鉄道の車輪はなぜフランジが内側に？

質問

鉄道の車輪は、なぜフランジが内側に（すなわち２本のレールから挟まれる形で）付けられているのでしょうか？

フランジが外側についている場合と比較して、長所・短所（がもしあれば、それら）を教えてください。

回答No.9

otenamihaiken · ベストアンサー

こんにちは。
車輪にテーパーが付いている所が正にポイントです。

直線で車輪が左右に振られた場合、車輪が寄った側が外径が大きくなります。
引っ張られた側は外径が小さくなります。
そうなると円錐を転がしたように外径の小さい方へ引っ張られると言うか曲がります。

逆に今度は反対側に寄りますとまた外径の小さい反対側へ引っ張られます。

この繰り返しで車軸はレールの中央に落ち着かざる終えない事になります。

曲線カーブは外側に力が掛かりますので内側が外径が小さくなるので内側へ曲がろうとします。

ところが逆テーパーでは寄った側が径が小さくなるのでとんでもない事に。

では、フランジが内側にあるとテーパーで押さえ切れなくともフランジは滑らかではありますが極端に外径が大きくなりますので更にレールの中央へ向かおうとします。

フランジが外側ですと引っ張られた側はテーパー径が小さくなったところに外径の大きなフランジは脱輪方向に力が掛かります。

フランジとレールにかなりの速度差があり磨耗の原因になります。

急カーブや、直線でも何か車軸のバランスが崩れているような場合にギュキュンと言う様な金属音をたてて内側のフランジがレールに接触して踏ん張っている音が聞こえます。

速度の遅いケーブルカーでは片方の車輪が両フランジになっていて上り下りのポイント交換ができるようになっています。
反対はフランジは無く車輪はテーパーではありません。

お礼

よぉくわかりました。ありがとうございました。

回答No.10

onakyuu

昔、教育テレビで解説やっているのを見たのですが、
内側にフランジがあると曲がる時に遠心力がかかって
車輪の傾斜にしたがって線路にすこし乗り上げるため
外側の車輪の中心と線路までの距離が長くなり、（外
側の車輪の方が速くなる）それため曲がることができ
るといっていました。
同じようなことが下記のURLにもありました。
ホントかどうかは、私にはわかりませんが...

参考URL：

http://www.johos.com/omoshiro/bucknum/20000317A.html

お礼

ご回答有り難うございました。

回答No.8

j2000jp

も少し書くと、
車輪とフランジにはそれぞれテーパーが付いていて、何れも両側を前から見た時に逆「ハ」の字になってます。
何れも列車自体の重さを利用して、車輪のテーパーは、二本のレールの真ん中を走る為。
フランジのテーパーはレールへの乗り上げを極力防ぐ為。

今回の新幹線の脱線は、その乗り上げを防ぐ力以上の横方向（と縦方向）の力が働いたものと思われます。

お礼

ご丁寧なご回答大変有り難うございました。

回答No.7

j2000jp

#5への
＞更にわかりやすく教えていただければ幸いです。
に対し。
列車を縦に見た時全体の重量が仮に30トンすると、真っ直ぐ走っている場合両側の車輪にはそれぞれ15トンずつ荷重が掛かります。
ところが、カーブの場合遠心力で外側に重心が移動し、(例えば)外側20トン・内側10トンとなります。
20トンの荷重がか掛かっているフランジで踏ん張るのと、10トンの荷重しかないフランジで踏ん張るのでは、踏ん張る力(＝脱線のし難さ)が違います。

解って貰えます？

回答No.6

noname#25358

えとですね。
　カーブが問題になる点は他の方のとおりなのですが、フランジが内側にあると、遠心力で車体がカーブの外側に移動したとき、車輪の形自体の特性で自動的に車体が内側に傾くのです。
　機械で制御する必要がないので、信頼性がとても高くなります。

お礼

お答え有り難うございました。
お答えの中にありました「フランジが内側にあると、遠心力で車体がカーブの外側に移動したとき、車輪の形自体の特性で自動的に車体が内側に傾くくのです。機械で制御する必要がないので、信頼性がとても高くなります。」というご説明は、列車の進行方向から見て車輪の中心を通る断面を想像した場合、なんとなく納得できました。

回答No.5

noname#10094

＃１の方に賛同します。
カーブのときに外側を回る車輪に荷重が掛かります。
力は当然外に向かって働いています。
外側にフランジが在ってもストッパーにはなりません。
反対側の車輪はストッパーが効きますが、力としては引っ張られる格好になって、ズレ、乗り上げが懸念される、気がします。

お礼

お答え有り難うございました。
お答えの中で「反対側の車輪はストッパーが効きますが、力としては引っ張られる格好になって、ズレ、乗り上げが懸念される」という点を更にわかりやすく教えていただければ幸いです。

回答No.4

ishiwaru

鉄道の車輪は常に蛇行しながら進んでいます
外側にあるとレールに乗り上げて脱線してしまいますが
内側だとレールに乗り上げることはありません
そんなこともあると思います

お礼

お答え有り難うございました。

回答No.3

marlborough

ポイントの構造上、外側にあるとポイントを曲がれません。

お礼

お答え有り難うございました。

回答No.2

First_Noel

ポイントで進路を変更する為ではないでしょうか．
外側にあると難しいと思います．

お礼

お答え有り難うございました。

回答No.1

silpheed7

その方が脱線しにくいからです。

お礼

お答え有り難うございました。