(57)【要約】 【課題】  摺動部で車輪と締結するブレーキディスクの、制動中に発生する熱膨張に対して、ボルトへの負荷を可及的に抑制すること。【解決手段】  摺動部１２をボルト５で締結するブレーキディスク１１である。前記摺動部１２に設けた締結孔１２ａの中心と、最も内周側で車輪４と接触する位置との半径方向の距離をｄ1、前記締結孔１２ａの中心と、最も外周側で車輪４と接触する位置との半径方向の距離をｄ2、前記摺動部１２に設けられた摺動面１２ｂの半径方向長さをＬとするとき、ｄ2／Ｌが０．２５以上で、ｄ1／ｄ2が０．３〜１．５となるようにする。【効果】  ボルトの疲労破壊を抑制することができる結果、長期間の使用に耐え得るようになる。【選択図】  図１
2006009862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動部をボルトで締結するブレーキディスクであって、
前記摺動部に設けた締結孔の中心と、最も内周側で車輪と接触する位置との半径方向の距離をｄ1、
前記締結孔の中心と、最も外周側で車輪と接触する位置との半径方向の距離をｄ2、
前記摺動部に設けられた摺動面の半径方向長さをＬとするとき、
ｄ2／Ｌが０．２５以上で、ｄ1／ｄ2が０．３〜１．５となるようにしたことを特徴とする鉄道車両用ブレーキディスク。
【請求項２】
前記ブレーキディスクの内周部および外周部における車輪との接触部の周方向接触幅について、
連続して接触する前記周方向接触幅をＷ1、全周にわたる前記周方向接触幅Ｗ1の合計をＷ2とするとき、
前記内周部と前記外周部それぞれで、Ｗ1が１０ｍｍ以上で、Ｗ2が２４０ｍｍ以上あることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用ブレーキディスク。
【請求項３】
摺動部をボルトとナットで締結するブレーキディスクであって、
前記ナットの座面またはボルト頭の座面とブレーキディスクの間にそれぞれ弾性体を配置し、
前記ボルトの軸方向に前記弾性体あるいは前記ボルトを１ｍｍ変位させるのに必要な荷重をそれぞれの弾性係数あるいはばね定数とし、
１本のボルトに対して配置されるすべての弾性体の弾性係数を合成した値をｋ1、前記ボルトのばね定数をｋ2とするとき、ｋ1／ｋ2が１．０以下であることを特徴とする鉄道車両用ブレーキディスク。
【請求項４】
摺動部をボルトとナットで締結するブレーキディスクであって、
前記ナットの座面またはボルト頭の座面とブレーキディスクの間にそれぞれ弾性体を配置し、
前記ボルトの軸方向に前記弾性体あるいは前記ボルトを１ｍｍ変位させるのに必要な荷重をそれぞれの弾性係数あるいはばね定数とし、
１本のボルトに対して配置されるすべての弾性体の弾性係数を合成した値をｋ1、前記ボルトのばね定数をｋ2とするとき、ｋ1／ｋ2が１．０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両用ブレーキディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として鉄道車両用のブレーキディスクのうちで、摺動部をボルトで締結するものについて、ボルトの負荷を低減することにより、長期間の使用に耐え得ることが可能なブレーキディスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両や自動車及び自動二輪車等の陸上輸送機械の制動装置として、ブロックブレーキ、ドラムブレーキ、ディスクブレーキなどが使用されている。そして、近年では、車両の高速化や大型化に伴い、ディスクブレーキが多用されるようになってきている。
【０００３】
ディスクブレーキとは、ブレーキディスクとブレーキライニングとの摩擦により制動力を得る装置であり、通常、ボルトにより車軸または車輪に取り付けたドーナツ形の円盤状ディスクの摺動面に、ブレーキライニングを押し付けることにより制動力を得、車軸または車輪の回転を制動して車両の速度を制御する。この摺動面を有する円盤状のディスクをブレーキディスクと称する。
【０００４】
このブレーキディスクの中で、鉄道車両用ブレーキディスクには、側ディスクと軸マウントディスクがある。このうち側ディスクとは、車輪の側面に締結されるブレーキディスクであり、軸マウントディスクとは、車軸に締結されるブレーキディスクである。以下、本明細書において、ブレーキディスクと言うときは、側ディスクと軸マウントディスクの両者を指すものとする。
【０００５】
図６は従来型の鉄道車両用側ディスクの形状を示し、（ａ）はブレーキディスクの１／４を示す半径方向−周方向平面図、（ｂ）は断面を示す半径方向−軸方向断面図である。同図（ａ）、（ｂ）に示すように、一般にブレーキディスク１は、片側に摺動面２ａを備える摺動部２と、車輪に締結するための締結孔３ａを備える締結部３とから構成されている。
【０００６】
図７は従来型の鉄道車両用ブレーキディスクが車輪に取り付けられた状態を模式的に示す半径方向−軸方向断面図である。同図に示すように、ブレーキディスク１は、車輪４の両側面に締結部材であるボルト５とナット（図示せず）によって締結され、一体的に回転するように取付けられている。
【０００７】
そして、ブレーキディスク１の摺動面２ａに対向する位置には、摺動面方向に移動可能なブレーキライニング６がそれぞれ取り付けられ、制動時には、ブレーキライニング６がブレーキディスク１側に移動して車輪４の両側面から強く狭圧し、この摩擦力によって車輪４を介して車軸の回転を制動して車両を停止させる。
【０００８】
ところで、新幹線等の高速鉄道車両では、ブレーキディスクの回転速度や慣性力が非常に大きいため、制動中のブレーキディスクの温度上昇は著しく大きくなる。そのため、ブレーキディスクの熱変形がしばしば問題となるが、この熱変形を抑制させる技術として、摺動部で車輪と締結するブレーキディスクが開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３１１４４１号公報
【０００９】
図８は前記の特許文献１において開示された、摺動部で車輪と締結するブレーキディスクの代表的なものについて、車輪との締結状態を表した半径方向−軸方向断面図である。同図に示すように、このブレーキディスク１は摺動部２に設けた締結孔２ｂにボルト５を挿入することで車輪４と締結される。これによって、ブレーキディスク１が軸方向に変形しようとするのをボルト５によって抑えることができ、従来型のブレーキディスクに比べて熱変形を低減することが可能となる。
【００１０】
しかしながら、この締結方法ではブレーキディスクの熱膨張が直接ボルトに負荷されることになるため、１回のブレーキによって発生するボルトの応力変動は、図６に示したような従来型のブレーキディスクに比べむしろ大きくなる。そのため、ボルトの疲労破壊の危険性が増加することとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように摺動部で車輪と締結するブレーキディスクの場合には、ブレーキディスクの熱膨張にともなうボルトへの負荷が過大となり、疲労破壊を起こす危険性が生じる。
【００１２】
ところで、ブレーキディスクは、制動中、温度勾配を生じるため、一様に熱膨張することはない。このため、ボルトは制動中に軸方向への引張り変形のみならず、曲げ変形も受ける可能性がある。一般的に、引張りと曲げの負荷を同時に受けると、疲労破壊を起こす危険性は増加する傾向にある。
【００１３】
本発明が解決しようとする問題点は、摺動部で車輪と締結するブレーキディスクでは、ブレーキディスクの熱膨張にともない、ボルトが過大な引張りと曲げの負荷を同時に受け、疲労破壊を起こす危険性が増加するという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の課題は、摺動部で車輪と締結するブレーキディスクの、制動中におけるボルトへの負荷を低減することにある。ボルトは、制動中、引張りと曲げの負荷を受けるため、引張り、曲げのどちらか、あるいは両方の負荷を低減することでボルトの疲労破壊を抑制することができる。
【００１５】
ボルトが受ける曲げ負荷は、制動中におけるブレーキディスクの不均一な熱膨張によって生じる。図９は制動中におけるブレーキディスク１の変形を、その変形量を拡大して示したものであるが、制動中、ブレーキディスク１は、図９に示すように、車輪４との接触位置ｐを支点にアーチ型に変形する。このとき、ボルトが曲げ変形を受けないようにするには、締結孔２ｂの位置をアーチの頂点付近にもってくる必要がある。それはすなわち、ブレーキディスク１の内外周における車輪４との接触位置ｐと締結孔２ｂとの位置関係を適正なものとすることにほかならない。
【００１６】
ただし、ブレーキディスクの内外周における車輪接触部において、制動中の接触面圧が過大となると、ブレーキディスクあるいは車輪が塑性変形する可能性がある。また、繰返しのブレーキによってこの塑性変形が大きくなると、制動中のアーチ型の変形における頂点の位置がずれてしまう。その結果、ボルトの曲げ負荷が発生する可能性がある。
【００１７】
また、前記接触面圧が大きくなると、ブレーキディスクと車輪の疲労寿命を低下させることとなる。ブレーキディスクの内周、外周における車輪接触部の接触面圧を低減するためには、この接触部の周方向接触幅を十分に確保する必要がある。
【００１８】
一方、ボルトの引張り負荷は、ブレーキディスクが熱膨張して軸方向に変形することによって発生する。この引張り負荷を低減する方法としては、ナットまたはボルト頭の座面とブレーキディスク間に比較的弾性係数（ここでは、１ｍｍ変形するのに必要な荷重のこと）の小さな弾性体を挿入することが考えられる。この弾性体が変形することでボルトの引張り負荷を低減することが可能となるからである。
【００１９】
以上の考え方に基づき、発明者らは有限要素解析によって、ブレーキディスクの内外周における車輪との接触位置と締結孔との適正な位置関係、ブレーキディスクの内外周における車輪との周方向接触幅、ナットおよびボルト頭の座面とブレーキディスク間に挿入する弾性体の適正な弾性係数をそれぞれ検討した結果に基づき、以下のような本発明を成立させた。
【００２０】
すなわち、第１の本発明の鉄道車両用ブレーキディスクは、
ブレーキディスクの内外周における車輪との接触位置と締結孔との位置関係を適正化することにより、ボルトへの曲げ負荷を低減し、ボルトの耐久性を確保するために、
摺動部をボルトで締結するブレーキディスクの、
前記摺動部に設けた締結孔の中心と、最も内周側で車輪と接触する位置との半径方向の距離をｄ1、
前記締結孔の中心と、最も外周側で車輪と接触する位置との半径方向の距離をｄ2、
前記摺動部に設けられた摺動面の半径方向長さをＬとするとき、
ｄ2／Ｌが０．２５以上で、ｄ1／ｄ2が０．３〜１．５となるようにしたことを最も主要な特徴としている。
【００２１】
この第１の本発明において、前記ｄ2／Ｌが０．２５以上で、ｄ1／ｄ2が０．３〜１．５となるようにするのは、発明者らの有限要素解析を検討した結果に基づくもので、後述の図３（ａ）（ｂ）に示すように、ボルトに作用する曲げ応力の変動（制動中の最大応力から最小応力を引いた値）が大幅に減少し、曲げ応力による疲労破壊の危険性が減少するからである。発明者らの解析結果では、より曲げ変形を抑制するためには、ｄ2／Ｌが０．３以上で、ｄ1／ｄ2が０．５〜１．２とするのが好ましいことが判明している。
【００２２】
また、前記第１の本発明の鉄道車両用ブレーキディスクにおいて、
前記ブレーキディスクの内周部および外周部における車輪との接触部の周方向接触幅について、
連続して接触する前記周方向接触幅をＷ1、全周にわたる前記周方向接触幅Ｗ1の合計をＷ2とするとき、
前記内周部と前記外周部それぞれで、Ｗ1が１０ｍｍ以上で、Ｗ2が２４０ｍｍ以上となるようにした場合には、
ブレーキディスクの内外周における車輪との周方向接触幅が十分に確保でき、制動中の接触面圧が低減できることにより、ボルトへの曲げ負荷がさらに低減し、ボルトの長寿命化が可能となる。
【００２３】
前記Ｗ1が１０ｍｍ以上で、Ｗ2が２４０ｍｍ以上となるようにするのは、発明者らの有限要素解析を検討した結果に基づき、制動中の最大面圧がブレーキディスクと車輪の降伏応力のうち低い方の値に対して、１．２倍以下となるようにしたもので、後述の実施結果からもその有効性は明らかである。発明者らの解析結果では、十分に接触面圧を低減するためには、前記Ｗ1は連続した部分で１５ｍｍ以上あるのが好ましく、Ｗ2が３６０ｍｍ以上あるのが好ましいことが判明している。このときの制動中の最大面圧はブレーキディスクと車輪の降伏応力のうち低い方の値に対して、１．０倍以下となるようにしている。
【００２４】
本発明において、内周部、外周部とは、制動中の接触面圧が最も高くなる範囲である、最も内周側あるいは外周側で車輪と接触する位置から半径方向に１０ｍｍの領域を含んだ部分をいい、周方向接触幅とは、前記領域内の最大値をいう。
【００２５】
また、第２の本発明の鉄道車両用ブレーキディスクは、
ナットの座面またはボルト頭の座面とブレーキディスクの間にそれぞれ挿入する弾性体の弾性係数を適正化することにより、ボルトへの引張り負荷を低減し、ボルトの耐久性を確保するために、
摺動部をボルトとナットで締結するブレーキディスクの、
前記ナットの座面またはボルト頭の座面とブレーキディスクの間にそれぞれ弾性体を配置し、
前記ボルトの軸方向に前記弾性体あるいは前記ボルトを１ｍｍ変位させるのに必要な荷重をそれぞれの弾性係数あるいはばね定数とし、
１本のボルトに対して配置されるすべての弾性体の弾性係数を合成した値をｋ1、前記ボルトのばね定数をｋ2とするとき、ｋ1／ｋ2が１．０以下であることを主要な特徴としている。
【００２６】
この第２の本発明において、前記ｋ1／ｋ2が１．０以下となるようにするのは、発明者らの有限要素解析を検討した結果に基づくもので、後述の図３（ｃ）に示すように、ボルトに作用する引張り応力の変動が大幅に減少し、引張り応力による疲労破壊の危険性が減少するからである。発明者らの解析結果によれば、よりその効果を発揮するためには、ｋ1／ｋ2を０．４以下とするのが好ましい。
【００２７】
但し、ｋ1が小さすぎると弾性体の負荷が増大し、弾性体の強度が確保できなくなる可能性があるため、弾性体の強度が確保できるようにｋ1の下限を設定するのが好ましく、具体的には０．１以上とするのが好ましい。ｋ1の下限の設定方法としては、例えば制動中における弾性体の最大応力が材料の降伏応力以下となるように、ｋ1の下限値を決める方法が考えられる。
【００２８】
前記弾性体の種類や形状については特に限定されず、たとえば皿ばね座金、ばね座金、コイルばねなどのほか、ゴムでもよい。また、配置位置はナット側とボルト頭側のどちらか一方でも構わないし、両方に配置しても構わない。
【００２９】
この第２の本発明を前記第１の本発明に適用したものが第３の本発明である。この第３の本発明によれば、ボルトへの曲げ負荷と引張り負荷を共に低減できることになって、ボルトの耐久性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の鉄道車両用ブレーキディスクは、摺動部で車輪と締結するブレーキディスクの制動中における熱膨張に対して、ボルトへの曲げ負荷を低減するような適正なブレーキディスク形状、またはボルトへの引張り負荷を低減するような適正な弾性係数の弾性体を用いることで、ボルトの疲労破壊を抑制することができるという利点がある。そして、その結果、長期間の使用に耐え得るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態を示しており、鉄道車両用ブレーキディスクの１／４を示す半径方向−周方向平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図を示したものである。
【００３２】
図１及び図２に示すように、本発明のブレーキディスク１１は、摺動部１２に締結孔１２ａを有し、例えば円周方向に均等な角度位置に配置した１２本のボルト５で車輪４と締結するようになっている。
【００３３】
本発明の鉄道車両用ブレーキディスク１１では、ボルト５の本数は少なすぎるとボルト５への負荷が過大となるため、６本以上とするのが好ましい。逆に多すぎるとブレーキディスク１１の締結孔１２ａが多くなり、ブレーキディスク１１の強度低下や摩擦特性の劣化を招くため、１８本以下とするのが好ましい。また、ボルト５には１本１本均等に負荷がかかるようにするのが効率的であるため、周方向に均等に、半径方向に同じ位置に配置するのが好ましい。
【００３４】
そして、この締結孔１２ａの中心と最も内周側で車輪４と接触する位置との半径方向の距離ｄ1をたとえば５０ｍｍ、締結孔１２ａの中心と最も外周側で車輪４と接触する位置との半径方向の距離ｄ2をたとえば４５ｍｍ、摺動面１２ｂの半径方向長さＬをたとえば１５０ｍｍとなすことで、ｄ2／Ｌが０．３００で、ｄ1／ｄ2が１．１１１となるようにしている。このような構成によって、ブレーキディスク１１の不均一な熱膨張に対して、ボルト５に曲げ変形が生じるのを効果的に抑制することができる。
【００３５】
図１においてハッチングで示した領域は、ブレーキディスク１１を車輪４に締結したときに、車輪４と接触する領域を示したものであるが、この図１に示した例では、車輪４との周方向接触幅Ｗ1は内周部１４、外周部１５とも連続して１５ｍｍで、全周にわたって１５ｍｍ×２４個で合計３６０ｍｍ（＝Ｗ2）であり、制動中に接触面圧が過大となるのを抑制することができる。
【００３６】
本発明ではブレーキディスク１１と車輪４の接触位置に関して、半径方向の位置、あるいは周方向の幅は前述のように限定するが、周方向の位置は特に限定しない。ただし、ボルト５の締結孔１２ａの中心と接触位置の周方向における距離があまりに離れすぎると、十分に効果が発揮できない可能性があるため、締結孔１２ａの中心からブレーキディスクの円周方向に±３０°の角度範囲内で接触するようにするのが適当であり、より好ましくは締結孔１２ａの中心からブレーキディスクの円周方向に±１０°の角度範囲内で接触するようにする。
【００３７】
さらに図１、図２に示した例では、ボルト５の引張り負荷を低減するため、ボルト頭（図示しない）の座面とブレーキディスク１１の間、および、ナット７の座面７ａとブレーキディスク１１の間に、それぞれ弾性体としてたとえば単体のばね定数ｋ１＊が２０２ｋＮ／ｍｍの皿ばね座金１３を挿入している。これによってナット側とボルト頭側の皿ばねの合成ばね定数ｋ1はｋ１＊／２＝１０１ｋＮ／ｍｍとなる。
【００３８】
この図１、図２に示すブレーキディスク１１のボルト５は、ばね定数ｋ2が４４０ｋＮ／ｍｍであるため、ｋ1／ｋ2が０．２３０となって、ブレーキディスク１１が熱膨張した場合には、皿ばね座金１３が大きく変形して、ボルト５の引張り負荷を低減することが可能となる。
【００３９】
本発明の鉄道車両用ブレーキディスクでは、鋳鉄、鋳鋼、鍛鋼、Ａｌ基複合材料など、熱的特性の異なる材質の材料を使用しても同じ効果が得られることを確認している。
【実施例】
【００４０】
以下、摺動部で締結するブレーキディスクについて、ボルトの曲げ、引張り負荷を低減するブレーキディスクの最適な形状を検討するため、鍛造により成型した鋼製（鍛鋼製）鉄道車両用ブレーキディスクを対象に有限要素解析を実施した結果について説明する。
【００４１】
有限要素解析は、走行速度が４００ｋｍ／ｈから非常ブレーキに相当する条件で実施した。対象としたブレーキディスクは新幹線用のブレーキディスクで、いずれも内径が４２０ｍｍ、外径が７２０ｍｍ、最大板厚が４６ｍｍである。
【００４２】
また、いずれのブレーキディスクも１２本のボルトで周方向に等間隔に締結するようになっている。そして、締結孔の半径方向の位置は、中心が直径５６０ｍｍの円上になるように配置されている。ボルトはねじ部外径１８ｍｍ（呼び：Ｍ１８）のものを用いた。
【００４３】
下記の表１および表２に検討したブレーキディスクをまとめて示す。
表１は本発明の実施例を、表２は比較例を示したもので、表１および表２中のｄ1は締結孔の中心と最も内周側で車輪と接触する位置との半径方向の距離を、ｄ2は締結孔の中心と最も外周側で車輪と接触する位置との半径方向の距離を、Ｌは摺動面の半径方向長さをそれぞれ表している。
【００４４】
また、ｋ1は弾性体の弾性係数（ボルト軸方向に１ｍｍ変位するのに必要な荷重）の合成値を、ｋ2はボルトのばね定数をそれぞれ表している。さらに、Ｗ1は内周部または外周部におけるブレーキディスクと車輪の周方向接触幅の最小値を、Ｗ2は内周部または外周部におけるブレーキディスクと車輪の周方向接触幅の全周にわたる合計値をそれぞれ示している。
【００４５】
【表１】
2006009862.tif 000003
【００４６】
【表２】
2006009862.tif 000004
【００４７】
実施例１〜９は、ボルトの曲げ負荷を低減することを目的として、ｄ2／Ｌ、ｄ1／ｄ2の値を適正化したブレーキディスクであり、実施例１０〜１４はボルトの引張り負荷を低減することを目的として、弾性係数（本実施例ではばね定数、以下、ばね定数と言う。）の適正な弾性体（本実施例では座金、以下、座金と言う。）をボルト頭の座面とブレーキディスクの間、またはナットの座面とブレーキディスクの間にそれぞれ挿入したものである。
【００４８】
また、実施例１５、１６は、曲げ負荷と引張り負荷の両方を低減することを目的に、ｄ2／Ｌ、ｄ1／ｄ2の値を適正化するとともに、ばね定数の適正な座金をボルト頭の座面とブレーキディスクの間、ナットの座面とブレーキディスクの間にそれぞれ挿入したものである。
【００４９】
さらに、実施例３、５、６、９、１１、１２、１６は、内周部および外周部における周方向接触幅を十分に確保し、接触面圧を低下させて、よりボルト、ブレーキディスク、車輪の長寿命化を可能としたブレーキディスクである。
【００５０】
一方、比較例ａ〜ｅはｄ2／Ｌ、ｄ1／ｄ2のいずれかの値が適正でなく、内周部および外周部における周方向接触幅も十分に確保できていないブレーキディスクである。また、比較例ｄ、ｅはボルト頭の座面とディスクブレーキの間、ナットの座面とディスクブレーキの間にそれぞれ座金を挿入しているが、そのばね定数が適正な値ではない場合の例である。
【００５１】
下記表３に、検討したブレーキディスクに非常ブレーキをかけた時のボルト応力変動（最大応力−最小応力）をねじ部の公称応力（荷重／ねじの有効断面積）で示す。また、内周部および外周部のブレーキディスクと車輪の接触部における最大接触面圧を、車輪の降伏応力４５０ＭＰａとの比で示す。さらに、表３にはボルトの疲労強度を評価した結果として、４００ｋｍ／ｈから非常ブレーキを１００回負荷したときに、ねじ部にき裂が発生するかどうかを、別途実施したボルト単体の曲げと引張りを重畳させた疲労試験結果から評価したものを示している。表３中では、き裂が発生しないものを○、き裂が発生するものを△、ブレーキ１００回未満で破断したものを×としている。
【００５２】
【表３】
2006009862.tif 000005
【００５３】
図３に表３に示した結果のうち、ボルトの応力変動をグラフ化して示す。同図（ａ）は曲げ応力変動とｄ2／Ｌの関係を、同図（ｂ）は曲げ応力変動とｄ1／ｄ2の関係を、同図（ｃ）は引張り応力変動とｋ1／ｋ2の関係をそれぞれ示す。
【００５４】
同図に示すように、実施例の場合はいずれも比較例に比べ曲げ応力変動または引張り応力変動が大幅に低減できており、表３のき裂発生評価に示すように、高負荷の繰返しブレーキに対して、ボルトの耐久性を向上させる効果が確認できていることが分かる。また、表３より、周方向の接触幅を十分に確保した実施例３、５、６、９、１１、１２、１６は、接触面圧が低減されていることが分かる。この結果、ボルトの負荷が軽減され、ボルトをより長寿命化することができる。
【００５５】
また、図４（ａ）は前記実施例１６における接触領域にハッチングを付して示したものであるが、実施例１６のＷ2を１／２にした場合（図４（ｂ）参照）に比べて接触領域が拡大し、車輪との接触面圧が低減されていることが分かる。
【００５６】
本発明は上記の例のように締結部間に接触領域を別途介在させたものに限らず、図５に示すように締結部間に接触領域を介在させないものでも良いなど、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上の本発明は、鉄道車両用のブレーキディスクに限らず、自動車や自動二輪車等のブレーキディスクであっても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の鉄道車両用ブレーキディスクの一実施形態を示す図で、１／４を示す半径方向−周方向平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明品の適正なブレーキディスク形状を検討するために実施した有限要素解析結果であり、（ａ）はボルトの曲げ応力変動と締結孔の中心と最も外周側で車輪と接触する位置の半径方向距離ｄ2と摺動面の半径方向長さＬの比ｄ2／Ｌとの関係を表す図、（ｂ）はボルトの曲げ応力変動と締結孔の中心と最も内周側で車輪と接触する位置の半径方向距離ｄ1と締結孔の中心と最も外周側で車輪と接触する位置の半径方向距離ｄ2の比との関係を表す図、（ｃ）はボルトの引張り応力変動とボルト頭部の座面側とブレーキディスクの間と、ナットの座面側とブレーキディスクの間にそれぞれ挿入した弾性体の合成弾性係数（ボルト軸方向に１ｍｍ変位するのに必要な荷重）ｋ1とボルトのばね定数ｋ2の比ｋ1／ｋ2の関係を表す図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施例における接触領域の一例を示した図、（ｂ）は比較例における接触領域の一例を示した図である。
【図５】本発明に適用するブレーキディスクの他の例を説明する図である。
【図６】従来型の鉄道車両用ブレーキディスクの形状を示す図であり、（ａ）は鉄道車両用ブレーキディスクの１／４を示す半径方向−周方向平面図、（ｂ）は鉄道車両用ブレーキディスクの断面の１／２を示す半径方向−軸方向断面図である。
【図７】従来型の鉄道車両用ブレーキディスクが車輪と締結された様子を模式的に表した半径方向−軸方向断面図である。
【図８】摺動部で車輪と締結する鉄道車両用ブレーキディスクの代表的な例について、車輪と締結された様子を模式的に示す半径方向−軸方向断面図である。
【図９】摺動部で車輪と締結する鉄道車両用ブレーキディスクのブレーキ中の熱膨張による変形を、変形量を拡大して表した半径方向−軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
４    車輪
５    ボルト
６    ブレーキライニング
７    ナット
１１    ブレーキディスク
１２    摺動部
１２ａ    締結孔
１２ｂ    摺動面
１３    皿ばね座金
１４    内周部
１５    外周部
【図１】
2006009862.tif 000006
【図２】
2006009862.tif 000007
【図３】
2006009862.tif 000008
【図４】
2006009862.tif 000009
【図５】
2006009862.tif 000010
【図６】
2006009862.tif 000011
【図７】
2006009862.tif 000012
【図８】
2006009862.tif 000013
【図９】
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