KR100807387B1

KR100807387B1 - 하이드로 축상스프링 시험용 지그

Info

Publication number: KR100807387B1
Application number: KR1020060132738A
Authority: KR
Inventors: 허현무
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-02-28

Abstract

본 발명은 하이드로 축상스프링 시험용 지그에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철도차량에 사용되는 하이드로 축상스프링의 특성시험시 스프링시험기의 크로스헤드 중심과 피시험체 중심을 원활히 일치시킬 수 있도록 한 하이드로 축상스프링 시험용 지그에 관한 것이다.

본 발명은 스프링시험기의 수직액튜에이터와 연결된 크로스헤드의 하부에 고정설치되는 상부실린더브라켓과; 스프링시험기의 슬라이딩베드에 고정설치되고, 상부에 하이드로 축상스프링이 설치되는 하부브라켓과; 상기 상부실린더브라켓과 하이드로 축상스프링 사이에 설치되는 커넥팅헤드;로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 하이드로 축상스프링의 특성 시험시 스프링 시험기의 크로스헤드 중심과 축상스프링의 중심을 원활히 일치시킬 수 있는 간단한 지그 구조를 제공함으로써 하이드로 축상스프링 특성 시험의 효율성을 제고할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

축상스프링, 커넥팅 헤드, 지그, 상부 실린더 브라켓

Description

하이드로 축상스프링 시험용 지그{Jig for testing a hydraulic spring}

도 1은 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그가 설치된 스프링 시험기의 개략적인 구성도.

도 2는 도 1에 도시한 스프링 시험기의 부분 분해 사시도.

도 3의 a)는 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그 중 상부실린더브라켓의 하부 사시도.

도 3의 b)는 도 3의 a)에 나타낸 상부실린더브라켓의 다른 실시예를 나타낸 정단면도.

도 4의 a)는 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그 중 커넥팅 헤드의 하부 사시도.

도 4의 b)는 도 4의 a)에 나타낸 커넥팅 헤드의 다른 실시예를 나타낸 정단면도.

도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그를 이용한 시험과정을 나타낸 작동상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 스프링시험기 20 : 크로스 헤드

30 : 슬라이딩 베드 40 : 슬라이딩 가이드

50 : 수평 액튜에이터 60 : 수직 액튜에이터

100 : 하이드로 축상스프링(피시험체)

110 : 볼트 200 : 상부실린더브라켓

210 : 원통형 실린더 220 : 고정부

230, 430 : 테이퍼 300 : 하부브라켓

310 : 지지부 320 : 결합부

325 : 결합홀 400 : 커넥팅 헤드

410 : 커넥팅 헤드 상단 415 : 홈

420 : 커넥팅 헤드 하단 425 : 결합홀

427 : 삽입홀 B : 볼트

일반적으로 철도차량용 대차에는 철도차량의 운행중 발생되는 충격이 차체나 탑승자에게 전달되지 않도록 충격을 흡수하는 현가장치가 설치되어 있는데, 이러한 현가장치에는 진동감쇠와 더불어 우수한 조향성능을 구비하여 궤도 부담력을 저감시킴으로써 차륜의 마모 및 궤도의 손상을 저감시키고, 헌팅모션 제어에 의한 차량의 임계속도를 향상시키기 위하여 축상스프링이 사용되고 있다.

최근에는 상기 축상스프링의 일종으로 진동감쇠능력이 우수한 하이드로릭 스프링(Hydraulic spring)이 많이 사용되는데, 상기 하이드로릭 스프링은 독일 ContiTech Holding GmbH에서 개발한 것으로, 원추형 러버-메탈(rubber-metal) 스프링과, 유압시스템이 결합된 축상스프링인데, 유압식 감쇠장치가 고무스프링과 직렬로 연결되어 있어 공진 주파수 대역에서의 진동감쇠 효과가 뛰어나고, 마찰부나 틈새가 없으므로 내구수명기간동안 무보수가 가능하다는 장점이 있다.

따라서, 전술한 바와 같이 철도차량 운행시에 중요한 역할을 수행하는 하이드로 축상스프링의 특성을 정확하게 시험하는 것이 무엇보다 중요한데, 이러한 하이드로 축상스프링의 특성을 시험하기 위해서는 스프링시험기가 사용된다.

이 때, 상기 스프링시험기의 크로스헤드 중심과 피시험체, 즉 하이드로 축상스프링의 중심이 정확히 일치하지 않으면 6자유도의 축상스프링은 수직방향 하중 부과시 비틀림이 발생하고, 이로 인하여 축방향에 대한 정확한 특성 시험이 어렵게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 하이드로 축상스프링의 특성 시험시 스프링 시험기의 크로스헤드 중심과 축상스프링의 중심을 원활하고 정확하게 일치시킬 수 있도록 하여 하이드로 축상스프링의 축방향에 대한 정확한 특성 시험을 할 수 있는 하이드로 축상스프링 시험용 지그를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그는 스프링시험기의 수직액튜에이터와 연결된 크로스헤드의 하부에 고정설치되는 상부실린더브라켓과; 스프링시험기의 슬라이딩베드에 고정설치되고, 상부에 하이드로 축상스프링이 설치되는 하부브라켓과; 상기 상부실린더브라켓과 하이드로 축상스프링 사이에 설치되는 커넥팅헤드;로 구성된 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 상부실린더브라켓은 고정부와 원통형 실린더로 이루어지되, 상기 원통형 실린더는 중공부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부실린더브라켓의 중공부 하부에는 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 하부브라켓은 상기 스프링시험기의 슬라이딩 베드에 볼트로 고정설치되는 사각판 형태의 지지부와, 상기 지지부의 상면에 돌출형성되어 하이드로 축상스프링이 결합되는 결합부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커넥팅헤드는 2단 실린더 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 2단 실린더 구조의 커넥팅헤드 상단은 상기 상부실린더브라켓에 삽입될 수 있도록 상기 상부실린더브라켓 중공축의 내경에 삽입되는 직경으로 형성되고, 상단의 측면 외주연에는 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 2단 실린더 구조의 커넥팅헤드 하단의 하면에는 상기 하이드로 축상스프링의 상부에 설치되는 볼트와 결합될 수 있도록 암나사 구조로 이루어진 결합홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커넥팅헤드의 상부에는 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그가 설치된 스프링 시험기의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시한 스프링 시험기의 부분 분해 사시도이고, 도 3의 a)는 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그 중 상부실린더브라켓의 하부 사시도이고, 도 3의 b)는 도 3의 a)에 나타낸 상부실린더브라켓의 다른 실시예를 나타낸 정단면도이며, 도 4의 a)는 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그 중 커넥팅 헤드의 하부 사시도이고, 도 4의 b)는 도 4의 a)에 나타낸 커넥팅 헤드의 다른 실시예를 나타낸 정단면도이며, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그를 이용한 시험과정을 나타낸 작동상태도이다.

본 발명에 따른 하이드로 축상 스프링 시험용 지그는 통상적으로 사용되는 스프링시험기(10)에 결합되어 사용되는 것으로, 철도차량에 사용되는 하이드로 축상스프링(100)의 특성시험시 스프링시험기(10)의 크로스헤드(20) 중심과 피시험체인 하이드로 축상스프링(100) 중심을 원활히 일치시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기한 스프링시험기(10)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 하이드로 축상스프링(이하 "피시험체"를 병행하여 사용합니다.)(100)이 고정지지되는 슬라이딩 베드(30)와, 상기 슬라이딩 베드(30)의 하부에 설치되어 수평방향 이동을 가이드 하는 슬라이딩 가이드(40)와, 상기 슬라이딩 베드(30)의 일측에 연결 설치되어 피시험체(100)에 수평방향 하중을 가하는 수평 액튜에이터(50)와, 상기 피시험체(100)의 상부에서 수직방향 하중을 가하는 수직 액튜에이터(60)와, 상기 수직 액튜에이터(60)의 하부에 구성되어 하부로 가해지는 수직방향 하중을 피시험체(100)에 전달하는 크로스헤드(20) 등으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 하이드로 축상 스프링 시험용 지그는 상기 스프링시험기(10)에 결합되어 사용되는 것으로, 크게 상부실린더브라켓(200)과, 하부브라켓(300) 및 커넥팅 헤드(400)로 구성되어 있다.

상기 상부실린더브라켓(200)은 고정부(220)와 원통형실린더(210)부로 구성되어 상기 스프링시험기(10)의 수직액튜에이터(60)에 연결결합된 크로스헤드(20)의 하부에 고정부(220)가 고정설치되는 것으로 고정수단으로는 볼트(B)가 사용되고, 그 하부는 중공축 형태의 원통형 실린더(210)로 이루어져 후술할 커넥팅 헤드(400) 가 삽입될 수 있도록 구성되어 있다.

상기 하부브라켓(300)은 하이드로 축상스프링(100)을 스프링시험기(10)에 고정시키는 역할을 하는 것으로, 시험 도중에 하이드로 축상스프링(100)이 스프링시험기(10)로부터 이탈되는 일이 없도록 견고하게 결합시키기 위하여 슬라이딩 베드(30)에 볼트(B)로 고정설치되는 사각판 형태의 지지부(310)와, 상기 지지부(310)의 상면에 돌출형성되어 하이드로 축상스프링(100)이 결합되는 결합부(320)로 구성되어 있다. 이 때, 상기 결합부(320)는 상기 지지부(310)의 중앙부로부터 사각형상으로 돌출형성되고 상기 사각형상의 각 모서리부에는 결합홀(325)이 형성되어 하이드로 축상스프링(100)을 볼트(B)를 이용하여 고정시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 커넥팅 헤드(400)는 스프링시험기(10)의 크로스 헤드(20) 중심과 하이드로 축상스프링(100)의 중심을 일치시키는 역할을 하는 것으로, 상부실린더브라켓(200)과 하이드로 축상스프링(100) 사이에 설치된다. 상기 커넥팅 헤드(400)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 2단 실린더 구조로 이루어져 있는데, 그 중 커넥팅 헤드 상단(410)은 전술한 바와 같이 상기 상부실린더브라켓(200)에 삽입될 수 있도록 상기 상부실린더브라켓(200)의 중공축 형태의 원통형 실린더(210) 내경에 유간이 없이 삽입이 될 수 있는 직경으로 형성되어 있고, 커넥팅 헤드 상단(410)의 측면 외주연에는 커넥팅 헤드(400)가 상부실린더브라켓(200)에 삽입될 때 조립과 분해가 용이하도록 홈(415)이 형성되어 공기가 유동되도록 구성되어 있다. 또한 상기 커넥팅 헤드 하단(420)의 하면에는 상기 하이드로 축상스프링(100)의 상부에 설치되는 볼트(110)와 결합될 수 있도록 암나사 구조로 이루어진 결합홀(425)이 형성되어 있다. 필요에 따라서는 상기 커넥팅 헤드 하단(420)의 측면에 커넥팅 헤드(400)를 하이드로 축상스프링(100)에 보다 견고하게 결합시키기 위하여 결합봉 등을 삽입할 수 있는 삽입홀(427)이 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그의 다른 실시예로 도 3의 (b)와 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 상부실린더브라켓(200)의 중공축 형태의 원통형 실린더(210) 하부와, 커넥팅 헤드(400)의 상부에 테이퍼(230, 430)를 형성시켜 스프링시험기(10)의 크로스헤드(20) 중심과 축상스프링(100)의 중심을 보다 원활히 일치시킬 수 있도록 할 수도 있다.

보다 상세하게는, 상기 상부실린더브라켓(200)의 원통형 실린더(210)의 내경 하부 끝단 내주연에 테이퍼(230)를 형성시키고, 상부실린더브라켓(200)에 결합되는 커넥팅 헤드(400)의 상부 외주연에는 상기 테이퍼(230)의 형상과 동일한 형상의 테이퍼(430)를 형성하여 결합이 보다 용이하도록 함과 동시에 결합시 마찰에 의한 손상이 일어나지 않도록 하는 것이다.

이하에서, 도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d를 참고로 하여 본 발명에 따른 하이드로 축상스프링 시험용 지그를 스프링시험기에 설치하여 시험하는 과정을 설명하기로 한다.

우선, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 상부실린더브라켓(200)과 하부브라켓(300)을 각각 스프링시험기(10)의 크로스헤드(20)와 슬라이딩베드(30)에 볼트(B)를 이용 하여 고정설치하고, 하이드로 축상스프링(100)을 상기 하부브라켓(300)의 결합부(320)에 볼트(B)를 이용하여 고정설치한 후, 상부실린더브라켓(200)과 하이드로 축상스프링(100)의 중심이 개략적으로 일치되도록 슬라이딩베드(30)를 이동시켜 위치시킨다.

다음, 도 5b에 나타낸 바와 같이 2단 실린더 구조의 커넥팅 헤드 하단(420)에 암나사가 형성된 결합홀(425)과 하이드로 축상스프링(100) 상부의 볼트(110)를 체결시켜 결합한 후, 크로스헤드(20)를 아래쪽으로 이동시켜 상부실린더브라켓(200)과 커넥팅 헤드의 상단(410)을 가까이 위치시킨다.

이어서, 도 5c에 나타낸 바와 같이 커넥팅 헤드(400)를 하이드로 축상스프링(100)에 결합시와 반대방향으로 회전시키면 커넥팅 헤드(400)가 상승하게 되고, 이로 인해 상부실린더브라켓(200)의 원통형 실린더(210)의 내부에 형성된 구멍에 삽입되게 된다. 이 때, 상기 상부실린더브라켓(200)의 원통형 실린더(210)와 커넥팅 헤드(400) 간의 중심이 맞지 않으면 커넥팅 헤드(400)의 삽입이 이루어지지 않기 때문에 슬라이딩베드(30)를 미소하게 이동시켜 삽입시키면, 스프링시험기(10)의 크로스헤드(20) 중심과 하이드로 축상 스프링(100)의 중심이 원활히 일치하게 된다.

마지막으로, 도 4d에 나타낸 바와 같이, 수직액튜에이터(60)를 작동시켜 크로스헤드(20)를 위,아래로 움직여 피시험체인 하이드로 축상스프링(100)에 반복하중을 부여함으로써 축방향 특성시험을 수행하는 것이다.

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 하이드로 축상스프링 시험용 지그에 의하면, 하이드로 축상스프링의 특성 시험시 스프링 시험기의 크로스헤드 중심과 축상스프링의 중심을 원활히 일치시킬 수 있는 간단한 지그 구조를 제공함으로써 하이드로 축상스프링 특성 시험의 효율성을 제고할 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

Claims

스프링시험기의 수직액튜에이터와 연결된 크로스헤드의 하부에 고정설치되는 상부실린더브라켓과;

스프링시험기의 슬라이딩베드에 고정설치되고, 상부에 하이드로 축상스프링이 설치되는 하부브라켓과;

상기 상부실린더브라켓과 하이드로 축상스프링 사이에 설치되는 커넥팅헤드;로 구성된 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 1항에 있어서,

상기 상부실린더브라켓은 고정부와 원통형 실린더로 이루어지되, 상기 원통형 실린더는 중공부로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 2항에 있어서,

상기 상부실린더브라켓의 중공부 하부에는 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 1항에 있어서,

상기 하부브라켓은 상기 스프링시험기의 슬라이딩 베드에 볼트로 고정설치되는 사각판 형태의 지지부와, 상기 지지부의 상면에 돌출형성되어 하이드로 축상스프링이 결합되는 결합부로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 커넥팅헤드는 2단 실린더 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 5항에 있어서,

상기 2단 실린더 구조의 커넥팅헤드 상단은 상기 상부실린더브라켓에 삽입될 수 있도록 상기 상부실린더브라켓 중공축의 내경에 삽입되는 직경으로 형성되고, 상단의 측면 외주연에는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 5항에 있어서,

상기 2단 실린더 구조의 커넥팅헤드 하단의 하면에는 상기 하이드로 축상스프링의 상부에 설치되는 볼트와 결합될 수 있도록 암나사 구조로 이루어진 결합홀이 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.
제 7항에 있어서,

상기 커넥팅헤드의 상부에는 테이퍼가 형성된 것을 특징으로 하는 하이드로 축상스프링 시험용 지그.