KR102599223B1 - 철도차량용 진동감쇄장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량용 진동감쇄장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량용 차륜의 외측에 위치되는 차축에 삼각 판형상의 진동감쇄부재를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하는 철도차량용 진동감쇄장치에 관한 것이다.
본 발명은 철도차량용 진동감쇄장치에 있어서, 차축에 결합되는 설치부재와, 상기 설치부재에 방사상으로 결합되는 다수의 진동감쇄부재를 포함하여, 철도차량의 주행 도중 차축으로부터 액슬박스로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량용 진동감쇄장치 {Vibration reducing device for railway car}

본 발명은 철도차량용 진동감쇄장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량용 차륜의 외측에 위치되는 차축에 삼각 판형상의 진동감쇄부재를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하는 철도차량용 진동감쇄장치에 관한 것이다.

최근, 지하철과 경전철 및 고속철도의 건설이 활발하게 이루어지면서 소음진동의 저감 대책 또한 가장 큰 해결과제로 떠오르고 있다.

저속영역(시속 80km 이하)에서는 일반적으로 추진장치로부터 발생하는 소음이 가장 큰 소음의 원인 중 하나로 작용하며, 중속영역(시속 80km 내지 시속 250km)에서는 차륜 본체와 레일의 상호작용에 의한 소음이 가장 큰 소음의 원인 중 하나로 작용한다.

이 중에서 추진장치에 의한 소음은 기기 자체에 대한 대책방안을 세워 효과적으로 저감시킬 수 있으나, 차륜 본체와 레일의 상호작용에 의한 소음은 발생원인이 매우 복잡하고 다양하므로 차륜 본체와 레일의 삭정을 통하여 조절하는 방법, 차륜답면 또는 레일답면에 윤활재를 공급하여 차륜 본체와 레일의 접촉에 의한 소음을 저감시키는 방법 등 다양한 저감방안이 적용되고 있다.

차륜 본체와 레일의 상호작용에 의한 소음은 발생메카니즘에 따라 직선구간에서 발생되는 전동음(rolling noise), 곡선구간에서 발생되는 마찰음(squeal noise) 및 차륜 하울링 소음(wheel howing noise)과, 분기기 및 레일의 이음부에서 발생하는 충격음(impact noise)으로 크게 나누어진다.

이러한 소음 중에서도 특히 곡선레일의 구간이 많은 지하철 또는 경전철에서는 마찰음의 발생이 잦으므로, 이로 인한 이용자들의 불편함도 가중된다.

지하철 또는 경전철 등 곡선레일의 구간이 많은 곳에서 마찰음의 발생이 잦은 것은 차축의 양단에 일체로 고정되어 레일과 접촉하여 차축과 연동 회전하고, 내측에 소정의 측면구배가 마련된 차륜 본체의 결합 구조에 기인한다.

즉, 레일에 접촉하는 차륜 본체의 답면(踏面)은 곡선레일의 주행이 가능하도록, 차축의 중심으로부터 레일에 접하는 차륜 본체의 접점까지의 거리가 조정될 수 있게 경사지게 형성된다.

그러나, 차축과 차륜 본체는 유동을 허용하지 않도록 견고하게 고정된 상태로 일체 회전하므로, 곡선레일 상에서 차륜 본체는 구조적인 특성상 부드러운 곡선 주행을 하기 힘들다.

즉, 차륜 본체는 소정의 구배를 가지는 답면 형상으로 인하여 레일의 답면에서 횡방향으로 미끄러지면서 계속적인 스틱슬립(stick-slip) 상태를 거치면서 차륜 본체의 고유모드가 여기(勵起)되어 고체전달소음(structureborne noise)이 공기전달소음(air-borne noise)으로 변하게 되고, 그 결과 매우 큰 진동과 소음이 발생하게 되는 것이다.

또한, 일반적으로 철도차량의 주행 중 차륜과 레일 사이의 접촉에 의해 발생되는 진동은 차축, 액슬박스, 1차 현가장치, 2차 현가장치를 통해 차체로 전달되는데, 이와 같은 진동 전달 과정에서 진동을 줄일 경우, 차체로 전달되는 진동을 저감시킬 수 있음은 물론 진동에 의한 소음도 줄일 수 있게 된다.

하지만, 아직까지 상기와 같은 진동 전달과정에서 효과적으로 진동을 줄일 수 있도록 하는 장치는 개발되고 있지 않은 실정이다.

한국 공개실용신안 제20-2012-0001962호 한국 공개특허 제10-2008-0004642호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량용 차륜의 외측에 위치되는 차축에 삼각 판형상의 진동감쇄부재를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하는 철도차량용 진동감쇄장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 단순한 구성으로 철도차량의 주행과정에서 발생되는 진동이 차축으로부터 액슬박스로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 함으로써 차체로 전달되는 진동을 줄여 승차감을 향상시키고, 진동에 의한 소음 발생을 저감시킬 수 있는 철도차량용 진동감쇄장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 철도차량용 진동감쇄장치에 있어서, 차축에 결합되는 설치부재와, 상기 설치부재에 방사상으로 결합되는 다수의 진동감쇄부재를 포함하여, 철도차량의 주행 도중 차축으로부터 액슬박스로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 설치부재의 외주면에는 상기 진동감쇄부재가 결합되는 결합홈이 차축 방향으로 형성되고, 상기 진동감쇄부재는 상기 결합홈의 내측에 착탈 가능하도록 결합되는 판형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결합홈은 내측 단부에 양단부로 확장된 확장홈이 더 형성되고, 상기 진동감쇄부재는 상기 확장홈에 대응되는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 진동감쇄부재는 상기 설치부재의 결합홈에 결합되는 부분의 차축 방향 길이가 길고, 차축으로부터 멀어질수록 차축 방향 길이가 짧게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진동감쇄부재에는 차축으로부터 멀어질수록 직경이 작아지는 다수의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 설치부재 및 진동감쇄부재는 차축에 구비되는 차륜과 이격되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 설치부재 및 진동감쇄부재를 커버하는 커버부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 철도차량용 차륜의 외측에 위치되는 차축에 삼각 판형상의 진동감쇄부재를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 단순한 구성으로 철도차량의 주행과정에서 발생되는 진동이 차축으로부터 액슬박스로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 함으로써 차체로 전달되는 진동을 줄여 승차감을 향상시키고, 진동에 의한 소음 발생을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치가 설치된 상태를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치가 설치된 상태를 도시한 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치의 결합부를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치의 다른 설치 예를 도시한 개념도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치가 설치된 상태를 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치가 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치의 결합부를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치의 다른 설치 예를 도시한 개념도이다.

본 발명은 철도차량용 차륜의 외측에 위치되는 차축에 삼각 판형상의 진동감쇄부재를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하는 철도차량용 진동감쇄장치(100)에 관한 것으로, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 그 구성은 차축(10)에 결합되는 설치부재(110)와, 상기 설치부재(110)에 결합되는 진동감쇄부재(120)를 포함하는 것에 그 특징이 있는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 상기 설치부재(110)는 소정의 두께를 갖는 링 형상으로 형성되어 차륜(20) 내측 방향의 차축(10)의 외주면에 결합되며, 외주면에 일정 간격으로 차축 방향으로 다수개의 결합홈(112)이 형성된다.

또한, 상기 진동감쇄부재(120)는 얇은 판 형상으로 형성되어, 상기 설치부재(110)의 결합홈(112)에 각각 결합되게 되는데, 상기 결합홈(112) 및 진동감쇄부재(120)의 수는 4~8개가 될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해, 차축(10)에 발생된 진동이 상기 진동감쇄부재(120)로 일부 전달되어 진동감쇄부재(120)에서 소실되게 함으로써 액슬박스(1)를 통해 차체 등으로 전달되는 진동을 감쇄할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 설치부재(110) 및 진동감쇄부재(120)는 차륜(20)에 접촉하지 않도록 일부 이격되게 설치되어 차륜(20)과 마찰이 발생되는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 진동감쇄부재(120)는 상기 결합홈(112)에 결합되는 부분의 차축 방향 길이가 길고, 차축(10)으로부터 멀어질수록 차축 방향 길이가 짧게 형성되는 직각 삼각형, 사다리꼴 등의 형상으로 형성된다.

그래서, 상기 설치부재(110)에 결합되는 진동감쇄부재(120)의 면적이 넓도록 하여 차축(10)에서 전달된 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 하고, 차축에서 멀어질수록 진동감쇄부재(120)의 면적이 좁아지도록 함으로써 진동이 소실될 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기와 같이 직각 삼각형, 사다리꼴 등의 형상으로 형성되는 진동감쇄부재(120)의 상기 설치부재(110)에 결합되는 단부를 밑변이라 한다면, 진동감쇄부재(120)의 높이에 대응되는 단부가 차축(10)에 구비되는 차륜(20) 측으로 설치되도록 하여 차륜(20)과 진동감쇄부재(120) 사이에 형성되는 공간이 최소화되도록 함으로써 공기 저항을 감소할 수 있도록 하여 추가적인 진동이나 소음 발생을 차단하도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 진동감쇄부재(120)에는 차축(10)으로부터 멀어질수록 직경이 작아지는 다수개의 관통홀(122)이 형성되어, 진동감쇄 효과를 더욱 증대시킬 수 있도록 구성된다.

즉, 전술한 바와 같이 형성되는 진동감쇄부재(120)의 형상 및 면적에 대응되도록 차축(10)에 인접한 관통홀(122)은 직경이 크게 형성하고 차축(10)으로부터 멀어질수록 관통홀(122)의 직경이 작아지도록 형성하여 진동감쇄부재(120)로 전달된 진동이 상기 관통홀(122)에 의해 진동의 전달이 간헐적으로 차단되면서 분산되어 효과적으로 진동을 해소할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치(100')의 다른 실시 예에 의하면, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 설치부재(110')의 결합홈(112')은 내측 단부에 양측으로 확장된 확장홈(114)이 더 형성되고, 상기 진동감쇄부재(120')는 단부에 상기 확장홈(114)에 대응되도록 돌출부(124)가 형성되어 결합됨으로써, 상기 진동감쇄부재(120')가 쉽게 이탈되지 않도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치(100")의 또 다른 실시 예에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 설치부재(110")의 결합홈(112")은 도브테일 형성으로 형성되고, 상기 진동감쇄부재(120")의 단부에 상기 결합홈(112")에 대응되도록 도브테일 형상의 결합부(126)가 형성되어 견고하게 결합된 상태를 유지하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치(100',100")의 나머지 구성은 전술한 실시 예와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치(200)는 차륜(20)의 외측 방향의 차축(10)에 설치될 수 도 있다.

여기서, 상기와 같이 구성되는 철도차량용 진동감쇄장치(200)의 나머지 구성은 전술한 실시 예와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 도 6에 도시한 바와 같이, 설치부재(210)는 캡 형상으로 형성되어 액슬박스(1)의 외측 방향으로 차축(10)의 단부에 볼트 등의 고정수단에 의해 고정 설치되는 것이다.

또한, 상기 설치부재(210) 및 진동감쇄부재(120)는 상기 액슬박스(1)와 이격되게 설치되어 마찰을 방지하게 된다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 철도차량용 진동감쇄장치(100,100',100")에 의하면, 철도차량용 차축(10)에 삼각 판형상의 진동감쇄부재(120,120',120")를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜(20)이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하며, 단순한 구성으로 철도차량의 주행과정에서 발생되는 진동이 차축(10)으로부터 액슬박스로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 함으로써 차체로 전달되는 진동을 줄여 승차감을 향상시키고, 진동에 의한 소음 발생을 저감시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 철도차량용 진동감쇄장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량용 차륜의 외측에 위치되는 차축에 삼각 판형상의 진동감쇄부재를 방사상으로 다수개 설치하여 차륜이 궤도를 주행하는 과정에서 발생되는 진동이 액슬박스를 통해 차체로 전달되는 것을 감쇄시킬 수 있도록 하는 철도차량용 진동감쇄장치에 관한 것이다.

10: 차축 20: 차륜
100,100',100",200: 철도차량용 진동감쇄장치
110,110',110",210: 설치부재 112,112',112": 결합홈
114: 확장홈 120,120',120": 진동감쇄부재
122: 관통홀 124: 돌출부
126: 결합부

Claims (6)

1. 철도차량용 진동감쇄장치에 있어서,
   차축에 결합되는 설치부재와,
   상기 설치부재에 방사상으로 결합되는 다수의 진동감쇄부재를 포함하여,
   철도차량의 주행 도중 차축으로부터 액슬박스로 전달되는 진동을 감쇄시킬 수 있도록 구성되되,
   상기 설치부재의 외주면에는 상기 진동감쇄부재가 결합되는 결합홈이 차축 방향으로 형성되고,
   상기 진동감쇄부재는 상기 결합홈의 내측에 착탈 가능하도록 결합되는 판형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 철도차량용 진동감쇄장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 결합홈은 내측 단부에 양단부로 확장된 확장홈이 더 형성되고,
   상기 진동감쇄부재는 상기 확장홈에 대응되는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 진동감쇄장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 진동감쇄부재는 상기 설치부재의 결합홈에 결합되는 부분의 차축 방향 길이가 길고, 차축으로부터 멀어질수록 차축 방향 길이가 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 진동감쇄장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 진동감쇄부재에는 차축으로부터 멀어질수록 직경이 작아지는 다수의 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 진동감쇄장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 설치부재 및 진동감쇄부재는 차축에 구비되는 차륜과 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 진동감쇄장치.