KR101234563B1

KR101234563B1 - 전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩

Info

Publication number: KR101234563B1
Application number: KR1020120123049A
Authority: KR
Inventors: 곽오인
Original assignee: 주식회사 한국에스제이
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2013-02-19

Abstract

본 발명은 중공부(2)를 사이에 두고 단면 접힘 형태로 외벽부(6)와 내벽부(4)를 갖는 머드플랩(1)을 구성하되, 머드플랩(1)의 개구단이 객차프레임(24)에 체결구성되며, 외벽부(6)의 내측면에는 체결부(14)에 체결된 지지브라켓(22)을 일부 연장하여 외벽부(6)를 지지하고, 외벽부(6)의 외측면에는 공기의 표면 마찰력을 줄여 공력소음을 감소시키기 위한 미끄럼 코팅면(8)을 형성함으로써, 전동차량(30)의 객차 연결부에서 발생하는 공기의 와류에 의한 공력소음을 최소화함으로써 객실소음을 줄이는 효과가 있다.

Description

전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩{MUD-FLAP FOR AERODYNAMIC NOISE REDUCTION OF RAILCAR}

본 발명은 전동차량에 설치되는 부품에 관한 것으로, 특히 전동차량의 객차 연결부에 설치되어 고속 주행시 공기의 와류에 의한 공력소음을 줄이는 머드플랩에 관한 것이다.

최근 들어 경제 규모의 확대, 정보화 사회의 심화 및 기술의 발전에 따라 전동차량의 속도가 점점 빨라지고 있고, 이러한 전동차량의 속도증가에 따라 발생하는 소음은 비례하여 커지고 있다.

또한, 상기와 같은 전동차량의 속도증가에 비례하여 탑승자의 편의성 및 그 욕구는 증대되고 있어 전동차량의 속도증가에 비례하는 객실소음을 저감시키는 대책을 강구하여야 할 필요성이 시급한 실정이다.

전동차량의 객실소음은 고속 주행시 전동차량 표면 주위의 공기 유동에 의한 공력소음이 많은 부분을 차지하며, 특히 전동차량이 터널을 지나갈 때에 더욱 많은 소음이 발생한다. 객차와 객차 사이의 연결 부분은 불연속 단명을 이루어서 매끄러운 공기의 흐름을 저해하므로, 저항의 증가는 물론 공력소음의 원인이 되며, 특히 표면에서 발생하는와류는 공력소음 증가의 직접적인 원인이 된다.

종래에는 객차와 객차 사이에서 발생하는 공력소음에 의한 전동차량의 객실소음을 줄이기 위해 객차 연결부에 머드플랩을 설치함으로써 소음을 저감시켜 왔으나, 점차 고속화되어 가는 전동차량에 비해 현재 설치된 머드플랩에 의한 소음저감 효과가 미비하여 대책이 필요하다.

국내 등록특허 제10-1094871호(2011.03.02.), '철도차량용 대차의 차음장치'

따라서, 본 발명의 목적은 전동차량의 객차 연결부에서 발생하는 공력소음의 전달에 의한 객실소음을 줄여 탑승자에게 편의성을 제공하는 전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩을 제공하는데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중공부(2)를 사이에 두고 단면 접힘 형태로 외벽부(6)와 내벽부(4)를 갖는 머드플랩(1)을 구성하되, 머드플랩(1)의 개구단이 객차프레임(24)에 체결구성되며, 외벽부(6)의 내측면에는 체결부(14)에 체결된 지지브라켓(22)을 일부 연장하여 외벽부(6)를 지지하고, 외벽부(6)의 외측면에는 공기의 표면 마찰력을 줄여 공력소음을 감소시키기 위한 미끄럼 코팅면(8)을 형성하되, 미끄럼 코팅면(8)은 폴리우레탄 코팅제 50~70 중량%, 고무접착제 20~35 중량%, 경화제 5~15 중량%를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 중공부(2)를 사이에 두고 단면 접힘 형태로 외벽부(6)와 내벽부(4)를 갖는 머드플랩(1)을 구성하되, 머드플랩(1)의 개구단이 객차프레임(24)에 체결구성되며, 외벽부(6)의 내측면에는 체결부(14)에 체결된 지지브라켓(22)을 일부 연장하여 외벽부(6)를 지지하고, 외벽부(6)의 외측면에는 공기의 표면 마찰력을 줄여 공력소음을 감소시키기 위한 미끄럼 코팅면(8)을 형성하며, 머드플랩(1)은 길이(L1)를 160~200mm로 형성하고 외벽부(6)를 지지하는 지지브라켓(22)은 머드플랩 길이(L1)의 40~60%로 형성함을 특징으로 한다.

또한, 체결부(14)의 체결공(16a)(16b)에는 나사체결시 머드플랩(1)의 찢어짐을 방지하는 부싱(18a)(18b)이 끼워지게 구성함을 특징으로 한다.

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본 발명은 전동차량의 객차 연결부에 설치되는 머드플랩의 길이를 공력소음 저감을 위한 최적의 길이로 형성하고, 머드플랩의 외면에 미끄럼 코팅처리하여 공기의 표면 마찰력을 줄임에 따라 공기의 와류에 의한 공력소음을 최소화하여 객실소음을 줄이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩의 일부를 절단한 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명 머드플랩의 설치 예를 보여주는 설치상태도.
도 4는 본 발명 머드플랩의 설치 예를 보여주는 설치단면도.
도 5는 본 발명의 머드플랩이 전동차량의 객차프레임에 설치된 상태를 보여주는 측면도.
도 6은 도 5의 정면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 머드플랩(1)은 가운데 중공부(2)를 두고 양 갈래로 연장 형성된 내벽부(4)와 외벽부(6)가 접혀진 상태로 형성된다. 머드플랩(1)을 구성하는 내벽부(4)와 외벽부(6)의 일단에는 상대적으로 두께가 두꺼운 후부(20)가 형성된다.

본 발명의 머드플랩(1)은 객차 연결부의 프레임에 설치되어 전동차량(30)의 고속주행시 탄성체인 머드플랩(1)이 바람에 의해 휘어지게 된다. 이때 머드플랩(1)의 휘어짐이 가장 많이 작용하는 머드플랩(1)의 일단인 후부(20)의 두께를 두껍게 함으로써 휨응력을 높여 머드플랩(1)이 쉽게 찢어지지 않아 내구성을 높일 수 있다. 또한, 바람의 작용에 의해 머드플랩(1)의 휘어지는 정도를 줄여 공기의 와류에 의한 공력소음을 줄일 수 있다.

전동차량(30)의 고속주행시 공기와 직접마찰하는 머드플랩(1) 외벽부(6)의 외측면에는 공기의 표면 마찰력을 줄이기 위한 미끄럼 코팅면(8)이 형성된다. 고무재질인 머드플랩(1)은 일반 코팅제로는 쉽게 코팅이 되지 않으므로, 본 발명의 실시 예에서는 머드플랩(1)의 표면 코팅을 위해 고무와의 접착이 용이한 PU(Poly Urethane) 재질의 코팅제가 포함된 도포제로 도포한다.

머드플랩(1)의 표면 코팅을 위한 도포제는 폴리우레탄 코팅제 50~70 중량%, 고무접착제 20~35 중량%, 경화제 5~15 중량%를 포함하여 구성한다.

본 발명의 도포제에 포함되는 폴리우레탄 코팅제가 50 중량% 미만이면 공기의 표면 마찰력을 줄이는 효과가 감소되며, 70 중량%를 초과하면 공기의 표면 마찰력을 줄이는 효과는 증대될 수 있으나, 고무접착제나 경화제의 첨가비율이 줄어들어 머드플랩(1)에 미끄럼 코팅면(8)이 쉽게 접착되지 않거나 경화되지 않아 전동차의 고속 주행시 미끄럼 코팅면(8)이 벗겨지게 된다.

도포제에 포함되는 고무접착제가 20 중량% 미만이면 머드플랩(1)에 쉽게 접착되지 않으며, 35 중량%를 초과하면 접착효과는 증대된다 하겠으나 폴리우레탄 코팅제와 경화제의 첨가비율이 줄어 공기의 표면 마찰력을 줄이는 효과가 감소되고 머드플랩(1)에 미끄럼 코팅면(8)의 도포시 쉽게 경화되지 않는다.

도포제에 포함되는 경화제가 5 중량% 미만이면 머드플랩(1)에 도포된 미끄럼 코팅면(8)이 빠른 시간내에 경화되지않고 흘러내려 표면이 매끄럽지 못하며, 15 중량%를 초과하면 미끄럼 코팅면(8)이 빨리 경화되어 접착될 수는 있으나 공기의 표면 마찰력을 줄이는 효과가 떨어지고, 머드플랩(1)에 도포된 미끄럼 코팅면(8)의 접착령이 떨어져 전동차량(30)의 고속주행시 미끄럼 코팅면(8)이 벗겨지게 된다.

미끄럼 코팅면(8)을 형성한 외벽부(6)에는 머드플랩(1)이 설치되는 열차 프레임의 두께와 같은 높이의 단턱(10)이 형성되어 있어 전동차량(30)의 고속주행시 열차의 프레임 표면을 타고 흐르는 공기가 연속성을 가지고 전동차량(30)의 표면을 미끄러지듯이 지나감에 따라 객차 연결부에서 발생하는 공기의 와류를 줄일 수 있다. 전동차량(30) 표면에서의 공기 와류는 공력소음을 발생시키는 주요 원인이 되므로, 객실소음의 지배적인 요인인 공력소음을 줄임으로써 탑승자에게 편의성을 제공할 수 있다.

본 발명의 머드플랩(1) 양끝단에는 지지브라켓(22)과 체결하기 위한 체결공(16a)(16b)이 형성되며, 체결공(16a)(16b) 내에는 나사체결시 머드플랩(1)의 찢어짐을 방지하는 부싱(18a)(18b)이 끼워진다. 본 발명의 머드플랩(1)은 연성의 고무재질이므로 고속주행시 머드플랩(1)의 요동에 의해 지지브라켓(22)과 나사체결된 체결공(16a)(16b)의 내측이 갈라지게 되는데, 이러한 체결공(16a)(16b) 내측의 갈라짐을 방지하기 위해 체결공(16a)(16b)에 금속재의 부싱(18a)(18b)을 끼워 머드플랩(1)이 찢어지는 것을 방지할 수 있다.

전동차량(30)의 객차 연결부에 설치되는 머드플랩(1)은 장척물로서 도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이 객차프레임(24)의 단부를 따라 설치되므로 체결공(16a)(16b)을 일정간격으로 이격되게 다수 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 머드플랩(1)은 전동차량(30)의 고속주행시 공기의 와류에 의한 공력소음을 줄이기 위한 최적의 길이로 형성하여 설치된다. 본 발명의 실시 예에서는 머드플랩 길이(L1)를 160~200mm로 형성하며, 바람직하게는 180mm로 형성하여 공력소음을 줄일 수 있다.

머드플랩 길이(L1)는 전동차량(30)의 객차 연결부에서 발생하는 공력소음의 크기와 밀접한 관계가 있으므로 객차 연결부의 프레임 단부에 설치된 머드플랩 길이(L1)에 따라 객실소음의 크기가 달라진다. 예를 들어, 객차 연결부에 설치되는 머드플랩 길이(L1)를 140mm에서 180mm로 형성하면 터널 내에서의 소음이 87㏈에서 82㏈로 감소하여 탑승자에게 전달되는 객실소음을 줄일 수 있다.

전동차량(30)의 객차 연결부에 설치되는 머드플랩의 길이(L1)가 160mm 미만이면 공기의 와류에 의한 공력소음이 증가하여 객실 탑승자에게 전달되는 객실소음 또한 증가하며, 머드플랩의 길이(L1)가 200mm를 초과하면 공력소음과 함께 탄성체인 머드플랩(1)의 구조소음이 커져 객차소음이 오히려 증가하며, 또한 객차 사이의 간격을 가로막아 작업자의 작업을 방해하는 요인이 되므로 유지보수 측면에서 효율적이지 못하다.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 객차프레임(24)에 고정되는 머드플랩(1)의 설치구조를 보여주는 것으로, 본 발명의 머드플랩(1)은 별도의 지지브라켓(22)과 체결되어 객차프레임(24) 단부에 고정 설치된다.

이를 살펴보면, 가운데 중공부(2)를 두고 양갈래로 연장 형성된 내벽부(4)와 외벽부(6)의 단부에는 각각 체결공(16a)(16b)이 형성되며, 각 체결공(16a)(16b)은 나사체결에 의해 객차프레임(24)과 지지브라켓(22)에 체결되어 체결부(14)를 형성한다. 지지브라켓(22)은 외벽부(6)에 형성된 라운드부(12)의 구조와 동일한 형태로 휘어져 있어 라운드부(12)에 형성된 체결공(16a)과 체결될 수 있는 구조이다. 머드플랩(1)의 라운드부(12)에 체결된 지지브라켓(22)은 객차프레임(24)에 고정된 브라켓(26)과 함께 체결되어 머드플랩(1)을 객차프레임(24)에 고정설치한다.

즉, 지지브라켓(22), 머드플랩(1), 객차프레임(24)의 브라켓(26)이 일체로 체결고정되어 머드플랩(1)이 객차프레임(24) 단부에 설치될 때에 안정감을 갖는다.

머드플랩(1)의 외벽부(6) 내측면에는 체결부(14)에 체결된 지지브라켓(22)이 연장형성되어 외벽부(6)를 지지한다. 전동차량(30)의 고속주행시 머드플랩(1)이 과하게 휘어지면 공기의 와류가 심해서 공력소음이 증가하므로 이를 방지하기 위해 머드플랩(1)의 외벽부(6) 지지를 위한 지지브라켓(22)을 소정의 길이로 연장형성하여 설치한다. 본 발명의 실시 예에서는 외벽부(6)를 지지하는 지지브라켓 길이(L2)를 머드플랩 길이(L1)의 40~60%로 형성한다.

지지브라켓 길이(L2)를 머드플랩 길이(L1)의 40% 미만으로 형성하면 머드플랩(1)을 받치는 지지력이 떨어져 공기에 의한 머드플랩(1)의 휘어짐으로 인해 공력소음이 증가하며, 60%를 초과하면 머드플랩(1)의 탄성력이 줄어들어 진동에 의한 구조소음이 증가한다.

머드플랩(1)의 외벽부(6)와 체결된 지지브라켓(22)은 휘어져 내벽부(4)의 단부에 형성된 체결공(16b)과 다시 한번 체결된다. 내벽부(4)와의 체결로 인해 전동차량(30)의 고속주행시 머드플랩(1)이 객차프레임(24) 내부로 밀려 들어가는 것을 방지한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전동차량(30)의 객차 연결부에 설치되는 머드플랩 길이(L1)를 공력소음 저감을 위한 최적의 길이로 형성하고, 머드플랩(1)의 외면에 미끄럼 코팅면(8)을 형성하여 공기의 표면 마찰력을 줄임에 따라 공기의 와류에 의한 공력소음을 최소화함으로써 객실소음을 줄이는 효과가 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

1 : 머드플랩 2 : 중공부
4 : 내벽부 6 : 외벽부
8 : 미끄럼 코팅면 10 : 단턱
12 : 라운드부 14 : 체결부
16a,16b : 체결공 18a,18b : 부싱
20 : 후부 22 : 지지브라켓
24 : 객차프레임 26 : 브라켓
30 : 전동차량
L1 : 머드플랩 길이 L2 : 지지브라켓 길이

Claims

삭제
중공부(2)를 사이에 두고 단면 접힘 형태로 외벽부(6)와 내벽부(4)를 갖는 머드플랩(1)을 구성하되, 머드플랩(1)의 개구단이 객차프레임(24)에 체결구성되며, 외벽부(6)의 내측면에는 체결부(14)에 체결된 지지브라켓(22)을 일부 연장하여 외벽부(6)를 지지하고, 외벽부(6)의 외측면에는 공기의 표면 마찰력을 줄여 공력소음을 감소시키기 위한 미끄럼 코팅면(8)을 형성하되, 미끄럼 코팅면(8)은 폴리우레탄 코팅제 50~70 중량%, 고무접착제 20~35 중량%, 경화제 5~15 중량%를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩.
중공부(2)를 사이에 두고 단면 접힘 형태로 외벽부(6)와 내벽부(4)를 갖는 머드플랩(1)을 구성하되, 머드플랩(1)의 개구단이 객차프레임(24)에 체결구성되며, 외벽부(6)의 내측면에는 체결부(14)에 체결된 지지브라켓(22)을 일부 연장하여 외벽부(6)를 지지하고, 외벽부(6)의 외측면에는 공기의 표면 마찰력을 줄여 공력소음을 감소시키기 위한 미끄럼 코팅면(8)을 형성하며, 머드플랩(1)은 길이(L1)를 160~200mm로 형성하고 외벽부(6)를 지지하는 지지브라켓(22)은 머드플랩 길이(L1)의 40~60%로 형성함을 특징으로 하는 전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩.
제2항 또는 제3항에 있어서,
체결부(14)의 체결공(16a)(16b)에는 나사체결시 머드플랩(1)의 찢어짐을 방지하는 부싱(18a)(18b)이 끼워지게 구성함을 특징으로 하는 전동차량의 공력소음 감소를 위한 머드플랩.