(57)【要約】【課題】軸箱の内部と外部との間の圧力差を緩和することができるとともにこの軸箱の内部に異物が侵入するのを防ぐことができる軸受の密封構造を提供する。【解決手段】軸箱９の温度が上昇して空間Ｓ1の圧力が上昇し、軸箱９の内部と軸箱９の外部との間の圧力差が増加すると、この空間Ｓ1の圧力変動に応じて圧力差緩和部２１が膨張して空間Ｓ1の容積が増加する。その結果、軸箱９の空間Ｓ1の圧力変動が緩和されて、軸箱９の内部から外部に潤滑剤が漏れ出すのを圧力差緩和部２１が防止する。一方、軸箱９の温度が下降して空間Ｓ1の圧力が下降し、軸箱９の内部と軸箱９の外部との間の圧力差が減少すると、この空間Ｓ1の圧力変動に応じて圧力差緩和部２１が収縮して空間Ｓ1の容積が減少する。その結果、軸箱９の空間Ｓ1の圧力変動が緩和されて、軸箱９の外部から内部に異物が侵入するのを圧力差緩和部２１が防止する。【選択図】図２
2017072146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受を収容する収容部を密封する軸受の密封構造であって、
前記収容部の内部を密封状態に維持しつつ、この収容部の内部とこの収容部の外部との間の圧力差を緩和する圧力差緩和部を備えること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受の密封構造において、
前記圧力差緩和部は、前記圧力差に応じて前記収容部の容積を変化させること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項３】
請求項２に記載の軸受の密封構造において、
前記圧力差緩和部は、前記収容部の容積が変化するように膨張及び収縮するエアバッグ構造を備えること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の軸受の密封構造において、
前記圧力差緩和部は、この圧力差緩和部の損傷を防ぐ被覆部によって被覆されること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項５】
請求項４に記載の軸受の密封構造において、
前記圧力差緩和部の外側と前記被覆部の内側との間の空間に空気が流通する空気流通部を備えること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項６】
請求項５に記載の軸受の密封構造において、
前記空気流通部から前記空間に侵入する異物をこの空間から排出する異物排出部を備えること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の軸受の密封構造において、
前記収容部の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、この収容部の内部の異常発熱を告知する異常発熱告知部を備えること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項８】
請求項７に記載の軸受の密封構造において、
前記異常発熱告知部は、
前記収容部の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、前記圧力差緩和部と加圧接触して収縮する収縮体と、
前記収容部の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、前記収縮体の内部の着色剤を前記収容部の外部に排出する排出口とを備えること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の軸受の密封構造において、
前記収容部は、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する軸受を収容する軸箱であること、
を特徴とする軸受の密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受を収容する収容部を密封する軸受の密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両では、車軸を回転自在に保持するとともに台車枠を支持する軸箱が車軸のジャーナル部に取り付けられている。このような従来の鉄道車両の軸箱では、塵埃や水分が軸箱内に浸入するのを防ぐために、ゴム製のオイルシールなどにより軸箱内を密封している。しかし、従来の鉄道車両では、車両走行中の軸箱の温度上昇による軸箱内の内圧上昇や、曲線区間走行による軸箱の相対位置の変動による内圧変動などの影響を受ける。その結果、従来の鉄道車両では、軸箱の内部と外部とを隔てているオイルシールが変形し、オイルシールの腹部が車軸と接触してしゅう動することにより異常発熱するという問題点がある。
【０００３】
従来の鉄道車両では、このような軸箱内の内圧変動を防止するために種々の提案がされている。従来の鉄道車両では、例えば、オイルシールの腹当たりによる異常発熱を防止するために、軸箱の内圧と外圧との差が広がると、軸箱の内部と外部とを貫通させて空気を通すブリーザ又はベントと称する装置を軸箱の蓋部に取り付けて、軸箱の内外の圧力差をなくして、オイルシールの腹当たりによる異常発熱の防止対策としている。
【０００４】
従来のベント装置は、軸受を収容する軸箱もしくは軸箱の開口部を塞ぐ蓋部材に貫通孔を設け、その貫通孔にスリットを入れたゴム膜や多孔質膜のフィルタ部材などを備えた構造のものであった（例えば、特許文献１，２参照）。スリットを入れたゴム膜を貫通孔に備えたベント装置は、軸箱の内外圧差が広がると、その圧力差によってゴム膜が形成したスリットが開き、空気が通過できるような構造であるが、この構造のベント装置では、空気の通過に伴って空気中に浮遊する異物や水分がベント装置を通過する可能性がある。多孔質膜のフィルタ部材などを貫通孔に備えたベント装置では、油水分やスケールなどの粒子をフィルタ部材が殆ど通過させず、軸受箱の内部と外部との間で空気の通過をフィルタ部材が許容している。この従来のベント装置では、軸受箱の内部が負圧又は正圧になったときに、フィルタ部材が空気のみを導入及び放出させ、軸受箱の内部からグリースが漏洩したり軸受箱の内部に水分などの異物が侵入したりするのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-100196号公報
【０００６】
【特許文献２】特開2007-298161号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のベント装置では、軸箱の内外を接続する開口部にフィルタ部材を設けることによって、軸箱の内外の圧力差を緩和するとともに、軸箱の内部に水分などの異物が浸入するのを防止する対策としている。しかし、このような従来のベント装置では、フィルタ部材が通気性を有するため、高湿度環境下での空気中の水分の混入及びそれによる結露の発生を防止できない問題点がある。また、従来のベント装置では、例えば、鉄道車両の軸箱に使用した場合であって鉄道車両が海底トンネルなどを走行するときには、軸箱の内外で通気をすると外気が高湿度のときにはフィルタ部材を通して水分が軸箱内に浸入し、車軸や軸受などにさびを発生させるだけではなく、潤滑不良を引き起こす可能性がある。
【０００８】
この発明の課題は、軸箱の内部と外部との間の圧力差を緩和することができるとともにこの軸箱の内部に異物が侵入するのを防ぐことができる軸受の密封構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、図２〜図７に示すように、軸受（１１）を収容する収容部（９）を密封する軸受の密封構造であって、前記収容部の内部を密封状態に維持しつつ、この収容部の内部とこの収容部の外部との間の圧力差を緩和する圧力差緩和部（２１）を備えることを特徴とする軸受の密封構造（１８）である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の軸受の密封構造において、前記圧力差緩和部は、前記圧力差に応じて前記収容部の容積を変化させることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の軸受の密封構造において、記圧力差緩和部は、前記収容部の容積が変化するように膨張及び収縮するエアバッグ構造を備えることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１２】
請求項４の発明は、図２〜図５に示すように、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の軸受の密封構造において、前記圧力差緩和部の損傷を防ぐために、この圧力差緩和部を被覆する被覆部（１３）を備えることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４に記載の軸受の密封構造において、図２〜図５及び図７に示すように、前記圧力差緩和部の外側と前記被覆部の内側との間の空間（Ｓ2）に空気が流通する空気流通部（２２）を備えることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項５に記載の軸受の密封構造において、図２〜図５及び図７に示すように、前記空気流通部から前記空間に侵入する異物をこの空間から排出する異物排出部（２３）を備えることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の軸受の密封構造において、図４〜図６に示すように、前記収容部の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、この収容部の内部の異常発熱を告知する異常発熱告知部（２４）を備えることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７に記載の軸受の密封構造において、前記異常発熱告知部は、前記収容部の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、前記圧力差緩和部と加圧接触して収縮する収縮体（２４ａ）と、前記収容部の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、前記収縮体の内部の着色剤（Ｃ）を前記収容部の外部に排出する排出口（２４ｂ）とを備えることを特徴とする軸受の密封構造である。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の軸受の密封構造において、前記収容部は、鉄道車両（２）の車軸（５ａ）を回転自在に支持する軸受を収容する軸箱（９）であることを特徴とする軸受の密封構造である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によると、軸箱の内部と外部との間の圧力差を緩和することができるとともにこの軸箱の内部に異物が浸入するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の第１実施形態に係る軸受の密封構造を備える車両の台車を模式的に示す正面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る軸受の密封構造を備える軸箱の縦断面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る軸受の密封構造の圧力差緩和部の縦断面図であり、（Ａ）は圧力差緩和部が膨張した状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は圧力差緩和部が収縮した状態を示す縦断面図である。
【図４】この発明の第２実施形態に係る軸受の密封構造を備える軸箱を概略的に示す縦断面図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係る軸受の密封構造の異常発熱告知部の縦断面図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係る軸受の密封構造の異常発熱告知部を拡大して示す縦断面図である。
【図７】この発明の第３実施形態に係る軸受の密封構造を備える軸箱の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１に示す軌道１は、車両２が走行する通路（線路）である。軌道１は、車両２の車輪５ａを支持し案内してこの車両２を走行させるレール１ａなどを備えている。車両２は、軌道１に沿って走行する鉄道車両である。車両２は、例えば、電車、気動車、機関車、客車又は貨車などである。車両２は、車体３と台車４などを備えている。車体３は、旅客又は貨物などの積載物を輸送するための構造物である。台車４は、車体３を支持して走行する装置である。台車４は、輪軸５と、台車枠６と、軸ばね７と、防振ゴム８と、図１及び図２に示す軸箱９などを備えている。図１に例として示す台車４は、軸箱９と一体となったリンク部材（軸ばり）をゴムブシュ及びピンを介して台車枠６に連結する構造であり、在来線車両及び新幹線車両に使用される軸はり式台車である。
【００２１】
図１に示す輪軸５は、車輪５ａと車軸５ｂとを組み立てた部材である。車輪５ａは、レール１ａと転がり接触する部材である。車軸５ｂは、車輪５ａと一体となって回転する部材である。車軸５ｂは、図２に示すように、中心軸Ｏを中心として回転し、図１に示すようにこの車軸５ｂの両端部側に左右一対の車輪５ａが圧入され取り付けられている。車軸５ｂは、図２に示すように、ジャーナル部５ｃと、雄ねじ部５ｄと、ちりよけ座５ｅなどを備えている。ジャーナル部５ｃは、軸受１１によって支持される部分であり、車両２の車体荷重を支持する。ジャーナル部５ｃは、このジャーナル部５ｃの外周面に軸受１１の内輪１１ｄの内周面が嵌め込まれている。雄ねじ部５ｄは、軸端ナット１４を装着する部分である。雄ねじ部５ｄは、軸端ナット１４の雌ねじ部と噛み合う。ちりよけ座５ｅは、油切り１５が装着される部分である。ちりよけ座５ｅは、このちりよけ座５ｅの外周面に油切り１５の内周面が嵌め込まれている。
【００２２】
図１に示す台車枠６は、台車４の主要構成部である。台車枠６は、左右の側梁とこれらをつなぐ横梁などによって構成されている。台車枠６は、図示しないけん引装置によって車体３に連結されており、車体３との間で前後方向の力が伝達される。軸ばね７は、台車枠６と軸箱９との間の衝撃を緩和する部材である。軸ばね７は、台車枠６と軸箱９との間で垂直方向の荷重を弾性的に支持している。防振ゴム８は、軸箱９の振動を抑える部材である。防振ゴム８は、軸ばね７と軸箱９との間に挟み込まれた状態でこれらの間に装着されている。防振ゴム８は、軸箱９の振動を抑え振動の伝達を防止するとともに、これらの間に発生する衝撃を緩和して騒音の発生を防止する。
【００２３】
図１及び図２に示す軸箱９は、軸受１１を収容する部材であり、軸箱支持装置によって台車枠６の所定の位置に保持されている。軸箱９は、図２に二点鎖線で示すように、この軸箱９の上面部で防振ゴム８を位置決めし支持している。軸箱９は、図１及び図２に示す軸箱体１０と、軸受１１と、図２及び図３に示す前蓋１２と、ゴム蓋１３と、図２に示す軸端ナット１４と、油切り１５と、後蓋１６と、潤滑装置１７と、図２及び図３に示す密封構造１８などを備えている。軸箱９は、図１に示すように、車軸５ｂの両端部にそれぞれ配置されており、いずれも同一構造であり、以下では一方の端部側（図１に示す右側）の軸箱９について説明し、他方の端部側（図１に示す左側）の軸箱９については詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１及び図２に示す軸箱体１０は、軸箱９の本体部分を構成する主要部材である。軸箱体１０は、例えば、外観が円筒状の部材であり、アルミニウム合金鋳物又は鋳鋼である。軸箱体１０は、この軸箱体１０の内部に軸受１１を介して車軸５ｂの両端部が嵌め込まれている。
【００２５】
軸受１１は、車軸５ｂを回転自在に支持する部材であり、車軸５ｂの両端部を回転自在に支持する転がり軸受である。軸受１１は、図２に示すように、外輪１１ｃと内輪１１ｄとの間で転がる転動体１１ａと、この転動体１１ａを等間隔に保持する保持器１１ｂと、この保持器１１ｂの外側で回転する外輪１１ｃと、保持器１１ｂの内側で回転する内輪１１ｄと、スラスト荷重を受けるつば輪１１ｅなどを備えている。図１及び図２に例として示す軸受１１は、転動体１１ａとして円筒ころを２列配置した複列円筒ころ軸受であり、図２に示すように車軸５ｂのジャーナル部５ｃの外周面に嵌め込まれている。図１及び図２に示す軸受１１は、例えば、油又はグリースなどの潤滑剤が軸箱９の内部に充填された状態でシール材などによって密封された状態で使用されている軸受であり、車軸方向のアキシアル荷重（スラスト荷重）を内外輪のつばで受ける複列両つば付き円筒ころ軸受である。
【００２６】
図２及び図３に示す前蓋１２は、軸箱９の車軸５ｂの端部側を塞ぐ部材である。前蓋１２は、軸箱９の前面側の蓋として機能し、この前蓋１２の外周面が軸箱９の内周面に嵌め込まれている。前蓋１２は、図１に示すように、外観が円筒状の部材である。前蓋１２は、図２に示すように、この前蓋１２の外周部側に軸箱体１０の内周面と嵌合する外側フランジ部１２ａを備えており、この前蓋１２の内周部側にゴム蓋１３と嵌合する内側フランジ部１２ｂを備えている。前蓋１２は、図２及び図３に示すように、この前蓋１２の内周面と車輪５ａの端部の外周面との間に隙間を形成している。
【００２７】
図２及び図３に示すゴム蓋１３は、前蓋１２の開口部を塞ぐ部材である。ゴム蓋１３は、このゴム蓋１３の内周面（フランジ部）が前蓋１２の内側フランジ部１２ｂの外周面に嵌め込まれており、前蓋１２に着脱自在に装着されている。ゴム蓋１３は、圧力差緩和部２１を被覆する被覆部として機能するとともに、この圧力差緩和部２１を保護する保護部としても機能する。ゴム蓋１３は、このゴム蓋１３の内部で圧力差緩和部２１が伸縮可能なような高さで形成されており、前蓋１２に装着されたときに車両限界を超えない範囲内になるように高さが設定されている。ここで、車両限界とは、図１に示す車両２が直線又は曲線の軌道１上に停止しているときに、この車両２のどの部分も超えてはならない上下左右の限界である。ゴム蓋１３は、図２及び図３に示すように、空気流通部２２と異物排出部２３などを備えている。
【００２８】
図２に示す軸端ナット１４は、油切り１５との間に軸受１１を挟み込むことによってこの軸受１１を所定の位置に位置決めし固定する部材である。軸端ナット１４は、外観が円環状の部材であり、車軸５ｂの雄ねじ部５ｄと噛み合う雌ねじ部が内周面に形成されており、この車軸５ｂの端部に着脱自在に装着されている。
【００２９】
油切り１５は、軸受１１内の油が外部に漏れ出すのを防止する部材である。油切り１５は、外観が円筒状の部材である。油切り１５は、この油切り１５の内周面が車軸５ｂのちりよけ座５ｅの外周面に圧入されており、軸端ナット１４との間で軸受１１の内輪１１ｄを挟み込むことによって、軸箱９及び軸受１１を車軸５ｂの所定の位置に位置決めするとともに軸受１１に与圧を作用させる。
【００３０】
後蓋１６は、軸箱９の車輪５ａ側を塞ぐ部材である。後蓋１６は、外観が円筒状の部材である。後蓋１６は、軸箱９の背面側の蓋として機能し、この後蓋１６の内周面が油切り１５の外周面に嵌め込まれており、この後蓋１６の外周面が軸箱９の内周面に嵌め込まれている。
【００３１】
潤滑装置１７は、軸箱９の内部に潤滑剤を供給するとともにこの軸箱９の内部から潤滑剤を排出する装置である。潤滑装置１７は、軸箱９の内部に潤滑剤を供給するときにはこの潤滑剤が流入し軸箱９の内部から潤滑剤を排出するときにはこの潤滑剤を排出する流路１７ａと、流路１７ａの注入口にねじ込まれてこの注入口を開閉自在に塞ぐ栓１７ｂなどを備えている。
【００３２】
図２及び図３に示す密封構造１８は、軸箱９を密封する構造である。密封構造１８は、軸箱９の内部に軸受１１を収容した状態でこの軸箱９を密封しており、軸箱９の内部の空間Ｓ1を密封している。ここで、空間Ｓ1は、軸箱体１０、前蓋１２、ゴム蓋１３、軸端ナット１４、油切り１５、後蓋１６及びオイルシール１９によって囲まれる間隙部であり、その容積の一部を潤滑油又はグリースが占めている。密封構造１８は、図２に示すオイルシール１９と、Ｏリング２０Ａ，２０Ｂと、図２及び図３に示す圧力差緩和部２１と、空気流通部２２と、異物排出部２３などを備えている。
【００３３】
図２に示すオイルシール１９は、油切り１５と後蓋１６との間を密封する部材である。オイルシール１９は、油切り１５の外周面と後蓋１６の内周面との間に挟み込まれており、軸箱９の内部から外部に潤滑剤が漏れ出すのを防止するとともに、軸箱９の外部から内部に異物が侵入するのを防止する。
【００３４】
Ｏリング２０Ａは、軸箱体１０と前蓋１２との間を密封する部材であり、Ｏリング２０Ｂは軸箱体１０と後蓋１６との間を密封する部材である。Ｏリング２０Ａは、軸箱体１０の内周面と前蓋１２の外周面との間に挟み込まれており、Ｏリング２０Ｂは軸箱体１０の内周面と後蓋１６の外周面との間に挟み込まれている。Ｏリング２０Ａ，２０Ｂは、軸箱９の内部から外部に潤滑剤が漏れ出すのを防止するとともに、軸箱９の外部から内部に異物が侵入するのを防止する。
【００３５】
図２及び図３に示す圧力差緩和部２１は、軸箱９の内部を密封状態に維持しつつ、この軸箱９の内部とこの軸箱９の外部との間の圧力差を緩和する部分である。圧力差緩和部２１は、軸箱９の内部の圧力変動を緩和することによって、軸箱９の外部から内部に高湿度の空気、水分及び塵埃などの異物が侵入するのを防ぐとともに、軸箱９の内部から外部に潤滑剤が漏出するのを防ぐ。圧力差緩和部２１は、図３に示すように、軸箱９の内部とこの軸箱９の外部との間の圧力差に応じてこの軸箱９の容積を変化させる。圧力差緩和部２１は、図３（Ａ）に示すように、軸箱９の内部の圧力がこの軸箱９の外部の圧力よりも高くなったときには、この軸箱９の内部の容積が増加するように膨張する。一方、圧力差緩和部２１は、図３（Ｂ）に示すように、軸箱９の内部の圧力がこの軸箱９の外部の圧力よりも低くなったときには、この軸箱９の内部の容積が減少するように収縮する。
【００３６】
圧力差緩和部２１は、例えば、ゴム製又は合成樹脂製の薄膜であり、軸箱９の内部を空間Ｓ1と空間Ｓ2とに区画する境界膜として機能する。圧力差緩和部２１は、図３に示すように、軸箱９の容積が変化するように膨張及び収縮するエアバッグ構造を備えており、軸箱９の内部の圧力変動に応じて膨張及び収縮することによってこの軸箱９の内部の圧力変動を吸収する。圧力差緩和部２１は、空間Ｓ1の内圧が上昇すると空間Ｓ2側に突出して凸状に変化し、空間Ｓ1の内圧が下降すると空間Ｓ1側に突出して凹状に変化する。圧力差緩和部２１は、図２及び図３に示すように、この圧力差緩和部の外周部がゴム蓋１３の内周面に隙間なく全域で接着又は一体成型によって固定されている。圧力差緩和部２１は、図３に示すように、この圧力差緩和部２１が収縮したときにこの圧力差緩和部２１が車軸５ｂの端部と接触しないように、ゴム蓋１３の内周面に位置決めされ取り付けられている。圧力差緩和部２１は、この圧力差緩和部の損傷を防ぐゴム蓋１３によって被覆されており、ゴム蓋１３との間に所定の間隙部を形成している。
【００３７】
図２及び図３に示す空気流通部２２は、圧力差緩和部２１の外側とゴム蓋１３の内側との間の空間Ｓ2に空気が流通する部分である。空気流通部２２は、ゴム蓋１３を貫通する貫通孔であり、このゴム蓋１３の前部に複数形成されている。空気流通部２２は、空間Ｓ2内の圧力によって圧力差緩和部２１が膨張及び収縮し難くなるのを防ぐ空気出入用の貫通孔である。ここで、空間Ｓ2は、ゴム蓋１３と空気流通部２２とによって囲まれる空隙部である。空気流通部２２は、図３（Ａ）に示すように、圧力差緩和部２１が膨張するときには空間Ｓ2から外部に空気を排出させ、図３（Ｂ）に示すように、圧力差緩和部２１が収縮するときには空間Ｓ2に外部から空気を流入させる。
【００３８】
図２及び図３に示す異物排出部２３は、空気流通部２２から空間Ｓ2に侵入する異物をこの空間Ｓ2から排出する部分である。異物排出部２３は、ゴム蓋１３を貫通する貫通孔であり、このゴム蓋１３の下部（空間Ｓ2の底部）に形成されている。空気流通部２２は、水又は塵埃などの異物が空気流通部２２から空間Ｓ2に侵入したときに、この異物を空間Ｓ2から外部に排出する異物排出用の貫通孔である。
【００３９】
次に、この発明の第１実施形態に係る軸受の密封構造の作用を説明する。
図１に示す車両２が軌道１上を走行すると、図１及び図２に示す軸箱９の温度が上昇して軸箱９の内部の空間Ｓ1の圧力が上昇する。一方、図１に示す車両２が軌道１上で停止すると、図１及び図２に示す軸箱９の温度が下降して軸箱９の内部の空間Ｓ1の圧力が下降する。また、図１に示す車両２が曲線区間を走行すると、車軸５ｂと軸受１１との相対位置が変動して空間Ｓ1の圧力が変動する。例えば、図２に示す車軸５ｂの端部側に軸受１１が移動すると空間Ｓ1の容積が小さくなってこの空間Ｓ1の圧力が上昇し、車軸５ｂの端部側とは反対側に軸受１１が移動すると空間Ｓ1の容積が大きくなってこの空間Ｓ1の圧力が下降する。図２に示す軸箱９の空間Ｓ1の圧力が変動すると、オイルシール１９が変形してオイルシール１９の腹部が油切り１５の外周面や後蓋１６の内周面と接触して異常発熱することがある。
【００４０】
図２に示す軸箱９の温度が上昇して空間Ｓ1の圧力が上昇し、軸箱９の内部と軸箱９の外部との間の圧力差が増加すると、図３（Ａ）に示すように空間Ｓ1の圧力変動に応じて圧力差緩和部２１が膨張して空間Ｓ1の容積が増加する。その結果、軸箱９の空間Ｓ1の圧力変動が緩和されて、軸箱９の内部から外部に潤滑剤が漏れ出すのを圧力差緩和部２１が防止する。圧力差緩和部２１が膨張すると軸箱９の空間Ｓ2の圧力が上昇しようとするが、空気流通部２２を通じて空間Ｓ2内の空気が軸箱９の外部に排出されるため、圧力差緩和部２１の膨張が妨げられることがない。
【００４１】
一方、図２に示す軸箱９の温度が下降して空間Ｓ1の圧力が下降し、軸箱９の内部と軸箱９の外部との間の圧力差が減少すると、図３（Ｂ）に示すように空間Ｓ1の圧力変動に応じて圧力差緩和部２１が収縮して空間Ｓ1の容積が減少する。その結果、軸箱９の空間Ｓ1の圧力変動が緩和されて、軸箱９の外部から内部に異物が侵入するのを圧力差緩和部２１が防止する。圧力差緩和部２１が収縮すると軸箱９の空間Ｓ2の圧力が下降しようとするが、空気流通部２２を通じて空間Ｓ2内に軸箱９の外部から空気が流入するため、圧力差緩和部２１の収縮が妨げられることがない。
【００４２】
図１に示すように、車両２が軌道１上を走行するときにバラストなどが軸箱９に衝突しても、圧力差緩和部２１をゴム蓋１３が被覆するため圧力差緩和部２１にバラストなどが衝突して破損するのをゴム蓋１３が阻止し、圧力差緩和部２１がゴム蓋１３によって保護される。車両基地などで車両２を洗浄するときや圧力差緩和部２１が収縮するときに、洗浄用洗剤、洗浄用水蒸気、水又は塵埃などの異物が軸箱９の空間Ｓ2に空気流通部２２を通じて軸箱９の外部から侵入しても、異物排出部２３を通じて空間Ｓ2からこの異物が軸箱９の外部に排出される。
【００４３】
この発明の第１実施形態に係る軸受の密封構造は、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、軸箱９の内部を密封状態に維持しつつ、この軸箱９の内部とこの軸箱９の外部との間の圧力差を圧力差緩和部２１が緩和する。このため、軸箱９の内部と外部とを隔絶した状態にしつつ、軸箱９の内部と外部との間に圧力差が発生するのを防ぐことができる。例えば、この第１実施形態では、軸箱９の内外の空気を隔絶した状態でエアバッグ構造のような圧力差緩和部をゴム蓋１３に設けることができる。その結果、水分や塵埃などの異物が軸箱９の内部に直接侵入するのを抑制することができるとともに、高湿度の空気が軸箱９の内部に混入して軸箱９の内部に水が浸入するのを抑制することができる。
【００４４】
(2) この第１実施形態では、圧力差緩和部２１が圧力差に応じて軸箱９の容積を変化させる。このため、軸箱９の内部の圧力変動を圧力差緩和部２１によって吸収することができ、軸箱９の内部に水分や塵埃などの異物が直接侵入して軸受１１が異常状態になるのを防ぐことができる。
【００４５】
(3) この第１実施形態では、軸箱９の容積が変化するように膨張及び収縮するエアバッグ構造を圧力差緩和部２１が備えている。このため、簡単なエアバッグ構造によって軸箱９の内部の圧力変動を緩和することができる。
【００４６】
(4) この第１実施形態では、圧力差緩和部２１の損傷を防ぐゴム蓋１３によってこの圧力差緩和部２１が被覆される。このため、例えば、車両２の台車４などに付着した着雪が軌道１上に落下したときに、この軌道１から跳ね上がるバラストが圧力差緩和部２１に直接衝突するのをゴム蓋１３によって防ぐことができるとともに、この圧力差緩和部２１をゴム蓋１３によって保護することができる。
【００４７】
(5) この第１実施形態では、圧力差緩和部２１の外側とゴム蓋１３の内側との間の空間Ｓ2に空気流通部２２が空気を流通する。このため、圧力差緩和部２１が膨張及び収縮するときにこの圧力差緩和部２１とゴム蓋１３との間の空間Ｓ2内に空気を吸排気することができ、この空間Ｓ2内に空気圧によって圧力差緩和部２１が伸縮し難くなるのを防ぐことができる。
【００４８】
(6) この第１実施形態では、空気流通部２２から空間Ｓ2に侵入する異物をこの空間Ｓ2から異物排出部２３が排出する。このため、洗浄水や雨水などの異物が空気流通部２２から空間Ｓ2内に侵入したときに、異物排出部２３を通じて軸箱９の外部にこの異物を容易に排出することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
以下では、図１〜図３に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
図４〜図６に示す密封構造１８は、異常発熱告知部２４などを備えている。異常発熱告知部２４は、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、この軸箱９の内部の異常発熱を告知する部分である。異常発熱告知部２４は、例えば、図４に示すオイルシール１９の腹部が油切り１５の外周面や後蓋１６の内周面と接触して異常発熱したようなときや、何らかの理由により軸受１１が潤滑不良になり異常発熱したときに、軸箱９の内部の異常発熱を告知してこの軸箱９の内部の異常状態の発生について注意を喚起する。異常発熱告知部２４は、車両２の点検及び整備などを実施する作業者が軸箱９の内部の異常発熱を視覚によって確認可能なように告知する。異常発熱告知部２４は、図４〜図６に示す収縮体２４ａと、排出口２４ｂと、図６に示す流路２４ｃと、開通予定部２４ｄなどを備えている。
【００５０】
図４〜図６に示す収縮体２４ａは、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、圧力差緩和部２１と加圧接触して収縮する部分である。収縮体２４ａは、図４に示すように、軸箱９の内部が異常高圧値に達するまでは圧力差緩和部２１と非接触である。収縮体２４ａは、図５及び図６に示すように、圧力差緩和部２１が膨張して軸箱９の内部が異常高圧値に達すると、この圧力差緩和部２１と接触して押圧される。収縮体２４ａは、例えば、ゴム製又は合成樹脂製の袋体であり、圧力差緩和部と２１と接触することによって収縮して容積が小さくなる。
【００５１】
図４〜図６に示す着色剤Ｃは、収縮体２４ａに収容される物質である。着色剤Ｃは、例えば、視覚によって容易に確認可能なように赤色に着色されたペースト又は粘液である。着色剤Ｃは、図５に示すように、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達するとゴム蓋１３の外部に漏出してこのゴム蓋１３の表面に沿って流出する。
【００５２】
図４〜図６に示す排出口２４ｂは、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、軸箱９の外部に排出する部分である。排出口２４ｂは、ゴム蓋１３を貫通する貫通孔であり、このゴム蓋１３の前部に形成されている。図６に示す流路２４ｃは、収縮体２４ａと排出口２４ｂとを接続する管路である。流路２４ｃは、例えば、可撓性を有するゴム製又は合成樹脂製の細管であり、ゴム蓋１３の裏面に沿って配管されている。
【００５３】
開通予定部２４ｄは、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに流路２４ｃを開通させる部分である。開通予定部２４ｄは、流路２４ｃの内周面の一部を接合することによってこの流路２４ｃを閉塞している。開通予定部２４ｄは、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達して収縮体２４ａ及び流路２４ｃの内部の着色剤Ｃの圧力が上昇すると、この着色体が流路２４ｃの内周面の接合部を押し広げてこの流路２４ｃを開通させる。
【００５４】
次に、この発明の第２実施形態に係る軸受の密封構造の作用を説明する。
図４に示す軸箱９の内部の温度が上昇して空間Ｓ1の圧力が上昇すると圧力差緩和部２１が膨張する。図５に示すように、軸箱９の内部の温度がさらに上昇して空間Ｓ1の圧力が異常高圧値に達すると、圧力差緩和部２１が収縮体２４ａと加圧接触して収縮体２４ａが圧縮され、収縮体２４ａ及び流路２４ｃの内部の着色剤Ｃが加圧される。このため、図６に示す開通予定部２４ｄに向かって着色剤Ｃが押し出されてこの開通予定部２４ｄを着色剤Ｃが押し開き、図５に示すように収縮体２４ａから排出口２４ｂに向かって着色剤Ｃが流路２４ｃを流れ、排出口２４ｂから着色剤Ｃが流出する。その結果、排出口２４ｂからゴム蓋１３の表面に沿って着色剤Ｃが流れ落ち、ゴム蓋１３の表面が赤色に着色されるため、軸箱９の内部の異常発熱を作業者が容易に把握する。
【００５５】
この発明の第２実施形態に係る軸受の密封構造には、第１実施形態の効果に加えて、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、この軸箱９の内部の異常発熱を異常発熱告知部２４が告知する。このため、軸箱９の内部が異常状態であることを容易に知らせることができる。
【００５６】
(2) この第２実施形態では、軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、収縮体２４ａが圧力差緩和部２１と加圧接触して収縮し、この軸箱９の内部の圧力が異常高圧値に達したときに、この収縮体２４ａの内部の着色剤Ｃをこの軸箱９の外部に排出口２４ｂが排出する。このため、外部から観察しただけでは把握が困難である軸箱９の内部の異常状態をこの軸箱９の外部から容易に把握することができる。
【００５７】
（第３実施形態）
図７に示す軸箱９は、図２〜図６に示すゴム蓋１３と、図２〜図５に示す空気流通部２２と、異物排出部２３などを備えておらず、図７に示すように前蓋１２と圧力差緩和部２１とが一体化されている。前蓋１２は、この前蓋１２の内側フランジ部１２ｂに圧力差緩和部２１が取り付けられている。圧力差緩和部２１は、前蓋１２の開口部を塞ぐように内側フランジ部１２ｂに接着又は一体成型によって固定、又は内側フランジ部１２ｂに着脱自在に装着されている。圧力差緩和部２１は、図７に二点鎖線で示すように、空間Ｓ1の内圧が上昇すると前蓋１２の端部から外側に突出して凸状に変化し、空間Ｓ1の内圧が下降すると前蓋１２の端部から内側に突出して凹状に変化する。この発明の第３実施形態には、第１実施形態と同様の効果がある。
【００５８】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
(1) この実施形態では、鉄道車両の軸受１１の密封構造１８を例に挙げて説明したが、鉄道車両の軸箱９に限定するものではない。例えば、発電所のタービンなどの回転軸を支持する軸受の密封構造や、車軸５ｂを駆動する主電動機の軸受の密封構造についてもこの発明を適用することができる。また、この実施形態では、軸受１１がころ軸受である場合について説明したが、軸受１１が玉軸受である場合についてもこの発明を適用することができる。さらに、この実施形態では、軸受１１が複列両つば付き円筒ころ軸受である場合を例に挙げて説明したが、複列円筒ころ軸受、つば付き円筒ころ軸受、複列円錐ころ軸受又は球面ころ軸受についてもこの発明を適用することができる。
【００５９】
(2) この実施形態では、圧力差緩和部２１を軸箱９の内部に取り付ける場合を例に挙げて説明したが、この圧力差緩和部２１が破損しないようにこの圧力差緩和部２１を軸箱９の外部に取り付けることもできる。また、この第３実施形態では、圧力差緩和部２１を取り付けるゴム蓋１３がゴム製である場合を例に挙げて説明したが、このゴム蓋１３の一部又は全部を金属製にすることもできる。さらに、この第３実施形態では、流路２４ｃの内周面の一部を接合して開通予定部２４ｄを形成する場合を例に挙げて説明したが、流路２４ｃの内周面や排出口２４ｂに薄膜を形成し異常発熱時に着色剤Ｃによってこの薄膜を破るようにすることもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１  軌道
１ａ  レール
２  車両（鉄道車両）
３  車体
４  台車
５  輪軸
５ａ  車輪
５ｂ  車軸
６  台車枠
７  軸ばね
８  防振ゴム
９  軸箱（収容部）
１０  軸箱体
１１  軸受
１２  前蓋
１３  ゴム蓋（被覆部）
１４  軸端ナット
１５  油切り
１６  後蓋
１７  潤滑装置
１８  密封構造
１９  オイルシール
２０Ａ，２０Ｂ  Ｏリング
２１  圧力差緩和部
２２  空気流通部
２３  異物排出部
２４  異常発熱告知部
２４ａ  収縮体
２４ｂ  排出口
２４ｃ  流路
２４ｄ  開通予定部
Ｓ1，Ｓ2  空間
Ｃ  着色剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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