KR20180054731A - 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치 및 온도 검출 장치 - Google Patents

철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치 및 온도 검출 장치 Download PDF

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Abstract

철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치는, 차축을 지지하는 베어링이 수용되는 축상자와, 상기 축상자에 장착되어 상기 베어링의 외륜의 온도를 검출하는 온도센서 유닛과, 상기 온도센서 유닛이 상기 외륜을 밀어 누르는 방향으로 상기 온도센서 유닛을 탄성 가압하는 탄성체를 구비하고, 상기 탄성체는, 상기 베어링의 회전축선 주위의 상기 온도센서 유닛의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하게 구성된다.

Description

철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치 및 온도 검출 장치
본 발명은, 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치 및 온도 검출 장치에 관한 것이다.
철도 차량의 대차에서는, 차축을 지지하는 베어링이 수용되는 축상자에 온도센서를 설치하고, 그 온도센서에 의해 베어링 외륜의 온도를 검출하여 베어링의 이상 온도 상승을 검지하는 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
일본 특허공개 제2006-234102호 공보
그러나 축상자에 베어링이 수용된 상태에서, 베어링의 외륜은 축상자에 끼워 맞추어진 것일 뿐이기 때문에, 외륜은 축상자에 대해 가까워지거나 멀어지는 방향으로 약간 변위 할 수 있다. 그 때문에, 대차의 진동 등의 영향에 의해서, 베어링의 외륜에 대한 온도센서의 접촉이 불안정해져서, 정확한 온도 검출이 이루어지지 못할 가능성이 있다. 또한, 베어링의 내륜에는 차축이 압입 되기 때문에, 내륜과 차축 사이에 회전 방향의 상대변위는 발생하지 않지만, 외륜은 축상자에 대해서 회전축선 주위로 변위 할 수 있다. 그렇다면, 외륜의 회전축선 주위의 변위에 의해서 온도센서의 선단이 외륜에 질질 끌릴 수 있어, 온도센서의 손상으로 이어질 가능성도 있다.
따라서 본 발명은, 철도 차량용 대차의 축상자에 수용된 베어링의 외륜의 온도를 정확하게 검출할 수 있고, 온도센서의 손상도 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 한 형태에 따른 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치는, 차축을 지지하는 베어링이 수용되는 축상자와, 상기 축상자에 장착되어 상기 베어링의 외륜의 온도를 검출하는 온도센서 유닛과, 상기 온도센서 유닛이 상기 외륜을 밀어 누르는 방향으로 상기 온도센서 유닛을 탄성 가압하는 탄성체를 구비하고, 상기 탄성체는, 상기 베어링의 회전축선 주위의 상기 온도센서 유닛의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하게 구성된다.
본 발명의 한 형태에 따른 철도 차량용 대차의 온도 검출 장치는, 차축을 지지하는 베어링이 수용되는 축상자의 개구를 통하여 베어링의 외륜의 온도를 검출하는 온도센서 유닛과, 상기 온도센서 유닛이 상기 외륜을 밀어 누르는 방향으로 상기 온도센서 유닛을 탄성 가압하는 탄성체를 구비하며, 상기 탄성체는, 상기 베어링의 회전축선 주위의 상기 온도센서 유닛의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하게 구성된다.
상기 각 구성에 의하면, 온도센서 유닛이 베어링의 외륜을 밀어 누르는 방향으로 탄성체에 의해서 힘이 가해지기 때문에, 대차의 진동 등이 발생하더라도, 온도센서 유닛은 외륜의 온도를 안정적으로 정확히 검출할 수 있다. 게다가, 탄성체가 베어링의 회전축선 주위의 온도센서 유닛의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하기 때문에, 온도센서 유닛이 외륜을 향해서 밀어 붙여짐에 따라서 온도센서 유닛이 외륜으로부터 받게 되는 회전축선 주위의 힘은, 온도센서 유닛의 자체의 변위에 의해서 탄성적으로 흡수할 수 있다. 따라서, 온도센서에 전해지는 응력이 억제되고, 온도센서의 손상도 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 철도 차량용 대차의 축상자에 수용된 베어링의 외륜의 온도를 정확하게 검출할 수 있고, 온도센서의 손상도 방지할 수가 있다.
도 1은, 제1 실시형태에 따른 철도 차량의 대차의 측면도이다.
도 2는, 도 1에 나타낸 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치의 일부 단면화한 측면도이다.
도 3은, 도 2에 나타낸 온도센서 유닛의 측면도이다.
도 4는, 제2 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
도 5는, 제3 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
도 6은, 제4 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
도 7은, 제5 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
도 8은, 제6 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
도 9는, 제7 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
도 10은, 제8 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 실시형태를 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 철도 차량이 주행하는 방향으로서 차체가 연장되는 방향을 '차량 길이 방향'이라고 하고, 그것에 직교하는 가로 방향을 '차폭 방향'이라고 정의한다. 차량 길이 방향은 '전후 방향'이라고도 칭하고, 차폭 방향은 '좌우 방향'이라고도 칭할 수 있다.
(제1 실시형태)
도 1은, 실시형태에 따른 철도 차량의 대차(1)의 측면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 철도 차량의 대차(1)는, 공기 스프링(2)을 통해서 차체(50)를 지지하는 대차 프레임(3)을 구비한다. 대차 프레임(3)은, 차폭 방향 양측에서 차량 길이 방향으로 연장된 한 쌍의 사이드 빔(4)과, 한 쌍 사이드 빔(4)을 서로 연결하여 차폭 방향으로 연장된 크로스 빔(도시하지 않음)을 가져, 평면에서 바라볼 때 'H' 형상을 이룬다. 대차 프레임(3)의 차량 길이 방향 양측에는, 차폭 방향을 따라서 연장된 차축(6)이 배치된다. 차축(6)의 차폭 방향 양측 부분에는, 차륜(7)이 각각 고정된다. 차축(6)의 차폭 방향 양단부에는, 차륜(7)보다 차폭 방향 외측에서 차축(6)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(8)이 설치된다. 베어링(8)은, 내륜(도시하지 않음)과, 외륜(8a)(도 2 참조)과, 내륜과 외륜(8a) 사이에 끼워진 전동체(轉動體)(도시하지 않음)를 가진다. 베어링(8)은, 축상자 장치(10)의 축상자(11)에 수용된다.
축상자(11)는, 축상자 본체부(12)와, 축 빔부(13)(연결부)와, 스프링 받침부(14)를 가진다. 축상자 본체부(12)는, 베어링(8)을 수용한다. 축 빔부(13)는, 대차 프레임(3)에 연결된다. 축 빔부(13)는, 축상자 본체부(12)로부터 일체적으로 대차(1)의 차량 길이 방향 중앙을 향해서 차량 길이 방향으로 연장되고, 그것의 선단부가 고무 부시(15)를 통해 사이드 빔(4)에 탄성적으로 연결된다. 스프링 받침부(14)는, 축상자 본체부(12)의 상부에 설치된다. 사이드 빔(4)의 차량 길이 방향 단부(4a)와 축상자(11)의 스프링 받침부(14) 사이에는, 연직 방향으로 신축하는 코일 스프링(16)이 설치된다. 축상자(11)의 하부에는, 온도센서 유닛(20)이 장착된다.
도 2는, 도 1에 나타낸 대차(1)의 온도센서 유닛(20) 부착 축상자 장치(10)의 일부 단면화한 측면도이다. 도 3은, 도 2에 나타낸 온도센서 유닛(20)의 측면도이다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 축상자 장치(10)는, 축상자(11)와, 온도센서 유닛(20)과, 한 쌍의 탄성 장치(21)를 구비한다. 온도센서 유닛(20)과 탄성 장치(21)에 의해 온도 검출 장치가 구성된다. 온도센서 유닛(20)은, 무선 통신 기능을 가진다. 축상자(11)는, 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면의 상부 영역(제1 영역)을 덮는 상부 축상자 요소(17)(제1 축상자 요소)와, 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면의 하부 영역(제2 영역)을 덮는 하부 축상자 요소(18)(제2 축상자 요소)를 가진다. 즉, 축상자(11)는, 대차 프레임(3)으로부터의 하중을 지지하는 상부 축상자 요소(17)와, 상부 축상자 요소(17)의 아래쪽에 위치하여 상부 축상자 요소(17)에 착탈 가능한 하부 축상자 요소(18)로 2분할 되어 있다.
상부 축상자 요소(17)에는, 축상자 본체부(12)의 일부와, 축 빔부(13)와, 스프링 받침부(14)가 설치된다. 하부 축상자 요소(18)에는, 축상자 본체부(12)의 다른 부분이 설치된다. 상부 축상자 요소(17)가 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면을 덮는 면은, 하부 축상자 요소(18)가 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면을 덮는 면보다 크다. 상부 축상자 요소(17)의 하단은, 베어링(8)의 회전 축선(X)보다 아래쪽에 위치한다. 하부 축상자 요소(18)는, 상부 축상자 요소(17)보다 연직 방향 치수가 작다. 하부 축상자 요소(18)는, 볼트(B)에 의해 상부 축상자 요소(17)에 아래쪽에서 착탈 가능하게 장착된다.
온도센서 유닛(20)은, 베어링(8)의 외륜(8a)의 온도를 검출하기 위해 하부 축상자 요소(18)에 장착된다. 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면(하면)과 하부 축상자 요소(18) 사이에는, 온도센서 유닛(20)을 수용하는 유닛 수용 공간(S)이 형성된다. 온도센서 유닛(20)은, 유닛 수용 공간(S)에 수용된 상태에서, 하부 축상자 요소(18)의 바닥 벽부(18a)에 형성된 개구(18b)를 통하여 하부 축상자 요소(18)보다 아래쪽으로 돌출된다. 즉, 온도센서 유닛(20)의 하단부는, 하부 축상자 요소(18)보다 아래쪽에 위치하여 축상자(11)의 외부로 노출된다.
온도센서 유닛(20)은, 하우징(31)과, 열전도 시트(32)와, 온도센서(33)와, 센서 기판(34)과, 무선 통신 보드(35)와, 전지(36)와, 단열재(37)를 구비한다. 온도센서 유닛(20)은, 온도 검출 기능과, 무선 통신 기능과, 전원 기능을 가진다. 하우징(31)은, 열전도 시트(32)와, 온도센서(33)와, 센서 기판(34)과, 무선 통신 보드(35)와, 전지(36)와, 단열재(37)를 수용하는 케이스이다.
하우징(31)은, 접촉 부재(38)와, 열전도 시트(39)와, 베이스 플레이트(40)와, 커버(41)를 가진다. 접촉 부재(38) 및 베이스 플레이트(40)는, 열전도성을 가지는 금속으로 이루어지며, 예를 들면 알루미늄 합금으로 이루어진다. 열전도 시트(39)는, 탄성 및 열전도성을 가지는 재료로 이루어지며, 예를 들면 열전도성 실리콘 고무로 이루어진다.
커버(41)는, 비도전성을 가지는 수지로 이루어지며, 예를 들면 유리섬유 강화 수지로 이루어진다. 구체적으로는, 커버(41)는, 단면 오목형상의 수용부(41a)와, 수용부(41a)로부터 측방으로 돌출되는 플랜지부(41b)를 가진다. 수용부(41a)는, 베이스 플레이트(40)로부터 멀어지는 방향으로 부풀어오른 돔(dome) 형상을 가지는 바닥판부(41aa)와, 바닥판부(41aa)의 외주연으로부터 플랜지부(41b)를 향해서 연장되는 통 형상의 측판부(41ab)를 가진다. 측판부(41ab)는, 원통 형상이다. 무선 통신 기능이 달린 온도센서 유닛(20)이 축상자(11)에 장착된 상태에서는, 커버(41)의 수용부(41a)의 적어도 바닥판부(41aa)가 개구(18b)를 통해서 축상자(11)의 외부로 노출된다. 본 실시형태에서는, 바닥판부(41aa)와 측판부(41ab)의 일부가 개구(18b)를 통해서 축상자(11)의 외부로 노출된다.
접촉 부재(38)는, 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면에 면접촉 하는 원호형 수열면(受熱面)(38c)(상면)이 형성된 수열부(38a)와, 수열부(38a)로부터 측방으로 돌출된 축상자 장착부(38b)를 가진다. 열전도 시트(39)는, 접촉 부재(38)와 베이스 플레이트(40)에 의해서 압축 상태로 끼워진다.
베이스 플레이트(40)는, 본체부(40a)와, 본체부(40a) 주위에 설치된 커버 장착부(40b)와, 커버 장착부(40b)로부터 측방으로 돌출된 축상자 장착부(40c)를 가진다. 본체부(40a)는, 열전도 시트(32)와, 온도센서(33)와, 센서 기판(34)과, 무선 통신 보드(35)와, 전지(36)와, 단열재(37)를 붙들어 유지한다. 접촉 부재(38) 및 베이스 플레이트(40)의 축상자 장착부(38b, 40c)는, 탄성 장치(21)를 통해 하부 축상자 요소(18)에 장착된다. 커버(41)는, 단면 오목형상을 가지며, 베이스 플레이트(40)의 커버 장착부(40b)에 나사(도시하지 않음)로 장착된다. 커버(41)는, 열전도 시트(32)와, 온도센서(33)와, 센서 기판(34)과, 무선 통신 보드(35)와, 전지(36)와, 단열재(37)를 아래쪽에서 덮는다.
열전도 시트(32)는, 절연성을 가지며, 베이스 플레이트(40)와 온도센서(33)에 의해서 압축 상태로 끼워진다. 즉, 온도센서(33)의 검출부는, 열전도 시트(32)에 밀어 붙여진다. 열전도 시트(32)는, 절연성, 탄성 및 열전도성을 가지는 재료로 이루어지며, 예를 들면 열전도성 실리콘 고무로 이루어진다. 베어링(8)의 외륜(8a)의 열은, 접촉 부재(38), 열전도 시트(39), 베이스 플레이트(40), 열전도 시트(32) 및 온도센서(33) 순으로 전달된다.
온도센서(33)는, 센서 기판(34)의 상면에 탑재된다. 센서 기판(34)은, 온도센서(33)에서 검출된 외륜(8a)의 온도 정보를 아날로그 온도 신호로서 후술하는 변환 기판(42)에 출력하는 센서 회로를 가진다. 무선 통신 보드(35)는, 변환 기판(42)과, 무선 통신 모듈(43)(무선 송신부)을 가진다. 변환 기판(42)은, 온도센서(33)로부터의 아날로그 온도 신호를 디지털 온도 신호로 변환하는 변환 회로를 가진다. 변환 기판(42)과 센서 기판(34)은 연직 방향으로 연장되는 커넥터(47)를 통해서 접속된다. 무선 통신 모듈(43)은, 변환 기판(42)에 탑재되고, 변환 기판(42)으로부터의 디지털 온도 신호를 무선 신호로서 온도센서 유닛(20)의 외부(예를 들면, 철도 차량의 무선 수신 장치)에 무선 송신한다.
전지(36)는, 온도센서(33), 센서 기판(34) 및 무선 통신 보드(35)에 공급할 전력을 저장한다. 무선 통신 보드(35)의 상면에는, 양극 또는 음극 중 어느 한쪽인 제1 전극(44)과, 양극 또는 음극 중 다른 한쪽인 제2 전극(45)이 설치되어 있다. 제1 전극(44)은, 전지(36)의 한쪽 면의 전극에 접촉하고, 제2 전극(45)은 전지(36)의 다른 한쪽 면의 전극에 접촉한다. 제2 전극(45)은, 무선 통신 보드(35)로부터 돌출되는 세로 판부(45a)와, 세로 판부(45a)로부터 전지(36)의 다른 한쪽 면을 따라서 돌출되는 가로 판부(45b)를 가진다. 전지(36)는, 제2 전극(45)의 가로 판부(45b)와 제1 전극(44)에 의해 협지된다.
전지(36)로부터의 전력은, 제1 전극(44) 및 제2 전극(45)을 통해 무선 통신 보드(35)에 급전되고, 무선 통신 보드(35)로부터 센서 기판(34) 및 온도센서(33)에 급전된다. 단열재(37)는, 센서 기판(34)과 전지(36) 사이에 설치되며, 전지(36)보다 면적이 크다. 온도센서 유닛(20)에서는, 접촉 부재(38), 열전도 시트(39), 베이스 플레이트(40), 열전도 시트(32), 온도센서(33), 센서 기판(34), 단열재(37), 전지(36) 및 무선 통신 보드(35)가, 그 순서대로 위에서부터 아래로 나란히 배치된다.
온도센서 유닛(20)은, 한 쌍의 탄성 장치(21)를 통해 하부 축상자 요소(18)에 장착된다. 한 쌍의 탄성 장치(21)는, 유닛 수용 공간(S)에 수용되며, 커버(41)의 양측에 위치하고 있다. 한 쌍의 탄성 장치(21) 중 한쪽은, 수열면(38c)을 기준으로 하여 외륜(8a)의 둘레방향 한쪽에 배치되고, 한 쌍의 탄성 장치(21) 중 다른 한쪽은, 수열면(38c)을 기준으로 하여 외륜(8a)의 둘레방향 다른 한쪽에 배치된다. 탄성 장치(21)는, 탄성체(21a)와, 탄성체(21a)의 상면에 설치된 금속제의 상부 장착구(21b)와, 탄성체(21a)의 하면에 설치된 금속제의 하부 장착구(21c)를 가진다. 상부 장착구(21b)와 하부 장착구(21c)는, 탄성체(21a)의 탄성 변형에 의해서 서로 연직 방향 및 수평 방향으로 상대 변위 가능하다.
상부 장착구(21b)는, 접촉 부재(38) 및 베이스 플레이트(40)의 축상자 장착부(38b, 40c)에 고정된다. 구체적으로는, 상부 장착구(21b)는 상방으로 돌출되는 상부 스터드 볼트(21d)를 가지며, 접촉 부재(38) 및 베이스 플레이트(40)의 축상자 장착부(38b, 40c)가 상부 스터드 볼트(21d)에 너트로 고정된다. 하부 장착구(21c)는, 하부 축상자 요소(18)의 바닥 벽부(18a)에 고정된다. 구체적으로는, 하부 장착구(21c)는 하방으로 돌출되는 하부 스터드 볼트(21e)를 가지며, 하부 축상자 요소(18)가 하부 스터드 볼트(21e)에 너트로 고정된다. 탄성 장치(21)는, 탄성체(21a)가 연직 방향으로 압축된 상태로 설치되며, 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)을 베어링(8)의 회전축선(X)(중심)을 향해 밀어붙일 수 있도록 온도센서 유닛(20)을 탄성 가압한다.
온도센서 유닛(20)은, 탄성체(21a)가 탄성 변형함에 따라, 베어링(8)의 회전축선(X) 주위의 소정 범위에서 축상자(11)에 대해 변위 가능하다. 즉, 탄성체(21a)는, 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)을 따라서 변위 했을 때, 해당 변위에 추종하도록 탄성 변형한다. 축상자(11)는, 온도센서 유닛(20)의 회전축선(X) 주위의 변위를 소정 범위로 규제하는 스토퍼 부(46)를 가진다. 스토퍼 부(46)는, 하부 축상자 요소(18)에 일체로 형성된다. 스토퍼 부(46)는, 회전축선(X) 방향에서 바라볼 때, 온도센서 유닛(20)에 대해서 간극을 띄운 상태로 온도센서 유닛(20)의 양측에 배치된다. 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)에 질질 끌려서 회전축선(X) 주위로 변위 할 때에는, 온도센서 유닛(20)의 하우징(31)(구체적으로는, 접촉 부재(38) 또는 베이스 플레이트(40))이 스토퍼 부(46)에 간섭함으로써, 온도센서 유닛(20)의 변위가 소정 범위로 규제된다.
이상으로 설명한 구성에 의하면, 온도센서 유닛(20)이 베어링(8)의 외륜(8a)을 밀어 누르는 방향으로 탄성체(21a)에 의해서 탄성 가압되기 때문에, 대차(1)의 진동 등이 발생하더라도, 온도센서 유닛(20)은 외륜(8a)의 온도를 안정적으로 정확히 검출할 수가 있다. 게다가, 축상자(11)와 온도센서 유닛(20) 사이에 설치된 탄성체(21a)가, 회전축선(X) 주위의 온도센서 유닛(20)의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하기 때문에, 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)을 향해서 밀어 붙여짐에 따라서 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)으로부터 받게 되는 회전축선(X) 주위의 힘은, 온도센서 유닛(20)의 자체의 변위에 의해서 탄성적으로 흡수할 수가 있다. 따라서, 온도센서(33)에 전해지는 응력이 억제되고, 온도센서(33)의 손상도 방지할 수 있다.
또한, 축 빔부(13) 및 스프링 받침부(14)를 포함하는 상부 축상자 요소(17)는 기존 그대로, 하부 축상자 요소(18)만을 온도센서 유닛(20)이 장착될 구조물로 삼으면 충분하기 때문에, 간편하면서 저비용으로 온도센서(33)가 부착된 축상자 장치(10)를 실현할 수 있다. 또한, 온도센서 유닛(20)의 원호형 수열면(38c)이 외륜(8a)의 외주면에 면접촉 하기 때문에, 외륜(8a)으로부터 온도센서 유닛(20)으로의 열전달이 안정되어 검출 정밀도가 향상됨과 동시에, 외륜(8a)의 회전축선(X) 주위의 변위에 의해서 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)에 질질 끌려 변위 하는 것도 억제할 수가 있다.
또한, 외륜(8a)의 회전축선(X) 주위의 변위에 의해서 온도센서 유닛(20)이 질질 끌리더라도, 온도센서 유닛(20)이 스토퍼 부(46)에 간섭함으로써, 온도센서 유닛(20)에 대해 외륜(8a)을 미끄러지게 할 수 있어, 온도센서(33)의 손상을 방지할 수가 있다. 또한, 온도센서 유닛(20)이 외륜(8a)에 질질 끌려서 변위 하더라도, 온도센서 유닛(20)은, 베어링(8)의 외륜(8a)을 따르도록 회전축선(X) 주위로 기울어져 움직이기 때문에, 수열면(38c)이 외륜(8a)에 면접촉 한 상태를 유지할 수가 있다.
예를 들면, 도 2에서, 온도센서 유닛(20)이 회전축선(X) 주위로 시계 방향으로 변위 했을 때는, 좌측의 탄성 장치(21)의 탄성체(21a)가 수평 방향으로 전단 변형함과 동시에 연직 방향으로 신장 변형하는 한편, 우측의 탄성 장치(21)의 탄성체(21a)가 수평 방향으로 전단 변형함과 동시에 연직 방향으로 압축 변형한다. 이와 같이, 한 쌍의 탄성 장치(21)가 상이한 변형을 함으로써, 온도센서 유닛(20)을 기울여 움직여서 수열면(38c)이 외륜(8a)에 면접촉 한 상태를 유지할 수가 있다. 또한, 온도센서 유닛(20)은, 검출한 온도 정보를 무선 신호에 의해 송신하므로, 축상자(11)와 온도센서 유닛(20) 사이에 통신선을 놓을 필요가 없고, 온도센서 유닛(20)이 축상자(11)에 대해서 회전축선(X) 주위로 변위 했을 경우에도 통신선의 단선이 발생할 일도 없다.
(제2 실시형태)
도 4는, 제2 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 또한, 제1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 실시형태의 대차에서는, 축상자 장치(110)는, 축상자(111)와, 온도센서 유닛(20)과, 한 쌍의 탄성체(121)와, 고정쇠(160)와, 체결 부재(162)를 구비한다. 온도센서 유닛(20)과 탄성체(121)와 고정쇠(160)와 체결 부재(162)에 의해 온도 검출 장치가 구성된다. 축상자(111)는, 일체로 성형된 통 형상의 물체이다. 축상자(111)의 상측부에는, 대각선 위쪽을 향해 개방된 개구(111a)가 형성되어 있다.
온도센서 유닛(20)의 접촉 부재(38)는, 축상자(111)의 외측으로부터 개구(111a)를 통해 베어링(8)의 외륜(8a)에 접촉하여 외륜(8a)의 온도를 검출한다. 고정쇠(160)는, 온도센서 유닛(20)의 외측에 배치된다. 탄성체(121)는, 베어링(8)의 지름 방향에서 온도센서 유닛(20)과 고정쇠(160) 사이에 설치된다. 또한, 온도센서 유닛(20)과 탄성체(121) 사이에는 단열재를 개재시켜도 좋다. 그러면, 온도센서 유닛(20)으로부터의 열이 탄성체(121)로 전달되는 것이 방지되어 탄성체(121)의 열 손상을 방지할 수가 있다.
고정쇠(160)는, 온도센서 유닛(20)을 삽입관통시키는 삽입관통공(160a)이 형성된 기판부(160b)와, 기판부(160b)의 양단으로부터 축상자(111)를 향해 돌출되어 온도센서 유닛(20)을 덮는 측판부(160c)를 가진다. 고정쇠(160)는, 온도센서 유닛(20) 및 탄성체(121)를 외측으로부터 덮은 상태에서, 체결 부재(162)(예를 들면, 볼트)에 의해 축상자(111)에 외측으로부터 착탈 가능하게 고정된다. 체결 부재(162)는, 고정쇠(160)의 기판부(160b)와 탄성체(121)를 관통한다. 측판부(160c)는, 체결 부재(162)의 체결 방향에서 축상자(111)에 맞닿음으로써, 고정쇠(160)와 온도센서 유닛(20) 사이의 거리를 확보한다.
탄성체(121)가 탄발력을 발생시키는 방향에서 온도센서 유닛(20)과 축상자(111) 사이에 간극(G)이 형성된 상태로, 온도센서 유닛(20)은, 축상자(111)의 외측으로부터 개구(111a)를 통해 베어링(8)의 외륜(8a)에 접촉하고 있다. 이에 따라, 베어링(8)과 축상자(111)가 진동 등으로 지름 방향으로 다소 상대 변위 하더라도, 탄성체(121)의 탄발력으로 간극(G)이 좁아지는 방향으로 온도센서 유닛(20)이 이동하여 베어링(8)과의 접촉이 유지된다. 또한, 온도센서 유닛(20)은, 탄성체(121)가 탄성 변형함에 따라, 베어링(8)의 회전축선 주위의 소정 범위에서 축상자(111)에 대해 변위 가능하다. 이와 같은 구성에 의하면, 온도센서 유닛(20)과 탄성체(121)와 고정쇠(160)를 세트로 축상자(111)에 대해 착탈 할 수 있고, 축상자(111)를 분해하지 않고 온도센서 유닛(20) 등의 유지보수를 수행할 수 있어 작업성이 양호해진다. 또한, 그 밖의 구성은 전술한 제1 실시형태와 같기 때문에 설명을 생략한다.
(제3 실시형태)
도 5는, 제3 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제3 실시형태의 축상자 장치(210)에서는, 온도센서 유닛(20)과 축상자(111) 사이의 간극(G)에 제2 탄성체(264)가 끼워져 있고, 그 이외의 구성은 제2 실시형태와 동일하다. 본 구성에 의하면, 주행 진동이 클 경우에도 온도센서 유닛(20)의 진동이 억제되어, 온도센서 유닛(20)의 신뢰성을 높일 수가 있다. 또한, 하기의 각 실시형태에서도, 온도센서 유닛과 축상자 사이의 간극에는, 탄성체가 개재되어도 좋고 개재되지 않아도 좋다.
(제4 실시형태)
도 6은, 제4 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 제4 실시형태의 축상자 장치(310)에서는, 고정쇠(360)가, 온도센서 유닛(20)을 삽입관통시키는 삽입관통공(360a)이 형성된 기판부(360b)만을 가지며, 제2 실시형태의 측판부(160c)를 갖지 않는다. 그 대신에, 탄성체(121)에는, 체결 부재(162)가 삽입관통되는 슬리브(364)가 스페이서로서 삽입된다. 이 구성에 의하면, 슬리브(364)가 고정쇠(360)와 축상자(111) 사이에 끼워짐으로써, 체결 부재(162)의 체결 방향에서의 고정쇠(360)와 온도센서 유닛(20) 사이의 거리가 확보된다. 그 이외의 구성은 제3 실시형태와 같다.
(제5 실시형태)
도 7은, 제5 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 제5 실시형태의 축상자 장치(410)에서는, 축상자(411)가, 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면의 상부 영역을 덮는 상부 축상자 요소(17)와, 베어링(8)의 외륜(8a)의 외주면 하부 영역을 덮고 상부 축상자 요소(17)에 대해서 착탈 가능한 하부 축상자 요소(418)를 가진다. 하부 축상자 요소(418)에는, 온도센서 유닛(20)이 삽입관통되는 개구(418a)가 형성되어 있다. 즉, 온도센서 유닛(20), 탄성체(121) 및 고정쇠(160)는, 하부 축상자 요소(418)의 외측으로부터 체결 부재(162)에 의해서 하부 축상자 요소(418)에 장착된다. 그 이외의 구성은 제2 실시형태와 같다.
(제6 실시형태)
도 8은, 제6 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 제6 실시형태의 축상자 장치(510)에서는, 고정쇠(560)는, 온도센서 유닛(20)을 삽입관통시키는 삽입관통공(560a)이 형성된 기판부(560b)와, 기판부(560b)의 양단으로부터 축상자(111)를 향해 돌출되어 온도센서 유닛(20)을 덮는 측판부(560c)와, 측판부(560c)로부터 축상자(111)의 외면을 따라 바깥 방향으로 돌출된 플랜지부(560d)를 가진다. 기판부(560b) 및 측판부(560c)에 의해 온도센서 유닛(20) 및 탄성체(521)를 외측으로부터 덮은 상태에서, 플랜지부(560d)가 체결 부재(562)에 의해 축상자(111)에 고정된다. 기판부(560b)와 온도센서 유닛(20) 사이에 설치된 탄성체(521)와, 축상자(111)와 온도센서 유닛(20) 사이에 설치된 탄성체(564)는, 체결 부재가 삽입관통되지 않기 때문에, 제2 ~ 제5 실시형태의 탄성체(121, 264)보다 작다. 그 이외의 구성은 제3 실시형태와 같다.
(제7 실시형태)
도 9는, 제7 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 제7 실시형태의 축상자 장치(610)에서는, 고정쇠(660)는, 온도센서 유닛(20)을 삽입관통시키는 삽입관통공(660a)이 형성된 기판부(660b)와, 기판부(660b)의 양단으로부터 축상자(611)를 향해 돌출되어 온도센서 유닛(20)을 덮는 원통부(660c)를 가지며, 원통부(660c)의 내주면에는 암나사부(660d)가 형성되어 있다. 축상자(611)에는, 온도센서 유닛(20)이 삽입관통되는 개구(611a)가 형성됨과 함께, 개구(611a)의 주위에서 수나사부(611b)가 형성되어 있다. 즉, 체결 부재를 이용하지 않고 암나사부(660d)를 수나사부(611b)에 나사결합 하는 것만으로, 고정쇠(660)가 축상자(611)에 장착된다.
(제8 실시형태)
도 10은, 제8 실시형태에 따른 대차의 주요부를 일부 단면화한 측면도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 제8 실시형태의 축상자 장치(710)에서는, 고정쇠(760)는, 온도센서 유닛(20)을 삽입관통시키는 삽입관통공(760a)이 형성된 기판부(760b)와, 기판부(760b)의 양단으로부터 축상자(711)를 향해 돌출되어 온도센서 유닛(20)을 덮는 측판부(760c)와, 측판부(760c)로부터 축상자(711)의 외면을 따라 내경측으로 돌출된 내판부(760d)와, 내판부(760d)로부터 축상자(711)를 향해 돌출된 원통부(760e)를 가진다. 원통부(760e)의 외주면에는, 수나사부(760f)가 형성되어 있다. 축상자(711)에는, 온도센서 유닛(20)이 삽입관통되는 개구(711a)가 형성됨과 함께, 개구(711a)의 내주면에는, 암나사부(711b)가 형성되어 있다. 즉, 체결 부재를 이용하지 않고 수나사부(760f)를 암나사부(711b)에 나사결합 하는 것만으로, 고정쇠(760)가 축상자(711)에 장착된다.
또한, 본 발명은 전술한 각 실시형태로 한정되는 것이 아니라, 그 구성을 변경, 추가 또는 삭제할 수 있다. 예를 들면, 접촉 부재(38)와 베이스 플레이트(40) 사이의 열전도 시트(39)를 없애고 접촉 부재(38)를 베이스 플레이트(40)와 일체로 형성하여도 좋다. 즉, 베이스 플레이트에 외륜(8a)과 면접촉 하는 수열면을 설치하여도 좋다. 또한, 전지(36)는, 무선 통신 보드(35)에 장착되지 않고, 센서 기판(34)에 장착되어도 좋다. 단열재(37)는 폐지하여도 좋다. 축상자 본체(12)를 대차 프레임(3)에 연결하는 연결부는, '축 빔' 방식에 한정되지 않고, 다른 방식이라도 좋다. 대차(1)는, 사이드 빔(4) 및 코일 스프링(16) 대신에, 판 스프링을 이용한 구성으로 하여도 좋다. 즉, 전후 한 쌍의 축상자의 스프링 받침부가 상기 판 스프링의 길이 방향 양측 단부를 하방에서 각각 지지하고, 상기 판 스프링의 길이 방향 중앙부가 크로스 빔을 하방에서 지지하는 구성으로 하여도 좋다.
1 : 대차
3 : 대차 프레임
6 : 차축
8 : 베어링
8a : 외륜
11, 111, 411, 611, 711 : 축상자
111a, 418a, 611a, 711a : 개구
13 : 축 빔부(연결부)
14 : 스프링 받침부
17 : 상부 축상자 요소(제1 축상자 요소)
18, 418 : 하부 축상자 요소(제2 축상자 요소)
20 : 온도센서 유닛
21a, 121, 264, 521, 564 : 탄성체]
38c : 수열면
46 : 스토퍼 부
160, 360, 560, 660 : 고정쇠
X : 회전축선

Claims (9)

  1. 차축을 지지하는 베어링이 수용되는 축상자와,
    상기 축상자에 장착되어 상기 베어링의 외륜의 온도를 검출하는 온도센서 유닛과,
    상기 온도센서 유닛이 상기 외륜을 밀어 누르는 방향으로 상기 온도센서 유닛을 탄성 가압하는 탄성체를 구비하고,
    상기 탄성체는, 상기 베어링의 회전축선 주위의 상기 온도센서 유닛의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축상자는, 상기 외륜의 외주면의 제1 영역을 덮는 제1 축상자 요소와, 상기 외륜의 상기 외주면의 제2 영역을 덮는 제2 축상자 요소를 가지고,
    상기 제1 축상자 요소는, 대차 프레임에 연결되는 연결부와, 상기 대차 프레임 사이에 설치되는 스프링을 지지하는 스프링 받침부를 포함하며,
    상기 제2 축상자 요소는, 상기 제1 축상자 요소에 착탈 가능하게 장착되고,
    상기 온도센서 유닛은, 상기 제2 축상자 요소에 장착되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축상자는, 대차 프레임으로부터의 하중을 지지하는 상부 축상자 요소와, 상기 상부 축상자 요소의 아래쪽에 위치하고 상기 상부 축상자 요소에 착탈 가능한 하부 축상자 요소로 분할되어 있으며,
    상기 온도센서 유닛은, 상기 하부 축상자 요소에 장착되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도센서 유닛은, 상기 외륜의 외주면에 면접촉 하는 원호 형상의 수열면을 가지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축상자는, 상기 온도센서 유닛의 상기 회전축선 주위의 변위를 소정 범위로 규제하는 스토퍼 부를 가지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에서,
    상기 온도센서 유닛은, 검출한 상기 외륜의 온도 정보를 무선 신호에 의해 송신하는 무선 송신부를 내부에 가지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축상자에 외측으로부터 착탈 가능하게 고정되는 고정쇠를 더 구비하고,
    상기 축상자에는, 개구가 형성되어 있으며,
    상기 온도센서 유닛이, 상기 탄성체를 통해 상기 고정쇠에 장착되어 있고,
    상기 탄성체가 탄발력을 발생시키는 방향에서 상기 온도센서 유닛과 상기 축상자 사이에 간극이 형성된 상태로, 상기 온도센서 유닛은, 상기 축상자의 외측으로부터 상기 개구를 통하여 상기 베어링의 외륜에 접촉하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도센서 유닛 부착 축상자 장치.
  8. 차축을 지지하는 베어링이 수용되는 축상자의 개구를 통하여 베어링의 외륜의 온도를 검출하는 온도센서 유닛과,
    상기 온도센서 유닛이 상기 외륜을 밀어 누르는 방향으로 상기 온도센서 유닛을 탄성 가압하는 탄성체를 구비하며,
    상기 탄성체는, 상기 베어링의 회전축선 주위의 상기 온도센서 유닛의 변위를 추종하여 탄성 변형 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도 검출 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 축상자에 외측으로부터 착탈 가능하게 고정되는 고정쇠를 더 구비하고,
    상기 축상자에는, 개구가 형성되어 있으며,
    상기 온도센서 유닛이, 상기 탄성체를 통해 상기 고정쇠에 장착되어 있고,
    상기 탄성체가 탄발력을 발생시키는 방향에서 상기 온도센서 유닛과 상기 축상자 사이에 간극이 형성된 상태로, 상기 온도센서 유닛은, 상기 축상자의 외측으로부터 상기 개구를 통해 상기 베어링의 외륜에 접촉하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차의 온도 검출 장치.
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