JPH07269615A - 各種フランジの組立を備える高エネルギ制動用複合材ディスク - Google Patents

各種フランジの組立を備える高エネルギ制動用複合材ディスク

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JPH07269615A
JPH07269615A JP7066415A JP6641595A JPH07269615A JP H07269615 A JPH07269615 A JP H07269615A JP 7066415 A JP7066415 A JP 7066415A JP 6641595 A JP6641595 A JP 6641595A JP H07269615 A JPH07269615 A JP H07269615A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種フランジの組立により構成される高エネ
ルギ制動用複合材ディスク（４０、５０、６０、８０
０）を提供する。 【構成】 例えば中央フランジ（４１、５１、６１、８
０１）と、前記中央フランジの両側に配設された熱障壁
（４２、５２、６２、８０２）と、面の一つにセラミッ
ク又はサーメット系の被覆（４５、５５、６５、８０
５）を含む基板（４４、５４、６４、８０４）からなる
外側フランジ（４３、５３、６３、８０３）との組合せ
のような種々の組合せフランジからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、摩擦材並びに制動装置
におけるその利用に関するものであり、より詳細には高
エネルギ制動用複合材ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】高速列車の制動系を構成する摩擦材の最
適化は、散逸させるエネルギレベルがきわめて高いため
ますます難しくなってきている。このようにきわめて進
歩の早い状況下にあっては、例えば鉄−銅焼結金属製ラ
イニングと組み合わせた大西洋高速列車（ＴＧＶ−Ａ）
用制動ディスクのような従来の方法はその限界に達して
おり、乗客の輸送のための運行速度を３００ｋｍ／ｈに
制限しているのは、一つには、現状では充分に性能が優
れた制動システムを設計することができないという理由
による。超高速では、摩擦ブレーキのみが列車を停止す
ることができる。
【０００３】現行技術による制動装置は例えば、通常車
軸に取り付けた制動ディスクの使用を必要とするクラン
プ装置によるものである。
【０００４】このような装置内では、ブレーキパッドが
ディスクそのものの両側をはさむ状態になる。
【０００５】高速列車又は高重量車両の制動装置のいく
つかの部分を構成する摩擦材の最適化は、散逸させるエ
ネルギレベルがきわめて高いためますます難しくなって
きている。これらのエネルギは速度の２乗と運動質量に
比例する。
【０００６】制動頻度が高いときも、散逸すべきエネル
ギが多くなる。地下鉄の場合がこれに相当する。
【０００７】例えばＴＧＶ−Ａ用の制動ディスク及び鉄
−銅焼結金属製ライニングを利用する先行技術による制
動装置は、現在その限界に達している。
【０００８】例えば、高速列車に取り付けられた先行技
術による制動装置は、３００ｋｍ／ｈ程度の速度から制
動が行われたとき、夫々のディスク上で１４ＭＪ程度の
エネルギを散逸する。散逸可能な最大エネルギは１９Ｍ
Ｊ程度である。
【０００９】制動の分野における現在の目標は、４００
ｋｍ／ｈ程度の速度から制動が行われたとき、夫々のデ
ィスク上で２５ＭＪ程度のエネルギを散逸することであ
る。
【００１０】セラミックブレーキは有効な代案となって
いる。一般的に、セラミック材は高温における比熱及び
機械強度が高く、摩擦特性も良好で、種類によっては熱
衝撃強度も優れている。しかしながらむくのセラミック
は非常にもろく、単一材質の制動ディスクでは信頼性の
高い方法を考案することはできない。反対に、セラミッ
ク被覆又はセラミックインサートという案は、信頼性の
観点からもコストの点からもより現実的であると思われ
る。このように、熱吹き付けによってディスク上に形成
されたセラミック被覆又は焼結セラミック製ライニング
を備える数個の組合せフランジで構成されるディスクと
いうような複合材実施方法の実施が可能である。この技
術は当初、鉄道の分野（ＴＧＶ、頻繁停止車両．．．）
で開発されたものであるが、制動形態又は、安定した摩
擦係数と摩耗の少ない摩擦材とが必要とされるようなそ
の他のあらゆる制動状態において、多量のエネルギを散
逸する可能性のある他の種類の車両についても開発する
ことが可能である。
【００１１】制動時には排熱の問題が生じる。車輪のハ
ブの近辺において制動によって生じる熱は、熱の影響を
受け易い車輪の軸受に伝達されてはならない。集中して
放出されると車輪が車軸に締め付けられてしまうことが
ある。セラミック又はサーメット（セラミック−金属）
の被覆又はインサートは、車軸中の熱の伝導を制限する
ことと、高温における安定した摩擦特性を確保しつつデ
ィスク／ライニング対の耐摩耗性と熱疲労強度とを向上
させることとを目的とするもので、それにより新しい種
類のライニングが開発された。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はまた、
セラミック材を使用した高速列車用の高エネルギ制動複
合材ディスクを提案することである。本発明の変形は専
ら、現行技術において説明されているようないずれの場
合もセラミックライニングと共に作用するディスクを対
象とする。
【００１３】本発明の別の目的は、制動ディスク内で使
用できかつ、車軸内の熱の伝導を制限することが可能な
摩擦材を提案することである。
【００１４】本発明の別の目的は、制動ディスク内で使
用できかつ、ディスク／ライニング対の耐摩耗性を向上
させることが可能な摩擦材を提案することである。
【００１５】本発明の別の目的は、制動ディスク内で使
用できかつ、高温における安定した摩擦特性を確保しつ
つディスクの熱疲労強度を向上させることが可能な摩擦
材を提案することである。
【００１６】本明細書における「サーメット」という用
語は「セラミック／金属」の略語であり、セラミック−
金属複合材を意味する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、各種フランジ
の組立を備えていることを特徴とする高エネルギ制動用
複合材ディスクを対象とする。
【００１８】本発明によれば、複合材ディスクは以下の
特徴の一つを満たす。
【００１９】ディスクが、中央フランジと前記中央フラ
ンジの両側に配設された熱障壁と面の一つに被覆を含む
基板とからなる外側フランジとで構成されること。
【００２０】中央フランジがアルミ合金又はアルミニウ
ム系複合材からなり、及び／又は熱障壁がジルコニア
（ｚｉｒｃｏｎｅ）のむくの焼結セラミック又は断熱セ
ラミックからなり及び／又は基板が鋼からなり、及び／
又は組立が底層、及び／又はニッケル−クロム／炭化ク
ロムのセラミック−金属複合材からなること。
【００２１】熱障壁が、アルミナファイバ、又は酸化物
セラミック及び有機結合剤の混合物で構成される複合材
からなること。
【００２２】中央フランジが、薄膜形成法によってその
表面に実現された熱障壁を含むこと。
【００２３】外側フランジが、薄膜形成法によってそれ
らの表面に実現された第２の熱障壁を含むこと。
【００２４】本発明による高エネルギ複合材ディスク
は、好ましくはチタン酸アルミニウム又はその他のセラ
ミック材のスタッドを含むブレーキライニングと組み合
わせる。
【００２５】本発明によれば、ブレーキライニングのス
タッドは主に、約５４％のアルミナと約３３％の酸化チ
タンと約３％のケイ素と約２．５％の酸化マグネシウム
からなる。
【００２６】小型ディスク上での高エネルギ制動シミュ
レーションにより、チタン酸アルミニウムのライニング
とニッケル−クロム／炭化クロムサーメットが被覆され
たディスクを組み合わせることは、制動時における制動
係数の観点からも摩耗の観点からも有利な性能を発揮す
る材料対となることが明らかになった。同様に、熱障壁
を挿入することにより、ディスクの厚みにおいてかなり
の温度利得が生じた。
【００２７】本発明のその他の目的、特徴及び利点は、
添付図を参照しながら高エネルギ複合材ディスクの好ま
しい実施態様の説明を読むことにより明らかになろう。
【００２８】
【実施例】本発明による第一の実施例は専ら「被覆（ｒ
ｅｖｅｔｅｍｅｎｔ）」の側面のみを考慮したものであ
り、吹付けディスクすなわち熱吹付けにより実現された
被覆を備えるディスクに関する。
【００２９】吹付け対象素材の種類と所望の層の厚みを
考慮し、更に実施方法の経済的側面を考慮の上、種々の
薄膜形成技術の中から大気プラズマ吹付け（ｐｒｏｊｅ
ｃｔｉｏｎ ｐｌａｓｍａ ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｑ
ｕｅ）方法が採用された。プラズマ吹付け方法は、プラ
ズマジェットに固形粒子を注入し、基板に衝突する前に
同粒子を溶解させ、基板に薄膜構造をもつ層を形成させ
るものである。
【００３０】被覆をディスクに適合させることは、コー
ティングが完全に基板に密着しその機能を果たすように
するという限りにおいては容易なことではない。主な困
難さは、セラミックと基板との間の化学結合の性質、セ
ラミックの本質的脆弱性、並びに付着膜と基板との間の
ヤング率及び膨張係数の違いに起因する。吹付け作業中
に、液状又は半液状粒子が基板の上に展開される。吹き
付けられた液状粒子が基材又は既存粒子の凹凸部に侵入
し、基板側に熱が伝達され、粒子の収縮により急速な冷
却及び凝固が行われる。
【００３１】プラズマ吹付けによって実現されるコーテ
ィングの場合、被膜の付着力及び粘着力は本質的に力学
的なものであり、基板の調製が被膜の固定を左右する重
要な段階の一つである。我々の実施の場合、吹付け前の
ディスクについてグレード１６のコランダムによるサン
ドブラスト（アルミナ酸化物、平均粒子径１ｍｍ、サン
ドブラスト圧６ｂａｒ、Ｒａ＝６μｍ）により適当な粗
度が得られる。
【００３２】溝加工、放電加工、レーザー法、さらには
化学的酸洗いにより、さらに高い粗度を得たり表面の変
更を行うことも可能であるが、酸化の危険性を制限する
ためこれらの処理は吹付けの数分前に実施しなければな
らない。
【００３３】開発に使用される吹付け装置は図１に示さ
れている。複合材ディスク１１は、回転手段１３により
回転軸Ｙを中心として一定の速度で回転する。他方、ト
ーチ１２はディスクから距離Ｄｔのところに設置され、
一定のコーティング厚みが得られるようディスク１１の
半径に応じて制御された移動速度で移動し、二方向矢印
１５によって符号化されている、軸ｘに平行な往復運動
を行う。残留応力を最小化するため、吹付け中は冷却手
段１４により、必ず吹付けパラメータとディスク１１の
冷却とを完全に制御する必要がある。
【００３４】前述の機能を満たすため三層コーティング
２１が採用された。その結果、基板２２には、ＮｉＣｒ
ＡｌＹからなる接続層２３、熱障壁２４の役割を果たす
「イットリウムを含むジルコニア−ＮｉＣｒＡｌＹ」複
合層、さらには炭化クロムベースのサーメットからなる
摩擦層２５が付着された。
【００３５】三層コーティングをともなった複合材ディ
スク（２１）のそのような構造は例えば図２に示されて
いる。
【００３６】図２において提案されている構造は鋼製基
板２２に関するものであり、その場合に吹付けられる粉
末の組成は表１に示されている。
【００３７】
【表１】
【００３８】あらゆる種類の鋳鉄又は鋼の基板２２にコ
ーティングを実施することが可能である。
【００３９】高エネルギ制動の実施例の場合、アルミニ
ウム合金はある温度以上になると機械特性が大きく減少
するという使用限界温度があるため、これを基板２２と
して使用することは検討に値しない。反対に実施例が、
より少エネルギの制動に関するものであり、摩擦の側面
（摩擦係数及び摩耗）をこの技術の中で追及するなら
ば、アルミ合金に熱障壁を挿入する場合もしない場合も
ニッケル／クロム−炭化クロムサーメットの吹付けを実
施することは可能である。その場合、膨張係数の違いを
軽減するために適切な膨張係数を有する固定層２３を設
ける必要がある。後記する第二の実施態様はアルミ合金
の軽量性を活用し車軸の重量の大幅な軽量化を可能にす
るものである。
【００４０】高エネルギ制動の実施例の場合、基板２２
としてファイバ（炭化物又は酸化物）強化アルミニウム
系複合材を使用することが可能である。これらの素材は
さらに高温でもその機械特性を維持する。
【００４１】固定底層２３はなくてはならないというも
のではないが、基板２２及び上部層２４に対する接着力
を増加させることが可能である。固定底層２３がない場
合は接着力は主に機械的なものであるが、固定底層２３
がある場合には小範囲の分散部分が認められる。固定用
合金は耐酸化性及び耐腐食性の高い素材であるので、制
動時の加熱の際に発生するおそれのある熱酸化を制限す
ることが可能である。この接続層によりまた、基板２２
と例えば熱障壁２４のような吹付けされた第２の層との
間の膨張係数の違いを最小化することも可能となる。ま
た接続層として例えばニッケルアルミニウムのようなそ
の他の合金を使用することも可能であるが、接続層とし
てより広く使用されているＭＣｒＡｌＹ（ここでＭとは
ニッケル又はコバルト）型の合金と比べると酸化防止の
障壁効果は減少する。
【００４２】ジルコニア系の被膜は熱伝導性が低く熱膨
張係数が比較的高いため、熱障壁として産業界で最も一
般的に使用されている。しかしながら制動形態における
実験から、基板への良好な付着力及びより強い粘着力を
示す複合被膜がより優れた信頼性をもつことが明らかに
された。すなわちジルコニアの力学的特性よりも優れた
力学的特性をもちつつ熱衝撃に対する感応度が低く「熱
障壁効果」がほぼ同一であるＮｉＣｒＡｌＹ−ジルコニ
ア系「金属−セラミック」複合材のことであるが、純粋
なイットリウムを含むジルコニア又はその他のあらゆる
断熱性酸化物セラミック（チタン酸アルミニウム、アル
ミナ．．．）の使用も可能である。被膜の厚みを増加さ
せると熱疲労に対する強度が低下することになるため、
想定される制動形態に応じて熱断熱性／強度の最良の妥
協点を見い出す必要がある。この見解は、目的とする制
動が行われることによって発生する基本的に熱に関する
応力に応じて厚みが最適化される摩擦層２５に対しても
有効である。表１に示されている粒子の大きさは一例で
しかない。実施例に応じて、より粒度が細かい又は粗い
粉末を使用することは極めて有効となることがある。大
径の粒子を使用すると残留応力率が低下し多孔性が上昇
する。多孔性が高いと熱衝撃強度に対しては好都合であ
るが腐食要素の侵入を容易にすることになり、熱サイク
ルの作用により基板の腐食及び酸化が発生するため、こ
こでもやはり、想定される実施例に応じて最良の妥協点
を見い出す必要がある。
【００４３】コーティングの実施に関しては、大気型又
はその他の形態（低圧プラズマ、大気圧プラズマ、大気
及び温度制御−プラズマ）のプラズマトーチ以外にも、
他の火炎熱吹付け技術（とくに超及び極超高周波ガン）
さらにはレーザ法を利用することが可能である。また、
種々の被膜技術を組み合わせて様々な層を実現しようと
することも可能である。極超高周波吹付けはプラズマよ
りも密な層を得ることが可能であり、摩耗率の低い摩擦
層を得る上では有利であることがあるが、この実施方法
では熱障壁層の実現が困難である。逆説的だが、付着力
の点について言えば、各層間の酸化を制限し各吹付け材
の特性の違いを軽減するため、連続的かつ漸進的に各層
を形成させることにより（従って複数の粉末分配器が必
要）最良の結果が得られる。同じ観点から見れば、諸方
法を組み合わせるよりも、吹付け後処理を実施するとい
う方法による方が好ましいと思われる。
【００４４】特にきわめて高いエネルギを発生する制動
時においては装置の寿命を改善させるため、いくらかの
吹付け後処理が必要となることがある。残留応力を除去
するため不活性雰囲気下で熱処理（拡散処理）を実施す
ることにより、底層／基板の界面、及び多層コーティン
グの場合には各界面において拡散領域が生じ付着力を向
上させることが可能である。レーザによる表面処理は、
すでに付着させた被膜を再度溶融させるのに実施するこ
とが可能である。また、緻密化された層の内部に種類の
異なる粒子を挿入することにより再溶融を行うことがで
きることについても留意する必要があり、それにより表
面において異なった特性（例えば摩擦係数がもっと高い
とか低いといった）を得ることが可能となる。この処理
により層のミクロ構造が変化しより緻密になり、残留応
力がより微細になる状態を得ることができる。レーザに
よる表面再溶融により、表面において緻密で平滑な被膜
であって、微細かつ均質なミクロ構造をもち、良好な熱
力学的特性をもつ被膜を得ることが可能である。およそ
１００ないし２００μｍの厚さのこの層の下部では、プ
ラズマ吹付け後に得られたままの層が残留している。
「ブラズマのみ」の層と比較した場合、同処理がもたら
すものは、耐摩耗性の向上と耐熱衝撃強度の向上であ
る。
【００４５】また、特に層の耐熱衝撃強度を向上させる
ため、層の形成時にファイバ（炭化物又は酸化物）によ
り層を強化することが可能であることについて留意する
必要がある。
【００４６】高速列車において実施するため、参考とし
てＴＧＶ−Ａ車両に使用されている素材Ｊｕｒｉｄ７２
１型鉄−銅焼結ライニングと組み合わせた２８ＣＤＶ５
−０．８鋼製小型ディスクで制動シミュレーションが行
われた。コーティング（０．１ｍｍの底層＋０．５ｍｍ
の熱障壁＋０．５ｍｍの摩擦層）を施したディスク上で
実施された同一の試験では非常に一定した摩擦係数が得
られている。熱障壁を挿入することにより当然のことな
がらディスク内部の温度は低下するが、ライニング内部
の温度は上昇し、ライニングは過酷な摩耗を示す。この
ように制動ディスクの最適化はライニングの最適化と切
り離して考えることはできない。熱障壁付き制動ディス
クはライニングへの熱移動が増加するため、新世代のラ
イニングの開発が必要となる。セラミックは高温におい
て一定した熱力学的特性を示し、表面にニッケル−クロ
ム／炭化クロムサーメットが被覆されたディスクと組み
合わせてチタン酸アルミニウムのライニングを使用する
ことにより、想定速度又は出力の大小にかかわらず、常
時非常に安定した摩擦係数が得られるとともに、界面で
発生する熱をより公正に分布させることが可能となる。
【００４７】焼結鉄−銅金属製の円筒形スタッドで構成
されるライニングを備えた高速列車における実施を想定
して、アイソスタティックプレスによりチタン酸アルミ
ニウム製のスタッドが造られた。参考までに、スタッド
の組成は基本的に、アルミナ５４％、酸化チタン３３
％、ケイ素３％、酸化マグネシウム２．５％である。こ
の化学組成は摩擦挙動を調整するため変更することがで
きる。セラミック製スタッドは焼結金属製スタッドと比
べより軽量であり、製造費もはるかに安価である。
【００４８】また、これらの摩擦材は、現在使用されて
いる「２８ＣＤＶ５／鉄−銅焼結ライニング」対に比べ
制動時における摩耗がより少なく、またより規則的であ
る。セラミックの場合、破片の飛散による摩耗機構に引
き続いて、厚みが１ミクロン程度の非常に硬い表面層が
形成される高温グレイジング現象がよく発生する。実用
面の観点から見れば、グレイジングは「ニッケル−クロ
ム／炭化クロムサーメットとチタン酸アルミニウム」対
に良好な耐摩耗性と一定した摩擦係数をもたらす。
【００４９】チタン酸アルミニウムの熱伝導率は極めて
低いため、このようなライニングを使用すると、出力が
同じである場合、当然のことながらディスクの表面温度
は上昇する。基板と摩擦層との間に熱障壁を付加するこ
とにより表面温度はさらに若干上昇するが、熱障壁の効
果により基板内部においてはより低い温度を実現するこ
とが可能である。実施例に応じて熱障壁の厚みを変え
て、ディスクとライニングとの間の制動による熱を良好
に分布させることが必要である。この場合の表面温度の
上昇は、熱障壁が摩擦表面に非常に近い位置にあること
によるものでもあることに留意する必要がある。後記す
る第二の実施態様はまさにこの不利な条件の解消を可能
にするものである。
【００５０】チタン酸アルミニウムの他にも、アイソス
タティックプレス又はその他の方法（一軸プレス、鋳
造、注入による押し出し又はモールディング）によるセ
ラミック材は、制動形態における摩擦特性の実験を経た
上であれば適当なものとなろう。
【００５１】本技術は表面に別の金属を付着させること
を内容とするものであるので、想定される摩擦ディスク
の種類（ＴＧＶかそれ以外のものであるか）にかかわら
ず、コーティングを施しても設計理念を変更するもので
はない。
【００５２】ＴＧＶ−Ａのライニングの現状のスタッド
は焙焼内で焼結され、ついで金属底板に溶接されるが、
金属底板そのものも支持板に溶接される。セラミック製
スタッドの場合、それを固定するため溶接手段を直接使
用することはもはや不可能である。
【００５３】図３はライニング３０におけるスタッド３
１の固定の可能性を示す図である。スタッド３１は焼結
後、テーパ状の基板を得るために従来の方法で加工され
る。溝３２、３６内に設置された中心合わせ足部３３に
よりスタッドの回転を固定することが可能である。例え
ばステンレス製のリング３４は下部がテーパ面を呈して
いる。前記リング３４はスタッド３１に組み付けられ、
ついで、ライニング装着装置（図示せず）に合わせたあ
りほぞ３７に固定された支持板３５に溶接され、スタッ
ド３１の固定を可能にする。
【００５４】前述の技術的貢献に加え、本技術の経済的
利点も評価に値する。想定される鉄道車両あるいはその
他の車両の如何にかかわらず、現状の制動ディスクはコ
ストが比較的高い。例えばＴＧＶ−Ａ型ディスクは高弾
性限界合金鋼28 CDV 5-0.8鋼であり、走路上硬度が３７
０ＨＢになるよう処理が施されるため、かなりのコスト
がかかる。
【００５５】本方法の経済的利点は、一つは、必要な部
位のみに高価な素材を使用し全体としては中程度の特性
の鋼を使用することにあり、もう一つは特殊な工具（例
えばコーティングを施した工具）を用いて変質した層を
除去し、そのようにして改修されたディスクに再度材料
の吹付けを行うことにより、コーティングを施されたデ
ィスクが再利用できることにある。ただし摩擦層のみを
除去することは難しいことと、再度全面的にコーティン
グを施す方が信頼性が高いことに留意すべきである。
【００５６】本発明による第二の実施態様は、前述の如
く、熱移動において第一の実施態様の技術的諸利点を組
み合わせさらにはこれらを向上させることができ、摩擦
ディスクの重量を顕著に軽減できるような組み合わせデ
ィスクに関する。この設計は、鋼製のむくのディスクと
比べ、１ディスクあたり４０％程度の重量の軽減をもた
らすものと思われる。
【００５７】この第二の実施態様は組み付けた複数のフ
ランジからなるディスクを考案するということを内容と
する。制動にアルミ合金を使用する場合には、例えファ
イバ強化アルミマトリックス複合材の場合であっても力
学的特性を温存させるため、必然的に適切な温度に留め
ておく必要がある。
【００５８】図４に示すように、複合材ディスク（４
０）は四つの部分からなる。
【００５９】中央フランジ４１は直接車軸に接続されて
いる。中間フランジ４２は熱障壁の役割を果たし、温度
を大幅に下げ、アルミ合金製の中央ディスク４１の使用
を可能にする。これら断熱フランジ４２は焼結ジルコニ
ア製であり、従って重量が大きい。
【００６０】従来の方法（一軸プレス、鋳造、注入さら
には押し出しによるモールディング）によってつくられ
る類似のセラミック材（アルミナ、チタン酸化物）も適
当なものとなろう。また、アルミナファイバと有機結合
剤からなる混合物で構成される複合材を使用することも
可能であり、この複合材は従来方法による重量のあるセ
ラミックと同様、加工が難しくなく、セラミックと比較
した場合、同等の耐熱衝撃強度と熱力学的特性をもちつ
つ熱伝導率ははるかに低い。
【００６１】外側フランジ４３は一つの面にコーティン
グが施された鋼製の基板４４と、場合によっては底層に
付着されるニッケル−クロム／炭化クロムサーメット４
５からなる。この外側フランジ４３はチタン酸アルミニ
ウム製のライニング（図示せず）と組み合わせることに
より、第一の実施態様に記載されている摩擦特性上の利
点（摩擦係数の安定性、軽微で規則的な摩耗、摩擦係数
の値の調整が可能なこと）の恩恵をうけることが可能で
ある。
【００６２】界面からもっと遠くに熱障壁を配設するこ
とにより、第一の実施態様と比較して、摩擦面の温度上
昇を制限することができ、その結果拮抗する素材の摩耗
を制限することができる。中間フランジ４２及びコーテ
ィングが施されていない外側フランジ４３の厚みは、目
的とする制動の実施例に応じて最適化する必要がある。
要は、摩擦面における温度を最低限に保ちつつアルミ合
金の使用を可能にするため、４２／４１の界面において
充分に大きな温度下降を得ることである。
【００６３】被膜形成方法によりアルミ合金製の中央フ
ランジ５１に熱障壁５２を設けることにより、二種類の
フランジを使用するという変形も実施が可能である。前
述のように、一つの面にコーティング（５５）を含む基
板（５４）からなる外側フランジ（５３）がある。この
ような複合材ディスク（５０）は図５に示されている。
【００６４】第一の実施態様に記載されているように熱
障壁の厚みには限度がある。高エネルギ制動の実施例に
おいては、このようにして実現された熱障壁の厚みでは
不充分となることがあるが、その場合、中央フランジ６
１上に第一熱障壁６２Ａを設けた後、外側フランジ６３
上に第二熱障壁６２Ｂを設けることが可能である。この
ような複合材ディスク（６０）の実施例が図６に示され
ている。
【００６５】第一の実施態様と比べ、組み合わせフラン
ジからなる摩擦ディスクは特別な設計を必要とする。例
として、大西洋TGV 型付随台車の車軸８２１に取り付け
られた摩擦ディスク８００について説明する（図７及び
図８）。
【００６６】中間フランジ８０２及び外側フランジ８０
３は、中央フランジ８０１がハブ８２０を介して車軸８
２１上に固定される前に、中央フランジに組み付けられ
る。対向するフランジ８０２、８０３はその中心部にお
いてボルト８１３、自動制動ナット８１２で固定され、
その外周部においてクリップ軸８０６及び８０８の装置
で固定されている。これらフランジは、空隙内のフラン
ジの内部に挿入されたキー８０９及び８１０を介して中
央フランジ８０１により回動される。
【００６７】ハブ８２０は車軸８２１に焼結され、組み
合わされた種々のフランジ８０１−８０３からなる摩擦
ディスク８００の支持を可能にする。
【００６８】アルミ合金製の中央フランジ８０１はヒー
ル継手８１８によりハブ８２０上に組み付けられてい
る。このヒール８１８はハブ８２０の軸ストッパ８１５
の下側に挿入される。心出し脚８１９はハブ内に設けら
れた収納部に入れられており、リング８１４が回転がし
ないよう固定するのに使用される。他のフランジ８０
２、８０３が組み付けられているアルミ合金製中央フラ
ンジ８０１の固定は、ボルト８１６、自動制動ナット８
１７により行われる。セラミック製スリーブ８０７及び
８１１により、アルミ合金製中央フランジ８０１の外側
摩擦フランジ８０３の隔離が可能となる。
【００６９】前記のように、外側フランジ８０３は基板
８０４と被覆と８０５からなる。
【００７０】組合せディスクの実現は被覆むくディスク
よりも高価であるが、それにより、他の様々な分野（騒
音、振動．．．）において利点を生み出す軽量化に加
え、被覆むくディスクという考案よりもすぐれた熱力学
的及び摩擦力学的（摩擦及び摩耗）性能を得ることが可
能となり、これは超高エネルギ制動にとっては極めて有
利である。
【００７１】前記において示唆したように、第一の実施
態様は基板の再使用の場合には再度全体を被覆する必要
がある。「組合せディスク」という考案により常に、調
製（劣化した被覆を除去するための切削とそれに続くサ
ンドブラスティング）後の外側フランジにコーティング
を施すことが可能となるが、熱障壁を再度つくる必要は
ない。製作費がより高価な中間フランジ及び中央フラン
ジは交換する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による吹付け複合材ディスクの実現のた
めの吹付け装置を示す図である。
【図２】本発明による、基板と三重被覆からなる吹付け
複合材ディスクの部分横断面図である。
【図３】ライニングのセラミックスタッドの固定の可能
性を示す図である。
【図４】本発明による組合せ複合材ディスクの部分横断
面図である。
【図５】本発明による組合せ複合材ディスクの変形の部
分横断面図である。
【図６】追加熱障壁を含む図５の組合せ複合材ディスク
の部分横断面図である。
【図７】本発明による組合せフランジからなる摩擦ディ
スクの正面図である。
【図８】本発明による組合せフランジからなる摩擦ディ
スクのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ横断面図である。
【図９】図８のＩＸ部詳細図である。
【符号の説明】
１１ ディスク １２ トーチ １３ 回転手段 １４ 冷却手段 ２２ 基板 ２３ 接続層 ２４ 熱障壁 ２５ 摩擦層 ３１ スタッド ３７ ブレーキライニング ４０，５０，６０，８００ 複合材ディスク ４１，５１，６１，８０１ 中央フランジ ４２，５２，６２，８０２ 熱障壁 ４３，５３，６３，８０３ 外側フランジ ４４，５４，６４，８０４ 基板 ４５，５５，６５，８０５ 被覆

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各種フランジの組立を備えていることを
    特徴とする高エネルギ制動用複合材ディスク（４０、５
    ０、６０、８００）。
  2. 【請求項２】 中央フランジ（４１、５１、６１、８０
    １）と前記中央フランジの両側に配設された熱障壁（４
    ２、５２、６２、８０２）と面の一つに被覆（４５、５
    ５、６５、８０５）を含む基板（４４、５４、６４、８
    ０４）からなる外側フランジ（４３、５３、６３、８０
    ３）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の
    複合材ディスク。
  3. 【請求項３】 中央フランジがアルミ合金又はアルミニ
    ウム系複合材からなり、及び／又は熱障壁がジルコニア
    のむくの焼結セラミック又は断熱セラミックからなり、
    及び／又は基板が鋼からなり、及び／又は組立が底層、
    及び／又はニッケル−クロム／炭化クロムのセラミック
    −金属複合材からなることを特徴とする請求項２に記載
    の複合材ディスク。
  4. 【請求項４】 熱障壁が、アルミナファイバ、又は酸化
    物セラミック及び有機結合剤の混合物で構成される複合
    材からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の複
    合材ディスク。
  5. 【請求項５】 中央フランジ（６１）が、薄膜形成法に
    よってその表面に実現された熱障壁（６２Ａ）を含むこ
    とを特徴とする請求項２に記載の複合材ディスク。
  6. 【請求項６】 外側フランジ（６３）が、薄膜形成法に
    よってそれらの表面に実現された第２の熱障壁（６２
    Ｂ）を含むことを特徴とする請求項５に記載の複合材デ
    ィスク。
  7. 【請求項７】 チタン酸アルミニウム又はその他のセラ
    ミック材のスタッド（３１）を含むブレーキライニング
    （３７）と組み合わせることを特徴とする請求項１から
    ６のいずれか一項に記載の複合材ディスク。
  8. 【請求項８】 ブレーキライニングのスタッドが主に、
    約５４％のアルミナと約３３％の酸化チタンと約３％の
    ケイ素と約２．５％の酸化マグネシウムからなることを
    特徴とする請求項７に記載の複合材ディスク。
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