電車はデフ無し？

質問

電車素人です。
ですが、最近電車に乗る機会が極端に増えました。

　何かの番組でＪＲの車輌整備工場を見た事があるんですが
両輪が直結していたように思います。

　そこで質問です
(1)一般的な電車は大体デフ無しで両輪直結なんでしょうか？
　　内輪は厳密にはスリップさせているのでしょうか？

(2)もしデフ無しなら、日本の線路で一番カーブのＲ値が小さいのは
　どれくらいのトコロがあるのでしょうか？

教えて下さい、よろしく御願い申し上げます。

回答No.3

x530 · ベストアンサー

> (1)一般的な電車は大体デフ無しで両輪直結なんでしょうか？
> 　　内輪は厳密にはスリップさせているのでしょうか？

２つの仕組みにより滑らかに回れます。

１・車軸で接続された両輪の形状が、ちょうど紙コップを２つ接続したような形状。
外側へ行くほど細くなる円錐形。
そしてスッポ抜け防止のフランジが最内側。
カーブで遠心力が働くと左右の車輪の直径が変わるため、円滑に曲がれます。

しかし、上記１だけでは、曲がれるカーブ半径と、カーブ通過時の速度に幅を持たせることは難しくなります。
実際の運用では、高速でも低速でも安定してカーブを通過する必要があります。

２・内外２本のレールにカント（高低差）をつけて、物理的にカーブ内での内側と外側のレールの長さの差を大きくしています。
レールのカントは、遠心力も吸収できるメリットがあります。

・車輪のテーパー（円錐形）とカントの組み合わせにより、幅広いスピードで安全にカーブが曲がれる仕組みです。
偶に、急カーブに設置された駅などでは、レールのカントにより、停車中の車両が大きく傾く駅があります。
それでも、車輪のテーパーとカントで計算されているので安全です。

> (2)もしデフ無しなら、日本の線路で一番カーブのＲ値が小さいのは
> 　どれくらいのトコロがあるのでしょうか？

・路面電車を除くと概説の通り、箱根登山鉄道Ｒ＝３０だと思われます。（「ＣＳテレ朝、拝啓鉄道人」情報）
箱根登山鉄道は新幹線と同じ標準軌（１４３５ｍｍ）です。
標準軌台車をＲ３０で曲げようというのですから、轢音は盛大です。

お礼

紙コップの説明
非常に良く分かりました。
有り難う御座います。

　それにしても、Ｒ３0とは……
凄まじいですね。
有り難う御座いました。

回答No.2

ultraCS

(1) 鉄車輪の鉄道車両に関しては#1に書かれたとおり、踏面形状がテーパして径が変化することによって回転差を吸収しています。また、ある程度は滑りを許容しています。

(2) 最小曲線半径は鉄道線の場合、JR東の相模線の茅ヶ崎を出たところにあるR=80が最小と言われています(R=106という説もあります)。

また、小型車で運行している箱根登山鉄道には宮ノ下駅と仙人台信号場の間にR=30の鉄橋があり、ここの通過時は盛大に車輪とレールが軋みます。そのため、箱根登山の車両には抵抗軽減の為の散水装置が付いています。
http://www.youtube.com/watch?v=dcEA6OIsovY

軌道だと、豊橋鉄道の井原電停から運動公園に向かう分岐線の曲線がR=11で、車体から台車がはみ出して鉄道模型のように曲がります。
http://www.youtube.com/watch?v=BtUowUD0XNI

海外だともっと急曲線があるようです

ちょっとずるのようですが、デフのある鉄道車両はあります。一部のゴムタイヤ車両にはデフが付いています。関電や立山トンネルのトロリーバスにはディファレンシャルがあるし。海外のタイヤトラムも同様です。

大型の車両としては札幌市交通局地下鉄南北線の1000形/2000形電車がありました。
この車両はディーゼルカーのようにモーターを車体側に装架してカルダン軸で左右のゴムタイヤを駆動する車体装架カルダン駆動方式ですが、この二軸の回転差を吸収するためにディファレンシャルギアが付いていました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%AD%E5%B9%8C%E5%B8%82%E4%BA%A4%E9%80%9A%E5%B1%802000%E5%BD%A2%E9%9B%BB%E8%BB%8A

なお、札幌市のゴムタイヤ地下鉄は東西線6000形以降は平行カルダンのボギー台車になり、動台車は各車輪にそれぞれモーターを接続するという構造になり、左右軸が完全に分離されたので、ディファレンシャルは不要になっています。また、1000/2000形は運用終了していますから、現在、札幌にはデフのある車両は存在しません。

お礼

youtube や多彩なリンク
有り難う御座いました。
生々しく、非常に良く「伝わりました」

有り難う御座いました。

回答No.1

Ｆｒｅｄｒｉｃｋ Ｃｒａｉｇ Ｃｏｏｔｓ（@PVTCOOTS）

自動車並みの曲がり方をしないのでデフなど要らないでしょう。

そもそも車輪の内側・外側で直径が違うの知ってます？

たとえば右カーブ。

遠心力で車体は左側へ行きます。

左側レールに乗った車輪は内側の「直径の大きいほう」になります。

右側レールに乗った車輪は外側の「直径の小さいほう」になります。

簡単に言えば左側が大きい車輪・右側が小さい車輪ってことです。

一本の車軸の左側に大型自動車のタイヤ、右側に軽自動車のタイヤを付けて真っ直ぐ転がすと右にカーブします。

つまり、左右で直径が違うのでスムーズにカーブを進めるってコトです。

ただし低速の場合など、遠心力もそれほど掛かって無い時はスリップが起きてます。

スリップ現象としてレールと車輪から音が出てるのを聞いたこと有りませんか？

日本の路線でＲ値の最小は判りません。

お礼

御解答有り難う御座います。

「ははーっ」
感嘆の声しか出ません
そう言う仕組みだったのですね。

　元々。クルママニアだったモノで
「何故、（路面）線路と車輪の設置面積を
　テーパを付けてわざわざ減らすのだろう？」
と、思って居ました。

　目から鱗です。
有り難う御座いました。