JPH09215256A - 鉄道車両用駆動装置に設置される電動機、並びにその電動機の軸受装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アウタロータ方式の電動機で使用される軸受装
置は、軸受カバーの回転に伴う遠心作用や慣性作用、あ
るいは衝撃力によりグリースの流動や崩落が起こり、劣
化が加速的に進行し、外部に流出するといった問題があ
り、本発明はこれを解決するためのものである。 【解決手段】軸受カバーに設置されたグリースを充填す
るグリース充填室にグリース包囲板を設けて、環状のグ
リース充填室内を半径方向と円周方向に適当な容積に仕
切る。また、上記グリース充填室と転動軸受との側面間
にグリース流動抑制板を設けて軸方向に仕切る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄道車両用駆動装
置に設置される電動機、並びにその電動機の軸受装置に
係り、特に、動力伝達装置を省略し、電動機の動力を直
接車輪に伝達するようにした鉄道車両用駆動装置に設置
される電動機、並びにその電動機の軸受装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄道車両分野においては、在来線
における高速化，低騒音化が要求されており、この要求
の実現のため最近では、動力伝達装置を省略した、いわ
ゆるギヤレス方式の鉄道車両用駆動装置の開発が行われ
ている。この種の駆動装置としては従来より、特開平5
−16800号公報，特開平5−184014 号公報に記載された
ものが知られており、この両者には、アウタロータ方式
の電動機、即ち、外輪側が回転する電動機と、この電動
機の外輪に設けられた車輪とを備えた鉄道車両用駆動装
置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の鉄道車両用駆動装置の駆動用電動機は、外輪側が回転
するので、この外輪を固定子軸（車軸）に支承する軸受
装置もその外輪側が回転する。

【０００４】このため、従来の鉄道車両用駆動装置で
は、次の問題が発生する虞がある。即ち、軸受装置の内
部に設けられているグリース充填室において、グリース
の流動，崩落が発生し、軸受の潤滑寿命が低下し、長期
間の潤滑が困難になってしまう虞がある。

【０００５】通常、軸受装置の空間容積内には、基油を
含浸した潤滑剤であるグリースが封入されているが、鉄
道車両用駆動装置の駆動用電動機の軸受装置において
は、長期間の潤滑が必須の要件であることから、前述し
たグリース充填室を設け、これにグリースを充填してい
る。

【０００６】ところが、アウタロータ方式の電動機の軸
受装置においては、前述したように、その外輪側に設け
られたグリース充填室が回転するので、充填されている
グリースに、回転による遠心力や、電動機の回転速度の
変化時における慣性力が作用する。また、アウタロータ
方式の電動機においては、前述したように、電動機に車
輪が一体形成されているので、グリース充填室に充填さ
れているグリースに大きな衝撃力が作用する。尚、この
衝撃力としては、レールの継ぎ目を通過する際に発生す
る縦の衝撃，レールのカーブ部分や軌道部分を通過する
際に発生する横の衝撃がある。

【０００７】これにより、グリース充填室に充填されて
いるグリースは、流動したり、脱落したりしてしてしま
う。特に、衝撃力によってグリースの崩落が繰り返され
ると、グリースは撹拌されて軟化し、その劣化が加速的
に進行してしまう。この結果、グリースの寿命が低下
し、含浸している潤滑油を保持できなくなり、潤滑油が
外部に流出したりする。従って、軸受の定められた潤滑
寿命を満足することができなくなる。

【０００８】だからといって、グリース充填室を回転子
側ではなく固定子側に設けたのでは、軸受装置の外輪側
と軸受カバーとが相対する側面間を接合面とすることが
できないので、グリースに含浸されている潤滑油が外部
に漏れてしまう。また、このため密封装置を設け漏洩の
防止を図ったとしても、その密封構造が複雑となってし
まい、保守，点検時の分解，組立作業が困難なものとな
ってしまう。

【０００９】この点、従来の技術では、グリース充填室
に係る、上記問題については、何ら考慮しておらず、鉄
道車両用駆動装置に設置される電動機、並びにその電動
機の軸受装置の信頼性を低下させてしまうことになる。

【００１０】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
って、その目的とするところは、グリース充填室に充填
されているグリースの流動や崩落を抑制し、定められた
軸受の潤滑寿命を満足し得ることのできる信頼性の高い
鉄道車両用駆動装置に設置される電動機、並びにその電
動機の軸受装置を提供するにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、鉄道車両の台車枠に固定された固定子軸
と、該固定子軸の外周部に設置された固定子と、該固定
子に対向する位置に設置された回転子と、前記固定子軸
の外周部に設置され、前記回転子を支承する外輪回転型
の軸受装置とを有するアウタロータ方式の電動機を備え
た鉄道車両用駆動装置において、前記軸受装置が、前記
固定子軸に嵌着された軸受内輪と、前記回転子に嵌着さ
れた軸受外輪と、前記固定子と回転子間に介在された転
動軸受と、該転動軸受の側面に対向して回転体を構成す
る軸受箱に嵌着された、グリース充填室を有する軸受カ
バーと、該軸受カバーのグリース充填室に設けたグリー
ス包囲板とを備えたことを特徴とするものである。

【００１２】又、上記目的を達成するために、本発明
は、鉄道車両の台車枠に固定された固定子軸と、該固定
子軸の外周部に設置された固定子と、該固定子に対向す
る位置に設置された回転子と、前記固定子軸の外周部に
設置され、前記回転子を支承する外輪回転型の軸受装置
とを有するアウタロータ方式の電動機を備えた鉄道車両
用駆動装置において、前記軸受装置が、前記固定子軸に
嵌着された軸受内輪と、前記回転子に嵌着された軸受外
輪と、前記固定子と回転子間に介在された転動軸受と、
該転動軸受の側面に対向して回転体を構成する軸受箱に
嵌着された、グリース充填室を有する軸受カバーと、該
軸受カバーのグリース充填室に設けたグリース包囲板
と、前記グリース充填室と転動軸受との側面間に設けた
グリース流動抑制板とを備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて詳細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の第１の実施例である鉄道
車両用駆動装置を示す縦断面図、図３は図１の電動機の
軸受装置部分を拡大した拡大図、図４は図３の軸受装置
のグリース充填室を示す横断面図、図５は図３のＡ−Ａ
線に沿う断面図、図６は図５のＢ−０−Ｂ線に沿う断面
図である。

【００１５】図１に示す本実施例の鉄道車両用駆動装置
は、従来の駆動装置とは異なり、電動機からの動力を車
軸に伝達する動力伝達装置が省略された、いわゆるギヤ
レス方式であり、アウタロータ方式の電動機と車輪とが
１対１に一体形成された駆動装置である。

【００１６】台車枠２２の両端部に軸バネ２３を介して
支持されている固定子軸１には、中空固定子軸１４によ
って左右にスライド可能な電動機２つが左右対称に挿着
されており、２つの電動機それぞれの軸端側には、車輪
７が設けられている。

【００１７】以下、その電動機の詳細な構成について説
明する。尚、左右対称の電動機は、その構成が同じであ
るので、以下の説明においては、一方の電動機の構成に
ついて説明する。

【００１８】前述したように、本実施例の電動機はアウ
タロータ方式の電動機であるので、外輪側に回転子，内
輪側に固定子がそれぞれ配設されている。

【００１９】このうち、固定子を構成する中空固定子軸
１４の外周部には、固定子巻線１９を組線した固定子鉄
心１８が嵌め込まれており、この固定子鉄心１８は、鉄
心押え１７により両側から押え付けられている。また、
電動機内には、中空固定子軸１４の間を通して導体２０
が引き込まれており、引き込まれた導体２０は、固定子
鉄心１８に組線されている固定子巻線１９と接続されて
いる。

【００２０】一方、回転子は、固定子鉄心１８の外周面
と対向する位置に、固定子鉄心１８と所定の間隙を介し
て配設された永久磁石２１が回転子枠６に設けられてい
る。回転子枠６は、その一方端側が固定子軸１に挿着さ
れた中空固定子軸１４に軸受装置１５を介して支承され
た軸受箱１６に固定され、その他端側が固定子軸１に挿
着された中空固定子軸１４に軸受装置１５を介して支承
された軸受箱を兼用する車輪７に固定されている。鉄道
車両は、上記回転子枠６，永久磁石２１，軸受箱１６、
及び、軸受箱を兼用した車輪７によって構成された回転
子が回転することにより、レール上を走行することがで
きる。

【００２１】本実施例の駆動装置は概略以上のように構
成されており、次に、前述した軸受装置１５について詳
細に説明する。尚、以下の説明においては、車輪７から
のを直接受ける車輪７側の軸受装置１５の構成について
説明するが、軸受箱１６側の軸受装置１５も同様の構成
となっている。

【００２２】中空固定子軸１４の外周部には、軸受内輪
と、軸受内輪の外周部に図示していない保持器によって
環状に保持され配設された複数の円筒状の軸受，円筒こ
ろ軸受３と、この複数の円筒ころ軸受３の外周部に配設
された外輪とからなる軌道輪が装着されており、この軌
道輪は、内側ベアリング押え２，外側ベアリング押え４
によって両側から押えられている。また、外側ベアリン
グ押え４の外側には、軸バネ２３が接続された軸箱５が
装着されている。

【００２３】一方、回転体側を構成する回転子枠６に
は、円筒ころ軸受３が内蔵された車輪７が直結されてボ
ルト８により締結されている。また、車輪７は軸受箱を
兼用しておりそのボス部には、円筒ころ軸受３の外輪側
で転動体と保持器が一体となった軌道輪が嵌着されてい
る。

【００２４】円筒ころ軸受３の両側の側面には、側面に
対向してグリース充填室９Ａ，10Ａを有する軸受カバー
９，１０がそれぞれ配置されており、これらは軸受箱を
兼用する車輪７に装着されてボルト１１により締結され
ている。そして、円筒ころ軸受３の空間容積内と、軸受
カバー９，１０のグリース充填室９Ａ，１０Ａ内には、
適当量のグリースが封入されている。

【００２５】ここで、図３，図４に示す軸受カバー９，
１０は、図５，図６に詳細を示すように、環状にグリー
ス充填室９Ａ，１０Ａが形成されている。このグリース
充填室９Ａ，１０Ａ内には、環状で波形形状のグリース
包囲板１２が収納されており、半径方向と円周方向に複
数の空間が仕切られて形成されている。このグリース包
囲板１２は、例えば溶接等により軸受カバーと一体的に
形成する、あるいは板バネの効果を持たせて、カートリ
ッジタイプとしてグリース充填室に嵌め込むようにして
も良い。

【００２６】次に、以上のように形成された、車両の駆
動装置の動作について説明する。図示しない制御装置か
らの制御信号により、電動機を駆動する場合、固定子側
の固定子巻線１９に励磁電流が通電され、回転子に設け
られた永久磁石２１との電磁誘導により回転子が回転さ
れ、これにより車輪７が回転駆動されて、レール上を車
両が走行する。

【００２７】このとき、本実施例では、車両の駆動装置
の転動軸受装置のグリース充填室内にグリース充填室内
を半径方向と円周方向に適当に仕切るグリース包囲板１
２を設けているので、軸受カバーの回転による遠心力
や、回転の速度が変わることによって慣性力が作用して
もグリースを抱持することが出来る。

【００２８】又、図７，図８に示す実施例のグリース充
填室９Ａ，１０Ａには、環状で波形形状のグリース包囲
板１２が設けられ、転動軸受との接合面側に、円盤状で
軸方向に空間を仕切るように形成されたグリース流動抑
制板１３を備えており、このグリース流動抑制板１３
は、軸方向に長穴の連通穴が複数個設けられている。こ
れは、走行中に軸方向への衝撃力が加わることにより、
グリース充填室に充填されたグリースが転動軸受を備え
た空間容積内に崩落してしまい、グリースが撹拌される
ので、それを防ぐためグリース流動抑制板１３を設けて
いる。この、グリース流動抑制板１３により、軸方向へ
の衝撃力が加わっても、空間容積内にグリースが崩落す
ることがなくなる。又、このグリース流動抑制板１３に
は軸方向に連通穴が複数個設けられているので、潤滑に
最も寄与するグリースの基油だけを転動軸受に補充する
ことが出来る。この円盤状のグリース流動抑制板１３
は、図６に示すようにカートリッジタイプにして軸受カ
バー９と切り離せるようにした方がグリース詰め，グリ
ース除去作業を考えた場合には便利である。

【００２９】尚、以上の説明ではグリース流動抑制板１
３に連通穴として長穴を作るように述べたが、丸穴でも
角穴でも良く、その効果は同じである。

【００３０】図１１，図１２に示す実施例は、図７，図
８に示す実施例と同じように、軸受との接合面間にグリ
ースの流動を抑制するグリース流動抑制板１３を設けた
ものである。図７，図８では、円盤状で連通穴を有する
グリース流動抑制板１３により環状のグリース充填室１
０Ａをほぼ完全に塞ぐように形成されていたが、この実
施例では、グリース充填室１０Ａを塞いでしまわずに、
遠心力の小さい内周側でグリース流動抑制板１３を半径
方向に短く形成し、少し隙間をあけておくように形成さ
れている。このように形成することにより、粘度指数の
高いグリースや付着性の良いグリースについても安定し
た潤滑を行うことが可能になる。

【００３１】尚、図３と図７の説明ではグリース包囲板
１２を形成するにあたり環状で波形形状にするように述
べたが、これは駆動用電動機を逆回転でも使用可能にす
ることを考慮したものであって、常にこのように形成に
するとか、このような形状にしなければならないわけで
はない。例えば図１３，図１４に示すように環状のグリ
ース包囲板１２ａを充填室９Ａ，１０Ａの中央部に円周
方向に設け、このグリース包囲板１２ａに間隔を設けて
半径方向に仕切るような板１２ｂを設置してもよい。こ
の板１２ｂは、図１３，図１４に示すように、グリース
包囲板１２ａの上下で間隔を変えて設けられており、上
方の板１２ｂ間に下方の板１２ｂを設けている。こうす
ることにより、遠心力の大きい外周側を多くの室で仕切
ることができ、強度的にも強くすることができる。以上
のように構成しても、波形形状のグリース包囲板１２と
同じように、軸受カバー９，１０の回転による遠心力
や、回転の速度が変化する時に慣性力が作用しても、グ
リースを抱持することが出来る。

【００３２】図２は、他の実施例である鉄道車両用駆動
装置を示す断面図である。又、この駆動装置は各軸駆動
方式の電動機を台車枠に装架した図である。

【００３３】この電動機の回転子は、回転子枠６，永久
磁石２１，軸受箱を兼用する左右の車輪７ａ，７ｂとに
よって構成されている。左右の車輪７ａ，７ｂの内、一
方の車輪７ａは固定子軸１の軸上に軸受装置１５を介し
て備えられ、他方の車輪７ｂは固定子軸１の一方側から
挿着された中空固定子軸１４の軸上に軸受装置１５を介
して備えられている。この各軸駆動方式の電動機におい
ては、回転子を構成する回転子枠６の両側に車輪を一体
にせしめて、各軸駆動方式を可能にしている。尚、中空
固定子軸１４の軸上に、固定子を挟んでその両側に軸受
装置１５を備えて、車輪７を左右に配置することも可能
である。

【００３４】この実施例でも、第１の実施例と同じよう
に、グリース充填室内を半径方向と円周方向に仕切るよ
うにグリース包囲板を設けることにより、軸受カバーの
回転による遠心力や、回転の速度が変化する時に慣性力
が作用しても、グリースを抱持することが出来る。又、
転動軸受との接合面側に、円盤状で軸方向に空間を仕切
るように形成されたグリース流動抑制板を設けることに
より、走行中の衝撃力が作用することによるグリースの
流動と崩落を抑制することが出来る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、回転子側になる軸受カバーのグリース充填室にグリ
ース包囲板を配置することによって、充填室内を半径方
向と円周方向に仕切っているので、軸受カバーの回転に
よる遠心力や、回転の速度が変化する時に慣性力が作用
しても、グリースを抱持することが出来る。

【００３６】充填されたグリースに作用する遠心力と慣
性力、及び衝撃力はグリースの質量に比例することにな
るので、これらの作用力に応じてグリース包囲板を単独
で、あるいは流動抑制板と組み合わせて使用することに
より、グリースを抱持することが可能な容積で、充填室
内を適宜に仕切るので、走行中の衝撃力が作用すること
によるグリースの流動と崩落を抑制することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるアウタロータ方式で各
輪駆動方式の電動機を鉄道車両用駆動装置に取り付けた
状態を示す横断面図である。

【図２】本発明の一実施例であるアウタロータ方式で各
軸駆動方式の電動機を鉄道車両用駆動装置に取り付けた
状態を示す横断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す車輪内蔵軸受装置の縦
断面図である。

【図４】図３に示す軸受カバーの縦断面図である。

【図５】図３に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図６】図５に示すＢ−０−Ｂ線に沿う断面図である。

【図７】本発明の一実施例を示す車輪内蔵軸受装置の縦
断面図である。

【図８】図７に示す軸受カバーの縦断面図である。

【図９】図７に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図１０】図９に示すＢ−０−Ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図１１】軸受カバーの構造図で、本発明の他の実施例
を示すグリース包囲板とグリース流動抑制板の正面図で
ある。

【図１２】図１１に示すＢ−０−Ｂ線に沿う断面図であ
る。

【図１３】軸受カバーの構造図で、本発明の他の実施例
を示すグリース包囲板の正面図である。

【図１４】図１３に示すＢ−０−Ｂ線に沿う断面図であ
る。

【符号の説明】

１…固定子軸、２…内側ベアリング押え、３…円筒ころ
軸受、４…外側ベアリング押え、５…軸箱、６…回転子
枠、７，７ａ，７ｂ…車輪、８…ボルト、９，１０…軸
受カバー、９Ａ,１０Ａ…グリース充填室、１１…ボル
ト、１２,１２ａ，１２ｂ…グリース包囲板、１３…グ
リース流動抑制板、１４…中空固定子軸、１５…軸受装
置、１６…軸受箱、１７…鉄心押え、１８…固定子鉄
心、１９…固定子巻線、２０…導体、２１…永久磁石、
２２…台車枠、２３…軸バネ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大金 洋一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 根本 俊雄 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄道車両の台車枠に固定された固定子軸
   と、該固定子軸の外周部に設置された固定子と、該固定
   子に対向する位置に設置された回転子と、前記固定子軸
   の外周部に設置され、前記回転子を支承する外輪回転型
   の軸受装置とを有するアウタロータ方式の電動機を備え
   た鉄道車両用駆動装置において、 前記軸受装置が、前記固定子軸に嵌着された軸受内輪
   と、前記回転子に嵌着された軸受外輪と、前記固定子と
   回転子間に介在された転動軸受と、該転動軸受の側面に
   対向して回転体を構成する軸受箱に嵌着された、グリー
   ス充填室を有する軸受カバーと、該軸受カバーのグリー
   ス充填室に設けたグリース包囲板とを備えたことを特徴
   とする電動機。
2. 【請求項２】前記グリース包囲板が前記グリース充填室
   の中央部に位置する円周方向の仕切板と、該仕切板の上
   下方向に周方向に間隔を有して形成された半径方向の仕
   切板で構成した請求項１に記載の電動機。
3. 【請求項３】鉄道車両の台車枠に固定された固定子軸
   と、該固定子軸の外周部に設置された固定子と、該固定
   子に対向する位置に設置された回転子と、前記固定子軸
   の外周部に設置され、前記回転子を支承する外輪回転型
   の軸受装置とを有するアウタロータ方式の電動機を備え
   た鉄道車両用駆動装置において、 前記軸受装置が、前記固定子軸に嵌着された軸受内輪
   と、前記回転子に嵌着された軸受外輪と、前記固定子と
   回転子間に介在された転動軸受と、該転動軸受の側面に
   対向して回転体を構成する軸受箱に嵌着された、グリー
   ス充填室を有する軸受カバーと、該軸受カバーのグリー
   ス充填室に設けたグリース包囲板と、前記グリース充填
   室と転動軸受との側面間に設けたグリース流動抑制板と
   を備えたことを特徴とする電動機。
4. 【請求項４】固定子を構成する固定子軸の外周部に軸受
   内輪が嵌着され、回転子に軸受外輪が嵌着され、該固定
   子と回転子間が転動軸受で支承されたもので、前記回転
   子に直結されて回転体を構成する軸受箱に嵌着されたグ
   リース充填室を有する軸受カバーを、前記転動軸受の側
   面に対向する位置に設置した外輪回転型の軸受装置にお
   いて、 該軸受カバーのグリース充填室にグリース包囲板を設け
   たことを特徴とする軸受装置。
5. 【請求項５】固定子を構成する固定子軸の外周部に軸受
   内輪が嵌着され、回転子に軸受外輪が嵌着され、該固定
   子と回転子間が転動軸受で支承されたもので、前記回転
   子に嵌着されたグリース充填室を有する軸受カバーを、
   前記転動軸受の側面に対向する位置に設置した外輪回転
   型の軸受装置において、 前記軸受カバーのグリース充填室にグリース包囲板を配
   置して、該グリース充填室と該転動軸受との側面間にグ
   リース流動抑制板を設けたことを特徴とする軸受装置。