(57)【要約】【課題】摺動部でボルト締結する鉄道車両用ブレーキディスクの、締結ボルトの強度信頼性を確保しつつ、ブレーキライニングの欠けや割れを抑制する。【解決手段】車輪２、または車軸に取り付けられるディスク体に、摺動部１bでボルト締結される鉄道車両用ブレーキディスク１である。摺動部１bに設ける締結孔１bbは、前記摺動部１bの摺動面１baと反対側から摺動部１b内に設けられた縦穴１bbbと、この縦穴１bbbと前記摺動部１b内で連通するように設けられた横穴１bbdとで構成する。縦穴１bbbは、締結ボルト３のねじ軸部の貫通は可能で、頭部の貫通は不可能な大きさの内径を有する。横穴１bbdは、締結ボルト３の頭部が挿入可能な大きさを有すると共に摺動面１baと反対側に開口させる。【効果】締結ボルトの強度信頼性を確保しつつ、ブレーキライニングの欠けや割れを抑制でき、安定した摩擦特性が得られる。【選択図】図７
2008157400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪、または車軸に取り付けられるディスク体に、摺動部でボルト締結される鉄道車両用ブレーキディスクであって、
前記摺動部に設ける締結孔は、
前記摺動部の摺動面と反対側から摺動部内に設けられた縦穴と、
この縦穴と前記摺動部内で連通するように設けられた横穴と、
前記摺動面側と前記縦穴を貫通するように設けられた、締結ボルトの締付け孔とで構成され、
前記縦穴は、締結ボルトのねじ軸部の貫通は可能で、頭部の貫通は不可能な大きさの内径を有し、
また、前記横穴は、締結ボルトの頭部が挿入可能な大きさを有すると共に前記摺動面と反対側に開口してい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２】
前記横穴の、前記摺動部の摺動面と反対側に開口する開口部は、前記縦穴と繋がる繋がり部を有し、
この繋がり部分は、締結ボルトのねじ軸部の貫通は可能で、頭部の貫通は不可能な幅で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】
車輪、または車軸に取り付けられるディスク体に、摺動部でボルト締結される鉄道車両用ブレーキディスクであって、
前記摺動部に設ける締結孔は、
前記摺動部の摺動面と反対側から摺動部内に設けられた縦穴と、
この縦穴と前記摺動部内で連通するように設けられた横穴とで構成され、
前記縦穴は、締結ボルトのねじ軸部の貫通は可能で、ナットの貫通は不可能な大きさの内径を有し、
また、前記横穴は、ナットが挿入可能な大きさを有すると共に前記摺動面と反対側に開口し、かつナットの回転を阻止する回転阻止部が形成されてい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】
前記横穴の、前記摺動部の摺動面と反対側に開口する開口部は、前記縦穴と繋がる繋がり部を有し、
この繋がり部分は、締結ボルトのねじ軸部の貫通は可能で、ナットの貫通は不可能な幅であることを特徴とする請求項３に記載の鉄道車両用ブレーキディスク。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のブレーキディスクと、請求項３又は４に記載のブレーキディスクを、車輪、または車軸に取り付けられるディスク体を挟む態様で、締結ボルトとナットを用いて締結したことを特徴とする鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造。
【請求項６】
前記締結ボルトが六角穴付きボルトであることを特徴とする請求項５に記載の鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として摺動面でボルト締結されるブレーキディスクであり、締結ボルトの強度信頼性に優れると共に、摺動面で接触するブレーキライニングに生じる衝撃荷重を極力低減でき、長期間の使用に耐え得ることが可能な鉄道車両用ブレーキディスク、及びその締結構造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る。通常、ボルトにより、車輪、またはディスク体を介して車軸に取り付けたドーナツ型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って制動力を得、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、ディスク体を介して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いうときは、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１０は従来型の鉄道車両用側ディスクを示し、（ａ）図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）図は（ａ）図のＡ−Ａ断面図（半径方向−軸方向断面図）である。
【０００６】
図１０に示すように、一般に、ブレーキディスク１は、一方（表面）側に摺動面１baを備えた摺動部１bと、車輪に締結するための締結孔１aaを備えた締結部１aとから構成されている。また、ブレーキディスク１の前記摺動面１baの他方（裏面）側にはフィン１cが設けられている。
【０００７】
図１１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。
図１１に示すように、ブレーキディスク１は、締結ボルト３とナット４によって、車輪２の板部２a両側面に一体的な回転可能に取り付けられる。また、これらの摺動面１baとの対向位置には、それぞれブレーキライニング５が摺動面方向への移動可能に取り付けられている。
【０００８】
そして、制動時には、ブレーキライニング５がブレーキディスク１側に移動して車輪２の両側面から強く挟圧し、この摩擦力によって車輪２を介して車軸の回転を制動して車両を停止させる。なお、図１１中の２bは車輪２の板部２aに設けたブレーキディスク１の締結孔、６は平座金を示す。
【０００９】
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ので、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や、これに伴う締結ボルトへの著大な応力発生等が問題となっている。
【００１０】
このうち、ブレーキディスクの熱変形を抑制する技術として、特許文献１では、摺動部で車輪と締結するブレーキディスクを開示している。
【特許文献１】特開２００１−３１１４４１号公報
【００１１】
図１２は特許文献１で開示された、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。
図１２に示すように、このブレーキディスク１は、摺動部１bに設けた締結孔１bbに締結ボルト３を挿入することで車輪２と締結されるので、この締結ボルト３によってブレーキディスク１の軸方向への変形が抑えられ、従来型のブレーキディスクに比べて熱変形の低減が可能になる。
【００１２】
しかしながら、特許文献１で開示された締結方法では、ブレーキディスクの熱膨張が締結ボルトに直接負荷されるので、１回の制動操作によって発生する締結ボルトの応力変動は、従来型のブレーキディスクに比べてむしろ大きくなる。そのため、締結ボルトの疲労寿命を短く想定しなければならない。
【００１３】
摺動部で車輪と締結する上記のブレーキディスクにおいて、締結ボルトの発生応力を低減させ、疲労破壊に対する安全性を確保する技術として、図１２に示す締結孔１bbの大径部１bbaの座面と、締結ボルト３の頭部負荷座面の間に皿ばねを介在させることが考えられる。その効果は、被締め付け物が変形した場合に、その変形分を皿ばねが吸収することにより、締結ボルトに作用する動的な荷重が大きくならないことにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、皿ばねを介在させる場合は、摺動部に設ける締結孔の大径部の大きさを、締結ボルトの頭部よりも大きい皿ばねの外径以上となるようにしなければならない。このような大きさの締結孔（大径部）を設けた場合、摺動面にて接触するブレーキライニングが締結孔上を通過する際に衝撃的な荷重が発生し、ブレーキライニングに欠けや割れが発生して安定的な摩擦特性が得られないという新たな問題が発生する。
【００１５】
特に特許文献２に見られるように、ブレーキライニングが多数のライニング部材より形成されている場合は、この問題が重要となる。
【特許文献２】特表平１０−５０７２５０号公報
【００１６】
この問題を解決するには、締結ボルトの頭部および皿ばねの大きさを小さくしなければならないが、締結ボルト頭部や皿ばねの大きさを小さくすることは、すなわち締結ボルトのねじ径を小さくすることであるため、締結ボルトに生じる負荷が増大して締結ボルトの疲労安全性を確保できなくなる。
【００１７】
本発明が解決しようとする問題点は、摺動部でボルト締結する従来のブレーキディスクにおいて、制動時における締結ボルトの応力変動を小さくするために皿ばねを使用した場合に、安定的な摩擦特性を得ようとすると、締結ボルトの疲労安全性を確保できないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
発明者らは、鉄道車両用ブレーキディスク、特に摺動部でボルト締結するブレーキディスクに関して、制動負荷を想定した数値解析を行い、研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
【００１９】
(A) ブレーキライニングが摺動面に開口する締結孔部を通過する際の衝撃荷重によって、ブレーキライニングに生じる応力は、ブレーキライニングの摩擦材ブロックの一部が締結孔内に落ち込むことによって生じる。この落ち込み量は、摺動面に開口する締結孔の径が小さいほど小さくなり、これによってブレーキライニングに生じる応力も低減する。従って、ブレーキライニングの欠けや割れを抑制し、安定した摩擦特性を得るには、摺動面に開口する締結孔の径をできるだけ小さくする必要がある。
【００２０】
(B) 摺動面に開口する締結孔の径を小さくするために、締結ボルトの頭部寸法や皿ばねの外径を小さくすると、当然ながら締結ボルトのねじ径が小さくなって締結ボルトに発生する応力が増大し、締結ボルトの疲労安全性を確保することができなくなる。
【００２１】
(C) 締結ボルトのねじ径や皿ばねの外径を変えずに、摺動面に開口する締結孔の径を小さくすると、摺動面上から、皿ばね、締結ボルト、ナットを挿入した締結ができなくなる。このため、摺動面上には締結ボルトを締付けるために必要最小限の径の孔を開け、摺動面に対して反対のフィン面側に設けたボルト座に、このフィン面側から、皿ばね、締結ボルト、およびナット等の締結部品を挿入可能な横穴を、ブレーキディスクの円周方向に設ける形状を考えた。このような形状では、締結ボルトのねじ径を小さくすることなく、摺動面に開口する締結孔の径を大幅に小さくすることができる。
【００２２】
本発明の鉄道車両用ブレーキディスクは、発明者らの数値解析や研究によって得た前記の知見に基づいて成されたもので、特に摺動部でボルト締結する鉄道車両用ブレーキディスクに関して、締結ボルトの強度信頼性を確保しつつ、ブレーキライニングの欠けや割れを抑制し、安定した摩擦特性を得ることを目的としている。
【００２３】
すなわち、本発明の鉄道車両用ブレーキディスクは、
車輪、または車軸に取り付けられるディスク体に、摺動部でボルト締結される鉄道車両用ブレーキディスクであって、
前記摺動部に設ける締結孔は、
１）  締結ボルトの頭部の挿入側では、
前記摺動部の摺動面と反対側から摺動部内に設けられた縦穴と、
この縦穴と前記摺動部内で連通するように設けられた横穴と、
前記摺動面側と前記縦穴を貫通するように設けられた、締結ボルトの締付け孔とで構成され、
前記縦穴は、締結ボルトのねじ軸部の貫通は可能で、頭部の貫通は不可能な大きさの内径を有し、
また、前記横穴は、締結ボルトの頭部が挿入可能な大きさを有すると共に前記摺動面と反対側に開口していることを、
２）  ナットの挿入側では、
前記摺動部の摺動面と反対側から摺動部内に設けられた縦穴と、
この縦穴と前記摺動部内で連通するように設けられた横穴とで構成され、
前記縦穴は、締結ボルトのねじ軸部の貫通は可能で、ナットの貫通は不可能な大きさの内径を有し、
また、前記横穴は、ナットが挿入可能な大きさを有すると共に前記摺動面と反対側に開口し、かつナットの回転を阻止する回転阻止部が形成されていることを、
最も主要な特徴としている。
【００２４】
また、本発明の鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造は、前記１）の構成のブレーキディスクと、２）の構成のブレーキディスクを、車輪、または車軸に取り付けられるディスク体を挟む態様で、締結ボルトとナットを用いて締結することを最も主要な特徴としている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、締結ボルトのねじ径を小さくしないで摺動面に開口する孔を小さくできるので、締結ボルトの強度信頼性を確保しつつ、ブレーキライニングの欠けや割れを抑制でき、安定した摩擦特性が得られるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の着想から課題解決に至るまでの経過と共に、本発明を実施するための最良の形態例について、図１〜図９を用いて説明する。
【００２７】
a) 摺動面に開口する締結孔部を通過する際にブレーキライニングに生じる応力について
発明者らは、摺動面に開口する締結孔部を、ブレーキライニングが通過する際の衝撃荷重によって、ブレーキライニングに生じる応力を評価するため、図１に示すモデルを用いて有限要素法（ＦＥＭ）による数値解析を行った。
【００２８】
使用したモデルは、摺動部相当の板材に直径が３６mmの孔１０aの周囲に３mmの面取り１０bを設けたディスク１０と、ブレーキライニングの摩擦材相当の、直径が４０mmの円柱形状のブロック１１からなっている。
【００２９】
このブロック１１をディスク１０に荷重１０kNで押し付け、その接触面に対して水平方向にスライドさせた。この場合におけるブロック１１の付け根部分１１aに作用する応力の変化を図２（ａ）に示す。
【００３０】
この図２（ａ）に示す結果より、以下の２点でブロック１１の付け根部分１１aに高い応力が発生し、その後、滑りが生じると応力が低下することが分かる。
【００３１】
・ブロック１１がディスク１０の孔１０aに落ち込み（図２（ｂ））、孔１０aの面取り１０b上を滑り始める直前の点（図２（ｃ）と図２（ｄ）の間）。
・摺動面上に乗り上がる直前の点（図２（ｅ）の直前）。
【００３２】
従って、ブロック１１に発生する応力を低減させるためには、面取り１０bを含む孔１０aの内径をブロック１１の外径よりも小さくすれば良いことが分かる。
【００３３】
しかしながら、面取り１０bを含む孔１０aの内径がブロック１１の外径より小さくても、図３に示すように、ブロック１１の弾性変形によって、ブロック１１の移動方向前方側の角１１bが孔１０aの面取り１０b内に落ち込み、少なからず応力が発生する可能性がある。
【００３４】
従って、ブロック１１に発生する応力を低減させるためには、孔１０aの内径をできるだけ小さくし、ブロック１１の弾性変形による孔１０a内への落ち込み量を小さくすることが効果的である。
【００３５】
b) 締結ボルトのねじ径と発生応力の関係について
上記a)の検討結果に基づき、摺動部に設ける締結孔を小さくするために、締結ボルトのねじ径と皿ばねの外径を小さくすることを検討した。
【００３６】
まず、図４に示す基本形状のモデルについて、制動時における熱負荷を想定したＦＥＭ解析を行った。このモデルは、摺動部１bに、摺動部１bを貫通する締結孔１bbを設けたブレーキディスク１を、その対称性を考慮して１５°分のみモデル化したものと、同じく軸方向１／２で１５°分のみをモデル化した車輪２の板部２aと、締結ボルト３とナット４を一体化して軸方向１／２、円周方向１／２のみをモデル化したものと、皿ばね７からなる。この時、締結ボルト３のねじ部の外径は１８mmを想定し、皿ばね７の外径は３４mmとしている。
【００３７】
この図４に示したモデルを用いて、３６０km／hの初速から完全に停止するまでに相当する条件でＦＥＭ解析を行った。その結果、締結ボルト３に発生する応力として下記表１の値が得られた。
【００３８】
表１中、幹部と記載している応力は、締結ボルトの幹部における、車輪の板厚方向中央位置に対応する位置の内周側表面と外周側表面の最大主応力（今回のＦＥＭ解析の場合、軸方向応力となる）より求めている。引張応力は、内周側と外周側の平均値とし、制動中の変動幅を示している。一方、曲げ応力は、内周側と外周側の応力差の半分とし、引張応力の場合と同様、制動中の変動幅を示している。
【００３９】
また、ねじ部と記載している応力は、外径が１８mmの細目ねじについて、JIS B 1082で定められた有効断面積と、これより求められる断面係数の比を用いて、引張応力と曲げ応力を、幹部の応力よりそれぞれ求めたものである。
【００４０】
【表１】
2008157400.tif 000003
【００４１】
次に、ねじの外径が小さくなった場合の応力を推定した。この推定は、表１の幹部の引張応力と曲げ応力に基づいて、外径が１８mmの細目ねじについて求めた、表１の場合と同様の手法で、外径が１６mm、１４mm、１２mmの細目ねじについて応力を算出した。その結果を下記表２に示す。
【００４２】
【表２】
2008157400.tif 000004
【００４３】
表２より、当然ながらねじの外径が小さくなると、ねじ部に発生する応力が著しく大きくなることが分かる。なお、表２に記載した応力値は、皿ばねの形状が変わらないとの前提で求めたものであり、ねじの外径を小さくし、さらに皿ばねの外径まで小さくして締結孔を小さくしようとすれば、皿ばねのばね剛性が大きくなり、締結ボルトに生じる応力は表２に記載の値よりも大きくなることが予想される。
【００４４】
以上より、締結孔を小さくするために、締結ボルトのねじ外径や皿ばねの外径を単純に小さくすると、締結ボルトに発生する応力が増大し、締結ボルトの疲労安全性を確保することができないことが分かる。
【００４５】
c) 摺動面に開口する締結孔の径を小さくする形状について
図５に示すように、締結ボルト３のねじ外径や皿ばね７の外径を変えずに、摺動面１baに開口する孔の内径ｄ１を小さくすると、摺動面１ba側から、皿ばね７、締結ボルト３やナット４を挿入して締結することができなくなる。
【００４６】
このため、図６に示すように、摺動部１bの摺動面１baと反対側のフィン面１caから摺動部１b内には、締結ボルト３のねじ軸部は貫通が可能であるが、頭部は貫通できない径の縦穴１bbbを設ける。また、摺動面１baとこの縦穴１bbbを貫通するように、締結ボルト３を回転させるために必要な最小限の内径ｄ２、例えば締結ボルト３に六角穴付きボルトを用いる場合、六角穴の最大径を内径とする締付け孔１bbcを設ける。
【００４７】
そして、皿ばね７、締結ボルト３の挿入が可能な横穴１bbdを、摺動部１b内においてブレーキディスク１の円周方向に設けて前記縦穴１bbbと連通させ、前記フィン面１caに開口させる形状を考えた。
【００４８】
なお、横穴１bbdのフィン面１caへの開口部１bbeから縦穴１bbbへは、締結ボルト３のねじ軸部を縦穴１bbbに貫通配置させるべく移動するための繋がり部１bbfが設けられている。
【００４９】
この図６に示した形状では、前記のように、締結ボルト３として六角穴付きボルトを用いる場合、摺動面１baに開口する、締結ボルト３の締付け孔１bbcの内径ｄ２は、六角穴の最大径まで小さくすることができる。
【００５０】
従って、上記b)で検討した図４の基本形状に基づき、締結ボルト３のねじ外径を１８mm、皿ばね７の外径を３６mmとすると、従来は内径が３８mmの締結孔１bbを設けていたのに対し、本発明形状では締付け孔１bbcの内径を、JIS B 1176で規定される六角穴の外径（１６．３mm）より若干大きい１７mm程度まで小さくすることができる。
【００５１】
また、ナット４側では、図７（ｄ）に示すように、横穴１bbdの寸法Ｌをナット４の対辺部分の幅とほぼ同じ寸法として、ナット４を挿入した状態で、ナット４の回転を阻止するようにしている。このようにすれば、締結ボルト３を回転させて締付ける時に、ナット４の回転を阻止するための治具を挿入するための孔を、摺動面１baに開口させる必要がなくなる。さらに、本発明形状では、万一、想定外の過大荷重が発生し、締結ボルト３が折損した場合でも、折損部が軸方向に抜けることがないので、落失を抑止する効果もある。
【００５２】
本発明の効果を確認するために、本発明品のボルト発生応力を、先に実施した従来品のボルト発生応力である表２の解析結果と比較するべく、本発明品である図６の形状に基づいて図８に示すモデルを作成した。
【００５３】
この図８に示したモデルは，摺動部１bに上記構成の締結孔を設けたブレーキディスク１を、その対称性を考慮して３０°分のみモデル化したものと、同じく軸方向１／２で３０°分のみをモデル化した車輪２の板部２aと、締結ボルト３とナット４を一体化して軸方向１／２、円周方向１／２のみをモデル化したものと、皿ばね７とからなっている。
【００５４】
これは、基本的に、従来品である図４のモデルを円周方向に２倍した形状であるが、ブレーキディスク１の摺動面１baに開口する締付け孔１bbcの径が１８．５mmと小さく、摺動部１bの反対側に設けたボルト座１dに、皿ばね７、締結ボルト３、およびナット４を挿入する横穴１bbdをブレーキディスク１の円周方向に設けている点が異なる。
【００５５】
本発明品である図８に示したモデルを用いて、従来品と同様、３６０km／hの初速から完全に停止するまでに相当する条件で、ＦＥＭ解析を行った。その結果、締結ボルトに発生する応力として下記表３の値が得られた。表３中の応力は、従来品と同様の手法で求めたものであるが、本発明品では円周方向に非対称であるため、従来品で求めた内周側と外周側の応力より求めた半径方向の曲げ応力に加え、円周方向の曲げ応力も生じている。これは、締結ボルトの円周方向両側の応力差の半分として求めたものである。
【００５６】
【表３】
2008157400.tif 000005
【００５７】
次に、表３に示す本発明品の結果と、表２に示す従来品の結果を合わせて、引張応力と曲げ応力を足し合わせた応力値、ねじ外径、締結孔の内径を比較して下記表４に示す。ここで、本発明品の応力値の算出に用いた曲げ応力には、より大きい値であった円周方向曲げ応力を用いた。
【００５８】
従来品の締結孔内径は、基本形状である図４の形状のねじ外径１８mmと締結孔内径３６mmの比が一定であるとして算出した。図９に、下記表４に記載の締結ボルトのねじ部に発生する応力と締結孔内径との関係を示す。これより、本発明品では、従来品と比較して、締結ボルトのねじ部に発生する応力を増大させることなく、締結孔を小さくすることができることが分かる。
【００５９】
【表４】
2008157400.tif 000006
【００６０】
以上より、本発明形状を採用することで、締結ボルト３の強度信頼性を確保しつつ、ブレーキライニングの欠けや割れを抑制し、安定した摩擦特性を得る効果があるとの結論を得た。
【００６１】
先に示した図６及び図７のブレーキディスク形状は、以上の検討結果より得られた本発明の技術に基づくものである。図６及び図７に示した形状では、締結ボルト３、皿ばね７、およびナット４を挿入する横穴１bbdをブレーキディスク１の円周方向に設けている。しかしながら、この横穴１bbdの方向は、必ずしも円周方向である必要はなく、円周方向に対し、ブレーキディスク１の内周側ないし外周側に傾斜して設けても良い。
【００６２】
また、図６に示したブレーキディスクと、図７に示したブレーキディスクを、図７に示したように、例えば車輪２を挟む態様で、締結ボルト３とナット４を用いて締結するのが、本発明の鉄道車両用ブレーキディスクの締結構造である。
【００６３】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、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。
【００６４】
例えば本発明の技術は、ブレーキディスクが鉄鋼材料であるとして、ＦＥＭ解析によって有効性を確認したが、ブレーキディスクが鉄鋼材料以外のアルミニウム等の他の材料であっても、同様の効果が得られる。
【００６５】
また、締結部品に皿ばねを用いた場合についてＦＥＭ解析によって有効性を確認したが、皿ばねがない場合、もしくは皿ばねの代替的な機能を持つ部品を用いた場合でも、本発明の技術を用いることによって、相対的には同様の効果が得られる。
【００６６】
さらに、本発明の技術は、図６に示した車輪の板部の両側に２枚のブレーキディスクを取り付ける車輪側ディスクタイプのみならず、車軸に圧入されたディスク体に２枚のブレーキディスクを取り付ける軸マウントタイプのブレーキディスクにも適用可能である。
【００６７】
またさらに、縦穴の内径が締結ボルトの頭部より小さく、この縦穴と摺動部内で連通する横穴を有するものであれば、六角穴付ボルトに代えて、通常の六角形等の頭部を有するボルトを用いてもよい。この時、摺動面側に開口する締付け孔の径は、締結ボルトの頭部を締め付けることができれば良く、例えば六角穴付きボルトを用いた場合の六角穴径より小さくしても良い。また、複数の穴を設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
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】
【００６９】
【図１】ブレーキライニングが摺動面に開口する締結孔上を通過する際の発生応力を評価するための解析モデルを示す図で、（ａ）は側面から見た断面図、（ｂ）は平面から見た図である。
【図２】（ａ）は摺動面に開口する締結孔上をブレーキライニングが通過する際の発生応力解析結果を示した図、（ｂ）〜（ｅ）はその変形挙動を、順を追って示す模式図である。
【図３】摺動面に開口する締結孔上をブレーキライニングが通過する際の落ち込み量を示す模式図である。
【図４】摺動部で車輪と締結するブレーキディスクの基本形状の解析モデルを示す模式図で、（ａ）は摺動面側から見た図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図、（ｃ）はブレーキディスクの摺動面側から見た斜視図、（ｄ）はブレーキディスクのフィン側から見た斜視図、（ｅ）は（ｄ）図の反ボルト締結側から見た斜視図である。
【図５】締結ボルトのねじ径、皿ばねの外径を変えずに、摺動面に開口する締結孔の径を小さくしたブレーキディスク形状とその締結構造を示す図で、（ａ）は摺動面側から図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）図におけるＢ部の拡大図、（ｄ）は（ｃ）図のＣ−Ｃ断面図、（ｅ）は（ｃ）図のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、本発明のブレーキディスクおよびその締結構造を説明する図５と同様の図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、摺動面に開口する締結孔を設けないナット側のブレーキディスクおよびその締結構造を説明する図５と同様の図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、本発明のブレーキディスク形状とその締結構造の解析モデルを示す図４と同様の模式図、（ｃ）は（ａ）図のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）〜（ｆ）は図４（ｃ）〜（ｅ）と同様の模式図である。
【図９】ボルト発生応力の解析結果と締結孔径との関係を示す図である。
【図１０】従来型の鉄道車両用側ディスクを示し、（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（ａ）図のＡ−Ａ断面図（半径方向−軸方向断面図）である。
【図１１】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。
【図１２】特許文献１で開示された、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。
【符号の説明】
【００７０】
１    ブレーキディスク
１b    摺動部
１ba    摺動面
１bb    締結孔
１bbb    縦穴
１bbc    締付け孔
１bbd    横穴
１bbe    開口部
１bbf    繋がり部
２    車輪
３    締結ボルト
４    ナット
５    ブレーキライニング
７    皿ばね
【図１】
2008157400.tif 000007
【図２】
2008157400.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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