(57)【要約】【課題】単純で、しかも、脱線の発生を確実に検知できる構造を実現する。【解決手段】振動検知部材２９は、センサケース２０ａ内に支持固定される基部３１と、断面積が小さい連結支持部３２と、重錘部３３とを備える。この連結支持部３２は靱性が低い。又、この重錘部３３に第一の導線３９の一端を、前記基部３１に第二の導線４０の一端を、それぞれ接続している。脱線に基づく衝撃で前記連結支持部３２が破断すると、前記両導線３９、４０同士の接続が断たれるので、脱線を検知できる。【選択図】図３
2009255823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に車輪を固定した鉄道車両の車軸を、台車に対し回転自在に支持する転がり軸受と、この転がり軸受の一部に支持固定された中空ケースと、この中空ケース内に設置されて、前記転がり軸受部分の振動に伴って揺動変位する、少なくとも１個の振動検知部材と、この振動検知部材に伴う通電状態の変化に伴って脱線の有無を判定する判定器とを備え、この振動検知部材は、前記中空ケースに固定の部分に支持固定される基部と、中間部を構成する、断面積が小さい連結支持部と、先端寄り部分を構成する、この連結支持部に比べて質量が大きな重錘部とを備えたものであり、この重錘部の少なくとも一部は導電材製であって、この重錘部のうちで導電材製の部分に第一の導線の一端が接続されており、前記中空ケース内に、第二の導線の一端が接続された、前記重錘部及び前記連結支持部とは別の部材若しくは部分が存在し、前記判定器は、前記第一の導線と前記第二の導線との間の導通状態がそれ以前と変化した場合に脱線したと判定する機能を有するものである鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項２】
振動検知部材が、基部から重錘部に至る迄導電材製であり、且つ、この振動検知部材のうちの少なくとも連結支持部は、脱線に伴う衝撃的な振動により破断する程度の、靱性の低い材料製であり、第二の導線の一端が前記基部に接続されており、判定器は、この第二の導線と第一の導線との間に電流が流れなくなった場合に脱線したと判定する、請求項１に記載した鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項３】
振動検知部材のうち、少なくとも連結支持部を弾性材製とし、重錘部の一部に、この重錘部の表面に露出する状態で、導電性を有する第一の永久磁石が設けられており、第一の導線の一端は、この第一の永久磁石に導通する状態で前記重錘部に接続しており、中空ケースの内面でこの第一の永久磁石に対向する部分に導電性を有する第二の永久磁石を、この第一の永久磁石と異なる極を対向させた状態で設けており、第二の導線の一端を前記第二の永久磁石に接続しており、判定器は、この第二の導線と前記第一の導線との間に電流が流れる様になった場合に脱線したと判定する、請求項１に記載した鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項４】
中空ケース内に、それぞれの連結支持部の靱性若しくは弾性が互いに異なる３種類の振動検知部材を設けており、連結支持部の靱性若しくは弾性が最も大きな第一の振動検知部材により脱線を検知し、連結支持部の靱性若しくは弾性が中程度である第二の振動検知部材により、車輪の外周面の一部が平坦に削られている事を検知し、連結支持部の靱性若しくは弾性が最も小さい第三の振動検知部材により、転がり軸受の損傷を検知する、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した鉄道車両の脱線検知装置。
【請求項５】
中空ケース内に、転がり軸受部分の振動を検知する振動センサを設けており、この振動センサの測定信号に基づいて、前記転がり軸受の損傷の有無及び損傷箇所の特定、並びに脱線を検知する制御器を設けた、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した鉄道車両の脱線検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両が脱線した事をいち早く検知して、迅速且つ適切な対応をできる様にする事により、脱線がより重大な事故に繋がらない様にする、鉄道車両の脱線検知装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両が脱線した場合、そのまま走行を続けると、転覆等の、より重大な事故に繋がる。一方、脱線は、運転席のある１両目で発生するとは限らず、多両連結の列車で、中間乃至後方の車両のみが脱線する場合もある。この様な場合に、運転手が気付かずに走行し続けると、初めに脱線した車両以外の車両迄もが脱線したり、更には転覆したりする、より重大な事故に繋がる。この様な、より重大な事故を未然に防止する為に従来から、例えば特許文献１〜６に記載された構造が知られている。
【０００３】
図８は、このうちの特許文献１に記載された鉄道車両の脱線検知装置を示している。車体１、１は、それぞれ１対ずつの台車２、２上に載っており、これら各台車２、２には、それぞれ１対ずつの車軸が、転がり軸受により回転自在に支持されている。又、これら各車軸の両端部には、それぞれ車輪３、３が固定されており、これら各車輪３、３が、それぞれレール４上を、転動しつつ走行する様になっている。前記特許文献１に記載された鉄道車両の脱線検知装置の場合には、前記各台車２、２に、脱線検知装置５、５を設置している。これら各脱線検知装置５、５は、振動センサを備えたもので、この振動センサが測定する、前記各台車２、２の振動が閾値を越えた場合に、当該台車２に支持された車輪３、３がレール４から外れた（脱線した）と判定する。
【０００４】
この様な特許文献１に記載された鉄道車両の脱線検知装置は、運転者の感覚に頼るよりも、遥かに迅速且つ確実に脱線を検知できるが、より迅速且つ確実な脱線検知を行う面からは、改良の余地がある。この理由は、前記各脱線検知装置５、５を前記各台車２、２に設置している事に伴って、これら各脱線検知装置５、５を構成する振動センサにより前記脱線に基づく振動を、必ずしも感度良く検知できない為である。即ち、台車は車輪に比べて質量が大きく、この台車を振動させる為に要するエネルギが大きくなる。しかも、両端部に車輪を固定した車軸と台車との間には（台車と車体との間のばねとは別に）ばねを設ける場合がある為、この車軸の振動がこの台車に伝わる迄に或る程度の緩衝作用が働く事がある。この結果、脱線の初期に発生する振動が比較的小さい場合に、この振動を検出できない可能性がある。
【０００５】
又、特許文献２、３には台車よりも上側に作用する上下方向加速度により、特許文献４には軸箱支持部と台車枠との間に作用する上下方向荷重により、それぞれ脱線を検知する装置が記載されている。これら特許文献２〜４に記載された従来構造の場合も、運転者の感覚に頼るよりも、遥かに迅速且つ確実に脱線を検知できるにしても、構造が複雑になったり、脱線の態様によってはこれを初期段階で検知しにくい等の問題がある。これに対して、特許文献４の明細書の段落［００２７］部分、特許文献５の明細書の段落［００３２］部分には、脱線に伴う断線により脱線を検知する事を示唆する記載がある。但し、脱線に伴ってどの様に断線させるかの具体的構造に就いては、特許文献４、５には記載されていない。
【０００６】
一方、特許文献６には、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに、振動センサを含む複数種類のセンサを組み込み、この転がり軸受ユニットが寿命に達した事を検出する等、この転がり軸受ユニットの運転状態を検知する構造が記載されている。図９は、この様な特許文献６に記載された従来構造の１例を示している。本発明の鉄道車両の脱線検知装置の実施の形態は、前記特許文献６に記載された構造を利用するので、先ず、この構造に就いて、簡単に説明する。
【０００７】
鉄道車両の台車２（図８参照）に設置された軸受箱６の内径側に車軸７の端部を、転がり軸受である、複列円すいころ軸受ユニット８により、回転自在に支持している。車輪３（図８参照）は、前記車軸７の一部で、この複列円すいころ軸受ユニット８よりも少しだけ中央寄り部分に固定（一般的には車軸７と一体に成形）している。この複列円すいころ軸受ユニット８を構成する外輪９の内周面と内輪１０の外周面との間で、複数個の転動体（円すいころ）１１を設置した軸受内部空間１２の外端開口部に、内径側環体１３と外径側環体１４とを組み合わせた、ラビリンスシールユニット１５を設けている。このうちの内径側環体１３は前記車軸７の端部に外嵌固定している。又、前記外径側環体１４の基部は、前記外輪９の外端部に内嵌固定している。
【０００８】
前記外径側環体１４は、十分な強度及び剛性を有する金属板を曲げ形成する事により、全体を円環状としたもので、径方向中間部に形成した円輪部１６の外側面にセンサユニット１７を、複数本のボルト１８とナットプレート１９とにより結合固定している。このセンサユニット１７は、センサケース２０内に設置したプリント基板２１に、それぞれが検出素子と処理回路とをＩＣ化した、回転速度センサ２２と、温度センサ２３と、振動センサ２４とを設けて成る。又、この回転速度センサ２２により前記車軸７の回転速度検出を可能にする為に、この車軸７の端部に螺着したナット筒２５の外周面内半部に歯車状の凹凸部２６を形成して、当該部分にトーンホイールとしての機能を持たせている。前記回転速度センサ２２は、前記センサケース２０に形成した透孔２７部分に設置されて、検出部を前記凹凸部２６に近接対向させている。
【０００９】
前記各センサ２２〜２４のうち、回転速度センサ２２の測定信号からは、前記車軸７の回転速度が分かる。又、この回転速度は、鉄道車両の走行速度を求める為に利用できる他、前記振動センサ２４が検出した、前記複列円すいころ軸受ユニット８の振動との関係で、この複列円すいころ軸受ユニット８の異常の有無の判定に利用できる。又、前記温度センサ２３の測定信号からは、この複列円すいころ軸受ユニット８の温度が分かる。そして、この温度が異常に上昇した場合には、この複列円すいころ軸受ユニット８に、焼き付きに結び付く様な重大な損傷が発生していると判定できる。更に、前記振動センサ２４の測定信号からは、前記複列円すいころ軸受ユニット８の運転に伴う振動（大きさ及び周波数）が分かる。そして、この振動に基づき（必要に応じて前記回転速度検出センサ２２の測定信号を勘案しつつ）、前記複列円すいころ軸受ユニット８に剥離等の損傷が発生しているか否かが分かる。
【００１０】
上述の様な特許文献６に記載された構造を脱線検知に利用すれば、前記振動センサの感度を向上させて、脱線の初期に発生する振動を検出できるものと考えられる。但し、振動センサの故障等を考慮して、より信頼性の高い脱線検知を行う為には、脱線に基づく物理量の大きさを電気的に測定する振動センサ等に頼らない、より単純な構造の実現が望まれる。
尚、本発明を実施する場合に使用する、靱性の低い材料を記載した文献として、特許文献７〜１０がある。
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−２７８７９５号公報
【特許文献２】特開平９−３９７９０号公報
【特許文献３】再公表特許公報ＷＯ００／０９３７９号公報
【特許文献４】特開２００２−７９９４１号公報
【特許文献５】特開平１１−１４４１７３号公報
【特許文献６】特開２００５−２０７５１６号公報
【特許文献７】特開平１１−３２００９６号公報
【特許文献８】特開２００３−１３８３５３号公報
【特許文献９】特開２００６−１１７４５２号公報
【特許文献１０】特表２００７−５２７４６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、脱線により変化する物理量の大きさを電気的に測定して、更に比較器により所定の閾値と比較する構造ではなく、より単純な構造で脱線の発生を確実に検知できる、鉄道車両の脱線検知装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の鉄道車両の脱線検知装置は、転がり軸受と、中空ケースと、少なくとも１個の振動検知部材と、判定器とを備える。
このうちの転がり軸受は、両端部に車輪を固定した鉄道車両の車軸を、台車に対し回転自在に支持する。
又、前記中空ケースは、前記転がり軸受の一部に支持固定されている。
又、前記振動検知部材は、前記中空ケース内に設置されて、前記転がり軸受部分の振動に伴って揺動変位する。この様な振動検知部材は、前記中空ケースに固定の部分に支持固定される基部と、中間部を構成する、断面積が小さい連結支持部と、先端寄り部分を構成する、この連結支持部に比べて質量が大きな重錘部とを備える。又、この重錘部の少なくとも一部は導電材製であって、この重錘部のうちで導電材製の部分に第一の導線の一端を接続している。又、前記中空ケース内に、第二の導線の一端が接続された、前記重錘部及び前記連結支持部とは別の部材若しくは部分が存在する。
又、前記判定器は、前記振動検知部材に伴う通電状態の変化に伴って、脱線の有無を判定する。即ち、この判定器は、前記第一の導線と前記第二の導線との間の導通状態がそれ以前と変化した場合に、脱線したと判定する。
【００１４】
この様な本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記振動検知部材を、基部から重錘部に至る迄導電材製とする。且つ、この振動検知部材のうちの少なくとも連結支持部を、脱線に伴う衝撃的な振動により破断する程度の、靱性の低い材料製とする。そして、前記第二の導線の一端を前記基部に接続し、前記判定器は、この第二の導線と第一の導線との間に電流が流れなくなった場合に、脱線したと判定する。
【００１５】
或は、請求項３に記載した発明の様に、前記振動検知部材のうち、少なくとも前記連結支持部を弾性材製とする。そして、前記重錘部の一部に、この重錘部の表面に露出する状態で、導電性を有する第一の永久磁石を設ける。又、前記第一の導線の一端を、この第一の永久磁石に導通する状態で前記重錘部に接続する。又、前記中空ケースの内面でこの第一の永久磁石に対向する部分に、導電性を有する第二の永久磁石を、この第一の永久磁石と異なる極を対向させた状態で設ける。更に、前記第二の導線の一端を、前記第二の永久磁石に接続する。そして、前記判定器は、この第二の導線と前記第一の導線との間に電流が流れる様になった場合に、脱線したと判定する。
【００１６】
又、本発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記中空ケース内に、それぞれの連結支持部の靱性若しくは弾性が互いに異なる３種類の振動検知部材を設ける。そして、連結支持部の靱性若しくは弾性が最も大きな第一の振動検知部材により、脱線を検知する。又、連結支持部の靱性若しくは弾性が中程度である第二の振動検知部材により、車輪の外周面の一部が平坦に削られている事を検知する。更に、連結支持部の靱性若しくは弾性が最も小さい第三の振動検知部材により、転がり軸受の損傷を検知する。
【００１７】
又、本発明を実施する場合に、請求項５に記載した発明の様に、前記中空ケース内に、前記転がり軸受部分の振動を検知する振動センサ、及び、この振動センサの測定信号を処理する制御器を設ける事もできる。この制御器はこの振動センサの測定信号に基づいて、前記転がり軸受の損傷の有無及び損傷箇所の特定や脱線を検知する。
【発明の効果】
【００１８】
上述の様に構成する本発明の鉄道車両の脱線検知装置によれば、単純で故障しにくい構造であるにも拘らず、脱線の発生を確実に検知できる。即ち、基部に対して重錘部を、断面積が小さい連結支持部により連結した振動検知部材は、脱線に伴う衝撃により確実にその状態が変化する。
例えば、請求項２に記載した発明の様に、前記連結支持部を靱性の低い材料製とした場合には、前記脱線に伴う衝撃によりこの連結支持部が確実に破断し、重錘部に一端を接続した第一の導線と、前記基部に一端を接続した第二の導線とが、それまでの導通状態から導通しない状態に変化する。
又、請求項３に記載した発明の様に、前記連結支持部を弾性材とし、所定部分に第一、第二の永久磁石を、所定方向で設けた場合には、前記脱線に伴う衝撃によりこれら両永久磁石同士がくっつきあい、重錘部に一端を接続した第一の導線と、前記第二の永久磁石に一端を接続した第二の導線とが、それまでの導通していない状態から導通している状態に変化する。
何れの場合でも、前記第一の導線と前記第二の導線との間の導通状態がそれ以前と変化するので、判定器により、鉄道車両が脱線したと判定できる。
【００１９】
又、請求項４に記載した発明によれば、単純で故障しにくい構造により、鉄道車両が脱線した事だけでなく、急制動等により車輪の一部外周面に平坦部が形成された事や、車軸を支持する為の転がり軸受に剥離等の損傷が発生した事を検知できる。
更に、請求項５に記載した発明によれば、前記転がり軸受の損傷箇所を特定する事もできる。尚、この請求項５に記載した発明の場合でも、最も重要な脱線の検知は、本発明の特徴である、振動検知部材による単純な構造でも行うので、脱線検知に関する信頼性の確保を図れる。
【００２０】
即ち、本発明の場合には、請求項２に記載した発明の様に、連結支持部を破断する構造にしても、請求項３に記載した発明の様に、永久磁石同士を吸着させる構造にしても、第一、第二の導線同士の接続状態の切換を、確実に行える。又、これら第一、第二の導線同士の間に流す電流値を大きくしたり、電圧値を高くする事も容易である。これらにより、一般的な電気スイッチを使用する場合に比べ、電気ノイズの影響を受けにくくして、前記第一、第二の導線同士の接続状態が切り換わった事を、確実に検知できる構造を実現し易い。特に、鉄道車両の車軸を回転自在に支持する転がり軸受の近傍部分には、走行駆動用の電動モータや各種制御装置等、高電圧、大電流の電気機器が設けられている場合が多い。本発明の場合には、この様な環境下でも、前記接続状態の切り換わりを確実に検知して、信頼性の高い脱線検知を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［実施の形態の第１例］
図１〜４は、請求項１、２、５に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。車軸７の端部を回転自在に支持する為の複列円すいころ軸受ユニット８ａの開口端部を塞ぐラビリンスシールユニット１５を構成する為の外径側環体１４の下部外側面に、特許請求の範囲に記載した中空ケースに相当するセンサケース２０ａを、ねじ止め固定している。そして、このセンサケース２０ａ内に、前述した従来構造と同様に、回転速度センサ２２、温度センサ２３、振動センサ２４（図９参照）を収納している。そして、複数本のハーネスを束ねたケーブル２８により、前記各センサ２２〜２４の測定信号を取り出す様にしている。これら各センサ２２〜２４の測定信号からは、前記従来構造と同様に、車輪の回転速度や、前記複列円すいころ軸受ユニット８ａに損傷があるか否か、ある場合にはその箇所の特定を行える。又、急制動等に伴って車輪３（図８参照）の一部外周面が平らに削られた場合、走行に伴って特有の振動が発生する。これら各振動の周波数は、それぞれ特有のものであるが、前記車軸７の回転速度に比例する。
【００２２】
即ち、前記複列円すいころ軸受ユニット８ａ等の転がり軸受の構成部材に、表面剥離等の損傷が発生すると、下記の表１に示す様に、損傷箇所に応じた周波数の振動が発生する事が、広く知られている。又、前記車輪３の一部外周面が平らに削られた場合にも、前記車軸７の回転速度に比例した周波数で、前記転がり軸受の構成部材が損傷した場合よりも大きな、比較的低周波の振動が発生する。
【表１】
2009255823.tif 000003
そこで、前記振動センサ２２の測定信号に、エンベロープ処理及び周波数分析を施す事で、前記転がり軸受に損傷が発生しているか否か、発生している場合には何れの箇所に発生しているか否か、更には、車輪の一部外周面に平坦部が形成されているか否かを知る事ができる。
【００２３】
更に本例の場合には、前記センサケース２０ａの空胴部に、図３に示す様に、振動検知部材２９を設置している。この振動検知部材２９を設ける為に、前記センサケース２０ａの内部上寄り部分に支持板部３０を設け、この支持板部３０に、前記振動検知部材２９の基部３１を支持固定している。この振動検知部材２９は、この基部３１と、連結支持部３２と、重錘部３３とを備える。このうちの基部３１は、フランジ部３４の上面中央部から雄ねじ部３５を上方に突出させたもので、前記支持板部３０に形成した通孔３６にこの雄ねじ部３５を、下方から挿通し、更にこの支持板部３０よりも上方に突出した部分にナット３７を螺合し更に締め付ける事で、この支持板部３０に対し固定している。
【００２４】
又、前記連結支持部３２は、前記振動検知部材２９の上下方向中間部を構成するもので、細い円杆状、角柱状、薄板状に形成する等、断面積を小さくしている。更に、前記重錘部３３は、前記振動検知部材２９の先端寄り部分である下半部を構成するもので、前記連結支持部３２に比べて、十分に質量を大きくしている。この様な振動検知部材２９は、例えばＳ２５Ｃ等の機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ４０５１）等、高強度ではあるが、靱性が比較的乏しい金属材料により、一体に形成している。靱性の乏しい材料により造る理由は、後述する様に、脱線に伴う衝撃（大きな振動）により、前記連結支持部３２を破断させる為である。そこで、単に前記機械構造用炭素鋼を使用しただけでは、必ずしも前記連結支持部３２の靱性を低くできない場合には、図４に示す様に、この連結支持部３２の中間部にくびれ部３８を形成する事もできる。このくびれ部３８の形状やくびれの程度を変える事で、所望の靱性を得られる。又、特許文献７に記載されている如く、溶接に伴う靱性低下を実現する為に、前記連結支持部３２を、途中で溶接する事もできる。又、特許文献８に記載されている様な、金属−セラミックス複合材料、特許文献９に記載されている様なセメント硬化体に導電性を持たせたもの、特許文献１０に記載されている様な金属ガラスを使用する事もできる。前記各部３１〜３３を互いに異なる材料により造り、互いに接合する事もできるが、その場合には、前記連結支持部３２の少なくとも一部を低靱性とする。又、前記基部３１から前記重錘部３３迄電気的に導通させる。
【００２５】
更に、この重錘部３３に、第一の導線３９の一端を接続している。又、前記基部３１に、第二の導線４０の一端を接続している。これら両導線３９、４０の他端部は、図示しない判定器に接続している。この判定器は、脱線検知をすべき鉄道車両が走行している間中、前記両導線３９、４０に微小電流を流し続ける。そして、これら両導線３９、４０に流れる電流、或はこれら両導線３９、４０同士の間の電圧を観察し続けて、これら両導線３９、４０が導通しているか否かを判断する。そして、これら両導線３９、４０が導通している場合には、前記鉄道車両は脱線していないと判定し、これら両導線３９、４０の導通が断たれた場合には、この鉄道車両は脱線していると判定する。そして、脱線していると判定した場合には、「駆動停止→制動」等の、転覆防止に必要な処置を運転者に促す警告を、運転席で表示等する。
【００２６】
上述の様に構成し作用する本例の鉄道車両の脱線検知装置によれば、単純で故障しにくい構造であるにも拘らず、脱線の発生を確実に検知できる。即ち、前記基部３１に対して前記重錘部３３を、断面積が小さい前記連結支持部３２により連結した前記振動検知部材２９は、脱線に伴う衝撃により確実にその状態が変化する。本例の場合には、前記脱線に伴う衝撃により前記連結支持部３２が確実に破断し、前記重錘部３３に一端を接続した前記第一の導線３９と、前記基部３１に一端を接続した前記第二の導線４０とが、それまでの導通状態から導通しない状態に変化する。前記脱線に伴う衝撃により前記連結支持部３２を破断させる事は単純な物理現象であり、前記両導線３９、４０同士が導通しているか否かを判断する回路も、故障しにくい単純な回路で足りる。この為、上述の様に、単純で故障しにくい構造であるにも拘らず、脱線の発生を確実に検知できる。特に、前述した様な理由により、高電圧、大電流の電気機器が設けられている環境下でも、脱線の発生を確実に検知できる。
【００２７】
尚、本例の構造を含め、本発明を実施する場合には、鉄道車両全体として、次の(A) 〜(C) の様な構成を適宜採用する事が好ましい。
(A) 振動検知部材を、車軸の両端部を支持する１対の転がり軸受部分にそれぞれ設置し、両振動検知部材の状況に応じて、何れの側の車輪が脱線したかを判定する。
(B) 列車を構成する複数の鉄道車両毎に複数（２台）ずつ設けられた台車毎に、それぞれ２本ずつ設けられた車軸の両端部を支持する、各車軸毎に１対ずつの転がり軸受部分に、それぞれ振動検知部材を設置する。そして、両振動検知部材の状況に応じて、何れの鉄道車両の何れの台車の何れの側の車輪が脱線したかを判定する。
(C) 車軸の両端部を支持する、各車軸毎に１対ずつの転がり軸受は、組み合わせ円すいころ軸受、複列円すいころ軸受等の、接触角を有するもので、この転がり軸受に、前記車軸の軸方向の振動を測定する振動センサを設ける。
【００２８】
［実施の形態の第２例］
図５は、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、中空ケースであるセンサケース２０ｂ内に、３種類の振動検知部材２９ａ〜２９ｃを設けている。これら各振動検知部材２９ａ〜２９ｃはそれぞれ、基部３１と、連結支持部３２ａ〜３２ｃと、重錘部３３とから成る。これら各振動検知部材２９ａ〜２９ｃを構成する基部３１と重錘部３３との構成は互いに同じであるが、連結支持部３２ａ〜３２ｃに関しては、断面積が互いに異なる。従って、前記３種類の振動検知部材２９ａ〜２９ｃに関しては、前記連結支持部３２ａ〜３２ｃの靱性が互いに異なる。そして、これら各振動検知部材２９ａ〜２９ｃ毎に、重錘部３３に第一の導線３９ａ〜３９ｃの一端部を、基部３１に第二の導線４０ａ〜４０ｃの一端部を、それぞれ接続している。
【００２９】
更に、これら各導線３９ａ〜３９ｃ、４０ａ〜４０ｃの他端部を、図示しない判定器に接続している。この判定器は、３種類の判定回路を備えている。そして、最も断面積が大きく、従って最も靱性が大きな連結支持部３２ａを備えた振動検知部材２９ａの連結板部３２ａが破断した場合には、鉄道車両が脱線したと判定する。又、断面積が中程度で、従って靱性が中程度である連結支持部３２ｂを備えた振動検知部材２９ｂの連結支持部３２ｂが破断した場合には、車輪３（図８参照）の外周面の一部が平坦に削られていると判定する。更に、断面積が最も狭く、従って最も靱性が小さな連結支持部３２ｃを備えた振動検知部材２９ｃの連結支持部３２ｃが破断した場合には、複列円すいころ軸受ユニット８、８ａ（図１、９参照）等の転がり軸受が損傷したと判定する。
【００３０】
尚、より靱性の大きな連結支持部３２ａ、３２ｂが破断する場合には、それよりも小さな靱性を有する連結支持部３２ｂ、３２ｃも破断する。但し、より靱性の大きな連結支持部３２ａ、３２ｂが破断する故障の方が、より有害である為、前記判定器は、より靱性の大きな連結支持部３２ａ、３２ｂの破断に対応した警告を発する。
又、前記３種類の振動検知部材２９ａ〜２９ｃを構成する連結支持部３２ａ〜３２ｃの靱性を互いに異ならせる為に、前述の図４に示した様なくびれ部３８を形成するか否か、形成する場合にそのくびれの程度を異ならせる等の手段を採用する事もできる。更には、前記各振動検知部材２９ａ〜２９ｃを構成する前記各連結支持部３２ａ〜３２ｃの靭性の低い方向を、それぞれに就いて要求される性能に対応して、互いに異ならせても良い。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００３１】
［実施の形態の第３例］
図６も、請求項１、２、４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、中空ケースであるセンサケース２０ｃを、縦長に配置している。そして、このセンサケース２０ｃ内に３種類の振動検知部材２９ａ〜２９ｃを、上下方向に並べた状態で設けている。この様な本例の場合には、脱線に基づく上下方向の衝撃により、振動検知部材２９ａの連結支持部３２ａの破断を、確実に行わせる事ができる。尚、本例の場合には、最も靭性が大きな連結支持部３２ａを有する振動検知部材２９ａを、最も上側に配置し、中程度の靭性を有する連結支持部３２ｂを有する振動検知部材２９ｂを中段に設けている。この理由は、連結支持部の破断により落下した重錘部３３が下側の重錘部３３に衝突する事で、より靭性の大きな連結支持部を、設定値よりも小さな振動発生時に破断させない様にする為である。
その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第２例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００３２】
［実施の形態の第４例］
図７は、請求項１、３に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、振動検知部材２９ｄのうち、少なくとも連結支持部３２ｄを、硬質ゴム等の弾性材製としている。そして、重錘部３３ａの一部でセンサケース２０ｄの側板４１の内面に対向する部分に、導電性を有する第一の永久磁石４２を、前記重錘部３３ａの表面に露出する状態で設けている。又、第一の導線３９ｄの一端を、前記第一の永久磁石４２に導通する状態で、前記重錘部３３ａに接続している。本例の場合、前記振動検知部材２９ｄ全体を、ゴム中に炭素粉末を混入した導電性ゴム製とし、前記第一の導線３９ｄの一端を前記重錘部３３ａに接続している。又、前記側板４１の内面で前記第一の永久磁石４２に対向する部分に、導電性を有する第二の永久磁石４３を設けている。これら第一、第二の永久磁石４２、４３は、互いに異なる極同士（Ｓ極とＮ極と）を対向させた状態で設けている。これら両永久磁石４２、４３同士の間に作用する磁気吸引力は、この磁気吸引力だけでは前記連結支持部３２ｄを撓ませて前記両永久磁石４２、４３同士を吸着させる程ではないが、一度吸着した後には、前記連結支持部３２ｄの弾性に拘らず、そのままの状態を維持できる程度の大きさとしている。
【００３３】
更に、第二の導線４０ｄの一端を、前記第二の永久磁石４３に接続している。そして、この第二の導線４０ｄ及び前記第一の導線３９ｄの他端を、図示しない判定器に接続している。この判定器は、脱線検知をすべき鉄道車両が走行している間中、前記両導線３９ｄ、４０ｄ同士の間に電圧を印加し続ける。そして、これら両導線３９ｄ、４０ｄに流れる電流、或はこれら両導線３９ｄ、４０ｄ同士の間の電圧を観察し続けて、これら両導線３９ｄ、４０ｄが導通しているか否かを判断する。そして、これら両導線３９ｄ、４０ｄが導通していない場合には、前記鉄道車両は脱線していないと判定し、これら両導線３９ｄ、４０ｄが導通した場合には、この鉄道車両は脱線していると判定する。そして、脱線していると判定した場合には、「駆動停止→制動」等の、転覆防止に必要な処置を運転者に促す警告を、運転席で表示等する。
【００３４】
上述の様に構成し作用する本例の鉄道車両の脱線検知装置によっても、単純で故障しにくい構造であるにも拘らず、脱線の発生を確実に検知できる。即ち、本例の場合には、脱線に伴う衝撃により前記連結支持部３２ｄを撓ませつつ前記重錘部３３ａを揺動変位させる。すると、この重錘部３３ａに設置した前記第一の永久磁石４２と、前記側板４１の内面に設けた前記第二の永久磁石４３とが突き当たり、これら両永久磁石４２、４３同士が吸着し、前記両導線３９ｄ、４０ｄ同士が導通する。前記脱線に伴う衝撃により前記重錘部３３ａを揺動変位させる事は単純な物理現象であり、前記両導線３９ｄ、４０ｄ同士が導通しているか否かを判断する回路も、故障しにくい単純な回路で足りる。この為、本例の場合も、上述の様に、単純で故障しにくい構造であるにも拘らず、脱線の発生を確実に検知できる。
尚、前記重錘部３３ａの揺動に伴って、前記両永久磁石４２、４３同士を吸着させ易くする為、前記連結支持部３２ｄは、図７の左右方向が厚さ方向で、表裏方向が幅方向であって、揺動方向を前記両永久磁石４２、４３同士を遠近動させる方向に規制できる、薄板状とする事が好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、車軸端部の断面図。
【図２】一部を省略して図１の左方から見た図。
【図３】一部を省略して示す、図２の拡大Ａ−Ａ断面図。
【図４】第１例の構造の別例を示す、図３と同様の図。
【図５】本発明の実施の形態の第２例を示す、図３と同様の図。
【図６】同第３例を示す、図３と同様の図。
【図７】同第４例を示す、図３と同様の図。
【図８】従来から知られている鉄道車両の脱線検知装置の１例を示す略側面図。
【図９】従来から知られている、センサ付鉄道車両用転がり軸受ユニットの１例を示す部分断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１    車体
２    台車
３    車輪
４    レール
５    脱線検知装置
６    軸受箱
７    車軸
８、８ａ  複列円すいころ軸受ユニット
９    外輪
１０    内輪
１１    転動体
１２    軸受内部空間
１３    内径側環体
１４    外径側環体
１５    ラビリンスシールユニット
１６    円輪部
１７    センサユニット
１８    ボルト
１９    ナットプレート
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ  センサケース
２１    プリント基板
２２    回転速度センサ
２３    温度センサ
２４    振動センサ
２５    ナット筒
２６    凹凸部
２７    透孔
２８    ケーブル
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  振動検知部材
３０    支持板部
３１    基部
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ  連結支持部
３３、３３ａ  重錘部
３４    フランジ部
３５    雄ねじ部
３６    通孔
３７    ナット
３８    くびれ部
３９、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ  第一の導線
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ  第二の導線
４１    側板
４２    第一の永久磁石
４３    第二の永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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