TWI624606B - 鐵路車輛用煞車盤 - Google Patents

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Nobuo Shiraishi
Yusuke Wakabayashi
Takeshi Kurita
Takahiro Fujimoto
Hiroshi Nogami
Atsushi Sakaguchi
Takanori Kato
Yuki Ichikawa
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Higashi Nippon Ryokaku Tetsudo
Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Abstract

在鐵路車輛用煞車盤中，將在車輪高速旋轉時從煞車盤產生的噪音大幅降低。
鐵路車輛用煞車盤(10A)係具備盤板部、複數個貫通孔(12)以及溝槽(15)；盤板部是在表面具有滑動部；複數個貫通孔(12)，是從盤板部的表面貫穿到背面，配置成沿著盤板部的周方向排列，供用於將盤板部和鐵路車輛之車輪予以緊固之螺栓通過；溝槽(15)，是在盤板部的表面側設置成將複數個貫通孔連結。

Description

鐵路車輛用煞車盤
本發明是關於緊固於鐵路車輛的車輪且在滑動部讓滑接構件緊壓而產生制動力之鐵路車輛用煞車盤。
已知的煞車系統，是將煞車盤緊固於鐵路車輛的車輪，藉由將滑接構件緊壓於煞車盤，而將車輪的旋轉進行制動。在這種煞車系統，制動時會在煞車盤產生大量的摩擦熱。因此，習知的散熱構造，是在煞車盤的背面設置朝半徑方向延伸之複數個縱翼，藉由煞車盤的旋轉在煞車盤和車輪之間讓空氣通過而進行煞車盤的散熱。
具有複數個縱翼之煞車盤，若搭載於高速鐵路，當車輪高速旋轉時，在煞車盤和車輪之間會有大量空氣通過而產生很大的噪音。因此，在專利文獻1提出一種技術，係設置：對通過複數個縱翼間的空氣給予阻力之橫肋，利用該橫肋來調整縱翼間的開口面積，藉此抑制通過複數個縱翼間的空氣量而降低噪音。
[專利文獻1]日本特開2007-205428號公報
如專利文獻1所示般，藉由在具有複數個縱翼之煞車盤設置橫肋，相較於未設置橫肋的情況可降低噪音。然而，專利文獻1所記載的煞車盤，雖可降低通過煞車盤之背面的流路之氣流的亂流所致之噪音，但對於設在煞車盤的表面之供用於將煞車盤固定於車輪之螺栓通過之貫通孔所致的噪音，並無法降低。
本發明人等，為了開發低噪音的煞車盤，進行了確認煞車盤音源的試驗。
首先，使用麥克風陣列音源探査系統探查進行高速旋轉之煞車盤及其周圍的音源。結果判明音源是位於煞車盤附近或煞車盤內部。接著，將認為會讓成為噪音源的亂流產生之煞車盤的各部位封堵而進行試驗。具體而言，各部位是包含：盤背面的空氣流路的入口(煞車盤之內周側的開口部)及出口(煞車盤之外周側的開口部)，以及貫通孔之盤表面(滑動部)側的開口端，該貫通孔是為了將煞車盤緊固於車輪而供螺栓插入。將這些部位全部封堵進行噪音試驗的結果確認出，從煞車盤產生的噪音降低到非常低的程度。進一步，其等當中的一部位並未封堵，將剩下的二部位封堵而進行試驗。結果確認出，在各個部分會產生特定頻率的噪音。然而，縱使將這些噪音全部加起來，其噪音程度仍比通常時、亦即所有的部位都開口的狀 態低。特別是在800Hz以上的高頻範圍有很大的差異。
本發明人等，分析這些試驗的結果認為，除了煞車盤背面的氣流的亂流所致之噪音，讓螺栓通過之貫通孔所致的噪音之影響也很大，將成為噪音的原因之貫通孔周邊的形態做各種改變而進行試驗，如此到達本發明的完成。
本發明的目的在於，在鐵路車輛用煞車盤中，將在車輪高速旋轉時從煞車盤產生的噪音大幅降低。
本發明之鐵路車輛用煞車盤，係具備盤板部(將煞車盤當中下述縱翼及橫肋等除外之板狀部分稱為盤板部)、複數個貫通孔、以及溝槽，前述盤板部，是在表面具有滑動部；前述複數個貫通孔，是從前述盤板部的表面貫穿到背面，配置成沿著前述盤板部的周方向排列，供用於將前述盤板部和鐵路車輛的車輪予以緊固之螺栓通過；前述溝槽，是在前述盤板部之表面側設置成將前述複數個貫通孔連結。
依據此構造，是在複數個貫通孔各個讓螺栓通過並鎖緊而使煞車盤緊固於車輪。另一方面，這樣的貫通孔，如果沒有採取任何措施的話，在煞車盤的高速旋轉時會成為噪音的音源。然而，依據上述構造，藉由以將複數個貫通孔連結的方式設置之溝槽，可將起因於貫通孔所產生之噪音降低。
較佳為，前述複數個貫通孔分別設置在前述盤板部之同一徑上的複數個部位，前述溝槽是將前述複數個貫通孔連結而呈環狀環繞。
依據此構造，因為溝槽呈環狀環繞的形狀，縱使盤板部進行高速旋轉，溝槽對周圍空氣帶來的影響變少，溝槽所致之噪音也變得非常小。
更佳為，前述溝槽在前述盤板部的半徑方向之寬度，是比前述貫通孔之表面側的開口部的直徑小。
依據此構造，可抑制盤板部的滑動面積因溝槽而減少。此外，還能抑制溝槽所致之盤板部的強度降低。因此，可謀求在貫通孔的部分所產生之噪音的降低，並避免煞車盤的制動性能及強度降低。
更佳為，將前述複數個貫通孔當中鄰接之一對的貫通孔在前述盤板部之表面側的開口部定義為一對的開口部，將前述溝槽當中連結前述一對的開口部的部分定義為一區間的溝槽，將前述一對的開口部各個在前述盤板部的半徑方向等間隔地分割成3份後之各部，從前述盤板部的內周側起定義為內周部、中央部、外周部，前述溝槽在前述盤板部的半徑方向之寬度，是前述開口部的直徑之一半以下，前述一區間的溝槽，至少在前述一對的開口部之一方，是連接於前述開口部當中前述內周部除外的部位。
依據此構造，可將溝槽的寬度縮小，並使在貫通孔的部分所產生之噪音的降低效果更有效發揮。
較佳為，將前述複數個貫通孔當中鄰接之一對的貫通孔在前述盤板部之表面側的開口部定義為一對的開口部，將前述溝槽當中連結前述一對的開口部之部分定義為一區間的溝槽，前述溝槽在前述盤板部的半徑方向之寬度，是比前述開口部的直徑之一半更大，前述一區間的溝槽，至少在前述一對的開口部之一方，是連接於前述開口部當中沿著前述盤板部的半徑方向之內周側的端除外之部位。
依據此構造，可提高在貫通孔的部分所產生的噪音之降低效果。
依據本發明，在鐵路車輛用煞車盤中，可將在車輪高速旋轉時從煞車盤產生的噪音大幅降低。
10、10A‧‧‧煞車盤
10f‧‧‧表面(滑動部)
10r‧‧‧背面
11a、11b‧‧‧縱翼
12‧‧‧貫通孔
12F‧‧‧開口部
13、13A‧‧‧橫肋
13a‧‧‧內周側的側面
13b‧‧‧外周側的側面
15、15A、15B‧‧‧溝槽
La1、La2‧‧‧頭部平緩傾斜的區間
Lb‧‧‧直線區間
Ri‧‧‧內周部
Rc‧‧‧中央部
Ro‧‧‧外周部
SL0‧‧‧頭部平緩傾斜
SL1‧‧‧麓部平緩傾斜
圖1係顯示鐵路車輛之煞車系統的一例之立體圖。
圖2係顯示第1實施形態的煞車盤的背面之俯視圖。
圖3係顯示煞車盤的各部位的剖面，圖3A係圖2的箭頭A-A線剖面圖，圖3B係圖2的箭頭B-B線剖面圖，圖3C係顯示橫肋的變形例之圖2的箭頭B-B線剖面圖。
圖4係顯示第2實施形態的煞車盤，圖4A係煞車盤 的表面側之俯視圖，圖4B係圖4A之箭頭C-C線剖面圖。
圖5係顯示與縱翼及橫肋有關之噪音的試驗結果之曲線圖(graph)。
圖6係顯示與螺栓用的貫通孔有關之噪音的試驗結果之曲線圖。
圖7係平緩傾斜的平均傾斜角度之說明圖。
圖8係顯示橫肋的體積和螺栓應力範圍的關係之曲線圖。
圖9係圖8所示的橫肋之第1形態L1至第5形態L5及比較形態L6之說明圖表。
圖10係第2實施形態的橫肋之說明圖。
圖11係顯示第2實施形態的橫肋和習知橫肋的噪音程度比較之頻率曲線圖。
圖12係將既定頻率範圍的綜合噪音程度進行比較的曲線圖。
圖13係設置於盤板部的表面之溝槽的形態之說明圖，圖13A至圖13E分別顯示第1形態至第5形態。
圖14係顯示溝槽的寬度和噪音程度的關係之頻率曲線圖。
圖15係顯示溝槽的連接部位和噪音程度的關係之頻率曲線圖。
圖16係顯示溝槽的連接形態和既定頻率範圍的綜合噪音程度的關係之曲線圖。
以下，針對本發明的各實施形態參照圖式詳細地說明。
(第1實施形態)
圖1係顯示鐵路車輛之煞車系統的一例之立體圖。圖2係顯示第1實施形態的煞車盤的背面之俯視圖。圖3係顯示煞車盤的各部位的剖面，圖3A係圖2的箭頭A-A線剖面圖，圖3B係圖2的箭頭B-B線剖面圖，圖3C係顯示橫肋的變形例之圖2的箭頭B-B線剖面圖。
以下，將沿著煞車盤10的半徑方向且朝向外周的一側定義為「外周側」，將朝向內周的一側定義為「內周側」。
本發明的第1實施形態之煞車系統是搭載於高速鐵路。該煞車系統係具備：緊固於鐵路車輛之車輪100的側部之煞車盤10、與煞車盤10接觸而讓制動力產生之滑接構件200、以及可將滑接構件200朝向與煞車盤10接觸的方向推壓之可動部210。煞車盤10和滑接構件200雖沒有特別的限制，可分別設置於1個車輪100之兩側面，可動部210構成為可用2個滑接構件200夾住車輪100。
煞車盤10是環狀的盤，盤板部的表面10f為滑動部。在盤板部的背面10r設有複數個縱翼11a、11b及複數個橫肋13。將煞車盤10當中之縱翼11a、11b及 橫肋13除外之板狀部分稱為盤板部。
此外，在煞車盤10設有：用於讓螺栓從表面插通到背面之複數個貫通孔12。在圖2中，為了避免煩雜而僅標示一部分之縱翼11a、11b、貫通孔12、及橫肋13的符號。
縱翼11a、11b，是呈朝盤板部的半徑方向延伸的形狀且從盤板部背面朝向車輪100的板部突出之部分。複數個縱翼11a、11b，是在盤板部的周方向上大致等間隔地設置。
橫肋13，是呈朝盤板部的周方向延伸的形狀，且設置成，在複數個縱翼11a、11b當中之鄰接的各一對的縱翼11a、11b間將一對的縱翼11a、11b予以連結。
複數個貫通孔12，是設置於盤板部之同一徑上，且在盤板部的周方向上等間隔地排列。
如圖3A所示般，縱翼11a、11b之頭部是與車輪100的側面接觸。橫肋13的高度形成為，使其頭部與車輪100之間具有間隙。依據此構造，當將煞車盤10緊固於車輪100時，可形成被縱翼11a、11b、盤板部的背面10r及車輪100的板部所包圍之空氣流路。而且，當車輪100和煞車盤10旋轉時，在該流路從內周側往外周側讓空氣流動，藉此使煞車盤10的熱被排出。
在本實施形態中，在橫肋13之內周側的側面13a及外周側的側面13b形成有平緩傾斜。平緩傾斜形成 為，使傾斜角度比鑄造的拔模角更小，較佳為平均傾斜角度50°以下，更佳為平均傾斜角度45°以下。拔模角是指，在鑄造煞車盤10時，未進行底切(undercut)處理而將橫肋13成型，在可從鑄模拔出之角度當中最接近90°的角度。在圖3B、圖3C中，將拔模角用假想線表示。橫肋13的平緩傾斜，其平均傾斜角度比縱翼11a、11b之側面的傾斜更小。在此，平均傾斜角度是如圖7所示般，指直線A-B和直線A-C所形成的角度α，直線A-B是將橫肋13的側面13a之根側的圓角加工之終了點A和前端側的圓角加工之終了點B連結而成，直線A-C則是與煞車盤10之板面平行的直線。
橫肋13之具有平緩傾斜的側面13a、13b，可成為具有隆起之曲面狀、具有凹陷之曲面狀、平面或圓錐面狀。
第1實施形態之煞車盤10的作用隨後說明。
(第2實施形態)
圖4係顯示第2實施形態的煞車盤，圖4A係煞車盤的表面側(滑動部側)之俯視圖，圖4B係圖4A的箭頭C-C線剖面圖。
本發明的第2實施形態之煞車系統，是與第1實施形態同樣地搭載於高速鐵路。在該煞車系統，煞車盤10A緊固於鐵路車輛的車輪100(圖1)之側部，滑接構件200(圖1)被朝向煞車盤10A的表面推壓而產生制動力。
在煞車盤10A設有：從表面10f貫穿到背面之複數個 貫通孔12、以及在表面10f將複數個貫通孔12連結之溝槽15。
複數個貫通孔12，是設置於煞車盤10A之同一徑上，且在煞車盤10A之周方向上等間隔地設置。如圖4B所示般，各貫通孔12係具有：讓螺栓的軸部通過之直徑較小的小徑部12t、供配置螺栓的頭部或螺帽之直徑較大的大徑部12w。大徑部12w可具有：讓螺栓的頭部或螺帽隱沒的深度、比螺栓的頭部或螺帽的高度更短的深度，或構成為使螺栓之頭部或螺帽的一部分在溝槽15內突出。此外，大徑部12w的深度，亦可為與螺栓的頭部或螺帽的高度相同。不管是哪個情況，螺栓的頭部或螺帽都不會比煞車盤10的表面10f更往外方突出。
溝槽15，是在煞車盤10A的表面部，以將複數個貫通孔12連結的方式形成為環狀。溝槽15，例如設置成沿著煞車盤10A之同心圓的形狀。
利用溝槽15來連結複數個貫通孔12的構造，可應用在第1實施形態之具有縱翼11a、11b及橫肋13的煞車盤10，也能應用在與第1實施形態不同構造之煞車盤。
<作用及效果>
圖5是顯示與縱翼及橫肋有關之噪音的試驗結果之曲線圖。圖6係顯示與螺栓用的貫通孔有關之噪音的試驗結果之曲線圖。
圖5及圖6顯示習知的煞車盤之試驗結果。習知煞車 盤是指，具有縱翼、橫肋及螺栓用的貫通孔，橫肋具有圖3B之2點鏈線所示的形狀且在盤板部之表面部未設置溝槽15之煞車盤。在圖5及圖6中，曲線E表示習知煞車盤和車輪一起高速旋轉時的噪音程度。曲線L表示，僅將螺栓用的貫通孔封堵之習知煞車盤和車輪一起高速旋轉時的噪音程度。圖5的曲線H表示，將鄰接的一對縱翼間之空氣流路之外周側的開口部以外封堵而和車輪一起高速旋轉時的噪音程度。圖5的曲線I表示，將上述空氣流路之內周側的開口部以外封堵而和車輪一起高速旋轉時的噪音程度。圖6的曲線F表示，將上述空氣流路之內周側及外周側的開口部和螺栓用的貫通孔封堵而和車輪一起高速旋轉時的噪音程度。圖6的曲線G表示，將螺栓用的貫通孔以外封堵而和車輪一起高速旋轉時的噪音程度。
試驗的結果可知，習知煞車盤的噪音是包含：在上述空氣流路之外周側或內周側的開口部起因於縱翼所產生之噪音、在上述空氣流路內起因於橫肋所產生之噪音、起因於螺栓用的貫通孔所產生之噪音。
圖5之曲線I之範圍W3的噪音推測為，在內周側的開口部起因於縱翼之噪音。此外，圖5之曲線H之範圍W2的噪音推測為，在外周側之開口部起因於縱翼之噪音。再者，曲線E,L與曲線H、I的差變大之範圍W1的噪音推測為，流路內的氣流被橫肋擾亂而產生的噪音。此外，圖6之曲線G之範圍W4的噪音推測為，起因於螺栓用的貫通孔之噪音。在範圍W4僅將螺栓用的貫通孔封堵 時之曲線L的噪音程度，是比曲線E低1~2dB。如此可認為，在範圍W4中，起因於螺栓用的貫通孔之噪音是與起因於流過盤背面的流路之氣流的噪音相同程度。
如圖5所示般，在第1實施形態的煞車盤10，相較於習知煞車盤，在範圍W1的噪音程度被大幅降低。這是因為，利用橫肋13的平緩傾斜可大幅抑制通過橫肋13之氣流的亂流。因此可知，依據第1實施形態的煞車盤10，用於將煞車盤10散熱之空氣流量不須大幅減少就能將噪音大幅降低。
如圖6所示般，在第2實施形態的煞車盤10A，相較於僅將螺栓用的貫通孔開口之曲線G，因貫通孔所產生之範圍W4的噪音可大幅降低。這是因為，以連結複數個貫通孔12的方式設置環狀的溝槽15。如此可知，依據第2實施形態的煞車盤10A，藉由將起因於貫通孔12的噪音降低，相較於習知煞車盤可大幅降低噪音程度。但其前提在於，流過盤板部之背面的流路之氣流等之其他要因所產生之相同頻率範圍的噪音已被降低。
以上是針對本發明的第1實施形態及第2實施形態做說明，但本發明並不限定於上述實施形態。例如，橫肋13的配置可變更為盤板部之內周部、外周部、或內周部和外周部的中間等。此外，利用橫肋將一對縱翼間之空氣流路縮窄的構造，並不限定於上述實施形態所示者。上述實施形態的橫肋13是構成為，將鄰接之一對縱翼之間連結，且在盤板部之旋轉軸方向的高度比縱翼低的 構造。然而，例如橫肋亦可構成為，具有與縱翼相同的高度，且橫肋之橫方向的寬度(盤板部之周方向的寬度)不是遍及一對縱翼間的整個區域而有局部區域不涵蓋的構造。亦即亦可構成為，在縱翼和橫肋之間具有空氣流路、或在連結於單側的縱翼之橫肋間具有空氣流路的構造。在此情況，橫肋之頭頂部相當於盤板部之旋轉軸方向的端部(面對空氣流路的端部)。再者，在此情況也是，橫肋可設置於盤板部之內周部、外周部、或內周部和外周部的中間等之各種位置。此外，在上述實施形態，雖構成為所有縱翼的頭部都與車輪之一面接觸的構造，但構成為在一部分的縱翼之頭部和車輪的一面之間產生些微間隙的構造亦可。再者，在上述實施形態，縱翼具有與盤板部之半徑方向的長度大致相同的長度，但縱翼亦可構成為比盤板部之半徑方向的長度更短的構造。此外，溝槽15不是構成為沿著盤板部的同一徑上亦可。在此情況也能獲得噪音的降低效果。其他之實施形態的細部，在不脫離發明趣旨的範圍內可適宜地變更。
(第3實施形態)
圖8顯示橫肋的體積和螺栓應力範圍的關係之曲線圖。在此的螺栓應力範圍是指，從盤尚未熱膨脹的狀態下在螺栓產生的應力往盤熱膨脹狀態下在螺栓產生的應力之變動範圍。圖9是說明圖8所示的橫肋之第1形態L1至第5形態L5及比較形態L6之圖表。
以下，將沿著煞車盤10之板面的方向定義為水平方向，將與板面垂直的方向定義為高低方向，將煞車盤10的周方向定義為各部位的周方向。
在鐵路車輛的制動時，煞車盤10會因摩擦熱而進行熱膨脹，而使螺栓的抗拉應力及彎曲應力改變。圖8的縱軸表示，當對煞車盤10施加一定的溫度變化時在螺栓產生的抗拉應力和彎曲應力的應力範圍(最大值和最小值的差)。圖8的橫軸表示橫肋的體積。圖8之曲線圖的各點表示，對於圖9的第1形態L1至第5形態L5的橫肋13及比較形態L6(無橫肋的情況)的橫肋的體積之應力範圍。
圖9的第1形態L1至第5形態L5的橫肋13，高度是一定的，頭部水平部Ld的長度、頭部平緩傾斜SL0的形狀及麓部平緩傾斜SL1的形狀則是如圖9之表所示般相異。頭部水平部Ld是指設置於橫肋13的頭頂部之水平部位。頭部平緩傾斜SL0是指從橫肋13的頭頂部到麓部或中斷部之傾斜部分。麓部平緩傾斜SL1是指橫肋13的麓部之傾斜部分。表中的「R」表示曲率半徑[mm]。頭部平緩傾斜SL0及麓部平緩傾斜SL1是配置於橫肋13的內周側。
如圖8的曲線圖所示般，螺栓的應力範圍會按照位於螺栓的附近之橫肋13的體積而改變。例如，如果橫肋13像圖9的第1形態L1那樣其體積較大的話，橫肋13的剛性變大，因此螺栓的應力範圍變大。另一方 面，如果橫肋13像圖9的第5形態L5那樣其體積較小的話，橫肋13的剛性變得比較小，因此螺栓的應力範圍也縮小。根據圖8的曲線圖可知，藉由將橫肋13的體積設定成第5形態L5以下，螺栓的應力範圍與未設置橫肋13之比較形態L6的情況成為相同程度。
如以上所說明，將橫肋13的體積增大而降低噪音的情況，會發生螺栓的應力範圍變大之課題。於是，第3實施形態的煞車盤係具有：不致讓螺栓的應力範圍過大而能降低噪音之橫肋13A(參照圖10)。
圖10係第3實施形態的橫肋之說明圖。圖11係顯示第3實施形態的橫肋和習知橫肋的噪音程度的比較之頻率曲線圖。表1係顯示在圖11所比較的橫肋的形態。
第3實施形態的橫肋13A，是在內周側含有頭部平緩傾斜SL0。頭部平緩傾斜SL0，是在橫肋13A的內周側設置於盤板部的半徑方向上之區間La1的範圍，且從橫肋13A的頭頂點起算之盤板部的旋轉軸方向上之區間La2的範圍。頭部平緩傾斜SL0較佳為設置於，至少區間La1、La2都在2mm以上的範圍，且為R2mm的凸曲面或比其更平緩的傾斜面。更佳為，頭部平緩傾斜SL0設置於：至少區間La1、La2都在5mm以上的範圍，且為R5mm的凸曲面或比其更平緩的傾斜面。
第3實施形態的橫肋13A，進一步在內周側含有：與頭部平緩傾斜相連之直線區間Lb、麓部平緩傾 斜SL1。直線區間Lb，只要在可製造的範圍內接近垂直即可。如此可將橫肋13A的體積縮小。此外，如果螺栓應力範圍尚有餘裕的話，在直線區間Lb設置傾斜亦可。此外，直線區間Lb亦可構成為具有平緩曲率的曲面區間。
麓部平緩傾斜SL1，例如為R5mm的凹曲面。然而，麓部平緩傾斜SL1亦可為容易製造的傾斜之平面或曲面。此外，在可製造的範圍內，不設置麓部平緩傾斜SL1亦可。
此外，第3實施形態的橫肋13A，可含有頭部水平部Ld，也可以不含。在含有的情況，頭部水平部Ld可設定為1mm~20mm左右的範圍。頭部水平部Ld越大，橫肋13A的體積越增加，對螺栓之應力範圍的影響也增大。因此，頭部水平部Ld的大小，可考慮螺栓應力範圍和橫肋13A的必要強度而適宜地設定。再者，橫肋13A的外周側，可在可製造的範圍內成為垂直構造，也能設置平緩傾斜。若橫肋13A之外周側的傾斜變平緩，橫肋13A的體積增大，而造成螺栓應力範圍變大。因此，橫肋13A的外周側，只要在螺栓應力範圍有餘裕的範圍內適宜地設定即可。此外，橫肋13A的高度，可按照直線區間Lb的長度而適宜地調整。
<作用及效果>
圖11係顯示第3實施形態的橫肋和習知橫肋的噪音的比較之頻率曲線圖。表1係顯示圖11的橫肋的形狀。 圖12是比較400Hz~5000Hz範圍的整體(overall)噪音程度之曲線圖。
在此，作成鄰接的一對縱翼11a、11b之間的部分模型，在該模型以既定的風速讓空氣流過，測定噪音。縱翼11a、11b間之空氣的流路，是虛擬被盤板部之一面和車輪100的板部之一面包圍的狀態。此外，橫肋13A配置成將流路的一部分予以阻擋。圖11的縱軸表示各頻帶的噪音程度，圖11的橫軸表示1/3倍頻帶的中心頻率。此外，橫軸中的「O.A」表示整體噪音，「P-O.A」表示400Hz~5000Hz範圍的整體噪音。
在此，是對表1之第1形態P1至第7形態P7的橫肋13A進行噪音測定。在表1中，「R」表示曲率半徑[mm]，「頭部平緩傾斜形狀」表示頭部平緩傾斜SL0之凸曲面的曲率半徑，「麓部平緩傾斜形狀」表示圖10之麓部平緩傾斜SL1之凹曲面的曲率半徑。此外，作為比較對象，藉由切削加工而形成為剖面矩形之現行形狀的橫肋也一起進行試驗。
如圖11所示般可確認出，當採用第1形態P1至第7形態P7之橫肋13A的情況，相較於現行形狀的橫肋可降低噪音程度。此外，若將400Hz~5000Hz範圍的整體噪音程度進行比較，如圖12所示般可確認出，第1形態P1至第7形態P7相較於現行形狀可明顯地將噪音程度降低。
又在測定這些噪音時，依橫肋13A的形狀不同，通過 一對縱翼11a、11b間之空氣量(流速)會產生些微的差異。在實際的煞車盤10，為了獲得適宜的冷卻效果，是藉由調整橫肋13A的高度來將空氣量設定為既定值。此外，流速會對噪音程度帶來影響。因此，圖12的曲線圖之數值，已進行校正而將流速偏差所造成之噪音程度的偏差予以除去。
在圖12中，根據第3形態P3和第7形態P7之試驗結果的比較可知，直線區間Lb的傾斜不會對噪音程度帶來很大的影響。此外，根據第1形態P1至第3形態P3之試驗結果的比較可知，頭部平緩傾斜SL0之區間La2及形狀會對噪音程度帶來影響。
此外，頭部平緩傾斜SL0採用區間La1、區間La2皆為2mm且曲率半徑為R2mm的凸曲面之第1形態P1時，確認出400Hz~5000Hz的整體噪音程度相較於現行形狀可降低約10dB(A)。再者，頭部平緩傾斜SL0採用區間La1、區間La2皆為5mm且曲率半徑為R5mm的凸曲面之第2形態P2時，確認出400~5000Hz的整體噪音程度相較於現行形狀可降低約14dB。此外，頭部平緩傾斜SL0採用區間La1、區間La2皆為5mm且曲率半徑為R10mm的凸曲面之第5形態P5時，確認出400~5000Hz的整體噪音程度相較於現行形狀可降低18.5dB。
根據上述試驗結果可知，依據第3實施形態的橫肋13A可明顯降低噪音程度。
如以上所說明，依據第3實施形態的煞車盤10，不 致讓螺栓應力範圍過大而能將在橫肋13A的部位所產生之噪音程度明顯降低。
(第4實施形態)
圖13係設置於盤板部的表面之溝槽的形態之說明圖，圖13A~圖13E分別顯示溝槽的第1形態~第5形態。圖13顯示，在溝槽15A、15B的一區間中，以煞車盤10A的周方向和半徑方向成為互相正交之直線方向的方式進行座標轉換後的圖。
在第4實施形態的煞車盤10A，是取代第2實施形態的溝槽15而採用具有較小寬度之溝槽15A。溝槽15A的寬度，是比貫通孔12之盤板部的表面側(煞車盤10A的滑動面側)之開口部12F的直徑小，具體而言，開口部12F的直徑為例如36mm，溝槽15A的寬度為例如5mm、10mm、20mm等。當開口部12F並非圓形的情況，溝槽15A的寬度是比開口部12F之在盤板部之半徑方向的寬度小。溝槽15A的寬度是指溝槽15A之在盤板部之半徑方向的寬度。
煞車盤10A的表面，為了產生制動力而讓滑接構件200接觸。因此，設置於煞車盤10A之滑動面的溝槽15A會將滑動面縮小。若滑動面變小，在滑接構件200的壓力相同的情況，會讓制動力降低。此外，若溝槽15A的寬度或深度變大，會讓煞車盤10A的強度降低。
第4實施形態的煞車盤10A是採用上述般之寬度縮窄 的溝槽15A。因此，在第4實施形態，利用溝槽15A可降低在螺栓用的貫通孔12所產生之噪音，並確保煞車盤10A之滑動面的面積及維持強度。
當採用寬度縮窄之溝槽15A的情況，鄰接的一對的開口部12F和溝槽15A的連接形態會產生變化(variation)。作為變化是例如包含：溝槽15A是將鄰接的一對的開口部12F之內周部Ri連接的模式(圖13A)、將中央部Rc連接的模式(圖13B)、將外周部Ro連接的模式(圖13C)。還包含：溝槽15A是將鄰接的一對的開口部12F當中，從一方的外周部Ro朝向另一方的內周部Ri斜向連接的模式(圖13D)。還包含：將鄰接的一對的開口部12F之內周部Ri彼此的連接、外周部Ro彼此的連接交互反覆的模式(以下稱為「鋸齒狀」，圖13E)等。內周部Ri、中央部Rc、外周部Ro是指，將開口部12F在煞車盤10A的半徑方向上等間隔地分割成3份後之各部。
第4實施形態之溝槽15A的連接模式，是在上述複數個模式當中，包括圖13B至圖13D的連接模式，並不包括圖13A、圖13E所示之溝槽15B的連接模式。
亦即，在第4實施形態中，當溝槽15A的寬度為開口部12F之直徑的一半以下的情況，溝槽15A和開口部12F之連接部位，在和一對的開口部12F、12F之至少一方連接時，是採用開口部12F的內周部Ri除外之連接部位。內周部Ri除外的連接部位是指，開口部12F 的中央部Rc、外周部Ro、或橫跨中央部Rc和外周部Ro的部分。溝槽15A的寬度為例如5mm或10mm等。
此外，在第4實施形態中，當溝槽15A的寬度比開口部12F之直徑的一半更大的情況，溝槽15A和開口部12F之連接部位，在和一對的開口部12F、12F之至少一方連接時，是採用不包含開口部12F的內周端之連接部位。內周端是指，開口部12F之最接近煞車盤10A的內周之開口部12F的端部。溝槽15A的寬度比開口部12F之直徑的一半更大的情況，是例如溝槽寬度20mm的情況等。溝槽15A，不拘溝槽寬度及連接部位，溝槽的底部宜具有：與螺栓或螺帽之頭頂部相同程度的高度、即深度。
<作用及效果>
圖14係顯示各溝槽寬度之噪音頻率和噪音程度的關係之曲線圖。圖15係顯示各溝槽的連接部位之噪音頻率和噪音程度的關係之曲線圖。圖16係顯示各溝槽的連接形態之1250Hz頻帶~5000Hz頻帶的頻率範圍之噪音程度的曲線圖。在這些圖中，作為對象之複數個溝槽的形態，是以「連接位置-溝槽寬度」的形式來表示。但「中央部-20mm」的形態，因為溝槽15A寬度為開口部12F的直徑之一半以上，溝槽15A是和開口部12F之外周部Ro的一部分及內周部Ri的一部分連接，且溝槽15A的中心與中央部Rc的中心重疊。圖14、圖15的縱軸，是表示各個 1/3倍頻帶的噪音程度，圖14、圖15的橫軸表示各個1/3倍頻帶的中心頻率。圖16的縱軸表示1250Hz~5000Hz的頻率範圍之噪音程度。
對象形態當中，「中央-5mm」、「中央-10mm」、「中央-20mm」、「外周-10mm」、「斜向-10mm」的模式，是在第4實施形態所採用的形態例。「無溝槽」、「內周-10mm」、「鋸齒狀-10mm」的模式，則是在第4實施形態並未採用之比較形態例。
根據圖14的結果可知，若溝槽15A的寬度縮窄，噪音降低效果會逐漸減少。另一方面，根據圖14的結果可知，相較於無溝槽的情況，縱使是5mm程度的溝槽也能獲得噪音降低效果。此外，根據圖15的結果可知，當溝槽15A的寬度縮窄的情況，按照鄰接的一對的開口部12F之連接部位，噪音降低效果會有差異。
此外，根據圖16的結果可知，在「內周-10mm」模式、「鋸齒狀-10mm」模式，雖噪音降低但其效果較小；而在第4實施形態所採用的模式，可獲得明顯的噪音降低效果。根據這些結果可知，藉由採用上述溝槽15A和開口部12F的連接形態，可將在溝槽15A的部位所產生的噪音明顯降低。
如以上所說明，依據第4實施形態的煞車盤10A，不致讓滑動面積大幅減少，就能將起因於螺栓用的貫通孔12所產生之噪音明顯降低。
[產業利用性]
本發明可利用於鐵路車輛用的煞車盤。

Claims (5)

  1. 一種鐵路車輛用煞車盤，係具備盤板部、複數個貫通孔、以及溝槽，前述盤板部，是在表面具有滑動部；前述複數個貫通孔，是從前述盤板部的表面貫穿到背面，配置成沿著前述盤板部的周方向排列，供用於將前述盤板部和鐵路車輛的車輪予以緊固之螺栓通過；前述溝槽，是在前述盤板部之表面側設置成將前述複數個貫通孔連結。
  2. 如請求項1所述之鐵路車輛用煞車盤，其中，前述複數個貫通孔分別設置在前述盤板部之同一徑上的複數個部位，前述溝槽是將前述複數個貫通孔連結而呈環狀環繞。
  3. 如請求項1或請求項2所述之鐵路車輛用煞車盤，其中，前述溝槽在前述盤板部的半徑方向之寬度，是比前述貫通孔之表面側的開口部的直徑小。
  4. 如請求項3所述之鐵路車輛用煞車盤，其中，將前述複數個貫通孔當中鄰接之一對的貫通孔在前述盤板部之表面側的開口部定義為一對的開口部，將前述溝槽當中連結前述一對的開口部的部分定義為一區間的溝槽，將前述一對的開口部各個在前述盤板部的半徑方向等間隔地分割成3份後之各部，從前述盤板部的內周側起定義為內周部、中央部、外周部，前述溝槽在前述盤板部的半徑方向之寬度，是前述開口部的直徑之一半以下，前述一區間的溝槽，至少在前述一對的開口部之一方，是連接於前述開口部當中前述內周部除外的部位。
  5. 如請求項3所述之鐵路車輛用煞車盤，其中，將前述複數個貫通孔當中鄰接之一對的貫通孔在前述盤板部之表面側的開口部定義為一對的開口部，將前述溝槽當中連結前述一對的開口部之部分定義為一區間的溝槽，前述溝槽在前述盤板部的半徑方向之寬度，是比前述開口部的直徑之一半更大，前述一區間的溝槽，至少在前述一對的開口部之一方，是連接於前述開口部當中沿著前述盤板部的半徑方向之內周側的端除外之部位。
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