(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤに弾性体を封着した弾性車輪において、車輪を輪心１とホルダー３，３ａとタイヤ７，８，９と前記ホルダー３，３ａを輪心１に締め付け固定するボルト１０とから構成し、輪心１の外周部を軸方向に突出しホルダーを載置する突出部１７，２１と、ボルト１０を挿入する透孔２０，２４を穿設した挿入板１９，２３，２５とからなるホルダー取付部１５、１８となし、前記ホルダーは前記挿入板の両側に配設する内部ホルダー３１、４２と外部ホルダー３３，４３とに分割形成してなり、前記内部ホルダー３１、４２と外部ホルダー３３，４３には、外周端縁部に鍔部３６を形成してなり、前記内部ホルダー３１，４２と外部ホルダー３３，４３のいずれか一方に前記ボルト１０を挿通する透孔３９を穿設し、他方に前記ボルト１０が螺合するメスネジ３７を刻設してなり、タイヤ７，８，９の内周面に環状溝７１，７４、８０、８３、９０、９１を設けるとともに、内周端縁部には前記ホルダー３，３ａの鍔部３６に対向する内向きの鍔部８５，９３を形成し、タイヤ７、８，９の内周面と前記挿入板１９，２３，２５の両側に配設した内部ホルダー３１，４２及び外部ホルダー３３，４３との間に形成される隙間に弾性体５、５ａ、５ｂを嵌合させ、前記挿入板の両側に内部ホルダーと外部ホルダーをボルトで固定することによって弾性体を封着することを特徴とする鉄道車両用弾性車輪。
【請求項２】
弾性体５，５ａとタイヤ７、８，９との間に断熱材５３を介在させたことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用弾性車輪。
【請求項３】
ホルダー３，３ａの鍔部３６とタイヤの鍔部８５，９３の対向面をテーパー面としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄道車両用弾性車輪。
【請求項４】
ホルダー３，３ａの鍔部３６とタイヤの鍔部８５，９３の対向面を段状面としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄道車両用弾性車輪。
【請求項５】
弾性体５，５ａを軸方向において２つの弾性片５５，５６に分割形成し、前記輪心の挿入板を延長し、前記延長した挿入板２３，２５の両側に２つの弾性片５５，５６を嵌合させるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄道車両用弾性車輪。
【請求項６】
タイヤ８の内周面略中央部に環状凹溝８０，８３を形成するとともに、前記輪心の延長した挿入板２３，２５の端部を前記環状凹溝８０．８３に挿入し、２つの弾性片５５，５６を前記挿入板２３，２５の両側に配設するようにしたことを特徴とする請求項５記載の鉄道車両用弾性車輪。
【請求項７】
内部ホルダー４２と外部ホルダー４３とは、内面上部において突き当て、内面下部に挿入板１９を挿入する切欠４４を設けてなり、タイヤ９の内周面には弾性体５ｂを嵌合する環状凹溝９０，９１を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の鉄道車両用弾性車輪。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鉄道車両に使用される弾性車輪に係り、組立が簡単であるとともに、高速走行時にも安定走行が確保できる鉄道車両用弾性車輪に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両のダイヤの過密化、高速化に伴って走行時に発生する振動、騒音は一層激しくなっており、沿線住民に対する公害問題となっている。欧米諸国では弾性車輪の使用によってその対策が採られているが、わが国おいてもその防止対策が求められている。従来提案されている弾性車輪に、特開昭６２−２１４００１号公報記載の弾性車輪がある。前記公報記載の弾性車輪は、鉄道車両用車輪のタイヤ部と輪心部とを分割して両者間に弾性体を介在させたものであり、具体的には、輪心部の外周面に弾性体の内周面を止着し、前記弾性体の外周面とタイヤ部の内周面との間に熱遮断材を介在させたものである。
【０００３】
前記弾性車輪は、輪心部に弾性体及び熱遮断材を止着せしめ、その後タイヤ部をプレスによって圧入することにより組み立てられる。前記弾性体によって鉄道車両の車輪がレールを転がることにより発生する転動騒音や振動を大幅に低減することができるとともに、熱遮断材によって弾性体への熱伝導が防止されるから、制輪子をタイヤ踏面に押し付ける踏面ブレーキを採用している車輪にも使用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の弾性車輪は、弾性体及び熱遮断材を圧入によってタイヤ部と輪心部に介在させるから、タイヤ部とその内面に接する熱遮断材または弾性体とは、軸方向への動的荷重に対しては接着力又は剪断力によって保持されているにすぎない。従って、弾性体が経年の変化によって特性が低下した場合には圧入による組立状態の安定性や安全性に欠けるという問題がある。また、前記弾性体等は輪心部とタイヤ部との間に専用の圧入治具によって介在させるために、組立に手間がかかるとともに、弾性体等に捻れや部分変形等がないように組み立てることが困難であり、車輪の偏心により台車に振動が発生して走行安定性や安全性に問題があった。
【０００５】
この発明はかかる現況に鑑みてなされたもので、耐熱性と耐久性に優れ、安定した走行が可能であり、圧入治具を必要とせず組立が容易な鉄道車両用弾性車輪を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するために次のような構成とした。即ち、この発明に係る鉄道車両用弾性車輪は、タイヤに弾性体を封着した弾性車輪において、車輪を輪心（１）とホルダー（３，３ａ）とタイヤ（７，８，９）と前記ホルダー（３，３ａ）を輪心（１）に締め付け固定するボルト（１０）とから構成し、輪心（１）の外周部を軸方向に突出しホルダーを載置する突出部（１７，２１）と、ボルト（１０）を挿入する透孔（２０，２４）を穿設した挿入板（１９，２３，２５）とからなるホルダー取付部（１５、１８）となし、前記ホルダーは前記挿入板の両側に配設する内部ホルダー（３１、４２）と外部ホルダー（３３，４３）とに分割形成してなり、前記内部ホルダー（３１、４２）と外部ホルダー（３３，４３）には、外周端縁部に鍔部（３６）を形成してなり、前記内部ホルダー（３１，４２）と外部ホルダー（３３，４３）のいずれか一方に前記ボルト（１０）を挿通する透孔（３９）を穿設し、他方に前記ボルト（１０）が螺合するメスネジ（３７）を刻設してなり、タイヤ（７，８，９）の内周面に環状溝（７１，７４、８０、８３、９０、９１）を設けるとともに、内周端縁部には前記ホルダー（３，３ａ）の鍔部（３６）に対向する内向きの鍔部（８５，９３）を形成し、タイヤ（７、８，９）の内周面と前記挿入板（１９，２３，２５）の両側に配設した内部ホルダー（３１，４２）及び外部ホルダー（３３，４３）との間に形成される隙間に弾性体（５、５ａ、５ｂ）を嵌合させ、前記挿入板の両側に内部ホルダーと外部ホルダーをボルトで固定することによって弾性体を封着することを特徴とする。前記弾性体とタイヤとの間に断熱材を介在させることが好ましい。また、前記ホルダー（３，３ａ）の鍔部（３６）とタイヤの鍔部（８５，９３）の対向面は、テーパー面としてもよいし、段状面としてもよい。
【０００７】
さらに、前記弾性体５，５ａを軸方向において２つの弾性片５１，５２，５５，５６に分割形成し、前記内部ホルダー３１と外部ホルダー３３の弾性体を嵌合する面を切欠によって垂直面３１ｂ、３３ｂ、と傾斜面３１ａ，３３ａによって形成し、前記タイヤ７の内周面略中央に前記輪心の挿入板と対向する仕切板７０，７３を突設するとともに、前記２つの弾性片を前記仕切板の両側に嵌合させるようにしてもよい。また、前記弾性体５，５ａを軸方向において２つの弾性片５５，５６に分割形成し、前記輪心の挿入板を延長し、前記延長した挿入板２３，２５の両側に２つの弾性片５５，５６を嵌合させるようにしてもよい。また、タイヤ８の内周面略中央部に環状凹溝８０，８３を形成するとともに、前記輪心の延長した挿入板２３，２５の端部を前記環状凹溝８０．８３に挿入し、２つの弾性片５５，５６を前記挿入板２３，２５の両側に配設するようにしてもよい。
【０００８】
前記内部ホルダーと外部ホルダーとは、内面上部において突き当て、内面下部に挿入板１９を挿入する切欠４４を設けてなり、タイヤの内周面には弾性体を嵌合する環状凹溝を形成してもよい。また、前記タイヤの内周面は中央部に向かって傾斜させるとともに、弾性体を嵌合する２以上の環状凹溝を形成してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図示する実施形態について詳細に説明する。図１はこの発明の第１実施形態を示し、１は輪心、３はホルダー、５は弾性体、７はタイヤ、１０は前記ホルダー３を締め付けるボルトである。輪心１は車軸を挿入するボス部１１に板部１３を介してホルダー取付部１５を形成してなる。前記ホルダー取付部１５は軸方向に突出しホルダー３を載置する突出部１７とホルダー３の間に挿入する挿入板１９によって構成されている。前記突出部１７の外周面と挿入板１９の側面とはほぼ直角面をなしている。前記挿入板１９には適宜の間隔でボルト１０を挿通する透孔２０が穿設されている。
【００１０】
前記ホルダー３は内部ホルダー３１と外部ホルダー３３とに分割形成されており、内周面はそれぞれ傾斜面３１ａと３３ａ及び垂直面３１ｂと３３ｂにより断面略くの字状をなしている。前記傾斜面３１ａから垂直面３１ｂにかけて、また、傾斜面３３ａから垂直面３３ｂにかけて弾性体５を嵌合するための切欠３５が段状に設けられている。内部ホルダー３１と外部ホルダー３３を組み合わせたとき、前記切欠３５は略Ｖ字状環状溝を形成する。さらに、外部ホルダー３３には前記締め付けボルト９と螺合するメスネジ３７が刻設されており、一方、内部ホルダー３１には前記締め付けボルト１０を挿通する透孔３９が設けられている。また、前記内部ホルダー３１と外部ホルダー３３の外周端縁部に鍔部３６を形成し、前記鍔部３６の外周面をテーパー面としている。
【００１１】
上記のように、ホルダー３を内部ホルダー３１と外部ホルダー３３とに分割して形成し、前記挿入板１９の両側に取り付け、ボルト１０を前記透孔３９及び挿入板１９の透孔２０に挿入し前記メスネジ３７と螺合させて締め付けることによって、輪心１とホルダー３とは一体に組み立てられる。また、ホルダー３を内部ホルダー３１と外部ホルダー３３とに分割して形成することによって、弾性体５を容易に嵌合させることができる。
【００１２】
次に、弾性体５はゴム状弾性体により環状に形成されており、軸方向において左右対称に弾性片５１、５２に二分割されているとともに、円周方向において少なくとも２以上に分割して形成されている。前記弾性片５１、５２は、内部ホルダー３１と外部ホルダー３３に形成された段状の切欠３５と同様に、断面略くの字状に形成され、タイヤ７との接合面には断熱材５３が設けられている。断熱材５３は、耐熱性、熱遮断性、耐圧縮性に優れた材料であれば特に限定されない。前記断熱材５３を設けることによって制輪子をタイヤ踏面に押し付ける踏面ブレーキ作動時に発生する高熱が弾性体５に伝導するのが遮断され、弾性体５の劣化を防止し耐久性を向上させる。
【００１３】
前記タイヤ７について説明すると、内周面を中央が突出したＶ字型に形成し、内周面略中央に前記輪心１の挿入板１９と対向する仕切板７０を突設するとともに、前記仕切板７０の両側面から前記内周面にかけて断面略くの字状の環状溝７１を設けてなる。前記仕切板７０は内端部がホルダー３の間に挿入されて挿入板１９と僅かに間隔を有して対向している。従って、前記タイヤ７とホルダー３とを組み立てたときに、前記弾性片５１、５２は前記断面略くの字状の環状溝７１に嵌合され、内部ホルダー３１と外部ホルダー３３によって封着される。
【００１４】
上記実施形態のように、タイヤ７の内周面にホルダー３内に挿入される仕切板７０を設けた場合には、弾性片５１、５２は完全に分離されて嵌合されるから、軸方向の横荷重に対しては弾性体５の剪断方向の弾性で抑制するばかりでなく、ホルダー３と仕切板７０との間の弾性片５１、５２の圧縮変形により吸収する。また、前記仕切板７０の横荷重はホルダー３の垂直面３１ｂ、３３ｂで支持されるから、走行の安定性や安全性が確保され、特に曲線通過時や高速走行時に有利である。さらに、上記実施形態では内部ホルダー３１と外部ホルダー３３の外周端縁部に鍔部３６を形成し、タイヤ７の内周端縁部とはテーパー面によって対向させる構成としたから、軸方向の荷重に対して弾性体５が過大荷重を受けた場合でも充分支持することができ、走行の安定性や安全性が確保される。前記テーパー面は他に変更することが可能であり、単に水平面としてもよい。
【００１５】
図３は第２実施形態を示し、タイヤの内周面を水平面とするとともに、ホルダー３の外周端縁部の鍔部３６の外周面を段状に形成した点が上記第１の実施形態と異なる。従って、同一構成については同一の符号を付してその説明は省略する。この実施形態では、前記タイヤ７の内周面を水平に形成し、内周面略中央に前記輪心１の挿入板１９と対向する仕切板７３を突設するとともに、前記仕切板７３の両側面から前記内周面にかけて断面略Ｌ字状の環状溝７４を設けてなる。従って、前記タイヤ７と内部ホルダー３１、外部ホルダー３３とを組み立てたときに、前記環状溝７４と内部ホルダー３１、外部ホルダー３３の切欠３５とにより形成される略Ｌ字状の環状空隙が形成され、この空隙に弾性片５１、５２が嵌合される。前記弾性片５１、５２には上記実施形態のように断熱材を設けてもよい。
【００１６】
上記第２実施形態ではホルダー３の外周端縁部とタイヤ７の内周端縁部とは、段状面によって対向させる構成としたから、上記実施形態と同様に軸方向の過大荷重を支持することが可能である。
【００１７】
図４は、第３実施形態を示す。上記実施形態がいずれも軸方向の過大荷重に対しては、タイヤ７の仕切板７０、７３をホルダー３で支持する構成としたのに対して、この第３実施形態ではタイヤ７の荷重を輪心１に設けた挿入板により支持することとしている。即ち、輪心１のホルダー取付部１８は、突出部２１と挿入板２３とからなり、前記挿入板２３はタイヤ８の下面に形成した環状凹溝８０に挿入される長さに形成され、下端部にはボルト１０を挿通する透孔２４が穿設されている。弾性体５ａは弾性片５５、５６により構成される。尚、前記挿入板２３の長さは、必ずしもタイヤ８の下面に形成した環状凹溝８０に挿入される長さである必要はなく、弾性片５５、５６を分離して取り付けられる長さであればよい。また、タイヤ８の下面の環状凹溝８０は省略してもよい。
【００１８】
前記ホルダー３を構成する内部ホルダー３１と外部ホルダー３３の内周面は、前記挿入板２３を挾持する垂直面と弾性片５５、５６を嵌合する傾斜面により形成され、組み合わせたとき弾性体５ａを嵌合する嵌合面は全体として略Ｖ字状環状溝を形成している。また、外周端縁部には上面をテーパー面とした鍔部３６が設けられている。次に、タイヤ８の内周面を凸状に形成し、略中央に環状凹溝８０を設けるとともに、端縁近傍にも環状凹溝８１を設け、前記鍔部３６と対向する面をテーパー面に形成してなる。前記環状凹溝８０の略中央に前記挿入板２３と弾性片５５、５６の一部が挿入される。
【００１９】
次に、弾性体５ａは、前記挿入板２３で仕切られホルダーの上面とタイヤ８の内周面により形成される空隙に嵌合するように、弾性片５５、５６の２つに分割されて形成されており、前記環状凹溝８０、８１に嵌合するフランジ状突起５７、５８が形成されている。弾性片５５、５６の外周面、即ちタイヤ８と接合する面には第１実施形態のように断熱材を設けることができる。
【００２０】
上記構成において、前記環状凹溝８０では、タイヤ８と挿入板２３との間に弾性片５５、５６の突起５７を嵌合しているから、車軸方向の過大な横荷重を弾性片５５、５６の剪断方向の弾性で抑制するばかりでなく、挿入板２３によっても支持されることになり走行の安定性や安全性が確保される。
【００２１】
図５は、図４に示す第４実施形態の変形例であり、輪心１の挿入板は先端部を膨出させた挿入板２５となし、タイヤ８の内周面を中央に向かうテーパー面とするとともに、中央部に環状凹溝８３を設け、内周端縁部に内向きの鍔部８５を形成してなるものである。この実施形態においても、挿入板２５は挿入板２３と同様の作用をなす。尚、前記挿入板２５の長さは、必ずしもタイヤ８の下面に形成した環状凹溝８３に挿入される長さである必要はなく、弾性片５５、５６を分離して取り付けられる長さであればよい。また、タイヤ８の下面の環状凹溝８３は省略してもよい。
【００２２】
上記第１〜４実施形態のように、弾性体を左右に分割形成してタイヤの仕切板またはホルダー取付部の挿入板の両側面に配設する構成とした場合には、制輪子をタイヤ踏面に押し付ける踏面ブレーキ作動時に発生する高熱は、前記仕切板または挿入板を伝導して放熱される。従って、タイヤ踏面が高熱になるのを防ぐことができる。特に、第１及び第２実施形態では、タイヤ踏面と仕切板とが一体に連続しているから第３実施形態に比して放熱効果は大きい。
【００２３】
図６及び図７は弾性体を軸方向において左右対称に分割せず形成した場合の実施形態を示す。図６に示す第５実施形態は、ホルダー３ａを構成する内部ホルダー４２と外部ホルダー４３は内面上部において突き当てられ、内面下部には挿入板１９を嵌合する切欠４４が形成されている。ホルダー３ａをなす内部ホルダー４２と外部ホルダー４３は、組み合わせたとき弾性体を嵌合する嵌合面は略Ｖ字状環状溝４５を形成し、前記略Ｖ字状環状溝４５に弾性体５ｂを嵌合させる。タイヤ９の内周面を中央に向かうテーパー面とするとともに、中央部に２つの環状凹溝９０を平行に設け、両側端に内向きの鍔部９３を形成してなるものである。弾性体５ｂは、前記ホルダー３ａとタイヤ９によって形成される空隙に嵌合される。
【００２４】
図７に示す第６実施形態は、第５実施形態がタイヤ内周面の中央部に２つの環状凹溝９０を設けたのに対して、２つの環状凹溝９１を両端縁近傍に設けた点において異なる。尚、図６及び図７においてタイヤの内周面は弾性体の幅と同じ幅の環状凹溝としてもよい。上記ホルダー３ａとタイヤ９とにより形成される空隙の形状に合わせて弾性体５ｂの形状が決定される。また、図６及び図７に示す実施形態においても、弾性体を軸方向において２つの弾性片に分割形成し、これを突き合わせて嵌合させてもよい。
【００２５】
上記第１ないし第６の実施形態において、弾性体はタイヤ及びホルダーと固着し、断熱材を使用する場合は断熱材と弾性体及びホルダーを固着することによって、曲線の通過時に車輪に発生するねじれトルクによるタイヤと輪心の滑りを防止することができ、より一層の安定した走行が可能となる。また、弾性体は円周方向において等間隔に分割したブロック状弾性片から形成することによって、金型や成形機を小型化でき、弾性体の価格を低減することができる。尚、内部ホルダーまたは外部ホルダーのどちらか一方を輪心と一体に形成することによって部品数を減らし、組み立てをさらに簡単にすることができる。
【００２６】
次に、上記実施形態における弾性体をホルダー内に嵌合する方法について説明すると、図８に示すように弾性体または弾性片を連続させて嵌合しても、それぞれの間隔を開けて嵌合してもよい。即ち、図８（ａ）は、円周方向において四等分に分割形成した弾性体５を密接させて嵌合した場合であり、図８（ｂ）は、四等分よりは小さく分割形成した４つの弾性体を、隣り合う弾性体５との間に間隔９５を設けて嵌合した場合である。このように、この発明では弾性体を円周方向において２以上に分割形成し、連続してあるいは所定の間隔を開けながら嵌合することができる。分割数は２以上であれば特に限定されない。
【００２７】
【発明の効果】
この発明に係る鉄道車両用弾性車輪は、車輪を輪心とホルダーとタイヤと前記ホルダーを輪心に締め付け固定するボルトとから構成し、前記ホルダーを内部ホルダーと外部ホルダーとに分割形成して組み立てる構成としたから、組立が簡単であり、また弾性体が捻れたり部分的に変形した状態で封着することがない。従って、耐久性に優れ、安定した走行が確保される。また、弾性体とタイヤとの間に断熱材を介在させることにより、制輪子をタイヤ踏面に押し付ける踏面ブレーキ作動時にタイヤ踏面に発生する高熱により弾性体が影響されるのを防止することができる。
【００２８】
弾性体を軸方向において２つの弾性片に分割形成し、前記弾性片をタイヤの内周面略中央に突設した仕切板の両側に嵌合する構成とした場合には、軸方向の過大荷重は前記仕切板によっても支持される。また、輪心の挿入板を延長して２つの弾性片を前記挿入板の両側に嵌合させるようにした場合にも、軸方向の過大荷重は前記挿入板によっても支持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態を示す鉄道車両用弾性車輪の上半分の縦断面図である。
【図２】同じく分解した状態の縦断面図である。
【図３】第２実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】第３実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図５】第４実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図６】第５実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図７】第６実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図８】弾性体の嵌合方法を示す弾性車輪の説明用正面図であって、図８（ａ）は弾性体を密接させて嵌合した場合であり、図８（ｂ）は間隔を開けて嵌合した場合である。
【符号の説明】
１  輪心
３、３ａ  ホルダー
５、５ａ、５ｂ  弾性体
７、８、９  タイヤ
１０  締め付けボルト
１１  ボス部
１３  板部
１５、１８  ホルダー取付部
１７、２１  突出部
１９、２３、２５  挿入板
２０、２４  透孔
３１、４２  内部ホルダー
３３、４３  外部ホルダー
３１ａ、３３ａ  傾斜面
３１ｂ、３３ｂ  垂直面
３５  切欠
３６  鍔部
３７  メスネジ
３９  透孔
４４  切欠
４５  Ｖ字状環状溝
５１、５２  弾性片
５３  断熱材
５５、５６  弾性片
５７、５８  フランジ状突起
７０、７３  仕切板
７１、７４  環状溝
８０、８１、８３、９０、９１  環状凹溝
９３  鍔部
９５  間隔
【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】
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【図８】
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