KR20110008894U - 자기부상열차용 차간 댐퍼장치 - Google Patents

자기부상열차용 차간 댐퍼장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 자기부상열차의 차량들을 서로 연결하도록 설치되어 차량 간에 전달되는 충격 및 진동을 완화하는 장치로서, 본 고안에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치는, 서로 인접한 한 쌍의 상기 차량의 마주보는 끝단부에 각각 구비되는 한 쌍의 지지대; 막대 형상으로 구비되며, 그 양단부가 상기 한 쌍의 지지대에 설치되고, 평면에서 바라보았을 때 상기 차량의 길이 방향에 대하여 비스듬히 기울어진 상태로 구비되는 댐퍼; 및 상기 댐퍼의 양단부를 상기 한 쌍의 지지대에 각각 회동 가능하게 연결하는 연결부;를 포함한다.
본 고안에 의하면, 충격 및 진동을 완화하는 댐퍼가 평면에서 바라보았을 때 차량의 길이 방향에 대하여 비스듬히 기울어진 상태로 차량을 서로 연결하도록 구비되므로, 하나의 댐퍼를 통해 차량의 길이 방향뿐만 아니라 폭 방향으로 전달되는 충격 및 진동도 효과적으로 완화할 수 있어, 저렴한 비용으로 자기부상열차의 차량 간의 완충 기능을 구현할 수 있으며 운행 중 차량의 흔들림을 감쇄할 수 있고, 이에 따라 차량 운행의 안정성을 제고할 수 있다.

Description

자기부상열차용 차간 댐퍼장치 {Damper apparatus installed between vehicles for magnetic levitation train}
본 고안은 자기부상열차용 차간댐퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저렴한 비용으로 자기부상열차의 차량 간의 완충 기능을 구현하여, 운행 중 차량의 흔들림을 효과적으로 감쇄할 수 있고, 차량 운행의 안정성을 제고할 수 있는 자기부상열차용 차간 댐퍼장치에 관한 것이다.
최근, 자력(磁力)을 이용하여 열차를 레일 위에 부상시켜 움직이는 자기부상열차가 각광받고 있는데, 이는 자기부상열차의 경우 기설치된 궤도상에 떠서 운행되므로 고체 선로와의 접촉이 없어 소음 및 진동이 매우 적고, 이에 따라 도심 구간에서도 고속을 유지할 수 있으며, 오염물질을 배출하지 않아 친환경적이기 때문이다.
이와 같은 자기부상열차는 전술된 바와 같이 고체 선로와의 접촉이 없이 운행되므로 궤도의 시공상태, 구간의 곡률, 차량의 속도 등에 따라 차량에 작용하는 부상력, 원심력 등이 변화하면서 차량 간에 충격 및 진동이 전달되어 흔들림이 발생하게 된다.
그런데 이러한 차량 간의 흔들림은 차량과 궤도 간의 거리 및 위치를 변형시키므로 자기부상열차의 운행 안정성을 저해하는 문제점이 있다.
이에 따라 자기부상열차의 차량 간에 전달되는 충격 및 진동을 완화하여 차량 간의 흔들림을 감쇄할 수 있으면서도, 부상되어 운행되는 자기부상열차에 알맞게 적용될 수 있는 가볍고 저렴한 차간 댐퍼장치의 개발이 시급한 실정이다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 고안은, 자기부상열차의 차량 간에 각각 하나씩 설치되는 댐퍼를 통해, 저렴하게 자기부상열차의 차량 간의 완충 기능을 구현할 수 있는 자기부상열차용 차간 댐퍼장치를 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 고안에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치는, 자기부상열차의 차량들을 서로 연결하도록 설치되어 차량 간에 전달되는 충격 및 진동을 완화하는 장치로서, 서로 인접한 한 쌍의 상기 차량의 마주보는 끝단부에 각각 구비되는 한 쌍의 지지대; 막대 형상으로 구비되며, 그 양단부가 상기 한 쌍의 지지대에 설치되고, 평면에서 바라보았을 때 상기 차량의 길이 방향에 대하여 비스듬히 기울어진 상태로 구비되는 댐퍼; 및 상기 댐퍼의 양단부를 상기 한 쌍의 지지대에 각각 회동 가능하게 연결하는 연결부;를 포함한다.
상기 댐퍼는, 상기 차량의 길이 방향에 대하여 45°만큼 기울어지게 구비될 수 있다.
상기 연결부는, 상기 댐퍼의 양단부에 고정되고, 수직 방향으로 설치홀이 형성된 연결부재; 상기 지지대에 수직으로 고정되는 지지로드; 및 내경면이 상기 지지로드의 외주면과 접합되고, 외경면이 상기 설치홀의 내주면과 접합되게 설치되는 볼베어링 부재;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 볼베어링 부재는 상기 지지로드의 중심부에 접합되고, 상기 지지대에는, 상기 지지로드의 상단부 및 하단부를 각각 지지하는 한 쌍의 지지부가 구비될 수 있다.
이러한 본 고안에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치에 의하면, 차량 간에 작용하는 충격 및 진동을 완화하는 댐퍼가 평면에서 바라보았을 때 차량의 길이 방향에 대하여 비스듬히 기울어진 상태로 차량을 서로 연결하도록 차량의 사이마다 하나씩 구비되어, 차량 간에 길이 방향 및 폭 방향 등의 다양한 방향으로 작용하는 충격을 흡수하므로, 하나의 댐퍼를 통해 차량의 길이 방향뿐만 아니라 폭 방향으로 전달되는 충격 및 진동도 효과적으로 완화할 수 있다.
따라서 차량의 사이마다 댐퍼가 하나씩만 구비되므로, 저렴한 비용으로 자기부상열차의 차량 간의 완충 기능을 구현할 수 있으며, 이러한 완충 기능에 의해 자기부상열차의 운행 중 차량의 흔들림이 감쇄됨에 따라, 자기부상열차의 운행 안정성이 제고될 수 있다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치가 자기부상열차 차량의 언더프레임에 설치된 상태를 도시한 사시도,
도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치가 자기부상열차 차량의 언더프레임에 설치된 상태를 도시한 평면도,
도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치를 부분 절개한 상태로 도시한 측면도,
도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치가 자기부상열차에 설치된 상태를 도시한 측면도,
도 5a 및 도 5b는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치에 있어서, 차량의 길이 방향 및 폭 방향으로 각각 흔들림이 발생한 경우 그 흔들림을 감쇄할 때에 댐퍼에 가해지는 충격에 의한 힘이 분배되는 것을 각각 보여주는 평면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 고안의 실시예에 대하여 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 고안은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 고안에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치는, 자기부상열차의 차량들을 서로 연결하도록 한 쌍의 차량 간에 각각 설치되어, 차량 간에 전달되는 충격 및 진동을 완화하여 차량 간의 흔들림을 감쇄하는 장치이다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치는, 한 쌍의 지지대(100), 한 쌍의 연결부(200) 및 댐퍼(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 지지대(100)는 수직 프레임 형상으로 구비되어 서로 인접한 한 쌍의 차량(VC)의 마주보는 끝단부에 각각 하나씩 구비된다. 이 지지대(100)는 댐퍼(300)의 양단부를 지지하여 차량(VC)에 가해지는 충격 및 진동을 댐퍼(300)에 전달하는 역할을 한다.
즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 지지대(100)는 서로 인접한 한 쌍의 차랑(VC) 중 어느 하나의 차량(VC)의 언더프레임(UF1)에 하측 방향으로 하나의 지지대(100a)가 고정되고, 다른 하나의 차량(VC)의 언더프레임(UF2)에 하측 방향으로 다른 하나의 지지대(100b)가 고정되며, 이 한 쌍의 지지대(100a, 100b)를 연결하는 형태로 댐퍼(300)가 설치된다.
본 고안의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 지지대(100)는 수직 프레임의 기둥 형상으로 구비되고 차량(VC)의 언더프레임(UF)에 하측 방향으로 고정되었으나, 그 형상 및 구비 위치가 반드시 이에 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
상기 한 쌍의 연결부(200)는 댐퍼(300)의 양단부를 서로 인접한 차량(VC)에 각각 설치된 한 쌍의 지지대(100)에 각각 회동 가능하게 연결함으로써, 차량(VC) 간의 충격 및 진동 전달이 댐퍼(300)에 의해 완화되면서 댐퍼(300)의 길이가 변화될 때, 댐퍼(300)가 지지대(100)에 대해 적절히 회동되면서 지지대(100)와 댐퍼(300)의 연결 부분에 과도한 스트레스가 가해지는 것을 방지한다.
이를 위해, 상기 연결부(200)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 연결부재(210), 지지로드(220) 및 볼베어링 부재(230)를 포함하여 이루어진다.
상기 연결부재(210)는 중심부에 수직 방향으로 설치홀(211)이 형성된 원반 형상을 가지며, 댐퍼(300)의 양단부에 고정된다.
상기 지지로드(220)는 볼베어링 부재(230)를 통해 연결부재(210)의 설치홀(211)을 관통하도록 설치되는데, 그 상단 및 하단에는 지지대(100)에 각각 한 쌍이 구비된 지지부(110)에 각각 체결될 수 있도록 체결홀(221)이 형성된다. 상기 지지부(110)에는 이 체결홀(221)에 대응되는 결합홀이 형성되어, 볼트 및 너트와 같은 체결부재(BT)를 통해 지지로드(220)가 지지부(110)에 견고하게 결합된다.
상기 볼베어링 부재(230)는 지지로드(220)에 대해 연결부재(210)가 회동 가능하게 연결부재(210)와 지지로드(220)를 연결한다. 이를 위해, 상기 볼베어링 부재(230)는 다양한 종류의 볼베어링으로 구현될 수 있고, 그 내경면은 지지로드(220)의 외주면과 접합되고, 외경면은 설치홀(211)의 내주면과 접합되게 설치된다.
상기 볼베어링 부재(230)를 구현하는 볼베어링은 연결부재(210)가 지지로드(220)에 대해 수직선을 기준으로 회동될 수 있을 뿐만 아니라, 수평선을 기준으로도 소정의 범위 내에서 회동될 수 있는 것으로 구비되는 것이 바람직하다.
그 이유는 자기부상열차가 수평으로 굽어진 곡선 구간을 주행할 경우도 있고, 수직으로 굽어진 언덕 구간을 주행할 경우도 있는데, 이러한 두 경우에 모두 적절히 대응될 수 있게 하기 위함이다.
한편, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치는, 상기 볼베어링 부재(230)가 수직선 및 수평선을 기준으로 각각 회동 가능하게 구현되었으나, 이에 한정되지 않고 수직선을 기준으로 한 회동과 수평선을 기준으로 한 회동이 각각 별도의 부재에 의해 구현되게 구비될 수도 있다.
상기 댐퍼(300)는 차량(VC) 간에 전달되는 충격을 완화하여 차량(VC)의 흔들림을 감쇄하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 댐퍼(300)는 연결부(200)를 통해 한 쌍의 지지대(100)에 그 양단이 각각 연결되어, 차량(VC)의 길이 방향에 대해 45°의 각도로 비스듬하게 구비된다.
상기 댐퍼(300)가 이처럼 비스듬하게 구비됨에 따라, 차량(VC) 간의 흔들림으로 인한 힘이 댐퍼(300)의 양단에 인가될 때, 그 힘은 댐퍼(300)의 길이 방향의 힘과, 그 길이 방향에 대한 수직 방향의 힘으로 분해되고, 댐퍼(300)의 길이 방향의 힘은 댐퍼(300)의 고유의 기능에 따라 감쇄되고, 댐퍼(300)의 길이 방향에 대한 수직 방향의 힘은 서로 반대 방향으로 상쇄된다.
상기 댐퍼(300)가 차량(VC)의 길이 방향에 대해 45°의 각도로 비스듬하게 구비됨에 따라, 차량(VC) 간의 흔들림으로 인함 힘이 댐퍼(300)의 양단에 인가될 때, 그 힘의 크기가 동일하다면 그 힘의 방향이 차량(VC)의 길이 방향이든 폭 방향이든 댐퍼(300)에 인가되는 압축력 또는 인장력은 동일해지므로 댐퍼(300)의 운용 안정성 측면에서 바람직하다.
만약, 댐퍼(300)의 기울어진 각도가 45°가 아닌 경우, 동일한 힘이 댐퍼(300)의 양단에 인가되더라도 그 힘의 방향에 따라 댐퍼(300)에 작용하는 압축력이나 인장력이 상이해지므로, 동일한 힘을 기준으로 댐퍼(300)에 가해지는 최대의 압축력이나 인장력이 더 커지므로 댐퍼(300)의 운용 안정성이 저하되고, 이를 방지하기 위해서는 더 큰 용량의 댐퍼를 사용해야 한다.
한편, 상기 댐퍼(300)는 별도로 설계 제작된 것이 필요하지 않으며, 일반적으로 상용되는 유압 댐퍼가 사용될 수 있으므로 제조비용이 더욱 저렴해 질 수 있다. 물론 상기 댐퍼(300)는 유압 댐퍼 외의 다양한 완충기가 사용될 수 있다.
이하, 첨부된 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치의 동작 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치의 경우, 하나의 댐퍼(300)로 차량(VC) 간에 다양한 방향으로 전달되는 충격과 진동을 완화할 수 있다. 이하의 설명에서는 대조적인 두 경우인, 차량(VC)의 길이 방향으로 흔들림이 발생하는 경우와 차량(VC)의 폭 방향으로 흔들림이 발생한 경우로 구분하여, 흔들림이 감쇄되는 과정을 살펴본다.
먼저, 도 5a는 차량(VC)의 길이 방향으로 흔들림이 발생한 경우, 그 흔들림이 감쇄되는 과정을 도시한 평면도이다. 이처럼 차량(VC)의 길이 방향으로 흔들림이 발생하면, 차량(VC) 간의 길이 방향의 흔들림을 유발하는 충격에 의한 힘(FL, FL')은 각각 댐퍼(300)의 길이 방향의 힘(FL1, FL1')과 댐퍼(300)의 길이 방향에 수직인 힘(FL2, FL2')으로 분해된다.
여기서, 댐퍼(300)의 길이 방향에 수직인 힘(FL2, FL2')은 서로 반대 방향이므로 서로 상쇄되는데, 도 5a를 기준으로 그 힘의 작용점이 일치하지 않는 데에 따른 시계 방향의 회전력이 다소 발생하지만, 이 회전력도 지지대(100)의 지지력에 의해 소멸된다.
그리고 댐퍼(300)의 길이 방향의 힘(FL1, FL1')은 댐퍼(300)에 대한 압축력으로 작용하고, 댐퍼(300)는 스스로의 역할에 따라 이 압축력을 감쇄함으로써, 차량(VC) 간의 길이 방향의 흔들림을 효과적으로 감쇄하게 된다.
이와 비교하여, 도 5b는 차량(VC)의 폭 방향으로 흔들림이 발생한 경우, 그 흔들림이 감쇄되는 과정을 도시한 평면도이다. 이처럼 차량(VC)의 폭 방향으로 흔들림이 발생하면, 차량(VC) 간의 폭 방향의 흔들림을 유발하는 충격에 의한 힘(FW, FW')은 각각 댐퍼(300)의 길이 방향의 힘(FW1, FW1')과 댐퍼(300)의 길이 방향에 수직인 힘(FW2, FW2')으로 분해된다.
여기서, 댐퍼(300)의 길이 방향에 수직인 힘(FW2, FW2')은 서로 반대 방향이므로 서로 상쇄되는데, 도 5b를 기준으로 그 힘의 작용점이 일치하지 않는 데에 따른 반시계 방향의 회전력이 다소 발생하지만, 이 회전력도 지지대(100)의 지지력에 의해 소멸된다.
반면에 댐퍼(300)의 길이 방향의 힘(FW1, FW1')은 댐퍼(300)에 대한 압축력으로 작용하고, 댐퍼(300)는 스스로의 역할에 따라 이 압축력을 감쇄함으로써, 차량(VC) 간의 길이 방향의 흔들림을 효과적으로 감쇄하게 된다.
한편, 이러한 흔들림 감쇄 작용이 일어날 때, 연결부(200)의 볼베어링 부재(230)는 댐퍼(300)의 끝단에 고정된 연결부재(210)가 지지대(100)의 지지부(110)에 대해 상하, 좌우로 회동될 수 있도록 함으로써, 댐퍼(300)의 길이 가변에 적절하게 대응될 수 있도록 댐퍼(300)의 위치를 조절한다.
이러한 댐퍼(300)의 위치 조절에 있어서, 볼베어링 부재(230)가 지지로드(220)의 중심부에 설치되고, 지지로드(220)의 상단과 하단이 한 쌍의 지지부(110)에 의해 각각 지지되는 형태는, 지지로드(220)를 지지부(110)에 견고하게 고정시킬 수 있고 지지로드(220)에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있으므로 바람직하다.
본 고안의 바람직한 실시예에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치의 동작 및 사용상태를 설명함에 있어서, 댐퍼(300)에 압축력이 가해지는 방향으로 흔들림에 의한 힘이 가해지는 것으로 설명하였는데, 댐퍼(300)에 인장력이 가해지는 방향으로 흔들림에 의한 힘이 가해지는 경우도 전술된 설명과 대동소이하므로, 이에 대한 자세할 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 자기부상열차용 차간 댐퍼장치에 의하면, 충격 및 진동을 완화하는 댐퍼(300)가 평면에서 바라보았을 때 차량(VC)의 길이 방향에 대하여 비스듬히 기울어진 상태로 차량(VC)을 서로 연결하도록 구비되므로, 하나의 댐퍼(300)를 통해 차량(VC)의 길이 방향뿐만 아니라 폭 방향으로 전달되는 충격 및 진동도 효과적으로 완화할 수 있어, 저렴한 비용으로 자기부상열차의 차량(VC) 간의 완충 기능을 구현할 수 있으며 자기부상열차의 운행 중 차량(VC)의 흔들림을 감쇄할 수 있고, 이에 따라 자기부상열차의 운행의 안정성을 제고할 수 있다.
이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.
＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
100, 100a, 100b : 지지대 110 : 지지부
200 : 연결부 210 : 연결부재
211 : 설치홀 220 : 지지로드
221 : 체결홀 230 : 볼베어링 부재
300 : 댐퍼 UF, UF1, UF2 : 언더프레임
BT : 체결부재 VC : 차량

Claims (4)

  1. 자기부상열차의 차량들을 서로 연결하도록 설치되어 차량 간에 전달되는 충격 및 진동을 완화하는 장치로서,
    서로 인접한 한 쌍의 상기 차량의 마주보는 끝단부에 각각 구비되는 한 쌍의 지지대;
    막대 형상으로 구비되며, 그 양단부가 상기 한 쌍의 지지대에 설치되고, 평면에서 바라보았을 때 상기 차량의 길이 방향에 대하여 비스듬히 기울어진 상태로 구비되는 댐퍼; 및
    상기 댐퍼의 양단부를 상기 한 쌍의 지지대에 각각 회동 가능하게 연결하는 연결부;
    를 포함하는 자기부상열차용 차간 댐퍼장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 댐퍼는,
    상기 차량의 길이 방향에 대하여 45°만큼 기울어지게 구비되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 차간 댐퍼장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 댐퍼의 양단부에 고정되고, 수직 방향으로 설치홀이 형성된 연결부재;
    상기 지지대에 수직으로 고정되는 지지로드; 및
    내경면이 상기 지지로드의 외주면과 접합되고, 외경면이 상기 설치홀의 내주면과 접합되게 설치되는 볼베어링 부재;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 차간 댐퍼장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼베어링 부재는 상기 지지로드의 중심부에 접합되고,
    상기 지지대에는, 상기 지지로드의 상단부 및 하단부를 각각 지지하는 한 쌍의 지지부가 구비된 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 차간 댐퍼장치.
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CN103407454A (zh) * 2013-08-28 2013-11-27 南车株洲电力机车有限公司 一种磁悬浮车辆车体底架结构
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CN105416335A (zh) * 2015-12-25 2016-03-23 长春轨道客车股份有限公司 一种动车组牵车自动车钩

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