轴箱装置的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域。具体地，本发明涉及一种具有能够检测轴承的运行参数的轴箱装置。


背景技术：

2.在轨道车辆中，转向架通常通过轴箱装置中的轴承支撑在轮对上。为了监测轴承的工作状态，在现有的轴箱装置中通常设置有多种传感器，特别是速度传感器和温度传感器。对于一些类型的轮对轴承，用于测量轮对轴承的运行温度和转速的传感器可以直接集成在轴承上。
3.例如，cn 111284520 a公开了一种轴箱装置，在这种轴箱装置中，转速传感器和温度传感器共同组装在密封罩上，密封罩固定在轴承外圈上。与转速传感器配合来检测转速的脉冲圈安装在端盖与轴承内圈之间。在轮轴运行期间，脉冲圈也随着轮轴转动。于是，脉冲圈上的窗口将会由转速传感器记录，而外圈的温度将由温度传感器记录。测得的信号可以从传感器发送到数据收集器。
4.密封罩和脉冲圈需要配合传感器来进行特殊的结构设计，因此成本较高。然而，密封罩和脉冲圈都与轴承集成在一起。如果轴承损坏或更换，则昂贵的密封罩和脉冲圈都无法回收利用，从而造成浪费。此外，温度传感器仅测量轴承外圈的温度，而无法快速检测到轴承内圈的温度变化。如果轴承内圈的温度发生改变，热量可能在几分钟之后才传导至轴承外圈。
5.如cn 101326087 a等专利文献所示，用于收集传感器的测量数据的线缆通常也固定在轴箱壳体上。但是，轴承外圈在列车运行期间可能相对于轴箱壳体转动。当轴承外圈相对于轴箱壳体发生转动时，线缆将被拉长。严重时，线缆会发生断裂，这将会影响轨道车辆的运行安全。


技术实现要素：

6.因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种具有改进的传感器布置方式的轴箱装置。
7.上述技术问题通过根据本发明的一种轴箱装置而得到解决。该轴箱装置包括轴承、壳体和温度传感器，轴承包括能够相对转动的外圈和内圈，外圈安装在壳体的径向内侧，内圈安装在外圈的径向内侧。其中，该轴箱装置还包括固定在壳体上的传感器安装件和固定在内圈上的检测环，温度传感器安装在传感器安装件上，检测环由导热材料制成并且延伸到对应于温度传感器的位置处，使得温度传感器能够通过无接触地测量检测环的温度来检测内圈的温度。由于传感器安装件与检测环的配合，使得相对于壳体固定的温度传感器能够无接触地测量内圈的温度，从而可以在确保传感器的信号线稳定安装的情况下准确地检测内圈的温度。优选地，这种温度传感器例如可以是红外温度传感器。
8.根据本发明的一个优选实施例，该轴箱装置还可以包括安装在传感器安装件上的
转速传感器和安装在检测环上的磁栅。通过转速传感器与磁栅的配合可以测量内圈以及轮轴的转速。
9.根据本发明的另一优选实施例，传感器安装件和检测环可以在轴向上分别位于在轴承的端部外侧。在这种情况下，可以充分利用轴箱端盖内的空间来安装传感器。
10.根据本发明的另一优选实施例，检测环可以具有用于接触内圈的接触区域和用于由温度传感器和/或转速传感器来测量的测量区域，检测环可以具有隔热层，隔热层覆盖检测环的除了接触区域和测量区域之外的表面区域。隔热层可以确保检测环的导热材料仅与内圈直接接触，因此检测环的温度可以准确地反映内圈的实际温度。
11.根据本发明的另一优选实施例，传感器安装件可以包括壳体安装部和传感器安装部，壳体安装部可以与壳体固定连接，温度传感器和转速传感器可以安装在传感器安装部上；和/或检测环可以包括轴承安装部和检测部，轴承安装部可以与内圈固定连接，接触区域可以位于轴承安装部上，测量区域可以位于检测部上。传感器安装部和检测部可以分别在壳体与轴承之间的空间中延伸。
12.根据本发明的另一优选实施例，壳体可以包括壳体主体和壳体盖，壳体盖可以固定在壳体主体的轴向端部，壳体安装部可以在轴向上夹紧在壳体主体与壳体盖之间；和/或该轴箱装置还可以包括固定在内圈的轴向端部的轴承端盖，轴承安装部可以在轴向上夹紧在内圈与轴承端盖之间。因此，可以通过壳体盖和轴承端盖来方便地安装传感器安装件和检测环。
13.根据本发明的另一优选实施例，壳体安装部可以具有环形结构，传感器安装部可以相对于壳体安装部沿径向向内延伸，检测部可以相对于轴承安装部沿径向向外延伸，传感器安装部可以与检测部沿轴向相对，检测部可以在轴向上比传感器安装部更靠近轴承。这种设计方式便于将传感器安装件和检测环安装在壳体中。
14.根据本发明的另一优选实施例，温度传感器和转速传感器可以在传感器安装部上沿径向排列。在这种情况下，可以减少传感器安装部所占用的周向空间。
15.根据本发明的另一优选实施例，测量区域可以包括用于由温度传感器来测量的环形的测温区域和用于由转速传感器来测量的环形的测速区域，磁栅可以位于测速区域中，测温区域的径向位置可以与温度传感器的径向位置相对应，测速区域的径向位置与转速传感器的径向位置相对应。在这种设计中，每个传感器都可以靠近其所对应的测量区域，同时不必接触测量区域。这使得各个传感器可以在不接触检测环的情况下准确地测量内圈的目标参数。
附图说明
16.以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：
17.图1示出根据本发明的示例性实施例的轴箱装置的剖视图；
18.图2示出图1中剖视图的局部放大图；
19.图3示出根据本发明的示例性实施例的轴箱装置的传感器安装件的立体图；和
20.图4a和图4b分别示出根据本发明的示例性实施例的轴箱装置的检测环的剖视图和立体图。
具体实施方式
21.以下将结合附图描述根据本发明的轴箱装置的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。
22.根据本发明的实施例，提供了一种用于轨道车辆的轴箱装置。该轴箱装置可以安装在轨道车辆的轮轴上。转向架可以通过轴箱装置支撑在轮轴上。
23.图1示出了根据本发明的示例性实施例的轴箱装置的剖视图。该轴箱装置包括壳体、安装在壳体径向内侧的轴承和用于检测轴承的运行状态的传感器等。如图1所示，壳体可以包括壳体盖1和壳体主体12。其中，壳体主体12形成有大致圆柱形的中空内腔，轴承可以安装在中空内腔中。壳体盖1可以通过螺钉2固定在壳体主体12上并且从轴向一端封闭中空内腔。
24.轴承例如可以是圆锥滚子轴承。该轴承包括外圈9、内圈10和多个滚动体11。外圈9与内圈10同轴地布置。外圈9在径向外侧抵接壳体主体12，并且例如可以通过过盈配合的方式相对于壳体主体12固定。内圈10安装在外圈9的径向内侧。多个滚动体11在径向上安装在外圈9与内圈10之间，并且围绕内圈10沿周向间隔分布。通过滚动体11沿外圈9的内表面与内圈10的外表面的滚动运动，内圈10能够相对于外圈9转动。内圈10可以在径向内侧通过过盈配合的方式与轮轴固定连接。轴承还可以包括密封盖和轴承端盖8。密封盖固定在外圈9的朝向壳体盖1的端部处并且沿径向朝向内圈10延伸，从而封闭轴承内部。轴承端盖8例如可以安装在内圈10的朝向壳体盖1的端部处，并且可以通过另一螺钉2固定在轮轴上。
25.图2示出了图1中的放大区域z的局部放大图。如图2所示，为了安装传感器，该轴箱装置还包括传感器安装件3。传感器安装件3固定在轴箱装置的壳体上，轴箱装置的一个或多个传感器可以安装在传感器安装件3上。轴箱装置还包括与传感器安装件3配合的检测环7。检测环7与内圈10固定连接，并且延伸到与传感器安装件3上的传感器相对应的位置处，从而可以通过传感器与检测环7之间的配合来检测轴承的一个或多个运行参数。优选地，传感器安装件3和检测环7可以位于轴承的朝向壳体盖1的轴向端部外侧。
26.安装在传感器安装件3上的传感器可以包括温度传感器5。检测环7可以由导热材料制成，例如可以由铜等金属制成。检测环7与内圈10接触的部分可以使内圈10的热量快速传递到检测环7的导热材料中，使得检测环7的导热材料保持与内圈10基本相同的温度。检测环7的延伸部分可以比内圈10更靠近传感器安装件3上的温度传感器5，但不接触传感器安装件3和温度传感器5。温度传感器5可以无接触地测量检测环7的与温度传感器5相对的位置处的温度，从而可以通过测量检测环7的温度来检测内圈10的温度。这种温度传感器5例如可以是红外温度传感器。
27.此外，安装在传感器安装件3上的传感器还可以包括转速传感器4。在检测环7的对应于转速传感器4的区域中可以安装有磁栅6。通过转速传感器4与磁栅6配合，可以测量内圈10的转速。
28.在检测环7上由温度传感器5来直接测量的表面区域称为测温区域14。在检测环7上由转速传感器4来直接测量的表面区域称为测速区域，即安装有磁栅6的区域。测温区域14和布置磁栅6的测速区域通常都是围绕转动轴线的环形区域。这两个环形区域共同称为检测环7的测量区域。检测环7的用于直接接触内圈10的表面区域称为接触区域。优选地，检
测环7可以具有隔热层13。隔热层13包覆检测环7的除了测量区域和接触区域之外的表面区域。隔热层13例如由橡胶等隔热材料制成，因此可以防止热量在检测环7的导热材料与周围环境或所接触的其他部件之间传递，从而确保检测环7的温度能够准确反映内圈10的温度。同时，未覆盖隔热层13的接触区域能够确保导热材料与内圈10之间的高效热传递。未覆盖隔热层13的测量区域能够确保传感器准确地测量温度或转速。
29.图3示出了根据本发明的示例性实施例的轴箱装置的传感器安装件3的立体图。如图3所示，在优选的实施例中，传感器安装件3可以包括与壳体固定连接的壳体安装部31和用于安装传感器的传感器安装部33。壳体安装部31可以在轴向上夹紧在壳体盖1与壳体主体12之间，从而将传感器安装件3固定在壳体上。螺钉2可以同时穿过壳体盖1、壳体安装部31和壳体主体12。优选地，壳体安装部31可以形成为在垂直于轴向的平面延伸的环形结构，使得壳体安装部31可以稳定且平坦地夹紧在壳体盖1与壳体主体12之间。传感器安装部33相对于壳体安装部31沿径向向内延伸，从而靠近内圈10。优选地，传感器安装部33可以是非环形的凸耳。温度传感器5和转速传感器4可以固定在传感器安装部33上的穿孔中。此外，为了使传感器安装部33在轴向上更靠近轴承，传感器安装件3还可以包括连接部32。连接部32可以在壳体安装部31与传感器安装部33之间沿轴向延伸，使得传感器安装部33相对于壳体安装部31朝向轴承偏移。
30.图4a和图4b分别示出了根据本发明的示例性实施例的轴箱装置的检测环7的立体图和剖视图。如图4a所示，检测环7整体形成为环形结构，其可以包括与内圈10固定连接的轴承安装部71和用于由传感器来测量的检测部73。接触区域形成在轴承安装部71上，测量区域可以形成在检测部73上。轴承安装部71可以在轴向上夹紧在轴承端盖8与内圈10之间，从而将检测环7与内圈10固定连接。优选地，轴承安装部71可以形成为在垂直于轴向的平面中延伸的环形结构，接触区域位于轴承安装部71的朝向内圈10的一侧上。检测部73是在垂直于轴向的平面中延伸的环形结构，并且相对于轴承安装部71沿径向向外延伸，从而靠近壳体。传感器安装部33与检测部73沿轴向相对，并且检测部73在轴向上比传感器安装部33更靠近轴承。测量区域形成在检测部73的面向传感器安装部33的一侧。为了使检测部73在轴向上更靠近传感器安装部33，检测环7还可以包括连接部72。连接部72可以在轴承安装部71与检测部73之间沿轴向延伸，使得检测部73相对于轴承安装部71朝向传感器安装部33偏移。
31.传感器的径向位置与相应的测量区域的径向位置相对应。具体而言，温度传感器5和转速传感器4可以在传感器安装部33上沿径向分布，环形测温区域14和测速区域在检测部上同轴地布置。温度传感器5的径向位置与测温区域14的径向位置相对应，而转速传感器4的径向位置与测速区域(即磁栅6的区域)的径向位置相对应。在本实施例中，转速传感器4位于温度传感器5的径向外侧，测速区域位于测温区域的径向外侧。在替代的实施例中，两种传感器的径向位置可以交换，同时两个测量区域的径向位置也需要交换。
32.根据本发明的轴箱装置能够在不接触内圈的情况下准确地测量内圈的温度和转速，以便监测轴承的运行状况。同时，由于传感器安装在壳体上而非外圈上，因此与传感器连接的通信线缆不存在相对于壳体运动的风险，这大大提高了传感器的安全性。此外，由于传感器以及其安装部件都不是集成在轴承上的部件，因此在轴承发生损坏时，不需要更换传感器及其安装部件，从而可以降低维护成本。
33.需要说明的是，传感器安装件和检测环的具体构造和安装方式可以根据轴箱装置的具体需要来进行改变，而不限于特定实施例中描述的构造和方式。例如，传感器安装件的传感器安装部也可以形成为环状，壳体安装部也可以形成为非环形的凸耳，而连接部可以省略。检测环的连接部可以倾斜延伸而非完全沿轴向延伸。此外，传感器安装件上可以安装有更多的传感器，例如多个温度传感器和/或多个转速传感器以及其他类型的传感器等。
34.虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
35.附图标记表
[0036]1ꢀꢀꢀꢀ
壳体盖
[0037]2ꢀꢀꢀꢀ
螺钉
[0038]3ꢀꢀꢀꢀ
传感器安装件
[0039]
31
ꢀꢀꢀ
壳体安装部
[0040]
32
ꢀꢀꢀ
连接部
[0041]
33
ꢀꢀꢀ
传感器安装部
[0042]4ꢀꢀꢀꢀ
转速传感器
[0043]5ꢀꢀꢀꢀ
温度传感器
[0044]6ꢀꢀꢀꢀ
磁栅
[0045]7ꢀꢀꢀꢀ
检测环
[0046]
71
ꢀꢀꢀ
轴承安装部
[0047]
72
ꢀꢀꢀ
连接部
[0048]
73
ꢀꢀꢀ
检测部
[0049]8ꢀꢀꢀꢀ
轴承端盖
[0050]9ꢀꢀꢀꢀ
外圈
[0051]
10
ꢀꢀꢀ
内圈
[0052]
11
ꢀꢀꢀ
滚动体
[0053]
12
ꢀꢀꢀ
壳体主体
[0054]
13
ꢀꢀꢀ
隔热层
[0055]
14
ꢀꢀꢀ
测温区域
[0056]
z
ꢀꢀꢀꢀ
放大区域