(57)【要約】【課題】  車輪の蛇行を防止すると共に、つば部の磨耗を防止して踏面の寿命を全うさせることにより車輪本来の寿命を実現することができる車輪を提供する。【解決手段】  回転軸線Ｃを中心として所定の半径を有するとともにレール２１の上面２３と接触する踏面５と、踏面５よりも大きな半径を有するとともに、レール２１の側面２５に対して対向するように配置されたつば部７と、を有する車輪１であって、製造時に、車輪１の回転軸線Ｃを含む断面視において、踏面１が凹状に湾曲した凹曲面として形成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心として所定の半径を有するとともにレールの上面と接触する踏面と、前記踏面よりも大きな半径を有するとともに、前記レールの側面に対して対向するように配置されたつば部と、を有する車輪であって、
製造時に、
前記回転軸線を含む断面視において、前記踏面が凹状に湾曲した曲面として形成されていることを特徴とする車輪。
【請求項２】
前記踏面における曲面の曲率半径が、凸状に湾曲した曲面として形成された前記レールの上面の曲率半径より大きいことを特徴とする請求項１記載の車輪。
【請求項３】
前記踏面と前記つば部とのつなぎ目の曲率半径が、前記レールの上面と側面とのつなぎ目の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の車輪。
【請求項４】
前記レールの側面と対向する前記つば部の対向面が、半径方向外方に向かって、前記側面との間隔が広くなる勾配を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、港湾および製鉄所などの重工業における荷役運搬作業には、大荷重の荷物を支持すると共に運搬を円滑に行なうために、レール上を走行するクレーンや台車などが使用されている。
このような荷役作業に用いられるクレーンなどに使用される車輪は、通常、レールとの接触面（以後、踏面と表記する。）が略平面に形成され、大荷重を支持可能に構成されている。
【０００３】
しかしながら、近年におけるクレーンの大型化等により、車輪およびレールにかかる荷重負荷が増大すると、レールおよび車輪の磨耗、損傷が多発するようになり、その寿命が短くなってきた。そのため、車輪等の磨耗、損傷を防止し、その寿命を長くするさまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２８６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、車輪の踏面を凸状の所定形状に突出させ、突出した踏面の略中央部分とレール頭部の上面の略中央部分とを接触させる技術が開示されている。
この技術によれば、常にレール頭部の上面の略中央部分近傍領域に荷重が負荷されるため、レールの損傷を防止することができた。つまり、前記上面におけるレール頭部の側面近傍領域に荷重が負荷されることを防止することにより、レールに偏荷重が負荷されることを防止してレールの損傷を防止している。
【０００５】
しかしながら、上述の車輪おいては、その車輪を備えた台車などに風などの外力が加わり台車が蛇行した場合には、車輪のつば部がレール頭部の側面と接触することとなる。かかる場合に、車輪の回転軸線から踏面までの距離より、つば部までの距離が長いため、つば部とレール頭部との接触が滑り接触となっていた。
そのため、滑り接触面におけるつば部の磨耗が激しくなるため、踏面の寿命よりもつば部の寿命が先に尽き、車輪の寿命がつば部の寿命により決まってしまうという問題があった。
【０００６】
また、車輪の前後にサイドローラを取り付けて、レール頭部の側方にサイドローラを配置する技術も知られている。サイドローラを用いることにより、つば部とレール頭部とが接触する前に、サイドローラとレール頭部とを接触させることにより、上述のつば部とレール頭部との滑り接触を防止し、つば部の磨耗を防止できた。
しかしながら、上述の技術においては、ローラやベアリングなどを有するサイドローラを取り付ける必要があるため、部品点数が多くなるという問題があった。
また、レール頭部の側方にサイドローラを取り付けるスペースを必要とするため、幅が広くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、車輪の蛇行を防止すると共に、つば部の磨耗を防止して踏面の寿命を全うさせることにより車輪本来の寿命を実現することができる車輪を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の車輪は、回転軸線を中心として所定の半径を有するとともにレールの上面と接触する踏面と、前記踏面よりも大きな半径を有するとともに、前記レールの側面に対して対向するように配置されたつば部と、を有する車輪であって、製造時に、前記回転軸線を含む断面視において、前記踏面が凹状に湾曲した曲面として形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、踏面が凹状に湾曲した凹曲面として形成されているため、レールは、踏面における最も車輪の回転軸線に近い領域に導かれる。つまり、踏面が調芯性を有することになる。そのため、車輪に外力が加わり車輪とレールとの相対位置関係が変化しても、自動的に車輪とレールとが所定の相対位置関係に導かれるため、車輪の蛇行を防止できる。
また、踏面が調芯性を有するため、レールとつば部とが接触することを防止でき、滑り接触によるつば部の磨耗を防止できる。
製造時に踏面を凹曲面として形成しているため、踏面が磨耗する前、あるいは、車輪が未使用の状態から踏面は凹曲面の形状を有し、車輪の使用開始時からレールとつば部とが接触することを防止できる。また、踏面の偏った磨耗により、踏面のつば部近傍に凹部が形成されることを防止でき、これによるレールとつば部とが常に接触する状態の発生を防止できる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記踏面における曲面の曲率半径が、凸状に湾曲した曲面として形成された前記レールの上面の曲率半径より大きいことが望ましい。
本発明によれば、踏面における凹状の曲面の曲率半径が、上記上面における凸状の曲面の曲率半径より大きいため、踏面の調芯性をより発揮しやすくなり、滑り接触によるつば部の磨耗をより確実に防止することができる。
【００１１】
さらに、上記発明においては、前記踏面と前記つば部とのつなぎ目の曲率半径が、前記レールの上面と側面とのつなぎ目の曲率半径よりも大きいことが望ましい。
本発明によれば、踏面とつば部とのつなぎ目の曲率半径が、レールの上面と側面とのつなぎ目の曲率半径よりも大きいため、レールの側面と車輪のつば部とが接触する前に、踏面とつば部とのつなぎ目と、レールの上面と側面とのつなぎ目と、が接触する。そのため、上記側面とつば部との接触を防止でき、滑り接触によるつば部の磨耗を防止することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記レールの側面と対向する前記つば部の対向面が、半径方向外方に向かって、前記側面との間隔が広くなる勾配を有することが望ましい。
本発明によれば、対向面が、半径方向外方に向かって、前記側面との間隔が広くなる勾配を有するため、つば部とレールとが接触しても、対向面の踏面に近い領域と、レールの側面の上面に近い領域とが接触することになる。かかる領域同士の接触は移動速度の差が小さく、滑り接触となりにくいため、滑り接触による磨耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車輪によれば、踏面が凹曲面として形成され調芯性を有するため、レールは踏面における最も車輪の回転軸線に近い領域に導かれ、車輪の蛇行を防止できるという効果を奏する。
踏面が調芯性を有するため、レールとつば部とが接触することを防止でき、滑り接触によるつば部の磨耗を防止して寿命を延ばすことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態の車輪について図１を参照して説明する。本実施形態の車輪は、後述する第２の実施形態の車輪より低い荷重が負荷される場合に適した構成を有し、例えば台車に適用することができるものである。
【００１５】
図１は、本実施形態における車輪の構成を説明する部分断面図である。
車輪１は、図１に示すように、回転軸線Ｃを中心として所定の半径を有する略円板状の車輪本体３と、車輪本体３の円周面に相当すると共にレール２１の上面２３と接触する踏面５と、踏面５よりも大きな半径を有する一対のつば部７と、から概略構成されている。
【００１６】
車輪１の製造時に、踏面５は全体的に凹状に湾曲した凹曲面として形成され、踏面５の略中央において、最も凹む（車輪１の回転軸線Ｃに近づく）ように形成されている。また、踏面５の曲率半径Ｒ１は、レール２１の上面２３の曲率半径Ｒ２よりも大きく形成されている。
曲率半径としては、踏面５の曲率半径が３００ｍｍ、上面２３の曲率半径が８０ｍｍの場合を例示できるが、特にこの曲率半径に限定するものではない。
【００１７】
つば部７は、レール２１から所定間隔を空けて、側面２５と対向するように配置されていると共に、レール２１と対向するつば部７の対向面９は、半径方向外方に向かって、レール２１から離れる方向に勾配を有するように形成されている。また、対向面９が、レール２１の側面２５よりも緩やかな勾配を有するように形成され、半径方向外方に向かうほど対向面９とレール２１の側面２５との間隔が広くなるように形成されている。
勾配としては、対向面９の勾配が１：５、側面２５の勾配が１：４０である場合を例示できるが、特にこの勾配に限定するものではない。
【００１８】
踏面５とつば部７とのコーナー部（つなぎ目）１１は、曲率半径Ｒ３を有する凹曲面として形成されている。コーナー部１１の曲率半径Ｒ３は、レール２１の上面２３と側面２５との肩部（つなぎ目）２７の曲率半径Ｒ４よりも大きく形成されている。
曲率半径としては、コーナー部１１の曲率半径が１５ｍｍ、肩部２７の曲率半径が１３ｍｍの場合を例示できるが、特にこの曲率半径に限定するものではない。
【００１９】
次に、上記の構成からなる車輪１における作用について説明する。
車輪１がレール２１の上を走行する際には、車輪１の踏面５と、レール２１の上面２３とが接触している。レール２１が踏面５の略中央（最も凹んだ領域）以外の領域と接触している場合、レール２１と接触している踏面５は傾斜しているため、相対的にレール２１を踏面５の略中央へ移動させる分力が発生する。
そのため、車輪１に対して略横向きの外力（図１中の略左右方向の外力）が働いていない場合には、レール２１は踏面５の略中央と接触する。
【００２０】
車輪１に対して略横向きの外力が働いている場合には、車輪１が略横方向へ移動し、車輪１のコーナー部１１とレール２１の肩部２７とが接触する。コーナー部１１は肩部２７より曲率半径が大きく形成されているため、かかる状態においても車輪１のつば部７とレール２１とは接触しない。
【００２１】
また、車輪１に対して略横向きの更に大きな外力が働くと、車輪１は更に略横方向へ移動し、つば部７とレール２１とが接触する。つば部７の対向面９は、レール２１の側面２５よりも緩やかな勾配を有するため、対向面９の踏面５に近い領域と、側面２５の上面２３に近い領域とが接触する。
対向面９の踏面５に近い領域は、回転軸線Ｃからの距離（半径）が踏面５の半径と略同じであるため、車輪１が回転した際の回転速度が略同じとなり、対向面９と側面２５との接触面における滑りがほとんど発生しない。
【００２２】
上記の構成によれば、踏面５が凹曲面として形成されているため、レール２１は、踏面５の略中央領域に導かれる。つまり、踏面５が調芯性を有することになる。
そのため、車輪１に外力が加わり車輪１とレール２１との上記位置関係が変化しても、自動的にレール２１が踏面５の略中央領域に導かれるため、車輪１の蛇行を防止できる。
さらに、凹曲面として形成された踏面５が、凸曲面として形成された上面２３より大きな曲率半径を有するため、踏面５の調芯性をより発揮しやすくなり、滑り接触によるつば部７の磨耗をより確実に防止することができる。
また、踏面５が調芯性を有するため、レール２１とつば部７とが接触することを防止でき、滑り接触によるつば部７の磨耗を防止でき、車輪１の寿命を延ばすことができる。
【００２３】
製造時に踏面５を凹曲面として形成しているため、踏面５が磨耗する前、あるいは、車輪１が未使用の状態から踏面５は凹曲面の形状を有し、車輪１の使用開始時からレール２１とつば部７とが接触することを防止できる。また、踏面５の偏った磨耗により、踏面５のつば部７近傍に凹部が形成されることを防止でき、これによるレール２１とつば部７とが常に接触する状態の発生を防止でき、車輪１の寿命を延ばすことができる。
【００２４】
コーナー部１１の曲率半径Ｒ３が肩部２７の曲率半径Ｒ４よりも大きいため、レール２１とつば部７とが接触する前に、コーナー部１１と肩部２７とが接触する。そのため、側面２５とつば部７との接触を防止でき、滑り接触によるつば部７の磨耗を防止することができる。
【００２５】
対向面９が側面２５よりも緩やかな勾配を有するため、半径方向外方に向かうほど、対向面９と側面２５との間隔が広くなる。そのため、つば部７とレール２１とが接触しても、対向面９の踏面５に近い領域と、側面２５の上面２３に近い領域とが接触することになる。かかる領域同士の接触は移動速度の差が小さく、滑り接触となりにくいため、滑り接触による磨耗を防止することができる。
【００２６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る車輪について図２を参照して説明する。本実施形態の車輪は、第１の実施形態の車輪よりも重い荷重が負荷される場合に適した構成を有し、例えばクレーンに適用することができるものである。
なお、第１の実施形態と同様の構成には、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２７】
図２は、本実施形態における車輪の構成を説明する部分断面図である。
車輪１０１は、図２に示すように、略円板状の車輪本体３と、車輪本体３の円周面に相当すると共にレール１２１の上面１２３と接触する踏面１０５と、踏面１０５から半径方向外方へ延びる一対のつば部１０７と、から概略構成されている。
【００２８】
踏面１０５は、車輪１０１の製造時から、全体的に凹状に湾曲した凹曲面として形成され、踏面１０５の略中央において、最も凹む（車輪１０１の回転軸線Ｃに近づく）ように形成されている。踏面１０５の曲率半径としては、６００ｍｍの場合を例示できるが、特にこの曲率半径に限定するものではない。
また、レール１２１の上面１２３の曲率半径は無限大（平面）に形成されている。
【００２９】
つば部１０７は、レール１２１から所定間隔を空けて、側面１２５と対向するように配置されていると共に、つば部１０７のレール１２１との対向面１０９は、半径方向外方に向かって、レール１２１から離れる方向に勾配を有するように形成されている。対向面９の勾配としては、３：５である場合を例示できるが、特にこの勾配に限定するものではない。
また、レール１２１の側面１２５は垂直に形成されている。
【００３０】
踏面１０５とつば部１０７とのコーナー部（つなぎ目）１１１は、曲率半径Ｒ５を有する凹曲面として形成されている。コーナー部１１１の曲率半径Ｒ５は、レール１２１の上面１２３と側面１２５との肩部（つなぎ目）１２７の曲率半径Ｒ６よりも大きく形成されている。
曲率半径としては、コーナー部１１１の曲率半径が１２ｍｍ、肩部１２７の曲率半径が１０ｍｍの場合を例示できるが、特にこの曲率半径に限定するものではない。
【００３１】
上記の構成からなる車輪１０１における作用および効果は第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明における第１の実施形態に係る車輪の構成を説明する部分断面図である。
【図２】本発明における第２の実施形態に係る車輪の構成を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１，１０１  車輪
５，１０５  踏面
７，１０７  つば部
９，１０９  対向面
１１，１１１  コーナー部（つなぎ目）
２１，１２１  レール
２３，１２３  上面
２５，１２５  側面
２７，１２７  肩部（つなぎ目）
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６  曲率半径
Ｃ  回転軸線
【図１】
2006232097.tif 000003
【図２】
2006232097.tif 000004