能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓及其列車車軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，包括螺栓體和設(shè)置在螺栓體上的無線測溫模塊以及無線傳輸天線，所述無線測溫模塊中設(shè)置有溫度傳感器和取得所述溫度傳感器測量的數(shù)值、并將其轉(zhuǎn)換為無線信號發(fā)送出去的無線傳輸及控制單元；所述無線傳輸及控制單元與所述溫度傳感器電連接或者所述溫度傳感器集成在所述無線傳輸及控制的芯片內(nèi)；所述天線設(shè)置在所述螺栓頭外表面，并通過線纜與所述無線測溫模塊的射頻端口連接。本發(fā)明還涉及一種使用上述螺栓的車軸。實(shí)施本發(fā)明的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，具有以下有益效果：由于溫度傳感器設(shè)置在在安裝螺栓的螺栓體中，其測量的溫度準(zhǔn)確，且不會(huì)受到環(huán)境溫度和列車運(yùn)行速度的影響。
【專利說明】能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓及其列車車軸
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及緊固件，更具體地說，涉及一種能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓及其列車車軸。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多設(shè)備或部件中，由于其快速轉(zhuǎn)動(dòng)，可能由于摩擦發(fā)熱，使得其工作時(shí)的溫度成為一個(gè)極為重要的指標(biāo)。例如，鐵路車輛在快速運(yùn)行時(shí)，由于軸承故障、軸承異常高溫會(huì)導(dǎo)致車輛熱軸、甚至發(fā)生熱切軸事故。紅外線軸溫探測系統(tǒng)是發(fā)現(xiàn)鐵路車輛熱軸，防止熱切軸事故，保證鐵路運(yùn)輸安全的重要設(shè)備。但由于列車運(yùn)行的特殊環(huán)境，現(xiàn)有的紅外軸溫探測系統(tǒng)常因天氣、設(shè)備自身缺陷等原因出現(xiàn)故障，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性差，熱軸誤報(bào)率高、熱軸兌現(xiàn)率低，運(yùn)行和維護(hù)成本偏高。近年來隨著RFID技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過射頻識別技術(shù)將無線傳輸和溫度傳感技術(shù)相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)無線測溫已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。但是現(xiàn)有的帶溫度傳感器的無源RFID電子標(biāo)簽只能貼在列車軸承箱或軸承端蓋的外表面，只能檢測到其外表面的溫度，該檢測溫度隨外部環(huán)境溫度及列車行駛的速度有很大的化，不能準(zhǔn)確地測量車輛在高速行駛時(shí)軸承和車軸的溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述只能檢測部件外部溫度、由于受環(huán)境溫度和移動(dòng)速度的影響而不準(zhǔn)確的缺陷，提供一種能夠檢測部件內(nèi)部溫度、不會(huì)受到環(huán)境溫度和速度的影響的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓及其列車車軸。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，包括螺栓體和設(shè)置在螺栓體上的無線測溫模塊以及無線傳輸天線，所述無線測溫模塊中設(shè)置有溫度傳感器和取得所述溫度傳感器測量的數(shù)值、并將其轉(zhuǎn)換為無線信號發(fā)送出去的無線傳輸及控制單元；所述無線傳輸及控制單元與所述溫度傳感器電連接或者所述溫度傳感器集成在所述無線傳輸及控制的芯片內(nèi)；所述天線設(shè)置在所述螺栓頭外表面，并通過線纜與所述無線測溫模塊的射頻端口連接。
[0005]更進(jìn)一步地，所述安裝螺栓的軸向中心位置上設(shè)置有經(jīng)過所述螺栓頭和所述螺栓體的盲孔，所述盲孔的末端位于所述螺栓的螺桿上，所述溫度傳感器或所述集成溫度傳感器的無線傳輸及控制芯片設(shè)置在所述盲孔末端。
[0006]更進(jìn)一步地，所述天線設(shè)置在所述螺栓頭頂部外表面；還包括用于保護(hù)所述天線、覆蓋在所述天線上且粘接在所述螺栓頭上的塑料防護(hù)套。
[0007]更進(jìn)一步地，所述螺栓頭頂部外表面設(shè)置有與所述天線外形適配的凹陷，所述天線設(shè)置在所述凹陷中。
[0008]更進(jìn)一步地,所述天線是在天線基板上制作的抗金屬反射的超高頻微帶天線；所述天線基板的頂面和底面均設(shè)置有銅箔面，其一面為所述天線的輻射面，其另一面為所述天線的反射面。[0009]更進(jìn)一步地，所述輻射面包括第一輻射銅箔面和第二輻射銅箔面；所述第一輻射銅箔面鋪滿所述天線基板的輻射面且在所述天線基板邊緣留有一缺口，所述第二輻射銅箔面鋪設(shè)在所述缺口位置且與所述第一輻射銅箔面相互絕緣；所述反射面包括第一反射面和被所述第一反射面包圍的、位于所述天線基板中心位置的孤島；所述第二輻射面通過設(shè)置在其上的至少一個(gè)過孔與所述第一反射面連接；所述第一輻射銅箔面通過設(shè)置在所述天線基板中心位置的過孔與所述反射面的孤島連接，所述第一輻射銅箔面還通過設(shè)置在所述天線基板邊緣并且與所述第二輻射面上的過孔關(guān)于天線基板的中心對稱的位置的至少一個(gè)過孔與所述第一反射面連接。
[0010]更進(jìn)一步地，連接所述天線和無線傳輸及控制單元或集成溫度傳感器的無線傳輸及控制的芯片的線纜包括設(shè)置在PCB電路板同一面或不同面的兩條銅箔線；所述銅箔線分別經(jīng)過設(shè)置在所述反射面的孤島上的焊盤和設(shè)置在所述第一反射面的焊盤與所述天線連接。
[0011]更進(jìn)一步地，所述天線還包括用于調(diào)節(jié)所述天線阻抗的阻抗調(diào)節(jié)單元，所述阻抗調(diào)節(jié)單元是至少一個(gè)跨接在所述第一輻射銅箔面和第二輻射銅箔面上的電容。
[0012]更進(jìn)一步地，所述盲孔中設(shè)置有用于固定所述溫度傳感器或集成溫度傳感器的無線傳輸及控制的芯片和線纜的封膠。
[0013]更進(jìn)一步地，所述螺栓頭的六角頭的側(cè)面上有至少一個(gè)用于穿過施封鎖鋼絲的通孔。
[0014]更進(jìn)一步地，所述用于穿過施封鎖鋼絲的通孔偏離螺栓的中心位置，所述通孔不與所述盲孔相交且不與所述凹陷相交。
[0015]在本發(fā)明中，還涉及一種列車車軸，包括用于固定列車軸承端蓋的安裝螺栓，所述安裝螺栓是上述任意一項(xiàng)所述的安裝螺栓。
[0016]實(shí)施本發(fā)明的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓及其列車車軸，具有以下有益效果:由于溫度傳感器設(shè)置在在安裝螺栓的螺栓體中，通過螺栓伸入到設(shè)備(列車車軸)內(nèi)部，其測得的溫度就不是車軸表面和軸承外表面的溫度，而是車軸內(nèi)部的溫度；同時(shí)，由于天線設(shè)置在螺栓頭的外表面，因此不會(huì)受到金屬屏蔽，可以將其測得的溫度發(fā)送出去。因此其測得的溫度準(zhǔn)確，且不會(huì)受到環(huán)境溫度和列車運(yùn)行速度的影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓及其車軸實(shí)施例中的安裝螺栓的結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2是所述實(shí)施例中分立的溫度傳感器和無線傳輸單元的電路示意圖；
圖3是所述實(shí)施例中另一種集成溫度傳感器和無線傳輸及控制單元的無線傳輸模塊示意圖；
圖4是所述實(shí)施例安裝螺栓的另一種結(jié)構(gòu)；
圖5A是所述實(shí)施例中未設(shè)置無線傳輸模塊的螺栓結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖；
圖5B是圖5A的俯視圖；
圖6是所述實(shí)施例中安裝螺栓的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是所述實(shí)施例中安裝螺栓的另一種結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是所述實(shí)施例中安裝螺栓的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9A是所述實(shí)施例中未設(shè)置無線傳輸模塊的螺栓結(jié)構(gòu)的側(cè)面示意圖；
圖9B是圖9A的俯視圖；
圖10是所述實(shí)施例中天線福射面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11是所述實(shí)施例中天線反射面的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12是所述實(shí)施例中用作線纜的線路板頂面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖13是所述實(shí)施例中用作線纜的線路板底面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖14是所述實(shí)施例安裝螺栓的無線測溫模塊的另一種實(shí)施情況；
圖15是所述實(shí)施例安裝螺栓的無線測溫模塊的又一種實(shí)施情況。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1所示，在本發(fā)明能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓栓及其車軸實(shí)施例中，該安裝螺栓包括螺栓體(包括外六角螺栓頭1、螺桿2以及位于六角螺栓頭I上的2個(gè)用于施封鎖的通孔5)和設(shè)置在螺栓體上的無線測溫模塊6以及無線傳輸天線7、覆蓋在上述天線7上并將其固定在螺栓頭I外表面的天線防護(hù)套8，其中無線測溫模塊6包括溫度傳感器61、無線傳輸及控制單元62以及它們之間的電連接線纜63 (請參見圖2)。
[0021]如圖2所示，無線測溫模塊6可以是用分立的溫度傳感器61、無線傳輸及控制芯片62的組合，也可以是如圖3所示的集成溫度傳感器的無線傳輸及控制芯片。溫度傳感器61與無線傳輸及控制單元62電連接，無線傳輸及控制單元62與天線7電連接。可選擇地，為了更好地使天線7與無線傳輸及控制單元62阻抗匹配，可以在無線傳輸及控制單元62與天線7之間的電連接線64上并連不少于I個(gè)電容65。
[0022]如圖4所示，為了方便標(biāo)簽天線的固定和防護(hù)，可以在螺栓的六角頭上面加工一個(gè)凹陷4 (如圖5A和圖5B所示)，該凹陷4的形狀與天線7的形狀相適配，便于把標(biāo)簽天線7放置在凹陷4內(nèi)，天線防護(hù)套8覆蓋在天線7上并將其固定在螺栓頭I外表面。
[0023]如圖6所示，為了使溫度傳感器與螺栓更好接觸和測量螺栓的溫度，把無線溫度檢測模塊設(shè)置在天線的下面直接與螺栓接觸，可以在螺栓的六角頭上面加工一個(gè)凹陷4(如圖5 A和圖5B所示)，該凹陷4的形狀與天線7的形狀相適配，便于把標(biāo)簽天線7放置在凹陷4內(nèi)，天線防護(hù)套8覆蓋在天線7上并將其固定在螺栓頭I外表面。
[0024]如圖7所示，在本發(fā)明用于列車車軸端蓋的安裝螺栓及其車軸實(shí)施例中，該安裝螺栓包括外六角螺栓頭1、螺桿2、盲孔3、無線測溫模塊6、天線7、連接無線測溫模塊6和天線7的兩條饋線64以及覆蓋在上述天線7上并將其固定在螺栓頭I外表面的天線防護(hù)套8。此外，在盲孔3內(nèi)填充的耐高溫且導(dǎo)熱性能良好的灌封膠9、六角螺栓頭I外部的天線防護(hù)套8粘接在螺栓頭I的頂面，并將天線7固定在其頂面上。盲孔3位于在螺栓頭I和螺栓體2的軸線方向的中心位置，盲孔3較深，貫穿螺栓頭I并貫穿大半個(gè)螺桿2，達(dá)到螺桿2的底部(但是，不會(huì)貫穿螺桿2);天線7的兩個(gè)輸入端分別通過兩條饋線64連接到無線測溫模塊6的兩個(gè)射頻端口的管腳或連接到一個(gè)射頻管腳和一個(gè)GND管腳上。把饋線64和無線測溫模塊6放入盲孔3中，無線測溫模塊6應(yīng)盡量伸入到盲孔3最底部，天線7留在螺栓頭I的外面。往盲孔3中填充耐高溫的導(dǎo)熱灌封膠9，填充足量的灌封膠9，至少讓灌封膠9包住或觸及無線測溫模塊6。用天線防護(hù)套8把標(biāo)簽天線7固定在螺栓頭的六角頭端面上。
[0025]在本實(shí)施例中，如圖8、圖9A和圖9B所示，為了方便天線的固定和防護(hù)，可以在螺栓的六角頭上面加工一個(gè)凹陷4，該凹陷4的形狀與天線7的形狀相適配，便于把天線7放置在凹陷4內(nèi)。
[0026]天線7是能抵抗金屬反射的超高頻微帶天線，比螺栓頭I的六角頭端面略小一點(diǎn)。天線7的上面是天線的輻射面，天線的下面是天線的反射面。在天線反射面的中心位置有兩個(gè)焊盤，其中一個(gè)焊盤連接到反射面，另一個(gè)焊盤與反射面隔離，但是該焊盤上有至少一個(gè)過孔，通過該過孔把該焊盤連接到天線的輻射面。此外，在一些情況下天線7上也可以設(shè)計(jì)有阻抗匹配電路，使天線7的阻抗與無線測溫模塊6的射頻端口相匹配。天線7的基板材料要選要選用高頻PCB板或陶瓷基材。天線7在尺寸允許的范圍內(nèi)可以做成各種形狀，可以是圓形、方形、長方形、其它特異形狀等，只要天線的尺寸、阻抗匹配、天線增益以及無線傳輸距離達(dá)到要求均可。天線7平放在螺栓頭I的六角頭的端面上，其反射面面向螺栓，輻射面向外，便于接收和反射電磁波。通過天線防護(hù)套8把天線7固定在螺栓的六角頭端面上。
[0027]在本實(shí)施例中，饋線64有多種實(shí)現(xiàn)方式，可以是在PCB板上的兩條金屬導(dǎo)線或微帶線，或雙絞線或同軸線或兩條平行導(dǎo)線。這些線的功能相同，但阻抗不同，需要視情況在天線7上進(jìn)行不同的阻抗匹配。饋線64的長度比盲孔3略短一點(diǎn)，要求能夠使無線測溫模塊6能伸入到盲孔3的底部，但不要冗長。
[0028]導(dǎo)熱灌封膠9是能承受待測物體的高溫和低溫、能固化且熱傳導(dǎo)性能良好的灌封膠，灌封膠的用量至少需要使盲孔3的填膠深度達(dá)到無線測溫模塊6的高度，灌封膠9要包裹或觸及到無線測溫模塊6。灌封膠9固化后起導(dǎo)熱作用和固定無線測溫模塊6、固定饋線64的作用。
[0029]天線防護(hù)套8采用很堅(jiān)硬的塑料外殼，天線防護(hù)套8包住天線7并與螺栓頭I的六角頭端面粘接在一起對天線7進(jìn)行固定和防護(hù)。天線防護(hù)套8是不會(huì)對超高頻電磁波產(chǎn)生屏蔽、干擾、衰減或吸收的、能承受高低溫和強(qiáng)紫外線、油污等惡劣環(huán)境、硬度高、抗振能力強(qiáng)的塑料，能與螺栓頭I的六角頭端面牢固地粘結(jié)起來。
[0030]在本實(shí)施例中，該螺栓是用于鐵路車輛軸溫檢測的，因此以鐵路車輛軸溫檢測為例進(jìn)行說明。如圖8所示，在本實(shí)施例中，安裝螺栓是用于固定列車軸承端蓋的軸端螺栓，饋線采用在長條狀的PCB板641上鋪銅的金屬導(dǎo)線，這兩根饋線分別布置在PCB板641的上面(左面)和下面(右面)，無線測溫模塊6設(shè)置在PCB板641的上面靠近PCB板的一端，與饋線相連，PCB板641的另一端的上、下兩面各有一個(gè)焊接點(diǎn)，通過這兩個(gè)焊接點(diǎn)把PCB饋線連接到天線的兩個(gè)輸入端上。焊接點(diǎn)不僅起電連接天線7和PCB板641上的饋線的作用，還起機(jī)械連接天線7和PCB板641的作用，使這兩個(gè)部件結(jié)合在一起形成一個(gè)標(biāo)簽部件。把上述無線測溫模塊6放入盲孔3后，需要在盲孔3內(nèi)填充耐高溫且導(dǎo)熱性能良好的灌封膠9，為了節(jié)約成本，不必把盲孔3內(nèi)填滿灌封膠9，灌封膠9的用量需要使填膠的深度達(dá)到無線測溫模塊6的高度，灌封膠包裹或觸及無線測溫模塊6。灌封膠9固化后起加強(qiáng)熱傳導(dǎo)和固定PCB饋線的作用。在圖9A和圖9B中，軸端安裝螺栓的六角頭端面有一個(gè)凹陷4，把天線7放入凹陷4中，然后再把六角頭端面封上塑料防護(hù)罩8。這樣把整個(gè)標(biāo)簽安裝在螺栓內(nèi)，螺栓對標(biāo)簽形成一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的保護(hù)外殼，有利于標(biāo)簽的抗振、抗摔、抗碰撞、抗人為破壞，提高標(biāo)簽的安全性、可靠性。
[0031]在本實(shí)施例中，軸端安裝螺栓的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖10所示。為了加強(qiáng)對天線7的防護(hù)能力，把軸端安裝螺栓的六角頭端面開一個(gè)凹陷4，凹陷4的直徑比螺栓的六角頭的內(nèi)切圓略小一點(diǎn)，凹陷4的深度與天線7的厚度相近，可以比天線7的厚度略淺一點(diǎn)或略深一點(diǎn)，便于把天線7放入到凹陷4內(nèi)；在軸端安裝螺栓的軸向中心鉆出盲孔3，盲孔3較深，可以達(dá)到螺桿2的底部；在軸端螺栓頭I的六角頭的兩個(gè)側(cè)面上各有一個(gè)用于穿過施封鎖鋼絲的通孔5 (如圖9A和圖9B所示)，通孔5要偏離螺栓I的中心位置，避開盲孔3，不能與盲孔3相交，并且避開軸端螺栓的六角頭上面的凹陷4，不能與凹陷4相交。
[0032]在本實(shí)施例中，天線7的基板選用TRF4.1高頻板，天線外形為圓形，其直徑比螺栓的六角頭上的凹陷4的直徑略小一點(diǎn)。在基板的上、下兩面(即基板的頂層top layer和底層bottom layer)鋪銅,下面作為反射面,上面作為福射面。如圖10所示,在標(biāo)簽天線的福射面上，有一大塊的圓形的鋪銅，是第一輻射銅箔面71，是天線輻射主體，其直徑與基板等大或比基板的直徑略小一點(diǎn)，其右邊有一凹形缺口，在缺口內(nèi)另有一小塊的弧形的鋪銅，是第二輻射銅箔面74。在第一輻射銅箔面71的中心有一個(gè)小金屬化過孔72與天線下面的一個(gè)焊盤相連，在第一輻射銅箔面71的左邊有幾個(gè)小金屬化過孔73與天線的反射面相連。在第二輻射銅箔面74的中間有幾個(gè)小金屬化過孔75與天線的反射面相連，在第二輻射銅箔面74的上下兩頭各有一個(gè)阻抗匹配器件651、652與第一輻射銅箔面71相連。阻抗匹配器件651、652是可選器件，通常是電容，當(dāng)標(biāo)簽的天線和PCB饋線以及芯片的射頻端口的阻抗無法匹配時(shí)，就需要用它們進(jìn)行標(biāo)簽的阻抗匹配。
[0033]如圖11所示，在標(biāo)簽天線的反射面上，有一大塊的圓形的鋪銅，是第一反射面78，是天線反射主體，其直徑與基板等大或比基板的直徑略小一點(diǎn)，在其中央位置有兩個(gè)長圓形的焊盤，其中一個(gè)焊盤是孤立的，其四周沒有鋪銅(即孤島7A)，該焊盤的中心有一個(gè)金屬化過孔72連接到標(biāo)簽天線的第一輻射銅箔面71 ;另一個(gè)焊盤7B直接與第一反射面78相連。第一反射面78的左、右兩邊各有一些金屬化過孔73、75分別與天線上面的第一輻射銅箔面71、第二輻射銅箔面74相連。天線下面的兩個(gè)焊盤7A、7B分別與長條狀PCB板641上的兩個(gè)焊盤焊接在一起，焊接點(diǎn)電連接天線7的兩個(gè)焊盤和PCB饋線的作用,還起機(jī)械連接天線7和PCB板641的作用，使這兩個(gè)部件結(jié)合在一起形成一個(gè)標(biāo)簽。
[0034]如圖12、13所示，標(biāo)簽芯片RFID標(biāo)簽芯片6焊接在長條狀PCB板641上面(左面)的一端，上面的一條饋線642直接連接到RFID標(biāo)簽芯片6的一個(gè)射頻端口，RFID標(biāo)簽芯片6的另一個(gè)射頻端口連接另一條導(dǎo)線643，并通過距離該管腳不遠(yuǎn)的一個(gè)金屬化過孔644或幾個(gè)金屬化過孔組合644連接到PCB板下面(右面)的導(dǎo)線645上，形成另一條饋線通道。在PCB板641的另一端，在PBC的上面和下面各有一個(gè)焊盤646、647，各自與兩條饋線642和645相連。PCB兩邊的焊盤646、647分別焊接到天線的兩個(gè)焊盤。PCB板641的長度比盲孔3的深度略短一點(diǎn)，其寬度比盲孔3的直徑略小一點(diǎn)，使PCB板上的標(biāo)簽芯片能插入到盲孔3的底部。
[0035]圖14是用分立的溫度傳感器和無線傳輸及控制芯片組合的無線測溫模塊的另一實(shí)施例，把溫度傳感器61設(shè)置在PCB板641的底端，而把無線傳輸及控制芯片62設(shè)置在PCB板641的頂端并靠近天線，溫度傳感器61和無線傳輸及控制芯片62電連接，無線傳輸及控制芯片62的射頻端口通過連線642、645連接到天線7上。溫度傳感器61伸入到盲孔3的底部，需要在盲孔3內(nèi)填充耐高溫且導(dǎo)熱性能良好的灌封膠9，為了節(jié)約成本，不必把盲孔3內(nèi)填滿灌封膠9，灌封膠9的用量需要使填膠的深度達(dá)到溫度傳感器61的高度，灌封膠包裹或觸及溫度傳感器61。灌封膠9固化后起加強(qiáng)熱傳導(dǎo)和固定PCB板641的作用。在圖14中，軸端安裝螺栓的六角頭端面有一個(gè)凹陷4，把天線7放入凹陷4中，然后再把六角頭端面封上塑料防護(hù)罩8。
[0036]圖15是用分立的溫度傳感器和無線傳輸及控制芯片組合的無線測溫模塊的又一實(shí)施例，把溫度傳感器61設(shè)置在PCB板641的底端，而把無線傳輸及控制芯片62設(shè)置在天線7上，溫度傳感器61和無線傳輸及控制芯片62電連接，無線傳輸及控制芯片直接連接到天線7上。溫度傳感器61伸入到盲孔3的底部，需要在盲孔3內(nèi)填充耐高溫且導(dǎo)熱性能良好的灌封膠9，為了節(jié)約成本，不必把盲孔3內(nèi)填滿灌封膠9，灌封膠9的用量需要使填膠的深度達(dá)到溫度傳感器61的高度，灌封膠包裹或觸及溫度傳感器61。灌封膠9固化后起加強(qiáng)熱傳導(dǎo)和固定PCB板641的作用。在圖14中，軸端安裝螺栓的六角頭端面有一個(gè)凹陷4，把天線7放入凹陷4中，然后再把六角頭端面封上塑料防護(hù)罩8。
[0037]在圖14和圖15的實(shí)施例中，把分立的溫度傳感器和無線傳輸及控制芯片分開，使溫度傳感器設(shè)置在需在檢測溫度的位置，而把無線傳輸及控制芯片設(shè)置在天線上或靠近天線，可以避免因?yàn)闊o線傳輸及控制芯片與天線之間的電連接線纜過長而導(dǎo)致無線傳輸?shù)膿p耗和干擾過大，傳輸距離縮短。
[0038]由于在螺栓上鉆盲孔3并在螺栓的六角頭部位加工凹陷4，降低了螺栓的機(jī)械強(qiáng)度。為了使螺栓的機(jī)械性能滿足《TBT1479-1991鐵道車輛車軸軸端螺栓》標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要提高螺栓材料的強(qiáng)度等級。在本實(shí)施例中，原來的軸端螺栓的強(qiáng)度等級是6.8級，因此選用
8.8級強(qiáng)度的材料加工標(biāo)簽的螺栓，這樣可確保在加工完螺栓的盲孔和凹陷后，螺栓的等效機(jī)械強(qiáng)度不低于原來的軸端螺栓的機(jī)械強(qiáng)度。這種方法可以使螺栓的機(jī)械性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0039]在本發(fā)明的實(shí)施例中，集成溫度傳感器的無線測溫模塊采用的是帶有溫度傳感器的無源RFID標(biāo)簽芯片，所述RFID標(biāo)簽芯片不僅有一般RFID標(biāo)簽芯片的功能，還集成有溫度傳感器，它能把由標(biāo)簽天線接收的電磁波轉(zhuǎn)換成電能為自己供電，能接收和響應(yīng)由標(biāo)簽閱讀器發(fā)送的工作指令，能測量芯片的溫度并把溫度測量數(shù)據(jù)和芯片內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)由標(biāo)簽天線返回到標(biāo)簽閱讀器；RFID標(biāo)簽芯片有兩個(gè)射頻管腳或有一個(gè)射頻管腳和一個(gè)GND管腳。
[0040]實(shí)施例中為了適應(yīng)列車高速行駛時(shí)快速通過地面標(biāo)簽閱讀器天線電磁場區(qū)的應(yīng)用需求，采用列車軸溫檢測專用的無源超高頻溫度檢測RFID電子標(biāo)簽芯片。當(dāng)由上述螺栓構(gòu)成的標(biāo)簽經(jīng)過地面標(biāo)簽閱讀器天線的電磁場區(qū)時(shí)，標(biāo)簽芯片被激活并快速測量芯片的溫度，然后把測量的溫度數(shù)據(jù)和芯片內(nèi)存儲(chǔ)的關(guān)于車軸、軸承、輪對、標(biāo)簽安裝位置以及溫度報(bào)警閾值等信息快速、可靠地傳輸?shù)降孛鏄?biāo)簽閱讀器，能適應(yīng)鐵路車輛快速行駛時(shí)的快速測溫和數(shù)據(jù)傳輸要求。
[0041]當(dāng)把本實(shí)施例的安裝螺栓安裝到列車車軸端頭，螺栓伸入到車軸內(nèi)與車軸緊密接觸，由于螺栓有良好的導(dǎo)熱性能，因此車軸端頭的溫度能很好地傳導(dǎo)到溫度傳感器上，使溫度傳感器能準(zhǔn)確地測量到車軸的溫度，最大限度地減小了外部環(huán)境因素對軸溫測量的影響。由于溫度測量部件能深入到車軸內(nèi)部，而天線卻設(shè)置在軸端螺栓頭的外面，天線不僅能感應(yīng)安裝在地面的RFID標(biāo)簽閱讀器天線發(fā)射的電磁波為無線測溫模塊供電，接收由標(biāo)簽閱讀器發(fā)送的工作指令，還可以把無線測溫模塊發(fā)出的溫度數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)的關(guān)于車軸、軸承、輪對、標(biāo)簽安裝位置、標(biāo)簽ID識別碼以及溫度報(bào)警閾值等信息數(shù)據(jù)以無線傳輸方式發(fā)送到地面讀寫器，地面設(shè)備能根據(jù)返回的信息合理地設(shè)置溫度報(bào)警閾值，因此地面設(shè)備能準(zhǔn)確地對溫度異常的軸承提出報(bào)警，從而減小熱軸誤報(bào)率，提高系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)車輛運(yùn)行的安全保障，同時(shí)減少車輛因故障檢修而需要停止運(yùn)行的時(shí)間和降低了車輛檢修的成本。
[0042]值得一提的是，在本實(shí)施例中雖然使用列車車軸的安裝螺栓作為實(shí)施例描述，但是，安裝螺栓作為一種通用的緊固件，并不是僅僅局限于列車車軸。實(shí)際上，在本領(lǐng)域技術(shù)人員可以將該安裝螺栓使用在任何使用安裝螺栓且需要測量該設(shè)備或部件的溫度的場合，只需要在其安裝處設(shè)置固定或移動(dòng)的RFID讀寫器即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備或部件的溫度測量。此外，由于在本發(fā)明中使用的無線測溫模塊采用采用無源方式，不用附帶電源，因此進(jìn)一步簡化電路結(jié)構(gòu)，降低成本；而通過電磁感應(yīng)來獲得電源，可在一定程度上節(jié)省了能源，增強(qiáng)了環(huán)保性能，也在一定程度上增強(qiáng)了設(shè)備的使用安全性，延長了設(shè)備的使用壽命。
[0043]在本實(shí)施例中，還涉及一種列車車軸，所述列車車軸用于固定列車軸承端蓋的安裝螺栓，所述安裝螺栓是上述的安裝螺栓。
[0044]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，包括螺栓體和設(shè)置在螺栓體上的無線測溫模塊以及無線傳輸天線，所述無線測溫模塊中設(shè)置有溫度傳感器和取得所述溫度傳感器測量的數(shù)值、并將其轉(zhuǎn)換為無線信號發(fā)送出去的無線傳輸及控制單元；所述無線傳輸及控制單元與所述溫度傳感器電連接或者所述溫度傳感器集成在所述無線傳輸及控制的芯片內(nèi)；所述天線設(shè)置在所述螺栓頭外表面，并通過線纜與所述無線測溫模塊的射頻端口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述安裝螺栓的軸向中心位置上設(shè)置有經(jīng)過所述螺栓頭和所述螺栓體的盲孔，所述盲孔的末端位于所述螺栓的螺桿上，所述溫度傳感器或所述集成溫度傳感器的無線傳輸及控制芯片設(shè)置在所述盲孔末端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述天線設(shè)置在所述螺栓頭頂部外表面；還包括用于保護(hù)所述天線、覆蓋在所述天線上且粘接在所述螺栓頭上的塑料防護(hù)套。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述螺栓頭頂部外表面設(shè)置有與所述天線外形適配的凹陷，所述天線設(shè)置在所述凹陷中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述天線是在天線基板上制作的抗金屬反射的超高頻微帶天線；所述天線基板的頂面和底面均設(shè)置有銅箔面，其一面為所述天線的輻射面，其另一面為所述天線的反射面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述輻射面包括第一輻射銅箔面和第二輻射銅箔面；所述第一輻射銅箔面鋪滿所述天線基板的輻射面且在所述天線基板邊 緣留有一缺口，所述第二輻射銅箔面鋪設(shè)在所述缺口位置且與所述第一輻射銅箔面相互絕緣；所述反射面包括第一反射面和被所述第一反射面包圍的、位于所述天線基板中心位置的孤島；所述第二輻射面通過設(shè)置在其上的至少一個(gè)過孔與所述第一反射面連接；所述第一輻射銅箔面通過設(shè)置在所述天線基板中心位置的過孔與所述反射面的孤島連接，所述第一輻射銅箔面還通過設(shè)置在所述天線基板邊緣并且與所述第二輻射面上的過孔關(guān)于天線基板的中心對稱的位置的至少一個(gè)過孔與所述第一反射面連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，連接所述天線和無線傳輸及控制單元或集成溫度傳感器的無線傳輸及控制的芯片的線纜包括設(shè)置在PCB電路板同一面或不同面的兩條銅箔線；所述銅箔線分別經(jīng)過設(shè)置在所述反射面的孤島上的焊盤和設(shè)置在所述第一反射面的焊盤與所述天線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述天線還包括用于調(diào)節(jié)所述天線阻抗的阻抗調(diào)節(jié)單元，所述阻抗調(diào)節(jié)單元是至少一個(gè)跨接在所述第一輻射銅箔面和第二輻射銅箔面上的電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述盲孔中設(shè)置有用于固定所述溫度傳感器或集成溫度傳感器的無線傳輸及控制的芯片和線纜的封膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述螺栓頭的六角頭的側(cè)面上有至少一個(gè)用于穿過施封鎖鋼絲的通孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的能取得所安裝設(shè)備溫度的安裝螺栓，其特征在于，所述用于穿過施封鎖鋼絲的通孔偏離螺栓的中心位置，所述通孔不與所述盲孔相交且不與所述凹陷相交。
12.—種列車車軸，包括用于固定列車軸承端蓋的安裝螺栓，其特征在于，所述安裝螺栓是如權(quán)利要求1-11任意一項(xiàng)所述的安裝螺栓。
【文檔編號】B61K9/04GK103978992SQ201410034265
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】孔令榮, 許小河, 武岳山, 成世毅, 熊立志 申請人:深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司