KR200470713Y1 - 방음 차륜 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 방음 차륜은 차축에 결합되어 일체로 회전하면서 레일과 접촉하고, 내측의 가장자리를 따라 단턱이 마련된 차륜 본체와, 상기 차륜 본체와의 접촉 마찰을 통하여 상기 차륜 본체로부터 발생되는 진동을 흡수하는 금속재로 이루어지며 상기 단턱에 안착되고 상기 단턱의 형성 방향을 따라 적어도 하나 이상 원호 형상으로 분할되는 링 댐퍼와, 상기 차축과 평행한 방향으로 가해지는 압력에 의하여 상기 링 댐퍼의 외주면이 상기 접촉면에 고정되게 상기 링 댐퍼의 단부 각각을 연결하도록 장착되는 삽입 블럭을 포함한다.

Description

방음 차륜{LOW NOISE WHEEL}

본 고안은 방음 차륜에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적어도 하나 이상 분할되는 링 댐퍼의 단부를 삽입 블럭이 압착하며 결합되는 압력으로 링 댐퍼를 차륜 본체의 단턱에 밀착 고정시키는 구조에 따라 차륜 본체로부터 발생되는 진동 및 소음, 특히 마찰음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 방음 차륜에 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 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)로 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(structure-borne noise)이 공기전달소음(air-borne noise)으로 변하게 되고, 그 결과 매우 큰 진동과 소음이 발생하게 되는 것이다.

전술한 진동 및 소음은 제동시 차륜 본체와 브레이크와의 마찰에 의해서도 발생될 수 있다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로 본 고안은 차륜 본체로부터 발생되는 진동 및 소음, 특히 마찰음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 하는 것과 관련된다.

그리고, 본 고안은 링 댐퍼가 차륜 본체에 견고하게 결합되는 상태를 유지할 수 있도록 하는 것과 관련된다.

본 고안에 따른 방음 차륜은 차축에 결합되어 일체로 회전하면서 레일과 접촉하고 내측의 가장자리를 따라 단턱이 마련된 차륜 본체와, 상기 차륜 본체와의 접촉 마찰을 통하여 상기 차륜 본체로부터 발생되는 진동을 흡수하는 금속재로 이루어지며 상기 단턱에 안착되고 상기 단턱의 형성 방향을 따라 적어도 하나 이상 원호 형상으로 분할되는 링 댐퍼와, 상기 차축과 평행한 방향으로 가해지는 압력에 의하여 상기 링 댐퍼가 상기 단턱에 고정되게 상기 링 댐퍼의 단부 각각을 연결하도록 장착되는 삽입 블럭을 포함하는 구조이다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 링 댐퍼는 전술한 단턱에 안착되는 원호 형상의 본체와, 전술한 본체의 단부에 형성되어 전술한 삽입 블럭이 결합되는 체결홈과, 전술한 체결홈의 양측에 전술한 차축을 향하여 경사지게 형성된 체결면을 포함하며, 전술한 삽입 블럭은 전술한 체결면을 따라 전술한 차륜 본체측으로 슬라이딩되어 전술한 체결홈과 결합하면서 전술한 단턱에 안착된 전술한 본체에 압력을 부여하는 구조를 적용할 수 있다.

바람직한 실시예에 의하면, 삽입 블럭은 전술한 본체의 단부 사이에 배치되는 몸체와, 전술한 몸체의 양측면으로부터 전술한 체결홈과 대응되게 돌출되는 체결 돌기와, 전술한 체결 돌기의 양측에 전술한 체결면과 대응되게 전술한 체결면과 역방향으로 경사지게 형성된 안착면을 포함하는 구조를 적용할 수 있다.

또한, 전술한 삽입 블럭은 전술한 차축의 길이 방향에 평행하게 결합되는 체결부재에 의하여 전술한 차륜 본체와 결합되며, 전술한 체결부재의 단부와 전술한 삽입 블럭 사이에는 전술한 체결부재의 단부측을 향하여 경사지게 탄성 지지하는 스프링 와셔가 개재되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이 본 고안에 의한 방음 차륜은 아래와 같은 이점을 갖는다.

우선, 적어도 하나 이상 분할되는 링 댐퍼의 단부에 압착되게 결합하여 링 댐퍼가 차륜 본체에 밀착되게 고정되도록 하는 삽입 블럭을 포함하는 구성에 따라 차륜 본체로부터 발생하는 진동 및 전술한 진동으로 인한 소음을 근본적으로 차단할 수 있다.

그리고, 차륜 본체의 단턱이 형성되는 방향을 따라 적어도 하나 이상 원호 형상으로 분할되는 링 댐퍼의 구조에 따라 차축과 차륜 본체가 결합된 상태에서도 체결과 점검 및 교체 작업을 원활하게 수행할 수 있다.

그리고, 체결 부재가 차축과 평행한 방향으로 삽입 블럭에 체결되어 차륜 본체의 단턱에 안착된 링 댐퍼를 강하게 압착하면서 주행시 발생하는 진동을 방지할 수 있게 되므로, 결과적으로 소음 발생 또한 극소화할 수 있음은 물론, 결합 구조적인 특성상 견고한 체결상태를 유지할 수 있다.

또한, 전술한 차륜 본체에는 전술한 단턱의 형성 방향을 따라 전술한 단턱에 대향되게 전술한 차륜 본체의 단부측 가장자리로부터 돌출되는 마감턱이 더 마련되고, 전술한 마감턱과 전술한 단턱이 일체로 걸림홈을 이루며, 전술한 걸림홈에 전술한 링 댐퍼의 외측면이 접촉되어 고정되는 구조를 채택할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도
도 2 및 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 전체적인 구성을 나타낸 개념도
도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 주요부인 링 댐퍼와 삽입 블럭의 결합 관계를 나타낸 측면 개념도
도 5는 본 고안의 다른 실시예에 따른 방음 차륜의 전체적인 구성을 나타낸 단면 개념도

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이는 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 고안의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 전체적인 구성을 나타낸 분해 사시도이며, 도 2 및 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 전체적인 구성을 나타낸 개념도이며, 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 주요부인 링 댐퍼와 삽입 블럭의 결합 관계를 나타낸 단면 개념도이다.

본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜은 차륜 본체(100)와, 링 댐퍼(200) 및 삽입 블럭(300)을 포함하는 구조임을 알 수 있다.

도면상에서 미설명 부호로 600은 링 댐퍼(200)를 차륜 본체(100)에 고정하기 위한 렌치 볼트와 같은 체결 부재를 나타낸다.

차륜 본체(100)는 차축(400)에 결합되어 일체로 회전하면서 레일(500)과 접촉하는 것으로, 전체적으로 차축(400)을 지지하는 축받이부(101)와, 레일(500)에 접하는 답면부(103), 그리고 축받이부(101)와 답면부(103) 사이를 연결하는 보강부(102)로 이루어진다.

보강부(102)와 답면부(103)가 만나는 부분에는, 즉 답면부(103)의 내측 가장자리를 따라 단차지게 후술할 링 댐퍼(200)의 저부가 안착되도록 형성된 단턱(110)이 마련되는 것이 바람직하다.

링 댐퍼(200)는 전체적으로 링 형상을 이루도록 스테인리스 스틸과 같은 내구성이 뛰어난 금속재로 제작되어 차륜 본체(100)와의 접촉 마찰을 통하여 발생되는 진동을 흡수하는 역할을 하며, 단턱(110)에 대응하는 형상으로 적어도 하나 이상 원호 형상으로 분할되어 차륜 본체(100)에 고정되는 것이다.

삽입 블럭(300)은 차축(400)과 평행한 방향으로 가해지는 압력에 의하여 링 댐퍼(200)가 단턱(110)에 고정되게 링 댐퍼(200)의 단부 각각을 연결하도록 장착된다.

본 고안은 상기와 같은 실시예에 의하여 적용이 가능하며, 보다 상세한 설명을 위하여 본 고안의 주요부에 대하여 더욱 자세히 살펴보기로 한다.

차륜 본체(100)는 전술한 바와 같이 차축(400)에 결합되어 레일(500)과 접촉하는 것으로, 링 댐퍼(200) 및 삽입 블럭(300)이 장착되는 공간을 제공한다.

링 댐퍼(200)는 전술한 바와 같이 차륜 본체(100)와의 접촉 마찰을 통하여 발생되는 진동을 흡수하는 역할을 하며, 렌치 볼트와 같은 체결 부재(600)에 의하여 고정되는 삽입 블럭(300)의 압착력에 의하여 단턱(110)에 고정되는 것으로, 본체(210)와 체결홈(220)과 체결면(230)을 포함한다.

본체(210)는 단턱(110)에 안착되는 원호 형상의 것으로, 단턱(110)의 형성 방향을 따라 안착됨으로써 복수의 것이 합쳐져 전체적으로 링 형상을 이룬다.

본체(210)는 본 고안에서는 도 1 및 도 2와 같이 두 개가 분리된 것으로 도시하고 있으나, 이에 국한되지 않으며, 후술할 삽입 블럭(300)에 의한 체결력 강화를 위하여 보다 많이 분할되게 할 수도 있음은 물론이다.

체결홈(220)은 본체(210)의 단부에 단턱(110)의 형성 방향을 따라 형성되며, 삽입 블럭(300)이 결합되는 장소를 제공한다.

체결면(230)은 체결홈(220)의 양측에 차축(400)을 향하여 경사지게 형성되어 삽입 블럭(300)이 체결면(230)을 따라 차륜 본체(100)측으로 슬라이딩되어 체결홈(220)과 결합하도록 안내하는 역할을 하는 것이다.

여기서, 링 댐퍼(200)는 스테인리스 스틸과 같은 금속재로 이루어진 질량체이므로 차륜 본체(100)와 차축(400)의 질량을 증가시키게 됨에 따라 고유진동수를 변화시킨다.

즉, 물체의 고유진동수는 강성의 제곱근에 비례하고 질량의 제곱근에 반비례하므로, 링 댐퍼(200)가 장착된 차륜 본체(100)는 기존의 차륜 본체보다 낮은 고유진동수를 가진다.

따라서, 본 고안의 일 실시예에 따른 방음 차륜의 차륜 본체(100)는 전술한 바와 같은 고유진동수의 변화에 의하여 차륜 본체(100)의 진동 모드가 마찰음 발생이 저감되게 변화될 수 있다.

한편, 삽입 블럭(300)은 전술한 바와 같이 차축(400)과 평행한 방향으로 가해지는 압력에 의하여 차륜 본체(100)에 체결되어 단턱(110)에 안착된 링 댐퍼(200) 각각에 체결력을 유지하기 위한 압력을 부여하는 것으로, 몸체(310)와 체결 돌기(320)와 안착면(330)을 포함한다.

몸체(310)는 본체(210)의 단부 사이에 배치되는 블럭 형상의 것이며, 렌치 볼트와 같은 체결 부재(600)에 의하여 차륜 본체(100)에 고정되도록 도 3과 같이 결합홈(301)이 관통된 구조이다.

체결 돌기(320)는 몸체(310)의 양측면으로부터 체결홈(220)과 대응되게 돌출되어 차축(400)과 평행한 방향으로 삽입되어 체결홈(220)과의 체결 상태를 유지하는 역할을 수행한다.

안착면(330)은 체결 돌기(320)의 양측에 체결면(230)과 대응되게 체결면(230)과 역방향으로 경사지게 형성되어 체결면(230)을 따라 슬라이딩되어 차륜 본체(100)에 용이하게 고정되도록 하는 수단이다.

즉, 링 댐퍼(200)와 인접한 링 댐퍼(200)의 체결면이 이루는 경사는 도 4와 같이 단턱(110)측을 향하여 좁아지게 형성되고, 삽입 블럭(300)에 마련되어 상호 대향하는 안착면(330)은 단턱(110)측을 향하여 좁아지게 형성되므로, 삽입 블럭(300)이 링 댐퍼(200)의 단부 사이에 슬라이딩 결합이 이루어진다.

여기서, 삽입 블럭(300)은 차축(400)의 길이 방향에 평행하게 결합되는 체결 부재(600)에 의하여 차륜 본체(100)와 결합되는 것을 알 수 있다.

여기서, 체결 부재(600)의 단부, 즉 렌치 볼트의 머리와 삽입 블럭(300)에 형성된 결합홈(301) 사이에는 전술한 렌치 볼트의 머리측을 향하여 경사지게 탄성 지지하는 스프링 와셔(610, 이하 도 3의 확대부 참고)가 개재되는 것이 바람직하다.

이때, 스프링 와셔(610)는 체결 부재(600)가 차륜 본체(100)측으로 나사 결합되면서 이동하면 할수록 체결 부재(600)의 이동 방향과 역으로 탄성 반발력을 작용하면서 체결 부재(600)을 통한 차륜 본체(100)와 삽입 블럭(300) 상호간의 체결력을 강화시키는 작용을 한다.

이와 동시에 삽입 블럭(300)은 체결 부자(600)가 차륜 본체(100)측으로 이동하는 것에 연동하여 단턱(110)에 밀착되면서 안착면(330)과 접하는 링 댐퍼(200)의 체결면(230) 전체에 압력을 가하게 된다.

따라서, 체결면(230) 전체에 가해진 압력은 단턱(110)에 안착된 링 댐퍼(200)의 본체(210) 전체에 부여되어 본체(210)가 단턱(110)에 보다 공고히 밀착 고정되는 상태를 유지하면서 차륜 본체(100)로부터 발생되는 진동을 흡수할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 고안은 전술한 실시예의 적용이 가능함은 물론, 도 5와 같은 차륜 본체(100)와 링 댐퍼(200)의 체결구조를 적용할 수도 있다.

즉, 차륜 본체(100)에는 단턱(110)의 형성 방향을 따라 단턱(110)에 대향되게 차륜 본체(100)의 단부측 가장자리로부터 돌출되는 마감턱(112)이 더 마련되는 구조를 적용할 수 있다.

따라서, 마감턱(112)과 단턱(110)이 일체로 걸림홈(120)을 형성하게 되며, 걸림홈(120)에 링 댐퍼(200)의 외측면이 접촉되어 고정됨으로써 더욱 견고한 체결 상태의 유지가 가능하다.

물론, 링 댐퍼(200)의 결착력 유지는 삽입 블럭(300)에 의하여 이루어지며, 링 댐퍼(200) 및 삽입 블럭(300)의 상세한 구조 및 결합 과정 등은 전술한 실시예와 대동소이하므로 생략한다.

이상과 같이 본 고안은 차륜 본체로부터 발생되는 진동 및 소음, 특히 마찰음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 링 댐퍼가 차륜 본체에 견고하게 결합되는 상태를 유지할 수 있도록 하는 방음 차륜을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 고안에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

100...차륜 본체 101...축받이부
102...보강부 103...답면부
110...단턱 112...마감턱
120...걸림홈 200...링 댐퍼
210...본체 220...체결홈
230...체결면 300...삽입 블럭
301...결합홈 310...몸체
320...체결 돌기 330...안착면
400...차축 500...레일
600...체결 부재 610...스프링 와셔

Claims (6)

1. 차축에 결합되어 일체로 회전하면서 레일과 접촉하고, 내측의 가장자리를 따라 단턱이 마련된 차륜 본체;
   상기 차륜 본체와의 접촉 마찰을 통하여 상기 차륜 본체로부터 발생되는 진동을 흡수하는 것으로, 금속재로 이루어지며 상기 단턱에 안착되고, 상기 단턱의 형성 방향을 따라 적어도 하나 이상 원호 형상으로 분할되는 링 댐퍼; 및
   상기 차축과 평행한 방향으로 가해지는 압력에 의하여 상기 링 댐퍼가 상기 단턱에 고정되게 상기 링 댐퍼의 단부 각각을 연결하도록 장착되는 삽입 블럭;을 포함하되,
   상기 차륜 본체에는,
   상기 단턱의 형성 방향을 따라 상기 단턱에 대향되게 상기 차륜 본체의 단부측 가장자리로부터 돌출되는 마감턱이 더 마련되고,
   상기 마감턱과 상기 단턱이 일체로 걸림홈을 이루며,
   상기 걸림홈에 상기 링 댐퍼의 외측면이 접촉되어 고정되는 방음 차륜.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 링 댐퍼는,
   상기 단턱에 안착되는 원호 형상의 본체와,
   상기 본체의 단부에 형성되어 상기 삽입 블럭이 결합되는 체결홈과,
   상기 체결홈의 양측에 상기 차축을 향하여 경사지게 형성된 체결면을 포함하며,
   상기 삽입 블럭은 상기 체결면을 따라 상기 차륜 본체측으로 슬라이딩되어 상기 체결홈과 결합하면서 상기 단턱에 안착된 상기 본체에 압력을 부여하는 방음 차륜.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 삽입 블럭은,
   상기 본체의 단부 사이에 배치되는 몸체와,
   상기 몸체의 양측면으로부터 상기 체결홈과 대응되게 돌출되는 체결 돌기와,
   상기 체결 돌기의 양측에 상기 체결면과 대응되게 상기 체결면과 역방향으로 경사지게 형성된 안착면을 포함하며,
   상기 삽입 블럭은 상기 단턱에 상기 링 댐퍼가 안착되면 체결되는 방음 차륜.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 삽입 블럭은 상기 차축의 길이 방향에 평행하게 결합되는 체결부재에 의하여 상기 차륜 본체와 결합되며, 상기 체결부재의 단부와 상기 삽입 블럭 사이에는 상기 체결부재의 단부측을 향하여 경사지게 탄성 지지하는 스프링 와셔가 개재되는 방음 차륜.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 링 댐퍼와 인접한 링 댐퍼의 상기 체결면이 이루는 경사는 상기 단턱측을 향하여 좁아지게 형성되고, 상기 삽입 블럭에 마련되어 상호 대향하는 안착면은 상기 단턱측을 향하여 좁아지게 형성되는 방음 차륜.
   
   
   
   
6. 삭제

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