KR100383563B1 - 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법에 관한 것으로,

본 발명의 목적은 알루미늄 압출부재를 사용하여 언더프레임을 형성하되, 각 부재를 차량길이방향으로 결합하여 단일몸체로 본체를 구성하고, 대차장치의 장착과 수평하중을 전달하는 연결기설치를 위한 부재만을 별도로 형성하여 본체 저면으로 부착고정하므로서, 그만큼 부재수를 줄일 수 있어, 이에따른 제작공수와 제작비용을 절감할 수 있으며, 특히 용접공수를 줄임에 따른 모재의 손상을 최소화할 수 있는 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적구현을 위해 본 발명은 제 1 베이스플레이트를 중심으로 한조의 제 2 베이스 플레이트를 대칭되는 구조로서 차량길이방향으로 연결결합하여 본체를 형성하는 1공정과; 차체와 대차의 공차에 비례한 칫수를 갖는 대차설치부재를 형성하여, 상기 본체의 저면으로 설치하는 2공정과;

연결기 설치를 위한 연결기설치부재를 형성하여 상기 본체의 저면으로 설치하는 3공정과;상기 본체와 동일한 길이를 갖는 한조의 솔바를 형성하여, 상기 본체의 일측과 타측단 제 2 베이스 플레이트와 연결결합하는 4공정으로 이루어진 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법을 구비하므로서 달성된다.

Description

철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법{UNDERFRAME FOR RAILWAY ROLLING STOCK AND MANUFACTURE METHOD}

본 발명은 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 압출부재를 사용하여 언더프레임을 형성하되, 각 부재를 차량길이방향으로 결합하여 단일몸체로 본체를 구성하고, 대차장치의 장착과 수평하중을 전달하는 연결기설치를 위한 부재만을 별도로 형성하여 본체 저면으로 부착고정하므로서, 그만큼 부재수를 줄일 수 있어, 이에따른 제작공수와 제작비용을 절감할 수 있으며, 특히 용접공수를 줄임에 따른 모재의 손상을 최소화할 수 있는 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 대형수송수단으로 사용되고 있는 도시철도는 점차적으로 사용인원이 많아짐에 따라 그 중요성이 확충되고 있으며, 여러 대도시에 건설 또는 운영되고 있다.

이에, 종래 도시철도로 운영되어오던 철도차량은 일반강제를 사용한 차체로 된 차량을 20여년에 이상에 걸쳐 사용되어 왔으나, 높은 자체하중 및 경량화가 어렵고 부식에 아주 약한 단점 등으로 인해 점차 사용이 줄어들고 있는 추세에 있으며, 스테인레스 스틸강의 경우에는 일반강제에 비해 고강도 재질로서 골조의 박판화에 따른 경량화율이 우수하여, 현재 국내에서 사용되는 중량전철의 차체재질로서 많이 적용되고 있다.

하지만, 상기와 같은 스테인레스 스틸강이 적용된 차량구조체는 종래 일반강제차체의 문제점은 어느정도 해결하였다 할 수 있지만, 강재(스테인레스강 등)로서 차체를 형성함에 따라 차량중량이 증가되며, 이에따라 동력비용 및 선로보수비용이 과다하게 소요되는 문제점이 아직도 상존하는 것이며, 특히 하중을 전담하는 골조 및 외부/실내의 구분하는 역활을 하는 외피로 구성되는 구조(SSD(SHEET-STRINGER DESIGN)구조)로서 각 부재를 용접 등의 접합수단을 통해 적층방식으로 결합하여 구조체를 형성함에 따라 그 제작과정이 상당히 복잡하여 많은 인력을 투입해야 하므로 그만큼 공수와 제작비용이 과다하게 상승하게 되는 문제점을 갖는 것이었다.

이에, 본 출원인에 의해 선출원된 특허 10-2000-000000호로서 알류미늄 압출부재로서 형성되는 차량구조체 및 그 제작방법을 제안한 바 있는데,

이러한 선출원 발명에 있어, 언더프레임(100)은 도 1에서와 같이 제 1,2 베이스플레이트를 길이방향으로 용접형성한 베이스플레이트부(110)와, 전장품과 제동품 및 기타 기기를 부착하기 위한 센터씰 플레이트가 베이스플레이트부(110)에 추가형성되는 한조의 센터씰부(120)와, 대차장착을 위한 수단인 차체 볼스타가 형성되는 한조의 볼스터부(130)로 이루어지는 것인데,

이러한, 선출원 발명은 베이스 플레이트부(110)를 중심으로 한조의 센터씰부(120)와 볼스터부(130)가 연결되는 구조를 취하므로서, 알류미늄 부재수가 그만큼 많아지게 되고, 이러한 부재를 결합하기 위한 제작공수또한 증가하게 되는 문제점과 함께, 각 부재와 부재 및 부재이음에 의해 형성된 각 부위의 이음시 용접부위의 결함 및 모재가 열영향을 받아 약해지므로 그만큼 부재의 두께를 늘여 설계해야 하는 문제점과 이에따른 차체중량이 증가되는 문제점을 갖는 것이었다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래 철도차량용 언더프레임이 갖는 제반적인 문제점을 해결하고자 창안된 것으로,

본 발명의 목적은 알류미늄 압출부재를 사용하여 언더프레임을 형성하되, 각 부재를 차량길이방향으로 결합하여 단일몸체로 본체를 구성하고, 대차장치의 장착과 수평하중을 전달하는 연결기설치를 위한 부재만을 별도로 형성하여 본체 저면으로 부착고정하므로서, 그만큼 부재수를 줄일 수 있어, 이에따른 제작공수와 제작비용을 절감할 수 있으며, 특히 용접공수를 줄임에 따른 모재의 손상을 최소화할 수 있는 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적구현을 위해 본 발명은 제 1 베이스플레이트를 중심으로 한조의 제 2 베이스 플레이트를 대칭되는 구조로서 차량길이방향으로 연결결합하여 본체를 형성하는 1공정과;

차체와 대차의 공차에 비례한 칫수를 갖는 대차설치부재를 형성하여, 상기 본체의 저면으로 설치하는 2공정과;

연결기 설치를 위한 연결기설치부재를 형성하여 상기 본체의 저면으로 설치하는 3공정과;

상기 본체와 동일한 길이를 갖는 한조의 솔바를 형성하여, 상기 본체의 일측과 타측단 제 2 베이스 플레이트와 연결결합하는 4공정으로 이루어진 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법을 구비하므로서 달성된다.

도 1은 종래 철도차량 언더프레임의 구성도 및 형성부재를 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 언더프레임의 전체 구성도

도 3은 본 발명에 따른 언더프레임에 있어, 베이스 플레이트의 구성도

도 4는 본 발명에 따른 언더프레임에 있어, 연결기설치부재의 구성도

도 5는 본 발명에 따른 언더프레임에 있어, 솔바의 구성도

도 6은 연결기설치부재의 결합위치를 나타낸 횡단면도

도 7은 본 고안에 따른 언더프레임의 측단면도

<도면주요부위에 대한 부호의 설명>

1 :언더프레임 2 : 본체 3 : 대차설치부재

4 : 연결기설치부재 5 : 솔바 21 : 제 1 베이스 플레이트

22,22' : 제 2 베이스 플레이트 23 : 치합구 24 : 치합편

41 : 볼트공 51 : 돌출편

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

<실시예>

도 2는 본 발명에 따른 언더프레임의 전체 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 언더프레임에 있어, 베이스 플레이트의 구성도이며, 도 4는 본 발명에 따른 언더프레임에 있어, 연결기설치부재의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 언더프레임에 있어, 솔바의 구성도이며, 도 6은 연결기설치부재의 결합위치를 나타낸 횡단면도이고, 도 7은 본 고안에 따른 언더프레임의 측단면도이다.

이에, 도시된 바와같이 본 발명의 언더프레임(1)은 각 베이스 플레이트를 결합하여 본체(2)를 형성하는 1공정과, 대차설치부재(3)를 형성하여 상기 본체(2)의 저면으로 설치하는 2공정과, 연결기설치부재(4)를 형성하여 상기 본체(2)의 저면으로 설치하는 3공정과, 한조의 솔바(5)를 형성하여, 상기 본체(2)의 일측과 타측단에 연결결합하는 4공정으로 이루어진다.

여기서, 본 발명의 언더프레임(1)을 형성함에 있어, 각 부재의 재질로 알류미늄을 적용하여, 압출방식으로 부재를 성형함에 따라 횡부재를 사용하지 않고, 박판형태의 압출재만을 사용하게 되며, 이와같이 압출방식으로 부재를 성형함에 있어, 각 부재는 강성과 하중에 대한 안정성을 향상되도록 트러스트 구조의 중공단면을 갖도록함이 바람직하다.

제 1공정을 통해 구성되는 언더프레임 본체(2)는 도 2에서와 같이 제 1 베이스 플레이트(21)를 중심으로 한조의 제 2 베이스플레이트(22,22')가 대칭구조로서결합하여 형성되는데,

도 3으로 도시된 언더프레임 본체(2)는 기존 전동차에 있어, 크로스빔과 키스톤플레이트의 역할을 하는 부재로서, 의자 취부용 브라켓이 플로워부위로 결합되고, 기기취부용 브라켓을 용이하게 결합할 수 있도록 전술한 선출원발명의 티-슬롯(T-SLOT)을 적용하여, 티-슬롯의 슬롯홀을 통해 언더프레임(1)으로 취부되는 상,하 기기를 용이하게 체결수단(볼트 등)으로 고정할 수 있게함이 바람직하며, 이러한 티-슬롯은 각 형성부재 저면으로는 단수개 또는 복수개로서 형성되는 것이다.

이때, 상기 제 2 베이스플레이트(22,22')는 제 1 베이스플레이트(21)를 중심으로 좌,우 한조씩 순차적으로 연결되는데,

이렇게 수평방향으로 각 부재를 결합하기 위해 각 베이스플레이트(21,22,22')의 연결부위로 암수 치합구조의 치합구(23)를 돌출형성하여, 각 암,수 치합구(23)를 상호 치합한 상태에서 직선 길이방향으로 자동용접을 행할 수 있으므로, 그만큼 각 부재의 조립공정이 용이한 장점을 갖는 것이며, 이렇게 형성되는 언더프레임 본체(2)에 있어, 가장 외측에 위치하는 제 2 베이스플레이트(22')의 측벽으로는 후술하는 솔바(5)와의 결합을 위해 치합편(24)를 돌출형성함이 바람직하다.

여기서, 본 발명에 적용되는 자동용접은 각 부재의 재질로 알류미늄이 적용됨에 따라 불활성 가스 아크 용접을 적용하되, 소모성 전극을 사용하는 MIG(METAL INERT GAS WELDING)을 적용하게 되며, 이러한 MIG용접은 용접와이어가 자동으로 공급됨에 따라 토치를 자동으로 이동시킬 수 있는 장치를 부착하면 용이하게 자동용접을 행 할 수있는 장점을 갖는 것이다.

제 2공정에서는 도 4에 도시된 연결기설치부재(4)를 형성하여, 상기 본체(2)의 저면으로 체결수단(용접 또는 볼트결합 등.)에 의해 결합하되, 도 6에서와 같이 기존차량의 센터씰이 위치하게 되는 전,후부위로 결합형성되는 것인데,

이와같은 연결기설치부재(4)는 도 4에서와 같이 일체로서 형성할 수도 있지만, 동일한 형상을 각각 3부위로 분할하여 형성할 수도 있는 것이며, 측벽으로는 연결기의 결합을 위한 볼트공(41)이 형성된다.(리벳결합도 가능함.)

제 3공정에서는 대차설치부재(3)를 형성하여 본체(2)의 저면으로 결합하는 공정으로서, 이러한 대차설치부재(3)는 상기 제 1 베이스 플레이트(21)의 양측으로 결합되는 제 2 베이스 플레이트(22,22')의 저면에 용접 또는 볼트체결에 의해 결합되어지되, 전체적인 본체에 있어, 기존 볼스터부가 형성되는 위치로 전,후 각 한조로서 결합되는 것인데,

이러한, 대차설치부재(3)는 대차의 설치를 위해 필요 치수만큼(차체와 대차의 공차) 돌출되는 형태로 설계될 수 있으며, 대차를 장착하는 방법은 대차설치부재(3)의 저면으로 구멍을 형성하므로서 이루어지게 된다.

또한, 상기한 대차설치부재(3)는 대차의 종류에 따라 사각형체 또는 원통형체로서 형성할 수 있는 것이다.

한편, 상기 4공정은 한조의 솔바(5)를 언더프레임 길이방향으로 압출성형하여, 연결기설치부재(4)와 대차설치부재(3)가 설치된 본체(2)의 양측벽, 즉 제 2 베이스플레이트(22')의 치합편(24)형성부위로 용접결합하는 공정으로서,

""와 같은 형상을 취하되 일측벽으로 형성되는 돌출편(51)을 통해 상기 본체(2)의 치합편(24)에 직선용접연결되는 것이며, 이러한 솔바(5)는 기존 전동차의 사이드 씰의 기능과 측구조(사이드프레임)을 연결하는 역할을 수행함은 물론 언더프레임(1)의 강도를 전체적으로 향상시키는 역할을 수행하게 된다. 이러한, 솔바(5)는 언더프레임(1)과 사이드프레임(도면에 미도시됨.)을 연결하는 수단으로서, 도 5 또는 도 7에서와 같이 트러스트 구조의 중공단면을 갖으며 차량의 길이방향과 일치하는 길이를 갖도록 압출성형되는 것인데, 이는 대략 ""의 형상으로 형성된다.또한, 상기와 같은 솔바(5)에 있어 본체(2)가 결합되는 부위는 차폭방향으로 공차를 흡수할 수 있도록 설계된다.

이에, 상기와 같은 구성요소의 제작공정을 통해 언더프레임(1)을 형성하게 되는 본 발명은 언더프레임 본체(2)가 박판형태의 각 플레이트(21,22,22')를 압출성형하여 길이방향으로 자동용접을 행함에 따라 본체(2)를 일체로서 형성할 수 있어, 그만큼 작업공수를 줄일 수 있으므로 작업효율의 향상을 도모할 수 있는 것이다.

이렇게 형성되는 본체(2)의 저면으로는 대차장치의 장착을 위한 대차설치부재(3)와 수평압축하중을 전달하는 연결기설치부재(4)를 별도로 형성하여, 적정한 위치로 부착하므로 기존의 볼스터부와 선터씰부구성을 배제할 수 있어, 그만큼 알류미늄부재수를 줄일 수 있음은 물론 용접공수또한 줄일 수 있어, 모재의 손상 및결합을 최소화할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 언더프레임(1)은 도시철도차량뿐만아니라 고속전철, 및 열차의 객차 화물차의 컨테이너등에도 적용하여 동일한 작용,효과를 얻을 수 있는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 철도차량의 언더프레임 및 그 제작방법은 제 1,2 베이스플레이트를 차량길이방향으로 결합하여 단일몸체로 된 본체를 구성하고, 이후, 대차장치의 장착을 위한 설치부재와 수평하중을 전달하는 연결기설치를 위한 부재를 별도로 형성하여 본체 저면으로 부착고정하여 , 언더프레임을 형성하므로서, 단일본체에 따른 부재수를 줄일 수 있어, 그만큼 제작공수와 제작비용을 절감할 수 있음은 몰론 차체를 경량화할 수 있는 것이며,

특히, 용접공수를 줄일 수 있어, 모재의 열영향에 의해 손상되는 것을 방지하며, 이에따라 언더프레임자체에 충분한 강도와 강성이 부여되는 장점을 갖는 것이다.

Claims (3)

1. 상호 치합되는 구조의 치합구(23)를 통해 제 1 베이스 플레이트(21)를 중심으로 한조의 제 2 베이스 플레이트(22,22')를 대칭되는 구조로서 차량길이방향으로 연결결합하여 형성되는 본체(2)와;

   상기 본체(2)의 저면에 차체와 대차의 공차에 비례한 칫수를 갖으며, 대차연결을 위한 연결공이 형성되어 대차의 장착부위에 한조로서 대칭설치되는 대차설치부재(3)와;

   상기 대차 설치 부재(3)의 일측과 본체(2)의 저면에 고정되어 연결기를 설치할 수 있도록 다수개의 볼트공(41)이 측벽으로 형성되어 연결기가 설치되는 부위(41)에 한조로서 대칭설치하도록 형성된 연결기설치부재(4)와,

   상기 본체(2)와 동일한 길이를 갖으며, 트러스트 구조의 중공단면을 갖으며, 상기 본체(2)의 일측과 타측단 제 2 베이스 플레이트(22,22')에 연결결합하도록 형성된 솔바(5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 언더프레임.
2. 차량의 길이방향으로 압출성형되는 제 1 베이스플레이트와 한조의 제 2 베이스플레이트를 형성하되, 각 베이스프레이트의 치합구를 치합결합한 상태에서 상기 제 1베이스플레이트를 중심으로 제 2 베이스 플레이트를 대칭되는 구조를 취하도록 직선용접하여 본체를 형성하는 1공정과;

   차체와 대차의 공차에 비례한 칫수를 갖는 대차설치부재를 복수조로 형성하여, 상기 본체의 저면으로 설치고정하는 2공정과;

   연결기 설치를 위한 연결기설치부재를 형성하여 상기 본체의 저면으로 설치고정하는 3공정과;

   상기 본체와 동일한 길이를 갖는 한조의 솔바를 형성하여, 상기 본체의 일측과 타측단에 직선용접을 통해 결합하는 4공정으로 이루어진 철도차량의 언더프레임제작방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 대차와 연결기설치부재의 결합수단은 볼트결합 또는 용접결합에 의해 이루어지게됨을 특징으로 하는 철도차량의 언더프레임 제작방법.