(57)【要約】【課題】  強度に優れ製造が容易で安価であり長寿命化を図ることができるブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置を提供する。【解決手段】  ブレーキディスク５は、摩擦面５ａが表面処理された部材であり、制動時に制輪子３が摩擦面５ａに押し付けられる。摩擦面５ａは、制輪子３と接触するしゅう動面（ブレーキ面）であり、熱応力による微小亀裂の発生を抑制するとともに微小亀裂が発生したときにこの微小亀裂の進展を抑制し、耐熱亀裂特性が向上するように硬化処理されている。硬化処理層５ｂは、摩擦面５ａの表層に硬化処理されて形成された部分であり、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機質素材粒子を摩擦面５ａに所定の圧力で噴射するシャットピーニング処理によって形成されている。【選択図】      図１
2006336812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦面が表面処理されたブレーキディスクであって、
前記摩擦面の表層に硬化処理層が形成されていること、
を特徴とするブレーキディスク。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキディスクにおいて、
前記硬化処理層は、ショットピーニング処理によって形成されていること、
を特徴とするブレーキディスク。
【請求項３】
請求項１に記載のブレーキディスクにおいて、
前記硬化処理層は、熱処理によって形成されていること、
を特徴とするブレーキディスク。
【請求項４】
ブレーキディスクの摩擦面を表面処理するブレーキディスクの表面処理方法であって、
前記摩擦面の表層に硬化処理層を形成する硬化処理工程を含むこと、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理方法。
【請求項５】
請求項４に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、
前記硬化処理工程は、ショットピーニング処理工程を含むこと、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、
前記ショットピーニング処理工程は、前記摩擦面に所定の圧力で粒子を噴射する工程であること、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理方法。
【請求項７】
請求項４に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、
前記硬化処理工程は、熱処理工程を含むこと、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、
前記熱処理工程は、
前記摩擦面を焼なましする焼なまし工程と、
前記焼なまし工程後の前記摩擦面を焼入れする焼入れ工程と、
前記焼入れ工程後の前記摩擦面を焼もどしする焼もどし工程とを含むこと、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理方法。
【請求項９】
ブレーキディスクの摩擦面を表面処理するブレーキディスクの表面処理装置であって、
前記摩擦面の表層に硬化処理層を形成する硬化処理手段を備えること、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のブレーキディスクの表面処理装置において、
前記硬化処理手段は、前記摩擦面をショットピーニング処理すること、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理装置。
【請求項１１】
請求項９に記載のブレーキディスクの表面処理装置において、
前記硬化処理手段は、前記摩擦面を熱処理すること、
を特徴とするブレーキディスクの表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、摩擦面が表面処理されたブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線などの鉄道車両には、ブレーキディスクに制輪子を圧着させてブレーキ力を得るディスクブレーキ装置が搭載されており、このようなブレーキディスクには優れた熱伝導性、耐摩耗性及び耐熱性が要求されている。このため、従来のブレーキディスクは、例えば、ディスク本体の裏面の放熱用フィンの形状や数を変更したり、ディスク形状を二分割構造から一体構造に変化させたり、ディスク素材自体を鋳鉄から鋳鉄と鍛鋼とのクラッド構造や鍛造品に変更したりして、熱伝導性、耐摩耗性及び耐熱性を向上させている。
【０００３】
従来のブレーキディスク（従来技術１）は、ディスク本体の裏面に多数の放熱用フィンを形成している（例えば、特許文献１参照）。この従来技術１では、摩擦面の過大な発熱による熱膨張をディスク本体の厚さ方向に逃がし、ディスク本体の周方向の熱応力を緩和してクラックや変形の発生を防止している。また、従来のブレーキディスク（従来技術２）は、周方向にディスク本体を二分割して分割面で突き合わせ、半径方向に移動可能なように固定している（例えば、特許文献２参照）。この従来技術２では、ディスク本体が摩擦熱によって膨張しても、分割されたディスク本体が径方向に移動可能であるため、ディスク本体との結合部分に無理な力が加わるのを防止している。また、従来のブレーキディスク（従来技術３）は、アルミニウム合金を鍛造又は鋳造して成形したディスク本体を鋳型内に設置して予熱し、アルミニウム又はアルミニウム合金にセラミックス粒子又はセラミックス繊維を分散させた複合材料の溶湯をこのディスク本体の摩擦面に流し込み一体化鍛造して製造されている（例えば、特許文献３参照）。この従来技術３では、アルミニウム合金によってディスク本体を成形することによって軽量化を図るとともに、複合材料によって耐摩耗性を向上させている。さらに、従来のブレーキディスク（従来技術４）は、アルミニウム合金からなるディスク本体の表面にめっき又は溶射によって摩擦面となる硬化層が形成されている（例えば、特許文献４参照）。この従来技術４では、ディスク本体の表面をショットピーニング処理した後に溶射又はめっきにより硬化層を形成して耐摩耗性を高めている。この従来技術４では、ショットピーニング処理することによってディスク本体の表面に凹凸面を形成し、この凹凸面と硬化層との固着面積を増加させこれらの結合度を向上させている。
【０００４】
【特許文献１】特開2000-170805号公報
【０００５】
【特許文献２】特開2003-130102号公報
【０００６】
【特許文献３】特開平10-89389号公報
【０００７】
【特許文献４】特開2002-61685号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術１では、ディスク本体の裏面に多数の放熱用フィンを形成する必要があるため、特別の金型を製作する必要がありコストが高くなる問題点があった。また、従来技術２では、径方向に移動可能なようにディスク本体を分割構造にする必要があり、製造や組立に手間がかかる問題点があった。また、従来技術３では、ディスク本体と複合材料とを熱間鍛造などによって一体化する必要があり、製造工程が複雑になり製造に手間がかかる問題点があった。さらに、従来技術４では、ディスク本体の表面に溶射又はめっきによって硬化層を形成しているため、高速で走行する新幹線などの鉄道車両に使用した場合には硬化層とディスク本体との結合状態を長時間維持できない問題点があった。
【０００９】
この発明の課題は、強度に優れ製造が容易で安価であり長寿命化を図ることができるブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、摩擦面（５ａ）が表面処理されたブレーキディスクであって、前記摩擦面の表層に硬化処理層（５ｂ；５ｅ）が形成されていることを特徴とするブレーキディスク（５）である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載のブレーキディスクにおいて、前記硬化処理層（５ｂ）は、ショットピーニング処理によって形成されていることを特徴とするブレーキディスクである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１に記載のブレーキディスクにおいて、前記硬化処理層（５ｅ）は、熱処理によって形成されていることを特徴とするブレーキディスクである。
【００１３】
請求項４の発明は、ブレーキディスク（５）の摩擦面（５ａ）を表面処理するブレーキディスクの表面処理方法であって、前記摩擦面の表層に硬化処理層（５ｂ；５ｅ）を形成する硬化処理工程を含むことを特徴とするブレーキディスクの表面処理方法である。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、前記硬化処理工程は、ショットピーニング処理工程を含むことを特徴とするブレーキディスクの表面処理方法である。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、前記ショットピーニング処理工程は、前記摩擦面に所定の圧力で粒子（６）を噴射する工程であることを特徴としているブレーキディスクの表面処理方法である。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項４に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、前記硬化処理工程は、熱処理工程を含むことを特徴とするブレーキディスクの表面処理方法である。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項７に記載のブレーキディスクの表面処理方法において、前記熱処理工程は、前記摩擦面を焼なましする焼なまし工程（＃１１０）と、前記焼なまし工程後の前記摩擦面を焼入れする焼入れ工程（＃１２０）と、前記焼入れ工程後の前記摩擦面を焼もどしする焼もどし工程（＃１３０）とを含むことを特徴とするブレーキディスクの表面処理方法である。
【００１８】
請求項９の発明は、ブレーキディスク（５）の摩擦面（５ａ）を表面処理するブレーキディスクの表面処理装置であって、前記摩擦面の表層に硬化処理層（５ｂ；５ｅ）を形成する硬化処理手段（８；１２）を備えることを特徴とするブレーキディスクの表面処理装置（７）である。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項９に記載のブレーキディスクの表面処理装置において、前記硬化処理手段（８）は、前記摩擦面をショットピーニング処理することを特徴とするブレーキディスクの表面処理装置である。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項９に記載のブレーキディスクの表面処理装置において、前記硬化処理手段（１２）は、前記摩擦面を熱処理することを特徴とするブレーキディスクの表面処理装置である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によると、強度に優れ製造が容易で安価であり長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクを備える車輪の縦断面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの平面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの断面図である。以下では、新幹線などの鉄道車両のディスクブレーキ装置を例に挙げて説明する。
【００２３】
図１に示す車輪１は、鉄道用レールと回転接触する鉄道用車輪であり、リム部１ａと、ボス部１ｂと、板部１ｃとを備えている。リム部１ａは、車輪１の外周部であり、レール頭頂面と接触して摩擦抵抗を受ける踏面１ｄと、脱輪を防止するために車輪１の外周に連続して形成されたフランジ１ｅとを備えている。ボス部１ｂは、車輪１の中心部であり、車軸が圧入される貫通孔１ｆと、締結ボルト４ａが挿入される貫通孔１ｇとを備えている。板部１ｃは、リム部１ａとボス部１ｂとの間の中間部である。図１に示す車輪１は、高炭素鋼を圧延してタイヤと輪心とが一体に製造される一体圧延車輪であり、ブレーキディスク５を板部１ｃの両側面に取り付けたディスク付き車輪である。
【００２４】
ディスクブレーキ装置２は、ブレーキディスク５の摩擦面５ａに発生する摩擦力によって制動させる装置であり、ブレーキシリンダが発生する駆動力をブレーキてこ機構によって制輪子３に伝達して摩擦面５ａに制輪子３を圧着させブレーキ力を発生させる。図１に示すディスクブレーキ装置２は、板部１ｃの両側面にブレーキディスク５が取り付けられた車輪付きディスクブレーキ装置である。ディスクブレーキ装置２は、図１に示すように、制輪子３と、固定部材４と、ブレーキディスク５などを備えている。
【００２５】
制輪子３は、ブレーキディスク５の摩擦面５ａに押し付けられてブレーキ力を発生する摩擦材であり、ブレーキ機構部によって駆動されて摩擦面５ａと接触及び離間する。制輪子３は、例えば、耐熱性が高く湿潤条件下で適度な増粘着効果がある焼結合金制輪子であり、ブレーキディスク５の摩擦面５ａと接触する側の表面にブレーキライニングが装着されている。
【００２６】
固定部材４は、ブレーキディスク５を車輪１に固定する部材であり、図２に示すように車輪１及びブレーキディスク５の周方向に所定の間隔をあけて配置されている。固定部材４は、図１に示すように、貫通孔１ｇ及び貫通孔５ｄに挿入される締結ボルト４ａと、この締結ボルト４ａと噛み合う締結ナット４ｂなどから構成されている。
【００２７】
ブレーキディスク５は、摩擦面５ａが表面処理された部材であり、制動時（ブレーキ時）に制輪子３が摩擦面５ａに押し付けられる円板状の摩擦材である。図１〜図３に示すブレーキディスク５は、車輪１の板部１ｃの両側面に取り付けられる車輪側ディスクである。ブレーキディスク５の材質としては、例えば、熱伝導性及び耐摩耗性からパーライト鋳鉄が好ましく、新幹線用では耐熱性の低合金鋳鉄材が使用され、高速新幹線用では一体形低合金鍛鋼材が使用される。ブレーキディスク５は、例えば、車輪径が910mmの新幹線用車輪側ディスクの場合には外径が710mm程度であり、板厚が20mm程度である。ブレーキディスク５には、図１〜図３に示すように、摩擦面５ａと、硬化処理層５ｂと、フィン部５ｃと、貫通孔５ｄなどが形成されている。
【００２８】
摩擦面５ａは、制輪子３と接触するしゅう動面（ブレーキ面）である。摩擦面５ａは、熱による微小亀裂の発生を抑制するとともに微小亀裂が発生したときにこの微小亀裂の進展を抑制し、耐熱亀裂特性が向上するように硬化処理されている。
【００２９】
硬化処理層５ｂは、摩擦面５ａの表層に硬化処理されて形成された部分である。硬化処理層５ｂは、例えば、現場での取扱が容易で安価なアルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機質素材粒子を摩擦面５ａに所定の圧力で噴射するシャットピーニング処理によって形成されており、硬化処理層５ｂには圧縮残留応力が付与されている。
【００３０】
フィン部５ｃは、制動時に発生する熱を放熱させるための冷却用の放熱部である。フィン部５ｃは、ブレーキディスク５の裏面の放熱面積が大きくなるように、ブレーキディスク５の裏面に鍛造などによって放射状に多数形成されている。フィン部５ｃの先端部は、図１に示すように、制輪子３が摩擦面５ａに押し付けられたときに、ブレーキディスク５が板部１ｃ側に移動して制輪子３と摩擦面５ａとの間の摩擦力が低下しないように、板部１ｃに接触している。貫通孔５ｄは、締結ボルト４ａが挿入される孔であり、図２に示すようにブレーキディスク５の周方向に所定の間隔をあけて形成されている。
【００３１】
次に、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理方法について説明する。
図４は、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理方法を説明するための図である。
図４に示す表面処理工程は、摩擦面５ａを表面処理する工程であり、摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｂを形成する硬化処理工程を含み、この硬化処理工程は摩擦面５ａをショットピーニング処理する工程である。この硬化処理工程では、図４に示すように、アルミナ、ジルコニア、シリカなどの無機質素材からなる粒子（ショット粒子）６が摩擦面５ａに多数投射されて、この摩擦面５ａの表層に残留圧縮応力を付与し硬化処理層５ｂが形成される。
【００３２】
次に、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置について説明する。
図５は、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置を概略的に示す構成図である。
図５に示す表面処理装置７は、摩擦面５ａを表面処理する装置である。表面処理装置７は、図５に示すように、硬化処理装置８と、駆動装置９と、設定装置１０と、制御装置１１などを備えている。表面処理装置７は、摩擦面５ａに粒子６を噴射してこの摩擦面５ａを表面改質する。
【００３３】
硬化処理装置８は、摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｂを形成する装置であり、摩擦面５ａをショットピーニング処理するショットピーニング処理装置などを利用して粒子６を圧縮気体とともに摩擦面５ａに投射する。駆動装置９は、ブレーキディスク５の摩擦面５ａに沿って硬化処理装置８を駆動する手段であり、ブレーキディスク５の中心を回転中心として硬化処理装置８を回転駆動するモータなどを備えている。設定装置１０は、摩擦面５ａの硬化処理条件を設定する手段であり、粒子６の噴射圧力及び／又は噴射時間などの処理条件を入力するための入力装置などを備えている。制御装置１１は、表面処理装置７の種々の動作を制御する手段であり、設定装置１０の設定条件に基づいて、硬化処理装置８の動作を制御したり、駆動装置９の駆動速度（回転速度）を制御したりする。
【００３４】
次に、この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置の動作を説明する。
図５に示す設定装置１０によって摩擦面５ａの硬化処理条件が設定されると、この硬化処理条件に応じて硬化処理装置８及び駆動装置９を制御装置１１が動作させる。このため、駆動装置９の駆動速度（回転速度）を制御装置１１が制御して、駆動装置９が硬化処理装置８を連続して回転するとともに、粒子６の噴射圧力や噴射時間などを制御装置１１が制御して、硬化処理装置８が摩擦面５ａに粒子６を噴射する。その結果、摩擦面５ａに圧縮残留応力が付与されて摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｂが形成される。
【００３５】
この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキディスクの表面処理装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、ブレーキディスク５の摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｂが形成されている。このため、ブレーキディスク５の強度を向上させることができる。例えば、制動時にブレーキディスク５に発生する熱応力によって微小な熱亀裂が発生するのを抑制することができるとともに、微小な熱亀裂が発生してもこの熱亀裂の進展を防止することができる。その結果、鉄道車両用ディスクブレーキ装置の場合には、保全検査周期間（二年間）におけるブレーキディスク５の長寿命化が図られて、ブレーキディスク５の交換に要する費用を削減することができる。また、従来技術４のようなめっき又は溶射によって硬化層を形成する場合に比べて、摩擦面５ａの表層に強固な硬化処理層５ｂを形成することができる。さらに、ブレーキディスク５を加工する加工工程の後に、摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｂを形成する硬化処理工程を追加することによって、摩擦面５ａを簡単に硬化処理することができる。その結果、従来技術１〜３のような特別な金型を製造したり組立に手間をかけたりする必要がなくなるため、製造工程が簡単になってブレーキディスク５を安価に製造することができる。
【００３６】
(2) この第１実施形態では、硬化処理層５ｂがショットピーニング処理されて形成されている。このため、ブレーキディスク５の本来の強度や破壊特性を維持しつつ、ブレーキディスク５の使用前に摩擦面５ａに予め圧縮応力を加えておき、強度を向上させることができる。また、ブレーキディスク５の素材を高価で加工が困難なチタンやステンレスなどに変更する必要がなく、ブレーキディスク５を簡単に安価で製造することができる。
【００３７】
(3) この第１実施形態では、摩擦面５ａの表層に硬化処理装置８が硬化処理層５ｂを形成する。このため、現在のディスク加工装置の構成を大幅に変更する必要がなく、硬化処理装置８を備える表面処理装置７をディスク加工装置に追加することによって、摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｂを簡単に形成することができる。
【００３８】
(4) この第１実施形態では、硬化処理装置が摩擦面５ａをショットピーニング処理する。このため、ショットピーニング処理装置をディスク加工装置に追加して摩擦面５ａの表層に簡単に硬化処理層５ｂを形成することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
図６は、この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの断面図である。以下では、図１〜図３に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図６に示すブレーキディスク５には、摩擦面５ａと、フィン部５ｃと、貫通孔５ｄと、硬化処理層５ｅなどが形成されている。硬化処理層５ｅは、熱処理によって形成されており、制動時に発生する熱によって摩擦面５ａ側の金属組織の結晶粒が微細化するように、摩擦面５ａ側の金属組織が粗大化されている。硬化処理層５ｅは、ブレーキディスク５の厚み方向に金属組織の結晶粒度が傾斜しており、表面にいくほど金属組織が粗大な結晶粒化（結晶粒が粗大化）しており、内部にいくほど金属組織が微細な結晶粒化（結晶粒が微細化）している。
【００４０】
次に、この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理方法について説明する。
図７は、この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理方法の工程図である。
図７に示す表面処理工程＃１００は、摩擦面５ａを熱処理する工程であり、摩擦面５ａを焼なましする焼なまし工程＃１１０と、焼なまし工程＃１１０後の摩擦面５ａを焼入れする焼入れ工程＃１２０と、焼入れ工程＃１２０後の摩擦面５ａを焼もどしする焼もどし工程＃１３０とを含む。
【００４１】
焼なまし工程＃１１０は、鋼の軟化、結晶粒の微細化、内部応力の除去などを目的としてＡ3点以上からＡ1点以下までの適当な温度に加熱し、この温度に保持した後に徐冷する工程である。焼なまし工程＃１１０では、例えば、摩擦面５ａを200°Ｃで１〜２時間加熱した後に炉などで徐冷する。焼入れ工程＃１２０は、鋼をマルテンサイト組織にして硬化させるために、オーステナイト組織に加熱した後に冷却剤中で急冷する工程である。焼入れ工程＃１２０では、例えば、摩擦面５ａを750〜860°Ｃで加熱後、室温まで水冷又は油冷却する。焼もどし工程＃１３０は、組織と結晶粒の微細化及び均一化を図るために、鋼をオーステナイト組織に加熱し、均一なオーステナイト組織になるまで加熱温度を保持した後に冷却する工程である。焼もどし工程＃１３０では、摩擦面５ａを300〜600°Ｃで加熱後、室温まで強制空冷又は炉冷する。一般に、新幹線などの鉄道車両用ディスクブレーキ装置では、ブレーキディスク５が制動時に800°Ｃ程度まで上昇する場合と600°Ｃ程度まで上昇する場合とがある。このため、焼入れ工程＃１２０では、摩擦面５ａを750〜860°Ｃで加熱して金属組織の結晶粒を微細化し、焼もどし工程＃１３０では摩擦面５ａを300〜600°Ｃで加熱して硬化処理層５ｅを安定化させる。
【００４２】
次に、この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置について説明する。
図８は、この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置を概略的に示す構成図である。
図８に示す表面処理装置７は、硬化処理装置１２と、駆動装置１３と、温度検出装置１４と、設定装置１５と、制御装置１６などを備えている。表面処理装置７は、硬化処理装置１２によって摩擦面５ａを加熱するとともにこの摩擦面５ａを冷却してこの摩擦面５ａを熱処理する。
【００４３】
硬化処理装置１２は、摩擦面５ａの表層を硬化処理する装置であり、摩擦面５ａを熱処理する手段である。硬化処理装置１２は、例えば、コイルに高周波電流を流して摩擦面５ａに誘導電流を発生させ、この誘導電流の抵抗熱によって摩擦面５ａを加熱する高周波加熱装置と、この高周波加熱装置によって加熱された摩擦面５ａに水又は油などの冷却剤を噴射したり空気を噴射したりして、この摩擦面５ａを冷却する冷却装置などを備えている。駆動装置１３は、ブレーキディスク５を駆動する手段であり、ブレーキディスク５の中心を回転中心としてこのブレーキディスク５を回転駆動するモータなどを備えている。温度検出装置１４は、摩擦面５ａの温度を検出する手段であり、ブレーキディスク５の表面温度を検出し、この検出結果を温度情報として制御装置１６に出力する温度センサなどである。設定装置１５は、摩擦面５ａの硬化処理条件を設定する手段であり、摩擦面５ａの加熱温度及び／又は加熱時間などの処理条件を入力するための入力装置などを備えている。制御装置１６は、表面処理装置７の種々の動作を制御する手段であり、温度検出装置１４の検出結果に基づいて硬化処理装置１２を制御したりする。
【００４４】
次に、この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置の動作を説明する。
図８に示す設定装置１５によって摩擦面５ａの硬化処理条件が設定されると、ブレーキディスク５を駆動装置１３が連続して回転しながら、硬化処理装置１２が所定の焼なまし温度で所定時間だけ摩擦面５ａを加熱して徐冷する。次に、硬化処理装置１２が所定の焼入れ温度で摩擦面５ａを再度加熱した後に、冷却剤を噴射して摩擦面５ａを冷却する。次に、硬化処理装置１２が所定の焼もどし温度で摩擦面５ａを再度加熱して冷却する。その結果、摩擦面５ａが熱処理されて摩擦面５ａの表層に硬化処理層５ｅが形成される。
【００４５】
この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクとその表面処理方法及びブレーキ装置の表面処理装置には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
この第２実施形態には、硬化処理層５ｅが熱処理によって形成されている。このため、例えば、摩擦面５ａ側の金属組織が粗大化されて、制動時に発生する熱によってこの摩擦面５ａ側の材料組織が動的に変化して結晶粒が微細化する。このため、制動を繰り返す毎に摩擦面５ａの表層が徐々に硬化して、ブレーキディスク５の強度を向上させることができる。その結果、制動時の熱応力による亀裂の発生を抑制することができるとともに、亀裂が発生したような場合にはこの亀裂の進展を可能な限り遅延又は停止させることができる。
【００４６】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
この実施形態では、鉄道車両のブレーキディスク５を例に挙げて説明したが、自動車、自動二輪車又は自転車などのブレーキディスクについてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、表面硬化処理としてショットピーニング処理を例に挙げて説明したが、ブラスト処理などについてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、表面処理装置７によって摩擦面５ａを表面処理しているが、鉄道車両の台車の軸箱を洗浄するために使用されるブラスト装置などを利用して摩擦面５ａを表面処理することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクを備える車輪の縦断面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの平面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理方法を説明するための図である。
【図５】この発明の第１実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置を概略的に示す構成図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの断面図である。
【図７】この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理方法の工程図である。
【図８】この発明の第２実施形態に係るブレーキディスクの表面処理装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  車輪
２  ディスクブレーキ装置
５  ブレーキディスク
５ａ  摩擦面
５ｂ  硬化処理層
５ｃ  フィン部
５ｅ  硬化処理層
６  粒子
７  表面処理装置
８  硬化処理装置
１２  硬化処理装置
【図１】
2006336812.tif 000003
【図２】
2006336812.tif 000004
【図３】
2006336812.tif 000005
【図４】
2006336812.tif 000006
【図５】
2006336812.tif 000007
【図６】
2006336812.tif 000008
【図７】
2006336812.tif 000009
【図８】
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