JP4478067B2

JP4478067B2 - Wheels with brake discs for railway vehicles

Info

Publication number: JP4478067B2
Application number: JP2005153456A
Authority: JP
Inventors: 政和北原; 誠哉村山; 賢治郎上林; 克高林
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: JP2006329315A

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し、制動時のブレーキディスクの熱膨張に拘らず、締結部材及びこの締結部材を挿通する為の孔付近に大きな応力を発生しにくくできる構造の実現を図るものである。 The present invention relates to an improvement of a wheel with a brake disc for a railway vehicle that constitutes a braking device for a high-speed railway vehicle such as a Shinkansen, for example. Therefore, it is intended to realize a structure that can hardly generate a large stress near the hole.

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、電気式の制動装置が作動し、所定の速度まで減速した後にディスクブレーキが作動し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、高速走行中でもディスクブレーキが作動する場合がある。 High-speed railway vehicles such as Shinkansen usually use electric and mechanical braking devices, and disk brakes are often used as the mechanical type. In such a high-speed railway vehicle using a disc brake, when braking from a high speed, usually, an electric braking device is first activated, and after decelerating to a predetermined speed, the disc brake is activated to stop the vehicle. Let Further, when an emergency such as an earthquake occurs during traveling, the disc brake may operate even during high-speed traveling.

この様なディスクブレーキとして、従来から、鉄道車両用車輪の両側に一対のブレーキディスクを結合して成る一体型のブレーキディスク付車輪を使用する事が考えられている。この様なブレーキディスク付車輪は、鉄道車両用車輪の複数個所に形成した第一の取付孔と、各ブレーキディスクの一部でこれら各第一の取付孔に整合する複数個所に形成した第二の取付孔とに挿通したボルトとナットとを螺合し、更に緊締する事により、上記鉄道車両用車輪とブレーキディスクとを一体に結合している。 As such a disc brake, it has been conventionally considered to use a wheel with an integrated brake disc formed by connecting a pair of brake discs on both sides of a railcar wheel. Such brake disc-equipped wheels include first mounting holes formed at a plurality of locations on the railcar wheel, and second portions formed at a plurality of locations that align with the first mounting holes at a portion of each brake disc. The bolts and nuts inserted into the mounting holes are screwed together and further tightened, whereby the railway vehicle wheel and the brake disk are integrally coupled.

この様なブレーキディスク付鉄道車両用車輪の場合、制動に伴う各ブレーキディスクと摩擦材との摩擦に伴う発熱により、このブレーキディスクが大きく温度上昇する。この場合でも、各ブレーキディスクとして、鉄道車両用車輪と同様に鉄系材料を使用するのであれば、高速走行中からディスクブレーキが作動する事によりブレーキディスクが大きく温度上昇する場合でも、このブレーキディスクの熱膨張が過大とはなりにくい。この為、この熱膨張に基づく、各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大きく異なる事により、ボルトとこのボルトを挿通する孔の内周付近とに突っ張りが生じると言った問題は生じにくい。又、各ブレーキディスクとして鉄系材料を使用する場合には、従来から、鉄道車両用車輪に形成した第一の取付孔の内径を、各ブレーキディスクに形成した第二の取付孔の内径と同じか、若しくは、若干大きめに設定し、これら各第二の取付孔の内径よりも僅かに小さい外径を有するボルトを、上記各第一の取付孔及び各第二の取付孔に挿通する事が行なわれている。 In the case of such a railway vehicle wheel with a brake disk, the temperature of the brake disk increases greatly due to heat generated by friction between each brake disk and the friction material accompanying braking. Even in this case, if an iron-based material is used for each brake disc as in the case of railway vehicle wheels, even if the brake disc rises in temperature due to the disc brake being activated during high-speed running, this brake disc The thermal expansion of is unlikely to be excessive. For this reason, it is said that the bolt and the inner periphery of the hole through which the bolt is inserted are stretched due to the large difference in dimensions at the fastening portion between each brake disk and the railcar wheel based on this thermal expansion. The problem is less likely to occur. Also, when using an iron-based material as each brake disk, the inner diameter of the first mounting hole formed in the wheel for a railway vehicle is the same as the inner diameter of the second mounting hole formed in each brake disk. Alternatively, a bolt that is set slightly larger and has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of each of the second mounting holes may be inserted into each of the first mounting holes and the second mounting holes. It is done.

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。 On the other hand, in recent years, with the increase in speed of railway vehicles, there has been a demand for reducing unsprung weight, and a brake disk is composed of a lightweight aluminum alloy or a lightweight and wear-resistant aluminum alloy-based composite material. Things are being considered. As an aluminum alloy matrix composite material, for example, it is considered to use a material in which ceramic particles and fibers such as SiC are dispersed in an aluminum alloy.

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、熱伝導率及び熱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、熱伝導率及び熱膨張係数が、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。例えば、ブレーキディスクをアルミニウム合金製とした、一体型のブレーキディスク付車輪を使用したディスクブレーキで、高速からディスクブレーキを作動させた場合には、このブレーキディスク付車輪が４００℃以上の高温となり、温度上昇によるブレーキディスクの熱膨張が著しく大きくなる場合がある。又、３００ｋｍ／ｈの高速走行時にディスクブレーキを作動させた場合には、鉄道車両用車輪とブレーキディスクとの締結部近傍での半径方向片側での熱膨張量の差が約２．５mmにも及ぶ場合がある。 However, aluminum alloys and aluminum alloy matrix composite materials have higher thermal conductivity and thermal expansion coefficient than iron-based materials. For example, an aluminum alloy-based composite material may have a thermal conductivity and a thermal expansion coefficient that are approximately twice as much as those of an iron-based material. For this reason, when a brake disk is constituted by an aluminum alloy or an aluminum alloy matrix composite material, it is necessary to take an appropriate measure against thermal expansion of the brake disk due to a brake load. For example, when the disc brake is operated from a high speed with a disc brake using an integrated brake disc wheel made of an aluminum alloy brake disc, the wheel with the brake disc becomes a high temperature of 400 ° C. or higher. In some cases, the thermal expansion of the brake disk due to the temperature increase may be significantly increased. In addition, when the disc brake is operated at a high speed of 300 km / h, the difference in the amount of thermal expansion on one side in the radial direction near the fastening portion between the railcar wheel and the brake disc is about 2.5 mm. It may reach.

これに対して、従来から一般的に採用されている鉄道車両用車輪とブレーキディスクとの締結方式の場合、ブレーキディスクの締結部付近の熱膨張が僅かである事を前提としている。この為、熱伝導率及び熱膨張係数が大きい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、上記熱膨張に基づく締結部での応力変動を抑える為の特別な考慮が必要になる。 On the other hand, in the case of the fastening method of a railway vehicle wheel and a brake disc that has been generally adopted conventionally, it is assumed that thermal expansion in the vicinity of the fastening portion of the brake disc is slight. For this reason, when a brake disk is composed of an aluminum alloy or aluminum alloy matrix composite material having a large thermal conductivity and coefficient of thermal expansion, special considerations are required to suppress stress fluctuations at the fastening portion based on the thermal expansion. become.

一方、特許文献１には、アルミニウム合金基複合材料製のブレーキディスクに形成した第二の取付孔の内径を、鉄道車両用車輪に形成した第一の取付孔の内径よりも大きくすると共に、これら各第一の取付孔の中心を、上記各第二の取付孔の中心よりも、鉄道車両用車輪の径方向に関して外側に位置させた状態で、ブレーキディスクと鉄道車両用車輪とを一体に結合したブレーキディスク付車輪が記載されている。そして、上記特許文献１では、この様な構造により、制動時の摩擦熱によるブレーキディスクの温度上昇に基づき、このブレーキディスクが径方向に熱膨張した場合でも、このブレーキディスクの径方向の変位を許容して第二の取付孔を保護する事ができるとされている。 On the other hand, in Patent Document 1, the inner diameter of the second mounting hole formed in the brake disk made of the aluminum alloy matrix composite material is made larger than the inner diameter of the first mounting hole formed in the railcar wheel. The brake disc and the railcar wheel are combined together in a state where the center of each first mounting hole is positioned outside the center of each second mounting hole in the radial direction of the railcar wheel. A wheel with a brake disc is described. In Patent Document 1, due to such a structure, even if the brake disk thermally expands in the radial direction based on the temperature increase of the brake disk due to frictional heat during braking, the radial displacement of the brake disk is reduced. It is said that the second mounting hole can be protected by allowing it.

但し、この様な特許文献１に記載されたブレーキディスク付車輪の場合で、アルミニウム合金基複合材料製のブレーキディスクの熱膨張を許容する為には、このブレーキディスクに形成した各第二の取付孔の内径を、鉄道車両用車輪に形成した各第一の取付孔の内径に対して、少なくとも２mm以上は（好ましくは２．５mm以上）大きくする必要がある。そして、この様にこれら内径同士の差を大きくする構造では、それに伴ってボルトと第二の取付孔とのブレーキディスクの円周方向の隙間も少し大きくなるので、何らかの原因でボルト及びナットの締結力が低下した場合に、ディスクブレーキの作動時に鉄道車両用車輪とブレーキディスクとが互いに回転方向にずれ易くなり、ボルトがこじられて、このボルトや、このボルトを挿通する各取付孔及び各第二の取付孔の付近に大きな応力が発生し易くなり、ボルト及びナットの締結力が更に低下する事が考えられる。 However, in the case of such a wheel with a brake disk described in Patent Document 1, in order to allow thermal expansion of the brake disk made of an aluminum alloy matrix composite material, each second mounting formed on the brake disk is provided. The inner diameter of the hole needs to be at least 2 mm (preferably 2.5 mm or more) larger than the inner diameter of each first mounting hole formed on the railcar wheel. In such a structure that increases the difference between the inner diameters, the clearance in the circumferential direction of the brake disc between the bolt and the second mounting hole is slightly increased accordingly. When the force is reduced, the railcar wheel and the brake disc are likely to be displaced in the rotational direction when the disc brake is operated, and the bolt is distorted, and this bolt, each mounting hole through which this bolt is inserted, and each It is conceivable that a large stress is likely to be generated in the vicinity of the second mounting hole, and the fastening force of the bolt and nut is further reduced.

又、鉄道車両用車輪に形成した各取付孔と、ブレーキディスクに形成した各第二の取付孔と欠円筒状のスプリングピンを挿通すると共に、このスプリングピンにボルトを挿通する事により、このボルトや、このボルトを挿通する各取付孔の付近に大きな応力を生じにくくできる構造が、従来から考えられている。図１１〜１４は、この様にスプリングピンを使用した、従来から考えられている鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の１例を示している。鉄道車両用ブレーキディスク付車輪は、一対のブレーキディスク１、１により、鉄道車両用車輪２をサンドイッチ状に挟持している。又、これら各ブレーキディスク１、１は、アルミニウム合金基複合材料製としている。このアルミニウム合金基複合材料は、例えば、アルミニウム合金にSiＣの如きセラミックの粒子や繊維を分散させたものとする。そして、上記鉄道車両用車輪２の円周方向複数個所に形成した第一の取付孔３、３と、上記各ブレーキディスク１、１の一部でこれら各第一の取付孔３、３に整合する複数個所に形成した第二の取付孔４、４とに、軸方向全長に亙りスリット１３を有する、欠円筒状のスプリングピン５、５を挿通している。これら各スプリングピン５、５の自由状態での外径は、上記各第一、第二の取付孔３、４の内径ｄ₃ 、ｄ₄ （図１２）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３、３の内径ｄ₃ は、上記各ブレーキディスク１、１に形成した各第二の取付孔４、４の内径ｄ₄ よりも大きくしている（ｄ₃ ＞ｄ₄ ）。そして、上記各スプリングピン５、５を、上記各ブレーキディスク１、１に形成した各第二の取付孔４、４に打ち込む事により、上記各スプリングピン５、５の直径方向に向いた弾力をこれら各第二の取付孔４、４に付与している。 In addition, each mounting hole formed in the wheel for a railway vehicle, each second mounting hole formed in the brake disk, and a non-cylindrical spring pin are inserted, and the bolt is inserted into the spring pin. In addition, a structure that can hardly generate a large stress in the vicinity of each mounting hole through which the bolt is inserted has been conventionally considered. FIGS. 11 to 14 show an example of a conventional wheel with a brake disc for a railway vehicle that uses a spring pin in this way. The wheel with a brake disk for a railway vehicle sandwiches the wheel 2 for a railway vehicle in a sandwich shape by a pair of brake disks 1 and 1. The brake discs 1 and 1 are made of an aluminum alloy matrix composite material. This aluminum alloy matrix composite material is, for example, one in which ceramic particles and fibers such as SiC are dispersed in an aluminum alloy. Then, the first mounting holes 3 and 3 formed at a plurality of locations in the circumferential direction of the railway vehicle wheel 2 and the first mounting holes 3 and 3 are aligned with a part of each of the brake disks 1 and 1. In the second mounting holes 4, 4 formed at a plurality of positions, the cylindrical spring pins 5, 5 having a slit 13 extending through the entire length in the axial direction are inserted. The outer diameters of the spring pins 5 and 5 in the free state are larger than the inner diameters d ₃ and d ₄ (FIG. 12) of the first and second mounting holes 3 and ₄ . Further, the inner diameter d ₃ of each first mounting hole 3, 3 formed in the wheel 2 for said railway vehicle, than the inner diameter d ₄ of each formed on the respective brake discs 1,1 second mounting holes 4, 4 (D ₃ > d ₄ ). Then, the spring pins 5 and 5 are driven into the second mounting holes 4 and 4 formed in the brake discs 1 and 1, respectively. These are attached to the respective second mounting holes 4 and 4.

又、上記各ブレーキディスク１、１の両側面のうち、上記鉄道車両用車輪２と反対側の片面の外径側半部は、制動時に摩擦材を押し付ける為の摩擦面６、６としている。又、上記各ブレーキディスク１、１の片面の内径寄り部分には環状溝７、７を、全周に亙り形成している。上記各第二の取付孔４、４の一端は、これら各環状溝７、７の底面に開口させている。 Of the both side surfaces of the brake discs 1 and 1, the outer diameter side half of one surface opposite to the railcar wheel 2 is made into friction surfaces 6 and 6 for pressing the friction material during braking. In addition, annular grooves 7 and 7 are formed over the entire circumference in a portion closer to the inner diameter of one surface of each of the brake disks 1 and 1. One end of each of the second mounting holes 4 and 4 is opened to the bottom surface of each of the annular grooves 7 and 7.

そして、上記各スプリングピン５、５の内側にボルト８、８を挿通し、これら各ボルト８、８の頭部１２、１２及びこれら各ボルト８、８に螺合したナット９、９と、上記各環状溝７、７の底面との間で皿ばね１０、１０を、リング部材であるワッシャ１１、１１と共に挟持する事により、上記各ブレーキディスク１、１を上記鉄道車両用車輪２の側面に向け、弾性的に押し付けている。これにより、これら各ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２とが、一体的に結合される。 The bolts 8 and 8 are inserted inside the spring pins 5 and 5, the heads 12 and 12 of the bolts 8 and 8, and the nuts 9 and 9 screwed to the bolts 8 and 8, By holding the disc springs 10 and 10 together with the washers 11 and 11 that are ring members between the bottom surfaces of the annular grooves 7 and 7, the brake disks 1 and 1 are attached to the side surfaces of the railcar wheel 2. Directly and elastically pressed. As a result, the brake disks 1 and 1 and the railcar wheel 2 are integrally coupled.

上述の様に構成する図１１〜１４に示した従来のブレーキディスク付車輪の場合には、制動に伴う各ブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく、これら各ブレーキディスク１、１と上記鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差が吸収可能となる。即ち、常温時には、図１４（Ａ）に示す様に、ボルト８及びスプリングピン５が、鉄道車両用車輪２の第一の取付孔３の内側でこの鉄道車両用車輪２の径方向内側（同図の下側）部分に存在するのに対して、制動に基づく発熱によって上記各ブレーキディスク１、１（図１１〜１３）が膨張した場合には、図１４（Ｂ）に示す様に、上記第一の取付孔３の内側で上記鉄道車両用車輪２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、上記各ブレーキディスク１、１が更に膨張すると、図１４（Ｃ）に示す様に、上記スプリングピン５が弾性的に圧縮され、このスプリングピン５から上記鉄道車両用車輪２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３と各第二の取付孔４との間での内径差（ｄ₃ −ｄ₄ ）、及び、上記各スプリングピン５の弾性変形により、上記各ブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく、これら各ブレーキディスク１、１と上記鉄道車両用車輪２との締結部での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８に上記熱膨張に基づいて剪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８や、これら各ボルト８を挿通する各第一、第二の取付孔３、４付近に大きな応力が発生する事を、或る程度抑える事ができる。 In the case of the conventional wheel with a brake disk shown in FIGS. 11 to 14 configured as described above, each of the brake disks 1 and 1 and the railway vehicle based on the thermal expansion of the brake disks 1 and 1 accompanying braking. Therefore, it is possible to absorb the dimensional difference at the fastening portion with the wheel 2 for use. That is, at room temperature, as shown in FIG. 14A, the bolt 8 and the spring pin 5 are located inside the first mounting hole 3 of the railway vehicle wheel 2 in the radial direction of the railway vehicle wheel 2 (same as above). When the brake discs 1 and 1 (FIGS. 11 to 13) are expanded due to heat generated by braking, as shown in FIG. It moves to the outside (upper side in the figure) in the radial direction of the railcar wheel 2 inside the first mounting hole 3. When each of the brake discs 1 and 1 further expands, as shown in FIG. 14C, the spring pin 5 is elastically compressed, and the spring pin 5 radiates the rail vehicle wheel 2 in the diametrical direction. The elasticity of is provided. As a result, the brake discs are caused by the inner diameter difference (d ₃ -d ₄ ) between the first mounting holes 3 and the second mounting holes 4 and the elastic deformation of the spring pins 5. Based on the thermal expansion of 1, 1, it is possible to absorb the dimensional difference at the fastening portion between each of the brake disks 1, 1 and the railcar wheel 2. Thus, it is possible to prevent an excessive force in the shearing direction from being applied to the bolts 8 based on the thermal expansion, and the bolts 8 and the first and second mounting holes through which the bolts 8 are inserted. It can be suppressed to some extent that a large stress is generated in the vicinity of 3 and 4.

但し、上述の図１１〜１４に示した構造の場合には、上記熱膨張に基づく寸法差を吸収すべく、やはり上記各第一の取付孔３と各第二の取付孔４との間での内径差（ｄ₃ −ｄ₄ ）を、例えば約２mm以上と、過度に大きくする必要がある。例えば、鉄道車両用車輪２の一般的な場合と同様に、各第一の取付孔３の内径ｄ₃ を２７mmとした場合には、各第二の取付孔４の内径ｄ₄ を２５mm以下と、過度に小さくする必要がある。この為、常温時に、これら各第二の取付孔４にその両端部を挿通した各スプリングピン５の軸方向中央部外周面と、鉄道車両用車輪２に形成した各第一の取付孔３の内周面との間に、鉄道車両用車輪２の円周方向の隙間ｄ₅ （図１４（Ａ））が形成され、しかも、この隙間ｄ₅ が、寸法交差上最大で１mm程度と、過度に大きくなる。そして、この隙間ｄ₅ の存在により、上記各ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との互いに対向する面同士が擦れ合う様に、これら各部材１、２同士が回転方向にずれる可能性がある。この様に各部材１、２同士がずれる事は、各ボルト８及び各取付孔３、４付近に大きな応力が発生したり、各ボルト８及びナット９の緊締力が低下する原因となる。この様な事情から、上述の図１１〜１４に示した構造の場合には、各ボルト８及び各取付孔３、４付近に大きな応力が発生する事を十分に抑えると共に、上記緊締力が低下するのを有効に防止する面から未だ改良の余地がある。
尚、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献１の他に、特許文献２がある。 However, in the case of the structure shown in FIGS. 11 to 14 described above, again between the first mounting holes 3 and the second mounting holes 4 in order to absorb the dimensional difference based on the thermal expansion. It is necessary to excessively increase the inner diameter difference (d ₃ -d ₄ ) of, for example, about 2 mm or more. For example, when the inner diameter d ₃ of each first mounting hole 3 is set to 27 mm, as in the general case of the railcar wheel 2, the inner diameter d ₄ of each second mounting hole 4 is set to 25 mm or less. Need to be overly small. For this reason, at room temperature, the axially central outer peripheral surface of each spring pin 5 inserted through both ends of each of the second mounting holes 4 and each of the first mounting holes 3 formed on the railcar wheel 2. A clearance d ₅ (FIG. 14A) in the circumferential direction of the railcar wheel 2 is formed between the inner peripheral surface and the clearance d ₅ is excessively about 1 mm in the dimension crossing. Become bigger. The presence of the gap d ₅ may cause the members 1 and 2 to shift in the rotational direction so that the mutually opposing surfaces of the brake disks 1 and 1 and the railcar wheel 2 rub against each other. is there. If the members 1 and 2 are displaced from each other in this way, a large stress is generated in the vicinity of the bolts 8 and the mounting holes 3 and 4, and the tightening force of the bolts 8 and the nuts 9 is reduced. For these reasons, in the case of the structure shown in FIGS. 11 to 14 described above, it is possible to sufficiently suppress the generation of large stresses in the vicinity of the bolts 8 and the mounting holes 3 and 4 and to reduce the tightening force. There is still room for improvement in terms of effectively preventing this.
In addition to Patent Document 1, Patent Document 2 is a prior art document related to the present invention.

特開２０００−２４０６９７号公報JP 2000-240697 A 特開平９−１００８５２号公報JP-A-9-1000085

本発明の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪は、この様な事情に鑑みて発明したものである。 The wheel with a brake disk for a railway vehicle of the present invention was invented in view of such circumstances.

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１１〜１４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一対のブレーキディスクとを備え、この鉄道車両用車輪に形成された複数の第一の取付孔と上記一対のブレーキディスクに形成された複数の第二の取付孔とに挿通したボルトとナットとを螺合し更に緊締する事により、上記鉄道車両用車輪と上記一対のブレーキディスクとを結合して成る。 The wheel with a brake disk for a railway vehicle of the present invention is a pair of wheels arranged on both sides of the wheel for a railway vehicle and the railcar wheel, like the wheels with a brake disk for a railway vehicle shown in FIGS. And a bolt and a nut inserted through the plurality of first mounting holes formed in the railcar wheel and the plurality of second mounting holes formed in the pair of brake disks. By further tightening, the rail vehicle wheel and the pair of brake discs are combined.

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、上記鉄道車両用車輪に形成された各第一の取付孔の中心を、上記各ブレーキディスクに形成された各第二の取付孔の中心よりも、上記鉄道車両用車輪及び各ブレーキディスクの径方向に関して外側に位置させている。又、上記各第一の取付孔及び各第二の取付孔に、弾性部材を挿通させている。又、これと共に、この弾性部材の内側に上記ボルトを挿通させている。そして、この弾性部材の軸方向中央部外周面であって、上記各第一の取付孔の内周面に対向する部分に、上記鉄道車両用車輪の径方向内方に凹んだ凹部を設けている。 Particularly, in the wheel with a brake disk for a railway vehicle according to the present invention, the center of each first mounting hole formed in the wheel for the railway vehicle is set to each second mounting hole formed in each of the brake disks. It is located on the outer side with respect to the radial direction of the railway vehicle wheel and each brake disc from the center of the rail. An elastic member is inserted through each of the first mounting holes and the second mounting holes. At the same time, the bolt is inserted inside the elastic member. And the recessed part dented in the radial direction inner side of the said wheel for rail vehicles is provided in the axial direction central part outer peripheral surface of this elastic member in the portion facing the inner peripheral surface of each above-mentioned 1st attachment hole. Yes.

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、弾性部材の軸方向中央部外周面であって、各第一の取付孔の内周面に対向する部分に、鉄道車両用車輪の径方向内方に凹んだ凹部を設けている。この為、制動に伴うブレーキディスクの熱膨張に基づく、この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を吸収可能としつつ、各第一の取付孔と各第二の取付孔との内径同士の差を十分に小さくする事ができる。従って、これら各第二の取付孔に挿通した各スプリングピンの軸方向中央部外周面と、上記各第一の取付孔の内周面との間での、鉄道車両用車輪の円周方向の隙間を十分に小さくでき、上記各ブレーキディスクと鉄道車両用車輪とが回転方向にずれる事を十分に抑える事ができる。従って、各ボルト及び各取付孔付近に大きな応力が発生するのを十分に抑える事ができると共に、制動時に締結部を緩みにくくできる。この結果、優れた耐久性を有する鉄道車両用ブレーキディスク鉄道車両用車輪を実現して、定期検査のサイクルを長くする事が可能になる等、高速鉄道車両の安全運行に要するコストの低減に寄与できる。 In the case of the wheel with a brake disk for a railway vehicle according to the present invention configured as described above, the railway vehicle is provided on the outer peripheral surface in the axial center portion of the elastic member and facing the inner peripheral surface of each first mounting hole. A recess is provided that is recessed inward in the radial direction of the vehicle wheel. For this reason, each first mounting hole and each second mounting hole can absorb the dimensional difference at the fastening portion between the brake disk and the railcar wheel based on the thermal expansion of the brake disk due to braking. The difference between the inner diameters can be made sufficiently small. Therefore, the circumferential direction of the railcar wheel between the axial center outer peripheral surface of each spring pin inserted through each of these second mounting holes and the inner peripheral surface of each of the first mounting holes is The gap can be made sufficiently small, and the above-described brake discs and railcar wheels can be sufficiently prevented from shifting in the rotational direction. Accordingly, it is possible to sufficiently suppress the generation of a large stress in the vicinity of each bolt and each mounting hole, and it is possible to make it difficult to loosen the fastening portion during braking. As a result, the brake disk for railway vehicles with excellent durability can be realized, and it is possible to extend the cycle of periodic inspections, contributing to the reduction of the cost required for safe operation of high-speed railway vehicles. it can.

又、好ましくは、請求項２に記載した様に、上記凹部の、上記鉄道車両用車輪の径方向に関する凹み量の最大値を、０．５〜１．０mmとする。
この好ましい構成によれば、上記熱膨張に基づく、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を、より有効に吸収できると共に、弾性部材の十分な強度をより有効に確保できる。これに対して、上記凹み量の最大値が０．５mm未満では、上記熱膨張に基づく寸法差を吸収する事が著しく困難になる。逆に、上記凹み量の最大値が１．０mmを越えると、上記弾性部材の肉厚が薄くなり過ぎ、十分な強度を確保する事が困難になる。 Preferably, as described in claim 2, the maximum value of the dent in the recess in the radial direction of the railcar wheel is set to 0.5 to 1.0 mm.
According to this preferable configuration, it is possible to more effectively absorb the dimensional difference at the fastening portion between the brake disk and the railcar wheel based on the thermal expansion, and it is possible to more effectively ensure the sufficient strength of the elastic member. On the other hand, if the maximum value of the dent amount is less than 0.5 mm, it becomes extremely difficult to absorb the dimensional difference based on the thermal expansion. On the contrary, if the maximum value of the dent amount exceeds 1.0 mm, the thickness of the elastic member becomes too thin, and it becomes difficult to ensure sufficient strength.

又、より好ましくは、請求項３に記載した様に、上記弾性部材を、円周方向一部に軸方向のスリットを有するスプリングピンとする。
このより好ましい構成によれば、スプリングピンの直径を弾性的に大きく変化させる事ができ、上記熱膨張に基づく、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を、より有効に吸収できる。この為、上記ボルト及び各取付孔付近に発生する応力を、より有効に抑える事ができる。 More preferably, as described in claim 3, the elastic member is a spring pin having an axial slit in a part of the circumferential direction.
According to this more preferable configuration, the diameter of the spring pin can be elastically changed greatly, and the dimensional difference at the fastening portion between the brake disk and the railcar wheel based on the thermal expansion can be absorbed more effectively. it can. For this reason, the stress which generate | occur | produces in the said bolt and each attachment hole vicinity can be suppressed more effectively.

又、より好ましくは、請求項４に記載した様に、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する。
このより好ましい構成によれば、ブレーキディスクの少なくとも、摩擦材を押し付ける為の摩擦面を有する部分を、アルミニウム合金基複合材料製とする事により、この摩擦面の耐摩耗性（良好な摺動特性）を確保しつつ、軽量化を図る事が可能になる。 More preferably, as described in claim 4, at least a part of the brake disk is made of an aluminum alloy matrix composite material.
According to this more preferable configuration, at least a portion of the brake disk having a friction surface for pressing the friction material is made of an aluminum alloy-based composite material, so that the wear resistance (good sliding characteristics) of the friction surface is achieved. ) While ensuring light weight.

図１〜６は、本発明の実施例１を示している。尚、本実施例の特徴は、制動に伴う各ブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく、これら各ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差を吸収可能とする、即ち、ボルト８からこのボルト８を挿入する孔に大きな力が加わる事を防止しつつ、これら各ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２とが回転方向にずれる事を十分に抑えるべく、この鉄道車両用車輪２に形成した各第一の取付孔３、及び、上記各ブレーキディスク１、１に形成した各第二の取付孔４、４に挿通する弾性部材である、スプリングピン５ａの構造を工夫した点にある。本実施例に於いてその他の構造は、前述の図１１〜１４に示した従来から考えられている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、本実施例の特徴部分を中心に説明する。 1 to 6 show Embodiment 1 of the present invention. The feature of the present embodiment is that it is possible to absorb the dimensional difference at the fastening portion between each brake disk 1, 1 and the railcar wheel 2 based on the thermal expansion of each brake disk 1, 1 associated with braking. That is, while preventing a large force from being applied from the bolt 8 to the hole into which the bolt 8 is inserted, the brake discs 1 and 1 and the railcar wheel 2 are sufficiently prevented from shifting in the rotational direction. A spring pin 5a, which is an elastic member inserted through each first mounting hole 3 formed in the railcar wheel 2 and each second mounting hole 4 and 4 formed in each brake disk 1 and 1, respectively. The structure is devised. In this embodiment, the other structure is substantially the same as that of the conventional structure shown in FIGS. 11 to 14 described above. The illustration is omitted or simplified, and the following description will focus on the features of the present embodiment.

本実施例の場合、上記鉄道車両用車輪２に形成した各第一の取付孔３、及び、上記各ブレーキディスク１、１に形成した各第二の取付孔４、４に、上記スプリングピン５ａを挿入している。これら各スプリングピン５ａは、図２〜４に詳示する様に、ばね鋼、ステンレス鋼等の金属により欠円筒状に造ったもので、軸方向全長に亙りスリット１３を有する。又、上記各スプリングピン５ａの軸方向両端部外周面に、断面直線状の面取り１４、１４を、全周に亙り形成している。又、これら各スプリングピン５ａの自由状態での外径Ｄ_5aを、これら各スプリングピン５ａの両端部を挿入する為の、上記各第二の取付孔４、４の内径ｄ₄ ´（図１）よりも、０．５mm程度以上大きくしている。 In the case of the present embodiment, the spring pins 5a are provided in the first mounting holes 3 formed in the railway vehicle wheel 2 and the second mounting holes 4 and 4 formed in the brake discs 1 and 1, respectively. Is inserted. As shown in detail in FIGS. 2 to 4, each of these spring pins 5 a is made of a metal such as spring steel or stainless steel, and has a slit 13 over the entire length in the axial direction. Further, chamfers 14, 14 having a linear cross section are formed over the entire circumference on the outer peripheral surfaces of both axial ends of each spring pin 5a. Further, the outer diameter D _5a of each spring pin 5a in the free state is set to the inner diameter d ₄ ′ of each of the second mounting holes 4 and 4 for inserting both ends of each spring pin 5a (FIG. 1). ) Larger than about 0.5 mm.

特に、本実施例の場合には、上記各スプリングピン５ａの軸方向中央部外周面であって、上記スリット１３を円周方向両側から挟む円周方向一部に、直径方向に凹んだ凹部１５を設けている。この凹部１５の底面の断面形状は、図４に詳示する様に、単一の曲率中心Ｏ₁ を有する円弧としており、この曲率中心Ｏ₁ は、上記各スプリングピン５ａの外周面で上記凹部１５から円周方向に外れた部分の曲率中心Ｏ₂ よりも、この凹部１５と径方向反対側（図４の下側）に位置させている。そして、この凹部１５の、上記各スプリングピン５ａの径方向の凹み量の最大値である、スリット１３を挟む両端縁部分での凹み量ｈ₁₅を、０．５〜１．０mmとしている。この為に、本実施例の場合には、上記凹部１５の底面の曲率中心Ｏ₁ を、上記各スプリングピン５ａの外周面でこの凹部１５から円周方向に外れた部分の曲率中心Ｏ₂ よりも、この凹部１５と径方向反対側に、例えば０．５mm程度ずらせている。 In particular, in the case of the present embodiment, the concave portion 15 is recessed in the diametrical direction on the outer peripheral surface of the center portion in the axial direction of each of the spring pins 5a and partially in the circumferential direction sandwiching the slit 13 from both sides in the circumferential direction. Is provided. Cross-sectional shape of the bottom surface of the recess 15, as shown in detail in FIG. 4, and an arc having a single curvature center O _1, the center of curvature O _1, said recess in the outer peripheral surface of each spring pin 5a It is located on the opposite side to the concave portion 15 in the radial direction (the lower side in FIG. 4) with respect to the center of curvature O ₂ of the portion deviated from the circumferential direction from 15. Then, the recess 15 is the maximum value of the radial recess of the respective spring pins 5a, a depression amount h ₁₅ at both edges sandwiching the slit 13, is set to 0.5 to 1.0 mm. For this reason, in the case of the present embodiment, the curvature center O ₁ of the bottom surface of the recess 15 is more than the curvature center O _{2 of} the portion of the outer peripheral surface of each spring pin 5a that deviates from the recess 15 in the circumferential direction. Also, the concave portion 15 is shifted to the opposite side in the radial direction by about 0.5 mm, for example.

そして、前記各ブレーキディスク１、１に形成した複数の第二の取付孔４、４と、前記鉄道車両用車輪２に形成した複数の第一の取付孔３とを整合させつつ、この鉄道車両用車輪２の両側面に上記各ブレーキディスク１、１の片面を重ね合わせた状態で、上記各第二の取付孔４、４及び各第一の取付孔３に上記各スプリングピン５ａを挿入している。又、この状態で、これら各第二の取付孔４、４に上記各スプリングピン５ａの両端部が圧入され、これら各第二の取付孔４、４にこれら各スプリングピン５ａの径方向の弾力が付与される。更に、この状態で、上記各スプリングピン５ａの凹部１５を、上記鉄道車両用車輪２の径方向外方（図１、５、６の上方）に向けた状態として、上記各第一の取付孔３の内周面に対向させている。言い換えれば、上記各スプリングピン５ａの両端部を上記各第二の取付孔４、４に圧入した状態で、上記凹部１５が、上記鉄道車両用車輪２の径方向内方（図１、５、６の下方）に凹んだ状態で、上記各第一の取付孔３の内周面に対向している。 Then, the railroad vehicle is configured such that the plurality of second mounting holes 4, 4 formed in the brake disks 1, 1 are aligned with the plurality of first mounting holes 3 formed in the railcar wheel 2. The spring pins 5 a are inserted into the second mounting holes 4, 4 and the first mounting holes 3 with one side of each of the brake disks 1, 1 superimposed on both side surfaces of the wheel 2. ing. In this state, both end portions of the spring pins 5a are press-fitted into the second mounting holes 4 and 4, respectively, and the elasticity of the spring pins 5a in the radial direction is inserted into the second mounting holes 4 and 4. Is granted. Further, in this state, the concave portions 15 of the respective spring pins 5a are directed to the radially outward side of the railcar wheel 2 (above FIGS. 1, 5, and 6), and the first mounting holes. 3 is opposed to the inner peripheral surface. In other words, in a state in which both end portions of each of the spring pins 5a are press-fitted into the second mounting holes 4 and 4, the concave portions 15 are radially inward of the railcar wheel 2 (FIGS. 1 and 5). In a state of being recessed in the lower part of 6, it faces the inner peripheral surface of each of the first mounting holes 3.

この様に上記各スプリングピン５ａの両端部を上記各第二の取付孔４、４に圧入している為、これら各スプリングピン５ａの各第一の取付孔３及び各第二の取付孔４、４内での回転を防止できると共に、ボルト８及びナット９を結合する以前での上記各スプリングピン５ａの各取付孔３、４からの脱落を防止でき、上記凹部１５を、上記鉄道車両用車輪２の径方向外方（図１の上方）に、常に向けたままとする事ができる。又、好ましくは、上記各スプリングピン５ａの上記各第二の取付孔４、４に対する締め代を、０．５〜０．７mmとする。更に、上記各スプリングピン５ａの各取付孔３、４内での回転防止を図る為の手段として、これら各スプリングピン５ａの外周面及び各第二の取付孔４、４の内周面の円周方向一部にキー溝を設け、これら両キー溝にピンやワッシャ１１の一部を挿入する事もできる。又、上記回転防止を図る為の手段として、スプリングピン５ａの端部をワッシャ１１により抑え付ける事もできる。 Since both end portions of the spring pins 5a are press-fitted into the second mounting holes 4 and 4 in this way, the first mounting holes 3 and the second mounting holes 4 of the spring pins 5a. 4 can prevent rotation of the spring pins 5a from the mounting holes 3 and 4 before the bolts 8 and nuts 9 are joined together. The wheel 2 can always be directed radially outward (upward in FIG. 1). Preferably, the tightening margin of the spring pins 5a with respect to the second mounting holes 4 and 4 is set to 0.5 to 0.7 mm. Further, as means for preventing rotation of the spring pins 5a in the mounting holes 3 and 4, the outer peripheral surfaces of the spring pins 5a and the inner peripheral surfaces of the second mounting holes 4 and 4 are provided. It is also possible to provide a key groove in a part of the circumferential direction and insert a part of the pin or washer 11 into both the key grooves. Further, as a means for preventing the rotation, the end portion of the spring pin 5a can be suppressed by the washer 11.

又、上記各スプリングピン５ａの両端部を上記各第二の取付孔４、４に圧入した状態でも、これら各スプリングピン５ａの、前記スリット１３を挟む円周方向両端縁同士は接触させない、即ち、この円周方向両端縁同士の間に隙間１６が形成された状態としている。更に、上記鉄道車両用車輪２に形成した各第一の取付孔３の中心を、上記各ブレーキディスク１、１に形成した各第二の取付孔４、４の中心よりも、上記鉄道車両用車輪２及び各ブレーキディスク１、１の径方向外側に位置させている。 Even when both ends of each spring pin 5a are press-fitted into the second mounting holes 4, 4, the circumferential edges of the spring pins 5a sandwiching the slit 13 are not brought into contact with each other. The gap 16 is formed between both circumferential edges. Further, the center of each first mounting hole 3 formed in the railcar wheel 2 is more than the center of each second mounting hole 4, 4 formed in each brake disk 1, 1. The wheel 2 and the brake discs 1 and 1 are positioned outside in the radial direction.

そしてこの状態で、上記各スプリングピン５ａの内側にボルト８を挿通させると共に、このボルト８及びこのボルト８に螺合したナット９と、上記各ブレーキディスク１、１の他面との間で、皿ばね１０、１０及びワッシャ１１、１１を弾性的に挟持している。この構成により、上記鉄道車両用車輪２及び一対のブレーキディスク１、１が、一体的に結合される。又、上記各ボルト８の中間部で、上記各第一の取付孔３及び各第二の取付孔４、４に挿通させた部分を、これら各ボルト８の両端部の外径よりも僅かに外径を小さくした括れ部１７としている。 And in this state, while inserting the bolt 8 inside each said spring pin 5a, between this bolt 8 and the nut 9 screwed in this bolt 8, and the other surface of each said brake disc 1, 1, The disc springs 10 and 10 and the washers 11 and 11 are elastically clamped. With this configuration, the railway vehicle wheel 2 and the pair of brake disks 1 and 1 are integrally coupled. Further, the intermediate portion of each bolt 8 is inserted into each of the first mounting holes 3 and the second mounting holes 4 and 4 slightly outside the outer diameters of both end portions of the bolts 8. The constricted portion 17 has a reduced outer diameter.

上述の様に構成する本実施例の鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の場合、スプリングピン５ａの軸方向中央部外周面であって、各第一の取付孔３の内周面に対向する部分に、鉄道車両用車輪２の径方向に関して内方に凹んだ凹部１５を設けている。この為、制動に伴うブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく、これら各ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差を吸収可能としつつ、各第一の取付孔３と各第二の取付孔４、４との内径ｄ₃ ´、ｄ₄ ´（図１）同士の差を十分に小さくする事ができる。 In the case of the wheel with a brake disk for a railway vehicle according to the present embodiment configured as described above, it is the outer peripheral surface in the axial direction center portion of the spring pin 5a and the portion facing the inner peripheral surface of each first mounting hole 3. A recess 15 that is recessed inward in the radial direction of the railcar wheel 2 is provided. Therefore, each first mounting hole can be absorbed while the dimensional difference at the fastening portion between each of the brake disks 1 and 1 and the railcar wheel 2 based on the thermal expansion of the brake disks 1 and 1 due to braking can be absorbed. The difference between the inner diameters d ₃ ′ and d ₄ ′ (FIG. 1) between the _third mounting hole 4 and the second mounting holes 4 and 4 can be made sufficiently small.

即ち、本実施例の場合、常温時には、上記各ボルト８及び各スプリングピン５ａが、図５に示す様に、第一の取付孔３の内側で上記鉄道車両用車輪２の径方向中央又は内側（同図の下側）部分に存在する。又、制動に基づく発熱によって上記各ブレーキディスク１、１が膨張した場合には、図６に示す様に、上記第一の取付孔３の内側で上記各スプリングピン５ａが上記鉄道車両用車輪２の径方向外側（同図の上側）部分に移動し、これら各スプリングピン５ａが弾性的に圧縮される事により、これら各スプリングピン５ａから上記鉄道車両用車輪２に、直径方向の弾性が付与される。この結果、上記各ブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく、これら各ブレーキディスク１、１と上記鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差が、吸収可能となる。そしてこれにより、各ボルト８に上記熱膨張に基づく剪断方向の大きな力が加わる事を防止でき、これら各ボルト８や、これら各ボルト８を挿通する各取付孔３、４付近に大きな応力が発生するのを十分に抑える事ができる。 That is, in this embodiment, at the normal temperature, the bolts 8 and the spring pins 5a are arranged at the center or the inside in the radial direction of the railcar wheel 2 inside the first mounting hole 3, as shown in FIG. It exists in the (lower side of the figure) part. When the brake discs 1 and 1 are expanded due to heat generated by braking, the spring pins 5a are connected to the rail vehicle wheels 2 inside the first mounting holes 3 as shown in FIG. The spring pins 5a are elastically compressed by moving to the radially outer side (upper side of the figure), thereby providing elasticity in the radial direction from the spring pins 5a to the railcar wheel 2. Is done. As a result, the dimensional difference at the fastening portion between each brake disk 1, 1 and the railcar wheel 2 based on the thermal expansion of each brake disk 1, 1 can be absorbed. As a result, it is possible to prevent a large force in the shearing direction based on the thermal expansion from being applied to each bolt 8, and a large stress is generated in the vicinity of each bolt 8 and each mounting hole 3, 4 through which each bolt 8 is inserted. Can be suppressed enough.

しかも、本実施例の場合には、上記各スプリングピン５ａの軸方向中央部外周面であって、上記各第一の取付孔３の内周面に対向する部分に、鉄道車両用車輪２の径方向内方（図１、５、６の下方）に凹んだ凹部１５を設けている。この為、この凹部１５を凹ませた分だけ、上記各スプリングピン５ａの軸方向中央部外周面でこの凹部１５から円周方向に外れた部分を上記各第一の取付孔３の内周面に近付ける事ができる。この結果、上記各スプリングピン５ａの軸方向両端部を圧入する為の各第二の取付孔４、４の内径ｄ₄ ´を、上記各第一の取付孔３の内径ｄ₃ ´に近づく様に大きくでき、各第二の取付孔４、４及び各第一の取付孔３の内径差（ｄ₃ ´−ｄ₄ ´）を十分に小さくできる。又、この内径差（ｄ₃ ´−ｄ₄ ´）を十分に小さくでき、更に、上記各ブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく、これら各ブレーキディスク１、１と上記鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差が吸収可能となる。この為、これら各第二の取付孔４、４にその両端部を圧入した各スプリングピン５ａの軸方向中央部外周面と、上記各第一の取付孔３の内周面との間での、鉄道車両用車輪２の円周方向の隙間ｄ₅ ´（図５）を十分に小さくできる。この事は、この隙間ｄ₅ ´と、前述の図１１〜１４に示した従来構造の場合の隙間ｄ₅ （図１４（Ａ）参照）とを比較する事でも明らかである。従って、上記各ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との互いに対向する面同士が擦れ合う様に、これら各部材１、２同士が回転方向にずれる事を十分に抑える事ができ、各ボルト８及び各取付孔３、４付近に大きな応力が発生する事を十分に抑える事ができると共に、制動時に締結部を緩みにくくできる。この結果、優れた耐久性を有する鉄道車両用ブレーキディスク付車輪を実現して、定期検査のサイクルを長くする事が可能になる等、高速鉄道車両の安全運行に要するコストの低減に寄与できる。 In addition, in the case of the present embodiment, the rail vehicle wheel 2 is disposed on the outer peripheral surface in the axial direction center of each of the spring pins 5 a and on the portion facing the inner peripheral surface of each of the first mounting holes 3. A recessed portion 15 is provided which is recessed radially inward (downward in FIGS. 1, 5 and 6). For this reason, the part of the axially central outer peripheral surface of each of the spring pins 5a that is deviated from the concave portion 15 in the circumferential direction is the inner peripheral surface of each of the first mounting holes 3 corresponding to the concave portion 15 being recessed. You can approach. As a result, the inner diameter d ₄ ′ of each of the second mounting holes 4 and 4 for press-fitting both axial ends of each of the spring pins 5 a approaches the inner diameter d ₃ ′ of each of the first mounting holes 3. The inner diameter difference (d ₃ ′ −d ₄ ′) of each of the second mounting holes 4 and 4 and each of the first mounting holes 3 can be made sufficiently small. Further, this inner diameter difference (d ₃ ′ −d ₄ ′) can be made sufficiently small, and furthermore, the brake disks 1, 1 and the railcar wheels 2 based on the thermal expansion of the brake disks 1, 1 The dimensional difference at the fastening portion can be absorbed. For this reason, between the axial direction center part outer peripheral surface of each spring pin 5a which press-fitted the both ends to each of these 2nd mounting holes 4 and 4, and the internal peripheral surface of each said 1st mounting hole 3 The gap d ₅ ′ (FIG. 5) in the circumferential direction of the railway vehicle wheel 2 can be made sufficiently small. This is also clear by comparing the gap d ₅ ′ with the gap d ₅ (see FIG. 14A) in the case of the conventional structure shown in FIGS. Accordingly, it is possible to sufficiently prevent the members 1 and 2 from being displaced in the rotational direction so that the mutually opposing surfaces of the brake disks 1 and 1 and the railcar wheel 2 rub against each other. 8 and the mounting holes 3 and 4 can be sufficiently prevented from generating large stresses, and the fastening portion can be made difficult to loosen during braking. As a result, it is possible to realize a wheel with a brake disk for a railway vehicle having excellent durability and to extend the cycle of the periodic inspection, thereby contributing to reduction of the cost required for safe operation of the high-speed railway vehicle.

又、本実施例の場合には、上記スプリングピン５ａに設けた凹部１５の、上記鉄道車両用車輪２の径方向の凹み量の最大値ｈ₁₅を０．５〜１．０mmとしている。この為、上記熱膨張に基づく、ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差を、より有効に吸収できると共に、上記スプリングピン５ａの十分な強度をより有効に確保できる。これに対して、上記凹み量の最大値ｈ₁₅が０．５mm未満では、上記熱膨張に基づく寸法差を吸収する事が著しく困難になる。逆に、上記凹み量の最大値ｈ₁₅が１．０mmを越えると、上記スプリングピン５ａの径方向の肉厚が薄くなり過ぎ、十分な強度を確保する事が困難になる。 Further, in the case of the embodiment, the concave portion 15 provided on the spring pin 5a, and the maximum value h ₁₅ in the radial direction of the recess of the rail vehicle wheels 2 and 0.5 to 1.0 mm. For this reason, it is possible to more effectively absorb the dimensional difference at the fastening portion between the brake disks 1 and 1 and the railcar wheel 2 based on the thermal expansion, and to secure the sufficient strength of the spring pin 5a more effectively. it can. On the other hand, when the maximum value h _{15 of the} dent amount is less than 0.5 mm, it becomes extremely difficult to absorb the dimensional difference based on the thermal expansion. On the contrary, if the maximum value h _{15 of the} dent amount exceeds 1.0 mm, the radial thickness of the spring pin 5a becomes too thin, and it becomes difficult to ensure sufficient strength.

更に、本実施例の場合には、上記各第一の取付孔３と各第二の取付孔４、４に挿通する為の弾性部材として、円周方向一部に軸方向のスリット１３を有するスプリングピン５ａを使用している。この為、このスプリングピン５ａの直径を弾性的に大きく変化させる事ができ、上記熱膨張に基づく、ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との締結部での寸法差を、より有効に吸収できる。従って、上記ボルト８及び各取付孔３、４付近に発生する応力を、より有効に抑える事ができる。 Further, in the case of the present embodiment, an axial slit 13 is provided in a part of the circumferential direction as an elastic member for passing through each of the first mounting holes 3 and the second mounting holes 4, 4. The spring pin 5a is used. For this reason, the diameter of this spring pin 5a can be elastically changed greatly, and the dimensional difference at the fastening portion between the brake discs 1 and 1 and the railcar wheel 2 based on the thermal expansion can be made more effective. Can absorb. Therefore, the stress generated in the vicinity of the bolt 8 and the mounting holes 3 and 4 can be more effectively suppressed.

次に、本発明者が本実施例の効果を確認すべく行なった計算結果に就いて説明する。この計算は、従来から一般的に使用されている鉄道車両用ブレーキディスク付車輪の主要寸法を基準として、前述の図１１〜１４に示した従来から考えられている構造（従来例）と、本実施例の構造（実施例）とで、ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との回転方向のずれ量を求めた。又、上記従来例では、ブレーキディスク１、１の熱膨張に基づく締結部での寸法差を吸収する為に、鉄道車両用車輪２に形成した各第一の取付孔３の内径ｄ₄ （図１２参照）を２７mmとした場合に、各ブレーキディスク１、１に形成した各第二の取付孔４、４の内径ｄ₃ （図１２参照）を２５mm以下と、過度に小さくする必要があった。これに対して、上記実施例の場合には、上記各第一の取付孔３の内径ｄ₃ ´（図１）を２７mmとした場合でも、上記各第二の取付孔４、４の内径ｄ₄ ´（図１）を２６mmと大きくでき、各第一の取付孔３の内径ｄ₃ ´に近付ける事ができる事が分かった。上記計算は、この様な内径の寸法を前提として、上記従来例と実施例とで、ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との回転方向のずれ量を求めるべく、図７に示す様に、第二の取付孔４と第一の取付孔３との、ブレーキディスク１の円周方向に関する位相が一致した状態から、第二の取付孔４が第一の取付孔３に対してこの円周方向に変位可能な長さ、即ち、各第二の取付孔４に圧入したスプリングピン５ａ（図１〜６）の軸方向中央部外周面が各第一の取付孔３の内周面に接するまでの長さδを求めた。この結果、上記従来例の場合には、この長さδが、交差による最大値で約１．０mmとなったのに対し、上記実施例の場合には、この長さδを、交差による最大値でも０．５mm以下と、十分に小さくできる事が分かった。これにより本実施例の場合には、ブレーキディスク１、１と鉄道車両用車輪２との回転方向のずれ量を、最大でも０．５mm以下と、十分に小さくできる事を確認できた。 Next, calculation results performed by the inventor to confirm the effect of the present embodiment will be described. This calculation is based on the conventional structure (conventional example) shown in FIGS. 11 to 14 described above, based on the main dimensions of a wheel with a brake disk for a railway vehicle that has been generally used. With the structure of the example (example), the amount of deviation in the rotational direction between the brake disks 1 and 1 and the railway vehicle wheel 2 was determined. Further, in the above conventional example, in order to absorb the dimensional difference at the fastening portion based on the thermal expansion of the brake disks 1, 1, the inner diameter d ₄ (see FIG. 12) was set to 27 mm, the inner diameter d ₃ (see FIG. 12) of each of the second mounting holes 4 and 4 formed in each brake disk 1 and 1 had to be excessively reduced to 25 mm or less. . On the other hand, in the case of the above embodiment, the inner diameter d of each of the second mounting holes 4, 4 even when the inner diameter d ₃ ′ (FIG. 1) of each of the first mounting holes 3 is 27 mm. _{It was found that 4} ′ (FIG. 1) can be increased to 26 mm and can be close to the inner diameter d ₃ ′ of each first mounting hole 3. The above calculation is based on the assumption of such an inner diameter as shown in FIG. 7 in order to obtain the rotational displacement between the brake discs 1 and 1 and the railway vehicle wheel 2 in the conventional example and the example. Since the phase of the second mounting hole 4 and the first mounting hole 3 in the circumferential direction of the brake disk 1 coincides, the second mounting hole 4 is The circumferentially displaceable length, that is, the axially outer peripheral surface of the spring pin 5 a (FIGS. 1 to 6) press-fitted into each second mounting hole 4 is the inner peripheral surface of each first mounting hole 3. The length δ until it contacts with was determined. As a result, in the case of the conventional example, the length δ is about 1.0 mm at the maximum value due to the crossing, whereas in the case of the above example, the length δ is set to the maximum value due to the crossing. It was found that the value can be sufficiently reduced to 0.5 mm or less. Thereby, in the case of the present Example, it has confirmed that the deviation | shift amount of the rotation direction of the brake discs 1 and 1 and the railcar wheel 2 could be made small enough at the maximum to 0.5 mm or less.

次に、図８〜１０は、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、各ブレーキディスク１の摩擦面６となる部分に、アルミニウム合金基複合材料製の円板状部材１８を、アルミニウム合金製の他の部分と一体的に設けている。この円板状部材１８を構成す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やアルミナ等のセラミックの粒子や繊維を分散させたものを使用できる。この様なブレーキディスク１は、先ず、SiＣやアルミナ等のセラミックの粒子や繊維を焼成により固めて成る、上記円板状部材１８を構成する予備成形体を造った後、この予備成形体を型内の所定位置に配置し、この型内にアルミニウム合金の溶湯を注入し、この予備成形体に加圧含浸させる事により造る。尚、図８では、斜格子部分により、摩擦面６を表している。 Next, FIGS. 8 to 10 show Example 2 of the present invention. In the case of the present embodiment, a disk-like member 18 made of an aluminum alloy matrix composite material is provided integrally with the other parts made of aluminum alloy at the portion that becomes the friction surface 6 of each brake disk 1. As the aluminum alloy-based composite material constituting the disk-shaped member 18, for example, a material obtained by dispersing ceramic particles or fibers such as SiC or alumina in an aluminum alloy can be used. Such a brake disk 1 is manufactured by first forming a preformed body constituting the disk-like member 18 formed by solidifying ceramic particles and fibers such as SiC and alumina by firing, and then molding the preformed body into a mold. The molten aluminum alloy is placed in a predetermined position in the mold, and a molten aluminum alloy is poured into the mold and impregnated under pressure into the preform. In FIG. 8, the friction surface 6 is represented by a diagonal lattice portion.

この様に、摩擦材を押し付ける為の摩擦面６を有する部分を、アルミニウム合金基複合材料製の円板状部材１８により構成する本実施例の場合には、この摩擦面６の耐摩耗性を確保しつつ、軽量化を図る事が可能になる。
その他の構成及び作用に就いては、上述の実施例、又は前述の図１１〜１４に示した構造と同様である為、同等部分には同一符号を付して重複する図示並びに説明を省略する。尚、上記ブレーキディスク１は、少なくとも摩擦面６を有する部分がアルミニウム合金基複合材料製であれば良く、全体をアルミニウム合金基複合材料製とする事もできる。 Thus, in the case of the present embodiment in which the portion having the friction surface 6 for pressing the friction material is constituted by the disk-shaped member 18 made of an aluminum alloy matrix composite material, the wear resistance of the friction surface 6 is increased. It is possible to reduce the weight while securing it.
Other configurations and operations are the same as those of the above-described embodiment or the structure shown in FIGS. 11 to 14 described above. . The brake disk 1 may be made of an aluminum alloy-based composite material at least as long as the portion having the friction surface 6 is made of an aluminum alloy-based composite material.

又、上述の実施例の場合には、スプリングピン５ａの外周面に形成する凹部１５を、断面円弧形の底面を有するものとしたが、本発明は、この様な形状の凹部１５を設けた構造に限定するものではなく、凹部１５として種々の形状のものを採用できる。 In the case of the above-described embodiment, the recess 15 formed on the outer peripheral surface of the spring pin 5a has a bottom having an arcuate cross section. However, the present invention provides the recess 15 having such a shape. It is not limited to the above structure, and various shapes can be adopted as the recess 15.

本発明の実施例１を示す、図１１のＡ部拡大断面相当図。The A section expanded equivalent view of FIG. 11 which shows Example 1 of this invention. 実施例１を構成するスプリングピンを取り出して示す図。The figure which takes out and shows the spring pin which comprises Example 1. FIG. 図２を上方から見た図。The figure which looked at Drawing 2 from the upper part. 図２のＢ−Ｂ拡大断面図。The BB expanded sectional view of FIG. 常温時の状態での図１のＣ−Ｃ拡大断面図。CC expanded sectional view of FIG. 1 in the state at the time of normal temperature. 温度上昇時での図５と同様の図。The same figure as FIG. 5 at the time of a temperature rise. ブレーキディスクと鉄道車両用車輪との回転方向のずれ量を説明する為の、第一の取付孔と第二の取付孔との模式図。The schematic diagram of the 1st attachment hole and the 2nd attachment hole for demonstrating the deviation | shift amount of the rotation direction of a brake disk and the wheel for rail vehicles. 本発明の実施例２を構成するブレーキディスクを取り出して片半部を示す図。The figure which takes out the brake disc which comprises Example 2 of this invention, and shows a half part. 図８の裏側から見た片半部を示す図。The figure which shows the half part seen from the back side of FIG. 同じくＤ−Ｏ−Ｄ断面図。Similarly D-O-D sectional drawing. 従来から考えられているブレーキディスク付車輪の１例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of the wheel with a brake disc considered conventionally. 図１１のＡ部拡大断面図。The A section expanded sectional view of FIG. 図１２を右方から見た図。The figure which looked at FIG. 12 from the right side. 常温時の状態と温度上昇時の状態とを示す、図１２のＥ−Ｅ拡大断面図。The EE expanded sectional view of FIG. 12 which shows the state at the time of normal temperature, and the state at the time of a temperature rise.

Explanation of symbols

１ブレーキディスク
２鉄道車両用車輪
３第一の取付孔
４第二の取付孔
５、５ａスプリングピン
６摩擦面
７環状溝
８ボルト
９ナット
１０皿ばね
１１ワッシャ
１２頭部
１３スリット
１４面取り
１５凹部
１６隙間
１７括れ部
１８円板状部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Brake disc 2 Railway vehicle wheel 3 1st attachment hole 4 2nd attachment hole 5, 5a Spring pin 6 Friction surface 7 Annular groove 8 Bolt 9 Nut 10 Belleville spring 11 Washer 12 Head 13 Slit 14 Chamfer 15 Recess 16 Gap 17 Constricted part 18 Disk-shaped member

Claims

A rail vehicle wheel and a pair of brake discs disposed on both sides of the rail vehicle wheel are provided, and a plurality of first mounting holes formed in the rail vehicle wheel and the pair of brake discs are formed. A rail car wheel with a brake disc formed by joining the rail car wheel and the pair of brake discs by screwing and tightening bolts and nuts inserted through the plurality of second mounting holes. In
The center of each first mounting hole formed in the railway vehicle wheel is more radially than the center of each second mounting hole formed in each brake disc. The elastic member is inserted through the first mounting hole and the second mounting hole, and the bolt is inserted inside the elastic member. The axial direction of the elastic member A railway vehicle characterized in that a concave portion recessed inward in the radial direction of the railway vehicle wheel is provided in a portion that is an outer peripheral surface of the central portion and faces an inner peripheral surface of each of the first mounting holes. Wheel with brake disc.

The wheel with a brake disk for a railway vehicle according to claim 1, wherein a maximum value of a recess amount of the recess in the radial direction of the wheel for the railway vehicle is set to 0.5 to 1.0 mm.

The wheel with a brake disk for a railway vehicle according to claim 1 or 2, wherein the elastic member is a spring pin having an axial slit in a part of the circumferential direction.

The wheel with a brake disk for a railway vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein at least a part of the brake disk is made of an aluminum alloy matrix composite material.