(57)【要約】【課題】安価でかつ電食による損傷を効果的に抑制できる鉄道車両軸受用グリースおよび鉄道車両用軸受を提供する。【解決手段】鉄道車両用軸受は、内輪２と、外輪３と、内外輪間に介在する複数の転動体４とを備え、転動体４の周囲に鉄道車両軸受用グリース７を封止するためのシール部材６を内外輪の軸方向両端開口部８ａ、８ｂに設けてなり、上記グリース７は、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、上記添加剤は少なくともエポキシ化合物を含有し、該エポキシ化合物の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部である。【選択図】図１
2010001429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の回転機器を支持する軸受に用いられる鉄道車両軸受用グリースであって、該グリースは、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくともエポキシ化合物を含有し、該エポキシ化合物の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部であることを特徴とする鉄道車両軸受用グリース。
【請求項２】
前記エポキシ化合物は、分子内に複数のエポキシ基を有することを特徴とする請求項１記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項３】
前記エポキシ化合物は、ビスフェノールＡタイプおよびビスフェノールＦタイプから選ばれた少なくとも１つのエポキシ化合物であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項４】
前記ビスフェノールＡタイプのエポキシ化合物は、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項５】
前記ビスフェノールＦタイプのエポキシ化合物は、ビスフェノールＦとエピクロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項３記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項６】
前記増ちょう剤は、ウレア系またはリチウム石けん系増ちょう剤であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項７】
前記基油は、エステル油およびポリ-α-オレフィン油から選ばれた少なくとも１つの油であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項８】
前記ベースグリースにアミン系酸化防止剤が配合されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の鉄道車両軸受用グリース。
【請求項９】
鉄道車両の回転機器を支持する鉄道車両用軸受であって、
該軸受は内輪と、外輪と、この内外輪間に介在する複数の転動体とを備え、この転動体の周囲にグリースを封止するためのシール部材を前記内輪および外輪の軸方向両端開口部に設けてなり、
前記グリースは請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の鉄道車両軸受用グリースであることを特徴とする鉄道車両用軸受。
【請求項１０】
前記内輪、外輪および転動体が鉄系合金からなっていることを特徴とする請求項９記載の鉄道車両用軸受。
【請求項１１】
前記鉄道車両用軸受が車軸用軸受または主電動機用軸受であることを特徴とする請求項９または請求項１０記載の鉄道車両用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両軸受用グリースおよび該グリースを封入した鉄道車両用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両に用いられる転がり軸受は、主電動機の電流を車輪からレールへ接地する接地用集電装置が不完全な場合に、主電動機の電流が転がり軸受の内外輪および転動体を通って、車軸軸受、車輪とレール間に流れる。このため、主電動機軸受、車軸軸受において、転動体と外輪の転走面の間、または転動体と内輪の転走面の間でスパークし、いわゆる電食を生じて軸受寿命を縮めることがある。そのため、外輪のハウジングへの取付面に樹脂製の絶縁層を被覆したものが提案されている。しかし、樹脂層は、線膨張係数が大きく、軸受の運転に伴う発熱で、外輪とハウジングとの嵌め合いに誤差が生じる。絶縁層としては、線膨張係数が低く、高い電気絶縁性が得られることで、セラミックスが好ましく、絶縁層としてセラミックス層を溶射したもの（特許文献３および特許文献４参照）が知られている。しかし、セラミックスは軸受軌道輪の材料に馴染み難く、容易に溶射されなくて、外輪との密着性に問題がある。また、外輪をハウジングに圧入するときに、剥離が生じる恐れがある。
【０００３】
このような課題を解消するものとして、金属層、セラミックスの絶縁層、金属層からなる３層構造の被覆層を、外輪のハウジングへの取付面に施したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。各層は溶射により設けられる。上記３層のうち、内層側の金属層は、絶縁層のセラミックスが、軸受軌道輪の材料に馴染み難く、容易に溶射されないため、絶縁層の密着性を改善するために設けられる。外層側の金属層は、外輪をハウジングに締まり嵌めする場合に、圧入時に絶縁層が剥離し難いように設けられる。しかしながら、このような軸受は高価となり、安価な対策が望まれている。
【０００４】
また、特許文献１の３層構造の被覆層の代わりに、軸受軌道輪の内層側に硬質な絶縁膜を被覆し、この絶縁膜上に金属膜を被覆した２層構造の被覆層としたもの（特許文献２参照）が知られているが、やはりこのような軸受は２層構造にするためのコストがかかるという問題がある。
【特許文献１】実開平０２−４６１１９号公報
【特許文献２】実開平０２−８０２２１号公報
【特許文献３】特開平０１−１８２６２１号公報
【特許文献４】実開平６１−２４５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、安価でかつ電食による損傷を効果的に抑制できる鉄道車両軸受用グリースおよび鉄道車両用軸受の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の鉄道車両軸受用グリースは、鉄道車両の回転機器を支持する軸受に用いられる鉄道車両軸受用グリースであって、該グリースは、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくともエポキシ化合物を含有し、該エポキシ化合物の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部であることを特徴とする。
また、上記エポキシ化合物は、分子内に複数のエポキシ基を有し、特にビスフェノールＡタイプおよびビスフェノールＦタイプから選ばれた少なくとも１つのエポキシ化合物であることを特徴とする。
上記増ちょう剤は、ウレア系またはリチウム石けん系増ちょう剤であることを特徴とする。
上記基油は、エステル油およびポリ-α-オレフィン油から選ばれた少なくとも１つの油であることを特徴とする。
【０００７】
本発明の鉄道車両用軸受は、鉄道車両の回転機器を支持する鉄道車両用軸受であって、内輪と、外輪と、この内外輪間に介在する複数の転動体とを備え、この転動体の周囲にグリースを封止するためのシール部材を上記内輪および外輪の軸方向両端開口部に設けてなり、上記グリースは上記鉄道車両軸受用グリースであることを特徴とする。
また、上記内輪、外輪および転動体が鉄系合金からなっていることを特徴とする。
また、上記鉄道車両用軸受が車軸用軸受または主電動機用軸受であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鉄道車両軸受用グリースは、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに添加剤を配合してなり、該添加剤は少なくともエポキシ化合物を含有し、該エポキシ化合物の配合割合はベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部であるので、封入された軸受の転走面にエポキシ化合物被膜を形成することができる。このため主電動機等から電流が流れ込むことにより起こる軸受の損傷（電食）を効果的かつ安価に抑制できる。
【０００９】
本発明の鉄道車両用軸受は、上記グリースを封入するので、電食による損傷を抑制でき、長時間の使用が可能となる。また、軸受の内輪、外輪、転動体は鉄系合金を使用することができ、セラミックス等を使用する必要がないため安価に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
鉄道車両の回転機器を支持する軸受に用いられる鉄道車両軸受用グリースについて鋭意検討の結果、基油と増ちょう剤とからなるベースグリースに少なくともエポキシ化合物を、ベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部添加したグリースは、主電動機等から電流が流れ込むことにより起こる軸受の損傷（電食）を効果的かつ安価に抑制できることがわかった。本発明はこれらの知見に基づくものである。
【００１１】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は鉄道車両用軸受の一例として深溝玉軸受を示す断面図である。図１に示すように深溝玉軸受１は、外周面に内輪転走面２ａを有する内輪２と内周面に外輪転走面３ａを有する外輪３とが同心に配置され、内輪転走面２ａと外輪転走面３ａとの間に複数個の転動体４が配置される。この複数個の転動体４を保持する保持器５および外輪３等に固定されるシール部材６が内輪２および外輪３の軸方向両端開口部８ａ、８ｂにそれぞれ設けられている。少なくとも転動体４の周囲に後述するエポキシ系添加剤を配合した鉄道車両軸受用グリース７が封入される。該グリースに、エポキシ化合物が配合されており、エポキシ化合物被膜が軸受転走面２ａ、３ａに生成される。軸受転走面２ａ、３ａに生成したエポキシ化合物被膜は、通電時に絶縁層となり、軸受転走面２ａ、３ａの摩耗を低減させる効果があると考えられるため、電食を防止できる。
【００１２】
図２は本発明の鉄道車両用軸受の他の例として車軸用軸受を示す断面図である。車軸１８の両端部は車両台枠（図示せず）に取り付けられた円すいころ軸受１１により支持され、この円すいころ軸受１１は、内輪１２と、外輪１３と、この内輪１２および外輪１３間に介在し回転自在に転動する複数の円すいころ１４と、この円すいころ１４を保持する保持器１５と、隣り合う内輪１２の間に介在する内輪間座１６と、この円すいころ１４に本発明の鉄道車両軸受用グリースを供給する注入孔１７とが配置されている。
また、主電動機用軸受に関しては、円筒ころ軸受または玉軸受が用いられ、円筒ころまたは玉に鉄道車両軸受用グリースが供給される。該グリースに配合されているエポキシ化合物による電食防止効果は上述のとおりである。主電動機の回転出力は、主電動機の出力回転軸から、主電動機の出力回転軸に嵌合された歯車に伝達される。この歯車の回転は、車軸に嵌合された歯車に噛合伝達され、車軸の回転として伝達される。
【００１３】
図３は本発明の鉄道車両用軸受の他の例としてころ軸受を示す一部切り欠き斜視図である。ころ軸受２１は内輪２２と外輪２３との間にころ２４が保持器２５を介して配置されている。ころ２４は内輪２２の転走面２２ａと外輪２３の転走面２３ａとの間でころがり摩擦を受け、内輪２２のつば部２２ｂとの間ですべり摩擦を受ける。これらの摩擦を低減するため、エポキシ系添加剤を配合した鉄道車両軸受用グリースが封入されている。このグリースからエポキシ化合物被膜が軸受転走面２２ａ、２３ａに生成される。該エポキシ化合物被膜による電食防止効果は上述のとおりである。
【００１４】
本発明のグリースに添加するエポキシ系添加剤は、分子内に複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物が好ましい。
エポキシ化合物としては、液状封止用エポキシ樹脂組成物として一般に使用されているエポキシ樹脂成分として知られているエポキシ化合物を用いることができる。このエポキシ化合物は、固形、液状のどちらか一方を用いても両者を併用してもよい。たとえば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＡＤ等とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類とを縮合または共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中で好ましくは下記式のものが挙げられる。
本発明においては、グリースへの溶解性が良いことより、下記の化１で表されるビスフェノールＡタイプまたは化２で表されるビスフェノールＦタイプのエポキシ化合物が好ましく、より好ましくはビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。
【００１５】
【化１】
2010001429.tif 000003
【化２】
2010001429.tif 000004
【化３】
2010001429.tif 000005
【化４】
2010001429.tif 000006
【化５】
2010001429.tif 000007
【化６】
2010001429.tif 000008
【化７】
2010001429.tif 000009
式中、Ｒは水素原子またはメチル基等のアルキル基を示す。ｎは 1 以上の整数であり、好ましくは 1〜10、より好ましくは 1〜5 である。
【００１６】
本発明に用いるグリースにおいて、添加剤として以上のようなエポキシ系添加剤を配合することにより、エポキシ化合物被膜が軸受転走面に生成される。軸受転走面に生成したエポキシ化合物被膜は、通電時の摩耗を低減させる効果があり、電食を防止できる。
【００１７】
本発明のグリースに使用できるエポキシ系添加剤において、エポキシ化合物の配合割合は、後述するベースグリース 100 重量部に対して 0.05〜10 重量部である。好ましくは 0.1〜5 重量部である。エポキシ化合物の配合割合が、0.05 重量部未満であると転走面等での電食による摩耗を十分に低減できない。また、10 重量部をこえると異常摩耗を生じる。
【００１８】
本発明に使用できる基油としては、スピンドル油、冷凍機油、タービン油、マシン油、ダイナモ油等の鉱油、高度精製鉱油、流動パラフィン油、ポリブテン油、フィッシャー・トロプシュ法により合成されたＧＴＬ油、ポリ-α-オレフィン油、アルキルナフタレン油、脂環式化合物等の炭化水素系合成油、または、天然油脂、ポリオールエステル油、リン酸エステル油、ポリマーエステル油、芳香族エステル油、炭酸エステル油、ジエステル油、ポリグリコール油、シリコーン油、ポリフェニルエーテル油、アルキルジフェニルエーテル油、アルキルベンゼン油、フッ素化油等の非炭化水素系合成油等が挙げられる。これらの基油は単独で、または 2 種類以上組み合せて用いることができる。
これらの中で、耐熱性、潤滑性および低騒音性に優れたエステル油またはポリ-α-オレフィン油を用いることが好ましい。
【００１９】
本発明に使用できる増ちょう剤としては、ベントン、シリカゲル、フッ素化合物、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、力ルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられる。
これらの中で、低騒音性、耐熱性、コスト等を考慮するとウレア系またはリチウム石けん化合物が望ましく、より望ましくはウレア系化合物である。
【００２０】
ウレア系化合物は、イソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させることにより得られる。反応性のある遊離基を残さないため、イソシアネート化合物のイソシアネート基とアミン化合物のアミノ基とは略当量となるように配合することが好ましい。
【００２１】
ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンとの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネー卜等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、ｐ-トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。
【００２２】
基油にウレア系化合物等の増ちょう剤を配合して、上記エポキシ系添加剤等を配合するためのベースグリースが得られる。ウレア系化合物を増ちょう剤とするベースグリースは、基油中でイソシアネート化合物とアミン化合物とを反応させて作製する。
ベースグリース 100 重量部中に占める増ちょう剤の配合割合は、1 重量部〜40 重量部、好ましくは 3 重量部〜25 重量部配合される。増ちょう剤の含有量が 1 重量部未満では、増ちょう効果が少なくなり、グリース化が困難となり、40 重量部をこえると得られたベースグリースが硬くなりすぎ、所期の効果が得られ難くなる。
【００２３】
また、本発明においてエポキシ系添加剤とともに、必要に応じて公知のグリース用添加剤を含有させることができる。
グリース用添加剤としては、アミン系酸化防止剤を配合することが好ましい。アミン系酸化防止剤の中でも芳香族アミン化合物が好ましい。
他の添加剤として、例えば、有機亜鉛化合物、フェノール系化合物の酸化防止剤、ベンゾトリアゾールなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレン等の粘度指数向上剤、二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、金属スルホネート、多価アルコールエステルなどの防錆剤、有機モリブデンなどの摩擦低減剤、エステル、アルコールなどの油性剤、リン系化合物などの摩耗防止剤等が挙げられる。これらを単独で、または 2 種類以上組み合せて添加できる。
【００２４】
本発明の鉄道車両軸受用グリースは、電食による摩耗を抑制できるので、このグリースを封入した軸受の寿命を向上させることができる。このため、玉軸受、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受等の封入グリースとして使用できる。
【実施例】
【００２５】
実施例１〜実施例５および比較例１〜比較例３
表１に示した基油の半量に、４，４-ジフェニルメタンジイソシアネート（日本ポリウレタン工業社製、ミリオネートＭＴ、以下、ＭＤＩと記す）を表１に示す割合で溶解し、残りの半量の基油にＭＤＩの２倍当量となるモノアミンを溶解した。それぞれの配合割合および種類は表１のとおりである。
ＭＤＩを溶解した溶液を撹拌しながらモノアミンを溶解した溶液を加えた後、100℃〜120℃で 30 分間撹拌を続けて反応させて、ジウレア化合物を基油中に生成させた。
これにエポキシ化合物および酸化防止剤を表１に示す配合割合で加えてさらに 100℃〜120℃で 10 分間撹拌した。その後冷却し、三本ロールで均質化し、供試グリースを得た。
得られた供試グリースについて以下に示す音響測定および通電摩耗試験を行なった。結果を表１に併記する。
【００２６】
＜音響測定＞
表１に示すグリースを 0.1 g 封入した深溝玉軸受（軸受寸法：φ8×φ22×7(mm)）を用意し、この軸受に 7.8 N のアキシアル荷重をかけ、1800 rpm で 30 秒運転し、振動値Ｇ(ＲＭＳ値)を測定した。得られた測定値を下記のように３段階評価した。
◎：振動値が 25 mG 未満
○：振動値が 25 mG 以上、 50 mG 未満
×：振動値が 50 mG 以上
【００２７】
＜通電摩耗試験＞
転がり軸受（５１１０６）に各実施例で得られたグリースをそれぞれ 0.5 g 封入し、室温、アキシアル荷重 1450 N 下で 2 A の電流を外輪、内輪間に負荷した状態で 2600 rpm の回転数で回転させ、24 時間後に、電食による内、外輪の摩耗量を重量減少量にて測定した。得られた測定値を下記のように３段階評価した。
◎：摩耗量が 1 mg 未満
○：摩耗量が 1 mg 以上、 2 mg 未満
×：摩耗量が 2 mg 以上
【００２８】
【表１】
2010001429.tif 000010
【００２９】
表１に示すように、各実施例は転がり軸受の転走面で生じる電食を効果的に防止できた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の鉄道車両軸受用グリースは、少なくとも所定のエポキシ化合物を含有するので、封入された軸受の転走面にエポキシ化合物被膜を形成し、主電動機等の電流が流れ込むことにより起こる軸受の損傷（電食）を抑制できる。このため、このグリースを封入した軸受は車両用軸受や主電動機用軸受等の鉄道車両用軸受として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の鉄道車両用軸受の一例として深溝玉軸受を示す断面図である。
【図２】本発明の鉄道車両用軸受の他の例として車軸用軸受を示す断面図である。
【図３】本発明の鉄道車両用軸受の他の例としてころ軸受を示す一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  深溝玉軸受
２  内輪
３  外輪
４  転動体
５  保持器
６  シール部材
７  鉄道車両軸受用グリース
８ａ  開口部
８ｂ  開口部
１１  円すいころ軸受
１２  内輪
１３  外輪
１４  円すいころ
１５  保持器
１６  内輪間座
１７  注入孔
１８  車軸
２１  ころ軸受
２２  内輪
２３  外輪
２４  ころ
２５  保持器
【図１】
2010001429.tif 000011
【図２】
2010001429.tif 000012
【図３】
2010001429.tif 000013