鐵道車輛用制動盤的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及作為鐵道車輛的制動裝置的主要部件的制動盤，特別涉及利用螺栓將 構成滑動面的圓板部緊固于車輪的鐵道車輛用制動盤。
【背景技術】
[0002] 隨著車輛的高速化、大型化，大多使用制動性優良的盤形制動器作為鐵道車輛的 制動裝置。在盤形制動器中，利用螺栓緊固將制動盤安裝于車輪，通過將制動蹄用摩擦襯片 按壓于該制動盤的滑動面而產生利用摩擦阻力所帶來的制動力，從而制動車輪的旋轉而控 制車輛的速度。
[0003]圖1是示意性地表示一般的鐵道車輛用制動盤的安裝于車輪的安裝構造的圖，圖 1的（a)表示從表面觀察1/4圓部分而得到的俯視圖，圖1的（b)表示沿著半圓部分的徑向 而得到的剖視圖。圖2是表示以往的鐵道車輛用制動盤的結構的示意圖，圖2的（a)表示 從背面側看到的局部立體圖，圖2的（b)表示從背面觀察而得到的局部俯視圖，圖2的（c) 表示沿著徑向而得到的局部剖視圖。
[0004] 如圖1和圖2所示，制動盤1包括將表面2a側作為滑動面的環形的圓板部2。在 該圓板部2的背面2b呈放射狀突出設置有多個翼部3。在多個翼部3中的幾個翼部3的徑 向上的大致中央位置形成有貫通至圓板部2的螺栓孔4。
[0005] 車輪10由如下部分構成：轂部11，其壓入有車軸；輪圈部12,其包括與軌道接觸 的接地面；板部13,其用于連結轂部11和輪圈部12。制動盤1被配置為、以兩個為一組且 各表面2a均朝向外側的狀態夾持車輪10的板部13,使螺栓15貫穿各螺栓孔4,并在各螺 栓15上緊固螺母16。由此，制動盤1以翼部3的頂端面3a在徑向的整個范圍內壓接于車 輪10的板部13的狀態安裝于車輪10。
[0006] 在此，在以超過時速300km的速度行駛的新干線等那樣的高速鐵道車輛的情況 下，在行駛時，制動盤1與車輪10 -體地進行高速旋轉。伴隨于此，制動盤1周邊的空氣被 從內周側吸入制動盤1與車輪10之間、即由制動盤1的圓板部2、翼部3和車輪10的板部 13所包圍的空間，并從外周側放出（參照圖2中的實線箭頭）。總而言之，在鐵道車輛的行 駛中，在制動盤1與車輪10之間產生空氣的氣體流動。在超過時速300km的高速行駛狀態 下，該氣體流動明顯，引起被稱作空氣動力噪音的噪音。因此，從保護環境的角度出發，需要 降低空氣動力噪音。
[0007]作為該要求的對策，例如在專利文獻1中公開了一種在相鄰的翼部之間沿著圓周 方向增設肋、利用該肋抑制氣體流動的制動盤。采用該專利文獻1所公開的制動盤，能夠將 空氣動力噪音降低至期望的級別。然而，隨著利用肋的對氣體流動進行的抑制，在制動時制 動盤的冷卻性能降低這樣的問題趨向于明顯化。
[0008] 另外，在從高速行駛狀態施加緊急制動的情況下，例如如專利文獻2、3所記載的 那樣，制動盤的隨著熱膨脹而發生的變形以及因此而作用于緊固用螺栓的應力負荷增大， 而難以確保制動盤和螺栓的耐久性。
[0009] 現有摶術f獻
[0010] 專利f獻
[0011] 專利文獻1 :日本特開2007 - 205428號公報
[0012] 專利文獻2 :日本特開2006 - 9862號公報
[0013] 專利文獻3 :國際公開TO2010/071169號小冊子
【發明內容】
[0014] 發明要解決的問題
[0015] 本發明是鑒于所述問題而做成的，其目的在于提供如下一種鐵道車輛用制動盤： 能夠降低尚速彳丁駛中的空氣動力噪音，并且能夠提尚制動時的冷卻性能，而且能夠提尚包 括緊固用螺栓在內的耐久性。
[0016] 用于解決問題的方案
[0017] 為了達到所述目的，本發明人作為制動盤以所述圖2所示的制動盤為前提實施了 各種實驗和分析并反復進行了認真研宄，結果得到下述的（a)?（d)的見解，圖2所示的制 動盤、即包括：圓板部，其將表面側作為滑動面；多個翼部，其突出設置于該圓板部的背面； 螺栓孔，其貫通圓板部和翼部，利用貫穿于螺栓孔的螺栓進行緊固，而以翼部壓接于車輪的 板部的狀態將圓板部安裝于車輪。
[0018] (a)如所述專利文獻3中記載的那樣，在由制動盤的圓板部、翼部和車輪的板部所 包圍的空間內流動的空氣的通氣量與空氣動力噪音的級別之間存在較強的相關性。在此提 及的通氣量能夠通過熱流體分析得到，空氣動力噪音的級別能夠通過實驗得到。通氣量與 空氣動力噪音級別之間存在較強的相關性，因此能夠以通氣量為指標進行空氣動力噪音級 別的評價，在要降低空氣動力噪音時，只要降低通氣量即可。并且，在要降低通氣量時，增加 氣體流動的壓力損失是有效的，因此，需要在發生氣體流動的空間內設置容易產生壓力損 失的角部或與氣體流動方向相對的面。
[0019] (b)為了提高冷卻性能，需要確保所述（a)所示的氣體流動空間內的壓力損失部 具有足夠的面積。這是因為，在該壓力損失部處與氣體之間的熱傳遞較高。
[0020] (C)圖3是示意性地夸大表示以往的制動盤因制動中的熱膨脹而發生的變形特性 的剖視圖。在制動時，制動盤1因與制動蹄用摩擦襯片之間的滑動所產生的摩擦而發熱，因 此圓板部2和翼部3成為欲沿徑向發生熱膨脹的狀態。但是，翼部3在徑向的整個范圍內 與車輪10的板部13壓接，因此翼部3沿徑向的熱膨脹被束縛。因此，在以往的制動盤1的 情況下，如圖3所示，制動盤1以翼部3的頂端面3a的內周側的端和外周側的端為支點變 形為弓狀。
[0021] 于是，在緊固用螺栓15上作用有拉伸應力，而且還作用有彎曲應力。并且，隨著反 復的制動，制動盤1由于反復進行制動時的熱膨脹和制動后的冷卻所引起的收縮，而塑性 變形為翹曲狀態。
[0022] 為了減少這樣的制動盤伴隨著熱膨脹的變形，需要緩和在制動中對翼部的熱膨脹 的束縛，能夠允許翼部沿徑向的較大的熱伸縮。
[0023] ⑷根據所述（a)?（c)的見解，沒有新設置所述專利文獻1所公開的制動盤那樣 的肋，在翼部的、在沿圓板部的徑向進行觀察時比螺栓孔靠內周側的區域和比螺栓孔靠外 周側的區域中的至少任一區域沿圓周方向形成有槽較好。而且，在內周側的區域和外周側 的區域均沿圓周方向形成有槽較好。這是因為，通過在翼部形成有槽，便順其自然地設置出 所述（a)、（b)所提出的那樣的壓力損失部，能夠允許所述（c)所提出的那樣的翼部沿徑向 的較大的熱伸縮。
[0024] 本發明是基于所述（a)?（d)所示的見解而完成的，其要旨在于下述鐵道車輛用 制動盤。
[0025] 即、本發明的鐵道車輛用制動盤包括：圓板部，其為環形，將表面側作為滑動面； 多個翼部，其呈放射狀突出設置于所述圓板部的背面；以及螺栓孔，其貫通所述圓板部和所 述翼部，利用貫穿于所述螺栓孔的螺栓進行緊固，而以所述翼部壓接于車輪的板部的狀態 將所述圓板部安裝于所述車輪，該鐵道車輛用制動盤的特征在于，在所述翼部的、在沿所述 圓板部的徑向進行觀察時比所述螺栓孔靠內周側的區域和比所述螺栓孔靠外周側的區域 中的至少任一區域沿圓周方向形成有槽。
[0026] 在所述發明中，優選的是，所述槽的靠外周側的面為平面或凹面。
[0027]另外，在本發明中，優選的是，在所述翼部的靠所述內周側的區域和靠所述外周側 的區域均沿圓周方向形成有所述槽。
[0028] 優選的是，在所述制動盤中，所述槽的深度h與所述翼部的高度H之比h/H在 0. 2?0. 8的范圍內。
[0029] 另外，優選的是，在所述制動盤中，所述翼部的靠外周側的區域在圓周方向上的寬 度大于所述翼部的靠內周側的區域在圓周方向上的寬度。
[0030] 另外，本發明的鐵道車輛用制動盤包括：圓板部，其為環形，將表面側作為滑動面； 多個翼部，其呈放射狀突出設置于該圓板部的背面；以及螺栓孔，其貫通所述圓板部和所述 翼部，利用貫穿于所述螺栓孔的螺栓進行緊固，而以所述翼部壓接于車輪的板部的狀態將 所述圓板部安裝于所述車輪，該鐵道車輛用制動盤的特征在于，在所述翼部的、彼此之間隔 有所述螺栓孔的徑向上的內周側區域和外周側區域沿圓周方向形成有槽。
[0031] 發明的效果
[0032] 采用本發明的鐵道車輛用制動盤，在形成有螺栓孔的翼部沿圓周方向形成有槽，