TWI646003B - 鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置 - Google Patents

鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置 Download PDF

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川崎重工業股份有限公司
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Abstract

本發明之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置具備：溫度感測器單元，其穿過收容有支撐車軸之軸承的軸箱的開口而檢測上述軸承之外輪的溫度；彈性體，其使上述溫度感測器單元向上述外輪彈壓；及溫度感測器單元支撐座，其具有經由上述彈性體而安裝上述溫度感測器單元之基板部，且自外側可裝卸地固定於上述軸箱。

Description

鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置
本發明係關於一種鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置。
鐵道車輛之台車中，已知如下構成：於收容有支撐車軸之軸承的軸箱設置溫度感測器，利用該溫度感測器檢測軸承之外輪的溫度，從而探測軸承之異常升溫(例如，參照專利文獻1)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2006-234102號公報
然而，嵌合於軸箱的軸承之外輪，因為相對於軸箱靠近或遠離之方向略微移位，故而，因台車之振動等影響，溫度感測器對於軸承之外輪的接觸變得不穩定，可能無法進行準確的溫度檢測。
因此，本發明之目的在於準確地檢測出收容於鐵道車輛用台車之軸箱內的軸承之外輪的溫度。
本發明之一態樣之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置具備：溫度感測器單元，其穿過收容有支撐車軸之軸承的軸箱的開口而檢測 上述軸承之外輪的溫度；彈性體，其使上述溫度感測器單元向上述外輪彈壓；及溫度感測器單元支撐座，其具有經由上述彈性體而安裝上述溫度感測器單元之基板部，且自外側可裝卸地固定於上述軸箱。
根據上述構成，由於藉由彈性體使溫度感測器單元朝擠壓軸承之外輪的方向彈壓，即便台車產生振動等，溫度感測器單元亦能穩定且準確地檢測出外輪的溫度。而且，能將溫度感測器單元、彈性體及溫度感測器單元支撐座作為一組而相對於軸箱進行裝卸，故而，無需拆分軸箱便能進行溫度感測器單元等之維護，亦能保持良好的作業性。
根據本發明，能準確地檢測收容於鐵道車輛用台車之軸箱內的軸承之外輪的溫度，亦能保持良好的維護作業性。
1‧‧‧台車
2‧‧‧空氣彈簧
3‧‧‧台車架
4‧‧‧側梁
4a‧‧‧端部
6‧‧‧車軸
7‧‧‧車輪
8‧‧‧軸承
8a‧‧‧外輪
10、110‧‧‧軸承溫度檢測裝置
11、111‧‧‧軸箱
12‧‧‧軸梁
13‧‧‧橡膠襯套
14‧‧‧螺旋彈簧
16‧‧‧軸箱本體
17‧‧‧輪軸支撐件(軸箱下部)
117‧‧‧軸箱下部
17a‧‧‧罩部
17b‧‧‧開口
17d‧‧‧外輪支撐部
17e‧‧‧側壁部
17f‧‧‧腳部
20‧‧‧溫度感測器單元
21a‧‧‧彈性體
22‧‧‧溫度感測器單元支撐座
22a‧‧‧基板部
22b‧‧‧側板部
22d‧‧‧插通孔
43‧‧‧無線通訊模組(無線發送部)
50‧‧‧車體
圖1係第1實施形態之鐵道車輛之台車的側視圖。
圖2係對圖1所示之台車之主要部分進行局部剖視的側視圖。
圖3係圖2所示之溫度感測器單元之側視圖。
圖4係自圖2所示之輪軸支撐件的斜上方觀察的立體圖。
圖5係自圖2所示之溫度感測器單元支撐座的斜上方觀察的立體圖。
圖6係圖2所示之軸箱等之底視圖。
圖7係對第2實施形態之台車之主要部分進行局部剖視的側視圖。
以下，參照圖式對實施形態進行說明。再者，以下之說明中， 將鐵道車輛行進之方向且為車體延伸之方向定義為車輛長度方向，將與其正交之橫方向定義為車寬方向。車輛長度方向亦可稱為前後方向，車寬方向亦可稱為左右方向。
(第1實施形態)
圖1係第1實施形態之鐵道車輛之台車1的側視圖。如圖1所示，鐵道車輛之台車1具備經由空氣彈簧2而支撐車體50的台車架3。台車架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相互連結而沿車寬方向延伸之橫樑(未圖示)，當俯視時呈H形狀。於台車架3之車輛長度方向的兩側，配置有沿車寬方向延伸之車軸6。於車軸6之車寬方向兩側的部分，分別固定有車輪7。於車軸6之車寬方向的兩端部設有軸承8，該軸承8於較車輪7更靠車寬方向外側支撐車軸6且該車軸6可自由旋轉。軸承8具有內輪(未圖示)、外輪8a(參照圖2)、及夾於內輪與外輪8a之間的滾動體(未圖示)。軸承8收容於軸箱11內。
軸箱11之軸箱本體16與軸梁12一體化。軸梁12連結於台車架3。軸梁12之前端部經由橡膠襯套13等而彈性連結於台車架3。於側梁4之車輛長度方向的端部4a與軸箱11之間，插設有於垂直方向伸縮之螺旋彈簧14。於軸箱11之下部安裝有溫度感測器單元20。
圖2係對圖1所示之台車1之主要部分進行局部剖視的側視圖。圖3係圖2所示之溫度感測器單元20的側視圖。如圖2所示，軸箱11具有：軸箱本體16，其覆蓋軸承8之外輪8a之外周面的上部區域且支撐來自台車架3之負載；及輪軸支撐件17，其覆蓋軸承8之外輪8a之外周面的下部區域。即，輪軸支撐件17構成軸箱11之一部分，且相當於自下方覆蓋 外輪8a之軸箱下部。輪軸支撐件17對軸箱本體16藉由螺栓B1可裝卸地作固定。
溫度感測器單元20經由彈性裝置21而安裝於溫度感測器單元支撐座22。溫度感測器單元支撐座22藉由螺栓B2(參照圖6)可裝卸地固定於輪軸支撐件17。輪軸支撐件17具有：罩部17a，其自下方與軸承8隔著間隙而相對向；及開口17b，其形成於罩部17a。溫度感測器單元20自下方插通於形成在輪軸支撐件17之罩部17a的開口17b。
如圖2及圖3所示，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及隔熱材37。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係收容導熱片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之箱體。
殼體31具有接觸構件38、導熱片39、底板40及罩41。接觸構件38及底板40係由具有導熱性之金屬構成，例如由鋁合金構成。導熱片39係由具有彈性及導熱性之材料構成，例如由導熱性矽酮橡膠構成。罩41係由具有非導電性之樹脂構成，例如由玻璃纖維強化樹脂構成。
接觸構件38具有：受熱部38a，其形成有圓弧狀之受熱面38c(上表面)，該受熱面38c面接觸於軸承8之外輪8a的外周面；及安裝部38b，其自受熱部38a向側方突出。導熱片39藉由接觸構件38與底板40以壓縮狀態被夾持。
底板40具有本體部40a、設於本體部40a周圍之罩安裝部40b、及自罩安裝部40b向側方突出之安裝部40c。本體部40a係對導熱片 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進行保持。接觸構件38及底板40之安裝部38b、40c經由彈性裝置21而安裝於輪軸支撐件17。
罩41具有剖面為凹形狀之收容部41a、及自收容部41a向側方突出之凸緣部41b。收容部41a係有底圓筒狀。罩41係藉由螺釘(未圖示)而安裝於底板40之罩安裝部40b。罩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，且藉由底板40與溫度感測器33而以壓縮狀態被夾持。即，溫度感測器33之檢測部推擠導熱片32。導熱片32係由具有絕緣性、彈性及導熱性之材料構成，例如由導熱性矽酮橡膠構成。軸承8之外輪8a的熱依序傳遞至接觸構件38、導熱片39、底板40、導熱片32及溫度感測器33。
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，該感測器電路將溫度感測器33檢測出之外輪8a的溫度資訊作為類比溫度訊號而輸出至後述之轉換基板42。無線通訊板35具有轉換基板42及無線通訊模組43(無線發送部)。轉換基板42具有轉換電路，該轉換電路將來自溫度感測器33之類比溫度訊號轉換為數位溫度訊號。轉換基板42與感測器基板34經由沿垂直方向延伸之連接器47而連接。無線通訊模組43搭載於轉換基板42，且將來自轉換基板42之數位溫度訊號作為無線訊號而無線發送至溫度感測器單元20外部(例如，鐵道車輛之無線接收裝置)。
電池36蓄積有供給至溫度感測器33、感測器基板34及無 線通訊板35之電力。於無線通訊板35之上表面，設有作為正極或負極中之任意一者的第1電極44、及作為正極或負極中之任意另一者的第2電極45。第1電極44接觸於電池36之一面的電極，第2電極45接觸於電池36之另一面的電極。第2電極45具有：縱板部45a，其自無線通訊板35突出；及橫板部45b，其自縱板部45a沿電池36之另一面突出。電池36被第2電極45之橫板部45b及第1電極44夾持。
來自電池36之電力係經由第1電極44及第2電極45而供給至無線通訊板35，且自無線通訊板35供給至感測器基板34及溫度感測器33。隔熱材37插設於感測器基板34與電池36之間，且面積大於電池36。溫度感測器單元20中，由上至下依序配置有接觸構件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。
圖4係自圖2所示之輪軸支撐件17之斜上方觀察的立體圖。圖5係自圖2所示之溫度感測器單元支撐座22之斜上方觀察的立體圖。圖6係圖2所示之軸箱11等之底視圖。如圖4所示，輪軸支撐件17具有罩部17a、開口17b、一對固定部17c、一對外輪支撐部17d、一對側壁部17e及4個腳部17f。輪軸支撐件17係金屬製。罩部17a自下方相對於軸承8隔著間隙而相對向，且側視時形成為圓弧狀。開口17b形成於罩部17a之車寬方向中央且為車輛長度方向中央，且具有車輛長度方向尺寸較車寬方向尺寸更長的形狀。
一對固定部17c自罩部17a之車輛長度方向兩端呈突緣狀突出，且形成有螺栓孔17g。一對固定部17c藉由插通於螺栓孔17g之螺栓B1 而可裝卸地固定於軸箱本體16。於罩部17a之車輛長度方向中央，一對外輪支撐部17d自開口17b之車寬方向兩側向上方突出。外輪支撐部17d通常並不接觸於外輪8a，而當抬起車軸6、7時自下方支撐軸承8之外輪8a。一對側壁部17e自罩部17a之車寬方向兩側之底面向下方突出。4個腳部17f分別自一對側壁部17e之車輛長度方向兩側之底面向下方突出。即，腳部17f之下端位於側壁部17e之下端的更下方。
如圖5所示，溫度感測器單元支撐座22具有基板部22a、一對側板部22b及一對固定部22c。溫度感測器單元支撐座22係金屬製。基板部22a自下方與輪軸支撐件17之罩部17a隔著間隙而相對向。於基板部22a，形成有供溫度感測器單元20插通的插通孔22d。於基板部22a，在插通孔22d之車輛長度方向兩側形成有一對安裝孔22e。於該安裝孔22e，經由後述之彈性裝置21而安裝溫度感測器單元20。一對側板部22b自基板部22a之車輛長度方向兩側向軸箱11側突出，從而自車輛長度方向覆蓋溫度感測器單元20。
如圖2所示，一對彈性裝置21以受熱面38c為基準而配置於外輪8a之圓周方向兩側。彈性裝置21具有彈性體21a、設於彈性體21a之上表面的金屬製之上安裝工具21b、及設於彈性體21a之下表面的金屬製之下安裝工具21c。上安裝工具21b與下安裝工具21c可藉由彈性體21a之彈性變形而彼此於垂直方向及水平方向相對移位。
上安裝工具21b被固定於溫度感測器單元20。具體而言，上安裝工具21b被固定於接觸構件38及底板40之安裝部38b、40c(參照圖3)。上安裝工具21b具有向上方突出之上柱螺栓21d，接觸構件38及底板 40之安裝部38b、40c藉由螺帽而固定於上柱螺栓21d。下安裝工具21c被固定於溫度感測器單元支撐座22之基板部22a。下安裝工具21c具有向下方突出之下柱螺栓21e，溫度感測器單元支撐座22藉由螺帽而固定於下柱螺栓21e。彈性裝置21中，彈性體21a以於垂直方向被壓縮之狀態設置，且對溫度感測器單元20向上方彈壓以使溫度感測器單元20推擠外輪8a。
如圖2及圖6所示，溫度感測器單元20之接觸構件38穿過輪軸支撐件17的開口17b而接觸於軸承8之外輪8a。溫度感測器單元支撐座22之一對側板部22b自車輛長度方向之外側與溫度感測器單元20隔著間隙而相對向。輪軸支撐件17之一對側壁部17e自車寬方向之外側與溫度感測器單元20隔著間隙而相對向。即，溫度感測器單元20被溫度感測器單元支撐座22之一對側板部22b及輪軸支撐件17之一對側壁部17e包圍。溫度感測器單元支撐座22之固定部22c藉由螺栓B2而可裝卸地固定於輪軸支撐件17之側壁部17e。再者，將溫度感測器單元支撐座22固定於輪軸支撐件17之螺栓B2係小於將輪軸支撐件17固定於軸箱本體16之螺栓B1。
溫度感測器單元20穿過溫度感測器單元支撐座22之插通孔22d而向溫度感測器單元支撐座22之更下方突出，且露出於溫度感測器單元支撐座22外側。藉此，溫度感測器單元20之無線通訊模組43插通於溫度感測器單元支撐座22之插通孔22d。溫度感測器單元20之下端較輪軸支撐件17之側壁部17e之下端位於更下方，而較輪軸支撐件17之腳部17f之下端位於更上方。溫度感測器單元20可藉由彈性體21a之彈性變形而於軸承8之旋轉軸線周圍的規定範圍內相對於軸箱11移位。當溫度感測器單元20沿外輪8a移位時，溫度感測器單元支撐座22之側板部22b會干涉接觸 構件38之安裝部38b而將其移位限制於規定範圍內。如上文所述，由溫度感測器單元20、彈性裝置21、溫度感測器單元支撐座22及輪軸支撐件17構成軸承溫度檢測裝置10。
根據以上說明之構成，由於藉由彈性體21a使溫度感測器單元20朝擠壓軸承8之外輪8a的方向彈壓，即便台車1產生振動等，溫度感測器單元20亦能穩定且準確地檢測出外輪8a的溫度。而且，能將溫度感測器單元20、彈性體21a及溫度感測器單元支撐座22作為一組而相對於軸箱11進行裝卸，故而，無需拆分軸箱11便能進行溫度感測器單元20等之維護，亦能保持良好的作業性。
而且，於溫度感測器單元支撐座22之基板部22a，形成有供溫度感測器單元20之無線通訊模組43插通的插通孔22d，故而，無線通訊模組43之電波不會受到溫度感測器單元支撐座22的阻礙，從而通訊穩定性優良。而且，溫度感測器單元支撐座22之側板部22b自車輛長度方向之外側與溫度感測器單元20之殼體31(接觸構件38之安裝部38b)隔著間隙而相對向，故而，能利用側板部22b來限制溫度感測器單元20之車輛長度方向的移位。而且，側板部22b能阻止溫度感測器單元20受到行進風影響，從而能防止溫度感測器單元20之溫度檢測精度下降。
而且，供溫度感測器單元20插通之開口17b係形成於輪軸支撐件17，故而，軸箱11中之軸箱本體16可與未搭載軸承溫度檢測裝置之台車中的相同，從而能使台車零件共通化，且亦容易將軸承溫度檢測裝置追加搭載於現存台車。
而且，於輪軸支撐件17，在開口17b之車寬方向兩側設有 一對外輪支撐部17d，故而，雖然於輪軸支撐件17之車輛長度方向中央形成有開口17b，但當抬起車軸6、7時仍能夠恰當地支撐軸承8。而且，輪軸支撐件17具有自車寬方向兩側與溫度感測器單元20隔著間隙而相對向的一對側壁部17e，溫度感測器單元支撐座22被固定於側壁部17e，故而，能抑制溫度感測器單元20受到行進風影響，從而能進一步防止溫度感測器單元20之溫度檢測精度下降。而且，當為了進行車輪研磨(wheel turning)作業，利用抬升裝置(未圖示)上推腳部17f之下端而將車輪7與軸箱11一同抬起時，輪軸支撐件17之腳部17f之下端位於溫度感測器單元20之下端的更下方，故而，亦無需卸下溫度感測器單元20，而且，亦能防止抬升裝置令溫度感測器單元20受損。
(第2實施形態)
圖7係對第2實施形態之台車之主要部分進行局部剖視的側視圖。再者，對於與第1實施形態共通的構成標注相同符號且省略說明。第1實施形態中，輪軸支撐件17與軸箱本體16分別為獨立的構件，而第2實施形態中，其等為一體構造。如圖7所示，第2實施形態之軸箱111係一體成形之筒狀體，軸梁12亦與軸箱111一體化。軸承溫度檢測裝置110具備溫度感測器單元20、彈性裝置21、溫度感測器單元支撐座22及軸箱111。軸箱111具有：軸箱上部116，其覆蓋軸承8之外輪8a之外周面的上部區域；及軸箱下部117，其覆蓋軸承8之外輪8a之外周面的下部區域。
軸箱下部117具有開口17b、一對外輪支撐部(參照圖4之符號17d)、一對側壁部17e及4個腳部17f。開口17b形成於軸箱下部117之車寬方向中央且為車輛長度方向中央。於軸箱下部117之車輛長度方向 中央，一對外輪支撐部(參照圖4之符號17d)自開口17b之車寬方向兩側向上方突出。一對側壁部17e自軸箱下部117之車寬方向兩側之底面向下方突出。4個腳部17f分別自一對側壁部17e之車輛長度方向兩側之底面向下方突出。溫度感測器單元20之接觸構件38穿過軸箱下部117的開口17b而接觸於軸承8的外輪8a。再者，其他構成係與上文所述之第1實施形態相同，故而省略說明。
再者，本發明並不限於上文所述之實施形態，可對其構成進行變更、追加、或刪除。台車1之構成中，亦可使用板彈簧來代替側梁4及螺旋彈簧14。即，亦可構成為，前後一對軸箱分別支撐板彈簧之長度方向兩側之端部，板彈簧之長度方向之中央部支撐橫樑。而且，亦可構成為，於溫度感測器單元20之車輛長度方向兩側設置側壁部、於溫度感測器單元20之車寬方向兩側設置溫度感測器單元支撐座之側板部，來代替於溫度感測器單元20之車寬方向兩側設置側壁部17e、於溫度感測器單元20之車輛長度方向兩側設置溫度感測器單元支撐座22之側板部22b的構成。溫度感測器單元20亦可並不配置於軸承8之正下方而是配置於斜下方。而且，實施形態中，軸箱支撐裝置係以軸梁式軸箱支撐裝置為一例進行表示，但並不限於該形式，可適用於多種軸箱支撐裝置。

Claims (8)

  1. 一種鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其具備：溫度感測器單元，其穿過收容有支撐車軸之軸承的軸箱的開口而檢測上述軸承之外輪的溫度；一對彈性體，其使上述溫度感測器單元向上述外輪彈壓；及溫度感測器單元支撐座，其具有安裝上述溫度感測器單元之基板部，且自外側可裝卸地固定於上述軸箱，其中，上述一對彈性體配置於上述溫度感測器單元兩側，夾於上述溫度感測器單元支撐座與上述溫度感測器單元之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，上述溫度感測器單元具有利用無線訊號發送檢測出之溫度資訊的無線發送部，於上述基板部形成有插通孔，上述溫度感測器單元插通於上述插通孔，且露出於上述溫度感測器單元支撐座的外側。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，上述溫度感測器單元支撐座具有側板部，該側板部自上述基板部朝上述軸箱側突出、且以與上述溫度感測器單元隔著間隙之狀態覆蓋上述溫度感測器單元。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，進而具備軸箱下部，該軸箱下部構成上述箱之一部分且自下方覆蓋上述外輪，於上述軸箱下部中與上述軸承隔著間隙相對向之部分，形成有上述開口。
  5. 如申請專利範圍第4項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，上述軸箱下部進而具有外輪支撐部，該外輪支撐部自上述開口之車寬方向兩側向上方突出且支撐上述外輪。
  6. 如申請專利範圍第4項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，上述軸箱下部進而具有側壁部，該側壁部向下方突出、且以與上述溫度感測器單元隔著間隙之狀態與上述溫度感測器單元相對向，上述溫度感測器單元支撐座可裝卸地固定於上述側壁部。
  7. 如申請專利範圍第4項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，上述軸箱下部進而具有向下方突出之腳部，上述溫度感測器單元較上述溫度感測器單元支撐座更向下方突出，上述腳部之下端位於上述溫度感測器單元之下端的更下方。
  8. 如申請專利範圍第4項之鐵道車輛用台車之軸承溫度檢測裝置，其中，上述軸箱下部係對自上方覆蓋上述外輪之軸箱本體可裝卸地作固定之輪軸支撐件。
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