JP6190060B2 - 鉄道ホイールブレーキのための摩擦リング体と鉄道ホイールブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、鉄道ホイールブレーキを構成し、鉄道車両のための鉄道ホイールのホイールウェブに配置するための鉄道ホイールブレーキに関する。

例えば、特許文献１は、鉄道ホイールブレーキを構成する、鉄道車両のための鉄道ホイールのホイールウェブに配置される摩擦リング体を開示している。摩擦リング体は、鋳鋼から作られており、ホイールウェブの表面に対して保持される成形体である。その成形体は、ホイールウェブの穴を通って摩擦リング体を互いにねじ締めするための通しボルトを受け入れる。開示されている摩擦リング体の幾何学的形状はただ比較的複雑な成形法で実際的で技術的な方法で作成することができる。

さらに、鉄道ホイールのホイールウェブに配置される摩擦リング体は、特許文献２及び特許文献３に開示されています。鋳造によって生産されるこのような摩擦リング体は、特にもし摩擦リング体が鉄道ホイールのホイールウェブに対して保持される成形体ならば、もし摩擦リング体が例えば摩擦リングを冷ますための冷却フィンを持たなければならないならば、技術的に複雑な成形型を必要とする。

欧州特許出願公開第１４６０２８３（Ａ１）号明細書 欧州特許第１２９８３３３（Ｂ１）号明細書 独国特許出願公開第４４１７８１３（Ａ１）号明細書

そのために、本発明の目的は、鉄道ホイールブレーキを構成し、鉄道ホイールのホイールウェブに配置される、容易に生産可能な摩擦リング体のさらなる開発をすることである。特に、摩擦リング体は付属体が簡単に装備され得る。付属体は、摩擦リングがホイールウェブに接続できるように特に冷却体及び／又は接続体を形成し得る。

この目的は、それぞれの特徴部をもつ、請求項１のプリアンブル部による摩擦リング体及び請求項１１のプリアンブル部による鉄道ホイールブレーキによって解決される。本発明の有利な展開は従属する請求項で明示される。

本発明は、摩擦リング体が板状金属材料から切り抜かれた摩擦リングを有し、結合処理によって一体的に摩擦リングに接合された各付属体を有するという技術的な教示を含んでいる。

従って、本発明は２次元の製造処理で生産され得る摩擦リング体を提案する。そのため、要求される形状で板状金属材料から２次元的に摩擦リング体を切り抜くことができるような、板状鋼材又は板状アルミニウム材のような板状金属材料を準備すれば十分である。例えば、決まった長さの連続的な生産物として提供され得る板状金属材料から摩擦リング体を切り抜くための切断方法は、レーザビーム切断、水噴射切断、熱切断、あるいはシャー切断方法のような公知の方法に関することが望ましい。このようにして、摩擦リング体及び切断面（あるいは少なくとも外輪郭形状及び内輪郭形状）が任意に機械的に完成し得るような、鋳造法を用いない最も簡単な方法の発明によって摩擦リング体が提供され得る。ここで、付属体が個別の部品として利用可能であり得ること、そして付属体が結合処理によって摩擦リングに一体的に接合されることはきわめて有利である。

付属体は種々の方法で設計することができ、異なった機能を果たすことができる。例えば、摩擦リング体がホイールウェブに配置されるときに、冷却気流が摩擦リングとホイールウェブとの間に形成され得るように、付属体は冷却要素を構成することができる。さらに、摩擦リングがホイールウェブに接続されるように、付属体は接続体を構成することができる。このようにして接続体は、同様に、冷却機能を持ち得る。よって、付属体は摩擦リングの表面で単なる冷却要素として配置されるように、ホイールウェブの表面と間隔を開けて設けられる。他方では、接続体は摩擦リングの表面からホイールウェブの表面まで延在する。冷却要素は角胴形、半円形、台形、あるいは他のどのような形でも層状に構成され得る。もし冷却要素が平らな層状体を形成するならば、これらは摩擦リングの内部でファン形状のように放射方向に延びて配置されるのが好ましい。

特に、付属体と摩擦リングとを一体的に接合する結合接続は、はんだ付け又は溶接によってなされるのが望ましい。摩擦リングと同様に、付属体は板状金属材料、特に板状鋼材あるいは板状アルミニウム材から切り抜かれ得る。しがたって、本発明によれば、基本的な構成要素すなわち摩擦リングと接続体とをもつ摩擦リング体は、板状金属材料から切り抜かれ、特に簡単に製造でき且つ経済的にも製造の見込みがある。ここで、付属体は必ずしも付属体の厚さより大きな平面的な広がりを必要としない。付属体は、サイコロ形、ブロック形、円筒状、台形、角錐台等の形状に形成される。付属体の境界線は好ましくは断面法によって作られる。付属体における薄板金属材料の表面で構成される表面が、摩擦リング体の表面と任意で鉄道ホイールのホイールウェブの表面とに取り付けられる。切断面はおそらく寸法精度が悪く、表面の品質はオープンスペースの役割を果たすことができる。オープンスペースは表面の品質を上げるために同様に仕上げられる。

摩擦リング及び／又は付属体は、例えばレーザー切断方法、水噴射切断方法、又は熱切断処理によってシート状金属から切り抜かられる。原則として、シャー切断方法によっても摩擦リング及び／又は付属体を製作することが考えられる。摩擦リングの供給及び付属体の供給のために、異なった材料が使えるという点で、非常に有効である。そのため、摩擦リングのための板状金属材料は、例えば摩耗に対して最適化された材料であるのに対して、付属体を形成するための板状金属材料は特にそれほど高価である必要はない。さらに、例えば製作の間に圧延処理によってすでに大きく圧縮されて、そのために、どのような鋳造材料よりも高い加工硬化性をもつ平板を巻いた金属材料を利用できるという利点がある。

摩擦リング体のさらに有利な実施例によれば、接続体は摩擦リングの平面に置かれ、あるいは、付属体が少なくとも部分的に摩擦リングのくぼみ又は穴に挿入されるように設けられる。このような場合、好ましくは接続体を形成する付属体は、付属体が穴に挿入されてロックされることで、接続体がくぼみか穴に挿入されるときに付属体と摩擦リングとの間の一体的な固着結合が任意に省略できる。

付属体は、摩擦リングとホイールウェブとの間に通気ギャップを形成するように配置される。気流による付属体の対流冷却が可能となるような接線方向に延びる流路状くぼみが形成されるのが好ましい。ここで、接線方向に延びる流路状切り欠きを備える付属体は好ましくは接続体を形成し得る。

特に平行平面形側面に径方向に延設される切り欠きをもつ付属体も提供される。この目的のために、好ましくは締結スリーブを使って鉄道ホイールに積極的に適合させる方法で保持され、且つ付属体の径方向切り欠きを移動するようにガイドされるガイド要素が提供され得る。これは、締結スリーブによってガイド要素とホイールウェブとの間に最初の確実な接続が創出されるように、且つ、付属体の径方向に延びる切り欠きにガイド要素の取り入れ口をガイドすることによって他の確実な接続が創出されるように、ホイールウェブと摩擦リングとの間の確実な接続を作る。付属体自身は摩擦リングの穴又はくぼみに確実に挿入されてもよい。半径方向で付属体にガイド要素をガイドすることの特有の利点は、ホイールウェブに配置される摩擦リングの過度のテンションを生じさせないで摩擦リングの熱膨張によって小さな動きが可能にされるということである。

本発明の目的は、ハブと滑り面をもつホイールリムとを有し、ホイールウェブがホイールハブとホイールリムとの間に延在し、且つ、摩擦リング体がホイールウェブの両サイドに配置される鉄道ホイールを備える鉄道ホイールブレーキによって解決される。ここで、摩擦リング体はそれぞれ板状金属材料を切り抜いた摩擦リングをもち、各付属体は一体的に固着する結合によって摩擦リングに配置される。

摩擦リングをホイールウェブに接続するためにねじ要素を用いてもよく、摩擦リングはホイールウェブの両サイドで互いに締結され得る。この場合、接続体はねじ要素及び摩擦リングで締結されるように配置してもよい。そのため、ねじ要素は連結棒として使用され、接続体に確実に固定され得るねじ頭及びナットを持ち得、ねじ軸はホイールウェブに開けられた穴を通過して延設される。そして、ねじ頭及び／又はナットは、鉄道ホイールブレーキのブレーキパッドが自由に滑ることができる摩擦リングの摩擦表面の下にある。

さらに、ねじ要素は締結スリーブの中をガイドされてもよい。また、ねじ要素は、締結スリーブを通過する部分が締結スリーブの内径より小さい直径をもつ、ねじ軸を持ってもよい。これは、例えば摩擦リングの熱膨張している間に、締結スリーブの中でのねじ要素のわずかな動き、例えば半径方向又は周方向の動きを許容する。したがって、直径の増加した締結スリーブの中でねじ要素のずれを引き起こす摩擦リングの膨張は、過度のテンションとはならない。例えば、摩擦リングの熱膨張は締結スリーブ内での半径方向へのねじ要素の移動によって補われる。

図１は、本発明の特徴で設計される、両側に摩擦リング体が配置されている鉄道ホイールのホイールブレーキの上半分の横断面図を示す。 図２は鉄道ホイールブレーキの分解斜視図を示す。 図３ａは第１実施形態による摩擦リングに配置される付属体を備える鉄道ホイールブレーキの横断面図を示す。 図３ｂは第２実施形態による摩擦リングに配置される付属体を備える鉄道ホイールブレーキの横断面図を示す。 図３ｃは第３実施形態による摩擦リングに配置される付属体を備える鉄道ホイールブレーキの横断面図を示す。 図４は接続体の斜視図を示す。 図５はガイド要素の斜視図を示す。

さらに、発明を改良する手段は、図面を参考にして、以下の発明の好適な実施形態の記載と共により詳しく記載されている。

図１は鉄道ホイール１を備える鉄道ホイールブレーキ１００の実施形態を示し、摩擦リング体１０が鉄道ホイール１に配置される発明による実施形態である。鉄道ホイールブレーキ１は、ハブ３とホイールリム４との間の放射面に板状に延設するホイールウェブ２をもち、輪縁６を右側に併せもつ滑り面５は、ホイールリム４に位置している。したがって、鉄道ホイール１は、レール上を回転するために構成されており、鉄道車両のシャシーの一部となることができる。鉄道ホイール１は摩擦リング体１０が備わっており、そして鉄道ホイール１にブレーキをかけるために摩擦リング体１０と外側で接触する摩擦パッド（図示されていない）が備わっている。

摩擦リング体１０は、環状で鉄道ホイール１の軸周りを回転稼働するように構成されている。摩擦リング体１０は、ホイールハブ３とホイールリム４との間の放射状に広がるホイールウェブ２上に配置され得る程度の大きさである。摩擦リング体１０は、鉄道ホイールブレーキ１００のブレーキパッド（図示されていない）が押しつけられる摩擦リング１１をもつ。さらに、摩擦リング体１０は付属体１２及び１３を含み、付属体１２及び１３は、ホイールウェブ２に面し、且つ摩擦リング１１の摩擦面の反対面である、摩擦リング１１の内側表面１４に配置される。

付属体１２は冷却要素１２として構成され、ホイールウェブ２の表面に接触しないように突出して通気ギャップ２６を形成する。冷却要素１２は層状に構成されており、摩擦リング１２の表面１４に一体的に固着される。

付属体１３は摩擦リング１１の表面１４とホイールウェブ２の表面との間に位置する接続体１３を形成する。ここで、接続体１３は平面的に設置されるか摩擦リング１１の表面１４のくぼみ２７にきっちりと挿入され、摩擦リング１１に一体的に固着されるのが好ましい。

摩擦リング１１と付属体１２及び１３とは、例えばレーザー切断方法、水噴射方法、又は熱切断処理によって、それぞれ板状金属材料から切り抜かられる。

接続体１３の受け入れ孔に設置されたねじ要素１６は、ホイールウェブ２を貫通して延在し、ホイールウェブ２の両側にある接続体１３を互いに接続する。ねじ要素１６で構成される接続によって、摩擦リング体１０は鉄道ホイール１のホイールウェブ２にしっかりと保持される。

ホイールウェブ２の右側において、接続体１３には鉄道ホイール１の半径方向に延びる、切り欠き１８が形成されている。ガイド部材２０は、切り欠き１８に挿入されて、締結スリーブ２１を介してホイールウェブ２に確実にロックされて接続される。ガイド部材２０は、半径方向に縦に延びる切り欠き１８内を移動することで、摩擦リング１１の半径方向変位が補償される。例えば、ガイド部材２０は、熱的効果があるように、締結スリーブ２１によってホイールウェブ２に定位置に配置される。

ねじ要素１６は締結スリーブ２１の内径よりも小さい外径のねじ軸２２を有する。これはねじ要素１６の位置でのずれを引き起こすような、摩擦リング１１の径方向の膨張時のテンションを回避する。

接続要素１３の切り欠き１８に組み付けられたガイド要素２０は右側だけに図示されており、鉄道ホイール１の円周に沿って配置される。各ねじ接続はガイド要素２０と共にねじ要素１６と締結スリーブ２１とで提供される。ガイド要素２０及び締結スリーブ２１は、右側と左側とで交互に配置される。

図２は鉄道ホイール１の鉄道ホイールブレーキ１００の分解図を示し、分解図において摩擦リング体１０は鉄道ホイール１から間隔を空けられて両側に示されている。摩擦リング体１０の底面視において、冷却要素１２及び接続要素１３として具現化される付属体１２及び１３は示される。さらに、互いの摩擦リング体１０を接続するための、そして鉄道ホイール１とそれらとを接続するための、ねじ要素１６が示される。摩擦リング１１の内側には、ガイド要素２０が設置される切り欠き１８をもつ接続体１３が示され、ホイールウェブ２の穴に挿入され得る締結スリーブ２１がさらに示される。次の図３ａ、３ｂ及び３ｃの摩擦リング体１０のより一層詳細な実施形態によれば、いくつかの変形が下記にように示される。

図３ａ、３ｂ、及び３ｃは、それぞれ鉄道ホイール１を備える鉄道ホイールブレーキ１００と、ホイールハブ３とホイールリム４との間に延在する放射状板のホイールウェブ２とを示す。ホイールウェブ２の両側に、各摩擦リング１１と付属体１２及び１３とを備える摩擦リング体１０が配置される。

図３ａは、接続体１３が摩擦リング１１の内側表面１４に平らに取り付けられる実施形態を示す。接続体１３をしっかりと固定するためには、接続体１３は表面１４に一体的に固着する接合、例えば溶接する方法やはんだ付けする方法を用いることができる。同様に、冷却要素１２も表面１４に取り付けることができる。

図３ｂは、接続体１３が挿入されるくぼみ２７が表面１４に設けられた摩擦リング１１に、接続体１３を接合するための実施形態を示す。したがって、接続体１３と摩擦リング１１との一体的な固着結合による確実な接合はそれ以上示さない。ホイールウェブ２の右側においては、切り欠き１８の側面１９によって囲われている切り欠き１８を備える接続体１３の一例が示される。この切り欠き１８は、ホイールハブ３とホイールリム４との間において半径方向に延びている。

最後に図３ｃは、摩擦リング１１を切り抜いた穴１５に接続体１３が貫通し、摩擦リング１１の外側表面と同一平面となるように延長された接続体１３と摩擦リング１１との間の接合を形成する実施形態を示す。これ以上、接続体１３と摩擦リング１１とを確実に接合する一体的な固着接合を以下に示さない。例では、ホイールウェブ２の左側に側面１９を備える切り欠き１８を示し、他方の右側の接続体１３に切り欠きが示されていない。

図４は、２つの側面１９によって横を囲われる切り欠き１８を備える接続体１３の斜視図を示す。そして、切り欠き１８には、図５に示されるガイド部材２０が挿入されることができる。接続体１３はねじ通路２４を有し、ガイド要素２０は締結スリーブ２１を受け入れるための孔２５を有し、締結スリーブ２１はねじ要素１６のねじ軸２２の直径より大きい内径を有する（図１参照）。接続体１３のねじ通路２４は、ねじ要素１６の端部で直径幅と一致するように形成することができる。それで、接続体１３に対するねじ要素１６の径方向の移動が阻止される。

接続体１３の切り欠き１８内でガイド要素２０を移動させるために、ガイド要素２０は接続体１３の切り欠き１８の側面１９たる横ガイド面２３によって囲われている。

本発明の実施形態は上記の代表的な実施形態に限定されない。かなり多くの変形例が考えられる、基本的に異なる形式の実施形態さえも考えられる。構造細部、空間的配置、及び処理工程を含む請求項、明細書あるいは図面の、それらだけであるいは任意の組み合わせの両方から生じるすべての特徴及び／又は利点は、の発明に欠くことができない。

１００ 鉄道ホイールブレーキ
１ 鉄道ホイール
２ ホイールウェブ
３ ハブ
４ ホイールリム
５ 滑り面
６ フランジ
１０ 摩擦リング体
１１ 摩擦リング
１２ 付属体、冷却要素
１３ 付属体、接続体
１４ 表面
１５ 穴
１６ ねじ
１７ 切り欠き
１８ 切り欠き
１９ 側面
２０ ガイド要素
２１ 締結スリーブ
２２ ねじ軸
２３ ガイド表面
２４ ねじ通路
２５ 孔
２６ 通気ギャップ
２７ くぼみ

Claims (15)

1. 鉄道ホイールブレーキ（１００）を構成し、鉄道車両用鉄道ホイール（１）のホイールウェブ（２）に配置される摩擦リング体（１０）であって、前記摩擦リング体（１０）は、板状金属材料を切り抜いた摩擦リング（１１）と、結合処理によって前記摩擦リング（１１）に一体的に接合された複数の付属体（１２，１３）と、を有し、前記付属体(１３)は側面(１９)とともに径方向に延設される切り欠き(１８)を有し、さらに前記鉄道ホイール（１）にしっかりと取り付けられる方法で保持され且つ前記付属体（１３）の前記径方向の切り欠き（１８）内を移動するようにガイドされるガイド要素(２０)が提供されることを特徴とする摩擦リング体（１０）。
2. 前記摩擦リング（１１）は、板状鋼材あるいは板状アルミニウム材から切り抜かれることを特徴とする請求項１に記載の摩擦リング体（１０）。
3. 前記付属体（１２）は、前記摩擦リング体（１０）が前記ホイールウェブ（２）に配置されるときに、前記摩擦リング（１１）と前記ホイールウェブ（２）との間に冷却空気の流れが生じ得る冷却要素（１２）を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦リング体（１０）。
4. 前記付属体（１３）は、前記摩擦リング（１１）が前記ホイールウェブ（２）に取り付けられる接続体（１３）として構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
5. 前記付属体（１２，１３）と前記摩擦リング（１１）との間を前記一体的に固着する接合ははんだ継手又は溶接継手を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
6. 前記付属体（１２，１３）は板状鋼材又は板状アルミニウム材から切り抜かれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
7. 前記摩擦リング（１１）及び／又は前記付属体（１２，１３）は、レーザー切断処理、水噴射切断方法、又は、熱切断処理によって薄板金属材料から切り抜かれることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
8. 前記付属体（１２，１３）は前記摩擦リング（１１）の平らな表面（１４）に在設されるか、又は、前記付属体（１２，１３）は前記摩擦リング（１１）の穴（１５）に少なくとも部分的に挿入されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
9. 前記付属体（１３）は、気流を使って前記付属体（１３）の対流冷却を可能にする、流路状切り欠き（１７）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
10. 前記側面(１９)は平行平面形であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）。
11. 前記ガイド要素(２０)は締結スリーブ（２１）によって前記鉄道ホイール（１）に保持されることを特徴とする請求項１０に記載の摩擦リング体（１０）。
12. ホイールハブ（３）と滑り面（５）を備えるホイールリム（４）とを含む鉄道ホイール（１）を有し、ホイールウェブ（２）は前記ホイールハブ（３）と前記ホイールリム（４）との間に延在され、摩擦リング体（１０）が前記ホイールウェブ（２）の両側に配置される鉄道ホイールブレーキ（１００）であって、前記摩擦リング体（１０）はそれぞれ板状金属材料から切り抜かれた摩擦リング（１１）と、一体的に接合する結合処理によって前記摩擦リング（１１）に配置された各付属体（１２，１３）とを有し、前記付属体(１３)は側面(１９)とともに径方向に延設される切り欠き(１８)を有し、さらに前記鉄道ホイール（１）にしっかりと取り付けられる方法で保持され且つ前記付属体（１３）の前記径方向の切り欠き（１８）内を移動するようにガイドされるガイド要素(２０)が提供されることを特徴とする鉄道ホイールブレーキ（１００）。
13. ねじ要素（１６）は前記摩擦リング（１１）が前記ホイールウェブ（２）の両側に互いに固定されることに用いられ、少なくとも接続体（１３）は前記ねじ要素（１６）と共に締められて配置されることを特徴とする請求項１２に記載の鉄道ホイールブレーキ（１００）。
14. 前記ねじ要素（１６）は締結スリーブ（２１）を通過し、前記ねじ要素はねじ軸（２２）を有し、前記ねじ軸は（２２）は前記締結スリーブ（２１）内を通過する部分が前記締結スリーブ（２１）の内径よりも小さい直径を備えることを特徴とする請求項１３に記載の鉄道ホイールブレーキ（１００）。
15. 請求項２〜１１のいずれか１項に記載の摩擦リング体（１０）を備える請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の鉄道ホイールブレーキ（１００）。

Images