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Feld der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anbringung an einem rotierenden Teil eines Eisenbahnfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Anbringung an einem rotierenden Teil eines Eisenbahnfahrzeugs zum Erfassen und Auswerten von verschiedenen Parametern, die mit dem Eisenbahnfahrzeug in Bezug stehen.
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Hintergrund der Erfindung
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Die Achsen von Eisenbahnfahrzeugen werden von Lagern getragen, die in Radsatzlagern positioniert sind, und um die Zustände der Lager zu bestimmen, sowie auch weitere Parameter, die den Betrieb des Eisenbahnfahrzeugs beeinflussen, ist es nötig, die Zustände der Lager, Räder und anderer Parameter zu überwachen und diese Zustände regelmäßig zu prüfen. Früher wurden derartige Kontrollen in vorbestimmten Wartungsintervallen durchgeführt.
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In der
EP 1 159 182 B1 ist eine Eisenbahnachsen-Nabeneinheit vorgeschlagen worden, die Sensormitteln zum Detektieren von Vibrationen in der vertikalen Richtung oder/und der horizontalen Richtung oder/und der Lagertemperatur ausgerüstet ist, die an einem stationären, nicht-rotierenden Trageelement montiert sind, wie beispielsweise einem metallischen Dichtungseinsatz.
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Gemäß
DE 10 2006 035 703 A1 ist eine einen Temperatursensor und eine Sendeeinheit enthaltene Elektronikeinheit an einem rotierenden Lagerring eines Radsatzlagers angeordnet. Gemäß
WO 96/02903 A1 wird ein spezieller Schraubbolzen verwendet, mit dem eine Halterungsplatte an einer Radlageranordnung befestigt wird, die eine einen Temperatursensor und eine Sendeeinheit enthaltende Vorrichtung tragen.
US 5,663,628 offenbart ebenfalls eine solche Vorrichtung mit einem Temperatursensor, die an einer Außenseite eines Schienen-Laufrads zu montieren ist.
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Aus
US 5,438,322 und
EP 0 288 155 A2 sind spezielle Schraubbolzen bekannt, die eine zu hohe Temperatur auf Basis einer temperaturabhängigen Expansion eines Wachses melden.
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US 4,119,284 zeigt eine Warnvorrichtung, die am axialen Ende einer Rad-Achsen-Anordnung eines Schienenfahrzeugs anzubringen ist und eine zu hohe Temperatur auf Basis des Schmelzens eines Haltematerials anzeigt.
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DE 103 07 950 A1 offenbart eine in einem Wellenhohlraum im Bereich des Wellenendes und des Schienen-Laufrads integrierte Sensorik zur Erfassung von Schwingungen und/oder Körperschall. Diese Anordnung soll ausweislich der Zusammenfassung auf dem Deckblatt einen guten Schutz vor äußeren Einflüssen und somit eine erhöhte Zuverlässigkeit bieten.
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US 3,718,040 offenbart eine spezielle Sensoranordnung, nämlich Dehnungsmessstreifen am Außenumfang einer Radachse zwischen Schienen-Laufrädern, um Biegemomente der Radachse zu messen. Diese Dehnungsmessstreifen sind über durch Achslöcher sich erstreckende Leitungen und Schleifringe mit der extern des Radsatzes angeordneten Elektronik verbunden.
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DE 198 27 931 C1 offenbart eine weitere spezielle Sensoranordnung, nämlich auf Drehgestellen angeordnete Piezoelemente, die über eine Drahtverbindungen mit einer Auswerteeinheit verbunden sind und Vibrationen aufgrund von Unebenheiten auf dem Abrollweg der Räder erfassen. Es wird auch eine drahtlose Verbindung der Vibrationssensoren und eine Anordnung der Vibrationssensoren auf den Achsen in Betracht gezogen. Die bekannte Lösung zielt auf die indirekte und kontinuierlich Überprüfung der Zustände der Räder, Achsen und Achsstellen währen der Fahrt.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Anbringung an einem rotierenden Teil eines Eisenbahnfahrzeugs mit der Fähigkeit bereitzustellen, wenigstens einen sich auf das Eisenbahnfahrzeug und dessen Dienst beziehenden Parameter sowie gewünschtenfalls momentane Zustände in dem Eisenbahnfahrzeug in einer einfachen und zuverlässigen Weise zu erfassen, auszuwerten und anzuzeigen.
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Abriss der Erfindung
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Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 ist die Vorrichtung dafür ausgeführt, um an einer Radachse zwischen den Eisenbahnrädern eines jeweiligen Radsatzes angebracht zu werden. Hier auf der Radachse zwischen den Eisenbahnrädern ist genug freier Platz, so dass einfache Befestigungsmittel verwendet werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Lösung ein leichtes Nachrüsten ermöglicht. Auf Basis der Rotation der Radachse kann effizient Informationen über den Dienst oder Betrieb des Eisenbahnfahrzeugs bereitstellt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform ist die Vorrichtung bzw. deren Elektronikeinheit mit einem Sensor zur Rotationserfassung oder/und einem Wandler zum Sammeln von Signalen betreffend die Rotation bereitgestellt.
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Bevorzugte Ausführungsformen und erfindungsgemäße Gegenstände ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen des beigefügten Satzes von Schutzansprüchen.
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Somit basiert die Erfindung mit ihren anspruchsgemäßen Weiterbildungen unter anderem auf der Erkenntnis, dass ein einsetzender Fehlerzustand des Radlagers, jedoch auch der anderen Parameter, zuverlässig an einem rotierenden Teil oder/und ohne einen direkten Kontakt zu dem Lager als solches erfasst werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung ferner unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die nicht-beschränkende Ausführungsformen einschließlich einer beispielhaften Ausführungsform nach der Erfindung illustrieren.
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1 illustriert perspektivisch einen Radsatz an einer Achse eines Eisenbahnfahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Erfassen und Auswerten verschiedener sich auf das Eisenbahnfahrzeug beziehender Parameter.
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2 zeigt einen entsprechenden Radsatz mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils des in 1 gezeigten Radsatzes,
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4 + 5 illustrieren perspektivisch eine Endkappe, die einen Teil der Radsatz-Ausführungsform gemäß 1 bildet, in Ansichten von der Seite davon, die zu dem Achsenende in montierter Position weist, und mit einer elektronischen Vorrichtung vor der Montage und danach gezeigt ist.
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die die Endkappe gemäß 3 zeigt, gezeigt mit einem entfernten Inspektions-Stopfen, und
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7 ist ein Abschnitt eines Achsenendes mit einer Endkappe und einer an der Außenseite der Endkappe mittels einer Scheibe angebrachten elektronischen Vorrichtung.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist nur in 2 gezeigt. Die Ausführungsformen der anderen Figuren sind alternative, als solches nicht durch die Schutzansprüche abgedeckte Lösungen.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 illustriert schematisch perspektivisch eine Radachse 1 eines Eisenbahnfahrzeugs, die an jedem Ende rotierbar in einem Satz von Lagern 2 getragen ist, wobei jeder Satz in einer nicht weiter gezeigten Achslagerung vorgesehen ist, und die ein Eisenbahnrad 3 fest um die Achse herum benachbart zu jedem Satz von Lagern 2 angeordnet aufweist. Das Ende der Achse 1 benachbart zu jedem Satz von Lagern 2 ist von einer Endkappe 4 abgedeckt, die an der Achse mittels Bolzen 5 angebracht ist. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung zum Erfassen und Auswerten verschiedener, sich auf das Eisenbahnfahrzeug beziehender Parameter innerhalb der Endkappe 4 angeordnet und ist daher gut vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt.
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Die Vorrichtung umfasst eine Elektronikeinheit, die vorzugsweise mit Wandlern ausgerüstet ist, die dazu eingerichtet sind, sich auf den Dienst des Eisenbahnfahrzeugs oder/und einen einsetzenden Fehlerzustand eines Radlagers in dem Eisenbahnfahrzeug beziehende Parameter zu erfassen und auszuwerten, wobei die Elektronikeinheit ebenfalls Mittel zum Auswerten der Parameter umfasst, sowie Mittel zum Ausgeben von Signalen, die die erfassten und ausgewerteten Parameter repräsentieren. Diese Elektronikeinheit ist daher derart positioniert, dass sie an der Rotation der Achse des Eisenbahnfahrzeugs teilnimmt. Somit kann die Vorrichtung wenigstens einen Sensor zur Erfassung einer Rotation umfassen, z.B. für die gesamte von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke, einen Sensor zum Erfassen von Vibrationen, die mit der Leistung des Lagers oder/und den Zuständen der Räder zusammenhängen, oder auch von strukturellen Vibrationen oder/und einen Temperatursensor.
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In 2 ist schematisch eine Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, in der ein Ring 6 um die Radachse 1 herum angeordnet ist, in einer Position zwischen den beiden Rädern 3, und zwar derart, dass er der Rotation der Achse folgt. Der Ring 6 trägt wiederum einen Behälter 7, der eine Elektronikeinheit ähnlich derjenigen gemäß der Elektronikeinheit enthält, die unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden ist.
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3 zeigt eine Explosionsansicht eines Abschnitts der Radachse 1 in 1, wobei die Endkappe 4 von dem Achsenende entfernt ist. Die Bolzen 5 zum Anbringen der Endkappe 4 an das Achsenende sind dazu angeordnet, in einer Scheibe 8 geführt und gehalten zu sein, die eine Anzahl von Bohrungen zum Aufnehmen der Bolzen sowie eine zentrale Öffnung 9 aufweist, die, wenn die Endkappe an dem Achsenende montiert ist, direkt vor einer Öffnung 10 in der Mitte der Endkappe 4 platziert ist.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Endkappe 4, die schräg von der Seite davon gezeigt ist, die zu dem Achsenende weist, wenn sie in montiertem Zustand ist. Die Öffnung 10 öffnet sich in eine Aussparung 11 im Innenraum der Endkappe 4. In dieser Ausführungsform ist diese Aussparung im Wesentlichen Y-förmig, wenngleich die Aussparung andere Formen aufweisen kann, und wobei die Form nach der Form einer Elektronikeinheit ausgewählt wird, die als eine Leiterplatte 12 gebildet ist, und die in der in 4 illustrierten Ausführungsform in die Aussparung in Richtung des Pfeils in 4 eingeführt wird.
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In 5 ist die in die Aussparung in der Endkappe 4 eingeführte Leiterplatte 12 gezeigt. Die Leiterplatte 12 könnte ebenfalls von einer Harzschicht bedeckt sei, die nicht weiter gezeigt ist, die über die Leiterplatte aufgebracht wird, wenn diese in der Aussparung positioniert worden ist. In anderen Ausführungsformen ist es ebenfalls möglich, die Leiterplatte ebenfalls an dem inneren Teil der Endkappe mit bekannten Befestigungstechniken, wie beispielsweise Schrauben, Kleben, etc. zu befestigen, anstelle des beschriebenen Einpassens. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die Vorrichtung als ein kleiner Block hergestellt werden kann, der die gesamte Elektronik enthält und an dem inneren Teil der Endkappe mit bekannten Befestigungstechniken befestigt ist.
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6 zeigt perspektivisch die Endkappe 4 gemäß 4, und hier kann gesehen werden, wie ein schützender Stopfen 13 aus der Öffnung 10 entfernt ist. Auf diese Weise wird der schützende Stopfen 13 das Innere der Endkappe 4 und die darin platzierte Elektronikeinheit 12 vor externer Feuchtigkeit und Schmutz während des Betriebs des Eisenbahnfahrzeugs schützen. Der schützende Stopfen 13 kann, wie gezeigt, entfernt werden und ermöglicht eine Inspektion des Inneren der Endkappe, wobei geeignete Typen von Signalmitteln, wie beispielsweise LEDs, die verschiedene Farben zum Anzeigen verschiedener Zustände des Betriebs des Eisenbahnfahrzeugs und der Lager, sowie der Temperatur der Lager, der Rotationsgeschwindigkeit, etc. aufweisen können, vorgesehen sein können. Der schützende Stopfen kann ebenfalls als ein Schalter ausgeführt sein, der die Vorrichtung dazu veranlasst, die Signalisierung auszugeben, z.B. sobald der Stopfen entfernt wird, wobei der gewählte Signalcode die Anzeige bereitstellt. In anderen Ausführungsformen kann die Signalisierung auch derart ausgelegt sein, dass sie automatisch nur dann beginnt, wenn es notwendig ist, z.B. wenn der Stopfen entfernt wird oder wenn ein einsetzender Fehlerzustand untersucht wird. Dies ist vorteilhaft, um den Leistungsverbrauch in der Vorrichtung zu verringern.
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Die Signalmittel können ebenfalls dazu eingerichtet sein, optische Codes auszugeben, die von einer Sonde oder einer anderen geeigneten Vorrichtung lesbar sind.
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Zuletzt können die Signalmittel dazu eingerichtet sein, die Signale, die verschiedene Fahrzeug-, Rad- und Lager-Parameter repräsentieren, mittels drahtloser Übertragungen, wie beispielsweise einem Transponder, Funk, GPRS, etc. zu übertragen.
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In 7 ist perspektivisch ein Abschnitt eines Eisenbahnrads 3 mit einem Satz von Lagern 2 und einer Endkappe 4 gezeigt, die an ein Achsenende angepasst sind. Wenn die Endkappe nicht leicht entfernbar ist, oder aus anderen Gründen, kann die Elektronikeinheit in einer Elektronikkapsel 14 platziert werden, die in einer speziellen Sicherheitsscheibe 15 platziert ist, wodurch sie an der Außenseite der Endkappe 4, jedoch noch immer in Kontakt mit der rotierenden Achse 1, platziert ist. Die Sicherheitsscheibe 15 wird bevorzugt an der Endkappe und dem Achsenende unter Zuhilfenahme von Bolzen in gleicher Weise wie die Endkappe in der in 3 illustrierten Ausführungsform befestigt.
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Die Elektronikeinheit kann von wenigstens einer (nicht weiter gezeigten) Batterie mit Leistung versorgt werden, die benachbart zu oder beabstandet von der Elektronikeinheit positioniert ist. Die Vorrichtung kann alternativ wenigstens einen Stromgenerator zum Versorgen der Elektronikeinheit umfassen, oder eine Energie-Umwandlungsvorrichtung zum Versorgen der Elektronikeinheit mit Leistung, wobei z.B. Vibrationsenergie mittels Piezoelementen oder die Temperatur in elektrische Leistung umgewandelt werden kann. Alternativ kann die Elektronikeinheit eine Kombination aus einer Batterie, einem Leistungsgenerator oder/und einer Energie-Umwandlungsvorrichtung zum Versorgen der Einheit mit Leistung aufweisen.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen illustrierten und unter Bezugnahme darauf beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind auch Modifikationen und Varianten davon innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1159182 B1 [0003]
- DE 102006035703 A1 [0004]
- WO 96/02903 A1 [0004]
- US 5663628 [0004]
- US 5438322 [0005]
- EP 0288155 A2 [0005]
- US 4119284 [0006]
- DE 10307950 A1 [0007]
- US 3718040 [0008]
- DE 19827931 C1 [0009]
