JP4592979B2 - Fastening method of brake disks for railway vehicles - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法に関し、特にアルミニウム基複合材製ディスクに好適な締結方法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には、車輪側面取り付け型のものと車軸取り付け型のものとがあり、車輪側面取り付け型のディスクブレーキは、車輪側面の空間を利用して、この空間にブレーキディスクを納める方式のため、コンパクトな設計とすることができる。また、ブレーキディスクの素材としては、鋳鋼、鍛鋼、鋳鉄、アルミニウム基複合材が用いられており、アルミニウム基複合材製のブレーキディスクは軽量で摺動特性も優れているので、その採用比率が増加している。アルミニウム基複合材は、アルミニウム合金にSiCセラミック等の粒子や繊維を分散させたものである。
【0003】
図3は、従来の車輪側面取り付け型のディスクブレーキの例を示す。このディスクブレーキは、車輪51の両側面に一対のブレーキディスク52が重ね合わされ、車輪51と各ブレーキディスク52にそれぞれ設けられた各締結孔53、54を位置合わせして、これらの各締結孔53、54に挿通した締結ボルト55と締結ナット56により、各ブレーキディスク52を車輪51に締結したものである。各ブレーキディスク52の表面側には平坦な摺動面57が、裏面側には放熱用のフィン58が設けられ、各摺動面57の両側からブレーキパッド(図示省略)が押し付けられるようになっている。
【0004】
前記ブレーキディスク52は鋼よりも軟らかいアルミニウム基複合材で形成されており、締結時の締め付け力で鋼製の締結部品がその表面に食い込まないように、各ブレーキディスク52は、平座金59の他に弾性復元力を有する皿ばね座金60を介して締め付けられている。
【0005】
また、前記締結ボルト55の軸部は、ブレーキ作動時の摩擦発熱に起因するブレーキディスク52の熱膨張代を見込んで、ブレーキディスク52の締結孔54よりも小径に形成され、その中央部には、車輪51の締結孔53に嵌合するストレート部61が設けられ、締結ボルト55が車輪51に位置決め固定されるようになっている。
【0006】
前記一対のブレーキディスク52を車輪51に締結する際には、まず、車輪51と各ブレーキディスク52の各締結孔53、54を位置合わせした状態で、複数対の各締結孔53、54に、ゲージピンや位置決めボルト等の別体の位置決め具を嵌め込んで、各ブレーキディスク52の中心位置決めを行い、こののち、残りの対の各締結孔53、54に締結ボルト55を挿通して、締結ナット56を締め付け、さらに、中心位置決めに用いた位置決め具を抜き取って、これらの位置決め具を抜き取った各締結孔53、54にも締結ボルト55を挿通して、締結ナット56を締め付けている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法は、ブレーキディスクの中心位置決めに、別体の位置決め具を必要とする問題がある。
【0008】
また、締結に用いられる座金は、その中心孔が締結ボルトの軸部よりも大径に形成されて、この軸部の回りに偏心するので、座金がブレーキディスクの表面に偏当たりし、特に、アルミニウム基複合材製のブレーキディスクを用いる場合は、この偏当たりする部分の面圧が高くなって、座金がブレーキディスクの表面に食い込む問題がある。この座金の偏心は、試験等のためにブレーキディスクを取り外して元に戻すときに、車輪の回転バランスを狂わせる原因にもなる。
【0009】
そこで、この発明の課題は、鉄道車両用ブレーキディスクの締結時の中心位置決めを、別体の位置決め具を用いることなく可能とすることと、締結に用いる座金の偏心を防止することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、鉄道車両の車輪の両側面に、一対のブレーキディスクを重ね合わせて、これらの車輪と各ブレーキディスクにそれぞれ設けられた等径の各締結孔を位置合わせし、これらの位置合わせした各締結孔に締結ボルトを挿通して、締結ボルトの先端部に締結ナットを螺着し、締結ボルトの頭部と一方のブレーキディスクの間、および締結ナットと他方のブレーキディスクの間に、それぞれ座金を介在させて、一対のブレーキディスクを車輪に締結する鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法において、前記締結ボルトの少なくとも2本以上、望ましくは3本以上の複数本のものを、その首下部と軸中央部とに、前記等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとし、この複数本の位置決め兼用締結ボルトを、前記重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの複数の各締結孔に首下部まで挿入して、前記首下部のストレート部を前記締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に嵌合し、前記軸中央部のストレート部を前記車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、これらの一対のブレーキディスクの中心位置決めを行い、これらの位置決め兼用締結ボルトが挿入されていない他の前記位置合わせした各締結孔に締結ボルトを挿通し、これらの締結ボルトをその頭部側と締結ナット側とに座金を介在させて締め付けることにより、前記中心位置決めされた一対のブレーキディスクを車輪に固定し、こののち、前記各位置決め兼用締結ボルトを前記各締結孔から抜き取って、これらの各位置決め兼用締結ボルトをその頭部側に座金を介在させて、前記抜き取った各締結孔に再び挿入し、前記締結ナット側にも座金を介在させて、前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記各位置決め兼用締結ボルトの首下部のストレート部を前記締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔から退避させ、前記軸中央部のストレート部を、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させて、前記車輪の締結孔にのみ嵌合させる方法を採用したものである。
【0011】
すなわち、少なくとも複数の締結ボルトを、その首下部と軸中央部とに、等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとして、重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの各締結孔に、これらの位置決め兼用締結ボルトを首下部まで挿入し、首下部のストレート部を締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に、軸中央部のストレート部を車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、各ブレーキディスクの中心位置決めを行い、この中心位置決めされた一対のブレーキディスクを、位置合わせされたその他の各締結孔で締結ボルトにより車輪に固定し、こののち、ブレーキディスクを締結するときに、首下部と軸中央部のストレート部を、各々締結ボルト頭部側と締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させることにより、各ブレーキディスクの締結孔に熱膨張代を確保して、別体の位置決め具を用いることなく、各ブレーキディスクを中心位置決めできるようにした。
【0012】
前記位置決め兼用締結ボルト頭部側の座金の中心孔を前記締結孔と等径とし、前記位置決め兼用締結ボルトの先端部に、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合するストレート部を所定の長さで設け、これらの各座金を介在させて前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記首下部のストレート部を前記ボルト頭部側の座金の中心孔に嵌合させ、前記先端部のストレート部を、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合させて、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔からは退避させることにより、各座金をこれらのストレート部で固定して、その偏心を防止することができる。
【0013】
前記締結ボルト頭部側および締結ナット側の各座金の外面側に、それぞれ弾性復元力を有する別の座金を介在させることにより、ブレーキディスク締結時に過大な締め付け力が生じないようにし、ブレーキディスクを鋼よりも軟らかいアルミニウム基複合材で形成した場合でも、座金のブレーキディスク表面への食い込みを防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。図1は、本発明に係るブレーキディスクの締結方法を適用した鉄道車両用ディスクブレーキを示す。このディスクブレーキは、車輪1の両側面に一対のブレーキディスク2a、2bが重ね合わされ、車輪1と各ブレーキディスク2a、2bにそれぞれ設けられた締結孔3、4に挿通された位置決め兼用締結ボルト5と締結ナット6により、各ブレーキディスク2が車輪1に締結されている。各ブレーキディスク2a、2bの表面側には平坦な摺動面7が、裏面側には放熱用のフィン8が設けられ、各摺動面7の両側からブレーキパッド9が押し付けられるようになっている。
【0015】
前記ブレーキディスク2a、2bは鋼よりも軟らかいアルミニウム基複合材で形成されており、締結時の締め付け力で鋼製の締結部品がその表面に食い込まないように、各ブレーキディスク2a、2bの表面は、平座金10の他に弾性復元力を有する2枚の皿ばね座金11を介して締め付けられ、過大な締め付け力が生じないようになっている。
【0016】
前記位置決め兼用締結ボルト5は、図2(a)に示すように、先端部に設けられたねじ部12に締結ナット6が螺着され、その軸中央部、首下部およびねじ部12側の先端部に、それぞれストレート部13a、13b、13cが設けられ、これらのストレート部13a、13b、13cの間に小径部14a、14bが設けられている。なお、締結ナット6には切り込み15が設けられ、この切り込み15から回り止め用の止めピン16が差し込まれている。
【0017】
前記各ストレート部13a、13b、13cは、それぞれ等径に形成された車輪1の締結孔3、および各平座金10の中心孔に嵌合されており、位置決め兼用締結ボルト5が車輪1に位置決め固定されるとともに、各平座金10が締結ボルト5の軸部の回りに偏心しないように固定されている。また、各ブレーキディスク2a、2bの締結孔4には、各小径部14a、14bが嵌挿され、締結孔4と位置決め兼用締結ボルト5の軸部との間には、熱膨張代としての隙間が形成されている。
【0018】
以下に、前記位置決め兼用締結ボルト5を用いて各ブレーキディスク2a、2bを車輪1に締結する手順を説明する。まず、車輪1と各ブレーキディスク2a、2bの各締結孔3、4を位置合わせした状態で、図2(b)に示すように、これらの位置合わせされた各締結孔3、4に、位置決め兼用締結ボルト5を首下部まで挿入し、首下部のストレート部13bをブレーキディスク2aの締結孔4に嵌合させ、軸中央部のストレート部13aを、車輪1の締結孔3とブレーキディスク2bの締結孔4の両方に嵌合させて、各ブレーキディスク2a、2bの中心位置決めを行なう。この中心位置決めに使用する各締結孔3、4は、例えば、車輪1と各ブレーキディスク2a、2bの周方向に複数個開けられたもののうちの一つおきとすることができる。
【0019】
つぎに、前記位置決め兼用締結ボルト5を首下部まで挿入した各締結孔3、4以外の各締結孔3、4に、他の位置決め兼用締結ボルト5を挿通し、図2(a)に示したように、これらの位置決め兼用締結ボルト5の頭部側と締結ナット6側とに平座金10と皿ばね座金11を介在させて、締結ナット6を締め付ける。
【0020】
さらに、前記中心位置決めに使用した各締結孔3、4についても、首下部まで挿入した位置決め兼用締結ボルト5を一旦抜き取ったのち、これらの各位置決め兼用締結ボルト5の頭部側に平座金10と皿ばね座金11を介在させて、抜き取った各締結孔3、4に再び挿入し、締結ナット6側にも平座金10と皿ばね座金11を介在させて、図2(a)に示したように、締結ナット6を締め付ける。このとき、前述したように、各平座金10は位置決め兼用締結ボルト5の首下部と先端部の各ストレート部13b、13cで、偏心しないように固定される。
【0021】
上述した実施形態では、部品の互換性を持たせるために、全ての締結ボルトを位置決め兼用締結ボルトとしたが、ブレーキディスクの位置決めに必要な複数のもののみを位置決め兼用締結ボルトとし、他のものには従来と同様の締結ボルトを用いることもできる。
【0022】
また、ブレーキディスクをアルミニウム基複合材製のものとしたが、本発明に係るブレーキディスクの締結方法は、鋼鉄系のブレーキディスクを使用する場合にも適用でき、この場合は、座金を平座金のみとしてもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上のように、この発明の鉄道車両用ブレーキディスクの締結方法は、少なくとも複数の締結ボルトを、その首下部と軸中央部とに、車輪と一対のブレーキディスクに設けられた等径の各締結孔に嵌合するストレート部をそれぞれ所定の長さで設けた位置決め兼用締結ボルトとして、重ね合わされた車輪と一対のブレーキディスクの各締結孔に、これらの位置決め兼用締結ボルトを首下部まで挿入し、首下部のストレート部を締結ボルト頭部側のブレーキディスクの締結孔に、軸中央部のストレート部を車輪と締結ナット側のブレーキディスクの両締結孔に嵌合して、各ブレーキディスクの中心位置決めを行い、この中心位置決めされた一対のブレーキディスクを、位置合わせされたその他の各締結孔で締結ボルトにより車輪に固定し、こののち、ブレーキディスクを締結するときに、首下部と軸中央部のストレート部を、各々締結ボルト頭部側と締結ナット側のブレーキディスクの締結孔から退避させるようにしたので、別体の位置決め具を用いることなくブレーキディスクを中心位置決めすることができる。
【0024】
前記位置決め兼用締結ボルト頭部側の座金の中心孔を前記締結孔と等径とし、前記位置決め兼用締結ボルトの先端部に、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合するストレート部を所定の長さで設け、これらの各座金を介在させて前記一対のブレーキディスクを締結するときに、前記首下部のストレート部を前記ボルト頭部側の座金の中心孔に嵌合させ、前記先端部のストレート部を、前記締結ナット側の座金の中心孔に嵌合させて、前記締結ナット側のブレーキディスクの締結孔からは退避させることにより、各座金をこれらのストレート部で固定して、その偏心を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブレーキディスクの締結方法を適用した鉄道車両用ディスクブレーキを示す縦断面図
【図2】aは図1の要部拡大図、bはaのブレーキディスクの中心位置決めをする状態を示す縦断面図
【図3】従来の鉄道車両用ディスクブレーキの要部を拡大して示す縦断面図
【符号の説明】
1 車輪
2a、2b ブレーキディスク
3、4 締結孔
5 位置決め兼用締結ボルト
6 締結ナット
7 摺動面
8 フィン
9 ブレーキパッド
10 平座金
11 皿ばね座金
12 ねじ部
13a、13b、13c ストレート部
14a、14b 小径部
15 切り込み
16 ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for fastening a railway vehicle brake disc, and more particularly to a fastening method suitable for an aluminum matrix composite disc.
[0002]
[Prior art]
There are two types of disc brakes for railway vehicles: wheel-side mounted types and axle-mounted types. Wheel side-mounted disc brakes use the space on the wheel side to store the brake discs in this space. Because of the method, it can be a compact design. In addition, cast steel, forged steel, cast iron, and aluminum-based composite materials are used as brake disc materials, and brake discs made of aluminum-based composite materials are lightweight and have excellent sliding characteristics. is doing. The aluminum-based composite material is obtained by dispersing particles and fibers such as SiC ceramic in an aluminum alloy.
[0003]
FIG. 3 shows an example of a conventional wheel side mounted disc brake. In this disc brake, a pair of
[0004]
The
[0005]
Further, the shaft portion of the fastening
[0006]
When fastening the pair of
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described conventional method for fastening a brake disc for a railway vehicle has a problem that a separate positioning tool is required for centering the brake disc.
[0008]
In addition, the washer used for fastening has a center hole formed larger in diameter than the shaft portion of the fastening bolt and is eccentric about the shaft portion, so that the washer is unevenly contacted with the surface of the brake disk, When a brake disc made of an aluminum matrix composite is used, there is a problem that the surface pressure of the unevenly contacting portion becomes high and the washer bites into the surface of the brake disc. This eccentricity of the washer also causes the rotational balance of the wheel to be out of order when the brake disk is removed and returned for testing or the like.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to enable center positioning at the time of fastening of a brake disk for a railway vehicle without using a separate positioning tool, and to prevent eccentricity of a washer used for fastening.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of brake discs on both sides of a wheel of a railway vehicle so that each of the wheels and each brake disc has an equal-diameter fastening hole. Align, insert a fastening bolt into each of the aligned fastening holes, screw a fastening nut to the tip of the fastening bolt, and between the fastening bolt head and one brake disc, and the fastening nut In a method for fastening a brake disc for a railway vehicle in which a pair of brake discs are fastened to wheels by interposing a washer between the other brake discs, at least two, preferably three or more of the fastening bolts. Positioned and combined fastening with a straight part that fits the fastening holes of the same diameter at the neck lower part and the shaft center part, each with a predetermined length. The plurality of positioning and combined fastening bolts are inserted into the plurality of fastening holes of the overlapped wheel and the pair of brake discs up to the lower neck portion, and the straight portion of the lower neck portion is inserted into the fastening bolt head side. Is fitted to the fastening holes of the brake disc, the straight portion of the central portion of the shaft is fitted to both fastening holes of the brake disc on the wheel and the fastening nut side, and the center positioning of the pair of brake discs is performed, By inserting a fastening bolt into each of the above-mentioned aligned fastening holes in which these positioning and fastening bolts are not inserted, and tightening these fastening bolts with a washer between the head side and the fastening nut side. The pair of center-positioned brake discs are fixed to the wheels, and then the positioning and fastening bolts are removed from the fastening holes. Then, insert each of these positioning / use fastening bolts with a washer on the head side and insert it again into each of the extracted fastening holes, and also place a washer on the side of the fastening nut to attach the pair of brake discs. When fastening, the straight portion at the lower part of the neck of each positioning / fastening bolt is retracted from the fastening hole of the brake disc on the fastening bolt head side, and the straight portion at the center of the shaft is moved to the brake disc on the fastening nut side. The method of retracting from the fastening holes and fitting only into the fastening holes of the wheels is adopted.
[0011]
In other words, at least a plurality of fastening bolts are superposed as positioning and fastening bolts each having a predetermined length with a straight portion that fits in each of the equal diameter fastening holes in the lower neck portion and the shaft center portion. Insert these positioning bolts into the fastening holes of the pair of brake discs up to the bottom of the neck. Insert the straight part at the bottom of the neck into the fastening hole of the brake disc on the fastening bolt head side and the straight part at the center of the shaft. The center of each brake disc is positioned by fitting it into both the fastening holes of the wheel and the brake disc on the side of the fastening nut, and this pair of centered brake discs are fastened with the other fastening holes that are aligned. After that, when fastening the brake disc, the lower part of the neck and the straight part of the central part of the shaft are connected to the fastening bolt head side. By retracting from the fastening hole of the brake disc on the fastening nut side, the thermal expansion allowance is secured in the fastening hole of each brake disc, and each brake disc can be positioned at the center without using a separate positioning tool. .
[0012]
The center hole of the washer on the positioning and fastening bolt head side has the same diameter as the fastening hole, and a straight portion that fits into the center hole of the washer on the fastening nut side is provided at a tip of the positioning and fastening bolt. When the pair of brake discs are fastened with each of these washers interposed, the straight part of the lower neck is fitted into the central hole of the washer on the bolt head side, The straight portions are fitted into the center holes of the washers on the side of the fastening nuts and retracted from the fastening holes of the brake discs on the side of the fastening nuts. Can be prevented.
[0013]
By interposing another washer having an elastic restoring force on the outer surface side of each of the fastening bolt head side and the fastening nut side, an excessive tightening force is not generated when the brake disc is fastened, and the brake disc is Even when an aluminum matrix composite material softer than steel is used, the washer can be prevented from getting into the brake disk surface.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a railway vehicle disc brake to which a brake disc fastening method according to the present invention is applied. In this disc brake, a pair of
[0015]
The
[0016]
As shown in FIG. 2A, the positioning and
[0017]
The
[0018]
Below, the procedure of fastening each
[0019]
Next, the other positioning /
[0020]
Further, with respect to the fastening holes 3 and 4 used for the center positioning, once the positioning and
[0021]
In the embodiment described above, all fastening bolts are used as positioning and fastening bolts in order to provide compatibility of parts. However, only a plurality of bolts necessary for positioning of the brake disk are used as positioning and fastening bolts, and others. A fastening bolt similar to the conventional one can also be used.
[0022]
In addition, although the brake disc is made of an aluminum-based composite material, the method of fastening the brake disc according to the present invention can also be applied when using a steel brake disc. In this case, only the plain washer is used as a washer. It is good.
[0023]
【The invention's effect】
As described above, the method of fastening a brake disc for a railway vehicle according to the present invention includes fastening at least a plurality of fastening bolts with equal diameters provided on a wheel and a pair of brake discs at a lower neck portion and a shaft central portion. As positioning and fastening bolts each provided with a straight portion that fits into the hole with a predetermined length, these positioning and fastening bolts are inserted into the fastening holes of the wheel and the pair of brake disks that are overlapped to the bottom of the neck, Position the center of each brake disc by fitting the straight part at the bottom of the neck into the fastening hole of the brake disc on the fastening bolt head side and the straight part at the center of the shaft into the fastening holes on the brake disc on the wheel and fastening nut side. The pair of brake disks positioned at the center are fixed to the wheel with fastening bolts at the other fastening holes aligned with each other. That is, when the brake disc is fastened, the straight portions of the neck lower part and the shaft center part are retracted from the fastening holes of the brake disk on the fastening bolt head side and the fastening nut side, respectively. The brake disk can be positioned at the center without using.
[0024]
The center hole of the washer on the positioning and fastening bolt head side has the same diameter as the fastening hole, and a straight portion that fits into the center hole of the washer on the fastening nut side is provided at a tip of the positioning and fastening bolt. When the pair of brake discs are fastened with each of these washers interposed, the straight part of the lower neck is fitted into the central hole of the washer on the bolt head side, The straight portions are fitted into the center holes of the washers on the side of the fastening nuts and retracted from the fastening holes of the brake discs on the side of the fastening nuts. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a railway vehicle disc brake to which a brake disc fastening method according to the present invention is applied. FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing an enlarged main part of a conventional railway vehicle disc brake.
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JP2002250374A (en) | 2002-09-06 |
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