CN107024292A - 用于装配温度传感器的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在壳体(20)上装配传感器装置(10)的方法，其中传感器装置(10)设置有具有突起(12)的主体(11)和连接电缆(15)，壳体(20)设置有与传感器装置(10)的突起(12)形状配合的盲孔(21)。该装配方法包括如下阶段：a)将突起(12)插入壳体(20)的盲孔(21)，使突起(12)的端壁(14)与盲孔(21)的底壁(22)接触，b)将衬套(31)拧至第一收紧力矩值，所述衬套具有与盲孔(21)的内螺纹(23)配合的外螺纹(32)和与突起(12)的外螺纹(13)配合的内螺纹(33)，其中所有螺纹(13、23、32、33)具有相同的螺距，c)将夹紧装置(34)拧至第二收紧力矩值。

Description

用于装配温度传感器的方法及设备
技术领域
本发明涉及用于安装传感器装置(尤其是温度传感器)的方法和设备。
本发明描述了温度传感器的具体应用，但并不因此限制温度传感器。所述应用涉及轨道运输领域，并且尤其涉及在轨道交通工具的轮轴的滚动轴承的附近的温度的读数和相关监测。
虽然尤其适合轨道应用，但是本发明能应用于任何其他相关技术领域，诸如(但不限于)工业领域或非公路领域。在所有提到的应用中，本发明能够被用于轴承的内圈是旋转的而轴承的外圈是固定的，或者用于轴承的内圈是固定的而轴承的外圈是旋转的这两种情况。此外，本发明能够被用于无论采用什么样的滚动元件(球、滚子、圆锥滚子等)的情况。
背景技术
众所周知，尤其是在轨道交通工具领域，轨道交通工具的轮轴的滚动轴要承受高的应力。尤其是，经常发现用于轨道轮轴的轴承是成对的，介于交通工具的悬架和带凸缘的车轮之间。轴承位于壳体或“轴箱”内，在运行期间，悬架传递的应力产生显著的温度升高。该温度必须被一直监测，因为超温读数(over-temperature reading)表明系统故障。具体地，采用以下三个报警阈值：
当超过预定的绝对温度值时到达第一报警阈值；
当轴承的温度和外部环境的温度之间的差超过另一预定值时到达第二报警阈值；
最后，当单一轨道轮轴的两个轴承之间超过预定的温度差时到达第三报警阈值。
该要求揭示了明确需要不断地监测轴承的温度以确定在靠近轴承的最大应力区域的点处的温度。
对每个轴承采用温度传感器来监测温度，温度传感器电连接到控制单元，该控制单元用由传感器读取的温度值来管理与超过上述温度阈值相关的报警的激活。
温度传感器设有插入包含轴承的壳体内的温度敏感元件，并且读取所述壳体靠近轴承受到最大应力的点的温度。
传感器需要稳固地附着到壳体上，在装配期间传感器的电缆不能旋转，并且传感器必须适当地密封。如果未能满足这些条件，在温度信号的传输过程中会有明显的不利的影响。
满足这些要求使得温度传感器的装配复杂化，需要遵守非常精确的公差，以及在任何情况下都需要较长且费力的装配过程。尤其是，存在两种已知的解决方案来确保温度传感器和待进行温度读数的表面稳固地接触：
第一种解决方案涉及为传感器提供具有非常专门的直径和(特别是)长度的突起，并且为壳体提供具有同样精确尺寸的孔，以便保证与传感器的突起的良好连接。传感器可以借助于合适的凸缘和固定螺丝附着到壳体。这意味着壳体被设计成具有至少三个孔，其中一个孔非常精确。
为避免如此严格的加工公差，第二种已知的解决方案涉及将传感器拧至壳体的孔内。用这种方式，这两个部件可以都设置没有限制公差的螺纹。然而，这种解决方案的缺点与以下事实有关：为防止电缆在装配期间旋转，传感器的电缆不能装配在传感器上或内置在传感器中，而是必须只在装配操作之后才连接到传感器。这需要为随后将电缆连接到温度传感器采用额外的电连接器。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于在壳体上装配传感器装置的方法，尤其是在火车轮轴的轴箱上的温度传感器，其简单且低成本地解决了上述技术问题。
因此，根据本发明的装配方法提供用于具有已经连接好的电缆的传感器装置的使用，传感器装置能被拧入壳体，而不需要过度严格的加工公差，以及在装配期间不会旋转电缆。这通过执行根据所附独立方法权利要求的方法步骤实现。
根据另一方面，本发明描述了一种装配用于实施上述方法的传感器装置的设备，所述设备包括具有内螺纹和外螺纹的衬套和具有在所附独立设备权利要求中所列的特征。
本发明其它优选和/或特别有利的实施方式使用在所附从属权利要求中所列的特征进行描述。
附图说明
下面参考附图描述本发明一些非限制性的优选实施方式，在附图中：
图1为根据本发明的优选实施方式示出了在用于在壳体上装配温度传感器的方法的第一阶段的温度传感器、壳体和用于温度传感器的装配设备的部分轴向截面图，
图2为与图1相同的部分轴向截面图，示出装配方法的第二阶段，
图3a和3b示出从前面附图中的装配方法可能的随后的阶段，
图4示出该装配方法的最后的阶段。
具体实施方式
下面参考附图，尤其参考图1，对用于将传感器装置10装配到壳体20的方法进行描述。优选地，传感器装置10为用于轨道交通工具的轮轴的滚动轴承的温度传感器。该温度传感器用于监测轴承受最大应力区域附近的温度，将读取的数据传递到控制单元(该控制单元为已知类型，因此其在附图中没有示出)。如在本发明的介绍中描述的，控制单元管理这些数据并且如果温度读数高于某一阈值则激活适当的报警。然而，传感器装置不一定是温度传感器，并且还可以用于轨道领域中的其它应用。
传感器装置10设置有主体11，主体11具有包含温度敏感元件的突起12。突起12具有(如下描述的)用于装配的外螺纹13和被设计成与壳体的待测量温度的表面接触的端壁14。
传感器装置10还具有用于与控制单元连接的电缆15。电缆15稳固连接至主体11以避免在传感器和电缆之间采用额外的电连接器，由此保证电信号的连续性。
在图中显示为具有棱柱形状的、然而当然也可以呈现任何形状的壳体20优选地为前面提到的轴箱，或者为包含火车轮轴的轴承的壳体。该壳体设置有适于与传感器装置10的突起12形状配合的盲孔21。特别地，该盲孔21具有用于装配的(如下描述)内螺纹23，和与传感器的感测元件或传感器的端壁14接触的底壁22。
图1还示出能够实施根据本发明的装配方法的装配设备30。该设备基本通过衬套31和夹紧装置34(诸如传统的六角夹紧螺母)形成。衬套31为与温度传感器(或与通用传感器装置10)同轴的中空的有螺纹的衬套。该衬套具有：外螺纹32，其与壳体20内的盲孔21的内螺纹23配合；和内螺纹33，其与传感器装置10的突起12的外螺纹13配合。
该设备的基本特征为：衬套31的外螺纹32和内螺纹33具有相同的螺距。因此，传感器的突起的外螺纹13和壳体20内的盲孔21的内螺纹23也具有相同的螺距。换句话说，所有的螺纹13、23、32、33具有相同的螺距。优选地，螺纹共用的螺距可以为常规标准值1.5mm。因此，衬套31具有两个同轴的螺纹，外螺纹用于使衬套稳固附着到壳体，内螺纹用于将传感器装置保持在合适的位置。已经证实，衬套的两个螺纹具有相同的螺距的事实能够使得当衬套被拧入壳体时，传感器装置的突起12被保持在合适的轴向位置，而不会旋转传感器装置，因此不会旋转用于连接至控制单元的电缆15。
下面参考图1至图4对用于装配传感器装置的方法进行描述，具体为：
图1示出将传感器装置装配至壳体的第一阶段(a)，包括将突起12插入(其可以是手动的)壳体20的孔21内，使突起12的端壁14与盲孔21的底壁22接触。在所述方法的这一阶段，衬套31保持静止，即未拧至壳体20的内螺纹23。
图2示出所述方法的下一阶段(b)，其包括将衬套31拧至壳体20上直至第一收紧力矩值，换句话说，使衬套31的端壁35与壳体20的端壁24接触。衬套的外螺纹32和内螺纹33具有相同螺距的事实确保了传感器装置10被保持在合适的轴向位置，而不会旋转传感器装置10，因此不会旋转用于连接至控制单元的电缆15。
优选地，如图3a和图3b所示，在该阶段完成时，通过使用主体11的六角头16轻轻地旋转传感器装置10，使突起12的端壁14与盲孔21的底壁22接触。
最后，图4示出所述装配方法的最后阶段(c)包括将夹紧装置34(诸如装配设备30的六角螺母)紧固至第二收紧力矩值，使夹紧装置与衬套31接触。
上述装配方法和相关设备的益处是明显的。首先，该方法避免了任何对需要精确公差的部件进行加工的需求。此外，传感器可以装配有用于连接到已安装好的控制单元的电缆。实际上，带有具有相同螺距的内螺纹和外螺纹的衬套的使用使得有可能在壳体上紧固传感器而不引起传感器任何宏观可见的转动。传感器潜在的微观旋转对于电缆不会产生任何问题，且随后能够通过作用于传感器的主体的六角螺母解决。最后，该装配方法简单且执行快速，且需要同样易于制造的装配设备。最终，该方法在经济方面也是有益的。
除了上述实施方式之外，本发明的很多其他的变形也是可能的。所述实施方式仅通过举例的方式提供且不限制本发明的范围、应用或可能构造。实际上，虽然上面提供的描述使得本领域技术人员能够至少根据本发明的一个示例构造来实施本发明，但是可以使用所描述的部件的许多变化(如在附加权利要求的字面解释中所描述的和/或根据其法律上等同物)，而不脱离本发明的范围。

Claims (8)

1.一种在壳体(20)上装配传感器装置(10)的装配方法，其中
所述传感器装置(10)设置有具有突起(12)的主体(11)和稳固连接至所述主体(11)的连接电缆(15)；
所述壳体(20)设置有被构造成与所述传感器装置(10)的突起(12)配合的盲孔(21)；
所述装配方法的特征在于包括如下步骤：
a)将所述突起(12)插入所述壳体(20)的盲孔(21)，使所述突起(12)的端壁(14)与所述盲孔(21)的底壁(22)接触，
b)将所述传感器装置(10)的装配设备(30)的衬套(31)在所述壳体(20)上拧至第一收紧力矩值，所述衬套(31)具有与所述壳体(20)的盲孔(21)的内螺纹(23)配合的外螺纹(32)和与所述传感器装置(10)的突起(12)的外螺纹(13)配合的内螺纹(33)，其中所有螺纹(13、23、32、33)具有相同的螺距，
c)将所述装配设备(30)的夹紧装置(34)拧至第二收紧力矩值。
2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，在步骤a)期间，所述衬套(31)未拧至所述壳体(20)的内螺纹(23)。
3.根据权利要求1或2所述的装配方法，其特征在于，在步骤b)的最后，通过所述传感器装置(10)的主体(11)的六角头(16)紧固所述传感器装置(10)以确保所述突起(12)的端壁(14)和所述盲孔(21)的底壁(22)之间的接触。
4.用于根据前述权利要求中任一项所述的在壳体(20)上装配传感器装置(10)的装配方法的装配设备(30)，所述装配设备(30)包括：
衬套(31)，其具有与所述壳体(20)的盲孔(21)的内螺纹(23)配合的外螺纹(32)和与所述传感器装置(10)的突起(12)的外螺纹(13)配合的内螺纹(33)，其中所有螺纹(13、23、32、33)具有相同的螺距，
夹紧装置(34)。
5.根据权利要求4所述的装配设备(30)，其特征在于，螺纹(13、23、32、33)的所述螺距恰好等于1.5mm。
6.根据权利要求4或5所述的装配设备(30)，其特征在于，所述夹紧装置(34)为六角螺母。
7.适于根据权利要求1-3中的任一项所述的、在壳体(20)上的装配方法的传感器装置(10)，包括具有突起(12)的主体(11)和稳固连接至所述主体(11)的连接电缆(15)。
8.根据权利要求7所述的传感器装置(10)，其特征在于，所述传感器装置(10)为用于在轨道交通工具轮轴的滚动轴承上应用的温度传感器。
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