JPH0820335A - Structure for independently rotating wheel and axle - Google Patents
Structure for independently rotating wheel and axleInfo
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- JPH0820335A JPH0820335A JP15776594A JP15776594A JPH0820335A JP H0820335 A JPH0820335 A JP H0820335A JP 15776594 A JP15776594 A JP 15776594A JP 15776594 A JP15776594 A JP 15776594A JP H0820335 A JPH0820335 A JP H0820335A
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Abstract
Description
【産業上の利用分野】本発明は鉄道車両用の車輪と車軸
で、特に左右の車輪が独立して回転することのできるも
のの構造に関する。。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of wheels and axles for a railroad vehicle, and in particular, a structure in which left and right wheels can rotate independently. .
【従来の技術】従来から実施されている鉄道車両用の車
輪と車軸は、1本の車軸に左右1対の車輪が強固に組み
立てられ一体に回転するものが主流である。この場合車
輪の踏面に勾配をもたせており、車輪がレールに接する
位置で有効な車輪の直径が決まる。したがって輪軸(車
輪と車軸の組み立て品)が横移動することで、一方の車
輪の直径が大きく、他方が小さく変化するようになり、
このときの左右の車輪の直径の比によって、曲線路で車
輪が滑ることなく転がりによって走行できる。それを図
1、図2によって説明する。図1において実線は輪軸が
軌道中央にあり、左の車輪1と右の車輪2の直径は等し
く、その値はD0 である。点線は輪軸が横移動した状態
を示しており、横移動dによって左の車輪1の直径はD
1 で、D0 より大きく、右の車輪2の直径はD2 で、D
0 より小さい。このようにして左右の車輪間に直径比を
生じている。この横移動dと直径比k1 の関係は次の通
りである。 k1 =D1 /D2 =(D0 +2di)/(D0 −2d
i) ただし、iは踏面の勾配である。次に図2の曲線路を走
行するとき、車輪の踏面に滑りを生じないために必要な
左右の車輪の直径比k2 は次の通りである。 k2 =L1 /L2 =A(R+g/2)/A(R−g/
2) あるいは、得られた車輪の直径比kにおいて車輪の踏面
に滑りを生じないで走行しうる限界である曲線半径R
は、k1 =k2 =kとおいて次の通りとなる。 R=g(k+1)/2(k−1) 以上について実際的にとり得る最大と思われる下記の数
値を用いて結果を求める。 D0 =660mm d =15mm i =1/10 g =1435mm とし、結果は、 k=k1 =(660+3)/(660−3)=1.00
91 R =1435(1.0091+1)/2(1.009
1−1)=158410mm=158.4m となる。 上記の関係で明らかなように曲線半径が158.4m未
満では車輪の踏面に滑りを伴った走行になる。踏面に滑
りを伴った走行ではその滑りが定常的でなく間欠的にな
りがちで、このために振動、騒音を発生し乗り心地を悪
くし、かつレール、車輪の異常な摩耗につながる不具合
を生じる。一方100km/hを越える高速の鉄道で必
要なブレーキのエネルギーが大きい場合を除き近来の通
勤車等では1軸当たりに1ブレーキディスクとして構造
の簡素化をはかる傾向にある。その事例を図3に示す。
左の車輪1と右の車輪2が車軸3に強固に組み立てら
れ、それにブレーキディスク6が1個のみ設けられてい
る。ブレーキシュー8、ブレーキレバー9、ブレーキシ
リンダ10からなる1組のブレーキ装置7がブレーキデ
ィスク6に作用する。11はブレーキ装置支持アーム
で、12は台車枠の横梁である。13は車両の荷重を支
持する車軸軸受で、14は車軸軸受座である。前記の踏
面に滑りを伴った走行による不具合の解決手段として左
右の車輪が独立して回転しうる構造とすることが提案さ
れ、少ない実施ではあるがその一事例がある。それは雑
誌「鉄道ピクトリアル1993−3増刊号23頁」に開
示された図4の構造のものである。これには左右が同じ
構造の車輪15があり車輪軸受16と回転しない車軸管
17を介し車両重量を支える構造で、左右の車輪は独立
して回転し得る。前記の車輪軸受は、車両の重量を支
え、走行時の速度に応じた早い回転に耐えるものである
ことが要求される。車輪の独立した回転構造の他にこの
実施事例では左右の車輪は、トルク軸18、粉体カップ
リング19を介して連結する構造であり、低速走行では
粉体カップリングは結合しないが高速走行では結合し左
右の車輪が一体回転となる装置が付加されている。トル
ク軸と粉体カップリングが付加されない場合でもこの独
立回転の構造は全体的に複雑であり、必要な軸受け容量
から車輪軸受けは大型であり、ブレーキディスク20は
各車輪毎に設けられるのでブレーキディスク2個が2ケ
所に別れて配置され、これに作用するブレーキ装置も2
組が必要である。またこの輪軸は一般に用いられている
図3のものとは大きく掛け離れており、これを用いる台
車構造は全く特殊なものとなるので設計上の制約も多く
なり不利である。2. Description of the Related Art Wheels and axles for railway vehicles that have been conventionally used are mainly one in which a pair of left and right wheels are firmly assembled and integrally rotated. In this case, the tread surface of the wheel has a slope, and the effective wheel diameter is determined at the position where the wheel contacts the rail. Therefore, when the wheel axle (assembly of wheels and axles) moves laterally, the diameter of one wheel changes and the other changes slightly.
Depending on the ratio of the diameters of the left and right wheels at this time, the wheels can roll on a curved road without slipping. This will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the solid line indicates that the wheel shaft is at the center of the track, the left wheel 1 and the right wheel 2 have the same diameter, and the value is D 0 . The dotted line shows the state in which the wheel axle has moved laterally, and the diameter of the left wheel 1 is D due to the lateral movement d.
1 , larger than D 0 , the diameter of the right wheel 2 is D 2 , D
Less than 0 . In this way, a diameter ratio is created between the left and right wheels. The relationship between the lateral movement d and the diameter ratio k 1 is as follows. k 1 = D 1 / D 2 = (D 0 + 2di) / (D 0 -2d
i) where i is the slope of the tread. Next, when the vehicle travels on the curved road of FIG. 2, the diameter ratio k 2 of the left and right wheels required to prevent the treads of the wheels from slipping is as follows. k 2 = L 1 / L 2 = A (R + g / 2) / A (R-g /
2) Alternatively, at the obtained wheel diameter ratio k, the curve radius R is the limit at which the vehicle can travel without slipping on the tread surface of the wheel.
Is as follows with k 1 = k 2 = k. R = g (k + 1) / 2 (k-1) The results are obtained using the following numerical values which are considered to be the maximum practically possible. D 0 = 660 mm d = 15 mm i = 1/10 g = 1435 mm, and the result is k = k 1 = (660 + 3) / (660-3) = 1.00.
91 R = 1435 (1.091 + 1) / 2 (1.009)
1-1) = 158410 mm = 158.4 m. As is clear from the above relationship, when the curve radius is less than 158.4 m, the vehicle runs with slippage on the treads of the wheels. When running with slip on the tread, the slip is not constant and tends to be intermittent, which causes vibration and noise, which makes the ride uncomfortable and causes abnormal wear of rails and wheels. . On the other hand, unless a large amount of brake energy is required for high-speed railways exceeding 100 km / h, the commuting vehicles and the like tend to have one brake disc per axis to simplify the structure. The case is shown in FIG.
The left wheel 1 and the right wheel 2 are rigidly assembled to the axle 3 and only one brake disc 6 is provided on it. A set of brake devices 7 including a brake shoe 8, a brake lever 9, and a brake cylinder 10 acts on the brake disc 6. Reference numeral 11 is a brake device support arm, and 12 is a lateral beam of the bogie frame. Reference numeral 13 is an axle bearing that supports the load of the vehicle, and 14 is an axle bearing seat. As a means for solving the problem caused by running with slippage on the tread, it has been proposed to provide a structure in which the left and right wheels can rotate independently. It has the structure of FIG. 4 disclosed in the magazine “Railway Pictorial 1993-3 special edition, page 23”. It has wheels 15 of the same structure on the left and right, and supports the weight of the vehicle through a wheel bearing 16 and an axle tube 17 that does not rotate. The left and right wheels can rotate independently. The wheel bearing is required to support the weight of the vehicle and withstand a high speed of rotation in accordance with the traveling speed. In addition to the independent rotating structure of the wheels, in this embodiment, the left and right wheels are connected through the torque shaft 18 and the powder coupling 19, and the powder coupling is not connected at low speed running, but at high speed running. A device is added to combine the wheels so that the left and right wheels rotate together. Even if the torque shaft and the powder coupling are not added, the structure of this independent rotation is complicated as a whole, the wheel bearing is large due to the required bearing capacity, and the brake disc 20 is provided for each wheel. Two of them are arranged in two places, and the braking device that acts on them is also two.
A pair is needed. Further, this wheel set is far from the generally used one shown in FIG. 3, and the trolley structure using the wheel set is quite special, which is disadvantageous because of many design restrictions.
【発明が解決しようとする課題】全体の構成が簡単で、
1軸当たり1ブレーキディスクと同等に取り扱えられて
従来構造の台車における固定の車輪と車軸に置き換えら
れ、小さい曲線半径の曲線路においても車輪の踏面の滑
りをなくする独立回転の車輪と車軸の構造を提供するも
のである。The overall structure is simple,
The structure of an independently rotating wheel and axle that can be handled equivalent to one brake disc per axle and can be replaced by the fixed wheel and axle in a bogie with a conventional structure, eliminating slippage on the tread of the wheel even on curved roads with a small radius of curvature. Is provided.
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、第1の車軸に第1の車輪を設け、第2の車軸に第2
の車輪を設け、第2の車軸は第1の車軸が貫通する中空
構造で、第1の車軸と第2の車軸の間には両軸の軸心を
保つラジアル軸受と両軸の軸方向位置を保つスラスト軸
受を持ち、第1の車軸に第1のブレーキディスクを持
ち、第2の車軸に第2のブレーキディスクを持ち、第1
のブレーキディスクと第2のブレーキディスクを隣接し
た位置に設けることを手段とする。In order to solve the above problems, a first wheel is provided on a first axle and a second wheel is provided on a second axle.
Is provided with a wheel, and the second axle has a hollow structure through which the first axle penetrates. Between the first axle and the second axle, there is a radial bearing that maintains the axial center of both axles and the axial position of both axles. Has a thrust bearing, which holds a first brake disc on the first axle and a second brake disc on the second axle,
By providing the brake disc and the second brake disc in the adjacent position.
【作用】第1の車軸に第1の車輪を設け、第2の車軸に
第2の車輪を設け、第2の車軸は第1の車軸が貫通する
中空構造で、第1の車軸と第2の車軸の間には両軸の軸
心を保つラジアル軸受を設けているので、第1の車軸と
第2の車軸は相互に回転しうる。したがって第1の車軸
に設けられた第1の車輪と第2の車軸に設けられた第2
の車輪は独立して回転しうる。また両軸の軸方向位置を
保つスラスト軸受を持っているので第1の車輪と第2の
車輪の左右間隔が保持できる。さらに第1の車軸に第1
のブレーキディスクを持ち、第2の車軸に第2のブレー
キディスクを持ち、第1のブレーキディスクと第2のブ
レーキディスクを隣接した位置に設けるので、これに対
し両ディスクを挟むような1組のブレーキ装置を設ける
ことで、2個のブレーキディスクをあたかも1個のブレ
ーキディスクと同様の取り扱いができ、しかも第1の車
輪と第2の車輪の両方に等しいブレーキトルクを作用さ
せることができる。The first axle is provided with the first wheel, the second axle is provided with the second wheel, and the second axle has a hollow structure through which the first axle penetrates. Since the radial bearings that maintain the shaft centers of both shafts are provided between the axles, the first axle and the second axle can rotate relative to each other. Therefore, the first wheel provided on the first axle and the second wheel provided on the second axle.
The wheels of the can rotate independently. Further, since it has a thrust bearing for keeping the axial positions of both shafts, the left-right space between the first wheel and the second wheel can be maintained. Further on the first axle the first
Has a second brake disc on the second axle, and the first brake disc and the second brake disc are provided in adjacent positions, so that a pair of both discs are sandwiched between them. By providing the brake device, the two brake discs can be handled as if they were one brake disc, and the same brake torque can be applied to both the first wheel and the second wheel.
【実施例】本発明の実施例を図に従って詳細に説明す
る。図5は本発明の車輪と車軸の全体を示す一実施例の
平面図で、図6は図5の一部拡大図である。第1の車軸
22に第1の車輪21を設け、第2の車軸に24に第2
の車輪23を設け、第2の車軸は第1の車軸が貫通する
中空構造で、第1の車軸と第2の車軸の間には両軸の軸
心を保つ薄型のラジアル軸受25、26と両軸の軸方向
位置を保つスラスト軸受27、28を持っている。これ
らの軸受の回転速度は曲線路で車輪の踏面が滑らないだ
けの僅かな左右の車輪の回転の差だけである。従って軸
受の寸法を決定する「荷重と回転速度の積」は、図4の
場合に比べてはるかに小さく軸受を薄型のものとし得る
訳で、このことによって第2の車軸の中に第1の車軸が
貫通する構造を成り立たせ得るものである。第1の車軸
に第1のブレーキディスク30を持ち、第2の車軸に第
2のブレーキディスク31を持ち、第1のブレーキディ
スクと第2のブレーキディスクを隣接した位置に設けて
いる。このようにすることで図3の従来事例と外観上の
構造は同じで、寸法もほぼ同じものとし得る。ここでブ
レーキシュー8、ブレーキレバー9、ブレーキシリンダ
10からなる1組のブレーキ装置7のみで2個のブレー
キディスク30、31をあたかも1個のブレーキディス
クと同様の取り扱いができ、しかも第1の車輪と第2の
車輪の両方に等しいブレーキトルクを作用させることが
できる。32は浮動的に設けられた隔て金でブレーキシ
ューの圧力によるブレーキディスクのたわみを防止する
ようにしている。11はブレーキ装置支持アームで、1
2は台車枠の横梁である。29は第1の車軸21に固着
したスラスト受けのフランジである。13は車両の荷重
を支持する車軸軸受で、14は車軸軸受座である。図7
は本発明の他の実施例の平面図で、第1の車軸33、第
2の車軸34、ラジアル軸受35、スラスト軸受36、
スラスト受けのフランジ37の形状が図5の場合と異な
り、その構造の特徴は左の車軸軸受13が第2の車軸上
にある点が図5の場合と異なり、この構造では第2の車
軸の形状が図5の場合より複雑である欠点があるが、車
軸軸受を分解することなく第1の車軸と第2の車軸を分
離することができる長所がある。Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 5 is a plan view of an embodiment showing the entire wheel and axle of the present invention, and FIG. 6 is a partially enlarged view of FIG. The first wheel 21 is provided on the first axle 22, and the second wheel is provided on the second axle 24.
Wheel 23 is provided, the second axle has a hollow structure through which the first axle penetrates, and thin radial bearings 25 and 26 that maintain the axes of both axles are provided between the first axle and the second axle. It has thrust bearings 27 and 28 that maintain the axial positions of both shafts. The rotational speed of these bearings is only a slight difference between the left and right wheel rotations so that the treads of the wheels do not slip on curved roads. Therefore, the "product of load and rotational speed" that determines the size of the bearing is much smaller than in the case of Fig. 4 and the bearing can be made thinner, which allows the first axle in the second axle. The structure allows the axle to penetrate therethrough. The first axle has a first brake disc 30, the second axle has a second brake disc 31, and the first brake disc and the second brake disc are provided at positions adjacent to each other. By doing so, the external appearance is the same as that of the conventional case shown in FIG. 3, and the dimensions can be almost the same. Here, the two brake discs 30 and 31 can be handled as if they were one brake disc with only one set of the brake device 7 including the brake shoe 8, the brake lever 9, and the brake cylinder 10, and the first wheel It is possible to apply an equal braking torque to both the second wheel and the second wheel. Numeral 32 is a floating metal provided to prevent the brake disc from being bent due to the pressure of the brake shoes. 11 is a brake device support arm, and 1
2 is a horizontal beam of the bogie frame. Reference numeral 29 is a thrust receiver flange fixed to the first axle 21. Reference numeral 13 is an axle bearing that supports the load of the vehicle, and 14 is an axle bearing seat. Figure 7
Is a plan view of another embodiment of the present invention, in which a first axle 33, a second axle 34, a radial bearing 35, a thrust bearing 36,
The shape of the thrust receiving flange 37 is different from that in the case of FIG. 5, and the characteristic of the structure is that the left axle bearing 13 is on the second axle, which is different from the case of FIG. Although the shape is more complicated than the case of FIG. 5, there is an advantage that the first axle and the second axle can be separated without disassembling the axle bearing.
【発明の効果】以上に述べたように、全体の構成が簡単
で、1軸当たり1ブレーキディスクと同等に取り扱えら
れて従来構造の台車における固定の車輪と車軸に置き換
えられ、小さい曲線半径の曲線路においても車輪の踏面
の滑りをなくする独立回転の車輪と車軸の構造が得られ
る効果を持っている。As described above, the entire structure is simple and can be handled in the same manner as one brake disc per shaft, and can be replaced with a fixed wheel and an axle in a bogie with a conventional structure, and a curve with a small curve radius can be used. Even on roads, it has the effect of providing an independently rotating wheel and axle structure that eliminates slippage of the treads of the wheels.
【図1】従来からの一般的な鉄道車両用の車輪と車軸が
レール上にあるときの左右の車輪の有効な直径を示す正
面図である。FIG. 1 is a front view showing a conventional wheel for a general railroad vehicle and effective diameters of left and right wheels when an axle is on a rail.
【図2】鉄道の曲線路を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a curved road of a railway.
【図3】近来の通勤車等で用いられている鉄道車両用の
車輪と車軸の事例を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing an example of wheels and axles for a railway vehicle used in a recent commuter car or the like.
【図4】左右の車輪が独立して回転しうる構造の事例を
示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing an example of a structure in which left and right wheels can rotate independently.
【図5】本発明の鉄道車両用の車輪と車軸の構造を示す
平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a structure of a wheel and an axle for a railway vehicle of the present invention.
【図6】図5の一部を拡大した図である。FIG. 6 is an enlarged view of a part of FIG.
【図7】本発明の他の実施例の構造を示す平面図であ
る。FIG. 7 is a plan view showing the structure of another embodiment of the present invention.
1、2 車輪 3 車軸 4、5 レール 6 ブレーキディスク 7 ブレーキ装置 12 車輪 13 車輪軸受 21 第1の車輪 22 第1の車軸 23 第2の車輪 24 第2の車軸 25、26、35 ラジアル軸受 27、28、36 スラスト軸受 30 第1のブレーキディスク 31 第2のブレーキディスク 1, 2 Wheels 3 Axles 4, 5 Rails 6 Brake Discs 7 Brake Device 12 Wheels 13 Wheel Bearings 21 First Wheels 22 First Axles 23 Second Wheels 24 Second Axles 25, 26, 35 Radial Bearings 27, 28, 36 Thrust bearing 30 First brake disc 31 Second brake disc
Claims (1)
車軸に第2の車輪を設け、第2の車軸は第1の車軸が貫
通する中空構造で、第1の車軸と第2の車軸の間には両
軸の軸心を保つラジアル軸受と両軸の軸方向位置を保つ
スラスト軸受を持ち、第1の車軸に第1のブレーキディ
スクを持ち、第2の車軸に第2のブレーキディスクを持
ち、第1のブレーキディスクと第2のブレーキディスク
を隣接した位置に設けることを特徴とする独立回転の車
輪と車軸の構造。1. A first axle is provided with a first wheel, a second axle is provided with a second wheel, and the second axle has a hollow structure through which the first axle penetrates. Between the second axle, there is a radial bearing that keeps the shaft center of both shafts and a thrust bearing that keeps the axial position of both shafts, the first axle has a first brake disc, and the second axle has a second brake disc. A structure of an independently rotating wheel and an axle, which has two brake disks, and the first brake disk and the second brake disk are provided in adjacent positions.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15776594A JPH0820335A (en) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Structure for independently rotating wheel and axle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15776594A JPH0820335A (en) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Structure for independently rotating wheel and axle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0820335A true JPH0820335A (en) | 1996-01-23 |
Family
ID=15656828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15776594A Pending JPH0820335A (en) | 1994-07-11 | 1994-07-11 | Structure for independently rotating wheel and axle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0820335A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104494366A (en) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 常州市瑞泰工程机械有限公司 | Drive axle gearbox wheel set for large railway maintenance machinery |
-
1994
- 1994-07-11 JP JP15776594A patent/JPH0820335A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104494366A (en) * | 2014-12-17 | 2015-04-08 | 常州市瑞泰工程机械有限公司 | Drive axle gearbox wheel set for large railway maintenance machinery |
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