JP4946484B2 - Temperature sensor and vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、伝熱性を有する筐体内に、温度検出素子の実装された回路基板を配した構成の温度センサに関する。 The present invention relates to a temperature sensor having a configuration in which a circuit board on which a temperature detection element is mounted is disposed in a case having heat conductivity.
従来、鉄道車両や自動車等の車両では、保全のため、温度センサや振動センサ等の軸受センサを車両の軸受装置に取り付け、軸受センサからの検出信号に基づいて車両の運転状態を監視している。
図3は、従来の軸受装置の一部および軸受センサの径方向の断面図である。
軸受装置1は、図3に示すように、転がり軸受10と、転がり軸受10を収容する軸箱2とで構成されている。
Conventionally, in a vehicle such as a railway vehicle or an automobile, a bearing sensor such as a temperature sensor or a vibration sensor is attached to the vehicle bearing device for maintenance, and the operation state of the vehicle is monitored based on a detection signal from the bearing sensor. .
FIG. 3 is a radial sectional view of a part of a conventional bearing device and a bearing sensor.
As illustrated in FIG. 3, the bearing device 1 includes a rolling bearing 10 and a
転がり軸受10は、内輪11と、外輪12と、内輪11および外輪12の間で転動自在に配設された複数のボール(不図示)とを備え、内輪11が車両の車軸3を回転可能に支持し、外輪12が軸箱2に固定されている。
軸箱2の外周面2aには、温度センサ80が取り付けられている。
温度センサ80は、伝熱性を有する材質の筐体81内に、温度検出素子85の実装されたプリント基板82が配設された構成となっている。
The rolling
A
The
また、プリント基板82は、その支持部以外が、筐体81との間に空間をもって配設されている。
筐体81には、ボルト91を通過させるためのボルト穴92が形成されている。外周面2aには、ボルト穴92の位置に合せてネジ穴93が形成されている。温度センサ80は、ボルト穴92を介してボルト91を軸箱2に設けられたネジ穴に螺合することにより外周面2aに取り付けられている。
Further, the printed
また、プリント基板82には、筐体81の外側面を介してケーブル86が接続され、ケーブル86の端部は、ケーブルグランド87により筐体81の外側面に固定されている。
図4は、従来の温度センサ80における、温度検出素子85の実装されたプリント基板82を示す図である。
図4に示すように、プリント基板82には、温度検出素子85が実装されている。
In addition, a
FIG. 4 is a diagram showing a printed
As shown in FIG. 4, a
また、プリント基板82の4隅には、基板取付ネジ部90が形成されており、この基板取付ネジ部90を介して、筐体81に設けられたネジ穴に、ネジを螺合することによって、プリント基板82が筐体81内に支持されている。
上記のような構成の温度センサ80は、転がり軸受10の発熱によって軸箱2に伝わる熱を、筐体81における軸箱2との接触面を介して筐体81内に伝え、この熱を、温度検出素子85で検出することで、転がり軸受10の温度を測定している。
Also, board
The
なお、このような構成の軸受センサとしては、例えば、特許文献1記載の技術が知られている。
しかしながら、上記従来技術では、温度検出素子がガラスエポキシ基板などのプリント基板上に実装されるため、センサ筐体の温度と温度検出素子の検出する温度とに、プリント基板を介する分の温度差が生じる。また、筐体とプリント基板との間には空間が設けられているため、これによる温度差も生じる。これらの温度差は、両者の温度勾配となって現われ、軸受の温度測定精度を低減させる。 However, in the above prior art, since the temperature detection element is mounted on a printed board such as a glass epoxy board, there is a difference in temperature between the sensor housing and the temperature detected by the temperature detection element through the printed board. Arise. Moreover, since a space is provided between the housing and the printed circuit board, a temperature difference due to this is also generated. These temperature differences appear as a temperature gradient between the two, reducing the temperature measurement accuracy of the bearing.
また、上記従来技術では、センサ筐体の側面部から放熱を行うために、軸箱表面の温度と温度検出素子の検出する温度との温度差が大きくなり、軸受の温度を精度良く測定することが困難であった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、センサ筐体の温度を精度良く検出するのに好適な温度センサ及び当該温度センサを備えた車両を提供することを目的としている。
Moreover, in the above prior art, since heat is radiated from the side surface of the sensor housing, the temperature difference between the temperature of the surface of the axle box and the temperature detected by the temperature detection element becomes large, and the temperature of the bearing is accurately measured. It was difficult.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and a temperature sensor suitable for accurately detecting the temperature of the sensor housing and the temperature sensor are provided. The object is to provide a vehicle equipped .
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の温度センサは、伝熱性を有する筐体内に、温度検出素子の実装された回路基板を配設した構成の温度センサであって、
前記回路基板に、前記筐体の熱を前記実装された温度検出素子の近傍まで伝える伝熱パターンを形成したことを特徴とする。
このような構成であれば、筐体に発した熱を、伝熱パターンを介して温度検出素子の近傍まで伝えることが可能である。
[Invention 1] In order to achieve the above object, the temperature sensor of Invention 1 is a temperature sensor having a configuration in which a circuit board on which a temperature detection element is mounted is disposed in a case having heat conductivity,
A heat transfer pattern is formed on the circuit board to transmit heat of the housing to the vicinity of the mounted temperature detection element.
With such a configuration, the heat generated in the housing can be transmitted to the vicinity of the temperature detection element through the heat transfer pattern.
ここで、伝熱パターンは、例えば、プリント基板上に金属などにより形成されるパターンであり、伝熱性を有するのはもちろん、筐体の熱を温度検出素子に正確に伝えるために、熱の伝導効率が比較的高い材料を用いて形成されることが好ましい。 Here, the heat transfer pattern is, for example, a pattern formed of metal or the like on a printed circuit board. In addition to having heat transfer properties, the heat transfer pattern is used to accurately transfer the heat of the housing to the temperature detection element. It is preferable to use a material having a relatively high efficiency.
〔発明2〕 更に、発明2の温度センサは、発明1の温度センサにおいて、前記回路基板における、前記筐体と前記回路基板とが熱的に接している部分から前記実装された温度検出素子の近傍まで、前記伝熱パターンを形成したことを特徴とする。
[Invention 2] Further, the temperature sensor of
このような構成であれば、筐体と回路基板とが熱的に接触している部分の熱を、伝熱パターンを介して温度検出素子の近傍まで伝えることが可能である。
ここで、熱的に接している部分とは、筐体の発する熱が回路基板に接している部分であり、筐体が回路基板に直接接している部分、伝熱性を有する部材等を介して筐体の熱が接している部分などが該当する。
With such a configuration, it is possible to transfer the heat of the portion where the housing and the circuit board are in thermal contact to the vicinity of the temperature detection element via the heat transfer pattern.
Here, the portion in thermal contact is the portion in which the heat generated by the housing is in contact with the circuit board, and the portion in which the housing is in direct contact with the circuit board, a member having heat conductivity, or the like. The part where the heat of the case is in contact corresponds.
〔発明3〕 更に、発明3の温度センサは、発明2の温度センサにおいて、前記熱的に接続されている部分は、前記回路基板を前記筐体内に支持する伝熱性を有した支持部材が、前記回路基板と接触している部分であることを特徴とする。
このような構成であれば、筐体から支持部材を介して伝わる熱を、伝熱パターンを介して温度検出素子の近傍まで伝えることが可能である。
[Invention 3] Further, the temperature sensor of
With such a configuration, it is possible to transfer the heat transferred from the housing through the support member to the vicinity of the temperature detection element through the heat transfer pattern.
〔発明4〕 更に、発明4の温度センサは、発明1乃至3のいずれか1の温度センサにおいて、前記伝熱パターンを、前記回路基板における、前記実装された温度検出素子の底部が面する位置まで形成したことを特徴とする。
このような構成であれば、筐体に発した熱を、伝熱パターンを介して、回路基板上の温度検出素子の底部が面する位置まで伝えることが可能である。
[Invention 4] The temperature sensor according to Invention 4 is the temperature sensor according to any one of Inventions 1 to 3, wherein the heat transfer pattern is positioned at the bottom of the mounted temperature detection element on the circuit board. It is characterized by being formed up to.
With such a configuration, it is possible to transfer the heat generated in the housing to a position where the bottom of the temperature detection element on the circuit board faces through the heat transfer pattern.
〔発明5〕 更に、発明5の温度センサは、発明1乃至4のいずれか1の温度センサにおいて、前記伝熱パターンを、当該伝熱パターンの一部が、前記実装された温度検出素子の外周を囲むように形成したことを特徴とする。
このような構成であれば、筐体に発した熱を、回路基板上の温度検出素子の外周を囲んだ状態の伝熱パターンによって伝えることが可能である。
[Invention 5] The temperature sensor according to Invention 5 is the temperature sensor according to any one of Inventions 1 to 4, wherein the heat transfer pattern is an outer periphery of the temperature detection element on which a part of the heat transfer pattern is mounted. It is characterized by being formed so as to surround.
With such a configuration, the heat generated in the housing can be transmitted by a heat transfer pattern in a state surrounding the outer periphery of the temperature detection element on the circuit board.
〔発明6〕 更に、発明6の温度センサは、発明1乃至5のいずれか1の温度センサにおいて、前記伝熱パターンを、他の電気回路のパターンとは独立に形成したことを特徴とする。
このような構成であれば、伝熱パターンと、他の電気回路のパターンとを、熱的且つ電気的に分離することが可能である。
[Invention 6] The temperature sensor according to Invention 6 is characterized in that, in the temperature sensor according to any one of Inventions 1 to 5, the heat transfer pattern is formed independently of other electric circuit patterns.
With such a configuration, it is possible to thermally and electrically separate the heat transfer pattern and the pattern of another electric circuit.
以上説明したように、発明1乃至5の温度センサによれば、筐体の熱を、伝熱パターンを介して温度検出素子の近傍まで伝えることができるので、筐体の温度測定精度を向上することができるという効果が得られる。
更に、発明6の温度センサによれば、伝熱パターンを伝わる熱が他の電気回路へと与える悪影響を軽減することができるという効果が得られる。
As described above, according to the temperature sensor of the first to fifth aspects, the heat of the casing can be transmitted to the vicinity of the temperature detection element via the heat transfer pattern, so that the temperature measurement accuracy of the casing is improved. The effect that it can be obtained.
Furthermore, according to the temperature sensor of the sixth aspect of the invention, it is possible to reduce the adverse effect that the heat transmitted through the heat transfer pattern has on other electric circuits.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図1〜図2は、本発明に係る温度センサの実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る温度センサを、鉄道車両や自動車等の車両の軸受装置に適用したものである。
図1は、本実施の形態に係る軸受装置の一部および温度センサの径方向の断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 2 are diagrams showing an embodiment of a temperature sensor according to the present invention.
In the present embodiment, the temperature sensor according to the present invention is applied to a bearing device for a vehicle such as a railway vehicle or an automobile.
FIG. 1 is a radial sectional view of a part of a bearing device and a temperature sensor according to the present embodiment.
軸受装置1は、図1に示すように、転がり軸受10と、転がり軸受10を収容する軸箱2とで構成されている。
転がり軸受10は、内輪11と、外輪12と、内輪11および外輪12の間で転動自在に配設された複数のボール(不図示)とを備え、内輪11が車両の車軸3を回転可能に支持し、外輪12が軸箱2に固定されている。なお、図示しないが、転がり軸受10は、車軸3の軸方向に少なくとも2つ設けられ、車軸3は、複数の転がり軸受10により回転可能に支持されている。
As illustrated in FIG. 1, the bearing device 1 includes a rolling bearing 10 and a
The rolling
軸箱2の外周面2aには、温度センサ20が取り付けられている。
温度センサ20は、伝熱性を有する筐体21内に、温度検出素子23の実装されたプリント基板22が配設されている。本実施の形態において、プリント基板22は、図1に示すように、筐体21の軸箱2との接触面と、プリント基板22のプリント面とが平行に支持されている。また、プリント基板22は、温度検出素子23の実装面と反対側の面が、筐体21の前記接触面と対向するように支持されている。
A
The
図2は、温度センサ20における、温度検出素子23の実装されたプリント基板を示す図である。
図2に示すように、プリント基板22には、温度検出素子23が実装されている。
また、プリント基板22の4隅には、基板取付ネジ部50がそれぞれ形成されており、この基板取付ネジ部50を介して、筐体21に設けられたネジ穴に、伝熱性を有する金属ネジを螺合することによって、プリント基板22が筐体21内に支持されている。
FIG. 2 is a diagram showing a printed circuit board on which the
As shown in FIG. 2, a
Also, board mounting
更に、プリント基板22には、図2に示すように、プリント基板22における、当該プリント基板22を筐体21内に支持する金属ネジの接触部から、プリント基板22上に実装された温度検出素子23の近傍まで伝熱パターン22aが形成されている。
具体的に、伝熱パターン22aは、図2に示すように、プリント基板22上における、温度検出素子23に最も近い金属ネジがプリント基板22に接する部分(図2における丸で囲った基板取付ネジ部50のネジ穴の外周部)から、温度検出素子23に向かって放射状に形成され、更に、温度検出素子23の近傍において、温度検出素子23の外周を円環状にとり囲む形状となっている。従って、図2中の丸で囲った基板取付ネジ部50のネジ穴を介して筐体21のネジ穴に螺合された金属ネジは伝熱パターン22aと接することになる。また、温度検出素子23では、周囲(360°)の伝熱パターンから放射される熱が検出されることになる。
Further, as shown in FIG. 2, the printed
Specifically, as shown in FIG. 2, the
更に、伝熱パターン22aは、図2に示すように、温度検出素子23の底部がプリント基板22に面する位置にも形成されている。つまり、温度検出素子23は、その真下に形成された伝熱パターンから放射される熱も検出するようになっている。但し、温度検出素子23の底部が面する位置に形成される伝熱パターンは、図2に示すように、温度検出素子23がプリント基板22と電気的に接触している部分(温度検出素子23の両端部)を避けるように形成されている。
Furthermore, the
また、伝熱パターン22aは、ひとつながりに形成されていると共に、プリント基板22に形成された、不図示の他の電気回路(センサ回路など)のパターンとは独立に形成されている。
上記構成の温度センサ20が軸箱2に取り付けられた軸受装置1は、車軸3の回転によって発する熱で転がり軸受10が発熱し、更に、この熱は、軸箱2を介して、当該軸箱2に接している温度センサ20の筐体21へと伝わる。筐体21に伝わった熱は、筐体21内に放熱されると共に、プリント基板22を筐体21内に支持している金属ネジへと伝わる。
In addition, the
In the bearing device 1 in which the
プリント基板22における、温度検出素子23に最も近い基板取付ネジ部50のネジ穴外周には、先述したように、伝熱パターン22aが形成されているため、筐体21から金属ネジへと伝わってきた熱は、伝熱パターン22aへと伝わる。伝熱パターン22aに伝わった熱は、温度検出素子23の周囲(360°)及び真下から放射され、温度検出素子23は、筐体21から伝わる基板周辺の熱に加え、伝熱パターン22aを伝わってきた熱も検出する。
Since the
ここで、伝熱パターン22aを伝わる熱を無視すると(従来の構成)、筐体21の軸箱2との接触部を介して筐体21内に伝わってくる熱は、温度検出素子23に到達するまでに、プリント基板22及びプリント基板22と筐体21の前記接触部との間の空間において温度が降下したものとなる。
一方、伝熱パターン22aに伝わる熱は、筐体21との間に伝熱性を有する金属ネジが介在するのみであり、プリント基板22及び空間を介在する場合よりも温度の降下が少ない。従って、伝熱パターン22aを伝わってきた熱も検出する本発明の構成の方が、転がり軸受10の温度を、より高精度に測定することが可能である。
Here, if the heat transmitted through the
On the other hand, the heat transferred to the
以上、本実施の形態の温度センサ20は、筐体21の熱を、温度検出素子23の実装されたプリント基板22に形成した伝熱パターン22aを介して、温度検出素子23の近傍まで伝えることが可能である。これにより、転がり軸受10の温度を、より高精度に測定することができる。
また、伝熱パターン22aを、プリント基板22の他の電気回路のパターンとは独立して形成したので、例えば、ネジ部で筐体21に導通しても、他の電気回路とは絶縁されているため、他の電気回路に悪影響が及ぶのを防ぐことができる。
As described above, the
Further, since the
上記実施の形態において、プリント基板22は、発明1乃至5のいずれか1の回路基板に対応する。
なお、上記実施の形態においては、温度センサ20を、センサ素子として、温度検出素子23のみを有する構成としたが、これに限らず、温度検出素子23に加えて、振動検出素子等を有するマルチセンサとして構成しても良い。これによって、温度による軸受の異常検出だけでなく、振動など他の要素による異常検出を行うことができる。
In the above-described embodiment, the printed
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態においては、金属ネジがプリント基板22に接する部分から形成する伝熱パターン22aを、プリント基板22における、温度検出素子23の近傍で、その外周を囲むように形成すると共に、温度検出素子23の底部が面する位置まで形成するようにしたが、この構成に限らず、外周を囲む形状とするか、底部が面する位置まで形成するかのいずれか一方の構成としても良い。
In the above embodiment, the
また、上記実施の形態においては、温度検出素子23を伝熱パターンで円環状に囲む構成としたが、円環状に限らず、例えば、温度検出素子23の外周形状に沿って囲むなど、他の形状で囲む構成としても良い。
また、上記実施の形態においては、プリント基板22を筐体21に支持する金属ネジを介して、伝熱パターン22aへと筐体21の熱を伝える構成としたが、これに限らず、筐体21の熱を効率よく伝熱パターン22aへと伝えることができる構成であれば、他の構成としても良い。
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which encloses the
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which transmits the heat | fever of the housing | casing 21 to the heat-
また、上記実施の形態においては、本発明に係る温度センサ20を、鉄道車両や自動車等の車両の軸受装置1に取り付ける場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
Moreover, in the said embodiment, although applied about the case where the
1 軸受装置
2 軸箱
11 内輪
12 外輪
2a 軸箱外周
81 筐体
22、82 プリント基板
23、85 温度検出素子
43、86 ケーブル
50、90 基板取付ネジ部
41、91 ボルト
42、92 ボルト穴
20,80 温度センサ
22a 伝熱パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
前記回路基板には基板取付用のネジ穴が形成されており、
前記回路基板は、伝熱性を有する支持部材である金属ネジを前記基板取付用のネジ穴を介して、前記基板取付用のネジ穴に対応して前記筐体に設けられたネジ穴に螺合することによって、前記筐体内に支持され、
前記回路基板における、前記金属ネジを前記基板取付用のネジ穴を介して前記筐体のネジ穴に螺合時において前記金属ネジの頭部が前記回路基板と接する前記基板取付用のネジ穴の外周部から前記実装された温度検出素子の近傍まで、前記筐体の熱を前記温度検出素子に伝える伝熱パターンを形成し、
前記金属ネジによって前記回路基板を前記筐体内に支持した状態において、当該金属ネジの頭部と伝熱パターンとが前記回路基板上において接触するように構成したことを特徴とする温度センサ。 A temperature sensor having a configuration in which a circuit board on which a temperature detection element is mounted is disposed in a case having heat conductivity,
The circuit board is formed with a screw hole for mounting the board,
The circuit board is screwed into a screw hole provided in the housing corresponding to the screw hole for mounting the board through a screw hole for mounting the board through a metal screw which is a support member having heat conductivity. By being supported in the housing,
In the circuit board, when the metal screw is screwed into the screw hole of the housing through the board mounting screw hole, the head of the metal screw is in contact with the circuit board. From the outer periphery to the vicinity of the mounted temperature detection element, a heat transfer pattern is formed that transfers heat of the housing to the temperature detection element ,
A temperature sensor , wherein the head of the metal screw and a heat transfer pattern are in contact with each other on the circuit board in a state where the circuit board is supported in the housing by the metal screw .
前記伝熱パターンを、前記実装された温度検出素子の前記回路基板との電気的な接触部分を避けて、前記回路基板における、前記温度検出素子の底部が面する位置まで形成したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度センサ。 The temperature detection element is a leadless element,
Characterized in that said heat transfer pattern, avoiding the electrical contact portion between the circuit board of the mounting temperature sensing elements, in the circuit board and formed to a position where the bottom of the temperature detecting element faces The temperature sensor according to claim 1 or 2 .
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