JP6404696B2 - 鉄道車両用研摩子 - Google Patents

Description

本発明は鉄道車両用研摩子に関する。とくに新幹線などの高速鉄道に好適な鉄道車両用研摩子に関する。

走行中の鉄道車両において、車輪踏面とレール表面に付着する酸化皮膜、錆、油脂、水分などは、粘着係数実質的には摩擦係数を低下させ、その結果ブレーキ距離の延長を招き、また滑走して車輪踏面及びレール表面を損傷してその寿命を短縮し好ましくない。このような悪現象を生じさせる粘着係数の低下を防止させるために、車輪踏面を清浄化する方法として、従来から車輪踏面清掃装置が用いられている。この清掃装置は、装置先端に取り付けている研摩子をブレーキ動作と同時に軽く車輪踏面に圧着し、その摺動摩擦によって車輪踏面の清掃性を有す機能を保持させるとともに共に、車輪踏面に微小粗さを形成し、粘着力を向上させる。特許文献１〜３には車輪踏面に沿って面一の鉄道車両用研摩子が提案されている。

特開２００１−０１８７９７号公報 特開平５−０６５４７４号公報 特公昭５０−２８０４５号公報

しかし、従来の鉄道車両用研摩子は車輪踏面に沿って面一であり、高速鉄道の更なる高速化に対応できていないという問題がある。具体的には、圧縮強度を高く維持したまま、異物除去機能を高くする要求があった。

本発明は前記従来の問題を解決するため、圧縮強度を高く維持し、異物除去機能を高く維持できる鉄道車両用研摩子を提供する。

本発明の鉄道車両用研摩子は、鉄道車両の車輪踏面に接触して前記車輪踏面を清掃するための研摩子であって、前記研摩子の研摩面側には幅方向に向いた一個以上の溝部が形成され、前記溝部の一方は前記研摩子の側面までつながり、前記溝部の他方は前記研摩子の基材によって遮られていることを特徴とする。

本発明の鉄道車両用研摩子は、研摩面側には幅方向に向いた一個以上の溝部が形成され、前記溝部の一方は前記研摩子の側面までつながり、前記溝部の他方は前記研摩子の基材によって遮られていることにより、圧縮強度と異物除去機能の双方を高く維持できる。すなわち、前記溝部は部分溝であり、研摩子の基材が連続している部分は補強部となり、溝があいている側面部分からは研摩面によって剥ぎ取られた異物が除去される。この結果、圧縮強度を高く維持し、異物除去機能を高く維持できる。とくに冬季積雪時の車輪踏面の雪や氷を含む異物除去性能が高い。

図１は本発明の一実施例における研摩子の研摩面から見た斜視図である。 図２は本発明の一実施例における研摩子の研摩面から見た平面図である。 図３は同研摩子の側面の溝部があいた面から見た正面図である。 図４は図３のＩ−Ｉ線断面図である。 図５は同研摩子の取り付け具側から見た斜視図である。 図６は比較例１の研摩子の研摩面から見た斜視図である。 図７は比較例２の研摩子の研摩面から見た斜視図である。

本発明の研摩子は、研摩面側には幅方向に向いた一個以上の溝部が形成され、溝部の一方は研摩子の側面までつながり、研摩子の側面は溝部があいている。すなわち、幅方向には一方向にのみ開口している部分溝部が形成されている。開口部からは溝部に溜まる異物が除去される。溝部の他方は研摩子の基材によって遮られており、補強部となっている。溝部の長さは研摩子の幅方向の長さの５０％以上９５％以下が好ましく、さらに好ましくは６０％以上９０％以下である。この範囲であれば補強部として機能する。

溝部の数は１〜３個が好ましい。この範囲であれば全体の強度をそれほど落とさずかつ異物除去機能を高く維持できる。とくに好ましい溝部の数は２個である。溝部の数は１個の場合はコ型、２個の場合はＥ型、３個の場合はユーロマーク型ということもできる。

溝部１個の幅は研摩子の長さ方向の長さの５％以上２０％以下であることが好ましく、さらに好ましくは７％以上１５％以下である。この範囲であれば、全体の強度をそれほど落とさずかつ異物除去機能を高く維持できる。同様に、溝部の深さは摩子の厚さの５０％以上９０％以下であり、さらに好ましくは６０％以上８５％以下である。

溝部の形状は、Ｕ字形又は中央部に向かって偏ったＵ字形が好ましい。このような形状であれば強度低下も防げる。

本発明の研摩子の材料及び製法は公知のいかなるものであっても良い。例えば前記特許文献１〜３に記載されている材料及び製法を使用できる。一例として無機紛体と繊維と熱硬化性樹脂を混合し、金型内で圧縮加熱成形して得ることができる。材料としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、ベントナイト、炭じん、硫酸バリウム、アスベスト、ケイ酸アルミニウム、ケイ石粉（非晶質、合成または天然）、スレート粉、ケイ藻土、粉砕水晶、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、マンガン鉄、酸化アンチモン、ドロマイト、炭酸鉛、硫酸カルシウム、ナフタレンシネマイト、炭素繊維粉末及び粉末ポリエチレンまたはそれらの組み合わせ若しくは結合体から成る群から選択できる。熱硬化性樹脂はマトリックスバインダー成分としてフェノール樹脂が好ましい。

以下図面を用いて説明する。以下の図面において、同一符号は同一部品又は同一物を示す。図１は本発明の一実施例における研摩子の研摩面から見た斜視図である。この研摩子１は幅方向に向いた部分溝部２，３が形成され、部分溝部２，３の一方は研摩子１の側面までつながり、他方は研摩子１の基材７によって遮られている。研摩子１の基材７が連続している部分は補強部４，５となり、溝があいている側面部分からは研摩面によって剥ぎ取られた異物が除去される。この結果、圧縮強度を高く維持し、異物除去機能を高く維持できる。図２は本発明の一実施例における研摩子１の研摩面から見た平面図である。この研摩子１の幅方向には一方向にのみ開口している部分溝部２，３が形成されている。部分溝部２，３の開口からは前記溝部２，３に溜まる異物が除去される。前記溝部２，３の他方は研摩子の基材によって遮られており、補強部４，５となっている。補強部４，５も研摩面として機能する。

図３は本発明の一実施例における研摩子１の側面の溝部があいた面から見た正面図である。前記溝部２，３の断面形状は、中央部に向かって偏ったＵ字形である。研摩子１の基材７の研摩面６は、車輪踏面に合うように円弧面となっている。基材７の上には金属製プレート８とその上に取り付け具９が一体化されている。取り付け具９は清掃装置（図示せず）に取り付けるためのものである。

図４は図３のＩ−Ｉ線断面図であり、溝部２の奥には補強部４が存在している。研摩面６は、車輪踏面に合うように左側（補強部４側）がわずかに厚く、右側（溝部２の開口側）がわずかに薄くなっている。右側（溝部２の開口側）が車輪のフランジ側に配置される。７は研摩子基材である。

図５は同研摩子１の取り付け具側から見た斜視図である。基材７の上には金属製プレート８とその上に取り付け具９が一体化されている。

以下実施例を用いて本発明を説明する。本発明は以下の実施例に限定して解釈されるものではない。

（実施例１）
マンガン鉄粉末（１００〜２００メッシュ）、酸化鉄粉を主とした（７４重量％）と、その他非鉄金属粉（アルミ、黄銅）とマトリックスバインダー成分としてフェノール樹脂１１重量％を攪拌機にて均一に混合し、加熱した金属金型内に充填し、適正な成形圧力で加熱加圧（圧縮）成形した。その後、成形品の熱処理を施した。このようにして図１〜５に示す研摩子を作製した。この研摩子１の大きさは、研摩面の長さが１２５ｍｍ、幅が８５ｍｍ、中央厚みが４０ｍｍ（研摩部のみでは３１ｍｍ）、溝部２，３の幅は１２．６ｍｍ、溝部の長さは６５ｍｍ、溝部の深さは２５ｍｍ、補強部４，５の幅は２０ｍｍであった。

（比較例１）
図６に示す研摩子１０とした以外は実施例１と同様とした。図６において、基材１３の溝１１，１２は幅方向の両端まで続いている。この研摩子１０は本出願人が製造販売している従来品である。

（比較例２）
図７に示す研摩子１４とした以外は実施例１と同様とした。図７において、基材１５には溝などは無く、研摩面のみで形成されている。この研摩子１４も本出願人が製造販売している従来品である。

研摩子構造強度を確認する為、圧縮強度試験によって破壊までの強度試験をした。結果を表１にまとめて示す。

表１に示す通り、実施例１の圧縮強度は比較例１の約２．６倍であった。比較例２は、圧縮強度は高いものの溝部が無いため、車輪踏面から剥ぎ取られた異物の逃げ場が無く、異物の蓄積により車輪踏面自体が削り取られるなど傷がついてしまうことが考えられ、好ましくないことは明らかである。

次に、実車想定試験装置で試験した。車輪踏面には研摩子を４９０Ｎの押し付け力で押し当てた。車輪周速度は１００ｋｍ／ｈとし、散水量５０ｍｌ／ｍｉｎ、常温(１０℃)散水、低温（５℃）散水の条件で試験を実施した。結果を表２にまとめて示す。表２中の各試験は試験数３回の平均値である。

表２の結果から、実施例１は比較例１、２より高い粘着係数が得られた。

本発明の鉄道車両用研摩子は、新幹線などの高速鉄道に好適であるが、その他の鉄道に対しても適用できる。とくに冬季積雪時の車輪踏面の雪や氷を含む異物除去性能が高いことから、冬季の高速鉄道用に好適である。

１，１０，１４ 研摩子
２，３ 部分溝部
４，５ 補強部
６ 研摩面
７，１３，１５ 研摩子基材
８ 金属製プレート
９ 取り付け具
１１，１２ 溝部

Claims (6)

1. 鉄道車両の車輪踏面に接触して前記車輪踏面を清掃するための研摩子であって、
   前記研摩子の研摩面側には幅方向に向いた一個以上の溝部が形成され、
   前記溝部の一方は前記研摩子の側面までつながり、前記溝部の他方は前記研摩子の基材によって遮られていることを特徴とする鉄道車両用研摩子。
2. 前記溝部の長さは前記研摩子の幅方向の長さの５０％以上９５％以下である請求項１に記載の鉄道車両用研摩子。
3. 前記溝部の数は１〜３個である請求項１又は２に記載の鉄道車両用研摩子。
4. 前記溝部１個の幅は前記研摩子の長さ方向の長さの５％以上２０％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両用研摩子。
5. 前記溝部の深さは前記研摩子の厚さの５０％以上９０％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の鉄道車両用研摩子。
6. 前記溝部の形状は、Ｕ字形又は中央部に向かって偏ったＵ字形である請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄道車両用研摩子。

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