本發(fā)明涉及一種鐵道車輛用轉向架的板簧的狀態(tài)監(jiān)視裝置。
背景技術:
鐵道車輛用的轉向架中,如專利文獻1中所公開的,提出有如下技術:使板簧架設于前后的軸箱,由該板簧的長度方向的中央部支持橫梁,藉此省略側梁。即,該轉向架中,板簧發(fā)揮懸架(suspension)的功能以及以往的側梁的功能。而且,為了轉向架的輕量化,板簧使用纖維強化樹脂形成。
然而,由于當轉向架行駛時板簧會負載重復負荷,因此作為長期使用的板簧,必須注意因疲勞引起的強度下降,如果易于監(jiān)視板簧自身的狀態(tài),則有助于轉向架維護的效率化。例如,專利文獻2中公開有一種方法:在由cfrp構成的復合材料的一側主面隔開規(guī)定間隔配置多個電極,根據(jù)基于電極間流動的電流而測定的電阻變化,檢測復合材料的剝離。又,專利文獻3中公開有如下方法:將一對連接器固定于由cfrp構成的板簧的長度方向兩端,根據(jù)基于連接器間流動的電流而測定的電阻變化,檢測具有導電性的碳纖維的切斷。
現(xiàn)有技術文獻:
專利文獻:
專利文獻1:日本特許第5438796號公報;
專利文獻2:日本特開2001-318070號公報;
專利文獻3:日本實開平6-47745號公報。
技術實現(xiàn)要素:
發(fā)明要解決的問題:
然而,專利文獻2中,由于各電極配置于復合材料的一側的主面,因此導致大部分電流流至復合材料中一側的主面附近的部分,而無充分電流流至復合材料的板厚方向的中央部分及另一側的主面附近的部分。于是,難以檢測出在復合材料中板厚方向上遠離配置有電極的面的部分產(chǎn)生的斷裂或剝離。而且,假設將專利文獻2的技術應用于轉向架的板簧時,由于電極設置于板簧的遠離板厚方向中心的中立軸的主面,因此電極會因板簧的彎曲運動而反復產(chǎn)生較大壓縮或拉伸的應變,從而容易損傷電極。
又,專利文獻3中,由于形成為在板簧的長度方向兩端固定有一對連接器的結構,因此即便能檢測出板簧已發(fā)生導電性纖維的切斷,也無法確定該切斷發(fā)生的部位。又,專利文獻3中,在導電性纖維在板簧的長度方向上連續(xù)地延伸的結構中,在板簧的長度方向兩端固定有一對連接器,因此,即使能檢測出因導電性纖維的切斷引起的電阻變化,但當發(fā)生無纖維切斷的纖維層間的剝離時,連接器間的電阻變化較小,不易檢測出該剝離。
因此,本發(fā)明的目的在于提高裝載于鐵道車輛用轉向架的纖維強化樹脂制板簧中的斷裂或剝離的檢測精度。
解決問題的手段:
本發(fā)明的一種形態(tài)的鐵道車輛用轉向架的板簧的狀態(tài)監(jiān)視裝置,其監(jiān)視裝載于鐵道車輛用轉向架且具有含導電性強化纖維的纖維強化樹脂的板簧的狀態(tài),所述強化纖維包括在所述板簧的長度方向上延伸的強化纖維,該裝置具備:電極對,其以夾著所述板簧的形式設置于與所述板簧的長度方向及板厚方向正交的寬度方向兩側的側端面;以及測定器,其與所述電極對電性連接,測定所述板簧的電氣特性。
根據(jù)上述構成,由于在板簧的寬度方向兩側的側端面設置電極對,因此能高精度地檢測出板簧的板厚方向上遠離主面的部分產(chǎn)生的斷裂或剝離。而且,在導電性強化纖維在板簧的長度方向上延伸的結構中,設置于板簧的寬度方向兩側的側端面的電極對中,介由通過鄰接纖維的接觸形成的導電路而流有電流,因此能高精度地檢測出鄰接纖維分離的剝離。又,與將電極對設置于板簧的長度方向端面的情況相比,更容易確定板簧的長度方向上發(fā)生狀態(tài)變化的部位。而且,與將電極對配置于板簧的一側的主面的情況相比,板厚方向上從板簧的中立軸至電極對為止的距離變短,因此,因板簧彎曲而產(chǎn)生的壓縮或拉伸所導致的電極對的應變減少,從而能抑制電極對受到損傷。
發(fā)明效果:
根據(jù)本發(fā)明,能提升裝載于鐵道車輛用轉向架之纖維強化樹脂制板簧之斷裂或剝離之檢測精度。
附圖說明
圖1是具備實施形態(tài)的板簧的狀態(tài)監(jiān)視裝置的鐵道車輛用轉向架的側視圖;
圖2是將圖1所示板簧的要部放大的側視圖;
圖3是圖2的iii-iii線剖視圖;
圖4是說明圖2所示板簧的狀態(tài)監(jiān)視的原理的概念圖;
圖5是圖1所示板簧的狀態(tài)監(jiān)視裝置的框圖;
圖6是說明顯示由圖1所示前輪側的電極對得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)的圖表、和顯示由圖1所示后輪側的電極對得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)的圖表之間的關系的圖;
圖7是示出在具有與圖1所示板簧相同的結構的試驗片的疲勞試驗中測定的試驗片的電阻值和負荷次數(shù)之間的關系的圖表。
具體實施方式
以下,參照附圖說明實施形態(tài)。另外,以下的說明中,將鐵道車輛行駛的方向即車身延伸的方向定義為車輛長度方向,將與其正交的橫方向定義為車寬方向。車輛長度方向也可稱為前后方向,車寬方向也可稱為左右方向。即,鐵道車輛能向車輛長度方向的兩個方向行駛,當假設向一個方向行駛時,將行進方向的前側稱為前方,將行進方向的后側稱為后方。
圖1是具備實施形態(tài)的板簧10的狀態(tài)監(jiān)視裝置30的鐵道車輛用轉向架1的側視圖。如圖1所示,鐵道車輛用轉向架1具備用于介由成為二次懸架的空氣彈簧2支持車身20的轉向架框架3。轉向架框架3具備在左右方向即車寬方向上延伸的橫梁3a,但不具備從橫梁3a的車寬方向兩端部往前后方向即車輛長度方向延伸的側梁??諝鈴椈?設置于橫梁3a的上表面。在橫梁3a的前方及后方,沿車寬方向配置有前后一對車軸4、5,在車軸4、5的車寬方向兩側固定有車輪6、7。
在車軸4、5的車寬方向兩端部,在比車輪6、7靠車寬方向外側,設有旋轉自如地支持車軸4、5的軸承8、9,軸承8、9容納于軸箱11、12。橫梁3a的車寬方向兩端部通過軸梁式連接機構13、14與軸箱11、12連結。在橫梁3a和軸箱11、12之間,架設有在車輛長度方向上延伸的板簧10,板簧10的長度方向的中央部10a從下方彈性支持橫梁3a的車寬方向兩端部,板簧10的長度方向的一端部10b支持于軸箱11,板簧10的長度方向的另一端部10c支持于軸箱12。即,板簧10兼具一次懸架的功能和以往的側梁的功能。
在橫梁3a的車寬方向兩端部的下部,設有具有圓弧狀下表面17a的推壓構件17,推壓構件17從上方載置于板簧10的中央部10a且以可分離的形式接觸。即,推壓構件17在板簧10相對于推壓構件17并未在上下方向固定的狀態(tài)下,藉由橫梁3a的重力所產(chǎn)生的下方負荷與板簧10的上表面接觸而從上方進行推壓。又,在軸箱11、12的上端部安裝有支持構件15、16,板簧10的各端部10b、10c介由支持構件15、16由軸箱11、12從下方支持。支持構件15、16的上表面朝車輛長度方向的中央側傾斜。板簧10的各端部10b、10c也從上方載置于支持構件15、16,從而藉由來自板簧10的下方負荷與支持構件15、16的上表面自由接觸。
根據(jù)該結構,使來自車身20的負荷介由橫梁3a的車寬方向兩端部的下部的推壓構件17傳遞至板簧10的中央部。又,當前后的車輪6、7因線路不平整等產(chǎn)生高低差時,板簧10相對于推壓構件17如蹺蹺板般轉動,從而防止輪重減載。如此,藉由使轉向架行駛,使板簧10負載重復負荷。
板簧10中的中央部10a和各端部10b、10c之間的中間區(qū)域即中間部10d、10e遠離其它構件而以自由狀態(tài)配置于空中。即,中間部10d、10e的變形及移位未受到限制。因此,板簧10以中央部10a及端部10b、10c為支點,在中間部10d、10e處產(chǎn)生彈性變形。板簧10的中間部10d、10e在側視時朝中央部10a向下方傾斜,且板簧10的中央部10a位于比板簧10的端部10b、10c靠下方的位置。即,板簧10在側視時整體上形成為向下方凸出的弓形狀。而且,板簧10具有壁厚從中央部10a向端部10b、10c逐漸減少的形狀。此外,以下為了便于說明,將圖1的左側假設為行進方向,將車輪6稱為前輪,將車輪7稱為后輪。
板簧10中,在與板簧10的長度方向及板厚方向正交的寬度方向兩側的側端面10f,設有電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r。各電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r在寬度方向上夾著板簧10。電極對e0、e1f、e2f在從板簧10的中央部10a觀察時配置于前輪6側,電極對e1r、e2r在從板簧10的中央部10a觀察時配置于后輪7側。轉向架框架3裝載有介由電線與各電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r電性連接的控制器19。狀態(tài)監(jiān)視裝置30具備板簧10、電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r、及控制器19。另外,由于電極對e1f、e2f和電極對e1r、e2r以板簧10的長度方向中心為基準對稱地配置,因此以下的說明中,主要以前輪6側的電極對e0、e1f、e2f為代表進行說明。
圖2是將圖1所示板簧10的要部放大的側視圖。圖3是圖2的iii-iii線剖視圖。圖4是說明圖2所示板簧10的狀態(tài)監(jiān)視的原理的概念圖。如圖2及3所示,板簧10由多層纖維強化樹脂層積層而成,例如使用高壓釜成形等常規(guī)復合材料成形方法成形。本實施形態(tài)中,板簧10具有第一纖維強化樹脂層31、第二纖維強化樹脂層32、第三纖維強化樹脂層33及第四纖維強化樹脂層34,且這些纖維強化樹脂層按該順序從上至下排列。第三纖維強化樹脂層33的壁厚以從長度方向中央部向端部逐漸變小的形式形成,第一纖維強化樹脂層31、第二纖維強化樹脂層32及第四纖維強化層34的壁厚是固定的。
第一纖維強化樹脂層31、第二纖維強化樹脂層32及第四纖維強化樹脂層34含有具有導電性的強化纖維。具體而言,第一纖維強化樹脂層31、第二纖維強化樹脂層32及第四纖維強化樹脂層34由含有連續(xù)碳纖維的cfrp形成。第一纖維強化樹脂層31及第四纖維強化樹脂層34含有當從板簧10的主面(上表面或下表面)的法線方向觀察時,從板簧10的長度方向的一端連續(xù)地延伸至另一端的連續(xù)纖維。具體而言,第一纖維強化樹脂層31及第四纖維強化樹脂層34以碳纖維朝向板簧10的長度方向的一個方向進行取向的單方向材料作為主要積層構成。
第二纖維強化樹脂層32是具有當從板簧10的主面(上表面或下表面)的法線方向觀察時從寬度方向的一端連續(xù)至另一端的碳纖維的材料。具體而言,第二纖維強化樹脂層32以碳纖維朝向板簧10的寬度方向的一個方向進行取向的單方向材料或碳纖維縱橫取向的織物材料等作為主要積層構成。
第三纖維強化樹脂層33由含有非導電性強化纖維的frp形成。具體而言,第三纖維強化樹脂層33由含有玻璃纖維的gfrp形成。
如上所述,第一纖維強化樹脂層31、第二纖維強化樹脂層32及第四纖維強化樹脂層34含有導電性強化纖維,第三纖維強化樹脂層33不含導電性強化纖維而含有非導電性強化纖維。即,含有導電性強化纖維的層彼此的分界是第一纖維強化樹脂層31和第二纖維強化樹脂層32之間的分界。電極對e0、e1f、e2f直接安裝于第一纖維強化樹脂層31的寬度方向兩側的側端面。具體而言,電極對e0、e1f、e2f通過絲網(wǎng)印刷在第一纖維強化樹脂層31的寬度方向兩側的側端面涂布導電性油墨而形成。本實施形態(tài)中,電極對e0、e1f、e2f與第二纖維強化樹脂層32分離。
流過電極對e0、e1f、e2f的電流的導電路徑中,如圖3中以箭頭示意性所示地,存在僅由第一纖維強化樹脂層31的碳纖維形成的第一導電路徑p1、和跨越第一纖維強化樹脂層31及第二纖維強化樹脂層32這兩者的碳纖維而形成的第二導電路徑p2。由于第一纖維強化樹脂層31為單方向材料,幾乎不具有從其寬度方向的一端連續(xù)地延伸至另一端的連續(xù)纖維,因此第一導電路徑p1藉由第一纖維強化樹脂層31的多個碳纖維鄰接地彼此接觸而形成。因此,第一導電路徑p1朝向板簧10的長度方向及寬度方向通過不規(guī)則的路徑。
第二導電路徑p2由第一纖維強化樹脂層31的寬度方向一端部、第二纖維強化樹脂層32、及第一纖維強化樹脂層31的寬度方向另一端部的各碳纖維形成。即,第二導電路徑p2藉由第一纖維強化樹脂層31的碳纖維和第二纖維強化樹脂層32的碳纖維的接觸,從而通過第一纖維強化樹脂層31和第二纖維強化樹脂層32之間的分界。由于第二纖維強化樹脂層32的碳纖維具有從板簧10的寬度方向的一端連續(xù)地延伸至另一端的連續(xù)纖維,因此形成于第二纖維強化樹脂層32的導電路徑與形成于第一纖維強化樹脂層31的導電路徑相比,能以較短導電路徑供電流在板簧10的寬度方向上流動。因此,相對于在第二纖維強化樹脂層32的寬度方向上流動的電流的電阻小于相對于在第一纖維強化樹脂層31的寬度方向上流動的電流的電阻。由此,流過電極對e0、e1f、e2f的電流中,流過第二導電路徑的電流多于流過第一導電路徑的電流。
如此,由于較多電流流過的第二導電路徑p2通過第一纖維強化樹脂層31和第二纖維強化樹脂層32之間的分界,因此當?shù)谝焕w維強化樹脂層31和第二纖維強化樹脂層32之間產(chǎn)生剝離時,第二導電路徑p2的截面積減少,從而第二導電路徑p2的電阻發(fā)生明顯變化。因此,當使電流流過電極對e0、e1f、e2f而得的板簧10的電阻值大幅增加時,可判斷為發(fā)生了該剝離。
又,第一導電路徑p1中,在第一纖維強化樹脂層31內(nèi)部相互接觸的鄰接纖維彼此分離而產(chǎn)生剝離時,第一導電路徑p1的截面積減少,從而第一導電路徑p1的電阻亦發(fā)生變化。因此,藉由監(jiān)視使電流流過電極對e0、e1f、e2f而得的板簧10的電阻值的增加,亦可檢測該剝離。
剪切應力集中部的監(jiān)視用電極對e1f和彎曲應力集中部的監(jiān)視用電極對e2f設置于板簧10的中間部10d。電極對e1f、e2f設置于板簧10的中間部10d中比中央部10a靠近端部10b的位置。具體而言,剪切應力集中部的監(jiān)視用電極對e1f設置于板簧10的端部10b和中間部10d之間的分界附近。彎曲應力集中部的監(jiān)視用電極對e2f設置于比剪切應力集中部的監(jiān)視用電極對e1f靠中央部10a側。后述的溫度校正中使用的參照用電極對e0設置于板簧10中由支持構件15從下方支持的端部10b。各電極對e0、e1f、e2f由電壓測定用中央電極元件對41、和配置于板簧10的長度方向上的中央電極元件對41兩側的供電用兩側電極元件對42、43構成。各電極元件對41~43分別形成為在第一纖維強化樹脂層31的厚度方向上延伸的形狀。
如圖4所示,兩側電極元件對42、43彼此短路,且與具有電源45及電流傳感器46的電路連接。從電源45向兩側電極元件對42、43供給恒定電流i。中央電極元件對41與具有電壓傳感器47的電路連接。即,藉由電壓傳感器47檢測中央電極元件對41的電壓。狀態(tài)監(jiān)視裝置30具備向兩側電極元件對42、43供給恒定電流的電源45、以及檢測中央電極元件對41的電壓的電壓傳感器47。在纖維強化樹脂制板簧10中,供給至兩側電極元件對42、43的電流的分布(圖4的虛線)在板簧10的長度方向上某種程度地擴展。因此,板簧10的長度方向上的兩側電極元件對42、43之間的區(qū)域流有較多電流,電流集中于板簧10的中央電極元件對41所夾部分。
圖5是圖1所示的板簧10的狀態(tài)監(jiān)視裝置30的框圖。如圖5所示,分別單獨地檢測電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r各自的電壓的電壓傳感器47與狀態(tài)監(jiān)視裝置30的控制器19連接。圖5的各電壓傳感器47中所記載的各符號v0、v1f、v2f、v1r、v2r表示由各電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r檢測出的各電壓值??刂破?9具備測定部51、校正部52、以及判定部53。測定部51基于來自電壓傳感器47的信號測定作為板簧10的電氣特性的值的電阻值r。具體而言,由于供給至各電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r的電流值i是固定的,因此測定部51通過將電壓傳感器47所檢測出的各電壓值v0、v1f、v2f、v1r、v2r除以恒定電流值i,以此求出各電極對e0、e1f、e2f、e1r、e2r所夾的各部分的電阻值r0、r1f、r2f、r1r、r2r。
校正部52進行如下校正,即,從測定部51基于來自電極對e1f、e1r、e2f、e2r的信號測定的電阻值r1f、r2f、r1r、r2r中,除去根據(jù)軌道干擾的成分及根據(jù)溫度變化的成分。該校正的具體內(nèi)容將于下文敘述。判定部53判定經(jīng)校正部52校正的電阻值r1f、r2f、r1r、r2r是否超過規(guī)定的閾值rth。此時,判定部53為了除去干擾(noise)而對電阻值r1f、r2f、r1r、r2r進行公知的平滑化處理(例如,移動平均)。判定部53在電阻值r1f、r2f、r1r、r2r不超過規(guī)定的閾值rth時,不向警告裝置54發(fā)送信號,當電阻值r1f、r2f、r1r、r2r超過規(guī)定的閾值rth時,向警告裝置54發(fā)送信號。警告裝置54收到該信號后,藉由警告顯示及警告音中的至少一者發(fā)出警告。另外,警告裝置54設置于鐵道車輛的駕駛室,但亦可設置于轉向架1。又,
圖6是說明顯示由圖1所示前輪6側的電極對e1f(第一電極對)得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)的圖表、和顯示由圖1所示后輪7側的電極對e1r(第二電極對)得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)的圖表之間的關系的圖式。如圖6所示,如果沖擊(例如,當轉向架通過分岔口時等產(chǎn)生的沖擊)從軌道傳遞至行駛中的轉向架1,則板簧10會產(chǎn)生負載變動,由電極對e1f、e1r得到的電阻值會產(chǎn)生脈沖狀的壓阻變動而成為軌道干擾。此時,來自軌道的沖擊輸入至前輪6后遲些輸入至后輪7,因此,由后輪7側的電極對e1r得到的電阻值產(chǎn)生脈沖狀的壓阻變動的時間t2晚于由前輪6側的電極對e1f得到的電阻值產(chǎn)生脈沖狀的壓阻變動的時間t1。該延遲時間δt(=t2-t1)是將前輪6的中心和后輪7的中心之間的距離除以車輛的行駛速度而得到的時間。
因此,校正部52使由后輪7側的電極對e1r得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)的時間軸以提早延遲時間δt的形式偏移,并從由前輪6側的電極對e1f得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)減去由后輪7側的電極對e1r得到的電阻值的時序數(shù)據(jù),從而對由前輪6側的電極對e1f得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)進行校正。由此,通過抵消,從由前輪6側的電極對e1f得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)中除去因軌道干擾引起的壓阻變動成分。
又,校正部52在對由后輪7側的電極對e1r得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)進行校正時,亦可使由前輪6側的電極對e1f得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)的時間軸以按延遲時間δt延遲的形式偏移,并從由后輪7側的電極對e1r得到的電阻值的時序數(shù)據(jù)減去由前輪6側的電極對e1f得到的電阻值的時序數(shù)據(jù),以此進行校正。另外,從由電極對e1f、e1r以外的電極對e2f、e2r得到的電阻值中除去軌道干擾時,亦可進行與上述相同的校正。
又,板簧10的電阻還會根據(jù)板簧10自身的溫度變化而變動,因此校正部52如下所述進行校正,即,將由電極對e0(副電極對)得到的電阻值作為參照值使用,從由電極對e1f、e1r、e2f、e2r(主電極對)得到的電阻值中,除去因溫度變化引起的電阻變動成分。與板簧10的設置有監(jiān)視用電極對e1f、e1r、e2f、e2r的部位相比,板簧10的設置有參照用電極對e0的部位在板簧10發(fā)生彈性變形時產(chǎn)生的應力較小。本實施形態(tài)中,由于設置有參照用電極對e0的板簧10的端部10b由支持構件15支持,因此幾乎不會發(fā)生因負載變動引起的壓阻變動。
因此,校正部52從由監(jiān)視用電極對e1f、e1r、e2f、e2r得到的電阻值減去由參照用電極對e0得到的電阻值,從而分別校正由監(jiān)視用電極對e1f、e1r、e2f、e2r得到的電阻值。由此,從由監(jiān)視用電極對e1f、e1r、e2f、e2r得到的電阻值中,除去因溫度變化引起的電阻變動成分。
圖7是示出在具有與圖1所示板簧相同的結構的試驗片的疲勞試驗中測定的試驗片的電阻值和負荷次數(shù)之間的關系的圖表。圖7的圖表中,橫軸表示試驗片上產(chǎn)生重復負載的負荷的次數(shù),縱軸表示測定的試驗片的電阻值。根據(jù)該圖表,在負荷次數(shù)變多之前,電阻值以比規(guī)定的閾值rth小的值以較小的變動進行推移。而且,當負荷次數(shù)達到n1時,電阻值上升而超過閾值rth且電阻值的變動也增大。此時,雖可認為試驗片內(nèi)部產(chǎn)生較小剝離等,但在同時實施的超聲波探傷的觀察中,未能看出產(chǎn)生剝離。而且,當負荷次數(shù)達到n2時,電阻值進一步上升且電阻的變動也進一步增加。此時,在同時實施的超聲波探傷的觀察中,確認產(chǎn)生剝離。即,根據(jù)基于電阻值的狀態(tài)監(jiān)視,還能提前檢測出在超聲波探傷中無法檢測的狀態(tài)變化,能適宜地檢測出板簧斷裂的征兆。
根據(jù)以上說明的結構,由于在板簧10的寬度方向兩側的側端面10f設置電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r,因此能高精度地檢測出板簧10的在板厚方向上遠離主面(上表面或下表面)的部分產(chǎn)生的斷裂或剝離。而且,在碳纖維在板簧10的長度方向上延伸的結構中,在設置于板簧10的寬度方向兩側的側端面10f的電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r中,介由通過鄰接纖維的接觸形成的導電路而流有電流,因此能高精度地檢測出鄰接纖維分離的剝離。又,與將電極對設置于板簧10的長度方向端面的情況相比,容易確定板簧10的長度方向上發(fā)生狀態(tài)變化的部位。而且,與將電極對配置于板簧10的一側的主面的情況相比,由于板厚方向上從板簧10的中立軸至電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r為止的距離變短,因此,因板簧10彎曲產(chǎn)生的壓縮或拉伸所導致的電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r的應變減少,能抑制電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r受損。根據(jù)以上所述,在裝載于鐵道車輛用轉向架1的纖維強化樹脂制板簧10中,易于確定發(fā)生狀態(tài)變化的部位,能抑制電極的損傷、提升剝離的檢測精度。
又,由于電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r設置于第一纖維強化樹脂層31的側端面,第二纖維強化樹脂層32的寬度方向的電阻小于第一纖維強化樹脂層31的寬度方向的電阻,因此電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r的電流介由第一纖維強化樹脂層31流至第二纖維強化樹脂層32。即,流過電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r的電流的導電路徑通過第一纖維強化樹脂層31和第二纖維強化樹脂層32之間的分界,因此,當發(fā)生層間剝離時,能使由測定部51測定的板簧10的電阻值產(chǎn)生明顯變化。因此,能高精度地檢測出板簧10上產(chǎn)生的層間剝離。又,判定器53對測定部51所測定的電阻值超過閾值rth的情況進行判定,因此可藉由閾值判定容易地掌握板簧10異常的征兆。
又,電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r具有電壓測定用中央電極元件對41、以及配置于中央電極元件對41兩側且供給有恒定電流的兩側電極元件對42、43,測定器51基于中央電極元件對41的電壓,測定板簧10的相應部位的電阻值,因此能高靈敏度地檢測板簧10的狀態(tài)變化。詳細而言,在纖維強化樹脂制板簧10中,由于供給至兩側電極元件對42、43的電流的分布在板簧10的長度方向上某種程度地擴展,因此板簧10的長度方向上的兩側電極元件對42、43之間的區(qū)域流有較多電流,能使電流集中于板簧10的中央電極元件對41所夾部分。因此,當板簧10的中央電極元件對41所夾部分產(chǎn)生電阻變化時將得到較大電壓變化,從而能高靈敏度地檢測出板簧10的狀態(tài)變化。
又,由于監(jiān)視用電極對e1f、e1r、e2f、e2r設置于板簧10中的中央部10a和端部10b、10c之間的中間部10d、10e,且設置于板簧10的應力容易作用的部位,因此能快速檢測出板簧10上產(chǎn)生的狀態(tài)變化。又,由于監(jiān)視用電極對e1f、e1r設置于具有壁厚從中央部10a向端部10b、10c減少的形狀的板簧10的中間部10d、10e中比中央部10a靠近端部10b、10c的位置,且由于剪切應力引起的板簧10的狀態(tài)變化容易始于板簧10中壁厚較薄且未得到支持處,因此能快速檢測出因剪切應力引起的板簧10的狀態(tài)變化。
又,由于電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r由導電性油墨形成,導電性油墨自身具有彈力,因此能抑制因板簧10的彎曲運動引起的電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r的應變所導致的電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r的損傷。
此外,本發(fā)明并不限于上述實施形態(tài),可在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)對其結構進行變更、追加、或刪除。例如,電極對e0、e1f、e1r、e2f、e2r亦可不與第二纖維強化樹脂層32分離,而是架設于第一纖維強化樹脂層31和第二纖維強化樹脂層32這兩者的側端面。又,上述實施形態(tài)中,雖作為由測定部51測定的電氣特性的值而測定電阻值,但亦可測定電壓值來代替電阻值。又,雖參照用電極對e0設置于板簧10的一端部10b,但亦可設置于另一端部10c或中央部10a。
符號說明:
e0:參照用電極對
e1f、e1r、e2f、e2r:監(jiān)視用電極對
1:轉向架
6、7:車輪
10:板簧
10a:中央部
10b、10c:端部
10d、10e:中間部
10f:側端面
11、12:軸箱
17:推壓構件
30:狀態(tài)監(jiān)視裝置
31:第一纖維強化樹脂層
32:第二纖維強化樹脂層
41:中央電極元件對
42、43:兩側電極元件對
51:測定部(測定器)
52:校正部(校正器)
53:判定部(判定器)。