JP3818212B2 - 鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造及び鉄道車両用の車輪並びに輪軸 - Google Patents

Description

【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ボルトとナット用いて締結する構造、及び、この締結構造を使用してブレーキディスクを締結した鉄道車両用車輪や輪軸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用のディスクブレーキは、車輪の側面にブレーキディスクを取り付けるタイプと、車軸に取り付けるタイプがある。図４に示したものは、車輪の側面にブレーキディスクを取り付けるタイプであるが、このようなタイプでは、例えば図５に示したような形状の２枚で対をなすブレーキディスク１ａ，１ｂの取り付けは、これらブレーキディスク１ａ，１ｂと車輪２に夫々設けた締結用孔１ａａ，１ｂａ，２ａを貫通させたボルト３にナット４を螺合させることにより行なっている。
【０００３】
図４中の５は車輪２とボルト３間に介設されたブッシュ、６ａ，６ｂはブレーキディスク１ａ，１ｂとボルト３間に介設された鍔付スリーブ、７はナット４の緩み止めのためにボルト３とナット４の座面側に夫々配置されたばね座金であり、実際にはこのばね座金７の他に結束バンドによってもナット４の緩みが防止されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様なボルトとナットによるブレーキディスクの取り付けにおいては、ブレーキディスクの締結用孔に嵌入した鍔付スリーブとボルトが接触し、ボルトの軸部が腐食するという問題があり、ボルトは前記鍔付スリーブと接触しないように取り付ける必要があった。
【０００５】
ところが、制動時、ブレーキディスクを外周側（図４（ｂ）における紙面上下方向）から押し付けると、ブレーキディスクに負荷される制動トルクが前記ボルトとナットによる締結力を上回り、前記鍔付スリーブとボルト間に存在する隙間分、ブレーキディスクが車輪の円周方向にずれることになる。
【０００６】
ブレーキディスクが車輪の円周方向にずれた場合、ボルトに剪断荷重が過剰に負荷され、また、輪軸のバランス異常が発生する等の問題が生じ、車両走行中に異常振動が発生したり、ボルトが折損したりする場合がある。
【０００７】
また、制動時にはブレーキディスクは摺動熱により膨張する一方、冷却時には収縮することを繰返すので、ボルト締結部は、制動時には外周側に、また、冷却時には内周側に移動することを繰返すことになる。
【０００８】
従って、近年の減速度及び制動負荷が大きいブレーキにおいては、ボルトの負担が大きくなる傾向にあった。
【０００９】
また、近年は、軽量で摺動特性に優れたアルミニウム材製のブレーキディスクが多く採用されるようになってきているが、鋼に比べて熱膨張係数が大きいので、前記した問題はより助長されることになる。加えて、アルミニウム材は鋼に比べて軟らかいので、ボルトによる取付け力を大きくすることができず、前記ずれが発生しやすくなる。
【００１０】
なお、上記した問題を解決するべく、ブレーキディスクと車輪の座面で発生するずれを防止するために、キーを設けることが考えられるが、この様にキーを設ける方法では、車輪側の孔数を増加する必要があり、車輪の安全率を低下させることになるので、望ましい方法とはいえない。
【００１１】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、車輪の基本的な形状を変更することなく、ボルトの締結部に挿入するのみでブレーキディスクのずれを防止可能な締結構造、及び、この締結構造を使用してブレーキディスクを締結した鉄道車両用車輪や輪軸を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造は、車輪或いは車軸に取り付けたディスク取り付け部品に設けたブレーキディスクの締結用孔にキー付ブッシュが挿入されており、当該キー付ブッシュは、締結用ボルトを貫通させるための長円形或いは楕円形の孔と、上下端のうちの少なくともどちらか一方に舌片を備え、当該舌片が、ブレーキディスク又は車輪或いは前記ディスク取り付け部品に設けられた凹部に係合し、前記長円形或いは楕円形の孔の長軸が半径方向に、短軸が円周方向になるように取り付けられていることとしている。
【００１３】
そして、このような締結構造を使用して鉄道車両用車輪や輪軸にブレーキディスクを締結することで、車輪の基本的な形状を変更することなく、ブレーキディスクのずれを効果的に防止できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造は、ボルトとナットを用いた鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造であって、車輪或いは車軸に取り付けたディスク取り付け部品に設けたブレーキディスクの締結用孔にキー付ブッシュが挿入されており、当該キー付ブッシュは、締結用ボルトを貫通させるための長円形或いは楕円形の孔と、上下端のうちの少なくともどちらか一方に舌片を備え、当該舌片が、ブレーキディスク又は車輪或いは前記ディスク取り付け部品に設けられた凹部に係合し、前記長円形或いは楕円形の孔の長軸が半径方向に、短軸が円周方向になるように取り付けられたものである。
【００１５】
本発明に係る締結構造によれば、設置位置の固定が容易に行えるのみならず、この固定した状態のブッシュに貫通するボルトの、長軸方向の移動を許容することができるようになる。
【００１６】
そして、前記キー付ブッシュを軸方向に二分割した場合には、キー付ブッシュの上下端に舌片を設けた場合でも、車輪或いはディスク取り付け部品への取り付けが容易に行えるようになる。
【００１７】
また、本発明に係る鉄道車両用車輪は、前記の本発明に係る締結構造を用い、側面にブレーキディスクを締結したものである。
【００１８】
また、本発明に係る鉄道車両用輪軸は、前記の本発明に係る締結構造を用い、車軸に取り付けたディスク取り付け部品に、ブレーキディスクを締結したものである。
【００１９】
本発明に係る鉄道車両用車輪或いは輪軸によれば、前記したキー付ブッシュを長軸が半径方向に、短軸が円周方向となるように固定しているので、ブレーキディスクの円周方向のずれを抑制しつつ、制動時におけるブレーキディスクの膨脹・収縮を許容することができるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係る鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造、鉄道車両用車輪、輪軸を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る締結構造を用いてブレーキディスクを側面に締結した鉄道車両用車輪の締結部の要部拡大図、図２は本発明に係る締結構造に使用するキー付ブッシュの１実施例を示す図、図３は本発明に係る鉄道車両用輪軸の説明図である。
【００２１】
図１〜図３において、１１は例えば図４に示したように、車輪２の両側面にブレーキディスク１ａ，１ｂを取り付ける際に、車輪２に設けた締結用孔２ａに嵌入される本発明に係る締結構造に使用するキー付ブッシュであり、図２に示すような構成となっている。
【００２２】
すなわち、本発明に係る締結構造に使用するキー付ブッシュ１１は、締結用のボルト３を貫通する孔１１ａが、例えば図２に示すように長円形に形成され、このキー付ブッシュ１１に貫通状に取り付けられるボルト３が、長軸方向（図２（ａ）に示す紙面上下方向）に移動するのを許容できるようになっている。
【００２３】
加えて、本発明に係る締結構造に使用するキー付ブッシュ１１は、例えば軸方向に２分割され、その上端にはこのキー付ブッシュ１１を車輪２の締結用孔２ａに嵌入した際、その位置を固定する舌片１１ｂが、例えば前記孔１１ａの長軸方向に設けられている。
【００２４】
本実施例では、図１（ｂ）（ｃ）に示したように、舌片１１ｂに係合する凹部１ａｂ，１ｂｂを、ブレーキディスク１ａ，１ｂの前記舌片１１ｂに対応する側に半径方向に設けることで、舌片１１ｂとでキー付ブッシュ１１が設置状態で固定されるものを示しているが、車輪の両側に舌片１１ｂに係合する凹部を設けても良い。
【００２５】
そして、例えば上記のキー付ブッシュ１１を、車輪１２の締結用孔１２ａにその両側から、図１（ａ）（ｂ）に示したように嵌入し、ボルト３とナット４を用いてブレーキディスク１ａ，１ｂをその側面に締結したものが、本発明に係る鉄道車両用車輪である。
【００２６】
また、本発明に係る締結構造は、上記の本発明に係る車輪のように、その側面にブレーキディスク１ａ，１ｂを取り付けるタイプだけではなく、図３に示したような、車軸１３に取り付けたディスク取り付け部品１５の締結孔に、ボルトとナットを用いてブレーキディスク１ａ，１ｂ取り付けるタイプにも適用できることは言うまでもない。
【００２７】
このようなボルトとナットを用いて車軸１３に取り付けたディスク取り付け部品１５の締結孔にブレーキディスク１ａ，１ｂを取り付けたものが本発明に係る輪軸１４（図３参照）である。
【００２８】
上記の本発明に係る鉄道車両用車輪１２或いは輪軸１４では、前記したキー付ブッシュ１１の孔１１ａを、長軸が半径方向に、短軸が円周方向となるように固定しているので、ブレーキディスク１ａ，１ｂの円周方向のずれを抑制しつつ、制動時におけるブレーキディスク１ａ，１ｂの膨脹・収縮を許容することができるようになる。
【００２９】
ちなみに、上記の本発明に係る締結構造を適用した本発明に係る鉄道車両用車輪を用いて、制動試験機にて制動試験を行なった結果、鍛鋼製はもとよりアルミニウム製のブレーキディスク１ａ，１ｂの場合も、通常よりも１０〜２０％アップの高負荷を作用させた際にも、ボルト３の負荷は増大することがなかった。また、ブレーキディスク１ａ，１ｂの膨張、収縮に対しても十分に許容することができ、ボルト３とブレーキディスク１ａ，１ｂに嵌入した鍔付スリーブ６ａ，６ｂとの接触はなく、何ら問題は発生しなかった。
【００３０】
本実施例では、キー付ブッシュ１１の、締結用ボルトを貫通する孔１１ａが長円形のものを示したが、この孔１１ａの形状は楕円形等、一方向の移動のみを許容するものであればよいことは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車輪の基本的な形状を変更することなく、ボルトの締結部に挿入するのみで、従来のブレーキディスクの締結力を維持しながら、ブレーキディスクの熱膨張、収縮によるボルトの負担を軽減し、高トルクの高負荷制動時においても、ブレーキディスクのずれを防止でき、ボルトの負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る締結構造を用いてブレーキディスクを側面に締結した鉄道車輪の締結部の要部拡大図で、（ａ）は円周方向、（ｂ）は半径方向、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】 本発明に係る締結構造に使用するキー付ブッシュの１実施例を示す図で、（ａ）は平面から見た図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】 本発明に係る輪軸の説明図である。
【図４】 ブレーキディスクを側面に締結した鉄道車輪の説明図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は従来の締結部の要部拡大図である。
【図５】 ブレーキディスクの一例を示した図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１ａ ブレーキディスク
１ｂ ブレーキディスク
１ａａ 締結用孔
１ｂａ 締結用孔
１ａｂ 凹部
１ｂｂ 凹部
３ ボルト
４ ナット
１１ キー付ナット
１１ａ 孔
１１ｂ 舌片
１２ 車輪
１２ａ 締結用孔
１３ 車軸
１４ 輪軸
１５ ディスク取り付け部品

Claims (4)

1. ボルトとナットを用いた鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造であって、
   車輪或いは車軸に取り付けたディスク取り付け部品に設けたブレーキディスクの締結用孔にキー付ブッシュが挿入されており、
   当該キー付ブッシュは、締結用ボルトを貫通させるための長円形或いは楕円形の孔と、上下端のうちの少なくともどちらか一方に舌片を備え、
   当該舌片が、ブレーキディスク又は車輪或いは前記ディスク取り付け部品に設けられた凹部に係合し、前記長円形或いは楕円形の孔の長軸が半径方向に、短軸が円周方向になるように取り付けられていることを特徴とする鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造。
2. 前記キー付ブッシュが軸方向に二分割されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造。
3. 請求項１又は２に記載の締結構造を用い、側面にブレーキディスクを締結したことを特徴とする鉄道車両用車輪。
4. 請求項１又は２に記載の締結構造を用い、車軸に取り付けたディスク取り付け部品に、ブレーキディスクを締結したことを特徴とする鉄道車両用輪軸。

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