JPH0820335A

JPH0820335A - 独立回転の車輪と車軸の構造

Info

Publication number: JPH0820335A
Application number: JP15776594A
Authority: JP
Inventors: Yukio Uozumi; 幸雄魚住
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-07-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】鉄道車両用の車輪と車軸で、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
ることを目的とする。【構成】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
した位置に設ける構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。。

【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 ＝６６０ｍｍｄ＝１５ｍｍｉ＝１／１０ｇ＝１４３５ｍｍとし、結果は、ｋ＝ｋ₁ ＝（６６０＋３）／（６６０−３）＝１．００
９１Ｒ＝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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図２】鉄道の曲線路を示す平面図である。

【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。

【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。

【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。

【図６】図５の一部を拡大した図である。

【図７】本発明の他の実施例の構造を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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特徴とする独立回転の車
輪と車軸の構造。