JP2009002375A - 鉄道車両用ブレーキディスク付車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】制動時に両ブレーキディスク１５、１６が熱膨張した場合でも、各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間に作用する力を軽減でき、軸力低下を抑える。又、これら各ナット１９、２０及び皿ばね１３、１３が、他の部材と干渉しにくい構造を実現する。
【解決手段】第一のブレーキディスク１５と鉄道車両車輪３とを、第一のボルト１７及び第一のナット１９により結合する。又、第二のブレーキディスク１６と上記鉄道車両用車輪３とを、第二のボルト１８及び第二のナット２０により結合する。又、上記各ナット１９、２０及び皿ばね１３、１３を、上記両ブレーキディスク１５、１６に形成した各切り欠き２４、２４内にそれぞれ配置する。これにより、上記課題を解決できる。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば新幹線の様な高速鉄道車両の制動装置を構成する鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の改良に関する。具体的には、制動時にブレーキディスクが熱膨張した場合でも、ボルト等の締結部材に作用する力を軽減でき、この締結部材の軸力低下を抑えられる構造の実現を図るものである。

新幹線等の高速鉄道車両には、通常、電気式と機械式との制動装置が使用されており、機械式としてはディスクブレーキが多く使用されている。この様にディスクブレーキを使用する高速鉄道車両で、高速から制動する場合には、通常、先ず、電気式の制動装置を作動させ、所定の速度まで減速した後にディスクブレーキを作動させて、車両を停止させる。又、走行時に地震等、緊急事態が発生した場合には、高速走行中でも直ちにディスクブレーキを作動させる。

この様な鉄道車両用のディスクブレーキを構成する、鉄道車両用ブレーキディスク付車輪として従来から、例えば特許文献１〜３に記載された構造が知られている。これら特許文献１〜３に記載される等により従来から知られている鉄道車両用ブレーキディスク付車輪は、鉄道車両用車輪の両側に一対のブレーキディスクを、ボルト等の締結部材により結合して成る。図８〜１０は、上記各特許文献に記載された鉄道車両用ブレーキディスク付車輪のうち、特許文献１に記載された構造を示している。

鉄道車両用ブレーキディスク付車輪１は、一対のブレーキディスク２、２により、鉄道車両用車輪３をサンドイッチ状に挟持している。そして、この鉄道車両用車輪３の円周方向複数個所に形成した第一の取付孔４、４と、上記両ブレーキディスク２、２の一部でこれら各第一の取付孔４、４に整合する複数個所に形成した第二の取付孔５、５とに、軸方向全長に亙りスリット６を有する、欠円筒状のスプリングピン７、７を挿通している。

上記各スプリングピン７、７の自由状態での外径は、上記各第一、第二の取付孔４、５の内径よりも大きい。又、上記鉄道車両用車輪２に形成した各第一の取付孔４、４の内径は、上記両ブレーキディスク２、２に形成した各第二の取付孔５、５の内径よりも大きくしている。そして、上記各スプリングピン７、７をこれら各第二の取付孔５、５に打ち込む事により、これら各スプリングピン７、７の直径方向に向いた弾力をこれら各第二の取付孔５、５に付与している。

又、上記両ブレーキディスク２、２の両側面のうち、上記鉄道車両用車輪２と反対側の片面（外側面）の外径側半部は、制動時に摩擦材を押し付ける為の摩擦面８、８としている。又、上記両ブレーキディスク２、２の外側面の内径寄り部分には環状溝９、９を、全周に亙り形成している。上記各第二の取付孔５、５の一端は、これら各環状溝９、９の底面に開口させている。

そして、上記各スプリングピン７、７の内側にボルト１０、１０を挿通し、これら各ボルト１０、１０の頭部１１、１１及びこれら各ボルト１０、１０に螺合したナット１２、１２と、上記各環状溝９、９の底面との間で、皿ばね１３、１３をワッシャ１４、１４と共に挟持する事により、上記両ブレーキディスク２、２を上記鉄道車両用車輪３の側面に向け、弾性的に押し付けている。これにより、これら両ブレーキディスク２、２と鉄道車両用車輪３とを、一体的に結合している。

この様なブレーキディスク付鉄道車両用車輪１の場合、制動に伴う両ブレーキディスク２、２と摩擦材との摩擦に伴う発熱により、これら両ブレーキディスク２、２が大きく温度上昇する。一方、近年は、鉄道車両の高速化に伴い、ばね下重量を軽減する要求があり、軽量なアルミニウム合金や、軽量で且つ耐摩耗性に優れたアルミニウム合金基複合材料により、ブレーキディスクを構成する事が検討されている。アルミニウム合金基複合材料としては、例えば、アルミニウム合金にSiＣの如きセラミックスの粒子や繊維を分散させたものを使用する事が考えられている。

但し、アルミニウム合金やアルミニウム合金基複合材料は、鉄系材料に比べて、熱伝導率及び線膨張係数が高くなる。例えば、アルミニウム合金基複合材料は、鉄系材料に比べて、熱伝導率及び線膨張係数が、それぞれ約２倍となる場合がある。この為、アルミニウム合金やアルミニウム合金基複合材料によりブレーキディスクを構成する場合には、ブレーキ負荷によりブレーキディスクが熱膨張する事に対して、適切な対策を施す事が必要になる。

これに対して、前述の図８〜１０に示した従来の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪１の場合には、制動に伴う両ブレーキディスク２、２の熱膨張に基づく、これら両ブレーキディスク２、２と鉄道車両用車輪３との締結部での、径方向に関する寸法差が吸収可能となる。即ち、常温時には、図１０（Ａ）に示す様に、ボルト１０及びスプリングピン７が、鉄道車両用車輪３の第一の取付孔４の内側でこの鉄道車両用車輪３の径方向内側（同図の下側）部分に存在する。これに対して、制動に基づく発熱によって上記両ブレーキディスク２、２が膨張した場合には、図１０（Ｂ）に示す様に、上記第一の取付孔４の内側で上記鉄道車両用車輪３の径方向に関して外側（同図の上側）部分に移動する。そして、上記両ブレーキディスク２、２が更に膨張すると、図１０（Ｃ）に示す様に、上記スプリングピン７が弾性的に圧縮され、このスプリングピン７から上記鉄道車両用車輪３に、直径方向の弾性が付与される。

この結果、上記各第一の取付孔４と各第二の取付孔５との間での内径差、及び、上記各スプリングピン７の弾性変形により、上記両ブレーキディスク２、２の熱膨張に基づく、これら両ブレーキディスク２、２と上記鉄道車両用車輪３との締結部での、径方向に関する寸法差が吸収可能となる。そしてこれにより、上記各ボルト１０に、上記熱膨張に基づいてせん断方向の過大な力が加わる事を防止でき、これら各ボルト１０や、これら各ボルト１０を挿通する各第一、第二の取付孔４、５付近に大きな応力が発生する事を抑えられる。

又、上述の鉄道車輪用ブレーキディスク付車輪の場合、図８、９に示した様に、両ブレーキディスク２、２と鉄道車両用車輪３とを一体的に結合すべく、各ボルト１０、１０の頭部１１、１１及び各ナット１２、１２と、各環状溝９、９の底面との間で、皿ばね１３、１３を、ワッシャ１４、１４と共に挟持している。これにより、上記両ブレーキディスク２、２の熱膨張に基づいて上記各ボルト１０、１０の軸方向（図８、９の左右方向）に作用する力を、上記各皿ばね１３、１３の弾性により吸収して、上記各ボルト１０、１０の頭部１１、１１と上記各ナット１２、１２との間に過大な力が作用する事を防止できる。

但し、上述した従来構造の場合、各ボルト１０、１０及び各ナット１２、１２のそれぞれが、両ブレーキディスク２、２及び鉄道車両用車輪３を締結している。従って、上記各ボルト１０、１０の頭部１１、１１とこれら各ボルト１０、１０に螺合する上記各ナット１２、１２との間には、鉄道車両用車輪３と、熱膨張量の大きい２枚のブレーキディスク２、２とが存在する。この為、ブレーキディスク２、２（２枚分）の熱膨張による力が、上記各ボルト１０、１０の頭部１１、１１と上記各ナット１２、１２との間に、それぞれ作用する。又、制動と走行との繰り返しに伴い、上記両ブレーキディスク２、２は温度の上昇と低下を繰り返す。従って、上記各ボルト１０、１０と各ナット１２、１２との間には、上記両ブレーキディスク２、２の熱膨張に基づく力が繰り返し作用する。

従って、上記熱膨張に基づく力が大きい場合には、上記各ボルト１０、１０及び各ナット１２、１２と上記鉄道車両用車輪３との間にそれぞれ存在する皿ばね１３、１３がへたる等して、上記各ボルト１０、１０と各ナット１２、１２との間で、上記両ブレーキディスク２、２及び鉄道車両用車輪３を挟持する力（軸力）が、早期に低下する可能性がある。

又、上述した従来構造の場合、上記両ブレーキディスク２、２（２枚分）の熱膨張による力を吸収すべく、各ボルト１０、１０の頭部１１、１１及び各ナット１２、１２と、両ブレーキディスク２、２の外側面との間に、それぞれ、各皿ばね１３、１３を設けている。言い換えれば、各ボルト１０、１０毎に２組ずつの皿ばね１３、１３を設けなければ、上記両ブレーキディスク２、２（２枚分）の熱膨張による力を十分に吸収できない。

この様に、両ブレーキディスク２、２の外側面と、各頭部１１、１１及び各ナット１２、１２との間にそれぞれ皿ばね１３、１３を設けた場合、図８、９の記載からも明らかな様に、上記両ブレーキディスク２、２の外側面から、上記各ボルト１０、１０と各ナット１２、１２との締結構造の両端部が突出する量が大きくなる。即ち、上記両ブレーキディスク２、２の外側面のうち、一方の外側面からは頭部１１及び皿ばね１３とが、他方の外側面からはナット１２、皿ばね１３及びボルト１０の先端部が、それぞれ大きく突出する。この結果、これら突出した部分と、鉄道車両用ディスクブレーキを構成する、パッド支持部材等の他の部材との干渉防止の必要上、前記鉄道車両用ブレーキディスク付車輪１の設計の自由度が制限される可能性がある。

特開２００６−３２９３１５号公報 特開２００４−１３８１８９号公報 特開平９−１００８５２号公報

本発明の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪は、上述の様な事情に鑑みて、制動時にブレーキディスクが熱膨張した場合でも、ボルト等の締結部材に作用する力を軽減でき、この締結部材の軸力低下を抑えられ、必要に応じて、この締結部材の端部と、パッド支持部材等の他の部材とが干渉しにくい構造の実現を図るべく発明したものである。

本発明の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪は、前述の図８、９に示した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪と同様に、鉄道車両用車輪と、この鉄道車両用車輪の両側に配置された、それぞれの外側面を制動用摩擦面とした一対のブレーキディスクと、これら両ブレーキディスクを構成する材料（例えば、アルミニウム合金基複合材料等のアルミニウム系合金）よりも線膨張係数が小さい材料（例えば、ステンレス鋼等の鉄系材料）製である、複数の締結部材とを備える。そして、これら各締結部材により、これら両ブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪とを結合して成る。

特に、本発明の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪に於いては、上記各締結部材のうちの複数の第一の締結部材により、上記両ブレーキディスクのうちの第一のブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪とを結合する。又、残りの複数の第二の締結部材により、第二のブレーキディスクとこの鉄道車両用車輪とを結合する。
尚、この様な第一、第二の締結部材として、後述するボルトとナットとによるものの他、例えば、鉄道車両用車輪と一方のブレーキディスクとのうちの何れか一方の部材の一部にねじ孔を設け、他方の部材の一部を挿通したボルトをこのねじ孔に螺合する事により、上記鉄道車両用車輪と一方のブレーキディスクとを結合する構造がある。

上述の本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、上記第一、第二の各締結部材を、上記鉄道車両用車輪の円周方向に関して交互に配置する。
又、請求項３に記載した様に、上記第一、第二の両ブレーキディスクのうちの一方のブレーキディスクの一部で、円周方向に関し、他方のブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪とを結合する締結部材と整合する部分に切り欠きを設ける。そして、この切り欠き内に、この締結部材の片側の端部を配置する。

又、上述の請求項３に記載した発明を実施する為の具体的な構造として、例えば、請求項４に記載した様に、上記第一、第二の各締結部材を、ボルトと、ナットと、皿ばねとを備えるものとする。
このうちのボルトは、上記鉄道車両用車輪及び上記両ブレーキディスクにそれぞれ形成された取付孔を挿通するものである。
又、上記ナットは、上記ボルトの先端部に螺合されるものである。
更に、上記皿ばねは、このボルトの頭部とこのナットとのうちの何れか一方の部材の側面と、上記鉄道車両用車輪の側面との間に配置され、これら両側面に互いに離れる方向に弾力を付与するものである。
そして、上記皿ばね及び上記一方の部材を、前記一方のブレーキディスクに設けた切り欠き内に存在させる。

又、より好ましくは、請求項５に記載した様に、上記鉄道車両用車輪及び上記両ブレーキディスクにそれぞれ形成された各取付孔の内周面と、これら各取付孔を挿通するボルトの外周面との間に、これら各取付孔の内周面に向けて弾力を付与する、例えばスプリングピンの様な弾性部材を設ける。
更に好ましくは、請求項６に記載した様に、上記第一、第二の各締結部材の挿通方向を同じとする。例えば、締結部材がボルトを備えるものである場合、第一、第二の各締結部材を構成する総てのボルトの挿通方向を同じとする。

更に、上述の各発明を実施する場合に好ましくは、請求項７に記載した様に、上記両ブレーキディスクの少なくとも一部を、例えば、アルミニウム合金にSiＣの如きセラミックスの粒子や繊維を分散させた、アルミニウム合金基複合材料製とする。

上述の様に構成する本発明の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の場合、制動時にブレーキディスクが熱膨張した場合でも、ボルト等の締結部材に作用する力を軽減でき、この締結部材の軸力低下を抑えられる。又、必要に応じて、この締結部材の端部と、キャリパ等の他の部材とが干渉しにくい構造を実現できる。

即ち、本発明の場合、第一の締結部材により結合するのは第一のブレーキディスク及び鉄道車両用車輪のみであり、第二の締結部材により結合するのは第二のブレーキディスク及びこの鉄道車両用車輪のみである。従って、各締結部材には、何れか一方のブレーキディスク（１枚分）の熱膨張に基づく力のみが作用する。この為、各締結部材に熱膨張により繰り返し作用する力を軽減できる。例えば、請求項４に記載した様に、上記第一、第二の各締結部材を、ボルトと、ナットと、皿ばねとから構成される締結構造とすれば、これらボルトとナットとの間に繰り返し作用する力を軽減できる。そして、例えば、皿ばねがへたる等して、上記ボルトとナットとの間で、上記ブレーキディスク及び鉄道車両用車輪を挟持する力（軸力）が、早期に低下する事を防止できる。

又、請求項２に記載した様に、上記第一、第二の各締結部材を、上記鉄道車両用車輪の円周方向に関して交互に配置すれば、これら各第一、第二の各締結部材に作用する力をほぼ均等にでき、一部の締結部材に過大な力が作用する等して、上記各締結部材の軸力が一部で低下する事を防止できる。

又、請求項３、４に記載した様に、一方のブレーキディスクに切り欠きを設け、この切り欠き内に締結部材の片側の端部（請求項４に記載した発明の場合には、皿ばねとボルトの頭部或はナット）を配置すれば、この締結部材の端部と、パッド支持部材等の他の部材とが干渉しにくい構造を実現できる。言い換えれば、スペースの有効利用を図れる。

又、請求項５に記載した発明によれば、両ブレーキディスクの熱膨張に基づく、これら両ブレーキディスクと鉄道車両用車輪との締結部での寸法差が吸収可能となり、この締結部に大きな応力が発生する事を抑えられる。又、制動時に、上記両ブレーキディスクと鉄道車両用車輪との間に作用するせん断方向の荷重は、弾性部材により支承する為、ボルトにせん断荷重が作用する事を防止できる。

又、請求項６に記載した様に、上記第一、第二の各締結部材の挿通方向を同じとすれば、両ブレーキディスクと鉄道車両用車輪とを組み立てる際、及び、分解する際の作業性が良好になる。又、ボルトとナットとの緩みの有無の確認等の日常の点検が行ない易い。

更に、請求項７に記載した様に、上記両ブレーキディスクの少なくとも一部を、アルミニウム合金基複合材料製とした場合、ばね下荷重を小さくできる構造で、各締結部材の軸力低下を十分に抑えられる。

［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１〜５、７に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本発明の特徴は、制動時に第一、第二のブレーキディスク１５、１６が熱膨張した場合でも、締結部材である、第一、第二のボルト１７、１８と第一、第二のナット１９、２０との間に作用する力を軽減して、これら各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間の軸力が早期に低下する事を抑えるべく、上記両ブレーキディスク１５、１６と鉄道車両用車輪３とを締結する構造を工夫した点にある。その他の構造及び作用は、前述の図８〜１０に示した従来構造の場合とほぼ同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する説明並びに図示を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、上記両ブレーキディスク１５、１６として、それぞれが円輪状である、基板２１と摩擦板２２とを組み合わせたものを使用している。これら両板２１、２２は、基板２１の外側面に摩擦板２２を貼着した状態で組み合わされている。本例の場合には、これら両板２１、２２を、アルミニウム合金にSiＣの如きセラミックスの粒子や繊維を分散させた、アルミニウム合金基複合材料製としている。尚、上記両板２１、２２のうち、ブレーキパッドと摺接し、特に強度が要求される摩擦板２２のみをアルミニウム合金基複合材料製とし、摩擦板２２程は強度が必要とされない上記基板２１を、セラミックスの粒子等を分散させていないアルミニウム合金製としても良い。一方、前記各ボルト１７、１８及び各ナット１９、２０は、上記アルミニウム合金基複合材料或はアルミニウム合金よりも線膨張係数が小さい、ステンレス鋼等の鉄系材料製としている。

又、前記各ボルト１７、１８及び各ナット１９、２０のうち、複数の第一のボルト１７、１７及び第一のナット１９、１９により、前記両ブレーキディスク１５、１６のうちの第一のブレーキディスク１５と、前記鉄道車両用車輪３とを結合している。又、残りの複数の第二のボルト１８、１８及び第二のナット２０により、前記第二のブレーキディスク１６と上記鉄道車両用車輪３とを結合している。又、上記第一、第二の各ボルト１７、１８の挿通方向は、互いに逆としている。即ち、上記各第一のボルト１７、１７は、上記鉄道車両用車輪３の裏面側（図３、４の左側）から挿通し、上記各第二のボルト１８、１８は、同じく表面側（図３、４の右側から）挿通している。又、これら各ボルト１７、１８は、上記鉄道車両用車輪３の円周方向に関して交互に配置している。

上記鉄道車両用車輪３の円周方向複数個所と、上記第一、第二のブレーキディスク１５、１６の円周方向複数個所とには、上記各ボルト１７、１８を挿通する為の第一、第二の取付孔４、５を、それぞれ軸方向に貫通した状態で形成している。これら各取付孔４、５は、上記各部材３、１５、１６を組み合わせた状態で、前記摩擦板２２よりも径方向内方に存在し、互いに整合する位置に配置される。この様な各取付孔４、５をそれぞれ挿通した上記各ボルト１７、１８の先端寄り部分には、皿ばね１３とワッシャ１４とを配置し、これら各ボルト１７、１８の先端部に形成した雄ねじ部に上記各ナット１９、２０を、それぞれ螺合・緊結する。

又、上記第一、第二の両ブレーキディスク１５、１６の円周方向複数個所で、各第二の取付孔５、５の間部分には、切り欠き２４、２４を形成している。即ち、上記第一、第二の両ブレーキディスク１５、１６のうちの一方のブレーキディスクの一部で、円周方向に関し、他方のブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪３とを結合する各ボルト（１７或は１８）及び各ナット（１９或は２０）と整合する部分に、それぞれ上記各切り欠き２４、２４を設けている。そして、これら各切り欠き２４、２４内に、上記各ナット（１９或は２０）及び上記皿ばね１３及びワッシャ１４を配置している。

言い換えれば、上記両ブレーキディスク１５、１６と上記鉄道車両車輪３とを組み合わせた状態で、これら両ブレーキディスク１５、１６にそれぞれ形成した各第二の取付孔５、５（或は切り欠き２４、２４）同士の位相を、互いに半ピッチずつずらしている。これにより、一方のブレーキディスクを挿通した各ボルト（１７或は１８）の先端部は、他方のブレーキディスクに形成した切り欠き２４、２４内に進入する。従って、上記各ボルト（１７或は１８）の先端部に上記皿ばね１３及びワッシャ１４を配置し、各ナット（１９或は２０）を螺合・緊結すればこれら各部材１３、１４、（１９或は２０）が、上記各切り欠き２４、２４内に配置される。

又、図示の例の場合、上記各ボルト１７、１８の頭部２３と上記両ブレーキディスク１５、１６の外側面との間にもワッシャ１４を配置している。このワッシャ１４は、これら両ブレーキディスク１５、１６の外側面内径寄り部分に、全周に亙って形成した環状溝９内に存在する。これにより、第一のブレーキディスク１５と鉄道車両車輪３とを各第一のボルト１７、１７の頭部２３と各第一のナット１９、１９との間に、第二のブレーキディスク１６と鉄道車両車輪３とを各第二のボルト１８、１８の頭部２３と各第二のナット２０、２０との間に、それぞれ、皿ばね１３とワッシャ１４、１４とを介した状態で挟持する。

尚、上記鉄道車両用車輪３に形成される上記各第一の取付孔４、４は、上記第一、第二のブレーキディスク１５、１６にそれぞれ形成される上記各第二の取付孔５、５を合計した個数分存在する。これに対して、上記両ブレーキディスク１５、１６は、それぞれに形成される各第二の取付孔５、５と各切り欠き２４、２４とを合わせた個数が、上記第一の取付孔４、４の個数と同じとなる。即ち、上記両ブレーキディスク１５、１６にそれぞれ形成される、上記各第二の取付孔５、５或は上記各切り欠き２４、２４の個数は、それぞれ上記各第一の取付孔４、４の個数の半分となる。

又、本例の場合、上記皿ばね１３は、上記各ナット（１９或は２０）の側面と、上記鉄道車両用車輪３の側面のうちの上記各第一の取付孔４、４の周囲部分との間にのみ設けている。これにより、上記皿ばね１３は、これら両側面にのみ、互いに離れる方向の弾力を付与している。言い換えれば、上記各ボルト１７、１８の頭部２３と上記両ディスクブレーキ１５、１６の外側面との間には皿ばねが存在せず、この頭部２３の側面を、ワッシャ１４のみを介して、上記両ブレーキディスク１５、１６の外側面に当接させている。尚、上記各ボルト１７、１８の挿通方向は、上述した説明と逆にしても良い。この場合には、これら各ボルト１７、１８の頭部２３が上記各切り欠き２４、２４内に配置される為、皿ばね１３を、この頭部２３と上記鉄道車両用車輪３の側面との間にのみ配置する。

又、本例の場合、前述の図８〜１０に示した従来構造と同様に、鉄道車両用車輪３及び前記両ブレーキディスク１５、１６にそれぞれ形成した各取付孔４、５の内周面と、これら各取付孔４、５を挿通する前記各ボルト１７、１８の中間部外周面との間に、これら各取付孔４、５の内周面に向けて弾力を付与する弾性部材である、ばね鋼、ステンレス鋼等の金属製のスプリングピン７ａ、７ａを設けている。但し、これら各スプリングピン７ａ、７ａは、上記図８〜１０に示した従来構造と比べて、ほぼブレーキディスクの厚さ１枚分、短くしている。そして、上記両ブレーキディスク１５、１６のうちの何れか一方のブレーキディスクに形成した各第二の取付孔５、５と、上記鉄道車両用車輪３に形成した各第一の取付孔４、４とに掛け渡す状態で、上記各スプリングピン７ａ、７ａを配置している。

上述の様な本例を構成する為に、例えば、上記各スプリングピン７ａ、７ａを、鉄道車両用車輪３に形成した各第一の取付孔４、４と、前記第一のブレーキディスク１５に形成した各第二の取付孔５、５とに圧入する。そして、前記各第一のボルト１７、１７を、上記各スプリングピン７ａ、７ａ内に挿通し、これら各第一のボルト１７、１７の先端部に皿ばね１３、ワッシャ１４を配置した状態で、この先端部に前記各第一のナット１９、１９をそれぞれ螺合・緊結する。又、前記第二のブレーキディスク１６と上記鉄道車両用車輪３との結合も、同様に行なう。

上述の様に構成する本例の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の場合、制動時に両ブレーキディスク１５、１６が熱膨張した場合でも、各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間に作用する力を軽減でき、これら各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間で、上記両ブレーキディスク１５、１６のうちの何れかのブレーキディスク及び鉄道車両用車輪３を挟持する力（軸力）が低下する事を抑えられる。又、上記鉄道車両ブレーキディスク付車輪を車両に組み付けた状態で、上記各ナット１９、２０と、キャリパ等の他の部材とが干渉しにくい構造を実現できる。

即ち、本例の場合、各第一のボルト１７、１７及び各第一のナット１９、１９により結合するのは、第一のブレーキディスク１５及び鉄道車両用車輪３のみである。一方、各第二のボルト１８、１８及び各第二のナット２０、２０により結合するのは、第二のブレーキディスク１６及び上記鉄道車両用車輪３のみである。従って、上記各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間には、何れか一方のブレーキディスク（１枚分）の熱膨張に基づく力のみが作用する。この結果、制動と走行との繰り返しに伴い、上記各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間に繰り返し作用する、上記熱膨張に基づく力が、軽減される。特に、本例の場合、上記両ブレーキディスク１５、１６は、アルミニウム合金基複合材料製としている為、これら両ブレーキディスク１５、１６の熱膨張量が、鉄系材料製の上記各ボルト１７、１８及び各ナット１９、２０よりも熱膨張量がかなり大きい。従って、上述の様に、熱膨張に基づき繰り返し作用する力の軽減と言う効果を、より顕著に得られる。そして、この様に、各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間に作用する力を軽減できれば、皿ばね１３がへたる等の、上記各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間で軸力が早期に低下する事を、防止できる。

尚、本例の場合には、上記両ブレーキディスク１５、１６の熱膨張に基づき、上記各ボルト１７、１８の軸方向に作用する力は、上記各ナット１９、２０と上記鉄道車両用車輪３の側面との間に配置した皿ばね１３のみにより吸収する。言い換えれば、前述の図８〜１０に示した従来構造と異なり、上記各ボルト１７、１８の頭部２３と上記鉄道車両用車輪３との間には、皿ばねを設けていない。但し、本例の場合、上述した様に、各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間には、何れか一方のブレーキディスク（１枚分）の熱膨張に基づく力だけが作用する。この為、皿ばねを上記頭部２３側に設けなくても、上記各ナット１９、２０側に設けた皿ばね１３のみで、上記熱膨張に基づき繰り返し作用する力を十分に吸収できる。

又、本例の場合、上記各第一、第二のボルト１７、１８を、上記鉄道車両用車輪３の円周方向に関して交互に配置している。この為、これら各第一、第二のボルト１７、１８及び、これら各第一、第二のボルト１７、１８に螺合する上記各第一、第二のナット１９、２０に作用する力をほぼ均等にできる。そして、一部のボルト１７、１８及びナット１９、２０に過大な力が作用する等の、これらボルト１７、１８とナット１９、２０との間の軸力が一部で低下する事を、防止できる。

又、本例の場合、前記第一、第二の両ブレーキディスク１５、１６のうちの一方のブレーキディスクに切り欠き２４、２４を設け、これら各切り欠き２４、２４内に、他方のブレーキディスクと鉄道車両用車輪３とを結合するナット（１９或は２０）、皿ばね１３及びワッシャ１４を配置している。この為、これら各部材（１９或は２０）、皿ばね１３及びワッシャ１４と、キャリパ等の他の部材とが干渉しにくくでき、スペースの有効利用を図れる。一方、上記各ボルト１７、１８の頭部２３と上記両ブレーキディスク１５、１６の外側面との間には、皿ばねを設けていない為、この頭部２３のこの外側面からの突出量は小さい。従って、この頭部２３と上記他の部材とも干渉しにくい。

又、本例の場合、前述の図８〜１０に示した従来構造と同様に、各取付孔４、５にスプリングピン７ａ、７ａを圧入している。この為、上記両ブレーキディスク１５、１６の熱膨張に基づく、これら両ブレーキディスク１５、１６と鉄道車両用車輪３との締結部での、径方向に関する寸法差が吸収可能となり、この締結部に大きな応力が発生する事を抑えられる。又、制動時に、上記両ブレーキディスク１５、１６と鉄道車両用車輪３との間に作用するせん断方向の荷重は、上記各スプリングピン７ａ、７ａにより支承する。この為、前記各ボルト１７、１８にせん断荷重が作用する事を防止できる。更に、本例の場合、上記両ブレーキディスク１５、１６を、アルミニウム合金基複合材料製としている為、ばね下荷重を小さくできる構造で、上記各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との間の軸力低下を十分に抑えられる。

［実施の形態の第２例］
図５〜７は、総ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、第一、第二の各ボルト１７、１８総ての挿通方向を同じとしている。即ち、各第一のボルト１７、１７と各第二のボルト１８、１８との何れも、表側（図７の右側）から、鉄道車両用車輪３に形成した各第一の取付孔４、４と、第一、第二の両ブレーキディスク１５、１６にそれぞれ形成した各第二の取付孔５、５とに挿通している。又、本例の場合、上記各第一のボルト１７、１７の頭部２３を、上記第二のブレーキディスク１６に形成した切り欠き２４、２４内に配置している。そして、上記第一のボルト１７、１７の頭部２３と上記鉄道車両用車輪３の側面との間に、皿ばね１３及びワッシャ１４を設けている。この様に構成される本例の場合、上記両ブレーキディスク１５、１６と上記鉄道車両用車輪３とを組み立てる際、及び、分解する際の作業性が良好になる。又、各ボルト１７、１８と各ナット１９、２０との緩みの有無の確認等の日常の点検を行ない易い。

即ち、上記鉄道車両用車輪３と上記両ブレーキディスク１５、１６とを組み立てる際には、通常、専用の機械により、各ボルト１７、１８或は各ナット１９、２０を締め付ける。本例の場合、各ボルト１７、１８を同一方向から挿通している為、車輪の片側で総ての各ボルト１７、１８或は各ナット１９、２０を締め付ける事ができ、又、締め付け方向が同じである。従って、上記専用の機械による締め付け作業及び分解作業が行ない易くなる。又、日常の点検の際に、緩みが生じている場合には、車両の外側から直ちに発見でき、点検作業を行ない易い。その他の構造及び作用は、上述の実施の形態の第１例と同様である。

本発明の実施の形態の第１例を示す斜視図。 同じく正面図。 図２の拡大Ａ−Ａ断面図。 図３の上半部拡大図。 本発明の実施の形態の第２例を示す斜視図。 同じく正面図。 図６の拡大Ｂ−Ｂ断面図。 鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の従来構造の１例を示す断面図。 図８のＣ部拡大断面図。 常温時の状態と温度上昇時の状態とを示す、図９のＤ−Ｄ拡大断面図。

符号の説明

１ 鉄道車両用ブレーキディスク付車輪
２ ブレーキディスク
３ 鉄道車両用車輪
４ 第一の取付孔
５ 第二の取付孔
６ スリット
７、７ａ スプリングピン
８ 摩擦面
９ 環状溝
１０ ボルト
１１ 頭部
１２ ナット
１３ 皿ばね
１４ ワッシャ
１５ 第一のブレーキディスク
１６ 第二のブレーキディスク
１７ 第一のボルト
１８ 第二のボルト
１９ 第一のナット
２０ 第二のナット
２１ 基板
２２ 摩擦板
２３ 頭部
２４ 切り欠き

Claims (7)

1. 鉄道車両用車輪と、この鉄道車両用車輪の両側に配置された、それぞれの外側面を制動用摩擦面とした一対のブレーキディスクと、これら両ブレーキディスクを構成する材料よりも線膨張係数が小さい材料製である、複数の締結部材とを備え、これら各締結部材によりこれら両ブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪とを結合して成る鉄道車両用ブレーキディスク付車輪に於いて、
   上記各締結部材のうち、複数の第一の締結部材により上記両ブレーキディスクのうちの第一のブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪とを結合し、残りの複数の第二の締結部材により第二のブレーキディスクとこの鉄道車両用車輪とを結合している事を特徴とする鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。
2. 上記第一、第二の各締結部材を、上記鉄道車両用車輪の円周方向に関して交互に配置している、請求項１に記載した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。
3. 上記第一、第二の両ブレーキディスクのうちの一方のブレーキディスクの一部で、円周方向に関し、他方のブレーキディスクと上記鉄道車両用車輪とを結合する締結部材と整合する部分に切り欠きを設けており、この切り欠き内にこの締結部材の片側の端部を配置している、請求項１又は請求項２に記載した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。
4. 上記第一、第二の各締結部材が、上記鉄道車両用車輪及び上記両ブレーキディスクにそれぞれ形成された取付孔を挿通するボルトと、このボルトの先端部に螺合されるナットと、このボルトの頭部とこのナットとのうちの何れか一方の部材の側面と、上記鉄道車両用車輪の側面との間に配置され、これら両側面に互いに離れる方向に弾力を付与する皿ばねとを備えるものであり、この皿ばね及び上記一方の部材は、前記一方のブレーキディスクに設けた切り欠き内に存在する、請求項３に記載した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。
5. 上記鉄道車両用車輪及び上記両ブレーキディスクにそれぞれ形成された各取付孔の内周面と、これら各取付孔を挿通するボルトの外周面との間に、これら各取付孔の内周面に向けて弾力を付与する弾性部材を設けている、請求項４に記載した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。
6. 上記第一、第二の各締結部材の挿通方向を同じとした、請求項１〜５のうちの何れか１項に記載した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。
7. 上記両ブレーキディスクの少なくとも一部を、アルミニウム合金基複合材料製とした、請求項１〜６のうちの何れか１項に記載した鉄道車両用ブレーキディスク付車輪。

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