TWI785615B - 鐵道車輛用碟煞裝置 - Google Patents

Abstract

碟煞裝置(100)，具備轉動構件(10)、煞車碟盤(20、20A)、控制構件(30、30A)。煞車碟盤(20、20A)，含有環狀的碟盤本體(21)、鰭片(22)。控制構件(30、30A)，用來控制在煞車碟盤(20、20A)的周方向上相鄰的鰭片(22)之間的通氣量。控制構件(30、30A)，含有基座板(31)、突出部(32)。突出部(32)，從基座板(31)朝向碟盤本體(21)突出。在各鰭片(22)的頂面(221)，形成有凹部(222)。突出部(32)，從相鄰之鰭片(22)的其中一個到另一個，通過凹部(222)而延伸於周方向。

Description

鐵道車輛用碟煞裝置

本發明關於鐵道車輛用的碟煞裝置。

碟煞裝置廣泛地作為鐵道車輛的制動裝置使用。碟煞裝置，具備環狀的煞車碟盤、煞車襯。煞車碟盤，譬如連結於車輪，而與車輪一起轉動。將煞車襯壓附於煞車碟盤。藉由煞車襯與煞車碟盤之間的摩擦，使煞車碟盤及車輪受到制動。

鐵道車輛所使用之碟煞裝置的煞車碟盤，根據確保其耐久性的觀點，而要求充分的冷卻性能。為了確保制動時的冷卻性能，一般而言，在煞車碟盤的背面，複數個鰭片形成放射狀。各鰭片接觸於車輪，而在煞車碟盤的背面與車輪之間形成通氣路徑。該通氣路徑，當煞車碟盤與車輪一起轉動時，使空氣從煞車碟盤的內周側朝外周側通過。藉由流動於通氣路徑內的空氣，使煞車碟盤受到冷卻。

然而，鐵道車輛行駛中，由於空氣流動於煞車碟盤與車輪之間通氣路徑內，而產生氣動聲(aerodynamic sound)。特別是鐵道車輛以高速行駛的場合，通氣路徑內的通氣量增加而產生大量的氣動聲。

相對於此，在專利文獻1中，提出一種：以連結部將「於周方向上相鄰鰭片彼此」連結的碟煞裝置。該碟煞裝置，藉由連結部，在鰭片間的各個通氣路徑，形成「剖面積形成最小」的部分。根據專利文獻1，藉由使通氣路徑之最小剖面積的總和形成18000mm ²以下，可降低高速行駛時的氣動聲。

在專利文獻1中，用來降低氣動聲的連結部，與煞車碟盤的碟盤本體及鰭片形成一體。因此，煞車碟盤之中，連結部之附近部分的剛性，相較於其他部分的剛性，形成更大。據此，在制動期間，煞車襯對煞車碟盤形成滑動，當摩擦熱已產生時，連結部的附近部分，相較於其他部分更不容易形成熱變形，並在煞車碟盤產生翹曲。其結果，對「將煞車碟盤連結於車輪的螺栓」的負荷將增加。

有鑑於此，在專利文獻2中，提出一種：將和煞車碟盤不同個體的氣動聲降低構件(控制構件)設於碟煞裝置的技術。控制構件，含有板狀的支承部、及從該支承部突出的複數個突出部。根據專利文獻2，藉由控制構件的各突出部將通氣路徑的局部封閉，藉此可抑制通氣路徑內之空氣的流動，能降低鐵道車輛行駛中所產生的氣動聲。此外，由於煞車碟盤與控制構件為不同的零件，因此控制構件的突出部不會影響煞車碟盤的剛性。據此，能防止：起因於突出部，而在煞車碟盤產生翹曲。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2007-205428號公報 [專利文獻2] 國際公開第2019/194203號

[發明欲解決之問題]

在專利文獻2的碟煞碟盤裝置中，為了降低氣動聲，採用了和煞車碟盤不同個體的控制構件。控制構件，主要是由板狀的支承部及複數個突出部所構成。作為用來製作該控制構件的方法，可列舉出譬如：各別地形成板狀的支承部與複數個突出部，並利用焊接等將這些構件接合的方法；或者對金屬的薄片材實施衝裁加工，使支承部及突出部一體成形的方法等。但是，即使是採用上述任一種方法的場合，也不得不考慮煞車碟盤的複雜形狀。亦即，為了不對設於碟盤本體之背面的大量鰭片形成干涉，必須將突出部正確地配置於支承部上。因此，對控制構件加工的勞力及成本有增加的可能性。

本發明課題在於：在含有「用來控制通氣路徑內之通氣量的控制構件」的鐵道車輛用碟煞裝置中，簡化控制構件的製造。 [解決問題之手段]

本發明的碟煞裝置，是鐵道車輛用的碟煞裝置。碟煞裝置，具備轉動構件、煞車碟盤、控制構件。轉動構件安裝於鐵道車輛的車軸。煞車碟盤，含有環狀的碟盤本體、複數個鰭片。碟盤本體，具有與轉動構件相對向的背面。複數個鰭片，在該背面上配置成放射狀。控制構件，用來控制複數個鰭片之中，在煞車碟盤的周方向上相鄰的鰭片之間的通氣量。控制構件，含有基座板、突出部。基座板，被挾持於轉動構件與鰭片之間。突出部，從基座板朝向碟盤本體突出。在相鄰的鰭片之各自的頂面，形成有於周方向上橫越該鰭片的凹部。突出部，從相鄰之鰭片的其中一個到另一個，通過凹部而延伸於周方向。 [發明的效果]

根據本發明，在含有「用來控制通氣路徑內之通氣量的控制構件」的鐵道車輛用碟煞裝置中，能簡化控制構件的製造。

實施形態的碟煞裝置，是鐵道車輛用的碟煞裝置。碟煞裝置，具備轉動構件、煞車碟盤、控制構件。轉動構件安裝於鐵道車輛的車軸。煞車碟盤，含有環狀的碟盤本體、複數個鰭片。碟盤本體，具有與轉動構件相對向的背面。複數個鰭片，在該背面上配置成放射狀。控制構件，用來控制複數個鰭片之中，在煞車碟盤的周方向上相鄰的鰭片之間的通氣量。控制構件，含有基座板、突出部。基座板，被挾持於轉動構件與鰭片之間。突出部，從基座板朝向碟盤本體突出。在相鄰的鰭片之各自的頂面，形成有於周方向上橫越該鰭片的凹部。突出部，從相鄰之鰭片的其中一個到另一個，通過凹部而延伸於周方向(第1構造)。

根據第1構造的碟煞裝置，可由控制構件，在煞車碟盤之碟盤本體的背面上，控制在周方向上相鄰的鰭片之間的通氣量。亦即，在該碟煞裝置中，在周方向上相鄰的鰭片與碟盤本體及轉動構件一起形成的通氣路徑，藉由設在控制構件的突出部，而局部地封閉。如此一來，可限制通氣路徑內的通氣量，能降低鐵道車輛行駛時所產生的氣動聲。

在第1構造的碟煞裝置中，於煞車碟盤的周方向上相鄰的鰭片，分別在其頂面具有：於周方向上橫越該鰭片的凹部。控制構件的突出部，通過鰭片的凹部而延伸於周方向。亦即，可將「延伸於周方向的突出部中，對應於鰭片的部分」收容於鰭片的凹部。因此，製造控制構件時，不必考慮「設在碟盤本體之背面上的各鰭片的位置」，並且避開鰭片配置突出部。據此，能比較簡潔地執行控制構件的製造，並能降低控制構件的加工所需的勞力及成本。

控制構件的突出部，最好位於煞車碟盤的內周側(第2構造)。

舉例來說，當去除「由轉動構件與煞車碟盤所形成之通氣路徑」內的異物時，無需將碟煞裝置解體，從煞車碟盤的內周側對通氣路徑內執行送風。相對於此，在第2構造中，控制構件的突出部，位於煞車碟盤的內周側。因此，即使垃圾或泥土等異物堵塞於「局部性封閉通氣路徑的控制構件的突出部」與煞車碟盤之間，也能輕易地去除該異物。據此，能提高碟煞裝置的維修保養性。

控制構件的突出部，亦可位於煞車碟盤的外周側(第3構造)。

以下，參考圖面說明本發明的實施形態。對於各圖面中相同或者相當的構造標示相同的圖號，其說明不再重複敘述。

[第1實施形態] (整體構造) 圖1為顯示本實施形態的鐵道車輛用碟煞裝置100之概略構造的縱剖面圖。所謂的縱剖面，是以包含中心軸X的平面，將碟煞裝置100切斷的剖面。中心軸X，是鐵道車輛之車軸200的軸心。以下，將中心軸X所延伸的方向稱為軸方向。

如圖1所示，碟煞裝置100，具備轉動構件10、煞車碟盤20、控制構件30。

轉動構件10安裝於車軸200，並與車軸200一體地繞著中心軸X轉動。在本實施形態的例子中，轉動構件10是鐵道車輛的車輪。但是，轉動構件10，也可以是車輪以外的碟盤體。圖1所示的轉動構件10，具有輪轂部11、邊緣部12、板部13。板部13，將「可供車軸200插入的輪轂部11」與「構成車輪之外周部的邊緣部12」連結。板部13的內周緣，在轉動構件10的縱剖面視角中，透過圓弧狀的曲線部14，而連接於輪轂部11。板部13的外周緣，在轉動構件10的縱剖面視角中，透過圓弧狀的曲線部15，而連接於邊緣部12。

煞車碟盤20，設於碟盤狀之轉動構件10的兩側面。這些煞車碟盤20，譬如是藉由「由螺栓及螺帽所構成的連結構件40」，而連結於轉動構件10的板部13。在軸方向上，於各煞車碟盤20的外側，設有煞車襯50。控制構件30，配置於轉動構件10與各煞車碟盤20之間。

[細部構造] 圖2，是從轉動構件10側，觀看配置於轉動構件10之兩側面上的煞車碟盤20中之其中一個煞車碟盤20的圖(背面圖)。在圖2中，顯示煞車碟盤20的1/4周部分。以下，將煞車碟盤20的周方向及徑向，簡稱為周方向及徑向。

參考圖2，煞車碟盤20含有碟盤本體21、複數個鰭片22。

碟盤本體21成為環狀。碟盤本體21，實質上具有以中心軸X作為軸心的圓環板狀。碟盤本體21，具有滑動面211及背面212。滑動面211，是在碟盤本體21中設於軸方向其中一側的面。為了產生制動力，將煞車襯50(圖1)按壓於滑動面211。背面212，是在碟盤本體21中設於軸方向另一側的面，面向轉動構件10(圖1)。

複數個鰭片22，在碟盤本體21的背面212上配置成放射狀。這些鰭片22，從碟盤本體21的內周側朝外周側延伸。各鰭片22，從背面212朝轉動構件10(圖1)側突出。藉此，在轉動構件10、於周方向相鄰的鰭片22、碟盤本體21之間形成有空間。這些空間，當煞車碟盤20與轉動構件10一起轉動時，成為可供空氣通過的通氣路徑。

在本實施形態中，於一部分的鰭片22形成有：貫穿該鰭片22及碟盤本體21的連結孔23。在其他鰭片22的頂面221，形成有凹陷狀的鍵槽24。將連結構件40(圖1)插入各連結孔23。在各鍵槽24嵌入有：用來限制煞車碟盤20與轉動構件10(圖1)間之相對轉動的鍵(圖示省略)。鰭片22的數量、連結孔23的數量及鍵槽24的數量，可適當地設定。在本實施形態的例子中，雖然在全部的鰭片22形成有連結孔23或者鍵槽24，但亦可存在未形成有連結孔23及鍵槽24的鰭片22。

在各鰭片22的頂面221，形成有凹部222。每個凹部222，朝周方向橫越設有該凹部222的鰭片22。凹部222，配置於煞車碟盤20的內周側。這些凹部222，舉例來說，在煞車碟盤20的背面視角中，配列在與碟盤本體21同心的虛擬圓C上。

在本實施形態的例子中，具有鍵槽24之鰭片22的凹部222，為了不與鍵槽24重疊，而在徑向中配置在比鍵槽24更內側。但是，只要嵌入鍵槽24的鍵(圖示省略)不會對凹部222形成干涉，凹部222的一部分與鍵槽24的一部分亦可形成重疊。具有連結孔23之鰭片22的凹部222，為了不與連結孔23重疊，而在徑向中配置在比連結孔23更內側。

如圖2所示，徑向中鍵槽24的長度，通常大於連結孔23的直徑。因此，對應於複數個鰭片22的複數個凹部222之徑向的位置，通常以鍵槽24及鍵(圖示省略)為基準而決定。但是，在「徑向中鍵槽24的長度」大於「連結孔23的直徑」的場合中，能以連結孔23作為基準來決定凹部222之徑向的位置。

圖3，是從煞車碟盤20側觀看控制構件30的圖(俯視圖)。在圖3中，顯示控制構件30的1/4周部分。在圖3中，除了控制構件30(實線)之外，以兩點鏈線表示煞車碟盤20。

控制構件30，是和煞車碟盤20不同的構件。控制構件30，用來控制於周方向上相鄰的鰭片22之間的通氣量。控制構件30，含有基座板31、突出部32。

基座板31略呈圓環板狀，與碟盤本體21實質上配置成同軸。基座板31，被挾持於轉動構件10(圖1)與複數個鰭片22之間。亦即，轉動構件10接觸於基座板31的其中一側面，鰭片22的頂面221接觸於基座板31的另一側面。

在本實施形態的例子中，基座板31之徑向的長度，稍短於碟盤本體21之徑向的長度。但是，基座板31之徑向的長度，亦可以碟盤本體21之徑向的長度更長、或亦可與碟盤本體21之徑向的長度相等。基座板31之徑向的長度，可在從轉動構件10之板部13(圖1)的內周緣到外周緣的範圍適當地設定。

在基座板31，為了使連結構件40(圖1)穿過，對應於煞車碟盤20的連結孔23，形成有複數個開口311。此外，在基座板31，為了使上述鍵(圖示省略)穿過，對應於煞車碟盤20的鍵槽24，形成有複數個開口312。

基座板31的兩側面之中，於煞車碟盤20側的面形成有突出部32。突出部32，從基座板31朝向碟盤本體21突出。突出部32，在徑向中，配置在對應於鰭片22之凹部222的位置。在本實施形態中，由於凹部222配置於煞車碟盤20的內周側，因此突出部32也位於煞車碟盤20的內周側。所謂煞車碟盤20的內周側，舉例來說，是指煞車碟盤20之中，比起連結孔23的軸心，在徑向上更內側的領域。煞車碟盤20之中，比起連結孔23的軸心，在徑向上更外側的領域，則是煞車碟盤20的外周側。

突出部32，從在周方向上相鄰之鰭片22的其中一個到另一個，通過凹部222而延伸於周方向。在本實施形態的例子中，突出部32，通過所有鰭片22的凹部222，並朝周方向延伸。亦即，突出部32，在控制構件30的俯視視角中，略呈圓環狀。

控制構件30，能以具有1.0mm~3.0mm板厚之金屬的薄片材構成。控制構件30，舉例來說，藉由對該薄片材進行衝裁壓加工而成形。在該場合中，基座板31及突出部32形成一體。但是，也能以不同的個體形成基座板31、突出部32後，利用焊接等將突出部32固定於基座板31。

以下，參考圖4，更詳細地說明煞車碟盤20與控制構件30之間的關係。圖4為圖3的IV-IV剖面圖。在圖4中，為了說明上的方便，顯示煞車碟盤20及控制構件30，且連帶地顯示轉動構件10。

參考圖4，在煞車碟盤20中，凹部222是從鰭片22的頂面221朝碟盤本體21側凹陷的部分。但是，為了確保碟盤本體21的熱容量，凹部222並未侵入碟盤本體21。亦即，凹部222的底面222b，實質上位在與碟盤本體21的背面212相同的平面上、或者比背面212更位於鰭片22的頂面221側。

在本實施形態的例子中，凹部222，在煞車碟盤20的縱剖面視角中，略呈L字型。凹部222，由底面222b、鍵槽24側的側面222s所區劃。

控制構件30的突出部32，從基座板31朝向碟盤本體21的背面212突出。該突出部32之中，對應於鰭片22的部分，配置於凹部222內。突出部32的前端，未接觸碟盤本體21的背面212及凹部222的底面222b。亦即，在突出部32的前端與煞車碟盤20之間，形成有可供空氣通過的間隙。從突出部32的前端到碟盤本體21的背面212為止之軸方向的距離，譬如為0.5mm~4.5mm。

突出部32之徑向外側的表面，可與凹部222的側面222s形成接觸、或亦可為非接觸。在預先使突出部32接觸於凹部222之側面222s的場合中，當控制構件30與轉動構件10及煞車碟盤20一起轉動時，能抑制突出部32的變形。此外，將控制構件30組裝於煞車碟盤20時，能輕易地進行控制構件30的定位。

突出部32的形狀，可適當地決定。突出部32，可形成中空、或亦可形成實心。從滑順地導引通氣路徑內之空氣的觀點來看，突出部32的表面，最好是不具有角部的圓滑形狀。突出部32之中，位在與基座板31間之邊界的部分，舉例來說，在控制構件30的縱剖面視角中，略呈圓弧狀。突出部32的內端32i，是徑向內側中，與基座板31間之邊界部分的圓弧終端，突出部32的外端32e，是徑向外側中，與基座板31間之邊界部分的圓弧終端。

突出部32之內端32i及外端32e的位置，亦即突出部32的位置及範圍，可適當地決定。在本實施形態的例子中，內端32i，在徑向中，配置成比碟盤本體21的內周緣稍微外側。但是，只要突出部32的前端位於碟盤本體21的範圍內，內端32i亦可配置成比碟盤本體21的內周緣更朝徑向內側。外端32e，在徑向中，配置成比鍵槽24的內端24i稍微內側。

(效果) 在本實施形態的碟煞裝置100中，控制構件30的突出部32朝碟盤本體21側突出，並局部地封閉由轉動構件10、煞車碟盤20的碟盤本體21及鰭片22所區劃的通氣路徑。如此一來，可限制通氣路徑內的通氣量，能降低鐵道車輛行駛時所產生的氣動聲。

在本實施形態的碟煞裝置100中，煞車碟盤20的各鰭片22，在頂面221具有：朝周方向橫越該鰭片的凹部222。控制構件30的突出部32，通過鰭片22的凹部222，並越過複數個鰭片22而延伸於周方向。亦即，延伸於周方向的突出部32之中，對應於鰭片22的部分，被收容於凹部222。因此，製造控制構件30時，不必考慮各鰭片22的位置，且不必避開鰭片22來形成突出部32。據此，能簡潔地製造控制構件30，並能使控制構件30的加工所需的勞力及成本下降。

在本實施形態中，控制構件30的突出部32，位於煞車碟盤20的內周側。因此，可藉由從煞車碟盤20的內周側朝通氣路徑內送風，而比較容易地去除「堵塞於突出部32與煞車碟盤20之間的異物」。據此，能提高碟煞裝置100的維修保養性。

[第2實施形態] 圖5為顯示第2實施形態的碟煞裝置100A之局部的縱剖面圖。本實施形態的碟煞裝置100A，基本上，具有與第1實施形態的碟煞裝置100相同的構造。但是，碟煞裝置100A，控制構件30A之突出部32的位置，與碟煞裝置100不同。

如圖5所示，控制構件30A的突出部32，位於煞車碟盤20A的外周側。伴隨於此，煞車碟盤20A之設於各鰭片22的凹部222，也位於煞車碟盤20A的外周側。

在本實施形態的例子中，凹部222，在煞車碟盤20A的縱剖面視角中，實質上成為矩形。亦即，凹部222，由底面222b、配置於底面222b之兩側的側面222s所區劃。

控制構件30A的突出部32，與第1實施形態相同，從基座板31朝向碟盤本體21的背面212突出。凹部222收容：突出部32之中，對應於鰭片22的部分。突出部32，未接觸碟盤本體21的背面212及凹部222的底面222b。但是，突出部32亦可接觸凹部222之兩側面222s中的至少其中一個。在促使突出部32接觸凹部222之側面222s的其中一個或者雙方的場合中，轉動時突出部32的變形受到抑制。此外，能輕易地執行控制構件30A對煞車碟盤20A的定位。

在本實施形態中，突出部32的內端32i，在徑向中，配置成比鍵槽24的外端24e稍微外側。突出部32的外端32e，在徑向中，配置在比碟盤本體21的外周緣更內側。

在本實施形態的碟煞裝置100A中，也是藉由控制構件30A的突出部32，局部地封閉由轉動構件10、煞車碟盤20A的鰭片22及碟盤本體21所區劃的通氣路徑。因此，可限制通氣路徑內的通氣量，能降低鐵道車輛行駛時所產生的氣動聲。

控制構件30A的突出部32，與第1實施形態相同，通過鰭片22的凹部222，並越過複數個鰭片22而延伸於周方向。因此，製造控制構件30A時，不必考慮各鰭片22的位置，且不必避開鰭片22來形成突出部32。據此，能簡潔地執行控制構件30A的製造，並能使控制構件30A的加工所需的勞力及成本下降。

以上，雖然說明了本發明的實施形態，但本發明並不侷限於上述實施形態，在不脫離本發明要旨的範圍內，能有各式各樣的變更。

在上述第1實施形態中，控制構件30的突出部32位於煞車碟盤20的內周側。在上述第2實施形態中，控制構件30A的突出部32位於煞車碟盤20A的外周側。然而，突出部32的位置，並不侷限於這些實施形態所展示的例子。舉例來說，可在從轉動構件10之板部13的內周緣到外周緣的範圍，使突出部32朝徑向適當地移動。亦即，可將突出部32的內端32i及外端32e，在板部13的內周緣到外周緣的範圍內，配置於任意的位置。但是，以不和鍵及連結構件40發生干涉的方式，配置突出部32。

在上述實施形態中，設於鰭片22的凹部222，在煞車碟盤20、20A的縱剖面視角中，成為L字型或者矩形。然而，凹部222的形狀並不侷限於此。凹部222，亦可具有沿著控制構件30、30A之突出部32的形狀。

在上述實施形態中，控制構件30、30A的基座板31及突出部32，在俯視視角中實質上成為圓環狀。然而，控制構件30、30A，亦可在周方向中分割成複數個。控制構件30、30A，舉例來說，亦可在周方向中一分為二、或亦可一分為四。

100,100A:碟煞裝置 10:轉動構件 20,20A:煞車碟盤 21:碟盤本體 212:背面 22:鰭片 221:頂面 222:凹部 30,30A:控制構件 31:基座板 32:突出部

[圖1]圖1為顯示第1實施形態的鐵道車輛用碟煞裝置之概略構造的縱剖面圖。 [圖2]圖2為圖1顯示之碟煞裝置所含有的煞車碟盤的背面圖。 [圖3]圖3為圖1顯示之碟煞裝置所含有的控制構件的俯視圖。 [圖4]圖4為圖3的IV-IV剖面圖。 [圖5]圖5為顯示第2實施形態的鐵道車輛用碟煞裝置之局部的縱剖面圖。

10:轉動構件 13:板部 20:煞車碟盤 21:碟盤本體 22:鰭片 24:鍵槽 24i:內端 30:控制構件 31:基座板 32:突出部 32e:外端 32i:內端 211:滑動面 212:背面 221:頂面 222:凹部 222b:底面 222s:側面 312:開口

Claims (3)

1. 一種碟煞裝置，是鐵道車輛用的碟煞裝置，具備： 轉動構件，安裝於前述鐵道車輛的車軸； 煞車碟盤，含有：環狀的碟盤本體，具有與前述轉動構件相對向的背面；複數個鰭片，在前述背面上配置成放射狀； 控制構件，用來控制前述複數個鰭片中，在前述煞車碟盤的周方向中相鄰之鰭片間的通氣量，並且含有：基座板，被挾持於前述轉動構件與前述鰭片之間；突出部，從前述基座板朝前述碟盤本體突出， 在前述相鄰的鰭片之各自的頂面，形成有於前述周方向橫越該鰭片的凹部， 前述突出部，從前述相鄰的鰭片之其中一個到另一個，通過前述凹部而延伸於前述周方向。
2. 如請求項1所記載的碟煞裝置，其中前述突出部，位於前述煞車碟盤的內周側。
3. 如請求項1所記載的碟煞裝置，其中前述突出部，位於前述煞車碟盤的外周側。

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