(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に介在させた転動体と、外輪の端部に配置したシール装置とを具備し、前記シール装置がオイルシールとラビリンスシールとからなり、ラビリンスを形成する部品に透湿度を１０ｇ／ｍ2・２４ｈ以上に規定した撥水性樹脂被膜を形成したシール装置付き軸受。
【請求項２】
鉄道車両車軸用であって、外輪を軸箱に固定し、内輪を車軸と嵌合させた請求項１のシール装置付き軸受。
【請求項３】
前記シール装置は外輪に固定した段付き円筒形状のオイルシールケースを有し、前記オイルシールはオイルシールケース内に取り付けてあり、前記ラビリンスシールはオイルシールケースと前蓋および後蓋の環状溝との間に形成された請求項１または２のシール装置付き軸受。
【請求項４】
前記オイルシールケースの中径部外周面から小径部内周面にかけての領域、および、前記領域に対応する前蓋および後蓋の内壁面に撥水性樹脂被膜を設けた請求項３のシール装置付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はシール装置付き軸受に関するもので、鉄道車両、鉄鋼設備、建設機械等で使用される内径１００ｍｍ以上の大型の転がり軸受に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
たとえば鉄道車両車軸用軸受は、オイルシール（接触シール）の外側部分にラビリンスシール（非接触シール）を設けたものが一般的である。
【特許文献１】特開平１１−３１５８４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上に例示したような鉄道車両、鉄鋼設備、建設機械等で使用される大型の軸受は、外部の気象条件等の影響を受けやすく、外部環境等が著しく厳しい場合、雨水、雪水等が軸受内部に浸入するという問題と、水蒸気が滞留すると軸受内部の温度が上昇するという２つの問題がある。
【０００４】
上述のように防水性向上のためにシールの外側部分にラビリンス構造を設けた従来の技術は、一般的に想定される範囲内の気象条件、工程内では、ある程度の防水効果が期待できる。しかし、近年異常気象の影響等もあり、気象条件が著しく厳しくなり、多量の雨水、雪水、あるいは、製鉄所等の生産工程内での多量の冷却水の飛散により、防水効果は著しく低下する。その結果、シール内部あるいは軸受内部への水の浸入を許してしまう。
【０００５】
また、撥水加工を施すことも知られているが、過剰防水になりすぎ、却って水蒸気の行き来を阻害する。そのため、とくに大型軸受では発熱効果も高く、内圧上昇の原因になる。
【０００６】
この発明の主要な目的は、軸受の防水性を向上させるとともに内圧上昇を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、ラビリンスを形成する部品に透湿度の高い、具体的には透湿度１０ｇ／ｍ2・２４ｈ以上の撥水性樹脂被膜を形成することによって課題を解決したものである。
【０００８】
上記被膜を形成させるための撥水剤としては、主にフッ素系、シリコン系で、かつ、化学構造上−ＯＨ基を有することにより透湿性を持つものが好ましい。透湿度を１０ｇ／ｍ２・２４ｈ以上としたのは、透湿度が１０ｇ／ｍ２・２４ｈ未満では十分な通気効果が期待できないからである。透湿度の測定方法はＪＩＳ Ｚ ０２０８による。
【０００９】
被膜重量を例示するならば、０．５ｇ／ｍ２程度である。被膜を形成させるための加工方法は特に限定されず、スプレー、溶射、コーティングその他の知られている方法のなかから選択して採用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ラビリンスを形成する部品に透湿度が１０ｇ／ｍ２・２４ｈ以上の撥水性樹脂被膜を形成することにより、ラビリンスからの水の浸入と、軸受内部の水蒸気の滞留による内圧上昇といった２つの問題を同時に解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、鉄道車両車軸用軸受に適用した場合を例にとり、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。ここで、図２は鉄道車両車軸用軸受の縦断面を示し、図１は図２の後蓋部分を拡大したものである。
【００１２】
図２に示す鉄道車両車軸用軸受は、車軸１の端部１ａに配置した複列円すいころ軸受１０を含んでいる。この複列円すいころ軸受１０は、外輪２と、一対の内輪４と、複数の転動体６を主要な構成要素としている。外輪２は内周に二列の軌道を形成した複列外輪である。各内輪４は外周に軌道が形成してある。外輪２の軌道と内輪４の軌道との間に二列の転動体ここでは円すいころ６が転動自在に介在させてある。なお、各列の円すいころ６は保持器８によって円周方向に所定の間隔に保持される。
【００１３】
外輪２は軸箱（図示省略）に固定され、その軸箱は台枠等に固定される。内輪４は、軸端側（図２の左方）に位置する前蓋１２と、反軸端側（図２の右方）に位置する後蓋１６との間に挟み込んである。一対の内輪４間には内輪間座５が介在させてある。前蓋１２と内輪４との間には油切り１４が介在させてある。前蓋１２は車軸１の軸端にボルト１８で固定してある。後蓋１６は一方で内輪４と接し、他方で車軸１の段部１ｂに接している。
【００１４】
外輪２の両端部にシール装置２０が配置してある。図１に示すように、シール装置２０はオイルシールケース２２とオイルシール２４を含んでいる。オイルシールケース２２は段付き円筒形状で、図示する実施の形態では大径部２２ａ（図２）、中径部２２ｂ、小径部２２ｃからなっている。大径部２２ａは外輪２の端部内周面にたとえば圧入することによって固定してある。オイルシールケース２２の中径部２２ｂ内にオイルシール２４が挿入してある。オイルシール２４は種々構造のものが知られており、それらのなかから適宜選択して採用することができる。図１に例示したオイルシール２４は、心金とそれに焼き付けたゴム製のシール本体とからなり、心金部分をオイルシールケース２２の小径部２２ｃから半径方向に立ち上がった肩部に当てて位置決めしてある。
【００１５】
オイルシール２４のシール本体は、外周にガータスプリングを装着したメインリップ２４ａと、メインリップ２４ａの外側に位置するダストリップ２４ｂとを備えている。オイルシール２４は接触シールであって、メインリップ２４ａおよびダストリップ２４ｂは油切り１６および後蓋１４の円筒面に摺接する。なお、符号２３で指してあるのはシールドで、グリースを堰き止めてオイルシール２４側に押し寄せるのを防ぐ役割を果たす。
【００１６】
オイルシールケース２２の小径部２２ｃは、前蓋１２および後蓋１６に形成した環状溝１６ａ内に進入させて、両者間に微小な環状のすきま２６を形成させてある。後蓋１６の場合、外周にスリーブ１７を取り付けることにより、オイルシールケース２２の中径部２２ｂとスリーブ１７との間にも微小な環状のすきま２８を形成させてある。オイルシール２４とすきま２６との間、すきま２６とすきま２８との間には、それぞれポケット２５，２７が形成してある。ポケット２５，２７はすきま２６，２８よりも容積が大きく、これらのポケット２５，２７とすきま２６，２８とで形成される広狭の繰り返しが非接触のラビリンスシールを構成する。ここでは、ポケット２５，２７とすきま２６，２８をラビリンスと呼ぶこととする。
【００１７】
軸受内のグリースの挙動について述べると、車軸１の回転時には遠心力によってグリースが外輪２側に向かって流動する。また、円すいころ軸受の構造上、グリースの一部はオイルシールケース２２を伝ってオイルシール２４側に押し出されるが、オイルシール２４によって外部への流出は阻止される。なお、ラビリンスシール（２６，２８）はオイルシール２４よりも外側にあるので、ラビリンスシール（２６，２８）からのグリースの流出はまず心配ない。また、車軸１の回転時には前蓋１２および後蓋１６も回転するため、遠心力の作用で水が飛ばされ、すきま２８からの水の浸入は起こりにくい。
【００１８】
車軸１の停止時は、グリースが自重で下方に流動するが、車軸回転時に作用するようなグリースを流動させる力が発生しないため、オイルシール２４によって十分なシール効果が発揮される。外部からの塵埃や水等は、まず外側のすきま２８によって浸入の勢いが減殺される。また、外側のすきま２８と内側のすきま２６との間にポケット２７を配置して外側のすきま２８を通過した後の空間容積を急に増大させてあるため、ここで圧力が降下して水の浸入の勢いが弱められる。それでも水等が外側のすきま２８を通過したとすると、車軸１の停止時には内側のすきま２６に至り、一部はオイルシールケース２２の小径部２２ｃを伝って流下し、すきま２８の下部から排出される。他の一部がすきま２６を通過した場合、後蓋１６に形成した環状の排水溝１６ｂを伝って流下し、すきま２６，２８の下部から排出される。排水溝１６ｂの存在により、すきま２６を通過した水があってもオイルシール２４側に至らせることなく排出することができる。
【００１９】
このように、車軸１が回転している時は遠心力の作用で水が飛ばされるため、すきま２８部分にかかる水量も少ないが、車軸１が回転しない洗車時等は多量の水がすきま２８部分にかかる場合がある。基本的には、上述のシール装置２０すなわちオイルシール２４とラビリンスシール（２６，２８）の組み合わせによって水の浸入を阻止できるが、ラビリンスシールからの水の浸入を抑制して防水性を一層向上させるため、ラビリンス（２５，２６，２７，２８）を形成する部品に撥水加工を施して、撥水性樹脂被膜３０を形成させる。撥水加工を施す具体的な領域を例示するならば、後蓋１６側の場合は図１に梨地で示すとおりである。すなわち、オイルシールケース２２の中径部２２ｂの外周面から小径部２２ｃの内周面にかけての領域、また、前記領域に対応する後蓋１６およびスリーブ１７の内壁面である。
【００２０】
なお、後蓋１６では別体のスリーブ１７が取り付けてあり、前蓋１２ではオイルシール２４が別体の油切り１４に摺接する、といった相違点があるが、これらの点を除けば、シール装置２０まわりは前蓋１２も後蓋１６も基本的に同じである。
【００２１】
撥水性樹脂被膜３０を形成させるための撥水剤としては、主にフッ素系、シリコン系で、かつ、化学構造上−ＯＨ基を有することにより透湿性を持つものが好ましい。例えば、大日精化株式会社のダイステンダー２０００（商品名）、ダイステンダー３０００（商品名）が挙げられる。撥水性樹脂被膜３０を形成させるための撥水加工の方法は、スプレー、溶射、コーティングその他の知られている方法のなかから選択して採用することができる。たとえば、撥水剤を０．５〜１００重量％含有する液を所望の領域に塗布し、被膜重量０．５ｇ／ｍ２の撥水性樹脂被膜３０を得る。
【実施例】
【００２２】
透湿度（g/m2・24h）なる４種類の撥水剤Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、軸受を分解した状態で、図１に梨地で示した撥水性樹脂被膜３０の領域に撥水剤を刷毛で塗り、かつ、排水溝１６ｂ付近に水滴を霧吹きで吹きつけた後、組み立てて、常温で放置し、２４時間経過後、分解して、水滴を吹きつけた箇所を点検した。結果は表１に示すとおりである。
【００２３】
【表１】
0004652172.tif 000002
【００２４】
表１に示すとおり、撥水剤Ａおよび撥水剤Ｂを使用した比較例１および比較例２の場合、分解前とほぼ同じで水滴が残っていた。撥水剤Ｃを使用した実施例１では、水滴がほとんどなくなっていた。撥水剤Ｄを使用した実施例２では、水滴が完全になくなっていた。
【００２５】
円すいころ軸受を用いた鉄道車両車軸用軸受の場合を例にとって説明したが、この発明は円筒ころ軸受を用いた鉄道車両車軸用軸受、さらには鉄鋼設備や建設機械等で使用される軸受にも適用でき、同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図２のＩ部拡大図であってこの発明の実施の形態を示す。
【図２】鉄道車両車軸用軸受の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  車軸
１ａ  端部
１ｂ  段部
２  外輪
４  内輪
５  内輪間座
６  転動体
８  保持器
１０  複列円すいころ軸受
１２  前蓋
１４  油切り
１６  後蓋
１６ａ  環状溝
１６ｂ  排水溝
１７  スリーブ
１８  ボルト
２０  シール装置
２２  オイルシールケース
２２ａ  大径部
２２ｂ  中径部
２２ｃ  小径部
２３  シールド
２４  オイルシール
２４ａ  メインリップ
２４ｂ  ダストリップ
２５，２７  ポケット
２６，２８  すきま
３０  撥水性樹脂被膜
【図１】
0004652172.tif 000003
【図２】
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