TW201729168A - 鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元 - Google Patents
鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元 Download PDFInfo
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Abstract
附有無線通訊功能之溫度感測器單元包括：溫度感測器；無線通訊板，包括具有將來自上述溫度感測器之類比溫度訊號轉換為數位溫度訊號之轉換電路之轉換基板、及搭載於上述轉換基板而將上述數位溫度訊號利用無線訊號發送之無線通訊模組，與上述溫度感測器向上述旋轉體之相反側隔開而配置；電池，配置於上述溫度感測器與上述無線通訊板之間，對上述無線通訊板供給電力；以及殼體，收容上述溫度感測器、上述無線通訊板及上述電池，且安裝於箱；上述無線通訊板配置於沿著上述旋轉體之切線方向之方向，自上述無線通訊板之法線方向觀察，上述溫度感測器、上述電池及上述無線通訊板彼此重疊而配置。
Description
本發明係關於一種鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元。
專利文獻1中揭示有一種檢測鐵道車輛等之軸承之溫度等之感測器單元(附有感測器之軸承裝置)。該感測器單元具備利用無線輸出由溫度感測器檢測之溫度資訊之通訊裝置、及將電力供給至該通訊裝置之電源，因而無須自該單元向車體配線訊號線及電源線。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-307228號公報
且說，鐵道車輛之台車中，為了防止由飛石等引起之破損，理想的是抑制感測器單元自收容軸承之軸箱之突出量。然而，若單純抑制感測器單元之突出量，則感測器單元之設置面積會增大，從而感測器單元對軸箱之安裝自由度會下降。另外，鐵道車輛之台車中，有於軸箱以外安裝齒輪箱及亦於馬達安裝溫度感測器之情形。
因此，本發明之目的在於在鐵道車輛用台車之安裝於收容有
旋轉體之箱之附有無線通訊功能之溫度感測器單元中，一方面可防止由飛石等引起之破損，一方面亦可抑制對箱之安裝自由度之下降。
本發明之一形態之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元係鐵道車輛用台車之安裝於收容有旋轉體之箱之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，包括：溫度感測器；無線通訊板，包括具有將來自上述溫度感測器之類比溫度訊號轉換為數位溫度訊號之轉換電路之轉換基板、及搭載於上述轉換基板而將上述數位溫度訊號利用無線訊號發送之無線通訊模組，與上述溫度感測器向上述旋轉體之相反側隔開而配置；電池，配置於上述溫度感測器與上述無線通訊板之間，對上述無線通訊板供給電力；以及殼體，收容上述溫度感測器、上述無線通訊板及上述電池，且安裝於上述箱；上述無線通訊板配置於沿著上述旋轉體之切線方向之方向，自上述無線通訊板之法線方向觀察，上述溫度感測器、上述電池及上述無線通訊板彼此重疊而配置。
根據上述構成，因板狀之無線通訊板配置於沿著旋轉體(例如軸承)之切線方向之方向，故可抑制附有無線通訊功能之溫度感測器單元自箱之突出量。並且，電池配置於溫度感測器與無線通訊板之間，溫度感測器、電池、及無線通訊板自無線通訊板之法線方向觀察彼此重疊，因而亦可抑制附有無線通訊功能之溫度感測器單元之設置面積。由此，一方面可防止附有無線通訊功能之溫度感測器單元之由飛石等引起之破損，一方面可抑制對箱之安裝自由度之下降。
根據本發明，在鐵道車輛用台車之安裝於收容有旋轉體之箱之附有無線通訊功能之溫度感測器單元中，一方面可防止由飛石等引起之破損，一方面亦可抑制對箱之安裝自由度之下降。
1‧‧‧台車
6‧‧‧車軸
8‧‧‧軸承(旋轉體)
8a‧‧‧外輪
11‧‧‧軸箱
20‧‧‧附有無線通訊功能之溫度感測器單元
31‧‧‧殼體
32‧‧‧導熱片
33‧‧‧溫度感測器
34‧‧‧感測器基板
35‧‧‧無線通訊板
36‧‧‧電池
38c‧‧‧受熱面
40‧‧‧底板
40e‧‧‧凹部
41‧‧‧蓋
42‧‧‧轉換基板
43‧‧‧無線通訊模組
44‧‧‧第1電極
45‧‧‧第2電極(保持器)
49‧‧‧間隔件
圖1係實施形態之鐵道車輛之台車之側視圖。
圖2係將圖1所示之台車之具有附有無線通訊功能之溫度感測器單元之軸箱裝置之局部剖視化而成之側視圖。
圖3係圖2所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元之安裝於軸箱之狀態下之側視圖。
圖4係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元之分解側視圖。
圖5係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元之分解立體圖。
圖6係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元之將蓋卸除之狀態下之立體圖。
圖7係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元之無線通訊板及電池之立體圖。
以下，參照圖式對實施形態進行說明。另外，以下之說明中，將鐵道車輛行駛之方向且車體延伸之方向定義為車輛長度方向，將與其正交之寬度方向定義為車寬方向。車輛長度方向亦稱作前後方向，車寬方向亦稱作左右方向。
圖1係實施形態之鐵道車輛之台車1之側視圖。如圖1所
示，鐵道車輛之台車1具備經由空氣彈簧2而支承車體100之台車框3。台車框3具有於車寬方向兩側沿車輛長度方向延伸之一對側梁4、及將一對側梁4彼此連結而沿車寬方向延伸之橫樑(未圖示)，俯視時呈H形狀。於台車框3之車輛長度方向之兩側，配置有沿車寬方向延伸之車軸6。於車軸6之車寬方向兩側之部分分別固定有車輪7。於車軸6之車寬方向之兩端部，於較車輪7靠車寬方向外側處設置有旋轉自如地支承車軸6之軸承8。軸承8具有內輪(未圖示)、外輪8a(參照圖2)、及夾在內輪與外輪8a之間的轉動體(未圖示)。軸承8收容於軸箱裝置10之軸箱11。
軸箱11具有軸箱本體部12、軸梁部13(連結部)及彈簧座部14。軸箱本體部12收容軸承8。軸梁部13連結於台車框3。軸梁部13自軸箱本體部12一體地朝向台車1之車輛長度方向之中央而沿車輛長度方向延伸，且其前端部經由橡膠襯套15而彈性地連結於側梁4。彈簧座部14設置於軸箱本體部12之上部。於側梁4之車輛長度方向之端部4a與軸箱11之彈簧座部14之間，介置有沿鉛垂方向伸縮之螺旋彈簧16。於軸箱11之下部安裝有附有無線通訊功能之溫度感測器單元20。
圖2係圖1所示之台車1之具有附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之軸箱裝置10之局部剖視化所得之側視圖。如圖2所示，軸箱裝置10具備軸箱11、附有無線通訊功能之溫度感測器單元20及一對彈性裝置21。軸箱11具有覆蓋軸承8之外輪8a之外周面之上區域(第1區域)的上軸箱要素17(第1軸箱要素)、及覆蓋軸承8之外輪8a之外周面之下區域(第2區域)之下軸箱要素18(第2軸箱要素)。
於上軸箱要素17設置有軸箱本體部12之一部分、軸梁部
13及彈簧座部14。於下軸箱要素18設置有軸箱本體部12之其他部分。上軸箱要素17覆蓋軸承8之外輪8a之外周面之面大於下軸箱要素18覆蓋軸承8之外輪8a之外周面之面。上軸箱要素17之下端位於較軸承8之旋轉軸線X靠下方處。下軸箱要素18係鉛垂方向尺寸小於上軸箱要素17。下軸箱要素18利用螺栓B而能夠自下方裝卸地安裝於上軸箱要素17。
附有無線通訊功能之溫度感測器單元20為了檢測軸承8之外輪8a之溫度而安裝於下軸箱要素18。於軸承8之外輪8a之外周面(下表面)與下軸箱要素18之間，形成有收容附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之單元收容空間S。附有無線通訊功能之溫度感測器單元20於收容於單元收容空間S之狀態下，通過形成於下軸箱要素18之底壁部18a之開口18b而較下軸箱要素18向更下方突出。即，附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之下端部位於較下軸箱要素18靠下方處並露出於軸箱11之外部。
附有無線通訊功能之溫度感測器單元20經由一對彈性裝置21安裝於下軸箱要素18。一對彈性裝置21收容於單元收容空間S，且位於蓋41之兩側。彈性裝置21具有彈性體21a、設置於彈性體21a之上表面之金屬製之上安裝具21b、及設置於彈性體21a之下表面之金屬製之下安裝具21c。上安裝具21b與下安裝具21c藉由彈性體21a之彈性變形而能夠彼此沿鉛垂方向及水平方向相對位移。彈性裝置21以彈性體21a於鉛垂方向上被壓縮之狀態而設置，附有無線通訊功能之溫度感測器單元20以將外輪8a朝向軸承8之旋轉軸線X(中心)擠壓之方式對附有無線通訊功能之溫度感測器單元20賦予勢能。軸箱11具有擋塊部46，該擋塊部46將附有無線
通訊功能之溫度感測器單元20之繞旋轉軸線X之位移限制於規定範圍。
圖3係圖2所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之安裝於軸箱11之狀態下之側視圖。圖4係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之分解側視圖。圖5係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之分解立體圖。圖6係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之將蓋41卸除之狀態下之立體圖。圖7係圖3所示之附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之無線通訊板35及電池36之立體圖。另外，圖4至6係與圖3上下顛倒地圖示，圖3及4中省略了間隔件49之圖示。
如圖3至7所示，附有無線通訊功能之溫度感測器單元20具備殼體31、導熱片32、溫度感測器33、感測器基板34、無線通訊板35、電池36、隔熱材37及間隔件49。溫度感測器單元20具有溫度檢測功能、無線通訊功能及電源功能。殼體31為收容導熱片32、溫度感測器3、感測器基板34、無線通訊板35、電池36及隔熱材37之外殼。
殼體31具有接觸構件38、導熱片39、底板40及蓋41。接觸構件38及底板40由具有導熱性之金屬構成，例如由鋁合金等導熱性高之金屬構成。導熱片39由具有彈性及導熱性之材料構成，例如由導熱性矽橡膠構成。
蓋41由非導電性材料(例如樹脂)構成，例如由玻璃纖維強化樹脂構成。具體而言，蓋41具有剖面凹形狀之收容部41a、及自收容部41a向側方突出之法蘭部41b。收容部41a包括：具有向離開底板40之方向凸出之圓頂形狀之底板部41aa，及自底板部41aa之外周緣朝向法蘭部41b
延伸之筒狀之側板部41ab。側板部41ab為圓筒狀。於法蘭部41b中埋設有供螺桿52螺固之金屬製之螺母(未圖示)。
接觸構件38具有：受熱部38a，形成有與軸承8之外輪8a之外周面面接觸之圓弧狀之受熱面38c(上表面)；及軸箱安裝部38b，自受熱部38a向側方突出。導熱片39由接觸構件38與底板40以壓縮狀態而夾持。
底板40具有本體部40a、設置於本體部40a之周圍之蓋安裝部40b、及自蓋安裝部40b向側方突出之軸箱安裝部40c。本體部40a較蓋安裝部40b厚。本體部40a保持導熱片32、溫度感測器33、感測器基板4、無線通訊板35、電池36及隔熱材37。於底板40之與導熱片39對向之面形成有凹部40d，導熱片39以得到定位之狀態收容於該凹部40d。接觸構件38及底板40之軸箱安裝部38b、40c經由彈性裝置21而安裝於下軸箱要素18。蓋41利用螺桿52而安裝於底板40之蓋安裝部40b。蓋41自下方覆蓋導熱片32、溫度感測器33、感測器基板34、無線通訊板35、電池36及隔熱材37。
導熱片32具有絕緣性，藉由底板40與溫度感測器33而以壓縮狀態夾持。即，溫度感測器33之檢測部被擠壓至導熱片32。於底板40之本體部40a的與溫度感測器33對向之面形成有凹部40e，導熱片32被定位而收容於該凹部40e。導熱片32由具有絕緣性、彈性及導熱性之材料構成，例如由導熱性矽橡膠構成。軸承8之外輪8a之熱按照接觸構件38、導熱片39、底板40、導熱片32及溫度感測器33之順序傳遞。
溫度感測器33搭載於感測器基板34之上表面。感測器基板
34具有感測器電路，該感測器電路係將由溫度感測器33所檢測到之類比溫度訊號輸出至後述之轉換基板42。感測器基板34及無線通訊板35配置於彼此相同之方向，具體而言，配置於沿著軸承8之外輪8a之外周面之切線方向的方向上。換言之，感測器基板34及無線通訊板35配置成其主面與軸承8之外輪8a之外周面對向之姿勢。無線通訊板35具有轉換基板42、無線通訊模組43。轉換基板42具有將來自溫度感測器33之類比溫度訊號轉換為數位溫度訊號之轉換電路。自無線通訊板35之法線方向觀察，轉換基板42及感測器基板34中之其中一者具有包含另一者之形狀。例如，轉換基板42與感測器基板34具有彼此相同之輪廓形狀，且以自無線通訊板35之法線方向觀察彼此之輪廓一致之方式配置。轉換基板42與感測器基板34經由沿鉛垂方向延伸之連接器47、48而連接。無線通訊模組3搭載於轉換基板42，將來自轉換基板42之數位溫度訊號無線發送至附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之外部(例如鐵道車輛之無線接收裝置)。
電池36將電力供給至溫度感測器33、感測器基板34及無線通訊板35。於轉換基板42之搭載有無線通訊模組43之面的相反側之面，設置有作為正極或負極中之其中一者之第1電極44、及作為正極或負極中之另一者之第2電極45。電池36沿著無線通訊板35之方向上之尺寸較無線通訊板35之厚度方向上之尺寸長。例如，電池36為紐扣型電池。第1電極44與電池36之一面之電極接觸，第2電極45與電池36之另一面之電極接觸。第2電極45具有自轉換基板42突出之縱板部45a、及自縱板部45a沿著電池36之另一面突出之橫板部45b。電池36由第2電極45之橫板部45b與第1電極44而夾持。即，本實施形態中，第2電極45發揮收納電池
36之保持器之作用。
來自電池36之電力經由第1電極44及第2電極45而供給至無線通訊板35，並自無線通訊板35供給至感測器基板34及溫度感測器33。隔熱材37介置於感測器基板34與電池36之間，面積大於電池36。間隔件49配置於感測器基板34與無線通訊板35之間，於感測器基板34與無線通訊板5之間形成空間。間隔件49由非導電性材料(例如樹脂)構成。間隔件49通過感測器基板34之孔34a而壓入並固定於底板40之本體部40a之孔40f中。間隔件49中通過轉換基板42之孔42a而固定有螺桿50。於隔熱材37之外周部形成有供間隔件49嵌入之切口部37a。電池36及隔熱材37配置於由間隔件49形成之空間內。附有無線通訊功能之溫度感測器單元20中，接觸構件38、導熱片39、底板40、導熱片32、溫度感測器33、感測器基板34、隔熱材37、電池36及無線通訊板35依序自上向下排列而配置。即，自無線通訊板35之法線方向觀察，溫度感測器33、感測器基板34、隔熱材37、電池36及無線通訊板35彼此重疊而配置。蓋41將其法蘭部41b經由密封構件51(例如O型環)且利用螺桿52緊固於底板40之蓋安裝部40b而固定於底板40。該固定狀態下，蓋41自外側嵌合於底板40之厚壁之本體部40a。於附有無線通訊功能之溫度感測器單元20安裝於軸箱11之狀態下，蓋41之收容部41a之至少底板部41aa通過開口18b而露出於軸箱11之外部。本實施形態中，底板部41aa與側板部41ab之一部分通過開口18b而露出於軸箱11之外部。
根據以上說明之構成，板狀之無線通訊板35配置於沿著軸承8之切線方向之方向上，因而可抑制附有無線通訊功能之溫度感測器單
元20自軸箱11之突出量。並且，電池36配置於溫度感測器33與無線通訊板35之間，溫度感測器33、電池36及無線通訊板35自無線通訊板35之法線方向觀察彼此重疊，因而亦可抑制附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之設置面積。由此，一方面可防止附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之由飛石等引起之破損，一方面亦可抑制對軸箱11之安裝自由度之下降。
而且，因接觸構件38之圓弧狀之受熱面38c與軸承8之外輪8a之外周面進行面接觸，故自外輪8a向接觸構件38之傳熱穩定，溫度感測器33之檢測精度提高。而且，因底板40由金屬構成，蓋41由非導電性材料構成，故可實現如下，即，一方面藉由底板40確保導熱性與剛性，一方面藉由蓋41確保零件保護與無線通訊穩定性。而且，因絕緣性之導熱片32夾在底板40與溫度感測器33之間，故一方面可良好地將熱自底板40傳遞至溫度感測器33，一方面可實現金屬製之底板40與溫度感測器33之間之電氣絕緣。而且，藉由將導熱片32收容於底板40之凹部40e，而可抑制底板40之厚度方向上之附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之尺寸增加。而且，因將導熱片32定位於凹部40e，故亦可防止因台車1之振動而導熱片32相對於底板40偏移。
而且，搭載有溫度感測器33之感測器基板34配置於與無線通訊板35相同之方向上，且，感測器基板34與溫度感測器33、電池36及無線通訊板35彼此重疊而配置，因而可有助於抑制附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之突出量及設置面積。而且，電池36於藉由間隔件49形成之空間中，由設置於無線通訊板35之第1電極44及第2電極45(保持
器)夾持而收納，因而可抑制溫度上升且精簡地配置電池36等各種要素。而且，因電池36之於沿無線通訊板35之方向上之尺寸較無線通訊板35之厚度方向上之尺寸長，故可有助於抑制附有無線通訊功能之溫度感測器單元20之突出置及設置面積。
而且，蓋41因收容部41a之底板部41aa為圓頂狀，故即便飛石等障礙物觸碰到蓋41之底板部41aa，亦可承接該障礙物，從而可適當地防止蓋41之破損。而且，蓋41因收容部41a之側板部41ab為圓筒狀，故於側板部41ab亦自軸箱11露出之情形時，亦可進一步較佳地防止蓋41之破損。
另外，本發明並不限於上述實施形態，亦可變更、追加或刪除其構成。例如，亦可無接觸構件38與底板40之間之導熱片39而將接觸構件38與底板40一體地形成。即，亦可於底板設置與外輪8a面接觸之受熱面。而且，電池36亦可不安裝於無線通訊板35，而安裝於感測器基板34。亦可廢除隔熱材37。而且，附有無線通訊功能之溫度感測器單元20亦可安裝於台車1之齒輪箱或馬達。
1‧‧‧台車
2‧‧‧空氣彈簧
3‧‧‧台車框
4‧‧‧側梁
4a‧‧‧端部
6‧‧‧車軸
7‧‧‧車輪
8‧‧‧軸承(旋轉體)
10‧‧‧軸箱裝置
11‧‧‧軸箱
12‧‧‧軸箱本體部
13‧‧‧軸梁部(連結部)
14‧‧‧彈簧座部
15‧‧‧橡膠襯套
16‧‧‧螺旋彈簧
20‧‧‧附有無線通訊功能之溫度感測器單元
100‧‧‧車體
Claims (8)
- 一種鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其係安裝於收容有旋轉體之箱，包括：溫度感測器；無線通訊板，包括具有將來自上述溫度感測器之類比溫度訊號轉換為數位溫度訊號之轉換電路之轉換基板、及搭載於上述轉換基板而將上述數位溫度訊號利用無線訊號發送之無線通訊模組，與上述溫度感測器向上述旋轉體之相反側隔開而配置；電池，配置於上述溫度感測器與上述無線通訊板之間，對上述無線通訊板供給電力；以及殼體，收容上述溫度感測器、上述無線通訊板及上述電池，且安裝於上述箱；上述無線通訊板配置於沿著上述旋轉體之切線方向之方向，自上述無線通訊板之法線方向觀察，上述溫度感測器、上述電池及上述無線通訊板彼此重疊而配置。
- 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其中上述殼體包括：金屬製之底板，安裝於上述箱，對上述溫度感測器傳遞熱；以及蓋，安裝於上述底板，覆蓋上述溫度感測器、上述無線通訊板及上述電池且由非導電性材料構成。
- 如申請專利範圍第2項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫 度感測器單元，其進而具備導熱片，上述導熱片夾在上述底板與上述溫度感測器之間且具有絕緣性。
- 如申請專利範圍第3項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其中上述底板於與上述溫度感測器對向之面具有收容上述導熱片之凹部。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其進而具備感測器基板，上述感測器基板搭載有上述溫度感測器，且具有將上述類比溫度訊號輸出至上述轉換電路之感測器電路，上述感測器基板於上述溫度感測器與上述電池之間配置於與上述無線通訊板相同之方向，自上述無線通訊板之法線方向觀察，上述溫度感測器、上述感測器基板、上述電池及上述無線通訊板彼此重疊而配置。
- 如申請專利範圍第5項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其進而具備非導電性之間隔件，上述非導電性之間隔件配置於上述感測器基板與上述無線通訊板之間，上述電池於藉由上述間隔件形成之空間內，收納於設置在上述無線通訊板之保持器。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其中上述電池之沿著上述無線通訊板之方向上之尺寸較上述無線通訊板之厚度方向上之尺寸長。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之鐵道車輛用台車之附有無線通訊功能之溫度感測器單元，其中上述旋轉體為支承車軸之軸承，上述箱為收容上述軸承之軸箱，上述殼體具有圓弧狀之受熱面，上述圓弧狀之受熱面對上述溫度感測器傳遞熱且與上述軸承之外輪之外周面進行面接觸。
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