JP7343773B2 - 鉄道車両用ディスクブレーキ装置 - Google Patents

Description

本開示は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置に関する。

鉄道車両の制動装置として、ディスクブレーキ装置が広く使用されている。ディスクブレーキ装置は、環状のブレーキディスクと、ブレーキライニングと、を備える。ブレーキディスクは、例えば、車輪に締結され、車輪とともに回転する。ブレーキディスクには、ブレーキライニングが押し付けられる。ブレーキライニングとブレーキディスクとの摩擦により、ブレーキディスク及び車輪が制動される。

鉄道車両に用いられるディスクブレーキ装置のブレーキディスクには、その耐久性を確保する観点から、十分な冷却性能が要求される。制動時における冷却性能を確保するため、一般に、ブレーキディスクの裏面には、複数のフィンが放射状に形成されている。各フィンは、車輪に接触し、ブレーキディスクの裏面と車輪との間に通気路を形成する。当該通気路は、ブレーキディスクが車輪とともに回転するとき、ブレーキディスクの内周側から外周側に向かって空気を通過させる。通気路内を流れる空気により、ブレーキディスクが冷却される。

しかしながら、鉄道車両の走行中、ブレーキディスクと車輪との間の通気路内を空気が流れることにより、空力音が発生する。特に、鉄道車両が高速で走行する場合、通気路内の通気量が増加して大きな空力音が発生する。

これに対して、特許文献１には、周方向に隣り合うフィン同士を連結部で連結したディスクブレーキ装置が開示されている。このディスクブレーキ装置では、連結部により、フィン間の通気路各々において断面積が最小となる部分が形成される。特許文献１によれば、通気路の最小断面積の総和を１８０００ｍｍ^２とすることで、高速走行時における空力音を低減することができる。

特許文献１において、空力音を低減するための連結部は、ブレーキディスクのディスク本体及びフィンと一体的に形成されている。そのため、ブレーキディスクのうち、連結部の近傍部分の剛性が他の部分の剛性と比較して大きくなっている。よって、制動時においてブレーキライニングがブレーキディスクに対して摺動し、摩擦熱が発生したとき、連結部の近傍部分が他の部分よりも熱変形しにくく、ブレーキディスクに反りが発生する。その結果、ブレーキディスクを車輪に締結するボルトへの負荷が増大する。

そこで、特許文献２では、ブレーキディスクとは別体の空力音低減部材（制御部材）をディスクブレーキ装置に設ける技術が提案されている。特許文献２によれば、制御部材に設けられた突出部によって通気路の一部を塞ぐことで、通気路内の空気の流れを抑制し、鉄道車両の走行中に発生する空力音を低減することができる。また、ブレーキディスクと制御部材とが別個の部品であるため、制御部材の突出部がブレーキディスクの剛性に影響しない。

特開２００７－２０５４２８号公報 国際公開第２０１９／１９４２０３号

ところで、特許文献２のディスクブレーキ装置において、制御部材は、車輪等の回転部材とブレーキディスクのフィンとの間に配置される。制御部材は、各フィンに形成された凹部に嵌め込まれている。このディスクブレーキ装置によって回転部材を制動する際、ブレーキディスクとブレーキライニングとの摩擦熱により、ブレーキディスクに熱変形が発生する。ブレーキディスクは、まず軸方向の外側（ブレーキライニング側）に熱膨張し、制動開始からある程度時間が経過すると径方向の外側にも熱膨張する。一方、制動部材は、ブレーキディスクとブレーキライニングとの摺動部から離れているため、ほとんど熱変形しない。そのため、ブレーキディスクが径方向の外側に熱膨張したとき、フィンの凹部の内端縁が制動部材に強く干渉し、制御部材に過大な負荷がかかる可能性がある。

本開示は、通気路内の通気量を制御するための制御部材が設けられた鉄道車両用ディスクブレーキ装置において、制御部材に対する負荷を低減することを課題とする。

本開示に係るディスクブレーキ装置は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置である。ディスクブレーキ装置は、回転部材と、ブレーキディスクと、制御部材と、を備える。回転部材は、鉄道車両の車軸に取り付けられる。ブレーキディスクは、環状のディスク本体と、複数のフィンと、を含む。ディスク本体は、回転部材に対向する裏面を有する。複数のフィンは、ディスク本体の裏面上に放射状に配置される。フィンの各々の頂面には、当該頂面をディスク本体の周方向に横断する凹部が形成されている。制御部材は、ベースプレートと、突出部と、を含む。ベースプレートは、回転部材とフィンとの間において凹部内に配置される。突出部は、ベースプレートからディスク本体に向かって突出して、ディスク本体の周方向において隣り合うフィンの間に位置付けられる。制御部材は、隣り合うフィンの間の通気量を制御する。ベースプレートの内端縁と凹部の内端縁との間には、第１隙間が形成される。ベースプレートの内端縁は、ディスク本体の径方向におけるベースプレートの両端縁のうち、内側に位置する端縁である。凹部の内端縁は、ディスク本体の径方向における凹部の両端縁のうち、内側に位置する端縁である。

本開示によれば、通気路内の通気量を制御するための制御部材が設けられた鉄道車両用ディスクブレーキ装置において、制御部材の強度を確保することができる。

図１は、実施形態に係る鉄道車両用ディスクブレーキ装置の概略構成を示す縦断面図である。 図２は、図１に示すディスクブレーキ装置に含まれるブレーキディスクの裏面図である。 図３は、図１に示すディスクブレーキ装置に含まれる制御部材の平面図である。 図４は、図１に示すディスクブレーキ装置の部分拡大図である。 図５は、図４の部分拡大図である。

実施形態に係るディスクブレーキ装置は、鉄道車両用のディスクブレーキ装置である。ディスクブレーキ装置は、回転部材と、ブレーキディスクと、制御部材と、を備える。回転部材は、鉄道車両の車軸に取り付けられる。ブレーキディスクは、環状のディスク本体と、複数のフィンと、を含む。ディスク本体は、回転部材に対向する裏面を有する。複数のフィンは、ディスク本体の裏面上に放射状に配置される。フィンの各々の頂面には、当該頂面をディスク本体の周方向に横断する凹部が形成されている。制御部材は、ベースプレートと、突出部と、を含む。ベースプレートは、回転部材とフィンとの間において凹部内に配置される。突出部は、ベースプレートからディスク本体に向かって突出して、ディスク本体の周方向において隣り合うフィンの間に位置付けられる。制御部材は、隣り合うフィンの間の通気量を制御する。ベースプレートの内端縁と凹部の内端縁との間には、第１隙間が形成される。ベースプレートの内端縁は、ディスク本体の径方向におけるベースプレートの両端縁のうち、内側に位置する端縁である。凹部の内端縁は、ディスク本体の径方向における凹部の両端縁のうち、内側に位置する端縁である（第１の構成）。

第１の構成に係るディスクブレーキ装置によれば、制御部材により、ブレーキディスクのディスク本体の裏面上で周方向に隣り合うフィンの間の通気量を制御することができる。すなわち、上記ディスクブレーキ装置では、隣り合うフィンの間に制御部材の突出部が位置付けられているため、これらのフィンがディスク本体及び回転部材とともに形成する通気路の開口面積が部分的に小さくなる。これにより、通気路内の通気量を制限することができ、鉄道車両の走行時に発生する空力音を低減することができる。

第１の構成において、制御部材のベースプレートは、フィンの頂面に形成された凹部内に配置されている。ただし、ベースプレートの内端縁と凹部の内端縁との間には、予め第１隙間が形成されている。そのため、制動時においてブレーキディスクが径方向の外側に熱膨張し、これに伴ってフィンが径方向の外側に移動したとしても、フィンの移動量が第１隙間の量を超えるまでは、凹部の内端縁がベースプレートの内端縁に干渉しない。よって、制御部材に対する負荷を低減することができる。

第１隙間は、ディスク本体の径方向において３．０ｍｍ以上の大きさを有することが好ましい（第２の構成）。

ブレーキディスクの熱膨張に伴うフィンの径方向の外側への移動量は、通常、３．０ｍｍ未満である。これに対して、第２の構成では、制御部材のベースプレートの内端縁とフィンの凹部の内端縁との間の第１隙間の量（径方向の大きさ）が３．０ｍｍ以上に設定されている。そのため、フィンの凹部の内端縁がベースプレートの内端縁に干渉するのをより確実に防止することができる。よって、制御部材に対する負荷をより低減することができる。

ベースプレートの外端縁と凹部の外端縁との間には、第２隙間が形成されていてもよい。ベースプレートの外端縁は、ベースプレートの両端縁のうち、ディスク本体の径方向において外側に位置する端縁である。凹部の外端縁は、凹部の両端縁のうち、ディスク本体の径方向において外側に位置する端縁である（第３の構成）。

第３の構成によれば、制御部材のベースプレートの外端縁と、フィンの凹部の外端縁との間に第２隙間が形成されている。これにより、制動時において、ブレーキディスクの熱が制御部材に伝達されるのを抑制することができる。よって、制御部材の熱負荷を低減することができる。

フィンのうち少なくとも一部のフィンは、締結部材を通すための締結孔を含むことができる。締結部材は、ブレーキディスクを回転部材に締結する。締結孔は、フィンの頂面のうち凹部の内側の部分に開口する。フィンの頂面側の締結孔の端部には、締結部材を支持する底部が設けられていてもよい（第４の構成）。

締結孔の底部は、１．０ｍｍ以上の厚みを有することが好ましい（第５の構成）。

第５の構成によれば、ブレーキディスクの締結孔において、締結部材を支持する底部の強度を確保することができる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。

［ディスクブレーキ装置の構成］
図１は、本実施形態に係る鉄道車両用ディスクブレーキ装置１００の概略構成を示す縦断面図である。縦断面とは、中心軸Ｘを含む平面でディスクブレーキ装置１００を切断した断面をいう。中心軸Ｘは、鉄道車両の車軸２００の軸心である。以下、中心軸Ｘが延びる方向を軸方向という。

図１に示すように、ディスクブレーキ装置１００は、回転部材１０と、ブレーキディスク２０と、制御部材３０と、を備える。

回転部材１０は、車軸２００に取り付けられ、車軸２００と一体で中心軸Ｘ周りに回転する。本実施形態の例では、回転部材１０は、鉄道車両の車輪であり、板部１１を有する。ただし、回転部材１０は、車輪以外のディスク体であってもよい。

ブレーキディスク２０は、ディスク状の回転部材１０の両面に設けられている。これらのブレーキディスク２０は、例えば、ボルト及びナットで構成される締結部材４０により、回転部材１０の板部１１に締結される。軸方向において各ブレーキディスク２０の外側には、ブレーキライニング５０が設けられる。制御部材３０は、回転部材１０と各ブレーキディスク２０との間に配置されている。

図２は、回転部材１０の両面上に配置されたブレーキディスク２０の一方を回転部材１０側から見た図（裏面図）である。図２では、ブレーキディスク２０の１／４周部分を示す。図２では、ブレーキディスク２０（実線）に加え、制御部材３０を破線で示している。

図２を参照して、ブレーキディスク２０は、ディスク本体２１と、複数のフィン２２と、を含む。

ディスク本体２１は、環状をなす。ディスク本体２１は、実質的に、中心軸Ｘを軸心とする円環板状を有する。ディスク本体２１は、摺動面２１１及び裏面２１２を有する。摺動面２１１は、ディスク本体２１において軸方向の一方側に設けられた面である。摺動面２１１には、制動力を発生させるためにブレーキライニング５０（図１）が押し付けられる。裏面２１２は、ディスク本体２１において軸方向の他方側に設けられた面であり、回転部材１０（図１）に対向する。以下、ディスク本体２１の周方向及び径方向を単に周方向及び径方向という。

複数のフィン２２は、ディスク本体２１の裏面２１２上に放射状に配置されている。これらのフィン２２は、ディスク本体２１の内周側から外周側に延びている。各フィン２２は、裏面２１２から回転部材１０（図１）側に突出する。これにより、回転部材１０と、周方向において隣り合うフィン２２と、ディスク本体２１との間に空間が形成される。これらの空間は、ブレーキディスク２０が回転部材１０とともに回転する際に空気が通過する通気路となる。フィン２２各々の頂面２２１には、頂面２２１を周方向に横断する凹部２２２が形成されている。

ディスク本体２１に設けられた複数のフィン２２のうち、一部のフィン２２は、締結部材４０（図１）を通すための締結孔２２３を含む。各締結孔２２３は、ディスク本体２１及びフィン２２を貫通する。その他のフィン２２の頂面２２１には、凹状のキー溝２２４が形成されている。キー溝２２４には、ブレーキディスク２０と回転部材１０（図１）との相対回転を規制するためのキー（図示略）が嵌め込まれる。フィン２２の数、締結孔２２３の数、及びキー溝２２４の数は、適宜設定することができる。本実施形態の例では、全てのフィン２２に締結孔２２３又はキー溝２２４が形成されているが、締結孔２２３及びキー溝２２４が形成されていないフィン２２が存在してもよい。

図３は、制御部材３０をブレーキディスク２０側から見た図（平面図）である。図３では、制御部材３０の１／４周部分を示す。図３では、説明の便宜上、制御部材３０（実線）に加え、ブレーキディスク２０を破線で示す。

図３を参照して、制御部材３０は、ブレーキディスク２０とは別の部材である。制御部材３０は、周方向に隣り合うフィン２２の間の通気量を制御する。制御部材３０は、ベースプレート３１と、複数の突出部３２と、を含んでいる。

ベースプレート３１は、概略円環板状をなし、ディスク本体２１と実質的に同軸に配置されている。ベースプレート３１は、フィン２２の頂面２２１上に配置される。より具体的には、ベースプレート３１は、各フィン２２の頂面２２１に設けられた凹部２２２内に配置されている。したがって、径方向におけるベースプレート３１の長さは、径方向におけるフィン２２の頂面２２１の長さよりも短い。

ベースプレート３１には、締結部材４０（図１）を挿通させるため、ブレーキディスク２０の締結孔２２３に対応して複数の開口３１１が形成されている。また、ベースプレート３１には、上述したキー（図示略）を挿通させるため、ブレーキディスク２０のキー溝２２４に対応して複数の開口３１２が形成されている。

ベースプレート３１の両面のうち、ブレーキディスク２０側の面には、複数の突出部３２が形成されている。突出部３２は、周方向に間隔を空けて設けられている。突出部３２の各々は、ベースプレート３１からディスク本体２１に向かって突出して、周方向に隣り合うフィン２２の間に位置付けられる。すなわち、周方向において隣り合うフィン２２の間に、突出部３２が１つずつ配置される。

以下、図４及び図５を参照して、ブレーキディスク２０及び制御部材３０の各部の寸法及び位置関係について詳細に説明する。図４は、図１に示すディスクブレーキ装置１００の部分拡大図である。図５は、図４に示すディスクブレーキ装置１００の一部をさらに拡大した図である。なお、図１、図４、及び図５では、説明の便宜上、ブレーキディスク２０及び制御部材３０をそれぞれ異なる平面で切断した断面で示している。図１、図４、及び図５において、ブレーキディスク２０の断面は、締結部材４０の軸心を含む平面で切断した断面であり、制御部材３０の断面は、突出部３２の径方向中央部を通る平面で切断した断面である。

図４を参照して、上述したように、ブレーキディスク２０のフィン２２の頂面２２１には、凹部２２２が形成されている。凹部２２２は、内端縁２２２ａ及び外端縁２２２ｂを有する。内端縁２２２ａは、径方向における凹部２２２の両端縁のうち、内側に位置する端縁である。外端縁２２２ｂは、径方向における凹部２２２の両端縁のうち、外側に位置する端縁である。

フィン２２の頂面２２１の内端縁２２１ａから凹部２２２の内端縁２２２ａまでの径方向における距離Ｌ_ｉ１は、例えば、１．０ｍｍ～１４．０ｍｍとすることができる。凹部２２２の内端縁２２２ａから締結孔２２３の内端までの径方向における距離Ｌ_ｉ２は、例えば、２０．０ｍｍ～３０．０ｍｍとすることができる。

凹部２２２の外端縁２２２ｂからフィン２２の頂面２２１の外端縁２２１ｂまでの径方向における距離Ｌ_ｅ１は、例えば、１．０ｍｍ～１４．０ｍｍとすることができる。締結孔２２３の外端から凹部２２２の外端縁２２２ｂまでの径方向における距離Ｌ_ｅ２は、例えば、１３．０ｍｍ～２３．０ｍｍとすることができる。

フィン２２の頂面２２１のうち凹部２２２の内側の部分には、締結部材４０を通す締結孔２２３が開口している。締結孔２２３は、大径部２２３ａと、小径部２２３ｂとを有する。大径部２２３ａの直径は、小径部２２３ｂの直径よりも大きい。小径部２２３ｂは、締結孔２２３において、フィン２２の頂面２２１側の端部を構成する。大径部２２３ａと小径部２２３ｂとの径差により、小径部２２３ｂの周囲に環状の底部２２５が形成されている。

大径部２２３ａ内には、締結部材４０の頭部４１が収容される。頭部４１は、ボルトの頭部又はナットである。大径部２２３ａ内の頭部４１は、底部２２５によって直接又は間接的に支持される。本実施形態の例では、頭部４１と底部２２５との間に、１枚以上の皿ばね６０が配置されている。すなわち、頭部４１は、皿ばね６０を介して底部２２５に支持されている。底部２２５の厚み（軸方向の長さ）ｔは、強度確保の観点から、１．０ｍｍ以上であることが好ましく、２．０ｍｍ以上であることがより好ましい。底部２２５の厚みｔは、例えば、６．０ｍｍ以下である。

小径部２２３ｂには、締結部材４０のうち、ボルトの軸部４２が挿入される。軸部４２は、頭部４１から軸方向に延び、小径部２２３ｂ、制御部材３０の開口３１１、及び回転部材１０の締結孔１２を通過する。

図５を参照して、制御部材３０は、締結部材４０により、ブレーキディスク２０とともに回転部材１０に締結されている。制御部材３０のうち、ベースプレート３１は、回転部材１０とフィン２２との間において、このフィン２２の頂面２２１に設けられた凹部２２２内に配置されている。ベースプレート３１の厚み（軸方向の長さ）は、凹部２２２の深さ（軸方向の長さ）以下となっている。

ベースプレート３１は、内端縁３１３及び外端縁３１４を有する。内端縁３１３は、径方向におけるベースプレート３１の両端縁のうち、内側に位置する端縁である。外端縁３１４は、径方向におけるベースプレート３１の両端縁のうち、外側に位置する端縁である。ディスクブレーキ装置１００の縦断面視で、ベースプレート３１の内端縁３１３は、凹部２２２の内端縁２２２ａと、締結孔２２３の内端との間に配置されている。ディスクブレーキ装置１００の縦断面視で、ベースプレート３１の外端縁３１４は、凹部２２２の外端縁２２２ｂと、締結孔２２３の外端との間に配置されている。締結孔２２３の内端及び外端は、ディスクブレーキ装置１００の縦断面視で、締結孔２２３の大径部２２３ａの内周面と、締結部材４０の頭部４１の座面となる底部２２５の表面とが交差する点である。

ベースプレート３１の内端縁３１３は、径方向において、凹部２２２の内端縁２２２ａよりも外側に配置されている。よって、ベースプレート３１の内端縁３１３と、凹部２２２の内端縁２２２ａとの間には隙間Ｇ１が形成されている。すなわち、ベースプレート３１の内端縁３１３は、凹部２２２の内端縁２２２ａに接触していない。

隙間Ｇ１は、例えば、径方向において３．０ｍｍ以上の大きさを有する。径方向における隙間Ｇ１の大きさが周方向に沿って変動する場合は、隙間Ｇ１の大きさの最小値が３．０ｍｍ以上であることが好ましい。なお、隙間Ｇ１の大きさとは、非制動状態、つまりブレーキディスク２０の熱変形が生じていない状態での大きさである。

本実施形態において、ベースプレート３１の外端縁３１４は、径方向において、凹部２２２の外端縁２２２ｂよりも内側に配置されている。そのため、ベースプレート３１の外端縁３１４と、凹部２２２の外端縁２２２ｂとの間には隙間Ｇ２が形成されている。すなわち、ベースプレート３１の外端縁３１４は、凹部２２２の外端縁２２２ｂに接触していない。

本実施形態の例では、ベースプレート３１と凹部２２２との間の外周側の隙間Ｇ２は、内周側の隙間Ｇ１よりも小さい（Ｇ１＞Ｇ２）。ただし、隙間Ｇ１，Ｇ２の大きさが同程度であってもよい。あるいは、ベースプレート３１の内端縁３１３と凹部２２２の内端縁２２２ａとが非接触である一方、ベースプレート３１の外端縁３１４は、凹部２２２の外端縁２２２ｂに接触していてもよい（Ｇ１＞０、且つＧ２＝０）。

制御部材３０において、突出部３２は、ベースプレート３１からディスク本体２１の裏面２１２に向かって突出する。突出部３２の先端は、ディスク本体２１の裏面２１２には接触しない。また、突出部３２の両側縁は、フィン２２の側面２２６に接触しない。そのため、突出部３２とブレーキディスク２０との間には、径方向視で概略Ｕ字状の空間が形成されている。

各突出部３２とブレーキディスク２０との間に形成される概略Ｕ字状の空間の断面積の総和は、例えば、１８０００ｍｍ^２以下とすることができる。当該断面積の総和は、例えば、２５００ｍｍ^２以上とすることができる。概略Ｕ字状の空間の断面積とは、各突出部３２とブレーキディスク２０との間に形成される概略Ｕ字状の空間の周方向に沿った断面の最小面積である。断面積の総和とは、各空間の断面積を周方向に全て足し合わせて算出した値である。

本実施形態において、突出部３２は、概略三角形状の縦断面（径方向に沿った断面）を有する。すなわち、ブレーキディスク２０の内周側における突出部３２の表面は、径方向で外側に向かうにつれてディスク本体２１に近づくように傾倒する。ただし、突出部３２の形状は、これに限定されるものではない。突出部３２は、中空に形成されていてもよいし、中実に形成されていてもよい。通気路内の空気を円滑に案内する観点から、突出部３２の表面は、角部を有しない滑らかな形状であることが好ましい。

［効果］
本実施形態に係るディスクブレーキ装置１００では、周方向において隣り合う各フィン２２の間に、制御部材３０の突出部３２が配置されている。これにより、回転部材１０と、フィン２２と、ディスク本体２１とで画定される各通気路の断面積が部分的に小さくなる。よって、通気路内の通気量を制限することができ、鉄道車両の走行時に発生する空力音を低減することができる。

本実施形態に係るディスクブレーキ装置１００において、制御部材３０のベースプレート３１は、フィン２２の頂面２２１に形成された凹部２２２内に配置されている。ただし、ベースプレート３１の内端縁３１３と凹部２２２の内端縁２２２ａとの間には、非制動状態で隙間Ｇ１が形成されている。そのため、制動時においてブレーキディスク２０が径方向の外側に熱膨張し、フィン２２が径方向の外側に移動したとしても、フィン２２の移動量が隙間Ｇ１を超えるまでは、凹部２２２の内端縁２２２ａがベースプレート３１の内端縁３１３に干渉しない。よって、ブレーキディスク２０から制御部材３０に過大な負荷がかかるのを防止することができる。

本実施形態において、ベースプレート３１の内端縁３１３と凹部２２２の内端縁２２２ａとの間の隙間Ｇ１の径方向の大きさは、３．０ｍｍ以上に設定されている。これにより、制動時におけるブレーキディスク２０の熱膨張に伴い、凹部２２２の内端縁２２２ａがベースプレート３１の内端縁３１３に干渉するのをより確実に防止することができる。よって、制御部材３０に対する負荷を低減することができる。

本実施形態では、ベースプレート３１の外端縁３１４と凹部２２２の外端縁２２２ｂとの間にも、隙間Ｇ２が形成されている。そのため、制動時に発生するブレーキディスク２０の熱が制御部材３０に伝達されるのを抑制することができる。よって、制御部材３０の熱負荷を低減することができる。

本実施形態では、フィン２２において、締結孔２２３の底部２２５の厚みｔが好ましくは１．０以上、より好ましくは２．０ｍｍ以上に設定されている。これにより、締結部材４０の頭部４１を支持する底部２２５の強度を確保することができる。そのため、制動時における底部２２５の熱変形を低減することができ、制御部材３０が底部２２５から過大な負荷を受けるのを回避することができる。

以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、ディスク本体２１の径方向において中央付近に制御部材３０の突出部３２が配置されているが、突出部３２の位置はこれに限定されるものではない。突出部３２は、ディスク本体２１の外周側に配置されていてもよいし、ディスク本体２１の内周側に配置されていてもよい。

上記実施形態において、制御部材３０のベースプレート３１は、実質的に円環板状をなす。しかしながら、ベースプレート３１は、周方向において複数に分割されていてもよい。すなわち、複数の円弧状部品によってベースプレート３１が構成されていてもよい。これらの円弧状部品は、回転部材１０とブレーキディスク２０との間において、互いに接触して又は間隔を空けて周方向に配列される。円弧状部品は、それぞれ、複数の突出部３２を有することが好ましい。

以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。

制御部材３０のベースプレート３１の内端縁３１３と、フィン２２の頂面２２１に設けられた凹部２２２の内端縁２２２ａとの間の隙間Ｇ１について、適切な大きさを検証するため、汎用の解析ソフトウェア（ＡＢＡＱＵＳ，Ｖｅｒｓｉｏｎ ６．１４－３、ダッソー・システムズ社製）を用い、有限要素法による数値解析を実施した。

解析では、周方向の対称性を考慮し、回転部材（車輪）１０、ブレーキディスク２０、制御部材３０、締結部材４０、及び皿ばね６０を含むディスクブレーキ装置１００の１５°領域をモデル化した。制御部材３０は、ベースプレート３１が回転部材１０とフィン２２の頂面２２１との間に単純に挟み込まれる形態とした。材料は、ブレーキディスク２０を弾塑性体、その他を弾性体とし、材料物性値として実験で予め測定されたデータを与えた。ただし、制御部材３０については、一般構造用鋼の材料物性値を使用した。

解析モデルの主な寸法条件は、以下の通りである。
・ブレーキディスクの内径：４６６．０ｍｍ
・ブレーキディスクの外径：７２０．０ｍｍ
・ブレーキディスクの全厚み：４３．５ｍｍ
・ディスク本体の厚み：２２．０ｍｍ

解析は、最も厳しい地震検知ブレーキ条件で実施した。すなわち、鉄道車両が３６０ｋｍ／ｈで走行しているときに停止ブレーキをかけた場合を想定して、ブレーキディスク２０の熱変形を評価した。

解析の結果、制動中のブレーキディスク２０において、軸方向の外側への熱膨張が発生した後、径方向の外側への熱膨張が発生することが確認された。ブレーキ開始から１５．３秒後において、ブレーキディスク２０の内周端の位置で測定された軸方向外側への移動量は０．５ｍｍであった。また、ブレーキ開始から７３．６秒後において、ブレーキディスク２０の外周端の位置で測定された径方向外側への移動量は２．９ｍｍであった。

このように、最も厳しい地震検知ブレーキ条件で、ブレーキディスク２０の径方向外側への移動量が３．０ｍｍ未満であることが確認された。よって、制御部材３０のベースプレート３１の内端縁３１３と、フィン２２の頂面２２１に設けられた凹部２２２の内端縁２２２ａとの間に３．０ｍｍ以上の隙間Ｇ１を予め設けておけば、制動時において制御部材３０のベースプレート３１にフィン２２が接触せず、ブレーキディスク２０から制御部材３０への負荷をより確実に回避することができるといえる。

１００：ディスクブレーキ装置
１０：回転部材
２０：ブレーキディスク
２１：ディスク本体
２２：フィン
２２１：頂面
２２２：凹部
２２２ａ：内端縁
２２２ｂ：外端縁
２２３：締結孔
２２５：底部
３０：制御部材
３１：ベースプレート
３１３：内端縁
３１４：外端縁
３２：突出部
Ｇ１，Ｇ２：隙間

Claims (5)

1. 鉄道車両用のディスクブレーキ装置であって、
   前記鉄道車両の車軸に取り付けられる回転部材と、
   前記回転部材に対向する裏面を有する環状のディスク本体と、前記裏面上に放射状に配置される複数のフィンと、を含み、前記フィンの各々の頂面に、当該頂面を前記ディスク本体の周方向に横断する凹部が形成されたブレーキディスクと、
   前記回転部材と前記フィンとの間において前記凹部内に配置されるベースプレートと、前記ベースプレートから前記ディスク本体に向かって突出して前記フィンのうち前記周方向において隣り合うフィンの間に位置付けられる突出部と、を含み、前記隣り合うフィンの間の通気量を制御する制御部材と、
   を備え、
   前記ディスク本体の径方向における前記ベースプレートの両端縁のうち内側に位置する端縁である前記ベースプレートの内端縁と、前記径方向における前記凹部の両端縁のうち内側に位置する端縁である前記凹部の内端縁との間に、第１隙間が形成される、ディスクブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のディスクブレーキ装置であって、
   前記第１隙間は、前記径方向において３．０ｍｍ以上の大きさを有する、ディスクブレーキ装置。
3. 請求項１又は２に記載のディスクブレーキ装置であって、
   前記ベースプレートの前記両端縁のうち前記径方向において外側に位置する端縁である前記ベースプレートの外端縁と、前記凹部の前記両端縁のうち前記径方向において外側に位置する端縁である前記凹部の外端縁との間に、第２隙間が形成される、ディスクブレーキ装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のディスクブレーキ装置であって、
   前記フィンのうち少なくとも一部のフィンは、
   前記ブレーキディスクを前記回転部材に締結する締結部材を通すための締結孔であって、前記頂面のうち前記凹部の内側の部分に開口する前記締結孔、
   を含み、
   前記締結孔の前記頂面側の端部には、前記締結部材を支持する底部が設けられる、ディスクブレーキ装置。
5. 請求項４に記載のディスクブレーキ装置であって、
   前記底部は、１．０ｍｍ以上の厚みを有する、ディスクブレーキ装置。
   

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