(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の平面にブレーキライニングが当接する摺動部と、該摺動部の外側に前記ブレーキライニングが当接しない非摺動部とを有するとともに、前記ブレーキライニングが当接しない裏面側が車輪の側面に装着される鉄道車両用ブレーキディスクであって、
前記非摺動部の板厚方向および半径方向をともに含む断面の断面積（Ｓ１）と、前記非摺動部の半径方向への距離（Ｌ１）に前記ブレーキディスクの最大の板厚（Ｈ）を乗じることによって得られる値（Ｓ２）と、前記摺動部のうちで前記非摺動部に隣接するとともに前記半径方向へ前記距離（Ｌ１）と等しい距離（Ｌ１）を有する部分の、前記板厚方向および前記半径方向をともに含む断面の断面積（Ｓ３）とが、下記（１）式および（２）式により規定される関係を満足すること
を特徴とする鉄道車両用ブレーキディスク。
０．３５  ≦  Ｓ１／Ｓ２  ≦  ０．６９        ・・・・・・・（１）
０．３５  ≦  Ｓ１／Ｓ３  ≦  １．０          ・・・・・・・（２）
【請求項２】
さらに、前記非摺動部の半径方向への距離（Ｌ１）と、前記摺動部の半径方向への距離と前記距離（Ｌ１）とを足し合わせた距離（Ｌ２）とが、下記（３）式により規定される関係を満足すること
を特徴とする請求項１に記載された鉄道車両用ブレーキディスク。
０．１  ≦  Ｌ１／Ｌ２  ≦  ０．６５          ・・・・・・・（３）
【請求項３】
粒子分散型アルミニウム基複合材料の鍛造成型品である請求項１または請求項２に記載された鉄道車両用ブレーキディスク。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたブレーキディスクを、ブレーキ装置に備えることを特徴とする鉄道車両用台車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用ブレーキディスクおよび鉄道車両用台車に関する。具体的には、本発明は、例えば、充分に軽量化を図りながら、ブレーキ負荷による温度上昇を低減して熱変形を抑制することによって長期間にわたって使用することができる鉄道車両用ブレーキディスクと、この鉄道車両用ブレーキディスクをブレーキ装置に備える鉄道車両用台車とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、鉄道車両の高速化、走行時安定性さらには乗り心地等を向上・改善するためには、輪軸、ばね装置、車体支持装置、台車枠さらにはブレーキ装置等からなる走り装置の重量を低減することが極めて重要である。この走り装置は、貨車用を除くと、その殆どが台車方式により構成される。このため、これまでにも、車輪の側面を波打ち状に成形してその部分の板厚を低減した波打ち車輪や中空の車軸を用いたり、あるいは車体支持装置の一つをなす揺れまくらを省略したボルスタレス台車を用いること等によって、台車の重量の低減が図られてきた。
【０００３】
特に、空港を経由することなく各都市の中心部間に直接アクセスすることができる新幹線電車の場合には、例えば航空機や自動車に対して移動手段としての優位性をさらに高めるためには、運転速度をより上昇することによって移動時間を短縮することが、極めて重要である。このため、近年開発された新型の新幹線電車の車両では、積極的に台車の重量低減が図られており、その一方策として、ブレーキ装置の重量を低減することが知られている。
【０００４】
図５は、新幹線電車の車輪の側面または車軸に装着されるブレーキディスクの一例の形状を示す説明図であり、図５（ａ）はブレーキディスク１の四半円形状を示す部分平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）はブレーキング時における図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【０００５】
図５（ａ）〜図５（ｄ）に示すように、円板状の外形を有するブレーキディスク１は、その一方の平面にブレーキライニング２が当接する摺動面３を備える外周部４と、新幹線電車の車輪５の外側面に締結するためのボルト孔６を備える内周部７とを備える。図５（ｂ）に示すように、ブレーキライニング２の半径方向の幅は、ブレーキディスク１の半径方向の外側にはみ出すことがないように、摺動面３の半径方向の幅Ｌ２より距離Ｌ１だけ短く設定されている。このため、図５（ａ）に示すように、ブレーキディスク１の外周部４には、ブレーキライニング２と当接する領域である摺動部４ａと、摺動部４ａのさらに外周側に半径方向幅Ｌ１にわたってブレーキライニング２と当接しない領域である非摺動部４ｂがある。このブレーキディスク１では、距離Ｌ１は２〜５ｍｍ程度に設定されており、摺動面３の半径方向の幅Ｌ２に対する比は０．０１５〜０．０４程度である。さらに、ブレーキディスク１の外周端部１ａは、車輪５の傾斜面５ａに干渉しないように、傾斜状に形成されている。
【０００６】
なお、車軸に装着されるブレーキディスクには、単体で構成されるものもあるが、この図５に示すブレーキディスクと同様に、一方の平面に摺動面３を備えたブレーキディスク１を摺動面３が外側を指向するようにして、車軸に左右対称に装着されるものもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、我が国の新幹線電車等の高速鉄道車両では、ブレーキディスク１の回転速度や慣性力が非常に大きい。そのため、高速鉄道車両のブレーキング時におけるブレーキディスク１の温度上昇は、自動車や自動二輪さらには通常の鉄道車両（新幹線以外の鉄道車両を意味する）と比較すると、極めて著しい。
【０００８】
特に、ブレーキディスク１では、摺動面３にブレーキライニング２が当接されることから、ブレーキング中にブレーキライニング１が当接する摺動面３側とブレーキライニング１が当接しない裏面８側との温度差、つまり、ブレーキディスク１の板厚方向への温度勾配が発生する。このようにしてブレーキディスク１に板厚方向への温度勾配が生じると、摺動面３側および裏面８側それぞれのブレーキング中の熱膨張の程度に差が生じ、高温となる摺動面３側の熱膨張による伸び変形が低温の裏面８側によって拘束される。このため、このような状態からブレーキディスク１が冷却されると、熱膨張が拘束された摺動面３側は、圧縮の塑性変形により収縮が生じる。このため、図５（ｃ）に示すように、ブレーキディスク１の外周部が軸方向へ変形する、いわゆる反り変形が発生する。この反り変形は、ブレーキディスク１の板厚方向への温度勾配が大きいほど顕著に発生する。また、温度勾配は摺動面３側の温度上昇が大きいほど大きくなる。
鉄道車両においては、反り変形が大きくなりブレーキディスク１が車輪５より軸方向にはみ出すと、他の部品と干渉するおそれが生じるため、新しいブレーキディスク１と交換する必要が生じる。このため、ブレーキディスク１を長期間使用するためには、反り変形をできるだけ小さくする必要がある。さらに、ブレーキディスク１に発生する反り変形が大きくなると、ブレーキディスク１とブレーキライニング２との実当接面積が減少する。したがって、反り変形が生じた場合に、反り変形が生じていない場合と同じ制動力を得るためには、ブレーキディスク１とブレーキライニング２との実当接部に負荷される単位面積当たりのエネルギー量を、反り変形が生じていない場合に比較して大きくする必要がある。この結果、特にブレーキディスク１の外周端部１ａに大きいエネルギーが負荷されることとなり、局部的にかなり温度上昇し、反り変形がさらに増加するとともに、ブレーキディスク１とブレーキライニング２の実当接部の磨耗量が増加する。このように、ブレーキディスク１に反り変形が発生すると、ブレーキディスク１やブレーキライニング２の寿命を低下させる。
【０００９】
一方、ブレーキ装置の重量を低減することを目的としてブレーキディスク１を従来から使用されている鍛鋼製から軽量なアルミニウム合金製に変更する場合、ブレーキディスク１が比較的靭性の低い材料からなると反り変形が大きくなる前にブレーキディスク１の一部にき裂が発生して破損してしまうおそれがあるため、例えば粒子分散型アルミニウム基複合材料等の、比較的強度が低く変形し易い靱性の高いアルミニウム合金の鍛造成型品を用いるのが好ましい。
【００１０】
しかし、ブレーキディスク１を例えば粒子分散型アルミニウム基複合材料の鍛造成型品として構成しても、前述した反り変形が鍛鋼製の場合よりもよりいっそう顕著に発生してしまうおそれがある。このため、例えば粒子分散型アルミニウム基複合材料の鍛造成型品であるブレーキディスクは、相当な頻度で交換する必要が生じるため、新幹線電車等の高速鉄道車両には現状では用いることができなかった。
【００１１】
このため、ブレーキディスク１を粒子分散型アルミニウム基複合材料により構成して軽量化を図ることにより台車の重量を低減し、これにより、高速鉄道車両の高速化、走行時安定性さらには乗り心地等をさらに改善・向上することは、困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、鉄道車両用ブレーキディスクおよび鉄道車両用台車を提供することであり、具体的には、例えば、充分に軽量化を図りながら、ブレーキ負荷による温度上昇を低減して熱変形を抑制することによって長期間にわたって使用することができる鉄道車両用ブレーキディスクと、この鉄道車両用ブレーキディスクをブレーキ装置に備える鉄道車両用台車とを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、これまでには全く考慮・検討されることがなかったブレーキディスク１の外周端部１ａの近傍の形状を適正化すること、具体的にはブレーキディスク１の外周端部１ａの特定部分の面積に基づいて各部寸法を決定することによって、ブレーキディスク１を例えば粒子分散型アルミニウム基複合材料の鍛造成型品として構成した場合であっても、ブレーキディスク１の温度上昇、特に摺動面３側の外周端部１ａの温度上昇を充分に抑制して反り変形を実用上問題ない程度に事実上解消でき、これにより、ブレーキディスク１をより長寿命化できるという新規かつ重要な知見を得て、本発明を完成した。
【００１４】
本発明は、一方の平面にブレーキライニングが当接する摺動部と、この摺動部の外側にブレーキライニングが当接しない非摺動部とを有するとともに、ブレーキライニングが当接しない裏面側が車輪の側面に装着される鉄道車両用ブレーキディスクであって、非摺動部の板厚方向および半径方向をともに含む断面の断面積（Ｓ１）と、非摺動部の半径方向への距離（Ｌ１）に前記ブレーキディスクの最大の板厚（Ｈ）を乗じることによって得られる値（Ｓ２）と、摺動部のうちで非摺動部に隣接するとともに半径方向へ距離（Ｌ１）と等しい距離（Ｌ１）を有する部分の、板厚方向および半径方向をともに含む断面の断面積（Ｓ３）とが、下記（１）式および（２）式により規定される関係を満足することを特徴とする鉄道車両用ブレーキディスクである。
【００１６】
この本発明にかかる鉄道車両用ブレーキディスクでは、さらに、非摺動部の半径方向への距離（Ｌ１）と、摺動部の半径方向への距離と距離（Ｌ１）とを足し合わせた距離（Ｌ２）とが、下記（３）式により規定される関係を満足することが望ましい。
【００１７】
０．３５  ≦  Ｓ１／Ｓ２  ≦  ０．６９        ・・・・・・・（１）
０．３５  ≦  Ｓ１／Ｓ３  ≦  １．０          ・・・・・・・（２）
０．１  ≦  Ｌ１／Ｌ２  ≦０．６５            ・・・・・・・（３）
また、これらの本発明にかかるブレーキディスクは、粒子分散型アルミニウム基複合材料の鍛造成型品であることが望ましい。
【００１８】
別の観点からは、本発明は、上記のブレーキディスクを、ブレーキ装置に備えることを特徴とする鉄道車両用台車である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる鉄道車両用ブレーキディスクおよび鉄道車両用台車の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態の鉄道車両用台車１０の全体構造を示す斜視図であり、図２は、図１に示す鉄道車両用台車１０のブレーキディスク１１の近傍を抽出するとともに一部を破断した状態で簡略化して示す斜視図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の鉄道車両用台車１０は、鋼製の台車枠１２を有する。台車枠１２には、車輪２３およびレール２４間の粘着を有効に利用するための牽引装置１３と、空気ばね１４やヨーダンパ１５を有し、上下振動や左右振動を吸収しながら車体を支持する車体支持装置１６と、台車枠１２に対して中ぐり車軸１９を支持するための軸箱支持装置１７および軸ばね装置１８と、さらには、動力を発生するモータ２０とが搭載されている。
【００２２】
モータ２０が発生する動力は、可撓継手２１および歯車装置２２を介して、中ぐり車軸１９に固定された車輪２３に伝達される。これにより、車輪２３はレール２４上を走行する。
【００２３】
図１および図２に示すように、車輪２３の内側の平面および外側の平面のいずれにもブレーキディスク１１が装着され、このブレーキディスク１１に、台車枠１２に搭載されたブレーキ装置２５のブレーキライニング２６が当接することにより、制動力が得られる。
【００２４】
すなわち、ブレーキディスク１１には、その一方の平面にブレーキライニング２６が当接する摺動面２７（図２におけるハッチング部）を備える外周部２８と、車輪２３に締結するためのボルト孔２９を備える内周部３０とを備える。本実施の形態においても、ブレーキライニング２６の半径方向の幅は、ブレーキディスク１１の半径方向の外側にはみ出すことがないように、摺動面２７の半径方向の幅Ｌ２より距離Ｌ１だけ短く設定されている。このため、図２に示すように、ブレーキディスク１１の外周部２８には、ブレーキライニング２６が当接する摺動部２８ａと、摺動部２８ａの外側に半径方向幅Ｌ１にわたってブレーキライニング２６と当接しない非摺動部２８ｂがある。このブレーキディスク１１では、距離Ｌ１は１２．７５ｍｍに設定されており、摺動面２７の半径方向の幅Ｌ２に対する比は０．１である。
【００２５】
また、本実施の形態のブレーキディスク１１は、ＳｉＣ粒子分散型アルミニウム基複合材料からなる鍛造成型品として、製造されている。このため、鍛鋼品からなる従来のブレーキディスクに比較して、本実施の形態のブレーキディスク１１は顕著に軽量化されている。
【００２６】
図３は、図２におけるＡ部の断面を示す説明図である。
一般的に、ブレーキディスク１１の外周部の体積を十分に大きくし、ブレーキディスク１１の熱容量を確保することにより温度上昇を低減することが可能である。しかしながら、車輪２３に装着する関係上、ブレーキディスク１１の形状は制限されるため、局部的に熱容量が小さくなる部分が存在する場合がある。そこで、熱変形を抑制することができる適正なブレーキディスク１１の形状をＦＥＭ解析で求めた結果、以下の知見を得た。
【００２７】
すなわち、ブレーキディスク１１の外周部に局部的に熱容量の小さい部分が存在すると、その部分の温度がかなり上昇することがある。特に、それが外周端部に存在すると、外周端部の温度が非常に高くなり、反り変形が大きくなる原因となる。このため、外周端部の熱容量を十分に確保することにより、反り変形を抑制することが可能である。ここで、前述したように、摺動面２７の外周端部にはブレーキライニング１１と当接しない非摺動部２８ｂが存在する。この当接しない非摺動部２８ｂの熱容量が十分に確保されれば、熱伝達によって外周端部が過大に温度上昇することを抑制することができる。そこで、当接しない非摺動部２８ｂの半径方向の断面積Ｓ１と、当接しない非摺動部２８ｂの半径方向幅Ｌ１とブレーキディスク１１の最大厚さＨとを乗じて求まる長方形の面積Ｓ２が下記（１）式を充足するようにするのが好ましい。
【００２８】
Ｓ１／Ｓ２≧０．３５    ・・・・・・・（１）
もし、この面積比（Ｓ１／Ｓ２）が０．３５より小さければ、外周端部が熱容量不足となり、温度上昇を十分に低減することができない。本実施の形態では、外周端部のブレーキライニング２６と当接しない非摺動部２８ｂの断面積Ｓ１は、その当接しない非摺動部２８ｂの半径方向幅Ｌ１にブレーキディスク１１の最大厚さＨを乗じて算出される長方形部分の面積Ｓ２の０．６倍に設定した。このため、本実施の形態では、十分な熱容量が確保されている。
【００２９】
しかし、この面積比（Ｓ１／Ｓ２）が０．３５以上であっても、ブレーキディスク１１のブレーキライニング２６との外周側当接端部で、少なくとも上記の当接しない領域と同程度の熱容量がなければ、やはり外周側当接端部の温度が大きく上昇し、反り変形を抑制することができない可能性がある。
【００３０】
そこで、外周側当接端から内周方向へ距離Ｌ１の領域の半径方向の断面積Ｓ３と、ブレーキライニング２６と当接しない領域の断面積Ｓ１とが下記（２）式を満たすようにすることが好ましい。
【００３１】
０．３５≦Ｓ１／Ｓ３≦１．０    ・・・・・・・（２）
本実施の形態では、外周端部のブレーキライニング２６と当接しない非摺動部２８ｂの断面積Ｓ１は、摺動面２７とブレーキライニング２６の外周側当接端から内周方向への距離がＬ１である領域３１の断面積Ｓ３の０．７倍に設定した。このため、外周側当接端部についても十分な熱容量が確保されている。
【００３２】
このように、本実施の形態における断面積Ｓ１、Ｓ２およびＳ３は、ブレーキディスク１１の外周端部の熱容量を規定するパラメータである。熱容量を断面積で規定したのは、ブレーキディスク１１の半径方向の断面形状が全周にわたってほぼ一様であることから、断面積が決定されれば、ブレーキディスク１１の熱容量も決まるためである。
【００３３】
図３に示すように、断面積Ｓ１はブレーキディスク１１とブレーキライニング２６とが当接しない領域の断面積である。この領域は、他の領域とは異なり、摺動面に直接熱が加わらないので、熱伝達によって温度が上昇する領域である。したがって、本実施の形態では断面積Ｓ１を用いて、摺動部２８ａと分離して熱容量を規定した。
【００３４】
また、ブレーキディスク１１にはその仕様に応じた様々な大きさのものがあるため、断面積Ｓ１を絶対値で規定することは難しい。このため、本実施の形態では、断面積Ｓ１を規定する標準値となるものとして、断面積Ｓ２を用いた。
【００３５】
断面積Ｓ２は、断面積Ｓ１の領域を取り囲むような長方形の面積であり、断面積Ｓ１の最大値と同じ値となる。したがって、ブレーキディスク１１の大きさに関わらず、Ｓ１の範囲を規定する基準となり得るパラメータである。
【００３６】
一般的に、ブレーキディスク１１とブレーキライニング２６とが当接しない領域は、摺動面２７に比較してかなり小さい。このため、ブレーキディスク１１とブレーキライニング２６との外周側における当接端部の熱容量が充分に確保されていなければ、ブレーキディスク１１の外周端部の温度が上昇する可能性がある。当接端部は摺動面２７に直接熱が加わることから、少なくとも断面積Ｓ１以上の熱容量が必要となる。そこで、本実施の形態では、断面積Ｓ１と半径方向の幅が等しい領域の断面積Ｓ３というパラメータを設定し、当接端部の熱容量を規定した。
【００３７】
さらに、ブレーキディスク１１の外周端部におけるブレーキライニング２６と当接しない領域の半径方向幅Ｌ１を大きくすることでも、熱伝達による外周端部の過大な温度上昇を抑制するだけの熱容量を十分確保することが可能である。そのため、ブレーキライニング２６が当接しない領域の半径方向幅Ｌ１と摺動面の半径方向の幅Ｌ２とが、下記（３）式を満足するようにするのが好ましい。
【００３８】
０．１≦Ｌ１／Ｌ２≦０．６５    ・・・・・・・（３）
距離比（Ｌ１／Ｌ２）を０．１以上にすることにより、熱伝達による外周端部の温度上昇をかなり低減することが可能である。
【００３９】
しかし、上記（１）および（２）式を満足しない状態で、距離比（Ｌ１／Ｌ２）が０．６５を越えてしまうと、ブレーキディスク１１とブレーキライニング２６との当接面積が小さくなることによる単位面積当たりの入熱量が増加することに起因して、ブレーキディスク１１の温度上昇を十分に低減できず、その結果、反り変形を抑制することができない。また、ブレーキングによるディスクおよびブレーキライニングの摩耗が過大となり、両者の摩耗による寿命を十分に確保することができない可能性がある。
【００４０】
本実施の形態では、外周端部のブレーキライニング２６と当接しない非摺動部２８ｂの半径方向幅Ｌ１は摺動面の半径方向幅Ｌ２の０．１倍に設定した。このため、ブレーキディスク１１とブレーキライニング２６との当接面積を十分に確保し、且つ熱伝達による外周端部の温度上昇を大幅に低減することができる。
【００４１】
すなわち、従来のブレーキディスク１１は、ブレーキライニング２６と当接しない領域が小さい。もし、この領域が大きければ、ブレーキディスク１１の外周端と当接端との距離が長くなるため、熱が伝達する距離も長くなり、外周端部の温度上昇を低減できる。したがって、この場合における温度上昇の低減効果はディスク外周端と当接端との距離に依存するため、本実施の形態では、距離Ｌ１というパラメータを規定することとした。
【００４２】
距離Ｌ１の範囲を規定するためには、断面積Ｓ１と同じように、基準となるものが必要である。そこで、そのようなパラメータとして、摺動面の半径方向幅Ｌ２というパラメータを用いることにした。
【００４３】
また、本実施の形態では、軽量化のためにＳｉＣ粒子分散型アルミニウム基複合材料からなる鍛造成型品を用いているが、熱による反り変形が生じやすい。しかし、本実施の形態によれば、ブレーキディスク１１の各部寸法を適正化しているため、反り変形が充分に抑制される。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、ＳｉＣ粒子分散型アルミニウム基複合材料からなる軽量なブレーキディスクを用いられるため、台車のばね下重量が低減され、ばね下の部分の動作が軽やかになり、線路面の変化に対する反応が速くなる。反応が早くなることにより、車体は常に一定の高さを保たれ、走行時の騒音や振動が低減され、これにより、より高速な走行が可能となる。
【００４５】
さらに、本実施の形態によれば、省エネルギー化が図られ、より少ない電力での走行が可能となる。
このため、本実施の形態によれば、ＳｉＣ粒子分散型アルミニウム基複合材料からなる鍛造成型品を用いるために顕著に軽量化されているとともに、ブレーキ負荷による温度上昇を低減して熱変形を抑制することによって長期間にわたって使用することができるブレーキディスク１１と、このブレーキディスク１１をブレーキ装置に備える鉄道車両用台車１０とが提供される。
【００４７】
【実施例】
反り変形を抑制する適正なブレーキディスクの形状を検討するため、ＳｉＣ粒子分散型アルミニウム基複合材料を用いて、図１〜図３に示す鍛造により成型した鉄道車両用ブレーキディスク１１を対象として、走行速度３００ｋｍ／ｈからの非常ブレーキ５回に相当する条件でＦＥＭ解析を行った。
【００４８】
表１および表２に、対象としたブレーキディスク１１の形状を示す。表１に示すブレーキディスクは、外周端部の熱容量が異なるディスクであり、また、表２に示すブレーキディスクは、摺動面外周端部のブレーキライニング２６と接触しない領域の半径方向幅が異なるディスクである。
【００４９】
【表１】
0003959985.tif 000002
【００５０】
【表２】
0003959985.tif 000003
【００５１】
表１および表２において、試験材１および試験材３はいずれも本発明例であり、試験材２および試験材４はともに比較例である。
図４（ａ）は、表１のブレーキディスクを対象に行ったＦＥＭ解析の結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は、表２のブレーキディスクを対象に行ったＦＥＭ解析の結果を示すグラフである。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）における反り変形比は、試験材２のブレーキ１回当たりの反り変形量に対する各試験材のブレーキ１回当たりの反り変形量である。
【００５２】
図４（ａ）に示すように、本発明品である試験材１は、値（Ｓ１／Ｓ２）が十分に大きく、かつ値（Ｓ１／Ｓ３）が適正な範囲内であるため、外周端部および外周側接触端部の熱容量がともに十分に確保でき、比較例である試験材２よりも反り変形が大幅に抑制されていることがわかる。この結果、反り変形によってブレーキディスクが車輪より軸方向にはみ出すことなく、長期間の使用が可能となる。
【００５４】
さらに、本発明品である試験材３は、値（Ｓ１／Ｓ２）が十分に大きく、値（Ｓ１／Ｓ３）が適正な範囲内であり、かつ値（Ｌ１／Ｌ２）も十分に大きいため、外周端部の温度上昇が大幅に低減でき、反り変形が抑制されていることがわかる。したがって、試験材３においても、ブレーキディスクが車輪より軸方向にはみ出すことなく、長期間の使用が可能となる。
【００５５】
次に、本発明の効果を確認するため、表１に示す試験材１と試験材２のブレーキディスク（外径：７２０ｍｍ）を、ＳｉＣ粒子分散型アルミニウム基複合材の粉末を熱間鍛造により製造し、製造されたブレーキディスクのブレーキ試験を行った。
【００５６】
上記２種類のブレーキディスクについて、新幹線電車の台車をモデルにした車輪試験機を用い、ブレーキディスクを２枚一組として、摺動面（摺動面幅：１２７．５ｍｍ）を外側にして車輪の両面に取り付けて、ブレーキ試験を行った。試験は、走行速度３００ｋｍ／ｈからの非常ブレーキに相当する条件とした。
【００５７】
ブレーキングにより車輪が停止した後、ブレーキディスクを放冷し、ブレーキディスクの温度が６０℃まで低下した時点で、再度車輪を駆動させ、条件によりブレーキ試験を行った。この工程を５０回繰り返し行った。
【００５８】
表３に、ブレーキ試験の結果を示す。表中の反り変形比は、試験材２のブレーキ５０回後の反り変形量に対する各試験材のブレーキ５０回後の反り変形量の比を示す。
【００５９】
【表３】
0003959985.tif 000004
【００６０】
表３に示すように、本発明品の試験材１は、比較例の試験材２に比較して、反り変形が大きく低減されることがわかる。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、例えば、充分に軽量化を図りながら、ブレーキ負荷による温度上昇を低減して熱変形を抑制することによって長期間にわたって使用することができる鉄道車両用ブレーキディスクと、このブレーキディスクをブレーキ装置に備える鉄道車両用台車とを提供することができた。
【００６２】
かかる効果を有する本発明の意義は、著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の鉄道車両用台車の全体構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示す鉄道車両用台車のブレーキディスクの近傍を抽出するとともに一部を破断した状態で簡略化して示す斜視図である。
【図３】図２おけるＡ部の断面を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は、表１のブレーキディスクを対象に行ったＦＥＭ解析の結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は、表２のブレーキディスクを対象に行ったＦＥＭ解析の結果を示すグラフである。
【図５】新幹線電車の車輪の側面または車軸に装着されるブレーキディスクの一例の形状を示す説明図であり、図５（ａ）はブレーキディスク１の四半円形状を示す部分平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）はブレーキング時における図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図５（ｄ）は図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１  ブレーキディスク
１ａ  ディスク外周端部
２  ブレーキライニング
３  摺動面
４  ディスク外周部
４ａ  摺動部
４ｂ  非摺動部
５  車輪
６  ボルト孔
７  ディスク内周部
８  摺動部のブレーキライニングと当接しない側の面
１０  鉄道車両用台車
１１  ブレーキディスク
１２  台車枠
１３  牽引装置
１４  空気ばね
１５  ヨーダンパ
１６  車体支持装置
１７  軸箱支持装置
１８  軸ばね装置
１９  中ぐり車軸
２０  モータ
２１  可撓継手
２２  歯車装置
２３  車輪
２４  レール
２５  ブレーキ装置
２６  ブレーキライニング
２７  摺動部
２８  ディスク外周部
２８ａ  摺動部
２８ｂ  非摺動部
２９  ボルト孔
３０  ディスク内周部
３１  外周側当接端部の領域
Ｌ１  非摺動部の半径方向距離
Ｌ２  摺動部と非摺動部の半径方向距離を足し合わせた距離
Ｈ  最大の板厚
Ｓ１  非摺動部の板厚方向と半径方向をともに含む断面の断面積
Ｓ２  Ｌ１とＨを乗じて得られる値
Ｓ３  摺動部のうち非摺動部に隣接し、Ｌ１を有する部分の板厚方向と半径方向をともに含む断面の断面積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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