KR20170088404A - 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치 - Google Patents

Abstract

장치(1)는 본체 슬리브(12)에 장착되고 본체 슬리브의 내부로 배향되는 주위 절삭 공구(14)에 의해 절삭되기 적합한 부분(2)을 지닌 로드(1)를 갖는다. 추가로, 로드(1)는 절삭하기에 적합한 부분(2)으로 통하는 각진 안내부(3)를 갖고, 지지부(9)에서 피봇되며, 절삭 공구(14)가 부착된 본체 슬리브(12)는 파단 요소(9)에 의해 지지부(9)에 연결된다.

Description

철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치{DEVICE ABSORBING THE ENERGY OF IMPACTS OF RAILWAY CARS}

본 발명은 특히 선로 중앙 커플러에 적용 가능한, 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치에 관한 것이다.

본체 슬리브에 균일하게 배열된 주위 절삭 공구로 절삭하기 적합한 로드를 포함하는 충격 에너지 흡수 장치가 특허 문헌 PL202114에 공지되어 있다. 절삭 공구의 적절한 안내를 보장하기 위해, 절삭 공구의 블레이드는 로드의 외면에 형성된 안내부에 배치된다.

특허 문헌 PL211405로부터, 직경이 연속적으로 변하고 절삭 공구에 의해 절삭하기에 적합한 로드를 포함하는 충격 에너지 흡수 장치도 또한 알려져 있다. 특히, 로드는 높은 운동 에너지로 충돌한 경우에 증가된 에너지 흡수 용량을 제공하도록 원추형, 피라미드형 또는 다른 곡선 형상을 취한다.

기지의 장치는 정상적인 충돌 시에는 그 임무를 훌륭히 수행하지만, 차량들 간의 이탈각(deviation angle)이 증가하여, 서로 충돌하는 경우에 절삭 공구를 구비하는 본체 슬리브와 기계 가공된 로드 간의 제어되지 않는 변위가 발생한다. 그러한 변위는 협동하는 부품의 변형을 유발하며, 이는 결국 한층 더한 효율적인 에너지 흡수를 불가능하게 한다.

본 발명의 목적은 측방 힘에 대한 증가된 저항을 갖는 충격 에너지 흡수 장치로서, 간단한 구성으로 철도 차량의 충돌과 같은 비상 시에 높은 에너지를 흡수할 수 있고, 특히 서로 충돌하는 차량들 사이에서 발생하는 증가된 각도 편차에 의한 이들 차량의 손상을 방지할 수 있는 충격 에너지 흡수 장치에 관한 것이다.

본 발명의 장치는 로드를 포함하며, 로드의 일부는 본체 슬리브에 장착되고 슬리드 내부로 배향되는 주위 절삭 공구에 의해 절삭하기 적합하다. 본 발명은, 로드가 절삭에 적합한 부분으로 통하는 각진 안내부를 갖고, 지지부 상에서 피봇되며, 절삭 공구가 부착된 본체 슬리브가 파단 요소에 의해 지지부에 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 로드의 각진 안내부는 로드의 축에 수직한 액슬에 의해 지지부의 구멍에 삽입되는 러그에 연결된다.

바람직하게는, 파단 요소는 정해진 강도를 지닌 나사이다.

바람직하게는, 각진 안내부의 표면은 로드의 축에 대해 7°내지 30°의 각도 범위 내, 더 바람직하게는 11° 내지 23°, 훨씬 더 바람직하게는 12°내지 18° 범위 내의 각도로 경사진다.

바람직하게는, 각진 안내부는 원추 형상이다.

바람직하게는, 로드는 각진 안내부에서 벽 두께가 증가한다.

바람직하게는, 지지부의 구멍에 삽입되는 러그는 로드의 각진 안내부에 형성된 슬롯에 삽입되도록 된 원통부를 갖는다.

바람직하게는, 각진 안내부 표면의 초기 영역에 있는 표면층의 경도는 절삭성의 한계보다 크고, 절삭에 적합한 로드의 부분에 근접할수록, 각진 안내부의 표면층 경도는 절삭성의 한계 미만으로 감소한다.

지지부에 로드를 피봇식으로 고정하고 본체 슬리부와 지지부를 연결하는 파단 요소를 사용하는 것은, 로드의 각진 안내부가 본체 슬리브에 장착된 절삭 공구와 접촉하도록 하는 로드의 정렬을 보다 용이하게 한다.

로드의 각진 안내부를 지지부의 구멍에 스윙 가능하게 안착되는 러그와 결합시킴으로써, 간단한 관절부가 얻어지고, 이에 따라 절삭 공구가 장착된 본체 슬리브에 대해 로드가 회전한다.

정해진 강도를 갖는 나사를 파단 요소로서 사용하는 것은 구성을 단순화하는데, 그 이유는 본 발명에 따른 장치에서는 나사가 파스너 및 안전 부품으로서 동시에 사용되어, 차량들에 의해 서로에게 인가되는 압력의 한계 - 이 압력에서 기계 가공에 의한 에너지 흡수가 시발됨 - 가 결정되기 때문이다.

안내부의 표면이 로드에 축에 대해 7° 내지 30° 범위 내의 각도로 경사짐으로써 절삭 공구를 지닌 본체 슬리브에 대한 로드의 효율적인 정렬이 가능하다. 경사를 30° 한계보다 높게 증가시키는 것은 각진 안내부의 초기 영역으로의 절삭 공구의 구동과 그 변형을 유발할 수 있고, 이에 따라 절삭 공구를 지닌 본체 슬리브가 절삭하려는 로드의 영역 내로 변위되는 것을 방지할 수 있다.

각진 안내부의 벽 두께를 증가시키는 것은 이 영역에서 강성율을 증가시키고 변형을 방지하려는 의도가 있다.

러그의 원통부는 로드 축에 대한 그 정확한 축방향 안착을 가능하게 한다.

각진 안내부의 초기 영역의 외층을 경화하는 것은 이 초기 영역에서 절삭 공구의 슬라이딩 접촉을 유발하여, 절삭에 적합한 로드의 다른 부분을 절삭 공구를 지닌 본체 슬리브에 대해 보다 양호하게 안내하고, 이에 따라 상기 본체 슬리브에 대해 로드를 보다 효율적으로 정렬하려는 의도가 있다.

본 발명의 실시예가 도면에 예시된다.
도 1은 충돌 전의 휴지 상태에 있는 본 발명에 따른 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치의 부분 축방향 단면의 평면도이고,
도 2는 휴지 상태에 있는 충격 에너지 흡수 장치의 부분 축방향 단면의 측면도이며,
도 3은 충격 에너지 흡수 장치의 정면도이고,
도 4는 충격 에너지 흡수 장치의 사시도이며,
도 5는 제1 안내 단계에서의 본 발명에 따른 장치의 도 1과 같은 평면도이고,
도 6은 최종 안내 단계에서의 본 발명에 따른 장치의 도면이며,
도 7은 작동 상태에서의 본 발명에 따른 장치의 도면이다.

도 1 및 도 2의 실시예에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치는 절삭에 적합한 부분(2)을 지닌 강제(鋼製) 로드(1)와, 표면이 로드(1)의 축에 대해 α = 15°의 각도로 경사진 각진 안내부(3)를 포함한다. 로드(1)는 절삭에 적합한 부분(2)에서는 실질적으로 일정한 두께를 그리고 안내부(3)에서는 절두원추 형상을 갖는 슬리브 형태이다. 추가로, 안내부(3)의 단부 영역은 또한 안내와 초기 절삭 양자 모두가 예정된 영역의 기능을 갖는다. 안내부(3)는 원통형으로 형성된 축방향 슬롯(4)을 가지며, 이 축방향 슬롯에 러그(6)의 원통부(5)가 장착된다. 상기 원통부(5)는 또한 각진 안내부(3)의 페이스에 용접된다. 축방향 슬롯(4)을 지닌 절두원추 형태의 각진 안내부(3)의 형성은 각진 안내부가 절삭하기에 적합한 부분(2)에 접근할수록 각진 안내부의 두께가 증가하는 것을 가능하게 한다. 러그(6)의 구멍(7)과 지지부(9)의 구멍(8)은 로드(1)의 축(11)에 수직하게 액슬(10)을 수납하여, 러그(6)의 피봇식 부착과, 이에 따른 전체 로드(1)의 피봇식 부착을 허용한다.

지지부(9)는 정해진 인장 강도를 지닌 나사 형태의 파단 요소(13)에 의해 본체 슬리브(12)에 고정된다. 나사의 수량, 직경 및 재료 강도를 적절히 선택하는 것은, 지지부(9)로부터의 본체 슬리브(12)의 분리가 일어나는 한계를 결정하는 것을 허용하고, 서로 충돌하는 철도 차량들 사이에 존재하는 에너지의 한계 - 절삭에 의한 운동 에너지 흡수가 시발됨 - 를 결정하는 것을 허용한다. 이러한 목적으로, 본체 슬리브(12)에는 둘레 방향으로 분포되고 그 전방 부분에 고정된 절삭 공구(14)가 마련된다. 절삭 공구(14)는 본체 슬리브(12)의 내부로 배향되고, 이들 절삭 공구(14)의 블레이드 팁(15)은 로드(1)의 원통부(2)의 직경보다 작은 직경 상에 배치된다.

예시된 실시예에서, 로드(1)는 45-55 HRC 범위 내의 값으로 경화되는 안내부(3)의 각진 표면의 초기 부분을 가지며, 이때 절삭 공구의 경도는 58-63 HRC 범위 내이다. 실시예의 해석에 있어서, 안내부(3)의 각진 표면의 초기 영역으로서, 최소 직경으로 시작하고 그 중간 높이까지 연장되는 절두원추부의 측면이 채택되었다. 각진 안내부(3)의 잔부는 최대 직경에 근접할수록 경도가 감소하며, 절삭 공구(14)의 블레이드 팁(15)의 직경 분포에 대응하는 원추부의 직경으로부터, 각진 표면 경도는 최소이며, 27-30 HRC 범위 내의 값을 가지며, 절삭에 적합한 전체 슬리브 부분(2)도 또한 동일한 경도를 갖는다.

다른 실시예에서는, 철도 차량 충돌의 운동 에너지 흡수의 누진성을 증가시키기 위해 절삭에 적합한 슬리브 부분(2)의 경도는 절삭 공구의 이동 방향으로 27-30 HRC 범위 내의 경도로부터 절삭성 한계, 즉 38-43 HRC까지 증가하고, 이 경우 절삭 공구의 경도는 58-63 HRC 범위 내이다. 절삭성의 한계는 절삭 공구의 블레이드 경도와 20 HRC의 절삭 부분의 경도의 차로서 채택되고, 이에 따라 블레이드 경도가 58 HRC일 때에 절삭에 적합한 부분의 표면층의 한계값은 38 HRC이다. 에너지 흡수의 누진성을 증가시키는 유사한 효과는 본 발명에서, 도면에 도시하지는 않았지만 절삭 경로를 따라 절삭되는 층의 두께를 증가시키는 것에 의해 달성될 수 있으며, 이는 절삭 공구(14)의 이동 방향으로 외경이 증가하는 슬리브 부분(2)의 사용에 의해 획득 가능하다. 각진 안내부(3)의 표면은 로드(1)의 축(11)에 대해 7° 내지 30°범위 내의 각도(α)로 경사질 수 있지만, 대부분의 철도 차량 충돌의 경우에 최상의 조건은 각도(α) = 15°에 의해 마련된다.

다른 실시예에서는, 도면에 도시하지는 않았지만, 각진 안내부(3)는 정사각형 베이스를 지닌 절두원추 피라미드 형상을 갖고, 정사각형 단면을 지닌 슬리브 형태의 절삭에 적합한 부분(2)으로 통하며, 이 경우에 본체 슬리브(12)도 또한 정사각형 내부 개구를 지니기 때문에 전체 로드(1)가 그 축을 따라 느슨하게 이동할 수 있게 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 장치는 동일한 각도 간격으로 분포된 6개의 절삭 공구(14)를 가지며, 나사(16)에 의해 본체 슬리브(12)의 전방부에 형성된 리세스에 장착된다. 절삭 공구(14)들 사이에 대칭으로 형성된 구멍(17)들은 본체 슬리브(12)를 철도 차량의 전방벽에 고정하도록 의도된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 절삭 공구(14)는 절삭용 나이프 형태이며, 이들 나이프 블레이드의 팁(15)은 본체 슬리브(12)의 중심을 향해 반경방향으로 지향된다. 더욱이, 슬리브 형상 로드(1)의 단부 부분에, 내부 링(18)이 형성되어 구조의 강성을 증가시키고 이와 동시에 선로 커플링 구조에 로드(1)를 지지하고 고정하는 것을 용이하게 하는 요소를 구성한다.

도 5는 절삭 공구(14)를 지닌 본체 슬리브(12)에 대한 로드(1)의 비스듬한 안내에 관한 제1 단계를 보여준다. 상호 접속된 철도 차량들의 한계 압력을 오버런한 후, 예정된 강도를 지닌 나사 형태의 파단 요소(13)의 파열이 발생하고, 이에 따라 그 생크의 일부와 함께 나사 헤드는 변위된 지지부(9)에 남아 있게 되고, 나사형 생크(14)의 잔부가 도면에 도시하지 않은 차량의 전방벽에 부착된 본체 슬리브(12)에 유지된다. 이 단계에서, 절삭 공구(14)는 각진 안내부(3)의 일측부에 대하여 압박되어, 본체 슬리브(12)에 대해 축방향 위치로 로드(1)를 안내하는 초기 힘의 생성을 유발한다.

도 6는 절삭 공구(14)를 지닌 본체 슬리브(12)에 대한 로드(1)의 비스듬한 안내에 관한 최종 단계를 보여준다. 이 단계에서, 절삭 공구(14) 모두는 각진 안내부(3)와 접촉하지만, 각진 안내부의 기계 가공은 한쪽 측부에서만 일어나며, 이것은 증가된 힘을 초래하여, 직선화 모멘트를 유발함으로써 로드(1)를 본체 슬리브(12)에 대해 축방향 위치로 안내한다.

도 7은 작동 단계에서의 본 발명에 따른 장치를 보여준다. 이 단계에서, 본체 슬리브(12)에 대한 로드(1)의 약간의 가능한 적은 각도 편차가 상쇄된다. 이 단계에서, 모든 절삭 공구(14)는 절삭 프로세스와 철도 차량 충돌의 상당한 운동 에너지 흡수에 관여한다. 본체 슬리브(12)에 대한 로드(1)의 비축방향 운동의 경우, 절삭에 적합한 로드(1)의 부분(2)의 표면층 내로의 절삭 공구(14)의 보다 큰 침투에 의해 유발되는 증가된 절삭력은 로드(1) 상으로 더 매몰되는 절삭 공구(14)의 압력을 생성하고, 이에 따라 한층 더한 직선형 모멘트를 생성하여, 부품들이 정확하게 정렬되어 서로 다가가게 한다.

1 : 로드
2 : 절삭에 적합한 로드의 부분
3 : 각진 안내부
4 : 슬롯
5 : 러그의 원통부
6 : 러그
7 : 러그 구멍
8 : 지지부의 개구
9 : 지지부
10 : 액슬
11 : 로드 축
12 : 본체 슬리브
13 : 파단 요소
14 : 절삭 공구
15 : 절삭 공구의 블레이드 팁
16 : 절삭 공구의 장착 나사
17 : 철도 차량의 전방벽에 본체 슬리브를 고정하는 구멍
18 : 내부 링
α : 로드의 축에 대한 각진 안내부의 경사각

Claims (11)

1. 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치로서,
   절삭하기 적합한 부분(2)을 지닌 로드(1)와,
   본체 슬리브(12)에 장착되고, 본체 슬리브 내부로 배향되는 절삭 공구(14)
   를 포함하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치에 있어서,
   로드(1)는, 표면이 로드(1)의 축에 대해 경사진 각진 안내부(3)를 갖고,
   로드(1)의 각진 안내부(3)는 지지부(9)에 피봇식으로 부착되는 러그(6)와 연결되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
2. 제1항에 있어서, 러그(6)는 로드(1)의 축(11)에 수직하게 안착된 액슬(10)에 의해 지지부(9)의 개구(8)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 파단 요소(13)는 정해진 강도를 지닌 나사인 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서, 각진 안내부(3)의 표면은 로드(1)의 축에 대해 7°내지 30°의 범위 내의 각도(α)로 경사진 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
5. 제1항 내지 제4항에 있어서, 각진 안내부(3)의 표면은 로드(1)의 축에 대해 11°내지 23°의 범위 내의 각도(α)로 경사진 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
6. 제1항 내지 제5항에 있어서, 각진 안내부(3)의 표면은 로드(1)의 축에 대해 12°내지 18°의 범위 내의 각도(α)로 경사진 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
7. 제1항 내지 제6항에 있어서, 각진 안내부(3)는 원추 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
8. 제1항 내지 제7항에 있어서, 로드(1)는 슬리브 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
9. 제8항에 있어서, 로드(1)는 각진 안내부(3)에서 벽 두께가 증가하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
10. 제2항 내지 제9항에 있어서, 러그(6)는 로드(1)의 각진 안내부(3)에 형성된 슬롯(4)에 삽입되도록 의도되는 원통부(5)를 갖는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.
11. 제1항 내지 제10항에 있어서, 각진 안내부(3)에 있는 각진 표면의 초기 영역의 표면층의 경도는 절삭성 한계보다 크고, 절삭에 적합한 부분(2)에 근접할수록 각진 안내부(3)의 표면층의 경도는 절삭성 한계 미만으로 감소하는 것을 특징으로 하는 철도 차량의 충격 에너지 흡수 장치.

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