带制动盘的铁道车轮的制作方法
【专利摘要】铁道车轮包括：车轮(10)，其具有板部(13)；以及制动盘(1)，其具有将表面(2a)侧设为滑动面的圆板部(2)和突出设于圆板部(2)的背面(2b)的多个翼部(3)，该铁道车轮是两个制动盘(1)以使各自的滑动面朝向外侧的状态夹住车轮(10)的板部(13)、并在所述滑动面的区域内紧固而成的。对于将形成于制动盘(1)与车轮(10)之间的空间沿圆周方向横切的截面的截面积，该截面积最小的最小截面部位于由圆板部(2)的外周面(2c)和轮缘部(12)的内周面(12b)形成的区域内，圆板部(2)的外周面(2c)在以最小截面部为起点的靠外侧的区域内沿着轮缘部(12)的内周面(12b)。该铁道车轮包括形状简单且生产率优异的制动盘，能够有效地降低高速行驶中的空气动力声。
【专利说明】
带制动盘的铁道车轮
技术领域
[0001] 本发明涉及一种在铁道车辆用的车轮上紧固制动盘而成的带制动盘的铁道车轮 (以下还称为"带BD的铁道车轮"）。
【背景技术】
[0002] 随着车辆的高速化、大型化，铁道车辆的制动装置多使用制动性优异的盘式制动 器。盘式制动器构成为向安装于车轮的制动盘的滑动面按压制动衬片。由此，对旋转的车轮 产生制动力，从而控制车辆的速度。
[0003] 对于盘式制动器来说，有在滑动面内的区域将制动盘紧固于车轮的中央紧固型 (滑动面紧固型）制动盘和在比滑动面靠内周侧的区域将制动盘紧固于车轮的内周紧固型 制动盘。内周紧固型制动盘需要用于另外与具有滑动面的部分紧固的部分。另一方面，由于 中央紧固型制动盘不需要设置这样的用于紧固的部分，因此，有利于轻量化。
[0004] 图1A和图1B是表示带有构成铁道车辆的盘式制动器的制动盘的铁道车轮的整体 结构的图，图1A表示1 /4圆部分的平面图，图1B表示沿半圆部分的径向的剖视图。图2A~图 2C是局部表示以往的带BD的铁道车轮的结构的图，图2A是从内周面侧观察制动盘的背面的 立体图，图2B是从背面侧观察制动盘的平面图，图2C是沿径向的剖视图。图1A、图1B以及图 2A~图2C所示的制动盘均为中央紧固型。
[0005] 如图1A、图1B以及图2A~图2C所示，制动盘1包括将表面2a侧设为滑动面的环形的 圆板部2。在该圆板部2的背面2b以放射状突出设有多个翼部3。在多个翼部3中的若干翼部3 上，在半径方向上的大致中央的位置形成有贯通至圆板部2的螺栓孔4。
[0006] 车轮10包括:毂部11，车轴压入该毂部11;轮缘部12，其包含与轨道相接触的接地 面；以及板部13,其将毂部11与轮缘部12相结合。制动盘1配置为以两个为一组且以两个制 动盘1各自的表面2a朝向外侧的状态夹住车轮10的板部13。螺栓5贯穿在各螺栓孔4内，并在 各螺栓5上螺纹结合并拧紧螺母6。由此，制动盘1以翼部3的顶端面在半径方向上的整个区 域内压接于车轮10的板部13的侧面13a的状态紧固于车轮10。
[0007] 制动盘1在滑动面内的区域内紧固于板部13。在中央紧固型制动盘中，关于制动盘 1的径向，优选在制动盘1的内周与外周之间的中央部附近、例如在将内周和外周以1:3进行 内分的位置与以3:1进行内分的位置之间，将制动盘1紧固于车轮10。
[0008] 制动盘1的表面的实质整个表面成为滑动面，如图1B所示，在毂部11与圆板部2之 间，在整周范围内形成有较大的间隙（例如70mm~120mm的间隙）。即，制动盘1未延伸到毂部 11附近，由此，能够谋求制动盘1的轻量化。例如专利文献1中公开有这样的结构的以往的带 BD的铁道车轮。
[0009] 在铁道车辆行驶时，制动盘1与车轮10-体地高速旋转。相伴于此，制动盘1周围的 空气在形成于制动盘1与车轮10之间的空间内、具体而言在由制动盘1的圆板部2、翼部3以 及车轮10的板部13包围起来的空间内自内周侧(毂部11与圆板部2之间的间隙）流入，并自 外周侧流出（参照图2A~图2C中的实线箭头）。简言之，在铁道车辆的行驶中，在制动盘1与 车轮10之间的空间内产生空气的气流。该气流在像新干线(R)等高速铁道车辆那样以时速 超过300km的高速行驶时变得明显，并引发被称为空气动力声的噪音。因此，从对环境的担 忧来看，需要降低空气动力声。
[0010] 在内周紧固型制动盘中，相比于中央紧固型制动盘，毂部11与圆板部2之间的间隙 明显减小。因此，在车辆行驶时，自该间隙流入到由制动盘1的圆板部2、翼部3以及车轮10的 板部13包围起来的空间内的空气的量微少，通常不会产生成为问题的水平的空气动力声。 因而，空气动力声的产生可以说是中央紧固型制动盘特有的问题。
[0011] 应对针对中央紧固型制动盘降低空气动力声这样的要求的现有技术如以下所述。
[0012] 例如，在专利文献2中，公开了这样一种带BD的铁道车轮:在制动盘上，在相邻的翼 部彼此之间沿圆周方向追加肋，利用该肋抑制气体流动。根据专利文献2所公开的带BD的铁 道车轮，能够将空气动力声降低到期望的声级。
[0013] 但是，在所述专利文献2所公开的技术中，随着利用肋抑制气体流动，制动时对制 动盘的冷却性能下降。因此，伴随着通过追加肋而增加制动盘自身的刚性，可能导致制动盘 随着热膨胀而产生变形以及由变形导致作用于紧固用螺栓的应力负荷增大，而使制动盘以 及螺栓的耐久性下降。
[0014] 在专利文献3中公开有谋求解决该问题的现有技术。
[0015]图3A和图3B是局部表示专利文献3所示的以往的带BD的铁道车轮的结构的图，图 3A是表示从内周面侧观察制动盘的背面的立体图，图3B是表示沿径向的剖视图。如图3A和 图3B所示，在专利文献3所示的带BD的铁道车轮中，在制动盘1上，在相邻的翼部3彼此之间 沿圆周方向追加肋7,另外，在该肋7的圆周方向上的中央部沿径向形成有狭缝7a。
[0016]根据该带BD的铁道车轮，能够利用狭缝7a确保气体流动。因此，能够在制动时维持 对制动盘1的冷却性能，并且，能够缓和因追加肋而导致的刚性的增加，因此，能够减轻制动 盘1随着热膨胀而产生的变形以及作用于紧固用螺栓的应力负荷，而能够抑制制动盘1以及 螺栓的耐久性的下降。
[0017] 现有技术文献 [0018] 专利文献
[0019] 专利文献1:日本特开2006-9862号公报 [0020] 专利文献2:日本特开2007-205428号公报 [0021] 专利文献3:国际公开W02010/071169号小册子
【发明内容】
[0022] 发明要解决的问题
[0023]如上所述，谋求降低空气动力声的以往的带BD的铁道车轮主要着眼于抑制由制动 盘的圆板部、翼部以及车轮的板部包围起来的空间内的气体流动，从而在盘式制动装置的 圆板部追加肋，而且在该肋上形成狭缝。因此，由于制动盘的形状变得复杂，因而不得不使 得制动盘的生产率下降。
[0024]具体而言，不仅是翼部，还需要用于调整肋的高度的追加加工（机械加工等），而 且，需要在肋上形成狭缝的追加加工，因此，使制动盘的制造工序复杂化。尤其不可否认的 是，在利用锻造制造制动盘的情况下，作用于模具的负荷增大，模具寿命变短。
[0025] 本发明即是鉴于上述的问题而做成的，其目的在于提供一种具有下述特征的带制 动盘的铁道车轮：
[0026] ?制动盘的形状简单且生产率优异；
[0027] ?有效降低高速行驶中的空气动力声。
[0028] 用于解决问题的方案
[0029]本发明的一实施方式的带制动盘的铁道车轮包括：
[0030]铁道车辆用的车轮，其包括毂部、轮缘部以及将毂部与轮缘部相结合的板部；以及
[0031] 制动盘，其包括将表面侧设为滑动面的环形的圆板部和以放射状突出设于所述圆 板部的背面的多个翼部，
[0032] 该带制动盘的铁道车轮是两个所述制动盘以使各自的所述滑动面朝向外侧的状 态夹住所述车轮的所述板部、并在所述滑动面内的区域被紧固而成的，
[0033] 在将形成于所述制动盘与所述车轮之间的空间沿圆周方向横切的截面的截面积 中，该截面积最小的最小截面部位于由所述圆板部的外周面和所述轮缘部的内周面形成的 区域，
[0034]所述圆板部的所述外周面在以所述最小截面部为起点的靠外侧的区域为与所述 轮缘部的所述内周面相仿的形状。
[0035]在上述的带BD的铁道车轮中，能够采用这样的结构：所述轮缘部的所述内周面包 含与所述轮缘部的侧面相连的拐角面以及与所述拐角面和所述板部的侧面相连的圆角面， 所述最小截面部在所述轮缘部的所述内周面中位于所述拐角面与所述圆角面之间的边界。 [0036]在上述的带BD的铁道车轮中，还能够采用这样的结构：所述轮缘部的所述内周面 包含与所述轮缘部的侧面相连的拐角面以及与所述拐角面和所述板部的侧面相连的圆角 面，所述最小截面部在所述轮缘部的所述内周面中位于所述圆角面的区域。在该结构的情 况下，优选的是，所述最小截面部在所述圆板部的所述外周面中位于最靠背面侧的区域。 [0037]另外，在上述带BD的铁道车轮中，能过采用这样的结构:所述轮缘部的所述内周面 中的所述拐角面在沿轴向的截面中的轮廓形状为圆弧状。
[0038] 发明的效果
[0039]本发明的带制动盘的铁道车轮具有下述的显著的效果：
[0040] ?制动盘的形状简单且生产率优异；
[0041] ?能够有效地降低高速行驶中的空气动力声。
【附图说明】
[0042] 图1A是表示带制动盘的铁道车轮的整体结构的图，表示1/4圆部分的平面图。
[0043] 图1B是表示带制动盘的铁道车轮的整体结构的图，表示沿半圆部分的径向的剖视 图。
[0044] 图2A是局部表示以往的带制动盘的铁道车轮的结构的图，表示从内周面侧观察制 动盘的背面的立体图。
[0045] 图2B是局部表示以往的带制动盘的铁道车轮的结构的图，表示从背面侧观察制动 盘的平面图。
[0046] 图2C是局部表示以往的带制动盘的铁道车轮的结构的图，表示沿径向的剖视图。
[0047]图3A是局部表示专利文献3所示的以往的带制动盘的铁道车轮的结构的图，表示 从内周面侧观察制动盘的背面的立体图。
[0048]图3B是局部表示专利文献3所示的以往的带制动盘的铁道车轮的结构的图，表示 沿径向的剖视图。
[0049] 图4表示带制动盘的铁道车轮中的开口面积的总和与空气动力声声级以及通气量 之间的关联的图。
[0050] 图5A是表示利用非稳定气体流动分析得到的固体表面(制动盘以及车轮的表面） 的气体压力变动的分布的图。
[0051] 图5B是表示利用非稳定气体流动分析得到的固体表面(透视地表示制动盘）的气 体压力变动的分布的图。
[0052] 图6A是表示本发明的第1实施方式的带制动盘的铁道车轮的结构的沿径向的剖视 图。
[0053]图6B是局部表示图6A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图6A的矩形区域。
[0054] 图7A是表示本发明的第2实施方式的带制动盘的铁道车轮的结构的、沿径向的剖 视图。
[0055] 图7B是局部表示图7A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图7A的矩形区域。
[0056] 图8A是表示本发明的第3实施方式的带制动盘的铁道车轮的结构的、沿径向的剖 视图。
[0057]图8B是局部表示图8A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图8A的矩形区域。 [0058]图9A是表示在实施例的分析中用作比较例的带制动盘的铁道车轮的结构的、沿径 向的剖视图。
[0059]图9B是局部表示图9A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图9A的矩形区域。
[0060] 图10是表示作为实施例的分析结果的散热量与空气动力声声级之间的关系的图。
[0061] 图11是表示作为实施例的分析结果的通气量随时间变化的图。
【具体实施方式】
[0062] 如所述专利文献3所记载的那样，在形成于制动盘与车轮之间的空间中的、由制动 盘的圆板部、翼部以及车轮的板部包围起来的空间内流动的空气的通气量与空气动力声声 级之间存在较大的关联。
[0063] 图4是表示带制动盘的铁道车轮中的开口面积的总和与空气动力声声级以及通气 量之间的关联的图。在此所说的开口面积的总和是指在由制动盘的圆板部、翼部以及车轮 的板部包围起来的空间内自制动盘的内周侧观察时的开口面积在整个圆周方向范围内的 总和。换言之，开口面积的总和是指在将形成于制动盘与车轮之间的空间沿圆周方向横切 的截面（以下称为"空间横截面"）中，该空间横截面的面积最小的最小截面部的面积。例如， 如所述图3A和图3B所示的带BD的铁道车轮所示，在制动盘的翼部彼此之间追加肋并在该肋 上形成有狭缝的情况下，最小截面部位于肋的位置，因此，该肋的位置处的空间横截面的面 积成为图4所示的开口面积的总和。另外，通气量能够利用热流体分析(针对每一个制动盘 1)获得，空气动力声声级能够利用实验获得。
[0064] 如图4所示，可知:空气动力声声级随着最小截面部的面积(开口面积的总和）的增 加而升高，而通气量也成为同样的趋势。
[0065]但是，实际上，空气动力声由气体压力的非稳定变化(疏密波的传播现象）引起。因 此，在利用数值分析预测空气动力声的产生时，优选直接对本质上非稳定的气体流动的变 化以及伴随于此的声压的变化进行评价。
[0066]于是，以所述图3A和图3B所示的以往的带BD的铁道车轮、即在翼部彼此之间追加 有带狭缝的肋的带BD的铁道车轮为对象，实施了基于非稳定气体流动分析的空气动力声声 级的直接预测。在该分析中，行驶速度恒定为360km/h。
[0067]用于非稳定气体流动分析的带BD的铁道车轮的模型的代表性的条件如下所示。 [0068] <制动盘>
[0069] ?新干线(R)用锻钢制动盘
[0070] ?圆板部的内径:417mm，圆板部的外径:715mm
[0071] ?自圆板部的滑动面到翼部的顶端面(与车轮板部之间的接触面)的长度:45_
[0072] ?以等间隔形成中心位于直径为560mm的同一圆上的12个螺栓孔，螺栓贯穿在各 螺栓孔内而将制动盘和车轮紧固。
[0073] < 车轮 >
[0074] ?新干线(R)用的乳制车轮
[0075] ?内径：196mm，外径:860_
[0076] 首先，利用所述专利文献2所记载的方法进行空气动力声声级的测量，验证了非稳 定气体流动分析的计算方法的妥当性。具体而言，根据实验，在利用精密噪音测量仪测量声 压数据之后，进行频率分析，在施加了 A特性矫正之后，实施1/3倍频带处理，计算出频率特 性数据和全部的值。然后，在全部的值中，将实验值（114.5[dB(A)])和计算值（114.8[dB (A)])进行对比，确认两者的一致性。
[0077] 图5A和图5B是表示利用非稳定气体流动分析获得的固体表面(制动盘以及车轮的 表面)上的气体压力变动的分布的图。图5A是表示了制动盘以及车轮的表面的图，图5B是透 视地表示其中的制动盘的图。
[0078]图5A和图5B所示的固体表面的气体压力变动表示压力的时间微分值的均方值，其 相当于固体表面(制动盘以及车轮的表面)上的声源分布。根据图5A和图5B中的明暗显示的 较暗的部分的分布明确的是，行驶中的主要声源出现在形成于制动盘与车轮之间的空间中 的气体流出区域及其附近、即制动盘的圆板部的外周区域及其附近。
[0079] 由此，在本发明中，为了谋求降低空气动力声，关注点并不在于形成于制动盘与车 轮之间的空间中的、现有技术中关注的由制动盘的圆板部、翼部以及车轮的板部包围起来 的空间，而是限定于成为气体流出区域的制动盘的圆板部的外周区域、即由制动盘的圆板 部的外周面和车轮的轮缘部的内周面形成的区域。
[0080] 然后，使用所述的非稳定气体流动分析得到的数值计算，调查了制动盘的圆板部 的外周区域的形态对空气动力声声级和冷却性能产生的影响。其结果，得到以下见解，并完 成了本发明：若适当地规定制动盘的外周面的形状，则能够将冷却性能维持在与现有技术 相当的水平或在现有技术之上的水平，而且，还能够进一步抑制空气动力声声级。
[0081] 通常，气体流动的方向变化越急剧，则由粘性应力导致的动能的耗散越大，与其相 对应地，越容易转换为产生声音的能量。在这方面，本发明着眼于气体流出区域的气体流 动，来自制动盘与车轮之间的气体流动方向调整为沿车轮的轮缘部的表面(侧面），并与随 着制动盘的旋转而产生的沿滑动面朝向半径方向外侧的气体流动以较小的角度合流。由 此，使容易成为声源的合流点附近的气体流动的方向变化极小化，从而可实现降低空气动 力声。
[0082]以下详细说明本发明的带制动盘的铁道车轮的实施方式。
[0083]〈第1实施方式〉
[0084]图6A是表示本发明的第1实施方式的带制动盘的铁道车轮的结构的、沿径向的剖 视图。图6B是局部表示图6A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图6A的矩形区域。以下， 对与所述图1A、图1B以及图2A~图2C所示的以往的带BD的铁道车轮共同的部分标注相同的 附图标记，并适当省略重复的说明。
[0085] 如图6A和图6B所示，第1实施方式的制动盘1包括圆板部2和翼部3。该制动盘1不具 有所述图3A和图3B所示的肋7。简而言之，在圆板部2的背面2b仅以放射状突出设有多个翼 部3。
[0086]制动盘1的材质能够米用铸铁、铸钢、锻钢、错、碳等。
[0087]另外，严格来说，制动盘1的表面2a中的成为滑动面的区域比表面2a中的其他区域 变得更高。制动盘1的滑动面随着反复的制动而磨损，当滑动面的磨损进行到圆板部2的表 面2a的高度时，更换制动盘1。
[0088] 车轮10包括毂部11、轮缘部12以及板部13。轮缘部12的内周面12b(图6B中的点bl 到点b3的范围）包含与轮缘部12的侧面12a相连的拐角面12ba(图6B中的点bl到点b2的范 围）以及与拐角面12ba和板部13的侧面13a相连的圆角面12bb(图6B中的点b2到点b3的范 围）。
[0089]拐角面12ba和圆角面12bb的形状根据车辆的规格进行设计。例如，拐角面12ba为 沿车轮10的轴向的截面中的轮廓形状为圆弧状、且曲率半径恒定的单一的R面。圆角面12bb 为沿车轮10的轴向的截面中的轮廓形状为将直线和圆弧组合而成的形状、且将圆台状的锥 面和曲率半径恒定的R面组合而成的复合面。当然，圆角面12bb可以是单一的R面，也可以是 曲率半径变化的自由曲面。
[0090]在此，在第1实施方式的带BD的铁道车轮中，在将形成于制动盘1与车轮10之间的 空间沿圆周方向横切的空间横截面中，该空间横截面中的面积最小的最小截面部位于由制 动盘1的圆板部2的外周面2c和车轮10的轮缘部12的内周面12b形成的区域内。具体而言，位 于轮缘部12的内周面12b中的拐角面12ba与圆角面12bb之间的边界b2。
[0091]与此相对应地，制动盘1的圆板部2的外周面2c (图6B中的点al到点a3的范围）的、 以与轮缘部12的拐角面12ba和圆角面12bb之间的边界b2相对的位置a2为起点并自位置a2 起沿厚度方向位于外侧(表面2a侧）的区域（图6B中的点al到点a2的范围）的形状成为与轮 缘部12的内周面12b中的拐角面12ba相仿的形状。即，在该区域的范围内，制动盘1的圆板部 2的外周面2c和车轮10的轮缘部12的内周面12b靠近并相对。在此所说的靠近是指空开1_ ~5mm左右的间隙。另一方面，在该区域以外的靠内侧(制动盘1的背面2b侧）的区域（图6B中 的点a2到点a3的范围）内，圆板部2的外周面2c不沿着轮缘部12的内周面12b而与轮缘部12 的内周面12b分开。
[0092]在这样的结构的带BD的铁道车轮中，制动盘1不具有肋7而仅在圆板部2的背面具 有翼部3,为简单的形状。因此，不会使制动盘1的制造工序复杂化，而制动盘1的生产率优 异。即是在利用锻造制造制动盘1的情况下，也不会增大作用于模具的负荷，模具寿命也不 会缩短。当然，制动盘1的圆板部2的外周面2c需要通过施加机械加工来成为与车轮10的轮 缘部12的内周面12b的形状相对应的形状，但该机械加工与以往的肋、狭缝的追加加工不 同，能够在制动盘1的一系列的机械加工过程中简单地进行。
[0093]另外，根据第1实施方式的带BD的铁道车轮，在高速行驶中，在制动盘1与车轮10之 间流动的空气最终沿轮缘部12的内周面12b(拐角面12ba)且沿轮缘部12的侧面12a流出（参 照图6B中的实线箭头）。因此，自制动盘1与车轮10之间流出的空气与随着制动盘1的旋转而 产生的沿滑动面向半径方向外侧的气体流动(参照图6B中的虚线箭头）以较小的角度合流。 由此，由于使容易成为声源的合流点附近处的气体流动的方向变化极小化，因此，有效地降 低空气动力声。
[0094] <第2实施方式〉
[0095]图7A是表示本发明的第2实施方式的带制动盘的铁道车轮的结构的、沿径向的剖 视图。图7B是局部表示图7A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图7A的矩形区域。第2实 施方式的带BD的铁道车轮以所述第1实施方式的结构为基础，对所述第1实施方式进行了以 下方面的变更。
[0096]在第2实施方式的带BD的铁道车轮中，制动盘1与车轮10之间的空间横截面的最小 截面部位于由制动盘1的圆板部2的外周面2c和车轮10的轮缘部12的内周面12b形成的区域 中的、轮缘部12的圆角面12bb的区域(参照图7B中的点b4)。
[0097]与之相对应地，制动盘1的圆板部2的外周面2c (图7B中的点al到点a3的范围）的、 以轮缘部12的圆角面12bb中的与最小截面部（图7B中的点b4)相对的位置a4为起点并自该 位置a4起沿厚度方向位于外侧(表面2a侧）的区域（图7B中的点al到点a4的范围）的形状成 为与轮缘部12的内周面12b中的拐角面12ba以及圆角面12bb的局部相仿的形状。即，在该区 域的范围内，制动盘1的圆板部2的外周面2c与车轮10的轮缘部12的内周面12b靠近并相对。 另一方面，在该区域以外的靠内侧(制动盘1的背面2b侧）的区域(图7B中的点a4到点a3的范 围）内，圆板部2的外周面2c不沿着轮缘部12的内周面12b而与轮缘部12的内周面12b分开。
[0098] 这样的结构的第2实施方式的带BD的铁道车轮也能够起到与所述第1实施方式相 同的效果。
[0099] <第3实施方式〉
[0100]图8A是表示本发明的第3实施方式的带制动盘的铁道车轮的结构的、沿径向的剖 视图。图8B是局部表示图8A的带制动盘的铁道车轮的剖视图，表示图8A的矩形区域。第3实 施方式的带BD的铁道车轮是对所述第2实施方式的方式进行变形而成的。
[0101] 即，在第3实施方式的带BD的铁道车轮中，制动盘1与车轮10之间的空间横截面的 最小截面部位于由制动盘1的圆板部2的外周面2c和车轮10的轮缘部12的内周面12b形成的 区域中的、在圆板部2的外周面2c中最靠背面2b侧的区域(参照图8B中的点a3)。
[0102] 制动盘1的圆板部2的外周面2c(图8B中的点al到点a3的范围）的、以最靠背面2b侧 的位置a3为起点、并自该位置a3起沿厚度方向位于外侧(表面2a侧)的区域的形状成为与轮 缘部12的内周面12b中的拐角面12ba的大致整个表面以及圆角面12bb的局部相仿的形状。 即，制动盘1的圆板部2的外周面2c在厚度方向上的整个区域内与车轮10的轮缘部12的内周 面12b靠近并相对。
[0103] 该情况下，制动盘1与车轮10之间的空间横截面的最小截面部与制动盘1的圆板部 2的外周面2c中最靠背面2b侧的位置a3相对应，位于车轮10的轮缘部12的圆角面12bb的区 域(参照图8B中的点b5)。
[0104] 这样结构的第3实施方式的带BD的铁道车轮也起到与所述第1实施方式相同的效 果。
[0105] 实施例
[0106] 为了确认本发明的带BD的铁道车轮的效果，实施了非稳定气体流动分析和热流体 分析，并评价了空气动力声声级、冷却性能以及通气量。作为本发明例1，分析的对象采用了 所述图6A和图6B所示的第1实施方式的带BD的铁道车轮，作为本发明例2,分析的对象采用 了所述图8A和图8B所示的第3实施方式的带BD的铁道车轮。
[0107]另外，作为比较例，如图9A和图9B所示，采用了在翼部3彼此之间追加有带狭缝7a 的肋7的带BD的铁道车轮。图9A和图9B所示的带BD的铁道车轮与所述图3A和图3B所示的以 往的带BD的铁道车轮相同。在比较例的带BD的铁道车轮中，制动盘1的圆板部2的外周面2c 不沿着轮缘部12的内周面12b而与轮缘部12的内周面12b分开。
[0108]本发明例1和发明例2以及比较例的带BD的铁道车轮均为中央紧固有制动盘的铁 道车轮。
[0109]用于分析的带BD的铁道车轮的模型的代表性的条件与上述的非稳定气体流动分 析时的条件相同。另外，方法也与非稳定气体流动分析的方法相同。在非稳定气体流动分析 和热流体分析中，行驶速度均恒定为360km/h。
[0110] 作为冷却性能的评价指标，导入了由每一个制动盘的表面的平均传热率和表面积 的累积值定义的散热量。该散热量越大，则表示冷却性能越优异。
[0111] 通气量利用制动盘与车轮之间的空间横截面的最小截面部处的通气量的平均时 间及其变动幅度来进行了评价。
[0112] 在下述表1、图10以及图11中表示结果。
[0113] 表1
[0114]
[0116]图10是表示作为实施例的分析结果的散热量与空气动力声声级之间的关系的图。 图11是表示作为实施例的分析结果的通气量随时间变化的图。如表1和图10所示，能够确认 本发明例1、2在获得与比较例同等以上的冷却性能的同时，能够进一步降低空气动力声声 级。另外，由于本发明例1、2的最小截面部的面积大于比较例的最小截面部的面积，因此，平 均通气量增加，冷却性能较高。而且，如表1和图11所示，本发明例1、2的通气量的变动幅度 小于比较例的通气量的变动幅度，而低噪声性能提高。由此，通过适当变更作为设计因素的 最小截面部的面积，能够适当地控制带BD的铁道车轮的低噪声性以及制动时的制动盘的冷 却性能。
[0117] 产业上的可利用性
[0118] 本发明的带制动盘的铁道车轮能够有效地应用于具有盘式制动器的所有的铁道 车辆，其中，适用于高速铁道车辆。
[0119] 附图标记说明
[0120] 1、制动盘;2、圆板部;2a、表面;2b、背面;2c、外周面;3、翼部;4、螺栓孔;5、螺栓;6、 螺母;7、肋;7a、狭缝；10、车轮；11、毂部；12、轮缘部；12a、侧面；12b、内周面；12ba、拐角面； 12bb、圆角面；13、板部；13a、侧面。
【主权项】
1. 一种带制动盘的铁道车轮，其中， 该带制动盘的铁道车轮包括： 铁道车辆用的车轮，其包括毂部、轮缘部以及将毂部与轮缘部相结合的板部；以及 制动盘，该制动盘包括将表面侧设为滑动面的环形的圆板部和以放射状突出设于所述 圆板部的背面的多个翼部， 该带制动盘的铁道车轮是两个所述制动盘以使各自的所述滑动面朝向外侧的状态夹 住所述车轮的所述板部、并在所述滑动面内的区域内被紧固而成的， 对于将形成于所述制动盘与所述车轮之间的空间沿圆周方向横切的截面的截面积，该 截面积最小的最小截面部位于由所述圆板部的外周面和所述轮缘部的内周面形成的区域， 所述圆板部的所述外周面在以所述最小截面部为起点的靠外侧的区域内为与所述轮 缘部的所述内周面相仿的形状。2. 根据权利要求1所述的带制动盘的铁道车轮，其中， 所述轮缘部的所述内周面包含与所述轮缘部的侧面相连的拐角面以及与所述拐角面 和所述板部的侧面相连的圆角面， 所述最小截面部在所述轮缘部的所述内周面中位于所述拐角面与所述圆角面之间的 边界。3. 根据权利要求1所述的带制动盘的铁道车轮，其中， 所述轮缘部的所述内周面包含与所述轮缘部的侧面相连的拐角面以及与所述拐角面 和所述板部的侧面相连的圆角面， 所述最小截面部在所述轮缘部的所述内周面中位于所述圆角面的区域。4. 根据权利要求3所述的带制动盘的铁道车轮，其中， 所述最小截面部在所述圆板部的所述外周面中位于最靠背面侧的区域。5. 根据权利要求2~4中任一项所述的带制动盘的铁道车轮，其中， 所述轮缘部的所述内周面中的所述拐角面在沿轴向的截面中的轮廓形状为圆弧状。
【文档编号】F16D65/12GK106029397SQ201580008044
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】野上裕, 藤本隆裕, 阪山由衣子, 坂口笃司, 阿佐部和孝
【申请人】新日铁住金株式会社