JP2813116B2 - 潤滑部の密封装置 - Google Patents

潤滑部の密封装置

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JP2813116B2 JP5250269A JP25026993A JP2813116B2 JP 2813116 B2 JP2813116 B2 JP 2813116B2 JP 5250269 A JP5250269 A JP 5250269A JP 25026993 A JP25026993 A JP 25026993A JP 2813116 B2 JP2813116 B2 JP 2813116B2
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俊彦 市橋
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Idemitsu Kosan Co Ltd
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  • Lubricants (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は潤滑部の密封装置に関
し、詳しくは高速走行する車輌や産業用高速回転機械等
の回転軸を有する潤滑部の密封装置に係り、特に周速2
0m/秒以上の高速高回転軸、さらには40m/秒を越
えるような超高速高回転軸においても長期間潤滑油の漏
洩を防止できる密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高速高回転をする車輌(鉄道,自
動車)、産業用高速回転機械(モーター,減速機,ター
ボ機械)の潤滑部の密封装置においては、接触形オイル
シール部材を適用することは困難であった。その理由
は、オイルシール部材と軸の接触部分での摩擦熱による
発熱のため、従来の潤滑油ではスラッジ化してシールリ
ップ部に損傷を与え、早期に油漏れを起こすことにあっ
た。そこで、もっぱら短期に更油してスラッジ化を防止
するか、接触シール部材の使用を回避し、非接触形シー
ル部材を用いて若干の油もれを許容するしかなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、より高
速高回転の運転が要求されるに伴い、従来油の短期更油
では対応しきれず、また非接触形シール部材では高速回
転による内部の潤滑油のミスト化が原因で一層の漏洩が
多くなり実用に耐えない。また、特にシール内外(潤滑
油側及び外気側)での圧力差を生じるような環境におい
ては、潤滑油の漏洩が顕著となり、機械の損傷や油漏洩
による環境への悪影響が問題となっていた。本発明は、
上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とする
ところは、高速高回転軸等を有する潤滑部に配置されて
いるオイルシール部材から、潤滑油の漏洩がなく、長期
にわたり安定して密封機構を維持することができる潤滑
部の密封装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、基油の%CA が5以下で、完成品の
窒素含有量が0.02〜0.3重量%であり、かつ100℃
における動粘度が2〜30cStである潤滑油と、高速
で回転する軸に具備するオイルシール部材とを組み合わ
せて構成したことを特徴とする潤滑部の密封装置であ
る。また、このオイルシール部材のリップ部(接触部)
は、好ましくはフッ素系樹脂,ナイロンまたはシリコー
ンの材質からなる。さらに、上記密封装置では、オイル
シール部材と非接触形シール部材を組み合わせて配置し
たり、あるいは個々に使用して前記潤滑油を充填しても
よい。
【0005】
【作用】オイルシール部材には種々の形状のものがあ
り、その詳細な説明はJISB2402に示されてい
る。オイルシール部材が使用される一例としては歯車装
置があり、この歯車装置内を循環する潤滑油が部外に漏
れないように前記オイルシール部材が設けられており、
オイルシール部材のリップ部が軸に接触している。そし
て、ここに使用される潤滑油は、次に示す基油に、所望
により窒素系添加剤などの各種成分を配合することによ
り生成される。
【0006】基油 100℃での動粘度が2〜30cStの鉱油および/ま
たは合成油であれば、特に制限はないが、%CA が5以
下のものを使用する。%CA が5を超えるものであると
スラッジの発生が多くなり、発生したスラッジがシール
リップ部を損傷し油もれ発生原因となり、さらには当該
機器を破損に至らしめる。なお、%CAはndM法で測
定した値である。鉱油の具体例としては、パラフィン系
原油,中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸
留するか、又は常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られ
る留出油を、常法にしたがって精製することによって得
られる精製油などを挙げることができる。一方、合成油
としては、例えばオレフィンの重合物や共重合物、二塩
基酸エステル,ポリグリコール,ヒンダードエステル,
アルキルベンゼンなどが挙げられる。該基油としては、
鉱油及びポリα−オレフィンなどのオレフィン重合物が
好適である。また、本発明においては、上記鉱油や合成
油は一種用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用い
てもよい。 窒素系添加剤 種々の窒素系添加剤を用いることができる。特に窒素系
酸化防止剤,窒素系分散剤またはそれらの混合物が好ま
しい。ここで窒素系酸化防止剤としては、ジフェニルア
ミンまたはアルキル化ジフェニルアミンやフェニルαナ
フチルアミンを挙げることができる。また、窒素系分散
剤としては、アルキルまたはアルケニルコハク酸イミ
ド,ホウ素含有アルキルまたはアルケニルコハク酸イミ
ドがあり、これらを単独または混合して使用することが
好ましい。さらに、マンニッヒ塩基や酸アミドを挙げる
こともできる。なお、この窒素系添加剤は、潤滑油中の
窒素含有量が0.02〜0.3重量%、好ましくは0.05〜
0.2重量%になるように配合すべきである。ここで、0.
02重量%未満では所望する効果を奏することはでき
ず、逆に0.3重量%を超えると効果は飽和するととも
に、極圧性の低下を招く。 その他成分 その他成分は、必要に応じて加えるべき成分であり、例
えば酸化防止剤(フェノール系,ZnDTPなど),清
浄分散剤(スルホネートなど),極圧剤(硫化オレフィ
ン,硫化油脂等の硫黄系化合物、リン酸エステル及びそ
のアミノ塩、五硫化リン系化合物等のリン系化合物)を
挙げることができる。
【0007】このような潤滑油を密封装置に使用するに
至った理由としては、従来潤滑油を使用した場合の次に
示す環境条件による。 回転軸の周速 リップ型を始めとする接触形のオイルシールは、回転軸
の周速が10m/秒を越えるような高速回転部に使用す
ると、軸とシールの摩擦による発熱を起こし、潤滑油が
スラッジ化して、シール部の損傷に至るため従来用いる
ことができず、非接触形シール部材のみが使用されてい
た。特に多数の旅客や貨物を運ぶ鉄道車輌では、フェイ
ルセーフの観点からも非接触形シール部材が多用されて
いる。 圧力差 上記の非接触形シール部材、特にラビリンスシールで
は、シール内外(潤滑油側と大気側)に圧力差を有する
環境下、例えば高速走行する車輌のすれちがい時やトル
ネル進入・進行時などに発生する圧力差によって、多量
の潤滑油の漏洩を生じ、潤滑・冷却不足を起こし当該機
器の損傷に至る場合もある。
【0008】一方、本発明の潤滑油とリップ型オイルシ
ール部材を用いた密封装置は、高周速回転軸、特に20
m/秒以上、さらに40m/秒を越えるような場合にお
いても、スラッジが発生しにくく、長期間安定して密封
機構を維持できるものである。このため、特に高速鉄道
車輌の台車のギヤボックスやレース用自動車,産業用高
速モーター,減速機,ターボ機械などに有効に使用でき
る。また、オイルシール部材の内外(潤滑側と外気側)
の圧力差が存在する条件下で使用できる。以下、本発明
の実施例を、図面に基づいて詳述する。
【0009】
【実施例】図1は本発明にかかる一実施例を示す説明図
であり、1はオイルシール部材,2は歯車箱のフレー
ム,3は軸,4は固定板,5はボルト,6は潤滑油流
路,Aは歯車箱内側,Bは大気側であり、オイルシール
部材1はフレーム2に嵌着され、固定板4によって遊動
しないように係止され、軸3にリップ部1aが接触する
ような状態でオイルシール部材1が挿入されている。こ
こで、オイルシール部材1のリップ部1aは、フッ素系
樹脂,ナイロンまたはシリコーンなどの耐熱性の材料か
らなり、また図ではオイルシール部材1のみとなってい
るが、メカニカルシール部材、あるいは非接触形シール
部材(通常のラビリンスシール部材)と組み合わせても
よい。
【0010】本装置の使用による潤滑油は、該潤滑油の
主成分である基油の%CA が5以下であるとともに、潤
滑油中の窒素含有量が0.02〜0.3重量%、100℃で
の動粘度が2〜30cStのものである。このような性
状を有する潤滑油の実施例を、比較例と対比して表1〜
表4に示すことによって説明し、もって本発明の優れた
効能を明らかにする。以下の実施例及び比較例で行った
各評価方法は下記の通りである。 (1)ndM法により測定した。なおこの基油にはS−
P系極圧剤を配合した。 (2)スラッジの発生 JISK 2514−3−1(内燃機関用潤滑油酸化安
定度(ISOT))に準拠した。ただし試験温度は15
0℃、試験時間は96時間、スラッジ量はASTMD8
93のB法n−ペンタン不溶解分で評価した。 (3)シール耐久性 オイルシール耐久試験で油もれ発生までの時間で評価し
た(軸偏心0.2mmTIR,軸周速30m/秒)。なお
この時間が、2000時間以上で良好と判定した。 (4)極圧性(チムケン値) JISK 2519の潤滑油耐荷重能試験方法に準拠し
て行った。
【0011】
【表1】 上表より、基油の%CA が5を越せば、スラッジの発生
が著しく多くなり、シール耐久性が急激に悪化すること
がわる。
【表2】 上表より、潤滑油の窒素含有量が0.02wt% 未満では、
スラッジの発生が著しく多くなり、シール耐久性も急激
に悪化し、また、窒素含有量が0.3wt% を超えれば、本
願発明におけるスラッジ発生防止とシール耐久性の効果
は飽和するとともに、一方では極圧性の低下を招くこと
がわかる。
【0012】
【表3】 上表より、潤滑油の100℃での動粘度が2cSt未満
或いは30cStを超える場合には、シール耐久性が著
しく低下することがわかる。すなわち、100℃での動
粘度が2cSt未満であれば、低粘度の基油がシールに
悪影響を与え、早期にシール部より油漏れを生じるので
あり、一方、30cStを超えれば、ギヤ部での攪拌抵
抗による発熱によって油温が上昇し、油の耐久寿命およ
びシール部の耐久性が著しく低下している。
【表4】 注)* 試験開始直後より油もれが発生した。
【0013】また、以上の実験結果から下記のことが分
かる。 潤滑油(基油の%CA が5以下)の窒素含有量を0.0
2〜0.3重量%とすることで潤滑油中にスラッジの発生
が無く、リップ型オイルシール部材と組み合わせること
で油もれが防止できる(実施例1,3,13など参
照)。 基油の%CA が5以下であり、窒素含有量が0.3重量
%以下であっても、ラビリンスシール部材のみでは油も
れが発生する(比較例7参照)。 窒素含有量が0.01重量%と少なすぎる場合には、潤
滑油中にスラッジが発生しリップ型オイルシール部材を
用いても油もれが発生する(比較例3参照)。 基油の%CA が5を超えると、リップ型オイルシール
部材を用いても、多量のスラッジが発生し、シールが損
傷を受け早期油もれに至る(比較例2参照)。 以上説明した成分の潤滑油を、歯車箱内側Aに注入し、
軸3を高速回転せしめると、潤滑油の温度は次第に上昇
して粘性が下り、潤滑油は潤滑油流路6に流れ込む。オ
イルシール部材1のリップ部1aは軸3の表面に接触し
ているが、リップ部1aは耐熱性のものが使用され、ま
た本発明の潤滑油が使用されているので、シールの耐久
性に優れた効果を発揮し、軸3が高速回転していても潤
滑油が大気側Bに漏れることは極めて少ない。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
に示すような効果を奏する。 (1)高速高回転部に用いた潤滑油の漏洩を防止する。 (2)長時間にわたり安定して密封機構を維持する。 (3)特に大きな圧力差のある使用条件下において潤滑
油の漏洩を完全に防止する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる潤滑部の密封装置の一実施例を
示す説明図である。
【符号の説明】
1・・・オイルシール部材 2・・・フレーム 3・・・軸 4・・・固定板 5・・・ボルト 6・・・潤滑油流路 1a・・リップ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // C10N 20:00 20:02 40:34 (72)発明者 佐藤 元信 神奈川県横浜市金沢区福浦三丁目8番地 東洋電機製造株式会社横浜事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16J 15/32 311

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基油の%CA が5以下で、完成品の窒素
    含有量が0.02〜0.3重量%であり、かつ100℃にお
    ける動粘度が2〜30cStである潤滑油と、高速で回
    転する軸に具備するオイルシール部材とを組み合わせて
    構成したことを特徴とする潤滑部の密封装置。
  2. 【請求項2】 オイルシール部材のリップ部(接触部)
    が、フッ素系樹脂,ナイロンまたはシリコーンからなる
    請求項1記載の潤滑部の密封装置。
  3. 【請求項3】 潤滑部にオイルシール部材と非接触形シ
    ール部材を組み合わせて配置したことを特徴とする請求
    項1又は請求項2記載の潤滑部の密封装置。
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