(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の内輪と、この内輪の外周面側に配設された金属製の外輪とを備え、
前記内輪と前記外輪とがエラストマーからなる絶縁層を介して一体化され、かつ、前記内輪と前記外輪とが電気的に絶縁されており、
前記絶縁層と前記内輪の外周面及び前記外輪の内周面の少なくとも一方とが直接接しており、
前記絶縁層は、硬さが８０°以上で、かつ、圧縮弾性率が１９．６ＭＰａ以上である
ことを特徴とする絶縁車輪。
【請求項２】
前記エラストマーは、ウレタンエラストマーである請求項１に記載の絶縁車輪。
【請求項３】
前記ウレタンエラストマーは、ポリオール成分がポリエーテルポリオールである請求項２に記載の絶縁車輪。
【請求項４】
前記ウレタンエラストマーは、熱硬化性ウレタンエラストマーである請求項２又は３に記載の絶縁車輪。
【請求項５】
前記絶縁層は、円環状を有し、その外周面の少なくとも一方のエッジ部がテーパ状を有している請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁車輪。
【請求項６】
鉄道線路のレール上を走行する保守用車の車軸に取り付けて使用される請求項１〜５のいずれかに記載の絶縁車輪。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の絶縁車輪を製造する方法であって、少なくとも
（ａ）前記内輪の外周面全体に、その外周面の直径が前記外輪の内周面の直径より大きい絶縁層を形成する工程と、
（ｂ）外輪を加熱する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）の工程で加熱された外輪に、前記（ａ）で得た前記絶縁層が形成された内輪を圧入する工程と、
を行うことを特徴とする絶縁車輪の製造方法。
【請求項８】
前記（ａ）の工程の前に、前記内輪の外周面に接着剤層、又は、プライマー層及び接着剤層を形成する工程を行う請求項７に記載の絶縁車輪の製造方法。
【請求項９】
前記外輪を圧入する前の前記絶縁層の外周面の直径が、加熱前の上記外輪の内周面の直径よりも、０．２〜１．５ｍｍ大きい請求項７又は８に記載の絶縁車輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁車輪及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道線路の保守、例えば、レールやマクラギ交換、バラストの突き固め作業、架線の点検及び張り替え作業等を保守用車両を用いて行う場合、保守用車両は、左右の二本のレール同士を短絡させないように絶縁が施された状態で走行しており、保守用車両の位置が自動的に検知されないようになされている。これは、複数台の保守用車両が同時に１閉塞区間内へ進入して目的とする作業を行う場合も多く、また踏切に近い位置で保守用車が長時間停止して所定の作業を行う場合は、踏切の遮断機が降りたままとなり、踏切と交差する一般道路の交通障害となることがあるからである。更には、基地との関係で保守用車両が鉄道線路を逆向きに走行する場合（逆線走行）があり、このとき、保守用車両がレールから絶縁されていないと踏切等の信号設備の故障や損壊の原因となることがあるからである。
【０００３】
このような保守用車両の絶縁走行を実現するため、従来、種々の絶縁車輪が提案されており、例えば、内輪とこの内輪の周囲に配設された鉄製の外輪とを備え、上記内輪がモノマーキャストナイロン（ＭＣナイロン）等の絶縁材料で形成された絶縁車輪が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このような構成を備えた絶縁車輪は、ＭＣナイロンの給水率が大きいために吸水により絶縁性能が低下したり、厳寒域でＭＣナイロンに割れが発生したりする等の不都合を生じることがあり、耐久性の点で問題があった。
【０００４】
また、他の絶縁車輪に関して、例えば、特許文献２には、内輪体と外輪体が絶縁層を介して嵌着されて構成される絶縁車輪において、内輪体の外周部面に凹部を形成すると共に上記外周面の全面に絶縁性接着剤を塗布含浸させたガラス繊維織布層を２層以上形成し接着剤を塗布した直後、これに加熱された外輪体を加圧嵌合する絶縁車輪の製造法が開示されている。
しかしながら、ガラス繊維織布を用いて絶縁層を形成した場合には、内輪体（又は輪心）の外周全体に渡って密度が均一な絶縁層を形成することが困難であるため、絶縁車輪が偏心し、寸法精度に劣るとの問題や、絶縁層に要求される強度を安定的に確保することができないとの問題が生じることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１０２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１４５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明者らは、この問題点を解決すべく鋭意検討し、内輪と外輪との間にガラス繊維織布にかえてエラストマーからなる絶縁層を介在させることを検討した。
具体的には、例えば、内輪の外周面及び外輪の内周面のそれぞれに接着剤層を形成した後、内輪の外周面と外輪の内周面とが等間隔の間隙を有するように金型内の所定の位置に配置し、上記間隙にエラストマー組成物を注入し、成形する（又は硬化させる）ことにより、内輪と外輪との間にエラストマーからなる絶縁層を介在させた絶縁車輪を製造した。
しかしながら、このようにして得られた絶縁車輪では、使用時に絶縁層に破損やクラックが発生することがあった。
【０００７】
そこで、本発明者らがこの原因について、詳細に検討したところ、上述した絶縁層の破損やクラックは、低温下で使用した際に特に発生しやすく、また、絶縁層の内周面及び外周面、即ち、接着剤層と接する絶縁層の表面を起点として発生していることが明らかとなった。このことから、温度の低下とともに絶縁層が収縮しようとした際に接着剤層の存在によりその収縮が阻害され、かつ、温度の低下とともに絶縁層が硬くなり弾性が低下することがその原因であると推測された。
【０００８】
また、上述した方法で絶縁車輪を製造した場合、内輪及び外輪を金型内の所定の位置に配置する際には、例えば、金型側には位置決め用の凸部が形成され、内輪及び外輪側には位置決め用の凹部が形成されており、両者を嵌合することで内輪及び外輪のそれぞれを所定の位置に配置しているが、位置決め用の凸部と凹部を嵌合するためには、クリアランスを設けておく必要があり、このクリアランスによる内輪及び外輪の相対的な位置ズレが不回避的に生じることとなり、その結果、上述した方法で製造した絶縁車輪では、外輪径の振れが大きくなるとの不都合が生じることがあった。
【０００９】
そこで、更に検討を重ね、内輪と外輪との間にエラストマーからなる絶縁層を介在させた絶縁車輪において、上記絶縁層と上記内輪の外周面との間、及び、上記絶縁層と上記外輪の内周面との間の少なくとも一方に接着剤層を介在させないこと、即ち、上記絶縁層と上記内輪の外周面及び上記外輪の内周面の少なくとも一方とが直接接していることにより、上述した問題が解消されることを見出し、本発明を完成した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の絶縁車輪は、金属製の内輪と、この内輪の外周面側に配設された金属製の外輪とを備え、
上記内輪と上記外輪とがエラストマーからなる絶縁層を介して一体化され、かつ、上記内輪と上記外輪とが電気的に絶縁されており、
上記絶縁層と上記内輪の外周面及び上記外輪の内周面の少なくとも一方とが直接接していることを特徴とする。
【００１１】
上記絶縁車輪において、上記絶縁層は、ＪＩＳ−Ａ硬度が８０°以上で、かつ、圧縮弾性率（圧縮応力）が１９．６ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００１２】
上記絶縁車輪において、上記エラストマーは、ウレタンエラストマーであることが好ましく、熱硬化性ウレタンエラストマーであることがより好ましい。
また、上記ウレタンエラストマーは、ポリオール成分がポリエーテルポリオールであることが好ましい。
【００１３】
上記絶縁車輪において、上記絶縁層は、円環状を有し、その外周面の少なくとも一方のエッジ部がテーパ状を有していることが好ましい。
【００１４】
また、上記絶縁車輪は、鉄道線路のレール上を走行する保守用車の車軸に取り付けて使用されることが好ましい。
【００１５】
本発明の絶縁車輪の製造方法は、上記絶縁車輪を製造する方法であって、少なくとも
（ａ）上記内輪の外周面全体に、その外周面の直径が上記外輪の内周面の直径より大きい絶縁層を形成する工程と、
（ｂ）外輪を加熱する工程と、
（ｃ）上記（ｂ）の工程で加熱された外輪に、上記（ａ）で得た上記絶縁層が形成された内輪を圧入する工程と、
を行うことを特徴とする絶縁車輪の製造方法。
【００１６】
上記絶縁車輪の製造方法では、上記（ａ）の工程の前に、上記内輪の外周面に接着剤層、又は、プライマー層及び接着剤層を形成する工程を行うことが好ましい。
【００１７】
また、上記絶縁車輪の製造方法では、上記外輪を圧入する前の上記絶縁層の外周面の直径が、加熱前の上記外輪の内周面の直径よりも、０．２〜１．５ｍｍ大きいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の絶縁車輪では、内輪と外輪との間に絶縁層が介在されており、絶縁層と内輪の外周面及び外輪の内周面の少なくとも一方とが直接接している（接着剤層が形成されていない）ため、絶縁層にクラックが発生したり、破損が生じたりすることを回避することができる。
また、本発明の絶縁車輪の製造方法によれば、上述した優れた効果を有する発明の絶縁車輪を好適に製造することができ、更に、本発明の製造方法で製造された絶縁車輪では、内輪と外輪との密着性及び寸法精度（振れ精度）に特に優れることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の絶縁車輪の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の絶縁車輪の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の絶縁車輪の製造方法において、外輪に絶縁層の形成された内輪を圧入する方法を説明するための模式図である。
【図４】実施例、参考例及び比較例における絶縁層を介した外輪と内輪の密着性の評価方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の絶縁車輪について図面を参照しながら説明する。
本発明の絶縁車輪は、金属製の内輪と、この内輪の外周面側に配設された金属製の外輪とを備え、
上記内輪と上記外輪とがエラストマーからなる絶縁層を介して一体化され、かつ、上記内輪と上記外輪とが電気的に絶縁されており、
上記絶縁層と上記内輪の外周面及び上記外輪の内周面の少なくとも一方とが直接接していることを特徴とする。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の絶縁車輪の一例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、本発明の説明においては、図１（ｂ）の上下方向を高さ方向とし、左右方向を径方向又は幅方向とする。
【００２２】
図１に示すように、本発明の絶縁車輪１０は、車軸１４を挿通するための車軸取付穴１３ａを備えた金属製で外周が円柱側面状の内輪１３と、この内輪１３の外周面側に配設された外周にフランジ部を備えた金属製の外輪１１とを備え、内輪１３と外輪１１とが円環形状の絶縁層１２を介して一体化されている。
そのため、絶縁車輪１０では、内輪１３と外輪１１とが電気的に絶縁されている。
内輪１３の外周面１３Ａと絶縁層１２の内周面１２Ｂとの間には接着剤層（図示せず）が形成されており、一方、外輪１１の内周面１１Ｂと絶縁層の外周面１２Ａとの間には接着剤層は形成されておらず、両者は直接接している。
【００２３】
また、絶縁車輪１０は、図示しない接着剤層を介してその外周全体に絶縁層１２が一体化された内輪１３が、外輪１１に圧入されてなるものが好ましく、このとき、圧入前の絶縁層１２の外周面１２Ａの直径（絶縁層の外径）が外輪１１の内周面１１Ｂの直径（外輪の内径）より大きいことが好ましい。
ここで、圧入前の絶縁層１２の外周面１２Ａの直径は、外輪１１の内周面１１Ｂの直径よりも０．２〜１．５ｍｍ大きいことがより好ましい。
このような構成を備えることにより、絶縁層１２の見かけの圧縮弾性率（圧縮応力）が、絶縁層１２を構成する材料の圧縮弾性率（圧縮応力）よりも大きくなり、外輪と絶縁層とが強固に密着することとなるからである。
【００２４】
また、絶縁車輪１０では、絶縁層１２の外周面１２Ａの一方のエッジ部（端部）１２ａがテーパ形状を有している（面取り形状を有している）。
このような構造を備える場合、その外周全体に絶縁層１２が一体化された内輪１３の外輪１１への圧入が容易となり、圧入時に絶縁層に破損が生じたり、圧入後に絶縁層に応力が残留したりすることを回避しやすくなるからである。
ここで、テーパ形状のサイズは特に限定されないが、圧入前の寸法として、絶縁層１２のテーパ形状を有する部分の幅（図１（ｂ）中、ｔ）は、０．５〜３．０ｍｍが好ましく、１．０〜２．０ｍｍがより好ましい。また、テーパを有する部分の高さ（図１（ｂ）中、ｈ）は、圧入前の寸法で５〜３０ｍｍが好ましく、１０〜２０ｍｍがより好ましい。
なお、上記テーパ形状は、上記エッジ部の一方のみに形成されていてもよいし、両方に形成されていてもよい。エッジの両方に形成されている場合には、上記絶縁層が形成された内輪を圧入する際に、いずれの向きからでも圧入することができる。
【００２５】
本発明の絶縁車輪の構造は、図１に示したような構造に限定される訳ではなく、例えば、図２に示すような構造を有するものであってもよい。
図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の絶縁車輪の別の一例を模式的に示す断面図である。
図１に示した絶縁車輪１０では、内輪１３の外周面１３Ａ、絶縁層１２の内周面１２Ｂ及び外周面１２Ａ、並びに、外輪１１の内周面１１Ｂがそれぞれ車軸１４に対して平行になるように構成されているが、本発明の絶縁車輪では、図２（ａ）に示す絶縁車輪２０のように、内輪２３の外周面、絶縁層２２の内周面及び外周面、並びに、外輪２１の内周面のそれぞれの直径が、車軸に沿って一方から他方へ連続的に大きくなるような構造を備えていても良いし、図２（ｂ）に示すように、内輪３３の形状は図１に示した内輪１３と同一で、かつ、絶縁層３２の外周面、及び、外輪３１の内周面のそれぞれの直径が、車軸に沿って一方から他方へ連続的に大きくなるような構造を備えていても良いし、更には、図２（ｃ）に示す絶縁車輪４０のように、内輪４３の外周面、絶縁層４２の内周面及び外周面、並びに、外輪４１の内周面のそれぞれの直径が、車軸に沿って一方から他方へ断続的に大きくなるような構造を備えていても良い。
【００２６】
次に、本発明の絶縁車輪の構成材料等について説明する。
上記絶縁層は、エラストマーからなる。
上記エラストマーとしては、例えば、熱硬化性ウレタンエラストマー、熱可塑性ウレタンエラストマー等のウレタンエラストマー、シリコーン系エラストマー（シリコーンゴム）、絶縁性ゴム等が挙げられる。
これらのなかでは、ウレタンエラストマーが好ましく、熱硬化性ウレタンエラストマーが特に好ましい。
吸水性が低く、雨の中で使用しても物性の低下が発生しにくいからである。また、高荷重に耐えるのに適した高強度を有した絶縁層や、永久変形（永久歪み）が小さい絶縁層の設計に適しているからである。
【００２７】
上記ウレタンエラストマーとしては、ポリオール成分とポリイソシアネート成分を必須成分とし、任意成分として、硬化剤、鎖伸長剤、停止剤等を用いて重合させて得られるウレタンエラストマーが挙げられる。上記ウレタンエラストマーとしては、各成分を適宜選択することにより、熱硬化性ウレタンエラストマー及び熱可塑性ウレタンエラストマーのいずれも得ることができる。
【００２８】
上記ポリオール成分としては特に限定されず、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらのなかでは、ポリエーテルポリオールが好ましい。ポリオール成分としてポリエーテルポリオールを用いた熱硬化性ウレタンエラストマーは、低温特性に優れ、厳寒域（概ね、−１５〜−５℃）で使用しても割れ等が発生しにくいからである。また、耐加水分解性に優れるため雨の中で使用しても物性の低下が少ない。
【００２９】
上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレントリオール、ポリプロピレンテトラオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレントリオール、これらの共重合体等のポリアルキレングリコール等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
これらのなかでは、ポリテトラメチレングリコールが好ましい。
【００３０】
上記ポリエステルポリオールとしては、ジカルボン酸とグリコール成分とを脱水縮合させたものを用いることができる。
上記ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸等が挙げられる。
上記グリコール成分としては、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，９−ノナンジオール、トリエチレングリコール等の脂肪族グリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、ｐ−キシレンジオール等の芳香族ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール等が挙げられる。
これらによるポリエステルポリオールは、線状構造であるが、３価以上のエステル形成成分を用いて分枝状ポリエステルであってもよい。
上記ジカルボン酸と上記グリコール成分とは、モル比１．１〜１．３にて１５０〜３００℃で反応させればよい。
【００３１】
上記ポリカプロラクトンポリオールとしては、例えば、ポリカプロラクトングリコール、ポリカプロラクトントリオール、ポリカプロラクトンテトラオール等が挙げられる。
また、上記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリカーボネートグリコール、ポリカーボネートトリオール、ポリカーボネートテトラオール等が挙げられる。
【００３２】
上記ポリイソシアネート成分としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等が挙げられる。これらのなかでは、芳香族イソシアネートが好ましい。その理由は、感作性低く、取り扱いが比較的容易で、また適度な柔軟性と強度を発現させるのに適しているからである。
【００３３】
上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等も挙げられる。
上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）等の脂環族ジイソシアネート等が挙げられる。
上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、水添ＭＤＩ、ウレタン変性ＭＤＩ等が挙げられる。
これらの各種イソシアネートは、単独で用いても良いし、２種以上併用してもよい。
これらのなかでは、ＴＤＩが好ましい。その理由は、適度な柔軟性と強度を発現しやすく、かつ、反応性が低く作業性が容易だからである。
【００３４】
上記硬化剤としては特に限定されず、従来公知の硬化剤を用いることができ、具体例としては、例えば、１，４−ブタンジオール、エタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ヒドロキノン−ビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル、３，３’−ジクロロ４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン等の２官能性硬化剤や、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、１，１，１−トリス（ヒドロキシエトキシメチル）プロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の３価及びこれ以上の多価アルコール、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアミノ多価アルコール、及びこれら多官能性化合物にてアルキレンオキサイド、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、又はこれらの混合物を開環重合させてなるアミノ多価アルコール等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００３５】
また、これら硬化剤は、上記ポリイソシアネートに対して、通常、イソシアネート基とポリエステルポリオール及び硬化剤の水酸基又はアミノ基の有する活性水素の当量数との比が１．００〜１．５０になるように配合する。
【００３６】
上記鎖伸長剤や上記停止剤のそれぞれとしては、ウレタンエラストマーに用いる従来公知の鎖伸長剤や停止剤を用いることができる。
【００３７】
上記ウレタンエラストマーは、ポリオール成分及びポリイソシアネート成分に硬化剤等の任意成分を配合し、反応させて得ることができ、従来公知のワンショット法、プレポリマー法、擬プレポリマー法等を用いて得ることができる。
なお、上記反応は必要に応じて触媒の存在下で行ってもよく、上記触媒としては従来公知の触媒を使用することができる。
【００３８】
このようなエラストマーからなる上記絶縁層は、ＪＩＳ−Ａ硬度が８０°以上であることが好ましい。８０°未満では、絶縁層に荷重がかかった時に大きく変形してしまうこととなるからである。より好ましくは８５°以上であり、さらに好ましくは９０°以上である。
一方、上記ＪＩＳ−Ａ硬度の好ましい上限は９８°であり、より好ましくは、９６°以下であり、更に好ましくは９５°以下である。
なお、上記ＪＩＳ−Ａ硬度は、市販のＪＩＳ−Ａ硬度計により測定することができる。
【００３９】
また、上記絶縁層は、その材料の圧縮弾性率（圧縮応力）が１９．６ＭＰａ以上であることが好ましい。
１９．６ＭＰａ未満では、走行時に内輪から外輪が外れる（抜けが発生する）おそれがある。より好ましくは、２４．５ＭＰａ以上である。
一方、上記圧縮弾性率の上限値は、４９ＭＰａである。
なお、上記圧縮弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７３１２の圧縮応力の測定に準拠して測定することができる。
本発明において、ＪＩＳ−Ａ硬度、及び、圧縮弾性率はそれぞれ２３℃で測定した値である。
【００４０】
さらに、本発明の絶縁層を構成するエラストマーが上記範囲のＪＩＳ−Ａ硬度及び圧縮弾性率を有する場合には、上記絶縁層に充分な機械的特性を付与することができ、絶縁車輪の使用時（走行時）に絶縁層が変性したり（場合によっては絶縁車輪の側面から突出したり）、破損したりすることを回避することができるとともに、優れた絶縁性と優れた乗り心地とを確保することができ、さらには、絶縁車輪の偏心を抑制し優れた寸法精度を確保することができる。そして、優れた寸法精度を確保することにより、走行時の車輪の振れを抑制することができる。
【００４１】
なお、上記熱硬化性ウレタンエラストマーにおける、ＪＩＳ−Ａ硬度及び圧縮弾性率は、各成分の種類や配合量等を適宜、選択することで調整することができる。
具体的には、例えば、イソシアネート成分としてＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）を使用し、ポリオール成分としてＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール）を使用し、硬化剤として、ＭＯＣＡ（３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン）を使用する系では、ＴＤＩとＰＴＭＧの総量はそのままにＴＤＩの含有量を多くし、かつ、ＭＯＣＡを多くすることでＪＩＳ−Ａ硬度を大きくすることができ、逆に、ＴＤＩの含有量を少なくし、かつ、ＭＯＣＡを少なくすることでＪＩＳ−Ａ硬度を小さくすることができる。
【００４２】
また、上記熱硬化性エラストマーからなる絶縁層の幅（絶縁層の外周面の直径と内周面の直径との差）は、５〜２０ｍｍが好ましく、８〜１２ｍｍがより好ましい。
上記幅が５ｍｍ未満では、絶縁性を確保することができない場合があり、一方、２０ｍｍを超えると、冷寒地で使用した場合、ウレタンエラストマーの収縮が大きくなり抜ける場合がある。
【００４３】
上記内輪及び外輪の材質としては、例えば、鉄、鉄合金、ステンレス等の金属が挙げられる。
また、上記外輪は上記材質に高周波焼入れが施されたものが好ましい。なお、上記内輪として、上記材質に高周波焼入れが施されたものを用いてもよい。
【００４４】
上記内輪の外周面には、粗化面が形成されていてもよい。粗化面を形成することで、アンカー効果により、内輪と絶縁層との接着強度が向上するからである。
上記粗化面を形成する方法としては特に限定されず、例えば、ブラスト処理、研削処理、エッチング処理、メッキ処理、研磨処理、酸化処理等が挙げられる。
【００４５】
上記内輪の外周面と上記絶縁層の内周面との間、又は、上記外輪の内周面と上記絶縁層の外周面との間に接着剤層を形成する場合、接着剤としては、例えば、フェノール系接着剤等を用いることができる。
【００４６】
また、上記接着剤層の形成に先立ちプライマー層を形成する場合、上記プライマーとしては、例えば、ウレタン系、ポリエステル系、シラン系、ポリアミド系、フェノール系のプライマーや、シランカップリング剤等を用いることができる。
【００４７】
このような構成を備えた本発明の絶縁車輪は、後述する方法により製造することができる。
本発明の絶縁車輪の製造方法は、上述した本発明の絶縁車輪を製造する方法であって、少なくとも、
（ａ）上記内輪の外周面全体に、その外周面の直径が上記外輪の内周面の直径より大きい上記絶縁層を形成する工程と、
（ｂ）別途、外輪を加熱する工程と、
（ｃ）上記（ｂ）の工程で加熱された外輪に、上記（ａ）で得た上記絶縁層が形成された内輪を圧入する工程と、
を行うことを特徴とする。
【００４８】
以下、本発明の絶縁車輪の製造方法について、工程順に説明する。
（１）前処理工程
まず、内輪の外周面に接着剤層を形成する。このとき、接着剤層の形成に先立ちプライマー層を形成しても良い。
具体的には、接着剤組成物を内輪の外周面に塗布し、その後、乾燥処理を行うことにより接着剤層を形成する。なお、プライマー層を形成する場合には、プライマー組成物を内輪の外周面に塗布し、その後、乾燥処理を行えばよい。
また、本工程では、接着剤層（又はプライマー層）を形成する前に、上述した方法で、内輪の外周面に粗化面を形成してもよい。
このような前処理工程は、必要に応じて行う工程であり、必須の工程ではないものの、内輪と絶縁層との密着性を向上させるためには行うことが好ましい。
【００４９】
（２）次に、上記（ａ）の工程、即ち、上記内輪の外周面全体に、その外周面の直径が上記外輪の内周面の直径より大きい上記絶縁層を形成する工程（絶縁層形成工程）を行う。
ここでは、まず、内輪を円筒形の金型内に載置し、その後、内輪の外周面と金型の内壁面との間隙に、エラストマー組成物を注入し、所定の条件で硬化又は成形させることにより絶縁層を形成する。
ここで、エラストマー組成物として、熱硬化性ウレタンエラストマー組成物を用いる場合、硬化条件としては、通常、１００〜１２０℃で、３０〜９０分間加熱する条件を採用することができる。また、上記条件で硬化処理を行い、金型から脱型した後、例えば、１００〜１２０℃で３〜４８時間の条件で後硬化を行ってもよい。
また、このような方法で絶縁層を形成した場合には、絶縁層は全体に渡って均一な密度を有することとなり、寸法精度に優れることとなる。
【００５０】
また、本工程では、外周面の直径が設計値より大きい絶縁層を成形し、その後、絶縁層の外周面に研磨処理を施すことにより、所定の形状の絶縁層を形成する。これにより、偏心なく、寸法精度に優れた絶縁層を形成することができるからである。
ここで、上記研磨処理は、例えば、研磨砥石等を用いて行うことができる。
【００５１】
また、絶縁層として、エッジ部にテーパ形状を備えた絶縁層を形成する場合には、上記研磨処理によりテーパ形状に加工すればよい。テーパ形状に加工することで、後述する工程での外輪への圧入が容易になり、さらに、圧入時にエッジ部が破損することを回避することができるからである。
従って、テーパ形状の加工は、外輪に圧入する側の端部に対して行う。
【００５２】
本工程で形成する絶縁層の外周面の直径（図３中、Ｄ２参照）は、未加熱の外輪の内周面の直径（図１（ｂ）中、Ｄ１参照）よりも０．２〜１．５ｍｍ大きいことが好ましい。
０．２ｍｍ未満では、外輪と絶縁層が形成された内輪との密着性が不充分となり、使用時等に外輪が内輪から脱落する（抜ける）場合があり、１．５ｍｍを超えると外輪の圧入が困難となり、高い圧力を負荷して外輪を圧入できたとしても圧入時に絶縁層が破損することがある。
【００５３】
（３）次に、上記（１）及び（２）の工程とは別に、上記（ｂ）の工程、即ち、外輪を加熱する工程を行う。
外輪は加熱することで膨張するため、加熱によりその内周面の直径（内径）を大きくすることができ、上記内周面の直径を圧入前の上記絶縁層の外周面の直径と略同程度にすることができる。
本工程における加熱温度は特に限定されず、外輪の材質等に応じて適宜設定すれば良い。
【００５４】
（４）次に、上記（ｃ）の工程、即ち、上記（ｂ）の工程で加熱された外輪に、上記（ａ）で得た上記絶縁層が形成された内輪を圧入する工程を行う。
図３は、本発明の絶縁車輪の製造方法において、外輪に絶縁層の形成された内輪を圧入する方法を説明するための模式図である。
本工程は、例えば、図３に示したような、上下に移動する下プレス板１１５Ａと、固定された上プレス板１１５Ｂを備えたプレス機を用いて外輪に絶縁層の形成された内輪を圧入すればよい。
【００５５】
具体的には、下プレス板１１５Ａ上に上記（ｂ）の工程を経て加熱された外輪１１１を載置し、外輪１１１と上プレス板１１５Ｂとの間に、その軸心が外輪１１１の軸心と一致するように絶縁層１１２が形成された内輪１１３を配置し、下プレス板１１５Ａを上方向に押し上げることにより、外輪１１１に内輪１１３を圧入する。
ここで、圧入時に外輪に負荷する圧力は、３０〜５０ｋＮであることが好ましい。
なお、上記の方法では、外輪と接するプレス板（図３の例では下プレス板）を移動させることにより圧入したが、勿論、内輪と接するプレス板（図３の例における上プレス板）を移動させることにより圧入してもよい。
【００５６】
このような工程を経ることより、本発明の絶縁車輪を好適に製造することができる。
特に、絶縁層がＪＩＳ−Ａ硬度が８０°以上のエラストマーからなる場合には、その摩擦係数が低いため、外輪に圧入するのに適している。
また、上記絶縁層が、圧縮弾性率が１９．６ＭＰａ以上のエラストマーからなる場合には、圧入後、外輪の温度が低下していく過程で、外輪の軸心と内輪の軸心とを一致させる効果（セルフアライメント効果）を発揮することができ、その結果、特に振れ精度（寸法精度）に優れた絶縁車輪とすることができる。
【００５７】
本発明の製造方法を経て製造された絶縁車輪では、絶縁層の見かけの圧縮弾性率が、絶縁層を構成する材料の圧縮弾性率より大きくなっている。
そのため、絶縁層を介した内輪と外輪との密着性がより向上し、走行時に耐久性、信頼性により優れ、更には寸法精度にも優れることとなる。
【００５８】
また、本発明の絶縁車輪の製造方法では、上記絶縁層の外周面には、接着剤層及びプライマー層を形成しないことが好ましい。その理由は、絶縁層の外周面に、接着剤層やプライマー層を形成すると、圧入時にこれらが剥がれたり、圧入後にこれらが偏在し、振れ精度が低下（寸法精度が低下）したりするおそれがあるからである。
【００５９】
以下、本発明について実施例を掲げてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００６０】
（実施例１）
絶縁層用熱硬化性ウレタンエラストマー組成物
ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）とＰＴＭＧ（ポリテトラメチレングリコール）とを反応させて合成したＴＤＩ−ＰＴＭＧ系プレポリマー（三井化学社製、タケネートＬ−２７６０）１００重量部と、硬化剤として３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン（イハラケミカル工業社製、キュアミンＭＴ）１９．２重量部を混合し、絶縁層用熱硬化性ウレタンエラストマー組成物とした。
【００６１】
この熱硬化性ウレタンエラストマー組成物を硬化して得られる熱硬化性ウレタンエラストマーは、２３℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度が９５°であり、２３℃における圧縮弾性率が３５．３ＭＰａである。
なお、ＪＩＳ−Ａ硬度及び圧縮弾性率は、それぞれ上記熱硬化性ウレタンエラストマー組成物を１１０℃、６０分間の条件で金型内で硬化させ、さらに金型から脱型後、１１０℃、２４時間の条件でオーブンで後硬化させて得られた熱硬化性ウレタンエラストマーを測定サンプルとし、ＪＩＳ−Ａ硬度についてはＪＩＳ−Ａ硬度計（テクロック社製、ＧＳ−７０６Ｎ）を用いて測定し、圧縮弾性率については、ＪＩＳ  Ｋ  ７３１２に準拠して測定した。
【００６２】
内輪
形状：図１に示した形状を有し、外周面の直径（外径）が３５５ｍｍ、高さ（車軸に平行な方向の長さ）１２５ｍｍ
材質：鉄
外輪
形状：図１に示した形状を有し、内周面の直径（内径）が３７５ｍｍ、高さ（車軸に平行な方向の長さ）１２５ｍｍ
材質：鉄（外周面部分に高周波焼入れ処理）
接着剤組成物
フェノール系接着剤（ロード・ファー・イーストインコーポレイテッド社製、ケムロック２１８Ｅ）ＭＥＫ（メチルエチルケトン）で希釈した。
【００６３】
（１）内輪の外周面全体に上記接着剤組成物を塗布し、２３℃で６０分間の条件で乾燥させることにより、内輪の外周面全体に接着剤層を形成した。
（２）内輪を円筒形の金型内に設置し、内輪の外周面と金型の内壁面との間隙に上記絶縁層用熱硬化性ウレタンエラストマー組成物Ａを注入し、１１０℃で６０分間の条件で硬化させ、さらに金型から脱型後、１１０℃、２４時間の条件でオーブンで後硬化させることにより、内輪の外周面に幅１３ｍｍの絶縁層を形成した。
【００６４】
（３）絶縁層の外周面の直径（図３中、Ｄ２参照）が、外輪の内周面の直径（図１（ｂ）中、Ｄ１参照）より０．５ｍｍ大きくなるように（幅１０．２５ｍｍとなるように）、研磨砥石を用いて研磨し、同時に一方のエッジ部を幅ｔ＝１．５ｍｍ、高さｈ＝１５ｍｍのテーパ形状に加工した（図１（ｂ）参照）
【００６５】
（４）別途、外輪を１６０℃の加熱炉で加熱した。このとき、外輪の外周面の温度は、１４５℃であった。また、加熱により、外輪の内周面の直径は、φ３７５．５ｍｍとなった。
（５）図３で示したプレス機を用いる方法により、上記（４）で加熱した外輪に、上記（３）で得た絶縁層が形成された内輪を圧力４０ｋＮで圧入した。
なお、本工程で圧入に要する時間を測定したところ、２０秒間であった。
このような工程を経ることにより、絶縁車輪を完成した。
【００６６】
（実施例２〜３、参考例１）
研磨後の絶縁層の外周面の直径（図３中、Ｄ２参照）が外輪の内周面の直径（図１（ｂ）中、Ｄ１参照）より、それぞれ０．２ｍｍ（実施例２）、１．５ｍｍ（実施例３）、又は、０．１５ｍｍ（参考例１）大きくなるように研磨処理を施した以外は、実施例１と同様にして絶縁車輪を製造した。
（比較例１）
研磨後の絶縁層の外周面の直径（図３中、Ｄ２参照）が外輪の内周面の直径（図１（ｂ）中、Ｄ１参照）より、２．０ｍｍ（比較例２）大きくなるように研磨処理を施した以外は、実施例１と同様にして絶縁車輪を製造しようとした。
しかしながら、外輪の圧入を試みた際に、絶縁層が破損し絶縁車輪を製造することができなかった。
【００６７】
（比較例２）
絶縁層用熱硬化性ウレタンエラストマー組成物、内輪、外輪及び接着剤組成物としては、実施例１と同様のものを使用し、下記の方法を用いて絶縁車輪を製造した。
（１）内輪の外周面全体及び外輪の外周面全体に上記接着剤組成物を塗布し、２３℃で６０分間の条件で乾燥させることにより、内輪の外周面全体及び外輪の外周面全体のそれぞれに接着剤層を形成した。
【００６８】
（２）内輪の外周面と外輪の内周面とが等間隔（１０ｍｍ）の間隙を有するように、内輪及び外輪を金型内の所定の位置に配置し、上記間隙に未硬化の絶縁層用熱硬化性ウレタンエラストマー組成物を注入し、１１０℃で６０分間の条件で硬化させることにより、内輪と外輪との間隙に絶縁層を形成し、内輪と外輪とを絶縁層を介して一体化し、絶縁車輪を製造した。
【００６９】
（比較例３）
実施例１の（３）の工程を行った後、外輪を圧入する前に、成形した絶縁層の外周面全体に、実施例１の（１）の工程と同様の方法を用いて接着剤層を形成した以外は、実施例１と同様にして絶縁車輪を製造した。
【００７０】
（絶縁車輪の評価）
実施例、参考例及び比較例の絶縁車輪に関して、車輪径の振れ精度、外輪の圧入性、絶縁層を介した外輪と内輪の密着性、及び、絶縁層の状態を下記の方法で評価した。結果を表１に示した（但し、絶縁層の状態観察を除く）。
【００７１】
（車輪径の振れ精度）
即ち、絶縁車輪の外輪の外周面の直径（フランジ部の直径）を、外周面全体に渡ってダイヤルゲージを用いて測定し、その最大値と最小値との差を車輪径振れとして算出した。
なお、各実施例、参考例及び比較例において、同様のサンプルを２つずつ作製し、各サンプルの平均値を測定結果とした。
【００７２】
（外輪の圧入性）
実施例、参考例及び比較例（但し、比較例２は除く）の作業工程において、外輪を圧入するのに要した時間を測定し、外輪の圧入性の評価指標とした。
【００７３】
（絶縁層を介した外輪と内輪の密着性）
図４は、絶縁層を介した外輪と内輪の密着性の評価方法を説明するための模式図である。
本評価では、図４に示すように、アムスラー試験機１００を用いて行った。即ち、アムスラー試験機１００（島津製作所社製、万能試験機ＲＨ−２０型）に、その内径が外輪の内径より大きく外径より小さいリング状の治具１０１を介して絶縁車輪１０を載置し、内輪に９０ｋＮの加重を負荷した際の内輪と外輪のズレ量をダイヤルゲージにて測定した。
ここでは、１７℃雰囲気下及び−２０℃雰囲気下のそれぞれでズレ量を測定した。
なお、本評価において、参考例１の絶縁車輪では、−２０℃雰囲気下での評価において、内輪が外輪から完全に抜けた。また、比較例２の絶縁車輪では、−２０℃雰囲気下での評価において、絶縁層の一部に破損及びクラックが観察された。
また、比較例１、３の絶縁車輪については本評価を行わなかった。
【００７４】
（絶縁層の状態観察）
実施例１及び比較例３の絶縁車輪について、上記「絶縁層を介した外輪と内輪の密着性」の評価と同様の方法を用いて（但し、内輪に負荷する加重を１００ｋＮとし、測定雰囲気を−２０℃とした）、内輪に加重を掛けて外輪から抜き、その後、抜き出された内輪の外周面に形成された絶縁層の状態を目視にて観察した。
その結果、実施例１の絶縁車輪では、絶縁層に変形や破損、クラックの発生は認められなかったのに対し、比較例３の絶縁車輪では、絶縁層の一部に破損及びクラックが観察された。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
実施例、参考例及び比較例の結果より、内輪と外輪との間に絶縁層が介在され、絶縁層と内輪の外周面及び外輪の内周面の少なくとも一方とが直接接している（接着剤層が形成されていない）絶縁車輪では、絶縁層にクラックが発生したり、破損が生じたりすることを回避することができることが明らかとなった。
更に、本発明の製造方法を採用することにより、内輪と外輪との密着性に優れるともに、優れた振れ精度（寸法精度）を有する絶縁車輪を製造することができることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、本発明は、鉄道線路や架線等の工事及び保守点検作業等に用いる保守用車等の絶縁走行を実現するための絶縁車輪として好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０、２０、３０、４０  絶縁車輪
１１、２１、３１、４１  外輪
１２、２２、３２、４２  絶縁層
１３、２３、３３、４３  内輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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