(57)【要約】【課題】  軽量化を図ることができる絶縁車輪及びその製造方法を提供する。【解決手段】  車輪に絶縁を施した絶縁車輪２０は、金属製の内輪３０と、内輪３０の外周面３２に配設される絶縁部材の中間輪５０と、中間輪５０の外周面５２に配設される金属製の外輪４０と、を備える。この車輪に絶縁を施した絶縁車輪２０において、中間輪５０の比重は、外輪４０の比重より小さく形成される。中間輪５０の厚みは、外輪４０の厚みより厚く形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の内輪と、
前記内輪の外周面に配設される絶縁部材の中間輪と、
前記中間輪の外周面に配設される金属製の外輪と、を備え、
前記中間輪の比重は、前記外輪の比重より小さく、
前記中間輪の厚みは、前記外輪の厚みより厚い
ことを特徴とする絶縁車輪。
【請求項２】
前記中間輪の外周面には、半径方向の内方に凹む凹部を有し、
前記外輪の内周面には、半径方向の外方に突出して、前記凹部に係合する凸部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁車輪。
【請求項３】
前記中間輪を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程で冷却された前記中間輪を前記外輪と前記内輪との間に組み付ける組付工程と、
前記組付工程で組み付けられた前記中間輪を熱膨張する膨張工程と、を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁車輪の製造方法。
【請求項４】
前記冷却工程で冷却された前記中間輪の内径は、前記内輪の外径と、略同じ
ことを特徴とする、請求項３に記載の絶縁車輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁車輪及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄道線路では、列車でレール間を短絡して、警報装置や信号表示装置等を自動的に働かせるようになっている。
【０００３】
鉄道線路や架線等の工事及び保守点検作業等に用いる保守用車を用いる場合は、レール間を短絡させないように、保守用車に絶縁を施し、警報装置や信号表示装置等を自動的に働かせないようになっている。
【０００４】
このような保守用車では、車輪に絶縁を施した絶縁車輪が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
特許文献１には、内輪の外周面に配設された中間輪と、中間輪の外周面に配設された金属製の外輪とを備える絶縁車輪が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、金属製の内輪と、この内輪の外周面側に配設された金属製の外輪とを備え、内輪と外輪とが円環形状の中間輪を介して一体化されている絶縁車輪が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−７３９５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３０７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年排気ガス対策に伴う排ガス装置の重量増加のために車両の軽量化が求められている。しかしながら、特許文献１，２に記載の絶縁車輪では、内輪や外輪の厚みに対して、中間輪の厚みが薄いため、軽量化を図ることができない、という問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、軽量化を図ることができる絶縁車輪及びその製造方法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】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の絶縁車輪は、金属製の内輪と、前記内輪の外周面に配設される絶縁部材の中間輪と、前記中間輪の外周面に配設される金属製の外輪と、を備え、前記中間輪の比重は、前記外輪の比重より小さく、前記中間輪の厚みは、前記外輪の厚みより厚いことを特徴とする。
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明の絶縁車輪の製造方法は、前記中間輪を冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却された前記中間輪を前記外輪と前記内輪との間に組み付ける組付工程と、前記組付工程で組み付けられた前記中間輪を熱膨張する膨張工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成された本発明の絶縁車輪及びその製造方法は、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の軌陸車の構成を示す構成図である。
【図２】実施例１の絶縁車輪の構成を示す斜視図である。
【図３】実施例１の絶縁車輪の構成を示す断面図である。
【図４】実施例１の絶縁車輪の中間輪の構成を示す断面図である。
【図５】実施例１の絶縁車輪の製造方法を説明する説明図である。
【図６】実施例１の絶縁車輪の製造方法を説明する説明図である。
【図７】実施例２の絶縁車輪の構成を示す断面図である。
【図８】実施例３の絶縁車輪の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明による絶縁車輪及びその製造方法を実現する実施形態を、図面に示す実施例１から実施例３に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１５】
実施例１における絶縁車輪は、道路を走行するための車輪と軌道を走行するための絶縁車輪とを備えた軌陸車に適用される。
【００１６】
［軌陸車の構成］
図１は、実施例１の軌陸車の構成を示す構成図である。以下、図１に基づいて、実施例１の軌陸車の構成を説明する。
【００１７】
軌陸車１は、シャーシフレーム２と、シャーシフレーム２に設けたサブフレーム３とを有し、シャーシフレーム２の前部には運転キャビン４が設けられている。
【００１８】
サブフレーム３には、水平旋回可能な旋回台１１が取り付けられており、旋回台１１には伸縮自在なブーム１２が起伏可能に取り付けられている。ブーム１２の先端部には作業台１３が取り付けられている。
【００１９】
シャーシフレーム２の前後左右には４つのタイヤ５と４つの絶縁車輪２０がそれぞれ取り付けられている。また、シャーシフレーム２には、下方に伸長する転車台（図示せず）が取り付けられ、車体を水平方向に回転させることができるようになっている。
【００２０】
絶縁車輪２０には、絶縁車輪２０を保持する軌道走行部７が備わる。軌道走行部７は、絶縁車輪２０を下方に張り出した位置と、絶縁車輪２０を格納した位置との間を移動できるようになっている。絶縁車輪２０が下方に張り出した位置にある状態で、軌陸車１は、レールＲの上を走行できるようになっている。
【００２１】
［絶縁車輪の構成］
図２は、実施例１の絶縁車輪の構成を示す斜視図である。図３は、実施例１の絶縁車輪の構成を示す断面図である。図４は、実施例１の絶縁車輪の中間輪の構成を示す断面図である。以下、図２〜図４に基づいて、実施例１の絶縁車輪の構成を説明する。
【００２２】
絶縁車輪２０は、図２に示すように、金属製の内輪３０と、内輪３０の外周面に接して内輪３０の半径方向の外方に配設される中間輪５０と、中間輪５０の外周面に接して中間輪５０の半径方向の外方に配設される金属製の外輪４０と、を備える。
【００２３】
（内輪）
内輪３０は、図３に示すように、金属製としての鋼材で環状に形成される。内輪３０の内周面３１と外周面３２との間の厚みは、所定の厚みＴ１を有する。内輪３０は、軸方向Ｘに、所定の長さ（幅）Ｈ１を有する。
【００２４】
内周面３１には、スプライン３３が形成され、車軸１５が取り付けられる。車軸１５からの動力は、スプライン３３を介して、絶縁車輪２０に伝えられる。内輪３０は、外径Ｄ１を有する。外周面３２は、軸方向Ｘで両端に、面取り部３４が形成される。
【００２５】
（中間輪）
中間輪５０は、絶縁部材としての樹脂材（実施例１では、ＭＣナイロン（登録商標））で環状に形成される。また、中間輪５０は、内輪３０と外輪４０より、熱膨張率の高い材料で形成される。中間輪５０によって、内輪３０と外輪４０とは、電気的に絶縁されている。図３及び図４に示すように、中間輪５０の内周面５１と外周面５２との間の厚みは、内輪３０の厚みＴ１より厚い厚みＴ２を有する。中間輪５０は、軸方向Ｘに、内輪３０の長さＨ１より長く、外輪４０の長さと同等の長さＨ２を有する。
【００２６】
中間輪５０の軸方向Ｘの長さを、外輪４０の軸方向Ｘの長さと同等とすることで、絶縁車輪２０の軸方向Ｘの剛性を高めることができる。そのため、カーブ等を走行する際の絶縁車輪２０の軸方向Ｘへの変形（面外変形）を金属車輪と同等に抑えて走行性能を維持しつつ、絶縁車輪２０の軽量化を図ることができる。
【００２７】
中間輪５０の内径Ｄ３は、内輪３０の外径Ｄ１と略同じとする。中間輪５０の外径Ｄ４は、外輪４０の内径Ｄ２と略同じとする。外周面５２は、軸方向Ｘの一方端に、半径方向の内方に凹む凹部５３を有する。凹部５３の側面５４は、軸方向Ｘに対して傾斜する傾斜面とする。なお、側面５４は、軸方向Ｘに対して垂直な垂直面としてもよい。
【００２８】
（外輪）
外輪４０は、金属製としての鋼材で環状に形成される。図３に示すように、外輪４０の内周面４１と外周面４２との間の厚みは、中間輪５０の厚みＴ２より薄い厚みＴ３を有する。外輪４０は、内径Ｄ２を有する。
【００２９】
外輪４０の外周面４２には、軸方向Ｘの一方端に、半径方向の外方に突出するフランジ部４３を備える。内周面４１には、軸方向Ｘで、フランジ部４３が設けられた側とは反対側に、半径方向の内方に突出した凸部４５を備える。外輪４０の凸部４５は、中間輪５０の凹部５３に嵌るように形成される。凸部４５の側面４６は、軸方向Ｘに対して傾斜する傾斜面とする。なお、側面４６は、軸方向Ｘに対して垂直な垂直面としてもよい。
【００３０】
［絶縁車輪の製造工程］
図５は、実施例１の絶縁車輪の製造方法を説明する説明図である。図６は、実施例１の絶縁車輪の製造方法を説明する説明図である。以下、図５及び図６に基づいて、実施例１の絶縁車輪の製造工程を説明する。
【００３１】
絶縁車輪２０は、冷却工程と、組付工程と、膨張工程と、を経て形成される。
【００３２】
（冷却工程）
冷却工程では、射出成型又は切削加工により成形した中間輪５０を冷却する。図５に示すように、中間輪５０の内周面５１は、冷却した際に、内径Ｄ３となるように成形される。中間輪５０の外周面５２は、冷却した際に、常温時の外径Ｄ４より小さな外径Ｄ４ｓとなるように成形される。言い換えると、中間輪５０の厚さは、冷却した際に、常温時の厚さＴ２より薄い厚さＴ２ｓとなるように成形される。冷却した際の中間輪５０の外径Ｄ４ｓは、外輪４０の凸部４５の内径より大きくなるように成形される。
【００３３】
（組付工程）
組付工程では、図５に示すように、冷却した中間輪５０を外輪４０に挿入する。この際、冷却した中間輪５０の外径Ｄ４ｓは、外輪４０の内径Ｄ２より小さい。そのため、中間輪５０を外輪４０に容易に挿入することができる。また、外輪４０に凸部４５を設けているので、中間輪５０を内輪３０に挿入する際に、挿入する内輪３０の向きの誤着を防止する。なお、中間輪５０を外輪４０に挿入する際に治具を使用して、中間輪５０と外輪４０を支持してもよい。
【００３４】
次いで、内輪３０を冷却した中間輪５０に挿入する。この際、冷却した中間輪５０の内周面５１の内径Ｄ３は、内輪３０の外周面３２の外径Ｄ１と、略同じである。そのため、内輪３０を中間輪５０に容易に挿入することができる。なお、内輪３０を中間輪５０に挿入する際に治具を使用して、中間輪５０と内輪３０を支持してもよい。
【００３５】
（膨張工程）
膨張工程では、図６に示すように、中間輪５０を内輪３０及び外輪４０に組み付けた状態で、常温に戻す。常温に戻すことで、中間輪５０の外周面５２が半径方向の外方に移動するように、中間輪５０が膨張する。一方、中間輪５０の内周面５１は、内輪３０に突き当たって、半径方向の内方に移動しない。これにより、外輪４０と内輪３０は、中間輪５０の熱膨張を利用して、中間輪５０を介して一体化される。
【００３６】
次に、実施例１の絶縁車輪２０における作用を説明する。実施例１の絶縁車輪２０は、金属製の内輪３０と、内輪３０の外周面３２に配設される絶縁部材の中間輪５０と、中間輪５０の外周面５２に配設される金属製の外輪４０と、を備え、中間輪５０の比重は、外輪４０の比重より小さく、中間輪５０の厚みは、外輪４０の厚みより厚い（図３）。
【００３７】
これにより、絶縁車輪２０における金属製の内輪３０と外輪４０の体積の割合を減少させ、内輪３０及び外輪４０より比重の小さい中間輪５０の占める体積の割合を増加させることができる。そのため、絶縁車輪２０の軽量化を図ることができる。
【００３８】
実施例１の絶縁車輪２０は、中間輪５０の外周面５２に、半径方向の内方に凹む凹部５３を有し、外輪４０の内周面４１に、半径方向の外方に突出して、凹部５３に係合する凸部４５を有する（図３）。
【００３９】
これにより、中間輪５０の凹部５３を外輪４０の凸部４５に引っ掛けることができる。そのため、外輪４０に対して中間輪５０の軸方向Ｘへのズレを防止することができる。
【００４０】
実施例１の絶縁車輪２０の製造方法は、中間輪５０を冷却する冷却工程と、冷却工程で冷却された中間輪５０を外輪４０と内輪３０との間に組み付ける組付工程と、組付工程で組み付けられた中間輪５０を熱膨張する膨張工程と、を含む（図５及び図６）。
【００４１】
これにより、冷却工程で中間輪５０を収縮させ、中間輪５０を内輪３０と外輪４０との間に容易に配置することができる。また、膨張工程で中間輪５０を膨張させ、内輪３０と外輪４０とを一体化することができる。そのため、簡易な工程で、絶縁車輪２０を製造することができる。また、中間輪５０の厚みが外輪４０の厚みより厚く形成されることで、中間輪５０の熱膨張による外径のサイズを、膨張前のサイズに対して、より大きくすることができる。そのため、中間輪を内輪と外輪との間に強固に固定することができる。
【００４２】
実施例１の絶縁車輪２０の製造方法では、冷却工程で冷却された中間輪５０の内径Ｄ３は、内輪３０の外径Ｄ１と、略同じとする（図５）。
【００４３】
これにより、絶縁車輪２０の中心軸に近い内周面５１を固定し、絶縁車輪２０の中心軸から遠い外周面５２を、半径方向の外方に向けて移動させるように、中間輪５０を膨張させることができる。そのため、中間輪５０を半径方向の外方に均等に膨張させることができる。その結果、絶縁車輪の組立精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００４４】
まず、実施例２における絶縁車輪の構成を説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一の符号を用いて説明する。
【００４５】
実施例２の絶縁車輪は、中間輪の凹部及び外輪の凸部の構成が異なる点で、実施例１の絶縁車輪と相違する。
【００４６】
［絶縁車輪の構成］
図７は、実施例２の絶縁車輪の構成を示す断面図である。以下、図７に基づいて、実施例２の絶縁車輪の構成を説明する。
【００４７】
（中間輪）
図７に示すように、中間輪１５０の外周面１５２は、軸方向Ｘの両端に、半径方向の内方に凹む凹部１５３を有する。凹部１５３の側面１５４は、軸方向Ｘに対して傾斜する傾斜面とする。なお、側面１５４は、軸方向Ｘに対して垂直な垂直面としてもよい。
【００４８】
（外輪）
図７に示すように、外輪１４０の内周面１４１には、軸方向Ｘの両端に、半径方向の内方に突出した凸部１４５を備える。外輪１４０の凸部１４５は、中間輪１５０の凹部１５３に嵌るように形成される。凸部１４５の側面１４６は、軸方向Ｘに対して傾斜する傾斜面とする。なお、側面１４６は、軸方向Ｘに対して垂直な垂直面としてもよい。
【００４９】
これにより、中間輪１５０の凹部１５３を外輪１４０の凸部１４５に引っ掛けることができる。そのため、外輪１４０に対する中間輪１５０の軸方向Ｘへのズレを防止することができる。なお、実施例２のこの他の構成及び作用効果については、実施例１と略同様であるため、説明を省略する。
【実施例３】
【００５０】
まず、実施例３における絶縁車輪の構成を説明する。なお、実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一の符号を用いて説明する。
【００５１】
実施例３の絶縁車輪は、中間輪の凹部及び外輪の凸部の構成が異なる点で、実施例１の絶縁車輪と相違する。
【００５２】
図８は、実施例３の絶縁車輪の構成を示す断面図である。以下、図８に基づいて、実施例３の絶縁車輪の構成を説明する。
【００５３】
（中間輪）
図８に示すように、中間輪２５０は、軸方向Ｘに、外輪２４０の長さＨ２より長い長さＨ３を有する。外周面２５２は、軸方向Ｘで両端端に、半径方向の外方に突出する突出部２５５を有する。この場合、外周面２５２は、半径方向の内方に凹む凹部を構成する。
【００５４】
（外輪）
図８に示すように、外輪２４０の内周面２４１には、実施例１のような凸部を備えない。外輪２４０は、軸方向Ｘの両端が、中間輪２５０の突出部２５５に挟まれる。すなわち、外輪２４０は、中間輪２５０の凹部としての外周面２５２に嵌るように形成される。
【００５５】
これにより、中間輪２５０の凹部を外輪２４０に引っ掛けることができる。そのため、外輪２４０に対する中間輪２５０の軸方向Ｘへのズレを防止することができる。なお、実施例３のこの他の構成及び作用効果については、実施例１と略同様であるため、説明を省略する。
【００５６】
以上、本発明の絶縁車輪及びその製造方法を実施例１から実施例３に基づき説明してきた。しかし、具体的な構成については、これら実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００５７】
実施例１から実施例３の組付工程は、冷却した中間輪５０を外輪４０に挿入し、その後、内輪３０を冷却した中間輪５０に挿入する例を示した。しかし、組付工程では、内輪を冷却した中間輪に挿入し、その後、冷却した中間輪を外輪に挿入してもよい。
【００５８】
実施例１から実施例３の冷却工程は、中間輪５０を冷却する例を示した。しかし、冷却工程は、低温環境の冷却室で、中間輪と、内輪と、外輪と共に冷却してもよい。また、組付工程も、低温環境の冷却室で実施してもよい。
【００５９】
実施例１では、軸方向Ｘで、フランジ部４３が設けられた側とは反対側に、外輪４０の内周面４１の凸部４５と、中間輪５０の凹部５３を設ける例を示した。しかし、軸方向Ｘで、フランジ部４３が設けられた側に、外輪４０の内周面４１の凸部４５と、中間輪５０の凹部５３を設けてもよい。
【００６０】
実施例１及び実施例２では、中間輪５０，１５０の外周面５２，１５２の軸方向Ｘの端部に、半径方向の内方に凹む凹部５３，１５３を有する例を示した。しかし、中間輪の外周面の軸方向Ｘの端部に、半径方向の外方に突出する凸部を有してもよい。この場合、外輪の外周面に、半径方向の内方に凹む凹部を形成する。
【００６１】
実施例１から実施例３では、本発明の絶縁車輪とその製造方法を、軌陸車に適用する例を示した。しかし、本発明は、絶縁が必要な車輪に適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１      軌陸車
２０    絶縁車輪
３０    内輪
５０    中間輪
４０    外輪
５３    凹部
【図１】
2019188876.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019188876.tif 000009
【図８】
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