KR20080004642A - 철도차륜의 소음저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차륜이 레일위를 구를 때 발생하는 마찰과 진동에 의해 차륜에서 발생하는 스퀼링소음(squealing noise)과 전동소음(rolling noise)을 줄이는 철도차륜의 소음저감장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예인 철도차륜의 소음저감장치는 흡진부재가 부착된 형태의 브래킷이 차륜 리브 내ㅇ외측의 홀을 통해 관통된 체결구에 의해 체결되어, 브래킷에 부착된 흡진부재가 차륜답면내측과 리브의 일부분을 압박하여 차륜의 진동을 감쇄시킴으로서 차륜이나 차체의 구조를 변경하지 않고 차륜과 레일의 마찰로 발생되는 진동에 의한 스퀼링 소음과 전동소음을 저감시켜, 승차감을 향상시키는데 탁월한 효과가 있다.

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Description

철도차륜의 소음저감장치{squealing noise reduction device}

도1은 철도차륜의 소음저감장치가 차륜 리브의 좌우 상하 양측에 부착된 상태를 도 시한 단면도,

도2는 본 소음저감장치가 부착된 차륜의 측면도,

도3은 본 소음저감장치가 차륜의 좌우 양측에 설치된 상태를 도시, 확대한 상세도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10:차륜답면 20:후렌지 30:결합부재 40:리브(Rib)의 홀 50:소음저감 브래킷

60:브래킷의 접촉부 70:흡진부재 80:차축

본 발명은 철도차륜이 레일위를 구를 때 레일과 차륜의 마찰에 의한 스퀼링소음(squealing noise)과 전동소음(rolling noise)을 줄이는 철도차륜의 소음저감장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철도차량에서 발생하는 소음의 종류는 크게 전동소음(rolling noise), 스퀼링소음(squealing noise), 공력소음(aerodynamic noise) 및 기어소음(gear noise)등으로 나누어지는데, 전동소음은 차륜이 레일위를 구를 때 양자간의 미소한 요철에 의해 수직 또는 수평방향으로 발생하는 진동의 결과로 발생하고, 스퀼링소음은 곡선궤도운행중 차륜과 레일의 접촉(flange contact)이나 제동시 차륜과 제륜자의 스틱슬립(stick slip)에 의해 발생하고, 기어소음은 차량의 주행중 동력전달부재간의 마찰에 의하여 발생하며, 공력소음은 차량에 대한 공기저항에 의해 발생하는 소음이다.

그 가운데 스퀼링 소음은 철도차량의 운행중에 승객이나 연도변주민에게 가장 큰 영향을 미치는 돌발음이며 이를 감소시키기 위한 방안으로서, 레일의 곡선반경을 넓게 하거나 급곡선구간에서의 저속운행 및 도유기등에 의한 마찰감소용 윤활유 도포, 방음방진차륜을 이용하는등의 방법을 사용하고 있다.

그러나, 상기의 방법들은 소음저감효과가 미약하거나 많은 비용이 소요되고 궤도를 통한 소음감소를 위해 선로의 구조를 제한받을 수밖에 없으며 공전활주 발생으로 인한 승차감 저하 및 특정구간에 대한 운행속도를 제한할 수 밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 차륜이나 차체를 변경하지 않고 일반적인 철도차량의 차륜 리브(Rib)구조를 이용하 여 적합한 위치에 용이하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 차륜으로부터 발생하는 각종 진동을 흡수하여 스퀼링 소음과 더불어 전동소음을 저감시킴에 따라 승차감을 향상시키는 철도차륜의 소음저감장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 철도차륜의 소음저감장치는 흡진부재가 부착된 브래킷과 이 브래킷을 차륜의 리브에 고정시키고 답면내측을 압박하게 만드는 볼트로 구성되어 있다.

이하 본 발명의 일실시예인 철도차륜의 소음저감장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명의 일실시예인 철도차륜의 소음저감장치가 진동소음을 흡수하도록 차륜의 좌우 양측에 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도2는 본 발명의 일실시예인 철도차륜의 소음저감장치가 부착된 차륜의 측면도이다.

도1 내지 도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 철도차륜의 소음저감장치는 일측에 흡진부재가 부착된 내외측 브래킷(50)과 결합부재(30)를 구비하고 있다.

내외측브래킷(50)은 스틸로 형성되어 있고, 브래킷과 차륜의 접촉면에는 흡진부재로서 러버로 형성되어 있으며 각 브래킷은 결합부재(30)인 철재볼트로, 리브에 형성되어있는 홀(40)을 통해 차륜답면(10)의 내측을 압박결합함으로서 브래킷의 고정역할과 함께 주행시 답면에서 발생되는 차륜의 진동을 감쇄시키며 이에따른 소음도 감소시키는 구조로 이루어져 있다.

다음은 이와같이 구성되어 있는 본 발명의 일실시예에 의한 철도차륜의 소음저감장치의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 진동소음 저감용 브래킷(50)을 흡진부재(70)가 부착된 면이 차륜의 리브와 답면의 내측에 접촉하도록 하고 결합부재(30)를 리브에 형성된 홀(40)을 통해 체결하여 흡진부재가 차륜내측에 적절한 압력을 가하도록 장착한다.

브래킷의 일면은 차축(80)에 접해있는 차륜의 보스쪽을 지지하고 반대방향 일면은 차륜답면의 내측에 접촉하게 된다. 브래킷은 도3과 같이 체결구를 중심으로 곡선형태로 가공되어 있으며 이에따라 체결구를 통해 브래킷을 압박하면 브래킷의 곡선이 직선형태로 변화함에 따라 브래킷 양 끝단간의 직선길이가 늘어나게 되어 브래킷의 각 한쪽면은 차축을 지지하고 각 반대쪽면은 차륜답면의 내측을 강하게 압박하게 된다.

스퀼소음은 다음과 같은 원인에 의해 주로 발생되는 것으로 알려져 있다.

차량이 레일을 따라 주행하게 되면 차륜은 레일위를 구르면서 상호간의 마찰력에 의한 진동으로 차량속도의 약 3승에 비례하는 소음이 발생한다. 특히 곡선구간에서는 차축에 고정된 양 차륜의 주행거리차이에서 발생되는 슬립진동과, 외측차륜의 원심력으로 인한 후렌지부와 레일의 마찰로 격렬한 진동이 발생한다.

이 때, 상기 차륜의 진동은 답면(10)을 을 통해 차륜을 진동시켜 급격하고도 높은 진동수의 스퀼소음 발생의 원인이 된다. 이렇게 발생된 진동은 두꺼운 답면부에서 공명하게 되고 공명이 그칠 동안 스퀼소음은 지속된다.

가진력에 의한 차륜공진시 공진에너지는 고정측인 보스에서 가장 멀고 가장 큰 질량을 가진 답면내외측 부위에 집중되므로 이곳의 공진에너지를 효과적으로 감쇄시킬 방안이 필요하다

그런데, 주행중 발생된 스퀼소음이 답면제동을 통한 제동체결시에는 주행중임에도 스퀼소음이 즉시 소멸되는 현상을 발견할 수 있다. 이렇게 주행중 답면제동시 스퀼소음이 저감되는 원리는, 레일과의 접촉으로 발생된 차륜의 공진현상을 제륜자가 차륜답면을 압박함으로서 공진을 감쇄시키게 되고 이로 인해 소음도 감쇄되는 것이다. 이것은 주행중에 답면제동과 같은 방식으로 제륜자를 이용해 차륜을 압박하여 진동을 감쇄시키면 스퀼소음이 불시에 발생되어도 상시적으로 감쇄시킬수 있다는 것이다.

그러나 소음감소를 위해서는 주행중에 항상 제동을 체결해야 하는 기술적 모순이 발생되는데 이 모순을 해결하기 위해서 답면제동시 진동과 소음이 줄어드는 현상을 응용할 필요가 있으며, 차륜의 공진현상을 감소시키는 폭만큼 차륜의 소음도 줄어들게 됨을 예상할 수 있다.

차륜에 발생된 진동은 차축의 수직방향에서 차륜답면의 내측을 압박하고 있는 브래킷의 흡진부재에 의해 억제되어 감쇄되고 이에 따라 스퀼소음 역시 저감되는 것이 소음감소의 원리이다.

상기 브래킷은 도1, 도2와 같이 차축을 중심으로 차륜의 내,외부에 대칭으로 설치하여 편심으로 인한 차륜의 진동을 방지하고, 결합부재(30)는 볼트로 구성되어 체결압력조절을 통해 브래킷이 차륜내측을 압박하는 힘을 조절할 수 있으며, 브래킷과 흡진부재는 접착제등을 이용하여 고정되며, 주행중 결합부재(30)의 이완이나 내외측 브래킷의 풀림으로 인한 무게중심편차가 나더라도 이를 방지하기 위해 원심력이 작용하여 자동으로 중심을 맞출수 있도록, 차륜홀을 중심으로 보스방향은 좁고 차륜답면내측방향은 넓은 부채꼴 형태로 되어 있다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예인 철도차륜의 소음저감장치에 의하면, 차륜의 양측면에 흡진부재와 함께 부착된 브래킷을 결합부재를 이용하여 차륜답면내측과 리브를 압박함으로서, 차륜이나 차체를 변경하지 않고 용이하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라, 구동장치가 없으므로 정비요인 및 추가소요비용이 발생하지 않으며, 한번 부착으로 반영구적인 효과를 볼 수 있으며, 차륜으로부터 발생하는 진동을 흡수하여 스퀼소음 및 전동소음을 저감시킴으로서 승차감을 향상시키는데 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

1. 철도차륜 리브의 양측에 대칭으로 위치되어지며 결합부재에 의해 차륜의 리브에 고정결합되는 브래킷과, 상기 브래킷의 일측에 부착되어져 차륜의 진동을 흡수하는 흡음부재로 구성되어져 결합부재에 의한 차륜답면내측및 리브의 압박을 통해 차륜과 리브의 진동을 흡수하여 소음을 저감하는 것을 특징으로 하는 철도차륜 소음저감장치

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