JP2001065609A - ブレーキシュー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ブレーキ作用に悪影響を与えないで鉄道車両の
車輪及び軌道レール間の粘着力を変更することができる
摩擦合成ブレーキシューを提供する。 【解決手段】ブレーキシューは、鉄道車両をレール軌道
上に案内可能に支持する鉄道車両の車輪の踏み面に係合
して車輪の調節を行い、それによって車輪の踏み面及び
軌道レール間の粘着力を操作することができる。そのよ
うなブレーキシューは、裏当てプレートと、この裏当て
プレートに取り付けられたブレーキライニングとを有し
ている。ブレーキライニングは、車輪踏み面に係合可能
なブレーキ表面を備えており、さらに、裏当てプレート
のキーブリッジの中央点の両側に配置された第１及び第
２セグメントを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用のブレ
ーキシュー、特に鉄道車両の車輪及びレール間の粘着力
を操作することができる改良型鉄道車両ブレーキシュー
に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄道機関車及び車両は従来より車輪の踏
み面の制動によってブレーキ力を与えてきた。ブレーキ
シューと車輪踏み面との係合によって摩擦が発生し、こ
れは運動量エネルギを熱の形で消散させる。そのような
ブレーキを作動させるためには、車輪の回転が必要であ
る。車輪にブレーキを掛ける時、車輪踏み面とレールと
の間の摩擦による粘着力がそのような車輪の回転を維持
しようとする。過大な車輪の摩耗及びブレーキシューの
へたり（change-out）が冬季に周期的に高くなることが
わかっている。１つの理論は、冬季には高湿度接触のた
めにブレーキシューが車輪に加えるクリーニング効果が
顕著になることがこれの少なくとも１つの原因であると
している。そのようなクリーニング作用は接触摩擦を増
加させる傾向があるので、増加した接触応力が車輪内に
発生する。そのような接触応力は、特に軌道がカーブし
たところに出会った時に車輪群の案内及び操縦動作中に
特に高くなる。ブレーキシュー及び車輪踏み面の表面間
の摩擦によるブレーキ力と、車輪及びレール間の粘着力
との組み合わせが車輪の熱及び接触応力に変化し、この
ために車輪がしばしば破損する。高熱及び接触応力が、
スポーリングとして知られる状態のために車輪踏み面の
微細不良の原因となることがわかっている。

【０００３】高レベルの減速を必要とする一部の鉄道で
見られる別の関連問題として車輪の滑りがあり、これに
よって車輪の踏み面のフラットスポットが発生する。そ
のようなフラットスポットは、大きい振動及び騒音を発
生させるために装置、貨物及び乗客に悪影響を与える。
そのような破損車輪の修理には、車輪を取り外してから
車輪踏み面を機械加工してフラットスポットを除去する
ことが必要である。

【発明が解決しようとする課題】

【０００４】従って、本発明の主要目的の１つは、ブレ
ーキ作用に悪影響を与えないで鉄道車両の車輪及び軌道
レール間の粘着力を変更することができる摩擦合成ブレ
ーキシューを提供することである。本発明の別の目的
は、ブレーキシューの合成摩擦材料に調節剤を組み込ん
で車輪及びレール間の粘着力を低下させることである。
本発明のさらに別の目的は、ブレーキシューの合成摩擦
材料に調節剤を組み込んで車輪及びレール間の粘着力を
増大させることである。本発明のさらに別の目的は、鉄
道車両の車輪踏み面に対するブレーキシューの調節剤の
塗布率を制御することである。上記にある程度具体的に
記載されている本発明の多様な目的及び利点に加えて、
関連の鉄道ブレーキ技術の専門家には、特に添付の図面
及び特許請求の範囲を参照しながら以下のより詳細な説
明を読めば、改良型合成ブレーキシューの様々な他の重
要な目的及び利点が一層明らかになるであろう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、鉄道車両をレ
ール軌道上に案内可能に支持する鉄道車両の車輪の踏み
面に係合して車輪の調節を行い、それによって車輪の踏
み面及び軌道レール間の粘着力を操作することができる
ブレーキシューを提供する。ブレーキシューは、裏当て
プレートと、この裏当てプレートに取り付けられたブレ
ーキライニングとを有している。ブレーキライニング
は、車輪の踏み面に係合可能なブレーキ表面を備えてお
り、さらに、裏当てプレートのキーブリッジの中央点の
両側に配置された第１及び第２セグメントを有してい
る。鉄道車両の車輪を制動するのに適した合成摩擦材料
からなる第１材料が設けられている。この第１材料は、
第１及び第２セグメントの各々に形成されており、第１
材料と異なった第２材料が設けられている。第２材料
は、少なくとも１つの個別のインサートとして第１材料
内に配置されて、鉄道車両の車輪踏み面の調節を行って
該車輪踏み面及びレール軌道間の粘着力を操作すること
ができる。第２材料は、第１材料と異なった摩耗率を有
している。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の様々な実施例をさらに詳
細に説明する前に、本発明をわかりやすくすると共にそ
れの理解を助けるために、添付図面の幾つかを通して同
一機能を有する同一部材を同一の参照番号で示している
ことに注意されたい。

【０００７】次に、図１及び図２を参照する。裏当てプ
レート１２を有するブレーキシュー１０が示されてお
り、裏当てプレート１２はブレーキシュー１０をブレー
キシューキー（図示せず）などの従来の手段でブレーキ
ヘッド（図示せず）に取り付けるためのキーブリッジ１
４を備えている。裏当てプレート１２に成形ブレーキシ
ューブロック１６が取り付けられており、ブレーキシュ
ーブロック１６は好ましくはブレーキシューブリッジの
中心線に沿って分離するように分割されている。成形ブ
レーキシューブロック１６は、鉄道用ブレーキシューに
一般的に使用されているような合成摩擦材料で形成され
ている。そのような成形ブレーキシューブロック１６
は、好ましくはそのような摩擦ブレーキシューブロック
１６の成形工程中に接着によって裏当てプレート１２に
固定される。

【０００８】ブレーキシューブロック１６の各セグメン
トに、好ましくは円筒形の凹部２０が形成されている。
そのような凹部２０は、凹部２０にほぼ対応した形状を
有するインサート２２を収容するように構成されてい
る。インサート２２は、ブレーキシューブロック１６の
合成摩擦材料と異なった材料である。本発明の１つの実
施例では、そのようなインサート２２は、二硫化モリブ
デンなどの潤滑剤である。現時点では二硫化モリブデン
が好適な潤滑剤であるが、別の潤滑剤を使用することも
本発明の範囲に入る。

【０００９】二硫化モリブデンは通常は粉末で入手され
るので、潤滑剤を適当な樹脂と結合させて硬化させ、凹
部２０の形状に対応した事前成形インサート２２にする
ことが考えられる。潤滑剤が約９５％、樹脂が５％の比
率で二硫化モリブデンをそのような樹脂と結合させるこ
とが現時点で好適である。本発明の１つの態様では、イ
ンサート２２を上記成形工程中にブレーキシューブロッ
ク１６の合成摩擦材料に組み込むことができるので、凹
部２０は実際にインサート２２によって形成され、この
ためそれの形状に一致し、従ってインサート２２はその
内部に固定される。本発明の別の態様では、インサート
２２は成形凹部２０に圧入することによって固定され
る。インサート２２をそのような凹部２０内に固定する
他の手段も実用可能であろう。

【００１０】また、ブレーキシューブロック１６の合成
摩擦材料に潤滑剤を組み込むそのような他の方法とし
て、成形前の合成摩擦材料に粉末状の潤滑剤を混入する
方法があり、それによって二硫化モリブデンを合成摩擦
材料全体にほぼ均一に分散させた後、ブレーキシューブ
ロック１６に成形することができる。別の方法として、
二硫化モリブデンをペレット化し、そのようなペレット
をブレーキシューブッロク１６に成形する前の合成摩擦
材料に散き入れる方法があり、その場合、成形行程が完
了した時、潤滑剤の分布が明らかに不均一である。しか
し、いずれの場合も、潤滑剤の摩耗率が合成摩擦材料の
摩耗率より高いため、合成摩擦材料の摩耗率が車輪踏み
面に対する潤滑剤の塗布率を制御する。また、そのよう
な潤滑インサート２２の総表面積は一般的にブレーキシ
ューブロック１６の表面積の約５％ないし１５％の範囲
である。その範囲をそれぞれの摩耗率に応じて選択し
て、ブレーキシュー１０が鉄道車両の車輪の踏み面に制
動係合した時、潤滑油の薄膜が車輪踏み面に付着するよ
うにする。そのような所望潤滑剤薄膜を塗布する際に、
特に軌道のカーブで部分的滑り状態が存在できるように
車輪踏み面及びレール間の摩擦レベルを十分に低くする
ことによって、車輪／レール接触応力を低減させること
ができる。潤滑剤の塗布率を制御することによって、車
輪応力を減少させる一方で、所望の減速率を得るために
必要なブレーキ力を維持するために必要な車輪／レール
粘着レベルを与えることができる。

【００１１】次に、図３及び図４を参照しながら説明す
る。それには、裏当てプレート１２、キーブリッジ１４
及び成形合成摩擦ブレーキシューブロック１６を有する
ブレーキシュー１０が示されている。ブレーキシューブ
ロック１６の各セグメントに、好ましくは矩形の凹部２
１が形成されている。そのような凹部２１は、凹部２１
にほぼ対応した形状のインサート２３を収容するように
構成されている。インサート２３は、ブレーキシューブ
ロック１６の合成摩擦材料と異なった材料である。本発
明のこの実施例では、そのようなインサート２３は、鋳
鉄などの研磨材を含む。もちろん、他の適当な研磨材も
本発明の範囲に入り、鋳鉄は好適な実施例として使用さ
れているだけである。図３及び図４に示されているよう
に、本発明の１つの態様では、インサート２３、好まし
くは鋳鉄は、合成摩擦ブレーキシューブロック１６の成
形工程中にブレーキシューブロック１６に組み込むこと
ができるので、凹部２１はインサート２３の形状に一致
し、従ってその内部に固定される。

【００１２】また、合成摩擦ブレーキシューブロック１
６に研磨材を組み込む他の方法として、適当な研磨材の
均一な分散、及び成形前の合成摩擦材料と研磨材との不
均一な混合がある。いずれの場合も、どの研磨材を使用
するかに係わらず、研磨材料の摩耗率は合成摩擦材料の
摩耗率より高い。矩形のインサート２３はブレーキシュ
ーブロック１６の幅の大部分を横切っているので、ブレ
ーキの作動中にブレーキシューブロック１６が車輪の踏
み面に係合するのに応じて、車輪踏み面が研磨される。
鋳鉄は車輪踏み面の所望の微小レベルの研磨を満足でき
るように実施することがわかっている。車輪踏み面の所
望の研磨を行うために、そのような研磨材料のインサー
トの表面積は一般的にブレーキシューブロックの表面積
の約５％ないし約２５％であることが好ましい。連続的
なブレーキ作動による車輪踏み面のそのような調節が確
立され、最適な粘着レベルで維持されることによって、
車輪及びレール間の転がり接触の中断が防止される。こ
のように、車輪の回転を維持することによって踏み面に
対する制動を介して車両の減速が得られるだけでなく、
そのような車輪回転は車輪踏み面の滑りによるフラット
スポットの発生を低減させる。

【００１３】本発明の上記態様の両方によれば、車輪踏
み面の調節によって、車輪の寿命が相当に延びると共
に、メンテナンスコストの減少、車両設備、貨物及び乗
客の振動環境の軽減、及び騒音レベルの低下が得られ
る。本発明の現時点で好適な実施例及び変更実施例を以
上に詳細に説明したが、ブレーキ装置、特に鉄道車両に
使用されている摩擦合成ブレーキシューに関連した技術
分野の専門家であれば、本発明の精神または添付の特許
請求の範囲のいずれからも逸脱することなく、本発明の
他の様々な応用及び変更の両方またはいずれか一方を考
えることができることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施例に従ったブレーキシュー
ブロックのブレーキ表面を示す平面図である。

【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。

【図３】本発明の別の実施例に従ったブレーキシューブ
ロックのブレーキ表面を示す平面図である。

【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルース・ダブリュ・シュート アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ウエスト・エンド、セブン・レイクス・ノ ース 506 (72)発明者 ジョゼフ・エフ・フォーモロ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州、 ローリンバーグ、ウエスト・スコッツデイ ル・ロード 911 Ｆターム(参考） 3J058 AA01 BA73 CA02 FA21 GA38

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄道車両をレール軌道上に案内可能に支
   持する鉄道車両の車輪の踏み面に係合するブレーキシュ
   ーであって、 （ａ）裏当てプレートと、 （ｂ）該裏当てプレートに取り付けられており、前記車
   輪踏み面に係合可能なブレーキ表面を備えたブレーキラ
   イニングとを有しており、該ブレーキライニングは、 ｉ）前記裏当てプレートのキーブリッジの中央点の両側
   に配置された第１及び第２セグメントと、 ｉｉ）前記鉄道車両の車輪を制動するのに適した合成摩
   擦材料からなる第１材料とを含み、該第１材料は前記第
   １及び前記第２セグメントの各々に形成されており、前
   記第１材料の前記ブレーキ表面に少なくとも１つの凹部
   が形成されており、さらに、 ｉｉｉ）前記第１材料と異なった第２材料を含み、該第
   ２材料は、少なくとも１つの個別のインサートとして前
   記第１材料内に配置されて、前記鉄道車両の車輪踏み面
   の調節を行って前記車輪踏み面及び前記レール軌道間の
   粘着力を操作することができ、前記第２材料は前記第１
   材料と異なった摩耗率を有しているブレーキシュー。
2. 【請求項２】 前記第２材料は、潤滑剤であり、それに
   よる前記鉄道車両の車輪踏み面の調節によって前記車輪
   踏み面及び前記レール軌道間の粘着力が低下するように
   した請求項１記載のブレーキシュー。
3. 【請求項３】 前記潤滑剤は、二硫化モリブデンである
   請求項２記載のブレーキシュー。
4. 【請求項４】 前記第２材料は、研磨材であり、それに
   よる前記鉄道車両の車輪踏み面の調節によって前記車輪
   踏み面及び前記レール軌道間の粘着力が増大するように
   した請求項１記載のブレーキシュー。
5. 【請求項５】 前記第２材料は、約９５％の二硫化モリ
   ブデンと約５％の樹脂との固化混合物である請求項１記
   載のブレーキシュー。
6. 【請求項６】 前記固化混合物は、形状が前記少なくと
   も１つの凹部に対応している請求項５記載のブレーキシ
   ュー。
7. 【請求項７】 前記第１材料内の前記少なくとも１つの
   個別のインサートは、円筒形である請求項１記載のブレ
   ーキシュー。
8. 【請求項８】 前記第１材料内の前記少なくとも１つの
   個別のインサートの総面積は、前記ブレーキ表面の総面
   積の約５％ないし約１５％である請求項７記載のブレー
   キシュー。
9. 【請求項９】 前記円筒形の前記少なくとも１つの個別
   のインサートは、二硫化モリブデンである請求項７記載
   のブレーキシュー。
10. 【請求項１０】 前記第１材料内の前記少なくとも１つ
    の個別のインサートは、矩形である請求項１記載のブレ
    ーキシュー。
11. 【請求項１１】 前記第１材料内の前記少なくとも１つ
    の個別のインサートの総面積は、前記ブレーキ表面の総
    面積の約５％ないし約２５％である請求項１０記載のブ
    レーキシュー。
12. 【請求項１２】 前記矩形の前記少なくとも１つの個別
    のインサートは、鋳鉄である請求項１０記載のブレーキ
    シュー。
13. 【請求項１３】 前記第１材料内の前記少なくとも１つ
    の個別のインサートは事前成形されており、前記第１材
    料の前記少なくとも１つの凹部は、それと一致した形状
    であってそれと締まりばめを生じるようにした請求項１
    記載のブレーキシュー。
14. 【請求項１４】 前記第１材料内の前記少なくとも１つ
    の個別のインサートは２つである請求項１記載のブレー
    キシュー。
15. 【請求項１５】 前記２つのインサートは、前記第１材
    料の第１セグメント内の第１インサート及び前記第１材
    料の第２セグメント内の第２インサートとして配置され
    ている請求項１４記載のブレーキシュー。