铁道车辆用制动盘的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作为铁道车辆的制动装置的主要部件的制动盘，特别涉及利用螺栓将 构成滑动面的圆板部紧固于车轮的铁道车辆用制动盘。
【背景技术】
[0002] 随着车辆的高速化、大型化，大多使用制动性优良的盘形制动器作为铁道车辆的 制动装置。在盘形制动器中，利用螺栓紧固将制动盘安装于车轮，通过将制动蹄用摩擦衬片 按压于该制动盘的滑动面而产生利用摩擦阻力所带来的制动力，从而制动车轮的旋转而控 制车辆的速度。
[0003]图1是示意性地表示一般的铁道车辆用制动盘的安装于车轮的安装构造的图，图 1的（a)表示从表面观察1/4圆部分而得到的俯视图，图1的（b)表示沿着半圆部分的径向 而得到的剖视图。图2是表示以往的铁道车辆用制动盘的结构的示意图，图2的（a)表示 从背面侧看到的局部立体图，图2的（b)表示从背面观察而得到的局部俯视图，图2的（c) 表示沿着径向而得到的局部剖视图。
[0004] 如图1和图2所示，制动盘1包括将表面2a侧作为滑动面的环形的圆板部2。在 该圆板部2的背面2b呈放射状突出设置有多个翼部3。在多个翼部3中的几个翼部3的径 向上的大致中央位置形成有贯通至圆板部2的螺栓孔4。
[0005] 车轮10由如下部分构成：毂部11，其压入有车轴；轮圈部12,其包括与轨道接触 的接地面；板部13,其用于连结毂部11和轮圈部12。制动盘1被配置为、以两个为一组且 各表面2a均朝向外侧的状态夹持车轮10的板部13,使螺栓15贯穿各螺栓孔4,并在各螺 栓15上紧固螺母16。由此，制动盘1以翼部3的顶端面3a在径向的整个范围内压接于车 轮10的板部13的状态安装于车轮10。
[0006] 在此，在以超过时速300km的速度行驶的新干线等那样的高速铁道车辆的情况 下，在行驶时，制动盘1与车轮10 -体地进行高速旋转。伴随于此，制动盘1周边的空气被 从内周侧吸入制动盘1与车轮10之间、即由制动盘1的圆板部2、翼部3和车轮10的板部 13所包围的空间，并从外周侧放出（参照图2中的实线箭头）。总而言之，在铁道车辆的行 驶中，在制动盘1与车轮10之间产生空气的气体流动。在超过时速300km的高速行驶状态 下，该气体流动明显，引起被称作空气动力噪音的噪音。因此，从保护环境的角度出发，需要 降低空气动力噪音。
[0007]作为该要求的对策，例如在专利文献1中公开了一种在相邻的翼部之间沿着圆周 方向增设肋、利用该肋抑制气体流动的制动盘。采用该专利文献1所公开的制动盘，能够将 空气动力噪音降低至期望的级别。然而，随着利用肋的对气体流动进行的抑制，在制动时制 动盘的冷却性能降低这样的问题趋向于明显化。
[0008] 另外，在从高速行驶状态施加紧急制动的情况下，例如如专利文献2、3所记载的 那样，制动盘的随着热膨胀而发生的变形以及因此而作用于紧固用螺栓的应力负荷增大， 而难以确保制动盘和螺栓的耐久性。
[0009] 现有抟术f献
[0010] 专利f献
[0011] 专利文献1 :日本特开2007 - 205428号公报
[0012] 专利文献2 :日本特开2006 - 9862号公报
[0013] 专利文献3 :国际公开TO2010/071169号小册子
【发明内容】
[0014] 发明要解决的问题
[0015] 本发明是鉴于所述问题而做成的，其目的在于提供如下一种铁道车辆用制动盘： 能够降低尚速彳丁驶中的空气动力噪音，并且能够提尚制动时的冷却性能，而且能够提尚包 括紧固用螺栓在内的耐久性。
[0016] 用于解决问题的方案
[0017] 为了达到所述目的，本发明人作为制动盘以所述图2所示的制动盘为前提实施了 各种实验和分析并反复进行了认真研宄，结果得到下述的（a)?（d)的见解，图2所示的制 动盘、即包括：圆板部，其将表面侧作为滑动面；多个翼部，其突出设置于该圆板部的背面； 螺栓孔，其贯通圆板部和翼部，利用贯穿于螺栓孔的螺栓进行紧固，而以翼部压接于车轮的 板部的状态将圆板部安装于车轮。
[0018] (a)如所述专利文献3中记载的那样，在由制动盘的圆板部、翼部和车轮的板部所 包围的空间内流动的空气的通气量与空气动力噪音的级别之间存在较强的相关性。在此提 及的通气量能够通过热流体分析得到，空气动力噪音的级别能够通过实验得到。通气量与 空气动力噪音级别之间存在较强的相关性，因此能够以通气量为指标进行空气动力噪音级 别的评价，在要降低空气动力噪音时，只要降低通气量即可。并且，在要降低通气量时，增加 气体流动的压力损失是有效的，因此，需要在发生气体流动的空间内设置容易产生压力损 失的角部或与气体流动方向相对的面。
[0019] (b)为了提高冷却性能，需要确保所述（a)所示的气体流动空间内的压力损失部 具有足够的面积。这是因为，在该压力损失部处与气体之间的热传递较高。
[0020] (C)图3是示意性地夸大表示以往的制动盘因制动中的热膨胀而发生的变形特性 的剖视图。在制动时，制动盘1因与制动蹄用摩擦衬片之间的滑动所产生的摩擦而发热，因 此圆板部2和翼部3成为欲沿径向发生热膨胀的状态。但是，翼部3在径向的整个范围内 与车轮10的板部13压接，因此翼部3沿径向的热膨胀被束缚。因此，在以往的制动盘1的 情况下，如图3所示，制动盘1以翼部3的顶端面3a的内周侧的端和外周侧的端为支点变 形为弓状。
[0021] 于是，在紧固用螺栓15上作用有拉伸应力，而且还作用有弯曲应力。并且，随着反 复的制动，制动盘1由于反复进行制动时的热膨胀和制动后的冷却所引起的收缩，而塑性 变形为翘曲状态。
[0022] 为了减少这样的制动盘伴随着热膨胀的变形，需要缓和在制动中对翼部的热膨胀 的束缚，能够允许翼部沿径向的较大的热伸缩。
[0023] ⑷根据所述（a)?（c)的见解，没有新设置所述专利文献1所公开的制动盘那样 的肋，在翼部的、在沿圆板部的径向进行观察时比螺栓孔靠内周侧的区域和比螺栓孔靠外 周侧的区域中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽较好。而且，在内周侧的区域和外周侧 的区域均沿圆周方向形成有槽较好。这是因为，通过在翼部形成有槽，便顺其自然地设置出 所述（a)、（b)所提出的那样的压力损失部，能够允许所述（c)所提出的那样的翼部沿径向 的较大的热伸缩。
[0024] 本发明是基于所述（a)?（d)所示的见解而完成的，其要旨在于下述铁道车辆用 制动盘。
[0025] 即、本发明的铁道车辆用制动盘包括：圆板部，其为环形，将表面侧作为滑动面； 多个翼部，其呈放射状突出设置于所述圆板部的背面；以及螺栓孔，其贯通所述圆板部和所 述翼部，利用贯穿于所述螺栓孔的螺栓进行紧固，而以所述翼部压接于车轮的板部的状态 将所述圆板部安装于所述车轮，该铁道车辆用制动盘的特征在于，在所述翼部的、在沿所述 圆板部的径向进行观察时比所述螺栓孔靠内周侧的区域和比所述螺栓孔靠外周侧的区域 中的至少任一区域沿圆周方向形成有槽。
[0026] 在所述发明中，优选的是，所述槽的靠外周侧的面为平面或凹面。
[0027]另外，在本发明中，优选的是，在所述翼部的靠所述内周侧的区域和靠所述外周侧 的区域均沿圆周方向形成有所述槽。
[0028] 优选的是，在所述制动盘中，所述槽的深度h与所述翼部的高度H之比h/H在 0. 2?0. 8的范围内。
[0029] 另外，优选的是，在所述制动盘中，所述翼部的靠外周侧的区域在圆周方向上的宽 度大于所述翼部的靠内周侧的区域在圆周方向上的宽度。
[0030] 另外，本发明的铁道车辆用制动盘包括：圆板部，其为环形，将表面侧作为滑动面； 多个翼部，其呈放射状突出设置于该圆板部的背面；以及螺栓孔，其贯通所述圆板部和所述 翼部，利用贯穿于所述螺栓孔的螺栓进行紧固，而以所述翼部压接于车轮的板部的状态将 所述圆板部安装于所述车轮，该铁道车辆用制动盘的特征在于，在所述翼部的、彼此之间隔 有所述螺栓孔的径向上的内周侧区域和外周侧区域沿圆周方向形成有槽。
[0031] 发明的效果
[0032] 采用本发明的铁道车辆用制动盘，在形成有螺栓孔的翼部沿圆周方向形成有槽，