KR102200193B1 - 철도 차량 연결기용 구면 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명의 철도 차량 연결기용 구면 베어링은, 외륜; 상기 외륜의 내측에 배치된 내륜; 및 상기 외륜과 내륜의 사이에 구비된 고무;를 포함하되, 상기 고무에는 양단으로 팽창홈이 구비된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 고무에는 양단으로 팽창홈이 구비되어 있어 구면 베어링의 반경 방향에서의 하중이 가해져도 외륜과 내륜의 사이로 고무 돌출되는 것을 억제하게 된다.

Description

철도 차량 연결기용 구면 베어링{Spherical bearings for railway coupler}

본 발명은 철도 차량 연결기용 구면 베어링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연결기의 움직임에도 파손되지 않는 철도 차량 연결기용 구면 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량에 있어서, 서로 인접한 차량을 물리적/전기적으로 연결하기 위한 연결기가 구비된다. 그리고 상기 연결기는 완충장치, 전기연결장치, 연결기 헤드, 어댑터 등 다양한 구성요소를 포함할 수 있다.

이러한 철도 차량 연결기는 수평 방향에서 미리 결정된 각도 범위 내에서 지면에 대해 수평 방향으로 회전(swing)하며 곡선 선로 상에서의 철도차량 연결 및 이동을 용이하게 하도록 구성된다.

또한, 철도 차량 연결기는 연결기 자체의 자중에 의해 처짐이 발생할 수 있으며, 이러한 처짐을 방지하기 위한 구성들이 부가된다,

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 공지의 철도 차량용 연결기를 설명하면, 철도차량에 연결되며 연결기의 회전 중심점(pivot point)을 가지는 베어링 브라켓(1)과, 인접하는 철도차량과 연결되는 연결기 헤드(2)와, 충격을 흡수하도록 베어링 브라켓(1)과 연결기 헤드(2)의 사이에 배치되는 유압완충기(3) 및 베어링 브라켓(1)의 하부에 설치되어 차량 운행 시 연결기가 좌우로 움직이는 현상을 방지하여 연결기와 차량 구조물과 간섭을 방지하고, 차량 충돌 시 연결기를 센터로 잡아주어 연결기가 초기 결합하여 shear-off 됨으로서 충돌 시나리오를 만족할 수 있는 센터링 디바이스(4)로 구성된다.

또한, 상기 유압완충기(3)는 구면 베어링(5)에 의해 베어링 브라켓(1)에 설치된다.

그리고, 상기 연결기 자체의 자중에 의한 처짐을 방지하는 서포팅 장치(6)가 더 구비된다.

그러나, 공지의 철도 차량 연결기의 구면 베어링(5)은 철도 차량의 중련 및 운행 중 발생하는 연결기 충격 및 상,하 방향에 대한 하중(진동)을 견디지 못하고 파손되는 문제점이 있었다.

이때, 구면 베어링의 파손은 외륜과 내륜 사이에 구비된 고무의 크랙과 균열 및 외륜과 내륜에서의 고무가 분리되는 것이다.

구체적으로, 구면 베어링의 반경 방향에서 하중이 가해지면 고무는 외륜과 내륜 사이로 돌출되며 스트레스를 받게 되며 파손이 발생한다.

특히, 구면 베어링(5)의 파손으로 기능을 상실하면 연결기 헤드(2)의 처짐이 발생하며, 베어링 브라켓(1)과 유압 완충기(3)간의 금속 접촉이 발생한다.

또한, 베어링 브라켓(1)과 유압완충기(2)간에 금속 접촉이 발생된 상태에서 차량 운행으로 서포팅 장치(6)의 V-브라켓에 과다한 하중이 작용하여 V-브라켓에 크랙이 발생하였다.

따라서, 연결기의 반경 방향 하중에도 파손되지 않는 개선된 형태의 철도 차량 연결기용 구면 베어링의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

등록특허공보 제10-1381379호(2014.03.28. 등록) 등록특허공보 제10-1746694호(2017.06.07. 등록)

본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연결기의 상하 방향 움직임에도 파소되지 않는 철도 차량 연결기용 구면 베어링을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 철도 차량 연결기용 구면 베어링은, 외륜; 상기 외륜의 내측에 배치된 내륜; 및 상기 외륜과 내륜의 사이에 구비된 고무;를 포함하되, 상기 고무에는 양단으로 팽창홈이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고무는 환형으로 형성되며 상기 외륜과 내륜의 사이로 노출되는 상기 고무의 양단으로 상기 팽창홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고무의 중단은 팽창홈이 형성된 고무의 양단보다 단면적이 작게 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내륜에는 상기 고무의 중단을 향해 돌출된 고정돌기가 형성되며, 상기 외륜에는 상기 고무가 수용되는 고정홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정돌기와 고정홈에는 편평면이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 철도 차량 연결기용 구면 베어링에 따르면, 고무에는 양단으로 팽창홈이 구비되어 있어 구면 베어링의 반경 방향에서의 하중이 가해져도 외륜과 내륜의 사이로 고무 돌출되는 것을 억제하게 된다.

도 1 내지 도 2는 공지의 철도 차량용 연결기를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도 차량 연결기용 구면 베어링을 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 'a-a'부 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 철도 차량 연결기용 구면 베어링을 도시한 평면도이며, 도 4는 도 3의 'a-a'부 단면도이다.

도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도 차량 연결기용 구면 베어링(A)은, 유압완충기에 설치되는 외륜(100)과, 상기 외륜의 내측에 배치되며 브라켓과 축 결합하는 내륜(200) 및 상기 외륜(100)과 내륜(200)의 사이에 구비된 고무(300)로 구성된다.

이에 따라, 철도 차량의 중련 및 운행 중 발생하는 하중을 고무(300)가 감쇄시키게 된다.

또한, 상기 고무(300)에는 양단(300a)으로 팽창홈(310)이 구비되어 있어 본 발명의 구면 베어링(A)의 반경 방향에서의 하중이 가해지는 경우라도 외륜(100)과 내륜(200)의 사이로 돌출되는 것을 억제하게 된다.

그리고, 상기 고무(300)는 환형으로 형성되며 상기 외륜(100)과 내륜(200)의 사이로 노출되는 상기 고무(300)의 양단으로 상기 팽창홈(310)이 형성된다.

즉, 상기 고무(300)는 팽창홈(310)의 부위를 매우면서 부풀어 오르므로 실질적으로는 외륜(100)과 내륜(200)의 사이로 돌출되는 것을 방지하게 된다. 이에 따른 상기 고무(300)의 파손 가능성도 매우 낮아진다.

한편, 상기 고무(300)의 중단(300b)은 팽창홈(310)이 형성된 고무의 양단(300a)보다 단면적이 작게 형성된다.

이에 따라, 본 발명의 구면 베어링(A)의 반경 방향에서 하중이 작용하여도 고무(300) 중단(300b)의 변형량이 작으므로 고무(300)의 양단(300a)으로 밀려나는 양을 줄여주어 외륜(100)과 내륜(200)의 사이로의 고무(300)의 돌출량을 줄여주게 된다.

또한, 상기 내륜(200)에는 상기 고무(300)의 중단을 향해 돌출된 고정돌기(210)가 형성되며, 상기 외륜(100)에는 상기 고무(300)가 수용되는 고정홈(110)이 형성된다.

이에 따라, 상기 고정돌기(210)와 고정홈(110)에 의해 상기 고무(300)의 중단(300b)의 단면적을 작게 구성하게 된다.

그리고, 상기 고정돌기(210)와 고정홈(110)에는 편평면(211,111)이 각각 형성된다.

본 발명에 따르면, 철도 차량의 중련 및 운행 중 발생하는 하중을 견디어 파손되는 것을 억제하게 된다.

따라서, 고무(300)의 크랙과 균열 및 외륜(100)과 내륜(200)에서의 고무(300)가 분리되는 것 또한 방지된다.

이하, 본 발명에 따른 구면 베어링의 고하중 정적 특성 시험을 예로 하여 시험한 결과값을 설명한다.

[그림 1]

[그림 1]의 본 발명의 구면 베어링(개선품,V03)과 같이 구면 베어링의 고무가 외측으로 빠져나오는 양이 감소되도록 외륜과 내륜의 형상을 변경하였다.

[그림 2]

한국화학융합시험연구원(KTR)에서 [그림 2]의 장치로 구면 베어링의 반경 방향에서의 하중을 가하는 시험을 하였다.

시험방법

1) 30kN 으로 10초 유지, 하중 제거 후 10초 대기를 20회 반복한다. (구면 베어링 하중 인가 전 사전 작업)

2) 100kN 에서 1초 유지 후, 하중을 제거하고 약 5분을 대기한다.

3) 200kN 에서 1초 유지 후, 하중을 제거하고 약 5분을 대기한다.

4) 300kN 에서 1초 유지 후, 하중을 제거하고 약 5분을 대기한다.

5) 상기 내용을 100kN 단위로 상승시키며 시험을 진행하고, 1,500kN 까지 반복 실시한다.

6) LVDT 의 값과 구면 베어링의 외관을 확인하여, 이상 유무를 확인한다.

(구면 베어링 정적 특성 시험(Radial) 기준에 의거하여, 하중 속도는 10mm/min 으로 진행한다.)

구면 베어링 고하중 정적 특성 시험 기준

구면 베어링의 고하중 정적 특성 시험은 [그림 3], [그림 4] 의 기준을 참고하나, 해당 개선품의 정적 특성 시험 결과는 외관을 기준으로 평가한다.

[그림 3]

[그림 4]

시험결과

[그림 5]

[그림 6]

[그림 7]

[그림 8]

[그림 9]

[그림 5] 내지 [그림 9]와 같이 본 발명의 구면 베어링은 1,500kN 까지 외관상태 확인 결과 고무가 하중 받을 시에 접히는 접힘 자국만 있었으며, 크랙 및 균열이 발견되지 않았다. 또한, 외륜, 내륜과 고무가 분리되는 현상이 없었다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 이때, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 고려해야 할 것이다.

A - 구면 베어링
100 - 외륜 200 - 내륜
300 - 고무

Claims (5)

1. 외륜;
   상기 외륜의 내측에 배치된 내륜; 및
   상기 외륜과 내륜의 사이에 구비된 고무;를 포함하되,
   상기 고무는 환형으로 형성되며 상기 외륜과 내륜의 사이로 노출되는 상기 고무의 양단으로 상기 팽창홈이 형성되며,
   상기 내륜에는 상기 고무의 중단을 향해 돌출된 고정돌기가 형성되며, 상기 외륜에는 상기 고무가 수용되는 고정홈이 형성되고, 상기 고정돌기와 고정홈에는 편평면이 형성되어 상기 고무의 중단은 팽창홈이 형성된 고무의 양단보다 단면적이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 철도 차량 연결기용 구면 베어링.
   
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