JP5688634B2 - 制輪子 - Google Patents

Description

本発明は、車両の分野に係り、特に、鉄道車両用の制輪子装置を構成する制輪子に関する。

鉄道車両の制輪子装置は主に、車両側に取り付けられた制輪子頭と、この制輪子頭に組付けられる制輪子とから成る。従来制輪子は、特許文献１に開示されているように、円弧状に形成された台板と、この台板における車輪側主面に貼付される摩擦部材であるライニング、および取付部を基本として構成されていた。取付部は、制輪子頭に設けられた凹部に遊嵌される部材であり、制輪子頭との間で、車両制動時に生ずる応力を受ける役割を担う。取付部は、略コ字状（Ｕ字状）に形成された板状部材により構成されており、板面を台板の長手方向に向けて配置される。なお、制輪子頭に対する制輪子の組付けは、かんざしと呼ばれるピンにより行なわれるため、取付部における制輪子頭との当接面には、貫通孔が設けられている。

このような基本構成を有する制輪子装置では、台板に対して取り付け板が当接面側の２点のみで固定されているため、繰り返される制動時の衝撃により、応力集中部に摩耗やそれに伴う振動が生じてしまうことがみられた。

このような実状を鑑み、現在では図１０に示すように、取付部２の配置方向を台板３の幅方向とすることで、制動時に生ずる応力に対する耐性を高める試みが成されている。このような構成とすることによれば、台板３に対する溶接面が、制動時に応力を受ける面と直交することとなるため、応力や衝撃に対する耐性を高めることができる。また、制輪子１をこのような構成とすることによれば、かんざし（不図示）を挿通させるための開口部を形成する必要が無く、加工が容易となる。

また、制動時に生ずる応力を分散するという考えから、特許文献１に開示されているように取付部を２つとすると共に、２つの取付部の間に円筒状の突起部を設けるという提案もされている。このような構成とした場合、当然に制輪子頭側にも、２つの取付部と円筒状の突起部に対応した凹部を形成することとなる。このため、制輪子と制輪子頭との間における接触面が増え、制動時に生ずる応力が分散され、溶接部や開口部における摩耗や振動を防ぐことが可能となる。

特開昭５８−２０７５３８号公報 実用新案登録第２５５６８５７号公報

上記図１０に示すような構造、および特許文献１に開示されているような構造であれば、確かに取付部の摩耗等を抑制することができると考えられる。しかし、図１０に示すような構造では、制動時における制輪子頭との接触面の面積が、取付部の板厚に依存することとなる。このため、制輪子頭側の接触面に集中応力が付加されることとなり、制輪子頭の接触面に摩滅を生じさせてしまう虞がある。また、車両走行振動による制輪子の上下振動により、制輪子頭の接触面に摩耗を生じさせてしまうこともある。

また、特許文献１に開示されているような構成では、制輪子頭に対する加工が必要となることより、車両側に取り付けられている既存部品を変更する必要が生ずる。全ての車両の制輪子および制輪子頭を変更することは、摩滅した制輪子のみを変更する場合の数倍のコストを要することとなってしまう。また、穴加工や溶接といった工程が、従来に比べて格段に増えることとなり、制輪子自体の製造コストも増えることとなる。

そこで本発明では、このような問題を解決し、取付部の摩滅等を抑制しつつ、制輪子頭の当接面へのダメージを軽減し、かつ安価に製造することのできる制輪子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る制輪子は、車輪との対向面にライニングを貼付する台板と、前記台板における前記ライニング貼付面の反対側面に接合される取付部とを有する車両用制輪子であって、前記取付部は、前記台板における制動力付加方向に沿った板面を有する一対の第１側壁と、前記制動力付加方向に直交する方向に沿った板面を有する一対の第２側壁とを備えた板部材から成り、前記一対の第２側壁には、係合のためのかんざしを挿通させる開口部が設けられ、前記一対の第１側壁のいずれか一方には、前記かんざしの取付状況を目視可能な貫通孔が設けられ、少なくとも前記第１側壁が前記台板に溶接されていることを特徴とする。
上記のような特徴を有する制輪子では、前記第２側壁を前記台板に溶接して成るようにしても良い。

また、上記のような特徴を有する制輪子では、前記取付部は、十字状に板取した平板を箱状に形成し、一対の前記第１側壁と一対の前記第２側壁とによって構成される開口部を前記台板に対向させるように配置して構成することができる。

このような特徴を有することによれば、従来に比べ、板取時の形状を変更し、屈曲部を２箇所増やすだけで良く、製造工程における工程数を変更することなく製造することができる。

また、上記のような特徴を有する制輪子では、前記第１側壁および前記第２側壁の下端部に、前記台板に嵌合可能な足を設けるようにすると良い。このような構成とすることによれば、台板に対して取付部を仮組する際の位置決めが容易となる。また、トルク受け時の衝撃及び車両振動に対する耐性を高めることができる。

さらに、上記のような特徴を有する制輪子では、前記第２側壁に、倒れ込み防止片を設けるようにしても良い。このような構成とすることにより、第２側壁が取付部の内側へ倒れ込むことを防止する効果を高めることができる。

上記のような特徴を有する制輪子によれば、取付部の摩滅等を抑制しつつ、制輪子頭の当接面へのダメージを軽減し、かつ安価に製造することができる。

第１の実施形態に係る制輪子と、この制輪子を組付ける制輪子頭、およびかんざしの構成を示す正面図である。 第１の実施形態に係る制輪子の構成を示す平面図である。 第１の実施形態に係る制輪子の構成を示す展開図である。 図３に示す展開図を組み立てた様子を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る制輪子の構成を示す展開図である。 図５に示す展開図を組み立てた様子を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る制輪子の構成を示す展開図である。 図７に示す展開図を組み立てた様子を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。 発明に係る制輪子の適用範囲となる変形例を示す図である。 制輪子頭と、従来の制輪子の構成を示す正面図である。

以下、本発明の制輪子に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の制輪子は、鉄道車両に取り付けられた制輪子頭に組付けられることにより制輪子装置を構成する。図１には、第１の実施形態に係る制輪子１０と、この制輪子１０を組付ける制輪子頭４０、および制輪子１０と制輪子頭４０を連結するかんざし５２の正面図を示す。

制輪子頭４０は、図示しない鉄道車両に制輪子１０を固定するためのベースとしての役割を担い、制輪子１０はこの制輪子頭４０を介して車輪（不図示）に押し付けられることとなる。制輪子頭４０は、ベース部４２と吊り部４４を基本として構成される。ベース部４２は、鉄道車両の車輪に対向する部材であり、車輪の円弧に沿った円弧状を成す面を有する。ベース部４２には、詳細を後述する制輪子１０における取付部１８を遊嵌するための凹部４６を有する。凹部４６は、略コ字状（Ｕ字状）に形成され、制輪子頭４０の幅方向には、溝を成す構成とされる。凹部４６の側壁には、詳細を後述するかんざし（コッター）５２と呼ばれる係合ピンを挿通するための貫通孔４８が設けられている。

また、吊り部４４は、ベース部４２における車輪と対向しない面に設けられる制輪子頭固定部である。吊り部４４には、鉄道車両に設けられた制輪子頭吊り（不図示）に対して制輪子頭４０を回動可能に連結するための連結孔５０が設けられている。

制輪子１０は、台板１２とライニング１４、および取付部１８を基本として構成される。台板１２は、上述した制輪子頭４０におけるベース部４２の円弧、すなわち鉄道車両における車輪の円弧に沿った円弧状を成す略矩形の平板である。また、台板１２には、詳細を後述する取付部１８の足２４を嵌合して位置決めを行うためのスリット（不図示）が設けられている。なお、図２に示す制輪子１０の平面図において台板１２は、長手方向中心部を拡幅させた形態として示しているが、詳細を後述するライニング１４の貼付、および取付部１８の接合を成すことができれば、その形態を特に限定するものでは無い。

台板１２における車輪対向面には、摩擦部材であるライニング１４が貼付されている。なお、ライニング１４は、一般鋳鉄、リンやマンガンなどを含有する鋳鉄、合成樹脂、金属粉末等を機材にしてブロック状に焼結形成されている。一方、制輪子頭４０と対向する面には、振れ止め１６と、取付部１８が設けられている。振れ止め１６は、台板１２における長手方向両端部近傍に設けられる突起であれば良く、図１、図２に示す例では、アーチ状に形成されている。振れ止め１６は、制輪子頭４０のベース部４２に設けられる図示しない小溝に遊嵌されることで、取付部１８を基点とした幅方向の触れを抑制することが可能となる。

取付部１８は、制輪子頭４０における凹部４６の側壁に当接し、制動時に生ずるトルクを受けるトルク受け部としての役割を担う。本実施形態に係る取付部１８は、図３に示すように、略十字状に切り出した平板を折り曲げることにより形成することができる。本実施形態に係る取付部１８は、天板部２０と、一対の第１側壁２２ａ，２２ｂ、および一対の第２側壁２６ａ，２６ｂから成る。天板部２０は、台板１２へ接合した際、制輪子頭４０における凹部４６の底面に対向することとなる板面であり、第１側壁２２ａ，２２ｂと第２側壁２６ａ，２６ｂを連結する連結板としての役割も担う。

第１側壁２２ａ，２２ｂは、制輪子１０に対する制動力付加方向に沿って配置されることとなる板面を有する側壁である。具体的には、台板１２の長手方向に沿って配置されることとなる板面を有する。第１側壁２２ａ，２２ｂには、台板１２に設けられたスリットに嵌合させる足２４が設けられている。また、対を成す第１側壁２２ａ，２２ｂのいずれか一方（図３に示す例では、第１側壁２２ａ）の板面には、貫通孔２８が設けられている。第１側壁２２ａ，２２ｂを構成する板面の少なくとも一方に貫通孔２８を設けることにより、詳細を後述するかんざし５２の取付状況を目視により容易に確認することが可能となる。

第２側壁２６ａ，２６ｂは、制動力付加方向に直交する方向に沿った板面を有する側壁である。具体的には、台板１２の幅方向に沿って配置されることとなる板面を有する。第２側壁２６ａ，２６ｂの板面には、詳細を後述するかんざし５２を挿通させるための開口部３０が設けられる。

このような構成の取付部１８は、図３に示すような展開図において、破線で示す箇所を山折りすることで、図４に示すような箱状を成す。ここで、取付部１８を形成した際、第２側壁２６ａ，２６ｂの幅方向両端部は、第１側壁２２ａ，２２ｂの側面に当接させるようにすることが望ましい。このような構成とすることで、第２側壁２６ａ，２６ｂが制動時のトルクを受けた際、および車両振動により内部側へ押し込まれ、取付部１８が破損することを抑制することができる。このようにして箱状に形成された取付部１８は、第１側壁２２ａ，２２ｂの端部と第２側壁２６ａ，２６ｂの端部とを縁辺として構成される開口部を台板１２に対向させるようにして配置される。

台板１２に対する接合は、溶接によれば良い。本実施形態に係るような取付部１８では、少なくとも第１側壁２２ａ，２２ｂと台板１２との接触部と、台板１２のスリットに嵌合させた足２４を溶接する。ここで、第１側壁２２ａ，２２ｂと台板１２との溶接は、第１側壁２２ａ，２２ｂと台板１２との接触部全域に亙って行なうようにすると良い。このような溶接形態を採ることにより、制動時のトルクを受けた際の衝撃に対する耐性を高めることができるからである。なお、図示はしないが、第１側壁２２ａ，２２ｂと台板１２との接触部の溶接に加え、第２側壁２６ａ，２６ｂと台板１２との接触部も溶接するようにしても良い。このような溶接形態を採ることにより、トルク受け時、および車両振動による衝撃に対する耐性をさらに高めることが可能となる。

このように、本実施形態に係る制輪子１０では、取付部１８における制動力付加方向と直交する方向に、第２側壁２６ａ，２６ｂを配置する構成としているため、制動時における制輪子頭４０の凹部４６の側壁との接触面を効果的に増やすことができる。

ここで、従来（図１０に示す形態）の制輪子１における取付部２の構造の場合、その接触面積を増加させるには、構成部材となる平板の板厚を増加させる必要がある。例えば厚さ６ｍｍの平板で構成していた取付部２を、厚さ８ｍｍの板厚の平板で構成した場合、約３０％の当接可能面積の増加を図ることができる。これに対し、本実施形態に係る制輪子の取付部１８の構造を採用した場合、板厚を６ｍｍとした図１０に示す制輪子１の取付部２に比べ、約１９０％の当接可能面積の増加を図ることができる。つまり、単位面積あたりに係る応力は、約半分になるということが言える。よって、応力の集中、および車両振動による制輪子頭４０における凹部４６の側壁の摩滅を防止することができる。

かんざし５２は、制輪子頭４０におけるベース部４２の円弧に沿った円弧状を成すピン本体５４と、ピン本体５４の一方の端部に設けられる抜け止め部５６を有する。このような構成のかんざし５２により、制輪子頭４０と制輪子１０を係合することにより、制輪子１０は制輪子頭４０に対し、適度なガタを持った状態で組付けられることとなる。

次に、本発明の制輪子に係る第２の実施形態について、図５、図６を参照して説明する。なお、本実施形態に係る制輪子の殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る制輪子１０と同様であり、相違点は、取付部における部分的形状にある。よって、図５には、本実施形態に係る取付部１８ａの展開図を示し、図６には本実施形態に係る取付部１８ａの斜視図を示し、全体構成は、図１、図２を援用するものとする。よって、その構成を同一とする箇所には、図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

本実施形態に係る制輪子の取付部１８ａは、上述した第１の実施形態に係る制輪子１０の取付部１８と同様に、天板部２０と第１側壁２２ａ，２２ｂ、第２側壁２６ａ，２６ｂを基本として構成される。第１の実施形態に係る制輪子１０の取付部１８との相違点としては、第１側壁２２ａ，２２ｂに加え、第２側壁２６ａ，２６ｂにも足２７を設けた点にある。ここで、取付部１８ａにおける第２側壁２６ａ，２６ｂに足２７を設けた場合、接合先である台板１２における対応箇所に、足２７を嵌合させるスリットを設けるようにする必要がある。

取付部１８ａの形態をこのようなものとする事により、取付部１８ａの位置決めをより確実に行うことが可能となると共に、トルク受け時の応力、および車両振動による第２側壁２６ａ，２６ｂの倒れ込みを確実に防止効果を高めることができる。なお、その他の構成、作用、効果については、上述した第１の実施形態に係る制輪子１０と同様である。

次に、図７、図８を参照して、本発明の制輪子に係る第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る制輪子も、その殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る制輪子と同様である。よって、図７、図８には、第１の実施形態に係る制輪子との相違点である取付部の形態を示し、全体構成は図１、図２を援用することとする。このため、その構成を同一とする箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図７には実施形態に係る取付部の展開図を示し、図８における図８（Ａ）には実施形態に係る組付け部の正面図を、図８（Ｂ）には実施形態に係る組付け部の側面図をそれぞれ示す。

実施形態に係る取付部１８ｂは、第２側壁２６ａ，２６ｂの下端側両側部に、倒れ込み防止片２９を設けたことを特徴とする。倒れ込み防止片２９は、取付部１８ｂ形成時に第１側壁２２ａ，２２ｂの内側へ潜り込ませることで、その外縁部を台板１２に接触させ、第２側壁２６ａ，２６ｂが取付部１８ｂの内側へ倒れ込むことを防止する役割を担う。ここで、屈曲させた倒れ込み防止片２９と第１側壁２２ａ，２２ｂとを、スポット溶接等により接合することで、第２側壁２６ａ，２６ｂの倒れ込み防止効果をさらに高めることが可能となる。なお、図７、図８に示す例では、倒れ込み防止片２９は、平面形状を三角形としているが、この形状については特に限定するものでは無い。よって、例えば倒れ込み防止片が矩形等であったとしても、本実施形態に係る制輪子の一部とすることができる。

また、本発明に係る制輪子は、図９に示すような形態の取付部を備えたものであっても良い。図９に示す制輪子が有する取付部１８ｃは、矩形筒型の平面形状を成す。このような形態とした場合であっても、第１側壁２２ａ，２２ｂと第２側壁２６ａ，２６ｂをそれぞれ備えることより、上述した各実施形態と同様な効果を奏することができるからである。

１０………制輪子、１２………台板、１４………ライニング、１６………振れ止め、１８………取付部、２０………天板部、２２ａ，２２ｂ………第１側壁、２４………足、２６ａ，２６ｂ………第２側壁、２８………貫通孔、３０………開口部、４０………制輪子頭、４２………ベース部、４４………吊り部、４６………凹部、４８………貫通孔、５０………連結孔、５２………かんざし、５４………ピン本体、５６………抜け止め部。

Claims (5)

1. 車輪との対向面にライニングを貼付する台板と、前記台板における前記ライニング貼付面の反対側面に接合される取付部とを有する車両用制輪子であって、
   前記取付部は、前記台板における制動力付加方向に沿った板面を有する一対の第１側壁と、前記制動力付加方向に直交する方向に沿った板面を有する一対の第２側壁とを備えた板部材から成り、
   前記一対の第２側壁には、係合のためのかんざしを挿通させる開口部が設けられ、
   前記一対の第１側壁のいずれか一方には、前記かんざしの取付状況を目視可能な貫通孔が設けられ、
   少なくとも前記第１側壁が前記台板に溶接されていることを特徴とする制輪子。
2. 前記第２側壁を前記台板に溶接して成ることを特徴とする請求項１に記載の制輪子。
3. 前記取付部は、十字状に板取した平板を箱状に形成し、一対の前記第１側壁と一対の前記第２側壁とによって構成される開口部を前記台板に対向させるように配置して構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制輪子。
4. 前記第１側壁および前記第２側壁の下端部に、前記台板に嵌合可能な足を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の制輪子。
5. 前記第２側壁に、倒れ込み防止片を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の制輪子。

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