KR102121368B1 - 센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기 - Google Patents

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임태완
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Abstract

본 발명은 센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기에 관한 것으로 충격을 흡수하기 위해 고무완충기 내부에 설치되는 완충고무; 상기 완충고무에 작용하는 하중을 측정하기 위해 상기 완충고무와 접촉되는 면에 구비되는 센서를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따르면, 고무완충기에 센서를 구비하여 고무완충기에 가해지는 충격하중을 측정함으로써 완충고무의 상태를 확인하고, 완충고무의 수명을 예측 및 진단할 수 있는 효과가 있다.

Description

센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기{Rubber shock absorber for connecting railway car with sensor}
본 발명은 센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 철도차량의 기관차와 객차사이 또는 객차와 객차사이에 조립되는 센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기이다.
일반적으로 철도차량은 다수의 차량이 상호연결되어 열차를 이루어 운행되는데, 이를 위해 철도차량의 전두부와 후미부에는 철도차량은 서로 연결하기 위한 연결기가 형성된다. 연결기는 철도차량 운행이나 철도차량 연결 시 발생하는 충격을 흡수하기 위하여 완충기가 구비된다.
현재 사용되는 완충기는 유압완충기, 변형튜브, 가스유압완충기, 고무완충기 등이 있다. 유압완충기는 강도와 변위량을 이용하여 에너지 흡수용량을 조절하여 충격을 흡수한다. 상세히 설명하자면 유압완충기는 실린더가 움직이며 발생하는 오일의 유량을 조절하여 흡수에너지의 용량을 변형시킨다. 변형튜브는 연결기에 일정크기 이상의 힘이 작용하는 경우에 튜브가 변하는 변형에너지에 의해 충격에너지를 감쇠시킨다. 변형튜브같은 경우는 고무완충기도 같이 구비하여, 일정크기 이하의 충격을 흡수해주기도 한다. 가스유압완충기는 충격에너지 흡수 용량이 유압완충기보다 크고, 고무완충장치의 기능까지 포함하도록 설계된다. 가스유압완충기는 고가의 장비이기 때문에, 열차의 전두부에만 가스 유압완충기를 설치하고, 중간차량이나 후미부에는 고무완충기를 주로 구비한다.
종래의 선행기술 1과 같은 고무완충기는 제한된 변위 범위에서 충격을 흡수하며, 고무의 압축 및 전단응력을 이용하여 충격에너지를 흡수한다. 하지만 제한된 변위 범위에서만 충격을 흡수하므로, 제한된 변위 범위 이상의 충격에너지가 가해질 경우 완충기를 지지하고 있는 구성 및 철도 프레임에 충격이 가해지며, 구성이나 철도 프레임이 손상이 발생하는 문제가 있었다.
1. 대한민국등록특허공보 제 10-1151801호 ("철도차량용 완충기", 2012.06.01.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기를 제공함에 있다. 보다 상세하게는, 센서를 구비하여 고무완충기에 가해지는 충격을 측정할 수 있는 철도차량 연결용 고무완충기를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 센서를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기(1000)는, 충격을 흡수하기 위해 고무완충기 내부에 설치되는 완충고무; 및 상기 고무완충기가 인장력 또는 압축력을 받을 때, 상기 완충고무에 작용하는 인장하중 또는 압력하중을 측정하기 위해 상기 완충고무와 접촉되는 면에 구비되는 센서;를 포함하며, 상기 센서는, 상기 완충고무가 인장력 또는 압축력을 받을 때 가해지는 압력을 측정하는 압력센서인 것으로, 상기 센서에서 센싱된 데이터로부터 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 도출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 철도차량 연결용 고무완충기는, 상기 철도차량 연결용 고무완충기의 중앙에 형성되며, 외면에 복수개의 경사면을 갖는 봉으로 형성되고, 상기 경사면은 상기 완충고무와 결합되도록 형성되는 연결봉; 을 더 포함하며, 상기 연결봉의 외면에 상기 센서가 구비되어 상기 완충고무에 작용하는 인장하중 또는 압축하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결봉은, 지름이 일정한 기본봉; 상기 기본봉의 일단에서 연장형성되며, 지름이 증가하도록 형성되는 제 1 경사면; 상기 제 1 경사면에서 연장형성되며, 지름이 감소하도록 형성되는 제 2 경사면; 상기 제 2 경사면에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 3 경사면; 상기 제 3 경사면에서 연장형성되며 지름이 증가하도록 형성되는 제 4 경사면;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서는, 상기 제 2 경사면, 제 4 경사면 중 하나 이상에 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결봉은, 상기 제 4 경사면에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 5 경사면; 상기 제 5 경사면에서 연장형성되며 지름이 감소하도록 형성되는 제 6 경사면; 상기 제 6 경사면에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 7 경사면; 상기 제 7 경사면에서 연장형성되며 지름이 증가하도록 형성되는 제 8 경사면;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서는, 상기 제 2 경사면, 제 4 경사면, 제 6 경사면, 제 8 경사면 중 하나 이상에 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 철도차량 연결용 고무완충기는, 상기 완충고무와 상기 연결봉의 결합된 외측면에 대응되는 형상으로 형성되는 케이스;를 더 포함하며, 상기 케이스의 내벽면 중 상기 완충고무와 접촉하는 면에 센서가 더 구비되고, 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 케이스의 내벽에 설치된 센서를 가압하고, 상기 케이스의 내벽에 설치된 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충고무는 기둥형상으로 형성되고, 상기 완충고무의 양측 끝단에 구비되는 팔로워플레이트;를 더 포함하며, 상기 팔로워플레이트와 상기 완충고무가 접촉하는 면에 상기 센서가 구비되어, 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충고무는 동일 중심을 가지며, 일정거리 이격되어 복수 개 배치되고, 상기 복수개의 완충고무 사이에는 분리판이 배치되며, 상기 분리판과 상기 완충고무의 접촉면에 상기 센서가 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충고무는 링형상으로 형성되며, 일정거리 이격되어 복수 개 배치되고, 상기 복수개의 완충고무 사이에 형성되는 분리판을 더 포함하며, 상기 분리판과 상기 완충고무가 접촉되는 면에 상기 센서가 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 철도차량 모니터링 시스템은, 철도차량 연결용 고무완충기와,상기 고무완충기에 구비된 센서로부터 수집된 정보를 처리하는 정보처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보처리부는, 상기 센서로부터 측정한 데이터를 수집하는 데이터수집부; 상기 완충고무의 상태를 확인하는 모니터링부; 및 상기 센서의 계측값을 받아, 상기 완충고무의 수명을 예측 및 진단하는 진단부; 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보처리부로부터 데이터를 전송받아 저장하는 블랙박스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 의하면, 센서를 구비하여 고무완충기에 가해지는 충격하중을 측정함으로써 완충성능을 평가할 수 있는 효과가 있다.
또한, 센서에서 측정된 충격하중 데이터를 모니터링 함으로써 완충성능이 약화된 고무완충기는 적기에 교체할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고무완충기의 형태에 따라 적합한 위치 및 방법으로 센서를 구비하여 정확한 충격하중을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 철도차량 연결용 고무완충기에 발생하는 충격을 역으로 추적하여 사고발생시 철도차량간의 충격전달관계를 명확히 규명할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 철도차량용 완충기 사시도
도 2는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 사용개략도
도 3은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 1 실시예의 연결봉 단면도
도 4는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 1 실시예의 케이스 단면도
도 5는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 1 실시예의 완충고무 사시도
도 6은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 1 실시예의 구성 결합 단면도
도 7은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 완충고무의 확대도
도 8은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 1 실시예의 하중이 작용했을 때의 단면도
도 9는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 2 실시예의 단면도
도 10은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 3 실시예의 단면도
도 11은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기의 제 4 실시예의 사시도
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 센서(100)를 구비한 철도차량 연결용 고무완충기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
철도의 연결에 사용되는 고무완충기는 고무의 형태에 따라서 EFG형식 고무완충기, 다판식 싱글형 고무완충기, 다판식 더블형 고무완충기, 링형 고무완충기 등으로 나뉘게 된다. 본 명세서에서는 EFG형식 고무완충기를 제 1 실시예, 다판식 싱글형 고무완충기를 제 2 실시예, 다판식 더블형 고무완충기를 제 3 실시예, 링형 고무완충기를 제 4 실시예로 설명하도록 한다. 본 발명은 상기에 언급된 고무완충기의 종류에만 한정되는 것은 아니며, 철도차량(10)을 연결하여 충격을 흡수하기 위하여 구비되는 고무완충기라면 어떠한 종류든지 사용이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 사용개략도를 도시한다. 도 2에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)는 철도차량(10)과 철도차량(10) 사이 또는 철도차량(10)과 기관차 사이 등에 위치하며, 완충고무(200)의 주위에 센서(100)가 구비되어, 고무완충기에 가해지는 충격을 측정하고, 그 결과를 모니터링 할 수 있다.
본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)에 구비되는 센서(100)는 압력센서와 변위센서를 포함하여 구성될 수 있으며, 센서(100)를 통하여 상기 완충고무(200)에 작용하는 하중 및 상기 완충고무(200)의 변위를 계측할 수 있도록 한다. 정보처리부(500)는 센서(100)에서 받은 측정값을 이용하여 완충고무(200)의 상태를 모니터링하고, 완충고무(200)의 수명이 다되거나 ,완충고무(200)가 파손됐을 시에는 완충고무(200)를 교체할 수 있도록 알려준다. 상세한 구성에 대해서는 이하에서 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 1 실시예의 연결봉(300) 단면도를 도시한다. 제 1 실시예는 EFG형식 고무완충기다. 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 1 실시예는 연결봉(300), 케이스(400), 완충고무(200), 센서(100)를 포함하여 구성되며, 이하에서는 연결봉(300)에 대하여 설명하도록 한다.
연결봉(300)은 외면에 복수개의 경사면을 갖는 봉으로 형성되어, 상기 경사면은 완충고무(200)와 접촉되도록 구비된다. 즉, 연결봉(300)의 경사면은 완충고무(200)와 접촉되고, 연결봉(300)의 경사면과 완충고무(200)가 접촉되는 면에는 상기 센서(100)가 구비되어 상기 완충고무(200)에 작용하는 하중을 계측할 수 있다.
연결봉(300)은 지름이 일정한 부분인 기본봉(310)과 경사면을 갖는 부분을 포함하여 구성되는데, 경사면을 갖는 외면은 상기 기본봉(310)의 일단에서 연장형성되며, 지름이 증가하도록 형성되는 제 1 경사면(311), 상기 제 1 경사면(311)에서 연장형성되며, 지름이 감소하도록 형성되는 제 2 경사면(312), 상기 제 2 경사면(312)에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 3 경사면(313), 상기 제 3 경사면(313)에서 연장형성되며 지름이 증가하도록 형성되는 제 4 경사면(314)을 포함하여 구성된다. 이때, 센서(100)는 완충고무(200)와 접촉되는 제 2 경사면(312)에 구비되는 센서(110a), 제 4 경사면(314)에 구비되는 센서(110b)등 센서(100)는 완충고무(200)에 작용하는 하중의 계측이 가능한 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연결봉(300)은, 상기 제 4 경사면(314)에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 5 경사면(315), 상기 제 5 경사면(315)에서 연장형성되며 지름이 감소하도록 형성되는 제 6 경사면(316), 상기 제 6 경사면(316)에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 7 경사면(317), 상기 제 7 경사면(317)에서 연장형성되며 지름이 증가하도록 형성되는 제 8 경사면(318)을 포함하여 구성될 수 있다. 제 5 경사면(315) 내지 제 8 경사면(318)을 포함하는 경우에도 센서(100)는 다양한 위치에 구비될 수 있다. 완충고무(200)와 접촉되는 상기 제 2 경사면(312)에 구비되는 센서(110a), 제 4 경사면(314)에 구비되는 센서(110b), 제 6 경사면(316)에 구비되는 센서(110c), 제 8 경사면(318)에 구비되는 센서(110d)처럼 경사면 중 하나 이상에 구비되어 상기 완충고무(200)에 작용하는 하중의 계측이 가능하도록 형성될 수 있다. 다시 말하자면, 센서(100)는 제 2 경사면(312), 제 4 경사면(314), 제 6 경사면(316), 제 8 경사면(318)등 경사면 중 하나 이상의 면에 센서(100)가 구비되는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 1 실시예의 케이스(400) 단면도를 도시한다. 케이스(400)는 상부케이스(410)와 하부케이스(420)를 포함하여 구성된다. 케이스(400)는 상기 완충고무(200)와 상기 연결봉(300)이 결합된 형상의 외측면에 대응되는 형상으로 형성된다. 상세히 설명하자면, 완충고무(200)와 연결봉(300)이 결합됐을 때, 외측면에 형성되는 경사를 따라 케이스(400)가 형성된다. 그러므로 케이스(400)도 복수개의 경사면을 포함하여 구성될 수 있다.
케이스(400)는 연결봉(300)의 기본봉(310)과 접촉되는 제 1 상부내측면(411)과 제 1 하부내측면(421), 연결봉(300)과 결합된 완충고무(200)의 외면에 형성된 경사에 대응되도록 형성된 제 2 상부내측면(412) 내지 제 8 상부내측면(418) 및 제 2 하부내측면(422) 및 제 8 하부내측면(428), 제 8 상부내측면(418)의 끝단에 연장형성되어 지름이 일정하도록 형성된 제 9 상부내측면(419) 및 제 9 하부내측면(429)을 포함하여 구성된다. 센서(100)는 제 1 상부내측면(411)에 구비되는 센서(110i), 제 1 하부내측면(421)에 구비되는 센서(110s), 제 9 상부내측면(419)에 구비되는 센서(110t), 제 9 하부내측면(429)에 구비되는 센서(110u) 및 케이스(400)의 내측에 위치한 상기 완충고무(200)와 접촉하는 면 중 하나 이상의 면에 구비되어 상기 완충고무(200)에 작용하는 하중을 계측할 수 있다. 즉, 센서(100)는 제 1 상부내측면(411)에 구비되는 센서(110i), 제 1 하부내측면(421)에 구비되는 센서(110s), 제 9 상부내측면(419)에 구비되는 센서(110t), 제 9 하부내측면(429)에 구비되는 센서(110u) 및 상기 케이스(400)의 내측에 위치한 상기 완충고무(200)와 접촉하는 면 중 하나이상의 면에 구비되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 1 실시예의 완충고무(200) 사시도를 도시한다. 완충고무(200)는 연결봉(300)의 외측면 일부를 둘러싸는 링을 반으로 나눈 형상으로 되어있다. 완충고무(200)가 복수개가 구비되며, 고무완충기의 내부에 설치되어 고무완충기에 가해지는 충격을 흡수한다. 완충고무(200)는 고무로 형성되어 있기 때문에 본 도면의 형상으로 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)는 하중을 받으면 고무의 형상이 달라진다. 다시 말하자면, 하중이나 충격을 받기 전에는 도 6과 같은 형상을 갖으며, 하중이나 충격을 받았을 시에는 도 7과 같은 형상으로 변화된다. 상세한 설명은 이하에서 하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 1 실시예의 구성 결합 단면도를 도시한다. 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기(1000)는 완충고무(200), 센서(100)를 포함하여 구성되고, 이를 포함한 철도차량 모니터링 시스템은 정보처리부(500)를 더 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기(1000)에 구비된 센서(100)와 정보처리부(500)는 유선 또는 무선으로 연결되어 있으므로 센서(100)의 측정값을 정보처리부(500)에서 송신할 수 있다.
상세히 말하자면, 정보처리부(500)는 상기 센서(100)의 데이터를 수집하는 데이터수집부와 상기 완충고무(200)의 상태를 확인하는 모니터링부를 포함하여 구성되며, 상기 센서(100)의 계측값을 받아, 상기 완충고무(200)의 수명을 예측 및 진단하는 진단부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 센서(100)에 측정된 측정값을 저장하고, 이를 통해 충격상황을 확인할 수 있는 블랙박스를 포함하여 구성될 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 정보처리부(500)를 이용하면 철도차량에 사고가 발생하였을 때에도, 철도차량간의 충격전달관계를 명확히 규명할 수 있는 효과가 있다.
완충고무(200)는 충격을 흡수하기 위해 고무완충기 내부에 설치된다. 특히, 센서(100)는 상기 완충고무(200)에 작용하는 하중을 측정하기 위해 상기 완충고무(200)와 접촉되는 면에 구비되므로, 고무완충기의 종류에 따라 센서(100)를 부착하는 위치가 다르므로 제 1 실시예 내지 제 4 실시예를 이용하여 센서(100)를 부착하는 위치에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 완충고무(200)의 확대도를 도시한다. 도 7은 완충고무(200)의 확대도를 도시한다. (a)는 제 1 완충고무(200a), (b)는 제 2 완충고무(200b), (c)는 제 3 완충고무(200c) 및 (d)는 제 4 완충고무(200d)를 도시한다.
도 7의 (a)에 도시된 제 1 완충고무(200a)는 연결봉(300)의 제 2 경사면(312), 제 3 경사면(313), 제 4 경사면(314) 및 상부케이스(410)의 제 2 상부내측면(412), 제 3 상부내측면(413), 제 4 상부내측면(414)의 사이에 구비된다. 이때, 센서(110)는 제 2 경사면(312)에 구비되는 센서(110a), 제 4 경사면(314)에 구비되는 센서(110b), 제 2 상부내측면(412)에 구비되는 센서(110i) 및 제 4 상부내측면(414)에 구비되는 센서(110j)처럼 상기 경사면 또는 내측면 중 하나이상의 면에 구비되어 연결봉(300)에 작용하는 압력을 계측할 수 있다. 또한, 제 1 상부내측면(411)에 부착된 센서(110r)는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)가 인장될 때의 값을 측정할 수 있다.
도 7의 (b)에 도시된 제 2 완충고무(200b)는 연결봉(300)의 제 6 경사면(316), 제 7 경사면(317), 제 8 경사면(318) 및 상부케이스(410)의 제 6 상부내측면(416), 제 7 상부내측면(417), 제 8 상부내측면(418)의 사이에 구비된다. 이때, 센서(110)는 제 6 경사면(316)에 구비되는 센서(110c), 제 8 경사면(318)에 구비되는 센서(110d), 제 6 상부내측면(416)에 구비되는 센서(110k) 및 제 8 상부내측면(418)에 구비되는 센서(110L)처럼 경사면 또는 상부내측면 중 하나이상의 면에 구비되어 연결봉(300)에 작용하는 압력을 계측할 수 있다. 또한, 제 9 상부내측면(419)에 부착된 센서(110)는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)가 압축될 때의 값을 측정할 수 있다.
도 7의 (c)에 도시된 제 3 완충고무(200c)는 연결봉(300)의 제 2 경사면(312), 제 3 경사면(313), 제 4 경사면(314) 및 하부케이스(420)의 제 2 하부내측면(422), 제 3 하부내측면(423), 제 4 하부내측면(424)의 사이에 구비된다. 이때, 센서(110)는 제 2 경사면(312)에 구비되는 센서(110i), 제 4 경사면(314)에 구비되는 센서(110L), 제 2 하부내측면(422)에 구비되는 센서(110m), 및 제 4 하부내측면(424)에 구비되는 센서(110n)처럼 경사면 또는 하부내측면 중 하나이상의 면에 구비되어 연결봉(300)에 작용하는 압력을 계측할 수 있다. 또한, 제 1 하부내측면(421)에 구비되는 센서(110s)는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)가 인장될 때의 값을 측정할 수 있다.
도 7의 (d)에 도시된 제 4 완충고무(200d)는 연결봉(300)의 제 6 경사면(316), 제 7 경사면(317), 제 8 경사면(318) 및 상부케이스(410)의 제 6 하부내측면(426), 제 7 하부내측면(427), 제 8 하부내측면(428)의 사이에 구비된다. 이때, 센서(110)는 제 6 경사면(316)에 구비되는 센서(110c), 제 8 경사면(318)에 구비되는 센서(110d), 제 6 하부내측면(426)에 구비되는 센서(110p), 및 제 8 하부내측면(428)에 구비되는 센서(110q)처럼 경사면 또는 하부내측면 중 하나이상의 면에 구비되어 연결봉(300)에 작용하는 압력을 계측할 수 있다. 또한, 제 9 하부내측면(429)에 부착된 센서(110u)는 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)가 압축될 때의 값을 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 1 실시예의 하중이 작용했을 때의 단면도를 도시한다. 센서(110) 중 일부는 압축 및 인장을 동시에 측정할 수 있으며, 나머지 일부는 압축 또는 인장을 측정할 수 있다. 상세히 설명하자면, 연결봉(300)의 제 2 경사면(312)에 구비되는 센서(110i), 제 4 경사면(314)에 구비되는 센서(110L), 제 6 경사면(316)에 구비되는 센서(110c), 제 8 경사면(318)에 구비되는 센서(110d)와 상부케이스(410)의 제 2 상부내측면(412)에 구비되는 센서(110i), 제 4 상부내측면(414)에 구비되는 센서(110j), 제 6 상부내측면(416)에 구비되는 센서(110k), 제 8 상부내측면(418)에 구비되는 센서(110L) 및 하부케이스(420)의 제 2 하부내측면(422)에 구비되는 센서(110m), 제 4 하부내측면(424)에 구비되는 센서(110n), 제 6 하부내측면(426)에 구비되는 센서(110p), 제 8 하부내측면(428)에 구비되는 센서(110q)들은 완충고무(200)에 작용하는 인장과 압축의 측정이 가능하다. 반면, 상부케이스(410)의 제 1 상부내측면(411)에 구비되는 센서(110r), 제 9 상부내측면(419)에 구비되는 센서(110t) 및 하부케이스(420)의 제 1 하부내측면(421)에 구비되는 센서(110s), 제 9 하부내측면(429)에 구비되는 센서(110u)처럼 위치한 센서(110)들은 인장 또는 압축을 측정하기 위하여 위치한다. 상기 센서(100)들의 측정값은 무선 또는 유선으로 연결된 정보처리부(500)로 송신된다.
정보처리부(500)는 수신된 측정값 수집하는 데이터수집부와 이를 바탕으로 완충고무(200)의 상태를 모니터링하는 모니터링부, 또한 데이터수집부와 모니터링부를 이용하여 완충고무(200)의 수명을 예측 및 진단하는 진단부 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성된다. 또한, 정보처리부(500)는 앞서 언급했듯이 상기 정보처리부로부터 데이터를 전송받아 저장하는 블랙박스를 더 포함하여 구성될 수 있다. 다시 말하자면, 블랙박스를 이용하여 센서(110)의 데이터를 전송받아 저장하고, 이를 역추적하여 철도차량에 가해진 충격위치를 찾아낼 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 2 실시예의 단면도를 도시한다. 제 2 실시예는 다판식 싱글형 고무완충기를 도시한다. 다판식 싱글형 고무완충기는 두 개의 팔로워플레이트(600a,600b) 사이에 위치한 드래프트 기어(800) 즉, 드래프트 기어(800)의 내부에 기둥형상으로 형성된 완충고무(200)가 압축시 발생하는 저항력을 이용하여 완충작용을 수행한다. 또한, 센서(120)는 두 개의 팔로워플레이트(600a,600b)가 드래프트 기어(800)가 접촉되는 면에 구비된다.
도 10은 본 발명에 따른 철도차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 3 실시예의 단면도를 도시한다. 제 3 실시예는 다판식 더블형 고무완충기를 도시한다. 제 3 실시예의 완충고무(200)는 복수개가 형성되어, 복수개의 완충고무(200)의 중심이 일치하도록 일정거리 이격되어 배치된다. 또한, 복수개의 완충고무(200) 사이에 분리판(700)이 형성될 수도 있으며, 상기 분리판(700)과 상기 완충고무(200)의 접촉면에 상기 센서(130)가 구비되어 상기 완충고무(200)에 작용하는 하중을 계측할 수 있다.
상세히 설명하자면, 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기(1000)의 분리판(700)에서 인장과 압축을 받으므로, 분리판(700)과 두 개의 팔로워플레이트(600c,600d)의 일면에 센서(130)가 부착된다. 하나의 팔로워플레이트(600c)에 부착된 센서(130a,130d)와 분리판(700)에 부착된 센서(130b)는 압축을 측정할 수 있다. 또한, 다른 하나의 팔로워플레이트(600d)에 부착된 센서(130c,130e)는 인장을 측정할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기(1000)의 제 4 실시예의 사시도를 도시한다. 제 4 실시예는 링형 고무완충기를 도시한다. 제 4 실시예의 완충고무(200)는 링형상으로 복수개(200e,200f)가 형성된다. 제 4 실시예도 제 3 실시예와 유사하게 복수개의 완충고무(200) 사이에 분리판(700)이 형성되며, 분리판(700)과 상기 완충고무(200)가 접촉되는 면에 상기 센서(140)가 구비된다. 제 4 실시예에 구비된 센서(140a, 140b)는 인장과 압축을 동시에 계측할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 본 발명에 따른 철도 차량 연결용 고무완충기
10 : 철도
100 : 센서
110 : 제 1 실시예 센서 120 : 제 2 실시예 센서
130 : 제 3 실시예 센서 140 : 제 4 실시예 센서
200 : 완충고무
200a : 제 1 완충고무 200b : 제 2 완충고무
200c : 제 3 완충고무 200d : 제 4 완충고무
300 : 연결봉
400 : 케이스
410 : 상부케이스
420 : 하부케이스
500 : 정보처리부
600 : 팔로워플레이트
700 : 분리판
800 : 드래프트기어

Claims (14)

  1. 철도차량을 연결하기 위해 구비되는 고무완충기에 있어서,
    충격을 흡수하기 위해 고무완충기 내부에 설치되는 완충고무; 및
    상기 고무완충기가 인장력 또는 압축력을 받을 때, 상기 완충고무에 작용하는 인장하중 또는 압력하중을 측정하기 위해 상기 완충고무와 접촉되는 면에 구비되는 센서;
    를 포함하며,
    상기 센서는, 상기 완충고무가 인장력 또는 압축력을 받을 때 가해지는 압력을 측정하는 압력센서인 것으로, 상기 센서에서 센싱된 데이터로부터 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 도출하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 철도차량 연결용 고무완충기는,
    상기 철도차량 연결용 고무완충기의 중앙에 형성되며, 외면에 복수개의 경사면을 갖는 봉으로 형성되고, 상기 경사면은 상기 완충고무와 결합되도록 형성되는 연결봉; 을 더 포함하며,
    상기 연결봉의 외면에 상기 센서가 구비되어 상기 완충고무에 작용하는 인장하중 또는 압축하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 연결봉은,
    지름이 일정한 기본봉;
    상기 기본봉의 일단에서 연장형성되며, 지름이 증가하도록 형성되는 제 1 경사면;
    상기 제 1 경사면에서 연장형성되며, 지름이 감소하도록 형성되는 제 2 경사면;
    상기 제 2 경사면에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 3 경사면;
    상기 제 3 경사면에서 연장형성되며 지름이 증가하도록 형성되는 제 4 경사면;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 센서는,
    상기 제 2 경사면, 제 4 경사면 중 하나 이상에 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 연결봉은,
    상기 제 4 경사면에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 5 경사면;
    상기 제 5 경사면에서 연장형성되며 지름이 감소하도록 형성되는 제 6 경사면;
    상기 제 6 경사면에서 연장형성되며 지름이 일정하도록 형성되는 제 7 경사면;
    상기 제 7 경사면에서 연장형성되며 지름이 증가하도록 형성되는 제 8 경사면;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 센서는,
    상기 제 2 경사면, 제 4 경사면, 제 6 경사면, 제 8 경사면 중 하나 이상에 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 철도차량 연결용 고무완충기는,
    상기 완충고무와 상기 연결봉의 결합된 외측면에 대응되는 형상으로 형성되는 케이스;
    를 더 포함하며,
    상기 케이스의 내벽면 중 상기 완충고무와 접촉하는 면에 센서가 더 구비되고, 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 케이스의 내벽에 설치된 센서를 가압하고, 상기 케이스의 내벽에 설치된 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 완충고무는 기둥형상으로 형성되고,
    상기 완충고무의 양측 끝단에 구비되는 팔로워플레이트;
    를 더 포함하며,
    상기 팔로워플레이트와 상기 완충고무가 접촉하는 면에 상기 센서가 구비되어, 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 완충고무는 동일 중심을 가지며, 일정거리 이격되어 복수 개 배치되고,
    상기 복수개의 완충고무 사이에는 분리판이 배치되며,
    상기 분리판과 상기 완충고무의 접촉면에 상기 센서가 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 완충고무는 링형상으로 형성되며, 일정거리 이격되어 복수 개 배치되고,
    상기 복수개의 완충고무 사이에 형성되는 분리판을 더 포함하며,
    상기 분리판과 상기 완충고무가 접촉되는 면에 상기 센서가 구비되어 상기 완충고무에 압축력 또는 인장력이 가해질 때, 상기 완충고무가 상기 센서를 가압하고, 상기 센서는 상기 완충고무가 가압하는 압력을 센싱하여 상기 완충고무에 작용하는 압축하중 또는 인장하중을 계측하는 것을 특징으로 하는 철도차량 연결용 고무완충기.
  12. 제 1항 및 제3항 제 11항 중 어느 한 항의 철도차량 연결용 고무완충기와,
    상기 고무완충기에 구비된 센서로부터 수집된 정보를 처리하는 정보처리부를 포함하는 철도차량 모니터링 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 정보처리부는,
    상기 센서로부터 측정한 데이터를 수집하는 데이터수집부;
    상기 완충고무의 상태를 확인하는 모니터링부; 및
    상기 센서의 계측값을 받아, 상기 완충고무의 수명을 예측 및 진단하는 진단부; 중 어느 하나 이상을 포함하는 철도차량 모니터링 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 정보처리부로부터 데이터를 전송받아 저장하는 블랙박스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량 모니터링 시스템.
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