KR100777186B1 - 고속철도차량 축상고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속철도차량 축상고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속철도차량의 주행시에 발생하는 충격이나 진동을 흡수하는 현수장치에 사용되는 축상고무스프링의 횡방향 특성을 시험하기 위해 사용되는 지그에 관한 것이다.

본 발명은 축상고무스프링을 횡방향으로 삽입 설치하기 위하여 스프링시험기의 베드에 고정설치되는 프레임과; 상기 축상고무스프링의 일측 끝단과 수평 액튜에이터를 연결하는 인장브라켓과; 상기 축상고무스프링의 축방향에 수직인 방향으로 하중을 부가하기 위하여 상기 스프링시험기의 크로스 헤드에 고정설치되는 상부브라켓;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 고속철도차량용 축상 고무스프링의 횡방향 강성의 특성을 용이하게 시험할 수 있는 간단한 구조의 지그를 제공함으로써 축상 고무스프링 특성 시험의 효율성을 제고할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

축상고무스프링, 횡방향, 지그, 프레임, 스프링시험기

Description

고속철도차량 축상고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그{Jig for testing lateral characteristics of an axial rubber spring of high speed railway system}

도 1은 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그가 설치된 스프링 시험기의 개략적인 구성도.

도 2는 도 1에 나타낸 스프링 시험기의 부분 분해 사시도.

도 3은 도 1에 나타낸 스프링 시험기의 부분 정단면도.

도 4는 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 중 프레임의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 중 인장브라켓의 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 중 상부브라켓의 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 스프링시험기 20 : 크로스 헤드

30 : 베드 50 : 수평액튜에이터

60 : 수직액튜에이터 100 : 축상고무스프링(피시험체)

110 : 축상고무스프링 실린더 200 : 프레임

210 : 받침판 220 : 프레임 몸체

225 : 삽입홀 230 : 지지편

240 : 결합링 300 : 인장브라켓

310 : 실린더 삽입부 320 : 연결부

325 : 결합홈 400 : 상부브라켓

410 : 결합부 420 : 가압부

425 : 반원형 홈 B : 볼트

본 발명은 고속철도차량 축상고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속철도차량의 주행시에 발생하는 충격이나 진동을 흡수하는 현수장치에 사용되는 축상고무스프링의 횡방향 특성을 시험하기 위한 지그에 관한 것이다.

일반적으로, 고속철도차량과 같은 철도차량은 주행부와 차체부로 이루어지 며, 주행부는 차륜과 차축이 결합된 윤축과, 제동장치, 스프링, 및 링크 기구로 이루어진 현수장치가 설치된 대차프레임으로 이루어지는 대차로 구성된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 주행부인 대차는 차체와 연결되는 장치로서 차량의 중량을 지지하고 현수장치를 통하여 안락한 승차감을 제공하며 차륜과 레일간의 접촉을 통하여 차량을 추진하고 고속 주행시에도 안정성을 보장해 주며 제동작용을 수행하는 철도차량 주행장치이다.

상기 대차의 구성요소 중 현수장치는 차량 하중을 정적 및 동적으로 지지하고 차륜으로부터의 견인력, 제동력, 안내력을 전달하며, 또한 승객 또는 화물에 작용하는 진동을 차단시키고, 차량에 작용하는 동적 힘으로부터 차량 부품에 대한 손상을 방지하는 등 고속주행시의 안정성 및 승차감 향상에 중요한 역할을 담당하는 것으로, 차량과 승객의 안전운행과 쾌적한 여행 분위기 조성과 직결되므로 절대의 신뢰성이 요구되고 있다.

현수장치는 윤축과 대차프레임 사이에서 진동을 흡수하는 1차 현수장치와, 대차프레임 상부와 차체 사이에서 진동을 흡수하는 2차 현수장치로 나뉘어 지는데, 고속철도차량의 1차 현수장치로는 주로 원추형의 축상 고무스프링이 사용된다.

상기 원추형의 축상고무 스프링은 6자유도의 강성을 갖고 있어서 수직, 횡, 수평 방향의 진동을 스스로 흡수하는 것이 매우 용이한 고무재의 스프링으로 수직, 횡, 수평 어느 방향으로도 윤축과 대차프레임 사이에는 마찰이 일어나지 않아 부품의 마모가 없어 유지비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 부품 교체시기도 다른 종류의 스프링에 비하여 긴 편이며, 고무 자체의 히스테리시스에 의해 댐핑 효과를 일으키며 레일로부터 차체로 전달되는 소음을 절연하는 효과가 있다.

전술한 바와 같이, 고속철도차량의 속도향상과 안정성 확보 및 승차감 향상을 위해서는 현수장치에 관련된 기술을 연구하고, 현수장치에 사용되는 다양한 스프링의 특성을 정확하게 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 하지만, 다양한 종류의 스프링 중 원추형의 축상고무스프링은 그 형태상의 특성때문에 통상의 스프링시험기를 이용하여서는 횡방향의 특성 시험을 할 수 없어 정확한 횡방향 특성을 파악하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 통상의 스프링시험기에 결합설치하여 고속철도차량용 축상 고무스프링의 횡방향 스프링 특성을 용이하게 시험할 수 있도록 하는 지그를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그는 축상고무스프링을 횡방향으로 삽입 설치하기 위하여 스프링시험기의 베드에 고정설치되는 프레임과; 상기 축상고무스프링의 일측 끝단과 수평 액튜에이터를 연결하는 인장브라켓과; 상기 축상고무스프링의 축방향에 수직인 방향으로 하중을 부가하기 위하여 상기 스프링시험기의 크로스 헤드에 고정설치되는 상부브라켓;으로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 프레임은 스프링시험기의 베드에 고정되는 받침판과, 상기 받침판으로부터 돌출형성되고 중앙에 축상고무스프링이 삽입되는 삽입홀이 형성된 프레임 몸체와, 상기 프레임 몸체의 일측에 형성되어 수직으로 가해지는 하중을 지지하는 지지편으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레임의 삽입홀의 일측 외주연에는 프레임에 삽입된 축상고무스프링이 삽입홀로부터 이탈되는 것을 방지하는 결합링이 볼트로 고정설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 인장 브라켓은 축상고무스프링의 중공축에 설치되는 축상고무스프링 실린더가 삽입 결합되는 중공축 형태의 실린더 삽입부와, 스프링시험기의 수평 액튜에이터가 결합되는 결합홈이 형성된 연결부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 상부 브라켓은 스프링시험기의 크로스 헤드에 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 양 끝단에 돌출형성된 한 쌍의 가압부로 구성되어 ㄷ자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부브라켓의 가압부 끝단에는 축상고무스프링의 중공축에 결합되는 축상고무스프링 실린더의 직경에 부합되는 반원형 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그가 설치된 스프링 시험기의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 스프링 시험기의 부분 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 나타낸 스프링 시험기의 부분 정단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 중 프레임의 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 중 인장브라켓의 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그 중 상부브라켓의 사시도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그는 통상적으로 사용되는 스프링시험기(10)에 결합되어 사용되는 것으로, 고속철도차량의 주행시에 발생하는 충격이나 진동을 흡수하는 현수장치에 사용되는 축상고무스프링(100)의 횡방향 특성을 원활히 시험할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기한 스프링시험기(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 축상고무스프링(이하 "피시험체"를 병용합니다.)(100)이 놓여지는 베드(30)와, 상기 베드(30)에 연결 설치되어 피시험체(100)에 수평방향 하중을 가하는 수평 액튜에이터(50)와, 상기 피시험체(100)에 수직방향 하중을 가하는 수직 액튜에이터(60)와, 상기 수직 액튜에이터(60)로부터 가해지는 수직방향 하중을 피시험체(100)에 전달하는 크로스 헤드(20) 등으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그는 상기 스프링시험기(10)에 결합되어 사용되는 것으로, 크게 프레임(200)과, 인장브 라켓(300)과, 상부브라켓(400)으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 고속철도차량 축상고무스프링 횡방향 특성 시험용 지그의 구성에 있어서, 상기 프레임(200)은 스프링시험기(10)의 베드(30)에 고정설치되어 축상고무스프링(100)을 횡방향으로 고정 설치하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 베드(30)에 볼트(B)에 의해 고정설치되는 받침판(210)과, 상기 받침판(210)으로부터 돌출형성되고 중앙부에 축상고무스프링(100)이 삽입 설치되는 삽입홀(225)이 형성되어 있는 프레임 몸체(220)와, 상기 프레임 몸체(220)의 축상고무스프링(100)이 결합되는 측면의 반대쪽에 형성되어 후술할 상부브라켓(400)으로부터 축상고무스프링(100)에 가해지는 횡방향 하중을 지지하고 프레임 몸체(220)에 강성을 부여하기 위한 지지편(230)으로 구성되어 있다.

한편, 상기 삽입홀(225)의 일측(수평액튜에이터방향) 외주연에는 상기 프레임(200)에 삽입된 축상고무스프링(100)을 결합시키고 삽입홀(225)로부터의 이탈을 방지하는 결합링(240)이 볼트(B)로 고정설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 인장브라켓(300)은 상기 프레임(200)에 횡방향으로 삽입설치된 축상고무스프링(100)의 끝단과 스프링시험기(10)의 수평액튜에이터(50)를 연결하여 상기 수평액튜에이터(50)의 인장운동에 의한 축방향 하중을 축상고무스프링(100)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 그 구성은 도 5에 나타낸 바와 같이 축상고무스프링(100)에 횡방향 및 축방향 하중을 부가할 수 있도록 축상고무스프링(100)의 중공축에 설치되는 축상고무스프링 실린더(110)가 삽입 결합되는 중공축 형태의 실린더 삽입부(310)와, 스프링시험기(10)의 수평 액튜에이터(50)가 결합되는 결합홈(325) 이 형성된 연결부(320)로 구성되어 있다.

또한, 상기 상부브라켓(400)은 상기 프레임(200)에 횡방향으로 삽입 설치된 축상고무스프링(100)의 축방향에 수직인 방향으로 하중을 부가하여 횡방향 변위를 주기 위해 상기 스프링시험기(10)의 크로스 헤드(20)에 고정설치되는 것으로, 스프링시험기(10)의 크로스 헤드(20)에 볼트(B)로 결합되는 결합부(410)와, 상기 결합부(410)의 양 끝단에 돌출형성된 한 쌍의 가압부(420)로 구성되어 있다. 보다 상세하게는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 한 쌍의 가압부(420)는 축상고무스프링(100)의 중공축에 설치된 축상고무스프링 실린더(110)에 횡방향 하중을 가하기 위하여 적어도 횡방향으로 설치된 축상고무스프링(100)이 간섭을 받지 않을 정도의 높이에 해당하는 길이 이상으로 서로 이격되어 형성되고, 가압부(420)의 높이는 스프링시험기(10)의 수직액튜에이터(60)의 작동에 의해 크로스 헤드(20)에 고정설치된 상부브라켓(400)의 상기 결합부(410)가 프레임(200)과 충돌하는 일이 없도록 형성되어 전체적으로 상기 상부브라켓(400)은 ㄷ자 형상을 이루고 있다. 또한, 상기 가압부(420)의 끝단에는 축상고무스프링(100)의 중공축에 결합되는 축상고무스프링 실린더(110)의 직경에 부합되는 반원형 홈(425)이 형성되어 축상고무스프링(100)이 수직방향, 즉 스프링시험기(10)에 설치된 상태에서의 횡방향으로만 움직일 수 있도록 구속함으로써 스프링시험기(10)의 수직액튜에이터(60)의 작동에 의한 크로스 헤드(20)의 상하방향 변위를 축상고무스프링(100)에 정확히 전달할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이어서, 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그를 스프링시험기(10)에 설치하여 시험하는 과정을 설명하기로 한다.

우선, 스프링시험기(10)의 크로스 헤드(20) 하부 정중앙에 상부브라켓(400)을 볼트(B)를 이용하여 고정설치한다.

다음, 상기 상부브라켓(400)과 대응되는 위치의 스프링시험기(10) 베드(30) 위에 프레임(200)을 볼트(B)를 이용하여 고정설치한 후, 상기 프레임의 몸체(220)에 형성된 삽입홀(225)에 중공축에 축상고무스프링 실린더(110)가 결합된 축상고무스프링(100)을 삽입하고, 상기 삽입홀(225)의 일측 외주연에 결합링(240)을 볼트(B)를 이용하여 결합함으로써 축상고무스프링(100)이 프레임(200)에 고정설치되어 이탈되지 않도록 한다.

그리고 나서, 상기 프레임(200)의 외부로 돌출된 축상고무스프링(100)의 끝단 축상고무스프링 실린더(110)를 인장브라켓(300)의 실린더 삽입부(310)에 삽입고정시키고, 상기 인장브라켓(300)의 연결부(320)에 형성된 결합홈(325)에 수평 액튜에이터(50)의 일단을 결합시킴으로써, 축상고무스프링(100)과 수평 액튜에이터(50)를 연결시킨다.

그 후, 상기 수평 액튜에이터(50)를 작동시켜 축상고무스프링(100)이 실제 고속철도차량에 설치되었을 경우에 가해지는 만큼의 축방향 하중을 부여한다.

마지막으로, 스프링시험기(10)의 수직 액튜에이터(60)를 작동시키고, 크로스 헤드(20)를 하강시킴으로써 상부브라켓(400)의 가압부(420)에 형성된 반원형 홈(425)이 각각 프레임(200)의 삽입홀(225)을 관통하여 지지편(230) 사이에 위치한 축상고무스프링 실린더(110)의 일단과 그 반대쪽 단부의 축상고무스프링 실린더(110)를 감싸고 있는 인장브라켓(300)의 실린더 삽입부(310)에 접하도록 위치시킨 후, 반복하중을 가하여 축상고무스프링(100)의 횡방향 특성을 시험하는 것이다. 이 때, 전술한 축방향 하중을 다양하게 변형시켜 고속철도차량 운행시에 발생하는 다양한 경우에 대한 축상고무스프링(100)의 횡방향 특성을 시험할 수 있을 뿐만 아니라, 축방향 하중을 가하지 않은 상태에서 축상고무스프링의 순수 횡방향 특성만을 시험할 수 있도록 할 수도 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그에 의하면, 고속철도차량용 축상 고무스프링의 횡방향 강성특성을 용이하게 시험할 수 있는 간단한 구조의 지그를 제공함으로써 축상 고무스프링 특성 시험의 효율성을 제고할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 축상고무스프링을 횡방향으로 삽입 설치하기 위하여 스프링시험기의 베드에 고정설치되는 프레임과;

   상기 축상고무스프링의 일측 끝단과 수평 액튜에이터를 연결하는 인장브라켓과;

   상기 축상고무스프링의 축방향에 수직인 방향으로 하중을 부가하기 위하여 상기 스프링시험기의 크로스 헤드에 고정설치되는 상부브라켓;으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 프레임은 스프링시험기의 베드에 고정되는 받침판과, 상기 받침판으로부터 돌출형성되고 중앙에 축상고무스프링이 삽입되는 삽입홀이 형성된 프레임 몸체와, 상기 프레임 몸체의 일측에 형성되어 수직으로 가해지는 하중을 지지하는 지지편으로 구성된 것을 특징으로 하는 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 프레임의 삽입홀의 일측 외주연에는 프레임에 삽입된 축상고무스프링이 삽입홀로부터 이탈되는 것을 방지하는 결합링이 볼트로 고정설치되는 것을 특징으로 하는 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 인장 브라켓은 축상고무스프링의 중공축에 설치되는 축상고무스프링 실린더가 삽입 결합되는 중공축 형태의 실린더 삽입부와, 스프링시험기의 수평 액튜에이터가 결합되는 결합홈이 형성된 연결부로 구성되는 것을 특징으로 하는 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 상부 브라켓은 스프링시험기의 크로스 헤드에 결합되는 결합부와, 상기 결합부의 양 끝단에 돌출형성된 한 쌍의 가압부로 구성되어 ㄷ자 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 상부브라켓의 가압부 끝단에는 축상고무스프링의 중공축에 결합되는 축 상고무스프링 실린더의 직경에 부합되는 반원형 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 고속철도차량 축상 고무스프링 횡방향 특성시험용 지그.

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