KR20000077333A - 철도차량 - Google Patents

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KR20000077333A
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세바타미치오
마키노도시아키
히라이시모토미
나카무라미노루
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명에 따르면, 차체(20)의 연결부재(25)와 대차프레임(11)을 연결하는 링크(30)의 외주에, 입자형상체(41)가 삽입된 용기(42, 42)가 설치된다. 주행용 전동기(41), 감속기, 및 샤프트커플링의 구동시스템으로부터 발생한 회전진동은 링크(30)에 전달된다. 링크(30)에 발생한 진동에너지는 용기(42)내에 수용된 입자형상부재(41)의 충돌에 의하여 운동에너지로 변환되어, 링크(30)에 있어서의 진동이 감소된다. 따라서, 차체에 대한 진동의 전달을 억제할 수 있다. 입자형상부재(41)는 링크(30)의 원통부(31)내로 삽입될 수 있다. 또한, 입자형상부재(41)가 원주(62)내로 이동 가능하게 삽입될 수도 있다. 철도차량용 대차에 있어서, 구동시스템의 불균형에 의해 야기되는 진동이 억제될 수 있고, 진동에 따르는 차내소음이 감소될 수 있다.

Description

철도차량{A RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 철도차량에 관한 것으로, 특히 철도차량용 대차(bogie car)에 관한 것이다. 본 명세서에서 "철도차량"이란 궤도를 주행하는 차량을 의미한다.
일본국 실공소58-1406호에 기재된 바와 같이, 철도차량의 대차프레임과 차체는 견인링크(이하, "링크"라 함)로 연결된다. 링크의 양단, 즉 전후방향에는 고무부시가 배치된다. 고무부시는 때때로 발생하는 전후방향의 압축하중에 대하여 충분히 견딜 수 있도록 설계된다. 또한, 고무부시는 주행안정성를 위해 사용된다. 또한, 대차와 차체는 요댐퍼(yaw damper)로 연결된다.
또한, 입자형상체를 이용하는 차음(遮音)패널로서, 일본국 특개평10-266388호 공보가 있다. 이 패널에 있어서는, 알루미늄 허니컴패널을 사용한 차체의 바닥에 있어, 패널의 내부에 입자지름 30㎛∼1000㎛의 분말이 수용되어, 차체 바닥의 상하방향의 진동감쇠가 수행된다.
대차측에서 발생하는 전후방향(차량의 주행방향)의 진동이 2개의 고무부시와 링크, 그리고 요댐퍼등의 연결부를 통해 차체측에 전달된다. 이 때문에, 차내의 소음이 높아지게 된다. 특히, 80Hz∼300Hz 대역의 회전주파수성분을 구비하는 고체전파진동이 대차프레임에 전해져, 바닥을 진동시키고, 이로 인해 차내소음이 증대되는 문제가 있다.
구동시스템의 불균형에 의해 발생하는 회전진동에 있어서, 전기모터샤프트의 회전진동성분(f1)의 1배 내지 3배까지의 크기인 1Om/s2이하의 성분이 비교적 현저하다. 이들 회전진동성분(f1∼3fl)은, 링크를 통해 차체로 고체전파진동으로서 전해져, 차체 바닥면의 상하진동으로 되어 차내소음으로서 나타난다.
특히, 차량주행중 가속시에는 전후방향, 좌우방향, 및 상하방향에 2배의 2fl성분이 생기고, 특히 전후방향의 진동이 차내소음에 대한 주요 원인이다. 또한, 감속 및 타행(coasting running)시에는 1배의 f1성분, 3배의 3f1성분의 전후진동의 증가가 현저하게 생긴다. 예를 들어, f1이 80Hz라 하면, 2f1은 160Hz, 3f1은 240Hz이다. 이 때문에 약 100Hz 이상의 진동을 감소시킬 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 간단한 구성으로 차내소음을 감소시키는 데 있다.
상기 목적은 차체와 다른 차체간의 연결부재, 또는 차체와 대차프레임간의 연결부재에, 상기 연결부재에 대하여 이동 가능한 물체를 수용하는 용기를 설치함으로써 달성될 수 있다. 연결부재는 견인링크, 요댐퍼, 좌우진동댐퍼, 차체간 전후댐퍼, 볼스터앵커(bolster anchor)등이다.
본 발명에 따르면, 연결부재에 발생한 진동에너지는 상기 물체의 충돌에 의해 상기 물체의 운동에너지로 변환되어, 상기 연결부재상의 진동이 감소된다. 이 때문에, 차체에 대한 진동의 전파가 억제될 수 있어 차내소음이 감소될 수 있다.
차내소음은 차체 바닥면의 진동에 의해 발생한다. 진동원은 차체의 구동시스템의 회전불균형이다. 상기된 연결부재는 진동발생원과 차체의 바닥면 사이에 배치되고, 주로 전후방향으로 진동한다. 이 때문에, 상기된 연결부재의 내부물체는 전후방향으로 이동한다. 이 때문에, 물체의 이동에 있어서, 중력에 역행하는 1Om/s2의 진동이 필요 없기 때문에, 물체는 작은 여자력(excitation force)에 대해서도 활발하게 이동한다. 따라서, 차체 바닥면의 진동원이 억제될 수 있고, 차내소음이 감소될 수 있다.
연결부재가 비교적 경량이기 때문에, 간단한 장치로 진동이 억제될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시형태의 견인링크(traction link)를 나타내는 측면도,
도 2는 도 1의 주요부의 확대도,
도 3은 도 2의 평면도,
도 4는 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 도,
도 5는 본 발명에 따른 일 실시형태가 설치된 대차(bogie)를 나타내는 평면도,
도 6은 대차의 진동특성을 나타내는 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 일 실시형태의 효과를 나타내는 설명도,
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시형태의 효과를 나타내는 설명도,
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 효과를 나타내는 설명도,
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 효과를 나타내는 설명도,
도 11은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 효과를 나타내는 설명도,
도 12는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 진동감쇠장치를 나타내는 종단면도,
도 13은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 진동감쇠장치를 나타내는 종단면도,
도 14는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 측면도,
도 15는 도 12의 평면도,
도 16은 도 12의 ⅩⅥ-ⅩⅥ에 따른 도,
도 17은 도 12의 ⅩⅦ-ⅩⅦ에 따른 도,
도 18은 감쇠효과와 질량 사이의 관계가 요약설명된 도,
도 19는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 진동감쇠장치를 나타내는 종단면도,
도 20은 도 19의 종단면도,
도 21은 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 종단면도,
도 22는 도 21에 도시된 견인링크의 중앙 종단면도,
도 23은 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 종단면도,
도 24는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 종단면도,
도 25는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 측면도,
도 26은 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 측면도,
도 27은 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 측면도,
도 28은 본 발명에 따른 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 측면도,
도 29는 도 28의 중앙 종단면도,
도 30은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 측면도,
도 31은 본 발명에 따른 또 다른 실시형태의 견인링크를 나타내는 중앙 종단면도, 및
도 32는 본 발명에 따른 다른 실시형태의 요댐퍼(yaw damper)부를 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 대차를 이용하는 철도차량의 일 실시형태가 설명된다. 대차의 대차프레임(11)은 차륜(12)을 구비한 2개의 차축(13)으로 지지되고, 차축(13)을 구동시키는 모터(14) 및 기어를 포함하여 이루어지는 감속기를 지지한다. 대차프레임(11)은 공기스프링부재(15)를 통해 차체(20)를 지지한다.
차체의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출된 연결부재(일반적으로 중심핀이라 함; 25)와 대차프레임(11)이 견인링크(이하, 링크라 함; 30)에 의해 연결된다. 링크(30)는 전후력(before and back force)을 전달하고, 주행방향의 수평방향을 따라 배치된다.
대차프레임(11)의 좌우의 단부는 요댐퍼(28, 28)를 통해 차체(20)에 연결된다. 요댐퍼(28)의 양 단부는 링크(30)와 유사하게 고무부시(rubber bush)를 통해 대차프레임(11)과 차체(20)에 연결된다. 요댐퍼(28)는 주행중 사행동(meandering)을 방지한다. 또한, 차체(20)의 좌우방향의 진동을 방지하는 좌우이동댐퍼(도시되지 않음)가 차체(20)와 대차(11) 사이에 설치된다.
링크(30)의 양 단부는 고무부시(35)와 핀(36)등을 통해 대차(11)와 연결부재 (25)에 연결된다. 연결부재(25)는 차체(20)로부터 링크(30) 사이의 연결부를 향하도록 배치된다. 연결부재(25)의 하단부의 단면은 뒤집어진 U자 형상이다. 경사부는 차체(20)의 주행방향을 따른다. 링크(30)는 차체 주행방향의 수평방향으로 배치되어, 상기 U자 형상부를 관통한다. 링크(30)의 중앙부는 원통부(31)이다.
전기모터(14), 전기모터(14)의 감속기 및 샤프트 커플링(shaft coupling)의 구동시스템을 진동원으로 한 진동은 주로 링크(30)를 통해 차체(20)에 전달되기 때문에, 이하 링크(30)에 진동대책이 수행된 예가 설명된다.
대차프레임(11)과의 연결부측의 링크(30)의 원통부(31)의 외주에 진동감쇠장치(40)가 설치된다. 연결부재(25)와의 연결부측에는 연결부재(25)가 마련되기 때문에, 진동감쇠장치(40)가 설치되지 않는다.
진동감쇠장치(40)는 입자형상부재(입자형상부재 또는 입자형상물질; 41)를 수용하는 용기(42)를 주체로 하여 만들어진다. 용기(42)는 상부와 하부로 분할된다. 상부와 하부로 분할된 용기(42, 42)는, 반원형상의 단면을 구비한 외측판(43)과 반원형상의 단면을 구비한 내측판(44)을 포함하여 이루어지는 용기(43, 44)를 포함하여 이루어진다. 내측판(44)은 용기(43)를 덮는다. 용기(43)내로 입자형상부재(41)를 삽입하고 내측판(44)으로 덮은 후, 용기(43, 44)의 4측면이 수평한 플랜지(43b, 44b)에 의해 스폿용접되고, 판(43, 44)이 일체로 만들어져 용기(42)를 구성한다. 판(43, 44)의 결합면에는 물을 밀봉하도록 밀봉제가 코팅되고 스폿용접된다. 판(43, 44)은 프레스가공등으로 제작된다.
또한, 스폿용접 대신에 전체 외주를 용접접합하고, 밀봉제를 사용하지 않을 수도 있다. 또한, 입자형상부재(41)를 외부로부터 삽입 가능하게 하는 삽입구멍을 마련하여도 좋다.
내측판(44)의 원호형상의 내부표면에는 고무시트(46)가 접착된다. 링크(30)의 축선방향으로 배치된 플랜지(43b, 44b)가 볼트-너트(47)에 의해 연결되어 링크(30)의 외부표면에 고정된다. 링크(30)의 외부표면은 원형형상이다. 내측판(44)의 내측의 반원은 링크(30)의 직경에 대응하여 결정된다.
외측판(용기; 43)에 소정중량을 구비하는 입자형상부재(41)가 삽입된 상태로, 내측판(44)이 겹쳐져 덮어지고, 플랜지(43b, 44b)가 스폿용접된다.
내측판(44)의 대차프레임(11)측의 단부(44c, 44c)는 링크(30) 단부의 커플링(32)의 커플링부의 평탄부에 대향하도록 돌출된다. 링크(30)의 단부는 고무부시(35)를 삽입하도록 큰 직경을 구비한다. 고무부시(35)와 핀(36)의 삽입방향(축선방향)의 커플링(32)의 끝단면은 평탄하게 되어 있다. 돌출편(projecting chip; 44c, 44c)이 평탄면에 겹쳐진다. 이 때문에, 볼트-너트(47)의 고정력이 작더라도, 진동감쇠장치(40)가 회전하지 않는다.
또한, 링크(30)의 축방향으로의 이동을 방지하기 위하여, 원통부(31)의 외부표면에 고정편(39)이 용접된다. 돌출편(44c, 44c)의 베이스부는 커플링(32)의 근처에 위치되고, 커플링(32)측으로의 이동이 방지된다.
입자형상부재(41)는 철계(ferro system) 또는 아연계의 재료를 사용한 구상체이다. 입자의 크기는 0.1mm∼10mm 정도이다. 입자형상부재(41)의 충전밀도가 작으면 감쇠효과가 적고, 입자형상이 크면 입자형상부재(41)의 움직임이 나빠져 진동효과가 적어질 수 있다. 충전밀도는 70%∼95%가 바람직하다.
충전밀도에 관하여 설명한다. 예를 들어, 입자직경이 1mm인 입자형상부재(41)가 실제로 사용될 때, 이 입자직경 1mm의 입자형상부재(41)가 대상의 용기내에 가득 채워지고, 이 때의 중량이 측정된다. 이 상태가 충전밀도 100% 이다. 충전밀도 70%란 충전밀도 100%인 경우와 동일한 입자형상부재(41)를 중량비로 70% 넣은 상태를 의미한다.
또한, 녹방지, 부식방지 또는 마모방지를 행하기 위해, 흡습재[예를 들어, 대자석(red ocher)]이 봉입될 수 있다.
후기하는 바와 같이, 입자형상부재(41)의 중량비가 커짐에 비례하여, 감쇠효과가 커지고, 입자형상부재(41)는 비중이 큰 재료, 예를 들어 아연계 재료가 바람직하다. 아연계는 비교적 싸다. 비중이 크면, 입자형상부재(41)를 수용하는 용기의 크기가 작게 형성될 수 있다. 또한, 입자형상부재(41)의 직경이 작으면 비싸지기 때문에, 일반적으로 약 1mm 정도의 직경이 바람직하다. 입자형상부재(41)의 직경이 작게 형성되면, 충전밀도가 커져 용기를 작게 할 수 있다.
상기한 구성에 의해, 구동시스템의 진동에 따라 링크(30)가 진동하면, 입자형상부재(41)도 진동하고, 입자형상부재(41)끼리의 충돌과 판(43, 44)[판이 링크(30)와 일체로 만들어졌기 때문에, 링크(30)에 해당한다]과 입자형상부재(41)의 충돌에 의해, 입자형상부재(41)의 마찰저항이 증가한다. 이 때문에, 진동감쇠장치(40)내의 진동이 감소되어 링크(30)의 진동이 흡수된다. 또한, 입자형상부재(41)의 비중증가에 비례하여, 충돌중 링크(30)의 진동에너지가 입자형상부재(41)의 운동에너지로 효율적으로 변환된다.
따라서, 진동에너지가 작아지고, 링크(30)의 진동이 감소될 수 있다. 특히, 구동시스템의 진동에 따라, 진동감쇠장치(40)내부의 입자형상부재(41)의 전후방향으로의 이동이 중력에 역행할 필요가 없기 때문에(1Om/s2이상의 진동이 필요없다), 작은 여자력에 의해서도 활발하게 된다. 이 때문에, 링크(30)로부터 차체측으로 고체전파되는 전후방향의 진동이 감소될 수 있다. 따라서, 차체 바닥면상의 상하방향의 진동이 감소되어, 바닥면으로부터 방출되는 차내소음이 감소될 수 있다.
즉, 가속시의 비교적 현저한 2f1진동성분에 대하여, 링크(30)를 통해 고체전파되는 전후진동에 의해, 입자형상부재(41)가 미소범위내에서 충돌을 반복한다. 이 때문에, 링크(30)내에 발생된 진동에너지가 운동에너지로 변환된다. 또한, 입자형상부재의 마찰저항에 의해 진동이 감소된다. 따라서, 링크(30)에서의 진동이 감소될 수 있다.
차체(20)의 바닥면에 분말형상부재를 설치한 경우와 비교하여, 차체(20)의 바닥면에 진동이 확산되기 전의 전달경로인 링크(30)의 전후방향의 진동을 감소시키는 쪽이 효과가 크다. 링크(30)의 전후방향의 진동에 대해, 작은 여자력에 대해서도, 입자형상부재(41)가 활발하게 운동하기 때문이다(중력에 역행하는 1Om/s2이상의 진동이 필요없음). 따라서, 링크(30)에서의 전후진동이 억제됨으로써, 차체(20) 바닥면상의 상하진동의 증가가 억제될 수 있고, 차내소음이 감소될 수 있다. 또한, 링크(30)가 비교적 경량이기 때문에, 경량인 장치로 진동이 억제될 수 있다.
또한, 가감속 및 타행시에, 링크(30)부에서의 전후방향의 진동이 더욱 증가하기 때문에, 감쇠효과가 더욱 현저하게 될 수 있다. 이 경우의 입자형상부재(41)의 운동은 큰 여자력에 대해 더욱 활발하게 운동되어, 감쇠효과가 증가될 수 있다.
도 7 내지 도 11을 참조하여, 요소시험(element test)에 따른 입자형상부재(41)의 감쇠효과가 설명된다. 이 요소시험은 링크(30)의 양단의 핀(36, 36)이 공구에 고정되고, 일단의 핀(36)이 동전형 진동여자기(dynamo-electric type vibration exciter)에 의해 여자되었을 때, 링크(30)의 원통부(31)의 진동전달율을 측정한 것이다. 링크(30)는 실제품에 사용되는 것으로, 링크(30)의 양단에는 고무부시(35, 35)를 통해 핀(36, 36)을 구비한다. 일단의 핀(36)은 동전형 진동여자기에 서로 연결된다. 동전형 진동여자기의 출력부 및 링크(30)의 원통부(31)에 진동측정수단이 설치된다. 진동전달율은 진동여자기측의 진동가속도에 대한 링크(30)의 진동가속도의 비이다.
도 7 내지 도 11에 있어서, "여자(소)"란 가진(加振) 여자진동폭이 O.lm/s2인 경우이고, "여자(중)"이란 여자진동폭이 0.25m/s2인 경우이며, "여자(대)"란 여자진동폭이 O.5 m/s2인 경우이다. "여자(소)", "여자(중)", 및 "여자(대)"는 본 발명에 따른 진동감쇠장치가 설치된 경우이다. "링크만"은 종래기술에 따른 링크(30)의 경우이며, 여자진동폭이 0.5m/s2인 경우이다. 종래기술에 따른 링크(30)만의 경우에 있어서, 여자진동폭이 상기된 "여자(중)"과 "여자(소)"로 변화되지만, 진동전달율특성은 O.5m/s2인 경우와 유사하다.
진동감쇠장치(40)의 입자형상부재(41)는 아연계이고 입자크기는 1mm, 링크(30; 고무부시와 핀이 포함됨)에 대한 중량비는 28%, 충전밀도는 약 95%이다.
도 7과 도 8에 있어서, 진동감쇠장치(40)가 링크(30)의 외주부에 제공되지만, 고무시트(46)는 제공되지 않는다. 진동감쇠장치는 진동감쇠장치(40) 그 자체가 아니다.
도 7에 있어서, 여자진동폭이 작은 경우에, 링크(30)의 피크(peak)주파수는 입자형상부재(41)등의 중량증가에 의해 약 40Hz 정도 낮아진다. 여자진동폭이 증가되면, 피크주파수는 원래의 피크주파수에 가까워지지만, 진동전달율은 감소된다. 여자진동폭이 큰 경우, 200Hz 대역 이상에서의 감쇠효과는 약 -6dB 정도를 얻을 수 있다.
도 8은 도 7의 외측부에 설치된 진동감쇠장치에 더하여, 링크(30)의 원통부(31)에 입자형상부재(41)를 봉입한 경우이다. 원통부(31)의 양단의 고무부시(35)를 고정시키는 커플링(32)이 링크(30)에 용접된다. 원통부(31), 즉 링크(30)가 용기를 형성한다. 입자형상부재(41)는 도 7의 경우와 마찬가지다. 충전밀도도 도 7의 경우와 마찬가지이다. 링크(30)에 대한 내부 및 외부의 입자형상부재(41)의 중량비는 44%이다. 따라서, 입자형상부재(41)의 중량비가 증가할수록, 감쇠효과가 증가한다.
다음, 도 9와 도 10을 참조하여 고무시트(46)의 효과가 설명된다. 진동감쇠장치(40)의 용기(42, 42)가 고무시트(46)를 거쳐 링크(30)에 고정되기 때문에, 용기 (42, 42)는 동흡진기적으로(dynamo-absorbing) 작용하여 링크(30)의 감쇠효과가 증가된다.
도 9는 고무시트(46)의 두께가 3mm인 경우이며, 도 10은 고무시트(46)의 두께가 1mm인 경우이다. 두 경우에 있어서, 진동감쇠장치의 구성은 도 7과 유사하다. 이러한 구성에 의하여, 3mm 두께의 고무시트(45)의 경우에서 약 -7dB, 1mm 두께의 고무시트(45)의 경우에서는 -9dB의 감쇠효과를 얻을 수 있다.
도 11을 참조하여, 고무시트(46)의 조임력의 효과가 설명된다. 이 경우에 있어서, 도 10과 비교하여, 볼트-너트(47)의 조임력을 느슨하게 한 경우이다. 그러나, 진동감쇠장치는 용이하게 회전방향과 축선방향으로 이동하지 않는다. 고무시트(46)의 두께는 1mm 이다. 이러한 구성에 의하여, 주파수가 약 175Hz 내지 약 270Hz의 범위에서 진동전달율이 감소된다. 이것은 고무시트(46)를 개재시킴으로써, 고무시트(46)의 면상에서 마찰저항이 발생하여, 그 마찰에 따라 감쇠효과가 증대되었기 때문이라고 생각된다.
상기한 바와 같이, 고무시트(46)를 복수층으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 두께 1mm의 고무시트를 3층으로 하면, 도 9의 경우에 있어서 -2dB의 감쇠효과를 얻을 수 있다.
도 12의 실시형태가 설명된다. 입자형상부재(41)의 수용공간은 간막이판(49)에 의해 나뉘어진다. 간막이판(49)은 내측판(44)에 고정된다. 이러한 구성에 따라, 간막이판(49)에 의해 입자형상부재(41)와의 충돌면적이 증가하여 더 한층의 감쇠효과가 얻어질 수 있다.
도 13의 실시형태가 설명된다. 용기(42b)가 링크(30)의 하면에만 설치된다. 상부의 용기(42)의 내측판(44)에 대응하는 판과 하부의 용기(42b)에 의해 원통부(31)가 사이에 끼워진다.
도 14 내지 도 17의 실시형태가 설명된다. 링크(50)의 원통부(51)의 높이치수는 대차프레임(11)측이 연결부재(25)측과 비교하여 크다. 원통부(51)의 연결부재(25)측은 연결부재(25)에 접촉하지 않도록 높이치수가 작게 되어 있다. 원통부(51)의 종단면은 타원형상이다.
원통부(51)는 판을 절반으로 나눈 형상으로 프레스기를 이용하여 성형한 것을 용접한 것이다. 또한, 단면이 변화된 각 부분별로 길이방향으로 용접하여도 좋다. 양단에는, 고무부시(55)를 삽입하는 링형상의 커플링(52, 52)이 용접된다. 일단의 커플링(52)을 용접한 후, 원통부(51)내에 입자형상부재(41)가 삽입되고, 타단의 커플링(52)이 용접된다.
또한, 원통부(51)에 양단의 커플링이 용접되고, 용접변형의 제거를 위한 어닐링(annealing)처리 후, 입자형상부재(41)가 삽입될 수 있다. 이 때문에, 일단의 커플링(52)에 원통부(51)내에서 개방하는 구멍(51g)이 제공된다. 용접후, 이 구멍(51g)으로 입자형상부재(41)가 삽입된다. 그 후, 고무부시(55)가 커플링(52)에 삽입되어 밀어넣어 장착된다. 이에 의하여 구멍(51g)이 폐쇄된다.
이러한 구성에 의해, 용접변형의 제거를 위한 어닐링처리가 수행될 수 있다. 또한, 입자형상부재(41)를 삽입하는 구멍(51g)이 고무부시(55)에 의해 폐쇄되기 때문에, 구멍(51g)을 막기 위한 특별한 부재가 불필요하다. 또한, 원통부(51)는 3단계 높이로 변화되지만, 직선형상으로 변화될 수도 있다. 이러한 구성에 의하여, 용접작업이 줄어들 수 있다.
상기된 구성에 의해, 링크(50)의 내부체적이 증가될 수 있어 입자형상부재(41)에 따른 감쇠효과가 증가될 수 있다. 또한, 외측부에 설치한 경우와 비교하여, 진동감쇠장치의 낙하방지나 입자형상부재의 비산방지가 수행될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은, 링크의 외측부에 진동감쇠장치를 설치하는 형태, 링크의 내부에만 입자형상부재를 설치하는 형태, 링크의 내부 및 외부에 입자형상부재를 설치하는 형태 등, 3가지 형태에 있어서 링크에 대한 입자형상부재의 중량비에 대한 감쇠효과를 정리하면 도 18에 도시된 특성이 된다. 감쇠효과는 중량비에 대해 선형의 관계에 있음을 알 수 있다. 링크에 대한 입자형상부재의 중량비를 50%라고 하면, 약 10dB의 감쇠효과를 얻을 수 있다.
하나의 용기내에 복수의 형상을 가지는 입자형상부재를 혼합하여 넣는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해, 중량비의 증가나 마찰력의 증가에 따라 감쇠효과가 향상될 수 있다. 이 경우에 있어서 형상이란 입자직경, 외관형상의 차이를 말한다. 외관이 구형일 필요는 없다. 예를 들여, 조롱박형상, 다각형형상, 표면상에 오목부와 볼록부를 구비한 형상이어도 좋다.
표면상에 오목부와 볼록부가 있으면, 입자형상부재끼리의 접촉면적이 증가하여 감쇠효과가 증가한다. 표면상에 오목부와 볼록부를 구비한 입자형상부재는, 예를 들어 아연계의 구형의 입자형상부재를 혼합기로 교반함으로써 얻을 수 있다.
이것을 사용한 실험으로부터, 구형과 비교하여 변형된 입자형상부재쪽이 감쇠효과가 크다. 이것은 입자형상부재끼리의 충돌시 반발이 적기 때문이라고 생각된다. 또한, 감쇠효과가 중량비라고 생각하면, 입자형상부재(41)는 분말에 의해 형성될 수도 있다. 입자형상부재는 핀(36, 56)의 내부에 수용될 수 있다.
도 19와 도 20에 도시된 실시형태가 설명된다. 내측판(44)과 외측판(43) 사이에, 가이드(61)와 가이드(61)의 구멍을 따라 이동할 수 있는 원주(column; 62)가 설치된다. 가이드(61)도 이동할 수 있다. 가이드(61)는 원형상이며, 축선방향을 따라 복수의 구멍을 구비한다. 복수의 구멍은 가이드(61)의 원형상을 따라 형성된다. 각각의 구멍에 원주(62)가 삽입된다. 외측판(43)의 축선방향의 단부의 내측에 시트(seat; 63)가 고정된다. 가이드(61)와 원주(62)의 길이는 동일하며, 시트(63, 63)간의 길이보다 약간 짧다. 가이드(61)와 원주(62)는 각각 이동하였을 때 시트(63)와 충돌한다. 용기(42)와 가이드(61), 가이드(61)와 원주(62) 사이의 마찰저항에 따라 감쇠효과를 얻을 수 있다.
가이드(51)를 제외하고 원주(62)에만 생긴다. 원주(62)는 축방향으로 분할될 수도 있다. 또한, 가이드(61)와 원주(62)를 링크(30)의 내부에 배치하여도 좋다. 가이드(61)의 길이를 짧게 하거나, 가이드(61)를 제외할 수도 있다.
도 21과 도 22의 실시형태가 설명된다. 링크(30)의 원통부(31) 내부에, 선형부시(100)와 원주(102)가 배치된다. 원주(102)는 선형부시(100) 내부의 복수의 베어링을 통해 지지되고, 축선방향으로 원활하게 이동할 수 있다. 선형부시(100)는 스냅링(snap ring; 103)을 통해 원통부(31)의 길이방향의 중앙부에 고정된다. 원주(102)의 길이는 선형부시(100)의 길이보다 길다. 원주(102)의 양단은 커플링 (32b)의 끝단면에 근접되어 있다. 원주(102)는 커플링(32b)과 충돌한다. 원주(102)는 철 등으로 만들어지고 직경은 20mm 내지 50mm 정도이다. 원통부(31)에 커플링(32b)이 용접되기 전에, 선형부시(100)등이 배치된다. 원통부(31)에 선형부시(100)와 원주(102)가 조립된 후, 커플링(32b, 32b)에 용접된다.
이러한 구성에 의해, 간극내에서의 미소변위(100Hz 이상의 비교적 고주파수)에서 감쇠효과가 얻어질 수 있다(효과는 약간 낮다). 또한, 주행중에 전후방향으로 발생하는 0.lHz 내지 50Hz 대의 저주파의 충격진동성분이 흡수될 수 있다.
또한, 원통부(31)의 반경방향의 외측으로부터 원통내를 관통하는 볼트를 복수개 마련하고, 이들 볼트로 선형부시(100)를 눌러 고정하도록 할 수 있다. 또한, 선형부시(100)를 길게 설치하여 원주(102)를 축선방향으로 복수개로 분할할 수도 있다. 원주(102)내에 입자형상부재(41)를 넣어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 상기한 양쪽의 효과가 얻어질 수 있다.
도 23의 실시형태가 설명된다. 원주(102)의 일단에 코일스프링부재(105)가 설치된다. 코일스프링부재(105)는 커플링(32b)에 맞닿을 수 있다. 원주(102)의 타단은 다른 쪽 커플링(32b)의 끝단면에 접촉된다. 이러한 구성에 의해, 원주(102)와 커플링(32b) 사이의 접촉상태가 항상 유지될 수 있어, 미소한 진동성분에 대해서도 감쇠효과가 유지될 수 있다. 또한, 코일(105)의 스프링상수와 원주(102)의 질량에 의해 결정되는 고유진동수가 적정치로 설정될 수 있기 때문에, 동흡진기적인 작용도 기대할 수 있다.
도 24의 실시형태가 설명된다. 원주(102)를 축선방향으로 3개로 분할하여, 중앙의 원주(102b)의 양단에 코일스프링부재(105)가 제공된다. 코일스프링부재(105)는 인접하는 원주(102a, 102c)에 닿을 수 있다. 원주(102a, 102c)는 커플링(32b, 32b)의 끝단면에 접촉된다.
도 25의 실시형태가 설명된다. 도 25에 있어서, 파이프(110)의 내부에 입자형상부재, 또는 원주, 또는 선형부시와 원주가 삽입된다. 파이프(110)의 양단은 폐쇄된다. 이 파이프(110)는 복수의 밴드(115)를 이용하여 링크(30)의 외부표면에 고정된다. 파이프(110)를 원통부(31)의 원주를 따라 복수개 설치하여도 좋다.
이상에서는 일체 링크식의 견인링크에 대한 적용을 설명하였으나, 다른 방식의 견인링크, 예를 들어 Z식의 링크에도 적용할 수 있다. 또한, 요댐퍼(19)의 외측부 또는 좌우이동 댐퍼의 외측부에 진동감쇠장치(40)가 설치되기 때문에, 동등한 감쇠효과 가 얻어질 수 있다. 또한, 차체와 대차를 외측부의 상하방향으로 연결하는 샤프트댐퍼를 설치하여도 유사한 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 볼스터(bolster)를 구비하는 대차의 볼스터 앵커에도 적용될 수 있다.
도 26의 실시형태가 설명된다. 링크(30)는 원통형상이며, 샤프트커플링의 단부(32b, 32b) 사이의 내부에 입자형상부재(41)가 봉입된다. 입자형상부재(41)는 철계의 재료를 사용하고 있다. 예를 들어, 철(SS400)을 사용하고, 입자직경은 1mm∼10mm 정도이다. 입자형상부재(41)의 충전밀도는 50%정도이다. 원통부(31)의 양단에, 커플링(13a, 13b)이 용접된다. 원통부(31)에 입자형상부재(41)가 삽입된 상태로 커플링(13a, 13b)이 용접된다. 그 외는 도 1의 실시형태와 유사하다.
링크내의 입자형상부재(41)의 윤활 또는 부식방지를 위해 윤활제 또는 기름 등이 봉입될 수도 있다.
입자형상부재(41)의 직경이 절연진동의 주파수에 따라(높은 주파수에 대해서는 입자직경을 작게 한다)변화되기 때문에, 미소한 진동에서의 감소효과가 얻어질 수 있다. 또한, 링크내부에 다른 입자직경과 다른 비중을 갖는 입자형상부재가 혼합될 수도 있다.
또한, 입자형상부재를 봉입함으로써, 용수철부재와 질량에 의해 결정되는 링크(30)의 고유진동수가 적절한 값으로 조정 가능하게 된다.
입자형상부재가 견인링크 내부에 봉입되기 때문에, 부식의 문제가 없어진다.
고무부시(35)는 종래와 동등한 특성의 것을 사용하면, 종래의 주행안정성을 확보할 수 있고, 대차구동시스템의 불균형에 의해 야기되는 80Hz∼240Hz대의 회전성분이 고체전파되는 진동의 억제와, 그것에 따라 발생하는 차내소음의 감소를 도모할 수 있다.
원통부(31)는 길이방향으로 2등분되고, 두 원통부는 두 원통부의 양단에 제공된 플랜지와 결합된다. 이러한 구성에 의해, 플랜지를 용접한 후, 어닐링에 의해 링크(30)의 변형제거작업이 수행될 수 있다. 그 후, 입자형상부재가 삽입되고, 볼트-너트에 의해 플랜지가 결합된다.
도 27의 실시형태가 설명된다. 링크(30)의 원통부(31)의 측면에, 입자형상부재(41)를 봉입 또는 인출할 수 있는 삽입구멍이 설치된다. 참조번호 70은 나사식으로 죄어지는 커버를 지시한다.
상기한 구성에 의해, 링크(30)가 차체측 또는 대차측에 설치된 후, 입자형상부재(41)가 용이하게 삽입될 수 있다. 또한, 차량간 특성의 변동이 발생하여도, 입자형상부재(41)의 최적화의 검토가 가능해져 미조정이 가능하다. 또한, 입자형상부재(41)의 교환이 발생하였을 때, 용이하게 교환이 수행될 수 있다.
도 28과 도 29의 실시형태가 설명된다. 입자형상부재(41)가 봉입된 진동감쇠장치(7l)가 볼트(72a, 72b)를 통해 링크(30)의 원통부(31)의 외부표면에 부착된다.
이러한 구성에 의해, 진동감쇠장치(71)가 용이하게 인출될 수 있고, 진동감쇠장치(71)의 교환이 가능하게 된다. 또한, 진동감쇠장치(71)의 최적배치를 용이하게 조합시키는 것이 가능하게 된다.
도 30의 실시형태가 설명된다. 링크(30)의 원통부(31)의 내부는 좌우로 분리되고, 한쪽 끝측의 원통부내에는 큰 직경의 입자형상부재(41a)가, 다른쪽 끝의 원통부내에는 작은 직경의 입자형상부재(41b)가 밀봉된다.
이러한 구성에 의해, 구동시스템의 불균형의 회전주파수성분의 1배에 대응하는 입자형상부재(41a)와, 성분의 2배에 대응하는 입자형상부재(41b)를 배치시키는 것이 가능하게 된다.
도 31의 실시형태가 설명된다. 입자형상부재를 밀봉하는 링크(30)의 원통부의 내부가 판(73b, 73c)에 의해 3층으로 분할하고, 그 내부에 각각 특성이 다른 입자형상부재(41a, 41b, 41c)가 봉입된다. 예를 들어, 입자형상부재(41a, 41b, 41c)는 f1성분의 1배 성분, 2배성분, 및 3배성분에 각각 대응하는 입자직경을 구비한다. 따라서, 더욱 세심한 진동억제가 수행될 수 있다.
도 30 또는 도 31의 기술사상을 도 28과 도 29의 실시형태에 적용하는 경우, 각각 특성이 다른 복수의 장치(71, 71, ...)가 링크(30)의 원통부(31)의 외주에 설치된다.
도 26에 있어서, 핀(36, 36)의 내부에 입자형상부재가 봉입될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 이 부분에 의해 진동이 억제될 수 있다.
도 32를 참조하여, 요댐퍼(28)에 입자형상부재의 진동감쇠장치가 적용된 경우가 설명된다. 요댐퍼(28)의 고무부시를 관통하는 핀(81a, 81b)을 통해, 대차와 차체의 설치부(83, 84)를 통해 진동감쇠장치가 볼트결합된다. 핀(8la, 81b)의 내부에는 입자형상부재가 봉입된다. 핀(81a, 81b)의 입자형상부재의 입자직경은 다르다.
또한, 대차와 차체 사이에, 상기한 것에 추가하여 장치는 좌우이동 댐퍼를 구비한다. 이 댐퍼에 의해, 요댐퍼와 같이, 댐퍼와 대차 및 차체 사이의 연결부의 핀에 입자형상부재가 봉입된다.
본 발명의 기술적범위는 특허청구범위의 각 청구항에 기재된 문언 또는 과제를 해결하기 위한 수단의 항에 기재된 문언에 한정되지 않고, 당업자가 그것으로부터 용이하게 치환할 수 범위를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차체와 차체를 연결하는 연결부재와, 대차와 차체를 연결하는 연결부재에 물체가 이동 가능하게 제공되는 단순한 구성에 의해, 구동시스템으로부터 발생하는 진동의 전달이 제한될 수 있고, 따라서 차내의 소음이 감소될 수 있다.

Claims (46)

  1. 철도차량에 있어서,
    차체와 다른 차체간의 연결부재, 또는 상기 차체와 대차프레임간의 연결부재는 상기　연결부재에 대해 이동 가능한 물체를 수용하는 용기를 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용기는 상기 물체를 전후방향으로 이동 가능하게 수용하는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 물체는 복수의 입자형상부재를 포함하여 이루어지고, 상기 용기는 서로 접촉하도록 상기 입자형상부재를 수용하는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 입자형상부재는 철계의 비중보다 큰 비중을 구비한 부재인 것을 특징으로 하는 철도차량.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 입자형상부재는 형상이 다른 복수 종류를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 차체로부터 하부로 돌출된 제 2 연결부재와 상기 대차프레임을 연결하는 견인링크인 것을 특징으로 하는 철도차량.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 견인링크는 중공형상이고, 상기 용기는 상기 견인링크의 상기 양단 사이의 원통부를 이용하여 구성되며, 상기 원통부내에 상기 물체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 견인링크는 가로방향보다 세로방향이 긴 타원형상이고,
    상기 제 2연결부재측의 상기 견인링크의 상기 타원의 높이치수는 상기 대차프레임측의 상기 견인링크의 상기 타원의 높이치수보다 작은 것을 특징으로 하는 철도차량.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 물체는 입자형상부재인 것을 특징으로 하는 철도차량.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 원통부의 양단에, 상기 대차프레임과 상기 제 2 연결부재를 연결하는 커플링이 제공되고, 상기 커플링의 적어도 한쪽에는 상기 원통부내로 개방하는 구멍이 있고, 상기 구멍은 상기 커플링에 배치된 고무부시로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 용기는 상기 연결부재의 외측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 물체는 입자형상부재인 것을 특징으로 하는 철도차량.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부재는 댐퍼인 것을 특징으로 하는 철도차량.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 용기와 상기 연결부재 사이에 고무시트가 제공되는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 고무시트는 복수의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량.
  16. 철도차량용 대차에 있어서,
    차체와의 연결을 가능하게 하는 연결부재를 포함하여 이루어지고,
    상기 연결부재는 이동가능한 물체가 수용되는 용기를 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 용기는 상기 물체를 전후방향으로 이동 가능하게 수용하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 물체는 복수의 입자형상부재를 포함하여 이루어지고, 상기 용기는 서로 접촉하도록 상기 입자형상부재를 수용하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 입자형상부재는 철계의 비중보다 큰 비중을 구비하는 부재인 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 입자형상부재는 형상이 다른 복수 종류를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 차체로부터 하부로 돌출된 제 2 연결부재와 상기 대차프레임을 연결하는 견인링크인 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 견인링크는 중공형상이고, 상기 용기는 상기 견인링크의 상기 양단 사이의 원통부를 이용하여 구성되며, 상기 원통부내에 상기 물체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 견인링크는 가로방향보다 세로방향이 긴 타원형상이고,
    상기 제 2 연결부재측의 상기 견인링크의 상기 타원의 높이치수는 상기 대차프레임측의 상기 견인링크의 상기 타원의 높이치수 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  24. 제 22항 또는 제 23항에 있어서,
    상기 물체는 입자형상부재인 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 원통부의 양단에는, 상기 대차프레임과 상기 제 2 연결부재를 연결하는 커플링이 제공되고, 상기 커플링의 적어도 한쪽에는 상기 원통부내로 개방하는 구멍이 있으며, 상기 구멍은 상기 커플링에 배치된 고무부시로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  26. 제 16항에 있어서,
    상기 용기는 상기 연결부재의 외측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 물체는 입자형상부재인 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  28. 제 16항에 있어서,
    상기 연결부재는 댐퍼인 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  29. 제 16항에 있어서,
    상기 용기와 상기 연결부재 사이에 고무시트가 제공되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  30. 제 29항에 있어서,
    상기 고무시트는 복수의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차.
  31. 차체와 다른 차체간의 연결부재, 또는 상기 차체와 대차프레임간의 연결부재는, 상기 연결부재에 대하여 이동가능한 물체를 수용하는 용기를 구비하는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 연결부재가 상기 대차와 상기 차체에 연결되었을 때, 상기 용기는 상기 물체를 전후방향으로 이동 가능하게 수용하는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  33. 제 31항에 있어서,
    상기 물체는 복수의 입자형상부재를 포함하여 이루어지고, 상기 용기는 서로 접촉하도록 상기 입자형상부재를 수용하는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 입자형상부재는 철계의 비중보다 큰 비중을 구비한 물체인 것을 특징으로 하는 연결부재.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 입자형상부재는 다른 형상을 구비한 복수의 종류를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  36. 제 31항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 차체로부터 하부로 돌출된 제 2 연결부재와 상기 대차프레임을 연결하는 견인링크인 것을 특징으로 하는 연결부재.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 견인링크는 중공형상이고, 상기 용기는 상기 견인링크의 상기 양단 사이의 원통부를 이용하여 구성되며, 상기 원통부내에 상기 물체가 삽입되는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 견인링크는 가로방향보다 세로방향이 긴 타원형상이고,
    상기 제 2 연결부재측의 상기 견인링크의 상기 타원의 높이치수는 상기 대차프레임측의 상기 견인링크의 상기 타원의 높이치수 높이보다 작은 것을 특징으로 하는 연결부재.
  39. 제 37항 또는 제 38항에 있어서,
    상기 물체는 입자형상부재인 것을 특징으로 하는 연결부재.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 원통부의 양단에, 상기 대차프레임과 상기 제 2 연결부재를 연결하는 커플링이 제공되고, 상기 커플링의 적어도 한쪽에는 상기 원통부내로 개방하는 구멍이 있으며, 이 구멍은 상기 커플링에 배치된 고무부시로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  41. 제 31항에 있어서,
    상기 용기는 상기 연결부재의 외측부에 설치되는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  42. 제 41항에 있어서,
    상기 물체는 입자형상부재인 것을 특징으로 하는 연결부재.
  43. 제 31항에 있어서,
    상기 연결부재는 댐퍼인 것을 특징으로 하는 연결부재.
  44. 제 31항에 있어서,
    상기 용기와 상기 연결부재 사이에 고무시트가 제공되는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 고무시트는 복수의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연결부재.
  46. 제 31항에 있어서,
    상기 연결부재는 볼스터앵커인 것을 특징으로 하는 연결부재.
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