(57)【要約】　　　（修正有）【課題】熱応力に対する安全性がより高く、軽量化をはかることができる一体圧延形の鉄道車両用車輪を提供する。【解決手段】ボス部１０３と曲板部１０２の接合部のうち、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａが、ボス大径端外周接続面１０３ｆの輪郭線に滑らかに接しており、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａの曲率半径は大きく、ほぼ平面に近い。このため、フランジ１０１に背面横圧が作用した場合でも、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａの部分には応力集中はほとんど発生せず、車輪の強度が向上し、安全率が高くなっている。【選択図】　　　　図２
2004050880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１２゜以上１６゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上８゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するとともに軸方向長さがｘ１のリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．５４４ｘ１以上０．６０８ｘ１以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．０３２ｘ１以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．０９６ｘ１以上０．１６ｘ１以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０９６ｘ１以上０．１２８ｘ１以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．１２８ｘ１以上０．１６ｘ１以下程度であり、
前記反フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成する反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．７２ｘ１以上０．８８ｘ１以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となるフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．０２４ｘ１以上０．０５６以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする鉄道車両用車輪。
【請求項２】
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１２゜以上１６゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上８゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
車輪半径をｙ１としたとき、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．１５８ｙ１以上０．１７７ｙ１以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．００９３ｙ１以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．０２７９ｙ１以上０．０４６５ｙ１以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０２７９ｙ１以上０．０３７２ｙ１以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０３７２ｙ１以上０．０４６５ｙ１以下程度であり、
前記反フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成する反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．２０９ｙ１以上０．２５６ｙ１以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となるフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．００６９７ｙ１以上０．０１６３ｙ１以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする鉄道車両用車輪。
【請求項３】
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１２゜以上１６゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上８゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が６８ミリメートル以上７６ミリメートル以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０ミリメートル以上４ミリメートル以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が１２ミリメートル以上２０ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが１２ミリメートル以上１６ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが１６ミリメートル以上２０ミリメートル以下程度であり、
前記反フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成する反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が９０ミリメートル以上１１０ミリメートル以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となるフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が３ミリメートル以上７ミリメートル以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする鉄道車両用車輪。
【請求項４】
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１１゜以上１５゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するとともに軸方向長さがｘ２のリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．６２４ｘ２以上０．６９６ｘ２以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．０３２ｘ２以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．１２８ｘ２以上０．１９２ｘ２以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．１６ｘ２以上０．２０８ｘ２以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．１７６ｘ２以上０．２２４ｘ２以下程度であり、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成するフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．７２ｘ２以上０．８８ｘ２以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となる反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．０２４ｘ２以上０．０５６ｘ２以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする鉄道車両用車輪。
【請求項５】
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１１゜以上１５゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
車輪半径をｙ２としたとき、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．１８１ｙ２以上０．２０２ｙ２以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．００９３ｙ２以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．０３７２ｙ２以上０．０５５８ｙ２以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０４６５ｙ２以上０．０６０５ｙ２以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０５１１ｙ２以上０．０６５１ｙ２以下程度であり、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成するフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．２０９ｙ２以上０．２５６ｙ２以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となる反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．００６９７ｙ２以上０．０１６３ｙ２以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする鉄道車両用車輪。
【請求項６】
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１１゜以上１５゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が７８ミリメートル以上８７ミリメートル以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０ミリメートル以上４ミリメートル以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が１６ミリメートル以上２４ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが２０ミリメートル以上２６ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが２２ミリメートル以上２８ミリメートル以下程度であり、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成するフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が９０ミリメートル以上１１０ミリメートル以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となる反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が３ミリメートル以上７ミリメートル以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする鉄道車両用車輪。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一体で圧延形成される鉄道車両用車輪の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両用車輪において、軽量化をはかることは、鉄道車両の軽量化につながり、車両駆動用エネルギーの値が同じ場合には鉄道列車をより高速化することができる。また、同じ速度の場合には、使用エネルギー値は少なくて済み、省エネルギー化を達成することができる。このため、鉄道車両用車輪の軽量化は、鉄道技術の重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
しかし、鉄道車両用車輪は、単に軽量化のみを考慮すれば良いものではない。車輪にブレーキ、特に踏面ブレーキを作用させた場合に車輪に付加される高熱に伴う熱応力により、車輪の踏面又はフランジ面に割損等が生じると、列車事故等を引き起こすおそれがある。このため、熱応力に対する安全性が高いものでなければならない。
【０００４】
従来の一体で圧延形成される鉄道車両用車輪の技術の一例として、特開平１０−１１９５０３号公報に開示されたものが知られている。図８は、上記の特開平１０−１１９５０３号公報における図１及び図２に図示された構成を合成したものである。図８に示す鉄道車両用車輪は、車輪中心線（軸心）Ｏよりも上部の半分が図示されている。この鉄道車両用車輪は、図においてハッチで示された車輪断面部分を、車輪中心線（軸心）Ｏの回りに回転させることによって形成される回転体となっている。また、この鉄道車両用車輪は、リム部３０１と板部３０２とボス部３０３を有している。リム部３０１は、フランジ３０１ａと車輪踏面３０２ｂを有する部分である。また、ボス部３０３は、略円柱状の本体部３０３ａの中央に、車軸取付孔３０３ｂが形成されている。板部３０２は、リム部３０１とボス部３０２を連結する部分であり、曲面板状に形成されており、フランジ側の輪郭線であるフランジ側曲線３０２ａと、３０２ａとは反対側の輪郭線である反フランジ側曲線３０２ｂのいずれもが曲線となっている。
【０００５】
上記の特開平１０−１１９５０３号公報に記載された発明は、図８における点Ａ″から軸心Ｏにおろした垂線をＬａとし、図８における点Ｂ″から軸心Ｏにおろした垂線をＬｂとし、図８における点Ｃから軸心Ｏにおろした垂線をＬｃとし、ＬａとＬｂの距離をδとし、ＬａとＬｃの距離をλとした場合に、λを５ｍｍ以上とし、δを４０ｍｍ以上として鉄道車輪用車輪を構成する、としている。また、このように構成することにより、板部に発生する熱応力を低減させることができる、としている。
【０００６】
【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用車輪においては、以下に述べるような問題点があった。
【０００７】
すなわち、フランジ３０１ａには、図８において符号３０４で図示するような背面横圧と呼ばれる力が作用する場合がある。このような背面横圧が車輪に作用すると、板部３０２のボス部側の根本となる部分３０５又は３０６に、応力が集中し、安全性を低下させる、という問題があった。
【０００８】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の解決しようとする課題は、熱応力に対する安全性がより高く、軽量化をはかることができる一体圧延形の鉄道車両用車輪を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る鉄道車両用車輪は、
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１２゜以上１６゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上８゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するとともに軸方向長さがｘ１のリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．５４４ｘ１以上０．６０８ｘ１以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．０３２ｘ１以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．０９６ｘ１以上０．１６ｘ１以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０９６ｘ１以上０．１２８ｘ１以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．１２８ｘ１以上０．１６ｘ１以下程度であり、
前記反フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成する反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．７２ｘ１以上０．８８ｘ１以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となるフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．０２４ｘ１以上０．０５６以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る鉄道車両用車輪は、
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１２゜以上１６゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上８゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
車輪半径をｙ１としたとき、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．１５８ｙ１以上０．１７７ｙ１以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．００９３ｙ１以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．０２７９ｙ１以上０．０４６５ｙ１以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０２７９ｙ１以上０．０３７２ｙ１以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０３７２ｙ１以上０．０４６５ｙ１以下程度であり、
前記反フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成する反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．２０９ｙ１以上０．２５６ｙ１以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となるフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．００６９７ｙ１以上０．０１６３ｙ１以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３に係る鉄道車両用車輪は、
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１２゜以上１６゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上８゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が６８ミリメートル以上７６ミリメートル以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０ミリメートル以上４ミリメートル以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が１２ミリメートル以上２０ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが１２ミリメートル以上１６ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが１６ミリメートル以上２０ミリメートル以下程度であり、
前記反フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成する反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が９０ミリメートル以上１１０ミリメートル以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となるフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が３ミリメートル以上７ミリメートル以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項４に係る鉄道車両用車輪は、
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１１゜以上１５゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するとともに軸方向長さがｘ２のリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．６２４ｘ２以上０．６９６ｘ２以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．０３２ｘ２以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．１２８ｘ２以上０．１９２ｘ２以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．１６ｘ２以上０．２０８ｘ２以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．１７６ｘ２以上０．２２４ｘ２以下程度であり、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成するフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．７２ｘ２以上０．８８ｘ２以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となる反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．０２４ｘ２以上０．０５６ｘ２以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に係る鉄道車両用車輪は、
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１１゜以上１５゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
車輪半径をｙ２としたとき、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が０．１８１ｙ２以上０．２０２ｙ２以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０以上０．００９３ｙ２以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が０．０３７２ｙ２以上０．０５５８ｙ２以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０４６５ｙ２以上０．０６０５ｙ２以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが０．０５１１ｙ２以上０．０６５１ｙ２以下程度であり、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成するフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が０．２０９ｙ２以上０．２５６ｙ２以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となる反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が０．００６９７ｙ２以上０．０１６３ｙ２以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項６に係る鉄道車両用車輪は、
一体で圧延形成される鉄道車両用車輪であって、
軸方向傾斜角度が１１゜以上１５゜以下程度となる略円錐面状のボス外周面を有する略円錐台状に形成され前記略円錐台の内部に同軸の略円柱状の車軸取付孔を有し、前記車軸取付孔の軸中心線が前記車輪回転中心線と合致するように設定され、前記略円錐台のボス小径端部には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス小径端平面が形成され、前記略円錐台のボス大径端部の前記車軸取付孔の周囲には前記車輪回転中心線に垂直な平面となるボス大径端平面が形成され、当該ボス大径端平面の外周には当該ボス大径端平面に０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内で接続する曲面又は平面であるボス大径端外周接続面が形成されたボス部と、
車輪踏面とフランジを有し、前記鉄道車両用車輪の回転中心線を中心とする略円環状に形成され、前記鉄道車両用車輪の外周部分を構成するリム部と、
略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を前記鉄道車両用車輪の回転中心線のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成され、前記ボス部の前記ボス大径端部付近と、前記鉄道車両用車輪の前記車輪回転中心線と平行な方向における前記リム部の厚みの中央部付近を接合するように構成された曲板部を
備え、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記リム部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第１中心位置とし、
前記曲板部の前記略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、前記フランジの側となるフランジ側曲面輪郭線における前記曲板部の表面が凹曲面となる箇所のうち前記ボス部に近い方の箇所で、その箇所での前記曲面輪郭線の接線が前記車輪回転中心線に対して垂直となる箇所における前記曲板部の板厚中心位置を板厚第２中心位置としたとき、
前記フランジ側曲面輪郭線及び前記反フランジ側曲面輪郭線の曲率中心位置は、前記板厚第１中心位置から前記板厚第２中心位置に向かうにつれ、前記板厚第１中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジとは反対の側となり、前記板厚第２中心位置付近では前記曲板部に関して前記フランジと同じ側となり、
前記板厚第１中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第１垂線と、前記板厚第２中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第２垂線との間の距離である第１距離が７８ミリメートル以上８７ミリメートル以下程度であり、
前記リム部の前記厚みの中心位置であるリム厚中心位置から前記車輪回転中心線におろした垂線である第３垂線と前記第１垂線との距離である第２距離が０ミリメートル以上４ミリメートル以下程度であり、
前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線におろした垂線である第４垂線と前記第２垂線との距離である第３距離が１６ミリメートル以上２４ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第１中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが２０ミリメートル以上２６ミリメートル以下程度であり、
前記板厚第２中心位置における前記車輪回転中心線と平行な方向における前記曲板部の厚さが２２ミリメートル以上２８ミリメートル以下程度であり、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置で凹曲面を形成するフランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス小径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス大径端平面に向かう方向に沿う距離が９０ミリメートル以上１１０ミリメートル以下程度となる前記ボス外周面上で前記ボス外周面に接するように接続し、
前記フランジ側曲面輪郭線を構成する部分のうち、前記ボス部に近い位置となる反フランジ側ボス近傍曲線は、前記ボス大径端平面から前記車輪回転中心線と平行で前記ボス小径端平面に向かう方向に沿う距離が３ミリメートル以上７ミリメートル以下程度となる前記ボス大径端外周接続面上で前記ボス大径端外周接続面に接続すること
を特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（１）第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態である鉄道車両用車輪の構成を示す断面図である。図１に示すように、この鉄道車両用車輪１００は、車輪中心線（軸心）１０４よりも上部の半分が図示されている。この鉄道車両用車輪は、図においてハッチで示された車輪断面部分を、車輪中心線（軸心）１０４の回りに回転させることによって形成される回転体となっている。
【００１７】
この鉄道車両用車輪１００は、リム部１０１と、曲板部１０２と、ボス部１０３を有している。
【００１８】
リム部１０１は、フランジ１０１ａと車輪踏面１０２ｂを有する部分である。リム部１０１の詳細な構成については後述する。
【００１９】
図２は、図１に示す鉄道車両用車輪におけるボス部のさらに詳細な構成を示す拡大断面図である。ボス部１０３は、ボス本体部１０３ａと、車軸取付孔１０３ｂを有している。ボス本体部１０３ａは、図における点Ｐ１よりも下方の部分を指しており、略円錐台状に形成されている。この略円錐台状の部分の外面である略円錐面１０３ｃは、軸方向傾斜角度θ１を有している。軸方向傾斜角度θ１は、１２゜以上１６゜以下程度となる角度、例えば１４゜に設定されている。以下、この略円錐面１０３ｃを、「ボス外周面」という。
【００２０】
車軸取付孔１０３ｂは、略円錐台状のボス本体部１０３ａの内部に設けられており、ボス本体部１０３ｂと同軸の略円柱状の空間である。車軸取付孔１０３ｂの軸中心線は、車輪回転中心線１０４と合致するように設定されている。
【００２１】
また、略円錐台状のボス本体部１０３ａの図における右端部の外径（車輪回転中心線１０４からの径。後述する半径Ｌ２。）は、ボス本体部１０３ａの図における左端部の外径（車輪回転中心線１０４からの径。後述する点Ｐ１までの径。）よりも小さくなっている。以下、ボス本体部１０３ａの図における右端部を、「ボス小径端部」という。このボス小径端部には、車輪回転中心線１０４に垂直となる平面１０３ｄが形成されている。以下、この平面１０３ｄを、「ボス小径端平面」という。ボス小径端平面１０３ｄの上端は、曲率半径が１０ミリメートル程度の円弧１０３ｇを介して、ボス外周面１０３ｃに接続している。
【００２２】
ボス外周面１０３ｃの開始位置と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離Ｌ２は、第１実施形態では１２３ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、適宜に設定可能である。この場合、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ２は、ｘ１に対する比率で表すと、例えば０．９８４ｘ１となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ２は、ｙ１に対する比率で表すと、例えば０．２８６ｙ１となっている。
【００２３】
また、略円錐台状のボス本体部１０３ａの図における左端部の外径（車輪回転中心線１０４からの径）は、ボス本体部１０３ａの図における右端部の外径（車輪回転中心線１０４からの径）よりも大きくなっている。以下、ボス本体部１０３ａの図における左端部を、「ボス大径端部」という。このボス大径端部の車軸取付孔１０３ｂの周囲には、車輪回転中心線１０４に垂直となる平面１０３ｅが形成されている。以下、この平面１０３ｅを、「ボス大径端平面」という。
【００２４】
このボス大径端平面１０３ｅの外周には、ボス大径端平面１０３ｅに点Ｐ２で接続する面１０３ｆが形成されている。以下、この面１０３ｆを、「ボス大径端外周接続面」という。ボス大径端外周接続面１０３ｆは、ボス大径端平面１０３ｅの外周の位置Ｐ２においてボス大径端平面１０３ｅに角度θ２で接続している。この角度θ２は、０゜以上８゜以下程度の角度範囲内となる角度、例えば６゜に設定されている。
【００２５】
図３は、図２におけるボス大径端平面１０３ｅとボス大径端外周接続面１０３ｆの接続の例を示す概念図である。ボス大径端平面１０３ｅとボス大径端外周接続面１０３ｆとの位置Ｐ２での接続は、図３（Ａ）に示すように、ボス大径端外周接続面１０３ｆの曲率中心が、ボス大径端外周接続面１０３ｆの左側（フランジ側）の外部の点となるような場合、すなわち凹曲面であってもよいし、図３（Ｂ）に示すように、ボス大径端外周接続面１０３ｆ´が平面であってもよいし、図３（Ｃ）に示すように、ボス大径端外周接続面１０３ｆ″の曲率中心が、ボス大径端外周接続面１０３ｆ″の右側（反フランジ側）の点となるような場合、すなわち凸曲面であってもよい。図３（Ａ）の場合の曲率半径Ｒ２は、例えば４５０ミリメートル以上の値に設定されている。ボス大径端外周接続面１０３ｆは、点Ｐ２から点Ｐ１までの部分である。
【００２６】
点Ｐ２と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離Ｌ１は、第１実施形態では１２３ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、適宜に設定可能である。この場合、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ２は、ｘ１に対する比率で表すと、例えば０．９８４ｘ１となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ２は、ｙ１に対する比率で表すと、例えば０．２８６ｙ１となっている。
【００２７】
また、図２に示すように、ボス外周面１０３ｃの輪郭線を左上方へ延長し、この延長線がボス大径端外周接続面１０３ｆと交わる点が点Ｐ１となる。したがって、ボス部１０３は、点Ｐ１とボス外周面１０３ｃよりも車輪回転中心線１０４に近い部分となる。
【００２８】
ボス大径端外周接続面１０３ｆは、点Ｐ１において、曲板部１０２のフランジ側の輪郭線であるフランジ側ボス近傍曲線１０２ａと接続する。この場合、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａの曲率中心と、ボス大径端外周接続面１０３ｆの輪郭線の曲率中心の位置は一致している。したがって、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａと、ボス大径端外周接続面１０３ｆの輪郭線は、点Ｐ１で滑らかに接している。
【００２９】
点Ｐ１は、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ボス大径端平面１０３ｅから車輪回転中心線１０４と平行でボス小径端平面１０３ｄに向かう方向（ｘ１方向）に沿う距離Ｌ６が３ミリメートル以上で７ミリメートル以下程度となる位置となっている。すなわち、ｘ１に対する比率で表すと、点Ｐ１についての、ボス大径端平面１０３ｅから車輪回転中心線１０４と平行でボス小径端平面１０３ｄに向かう方向（ｘ１方向）に沿う距離Ｌ６は、０．０２４ｘ１以上で０．０５６ｘ１以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ６は、ｙ１に対する比率で表すと、０．００６９７ｙ１以上で０．０１６３ｙ１以下程度となる値となっている。
【００３０】
また、点Ｐ１と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離は、第１実施形態では１６３ミリメートルとなっている。したがって、大径端部である点Ｐ１における半径は、小径端部の半径の値Ｌ２（１２３ミリメートル）よりも大きな値となっている。点Ｐ１と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離の値は、この値に限定されるものではなく、１６０ミリメートル以上で１６６ミリメートル以下程度に設定可能である。この場合、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、点Ｐ１と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離の値は、ｘ１に対する比率で表すと、１．２８ｘ１以上で１．３２８ｘ１以下程度となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、点Ｐ１と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離は、ｙ１に対する比率で表すと、０．３７２ｙ１以上で０．３８６ｙ１以下程度の値となっている。
【００３１】
また、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａは、点Ｐ１から点Ｐ３までの部分である。点Ｐ３において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）であるフランジ側ボス近傍曲線１０２ａは、凸曲面輪郭線（凸曲面を形成する輪郭線）１０２ｂと接する。点Ｐ３における接線は、車輪回転中心線１０４に対して垂直となっている。
【００３２】
また、ボス外周面１０３ｃは、点Ｐ６において、曲板部１０２の反フランジ側の輪郭線である反フランジ側ボス近傍曲線１０２ｃと接続する。この場合、反フランジ側ボス近傍曲線１０２ｃと、ボス外周面１０３ｃの輪郭線は、点Ｐ６で滑らかに接している。
【００３３】
点Ｐ６は、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ボス小径端平面１０３ｄから車輪回転中心線１０４と平行でボス大径端平面１０３ｅに向かう方向（ｘ１方向）に沿う距離Ｌ５が９０ミリメートル以上で１１０ミリメートル以下程度となる位置となっている。すなわち、ｘ１に対する比率で表すと、ボス小径端平面１０３ｄから車輪回転中心線１０４と平行でボス大径端平面１０３ｅに向かう方向（ｘ１方向）に沿う距離Ｌ５は、０．７２ｘ１以上で０．８８ｘ１以下程度となる位置となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ５は、ｙ１に対する比率で表すと、０．２０９ｙ１以上で０．２５６ｙ１以下程度となる位置となっている。
【００３４】
また、反フランジ側ボス近傍曲線１０２ｃは、点Ｐ６から点Ｐ４までの部分である。点Ｐ４において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）である反フランジ側ボス近傍曲線１０２ｃは、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）１０２ｄと接する。点Ｐ４における接線は、車輪回転中心線１０４に対して垂直となっている。
【００３５】
上記した点Ｐ３と点Ｐ４は、それぞれ、車輪回転中心線（図１の１０４を参照）からの距離が等しくなっており、点Ｐ３と点Ｐ４を結んだ線分の中点が点Ｐ５となっている。この点Ｐ５は、この位置における曲板部１０２の板厚の中心位置となっている。以下、点Ｐ５を、「板厚第２中心位置」という。
【００３６】
板厚第２中心位置Ｐ５から車輪回転中心線（図１の１０４を参照）におろした垂線を「第２垂線」とし、ボス大径端平面１０３ｅから車輪回転中心線（図１の１０４を参照）におろした垂線を「第４垂線」とし、第２垂線と第４垂線の距離を「第３距離」とすると、第１実施形態では、第３距離は、１２ミリメートル以上２０ミリメートル以下程度の値、例えば１６ミリメートルとなっている。
【００３７】
この第３距離は、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ１に対する比率で表すと、０．０９６ｘ１以上で０．１６ｘ１以下程度となる位置となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、第３距離は、ｙ１に対する比率で表すと、０．０２７９ｙ１以上で０．０４６５ｙ１以下程度となる位置となっている。
【００３８】
また、板厚第２中心位置Ｐ５と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離は、第１実施形態では１９８ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、１９５ミリメートル以上２０１ミリメートル以下程度であればよい。この場合、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ１に対する比率で表すと、１．５６ｘ１以上で１．６０８ｘ１以下程度となる位置となっている。車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、板厚第２中心位置Ｐ５と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離は、ｙ１に対する比率で表すと、０．４５３ｙ１以上で０．４６８ｙ１以下程度となっている。
【００３９】
また、板厚第２中心位置Ｐ５における曲板部１０２の板厚、すなわち、車輪回転中心線（図１の１０４を参照）と平行な方向における曲板部１０２の厚さ（点Ｐ３と点Ｐ４の距離）は、１６ミリメートル以上２０ミリメートル以下程度となっている。この板厚は、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ１に対する比率で表すと、０．１２８ｘ１以上で０．１６ｘ１以下程度となる位置となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、この板厚は、ｙ１に対する比率で表すと、０．０３７２ｙ１以上で０．０４６５ｙ１以下程度となる値となっている。
【００４０】
次に、リム部１０１とその付近について、さらに詳細に説明する。図４は、図１に示す鉄道車両用車輪におけるリム部のさらに詳細な構成を示す拡大断面図である。図４に示すように、リム部１０１は、断面が略四角形をなす円環状に構成されており、その上部に、フランジ１０１ａと車輪踏面１０２ｂを有している。また、リム部１０１の両側面１０１ｃと１０１ｄは、車輪回転中心線（図１の１０４を参照）に対して垂直な平面となっている。
【００４１】
図４における点Ｐ１２は、車輪径、例えば図１に示す車輪半径ｙ１が定義される車輪踏面１０１ｂ上の位置であり、リム部１０１のフランジ方側面１０１ｃから点Ｐ１２までの距離Ｌ７は、例えば６５ミリメートル程度の値となっている。また、点Ｐ１２からリム部１０１の反フランジ方側面１０１ｄまでの距離Ｌ８は、例えば６０ミリメートル程度の値となっている。また、フランジ１０１ａの高さＬ９は、例えば２６〜２７ミリメートル程度の値となっている。
【００４２】
リム部１０１のフランジ方側面１０１ｃの下端は、曲率半径が１０ミリメートル程度の円弧１０１ｇを介して、リム部１０１のフランジ方底面１０１ｅに接続している。また、フランジ方底面１０１ｅの下端点Ｐ１０には、曲板部１０２のフランジ側の輪郭線であるフランジ側リム近傍曲線１０２ｅが接している。
【００４３】
フランジ側リム近傍曲線１０２ｅは、点Ｐ１０から点Ｐ７までの部分である。点Ｐ７において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）であるフランジ側リム近傍曲線１０２ｅは、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）１０２ｇと接する。点Ｐ７における接線は、車輪回転中心線１０４に対して垂直となっている。
【００４４】
リム部１０１の反フランジ方側面１０１ｄの下端は、曲率半径が１０ミリメートル程度の円弧１０１ｈを介して、リム部１０１の反フランジ方底面１０１ｆに接続している。また、反フランジ方底面１０１ｆの下端点Ｐ１１には、曲板部１０２の反フランジ側の輪郭線である反フランジ側リム近傍曲線１０２ｆが接している。
【００４５】
反フランジ側リム近傍曲線１０２ｆは、点Ｐ１１から点Ｐ８までの部分である。点Ｐ８において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）であるフランジ側リム近傍曲線１０２ｆは、凸曲面輪郭線（凸曲面を形成する輪郭線）１０２ｈと接する。点Ｐ８における接線は、車輪回転中心線１０４に対して垂直となっている。
【００４６】
上記した点Ｐ７と点Ｐ８は、それぞれ、車輪回転中心線（図１の１０４を参照）からの距離が等しくなっており、点Ｐ７と点Ｐ８を結んだ線分の中点が点Ｐ９となっている。この点Ｐ９は、この位置における曲板部１０２の板厚の中心位置となっている。以下、点Ｐ９を、「板厚第１中心位置」という。板厚第１中心位置Ｐ９と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離は、第１実施形態では３１１ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、３０８ミリメートル以上３１４ミリメートル以下程度であればよい。この場合、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、この距離の値は、ｘ１に対する比率で表すと、２．４６４ｘ１以上で２．５１２ｘ１以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、板厚第１中心位置Ｐ９と車輪回転中心線（図１の１０４を参照）の距離は、ｙ１に対する比率で表すと、０．７１６ｙ１以上で０．７３１ｙ１以下程度となっている。
【００４７】
リム部１０１に図示する点Ｐ１３は、リム部１０１の厚みの中心位置となっている。以下、点Ｐ１３を、「リム厚中心位置」という。したがって、リム部１０１のフランジ方側面１０１ｃからリム厚中心位置Ｐ１３までの距離は、（Ｌ７＋Ｌ８）／２となっている。
【００４８】
第１実施形態においては、リム部１０１のフランジ方側面１０１ｃから板厚第１中心位置Ｐ９までの距離は、リム部１０１のフランジ方側面１０１ｃからリム厚中心位置Ｐ１３までの距離と等しくなっている。すなわち、板厚第１中心位置Ｐ９から車輪回転中心線（図１の１０４を参照）におろした垂線を「第１垂線」とし、リム厚中心位置Ｐ１３から車輪回転中心線（図１の１０４を参照）におろした垂線を「第３垂線」とし、第１垂線と第３垂線の距離を「第２距離」とすると、第２距離が零であることを示している。
【００４９】
この第２距離の値は、零に限定されるものではなく、０ミリメートル以上４ミリメートル以下程度であればよい。この場合、リム部１０３の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ１に対する比率で表すと、第２距離は、０以上で０．０３２ｘ１以下程度となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、第２距離は、ｙ１に対する比率で表すと、０以上で０．００９３ｙ１以下程度となる値となっている。
【００５０】
また、この場合、リム厚中心位置Ｐ１３に対し、板厚第１中心位置Ｐ９が、相対的にリム厚中心位置Ｐ１３よりも図の右側（ボス小径端平面１０３ｄの側、又は反フランジ側）となるようにしてもよいし、リム厚中心位置Ｐ１３に対し、板厚第１中心位置Ｐ９が、相対的にリム厚中心位置Ｐ１３よりも図の左側（ボス大径端平面１０３ｅの側、又はフランジ側）となるようにしてもよい。
【００５１】
また、板厚第１中心位置Ｐ９における曲板部１０２の板厚、すなわち、車輪回転中心線（図１の１０４を参照）と平行な方向における曲板部１０２の厚さ（点Ｐ７と点Ｐ８の距離）は、１２ミリメートル以上１６ミリメートル以下程度となっている。この板厚は、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ１に対する比率で表すと、０．０９６ｘ１以上で０．１２８ｘ１以下程度となる位置となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、この板厚は、ｙ１に対する比率で表すと、０．０２７９ｙ１以上で０．０３７２ｙ１以下程度となる値となっている。
【００５２】
次に、曲板部１０２について、さらに詳細に説明する。図５は、図１に示す鉄道車両用車輪における曲板部の詳細な構成を示す断面図である。図５に示すように、曲板部１０２は、略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を車輪回転中心線１０４のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成されている。この曲板部１０２は、ボス部１０３のボス大径端部（図５の左端部）付近に接合されている。また、曲板部１０２は、リム部１０１の厚みの中央部付近に接合されている。
【００５３】
曲板部１０２の略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、フランジ１０１ａの側となるフランジ側曲面輪郭線は、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａと、凸曲面輪郭線１０２ｂと、凹曲面輪郭線１０２ｇと、フランジ側リム近傍曲線１０２ｅを有して構成されている。凸曲面輪郭線１０２ｂと、凹曲面輪郭線１０２ｇは、点Ｐ１４において滑らかに接している。
【００５４】
また、曲板部１０２の略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、フランジ１０１ａとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線は、反フランジ側ボス近傍曲線１０２ｃと、凹曲面輪郭線１０２ｄと、凸曲面輪郭線１０２ｈと、反フランジ側リム近傍曲線１０２ｆを有して構成されている。凹曲面輪郭線１０２ｄと、凸曲面輪郭線１０２ｈは、点Ｐ１５において滑らかに接している。
【００５５】
また、板厚第１中心位置Ｐ９から車輪回転中心線１０４におろした垂線である第１垂線の足の点Ｐ９´と、板厚第２中心位置Ｐ５から車輪回転中心線１０４におろした垂線である第２垂線の足の点Ｐ５´との間の距離である第１距離Ｌ１０は、６８ミリメートル以上７６ミリメートル以下程度となっている。この第１距離Ｌ１０は、リム部１０１の軸方向長さをｘ１（図１参照）とし、ｘ１の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ１に対する比率で表すと、０．５４４ｘ１以上で０．６０８ｘ１以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ１（図１参照）とし、ｙ１の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、第１距離Ｌ１０は、ｙ１に対する比率で表すと、０．１５８ｙ１以上で０．１７７ｙ１以下程度となる値となっている。
【００５６】
上記した第１実施形態の鉄道車両用車輪１００によれば、以下のような利点がある。
【００５７】
ａ）図８に示す従来の鉄道車両用車輪においては、板部３０２のボス部側の根本は、ボス部のほぼ中央付近に接合しており、フランジ側の根本部３０５は、ある短い曲率半径を有する凹曲面となっている。これに対し、第１実施形態の鉄道車両用車輪１００においては、ボス部１０３と曲板部１０２の接合部のうち、特に、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａが、ボス大径端外周接続面１０３ｆの輪郭線に滑らかに接している。またフランジ側ボス近傍曲線１０２ａの曲率半径は大きく、ほぼ平面といってもよい。このため、図１において、輪重Ｆ１と横圧Ｆ２が作用した場合、又は輪重Ｆ１と背面横圧Ｆ３が作用した場合であっても、フランジ側ボス近傍曲線１０２ａの部分には応力集中はかなり小さい。このため、車輪の強度は、図８に示す従来例よりも向上し、安全率が高くなっている。
【００５８】
ｂ）車輪の熱応力に対する安全性を考慮すると、図８に示す従来の鉄道車両用車輪におけるδの値を大きな値に設定することが望ましい。しかし、図８に示す従来の鉄道車両用車輪においては、板部３０２のボス部側の根本は、ボス部のほぼ中央付近に接合しており、δの値を大きくとることは困難である。δの値をあまり大きくすると、リム部に比べてボス部が大きく突出することになり、鉄道車両用車輪としては問題が多くなる。しかし、第１実施形態の鉄道車両用車輪１００においては、曲板部１０２の板厚第２中心位置Ｐ５が、ボス大径端部（図の左端部）に近接するように設定されているため、上記のδに相当する第１距離Ｌ１０の値を、６８〜７６ミリメートルと、大きな値にすることができる。このため、車輪の熱応力に対する安全性は、図８に示す従来例よりも高くなっている。
【００５９】
ｃ）曲板部１０２の形状により、車輪の軽量化についても、図８に示す従来例の場合と同等以上に確保されている。
【００６０】
（２）第２実施形態
本発明は、上記した第１実施形態以外の構成によっても実現可能である。図６は、本発明の第２実施形態である鉄道車両用車輪の構成を示す断面図である。また、図７は、図６、７に示す鉄道車両用車輪における各部の詳細な構成を示す断面図である。図６、７に示すように、この鉄道車両用車輪２００は、車輪中心線（軸心）２０４よりも上部の半分が図示されている。この鉄道車両用車輪は、図においてハッチで示された車輪断面部分を、車輪中心線（軸心）２０４の回りに回転させることによって形成される回転体となっている。
【００６１】
この鉄道車両用車輪２００は、リム部２０１と、曲板部２０２と、ボス部２０３を有している。
【００６２】
リム部２０１は、フランジ２０１ａと車輪踏面２０２ｂを有する部分である。リム部２０１の詳細な構成については後述する。
【００６３】
図６、７に示すように、ボス部２０３は、ボス本体部２０３ａと、車軸取付孔２０３ｂを有している。ボス本体部２０３ａは、図における点Ｐ５１よりも下方の部分を指しており、略円錐台状に形成されている。この略円錐台状の部分の外面である略円錐面２０３ｃは、軸方向傾斜角度θ５１を有している。軸方向傾斜角度θ５１は、１１゜以上１５゜以下程度となる角度、例えば１３゜に設定されている。以下、この略円錐面２０３ｃを、「ボス外周面」という。
【００６４】
車軸取付孔２０３ｂは、略円錐台状のボス本体部２０３ａの内部に設けられており、ボス本体部２０３ｂと同軸の略円柱状の空間である。車軸取付孔２０３ｂの軸中心線は、車輪回転中心線２０４と合致するように設定されている。
【００６５】
また、略円錐台状のボス本体部２０３ａの図における右端部の外径（車輪回転中心線２０４からの径。後述する半径Ｌ５２。）は、ボス本体部２０３ａの図における左端部の外径（車輪回転中心線２０４からの径。後述する点Ｐ５１までの径。）よりも小さくなっている。以下、ボス本体部２０３ａの図における左端部を、「ボス小径端部」という。このボス小径端部には、車輪回転中心線２０４に垂直となる平面２０３ｄが形成されている。以下、この平面２０３ｄを、「ボス小径端平面」という。ボス小径端平面２０３ｄの上端は、曲率半径が１０ミリメートル程度の円弧２０３ｇを介して、ボス外周面２０３ｃに接続している。
【００６６】
ボス外周面２０３ｃの開始位置と車輪回転中心線２０４の距離Ｌ５２は、第２実施形態では１２３ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、適宜に設定可能である。この場合、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ５２は、ｘ２に対する比率で表すと、例えば０．９８４ｘ２となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ５２は、ｙ２に対する比率で表すと、例えば０．２８６ｙ２となっている。
【００６７】
また、略円錐台状のボス本体部２０３ａの図における右端部の外径（車輪回転中心線２０４からの径）は、ボス本体部２０３ａの図における左端部の外径（車輪回転中心線２０４からの径）よりも大きくなっている。以下、ボス本体部２０３ａの図における右端部を、「ボス大径端部」という。このボス大径端部の車軸取付孔２０３ｂの周囲には、車輪回転中心線２０４に垂直となる平面２０３ｅが形成されている。以下、この平面２０３ｅを、「ボス大径端平面」という。
【００６８】
このボス大径端平面２０３ｅの外周には、ボス大径端平面２０３ｅに点Ｐ５２で接続する面２０３ｆが形成されている。以下、この面２０３ｆを、「ボス大径端外周接続面」という。ボス大径端外周接続面２０３ｆは、ボス大径端平面２０３ｅの外周の位置Ｐ５２においてボス大径端平面２０３ｅに角度θ５２で接続している。この角度θ５２は、０゜以上１１゜以下程度の角度範囲内となる角度、例えば９゜に設定されている。
【００６９】
ボス大径端平面２０３ｅとボス大径端外周接続面２０３ｆの接続については図示はしていないが、上記した第１実施形態の図３の場合とまったく同様である。すなわち、ボス大径端平面２０３ｅとボス大径端外周接続面２０３ｆとの位置Ｐ５２での接続は、ボス大径端外周接続面２０３ｆの曲率中心が、ボス大径端外周接続面２０３ｆの右側（反フランジ側）の外部の点となるような場合、すなわち凹曲面であってもよいし、ボス大径端外周接続面２０３ｆが平面であってもよいし、ボス大径端外周接続面２０３ｆの曲率中心が、ボス大径端外周接続面２０３ｆの左側（フランジ側）の点となるような場合、すなわち凸曲面であってもよい。図６、７の場合は、凹曲面であり、その曲率半径は、例えば３８０ミリメートル以上の値に設定されている。ボス大径端外周接続面２０３ｆは、点Ｐ５２から点Ｐ５１までの部分である。
【００７０】
点Ｐ５２と車輪回転中心線２０４の距離Ｌ５１は、第２実施形態では１２３ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、適宜に設定可能である。この場合、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ５１は、ｘ２に対する比率で表すと、例えば０．９８４ｘ２となっている。車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、距離Ｌ５１は、ｙ２に対する比率で表すと、例えば０．２８６ｙ２となっている。
【００７１】
また、図７に示すように、ボス外周面２０３ｃの輪郭線を右上方へ延長し、この延長線がボス大径端外周接続面２０３ｆと交わる点が点Ｐ５１となる。したがって、ボス部２０３は、点Ｐ５１とボス外周面２０３ｃよりも車輪回転中心線２０４に近い部分となる。
【００７２】
ボス大径端外周接続面２０３ｆは、点Ｐ５１において、曲板部２０２のフランジ側の輪郭線である反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａと接続する。この場合、反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａの曲率中心と、ボス大径端外周接続面２０３ｆの輪郭線の曲率中心の位置は一致している。したがって、反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａと、ボス大径端外周接続面２０３ｆの輪郭線は、点Ｐ５１で滑らかに接している。
【００７３】
点Ｐ５１は、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ボス大径端平面２０３ｅから車輪回転中心線２０４と平行でボス小径端平面２０３ｄに向かう方向（ｘ２方向）に沿う距離が３ミリメートル以上で７ミリメートル以下程度となる値となっている。すなわち、ｘ２に対する比率で表すと、点Ｐ５１についての、ボス大径端平面２０３ｅから車輪回転中心線２０４と平行でボス小径端平面２０３ｄに向かう方向（ｘ２方向）に沿う距離は、０．０２４ｘ２以上で０．０５６ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、点Ｐ５１についての、ボス大径端平面２０３ｅから車輪回転中心線２０４と平行でボス小径端平面２０３ｄに向かう方向（ｘ２方向）に沿う距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０．００６９７ｙ２以上で０．０１６３ｙ２以下程度の値となっている。
【００７４】
また、点Ｐ５１と車輪回転中心線２０４の距離は、第２実施形態では１５３ミリメートルとなっている。したがって、大径端部である点Ｐ５１における半径は、小径端部の半径の値Ｌ５２（１２３ミリメートル）よりも大きな値となっている。点Ｐ５１と車輪回転中心線２０４の距離の値は、この値に限定されるものではなく、１５０ミリメートル以上で１５６ミリメートル以下程度に設定可能である。この場合、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、点Ｐ５１と車輪回転中心線２０４の距離の値は、１．２ｘ２以上で１．２４８ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、点Ｐ５１と車輪回転中心線２０４の距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０．３４８ｙ２以上で０．３６３ｙ２以下程度の値となっている。
【００７５】
また、反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａは、点Ｐ５１から点Ｐ５３までの部分である。点Ｐ５３において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）である反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａは、凸曲面輪郭線（凸曲面を形成する輪郭線）２０２ｂと接する。点Ｐ５３における接線は、車輪回転中心線２０４に対して垂直となっている。
【００７６】
また、ボス外周面２０３ｃは、点Ｐ５６において、曲板部２０２のフランジ側の輪郭線であるフランジ側ボス近傍曲線２０２ｃと接続する。この場合、フランジ側ボス近傍曲線２０２ｃと、ボス外周面２０３ｃの輪郭線は、点Ｐ５６で滑らかに接している。
【００７７】
点Ｐ５６は、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ボス小径端平面２０３ｄから車輪回転中心線２０４と平行でボス大径端平面２０３ｅに向かう方向（ｘ２方向）に沿う距離が９０ミリメートル以上で１１０ミリメートル以下程度となる位置となっている。すなわち、ｘ２に対する比率で表すと、点Ｐ５６についての、ボス小径端平面２０３ｄから車輪回転中心線２０４と平行でボス大径端平面２０３ｅに向かう方向（ｘ２方向）に沿う距離は、０．７２ｘ２以上で０．８８ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、点Ｐ５６についての、ボス小径端平面２０３ｄから車輪回転中心線２０４と平行でボス大径端平面２０３ｅに向かう方向（ｘ２方向）に沿う距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０．２０９ｙ２以上で０．２５６ｙ２以下程度の値となっている。
【００７８】
また、フランジ側ボス近傍曲線２０２ｃは、点Ｐ５６から点Ｐ５４までの部分である。点Ｐ５４において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）であるフランジ側ボス近傍曲線２０２ｃは、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）２０２ｄと接する。点Ｐ５４における接線は、車輪回転中心線２０４に対して垂直となっている。
【００７９】
上記した点Ｐ５３と点Ｐ５４は、それぞれ、車輪回転中心線２０４からの距離が等しくなっており、点Ｐ５３と点Ｐ５４を結んだ線分の中点が点Ｐ５５となっている。この点Ｐ５５は、この位置における曲板部２０２の板厚の中心位置となっている。以下、点Ｐ５５を、「板厚第２中心位置」という。
【００８０】
板厚第２中心位置Ｐ５５から車輪回転中心線２０４におろした垂線を「第２垂線」とし、ボス大径端平面２０３ｅから車輪回転中心線２０４におろした垂線を「第４垂線」とし、第２垂線と第４垂線の距離を「第３距離」とすると、第２実施形態では、第３距離は、１６ミリメートル以上２４ミリメートル以下程度の値、例えば２０ミリメートルとなっている。
【００８１】
この第３距離は、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６、７参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ２に対する比率で表すと、０．１２８ｘ２以上で０．１９２ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、第３距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０．０３７２ｙ２以上で０．０５５８ｙ２以下程度の値となっている。
【００８２】
また、板厚第２中心位置Ｐ５５と車輪回転中心線２０４の距離は、第２実施形態では１６９ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、１６６ミリメートル以上１７２ミリメートル以下程度であればよい。この場合、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、この距離の値は、１．３２８ｘ２以上で１．３７６ｘ２以下程度となる値となっている。車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、板厚第２中心位置Ｐ５５と車輪回転中心線２０４の距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０．３８６ｙ２以上で０．４ｙ２以下程度となっている。
【００８３】
また、板厚第２中心位置Ｐ５５における曲板部２０２の板厚、すなわち、車輪回転中心線２０４と平行な方向における曲板部２０２の厚さ（点Ｐ５３と点Ｐ５４の距離）は、２２ミリメートル以上２８ミリメートル以下程度となっている。この板厚は、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ２に対する比率で表すと、０．１７６ｘ２以上で０．２２４ｘ２以下程度となる位置となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、この板厚は、ｙ２に対する比率で表すと、０．０５１１ｙ２以上で０．０６５１ｙ２以下程度の値となっている。
【００８４】
次に、リム部２０１とその付近について、さらに詳細に説明する。図７に示すように、リム部２０１は、断面が略四角形をなす円環状に構成されており、その上部に、フランジ２０１ａと車輪踏面２０２ｂを有している。また、リム部２０１の両側面２０１ｃと２０１ｄは、車輪回転中心線２０４に対して垂直な平面となっている。
【００８５】
図７における点Ｐ６２は、車輪径、例えば図６に示す車輪半径ｙ２が定義される車輪踏面２０１ｂ上の位置であり、リム部２０１のフランジ方側面２０１ｃから点Ｐ６２までの距離Ｌ５７は、例えば６５ミリメートル程度の値となっている。また、点Ｐ６２からリム部２０１の反フランジ方側面２０１ｄまでの距離Ｌ５８は、例えば６０ミリメートル程度の値となっている。また、フランジ２０１ａの高さＬ５９は、例えば２６〜２７ミリメートル程度の値となっている。
【００８６】
リム部２０１のフランジ方側面２０１ｃの下端は、曲率半径が１０ミリメートル程度の円弧２０１ｇを介して、リム部２０１のフランジ方底面２０１ｅに接続している。また、フランジ方底面２０１ｅの下端点Ｐ６０には、曲板部２０２のフランジ側の輪郭線であるフランジ側リム近傍曲線２０２ｅが接している。
【００８７】
フランジ側リム近傍曲線２０２ｅは、点Ｐ６０から点Ｐ５７までの部分である。点Ｐ５７において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）であるフランジ側リム近傍曲線２０２ｅは、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）２０２ｇと接する。点Ｐ５７における接線は、車輪回転中心線２０４に対して垂直となっている。
【００８８】
リム部２０１の反フランジ方側面２０１ｄの下端は、曲率半径が１０ミリメートル程度の円弧２０１ｈを介して、リム部２０１の反フランジ方底面２０１ｆに接続している。また、反フランジ方底面２０１ｆの下端点Ｐ６１には、曲板部２０２の反フランジ側の輪郭線である反フランジ側リム近傍曲線２０２ｆが接している。
【００８９】
反フランジ側リム近傍曲線２０２ｆは、点Ｐ６１から点Ｐ５８までの部分である。点Ｐ５８において、凹曲面輪郭線（凹曲面を形成する輪郭線）であるフランジ側リム近傍曲線２０２ｆは、凸曲面輪郭線（凸曲面を形成する輪郭線）２０２ｈと接する。点Ｐ５８における接線は、車輪回転中心線２０４に対して垂直となっている。
【００９０】
上記した点Ｐ５７と点Ｐ５８は、それぞれ、車輪回転中心線２０４からの距離が等しくなっており、点Ｐ５７と点Ｐ５８を結んだ線分の中点が点Ｐ５９となっている。この点Ｐ５９は、この位置における曲板部２０２の板厚の中心位置となっている。以下、点Ｐ５９を、「板厚第１中心位置」という。板厚第１中心位置Ｐ５９と車輪回転中心線２０４の距離は、第２実施形態では３０５ミリメートルとなっている。この距離の値は、この値に限定されるものではなく、３０２ミリメートル以上３０８ミリメートル以下程度であればよい。この場合、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ２に対する比率で表すと、この距離は、２．４１６ｘ２以上で２．４６４ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、板厚第１中心位置Ｐ５９と車輪回転中心線２０４の距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０．７０２ｙ２以上で０．７１６ｙ２以下程度となっている。
【００９１】
リム部２０１に図示する点Ｐ６３は、リム部２０１の厚みの中心位置となっている。以下、点Ｐ６３を、「リム厚中心位置」という。したがって、リム部２０１のフランジ方側面２０１ｃからリム厚中心位置Ｐ６３までの距離は、（Ｌ５７＋Ｌ５８）／２となっている。
【００９２】
第２実施形態においては、リム部２０１のフランジ方側面２０１ｃから板厚第１中心位置Ｐ５９までの距離は、リム部２０１のフランジ方側面２０１ｃからリム厚中心位置Ｐ６３までの距離と等しくなっている。すなわち、板厚第１中心位置Ｐ５９から車輪回転中心線２０４におろした垂線を「第１垂線」とし、リム厚中心位置Ｐ６３から車輪回転中心線２０４におろした垂線を「第３垂線」とし、第１垂線と第３垂線の距離を「第２距離」とすると、第２距離が零であることを示している。
【００９３】
この第２距離の値は、零に限定されるものではなく、０ミリメートル以上４ミリメートル以下程度であればよい。この場合、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ２に対する比率で表すと、第２距離は、０以上で０．０３２ｘ２以下程度となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、第２距離は、ｙ２に対する比率で表すと、０以上で０．００９３ｙ２以下程度の値となっている。
【００９４】
また、この場合、リム厚中心位置Ｐ６３に対し、板厚第１中心位置Ｐ５９が、相対的にリム厚中心位置Ｐ６３よりも図の右側（ボス大径端平面２０３ｅの側、又は反フランジ側）となるようにしてもよいし、リム厚中心位置Ｐ６３に対し、板厚第１中心位置Ｐ５９が、相対的にリム厚中心位置Ｐ６３よりも図の左側（ボス小径端平面２０３ｄの側、又はフランジ側）となるようにしてもよい。
【００９５】
また、板厚第１中心位置Ｐ５９における曲板部２０２の板厚、すなわち、車輪回転中心線２０４と平行な方向における曲板部２０２の厚さ（点Ｐ５７と点Ｐ５８の距離）は、２０ミリメートル以上２６ミリメートル以下程度となっている。この板厚は、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ２に対する比率で表すと、０．１６ｘ２以上で０．２０８ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、この板厚は、ｙ２に対する比率で表すと、０．０４６５ｙ２以上で０．０６０５ｙ２以下程度の値となっている。
【００９６】
次に、曲板部２０２について、さらに詳細に説明する。図７に示すように、曲板部２０２は、略Ｓ字状断面を有し、当該略Ｓ字状断面を車輪回転中心線２０４のまわりに回転させて得られる回転体であり、略皿状で投影形状が円形をなす形状に形成されている。この曲板部２０２は、ボス部２０３のボス大径端部（図７の右端部）付近に接合されている。また、曲板部２０２は、リム部２０１の厚みの中央部付近に接合されている。
【００９７】
曲板部２０２の略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、フランジ２０１ａの側となるフランジ側曲面輪郭線は、フランジ側ボス近傍曲線２０２ｃと、凹曲面輪郭線２０２ｄと、凸曲面輪郭線２０２ｇと、フランジ側リム近傍曲線２０２ｅを有して構成されている。凹曲面輪郭線２０２ｄと、凸曲面輪郭線２０２ｇは、点Ｐ６４において滑らかに接している。
【００９８】
また、曲板部２０２の略Ｓ字状断面を構成する２つの曲面輪郭線のうち、フランジ２０１ａとは反対の側となる反フランジ側曲面輪郭線は、反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａと、凸曲面輪郭線２０２ｂと、凹曲面輪郭線２０２ｈと、反フランジ側リム近傍曲線２０２ｆを有して構成されている。凸曲面輪郭線２０２ｂと、凹曲面輪郭線２０２ｈは、点Ｐ６５において滑らかに接している。
【００９９】
また、板厚第１中心位置Ｐ５９から車輪回転中心線２０４におろした垂線である第１垂線の足の点Ｐ５９´と、板厚第２中心位置Ｐ５５から車輪回転中心線２０４におろした垂線である第２垂線の足の点Ｐ５５´との間の距離である第１距離Ｌ６０は、７８ミリメートル以上８７ミリメートル以下程度となっている。この第１距離Ｌ６０は、リム部２０１の軸方向長さをｘ２（図６参照）とし、ｘ２の値を１２５ミリメートルに設定した場合には、ｘ２に対する比率で表すと、０．６２４ｘ２以上で０．６９６ｘ２以下程度となる値となっている。また、車輪半径の値をｙ２（図６参照）とし、ｙ２の値を４３０ミリメートルに設定した場合には、この第１距離Ｌ６０は、ｙ２に対する比率で表すと、０．１８１ｙ２以上で０．２０２ｙ２以下程度の値となっている。
【０１００】
上記した第２実施形態の鉄道車両用車輪２００によれば、以下のような利点がある。
【０１０１】
ｄ）図８に示す従来の鉄道車両用車輪においては、板部３０２のボス部側の根本は、ボス部のほぼ中央付近に接合しており、反フランジ側の根本部３０６は、ある短い曲率半径を有する凹曲面となっている。これに対し、第２実施形態の鉄道車両用車輪２００においては、ボス部２０３と曲板部２０２の接合部のうち、特に、反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａが、ボス大径端外周接続面２０３ｆの輪郭線に滑らかに接している。また反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａの曲率半径は大きく、ほぼ平面といってもよい。このため、図６において、輪重Ｆ４と横圧Ｆ５が作用した場合、又は輪重Ｆ４と背面横圧Ｆ６が作用した場合であっても、反フランジ側ボス近傍曲線２０２ａの部分には応力集中はかなり小さい。このため、車輪の強度は、図８に示す従来例よりも向上し、安全率が高くなっている。
【０１０２】
ｅ）車輪の熱応力に対する安全性を考慮すると、図８に示す従来の鉄道車両用車輪におけるδの値を大きな値に設定することが望ましい。しかし、図８に示す従来の鉄道車両用車輪においては、板部３０２のボス部側の根本は、ボス部のほぼ中央付近に接合しており、δの値を大きくとることは困難である。δの値をあまり大きくすると、リム部に比べてボス部が大きく突出することになり、鉄道車両用車輪としては問題が多くなる。しかし、第２実施形態の鉄道車両用車輪２００においては、曲板部２０２の板厚第２中心位置Ｐ５５が、ボス大径端部（図の右端部）に近接するように設定されているため、上記のδに相当する第１距離Ｌ６０の値を、７８〜８７ミリメートルと、大きな値にすることができる。このため、車輪の熱応力に対する安全性は、図８に示す従来例よりも高くなっている。
【０１０３】
ｆ）曲板部２０２の形状により、車輪の軽量化についても、図８に示す従来例の場合と同等以上に確保されている。
【０１０４】
なお、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【０１０５】
例えば、上記した各実施形態においては、車輪半径ｙ１又はｙ２として、４３０ミリメートル（車輪直径８６０ミリメートル）の場合を例に挙げたが、本発明は、この値には限定されず、他の値であってもよい。ボス本体部１０３ａ、２０３ａの軸方向長さについても同様であり、上記の例では、ボス本体部１０３ａ、２０３ａの軸方向長さが、それぞれ１５５ミリメートルである例を説明したが、これは他の値であってもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、以下のような利点がある。
【０１０７】
イ）従来の鉄道車両用車輪においては、板部３０２のボス部側の根本は、ボス部のほぼ中央付近に接合しており、フランジ側の根本部３０５は、ある短い曲率半径を有する凹曲面となっている。これに対し、本発明の鉄道車両用車輪においては、ボス部（１０３、２０３）と曲板部（１０２、２０２）の接合部のうち、特に、ボス部の大径端部に近い側の曲線（１０２ａ、２０２ａ）が、ボス大径端外周接続面（１０３ｆ、２０３ｆ）の輪郭線に滑らかに接している。また、ボス部の大径端部に近い側の曲線（１０２ａ、２０２ａ）の曲率半径は大きく、ほぼ平面といってもよい。このため、輪重（Ｆ１、Ｆ４）と横圧（Ｆ２、Ｆ５）が作用した場合、又は輪重（Ｆ１、Ｆ４）と背面横圧（Ｆ３、Ｆ６）が作用した場合であっても、ボス部の大径端部に近い側の曲線（１０２ａ、２０２ａ）の部分には応力集中はかなり小さい。このため、車輪の強度は、従来例よりも向上し、安全率が高くなっている。
【０１０８】
ロ）車輪の熱応力に対する安全性を考慮すると、従来の鉄道車両用車輪におけるδの値を大きな値に設定することが望ましい。しかし、従来の鉄道車両用車輪においては、板部３０２のボス部側の根本は、ボス部のほぼ中央付近に接合しており、δの値を大きくとることは困難である。δの値をあまり大きくすると、リム部に比べてボス部が大きく突出することになり、鉄道車両用車輪としては問題が多くなる。しかし、本発明の鉄道車両用車輪においては、曲板部（１０２、２０２）の板厚第２中心位置（Ｐ５、Ｐ５５）が、ボス大径端部に近接するように設定されているため、上記のδに相当する第１距離（Ｌ１０、Ｌ６０）の値を大きな値にすることができる。このため、車輪の熱応力に対する安全性は、従来例よりも高くなっている。
【０１０９】
ハ）曲板部（１０２、２０２）の形状により、車輪の軽量化についても、来例の場合と同等以上に確保されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である鉄道構車両用車輪の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す鉄道車両用車輪におけるボス部のさらに詳細な構成を示す拡大断面図である。
【図３】図２におけるボス大径端平面とボス大径端外周接続面の接続の例を示す概念図である。
【図４】図１に示す鉄道車両用車輪におけるリム部のさらに詳細な構成を示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す鉄道車両用車輪における曲板部の詳細な構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態である鉄道構車両用車輪の構成を示す断面図である。
【図７】図６に示す鉄道車両用車輪における各部の詳細な構成を示す断面図である。
【図８】従来の鉄道車両用車輪の一例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１００　鉄道車両用車輪
１０１　リム部
１０１ａ　フランジ
１０１ｂ　車輪踏面
１０１ｃ　フランジ方側面
１０１ｄ　反フランジ方側面
１０１ｅ　フランジ方底面
１０１ｆ　反フランジ方底面
１０１ｇ、１０１ｈ　円弧
１０２　曲板部
１０２ａ　フランジ側ボス近傍曲線
１０２ｂ　凸曲面輪郭線
１０２ｃ　反フランジ側ボス近傍曲線
１０２ｄ　凹曲面輪郭線
１０２ｅ　フランジ側リム近傍曲線
１０２ｆ　反フランジ側リム近傍曲線
１０２ｇ　凹曲面輪郭線
１０２ｈ　凸曲面輪郭線
１０３　ボス部
１０３ａ　ボス本体部
１０３ｂ　車軸取付孔
１０３ｃ　ボス外周面
１０３ｄ　ボス小径端平面
１０３ｅ　ボス大径端平面
１０３ｆ　ボス大径端外周接続面
１０３ｇ　円弧
１０４　車輪回転中心線
２００　鉄道車両用車輪
２０１　リム部
２０１ａ　フランジ
２０１ｂ　車輪踏面
２０１ｃ　フランジ方側面
２０１ｄ　反フランジ方側面
２０１ｅ　フランジ方底面
２０１ｆ　反フランジ方底面
２０１ｇ、２０１ｈ　円弧
２０２　曲板部
２０２ａ　反フランジ側ボス近傍曲線
２０２ｂ　凸曲面輪郭線
２０２ｃ　フランジ側ボス近傍曲線
２０２ｄ　凹曲面輪郭線
２０２ｅ　フランジ側リム近傍曲線
２０２ｆ　反フランジ側リム近傍曲線
２０２ｇ　凸曲面輪郭線
２０２ｈ　凹曲面輪郭線
２０３　ボス部
２０３ａ　ボス本体部
２０３ｂ　車軸取付孔
２０３ｃ　ボス外周面
２０３ｄ　ボス小径端平面
２０３ｅ　ボス大径端平面
２０３ｆ　ボス大径端外周接続面
２０３ｇ　円弧
２０４　車輪回転中心線
Ｐ５　板厚第２中心位置
Ｐ９　板厚第１中心位置
Ｐ１３　リム厚中心位置
Ｐ５５　板厚第２中心位置
Ｐ５９　板厚第１中心位置
Ｐ６３　リム厚中心位置
Ｆ１　輪重
Ｆ２　横圧
Ｆ３　背面横圧
Ｆ４　輪重
Ｆ５　横圧
Ｆ６　背面横圧
ｘ１、ｘ２　リム部軸方向長さ
ｙ１、ｙ２　車輪半径
【図１】
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【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】
2004050880.tif 000009
【図８】
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