JPH1030661A - 鉄道車両用制輪子およびその製造方法 - Google Patents
鉄道車両用制輪子およびその製造方法Info
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- JPH1030661A JPH1030661A JP20305496A JP20305496A JPH1030661A JP H1030661 A JPH1030661 A JP H1030661A JP 20305496 A JP20305496 A JP 20305496A JP 20305496 A JP20305496 A JP 20305496A JP H1030661 A JPH1030661 A JP H1030661A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D2069/002—Combination of different friction materials
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
トも低減することができる。またセラミックスブロック
が実質的に均一に分散しているの熱亀裂もなく、制動性
に優れている鉄道車両用制輪子およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 制輪子1は制動摩擦面2Aを有する鋳鉄
製の制輪子本体2と、制輪子本体2に鋳ぐるまれて一体
化したバックメタル3および無数の連通した気孔4Aが
形成されている一対のセラミックスブロック4、4とか
ら構成してある。各セラミックスブロック4は気孔4A
内にまで鋳鉄が充填した状態で鋳ぐるまれている。セラ
ミックスブロック4は鋳型内で溶融鋳鉄との比重差によ
り浮上することにより、その一面4Bは制動摩擦面2A
に露出した状態になっている。
Description
置を構成する鉄道車両用制輪子およびその製造方法に関
する。
させる方法として、鋳鉄の成分配合を変える方法の他
に、制輪子本体にセラミックスブロックを鋳込む方法が
ある。この方法に関しては、例えば特開平7−1032
67号公報に、セラミックスブロックを軟鋼板からなる
バックメタルにボルトで固定した状態にして制輪子本体
と一体に鋳ぐるんだ制輪子が開示されており、制動時に
車輪と制輪子の摩擦界面へセラミックスを供給すること
が有効であることが立証されている。
技術にあっては、セラミックスブロックをバックメタル
にボルトで固定した状態にして鋳ぐるむために、製造工
数が多く製造コストが嵩むという問題がある。また、セ
ラミックスブロックと鋳鉄は収縮率が異なるが、セラミ
ックスブロックは上述の如くバックメタルにボルトで固
定した状態になっているため、約1,400度の溶融鋳
鉄を注いだ後の冷却時の収縮率の相違から、制輪子本体
あるいはセラミックスブロック自体に亀裂が発生する場
合があり、製品の歩留まりが悪く量産性に問題がある。
裂が入った場合には、ブレーキ作用時にセラミックスブ
ロックの一部が欠落してしまい、逐次定量的にセラミッ
クスが供給されないために安定したブレーキ性能が得ら
れないという未解決の問題がある。
なされたもので、製造が容易で量産性に優れており、製
造コストも低減することができ、また制動ブロックが実
質的に均一に分散しているので制動性に優れている鉄道
車両用制輪子およびその製造方法を提供することを目的
とする。
ために構成された本発明の手段は、制動摩擦面を有する
鋳鉄製の制輪子本体と、該制輪子本体より硬質の材料か
らなり、複数の空隙が実質的に均一に形成されている制
動ブロックと、該制動ブロックの後方に位置して前記制
輪子本体に鋳ぐるまれるバックメタルとから構成し、前
記制動ブロックはその一部を前記制輪子本体の制動摩擦
面に露出した状態で前記多数の空隙内を含む全体を鋳ぐ
るむことにより、前記制輪子本体と一体化したものから
なる。
成されている発泡体状セラミックスブロックを用いると
よい。
チタン合金により成形してもよい。
にバックメタルを配置し、複数の空隙が実質的に均一に
形成されている制動ブロックを該バックメタル上に配置
し、制動摩擦面成形面を有する上鋳型を前記下鋳型に衝
合して制輪子本体成形鋳型を構成し、該鋳型内に溶融鋳
鉄を注湯することにより、前記制動ブロックを比重差に
より前記制動摩擦面形成面まで浮上させてその一面を制
動摩擦面に露出させると共に、前記空隙内を含む全体を
鋳ぐるんだ状態で制輪子本体を成形するようにしたもの
である。
輪子およびその製造方法の実施の形態を図面に基づき詳
述する。図1および図2において、1は鉄道車両用制輪
子(以下制輪子1という)を示す。2は該制輪子1を構
成する鋳鉄製の制輪子本体で、該制輪子本体2は凹状に
湾曲した前側面が制動摩擦面2Aになり、凸状に湾曲し
た後面2Bの長手方向中央には略台形状のコッタ部2C
が突出した縦長の湾曲角柱状をなしている。そして、制
輪子本体2は耐熱性、耐摩耗性等を考慮してニッケル、
クロム等の合金元素を添加した合金鋳鉄により成形して
ある。
子1を構成するバックメタルを示す。該バックメタル3
は例えば軟鋼板を制輪子本体2の後面2B側に制輪子本
体2とほぼ同様の曲率に湾曲させて形成した縦長矩形状
の板体3Aと、該板体3Aの後部中央に一体に突出形成
され、制輪子本体2のコッタ部2Cに位置する略口型の
連結環3Bとから構成してある。
ミックスブロックを示す。該各セラミックスブロック4
は炭化ケイ素粉体を燒結し、全体に無数の気孔4A、4
A、・・・が連通した状態で形成されている発泡体状の
立方体からなっており、その開孔率は80〜83%であ
る。そして、一対のセラミックスブロック4、4は一側
面4B、4Bを制輪子本体2の制動摩擦面2Aに露出さ
せた状態で、その全体が鋳鉄により鋳ぐるまれており、
無数の気孔4A、4A、・・・内にも鋳鉄が充填した状
態になっている(図6参照)。
からなるが、次にその製造方法を図3ないし図5を参照
しつつ説明する。11は制輪子1を成形する鋳型で、該
鋳型11は下鋳型12と上鋳型13とから構成してあ
る。そして、下鋳型12には制輪子本体2の後面2Bお
よびコッタ部2C側を成形する後側成形部12Aが凹状
に形成してあり、上鋳型13には制輪子本体2の制動摩
擦面2A側を成形する前側成形部13Aが凹状に形成し
てある。先ず、下鋳型12の後側成形部12A内にバッ
クメタル3を配置し、このバックメタル3上に一対のセ
ラミックスブロック4、4を載置する(図4参照)。
上鋳型13を衝合して鋳型11とし、この鋳型11内に
溶融鋳鉄を注湯する。すると、溶融鋳鉄との比重差によ
って各セラミックスブロック4は浮き上がり、その一側
面4Aが前側成形部13Aに当接した状態になる。この
状態で溶融鋳鉄はセラミックスブロック4の気孔4A、
4A、・・・内にまで流入し、セラミックスブロック4
と一体化する。そして、溶融鋳鉄が冷却することによ
り、バックメタル3およびセラミックスブロク4を鋳ぐ
るんだ状態で制輪子本体2が固化形成され、制輪子1が
製造される。
成からなり、また上記の製造方法により製造することに
よって、各気孔4A内に鋳鉄が充填された状態でセラミ
ックスブロック4を制輪子本体2と一体化することがで
きる(図6参照)。従って、制輪子1の制動摩擦面2A
にはセラミックスブロック4が鋳鉄と一体化した状態で
実質的に均一に分散した状態で露出するから、制輪子1
が車輪に押圧された場合セラミックスブロック4は車輪
に平均に圧接することができ、セラミックスは車輪との
摩擦境界面に逐次定量的に供給される。
来の合金鋳鉄製制輪子のブレーキ性能を実際の車両の慣
性モーメントを持つ実物大ブレーキ試験機により行なっ
た試験結果を示す。図から明らかなように、40〜12
0Km/hの低速域での制動においては両制輪子にブレ
ーキ性能に実質上の差はない。しかし、120Km/h
を越えた高速域での制動では従来の制輪子はブレーキ性
能が低下していくのに対し、本実施の形態に係る制輪子
1は逆にブレーキ性能が上昇しており、車両の高速化に
対応したブレーキ性能を有する制輪子であることが検証
された。
輪子1について、速度160Km/hから制動試験を1
0回繰り返し行なった後の制動摩擦面を示す。一般的
に、この程度の試験を行なうと制動摩擦面に熱亀裂が発
生するが、熱亀裂が極めて僅少である。これは、セラミ
ックスブロック4の無数の連通した気孔4A内に鋳鉄が
流入することにより、制輪子本体2も制動摩擦面2Aの
部分が多孔状になる結果、熱変化による膨張収縮が吸収
され易くなったことによる。
セラミックスブロック4の外に、制輪子本体2より硬質
のクロム合金やチタン合金により多孔ブロックに成形し
たものを用いることができる。
態に係る制動ブロックを示す。これら制動ブロック21
ないし24はセラミックス、または鋳鉄より硬質の合金
により形成してある。先ず、図10に示す制動ブロック
21は多数本の円柱体21A、21A、・・・を縦横に
交差させ、かつ多層に積重した構造体に構成したものか
らなる。この制動ブロック21は、円柱体21A間に連
通した状態で形成される各空隙Aに鋳鉄が充填された状
態で制輪子本体2と一体化されるものである。
Aの上に厚板からなる複数枚の制動板22B、22B、
・・・を列設した構造体に構成したもので、隣接する制
動板22B、22B間の各空隙Aに鋳鉄が充填された状
態で制動ブロック22は制輪子本体2と一体化されるも
のである。
方体からなる基体23Aに複数の貫通穴23B、23
B、・・・を縦横に形成して連通させた構造体に構成し
たものからなる。この制動ブロック23は、各貫通穴2
3Bに鋳鉄が充填された状態で制輪子本体2と一体化さ
れるものである。
数枚の矩形状板からなる制動板24A、24A、・・・
を格子状に組合わせた構造体に構成したもので、隣接す
る矩形状板24A、24A間の各間隙Aに鋳鉄が充填さ
れた状態で制動ブロック24は制輪子本体2と一体化さ
れるものである。
し24は鋳型を用いて鋳込まれ、比重差により浮上して
その一部を制輪子本体2の制動摩擦面2Aに露出した状
態で制輪子を構成する点は、セラミックスブロック4の
場合と同様である。
ら、下記の諸効果を奏する。 (1)制輪子の制動摩擦面には制動ブロックが鋳鉄と一
体化した状態で実質的に均一に分散した状態で露出して
いるから、制動時に制動ブロックは車輪に対して平均的
に圧接することができるし、車輪との摩擦境界面に制動
ブロックの粒子が逐次定量的に供給されるので、優れた
ブレーキ性能を発揮することができる。 (2)制動ブロックの複数の空隙内に鋳鉄が流入固化す
ることにより、制輪子本体もこの部分では空隙状になる
結果、熱変化による膨張収縮が吸収され易くなり、制動
摩擦面に熱亀裂が発生することのない耐久性に優れた制
輪子として使用できる。 (3)制動ブロックに無数の連通した気孔を有するセラ
ミックスブロックを用いることにより、制動摩擦面には
鋳鉄とセラミックスとが密に一体化した状態で露出して
いるから、セラミックスが車輪との摩擦境界面に逐次定
量的に供給されるし、熱亀裂も殆ど発生することがな
く、優れたブレーキ性能を安定して発揮することができ
る。 (4)制輪子本体に鋳ぐるむ制動ブロックは鋳鉄との比
重差により制動摩擦面に露出させるようにしたから、従
来技術と比較して製造工程を少なくできるし部品点数も
減少することができる。従って、製造が容易であるし量
産性に優れており、製造コストの低減を図ることもでき
る。 (5)上記4に述べた様に、制動ブロックはバックメタ
ルにボルトで固定しないで鋳ぐるむ方法を採用したか
ら、収縮率の異なる鋳鉄と制動ブロックに亀裂が生じる
ことがなく、歩留りを向上できる。
道車両用制輪子を示し、図1は制輪子の正面図である。
を示し、図3は下鋳型、上鋳型、バックメタルおよびセ
ラミックスブロックの配置順序を示す説明図である。
を配置した状態を示す説明図である。
た下鋳型に上鋳型を衝合して鋳型を形成した状態を示す
説明図である。
輪子の一部を縦方向に切断した切断面を示す写真であ
る。
ーキ性能を示すグラフである。
写真である。
る。
制動ブロックを示し、図10は複数の円柱体から構成し
た制動ブロックの斜視図である。
した制動ブロックの斜視図である。
た形状からなる制動ブロックの斜視図である。
成した制動ブロックの斜視図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 制動摩擦面を有する鋳鉄製の制輪子本体
と、該制輪子本体より硬質の材料からなり、複数の空隙
が実質的に均一に形成されている制動ブロックと、該制
動ブロックの後方に位置して前記制輪子本体に鋳ぐるま
れるバックメタルとから構成し、前記制動ブロックはそ
の一面を前記制輪子本体の制動摩擦面に露出した状態で
前記複数の空隙内を含む全体を鋳ぐるむことにより、前
記制輪子本体と一体化してなる鉄道車両用制輪子。 - 【請求項2】 前記制動ブロックは無数の連通気孔が形
成されている発泡体状セラミックスブロックである請求
項1記載の鉄道車両用制輪子。 - 【請求項3】 前記制動ブロックはクロム合金あるいは
チタン合金により成形してある請求項1記載の鉄道車両
用制輪子。 - 【請求項4】 下鋳型内にバックメタルを配置し、複数
の空隙が実質的に均一に形成されている制動ブロックを
該バックメタル上に配置し、制動摩擦面成形面を有する
上鋳型を前記下鋳型に衝合して制輪子本体成形鋳型を構
成し、該鋳型内に溶融鋳鉄を注湯することにより、前記
制動ブロックを比重差により前記制動摩擦面形成面まで
浮上させてその一面を該制動摩擦面に露出させると共
に、前記空隙内を含む全体を鋳ぐるんだ状態で制輪子本
体を成形するようにしてなる鉄道車両用制輪子の製造方
法。
Priority Applications (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2873569B2 JP2873569B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=16467584
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JP8203054A Expired - Lifetime JP2873569B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 鉄道車両用制輪子 |
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1996
- 1996-07-12 JP JP8203054A patent/JP2873569B2/ja not_active Expired - Lifetime
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