JP2019082230A - Tread friction piece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄道車両の車輪の踏面に押し当てられて該車輪の制動を行う踏面制輪子や該踏面を研磨しレール及び車輪間の摩擦係数の低下を防ぐための踏面研摩子などの該踏面に作用する踏面摩擦子であって、特に、車輪のフランジ部に潤滑性を与える固形潤滑材を含む踏面摩擦子に関する。 The present invention is a tread surface controlling element which is pressed against a tread surface of a wheel of a railway vehicle to brake the wheel, and a tread surface such as a tread surface polishing element for polishing the tread surface to prevent a decrease in the friction coefficient between the rail and the wheel. In particular, the present invention relates to a tread friction element including a solid lubricant which imparts lubricity to a flange portion of a wheel.
曲線路を走行している鉄道車両において、車輪のフランジ部の潤滑が不足していると、レールとの接触により車輪の摩耗が進行し、フランジ部の寸法が変化して安全な走行の妨げとなり得ることもある。そこで、特に車輪のフランジ喉元に潤滑性を与える装置が提案されている。 In a railway vehicle traveling on a curved road, if the flanges of the wheels are not sufficiently lubricated, the contact with the rails causes wear of the wheels, and the dimensions of the flanges change, which hinders safe traveling. I also get it. Therefore, a device has been proposed which imparts lubricity particularly to the flange throat of the wheel.
例えば、特許文献1では、ブレーキシューの裏当てプレートのフランジ部分に車輪のフランジに係合可能な摩擦表面を備えており、かかる摩擦表面に固体低摩擦係数改質材を含有する摩擦材料を与えたブレーキシューを開示している。かかる改質材を車輪フランジに塗布することで、結果的にこれを軌間面に移すことができて、車輪及びレールの摩耗を減少させるとともに、エネルギ消費量を減少させ、且つ、騒音レベルを低下させ、更に、レールのクライム傾向を減少させるとしている。このような固体摩擦改質材としては、二硫化モリブデン、グラファイト、またはその結合体からなるとしている。
For example, in
一方、レール及び車輪間の摩擦係数の低下を防ぐために車輪の踏面に間欠的に押し当てられて該踏面を研磨する踏面研摩子に対して、該車輪のフランジ喉元に潤滑性を与える装置を組み込んだものも提案されている。 On the other hand, in order to prevent a decrease in the coefficient of friction between the rail and the wheel, a device is provided which imparts lubricity to the flange throat of the wheel with respect to a tread surface polishing pad which is intermittently pressed against the tread of the wheel to polish the tread. Some are also proposed.
例えば、特許文献2では、油を噴射する噴射具を研摩子に埋め込んで、この噴射具から車輪に向けて油を噴射し潤滑材を付与する方法を開示している。なお、液体潤滑材であるから、噴射具の車輪に対するギャップを安定させる必要が生じるため、研摩子の後退位置を規制するとしている。
For example,
更に、特許文献3では、踏面研摩子や踏面制輪子(ブレーキシュー)などの踏面に作用する踏面摩擦子の側面に固形潤滑材を接着した一体型踏面摩擦子を開示しており、特に、摩擦子及び固形潤滑材の間に断熱機能を与える接着層を介在させた一体型踏面摩擦子を開示している。摩擦子が車輪の踏面に押付けられ摩擦熱を発生させ、摩擦子を固定しているバックメタルも加熱する。ここで、固形潤滑材はバックメタルと当接しておらず、更に、摩擦子との間の接着層でも断熱されている。故に、固形潤滑材は加熱せず、例えば、樹脂などからなる樹脂系潤滑材を利用し得るとしている。
Furthermore,
上記したように、摩擦子の側面に固形潤滑材を接着した一体型踏面摩擦子において、摩擦子及び固形潤滑材の間に断熱機能を与える接着層を介在させることで、固形潤滑材に比較的融点の低い樹脂系潤滑材を用い得るようになる。一方、このような樹脂系潤滑材と摩擦子本体ではその硬さが大きく異なり、接着層部分に対応する車輪の踏面部分に異常摩耗が観察されることがわかった。 As described above, in the integrated tread friction element in which the solid lubricant is adhered to the side surface of the friction element, the solid lubricant can be relatively separated by interposing an adhesive layer providing a heat insulating function between the friction element and the solid lubricant. It becomes possible to use a resin-based lubricant having a low melting point. On the other hand, it was found that the hardness of such a resin-based lubricant and the friction element main body were significantly different, and abnormal wear was observed on the tread surface portion of the wheel corresponding to the adhesive layer portion.
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、良好な踏面を維持しつつ車輪のフランジ部に潤滑性を与える固形潤滑材を与えた踏面摩擦子の提供にある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a tread surface friction element provided with a solid lubricant which imparts lubricity to a wheel flange while maintaining a good tread surface. It is in.
本発明による踏面摩擦子は、鉄道車両の車輪の踏面に押し当てられて該踏面に作用する踏面摩擦子であって、駆動機構に接続するバックプレート部に背面を取り付けられた摩擦子本体部と、前記摩擦子本体部の側部に突出し前記車輪のフランジ部に潤滑性を与える固形潤滑材部と、を組み合わせた一体型踏面摩擦子において、前記摩擦子本体部及び前記固形潤滑材部の境界層にその厚さ方向の組成傾斜が与えられていることを特徴とする。 The tread friction element according to the present invention is a tread friction element pressed against and acting on a tread surface of a wheel of a railway vehicle, wherein the friction element body has a back plate attached to a back plate portion connected to a drive mechanism. An integral type tread surface friction element combined with a solid lubricant portion projecting on a side portion of the friction element main body and imparting lubricity to a flange portion of the wheel; a boundary of the friction element main portion and the solid lubricant portion It is characterized in that the layer is given a compositional gradient in its thickness direction.
かかる発明によれば、良好な踏面を維持しつつ車輪のフランジ部に潤滑性を与えることができるとともに、摩擦子本体部及び固形潤滑材部の境界層を組成傾斜させることで熱的及び機械的耐性を高めて固形潤滑材部の脱落を防止できる。 According to this invention, it is possible to impart lubricity to the flange portion of the wheel while maintaining a good tread surface, and thermally and mechanically by making the boundary layers of the friction element main body portion and the solid lubricant portion inclined. The resistance can be enhanced to prevent the solid lubricant portion from falling off.
上記した発明において、前記踏面への押し当て面において、前記摩擦子本体部から前記境界層へ向けて段差を有しない平滑面であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、踏面の異常摩耗を良好に予防し、良好な踏面を維持できる。 In the invention described above, the pressing surface against the tread surface may be a smooth surface having no step from the friction element main body toward the boundary layer. According to this invention, abnormal wear of the tread surface can be well prevented, and a good tread surface can be maintained.
上記した発明において、前記境界層は前記バックプレート部の下部にあることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、組成傾斜した境界層の背面全体をバックプレートで支持し、境界層への剪断力を小さくできる。 In the above invention, the boundary layer may be located below the back plate portion. According to this invention, the entire back surface of the compositionally inclined boundary layer can be supported by the back plate, and the shear force on the boundary layer can be reduced.
上記した発明において、前記固形潤滑材部及び前記摩擦子本体部は、その一部に熱硬化性樹脂を含んでいることを特徴としてもよい。また、前記熱硬化性樹脂は、多孔性材料からなる前記摩擦子本体部に浸入して前記境界層を与えていることを特徴としてもよい。また、前記熱硬化性樹脂は、フェノールレジンを含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、組成傾斜した境界層を容易に得ることができる。 In the above-described invention, the solid lubricant portion and the friction element main body may partially include a thermosetting resin. The thermosetting resin may be introduced into the friction element main body made of a porous material to provide the boundary layer. Further, the thermosetting resin may be characterized by including a phenol resin. According to this invention, it is possible to easily obtain a compositionally graded boundary layer.
上記した発明において、前記固形潤滑材部は二硫化モリブデン及びグラファイト、又はその混合物を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、組成傾斜した境界層を簡単に得ることができる。 In the above invention, the solid lubricant portion may be characterized by containing molybdenum disulfide and graphite, or a mixture thereof. According to this invention, it is possible to easily obtain a compositionally graded boundary layer.
本発明による踏面摩擦子について図1乃至図3を用いて詳細に説明する。 The tread friction element according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
図1に示すように、踏面摩擦子10は、鉄道車両の車輪1の踏面2に当接する位置と離間した位置との間で移動可能となるよう駆動機構9によって支持されている。つまり、踏面摩擦子10は、駆動機構9によって踏面2に押し当てられて、踏面2を研磨したり踏面2を介して車輪1を制動したりして、踏面2に作用できる。すなわち、踏面摩擦子10は、押し当てられた踏面2に作用する踏面研摩子や踏面制輪子などである。踏面摩擦子10は車両の走行中において、車輪1の制動の必要な時にもしくは踏面2の研磨を必要とするときに用いられる。車両の走行中に用いられるので、踏面摩擦子10は、レール4に接触しない範囲で、駆動機構9の設置位置の都合等によって配置される。つまり、踏面摩擦子10は、同図に示すように車輪1の上方に配置される他、車両の進行方向に対して車輪1の前方や後方にも配置され得る。車輪1の踏面2の内側(軌間側)にはフランジ3が備えられており、フランジ3は踏面摩擦子10の踏面2への当接時に踏面摩擦子10の内側に位置する。
As shown in FIG. 1, the tread
図2に示すように、踏面摩擦子10は、駆動機構9に接続されるバックプレート11と、バックプレート11に背面を支持される摩擦子本体部12と、摩擦子本体部12の側部に突出して背面側にバックプレート11を配置されない固形潤滑剤部13とを含む。
As shown in FIG. 2, the tread
摩擦子本体部12と固形潤滑剤部13とは、互いの組成成分の比率を傾斜させた境界層14を介して組み合わされて一体化している。つまり、境界層14は、組成傾斜するための幅Wを有しており、摩擦子本体部12の一部であるとともに固形潤滑剤部13の一部でもある。摩擦子本体部12及び固形潤滑剤部13は、踏面2に当接する当接面15の形状を踏面2の形状に合わせた曲面としている。他方、摩擦子本体部12のバックプレート11側の面は、バックプレート11の形状に合せて略平面とされている。なお、バックプレート11は、駆動機構9への接続に用いられる接続金具11aを背面に備えている。
The friction element
また、境界層14は、その背面全体をバックプレート11に支持されるようバックプレート11の下部に位置する。これによって、境界層14は、その主面に沿った方向の剪断力を生じないようバックプレート11によって支持されることになる。さらに、踏面2へ押し当てられる当接面15は、摩擦子本体部12から境界層14へ向けて段差を有しない平滑面とされており、踏面2の異常摩耗を防止するようにされている。
Also, the
摩擦子本体部12は、固形潤滑剤部13を形成する固形潤滑剤をその一部に含ませて、組成傾斜した境界層14を容易に得られるものである。そのため、熱硬化性樹脂を固形潤滑剤とする場合には、熱硬化性樹脂を硬化させる前に含浸させる空隙を有する多孔性材料を用いることができる。多孔性材料でなくとも、固形潤滑剤部13の熱硬化性樹脂とともに組成傾斜した境界層14を得られるものであればよい。また、より高温でも溶融しない材料を固形潤滑剤とする場合には、これらの材料と成形前に混合して焼成・焼結などの成形加工で組成傾斜した境界層を得られる原料粉末から成形される樹脂成型体や焼結合金などによって得られる摩擦子とすることができる。つまり、摩擦子本体部12及び固形潤滑材部13の間の境界層14はその厚さ方向に組成傾斜を与えられるのである。
The friction element
固形潤滑剤部13は、上記したように、摩擦子本体部12を多孔性材料としたときに含浸させて硬化させることのできる熱硬化性樹脂や、摩擦子本体部12の原料粉末と混合した上で摩擦子に成形加工できる材料からなる。例えば、フェノールレジンなどの熱硬化性樹脂や、二硫化モリブデン、グラファイト、及びこれらの混合物を用い得る。熱硬化性樹脂を用いた場合は、境界層14を容易に組成傾斜させ得る。他方、二硫化モリブデンなどの比較的溶融温度の高い材料を用いた場合は摩擦子の原料粉末との配合比率を変化させることで境界層14を形成させることができて、組成傾斜を簡単に得られる。
As described above, the
図3に示すように、踏面摩擦子10は、車輪1の車軸を含む断面において、踏面2の傾斜に沿って当接面15を傾斜させている。また、固形潤滑剤部13をフランジ3の喉元に押し当てることができる。これによって、踏面摩擦子10は、フランジ3の喉元を含めたフランジ部に潤滑性を与えつつ、車輪1の良好な制動を維持することができ、もしくは、レール4と車輪1との間の摩擦係数の低下を防ぐよう踏面2を研磨することができる。つまり、良好な踏面2を維持できる。
As shown in FIG. 3, the tread
このとき、固形潤滑剤部13は、バックプレート11には接続されておらず、温度上昇を抑制される。さらに、固形潤滑剤部13は、温度の上昇した場合に摩擦子本体部12との熱膨張の差を組成傾斜させた境界層14で吸収し得て、熱的耐性を高め得る。また、境界層14の主面に沿った方向の剪断力もこの境界層14の厚さ方向の組成傾斜によって分散し得て、機械的耐性を高め得る。これらによって、固形潤滑材部13は脱落を防止される。
At this time, the
以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。 As mentioned above, although the typical example by the present invention and the modification accompanying it were described, the present invention is not necessarily limited to this, and can be suitably changed by those skilled in the art. That is, one of ordinary skill in the art would be able to find various alternative embodiments and modifications without departing from the scope of the appended claims.
10 踏面摩擦子
11 バックプレート
12 摩擦子本体部
13 固形潤滑剤部
14 境界層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
駆動機構に接続するバックプレート部に背面を取り付けられた摩擦子本体部と、
前記摩擦子本体部の側部に配置され前記車輪のフランジ部に潤滑性を与える固形潤滑材部と、を組み合わせた一体型踏面摩擦子において、
前記摩擦子本体部及び前記固形潤滑材部の境界層にその厚さ方向の組成傾斜が与えられていることを特徴とする踏面摩擦子。 A tread friction element which is pressed against a tread of a wheel of a railway vehicle and acts on the tread,
A friction element main body attached to the back surface to a back plate connected to the drive mechanism;
In an integrated tread surface friction element combining a solid lubricant portion disposed on a side portion of the friction element main body and providing lubricity to a flange portion of the wheel,
A tread surface friction element characterized in that composition gradients in the thickness direction are given to a boundary layer of the friction element main body portion and the solid lubricant portion.
The tread friction element according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid lubricant portion includes molybdenum disulfide and graphite, or a mixture thereof.
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