JP4684266B2 - 車両用主電動機の軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用主電動機の軸受装置の構造に関し、特に潤滑油の機内及び機外への漏出を抑制した車両用主電動機に関するものである。

車両用主電動機の軸受の潤滑は従来よりグリースが用いられているが、分解保守期間の延長による保守作業の省力化を図る目的から、分解保守期間の延長が図れる油潤滑の軸受構造の開発研究が進められている。

図３は、従来の車両用主電動機の軸受装置の断面構成を示す図である。
図３において、８は給油室であり、給油室８の下部には潤滑油が貯蔵される。なお、この部分を貯油室８ａと言う。２は油掻揚げ円板であり、油掻揚げ円板２は回転子軸１に取り付けられ、その下側の一部が貯油室８ａの油中に浸されている。油掻揚げ円板２が回転子軸１とともに回転すると、貯油室８ａの油が掻き揚げられ、給油室８内に広がる。
５は軸受箱であり、軸受箱５には軸受３が設けられ、回転子軸１は軸受３により回転可能に支持されている。軸受箱５には、上記軸受３を潤滑した油が溜められる油溜め室５ａが設けられ、油溜め室５ａは油戻し穴５ｂを介して給油室８と連通している。回転子軸１と軸受箱５の間には、ラビリンス５ｃが設けられ、回転子軸１と軸受箱５の隙間を通って油が機内に漏れるのを抑制している。

４は円環状の軸受押えであり、軸受箱５に取り付けられ、軸受３が軸受箱５から離脱しないように軸受箱５の外側から押えている。７は電動機の外カバー、１３は電動機の固定子、１４は電動機の回転子である。上記外カバー７は、固定子１３と回転子１４を取り囲むように設けられる。６は回転子軸１に取り付けられたファン、１５は冷却器である。ファン６は、機内側の軸受装置近傍に設けられ、車両用主電動機の使用時に、回線子軸１とともに回転する。ファン６が回転すると、機内の空気が冷却器１５側に押し出され、冷却器１５によって冷却される。該冷却された空気が図３中の矢印に示すように循環することによって、機内が冷却される。

１０は軸受カバーであり、機外側側面に取り付けられ、中心部に上記回転子軸１が貫通する穴を有する。軸受カバー１０は上記給油室８の側面を覆うように配置され、該軸受カバー１０と軸受箱５の間の空間に上記給油室８が形成される。上記軸受カバー１０と油掻揚げ円板２の間には、ラビリンス（図４中に示すラビリンス１０ａ）が設けられ、給油室８内と、軸受カバー１０と油掻揚げ円板２の内周側で形成される空間（図４中に示す空間１０ｂ）の間をシールしている。
また、軸受カバー１０の内周側には円環状の油溜め室１０ｃが設けられ、上記空間１０ｂから漏れてくる油が溜められる。また、軸受カバー１０と機外側との間には、ラビリンス１０ｄが設けられ、該ラビリンス１０ｄが、上記油溜め室１０ｃに溜められた油が機外側に漏れないようにシールしている。すなわち、上記ラビリンス５ｃ、１０ｄを用いたラビリンス構造によって、軸受装置内と軸受装置外はシールされている。

図４は、図３を参照して説明した従来の車両用主電動機の軸受装置の部分拡大断面図である。
従来の車両用主電動機の軸受装置における、軸受３への油の供給は、以下のようにして行われる。まず、貯油室８ａに溜められた潤滑油が油掻揚げ円板２の回転により上部へ掻揚げられる。この掻揚げられた潤滑油が、図４中の矢印ａに示すように、軸受押え４に設けられた給油穴４ａを通じて軸受３内に導かれる。軸受３を潤滑した油は、回転子軸１と軸受箱５との間の隙間を通って油溜め室５ａに流れ込み、油戻し穴５ｂを通って貯油室８ａに戻される。一方、油掻揚げ円板２と軸受カバー１０との間の空間１０ｂ内の油は、軸受カバー１０と回転子軸１の隙間から、同図の矢印ｂに示すように、油溜め室１０ｃに漏出し、油溜め室１０ｃ内に溜まる。

なお、従来の具体的な車両用主電動機における油潤滑の軸受構造については、例えば特許文献１、２に記載のものが知られている。特許文献１、２に記載のものは、回転軸に取り付けられた回転板により、給油室に溜められた潤滑油を掻き揚げて軸受箱に供給するようにしたものである。上記従来の軸受装置においては、給油室や軸受箱等と機外との間をラビリンス構造によりシールし、軸受装置内の油が主電動機の機外へ漏出するのを抑制している。
特開昭６２−７５１９５号公報 特開２００３−２３７４７号公報

しかし、図３及び図４を参照して説明した従来の車両用主電動機の軸受装置では、以下のような問題がある。車両用主電動機の使用時に、図３に示すファン６が回転すると、気流が変化して、機内側の軸受装置近傍の圧力が低下する。機内側の軸受装置近傍の圧力が低下すると、油掻揚げ円板２の回転により攪拌され霧状になった貯油室８ａ内の潤滑油が、ラビリンス５ｃを通って吸い出されて、機内に漏出する。その結果、機内が汚染され、油が多量に機内に漏出した場合は、軸受３の潤滑不良を起こし、軸受破損の原因となる。

また、機外側に、回転子軸に取り付けられた継手等の回転体（図示を省略）が設けられている場合にも、該回転体の回転によって、該回転体の回転半径の内側にある、該回転体と主電動機の軸受装置近傍との間の空間の圧力が低下する。その結果、油溜め室１０ｃ内の潤滑油が、ラビリンス１０ｄを通って吸い出されて、機外に漏出する。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、特に潤滑油の機内及び機外への漏出を抑制することができる車両用主電動機の軸受装置を提供することである。

上記課題を本発明においては、次のように解決する。
（１）軸受装置内に設けられた貯油室を有する給油室内に、回転子軸とともに回転する油掻揚げ円板を設け、該油掻揚げ円板により、貯油室に貯められた潤滑油を掻き揚げ、潤滑油を回転子軸に設けた軸受に供給して、軸受を潤滑する車両用主電動機の軸受装置を設ける。上記軸受装置内と軸受装置外はラビリンス構造によりシールされ、軸受と上記貯油室は、油戻し穴を介して連通する。そして、油戻し穴の貯油室側の端部には延長管が取り付けられ、該延長管の先端は上記油掻揚げ円板に微小の間隙をあけて対向している。
また、上記軸受け装置の機外側側面に軸受カバーが取り付けられ、該軸受カバーと上記軸受が設けられた軸受箱の間の空間に上記給油室が形成され、上記軸受カバーの内周面には油溜め室が設けられ、該軸受カバーと機外側との間に設けられたラビリンス構造により該油溜め室に溜められた油が機外に漏れないようにシールされる。上記油溜め室と上記給油室の間には、油溜め室と給油室に連通する油戻し穴が設けられ、該油戻し穴には延長管が取り付けられ、該延長管の先端は上記油掻揚げ円板に微小の間隔をあけて対向している。
（２）上記軸受装置の外側のラビリンスの近傍には、回転子軸とともに回転する回転体が設けられている。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）本発明の車両用主電動機の軸受装置においては、軸受及び貯油室と連通する油戻し穴の貯油室側の端部に延長管が取り付けられ、該延長管の先端は油掻揚げ円板に微小の間隙をあけて対向している。該油掻揚げ円板が回転すると、延長管内に負圧が発生し、軸受け装置内と軸受装置外とをシールしているラビリンスから機内側あるいは機外側への潤滑油の漏出が防止される。
従って、本発明によれば、軸受装置内の油の油漏れを防ぎ、軸受の潤滑性能を良好に維持することができ、軸受と潤滑油の劣化低減、車両用主電動機の保守作業の低減に寄与することができる。
（２）上記軸受装置の外側のラビリンスの近傍には、回転子軸とともに回転する回転体が設けられることが多い。例えば、該回転体として図３に示したようにファンが設けられ、該ファンによって押し出される空気が冷却器で冷却され、機内を循環し、これにより機内を冷却することができる。
このような回転体が設けられる場合、該ファンの回転によって、軸受装置近傍の圧力が低下し、油掻揚げ円板の回転で攪拌され霧状になった貯油室内の潤滑油が上記ラビリンスを通って漏れようとする。
しかし、本発明では、軸受及び貯油室と連通する油戻し穴の貯油室側の端部に延長管を取り付け、該延長管の先端を油掻揚げ円板に微小の間隙をあけて対向させており、油掻揚げ円板が回転して上記延長管内に負圧が発生することによって、ラビリンスを通って漏れようとする霧状の潤滑油が該負圧により吸引され、貯油室に導かれる。このため、上記回転の回転により軸受装置近傍の圧力が低下しても、該霧状の潤滑油の機内への漏出を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は、本発明の車両用主電動機の軸受装置の断面構成を示す図である。図１には、車両用主電動機の一方の軸受装置を示しているが、車両用主電動機には同様の構成の一対の軸受装置が設けられる。
図１において、１は回転子軸、２は油掻揚げ円板、３は軸受、４は軸受押え、５は軸受箱、５ａ、１０ｃは油溜め室、５ｂ、１０ｅは油戻し穴である。また、５ｃ、１０ｄはラビリンス、６はファン、７は外カバー、８は給油室、８ａは貯油室、９、１１は延長管、１０は軸受カバー、１３は固定子、１４は回転子、１５は冷却器である。

図１に示す本発明の車両用主電動機の軸受装置が備える上記各構成部のうち、図３、図４を参照して前述した従来の車両用主電動機の軸受装置が備える構成部の符号と同符号のものは、図３、図４を参照して前述した従来の車両用主電動機が備える構成部と同様である。従って、図３、図４を参照して前述した従来の車両用主電動機の軸受装置が備える構成部の符号と同符号の構成部についての詳細な説明は省略する。
図１に示す本発明の車両用主電動機の軸受装置においては、上記ラビリンス５ｃ、１０ｄによるラビリンス構造によって、軸受装置内と軸受装置外とがシールされている。また、ファン６は、機内側の軸受装置近傍に設けられ、回転子軸１とともに回転する。ファン６が回転すると、機内の空気が冷却器１５側に押し出され、冷却器１５によって冷却される。該冷却された空気が機内を循環することによって、機内が冷却される。

軸受３と貯油室８ａは、油戻し穴５ｂを介して連通している。また、給油室８と油溜め室１０ｃとの間には、油溜め室１０ｃと給油室８とに連通する油戻し穴１０ｅが設けられている。また、油戻し穴５ｂの貯油室８ａ側の端部に延長管１１が取り付けられており、該延長管１１の先端は上記油掻揚げ円板２に微小の間隙をあけて対向している。また、油戻し穴１０ｅの貯油室８ａ側の端部に延長管９が取り付けられており、該延長管９の先端は上記油掻揚げ円板２に微小の間隙をあけて対向している。
なお、図１に示す車両用主電動機の軸受装置の外側の、ラビリンス１０ｄの近傍に、回転子軸１とともに回転する、例えば継手等の回転体（図示を省略）が設けられていてもよい。

図２は、図１を参照して説明した本発明の車両用主電動機の軸受装置の部分拡大断面図である。図２中、１０ａは、給油室８内と、軸受カバー１０と油掻揚げ円板２の内周側で形成される空間１０ｂの間をシールするラビリンスである。
本発明の車両用主電動機の軸受装置における、軸受３への油の供給は、以下のようにして行われる。まず、貯油室８ａに溜められた潤滑油が油掻揚げ円板２の回転により上部へ掻揚げられる。この掻揚げられた潤滑油が、図２中の矢印ａに示すように、軸受押え４に設けられた給油穴４ａを通じて軸受３内に導かれる。軸受３を潤滑した油は、回転子軸１と軸受箱５との間の隙間を通って油溜め室５ａに流れ込み、油戻し穴５ｂ及び該油戻し穴５ｂの端部に取り付けられている延長管１１を通って貯油室８ａに戻される。
延長管１１は、油掻揚げ円板２の近くまで延び、その開口は、微小の間隙を開けて油掻揚げ円板２に対向している。このため、油掻揚げ円板２が回転すると、延長管１１内に負圧が発生する。

一方、油掻揚げ円板２と軸受カバー１０との間の空間１０ｂ内の油は、軸受カバー１０と回転子軸１の隙間から、同図の矢印ｂに示すように、油溜め室１０ｃに漏出し、該油溜め室１０ｃに連通する油戻し穴９及び該油戻し穴９の端部に取り付けられている延長管９を通って貯油室８ａに戻される。延長管９は、油掻揚げ円板２の近くまで延び、その開口は、微小の間隙を開けて油掻揚げ円板２に対向している。このため、油掻揚げ円板２が回転すると、延長管９内に負圧が発生する。
車両用主電動機の使用時に、図１に示すファン６が回転すると、気流が変化して、機内側の軸受装置近傍の圧力が低下し、油掻揚げ円板２の回転で攪拌され霧状になった貯油室８ａ内の潤滑油がラビリンス５ｃを通って機内側に漏れようとする。しかし、油掻揚げ円板２が回転して上記延長管１１内に負圧が発生することによって、上記機内側に漏れようとする霧状の潤滑油が該負圧により吸引され、貯油室８ａに導かれる。その結果、該霧状の潤滑油の機内への漏出を防止することができる。

本発明の一実施形態において、該車両用主電動機の軸受装置の外側の、ラビリンス１０ｄの近傍に、回転子軸１とともに回転する、例えば継手等の回転体（図示を省略）が設けられている場合、該回転体が回転子軸１とともに回転すると、該回転体の回転によって、ファン６と同様に、該回転体の回転半径の内側にある、該回転体と主電動機の軸受装置近傍との間の空間の圧力が低下して、油掻揚げ円板２の回転で攪拌され霧状になった貯油室８ａ内の潤滑油が、ラビリンス１０ｄを通って機外側に漏れようとする。
しかし、油掻揚げ円板２が回転して上記延長管９内に負圧が発生することによって、上記機内側に漏れようとする霧状の潤滑油が該負圧により吸引され、貯油室８ａに導かれる。その結果、該霧状の潤滑油の機外への漏出を防止することができる。
以上のごとく構成された軸受装置を用いることで、車両用主電動機の機内及び機外への油漏れを抑制することができ、軸受の潤滑状態を良好に維持することができる。

本発明の車両用主電動機の軸受装置の断面構成を示す図である。 本発明の車両用主電動機の軸受装置の部分拡大断面図である。 従来の車両用主電動機の軸受装置の断面構成を示す図である。 従来の車両用主電動機の軸受装置の部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 回転子軸
２ 油掻揚げ円板
３ 軸受
４ 軸受押え
４ａ 給油穴
５ 軸受箱
５ａ、１０ｃ 油溜め室
５ｂ、１０ｅ 油戻し穴
５ｃ、１０ａ、１０ｄ ラビリンス
６ ファン
７ 外カバー
８ 給油室
８ａ 貯油室
９、１１ 延長管
１０ 軸受カバー
１０ｂ 空間
１３ 固定子
１４ 回転子
１５ 冷却器

Claims (2)

1. 軸受装置内に設けられた貯油室を有する給油室内に、回転子軸とともに回転する油掻揚げ円板を設け、
   該油掻揚げ円板により、貯油室に貯められた潤滑油を掻き揚げ、潤滑油を回転子軸に設けた軸受に供給して、軸受を潤滑する車両用主電動機の軸受装置であって、
   上記軸受装置内と軸受装置外はラビリンス構造によりシールされ、
   軸受と上記貯油室は、油戻し穴を介して連通し、
   油戻し穴の貯油室側の端部には延長管が取り付けられ、該延長管の先端は上記油掻揚げ円板に微小の間隙をあけて対向し、
   上記軸受け装置の機外側側面に軸受カバーが取り付けられ、該軸受カバーと上記軸受が設けられた軸受箱の間の空間に上記給油室が形成され、
   上記軸受カバーの内周面には油溜め室が設けられ、該軸受カバーと機外側との間に設けられたラビリンス構造により該油溜め室に溜められた油が機外に漏れないようにシールされ、上記油溜め室と上記給油室の間には、油溜め室と給油室に連通する油戻し穴が設けられ、
   該油戻し穴には延長管が取り付けられ、該延長管の先端は上記油掻揚げ円板に微小の間隔をあけて対向している
   ことを特徴とする車両用主電動機の軸受装置。
2. 上記軸受装置の外側のラビリンスの近傍には、回転子軸とともに回転する回転体が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用主電動機の軸受装置。

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