CN107851371B - 铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元 - Google Patents

Abstract

附有无线通信功能的温度传感器单元包括：温度传感器；无线通信板，包括具有将来自所述温度传感器的模拟温度信号转换为数字温度信号的转换电路的转换基板、及装载于所述转换基板并利用无线信号发送所述数字温度信号的无线通信模块，且在所述旋转体的相反侧与所述温度传感器隔开地配置；配置于所述温度传感器与所述无线通信板之间，对所述无线通信板供给电力的电池；以及容纳所述温度传感器、所述无线通信板及所述电池，且安装于箱的壳体；所述无线通信板配置于沿着所述旋转体的切线方向的方向，从所述无线通信板的法线方向观察，所述温度传感器、所述电池及所述无线通信板彼此重叠地配置。

Description

铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元

技术领域

本发明涉及一种铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元。

背景技术

专利文献1公开了一种检测铁道车辆等的轴承的温度等的传感器单元（附有传感器的轴承装置）。该传感器单元具备利用无线输出由温度传感器检测的温度信息的通讯装置、及将电力供给至该通讯装置的电源，因而无须从该单元向车身配置信号线及电源线。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2003-307228号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

可是，铁道车辆的转向架中，为了防止飞石等引起的破损，理想的是抑制传感器单元从容纳轴承的轴箱的突出量。然而，若单纯抑制传感器单元的突出量，则传感器单元的设置面积会增大，从而传感器单元对轴箱的安装自由度会下降。另外，铁道车辆的转向架中，有在轴箱以外还在齿轮箱及马达上安装温度传感器的情形。

因此，本发明的目的在于在铁道车辆用转向架的安装于容纳有旋转体的箱上的附有无线通信功能的温度传感器单元中，可防止由飞石等引起的破损，同时还可抑制对箱的安装自由度的下降。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元是铁道车辆用转向架的安装于容纳有旋转体的箱上的附有无线通信功能的温度传感器单元，包括：温度传感器；无线通信板，包括具有将来自所述温度传感器的模拟温度信号转换为数字温度信号的转换电路的转换基板、及装载于所述转换基板并利用无线信号发送所述数字温度信号的无线通信模块，且在所述旋转体的相反侧与所述温度传感器隔开地配置；配置于所述温度传感器与所述无线通信板之间，对所述无线通信板供给电力的电池；以及容纳所述温度传感器、所述无线通信板及所述电池，且安装于所述箱的壳体；所述无线通信板配置于沿着所述旋转体的切线方向的方向，从所述无线通信板的法线方向观察，所述温度传感器、所述电池及所述无线通信板彼此重叠地配置。

根据所述结构，因板状的无线通信板配置于沿着旋转体（例如轴承）的切线方向的方向，故可抑制附有无线通信功能的温度传感器单元从箱的突出量。并且，电池配置于温度传感器与无线通信板之间，温度传感器、电池及无线通信板从无线通信板的法线方向观察彼此重叠，因而亦可抑制附有无线通信功能的温度传感器单元的设置面积。由此，一方面可防止附有无线通信功能的温度传感器单元的由飞石等引起的破损，一方面可抑制对箱的安装自由度的下降。

发明效果：

根据本发明，在铁道车辆用转向架的安装于容纳有旋转体的箱上的附有无线通信功能的温度传感器单元中，可防止由飞石等引起的破损，同时还可抑制对箱的安装自由度的下降。

附图说明

图1是根据实施形态的铁道车辆的转向架的侧视图；

图2是将图1所示的转向架的具有附有无线通信功能的温度传感器单元的轴箱装置的局部剖视化而成的侧视图；

图3是图2所示的附有无线通信功能的温度传感器单元的安装于轴箱状态下的侧视图；

图4是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元的分解侧视图；

图5是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元的分解立体图；

图6是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元的盖卸除状态下的立体图；

图7是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元的无线通信板及电池的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施形态进行说明。另外，以下的说明中，将铁道车辆行驶的方向且车身延伸的方向定义为车辆长度方向，将与其正交的车辆宽度方向定义为车宽方向。车辆长度方向亦称作前后方向，车宽方向亦称作左右方向。

图1是根据实施形态的铁道车辆的转向架1的侧视图。如图1所示，铁道车辆的转向架1具备经由空气弹簧2支持车身100的转向架框3。转向架框3具有于车宽方向两侧沿车辆长度方向延伸的一对侧梁4、及将一对侧梁4彼此连结而沿车宽方向延伸的横梁（未图示），俯视时呈H形状。在转向架框3的车辆长度方向的两侧，配置有沿车宽方向延伸的车轴6。在车轴6的车宽方向两侧的部分分别固定有车轮7。在车轴6的车宽方向的两端部，在较车轮7靠车宽方向外侧处设置有旋转自如地支持车轴6的轴承8。轴承8具有内轮（未图示）、外轮8a（参照图2）、及夹在内轮与外轮8a之间的转动体（未图示）。轴承8容纳于轴箱装置10的轴箱11。

轴箱11具有轴箱主体部12、轴梁部13（连结部）及弹簧座部14。轴箱主体部12容纳轴承8。轴梁部13连结于转向架框3。轴梁部13从轴箱主体部12一体地朝转向架1的车辆长度方向的中央而沿车辆长度方向延伸，且其梢端部经由橡胶衬套15而弹性地连接于侧梁4。弹簧座部14设置于轴箱主体部12的上部。在侧梁4的车辆长度方向的端部4a与轴箱11的弹簧座部14之间，介设有沿铅垂方向伸缩的螺旋弹簧16。在轴箱11的下部安装有附有无线通信功能的温度传感器单元20。

图2是图1所示的转向架1的具有附有无线通信功能的温度传感器单元20的轴箱装置10的局部剖视化所得的侧视图。如图2所示，轴箱装置10具备轴箱11、附有无线通信功能的温度传感器单元20及一对弹性装置21。轴箱11具有覆盖轴承8的外轮8a的外周面的上区域（第一区域）的上轴箱要件17（第一轴箱要件）、及覆盖轴承8的外轮8a的外周面的下区域（第二区域）的下轴箱要件18（第二轴箱要件）。

在上轴箱要件17设置有轴箱主体部12的一部分、轴梁部13及弹簧座部14。在下轴箱要件18设置有轴箱主体部12的其他部分。上轴箱要件17覆盖轴承8的外轮8a的外周面的面大于下轴箱要件18覆盖轴承8的外轮8a的外周面的面。上轴箱要件17的下端位于较轴承8的旋转轴线X靠下方处。下轴箱要件18铅垂方向尺寸小于上轴箱要件17。下轴箱要件18利用螺栓B从下方可装卸地安装于上轴箱要件17。

附有无线通信功能的温度传感器单元20为了检测轴承8的外轮8a的温度而安装于下轴箱要件18。在轴承8的外轮8a的外周面（下表面）与下轴箱要件18之间，形成有容纳附有无线通信功能的温度传感器单元20的单元容纳空间S。附有无线通信功能的温度传感器单元20在容纳于单元容纳空间S的状态下，通过形成于下轴箱要件18的底壁部18a的开口18b比下轴箱要件18向更下方突出。即，附有无线通信功能的温度传感器单元20的下端部位于比下轴箱要件18靠下方处并露出于轴箱11的外部。

附有无线通信功能的温度传感器单元20经由一对弹性装置21安装于下轴箱要件18。一对弹性装置21容纳于单元容纳空间S，且位于盖41的两侧。弹性装置21具有弹性体21a、设置于弹性体21a的上表面的金属制的上安装具21b、及设置于弹性体21a的下表面的金属制的下安装具21c。上安装具21b与下安装具21c藉由弹性体21a的弹性变形而能够彼此沿铅垂方向及水平方向相对位移。弹性装置21以弹性体21a在铅垂方向上被压缩的状态设置，以附有无线通信功能的温度传感器单元20朝向轴承8的旋转轴线X（中心）按压外轮8a的形式，对附有无线通信功能的温度传感器单元20施力。轴箱11具有将附有无线通信功能的温度传感器单元20的绕旋转轴线X的位移限制于规定范围内的挡块部46。

图3是图2所示的附有无线通信功能的温度传感器单元20的安装于轴箱11状态下的侧视图。图4是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元20的分解侧视图。图5是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元20的分解立体图。图6是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元20的盖41卸除状态下的立体图。图7是图3所示的附有无线通信功能的温度传感器单元20的无线通信板35及电池36的立体图。另外，图4至6与图3上下颠倒地图示，图3及4中省略了间隔件49的图示。

如图3至7所示，附有无线通信功能的温度传感器单元20具备壳体31、导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36、隔热材37及间隔件49。温度传感器单元20具有温度检测功能、无线通信功能及电源功能。壳体31为容纳导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36及隔热材37的壳。

壳体31具有接触构件38、导热片39、基板40及盖41。接触构件38及基板40由具有导热性的金属构成，例如由铝合金等导热性高的金属构成。导热片39由具有弹性及导热性的材料构成，例如由导热性硅橡胶构成。

盖41由非导电性材料（例如树脂）构成，例如由玻璃纤维强化树脂构成。具体而言，盖41具有剖面凹形状的容纳部41a、及从容纳部41a向侧方突出的法兰部41b。容纳部41a包括：具有向离开基板40的方向凸出的圆顶形状的底板部41aa，及从底板部41aa的外周缘朝向法兰部41b延伸的筒状的侧板部41ab。侧板部41ab为圆筒状。在法兰部41b中埋设有供螺杆52螺固的金属制的螺母（未图示）。

接触构件38具有：形成有与轴承8的外轮8a的外周面面接触的圆弧状的受热面38c（上表面）的受热部38a；及从受热部38a向侧方突出的轴箱安装部38b。导热片39被接触构件38与基板40以压缩状态夹持。

基板40具有主体部40a、设置于主体部40a的周围的盖安装部40b、及从盖安装部40b向侧方突出的轴箱安装部40c。主体部40a比盖安装部40b壁厚。主体部40a保持导热片32、温度传感器33、传感器基板4、无线通信板35、电池36及隔热材37。在基板40的与导热片39相向的面上形成有凹部40d，导热片39以被定位的状态容纳于该凹部40d。接触构件38及基板40的轴箱安装部38b、40c经由弹性装置21安装于下轴箱要件18。盖41利用螺杆52安装于基板40的盖安装部40b。盖41从下方覆盖导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36及隔热材37。

导热片32具有绝缘性，被基板40与温度传感器33以压缩状态夹持。即，温度传感器33的检测部被按压至导热片32。在基板40的主体部40a的与温度传感器33相向的面上形成有凹部40e，导热片32被定位并容纳于该凹部40e。导热片32由具有绝缘性、弹性及导热性的材料构成，例如由导热性硅橡胶构成。轴承8的外轮8a的热以接触构件38、导热片39、基板40、导热片32及温度传感器33的顺序传递。

温度传感器33装载于传感器基板34的上表面。传感器基板34具有将温度传感器33检测到的模拟温度信号输出至后述的转换基板42的传感器电路。传感器基板34及无线通信板35配置于彼此相同的方向，具体而言，配置于沿着轴承8的外轮8a的外周面的切线方向的方向上。换言之，传感器基板34及无线通信板35配置成其主面与轴承8的外轮8a的外周面相向的姿势。无线通信板35具有转换基板42、无线通信模块43。转换基板42具有将来自温度传感器33的模拟温度信号转换为数字温度信号的转换电路。从无线通信板35的法线方向观察，转换基板42及传感器基板34中任一者具有包含另一者的形状。例如，转换基板42与传感器基板34具有彼此相同的轮廓形状，且以从无线通信板35的法线方向观察彼此轮廓一致的形式配置。转换基板42与传感器基板34经由沿铅垂方向延伸的连接器47、48连接。无线通信模块43装载于转换基板42，将来自转换基板42的数字温度信号无线发送至附有无线通信功能的温度传感器单元20的外部（例如铁道车辆的无线接收装置）。

电池36将电力供给至温度传感器33、传感器基板34及无线通信板35。在转换基板42的与装载有无线通信模块43的面相反侧的面上，设置有作为正极或负极中任意一者的第一电极44、及作为正极或负极中任意另一者的第二电极45。电池36沿着无线通信板35的方向的尺寸较无线通信板35的厚度方向的尺寸长。例如，电池36为纽扣型电池。第一电极44与电池36一面的电极接触，第二电极45与电池36另一面的电极接触。第二电极45具有从转换基板42突出的纵板部45a、及从纵板部45a沿着电池36另一面突出的横板部45b。电池36由第二电极45的横板部45b与第一电极44夹持。即，本实施形态中，第二电极45发挥收纳电池36的保持器的作用。

来自电池36的电力经由第一电极44及第二电极45而供给至无线通信板35，并从无线通信板35供给至传感器基板34及温度传感器33。隔热材37介设于传感器基板34与电池36之间，面积大于电池36。间隔件49配置于传感器基板34与无线通信板35之间，在传感器基板34与无线通信板5之间形成空间。间隔件49由非导电性材料（例如树脂）构成。间隔件49通过传感器基板34的孔34a压入并固定于基板40的主体部40a的孔40f中。间隔件49中通过转换基板42的孔42a固定有螺杆50。在隔热材37的外周部形成有供间隔件49嵌入的切口部37a。电池36及隔热材37配置于由间隔件49形成的空间内。附有无线通信功能的温度传感器单元20中，接触构件38、导热片39、基板40、导热片32、温度传感器33、传感器基板34、隔热材37、电池36及无线通信板35依该序从上向下排列配置。即，从无线通信板35的法线方向观察，温度传感器33、传感器基板34、隔热材37、电池36及无线通信板35彼此重叠地配置。盖41将其法兰部41b经由密封构件51（例如O型环）利用螺杆52紧固于基板40的盖安装部40b而以此固定于基板40。该固定状态下，盖41从外侧嵌合于基板40的厚壁的主体部40a。在附有无线通信功能的温度传感器单元20安装于轴箱11的状态下，盖41的容纳部41a的至少底板部41aa通过开口18b而露出于轴箱11的外部。本实施形态中，底板部41aa与侧板部41ab的一部分通过开口18b而露出于轴箱11的外部。

根据以上说明的结构，板状的无线通信板35配置于沿着轴承8的切线方向的方向上，因而可抑制附有无线通信功能的温度传感器单元20从轴箱11的突出量。并且，电池36配置于温度传感器33与无线通信板35之间，温度传感器33、电池36及无线通信板35从无线通信板35的法线方向观察彼此重叠，因而亦可抑制附有无线通信功能的温度传感器单元20的设置面积。由此，可防止附有无线通信功能的温度传感器单元20的由飞石等引起的破损，同时还可抑制对轴箱11的安装自由度的下降。

而且，因接触构件38的圆弧状的受热面38c与轴承8的外轮8a的外周面进行面接触，故从外轮8a向接触构件38的传热稳定，温度传感器33的检测精度提高。而且，因基板40由金属构成，盖41由非导电性材料构成，故可通过基板40确保导热性与刚性，还可通过盖41谋求保护零件和确保无线通信稳定性。而且，因绝缘性的导热片32夹在基板40与温度传感器33之间，故可良好地将热从基板40传递至温度传感器33，还可实现金属制的基板40与温度传感器33之间的电气绝缘。而且，藉由导热片32容纳于基板40的凹部40e，以此可抑制基板40的厚度方向上的附有无线通信功能的温度传感器单元20的尺寸增加。而且，导热片32定位于凹部40e，因此还可防止因转向架1的振动而导热片32相对于基板40偏移。

而且，装载有温度传感器33的传感器基板34配置于与无线通信板35相同的方向上，且传感器基板34与温度传感器33、电池36及无线通信板35彼此重叠地配置，因而可有助于抑制附有无线通信功能的温度传感器单元20的突出量及设置面积。而且，电池36在间隔件49形成的空间中，由设置于无线通信板35的第一电极44及第二电极45（保持器）夹持而收纳，因而可抑制温度上升且紧凑地配置电池36等各种要件。而且，因电池36的在沿无线通信板35的方向的尺寸较无线通信板35的厚度方向的尺寸长，故可有助于抑制附有无线通信功能的温度传感器单元20的突出置及设置面积。

而且，盖41因容纳部41a的底板部41aa为圆顶状，故即便飞石等障碍物触碰到盖41的底板部41aa，亦可挡开该障碍物，从而可适当地防止盖41的破损。而且，盖41因容纳部41a的侧板部41ab为圆筒状，故在侧板部41ab也从轴箱11露出的情况下能更好地防止盖41的破损。

另外，本发明并不限于上述实施形态，亦可变更、追加或删除其结构。例如，可去除接触构件38与基板40之间的导热片39而将接触构件38与基板40一体地形成。即，可在基板设置与外轮8a面接触的受热面。而且，电池36亦可不安装于无线通信板35，而安装于传感器基板34。亦可废除隔热材37。而且，附有无线通信功能的温度传感器单元20亦可安装于转向架1的齿轮箱或马达。

符号说明：

1 转向架

6 车轴

8 轴承（旋转体）

8a 外轮

11 轴箱

20 附有无线通信功能的温度传感器单元

31 壳体

32 导热片

33 温度传感器

34 传感器基板

35 无线通信板

36 电池

38c 受热面

40 底板

40e 凹部

41 盖

42 转换基板

43 无线通信模块

44 第一电极

45 第二电极（保持器）

49 间隔件。

Claims (8)

1.一种铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，是铁道车辆用转向架的安装于容纳有旋转体的箱上的附有无线通信功能的温度传感器单元，包括：

温度传感器；

无线通信板，包括具有将来自所述温度传感器的模拟温度信号转换为数字温度信号的转换电路的转换基板、及装载于所述转换基板并利用无线信号发送所述数字温度信号的无线通信模块；

对所述无线通信板供给电力的电池；以及

容纳所述温度传感器、所述无线通信板及所述电池，且安装于所述箱的壳体；

其特征在于，

所述无线通信板在所述旋转体的相反侧与所述温度传感器隔开地配置，

所述电池配置于所述温度传感器与所述无线通信板之间，

所述无线通信板配置于沿着所述旋转体的切线方向的方向，

从所述无线通信板的法线方向观察，所述温度传感器、所述电池及所述无线通信板彼此重叠地配置。

2.根据权利要求1所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

所述壳体包括：

安装于所述箱，对所述温度传感器传递热的金属制的基板；以及

安装于所述基板，覆盖所述温度传感器、所述无线通信板及所述电池且由非导电性材料构成的盖。

3.根据权利要求2所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

还具备夹在所述基板与所述温度传感器之间且具有绝缘性的导热片。

4.根据权利要求3所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

所述基板在与所述温度传感器相向的面上具有容纳所述导热片的凹部。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

还具备装载有所述温度传感器，且具有将所述模拟温度信号输出至所述转换电路的传感器电路的传感器基板，

所述传感器基板在所述温度传感器与所述电池之间配置于与所述无线通信板相同的方向，

从所述无线通信板的法线方向观察，所述温度传感器、所述传感器基板、所述电池及所述无线通信板彼此重叠地配置。

6.根据权利要求5所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

还具备配置于所述传感器基板与所述无线通信板之间的非导电性的间隔件，

所述电池在所述间隔件形成的空间内，收纳于设置在所述无线通信板上的保持器。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

所述电池的沿着所述无线通信板的方向的尺寸较所述无线通信板的厚度方向的尺寸长。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的铁道车辆用转向架的附有无线通信功能的温度传感器单元，其特征在于，

所述旋转体为支承车轴的轴承，所述箱为容纳所述轴承的轴箱，

所述壳体具有对所述温度传感器传递热且与所述轴承的外轮的外周面面接触的圆弧状的受热面。

Images