CN101326087B - 用于轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置，它基本上由一用于旋转轴(2)的轴承、一围绕轴承完整一周的固定的轴承壳(3)和一用于轴承状态监控的传感器装置(4)构成，其中轴承至少包括一在旋转轴上固定的随转的元件和一在固定的轴承壳上固定的固定元件并且轴向向外由至少一个密封装置(5)密封，该密封装置包括一在轴承的固定元件上固定的密封圈(6)，在密封圈的外侧面上固定一与轴承上的多个发送器元件处于接触的传感器模块(7)，该传感器模块与一数据传输电缆(8)和一通向电子处理器装置的连接件(9)共同地基本上构成传感器装置，其构成为无插塞连接的单体的组装单元，该组装单元的传感器模块在安装时能通过轴承壳插入该轴承壳中并且该组装单元通过一在传感器模块与连接件之间在轴承壳上设置的凸缘件(10)能持久接触可靠地固定在轮对轴承装置上。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置，其基本上由一用于一旋转轴的轴承、一围绕轴承的轴承壳和一用于轴承状态监控的传感器装置构成。
背景技术
对于专家来说关于轨道车辆的轮对轴承一般已知，在转向架上对轴承的机械损坏大大降低了轨道车辆的安全性并且轴承的失效最终可能导致灾难性的后果。对轴承的机械损坏的原因是极其多种多样的，但其在大多数情况下可以归因于轴承的制造或安装的缺陷、其工作面上的材料疲劳裂纹或剥落、由于损坏的密封导致的各个轴承元件的过度腐蚀、由于运动的轴承元件的不充分的润滑导致的轴承的过度发热或者归因于由于在车轮的滚动面上的扁平点导致的各个轴承元件的振动疲劳。由于轴承状态的检验方法在过去限于在定期的时间间距内进行的维修操作，其中不顾其状态地更换轨道车辆的全部轴承，并且这种处理方法首先已证明成本是很高的，特别是在高速运行的现代轨道车辆中较长时间以来通用地通过相应的传感器持续地监控每一轴承的状态，以便因此能够及时地预告或检测轴承故障的出现并且可以采取适用于给定时间的措施。在这样的配备传感器的轮对轴承装置中，其基本上由一用于旋转轴的轴承、一围绕轴承的固定的轴承壳和一传感器装置构成，各轴承配备不同的发送器元件并且在各适当的测量点配备相应的传感器，它们经由数据传输电缆连接于轨道车辆中的电子处理器装置以便显示有故障的状态。
这样的配备传感器的轮对轴承装置例如由SKF公司期刊“Evolution”，1995年第4期第24至27页和由同一企业的DE 41 38867 C2是已知的。在该轮对轴承装置中轴承以已知的方式包括一固定在旋转轴上的随转的元件和一在固定的轴承壳中固定的固定元件以及在其间滚动的多个滚动体，其中在随转的与固定的元件之间的间隙轴向向外由一密封装置密封，其包括一在轴承的固定元件上固定的密封圈和一在轴承的随转元件上固定的密封圈。在固定在轴承的固定元件上的密封圈的外侧面上然后固定一与轴承上的多个发送器元件处于接触的传感器模块，其与一数据传输电缆和一通向电子处理器装置的连接件共同基本上构成轮对轴承装置的传感器装置。其中数据传输电缆包括一从传感器模块导向一插塞凸缘的固定安装的电缆件和一在两端构成有插塞连接器的可活动的电缆件，利用后者建立在轴承壳中的插塞凸缘与通向轨道车辆中电子处理器装置的接头之间的连接并且在对轮对轴承装置进行维修工作时通过插塞接点的脱离将其去除。
但在该配备传感器的轮对轴承装置中不利的是，传感器装置的插塞连接器设有确保在轴承壳中的插塞凸缘与通向轨道车辆中电子处理器装置的接头之间的持久可靠的电连接，因为插塞连接一般很易受尘埃和水的影响并从而在轨道车辆的恶劣的行驶条件下具有较高的失效概率。尽管在已知的传感器装置的插塞连接器上存在着连接保护和密封装置但在实践中已表明，特别由于在轨道车辆的行车运行中在轮对轴承装置，上产生的振动和温度变化可能导致湿气和尘埃的侵入或甚至导致传感器装置在轴承壳上和/或在通向电子处理器装置的接头上的插塞连接的松动或脱离，从而在向处理器装置数据传输时导致故障并且轴承上出现的故障的及时的预告或检测不再是可能的。此外通过在轴承壳中固定安装的插塞凸缘和数据传输电缆的通向传感器的电缆件耗费是很大的，在为维修目的拆卸轴承时必须去除传感器装置的该部分，从而使通过简单地脱开传感器装置的可活动的电缆件获得的在时间和费用上的节省对于维修工作来说又有局限性。同样传感器的可活动的电缆件上的数据传输电缆的较薄壁的包皮已证明不足够地防止数据传输电缆的机械损坏，例如石块冲击等。
发明内容
从所述的已知的现有技术的缺点出发，因此本发明的目的在于，设计一种轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置，它的传感器装置即使在恶劣的行驶条件下也确保在轴承壳中的传感器模块与轨道车辆中通向电子处理器装置的接头之间的持久可靠的电连接和抗机械损坏的可靠的保护，并且它在对轴承进行维修工作时可简单而快速地从其中脱开。
按照本发明该目的在上述类型的用于轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置中这样达到，即：按本发明的用于轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置，它基本上由一用于旋转轴的轴承、一围绕轴承完整一周的固定的轴承壳和一用于轴承状态监控的传感器装置构成，其中轴承至少包括一在旋转轴上固定的随转的元件和一在固定的轴承壳上固定的固定元件并且轴向向外由至少一个密封装置密封，该密封装置包括一在轴承的固定元件上固定的密封圈，在密封圈的外侧面上固定一与轴承上的多个发送器元件处于接触的传感器模块，该传感器模块与一数据传输电缆和一通向电子处理器装置的连接件共同地基本上构成传感器装置；其特征在于，传感器装置构成为无插塞连接的单体的组装单元，该组装单元的传感器模块在安装时能通过轴承壳插入该轴承壳中并且该组装单元通过一在传感器模块与连接件之间在轴承壳上设置的凸缘件能持久接触可靠地固定在轮对轴承装置上，传感器装置的传感器模块能通过一轴承壳中的径向孔插入其中并且具有一压铸壳体，其最大高度和深度稍小于轴承壳中的径向孔的直径。
按照本发明构成的配备传感器的轮对轴承装置的优选的实施形式和有利的进一步构成在下面加以描述。
由于在轴承壳中的这样的径向孔在许多轨道车辆中已存在并且用于插入外部的转速发送器，因此本发明的解决方案也与已处于使用的轨道车辆的轮对轴承装置相客并且无疑可以在其上补充装备使用。对此传感器模块在其造型上匹配于径向孔，即通过其优选由压铸金属构成的壳体具有一长形的与其在密封装置的固定的密封圈上的固定位置的半径匹配的基本形状以及最大高度和深度，其能够无问题地使传感器模块通过径向孔。将这样构成的传感器模块在插入轴承壳中以后接着利用两个在其压铸壳体上成型的固定凸缘用螺钉拧紧在密封装置的固定的密封圈的外侧面上并且在其压铸壳体内具有包括运动传感器、转向传感器、温度传感器、振动传感器、角位置传感器或转速传感器的组中的至少一个传感器，其与在轴承上的相应的发送器元件处于作用接触。
此外，按照优选的实施方式，按照本发明构成的轮对轴承装置的特征还在于，传感器装置的凸缘件由一空心圆柱体构成，穿过它引导数据传输电缆并且在其外侧面上成型两个对置的具有螺钉孔的径向凸块，经由它们凸缘件可用螺钉拧紧在轴承壳的外侧面上。对此已证明特别成本有利的是，凸缘件同样制成为金属压铸件，因为由此同时不仅可成形通孔用于电缆通过凸缘件而且可成形径向凸块中的螺钉孔用以将凸缘件固定在轴承壳上并且只还需要微小的修整。同样有利的是，凸缘件上的各径向凸块构成有平面的接触面，其贴紧一在轴承壳上相应成型的平面的对应面，因为由此用于相应的压铸成形的费用是不多的。但也有可能，将凸缘件上的各径向凸块构成为弧形匹配于不具有一单独的对应面的轴承壳的半径。
按照本发明构成的轮对轴承装置的一符合目的的进一步构成还在于，将凸缘件的面向轴承壳的空心圆柱体部分构成为定心销，其具有一大致相当于轴承壳中的径向孔的直径的外径和一从径向孔中略微凸入轴承壳中的长度。利用定心销将凸缘件在安装时插入轴承壳中的径向孔中，使在凸缘件的各径向凸块中的螺钉孔相对于为固定凸缘件在轴承壳中设置的各螺纹孔位置固定。此外在凸缘件的定心销的外周面中制出至少一个环绕的环形槽，为避免污物和湿气进入轴承壳中经由径向孔嵌入一O型密封圈到该环形槽中。对此可以这样达到密封效果的进一步改善，即在定心销的外周面内制出两个或更多个接连设置的环形槽并在其中嵌入两个或更多个密封圈。
最后作为按照本发明构成的轮对轴承装置的有利的实施形式还建议，数据传输电缆在凸缘件的空心圆柱体的入口和出口上通过弹性体圈防止磨破以及通过一在凸缘件与通向电子处理器装置的连接件之间设置的柔性的塑料软管防止机械损坏。对此各弹性体圈有利地是已知的各锁紧螺母的构件，在预组装传感器装置时将各锁紧螺母拧到数据传输电缆上并且拧紧在凸缘件的空心圆柱体的构成有相应螺纹的各端上。在轴承壳外部设置的锁紧螺母在此如同通向电子处理器装置的连接件在背侧还具有一另外的螺纹，在其上接着拧紧同样利用已知的锁紧螺母可固定的柔性的塑料软管以避免机械损坏。
按照本发明构成的配备传感器的轮对轴承装置因此相对于由现有技术已知配备传感器的轮对轴承装置具有优点，即其传感器装置构成为单体预制成的组装装置包括传感器模块、数据传输电缆、外部的凸缘件、外部的保护软管和通向处理器装置的连接件，在振动技术上受高载荷的轮对轴承装置上的插塞连接是不需要的并因此也确保轨道车辆中在轴承壳中的传感器模块与通向电子处理器装置的接头之间的持久可靠的电连接。通过传感器装置的单体的实施形式即使在对轴承进行维修工作时也可简单而快速地将传感器装置从轴承中脱开并同时通过外部的保护软管和通过针对性设置的密封件提供更可靠的保护以防机械损坏以及防止污物和湿气的侵入。
附图说明
以下参照附图更详细地说明按照本发明构成的配备传感器的轮对轴承装置的优选的实施形式。其中：
图1按照本发明构成的配备传感器的轨道车辆的轮对轴承装置的三维的总图；
图2按照本发明构成的配备传感器的轮对轴承装置按图1的三维总图的放大的部分图；
图3按照本发明构成的配备传感器的轮对轴承装置的传感器装置和轴承的放大的三维图。
具体实施方式
由图1明显看出轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置1，其基本上由一用于旋转轴2的图中看不到的轴承、一围绕轴承的固定的轴承壳3和一用于轴承状态监控的传感器装置4构成，该传感器装置基本上由一传感器模块7、一数据传输电缆8和一通向电子处理器装置的连接件9组成。轴承对此包括一在旋转轴2固定的未更详细示出的随转的元件和一在固定的轴承壳3中固定的同样未示出的固定的元件，许多未示出的滚动体在这们之间滚动。在该轴承的随转的元件与固定的元件之间的间隙轴向向外由至少一个密封装置5密封，它包括一在轴承的固定的元件上固定的密封圈6，在其外侧面上固定传感器装置4的与轴承上的多个发送器元件处于接触的传感器模块7。
此外由图1中显而易见的是，传感器装置4按照本发明构成为无插塞连接的单体的组装单元，该组装单元的传感器模块7在安装时通过轴承壳3插入其中并且该组装单元通过一在传感器模块7与连接件9之间在轴承壳3上设置的凸缘件10可持久接触可靠地固定在轮对轴承装置1上。轮对轴承装置1按图2的放大图对此示出，传感器装置4的传感器模块7可通过轴承壳3中的一径向孔11插入该轴承壳中并且具有一压铸壳体12，其最大高度和深度稍小于轴承壳3中径向孔11的直径并因此能够无问题地使传感器模块7通过径向孔11。将这样构成的传感器模块7在插入轴承壳3中以后接着利用两个在其压铸壳体12上成型的固定凸缘用螺钉拧紧在密封装置5的固定的密封圈6的外侧面上并且在其压铸壳体12内具有包括运动传感器、转向传感器、温度传感器、振动传感器、角位置传感器或转速传感器的组中的至少一个传感器。
此外由图2和3仍显而易见的是，传感器装置4的凸缘件10由一空心圆柱体构成，穿过它引导数据传输电缆8并且在它上面成型两个对置的具有螺钉孔15、16的径向凸块(Radialstege)13、14，经由它们，凸缘件10可用螺钉拧紧在轴承壳3的外侧面17上。凸缘件10的面向传感器模块7的空心圆柱体部分明显可见地构成为定心销18，该定心销可插入轴承壳3中的径向孔中并且利用该定心销使在凸缘件10的径向凸块13、14中的螺钉孔15、16相对于其在轴承壳3中的各螺纹孔位置固定。该定心销18明显地具有一大致相当于轴承壳3中径向孔11的直径的外径并且在该定心销上构成有两个图3中可见的环绕的环形槽19、19′，在环形槽中嵌入两个密封轴承壳3以防污物和湿气的O型密封圈20、20′。
最后只暗示地由图1至3仍看出，数据传输电缆8在凸缘件10的空心圆柱体的入口和出口上通过弹性体圈防止磨破以及通过一在凸缘件10与通向电子处理器装置的连接件9之间设置的在图1中示出的柔性的塑料软管21防止机械损坏。对此各弹性体圈是在图中未更详细标记的已知的各锁紧螺母在传感器装置4的凸缘件10上的构件，在预组装传感器装置4时将各锁紧螺母拧到数据传输电缆8上并且拧紧到凸缘件10的空心圆柱体的构成有相应螺纹的各端部上。
附图标记清单
1 轮对轴承装置 13 10上的径向凸块
2 轴 14 10上的径向凸块
3 轴承壳 15 13中的螺钉孔
4 传感器装置 16 14中的螺钉孔
5 密封装置 17 3的外侧面
6 密封圈 18 10的定心销
7 传感器模块 19 16中的环形槽
8 数据传输电缆 19′16中的环形槽
9 连接件 20 O型密封圈
10 凸缘件 20′O型密封圈
11 3中的径向孔 21 塑料软管
12 7的压铸壳体
Claims (6)
1.用于轨道车辆的配备传感器的轮对轴承装置，它基本上由一用于旋转轴(2)的轴承、一围绕轴承完整一周的固定的轴承壳(3)和一用于轴承状态监控的传感器装置(4)构成，其中轴承至少包括一在旋转轴(2)上固定的随转的元件和一在固定的轴承壳(3)上固定的固定元件并且轴向向外由至少一个密封装置(5)密封，该密封装置包括一在轴承的固定元件上固定的密封圈(6)，在密封圈的外侧面上固定一与轴承上的多个发送器元件处于接触的传感器模块(7)，该传感器模块与一数据传输电缆(8)和一通向电子处理器装置的连接件(9)共同地基本上构成传感器装置(4)；其特征在于，传感器装置(4)构成为无插塞连接的单体的组装单元，该组装单元的传感器模块(7)在安装时能通过轴承壳(3)插入该轴承壳中并且该组装单元通过一在传感器模块(7)与连接件(9)之间在轴承壳(3)上设置的凸缘件(10)能持久接触可靠地固定在轮对轴承装置(1)上，传感器装置(4)的传感器模块(7)能通过轴承壳(3)中的一径向孔(11)插入该轴承壳中并且具有一压铸壳体(12)，其最大高度和深度稍小于轴承壳(3)中的径向孔(11)的直径。
2.按照权利要求1所述的配备传感器的轮对轴承装置，其特征在于，传感器模块(7)以其压铸壳体(12)用螺钉拧紧在密封装置(5)的固定的密封圈(6)的外侧面上，并且具有包括运动传感器、转向传感器、温度传感器、振动传感器、角位置传感器或转速传感器的组中的至少一个传感器。
3.按照权利要求1所述的配备传感器的轮对轴承装置，其特征在于，传感器装置(4)的凸缘件(10)由一空心圆柱体构成，穿过该空心圆柱体引导数据传输电缆(8)并且在该空心圆柱体上成型两个对置的具有螺钉孔(15、16)的径向凸块(13、14)，经由它们凸缘件(10)能用螺钉拧紧在轴承壳(3)的外侧面(17)上。
4.按照权利要求3所述的配备传感器的轮对轴承装置，其特征在于，凸缘件(10)的面向传感器模块(7)的空心圆柱体部分构成为定心销(18)，该定心销能插入轴承壳(3)中的径向孔(11)中并且利用该定心销所述凸缘件(10)的径向凸块(13、14)中的螺钉孔(15、16)能相对于其在轴承壳(3)中的各螺纹孔位置固定。
5.按照权利要求4所述的配备传感器的轮对轴承装置，其特征在于，定心销(18)具有一大致相当于轴承壳(3)中径向孔(11)的直径的外径并且在该定心销上构成有至少一个环绕的环形槽(19)，在环形槽中嵌入密封轴承壳(3)以防污物和湿气的O型密封圈(20)。
6.按照权利要求1所述的配备传感器的轮对轴承装置，其特征在于，数据传输电缆(8)在凸缘件(10)的空心圆柱体的入口和出口上通过弹性体圈防止磨破以及通过一在凸缘件(10)与通向电子处理器装置的连接件(9)之间设置的柔性的塑料软管(21)防止机械损坏。
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