本发明涉及一种铁道车辆用转向架的附有温度传感器单元的轴箱装置及温度检测装置。
背景技术：
关于铁道车辆的转向架，已知有在容纳有支持车轴的轴承的轴箱中设置温度传感器，通过该温度传感器检测轴承的外轮的温度并检知轴承的异常升温的结构（例如参照专利文献1）。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本特开2006-234102号公报。
技术实现要素：
发明要解决的问题：
然而，轴箱中容纳有轴承的状态下，因轴承的外轮仅嵌合于轴箱，故外轮能在相对于轴箱接近或离开的方向稍微位移。因此，因转向架的振动等的影响，温度传感器对于轴承的外轮的接触会变得不稳定，从而存在无法进行正确的温度检测的可能性。而且，因车轴压入至轴承的内轮，故虽内轮与车轴之间不会产生旋转方向的相对位移，但外轮可以相对于轴箱向绕旋转轴线方向发生位移。据此，因外轮的绕旋转轴线的位移而使温度传感器的梢端被外轮拖拽，亦存在导致温度传感器受损的可能性。
因此，本发明的目的在于可正确地检测铁道车辆用转向架的轴箱中容纳的轴承的外轮的温度，还可防止温度传感器的损伤。
解决问题的手段：
根据本发明一形态的铁道车辆用转向架的附有温度传感器单元的轴箱装置具备：容纳有支持车轴的轴承的轴箱；安装于所述轴箱，检测所述轴承的外轮的温度的温度传感器单元；以及在所述温度传感器单元按压所述外轮的方向对所述温度传感器单元施力的弹性体；所述弹性体形成为追随所述温度传感器单元绕所述轴承的旋转轴线的位移而能够弹性变形的结构。
根据本发明一形态的铁道车辆用转向架的温度检测装置具备：通过容纳有支持车轴的轴承的轴箱的开口而检测所述轴承的外轮的温度的温度传感器单元；以及在所述温度传感器单元按压所述外轮的方向对所述温度传感器单元施力的弹性体；所述弹性体形成为追随所述温度传感器单元绕所述轴承的旋转轴线的位移而能够弹性变形的结构。
根据所述各结构，在温度传感器单元按压轴承的外轮的方向通过弹性体施力，因而即便产生转向架的振动等，温度传感器单元亦可稳定且正确地检测出外轮的温度。并且，由于弹性体追随温度传感器单元绕轴承的旋转轴线的位移而能够弹性变形，所以因朝向外轮对温度传感器单元施力，从而温度传感器单元从外轮受到的绕旋转轴线的力可由温度传感器单元自身的位移而弹性地吸收。由此，可抑制传递至温度传感器的应力，亦可防止温度传感器的损伤。
发明效果：
根据本发明，可正确地检测铁道车辆用转向架的轴箱中容纳的轴承的外轮的温度，还可防止温度传感器的损伤。
附图说明
图1是第一实施形态的铁道车辆的转向架的侧视图；
图2是将图1所示的转向架的附有温度传感器单元的轴箱装置的局部剖面化所得的侧视图；
图3是图2所示的温度传感器单元的侧视图；
图4是将第二实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图；
图5是将第三实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图；
图6是将第四实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图；
图7是将第五实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图；
图8是将第六实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图；
图9是将第七实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图；
图10是将第八实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施形态进行说明。另外，以下的说明中，将铁道车辆行驶的方向且车体延伸的方向定义为车辆长度方向，将与其正交的宽度方向定义为车宽方向。车辆长度方向亦称作前后方向，车宽方向亦称作左右方向。
（第一实施形态）
图1是根据实施形态的铁道车辆的转向架1的侧视图。如图1所示，铁道车辆的转向架1具备经由空气弹簧2而支持车体50的转向架框3。转向架框3具有于车宽方向两侧沿车辆长度方向延伸的一对侧梁4、及将一对侧梁4彼此连结而沿车宽方向延伸的横梁（未图示），俯视时呈h形状。于转向架框3的车辆长度方向的两侧，配置有沿车宽方向延伸的车轴6。于车轴6的车宽方向两侧的部分分别固定有车轮7。于车轴6的车宽方向的两端部，在比车轮7靠车宽方向外侧处设置有旋转自如地支持车轴6的轴承8。轴承8具有内轮（未图示）、外轮8a（参照图2）、及夹在内轮与外轮8a之间的转动体（未图示）。轴承8容纳于轴箱装置10的轴箱11。
轴箱11具有轴箱主体部12、轴梁部13（连结部）及弹簧座部14。轴箱主体部12容纳轴承8。轴梁部13连结于转向架框3。轴梁部13从轴箱主体部12一体地朝向转向架1的车辆长度方向的中央而沿车辆长度方向延伸，且其梢端部经由橡胶衬套15而弹性地连接于侧梁4。弹簧座部14设置于轴箱主体部12的上部。于侧梁4的车辆长度方向的端部4a与轴箱11的弹簧座部14之间，介设有沿铅垂方向伸缩的螺旋弹簧16。于轴箱11的下部安装有温度传感器单元20。
图2是将图1所示的转向架1的附有温度传感器单元20的轴箱装置10的局部剖面化所得的侧视图。图3是图2所示的温度传感器单元20的侧视图。如图2及3所示，轴箱装置10具备轴箱11、温度传感器单元20及一对弹性装置21。由温度传感器单元20及弹性装置21构成温度检测装置。温度传感器单元20具有无线通信功能。轴箱11具有覆盖轴承8的外轮8a的外周面的上区域（第一区域）的上轴箱要件17（第一轴箱要件）、及覆盖轴承8的外轮8a的外周面的下区域（第二区域）的下轴箱要件18（第二轴箱要件）。即，轴箱11被分割为支持来自转向架框3的负载的上轴箱要件17、及位于上轴箱要件17的下侧且能够装卸于上轴箱要件17的下轴箱要件18这两个部分。
于上轴箱要件17上设置有轴箱主体部12的一部分、轴梁部13及弹簧座部14。于下轴箱要件18上设置有轴箱主体部12的其他部分。上轴箱要件17覆盖轴承8的外轮8a的外周面的面大于下轴箱要件18覆盖轴承8的外轮8a的外周面的面。上轴箱要件17的下端位于比轴承8的旋转轴线x靠下方处。下轴箱要件18是铅垂方向尺寸小于上轴箱要件17。下轴箱要件18利用螺栓b而从下方可装卸地安装于上轴箱要件17。
温度传感器单元20为了检测轴承8的外轮8a的温度而安装于下轴箱要件18。轴承8的外轮8a的外周面（下表面）与下轴箱要件18之间形成有容纳温度传感器单元20的单元容纳空间s。温度传感器单元20在容纳于单元容纳空间s的状态下，通过形成于下轴箱要件18的底壁部18a的开口18b而较下轴箱要件18向更下方突出。即，温度传感器单元20的下端部位于比下轴箱要件18靠下方处并露出于轴箱11的外部。
温度传感器单元20具备壳体31、导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36及隔热材37。温度传感器单元20具有温度检测功能、无线通信功能及电源功能。壳体31为容纳导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36及隔热材37的壳。
壳体31具有接触构件38、导热片39、基板40及盖41。接触构件38及基板40由具有导热性的金属构成，例如由铝合金构成。导热片39由具有弹性及导热性的材料构成，例如由导热性硅橡胶构成。
盖41由具有非导电性的树脂构成，例如由玻璃纤维强化树脂构成。具体而言，盖41具有剖面凹形状的容纳部41a、及从容纳部41a向侧方突出的法兰部41b。容纳部41a具备：具有向离开基板40的方向凸出的圆顶形状的底板部41aa，及从底板部41aa的外周缘朝向法兰部41b延伸的筒状的侧板部41ab。侧板部41ab为圆筒状。在附有无线通信功能的温度传感器单元20安装于轴箱11的状态下，盖41的容纳部41a的至少底板部41aa通过开口18b而露出于轴箱11的外部。本实施形态中，底板部41aa与侧板部41ab的一部分通过开口18b而露出于轴箱11的外部。
接触构件38具有：形成有与轴承8的外轮8a的外周面进行面接触的圆弧状的受热面38c（上表面）的受热部38a；及从受热部38a向侧方突出的轴箱安装部38b。导热片39被接触构件38与基板40以压缩状态夹持。
基板40具有主体部40a、设置于主体部40a的周围的盖安装部40b、及从盖安装部40b向侧方突出的轴箱安装部40c。主体部40a保持导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36及隔热材37。接触构件38及基板40的轴箱安装部38b、40c经由弹性装置21而安装于下轴箱要件18。盖41具有剖面凹形状，且利用螺杆（未图示）安装于基板40的盖安装部40b。盖41从下方覆盖导热片32、温度传感器33、传感器基板34、无线通信板35、电池36及隔热材37。
导热片32具有绝缘性，被基板40与温度传感器33以压缩状态夹持。即，温度传感器33的检测部被按压于导热片32。导热片32由具有绝缘性、弹性及导热性的材料构成，例如由导热性硅橡胶构成。轴承8的外轮8a的热以接触构件38、导热片39、基板40、导热片32、及温度传感器33的顺序传递。
温度传感器33装载于传感器基板34的上表面。传感器基板34具有传感器电路，该传感器电路是将由温度传感器33所检测到的外轮8a的温度信息作为模拟温度信号而输出至后述的转换基板42。无线通信板35具有转换基板42、无线通信模块43（无线发送部）。转换基板42具有将来自温度传感器33的模拟温度信号转换为数字温度信号的转换电路。转换基板42与传感器基板34经由沿铅垂方向延伸的连接器47连接。无线通信模块43装载于转换基板42，将来自转换基板42的数字温度信号作为无线信号而无线发送至温度传感器单元20的外部（例如铁道车辆的无线接收装置）。
电池36蓄积供给至温度传感器33、传感器基板34及无线通信板35的电力。于无线通信板35的上表面设置有作为正极或负极中任意一方的第一电极44、及作为正极或负极中任意另一方的第二电极45。第一电极44与电池36的一面的电极接触，第二电极45与电池36的另一面的电极接触。第二电极45具有从无线通信板35突出的纵板部45a、及从纵板部45a沿着电池36的另一面突出的横板部45b。电池36由第二电极45的横板部45b与第一电极44夹持。
来自电池36的电力经由第一电极44及第二电极45而供给至无线通信板35，并从无线通信板35供给至传感器基板34及温度传感器33。隔热材37介设于传感器基板34与电池36之间，面积大于电池36。温度传感器单元20中，接触构件38、导热片39、基板40、导热片32、温度传感器33、传感器基板34、隔热材37、电池36、及无线通信板35依序自上向下排列配置。
温度传感器单元20经由一对弹性装置21安装于下轴箱要件18。一对弹性装置21容纳于单元容纳空间s，且位于盖41的两侧。一对弹性装置21中的一方以受热面38c为基准而配置于外轮8a的周方向一侧，一对弹性装置21中的另一个以受热面38c为基准而配置于外轮8a的周方向另一侧。弹性装置21具有弹性体21a、设置于弹性体21a的上表面的金属制的上安装具21b、及设置于弹性体21a的下表面的金属制的下安装具21c。上安装具21b与下安装具21c藉由弹性体21a的弹性变形而能够彼此沿铅垂方向及水平方向相对位移。
上安装具21b固定于接触构件38及基板40的轴箱安装部38b、40c。具体而言，上安装具21b具有向上方突出的上双头螺栓21d，接触构件38及基板40的轴箱安装部38b、40c利用螺母固定于上双头螺栓21d。下安装具21c固定于下轴箱要件18的底壁部18a。具体而言，下安装具21c具有向下方突出的下双头螺栓21e，下轴箱要件18利用螺母固定于下双头螺栓21e。弹性装置21以弹性体21a在铅垂方向被压缩的状态而设置，并以使温度传感器单元20朝向轴承8的旋转轴线x（中心）能挤压外轮8a的形式对温度传感器单元20施力。
温度传感器单元20藉由弹性体21a发生弹性变形，在绕轴承8的旋转轴线x的规定范围内能够相对于轴箱11位移。即，弹性体21a在温度传感器单元20沿外轮8a位移时，以追随该位移的形式发生弹性变形。轴箱11具有将温度传感器单元20的绕旋转轴线x的位移限制于规定范围的止动部46。止动部46一体地设置于下轴箱要件18。止动部46从旋转轴线x方向观察，以相对于温度传感器单元20隔开间隙的状态而配置于温度传感器单元20的两侧。当温度传感器单元20被外轮8a拖拽而绕旋转轴线x位移时，温度传感器单元20的壳体31（具体而言接触构件38或基板40）与止动部46发生干扰，由此将温度传感器单元20的位移限制于规定范围。
根据以上说明的结构，在温度传感器单元20按压轴承8的外轮8a的方向通过弹性体21a施力，因而即便产生转向架1的振动等，温度传感器单元20亦可稳定且正确地检测出外轮8a的温度。并且，介设于轴箱11与温度传感器单元20之间的弹性体21a追随温度传感器单元20绕旋转轴线x的位移而能够弹性变形，因而朝向外轮8a对温度传感器单元20施力，从而温度传感器单元20从外轮8a接收的绕旋转轴线x方向的力可由温度传感器单元20自身的位移而弹性地吸收。由此，可抑制传递至温度传感器33的应力，还可防止温度传感器33的损伤。
而且，在包含轴梁部13及弹簧座部14的上轴箱要件17现有的状态下，仅将下轴箱要件18设为安装有温度传感器单元20的构造即可，因而可简易且廉价地实现附有温度传感器33的轴箱装置10。而且，因温度传感器单元20的圆弧状的受热面38c与外轮8a的外周面进行面接触，故从外轮8a向温度传感器单元20的传热稳定且检测精度提高，并且还可抑制因外轮8a的绕旋转轴线x的位移导致温度传感器单元20被外轮8a拖拽而位移。
而且，即便因外轮8a的绕旋转轴线x的位移而导致温度传感器单元20被拖拽，也可通过温度传感器单元20与止动部46发生干扰，而使外轮8a相对于温度传感器单元20滑动，从而可防止温度传感器33的损伤。而且，即便温度传感器单元20被外轮8a拖拽而位移，温度传感器单元20沿着轴承8的外轮8a地绕旋转轴线x倾动，故可保持受热面38c与外轮8a面接触的状态。
例如，图2中，当温度传感器单元20绕旋转轴线x顺时针地位移时，左侧的弹性装置21的弹性体21a沿水平方向剪切变形的同时沿铅垂方向拉伸变形，另一方面，右侧的弹性装置21的弹性体21a沿水平方向剪切变形的同时沿铅垂方向压缩变形。如此，一对弹性装置21进行不同的变形，由此可使温度传感器单元20倾动而保持受热面38c与外轮8a面接触的状态。而且，温度传感器单元20利用无线信号发送所检测出的温度信息，因而无须在轴箱11与温度传感器单元20之间架设通讯线，即便温度传感器单元20相对于轴箱11绕旋转轴线x位移时，亦不会产生通讯线的断线。
（第二实施形态）
图4是将第二实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。另外，对与第一实施形态共通的结构标以相同符号并省略说明。如图4所示，第二实施形态的转向架中，轴箱装置110具备轴箱111、温度传感器单元20、一对弹性体121、固定金属件160及紧固构件162。由温度传感器单元20、弹性体121、固定金属件160及紧固构件162构成温度检测装置。轴箱111为一体成形的筒状体。于轴箱111的上侧部形成有朝向斜上方开放的开口111a。
温度传感器单元20的接触构件38从轴箱111的外侧通过开口111a而与轴承8的外轮8a接触，从而检测外轮8a的温度。固定金属件160配置于温度传感器单元20的外侧。弹性体121在轴承8的径向上介设于温度传感器单元20与固定金属件160之间。另外，还可在温度传感器单元20与弹性体121之间插入隔热材。据此，可防止来自温度传感器单元20的热传递至弹性体121，可防止弹性体121的热劣化。
固定金属件160具有：形成有供温度传感器单元20插通的插通孔160a的基板部160b，及从基板部160b的两端朝向轴箱111突出而覆盖温度传感器单元20的侧板部160c。固定金属件160在从外侧覆盖温度传感器单元20及弹性体121的状态下，藉由紧固构件162（例如螺栓）从外侧可装卸地固定于轴箱111。紧固构件162贯通固定金属件160的基板部160b及弹性体121。侧板部160c通过在紧固构件162的紧固方向与轴箱111碰触，以此确保固定金属件160与温度传感器单元20之间的距离。
在弹性体121产生排斥力的方向在温度传感器单元20与轴箱111之间形成有间隙g的状态下，温度传感器单元20从轴箱111的外侧通过开口111a而与轴承8的外轮8a接触。由此，即便轴承8与轴箱111因振动等而在径向上稍微发生相对位移，也可利用弹性体121的排斥力而使温度传感器单元20在间隙g变窄的方向上移动从而维持与轴承8的接触。而且，温度传感器单元20藉由弹性体21发生弹性变形，从而在绕轴承8的旋转轴线的规定范围内能够相对于轴箱111位移。根据此种结构，温度传感器单元20、弹性体121及固定金属件160可相对于轴箱111成套装卸，无须分解轴箱111便可进行温度传感器单元20等的维护，从而作业性变得良好。另外，其他构成因与前述第一实施形态相同故省略说明。
（第三实施形态）
图5是将第三实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。如图5所示，第三实施形态的轴箱装置210中，在温度传感器单元20与轴箱111之间的间隙g中夹着第二弹性体264，除此以外的结构与第二实施形态相同。根据该结构，即便在行驶振动较大的情况下也可抑制温度传感器单元20的振动，可提高温度传感器单元20的可靠性。另外，下述各实施形态中，在温度传感器单元与轴箱之间的间隙内可插入弹性体，也可不插入。
（第四实施形态）
图6是将第四实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。如图6所示，第四实施形态的轴箱装置310中，固定金属件360仅具有形成有供温度传感器单元20插通的插通孔360a的基板部360b，而不具有第二实施形态的侧板部160c。取而代之，在弹性体121中，将供紧固构件162插通的套筒364作为间隔件插入。根据该结构，通过将套筒364夹在固定金属件360与轴箱111之间，以此确保紧固构件162的紧固方向的固定金属件360与温度传感器单元20之间的距离。除此以外的结构与第三实施形态相同。
（第五实施形态）
图7是将第五实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。如图7所示，第五实施形态的轴箱装置410中，轴箱411具有覆盖轴承8的外轮8a的外周面的上区域的上轴箱要件17、和覆盖轴承8的外轮8a的外周面的下区域且相对于上轴箱要件17可装卸的下轴箱要件418。在下轴箱要件418上形成有供温度传感器单元20插通的开口418a。即，温度传感器单元20、弹性体121及固定金属件160从下轴箱要件418的外侧通过紧固构件162安装于下轴箱要件418。除此以外的结构与第二实施形态相同。
（第六实施形态）
图8是将第六实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。如图8所示，第六实施形态的轴箱装置510中，固定金属件560具有：形成有供温度传感器单元20插通的插通孔560a的基板部560b，从基板部560b的两端朝向轴箱111突出而覆盖温度传感器单元20的侧板部560c，及从侧板部560c沿着轴箱111的外表面而向外侧突出的法兰部560d。在由基板部560b及侧板部560c从外侧覆盖温度传感器单元20及弹性体521的状态下，法兰部560d由紧固构件562固定于轴箱111。介设于基板部560b与温度传感器单元20之间的弹性体521、与介设于轴箱111与温度传感器单元20之间的弹性体564，因未插通紧固构件，故小于第二～第五实施形态的弹性体121、264。除此以外的结构与第三实施形态相同。
（第七实施形态）
图9是将第七实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。如图9所示，第七实施形态的轴箱装置610中，固定金属件660具有：形成有供温度传感器单元20插通的插通孔660a的基板部660b，及从基板部660b的两端朝向轴箱611突出而覆盖温度传感器单元20的圆筒部660c，在圆筒部660c的内周面形成有母螺纹部660d。轴箱611中形成有供温度传感器单元20插通的开口611a，且在开口611a的周围形成有公螺纹部611b。即，不使用紧固构件而仅将母螺纹部660d螺合于公螺纹部611b，便将固定金属件660安装于轴箱611。
（第八实施形态）
图10是将第八实施形态的转向架的主要部分局部剖面化所得的侧视图。如图10所示，第八实施形态的轴箱装置710中，固定金属件760具有：形成有供温度传感器单元20插通的插通孔760a的基板部760b，从基板部760b的两端朝向轴箱711突出而覆盖温度传感器单元20的侧板部760c，从侧板部760c沿着轴箱711的外表面而向内径侧突出的内板部760d，及从内板部760d朝向轴箱711突出的圆筒部760e。在圆筒部760e的外周面形成有公螺纹部760f。轴箱711中形成有供温度传感器单元20插通的开口711a，且在开口711a的内周面形成有母螺纹部711b。即，不使用紧固构件而仅将公螺纹部760f螺合于母螺纹部711b，便将固定金属件760安装于轴箱711。
另外，本发明并不限定于前述各实施形态，可变更、追加或删除其结构。例如，可去掉接触构件38与基板40之间的导热片39而将接触构件38与基板40一体地形成。即，可在基板上设置与外轮8a面接触的受热面。而且，电池36可不安装于无线通信板35，而安装于传感器基板34。可废除隔热材37。将轴箱主体12连结于转向架框3的连结部不限于轴梁式，还可为其他方式。转向架1可为使用板弹簧的结构，从而代替侧梁4及螺旋弹簧16。即，可为前后一对轴箱的弹簧座部从下方分别支持所述板弹簧的长度方向两侧的端部，且所述板弹簧的长度方向的中央部从下方支持横梁的结构。
符号说明：
1转向架
3转向架框
6车轴
8轴承
8a外轮
11、111、411、611、711轴箱
111a、418a、611a、711a开口
13轴梁部（连结部）
14弹簧座部
17上轴箱要件（第一轴箱要件）
18、418下轴箱要件（第二轴箱要件）
20温度传感器单元
21a、121、264、521、564弹性体
38c受热面
46止动部
160、360、560、660固定金属件
x旋转轴线。