KR20230090905A

KR20230090905A - 차량모듈 연결을 위한 관절장치

Info

Publication number: KR20230090905A
Application number: KR1020210180084A
Authority: KR
Inventors: 남학기; 황원주; 홍순욱
Original assignee: 남학기
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-22
Also published as: KR102547481B1

Abstract

본 발명은 차량모듈의 횡방향 힘에 의한 충격을 완화시키기 위한 차량모듈간 관절장치에 관한 것으로서, 인접 차량모듈 각각에 고정되는 프레임부; 및 상기 프레임부를 연결하는 연결로드를 포함하고, 상기 연결로드는, 길이방향으로 신축가능한 것을 특징으로 한다.

Description

차량모듈 연결을 위한 관절장치{JOINT DEVICE FOR VEHICLE MODULE CONNECTION}

본 발명은 서로 인접한 차량모듈을 연결하는 관절장치로서, 보다 상세하게는 완충기능이 적용된 관절장치에 관한 것이다.

복수의 차량모듈로 구성되는 차량에는, 대한민국특허공보 제10-2016-0033246호에 도시된 바와 같이, 인접한 차량모듈 사이를 연결하는 관절장치가 구비된다.

관절장치는 상부관절장치와 하부관절장치로 구분되며, 상부관절장치는 힌지타입(Hinge Type) 관절장치 또는 피칭타입(Pitching Type) 관절장치가 구분된다.

도 1은 종래의 피칭타입 관절장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 피칭타입 관절장치는 차량모듈의 수평방향의 회전운동뿐만 아니라 차량진행방향으로의 병진운동을 허용한다. 이를 위해, 피칭타입의 관절장치는 차량모듈에 고정되는 프레임부(1,3)와, 프레임부를 연결하며 수평방향으로의 차량모듈 간 회전이 가능하게 구비되는 연결로드(2)를 포함한다.

한편 트램이 경사진 구간을 넘는 경우, 트램을 구성하는 차량모듈이 경사를 따라 상하방향으로 꺾이면서, 차량모듈 상부간 거리가 차량모듈 하부간 거리와 달라지게 된다. 이때 차량모듈 상부간 거리에 대응되도록, 프레임부(1, 3)에 연결된 연결로드(2)가 적절한 각도로 회전하여 차량모듈 간 연결을 유지한다. 그러나 차량이 빠른 속도로 경사진 구간을 넘는 경우, 연결로드(2)의 수평방향 회전에 따른 횡방향 힘이 차량모듈에 전해져서 주행안전성과 승차감에 저하를 가져올 수 있다.

이를 해결하기 위해, 관절장치의 프레임부 중 하나(3)는 활 형태의 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 활 형태의 프레임부(3)는 탄성을 갖도록 프레임부의 강도를 약화시킨 것으로서, 차량모듈에 작용하는 횡방향 힘을 일부 완화시킬 수 있으나, 프레임부의 강도가 저하되어 안전상 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은, 주행시 차량모듈에 가해지는 횡방향 힘에 의한 충격을 완화할 수 있는 관절장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 차량모듈 연결을 위한 관절장치는, 인접 차량모듈 각각에 고정되는 프레임부; 및 상기 프레임부를 연결하는 연결로드를 포함하고, 상기 연결로드는, 길이방향으로 신축가능한 것을 특징으로 한다.

또한 실시예에 따르면, 상기 연결로드는, 양단에 위치하며, 상기 프레임부에 고정되는 로드고정부; 상기 로드고정부 사이에 연결되어, 내부에 제1 탄성체를 구비하여 길이방향으로 신축가능한 탄성완충부를 포함한다.

또한 실시예에 따르면, 상기 탄성완충부는, 일단에 상기 제1 로드고정부에 연결된 차단판이 구비되는 원통형의 가이드관; 일단에 탄성체지지부가 구비되며, 상기 가이드관 내에 이동 가능하게 삽입 배치되는 가이드로드; 상기 가이드로드에 관통되고, 제1 탄성체지지부에 의해 지지되는 제1 탄성체; 및 상기 가이드로드의 타단에 결합되되, 상기 가이드로드가 관통가능한 관통홀이 형성된 가이드관 커버를 포함하고, 상기 가이드관 커버를 관통한 가이드로드의 타단은 상기 제2 로드고정부에 연결된다.

또한 실시예에 있어서, 상기 탄성완충부는, 상기 차단판과 상기 탄성체지지부 사이에 구비되는 제2 탄성체를 더 포함한다.

또한 실시예에 있어서, 상기 제1 탄성체는 복수의 탄성체를 포함하고, 상기 복수의 탄성체는 서로 다른 탄성력을 갖는다.

본 발명에 따르면, 관절장치의 연결로드가 길이방향으로 신장가능한 탄성완충부를 구비함으로써, 프레임부의 강도를 저하시키지 않더라도, 차량모듈에 미치는 횡방향 힘에 의한 충격을 완화시킬 수 있다.

도 1은 종래 관절장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 차량모듈 연결을 위한 관절장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 탄성완충부의 변형된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2a에 도시된 관절장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2a에 도시된 탄성완충부의 다양한 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4a에 도시된 탄성완충부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 차량모듈 연결을 위한 관절장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 탄성완충부의 변형된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2a에 도시된 관절장치를 설명하기 위한 분해사시도이다.

도 2a 및 도 3을 참조하면, 관절장치(10)는, 인접한 차량모듈 각각에 고정되는 프레임부(100) 및 프레임부(100)에 수평방향으로 회전가능하게 연결되는 연결로드(200)를 포함한다.

이때 관절장치(10)는 힌지타입 관절장치, 피치타입 관절장치로서 적용될 수 있다.

프레임부(100)는 서로 인접한 제1 차량모듈과 제2 차량모듈에 각각 고정된다. 구체적으로 프레임부(100)는 제1 차량모듈에 고정되는 제1 프레임부(110a)와, 제2 차량모듈에 고정되는 제2 프레임부(110b)을 포함한다.

본 발명의 제1 프레임부(110a) 및 제2 프레임부(110b)는, 비틀림에 강한 저항을 갖는 구조로 구비될 수 있다. 즉, 프레임부(110) 중 어느 하나라도 탄성력을 갖는 활 형태로 구비되지 않는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 제1 프레임부(110a) 및 제2 프레임부(110b)는 서로 동일한 형상으로서 강한 강도를 갖는 형태로 구비된다.

연결로드(200)는, 제1 및 제2 프레임부(110a, 110b)와 수평방향 회전이 가능하도록 연결되며, 길이방향으로 신축가능한 탄성완충부(220)를 포함한다. 탄성완충부(220)는 주행 시 발생할 수 있는 횡방향 힘에 의한 충격을 완화시키는 기능을 수행한다.

연결로드(200)는 제1 프레임부(110a)에 수평방향 회전이 가능하게 고정되는 제1 로드고정부(210a), 제2 프레임부(110b)에 수평방향 회전이 가능하게 고정되는 제2 로드고정부(210b)를 포함하며, 제1 로드고정부(210a)와 제2 로드고정부(210b) 사이에는 길이방향으로 신축이 가능하도록 내부에 탄성체(221)를 구비한 탄성완충부(220)를 포함한다.

탄성완충부(220)는 가이드관(222), 차단판(223), 가이드로드(225), 탄성체(221), 가이드관커버(226)를 포함한다. 여기서 연결로드(200)의 길이방향 중 가이드관(222)을 기준으로 가이드관커버(226)을 향한 방향을 제1 방향, 차단판(223)을 향한 방향을 제2 방향으로 한다.

가이드관(222)은 원통형으로 구비되어 가이드로드(225)의 길이방향으로의 움직임을 가이드한다.

차단판(223)은 가이드관(222)의 일단에 구비되며, 차단판(223)의 일면은 가이드관(222)의 일단을 막고, 차단판(223)의 타면은 제1 로드고정부(210a)와 연결된다.

차단판(223)은 가이드로드(225)의 제2 방향으로의 움직임을 제한한다.

가이드로드(225)는 가이드관(222) 내에 이동가능하게 삽입 배치된다. 가이드로드(225)의 제2 방향으로의 일단 또는 중간위치에는 가이드로드(225)의 원주방향으로 돌출되어 탄성체의 제2 방향으로의 이동을 제한하는 탄성체지지부(224)가 구비된다.

탄성체(221)는 가이드로드(225)에 관통된 상태로 배치되며, 탄성체(221)의 일측은 탄성체지지부(224)에 의해 지지된다. 이때 탄성체(221)는 스프링, 용수철 등으로 구비될 수 있다. 또는 탄성완충부(220)는 가스식 완충수단을 이용할 수도 있다.

가이드관커버(226)는 가이드관(222)의 제1 방향으로의 일측에 결합 고정되며, 중앙에 가이드로드(225)가 관통되는 관통홀(229)을 구비한다.

관통홀(229)을 통해 돌출된 가이드로드(225)의 제2 방향으로의 단부는 제2 로드고정부(210b)에 연결된다. 가이드로드(225)는 관통홀(229)을 통해 제2 방향으로 이동이 가능하다.

도 2b와 같이, 차량모듈간 거리가 멀어지게 되면, 연결로드(200)가 프레임부(100)을 중심으로 회전하면서, 가이드로드(225)가 제1 방향으로 이동하면서 연결로드(200)의 길이가 증가하게 된다. 가이드로드(225)가 제1 방향으로 이동할 때, 가이드로드의 탄성체지지부(224) 및 탄성체(221)도 제1 방향으로 이동하게 된다. 이때 가이드관커버(226)는 탄성체(221)의 제1 방향으로의 이동을 제한하므로, 탄성체(221)는 가이드관커버(226)와 탄성체지지부(224) 사이에서 압축된다. 이때 탄성체(221)가 압축되면서, 차량모듈에 미치는 횡방향 힘에 의한 충격이 완화될 수 있다.

이와 반대로 가이드로드(225)가 제2 방향으로 이동할 때, 탄성체(221)는 가이드관커버(226)와 탄성체지지부(224) 사이에서 신장된다.

본 발명에 따르면, 관절장치의 연결로드가 탄성체를 내부에 구비된 탄성완충부를 포함함으로써, 프레임부의 강도를 약화시켜 탄성력을 갖게 하지 않아도, 차량모듈에 미치는 횡방향 힘에 의한 충격을 완화시킬 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 도 2a에 도시된 탄성완충부의 다양한 형태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4a에 도시된 탄성완충부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

이하 도 4a 내지 도 4c에 도시된 탄성완충부를 도 2a에 도시된 탄성완충부와 비교하여 설명한다.

도 4a의 탄성완충부는, 도 2의 탄성완충부의 구성 중 차단판(222)과 탄성체지지부(224) 사이에 제2 탄성체(410)가 추가된 구성을 포함한다.

먼저 설명한 바와 같이, 도 2a의 탄성체(221)는 제2 방향으로 탄성체지지부(224)를 밀어낼 뿐, 제1 방향으로는 탄성체지지부(224)를 밀어내지는 않는다. 즉, 차량모듈 중심축이 서로 급격히 멀어지는 경우, 탄성체(221)가 충격을 완화할 수 있지만, 차량모듈 중심축이 서로 급격히 가까워지는 경우에 있어서 충격을 완화시키기 어렵다.

이에 비해, 도 4a의 탄성완충부에서 탄성체지지부(224)가 가이드로드(225)의 중앙부분에 위치하고, 제1 탄성체(410)는 탄성체지지부(224)와 차단판(222) 사이에 구비되어 탄성체지지부(224)를 제1 방향으로 밀어내는 역할을 수행한다. 즉, 탄성완충부(220)는 탄성체(221) 및 제1 탄성체(410)를 이용하여 제1 방향 및 제2 방향으로 탄성체지지부(224)를 밀어냄으로써, 어떠한 횡방향 힘이 작용하더라도, 충격을 모두 완화할 수 있게 된다.

탄성체(221)의 탄성력과, 제1 탄성체의 탄성력(410)은 같은 크기로 구비됨이 바람직하다.

이때 도 5a와 같이, 가이드로드(225)의 단부에 탄성체지지부(224)가 구비된다. 탄성체지지부(224)의 위치는 탄성완충부(220)의 중간부분으로 설정될 수 있다.

이와 달리 도 5b와 같이, 도 5a에서의 가이드로드(225)가 연장되고, 연장된 가이드로드(225) 상에 거리제한부(229)가 구비될 수 있다. 이는 거리제한부(229)는, 탄성체를 과다압축으로부터 보호하기 위해, 제1 방향 및 제2 방향으로의 최대변위를 설정할 수 있다.

도 4b를 참조하여 다른 형태의 탄성완충부의 구조를 설명한다.

도 2a의 탄성완충부(220)의 경우, 하나의 탄성체(221)만을 포함하므로, 탄성체(221)의 탄성력을 초과하는 크기의 힘을 갖는 횡방향 힘이 발생한 경우, 탄성체(221)는 최대치까지 압축되면서 차량모듈에 충격이 발생할 수 있다.

이에 비해 도 4b의 탄성완충부에서, 탄성체(221)는 서로 다른 탄성력을 갖는 복수의 탄성체로 구성될 수 있다. 예를 들어 도 4b에서 탄성체(221)는 제2 탄성체(420)와 제3 탄성체(430)를 포함한다.

도 4b의 탄성완충부(220)에 구비되는 제2 탄성체(420)와 제3 탄성체(430)는 서로 다른 탄성력을 갖도록 설정된다. 즉, 제2 탄성체(420)와 제3 탄성체(430)의 탄성력 크기를 적절히 배치하여, 어느 하나의 탄성체가 최대로 압축되더라도 나머지 하나의 탄성체가 덜 압축되도록, 적절한 탄성력을 갖는 탄성체를 배치함으로써 횡방향의 힘에 따른 충격을 완화시킬 수 있다.

예를 들어, 제2 탄성체(420)의 탄성력이 제3 탄성체(430)의 탄성력보다 큰 경우, 차량모듈에 작용하는 횡방향 힘의 크기가, 제2 탄성체(420)의 탄성력과 제3 탄성체(430)의 탄성력 사이에 위치하는 경우, 제3 탄성체(430)는 압축되지만, 제2 탄성체(420)는 거의 압축되지 않게 된다. 이때 추가적인 횡방향 힘이 작용하는 경우, 제2 탄성체(420)에 의해 충격이 완화될 수 있다.

도 4c의 탄성완충부는 도 4a와 도 4b의 탄성완충부 구조를 혼합한 구조로서, 도 4a와 도 4b의 탄성완충부의 기능 및 효과를 모두 포함한다.

10: 관절장치
100: 프레임부
110a, 110b: 제1 및 제2 프레임부
200: 연결로드
210a, 210b: 제1 및 제2 로드고정부
220: 탄성완충부
221: 탄성체
222: 가이드관
223: 차단판
225: 가이드로드
226: 가이드관커버
410: 제1 탄성체
420: 제2 탄성체
430: 제3 탄성체

Claims

인접 차량모듈 각각에 고정되는 프레임부; 및
상기 프레임부를 연결하는 연결로드를 포함하고,
상기 연결로드는, 길이방향으로 신축가능한 것을 특징으로 하는 차량모듈 연결을 위한 관절장치.
제1항에 있어서,
상기 연결로드는,
양단에 위치하며, 상기 프레임부에 고정되는 로드고정부;
상기 로드고정부 사이에 연결되어, 내부에 제1 탄성체를 구비하여 길이방향으로 신축가능한 탄성완충부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량모듈 연결을 위한 관절장치.
제2항에 있어서,
상기 탄성완충부는,
일단에 상기 제1 로드고정부와 연결된 차단판이 구비되는 원통형의 가이드관;
탄성체지지부가 구비되며, 상기 가이드관 내에 이동 가능하게 삽입 배치되는 가이드로드;
상기 가이드로드에 관통되고, 상기 탄성체지지부에 의해 지지되는 제1 탄성체; 및
상기 가이드로드의 타단에 결합되되, 상기 가이드로드가 관통가능한 관통홀이 형성된 가이드관 커버를 포함하고
상기 가이드관 커버를 관통한 가이드로드의 타단은 상기 제2 로드고정부에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량모듈 연결을 위한 관절장치.
제3항에 있어서,
상기 탄성완충부는,
상기 차단판과 상기 탄성체지지부 사이에 구비되는 제2 탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량모듈 연결을 위한 관절장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 탄성체는,
복수의 탄성체를 포함하고,
상기 복수의 탄성체는 서로 다른 탄성력을 갖는 것을 특징으로 하는 차량모듈 연결을 위한 관절장치.