JPH11123902A - 鉄道車両の独立車輪の構造 - Google Patents
鉄道車両の独立車輪の構造Info
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- JPH11123902A JPH11123902A JP29197397A JP29197397A JPH11123902A JP H11123902 A JPH11123902 A JP H11123902A JP 29197397 A JP29197397 A JP 29197397A JP 29197397 A JP29197397 A JP 29197397A JP H11123902 A JPH11123902 A JP H11123902A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中立点付近を外れる領域での復元力を考慮し
ながら、中立点領域の車輪の接触圧力を極力抑え、車輪
の摩耗を低減することができる鉄道車両の独立車輪の構
造を提供する。 【解決手段】 鉄道車両の独立車輪の構造において、円
弧形状は、中立点から順次半径900mmの第1の円弧
(A)と、これに連設される半径320mmの第2の円
弧(B)と、これに連設される半径200mmの第3の
円弧(C)と、これに連設される半径80mmの第4の
円弧(D)と、これに連設される半径52mmの第5の
円弧(E)と、これに連設される半径15mmの第6の
円弧(F)とからなるようにしたものである。
ながら、中立点領域の車輪の接触圧力を極力抑え、車輪
の摩耗を低減することができる鉄道車両の独立車輪の構
造を提供する。 【解決手段】 鉄道車両の独立車輪の構造において、円
弧形状は、中立点から順次半径900mmの第1の円弧
(A)と、これに連設される半径320mmの第2の円
弧(B)と、これに連設される半径200mmの第3の
円弧(C)と、これに連設される半径80mmの第4の
円弧(D)と、これに連設される半径52mmの第5の
円弧(E)と、これに連設される半径15mmの第6の
円弧(F)とからなるようにしたものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両の独立車
輪に係り、特に、その車輪の踏面の形状に関するもので
ある。
輪に係り、特に、その車輪の踏面の形状に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の技術としては、例えば、
本願発明者等の提案にかかる特開平3−204302号
公報に開示されるものがあった。図12はかかる従来の
鉄道車両の独立車輪の踏面形状を示す図である。この図
に示すように、踏面の第1の円弧を半径800mm、幅
を2.2mm、第2の円弧を半径305mm、幅を5.
4mm、第3の円弧を半径81mm、幅を20mm、第
4の円弧を半径14mmとなしてフランジに連設するよ
うにしていた。
本願発明者等の提案にかかる特開平3−204302号
公報に開示されるものがあった。図12はかかる従来の
鉄道車両の独立車輪の踏面形状を示す図である。この図
に示すように、踏面の第1の円弧を半径800mm、幅
を2.2mm、第2の円弧を半径305mm、幅を5.
4mm、第3の円弧を半径81mm、幅を20mm、第
4の円弧を半径14mmとなしてフランジに連設するよ
うにしていた。
【0003】このように左右の独立車輪踏面がレール頭
頂面と接触する部分のそれぞれの接触角の差ができるだ
け大きくなるような踏面形状とすることにより、左右車
輪の重力によるそれぞれの復元力の差を大きくして、偏
った側のフランジをレールから離れる方向に移動させ、
これによって走行時にどちらか一方のレール側への偏り
を防止するようにしている。
頂面と接触する部分のそれぞれの接触角の差ができるだ
け大きくなるような踏面形状とすることにより、左右車
輪の重力によるそれぞれの復元力の差を大きくして、偏
った側のフランジをレールから離れる方向に移動させ、
これによって走行時にどちらか一方のレール側への偏り
を防止するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の鉄道車両の独立車輪の構造では、踏面の円弧の
数が4つと少ないため復元力を大きくすることはできる
が、通常、車輪が回転する中立点付近での車輪の接触圧
力が大きいといった問題があった。本発明は、上記問題
点を除去し、中立点付近を外れる領域での復元力を考慮
しながら、中立点領域の車輪の接触圧力を極力抑え、車
輪の摩耗を低減することができる鉄道車両の独立車輪の
構造を提供することを目的とする。
た従来の鉄道車両の独立車輪の構造では、踏面の円弧の
数が4つと少ないため復元力を大きくすることはできる
が、通常、車輪が回転する中立点付近での車輪の接触圧
力が大きいといった問題があった。本発明は、上記問題
点を除去し、中立点付近を外れる領域での復元力を考慮
しながら、中立点領域の車輪の接触圧力を極力抑え、車
輪の摩耗を低減することができる鉄道車両の独立車輪の
構造を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕鉄道車両の独立車輪の構造において、中立点から
6つの円弧形状を有し、フランジに連設される踏面を具
備するようにしたものである。 〔2〕上記〔1〕記載の鉄道車両の独立車輪の構造にお
いて、前記円弧形状は、前記中立点から順次半径900
mmの第1の円弧と、これに連設される半径320mm
の第2の円弧と、これに連設される半径200mmの第
3の円弧と、これに連設される半径80mmの第4の円
弧と、これに連設される半径52mmの第5の円弧と、
これに連設される半径15mmの第6の円弧とからな
り、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第2の円弧の
幅を2mm、前記第3の円弧の幅を2mm、前記第4の
円弧の幅を2mm、前記第5の円弧の幅を10.5m
m、前記中立点から前記フランジの外端面までの幅を6
5mmに設定するとともに、前記フランジの厚さを29
mmとし、フランジ角70度のフランジに連設されるよ
うにしたものである。
成するために、 〔1〕鉄道車両の独立車輪の構造において、中立点から
6つの円弧形状を有し、フランジに連設される踏面を具
備するようにしたものである。 〔2〕上記〔1〕記載の鉄道車両の独立車輪の構造にお
いて、前記円弧形状は、前記中立点から順次半径900
mmの第1の円弧と、これに連設される半径320mm
の第2の円弧と、これに連設される半径200mmの第
3の円弧と、これに連設される半径80mmの第4の円
弧と、これに連設される半径52mmの第5の円弧と、
これに連設される半径15mmの第6の円弧とからな
り、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第2の円弧の
幅を2mm、前記第3の円弧の幅を2mm、前記第4の
円弧の幅を2mm、前記第5の円弧の幅を10.5m
m、前記中立点から前記フランジの外端面までの幅を6
5mmに設定するとともに、前記フランジの厚さを29
mmとし、フランジ角70度のフランジに連設されるよ
うにしたものである。
【0006】〔3〕上記〔1〕記載の鉄道車両の独立車
輪の構造において、前記円弧形状は、前記中立点から順
次半径900mmの第1の円弧と、これに連設される半
径320mmの第2の円弧と、これに連設される半径2
00mmの第3の円弧と、これに連設される半径80m
mの第4の円弧と、これに連設される半径52mmの第
5の円弧と、これに連設される半径15mmの第6の円
弧とからなり、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第
2の円弧の幅を1.5mm、前記第3の円弧の幅を1.
5mm、前記第4の円弧の幅を1mm、前記第5の円弧
の幅を9.3mm、前記中立点から前記フランジの外端
面までの幅を65mmに設定するとともに、前記フラン
ジの厚さを32mmとするようにしたものである。
輪の構造において、前記円弧形状は、前記中立点から順
次半径900mmの第1の円弧と、これに連設される半
径320mmの第2の円弧と、これに連設される半径2
00mmの第3の円弧と、これに連設される半径80m
mの第4の円弧と、これに連設される半径52mmの第
5の円弧と、これに連設される半径15mmの第6の円
弧とからなり、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第
2の円弧の幅を1.5mm、前記第3の円弧の幅を1.
5mm、前記第4の円弧の幅を1mm、前記第5の円弧
の幅を9.3mm、前記中立点から前記フランジの外端
面までの幅を65mmに設定するとともに、前記フラン
ジの厚さを32mmとするようにしたものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の第1実
施例を示す鉄道車両の独立車輪の構造を示す図、図2は
車輪の走行状態を示す断面図である。図2に示すよう
に、レール1上を右車輪2と左車輪3とが走行している
場合、ここでは、車輪が右によった状態を示している。
各車輪はレール頭頂面4とそれぞれ点AR ,AL におい
て接触している。これらの接触点での法線力NR ,NL
の左右方向の分力QR ,QL は、 QR =NR ×αR ≒P0 ×αR QL =NL ×αL ≒P0 ×αL で与えられる。ここで、αR ,αL は接触点での接線が
水平面とのなす角である接触角であり、P0 は車輪に加
わる上下方向の平均荷重である。
て図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の第1実
施例を示す鉄道車両の独立車輪の構造を示す図、図2は
車輪の走行状態を示す断面図である。図2に示すよう
に、レール1上を右車輪2と左車輪3とが走行している
場合、ここでは、車輪が右によった状態を示している。
各車輪はレール頭頂面4とそれぞれ点AR ,AL におい
て接触している。これらの接触点での法線力NR ,NL
の左右方向の分力QR ,QL は、 QR =NR ×αR ≒P0 ×αR QL =NL ×αL ≒P0 ×αL で与えられる。ここで、αR ,αL は接触点での接線が
水平面とのなす角である接触角であり、P0 は車輪に加
わる上下方向の平均荷重である。
【0008】そして、左右一対の輪軸に働く左右方向の
復元力Yは、 Y=QR −QL =P0 (αR −αL ) で与えられる。このYを重力復元力と呼び、重力復元力
を大きくするためには、上式からαR −αL 、つまり、
接触角差が大きくなるように車輪踏面5の形状を定める
必要がある。
復元力Yは、 Y=QR −QL =P0 (αR −αL ) で与えられる。このYを重力復元力と呼び、重力復元力
を大きくするためには、上式からαR −αL 、つまり、
接触角差が大きくなるように車輪踏面5の形状を定める
必要がある。
【0009】また、接触角差を大きくとることができて
も、従来のように、車輪の接触圧が大きくなると、車輪
が摩耗することになり好ましくない。この実施例では、
上記したように、中立点付近を外れる領域での復元力を
考慮しながら、中立点領域の車輪の接触圧力を極力抑
え、車輪の摩耗を低減することができる鉄道車両の独立
車輪の構造を得るようにしている。
も、従来のように、車輪の接触圧が大きくなると、車輪
が摩耗することになり好ましくない。この実施例では、
上記したように、中立点付近を外れる領域での復元力を
考慮しながら、中立点領域の車輪の接触圧力を極力抑
え、車輪の摩耗を低減することができる鉄道車両の独立
車輪の構造を得るようにしている。
【0010】以下、その構造を具体的に説明する。図1
に示すように、第1実施例の鉄道車両の独立車輪の構造
において、前記円弧形状は、前記中立点から順次半径9
00mmの第1の円弧(A)と、これに連設される半径
320mmの第2の円弧(B)と、これに連設される半
径200mmの第3の円弧(C)と、これに連設される
半径80mmの第4の円弧(D)と、これに連設される
半径52mmの第5の円弧(E)と、これに連設される
半径15mmの第6の円弧(F)とからなる。フランジ
の角度は70度である。なお、フランジの先端の半径は
12mm、踏面の中立点から左側の傾斜は1/100、
その半径は−400mmである。また、Lはフランジの
厚さである。
に示すように、第1実施例の鉄道車両の独立車輪の構造
において、前記円弧形状は、前記中立点から順次半径9
00mmの第1の円弧(A)と、これに連設される半径
320mmの第2の円弧(B)と、これに連設される半
径200mmの第3の円弧(C)と、これに連設される
半径80mmの第4の円弧(D)と、これに連設される
半径52mmの第5の円弧(E)と、これに連設される
半径15mmの第6の円弧(F)とからなる。フランジ
の角度は70度である。なお、フランジの先端の半径は
12mm、踏面の中立点から左側の傾斜は1/100、
その半径は−400mmである。また、Lはフランジの
厚さである。
【0011】更に、前記第1の円弧の幅を10mm、前
記第2の円弧の幅を2mm、前記第3の円弧の幅を2m
m、前記第4の円弧の幅を2mm、前記第5の円弧の幅
を10.5mm、前記中立点から前記フランジの外端面
までの幅を65mmに設定する。そして、この鉄道車両
の独立車輪の構造において、前記フランジの厚さLを2
9mmとする。
記第2の円弧の幅を2mm、前記第3の円弧の幅を2m
m、前記第4の円弧の幅を2mm、前記第5の円弧の幅
を10.5mm、前記中立点から前記フランジの外端面
までの幅を65mmに設定する。そして、この鉄道車両
の独立車輪の構造において、前記フランジの厚さLを2
9mmとする。
【0012】このように構成された鉄道車両を、従来技
術において示した鉄道車両の独立車輪と比較する。図3
は本発明の第1実施例の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図、図4は従来の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図である。これらの図から明らかなように、従来
の車輪では、中立点付近における接触圧がかなり大きく
なっているのに対して、第1実施例の車輪においては、
中立点付近における接触圧が大幅に低減されていること
が分かる。
術において示した鉄道車両の独立車輪と比較する。図3
は本発明の第1実施例の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図、図4は従来の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図である。これらの図から明らかなように、従来
の車輪では、中立点付近における接触圧がかなり大きく
なっているのに対して、第1実施例の車輪においては、
中立点付近における接触圧が大幅に低減されていること
が分かる。
【0013】因みに、接触角差について検討すると、図
5は本発明の第1実施例の車輪の左右変位に対する接触
角差を示す図、図6は従来の車輪の左右変位に対する接
触角差を示す図である。これらの図から明らかなよう
に、従来の車輪では、中立点付近から漸次接触角差が大
きくなり、復元力が大きくなるようになっている。これ
に対して、第1実施例の車輪においては、中立点付近に
おける接触角度は小さいものの、中立点付近を外れる領
域では、復元力を高めて、十分な復元力を得るようにし
ている。
5は本発明の第1実施例の車輪の左右変位に対する接触
角差を示す図、図6は従来の車輪の左右変位に対する接
触角差を示す図である。これらの図から明らかなよう
に、従来の車輪では、中立点付近から漸次接触角差が大
きくなり、復元力が大きくなるようになっている。これ
に対して、第1実施例の車輪においては、中立点付近に
おける接触角度は小さいものの、中立点付近を外れる領
域では、復元力を高めて、十分な復元力を得るようにし
ている。
【0014】なお、このような、車輪の構造は、JRに
おいては、狭軌と呼ばれる通常の軌道として好適であ
る。次に、本発明の第2実施例について説明する。図7
は本発明の第2実施例を示す鉄道車両の独立車輪の構造
を示す図である。この図に示すように、第2実施例の鉄
道車両の独立車輪の構造において、前記円弧形状は、前
記中立点から順次半径900mmの第1の円弧(A)
と、これに連設される半径320mmの第2の円弧
(B)と、これに連設される半径200mmの第3の円
弧(C)と、これに連設される半径80mmの第4の円
弧(D)と、これに連設される半径52mmの第5の円
弧(E)と、これに連設される半径15mmの第6の円
弧(F)とからなる。フランジの角度は70度である。
なお、フランジの先端の半径は12mm、踏面の中立点
から左側の傾斜は1/100、その半径は−400mm
である。また、Lはフランジの厚さである。
おいては、狭軌と呼ばれる通常の軌道として好適であ
る。次に、本発明の第2実施例について説明する。図7
は本発明の第2実施例を示す鉄道車両の独立車輪の構造
を示す図である。この図に示すように、第2実施例の鉄
道車両の独立車輪の構造において、前記円弧形状は、前
記中立点から順次半径900mmの第1の円弧(A)
と、これに連設される半径320mmの第2の円弧
(B)と、これに連設される半径200mmの第3の円
弧(C)と、これに連設される半径80mmの第4の円
弧(D)と、これに連設される半径52mmの第5の円
弧(E)と、これに連設される半径15mmの第6の円
弧(F)とからなる。フランジの角度は70度である。
なお、フランジの先端の半径は12mm、踏面の中立点
から左側の傾斜は1/100、その半径は−400mm
である。また、Lはフランジの厚さである。
【0015】更に、鉄道車両の独立車輪の構造におい
て、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第2の円弧の
幅を1.5mm、前記第3の円弧の幅を1.5mm、前
記第4の円弧の幅を1mm、前記第5の円弧の幅を9.
3mm、前記中立点から前記フランジの外端面までの幅
を65mmに設定する。そして、上記鉄道車両の独立車
輪の構造において、前記フランジの厚さLを32mmと
する。
て、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第2の円弧の
幅を1.5mm、前記第3の円弧の幅を1.5mm、前
記第4の円弧の幅を1mm、前記第5の円弧の幅を9.
3mm、前記中立点から前記フランジの外端面までの幅
を65mmに設定する。そして、上記鉄道車両の独立車
輪の構造において、前記フランジの厚さLを32mmと
する。
【0016】このように構成された鉄道車両を、従来技
術において示した鉄道車両の独立車輪と比較する。図8
は本発明の第2実施例の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図、図9は従来の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図である。これらの図から明らかなように、従来
の車輪では、中立点付近における接触圧がかなり大きく
なっているのに対して、第2実施例の車輪においては、
中立点付近における接触圧が大幅に低減されていること
が分かる。ただし、第1実施例に比べると、踏面の幅が
短くなっている(フランジの厚さが厚くなっている)の
で、その分、中立点付近の接触圧の低い領域が狭くなっ
ている。
術において示した鉄道車両の独立車輪と比較する。図8
は本発明の第2実施例の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図、図9は従来の車輪の左右変位に対する接触圧
を示す図である。これらの図から明らかなように、従来
の車輪では、中立点付近における接触圧がかなり大きく
なっているのに対して、第2実施例の車輪においては、
中立点付近における接触圧が大幅に低減されていること
が分かる。ただし、第1実施例に比べると、踏面の幅が
短くなっている(フランジの厚さが厚くなっている)の
で、その分、中立点付近の接触圧の低い領域が狭くなっ
ている。
【0017】因みに、接触角差について検討すると、以
下のようである。図10は本発明の第2実施例の車輪の
左右変位に対する接触角差を示す図、図11は従来の車
輪の左右変位に対する接触角差を示す図である。これら
の図から明らかなように、従来の車輪では、中立点付近
から漸次接触角差が大きくなり、復元力を大きくなるよ
うになっている。これに対して、第2実施例の車輪にお
いては、中立点付近における接触角度は小さいものの、
中立点付近を外れる領域では、復元力を高めて、十分な
復元力を得るようにしている。
下のようである。図10は本発明の第2実施例の車輪の
左右変位に対する接触角差を示す図、図11は従来の車
輪の左右変位に対する接触角差を示す図である。これら
の図から明らかなように、従来の車輪では、中立点付近
から漸次接触角差が大きくなり、復元力を大きくなるよ
うになっている。これに対して、第2実施例の車輪にお
いては、中立点付近における接触角度は小さいものの、
中立点付近を外れる領域では、復元力を高めて、十分な
復元力を得るようにしている。
【0018】なお、このような、車輪の構造は、JRに
おいては、標準軌と呼ばれ、新幹線車両として好適であ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づい種々の変形が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
おいては、標準軌と呼ばれ、新幹線車両として好適であ
る。なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づい種々の変形が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0019】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、鉄道車両の独立車輪の構造において、中立点付
近を外れる領域での復元力を考慮しながら、中立点領域
の車輪の接触圧力を極力抑え、車輪の摩耗を低減するこ
とができる。その場合、規定のフランジの厚さを確保す
るようにすることができる。
よれば、鉄道車両の独立車輪の構造において、中立点付
近を外れる領域での復元力を考慮しながら、中立点領域
の車輪の接触圧力を極力抑え、車輪の摩耗を低減するこ
とができる。その場合、規定のフランジの厚さを確保す
るようにすることができる。
【図1】本発明の第1実施例を示す鉄道車両の独立車輪
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
【図2】本発明に係る鉄道車両の独立車輪の走行状態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図3】本発明の第1実施例の車輪の左右変位に対する
接触圧を示す図である。
接触圧を示す図である。
【図4】従来の車輪の左右変位に対する接触圧を示す図
である。
である。
【図5】本発明の第1実施例の車輪の左右変位に対する
接触角差を示す図である。
接触角差を示す図である。
【図6】従来の車輪の左右変位に対する接触角差を示す
図である。
図である。
【図7】本発明の第2実施例を示す鉄道車両の独立車輪
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
【図8】本発明の第2実施例の車輪の左右変位に対する
接触圧を示す図である。
接触圧を示す図である。
【図9】従来の車輪の左右変位に対する接触圧を示す図
である。
である。
【図10】本発明の第2実施例の車輪の左右変位に対す
る接触角差を示す図である。
る接触角差を示す図である。
【図11】従来の車輪の左右変位に対する接触角差を示
す図である。
す図である。
【図12】従来の鉄道車両の独立車輪の踏面形状を示す
図である。
図である。
1 レール 2 右車輪 3 左車輪 4 レール頭頂面 5 車輪踏面
Claims (3)
- 【請求項1】 鉄道車両の独立車輪の構造において、 中立点から6つの円弧形状を有し、フランジに連設され
る踏面を具備することを特徴とする鉄道車両の独立車輪
の構造。 - 【請求項2】 請求項1記載の鉄道車両の独立車輪の構
造において、前記円弧形状は、前記中立点から順次半径
900mmの第1の円弧と、これに連設される半径32
0mmの第2の円弧と、これに連設される半径200m
mの第3の円弧と、これに連設される半径80mmの第
4の円弧と、これに連設される半径52mmの第5の円
弧と、これに連設される半径15mmの第6の円弧とか
らなり、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第2の円
弧の幅を2mm、前記第3の円弧の幅を2mm、前記第
4の円弧の幅を2mm、前記第5の円弧の幅を10.5
mm、前記中立点から前記フランジの外端面までの幅を
65mmに設定するとともに、前記フランジの厚さを2
9mmとし、フランジ角70度のフランジに連設される
ことを特徴とする鉄道車両の独立車輪の構造。 - 【請求項3】 請求項1記載の鉄道車両の独立車輪の構
造において、前記円弧形状は、前記中立点から順次半径
900mmの第1の円弧と、これに連設される半径32
0mmの第2の円弧と、これに連設される半径200m
mの第3の円弧と、これに連設される半径80mmの第
4の円弧と、これに連設される半径52mmの第5の円
弧と、これに連設される半径15mmの第6の円弧とか
らなり、前記第1の円弧の幅を10mm、前記第2の円
弧の幅を1.5mm、前記第3の円弧の幅を1.5m
m、前記第4の円弧の幅を1mm、前記第5の円弧の幅
を9.3mm、前記中立点から前記フランジの外端面ま
での幅を65mmに設定するとともに、前記フランジの
厚さを32mmとすることを特徴とする鉄道車両の独立
車輪の構造。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
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