(57)【要約】【課題】  加速度変換器の許容温度範囲を越えた被測定対象物の加速度を、故障の虞なく安定して測定できるようにする。【解決手段】  この加速度変換器１は、内蔵された加速度変換素子、増幅回路等の電子回路等をケーシング部２で覆っている。ケーシング部２には、多数のリブ状突起２ａが形成され、下端側には、側方に延びる取着部３が一体に形成されている。加速度変換器１を被測定対象物４に取付けるには、被測定対象物４の上に、順次重ねられた断熱部材５、取着部３、平ワッシャ９、スプリングワッシャ１０に、取付ボルト１１を挿通して、被測定対象物４に形成された雌ねじ穴に螺着することによって、強固に設置する。  これにより、被測定対象物４が異常に高温になったとしても、断熱部材５により、熱が遮断されるため、ケーシング部２、延いては内蔵された電子回路部品は、安全に保護される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象物に取着して該被測定対象物から受ける加速度を検出する加速度変換器において、
表面に複数のリブ状突起または複数の凹状溝が形成されたケーシング部と、
このケーシング部内に収容固定され、該ケーシング部を介して被測定対象物から受ける加速度を電気信号に変換する加速度変換素子と、前記ケーシング部の側方から延設され、前記測定対象物へ取り付けるための取着部と、前記取着部の一面側に添設される断熱部材とを具備し、
前記加速度変換素子または使用される電子部品の使用温度範囲を越える被測定対象物の加速度を測定し得るように構成したことを特徴とする加速度変換器。
【請求項２】
前記取着部は、前記ケーシング部の平面から見た投影面積に対し、充分に小さい面積のフランジ状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加速度変換器。
【請求項３】
前記断熱部材は、熱伝導率が小さく、耐熱性に優れ、且つ圧縮強度の大きい素材を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の加速度変換器。
【請求項４】
前記断熱部材は、ガラス繊維を混在させてなるエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【請求項５】
前記断熱部材は、前記被測定対象物と前記取着部の一面側との間に介挿することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【請求項６】
前記被測定対象物に形成された雌ねじ穴に前記取着部に穿設された貫通孔を介して挿通される取付ボルトを螺着することにより、前記取着部を前記被測定対象物に装着し得るように構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【請求項７】
円筒体の一端側にリング状のフランジ部が突出形成されてなり、前記円筒体の外径部が前記取着部に穿設された貫通孔に挿入可能であり、前記円筒体の内径部には、前記取付ボルトが挿通可能であり、前記フランジ部が前記取着部の一面側に係止可能であって、前記取付ボルトと前記取着部との間の断熱を司る第２の断熱部材を、さらに具備することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【請求項８】
前記ケーシングは、鉄製であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【請求項９】
前記ケーシングは、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【請求項１０】
前記被測定対象物としての鉄道車両のギヤボックスの表面に装着され、前記鉄道車両の走行中における加速度を検出し得るように構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の加速度変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度変換器に関し、より詳しくは、耐環境性向上を図り得る加速度変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度変換器には、静電容量型とゲージ抵抗型がある。
このうち、静電容量型加速度変換器は、固定基板と可撓基板との各対向面に電極を配設して、対向配置される静電容量素子を設け、固定基板に直交する方向の加速度の変化を、複数の静電容量素子間の静電容量変化に基づき検出を行うものである。
また、ゲージ抵抗型加速度変換器は、重錘とばね板を組合わせた単一の振動系よりなり、加速度が重錘に加わってばね板が変形し、そのばね板に添着されたひずみゲージの抵抗値変化に基づき加速度の検出を行うものである。
これら、静電容量型加速度変換器およびゲージ抵抗型加速度変換器のいずれにおいても、内部に電子回路を備えていることから、加速度を測定しようとする被測定対象物の温度条件としては、加速度変換器の許容温度範囲、例えば、上限６０〜７０℃程度に、制限されていた。
【０００３】
しかしながら、加速度を測定したい被測定対象物のうちには、上記加速度変換器の許容温度範囲を越えるものが多々あり得る。
例えば、車両のギヤボックスを例にとって説明すれば、ギヤが正常に動力を伝達している場合には、ギヤボックスの表面温度は、上述の加速度変換器の許容温度範囲内で推移するが、ギヤボックス内の潤滑油が欠乏したり、ギヤの一部が欠損した場合などには、ギヤ同士の噛合いに異常を来たし、摩擦熱により、ギヤボックスの表面温度は１００℃を越えることになる。
このような高温になると、加速度変換器の上記許容温度範囲をはるかに越え、加速度変換器に内蔵されたＩＣなどの電子部品が損傷を来たし、結局は故障してしまうことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来の加速度変換器は、加速度を測定する必要がある被測定対象物であるにも拘らず、温度条件が適合しないために加速度の測定が行えなかったり、予測外の発熱に遭遇し、加速度変換器を故障させてしまうといった難点がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的とするところは、加速度変換器の許容温度範囲を越えた被測定対象物の加速度を、故障を来たす虞がなく、安定して測定し得る加速度変換器を提供することにある。
また、本発明の第２の目的とするところは、被測定対象物が発する熱を、内蔵される電子部品等に伝播され難い加速度変換器を提供することにある。
また、本発明の第３の目的とするところは、被測定対象物との間の加速度の伝達効率を低下させることなく、熱伝導を大幅に低減させ得る加速度変換器を提供することにある。
また、本発明の第４の目的とするところは、被測定対象物との間が強固に固定されつつも、熱伝導を低減させ得る加速度変換器を提供することにある。
また、本発明の第５の目的とするところは、被測定対象物との間および取付ボルトとの間からの熱の伝導を、ほぼ確実に阻止し得る加速度変換器を提供することにある。
また、本発明の第６の目的とするところは、故障時に加速度変換器の許容温度範囲を越えることがある鉄道車両のギヤボックスの表面における加速度を測定し得る加速度変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の本発明は、上記第１および第２の目的を達成させるため、被測定対象物に取着して該被測定対象物から受ける加速度を検出する加速度変換器において、
表面に複数のリブ状突起または複数の凹状溝が形成されたケーシング部と、
このケーシング部内に収容固定され、該ケーシング部を介して被測定対象物から受ける加速度を電気信号に変換する加速度変換素子と、前記ケーシング部の側方から延設され、前記測定対象物へ取り付けるための取着部と、前記取着部の一面側に添設される断熱部材とを具備し、
前記加速度変換素子または使用される電子部品の使用温度範囲を越える被測定対象物の加速度を測定し得るように構成したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、上記第１〜第２の目的を達成させるため、
前記取着部は、前記ケーシング部の平面から見た投影面積に対し、充分に小さい面積のフランジ状に形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、上記第１〜第３の目的を達成するために、前記断熱部材は、熱伝導率が小さく、耐熱性に優れ、且つ圧縮強度の大きい素材を用いることを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、上記第１〜第４の目的を達成するために、前記断熱部材は、ガラス繊維を混在させてなるエポキシ樹脂からなることを特徴とするものである。
また、請求項５に記載の発明は、上記第１〜第４の目的を達成するために、前記断熱部材は、前記被測定対象物と前記取着部の一面側との間に介挿することを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項６に記載の発明は、上記第１〜第４の目的を達成するために、前記被測定対象物に形成された雌ねじ穴に前記取着部に穿設された貫通孔を介して挿通される取付ボルトを螺着することにより、前記取着部を前記被測定対象物に装着し得るように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、上記第１〜第６の目的を達成するために、円筒体の一端側にリング状のフランジ部が突出形成されてなり、前記円筒体の外径部が前記取着部に穿設された貫通孔に挿入可能であり、前記円筒体の内径部には、前記取付ボルトが挿通可能であり、前記フランジ部が前記取着部の一面側に係止可能であって、前記取付ボルトと前記取着部との間の断熱を司る第２の断熱部材を、さらに具備することを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、上記第１〜第６の目的を達成するために、前記ケーシング部は、鉄製であることを特徴とするものである。
また、請求項９に記載の発明は、上記第１〜第６の目的を達成するために、前記ケーシング部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とするものである。
また、請求項１０に記載の発明は、上記第１〜第６の目的を達成するために、前記被測定対象物としての鉄道車両のギヤボックスの表面に装着され、前記鉄道車両の走行中における加速度を検出し得るように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、被測定対象物に取着して該被測定対象物から受ける加速度を検出する加速度変換器において、
表面に複数のリブ状突起または複数の凹状溝が形成されたケーシング部と、
このケーシング部内に収容固定され、該ケーシング部を介して被測定対象物から受ける加速度を電気信号に変換する加速度変換素子と、前記ケーシング部の側方から延設され、前記測定対象物へ取り付けるための取着部と、前記取着部の一面側に添設される断熱部材とを具備し、前記加速度変換素子または使用される電子部品の使用温度範囲を越える被測定対象物の加速度を測定し得るように構成したので、加速度変換器の許容温度範囲を越えた被測定対象物に取着して使用した場合においても、故障を来たす虞がなく、安定してその被測定対象物の加速度を測定し得る加速度変換器を提供することができる。
請求項２に記載の発明によれば、前記取着部は、前記ケーシング部の平面から見た投影面積に対し、充分に小さい面積のフランジ状に形成されているので、被測定対象物から取着部を介して伝導する熱量を可及的に低減させ内蔵される電子部品等に伝播され難い加速度変換器を提供することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、前記断熱部材は、熱伝導率が小さく、耐熱性に優れ、且つ圧縮強度の大きい素材を用いているので、強固に被測定対象物に固着して加速度の伝達効率を低下させることなく、被測定対象物から取着部への熱伝導を大きく低減させ得る加速度変換器を提供することができる。
請求項４に記載の発明によれば、前記断熱部材は、ガラス繊維を混在させてなるエポキシ樹脂からなるので、強固に被測定対象物に固着して加速度の伝達効率を低下させることなく、被測定対象物から取着部への熱伝導をさらに大きく低減させ得る加速度変換器を提供することができる。
請求項５に記載の発明によれば、前記断熱部材は、前記被測定対象物と前記取着部の一面側との間に介挿するように構成したので、強固に被測定対象物に固着して加速度の伝達効率を低下させることなく、被測定対象物から取着部への熱伝導を大きく低減させ得る加速度変換器を提供することができる。
請求項６に記載の発明によれば、前記被測定対象物に形成された雌ねじ穴に前記取着部に穿設された貫通孔を介して挿通される取付ボルトを螺着することにより、前記取着部を前記被測定対象物に装着し得るように構成したので、強固に被測定対象物に固着して加速度の伝達効率を低下させることなく、被測定対象物から取着部への熱伝導を大きく低減させ得る加速度変換器を提供することができる。
【００１０】
請求項７に記載の発明によれば、円筒体の一端側にリング状のフランジ部が突出形成されてなり、前記円筒体の外径部が前記取着部に穿設された貫通孔に挿入可能であり、前記円筒体の内径部には、前記取付ボルトが挿通可能であり、前記フランジ部が前記取着部の一面側に係止可能であって、前記取付ボルトと前記取着部との間の断熱を司る第２の断熱部材を、さらに具備する構成としたので、被測定対象物と取着部との間および取着部と取付ボルトとの間を強固に緊締した状態であっても、これらの間から取着部への熱の伝導をほぼ確実に阻止し得る加速度変換器を提供することができる。
請求項８に記載の発明によれば、前記ケーシング部は、鉄製であるので、モータなどが近傍に存在し、強大な磁気ノイズが発生する環境下に配置し、使用される場合にもその磁気ノイズを確実に遮蔽し内部の電子回路に影響を及ぼさない加速度変換器を提供することができる。
請求項９に記載の発明によれば、前記ケーシング部は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であるので、軽量で且つ冷却効率がより優れた加速度変換器を提供することができる。
請求項１０に記載の発明によれば、前記被測定対象物としての鉄道車両のギヤボックスの表面に装着され、前記鉄道車両の走行中における加速度を検出し得るので、ギヤボックスの故障時に加速度変換器の許容温度範囲を越えることがあったとしても鉄道車両のギヤボックスの表面における加速度を測定し得る加速度変換器を安全且つ確実に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る加速度変換器を被測定対象物に取付けた状態の外観構成を示す側面図、図２は、第１の実施の形態に係る加速度変換器の構成を示す底面図、図３は、その背面図である。
図４は、上記第１の実施の形態に係る加速度変換器を被測定対象物に取付けた状態を示す正面部分断面図、図５は、第２の実施の形態に係る加速度変換器を被測定対象物に取付けた状態を示す正面部分断面図である。
図１〜図３において、１は加速度変換器であり、全体はこの場合、鉄製（Ｓ４５Ｃ）の厚肉のケーシング部２で覆われている。
このケーシング部２の下端には、その側方から延設された測定対象物４へ取付けるための取着部３が一体的に形成されている。
前記ケーシング部２は、多数のリブ状突起２ａ（または複数の凹状溝でもよい）が形成されている。これは、ケーシング部２の表面積を増やして放熱効果を向上させると共にケーシング部２の補強効果を向上させるのに有効となるものである。
【００１２】
取着部３は、フランジ状を呈するものであるが、特に、図２の底面図においてハッチングを付して示すように、被測定対象物または後述する断熱部材５と接触する部分の表面積が極めて小さいことに特徴がある。
即ち、上記取着部３は、ケーシング部２の平面から見た投影面積に対して充分に小さい面積のフランジ状に一対形成されている。
これは、被測定対象物４または断熱部材５と接触する取着部の面積を極力少なくして取着部３およびケーシング部２への熱伝導を抑制するためのものである。一対の取着部３,３には、貫通孔３ａ、３ａが穿設されている。
ケーシング部２の内部は、図示は省略したが、正面側から所定深さの空洞が形成され、背面からは、上記の空洞の直径より小さいケーブル挿通孔が形成されている。上記空洞内には、この場合、静電容量型（ゲージ抵抗型であってもよい）の加速度変換素子、増幅器、トランス、Ｖ−Ｉコンバータ、フォトカプラなどが収納固定されている。
これらの電子回路素子は、上限の許容温度範囲は、６０〜７０℃とされている。
【００１３】
加速度変換器は、固定基板と可撓基板との各対向面に電極を配設して対向配置される静電容量素子間の静電容量変化を電気信号として検出するもので、この電気信号は、増幅器で適宜増幅され電気ケーブル６を介して外部へ導出される。
ケーシング部２の正面開口部には、図５に示すように閉塞蓋７が治具穴７ａに挿入される治具（図示せず）によって螺着される。ケーシング部２の背面側の小径のケーブル挿通孔には、電気ケーブル６を気密的に（例えば、Ｏリングなどにより）導出するためのケーブルグランド８が挿入固定されている。
ケーシング部２、取着部３、閉塞蓋７は、この実施の形態の場合、鉄（Ｓ４５Ｃ）で形成されているため材料的には安価なもので足りることと、モータなどが近傍に存在し、強大な磁気ノイズが発生する環境下に配置し、使用される場合に、その強大な磁気ノイズを確実に遮蔽し、内部の電子回路に影響を及ぼさない、という利点がある。
一方、上記ケーシング部２、閉塞蓋７をアルミニウム、またはアルミニウム合金で形成することもできる。
【００１４】
このようにアルミニウムで形成した場合の利点は、全体を軽量化することができる。
被測定対象物４と取着部３との間に介挿される断熱部材５は、この実施の形態では、厚さ３mmのものを使用したが、この厚さに限定されるものではなく、３mm前後（±１mm）であってもよく、材質としては、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂が望ましく、このガラス繊維入りのエポキシ樹脂は、熱伝導率が小さく、耐熱性に優れ、且つ圧縮強度の大きい素材であるので、少なくとも、熱伝導率が小さく圧縮強度がある程度大きければ、他の材質のものを用いてもよい。
このような材質を持つ断熱部材であれば、加速度変換器１を被測定対象物４に強固に取付けても損壊することがなく、両者を強固に固定することにより、被測定対象物４の加速度（振動）を忠実に加速度変換器１に伝達し、しかも被測定対象物４の熱を、取着部３側へ伝導するのを効率よく抑制することができる。
【００１５】
次に、このように構成された加速度変換器１を被測定対象物４に取付けて加速度を測定する方法を説明する。
先ず、図４に示すように、被測定対象物４、この場合、鉄道車両のギヤボックス４´を被測定対象物４とすると、このギヤボックス４´の上に、所定間隔の２つのボルトねじ穴（雌ねじ穴）４ａを形成する。
次いで、ギヤボックス４´の上に、所定間隔（上記２つのボルトねじ穴の間隔）の貫通孔が穿設された所定厚の断熱部材５を載置し、その上に、加速度変換器１の取着部３を載置し、その取着部３の上に、平ワッシャ９、スプリングワッシャ１０を順次重ね、それぞれの貫通孔を介して、取付ボルト１１を、挿通し、その雄ねじを、ボルトねじ穴４ａに螺着することで、取着部３をギヤボックス４´に強固に取付けることができる。
このようにして、加速度変換器１と、ギヤボックス４´との間に断熱部材５を介挿して、取付ボルト１１をもって強固に固定することにより、ギヤボックス４´の加速度を忠実に加速度変換器１に伝達することができ、内蔵された加速度変換素子で、ギヤボックス４´の表面に発生する加速度に対応した電気信号（電圧または電流）に変換して、これを電気ケーブル６を介して外部へ取り出し、外部に設けた計測機器にて、加速度値を計測することができる。
【００１６】
鉄道車両のギヤボックス４´の加速度は、鉄道車両の実走行中に測定するのであるが、万一、ギヤボックス４´に何らかの異常、例えば、潤滑オイル切れ、歯先の欠損、異物の混入、過負荷などに起因して、ギヤボックス４´の表面が、１００℃前後に温度が上昇した場合でも、断熱部材５で熱の伝導が遮断され、取着部３に伝達される温度は、例えば、４０℃前後遮断されるので、取着部３は、６０℃以下の温度に保持されることになる。
これに加えて、ケーシング部２の表面には、複数のリブ状突起２ａ（または複数の凹状溝）が形成され、これが車両走行中の風を受けるため、さらにケーシング部２の温度は冷却されることとなり、結局、ケーシング部２の内部に収納された、加速度変換素子、増幅器、変換器などを構成する電子回路部品は、高温に晒されずにすむので、従来のように、不用意に故障をしてしまう、といった事態を確実に回避することができる。
【００１７】
次に、図５に示す本発明の第２の実施の形態について説明する。
図５に示す第２の実施の形態は、被測定対象物４（または鉄道車両のギヤボックス４´）と取着部３との間に断熱部材５を介挿する点で、上述した第１の実施の形態と共通するが、相違するのは、第２の断熱部材１２を、取着部３と取付ボルト１１との間に介挿した点である。
即ち、この第２の断熱部材１２は、中空円筒の一端（図４においては上端）に環状の鍔を形成した如き、形状を呈し、材質としては、上述した断熱部材５と同様に、ガラス繊維入りエポキシ樹脂が用いられる。
このように構成された第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態のように、被測定対象物４（ギヤボックス４´）から取付ボルト１１を介して、高熱が直接取着部３に伝導されずに、取付ボルト１１と取着部３との間に第２の断熱部材１２が介挿されている点で、第１の実施の形態に比べ、断熱効果が大きいといえる。
尚、本発明は、上述し且つ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限り、種々の変形実施が可能である。
例えば、ケーシング部２の表面に形成したリブ状の突起２ａは、必須のものではなく、断熱部材５の特性によっては、これを省略することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る加速度変換器を被測定対象物に設置した状態を示す側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る加速度変換器の底面図であり、ハッチングを付した部分は、被測定対象物または、断熱部材と接触する取着部の部分を示す
【図３】図２に示す加速度変換器の背面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る加速度変換器を被測定対象物たる鉄道車両のギヤボックスに設置した状態を示す正面部分断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る加速度変換器を被測定対象物たる鉄道車両のギヤボックスに設置した状態を示す正面部分断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１    加速度変換器
２    ケーシング部
３    取着部
４    被測定対象物
４´    鉄道車両のギヤボックス
５    断熱部材
６    電気ケーブル
７    閉塞蓋
８    ケーブルグランド
９    平ワッシャ
１０    スプリングワッシャ
１１    取付ボルト
１２    第２の断熱部材
２ａ    リブ状突起
３ａ    貫通孔
４ａ    ボルトねじ穴
７ａ    治具穴
【図１】
2005274163.tif 000003
【図２】
2005274163.tif 000004
【図３】
2005274163.tif 000005
【図４】
2005274163.tif 000006
【図５】
2005274163.tif 000007