(57)【要約】      （修正有）【課題】組み付け後のゼロ点補正を行うことなく、軸受とセンサ手段との相対位置を正確に維持することができる鉄道車両用軸受装置を提供する。【解決手段】鉄道車両の車軸３の両端に配設される軸箱２内に配置される鉄道車両用軸受装置１。前記車軸３に固設される内輪４と、この内輪４の外方において前記軸箱２に固設される外輪５と、前記内輪４と外輪５の間に転動可能に配設される転動体６とを備えている。前記外輪５の内周面に変位・荷重センサが配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車軸両端に配設される軸箱内に配置される鉄道車両用軸受装置であって、
前記車軸に固設される内輪と、この内輪の外方において前記軸箱に固設される外輪と、前記内輪と外輪の間に転動可能に配設される転動体とを備えており、
前記外輪の内周面に変位・荷重センサが配設されていることを特徴とする鉄道車両用軸受装置。
【請求項２】
前記転動体は複列の円すいころからなり、
前記変位・荷重センサは、前記車軸の軸方向における前記複列の円すいころの間の外輪内周面に配設されている請求項１に記載の鉄道車両用軸受装置。
【請求項３】
前記変位・荷重センサは、前記外輪の上下および車両の進行方向を基準とした外輪の前後の４箇所に、当該外輪内周面の周方向において９０度間隔で配設されている請求項１又は２に記載の鉄道車両用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道車両用軸受装置に関する。さらに詳しくは、センサを備えた鉄道車両用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の鉄道車両では、車両がレールの継目・凹凸や軌道スラブの継目を通過するときの振動又は衝撃、さらには車両がカーブを走行するときに遠心力やアタック角に起因して発生する横圧に対し、前記振動などを緩和するとともに車両の姿勢を一定に保つために、当該車両の前方と後方に配置される台車にばねやダンパーを配設している。そして、車輪を介しての外部入力に対し、ばねやダンパーによるパッシブ制御を行うことで、車両姿勢を制御している。
【０００３】
ところで、乗り心地のさらなる向上や車両の危険状態の予知・回避に対するユーザの要求は、近年、益々高まっている。これらの要求に対し、ばねやダンパーを用いた従来のパッシブ制御での対処には限界がある。特に、車両の危険状態の予知については、車両の運転状態や姿勢を検知する手段が必要であり、従来のパッシブ制御では対処できない。
【０００４】
下記の特許文献１には、軸受を支持するための軸箱ハウジングを備えた鉄道車軸ハブユニットが開示されており、当該軸受の欠陥の種類やその位置を予測するために、ハブユニットの概ね垂直方向の振動を検出するためのセンサ手段を設けることが記載されている。特許文献１には、前記センサ手段を軸受に堅固に固定された静止支持要素上に搭載すること、前記センサ手段が、静止支持要素上の、軸受の回転軸と垂直に整列した位置に搭載されていること、センサとして、振動及び運動センサのほかに温度センサが含まれること、が記載されている。また、静止支持要素は、軸受の静止外側軌道輪に固定されたシート金属の封止環状インサートであること、又は、軸受ハウジング若しくは当該ハウジングを車体側から閉鎖するカバー部材であること、が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−５４２９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１記載のハブユニットでは、軸受とセンサ手段とが別々に組み付けられるため、それらの相対位置を正確に維持することが難しく、位置ずれをなくすためには、両者を組み付けた後にゼロ点補正を行う必要があり、作業が煩雑となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、組み付け後のゼロ点補正を行うことなく、軸受とセンサ手段との相対位置を正確に維持することができる鉄道車両用軸受装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の鉄道車両用軸受装置（以下、単に「軸受装置」ともいう）は、鉄道車両の車軸両端に配設される軸箱内に配置される鉄道車両用軸受装置であって、
前記車軸に固設される内輪と、この内輪の外方において前記軸箱に固設される外輪と、前記内輪と外輪の間に転動可能に配設される転動体とを備えており、
前記外輪の内周面に変位・荷重センサが配設されていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の軸受装置では、変位・荷重センサが軸受装置の構成要素である外輪の内周面に配設されている。すなわち、変位・荷重センサがサブアセンブリされた軸受装置が車軸の端部に組み付けられるので、組み付け後にゼロ点補正をしなくても、軸受装置と変位・荷重センサとの相対位置を正確に維持することができる。
【００１０】
（２）前記（１）の軸受装置において、前記転動体が複列の円すいころからなり、前記変位・荷重センサが、前記車軸の軸方向における前記複列の円すいころの間の外輪内周面に配設されていてもよい。
【００１１】
（３）前記（１）又は（２）の軸受装置において、前記変位・荷重センサは、前記外輪の上下及び車両の進行方向を基準とした外輪の前後の４箇所に、当該外輪内周面の周方向において９０度間隔で配設されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の軸受装置によれば、組み付け後のゼロ点補正を行うことなく、軸受とセンサ手段との相対位置を正確に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の軸受装置の一実施の形態を収容した軸箱の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の軸受装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る軸受装置１を収容した軸箱２の断面説明図である。
【００１５】
軸受装置１は、鉄道車両の車軸３の両端に配設される軸箱２内に配置されている。軸箱２は、鉄道車両が搭載される台車（図示せず）の台枠などに固定される。軸箱２は、円筒形状を呈する軸箱本体２ａと、この軸箱本体２ａの一方の開口部を塞ぐカバー２ｂとからなっている。軸箱本体２ａの他方の開口部に車軸３の端部が挿入される。
【００１６】
軸受装置１は、内輪４と、外輪５と、転動体としての円すいころ６とを備えている。内輪４は、車軸３の端部に固設されており、当該車軸３の軸方向に沿って所定間隔で固設される一対の内輪構成部材４ａからなっている。各内輪構成部材４ａの外周面には、円すいころ６が転動する内輪軌道面７が形成されている。内輪４は、軸端側（図１において左側）に位置する前蓋８と、反軸端側（図１において右側）に位置する後蓋９との間に挟持されている。一対の内輪構成部材４ａの間には内輪間座１０が配設されている。また、前蓋８と、軸端側の内輪構成部材４ａとの間には油切り１１が配設されている。
【００１７】
外輪５は、前記内輪４の外方において前記軸箱本体２ａの内周面２ｃに固設されている。外輪５の内周面５ａには、内輪４の各内輪軌道面７と対向する外輪軌道面１２が形成されている。本実施の形態における外輪５は、その内周面５ａに二列の外輪軌道面１２が形成された複列外輪である。
【００１８】
外輪５の外輪軌道面１２と、内輪４の内輪軌道面７との間に二列（複列）の円すいころ６が転動可能に配設されている。各列の円すいころ６は、保持器１３によって円周方向に所定の間隔に保持されている。外輪５の軸方向両端部には内輪４と外輪５との間に形成される環状空間を密封するためのシール１４が配設されている。
【００１９】
外輪５の内周面５ａ、具体的には、一方の外輪軌道面１２と他方の外輪軌道面１２との間の内周面５ａに変位・荷重センサを備えたセンサアセンブリ１５が配設されている。センサアセンブリ１５は、帯状のシートセンサ１６と、位置決めリング１７とからなっている。帯状のシートセンサ１６には、その長手方向に沿って所定の間隔で変位・荷重センサが配設されている。この帯状のシートセンサ１６は、リング状に変形させた状態で前記位置決めリング１７に内嵌され、図示しないボルトにより当該位置決めリング１７に固定される。そして、組み立てられたセンサアセンブリ１５が、外輪内周面５ａに形成された段部１８を利用して所定の位置に固設される。なお、図１において、符号１９は外部引出し線であり、符号２０は外部コードとつなぐために軸箱本体２ａに形成されたねじ孔２１に螺合されたコネクターである。
【００２０】
本実施の形態では、変位・荷重センサは、外輪５の上下（図１において上下）及び車両の進行方向（図１において紙面垂直方向）を基準とした外輪５の前後の４箇所に、外輪内周面５ａの周方向において９０度間隔で配設されている。変位・荷重センサは、前述した位置決めリング１７により外輪５の内周面５ａの所定位置に固定されている。すなわち、変位・荷重センサは軸受装置１の構成要素である外輪５と一体的に設けられている。
【００２１】
センサアセンブリ１５は、外輪５と車軸３との相対変位を検出するものであり、検出された変位量から当該車軸３に作用する応力（車軸の軸方向に作用する応力、車両の進行方向に作用する応力、車両垂直方向に作用する応力及び車両の進行方向と垂直な軸回りのモーメント力など）を求めることができる。そして、これら変位量及び応力から、車軸３の状態（姿勢）や当該車軸３に作用する荷重を推定することができる。車軸３の姿勢や荷重を求めることで、車両が危険な状態にあるか否かの推定が可能になり、例えば、車両の台車にアクチュエータを取り付け、推定された車軸３の姿勢や荷重に応じて、車両や台車の姿勢を前記アクチュエータによってアクティブ制御することも可能となる。
【００２２】
本実施の形態では、レールに最も近い静止部分である軸箱内周面に固定された外輪５にセンサアセンブリ１５が配設されているので、車両の姿勢変化を、車軸３の変位を介して早期に知ることができる。
【００２３】
〔その他の変形例〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点において単なる例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【００２４】
例えば、前述した実施の形態では、内輪と外輪との間に転動可能に配設される転動体として円すいころを用いた円すいころ軸受としているが、本発明の軸受装置はこれに限定されず、円筒ころ軸受など他の軸受とすることもできる。
また、変位・荷重センサの数も４つに限定されるものではなく、計測対象に応じて３つ以下としたり、５つ以上としたりすることも可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・鉄道車両用軸受装置、２・・・軸箱、３・・・車軸、４・・・内輪、４ａ・・・内輪構成部材、５・・・外輪、６・・・円すいころ（転動体）、１５・・・センサアセンブリ
【図１】
2014070656.tif 000003