KR20080088333A - 수송기 - Google Patents

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KR20080088333A
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도시히코 모치다
다카시 야마구치
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 찌그러지고 남은 영역을 축소할 수 있는 충격 흡수장치를 구비한 수송기를 제공하는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 수송기에 구비되는 충격 흡수장치(10A)를 구성하는 흡수재(14, 17)는, 단면의 형이 재떨이형상의 결합부재(23, 26)에 의하여 뒤쪽의 흡수재(17, 20)에 결합되어 있다. 제일 뒤쪽에 위치하는 흡수재(20)는 용접으로 베이스(29)에 결합되어 있다. 흡수재(14, 17, 20)에 작용한 하중에 의하여 흡수재(14, 17, 20)의 붕괴영역(15, 18, 21)은 찌그러져 길이가 짧아진다. 흡수재(14, 17)의 찌그러지고 남은 영역(16, 19)은 뒤쪽의 흡수재(17, 20)의 찌그러지고 남은 영역(19, 22)과 겹친다. 이 때문에 찌그러지고 남은 영역(16, 19, 22)은 결합부재(23, 26)의 오목부 내에 수습되기 때문에 충격 흡수장치 전체의 찌그러지고 남은 영역의 길이방향의 치수를 단축할 수 있다.

Description

수송기{TRANSPORTER FOR LAND VEHICLES}
본 발명은 철도차량이나 모노레일카 등의 레일차량이나 자동차 등, 충돌에 의한 충격의 발생이 예측되는 수송기에 관한 것이다. 본 발명은 특히 충돌시의 충격을 흡수하기 위하여 충격 흡수 특성이 뛰어난 재료로 구성한 흡수재로 이루어지는 충격 흡수장치를 구비한 철도차량에 관한 것이다.
최근, 철도차량에서는 충돌시의 승무원 및 승객의 안전을 확보하기 위하여 충돌시의 충격을 흡수하는 크러셔블 존을 설치하는 것이 요구되고 있다. 이것에 대하여 선두차(가장 후미차를 포함한다) 및 중간 차의 차체 길이방향 끝부에 충격 흡수장치를 설치하여, 충돌시에 작용하는 하중을 본 장치로 부담하여 충격을 완화하고자 하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1).
철도차량 구조체에서는 충분한 객실공간을 확보하기 위하여 적극 작은 크러셔블 존에서 충돌시의 충격을 흡수하는 것이 요구된다. 그러나 흡수재의 압괴후에는 찌그러지고 남음이 발생하기 때문에, 실제로는 이 찌그러지고 남은 영역을 제외한 영역에서 충격을 흡수할 필요가 있다. 말하자면 찌그러지고 남은 영역은 크러셔블 존 내에서 충격의 흡수에 기여하지 않는 데드 존이 된다.
[특허문헌 1]
일본국 특허제3725043호 공보
따라서 찌그러지고 남은 영역을 극력 작게 하는 것이, 크러셔블 존의 축소화, 나아가서는 수송기 내의 객실 공간의 확장에 대하여 유효하게 된다.
본 발명의 목적은 찌그러지고 남은 영역을 가급적으로 축소할 수 있는 충격 흡수장치를 구비한 수송기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 수송기는 충격을 흡수하는 흡수재로 이루어지는 충격 흡수장치를 구비한 수송기에 있어서, 상기 충격 흡수장치는 충격 작용방향으로 복수의 상기 흡수재를 구비하고 있고, 상기 복수의 흡수재로 이루어지는 상기 충격 흡수장치의 2개의 흡수재에서 충격을 받는 앞쪽측의 상기 흡수재의 후단부는, 그것보다 뒤쪽측의 상기 흡수재의 전단부에 삽입되어 겹쳐져 있고, 또는 상기 앞쪽측의 상기 흡수재의 후단부는, 그것보다 뒤쪽측의 상기 흡수재의 전단부를 포함하여 덮어 겹쳐져 있으며, 상기 앞쪽측의 흡수재와 상기 뒤쪽측의 흡수재는 상기 충격 작용방향에서 결합부재를 거쳐 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수송기를 구성함으로써 달성할 수 있다.
이 수송기에 의하면 충격 흡수장치의 앞쪽측의 흡수재의 찌그러지고 남은 영역은, 뒤쪽측의 흡수재의 찌그러지고 남은 영역에 겹치고, 충격 흡수장치의 찌그러지고 남은 영역이 축소되기 때문에 충격 흡수장치의 길이를 작게 할 수 있다.
이 때문에 본 발명에 의하면 충격 흡수장치의 찌그러지고 남은 영역을 축소할 수 있기 때문에 크러셔블 존의 축소화, 나아가서는 객실 공간의 확장이 가능한 수송기가 얻어진다.
본 발명에 의한 수송기의 일 실시예를 도 1 내지 도 3에 의거하여 설명한다.
도 3에서 5는 수송기의 일례로서의 철도차량의 구조체이고, 상면을 구성하는 지붕 구조체(1), 측면을 구성하는 2매의 측면 구조체(2, 2), 하면을 구성하는 언더프레임(3) 및 끝면을 구성하는 2매의 박공 구조체(4, 4)로 구성된다. 지붕 구조체(1), 측면 구조체(2, 2), 언더프레임(3), 박공 구조체(4, 4)는, 각각 복수의 압출형재를 접합하여 구성되어 있다. 지붕 구조체(1), 측면 구조체(2, 2), 언더프레임(3)을 구성하는 압출형재는 알루미늄합금제의 중공형재이며, 그것들의 압출방향은 철도차량 구조체(5)의 전후방향과 일치하고 있다. 박공 구조체(4, 4)를 구성하는 압출형재는 알루미늄합금제의 리브부착 형재이고, 그 압출방향은 철도차량 구조체(5)의 상하방향에 일치하고 있다. 철도차량 구조체(5)의 길이방향 끝부의 언더프레임(3)의 하면에는 상기 길이방향을 향하여 충격 흡수장치(10A)가 설치되어 있다.
도 3에서는 좌단(左端)을 선두로 하여 나타내고 있으나, 도 1에서는 우단(右端)을 선두로 하여 나타내고 있다. 도 1의 우단이 하중 작용부이다.
충격 흡수장치(10A)에는 선단(우단)에 하중 작용부(11)가, 그 뒤쪽(좌측)에 흡수재(14, 17, 20)가 있다. 하중의 전달경로를 따라 나열되는 흡수재(14)와 흡수 재(17)는 결합부재(23)를 거쳐 결합되어 있고, 또 하중의 전달경로를 따라 나열하는 흡수재(17)와 흡수재(20)는 결합부재(26)를 거쳐 결합되어 있다. 흡수재(20)는 철도차량 구조체(5)의 언더프레임(3)의 하면에 베이스(29)를 거쳐 결합되어 있다.
흡수재(14, 17, 20)는 충격 흡수 특성이 뛰어난 재료(예를 들면 알루미늄합금제 압출형재 : A6063S-T5)로 구성한 단면이 8각형의 중공 압출형재이고, 흡수재(14, 17, 20)의 외경은 하중 작용 방향의 뒤쪽(좌측)의 흡수재(17, 20)를 향함에 따라 커지고 있다. 흡수재(14, 17, 20)의 단면적은 뒤쪽의 흡수재를 향함에 따라 약간 커져 간다.
여기서 상기『외경』에 대하여 설명한다. 흡수재(14, 17, 20)는 압출방향에 대하여 직각방향의 단면이 8각형이기 때문에 원형이 아니나, 그 외접원의 지름을『외경』으로서 생각한다. 또 예를 들면 흡수재(14, 17, 20)의 형상은 8각형이 아니고 6각형이어도, 또는 그것 이상의 다각형이어도 좋다. 특허청구범위의『원형』은 이것도 마찬가지이다.
또 흡수재(14)(17, 20)는, 내통의 면판과, 외통의 면판과, 양자를 트러스형상으로 접속하는 접속판으로 이루어진다. 이 때문에 흡수재(14, 17, 20)는 압출 중공형재이다. 압출 중공형재는 폐쇄 단면형상이다. 또 압출 중공형재는 압출방향의 축심을 따라 중앙부가 공간에서 관통하고 있다.
또, 흡수재(중공 압출형재)(14)의 압출방향의 축심은 다른 흡수재(중공 압출형재)(17, 20)의 축심을 따르고 있다. 즉, 흡수재(14, 17, 20)(중공 압출형재)의 중심축은 일치하고 있다. 흡수재(14)의 전단은 폐쇄판(12)에 필릿용접으로 결합되 어 있다. 폐쇄판(12)은 전방의 하중작용부(11)에 볼트, 너트(13)로 결합되어 있다. 하중작용부(11)는 후판(厚板)이다.
흡수재(14)(17)의 후단은, 하중의 전달경로를 따라 인접하게 나열하는 흡수재(17)(20)의 전단에 삽입되고, 중심축을 따른 방향에서의 존재영역이 각각의 일부에서 겹쳐져 있다. 흡수재(14)(17)의 후단과 흡수재(17)(20)의 전단은 결합부재(23) (26)를 거쳐 결합되어 있다.
결합부재(23)(26)는 후판이다. 결합부재(23)(26)는 그 전방의 흡수재(14) (17), 뒤쪽의 흡수재(17)(20)에 필릿용접되어 있다.
흡수재(14)(17)의 후단과 흡수재(17)(20)의 결합부재를 거친 결합이란, 용접 또는 볼트, 너트에 의한 체결이다. 용접은 상기 실시예와 같이 필릿용접이다. 볼트, 너트에 의한 결합은, 흡수재(17)(20)의 전단에 판을 필릿용접하고, 이 판과 결합부재(23)(26)의 바깥 둘레와의 겹침부를 볼트, 너트로 결합한다. 너트는 없어도 좋다. 볼트는 하중작용부(11)측에서 체결한다. 흡수재(14)(17)와 결합부재(23)(26)의 체결도 마찬가지이다.
또, 흡수재(17)의 후단과 흡수재(20)의 전단은, 상기와 마찬가지로 결합부재(26)를 거쳐 결합되어 있다.
흡수재(20)의 후단은 베이스(29)에 용접되어 있다. 베이스(29)는 언더프레임(3)의 하부에 설치되어 있다.
베이스(29)는 볼트(도시 생략)를 거쳐 철도차량 구조체(5)에 결합되어 있고, 충격 흡수장치(10A)의 교환은 이 볼트의 벗겨냄에 의하여 용이하게 행하여진다.
흡수재(14, 17, 20)는 각각 붕괴영역(15, 18, 21)과 찌그러지고 남은 영역(16, 19, 22)으로 나뉘어진다. 충돌시에 충격을 흡수하는 영역은 붕괴영역(15, 18, 21)이고, 찌그러지고 남은 영역(16, 19, 22)은 충격을 흡수하지 않는 데드 존이 된다.
도 2에 나타내는 바와 같이 결합부재(23, 26)는 정면(앞쪽)에서 본 형이 2중의 8각형이다. 이것은 삽입하는 흡수재(14, 17)가 8각형이며, 결합부재(23, 26)를 받는 흡수재(17, 20)가 8각형이기 때문이다. 결합부재(23, 26)는 안쪽 받이부(25, 28)와 바깥쪽 받이부(24, 27)가 단차로 형성되어 있는 재떨이형상이며, 안쪽 받이부(25, 28)에는 전방의 흡수재(14, 17)가, 바깥쪽 받이부(24, 27)에는 뒤쪽의 흡수재(17, 20)가 용접되어 있다.
결합부재(23)(26)에 있어서, 앞쪽에 위치하는 바깥쪽 받이부(24)(27)와 뒤쪽에 위치하는 안쪽 받이부(25)(28) 사이의 길이방향(하중작용방향)의 거리는, 전방의 흡수재(14)(17)의 찌그러지고 남은 영역(16)(19) 및 뒤쪽의 흡수재(17)(20)의 찌그러지고 남은 영역(19)(22)의 길이방향의 치수와 대략 같다.
즉, 흡수재(14, 17, 20)의 찌그러지고 남은 영역(16, 19, 22)의 길이방향의 치수는 실질적으로 같다. 이들 치수는, 결합부재(23)의 바깥쪽 받이부(24)와 안쪽 받이부(25) 사이의 길이방향의 거리 및 결합부재(26)의 바깥쪽 받이부(27)와 안쪽 받이부(28) 사이의 길이방향의 거리와 실질적으로 같다.
이와 같은 구조에서는 충격 흡수장치(10A)의 찌그러지고 남은 영역을 축소할 수 있다. 도 4는 신구의 충격 흡수장치(10A, 30)의 붕괴상태의 비교를 나타낸다. 상단의 도면은 본 발명에 의한 충격 흡수장치(10A)가 충격으로 붕괴된 상태를 나타내는 도면이다. 하단의 도면은 상단의 본 발명에 의한 충격 흡수장치(10A)의 길이방향(하중작용방향)의 길이와 동일한 길이의 종래의 충격 흡수장치(30)가 붕괴된 상태를 나타내는 도면이다.
충격 흡수장치(10A)에서, 흡수재(14, 17, 21)는 각각 그 길이의 3/4이 붕괴되고, 1/4이 찌그러지고 남은 양으로서 남는다. 이 찌그러지고 남은 양에는 붕괴되어 줄어들고 남은 길이를 포함한다. 종래의 줄어든 충격 흡수장치(30)도 마찬가지이다.
충격 흡수장치(10A)에서는 흡수재(14, 17)의 찌그러지고 남은 영역(16, 19)이 뒤쪽의 흡수재(17, 20)의 찌그러지고 남은 영역(l9, 22)의 영역에 들어가기 때문에 충격 흡수장치(10A) 전체의 찌그러지고 남은 영역은 작아지고, 종래의 충격 흡수장치(30)의 1/4의 찌그러지고 남은 영역(32)보다도 작아진다.
충격 흡수장치(10A)에서는 붕괴영역(15, 18, 21)에서 충격을 흡수하는 것에 대하여, 충격 흡수장치(30)에서는 붕괴영역(31)에서 충격을 흡수한다. 이 차는 충격 흡수장치(10A)와 충격 흡수장치(30)에서의 찌그러지고 남은 영역의 길이방향의 치수의 차(33)와 동등하다. 즉, 충격 흡수장치(10A)는, 충격 흡수장치(30)와 비교하여 찌그러지고 남은 영역의 길이방향의 치수의 차(33) 만큼 충격을 많이 흡수할 수 있다.
이것에 의하여 충격 흡수장치(10A)는 충격 흡수장치(30)와 비교하여 길이방향의 치수가 작은 상태에서 충격 흡수장치(30)와 동등한 충격을 흡수할 수 있다. 즉, 충격 흡수장치(10A)를 적용함으로써, 크러셔블 존을 축소화, 나아가서는 객실 공간을 확장할 수 있다.
상기『축소화』에 대하여 설명한다. 동일한 길이이면 충격 흡수량은 충격 흡수장치(10A)의 쪽이, 충격 흡수장치(30)보다 많다. 즉, 바꿔 말하면 동일한 충격량을 흡수하는 데 필요로 하는 길이는 충격 흡수장치(10A)의 쪽이 짧다.
본 발명의 다른 실시예를 도 5 및 도 6에 의거하여 설명한다.
도 5 및 도 6에 나타내는 충격 흡수장치(10B)는, 도 1의 실시예에서 하중작용부(11)와 베이스(29)를 좌우로 반전시킨 것이다.
이와 같은 구조에서는 하중작용부(11)가 넓어진 것에 의하여 더욱 광범위한 하중에 대하여 충격 흡수장치(10B)를 작용시킬 수 있다.
그러나 하중작용부(11)에 상하방향이나 좌우방향의 하중이 작용하였을 때에 강도적으로 심각한 상태가 된다. 흡수재(20)의 외경이 작기 때문에 도 1의 실시예와 비교하여 이들 하중에 대한 대응이 불충분하게 될 가능성이 있다. 이 점에서는 도 1의 쪽이 좋다고 생각된다.
다음에 도 7, 도 8에 나타내는 실시예에 대하여 설명한다. 지금까지의 실시예는 단면이 8각형인 중공 압출형재이었으나, 도 7에 나타내는 충격 흡수장치(10C)는 장방형의 중공 압출형재를 사용하고 있다. 흡수재(54)(57,60)는 각각 2개의 중공형재(54B, 54C)(57B, 57C, 60B, 60C)로 이루어지고, 상하의 2부분에서 압출방향을 수평으로 하여 설치하고 있다. 상하의 중공형재(54B, 54C)(57B, 57C, 60B, 60C)는 그 폭방향 끝부를 판(54D)(57D, 60D)으로 용접하고 있다. 폭방향이란, 압 출방향(하중작용방향)에 대한 폭방향(수평방향)이다. 판(54D)(57D, 60D)에 의하여 중공형재(54B, 54C)(57B, 57C, 60B, 60C)가 일체로 되어 있기 때문에, 중공형재(54B, 54C)(57B, 57C, 60B, 60C)는 일체가 되어 붕괴된다. 판(54D)(57D, 60D)의 판두께는 얇다.
흡수재(54)(57)와 흡수재(57)(60)는 결합부재(55)(58)를 거쳐 결합되어 있다. 결합부재(55, 58)의 형상은 8각형이 아니라, 하중작용방향에서 보아 사각형이다. 결합부재(55, 58)의 깊이는 흡수재(54)(57)와 흡수재(57)(60)의 겹침값과 동등하다.
도 9의 실시예를 설명한다. 도 8의 실시예에서는 중공형재(54B, 54C, 57B, 57C, 60B, 60C)의 압출방향은 하중작용방향(수평방향)을 따르고 있었으나, 도 9에 나타내는 충격 흡수장치(10D)에서는 중공형재(54B, 54C, 57B, 57C, 60B, 60C)의 압출방향은 하중작용방향(수평방향)에 대하여 경사져 있다. 중공형재(54B, 54C, 57B, 57C, 60B, 60C)는, 판(54D, 57D, 60D)에 접속(용접)되어 있다. 그외는 상기 실시예(도 7, 도 8)와 동일하다. 본 실시예에서는 충격 흡수장치(10D)의 설치에 필요한 공간을 축소할 수 있다.
상기 각 실시예에서는 흡수재는 중공 압출형재로 구성하였으나, 중공형재일 필요는 없다.
도 1은 본 발명에 의한 충격 흡수장치의 일 실시예를 나타내는 종단면도,
도 2는 도 1의 II-II 화살표도.
도 3은 철도차량 구조체의 사시도,
도 4는 본 발명의 충격 흡수장치와 종래의 충격 흡수장치의 흡수재의 붕괴후의 비교도,
도 5는 본 발명에 의한 충격 흡수장치의 다른 실시예를 나타내는 종단면도,
도 6은 도 5의 VI-VI 화살표도,
도 7은 본 발명에 의한 충격 흡수장치의 다른 실시예를 나타내는 종단면도,
도 8은 도 7의 VIII-VIII화살표도,
도 9는 본 발명에 의한 충격 흡수장치의 다른 실시예를 나타내는 종단면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 지붕 구조체 2 : 측면 구조체
3 : 언더프레임 4 : 박공 구조체
5 : 철도차량 구조체 10A∼10D, 30 : 충격 흡수장치
11 : 하중 작용부 12 : 폐쇄판
13 : 볼트, 너트 14, 17, 20 : 흡수재
15, 18, 21, 31 : 붕괴영역
16, 19, 22, 32 : 찌그러지고 남은 영역
23, 26 : 결합부재 24, 27 : 바깥쪽 받이부
25, 28 : 안쪽 받이부 29 : 베이스
33 : 찌그러지고 남은 영역의 길이방향의 치수의 차
54, 57, 60 : 흡수재
54B, 54C, 57B, 57C, 60B, 60C : 중공형재
54D, 57D, 60D : 판 55, 58 : 결합부재

Claims (7)

  1. 충격을 흡수하는 흡수재로 이루어지는 충격 흡수장치를 구비한 수송기에 있어서,
    상기 충격 흡수장치는, 충격 작용방향으로 복수의 상기 흡수재를 구비하고 있고,
    상기 복수의 흡수재로 이루어지는 상기 충격 흡수장치의 2개의 흡수재에 있어서,
    충격을 받는 앞쪽측의 상기 흡수재의 후단부는, 그것보다 뒤쪽측의 상기 흡수재의 전단부에 삽입되어 겹쳐져 있고,
    또는, 상기 앞쪽측의 상기 흡수재의 후단부는, 그것보다 뒤쪽측의 상기 흡수재의 전단부를 포함하여 덮어 겹쳐져 있고,
    상기 앞쪽측의 흡수재와 상기 뒤쪽측의 흡수재는, 상기 충격작용방향에서 결합부재를 거쳐 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 수송기.
  2. 충격을 흡수하는 흡수재로 이루어지는 충격 흡수장치를 구비한 수송기에 있어서,
    상기 충격 흡수장치는, 충격 작용방향으로 복수의 상기 흡수재를 구비하고 있고,
    상기 복수의 흡수재로 이루어지는 상기 충격 흡수장치의 2개의 흡수재에 있 어서,
    충격을 받는 앞쪽측의 상기 흡수재의 후단부는, 그것보다 뒤쪽측의 상기 흡수재의 전단부에 삽입되어 겹쳐져 있고,
    또는, 상기 앞쪽측의 상기 흡수재의 후단부는, 그것보다 뒤쪽측의 상기 흡수재의 전단부를 포함하여 덮어 겹쳐져 있고,
    상기 앞쪽측의 흡수재와 상기 뒤쪽측의 흡수재는, 상기 충격작용방향에서 결합부재를 거쳐 결합되어 있으며,
    상기 흡수재는, 상기 충격작용방향을 압출방향으로 한 압출형재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수송기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 압출형재는, 중공 압출형재이고,
    그 압출방향에 대하여 직각방향의 단면이 6각형 또는 8각형의 다각형 또는 원형이며,
    상기 복수의 흡수재로 이루어지는 상기 충격 흡수장치의 2개의 중공 압출형재에 있어서,
    상기 앞쪽측의 중공 압출형재의 후단부는, 뒤쪽측의 중공 압출형재의 전단부에 삽입되어 겹쳐져 있고,
    상기 복수의 중공 압출형재는, 뒤쪽측으로 감에 따라 상기 중공 압출형재의 외경이 커져 있으며,
    상기 중공 압출형재는 그 압출방향의 중앙부를 관통하는 공간이 있는 것을 특징으로 하는 수송기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 압출형재는, 중공 압출형재이고,
    그 압출방향에 대하여 직각방향의 단면이 6각형 또는 8각형의 다각형 또는 원형이며,
    상기 복수의 흡수재로 이루어지는 상기 충격 흡수장치의 2개의 중공 압출형재에 있어서,
    상기 앞쪽측의 중공 압출형재의 후단부는, 뒤쪽측의 중공 압출형재의 전단부를 덮어 겹쳐져 있고,
    상기 복수의 중공 압출형재는, 뒤쪽측으로 감에 따라 상기 중공 압출형재의 외경이 작아져 있으며,
    상기 중공 압출형재는 그 압출방향의 중앙부를 관통하는 공간이 있는 것을 특징으로 하는 수송기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 흡수장치의 하나의 흡수재는, 2개의 중공 압출형재와, 상기 2개의 중공 압출형재의 폭방향 끝부를 접속하는 판으로 이루어지고,
    상기 중공 압출형재의 압출방향은 상기 충격 작용방향을 향하고 있는 것을 특징으로 하는 수송기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 흡수장치의 하나의 흡수재는, 2개의 중공 압출형재와, 상기 2개의 중공 압출형재의 폭방향 끝부를 접속하는 판으로 이루어지고,
    상기 중공 압출형재의 그 압출방향은 상기 충격 작용방향을 향하고 있으며,
    상기 중공 압출형재는 평행하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수송기.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 흡수장치의 하나의 흡수재는, 2개의 중공 압출형재와, 상기 2개의 중공 압출형재끼리의 폭방향 끝부를 접속하는 판으로 이루어지고,
    상기 중공 압출형재의 압출방향은 상기 충격 작용방향을 향하고 있으며,
    상기 중공 압출형재는, 압출방향을 다른쪽의 중공 압출형재에 대하여 경사져 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수송기.
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