising a male fastener and a female fastener, wherein the male fastener has a bolt portion standing on an annular flange, The female fastener is provided with a bolt hole through which a bolt extending from the male fastener is passed, the fastener for a brake disc for a railway vehicle.
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