JP5537251B2 - 車両駆動用電動機の軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、給油円板によって軸受に給油する車両駆動用電動機の軸受装置に係り、特に潤滑油が機内に漏れ出すのを防止するようにした車両駆動用電動機の軸受装置に関する。

従来の電車等の鉄道車両に用いられる車両駆動用電動機の軸受装置においては、ころ軸受（Roller bearings)に隣接して給油室を設け、この給油室に貯留された潤滑油中に回転子軸に嵌着された給油円板の下方を浸し、運転時に給油円板の回転に伴って潤滑油を上方に振り切ることによりころ軸受に潤滑油を供給する構造を採用している。そして、給油室内の貯留部に複数個の仕切り板を設けて、貯留部を複数の区画に仕切ることにより運転時の油面の変動を抑制している（例えば、特許文献１参照）。

図９は特許文献１に記載の車両駆動用電動機の軸受装置の断面図であり、図１０は図９をＥ方向から見た側面図である。
図９において、車両駆動用電動機（以下、単に電動機という）１の固定子枠２の内周面に環状の珪素鋼板を積層して構成された固定子鉄心３が嵌合固定され、さらに、この固定子枠２の端部に軸受ブラケット４が取り付けられ、この軸受ブラケット４の中心部に形成された軸受箱５に嵌合保持したころ軸受６によって回転子鉄心７に固定された回転子軸８を回転自在に支持している。固定子枠２の他端部は図示していないが、同様に軸受箱と軸受によって回転子軸８の他端側を支持した構成となっている。

ところで、前記固定子枠２は、図１０で示すように外周部に取付腕部２ａ、２ｂを設けており、この取付腕部２ａ、２ｂで台車枠９に固定されている。
また、回転子軸８の一端は図示のように機外に張り出しており、この部分に継手１０を取付けて図示していない駆動装置と直結した構成となっている。

前記軸受箱５内のころ軸受６は、回転子軸８の機内側に嵌合され外周部に凹凸部を形成した円筒状の油切り１１に隣接して軸受内輪が嵌合され、さらに機外側に嵌合された給油円板１２により位置決めされている。１３はころ軸受６の外輪を軸受箱５に固定するための軸受押え板である。

前記軸受箱５には、図１１で示すように機内側に位置する前記円筒状の油切り１１との間に３個のラビリンスＬａ、ＬｂおよびＬｃを形成し、かつ、ラビリンスＬａおよびＬｂ間に円筒状の油切り１１を囲繞するように環状の油戻し室１４を設け、ラビリンスＬｂおよびＬｃ間に円筒状の油切り１１を囲繞するように環状の油戻し室１５を設けている。ラビリンスＬｃが機内側に近いラビリンスである。そして、環状の油戻し室１４および１５の一番低い位置に共通の油戻し穴１６を開け、この共通の油戻し穴１６によって環状の油戻し室１４、１５と後述する給油室１７とを連通させている。

給油室１７は、前記軸受箱５の機外側壁面と、この軸受箱５の機外側壁面にボルト等で固定された軸受端蓋１８とによって回転子軸８を包む円形容器状に構成されており、その内部に前記給油円板１２を収容し、さらに、この給油円板１２の下方部分が潤滑油に浸るようにしている。この給油室１７の直下に隣接して貯油室１９を設け、給油室１７と貯油室１９とを通油穴２０と通気穴２１とによって連通している。

電動機１の運転時は、給油円板１２の回転によって給油室１７の下方に溜められた油が上方に掻き揚げられて、ころ軸受６の内部に流入し、ころ軸受６の転動面を潤滑する。

そして、転動面の潤滑を終えてころ軸受６から排出され、一方は給油室１７に直接戻り、他方はラビリンスＬａ、Ｌｂを経て油戻し室１４、１５に入り、この油戻し室１４、１５から戻し穴１６を経て給油室１７に戻る。

特開２００６−３４５６７５号公報

次に、従来の車両駆動用電動機の軸受装置の課題について図１１を参照して説明する。
電動機１の運転中、給油室１７の内部は給油円板１２の回転によってミスト（霧）状になった潤滑油が充満した状態となっている。電動機１の運転中は、回転子の回転により回転子軸８の周辺は負圧となるので、ミスト状の潤滑油が油戻し穴１６から逆流して油戻し室１５に達した後、ラビリンスＬｃを通って電動機の内側に漏れ出して、機内の回転子や固定子を汚損させ、同時に潤滑油の消耗を増大させる欠点がある。

なお、この不具合を防ぐため、図１２のように油戻し穴１６−１の下部開口位置を給油室１７の下方の潤滑油が溜められる位置に設けるという改善案が考えられるが、この改善案では溜まっている潤滑油によって給油室内のミスト状の潤滑油は遮断され油戻し室１５に進入することはなくなるが、給油円板１２の回転によって給油室１７内の油が油戻し穴１６−１から油戻し室１５に押し込められ、ラビリンスＬｃを通って機内にオーバーフローして流入する問題が新たに発生するため、根本的な解決策とはならない。

そこで、本発明の目的は、潤滑油がラビリンスより機内に漏れ出すのを効果的に防ぐことにより、機内の汚損を無くすとともに、潤滑油の消耗を抑制するようにした車両駆動用電動機の軸受装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、固定子枠に取り付けされて回転子軸を支持する軸受を内蔵した軸受箱を有し、当該軸受箱に嵌合保持された軸受の機外側の側面に給油室を形成し、当該給油室の下方に連通する貯油室を形成し、前記給油室内に回転子軸に固定した給油円板を配置し、前記軸受箱の軸受の機内側の側面に回転子軸を囲繞する環状の油戻し室を形成してなる車両駆動用電動機の軸受装置において、前記油戻し室の下部と前記貯油室とを油戻し穴によって連通し、潤滑油を前記給油室の下方で前記給油円板の一部が浸りかつ前記油戻し穴の途中まで達するレベルまで溜めたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、固定子枠に取り付けされて回転子軸を支持する軸受を内蔵した軸受箱を有し、当該軸受箱に嵌合保持された軸受の機外側の側面に給油室を形成し、当該給油室の下方に連通する貯油室を形成し、前記給油室内に回転子軸に固定した給油円板を配置し、前記軸受箱の軸受の機内側の側面に回転子軸を囲繞する環状の油戻し室を形成してなる車両駆動用電動機の軸受装置において、前記油戻し室の下部と前記給油室の下部とを油戻し穴によって連通し、前記給油室の下部の前記油戻し穴の開口部と前記給油円板との間に連通口を備えた仕切り板を設け、潤滑油を前記給油室の下方で前記給油円板の一部が浸りかつ前記油戻し穴の途中まで達するレベルまで溜めたことを特徴とする。

本発明の車両駆動用電動機の軸受装置によれば、潤滑油の電動機内への漏れ出しを防ぐことができるため、機内の汚損に伴う分解・清掃の保守を不要にし、さらに潤滑油の消耗に伴う潤滑油の補給を少なくすることができ、保守の省力化と信頼性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態１に係る車両駆動用電動機の軸受装置の断面図。 図１の断面Ａ−Ａを表す図。 本発明の実施形態２に係る車両駆動用電動機の軸受装置の断面図。 図３の断面Ｂ−Ｂを表す図。 本発明の実施形態３に係る車両駆動用電動機の軸受装置の断面図。 図５の断面Ｃ−Ｃを表す図。 本発明の実施形態４に係る車両駆動用電動機の軸受装置の断面図。 図７の断面Ｄ−Ｄを表す図。 従来の車両駆動用電動機の軸受装置の断面図。 図９の矢視Ｅを表す図。 従来の軸受装置の作用を説明する断面図。 他の従来の車両駆動用電動機の軸受装置の断面図。

本発明の実施形態について、以下図面を参照して説明する。なお、従来技術を含め、各図に共通する部品には同一符号を付けて重複する説明は適宜省略する。

（実施形態１）
以下、本実施形態１について図１および図２を参照して説明する。
図１および２において、本実施形態１の場合も、軸受ブラケット４の軸受箱５に嵌合したころ軸受６の機外側側面に回転子軸８を中心とする扁平な円形容器状の給油室１７が形成され、さらにこの給油室１７の下方直下に隣接して貯油室１９が形成され、給油室１７の中に回転子軸８に固定された給油円板１２が配置されている。給油室１７と貯油室１９とを通油穴２０と通気穴２１とで連通することによって、絶えず貯油室１９から給油室１７へ潤滑油を供給するように構成している。

前記ころ軸受６の機内側の側面には回転子軸８に嵌合された円筒状の油切り１１と軸受箱５との間に形成された円筒状の微小間隙よりなる３個のラビリンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃを有し、各ラビリンスＬａ、Ｌｂ、Ｌｃの間に環状の油戻し室１４、１５を設けている。

そして、各々の油戻し室１４、１５の最低部にはそれぞれの油戻し穴２２、２３の上側端部（上側開口部）を接続し、また、その油戻し穴２２、２３の下側端部（下側開口部）を貯油室１９に開口させることによって油戻し室１４、１５と貯油室１９とを連通するように構成されている。この油戻し穴２２、２３が給油室１７ではなく、貯油室１９に連通する構造が図９で示した従来構造と際立って相違する点である。

図２で示すように、潤滑油は、給油室１７の下方で給油円板１２の一部が浸る所定レベルまで溜めてあり、貯油室１９と油戻し穴２２、２３にも穴の途中の同じレベルまで油が溜まっている。

電動機１の運転時、給油円板１２の回転によりころ軸受６内に供給された潤滑油はころ軸受６を潤滑した後、給油室１７側に排出される。ころ軸受６より機内側に排出される潤滑油はラビリンスＬａによって大部分は阻止されるが、一部は油戻し室１４に侵入した後、油戻し穴２２より貯油室１９に戻る。
なお、給油円板１２による給油量が多く、油戻し室１４で戻しきれなくなった潤滑油はラビリンスＬｂを通って油戻し室１５に侵入するが、油戻し穴２３より貯油室１９に戻る。

以上述べた図１および図２の構成は、図示していない反対側の軸受箱についても同じ構成になっており、双方の貯油室を図示しない連通管によって連通するようにしている。このため、潤滑油の補給は、一方の軸受箱の貯油室に行えば、双方の給油室に補給できるようになっている。

以上述べたように、本実施形態１によれば、油戻し室１４、１５の最低部を油戻し穴２２、２３によって給油室１７の下部に隣接して設けてある貯油室１９に直接連通するように構成したので、給油室１７およびころ軸受６で発生するミスト状の潤滑油は、従来のように油戻し穴２２、２３から逆流して油戻し室１５に侵入することがないので、ラビリンスＬｃ部から機内に漏れ出すことはない。

また、給油円板１２の回転によって給油室１７内の潤滑油が油戻し穴２２、２３からラビリンス側に押し込まれることもなくなるので、オーバーフローによる潤滑油の機内への漏れ出しも発生しない。

また、油戻し室１４と１５とは別々の油戻し穴２２、２３でそれぞれ貯油室１９に直接連通する構成としたので、油戻し室１４に侵入したミスト状の潤滑油が直接油戻し穴から油戻し室１５に侵入することはなく、ミスト状の潤滑油が機内に漏れるのを防ぐ効果を向上させることができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について図３および図４を参照して説明する。
図３および図４において、本実施形態２が前記実施形態１と大きく異なる点は、油戻し室１４および１５それぞれの最低部を、貯油室１９ではなく給油室１７の底部近傍部に油戻し穴２２、２３によってそれぞれ連通させる構造に変更した点であり、この油戻し部の変更に伴って、給油室１７内の油戻し穴２２、２３の下側端部（下側開口部）の直上部に前記給油円板１２とほぼ同じ曲率で湾曲した円弧状仕切り板２４を設けている。その他の構成は図１、２に示す実施形態１とほぼ同じである。

なお、図４は図３のＢ−Ｂ線矢視断面図であるため、本来は図４に通油穴２０および通気穴２１は表れないはずであるが、潤滑油の油面との位置関係を明瞭にするために、敢えて記載した。

本実施形態２で新たに設けた円弧状仕切り板２４は、側面を軸受箱５と軸受端蓋１８とで挟んで固定するようになっており、円弧の両端部は図４で示したように潤滑油の油面よりも上に出るように構成しており、さらに、通油穴２０と接近した最低部に連通口２５を開けて、給油円板１２への給油に支障がでないように考慮してある。

以上述べたように、本実施形態２では、油戻し室１４および１５と給油室１７の底部とを連通する油戻し穴２２、２３の下側端部（下側開口部）を給油円板１２の外周から所定距離隔てて配置した円弧状仕切り板２４で覆うようにしたので、給油円板１２の回転により潤滑油がミスト状になっても円弧状仕切り板２４により潤滑油や潤滑油のオイルミストの移動が阻止されるので、油戻し穴２２、２３から油戻し室１４、１５に直接進入することはなく、オーバーフローによる機内への潤滑油の漏出やオイルミストの機内への漏出を防ぐことができる。

さらに、本実施形態２では、油戻し室１４および１５を、貯油室１９の上に配置されている給油室１７の底部近傍部と連通するようにしたので、給油円板１２の外径および給油室１７を小型化することができる。そのうえ、常時貯油しておく潤滑油の量を減らすことや、潤滑油の劣化を少なくすることもできる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３について図５および図６を参照して説明する。
本実施形態３は、前述した実施形態２に比べて、仕切り板の構成が異なるが、その他の構成はほとんど同じである。

本実施形態３で採用する仕切り板２６は、円弧の一部がカットされた半月板の形状に構成されており、カットされた円弧部分と給油室１７の底面との間を潤滑油が移動できる連通開口２７としたものである。この半月板状仕切り板２６は上部を軸受押え板１３に固定されるようになっている。

なお、本実施形態３の場合、油戻し室１４、１５を給油室１７に連通させる油戻し穴２２、２３の下側端部（下部開口部）は、実施形態２のように給油室１７の底部ではなく、底部よりも少し上に上がった位置で半月板状仕切り板２６の側面に下側端部（下側開口部）を開口するように構成されている。

潤滑油は図５で示したように、給油室１７の下方で油戻し穴２２、２３の途中まで潤滑油が達するレベルまで溜めてある。
なお、図６は図５のＣ−Ｃ線矢視断面図であるため、本来は図６に通油穴２０および通気穴２１は表れないはずであるが、潤滑油の油面との位置関係を明瞭にするために、敢えて記載した。

以上述べたように、本実施形態３によれば、油戻し室１４、１５を給油室１７に連通させる油戻し穴２２、２３の下側端部（下部開口部）を、給油室１７の底部よりも少し上に上がった位置に開け、この下側端部（下側開口部）を下方に連通開口２７を有する半月板状仕切り板２６で覆うように構成したので、実施形態２と同様に、電動機１の運転時に発生するミスト状の潤滑油は、油戻し穴から油戻し室に直接進入することはないので、オイルミストの機内への漏れ出しを防ぐことができる。また、運転時に給油円板１２の回転により給油室１７内の潤滑油が油戻し穴２２、２３側に押し込まれようとするが、半月板状仕切り板２６により潤滑油の移動が阻止され、油戻し穴２２、２３より潤滑油が油戻し室１４、１５まで達することはなくなり、オーバーフローによる機内への油漏れを防止することができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４を図７および図８を参照して説明する。
本実施形態４は、ころ軸受６外輪を軸受箱５に押圧する軸受押え板１３自体の下方の前記油戻し室１４、１５の最下部位置よりも少し下がった位置に、上方が開口した油溜め室（油溜ポケット）２８を設け、この油溜め室２８と油戻し室１４、１５それぞれの最下部位置を油戻し穴２２、２３によって連通したものである。その他の構成は、実施形態２、３とほぼ同じである。

なお、図８は図７のＤ−Ｄ線矢視断面図であるため、本来は図８に通油穴２０は表れないはずであるが、貯油室との位置関係を明瞭にするために、敢えて記載した。
本実施形態４の場合、図８からわかるように潤滑油は、油溜め室２８の開口部まで達しないレベルでしかも、給油円板１２の一部が浸るように溜めてある。さらに油溜め室２８の中に開口高さまで潤滑油が溜めてあり、この潤滑油は油戻し穴２２、２３の穴の途中のレベルまで溜まっている。

油戻し穴２２、２３は途中まで潤滑油が溜まった状態が維持されるので、電動機１の運転時に発生する給油室１７内のミスト状の潤滑油が油戻し穴２２、２３から直接に油戻し室１４，１５に侵入することはないので、機内へのミスト状の潤滑油の漏れ出しを防ぐことができる。

また、給油円板１２の回転により給油室内の潤滑油が移動しても軸受押え板１３の油溜め室２８に溜まっている潤滑油には影響を及ぼすことがないので、油戻し室１４，１５へ逆流して機内にオーバーフローして漏れ出すこともない。

４…軸受ブラケット、５…軸受箱、６…ころ軸受、８…回転子軸、１１…油切り、１２…給油円板、１３…軸受押え板、１４，１５…油戻し室、１７…給油室、１８…軸受端蓋、１９…貯油室、２０…通油穴、２１…通気穴、２２，２３…油戻し穴、２４…円弧状仕切り板、２５…連通開口、２６…半月状仕切り板、２７…連通開口、２８…油溜め室（油溜ポケット）、Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ…ラビリンス。

Claims (5)

1. 固定子枠に取り付けされて回転子軸を支持する軸受を内蔵した軸受箱を有し、当該軸受箱に嵌合保持された軸受の機外側の側面に給油室を形成し、当該給油室の下方に連通する貯油室を形成し、前記給油室内に回転子軸に固定した給油円板を配置し、前記軸受箱の軸受の機内側の側面に回転子軸を囲繞する環状の油戻し室を形成してなる車両駆動用電動機の軸受装置において、
   前記油戻し室の下部と前記貯油室とを油戻し穴によって連通し、潤滑油を前記給油室の下方で前記給油円板の一部が浸りかつ前記油戻し穴の途中まで達するレベルまで溜めたことを特徴とする車両駆動用電動機の軸受装置。
2. 固定子枠に取り付けされて回転子軸を支持する軸受を内蔵した軸受箱を有し、当該軸受箱に嵌合保持された軸受の機外側の側面に給油室を形成し、当該給油室の下方に連通する貯油室を形成し、前記給油室内に回転子軸に固定した給油円板を配置し、前記軸受箱の軸受の機内側の側面に回転子軸を囲繞する環状の油戻し室を形成してなる車両駆動用電動機の軸受装置において、
   前記油戻し室の下部と前記給油室の下部とを油戻し穴によって連通し、前記給油室の下部の前記油戻し穴の開口部と前記給油円板との間に連通口を備えた仕切り板を設け、潤滑油を前記給油室の下方で前記給油円板の一部が浸りかつ前記油戻し穴の途中まで達するレベルまで溜めたことを特徴とする車両駆動用電動機の軸受装置。
3. 前記仕切り板は、前記給油円板外周面に沿った円弧状に形成され、前記連通口を常時潤滑油中に浸る位置に設けるとともに、端部を潤滑油の油面よりも高くしたことを特徴とする請求項２記載の車両駆動用電動機の軸受装置。
4. 前記仕切り板は、半月状に形成されて前記給油円板の側面に位置するように前記軸受箱側に固定されることを特徴とする請求項２記載の車両駆動用電動機の軸受装置。
5. 前記軸受の機内側の側面に形成する油戻し室を軸方向に複数個設け、各々の油戻し室の下部に油戻し穴を接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の車両駆動用電動機の軸受装置。

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