전술한 바와 같은 본 발명의 목적은, 차륜본체와 레일의 상호작용에 의해 발생되는 진동을 차축으로 전달되지 않도록 함으로써 차륜본체에 의해 전달 또는 방사되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시키는 방음차륜에 있어서, 내측면에 소정의 측면구배를 가지는 측면홈이 형성되는 차륜본체와, 차륜본체의 측면홈 내에 고정되며 차륜본체와의 측면마찰을 통해 차륜본체로부터 전달되는 진동을 흡수하는 금속재질의 링댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음차륜을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 전술한 링댐퍼는 원을 형성하는 다수의 원호형으로 분할형성된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 목적은, 차륜본체와 레일의 상호작용에 의해 발생되는 진동을 차축으로 전달되지 않도록 함으로써 차륜본체에 의해 전달 또는 방사되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시키는 방음차륜에 있어서, 내측면에 소정의 측면구배를 가지는 측면홈이 형성되는 차륜본체와, 차륜본체의 측면홈 내에 고정되며, 차륜본체와의 측면마찰을 통해 차륜본체로부터 전달되는 진동을 흡수하는 금속재질의 링댐퍼와, 링댐퍼 상에 설치되며, 소재 자체의 소성변형 및 점성댐핑을 통해 차륜본체로부터 전달되는 진동을 흡수하는 댐핑부재와, 댐핑부재 상에 설치되며, 링댐퍼 상으로 체결됨으로써 댐핑부재의 이탈을 방지하는 금속재질의 커버플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음차륜을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 전술한 댐핑부재는 고무재질로 형성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 전술한 링댐퍼, 댐핑부재 및 커버플레이트는 원을 형성하는 다수의 원호형으로 분할형성된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 목적은, 차륜본체와 레일의 상호작용에 의해 발생되는 진동을 차축으로 전달되지 않도록 함으로써 차륜본체에 의해 전달 또는 방사되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시키는 방음차륜에 있어서, 내측면에 소정 의 측면구배를 가지는 측면홈이 형성되는 차륜본체와, 차륜본체의 측면홈 내에 고정되며, 일측 외주면에 커버부가 일체로 형성되고, 차륜본체와의 측면마찰을 통해 차륜본체로부터 전달되는 진동을 흡수하는 금속재질의 링댐퍼와, 차륜본체의 측면홈 및 링댐퍼의 커버부 사이에 개재되어, 소재 자체의 소성변형 및 점성댐핑을 통해 차륜본체로부터 전달되는 진동을 흡수하는 댐핑부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음차륜을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 전술한 댐핑부재는 고무재질로 형성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 전술한 링댐퍼 및 댐핑부재는 원을 형성하는 다수의 원호형으로 분할형성된다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
이하에 설명될 본 발명의 실시예들에 있어서, 동일구성부재에 대해서는 동일부호를 사용함을 미리 밝혀둔다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 방음차륜(1)의 사시도가 도시되고, 도 3에은 본 발명의 일 실시예에 따른 방음차륜(1)의 단면도가 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방음차륜(1)은 차륜본체(10)와 레일(도시되지 않음)의 상호작용에 의해 발생되는 진동을 차축(도시되지 않음)으로 전달되지 않도록 함으로써 차륜본체(10)에 의해 전달 또는 방사되는 진동 및 소음, 특히 마찰음을 효과적으로 저감시키는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 내측면에 소정의 측면구배를 가지는 측면홈(11)이 형성되는 차륜본체(10)와, 차륜본체(10)의 측면홈(11) 내에 고정되며 차륜본체(10)와의 측면마찰을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하는 금속재질의 링댐퍼(20)를 포함한다.
여기서, 차륜본체(10)는 이미 설명된 바 있는 종래기술에 따른 일체차륜(100)의 차륜본체(120)의 구성과 동일하므로, 중복하여 설명하지 않는다.
전술한 차륜본체(10)의 측면홈(11)에는 금속재질의 링댐퍼(20)가 고정되는데, 이 링댐퍼(20)는, 차륜본체(10)가 곡선레일을 주행하거나 브레이크와 마찰될 경우에, 그 측면을 통해 차륜본체(10)와 접하게 되면서 마찰부(A)를 형성하게 되고, 이 마찰부(A)에서 발생하는 측면마찰을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동에너지를 흡수하여 마찰음의 발생을 저감시키는 것으로, 소정의 단면형상을 가지는 링으로 형성된다.
또한, 링댐퍼(20)는 소정의 체결부재(25)를 통해 차륜본체(10)에 직접 고정되는데, 이 링댐퍼(20)는 금속재질로 형성된 질량체이므로 차륜 전체의 질량을 증가시키게 되며, 따라서, 차륜 전체의 고유진동수를 변화시키게 된다.
물체의 고유진동수는 강성의 제곱근에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례하므로, 본 발명에 따른 탄성차륜(1)은 단일차륜 보다 더 낮은 고유진동수를 가지게 되 는데, 이러한 고유진동수의 변화로 인해 차륜의 진동모드가 마찰음 발생이 저감되는 방향으로 변화될 수 있다.
전술한 링댐퍼(20)는 차륜본체(10)의 내측홈에 고정되는 관계로, 폐곡선인 링으로 형성될 경우에 새로 제조되는 차륜본체에는 용이하게 고정될 수 있지만, 차축에 이미 결합된 기존의 차륜본체에는 고정될 수 없다. 따라서, 링댐퍼(20)는 차축에 이미 결합된 기존의 차륜본체에도 링댐퍼(20)가 용이하게 고정 및 분리될 수 있도록, 예를 들어 4개의 1/4원과 같이, 원을 형성하는 다수의 원호형으로 분할형성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 방음차륜(1)의 경우에는 차륜본체(10)와 링댐퍼(20) 사이의 마찰면(A)에서 발생되는 측면마찰과, 고유진동수의 변화에 따른 진동모드의 변화를 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하여 마찰음의 발생을 저감하는 것이다.
도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방음차륜(3)의 사시도가 도시되며, 도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방음차륜(3)의 단면도가 도시된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방음차륜(3)은 차륜본체(10)와 레일(도시되지 않음)의 상호작용에 의해 발생되는 진동을 차축(도시되지 않음)으로 전달되지 않도록 함으로써 차륜본체(10)에 의해 전달 또는 방사되는 진동 및 소음, 특히 마찰음을 효과적으로 저감시키는 것으로, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 내측면에 소정의 측면구배를 가지는 측면홈(11)이 형성되는 차륜본체(10)와, 차륜본체(10)의 측면홈(11) 내에 고정되며, 차륜본체(10)와의 측면마찰을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하는 금속재질의 링댐퍼(20)와, 링댐퍼(20) 상에 설치되며, 소재 자체의 소성변형 및 점성댐핑을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하는 댐핑부재(30)와, 댐핑부재(30) 상에 설치되며, 링댐퍼(30) 상으로 체결되어 댐핑부재(30)의 이탈을 방지하는 금속재질의 커버플레이트(40)를 포함한다.
여기서, 차륜본체(10) 및 링댐퍼(20)는 본 발명의 일 실시예에 따른 방음차륜(1)의 구성과 동일하므로 중복설명은 생략하기로 한다.
링댐퍼(20) 상에는 링 형상의 댐핑부재(30)가 커버플레이트(40)에 의해 고정설치되는데, 이 댐핑부재(30)는 소재 자체의 소성변형 및 점성댐핑을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하는 것으로, 예를 들어, 고무, 우레탄패드 등과 같이 진동흡수성이 우수한 재질로 형성되거나, 또는 링댐퍼(20) 상에 고무재질을 분무하여 형성된다.
전술한 댐핑부재(30) 상에는 링 형상의 커버플레이트(40)가 설치되는데, 이 커버플레이트(40)는 소정의 체결부재(45)에 의해 링댐퍼(20) 상으로 고정되어, 전술한 댐핑부재(30)가 이탈되지 않도록 견고히 지지하는 역할을 한다.
또한, 전술한 링댐퍼(20), 댐핑부재(30) 및 커버플레이트(40)는 차륜본체(10)의 내측 측면홈(11)에 고정되는 관계로, 폐곡선인 링으로 형성될 경우에 새로 제조되는 차륜본체에는 용이하게 고정될 수 있지만, 차축에 이미 결합된 기존의 차륜본체에는 고정될 수 없다. 따라서, 링댐퍼(20), 댐핑부재(30) 및 커버플레이트(40)가 차축에 이미 결합된 기존의 차륜본체에도 링댐퍼(20), 댐핑부재(30) 및 커 버플레이트(40)가 용이하게 고정 및 분리될 수 있도록, 예를 들어 4개의 1/4원과 같이, 원을 형성하는 다수의 원호형으로 분할형성되는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방음차륜(3)의 경우에는 차륜본체(10)와 링댐퍼(20) 사이의 마찰면(B)에서 발생되는 측면마찰과, 댐핑부재(30)의 소성변형 및 점성댐핑과, 고유진동수의 변화에 따른 진동모드의 변화를 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하여 마찰음의 발생을 저감하는 것이다.
도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방음차륜(5)의 사시도가 도시되고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방음차륜(5)의 단면도가 도시된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방음차륜(5)은 차륜본체(10)와 레일(도시되지 않음)의 상호작용에 의해 발생되는 진동을 차축(도시되지 않음)으로 전달되지 않도록 함으로써 차륜본체(10)에 의해 전달 또는 방사되는 진동 및 소음, 특히 마찰음을 효과적으로 저감시키는 것으로, 도 4 및 도 5에 도시되는 바와 같이, 내측면에 소정의 측면구배를 가지는 측면홈(11)이 형성되는 차륜본체(10)와, 차륜본체(10)의 측면홈(11) 내에 고정되고, 일측 외주면에 커버부(21)가 일체로 형성되며, 차륜본체(10)와의 측면마찰을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하는 금속재질의 링댐퍼(20)와, 차륜본체(10)의 측면홈(11) 및 링댐퍼(20)의 커버부(21) 사이에 개재되어, 소재 자체의 소성변형 및 점성댐핑을 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하는 댐핑부재(30)를 포함한다.
본 발명에 따른 방음차륜(5)은, 전술한 본 발명에 따른 방음차륜(3)에 있어서, 링댐퍼(20)와 커버플레이트(40)를 일체로 형성함에 따라, 그 일측 외주면에 커버부(21)가 일체로 형성된 링댐퍼(20)를 형성한 점을 제외하고는, 전술한 본 발명에 따른 방음차륜(3)의 구성과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방음차륜(5)의 경우에는, 차륜본체(10)와 링댐퍼(20) 사이의 마찰면(C)에서 발생되는 측면마찰과, 차륜본체(10)의 측면홈(11) 및 링댐퍼(20)의 커버부(21) 사이에 개재되는 댐핑부재(30)의 소성변형 및 점성댐핑과, 고유진동수의 변화에 따른 진동모드의 변화를 통해 차륜본체(10)로부터 전달되는 진동을 흡수하여 마찰음의 발생을 저감하는 것이다.
도 8에는 본 발명에 따른 방음차륜(1, 3, 5)에 의한 진동저감을 나타내는 그래프가 도시되며, 도 9에는 본 발명에 따른 방음차륜(1, 3, 5)에 의한 소음저감을 나타내는 그래프가 도시된다.
본 발명에 따른 방음차륜(1, 3, 5)이 실제 차량에 적용될 경우, 도 8에 도시되는 바와 같이, 레일과의 상호작용에 의해 차륜본체(10)에 진동이 발생되더라도 차축으로 전달되는 진동은 일반차륜에 비해 현저히 감소됨을 알 수 있다.
또한, 도 9에 도시되는 바와 같이, 차륜본체(10)과 레일의 상호작용에 의해 발생되는 진동이 차축으로 전달된 후 방사되는 소음도 일반차륜에 비해 현저히 감소됨을 알 수 있다.
뿐만 아니라 차륜본체(10)의 측면홈(11)에 링댐퍼(20)만 설치한 경우 보다도 댐핑부재(30)를 함께 설치한 경우, 진동 및 소음저감효과가 더욱 크다는 사실을 알 수 있다.