JP2005315308A

JP2005315308A - 鉄道車両軸受密封装置

Info

Publication number: JP2005315308A
Application number: JP2004132365A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Noguchi; 猛野口
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】耐摩耗性が高く、コストが低く、かつ密封性能の高い鉄道車両軸受密封装置を提供。
【解決手段】車軸１に軸受内輪３、油切り即ちシールウェアリング５が嵌合されており、軸受内輪３の外方には軸箱２に組み付けられた軸受外輪４が装着されている。またシールウェアリング５の外周には同じく軸箱２に組み付けられた弾性体シール７が装着され、シールウェアリング５の外周のシールリップ７ａとの摺動部の表層にはSiO₂や Al₂O₃より硬いコーティング膜９ａ、例えばＴｉＮやＴｉＣＮのコーティング膜が、膜厚が３μ（２〜４μであってもよい）施されている。またコーティング膜９ａの直下には硬質クロムメッキ９ｂの下地が施されている。
【選択図】図２

Description

本発明は車軸に嵌合された軸受の側面に弾性体シールを配置し、同じく車軸に嵌合された油切り、即ちシールウェアリングの外周に上記弾性体シールのシールリップを摺動させて軸受内を密封する鉄道車両軸受の密封装置の構造に関する。

従来の鉄道車両軸受装置において、シールウェアリングには、例えば特許文献１に示すように、弾性体シールのシールリップ摺動面にセラミックス溶射の表層とセラミックスより靭性の大きな材料からなる Ni-Al系材料の下地層の２層の皮膜を施し、耐摩耗性を高め、表面にクラックの発生するのを防止していた。又、他の鉄道車両軸受密封装置では、例えば特許文献２に示すように、シールウェアリングのシールリップ摺動面に窪みを設け、その窪みにセラックス溶射層を埋め込んで、セラミックス層のはく離を防止し、かつシールウェアリング面取り部の幾何学的形状を良くして弾性体シールの装着を円滑にした。
実用新案第２５９２８２５号公報特開平８−７４８６６号公報実開昭５９−５９５７２号公報

しかし、特許文献１に記載のものではシールウェアリングの外周にセラミックスを溶射するので、面取り部の幾何学的形状が悪くなって、弾性体シール装着時にシールリップが損傷するという課題があり、かつセラミックス溶射したセラミックス溶射層はポーラスな状態なので、下地層も溶射等ポーラスな状態となる方法で形成させた場合は母材の錆が表面に浮き出て最悪の場合は軸箱内から潤滑油が漏れ出すという課題が発生するが、かかる課題の発生を防止する方法については何ら示唆されていない。又、特許文献２に記載のものでは溶射後セラミックス溶射層を研削仕上げするが、セラミックス層は硬いため、特殊な砥石により長時間かけて加工しなければならず、加工コストが高いという問題があり、かつセラミックス溶射層１層のみのため、母材の錆が浮き出てくる度合いがより顕著となる課題もあった。更に、特許文献３には、鉄道車両軸受装置用ではないが、工作機スピンドル軸での切削油をシールするシーリング部材などのシールリップに摺接する相手方部品の表面部にセラミックコーティングを施したものが開示されているが、セラミックコーティングの材質、下地層の処理などについては何も開示されていない。

本発明の課題は、前述した課題に鑑みて、耐摩耗性が高く、コストが低く、かつ密封性能の高い鉄道車両軸受密封装置を提供することにある。

このため本発明によると、車軸に嵌合された軸受の側面に弾性体シールを配置し、同じく車軸に嵌合された油切り、即ちシールウェアリング、の外周に上記弾性体シールのシールリップを摺動させて軸受内を密封する鉄道車両軸受装置において、上記シールウェアリングのシールリップ摺動面にコーティング膜による表層と硬質クロムメッキによる下地層とからなる２層の皮膜を施したことを特徴とする鉄道車両軸受密封装置によって上述の本発明の課題を解決した。

本発明では、シールウェアリングの弾性体シールリップ摺動面とそれに隣接する面取り部に、薄いコーティング膜を施したので、コーティング処理前に行った機械加工仕上げの幾何学的形状は保たれ、従来技術より円滑に弾性体シールを挿入でき、セラミックス溶射後の面取り部の幾何学的形状不良による弾性体シール装着時のシールリップ損傷はなくなるという効果を奏し、またコーティング処理後の機械加工仕上げは不要なので、従来技術よりシールウェアリング加工コストを低減でき、更に直下の硬質クロムメッキや封孔処理により、従来技術より防錆性能が高まり、装置の密封性能が向上するという効果も奏する鉄道車両軸受密封装置を提供するものとなった。

本発明を実施するための最良の形態につき、図面を参照して説明する。図１は本発明を実施するための最良の形態の油潤滑式鉄道車両軸受の軸箱断面概略図、図２は図１のシールウェアリング５周辺の要部拡大断面図を示す。図１において、車軸１に軸受内輪３、油切り即ちシールウェアリング５が嵌合されており、車軸１の端面側の軸ナット６により車軸１に固定され、軸受内輪３の外方にはころ３ａを介して軸箱２に組み付けられた軸受外輪４が装着されている。またシールウェアリング５の外周には同じく軸箱２に組み付けられた弾性体シール７が装着され、軸受を潤滑するために封入された一定量の油８が軸箱内に密封されている。図２において弾性体シール７のシールリップ７ａの内側に配置されたコイルバネ７ｂにより、常時一定の力でシールリップ７ａとシールウェアリング５を押さえており、摺動接触時間の経過と共にシールウェアリング５の外周を摩耗させようとする。弾性体シール７のシールリップ７ａ自身がシールウェアリング５を削って摩耗させるのではなく、シールリップ７ａとシールウェアリング５との摺接部に介在する異物、たとえばSiO₂や Al₂O₃がシールウェアリング５を削り、弾性体シール７のシールリップ７ａは異物を保持する役割を果たしている。

作動状態では、この状態で車軸１が回転すると、シールウェアリング５も車軸１といっしょに回転するので、軸箱２に組み付けられた弾性体シール７のシールリップ７ａとシールウェアリング５の外周とは摺動接触することになる。本発明ではシールウェアリング５の外周のシールリップ７ａとの摺動部の表層には上記SiO₂や Al₂O₃より硬いコーティング膜９ａ、例えばＴｉＮやＴｉＣＮのコーティング膜が、膜厚が３μ（２〜４μであってもよい）施されている。またコーティング膜９ａの直下には硬質クロムメッキ９ｂによる下地層が施されている。コーティング膜９ａはセラミックス溶射層と同様なポーラス状態なので、母材の錆が浮き出てくるため、直下に硬質クロムメッキ９ｂを施すことにより、錆が浮き出るのを防ぐことができる。硬質クロムメッキの層は、膜厚が数10μｍである。尚、約 100μｍといった厚めに硬質クロムメッキ処理被覆した後、シールリップ７ａ摺動面及び隣接する面取り部を、機械加工により数10μｍ程度の厚さに簡単な機械加工仕上げを施してもよい。硬質クロムメッキの層は数10μｍ程度の厚さがあれば、十分錆が浮き出るのを防ぐことができる。その後コーティング処理を行うが、コーティング膜９ａの厚さは数μなので、処理前の幾何学的形状は保たれ、特許文献２に記載のような特殊な砥石による長時間のコーティング処理後の仕上げをする機械加工仕上げも不要とななる。また隣接する面取り部にもコーティング膜は形成されるが、同様に処理前の幾何学的形状は保たれるので、弾性体シール７を円滑に装着できる。

かかる構成によれば、従来技術のように、セラミックス溶射後の面取り部の幾何学的形状不良による弾性体シール装着時のシールリップ損傷はなくなる。また幾何学的形状不良を修正するための、特許文献２に記載のような特殊な砥石による長時間のコーティング処理後の仕上げをする機械加工仕上げも不要となり、シールウェアリングのコストを低減できる。更には母材の錆が浮き出てくることもなくなる。
なお本発明がグリース潤滑方式の鉄道車両軸受にも適用できることはいうまでもない。〔本発明の最良の実施形態の効果〕

本発明の最良の実施形態では、シールウェアリングの弾性体シールリップ摺動面とそれに隣接する面取り部に、薄いコーティング膜を施したので、コーティング処理前に行った機械加工仕上げの幾何学的形状は保たれ、従来技術より円滑に弾性体シールを挿入でき、セラミックス溶射後の面取り部の幾何学的形状不良による弾性体シール装着時のシールリップ損傷はなくなるという効果を奏し、またコーティング処理後の機械加工仕上げは不要なので、従来技術よりシールウェアリング加工コストを低減でき、更に直下の硬質クロムメッキにより、従来技術より防錆性能が高まり、装置の密封性能が向上するという効果も奏する鉄道車両軸受密封装置を提供するものとなった。

好ましくは、前記コーティング膜は、ＴｉＮ又はＴｉＣＮコーティング膜からなり、膜厚が２〜４μであってもよい。又、前記硬質クロムメッキの層は、約 100μｍといった厚めに硬質クロムメッキ処理被覆した後、シールリップ７ａ摺動面及び隣接する面取り部を、機械加工により数10μｍ程度の厚さに簡単な機械加工仕上げを施してもよい。尚、本発明がグリース潤滑方式の鉄道車両軸受にも適用できることはいうまでもない。

本発明を実施するための最良の形態の油潤滑式鉄道車両軸受の軸箱断面概略図。図１のシールウェアリング５周辺の要部拡大断面図を示す。

符号の説明

１車軸
２軸箱体
３車軸軸受内輪
４車軸軸受外輪
５シールウェアリング
７弾性体シール
７ａシールリップ
９ａ表層コーティング膜
９ｂ下地硬質クロムメッキ層

Claims

車軸に嵌合された軸受の側面に弾性体シールを配置し、同じく車軸に嵌合された油切り、即ちシールウェアリング、の外周に上記弾性体シールのシールリップを摺動させて軸受内を密封する鉄道車両軸受装置において、上記シールウェアリングのシールリップ摺動面にコーティング膜による表層と硬質クロムメッキによる下地層とからなる２層の皮膜を施したことを特徴とする鉄道車両軸受密封装置。
前記コーティング膜は、ＴｉＮ又はＴｉＣＮコーティング膜からなり、膜厚が２〜４μであることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両軸受密封装置。
前記硬質クロムメッキの層は、約 100μｍといった厚めに被覆した後、機械加工により数10μｍ程度の厚さに機械加工仕上げされたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の鉄道車両軸受密封装置。