궤도차 등의 차의 제1 차량과 제2 차량 사이의 연접식 커플링{ARTICULATED-COUPLING BETWEEN A FIRST CAR AND A SECOND CAR OF A VEHICLE, ESPECIALLY A RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 2개의 차량(car)을 갖는 차, 특히 궤도차의 제1 차량과 제2 차량 간의 연접식 커플링(articulated coupling)으로서, 제1 차량에 연결될 수 있는 제1 부재 및 제2 차량에 연결될 수 있는 제2 부재와, 충격의 발생 시에 제1 부재에 대하여 제2 부재를 병진 이동시키기 위한 부재와, 제1 차량과 제2 차량 사이에 배치될 수 있는 에너지 흡수 부재를 포함하는 유형의 연접식 커플링에 관한 것이다.
프랑스 특허 FR 2 176 149는, 미약한 충돌의 발생 시에 궤도차들 간의 연결 장치 및 궤도차의 구조를 보호하는 것을 목적으로 하는 이러한 연접식 커플링을 개시하고 있다. 이러한 연접식 커플링은 구체적으로 하나의 데크(deck)를 갖는 차량에 비해 2개의 데크를 갖는 차량이 더 큰 중량을 갖기 때문에 각각 더블 데크를 갖는 궤도차의 2개의 차량 사이에 장착될 시에 사용된다. 싱글 데크 차량만을 갖는 궤도차를 위해서는 상이한 충격 흡수 장치가 사용된다. 프랑스 특허 FR 2 879 549는 차량의 사이가 아니라 궤도차의 전면에 배치되는 이러한 충격 흡수 장치의 일례의 실시예를 개시하고 있다. 이러한 충격 흡수 장치는 적은 수의 차량, 예컨대 최대 11개의 차량을 갖는 궤도차에 대해서는 만족스럽다. 그러나, 예컨대 12개 이상의 차량과 같이 많은 수의 차량을 갖는 궤도차에 대해서는, 궤도차의 전면에 제공된 에너지 흡수 장치는 더 이상 충분하지 못하다. 충돌의 발생 시에 추가로 충격을 완화하기 위해 이러한 궤도차의 차량들 사이에 에너지 흡수 장치를 추가하기 위한 시도가 이루어져 왔다. 프랑스 특허 FR 2 176 149에 개시된 연접식 커플링은 이들이 부피가 크기 때문에 단일 데크를 갖는 2개의 차량 사이에 배치하기에는 적합하지 않다. 구체적으로, 연접식 커플링은 사람이 하나의 차량에서 다른 차량으로 통과할 수 있도록 하는 장치의 전체적인 형태가 변경되도록 요구한다.
따라서, 본 발명의 목적은, 각각 단일 데크를 갖는 2개의 차량 사이의 기존의 연접식 커플링의 요구 공간과 실질적으로 동일한 요구 공간을 갖고 또한 충돌 발생 시에 충격을 흡수하기 위한 부재를 포함하는 2개의 차량 사이의 연접식 커플링을 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 에너지 흡수 부재가 배치되고 또한 상기 제1 부재가 사람으로 하여금 상기 제1 차량과 상기 제2 차량 사이를 통과할 수 있도록 설계되는 전술된 유형의 연접식 커플링에 의해 달성된다. 이러한 에너지 흡수 부재의 배치는 연접식 커플링의 요구 공간이 감소될 수 있도록 하고, 또한 제1 부재의 설계와 결합될 때에는 종래 기술에 공지된 것보다 더욱 컴팩트한 형태를 가능하게 한다. 본 발명에 따른 연접식 커플링은 이하의 특징을 별도로 또는 조합으로 가질 수 있다: - 상기 제1 부재는 슬라이드웨이(slideway)를 형성하는 수단을 포함하며, 그 수단 위에 상기 제2 부재가 장착되며, - 연접식 커플링은, 상기 제1 부재에 대하여 상기 제2 부재를 유지하기 위한 유지 수단을 더 포함하며, 상기 유지 수단은 상기 제1 부재에 대한 상기 제2 부재의 병진 운동을 방지하며, 또한 충격 발생 시에 파괴되도록 구성되어 상기 제2 부재가 상기 제1 부재에 대하여 병진 방식으로 이동할 수 있도록 하며, - 상기 에너지 흡수 수단은 상기 제2 부재의 일단과 상기 제1 부재 사이에 개재되고, 상기 제2 부재가 상기 제1 부재에 대하여 병진 방식으로 이동할 때에 변형하도록 구성되며, - 상기 에너지 흡수 수단은 이하의 것들 중의 하나 이상을 포함하며, - 기계식 탄성 압축 수단; - 적어도 특정 임계 응력까지의 가역 탄성 변형이 가능한 압축 가능 재료; - 영구적인 소성 변형(permanent plastic deformation)이 가능한 압축 가능 재료; - 압착(crushing) 및/또는 만곡(bending)에 의해 영구적인 소성 변형이 가능한 하나 이상의 부품; 또는 - 전술한 것들의 조합, - 상기 에너지 흡수 수단은 상기 제1 부재에 고정되거나, 상기 제1 부재에 고정되거나, 또는 상기 제2 부재 및 상기 제1 부재 양자에 고정되며, - 상기 제1 부재는 상기 제1 부재를 상기 제1 차량에 고정시키기 위한 수단을 포함하며, - 상기 제1 부재는, 상기 슬라이드웨이를 형성하는 수단을 포함하고 또한 2개의 상기 차량 사이에 갱도(gangway)를 형성할 수 있는 중앙부와, 복도(corridor)의 측벽부에 고정될 수 있고 또한 2개의 상기 차량 사이에 제공되는 2개의 측면부를 가지며, - 상기 제1 부재는 하나의 피스(piece)로 제조되며, - 상기 제2 부재는 볼 앤드 소켓 조인트(ball-and-socket joint)를 수용하기 위한 수단을 포함하며, 이 수단은 상기 연접식 커플링을 상기 제2 차량(19)에 유지하도록 하고, 2개의 상기 차량이 곡선에 순응하도록 하기 위해 2개의 상기 차량 간에 피봇이 이루어지도록 하며, - 상기 제2 수단은 하나의 피스로 제조된다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은 예시를 목적으로 첨부 도면을 참조하여 제공되는 이하의 설명을 통해 더욱 명백하게 될 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 연접식 커플링이 일단에 장착되는 궤도차의 제1 차량의 일부분의 사시도이다.
도 2는 도 1의 종래의 연접식 커플링이 제2 차량의 단부(end)에 장착되는 궤도차의 제2 차량의 사시도이다.
도 3은 제1 차량의 단부에 장착되는 본 발명에 따른 연접식 커플링의 사시도이다.
도 4는 도 3의 연접식 커플링의 사시도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 연접식 커플링의 사시도이며, 연접식 커플링을 제1 차량의 일단에 연결하기 위한 부재를 구체적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 충격 후의 본 발명에 따른 연접식 커플링의 밑면도이다.
도 7은 충격 전의 본 발명에 따른 연접식 커플링의 밑면도이다.
발명의 시발점은, 하나의 차량(3)의 일단에 고정된 도 1에 도시된 2개의 궤도차의 차량 간의 연접식 커플링을 위한 장치(1)를 본 발명에 따른 다른 장치로 교체하려는 시도이었다. 본 발명에 따른 다른 장치는 2개의 차량 간의 연접식 커플링 및 승객을 위한 통로라는 동일한 기능을 제공하여야 할 뿐만 아니라 충격 발생 시에 완충 기능을 제공하여야 한다. 이하의 설명에서 연접식 커플링으로서도 지칭되는 본 발명에 따른 장치는, 실제로 장치(1)가 차량(3)의 단부(5)의 형태를 변경시키지 않고서도 본 발명에 따른 연접식 커플링을 위해 변경될 수 있도록, 도 1에 도시된 장치(1)보다 부피가 커서는 안된다. 차량의 단부(5)는 평균 신장의 남성이 그 안에 서있을 수 있는 높이의 연통 통로(9)가 관통되어 있는 벽부(7)를 갖는다. 통로(9) 주위에는 2개의 차량 사이의 복도(corridor)(12)의 일부를 형성하는 프레임(11)이 고정되어 있다. 종래 기술의 장치(1)는 통로(9)의 바닥부에서 프레임(11)에 적어도 부분적으로 고정되도록 설계된다. 이로써, 장치(1)는 실질적으로 대칭형의 2개의 측면부(13)를 가지며, 이 측면부의 각각은 복도의 한쪽 측면 상의 프레임(11)의 요소에 고정되도록 설계된다. 장치(1)는 또한 제2 차량(19)의 단부에 설치된 수용부(17)에 수용될 수 있도록 하고 또한 제1 차량(3)과 제2 차량(19) 사이를 사람이 통과할 수 있도록 하는 형태의 실질적으로 평탄한 중앙부(15)를 갖는다. 장치(1)의 중앙부(15)는 또한 장치(1)가 수용부(17)에 위치될 때에 제2 차량(19)의 수용부(17)에 설치된 개구부(23)와 연동할 수 있는 관통 개구부(21)를 갖는다. 제1 차량(3)과 제2 차량(19) 사이에 연접식 커플링을 설치하기 위해 제2 차량(19)의 수용부(17)에 장치(1)가 장착될 때에, 볼 앤드 소켓 조인트(ball-and-socket joint)(도시하지 않음)가 개구부(21, 23)에 삽입된다. 수용부(17)는, 예컨대 차량(3, 19)을 포함하는 궤도차가 굽어지려고 할 때에 차량이 곡선에 순응할 수 있도록, 볼 앤드 소켓 조인트를 중심으로 수용부(17)의 2개의 에지(27, 29) 사이에서 장치(1)의 약간의 피봇을 허용하기 위해 사다리꼴 형상(25)을 갖는다. 도 3은 전술한 바와 같은 장치(1)를 대체할 수 있는 본 발명에 따른 연접식 커플링(31)의 예를 도시하고 있다. 연접식 커플링(31)은 장치(1)와 마찬가지로 차량(3)의 프레임(11)에 적어도 부분적으로 고정된다. 이해를 용이하게 하기 위해 차량(3)의 벽부(7)만이 도 3에 도시되어 있다. 연접식 커플링(31)은 도 1 내지 도 3에 부분적으로 도시되어 있는 차량(3), 구체적으로는 차량(3)의 프레임(11)에 대한 연결을 위한 부재를 갖는 제1 부재(33)를 포함한다. 제1 부재(33)는 예컨대 스틸, 알루미늄, 복합 재료 등으로 하나의 피스로 제조된다. 상기 부재를 스틸에 의해 하나의 피스로 제조함으로써, 연접식 커플링은, 기본적으로 1500 kN의 압박력과 실질적으로 1000 kN의 인장력(tensile force)을 견뎌낼 수 있고 또한 실질적으로 1.3 CE의 수직 부하 저항을 갖는 물리적 성질을 갖게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 부재(33)는 보다 구체적으로 2개의 차량(3, 9) 사이에 갱도(gangway)를 형성할 수 있는 중앙부(36)와, 2개의 차량 사이에 제공된 연통 복도의 측벽에 고정될 수 있는 2개의 측면부(37, 39)를 포함한다. 중앙부(36)는 도 5에 구체적으로 도시되어 있다. 또한, 제1 부재는, 그 단부 중의 일단에, 제1 부재를 차량(3)의 단부에 고정하기 위한 수단(41)을 갖는다. 고정 수단(41)은 예컨대 중앙부(36)의 에지로부터 돌출하는 플레이트(43)를 포함하며, 이 플레이트는 조임 볼트, 리벳 및 시어핀(shear pin)을 수용할 수 있는 관통공(45)을 갖는다. 중앙부(36)는 통형이며, 단면이 실질적으로 U자형을 이룬다. 따라서, 중앙부는 상위 벽부(47), 2개의 측벽부(51, 53), 및 상위 벽부(47)에 평행한 2개의 밴드(49)를 포함하며, 2개의 밴드의 각각은 측벽부(51, 53)의 하나로부터 연장하고, 중앙부(36)의 내측을 향하는 숄더부를 형성한다. 최종적으로, 중앙부는 측벽부(51, 53)를 연결하는 후위 벽부(52)를 갖는다. 이러한 구성은 제1 부재(33)가 슬라이드웨이(slideway)로서 기능할 수 있도록 한다. 플레이트(43)는 실질적으로 상위 벽부(47)의 연속체이다. 연접식 커플링(31)은 또한 도 2에 도시된 제2 차량(19)에 대한 연결을 위한 수단을 갖는 제2 부재(35)를 포함한다. 상위 벽부(47)는 특히 에너지 흡수 수단(56)이 제1 부재(33)와 제2 부재(35) 사이에 고정될 수 있도록 하는 관통 개구부(55)를 갖는다. 이러한 수단은 그 자체가 당업자에게 공지되어 있으며, 그 예로는 프랑스 특허 FR 2 176 149에 개시된 바와 같이 볼트(57)로 결합되어 있는 블레이드가 있다. 상위 벽부(47)는 플로어를 형성하는 플레이트를 지지하기 위해 실질적으로 평탄하며, 이로써 사용자가 중앙부(36) 상으로 이동할 수 있게 한다. 제2 부재(35)는, 상위 벽부(47)와 2개의 밴드(49) 사이에서 중앙부(36)에 삽입되고 또한 중앙부(36)에서 슬라이드할 수 있도록, 중앙부(36)의 내측 형상에 대해 상보적인 외측 형상을 갖는다. 이하의 설명에서, 제1 부재(33)는 슬라이드웨이(33)로도 지칭될 것이며, 제2 부재(35)는 슬라이더(35)로 지칭될 것이다. 이러한 방식으로 제조될 때에, 슬라이드웨이(33) 및 슬라이더(35)는 충격 발생 시에 서로에 대하여 병진 방식으로 움직인다. 본 장치는 궤도차의 정상적인 작동 동안에 슬라이더(35)가 슬라이드웨이(33)로 이동하는 것을 방지하기 위해 정상적인 사용 조건 하에서 슬라이더(35)를 슬라이드웨이(33)에 유지하는 수단을 포함한다. 소정의 임계치를 초과하는 힘의 충격이 발생할 때에, 유지 수단은 슬라이더(35)가 자유롭게 되도록 하기 위해 파괴되어 슬라이더(35)가 슬라이드웨이(33)로 이동할 수 있도록 함으로써 에너지 흡수 수단(56)이 자신을 기능을 수행할 수 있도록 구성된다. 유지 수단은 예컨대 상위 벽부(47)에서부터 밴드(49)까지 슬라이드웨이를 관통하여 슬라이더(35)를 통과하는 볼트(57)에 의해 형성된다. 충격 전에는, 볼트(57)는 슬라이더(35)를 슬라이드웨이(33)의 제위치에 유지하도록 작용한다. 충격 발생 시에는, 볼트(57)가 파괴됨으로써, 슬라이더(35)가 자유롭게 되어 슬라이드웨이(33) 내에서 이동할 수 있게 된다. 또한, 에너지 흡수 수단(56)은 슬라이더(35)의 일단과 슬라이드웨이(33)의 후위 벽부(52) 사이에 개재된다. 에너지 흡수 수단(56)은 어떠한 적합한 유형도 가능하다. 따라서, 에너지 흡수 수단의 예로는 이하의 것이 있다: - 하나 이상의 결합 스프링과 같은 기계식 탄성 압축 수단; - 예컨대 폴리우레탄 폼(foam) 등의 폼 타입의 벌집형 재료(honeycomb material)와 같은, 적어도 특정 임계 응력까지 가역 탄성 변형이 가능한 압축 가능 재료; - 폴리우레탄 폼 등의 폼 타입의 벌집형 재료와 같은, 영구적인 소성 변형(plastic deformation)이 가능한 압축 가능 재료; - 예컨대 벨로우즈(bellows) 형태의 부품과 같은, 압착(crushing) 및/또는 만곡에 의해 영구적인 소성 변형이 가능한, 특히 플라스틱 재료로 구성되는 하나 이상의 부품; 또는 - 전술한 것들의 조합. 에너지 흡수 수단(56)은 슬라이더(35)에 고정되거나, 슬라이드웨이(33)에 고정되거나, 또는 슬라이더(35) 및 슬라이드웨이(33) 양자에 고정된다. 예컨대, 에너지 흡수 수단(56)은 슬라이더(35)의 일단에 배치되고, 슬라이드웨이(33)의 후위 벽부(52)에 맞닿게 된다. 충전이 발생하기 전에, 슬라이더(35)는 볼트(57)에 의해 슬라이드웨이(33) 내의 제위치에 유지되며, 이 볼트는 전단(shearing)을 위해 조정된다. 충격 발생 시에, 볼트(57)가 파괴되거나 또는 전단되며, 슬라이더(35)가 슬라이드웨이 내에서 슬라이드웨이(33)의 후위 벽부(52)를 향해 이동한다. 에너지 흡수 수단(56)이 슬라이더(35)의 단부와 슬라이드웨이(33)의 후위 벽부(52) 사이에 배치되기 때문에, 슬라이더(35)의 이동은 에너지 흡수 수단(56)이 슬라이더(35)의 단부와 후위 벽부(52) 사이에서 압착되게 하며, 이로써 충격으로 인한 에너지의 일부가 흡수된다. 도 6 및 도 7은 각각 충격 전과 충격 후의 슬라이드웨이(33) 내의 슬라이더(35)의 위치를 나타내고 있다. 슬라이드웨이(33) 내에서의 슬라이더(35)의 행정은 실질적으로 300 mm이다. 도 5 내지 도 7에 구체적으로 보여지는 바와 같이, 슬라이더(35)는 실질적으로 원형의 개구부(59)를 가지며, 이 개구부는 볼 앤드 소켓 조인트(도시하지 않음)이 수용되도록 하여, 도 2에 도시된 바와 같이 연접식 커플링이 제2 차량(19)에 유지되도록 한다. 전술한 바와 같이, 볼 앤드 소켓 조인트는 2개의 차량(3, 9)이 곡선에 순응하도록 하기 위해 2개의 차량 간의 피봇을 허용한다. 슬라이더(35)는, 자신의 자유 단부(61)(즉, 에너지 흡수 수단(56)이 걸쳐지지 않은 단부)에, 이 자유 단부를 제2 차량(19)의 단부의 일부분에 결부시키기 위한 수단(62)을 갖는다(구체적으로, 도 2, 도 6 및 도 7을 참조). 결부 수단(62)은 예컨대 도 2에 구체적으로 도시되어 있는 전술한 제2 차량(19)의 단부의 일부분을 형성하는 후크형 부재(63) 뒤에서 결합하는 숄더(62)의 형태로 제조된다. 구체적으로 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 연접식 커플링의 2개의 측면부(37, 39)는 각각 곡선 형상을 가지며, 슬라이드웨이(33)의 에지(51, 53)를 복도(12)의 측벽부(65, 67)에 각각 연결한다. 각각의 측면부(37, 39)는 볼트(69) 및 리벳에 의해 각각의 측벽부(65, 67)에 고정된다(구체적으로 도 4 및 도 5를 참조). 이로써, 측면부(37, 39)의 각각의 단부는 측벽부(65, 67)의 형상에 부합할 수 있는 형상을 가지며, 이로써 측면부(37, 39) 각각의 단부가 각각 각각의 측벽부(65, 67)에 대하여 평탄화된다. 측면부(37, 39)의 각각의 단부는 또한 볼트(69) 및 리벳을 통해 이들이 고정될 수 있도록 하는 관통공을 갖는다. 장치(1)를 전술한 바와 같은 연접식 커플링에 의해 교체함에 의한 전체 궤도차의 초과 중량은 실질적으로 450 kg이며, 이것은 이러한 연접식 커플링이 사용되고자 하는 궤도차의 성능에 악영향을 주지 않는다(또는 아주 조금 악영향을 준다). 이러한 방식으로 제조될 때에, 본 발명에 따른 연접식 커플링은 교체될 장치(1)의 요구 공간과 실질적으로 동일한 요구 공간을 갖는다. 연접식 커플링을 궤도차의 각각의 차량 사이에 끼울지 아니면 특정의 차량들 사이에만 끼울지의 여부는 원하는 흡수 성능에 따라 좌우된다. 이러한 연접식 커플링은, 기다란 연접식 궤도차가 예컨대 13개의 차량 이상을 갖는 경우에도, 충격으로 인한 에너지의 일부가 효과적으로 흡수될 수 있도록 한다. 본 발명이 상기한 발명의 목적을 어떻게 달성하는지에 대해서는 전술한 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 본 발명은 구체적으로 설명된 실시예로 한정되지 않고 발명의 사상 내에 포함되는 다른 변형예로 확장될 수 있을 것이다. |
