(57)【要約】      （修正有）【課題】電動機にて軸受を交換するとき、軸受の損傷を招くことがない作業性の良いものとする。【解決手段】軸受押えの組付時、軸受箱内の所定位置に軸受をセットして回転軸に外挿した後、回転軸の延長線上に圧入工具支え８１を同心にセットし、圧入工具８２を圧入工具支えと回転軸とに外挿する。圧入工具支えで案内させながら圧入工具を軸方向内方に移動させることで、この圧入工具により軸受の軸方向外方の側面を押圧してブラケットと軸受箱とを嵌合させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の電動機ケースの両側にブラケットが夫々連結され、両ブラケットに一対の軸受を介して回転軸が軸支され、回転軸に固定される油切り部材に形成した第１の凹凸部と、径方向内方に位置する両ブラケットの部分に夫々形成した第２の凹凸部とを非接触で噛み合わせた電動機にて軸受を交換する電動機の軸受交換方法であって、
各軸受の外輪の軸方向内方の端面及び上面に、ブラケットに嵌合されて固定される軸受箱が当接すると共に、その軸方向外方の端面に軸受箱に固定される軸受押えが当接するものにおいて、
軸受押えを取り外した後、回転軸から軸受箱を軸受と共に抜きとり、油切り部材とブラケットとの第１及び第２の両凹凸部を径方向で互いに接触させて、回転軸に対して電動機ケースに固定の固定子が仮支持された状態とする取外工程と、
軸受箱内の所定位置に軸受をセットして回転軸に外挿した後、回転軸の延長線上に圧入工具支えを同心にセットすると共に、圧入工具を圧入工具支えと回転軸とに外挿し、圧入工具支えで案内させながら圧入工具を軸方向内方に移動させることで、この圧入工具により軸受の軸方向外方の側面を押圧してブラケットと軸受箱とを嵌合させる組付工程とを含むことを特徴とする電動機の軸受交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の軸受交換方法に関し、より詳しくは、鉄道車両に用いられる全閉形の主電動機にて固定子と回転子とを分解することなく、軸受を交換するためのものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鉄道車両に用いられる主電動機として、外気を取り込まずに外枠に設けた冷却フィンや冷却器によって冷却する所謂全閉形のものが広く採用されている。このような全閉形の主電動機は例えば特許文献１で知られている。このものは、筒状の電動機ケースを備え、電動機ケースの両側には、電動機ケース内を閉塞するブラケットが夫々連結され、両ブラケットに一対の軸受を介して回転軸が軸支されている。回転軸には、両軸受の軸方向内方に位置させて油切り部材（オイルスロワ）が夫々固定されている。油切り部材には径方向に凹凸を繰り返す第１の凹凸部が形成されている。また、径方向内方に位置する両ブラケットの部分には径方向に凹凸を繰り返す第２の凹凸部が夫々形成され、第１の凹凸部と第２の凹凸部とを非接触で噛み合わせて所謂ラビリンスシールを構成し、後述の両軸受箱内に収納される潤滑剤が電動機ケース内に流出しないようにしている。そして、回転軸には回転子が固定されると共に、回転子を囲うように電動機ケース内には固定子が固定されている。
【０００３】
駆動側に位置する軸方向一方の第１軸受は円筒ころ軸受で構成され、その外輪の軸方向内方の端面及び上面には、ブラケットに嵌合されて固定される第１軸受箱が当接し、軸受押えを兼用するようにしている。第１軸受の外輪の軸方向外方の端面には、他の油切り部材を介して第１軸受押え（軸受カバー）が取り付けられ、第１軸受の軸方向への抜け止めがなされている。また、反駆動側に位置する軸方向他方の第２軸受は玉軸受で構成され、その外輪の軸方向内方の端面及び上面には、ブラケットに嵌合されて固定される第２軸受箱が当接し、軸受押えを兼用するようにしている。また、第２軸受の軸方向外方の端面には第２軸受押えが当接し、これに当接する軸受カバーにより第２軸受が抜け止めされるようにしている。
【０００４】
上記主電動機にて第１及び第２の各軸受を交換しようする場合、回転軸に固定の回転子と固定子を分解する必要はない。即ち、反駆動側の第２軸受の交換を例に説明すると、回転軸から油切り部材を取り外した後、第１軸受押えを取り外す。そして、反駆動側のブラケットに固定の第２軸受箱を第２軸受と共に抜きとる。第２軸受箱を取り外すと、第２軸受により回転軸に対して電動機ケースに固定の固定子を支持できないため、その自重で第２油切り部材と反駆動側のブラケットとの第１及び第２の両凹凸部が径方向で互いに接触することで、回転軸に対して電動機ケースに固定の固定子が仮支持された状態となる。ここで、回転軸に対して電動機ケースに固定の固定子が仮支持された状態では、回転軸に対して固定子が芯ずれしている。このため、第２軸受を再度組み付けるときに、例えば軸受の転動体にスラスト方向の荷重が付加されたのでは軸受の損傷を招く虞がある。このため、軸受の損傷を招くことなく、作業性よく各軸受の交換することができる方法の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１０３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑み、軸受の損傷を招くことがない作業性の良い電動機の軸受交換方法を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、筒状の電動機ケースの両側にブラケットが夫々連結され、両ブラケットに一対の軸受を介して回転軸が軸支され、回転軸に固定される油切り部材に形成した第１の凹凸部と、径方向内方に位置する両ブラケットの部分に夫々形成した第２の凹凸部とを非接触で噛み合わせた電動機にて軸受を交換する電動機の軸受交換方法であって、各軸受の外輪の軸方向内方の端面及び上面に、ブラケットに嵌合されて固定される軸受箱が当接すると共に、その軸方向外方の端面に軸受箱に固定される軸受押えが当接するものにおいて、軸受押えを取り外した後、回転軸から軸受箱を軸受と共に抜きとり、油切り部材とブラケットとの第１及び第２の両凹凸部を径方向で互いに接触させて、回転軸に対して電動機ケースに固定の固定子が仮支持された状態とする取外工程と、軸受箱内の所定位置に軸受をセットして回転軸に外挿した後、回転軸の延長線上に圧入工具支えを同心にセットすると共に、圧入工具を圧入工具支えと回転軸とに外挿し、圧入工具支えで案内させながら圧入工具を軸方向内方に移動させることで、この圧入工具により軸受の軸方向外方の側面を押圧してブラケットと軸受箱とを嵌合させる組付工程とを含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、圧入工具支えで圧入工具を案内させることで、圧入工具と回転軸との同心を維持したままこの圧入工具により軸受の側面を押圧してブラケットと軸受箱とを再度嵌合させるため、組付時、軸受の転動体にスラスト方向の負荷がかかることが抑制され、軸受が損傷するといった不具合は生じない。しかも、圧入工具支えと圧入工具とをセットして、圧入工具支えで案内させながら圧入工具を軸方向内方に移動させるだけであるから、軸受組付の作業性もよい。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の軸受交換方法が実施できる電動機の断面図。
【図２】図１の電動機の構成部品の一部を取り外した状態で示す断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、第１軸受の取付手順を示す部分拡大断面図。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第２軸受の取付手順を示す部分拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、電動機を所謂全閉形のものとし、固定子と回転子とを分解することなく、軸受を交換するための本発明の電動機の軸受交換方法の実施形態を説明する。以下において、軸方向のうち電動機ケースの内側に向かう方向を内方として、図１に示す電動機の姿勢を基準に「上」、「下」、「左」、「右」といった方向を示す用語を用いるものとする。
【００１１】
図１及び図２を参照して、ＥＭは、全閉形の電動機である。電動機ＥＭは、電動機ケース１を備え、電動機ケース１の左右には、電動機ケース１内を閉塞するブラケット２ａ，２ｂが夫々連結されている。両ブラケット２ａ，２ｂには一対の軸受３ａ，３ｂを介して回転軸４が軸支されている。駆動側に位置する軸方向一方（図１中、左側）の第１軸受３ａは円筒ころ軸受で構成され、その外輪３１ａの軸方向内方の端面及び上面には、左側のブラケット２ａに固定される、グリス等の潤滑剤を収納する収納部を持つ第１軸受箱５ａが当接し、軸受押えを兼用するようにしている。この場合、左側のブラケット２ａの所定位置には受入凹部２０ａが形成されると共に、第１軸受箱５ａの軸方向内方側には、受入凹部２０ａに嵌合する凸状部５１ａが形成されており、左側のブラケット２ａの受入凹部２０ａに第１軸受箱５ａの凸状部５１ａが嵌合すると、回転軸４と左側のブラケット２ａ、ひいては、回転軸４と電動機ケース１に固定の固定子Ｓｔとの同心が取れるようにしている。なお、第１軸受箱５ａの凸状部５１ａの軸方向内方の端面には縮径部（本実施形態では、面取り面）５２ａが形成され、回転軸４とブラケット２ａとが芯ずれした状態でも左側のブラケット２ａに対して第１軸受箱５ａの縮径部５２ａを挿入できるようにしている。
【００１２】
第１軸受３ａの外輪３１ａの軸方向外方の端面には、第１の油切り部材（オイルスロワ）６ａを介して第１軸受押え（軸受カバー）７ａが取り付けられ、軸受の軸方向への抜け止めがなされている。なお、回転軸４には、第１軸受３ａの軸方向内方に位置させて第２の油切り部材（オイルスロワ）６ｂが固定され、第２の油切り部材６ｂには径方向に凹凸を繰り返す第１の凹凸部６１が形成されて、径方向内方に位置する左側のブラケット２ａの部分には径方向に凹凸を繰り返す第２の凹凸部２１が夫々形成されている。そして、第１の凹凸部６１と第２の凹凸部２１とを非接触で噛み合わせて所謂ラビリンスシールを構成して、第１軸受箱５ａ内に収納される潤滑剤が電動機ケース１内に流出しないようにしている。
【００１３】
反駆動側に位置する軸方向他方（図１中、右側）の第２軸受３ｂは玉軸受で構成され、その外輪３２ａの軸方向内方の端面及び上面に、右側のブラケット２ｂに固定される、グリス等の潤滑剤を収納する収納部を持つ第２軸受箱５ｂが当接すると共に、第２軸受３ｂの内輪３２ｂの軸方向外方の端面には、第２軸受押え７ｂが当接し、第２軸受押え７ｂに当接するカバー７ｃにより第２軸受３ｂが抜け止めされるようにしている。この場合もまた、右側のブラケット２ｂの所定位置には受入凹部２０ｂが形成されると共に、第２軸受箱５ｂの軸方向内方側には、受入凹部２０ｂに嵌合する凸状部５１ｂが形成されており、右側のブラケット２ｂの受入凹部２０ｂに第２軸受箱５ｂの凸状部５１ｂが嵌合すると、回転軸４とブラケット２ｂ、ひいては、回転軸４と電動機ケース１に固定の固定子Ｓｔとの同心を取れるようにしている。なお、第２軸受箱５ｂの凸状部５１ｂの軸方向内方の端面には縮径部５２ｂが形成されている。
【００１４】
また、回転軸４には、上記同様、第２軸受３ｂの軸方向内方に位置させて第３の油切り部材（オイルスロワ）６ｃが固定され、第３の油切り部材６ｃには径方向に凹凸を繰り返す第１の凹凸部６２が形成されて、径方向内方に位置する右側のブラケット２ｂには径方向に凹凸を繰り返す第２の凹凸部２２が夫々形成され、第１の凹凸部６２と第２の凹凸部２２とを非接触で噛み合わせて所謂ラビリンスシールを構成するようにしている。そして、回転軸４には回転子Ｒｔが固定されると共に、回転子Ｒｔを囲うように電動機ケース１内には固定子Ｓｔが固定されている。なお、図１中、Ｆｃはファンであり、電動機ＥＭの構造自体は公知のものであるため、これ以上の詳細な説明は省略する。以下に、図３、図４も参照して、ブラケット２ａ，２ｂに対して両軸受箱５ａ，５ｂを夫々圧入できる治具８，９を用いた第１及び第２の両軸受３ａ，３ｂの交換方法を説明する。
【００１５】
第１軸受３ａの取外工程においては、先ず、駆動側（図１中、左側）にて軸受押え７ａと第１の油切り部材６ａとを取り外し、左側のブラケット２ａに固定された第１軸受箱５ａを第１軸受３ａの外輪３１ａと共に抜きとる（図２参照）。これにより、第２の油切り部材６ｂと左側のブラケット２ａとの第１及び第２の各凹凸部６１，２１が径方向で互いに接触して、回転軸４に対して電動機ケース１に固定の固定子Ｓｔが仮支持された状態となり、この状態では、回転軸４に対して電動機ケース１に固定の固定子Ｓｔが芯ずれしている。なお、第１及び第２の各凹凸部６１，２１との間の隙間を局所的に狭くしておけば、第１及び第２の各凹凸部６１，２１を互いに確実に接触できてよい。そして、回転軸４に残る第１軸受３ａの内輪３１ｂを取り外すことで、第１軸受３ａの取外作業が完了する。
【００１６】
第１軸受３ａの組付作業においては、先ず、第１軸受３ａの内輪３１ｂを回転軸４に取り付けた後、治具８の圧入工具支え８１を回転軸４の延長線上に同心にセットする。圧入工具支え８１は、頭部８１ａと、頭部８１ａから軸方向外方にのびるロッド部８１ｂとで構成され、頭部８１ａが回転軸４の端面に公知の方法で係止されるようになっている。そして、第１軸受３ａの外輪３１ａを第１軸受箱５ａの所定位置に組み込んで一体化した後、回転軸４に外挿し、この状態で軸方向外方から圧入工具８２を圧入工具支え８１と回転子軸４とに外挿する。
【００１７】
圧入工具８２は有底筒状の部材で構成され、軸方向内方側に位置する開口面側（図３中、右側）の端部内面には内寸が回転軸４の外径と同等であって回転軸４の外周面を摺動自在な第１の突条部８２ａが設けられている。また、開口面の周縁部には、軸方向内方に向けて突出する第２の突条部８２ｂが設けられ、圧入工具８２を軸方向内方に移動させるとき、第１軸受３ａの外輪３１ａのみを押圧できるようにしている。開口面の周縁部には更に、第１軸受箱５ａの軸方向外方の端面に係合する係合段差部８２ｃが形成されている。また、圧入工具８２の軸方向外側に位置する側板部８２ｄには、圧入工具支え８１のロッド部８１ｂが挿通する挿通孔８２ｅが開設され、圧入工具８２を回転軸４の回転軸線に沿う移動を案内するようにしている（図３（ａ）参照）。
【００１８】
圧入工具８２がセットされると、挿通孔８１ｅを通して圧入工具８２より軸方向外方に突出するロッド部８１ｂの部分に、圧入工具８２を押圧するために中心に貫通穴８３ａが空いたシリンダ８３ｂを取り付け、シリンダ８３ｂの一端を固定するためにストッパ８３ｃを圧入工具支え８１に取り付ける。この状態でシリンダ８３ｂを軸方向内方に向けて動作させると、圧入工具支え８１のロッド部８１ｂで案内されながら圧入工具８２が軸方向内方に移動する。これにより、圧入工具８２の第１の突条部８２ａが第１軸受３ａの外輪３１ａの側面を押圧すると共に、係合段差部８２ｃが第１軸受箱５ａを押圧し、左側のブラケット２ａの受入凹部２０ａに第１軸受箱５ａの凸状部５１ａの先端が侵入し、第１軸受箱５ａがブラケット２ａに嵌合して外輪３１ａと内輪３１ｂとが適正な位置になる。このとき、第２の油切り部材６ｂと左側のブラケット２ａとの第１及び第２の各凹凸部６１，２１が所定の隙間を持つ非接触状態に戻り、組付工程が完了する。そして、上記と逆の手順で治具８を取り外した後、軸受押え７ａと第１の油切り部材６ａとを取り付けて第１軸受３ａの交換が完了する。
【００１９】
他方、第２軸受３ｂの交換作業は基本的に第１軸受３ａの交換作業と同じであり、その取外工程においては、先ず、反駆動側（図１中、右側）にて第２軸受押え７ｂを取り外し、第２軸受箱５ｂを第２軸受３ｂと共に取り外す。このとき、第３の油切り部材６ｃと右側のブラケット２ｂとの第１及び第２の各凹凸部６２，２２が径方向で互いに接触して、回転軸４に対して電動機ケース１に固定の固定子Ｓｔが仮支持された状態となる。第２軸受箱５ｂと共に抜きとられた第２軸受３ｂはプレス等によって取り外される。これにより、第２軸受３ｂの取外工程が完了する。
【００２０】
第２軸受３ｂの取付工程においては、他の治具９を構成する圧入工具支え９１を回転軸４の端面に取り付ける。圧入工具支え９１は、上記同様、頭部９１ａと、頭部９１ａから軸方向外方にのびるロッド部９１ｂとで構成され、回転軸４の軸線方向の延長線上にセットされる。頭部９１ａの外径は第２軸受３ｂの内径と同等に設定されている。そして、第２軸受３ｂを第２軸受箱５ｂの所定位置に組み込んで一体化した後、頭部９１ａに外挿し、この状態で軸方向外方から圧入工具９２をセットする。この場合、圧入工具９２は有底筒状の部材で構成され、圧入工具９２の開口面側の端面で第２軸受３ｂの側面（内輪３２ｂ及び外輪３２ａの側面）を押圧できるようにしている。そして、上記と同様に、圧入工具９２を押圧するために中心に貫通穴９３ａが空いたシリンダ９３ｂを取り付け、シリンダ９３ｂの一端を固定するためにストッパ９３ｃを圧入工具支え９１に取り付ける。そして、シリンダ９３ｂを軸方向内方に向けて動作させると、圧入工具支え９１のロッド部９１ｂで案内させながら圧入工具９２が軸方向内方に移動する。これにより、圧入工具９２が第２軸受３ｂの側面を押圧し、右側のブラケット２ｂの受入凹部２０ｂに第２軸受箱５ｂの凸状部５１ｂの先端が侵入して第２軸受箱５ｂが右側のブラケット２ｂに組み付けられる。このとき、第３の油切り部材６ｃと右側のブラケット２ｂとの第１及び第２の各凹凸部６２，２２が所定の隙間を持つ非接触状態に戻る。そして、上記と逆の手順で治具９を取り外した後、軸受押え７ｂとカバー７ｃとを取り付けて第２軸受３ｂの交換が完了する。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態では、第１軸受３ａ及び第２軸受３ｂの組付時、圧入工具支え８１，９１で圧入工具８２，９２を夫々案内させることで、圧入工具８２，９２と回転軸４との同心を維持したままこの圧入工具８２，９２により第１軸受３ａ及び第２軸受３ｂの側面を夫々押圧してブラケット２ａ，２ｂと軸受箱５ａ，５ｂとを再度嵌合させるため、第１軸受３ａまたは第２軸受３ｂの転動体にスラスト方向の負荷がかかることが抑制され、第１軸受３ａ及び第２軸受３ｂが損傷するといった不具合は生じない。しかも、治具８，９をセットして、圧入工具支え８１，９１で案内させながら圧入工具８２，９２を軸方向内方に移動させるだけであるから、軸受組付の作業性もよい。
【００２２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、圧入工具支え８１，９１や圧入工具８２，９２の構成は上記にものに限定されるものではなく、圧入工具８２，９２と回転軸４との同心を維持したままブラケット２ａ，２ｂに対して両軸受箱５ａ，５ｂを夫々圧入できるものであれば、その形態は問わない。また、上記実施形態では、ブラケット２ａ，２ｂの所定位置には受入凹部２０ａ，２０ｂが形成されると共に、軸受箱５ａ，５ｂの軸方向内方側に受入凹部２０ａ，２０ｂに嵌合する凸状部５１ａ，５１ｂが形成されたものを例に説明したが、ブラケット２ａ，２ｂに対して軸受箱５ａ，５ｂが嵌合して同心をとれるものであればその形態は問わない。
【符号の説明】
【００２３】
ＥＭ…全閉形の電動機、１…電動機ケース、２ａ，２ｂ…ブラケット、２１…第２の凹凸部、３ａ，３ｂ…軸受、４…回転軸、６ａ，６ｂ，６ｃ…油切り部材、７ａ，７ｂ…軸受押え、８１，９１…圧入工具支え、８２，９２…圧入工具、Ｓｔ…固定子、Ｒｔ…回転子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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