KR100651196B1

KR100651196B1 - 철도차량용 궤간 가변 윤축

Info

Publication number: KR100651196B1
Application number: KR1020050093045A
Authority: KR
Inventors: 장승호
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2005-10-04
Publication date: 2006-11-29

Abstract

본 발명의 철도차량용 궤간 가변 윤축에 사용되는 각종 부품을 탈거하거나 다시 장착하는데에 따른 작업이 용이하도록 함과 더불어 궤도와 차륜 사이에 강한 작용력이 발생하여도 차륜이 고정캡에 강하게 고정 지지됨으로써 지속적으로 차축과 일체로 회전할 수 있도록 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축에 관한 것으로서, 차축 관통홀의 주연 일측부위로부터 돌출 연장되는 연장부가 형성되면서 서로 대향되게 상기 연장부의 길이방향으로 고정홈이 형성되는 차륜; 몸체의 일측에 상기 차륜의 고정홈에 대응되는 부시가 돌출 형성되면서 차축에 고정 결합되는 고정캡; 상기 고정캡의 둘레에 나사 체결되는 스프링홀더; 상기 고정캡 및 스프링홀더의 둘레에 설치되고, 축둘레 방향으로 회전됨에 의해 상기 차륜이 축방향으로 이동되는 경로를 단속하는 잠금기구; 축방향으로 이동하면서 지상 궤간 변환 설비에 의해 상기 잠금기구를 일측방향으로 회전시키고, 압축스프링의 탄성력에 의해 상기 잠금기구를 타측방향으로 회전시키는 플랜지; 및 상기 고정캡의 타측에 나사 체결되어 상기 플랜지의 이탈을 방지하는 플랜지 멈춤판;을 구비하여 이루어진다.

표준궤, 광궤, 릴리스레일, 궤간, 궤간변환, 윤축시스템

Description

철도차량용 궤간 가변 윤축 {Gauge-adjustable wheelset for railway vehicles}

도 1은 종래의 철도차량용 궤간 가변 윤축의 사시도.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 결합 사시도.

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 분리사시도.

도 4a와 도 4b는 도 3a에서의 차륜의 상세도.

도 5a 내지 도 5d는 도 3a에서의 잠금기구의 상세도.

도 6a 내지 도 6d는 도 3a에서의 스프링홀더의 상세도.

도 7a 내지 도 7d는 도 3a에서의 고정캡과 플랜지 멈춤판의 결합 상세도.

도 8a와 도 8b는 각각 도 3a에서의 고정캡과 플랜지 멈춤판의 상세도.

도 9a 내지 도 9c는 도 3a에서의 플랜지의 상세도.

도 10a와 도 10b는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 결합 과정을 보인 상태도.

도 11은 일반적인 지상 궤간 변환 설비의 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명

100..차축 200..차륜

202..연장부 204..차축 관통홀

206..슬라이딩부 208..고정홈

210..걸림홈 212..걸림편

300..잠금기구 302..몸체

304..연장부 306..진입부

308..걸림돌기 310..걸림편 이동홈

312..고정편 이동홈 314..단턱부

316..후미부 318..경사부

320..잠금부시 돌기홈 400..스프링홀더

402..몸체 404..외측 연장부

406..내측 연장부 408..고정캡 관통홀

410..고정키 이동홈 412..볼트구멍

500..고정캡 502..몸체

504..볼트구멍 506..고정키

508..고정편 510..슬라이딩부

512..부시 514..차축 관통홀

700..플랜지 702..디스크부

704..외측 연장부 706..내측 연장부

708..잠금부시 710..잠금부시 돌기

712..고정키 이동홈 714..고정캡 관통홀

800..플랜지 멈춤판 802..차축 관통홀

804..볼트구멍

본 발명은 철도차량용 궤간 가변 윤축에 관한 것으로서, 철도차량용 궤간 가변 윤축을 보다 간단하고 강력하게 구현함은 물론 이에 사용되는 부품들의 분해와 조립을 용이하도록 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축에 관한 것이다.

일반적으로 철도의 궤간은 표준궤와 협궤 그리고 광궤로 나누어지는데, 표준궤는 궤간이 1,435mm이고, 협궤와 광궤는 표준궤보다 궤간이 좁거나 넓은 궤간을 말한다. 표준궤는 세계의 다수의 국가가 운용하고 있는데, 표준궤와 협궤 또는 표준궤와 광궤를 혼용하여 운용하거나 협궤 또는 광궤만을 운용하는 소수의 국가에서는 열차가 궤간 차이를 극복하여 원할하게 주행할 수 있도록 하는 궤간 가변 시스템에 많은 관심을 가지고 있다.

국내의 경우, 남북철도 연결사업이 가시화됨에 따라 표준궤인 남북철도와 광궤인 러시아 철도간의 궤간 차이를 극복할 방안들에 대한 관심이 고조되어 있고, 이러한 방안으로서 환적, 대차교환, 궤간 가변 대차 방법이 검토되거나 스페인, 독일, 러시아, 일본 등지에서 개발중인 궤간 가변 시스템이 소개되면서 이종 궤간 가변 시스템의 효율적인 운영방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

종래의 이종 궤간 가변 시스템에 관한 기술 중 대표적인 것으로는, 폴란드 특허 PL181969호(1997)와 유럽 특허 EP0873930호(1998)에 개시된 기술이다.

그런데, 폴란드 특허 PL181969호(1997)에 개시된 이종 궤간 가변 시스템은 차륜을 축방향으로 이동시켜 궤간을 가변시키기 위해서 20개에서 30개에 달하는 다수의 잠금기구를 축둘레의 원주방향으로 배열하고 있는데, 이는 궤간변경을 반복하는 경우에 잠금기구가 쉽게 피로현상이 발생하게 된다는 문제가 있고, 제작 또는 유지 보수에 과다한 비용이 소요된다는 문제가 있다.

또한, 유럽특허 EP0873930호(1998)에 개시된 이종 궤간 가변 시스템은 3쌍의 잠금레버를 잠금기구로 채택하고 압축스프링을 원주방향으로 배열한 구조를 가지고 있는데, 이는 잠금레버가 축의 원주 외측으로 상당히 돌출되도록 내설되어 전체적으로 부피가 커지고 구조가 복잡해진다는 문제가 있다.

그리하여, 본 출원인은 전술한 바와 같은 일반적인 궤간 가변 윤축시스템의 문제점을 해결하기 위하여 보다 진일보한 궤간 가변 윤축시스템을 개발하여 출원(특허출원 제05-42281호)한 바 있는데, 도 1에 그 궤간 가변 윤축시스템의 사시도를 나타내었다.

본 출원인이 출원한 궤간 가변 윤축시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 축공의 일측 주연으로부터 연장된 연장부가 형성되고 그 연장부의 외주면에 걸림편이 형성된 차륜(20), 차륜(20)이 슬라이딩 이동하는 슬라이딩부와 고정캡(30)이 고정 결합되는 캡고정부가 순차적으로 형성된 차축(10), 차축(10)의 캡고정부에 고정결합되는 고정캡(30)과, 고정캡(30)의 둘레에 끼워지고, 축둘레 방향으로 회전함에 의해 차륜(20)의 좌우 이동 경로를 개폐하는 잠금기구(50), 잠금기구(50)의 회전을 구속하는 플랜지(40); 고정캡(30)의 일단부에 고정 결합되는 스프링홀더(60), 플랜 지(40)와 스프링홀더(60) 사이에 내설되는 압축스프링으로 구성되어, 열차가 서로 다른 궤간을 갖는 레일위를 지체없이 주행할 수 있도록 하게 된다.

그런데, 전술한 자동 궤간 변환 윤축시스템은, 고정캡에 형성된 안내홈만으로 차륜이 차축과 일체로 회전하도록 되어 있기 때문에, 궤도와 차륜 사이에 강한 작용력이 발생될 경우 안내홈이 구조적으로 변경될 수가 있는데, 이렇게 되면 차륜이 차축에 견고하게 고정되지 못하는 문제가 있다.

또한, 플랜지의 잠금부시가 같은 두께의 잠금기구의 부시홈에 축방향으로 삽입되어 잠금 또는 풀림을 행하는데, 이 경우 장치의 부피를 줄일 수는 있지만 잠금기구가 회전하는 각도를 원하는 데로 크게 하거나 또는 플랜지의 잠금부시가 잠금기구의 부시홈에 대응되게 구부러져 있기 때문에 잠금부시가 부시홈에 삽입되는 변위에 대한 잠금기구의 회전각도를 조정하여 설계하는 것이 용이하지 못하다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 철도차량용 궤간 가변 윤축에 사용되는 잠금기구나 플랜지, 압축스프링, 스프링홀더 또는 플랜지 멈춤판 등의 부품을 탈거하거나 다시 장착하는데에 따른 작업이 용이하도록 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축을 제공함에 있다.

또한, 궤도와 차륜 사이에 강한 작용력이 발생하여도 차륜이 고정캡에 강하게 고정 지지됨으로써 지속적으로 차축과 일체로 회전할 수 있도록 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축은, 철도차량용 궤간 가변 윤축시스템에 있어서, 차축 관통홀의 주연 일측부위로부터 돌출 연장되는 연장부가 형성되면서 서로 대향되게 상기 연장부의 길이방향으로 고정홈이 형성되는 차륜; 몸체의 일측에 상기 차륜의 고정홈에 대응되는 부시가 돌출 형성되면서 차축에 고정 결합되는 고정캡; 상기 고정캡의 둘레에 나사 체결되는 스프링홀더; 상기 고정캡 및 스프링홀더의 둘레에 설치되고, 축둘레 방향으로 회전됨에 의해 상기 차륜이 축방향으로 이동되는 경로를 단속하는 잠금기구; 축방향으로 이동하면서 지상 궤간 변환 설비에 의해 상기 잠금기구를 일측방향으로 회전시키고, 압축스프링의 탄성력에 의해 상기 잠금기구를 타측방향으로 회전시키는 플랜지; 및 상기 고정캡의 타측에 나사 체결되어 상기 플랜지의 이탈을 방지하는 플랜지 멈춤판;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 차륜은, 상기 연장부의 외주면에 원주방향으로 하나 이상의 걸림편이 서로 평행하게 형성되되, 각 걸림편에는 등간격으로 상기 잠금기구의 걸림돌기가 슬라이딩되는 슬라이딩부를 형성하여 이루어지고, 상기 잠금기구는, 원통형의 몸체로부터 길이방향으로 연장되는 연장부가 형성되되, 상기 연장부에는 상기 차륜의 슬라이딩부를 따라 슬라이딩되어 상기 걸림편에 고정되는 걸림돌기를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 고정캡은, 몸체의 외주면에 상기 플랜지의 회전동작을 방지하는 고정키와 상기 잠금기구의 이탈을 방지하는 고정편을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 잠금기구에는 몸체와 연장부의 이음부위에 단턱부가 형성되고, 상기 단턱부에는 상기 고정캡의 고정편과 상호 작용하는 고정편 이동홈이 형성되어, 상기 잠금기구는 상기 고정캡의 고정편을 따라 이동한 후 상기 고정캡의 고정편과 고정키의 사이에 형성되는 슬라이딩부를 따라 회전 이동하여 상기 고정캡에 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링홀더는 상기 고정캡의 고정키를 따라 슬라이딩된 후 고정캡에 나사 체결되는 것을 특징으로 한다.

상기 잠금기구에는 상기 플랜지와 상호 작용을 위한 잠금부시 돌기홈이 형성되고, 상기 플랜지에는 내측에 고정캡 이동홀이 형성되는 원판 형상의 몸체에 돌출 형성되는 잠금부시가 형성되고, 상기 잠금부시에는 잠금부시 돌기가 형성되어, 상기 플랜지의 잠금부시 돌기가 상기 잠금기구의 잠금부시 돌기홈을 이동함에 따라 상기 잠금기구의 회전동작이 이루어지도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 스프링홀더에는 절곡된 연장부에 의해 요홈이 형성되어 압축스프링의 일측을 수용하고, 상기 플랜지에는 상기 고정캡 이동홀의 주연으로부터 연장된 내측 연장부와 상기 내측 연장부의 바깥으로 연장 형성된 외측 연장부에 의해 요홈이 형성되어 상기 압축스프링의 타측을 수용하도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 압축스프링은 상기 스프링홀더와 플랜지에 형성된 요홈에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 결합 사시도이고, 도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 분리사시도이며, 도 4a와 도 4b는 도 3a에서의 차륜의 상세도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 3a에서의 잠금기구의 상세도이고, 도 6a 내지 도 6d는 도 3a에서의 스프링홀더의 상세도이고, 도 7a 내지 도 7d는 도 3a에서의 고정캡과 플랜지 멈춤판의 결합 상세도이고, 도 8a와 도 8b는 각각 도 3a에서의 고정캡과 플랜지 멈춤판의 상세도이고, 도 9a 내지 도 9c는 도 3a에서의 플랜지의 상세도이고, 도 10a와 도 10b는 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 결합 과정을 보인 상태도이고, 도 11은 일반적인 지상 궤간 변환 설비의 개념도이다.

우선, 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 구성 및 작용에 대해서 설명한다.

본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축은, 도 2 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 차축 관통홀(204)의 주연 일측부위로부터 대향되게 고정홈(208)을 형성하면서 돌출 연장되는 연장부(202)가 형성되는 차륜(200)과 일측에 상기 차륜(200)의 고정홈(208)에 대응되는 부시(512)가 돌출 형성되면서 차축(100)에 고정 결합되는 고정캡(500)과 상기 고정캡(500)의 둘레에 나사 체결되는 스프링홀더(400)와 상기 고정캡(500)의 둘레에 끼워지고, 축둘레 방향으로 회전됨에 의해 상기 차륜(200)이 축방향으로 이동되는 경로를 단속하는 잠금기구(300)와 축방향으로 이동하면서 지 상 궤간 변환 설비에 의해 상기 잠금기구(300)를 일측방향으로 회전시키고, 압축스프링(600)의 탄성력에 의해 상기 잠금기구(300)를 타측방향으로 회전시키는 플랜지(700) 및 상기 고정캡(500)의 타측에 나사 체결되어 상기 플랜지(700)의 이탈을 방지하는 플랜지 멈춤판(800)을 구비하여 이루어진다.

상기한 차륜(200)은, 고정캡(500)의 부시(512)가 차륜(200)의 고정홈(208)에 삽입 고정되어 차축(100)과 일체로 회전하는 것으로서, 상기 차륜(200)의 연장부(202)에는 외주면에 원주방향으로 평행하게 다수개의 걸림편(212a, 212b)이 구비되고, 각 걸림편(212a, 212b)에는 등간격으로 슬라이딩부(206)가 형성되게 된다. 그리고 서로 평행하게 이웃하는 걸림편(212a, 212b)에 의하여 형성되는 걸림홈(210)에는 상기 잠금기구(300)에 형성된 걸림돌기(308)가 상기 슬라이딩부(206)를 따라 슬라이딩되어 안착됨으로써 차륜(200)이 잠금기구(300)와 고정되도록 하게 된다.

상기한 걸림편(212a, 212b)은 본 발명의 일예로서 연장부(202)의 내외측에 2줄로 형성하였는데, 이는 철도차량이 궤간이 서로 다른 2개의 레일을 주행할 때 사용되게 된다. 이때 각 걸림편(212a, 212b)간의 간격은 서로 다른 궤간의 간격 차이에 대하여 1/2로 되는 것이 타당하다. 철도차량이 궤간이 서로 다른 3개의 레일을 주행하기 위해서는 상기 걸림편(212a, 212b)은 3줄로 이루어져야 한다.

상기한 고정캡(500)은, 차축(100)에 압입 또는 용접 등의 방법에 의해 고정되는 것으로서, 일측에 부시(512)가 형성되고, 타측에 상기 플랜지 멈춤판(800)을 나사 체결하기 위한 다수의 볼트구멍(516)이 형성된다. 또한 외주면에는 스프링홀더(400)를 나사 고정하기 위한 다수의 볼트구멍이 형성되고, 플랜지(700)가 고정캡 (500)의 둘레 방향으로 회전하는 것을 방지하기 위한 고정키(506)가 형성된다. 상기 부시(512)는 상기 차륜(200)에 형성된 고정홈(208)에 슬라이딩 삽입되어 차륜(200)이 차축(100)과 일체로 회전하도록 하게 되고, 상기 고정키(506)는 플랜지(700)에 형성되는 고정키 이동홈(712)에 슬라이딩 삽입되어 플랜지(700)가 회전하는 것을 방지하게 된다.

그리고, 상기 고정캡(500)에는 고정키(506)의 길이방향으로 고정편(508)이 형성되고, 고정키(506)와 고정편(508)의 사이에는 잠금기구(300)에 형성되는 단턱부(314)와 대응되게 슬라이딩부(510)가 형성되어 잠금기구(300)가 고정캡(500)의 둘레 방향으로 회전되는 것은 허용하되, 축방향으로 이동되는 것은 방지하게 된다. 한편, 상기 잠금기구(300)의 단턱부(314)에는 상기 고정캡(500)의 고정편(508)과 대응되게 고정편 이동홈(312)이 형성되어 있는데, 최초 설치시에 상기 고정편 이동홈(312)과 고정편(508)을 일치시켜 잠금기구(300)를 밀어 넣은 후 단턱부(314)가 슬라이딩부(510)에 이르렀을 때 회전시켜 설치함으로써 잠금기구(300)가 회전은 하되, 전후이동은 못하도록 방지하게 된다.

상기한 스프링홀더(400)는, 상기 고정캡(500)의 둘레에 고정 장착되어 상기 플랜지(700)와의 상호 작용에 의하여 강한 탄성력을 가지는 압축스프링(600)을 고정 지지하게 된다. 상기 스프링홀더(400)는 중앙에 고정캡(500)이 관통 가능한 고정캡 관통홀(408)이 형성된 원반 형상의 몸체(402)와 이 몸체(402)의 내측 주연과 외측 주연으로부터 각각 동일한 방향으로 연장된 내측 연장부(406)와 외측 연장부(404)에 의해 형성되는 요홈(414)에 의해 압축스프링(600)의 일측을 안착시켜 지지 하게 된다. 그리고, 상기 내측 연장부(406)에는 고정캡(500)의 고정편(508) 및 고정키(506)가 이동 가능한 고정키 이동홈(410)이 형성되게 되는데, 상기 고정키 이동홈(410)은 상기 고정캡(500)의 고정편(508) 및 고정키(506)의 두께에 맞도록 몸체(402)의 일부가 함몰되어 연장 형성되게 된다. 상기 스프링홀더(400)는 장착시에 고정캡(500)의 고정편(508)을 지나 고정키(506)에 슬라이딩된 후 내측 연장부(406)와 외측 연장부(404)를 동일선상으로 관통하여 형성되는 다수의 볼트구멍(412)을 통해 고정캡(500)에 형성된 볼트구멍(504)에 나사 체결되게 된다.

상기한 잠금기구(300)는, 상기 고정캡(500) 및 스프링홀더(400)의 둘레에 장착되어 차륜(200)의 축방향 운동을 단속하는 것으로서, 원통형의 몸체(302)와 이 몸체(302)에서 길이방향으로 연장되는 연장부(304)로 형성되어 있다. 상기 몸체(302)에는 상기 플랜지(700)에 형성되는 잠금부시(708)와의 상호 작용을 위한 잠금부시홈(320)이 형성되고, 상기 연장부(304)에는 단부 내측 주연에 상기 차륜(200)의 슬라이딩부(206)와 걸림편(212)과 상호 작용하기 위한 걸림돌기(308)가 형성되게 된다.

상기한 몸체(302)의 잠금부시홈(320)은 상기 플랜지(700)의 잠금부시 돌기(710)가 이동되는 경로를 제공하는 것으로서, 상기 잠금부시 돌기(710)가 잠금부시홈(320)의 경사부(318)를 따라 이동하게 되면 그에 따라 잠금기구(300)가 회전하게 된다. 최초 설치시에 잠금부시홈(320)의 진입부(306)에 상기 플랜지(700)의 잠금부시 돌기(710)가 위치되게 되고(이 때문에 철도차량이 궤간이 일정한 레일위를 주행할 때는 잠금기구(300)가 회전하지 못하게 된다.) 지상 궤간 변환 설비에 의해 플 랜지(700)가 이동하게 되면 이에 따라 잠금부시 돌기(710)가 잠금부시홈(320)의 경사부(318)를 따라 이동하여 잠금부시홈(320)의 후미부(306)까지 진입하게 된다.

상기한 잠금기구(300)의 연장부(304)에 형성되는 걸림돌기(308)는 상기 차륜(200)의 슬라이딩부(206)을 따라 서로 이웃하는 걸림편(212)에 의하여 형성되는 걸림홈(210)까지 슬라이딩 이동하여 차륜(200)이 이탈되는 것을 방지할 뿐만 아니라 차축(100)의 양쪽에 장착되는 차륜(200)간의 거리를 유지하도록 하게 된다. 즉, 지상 궤간 변환 설비에 의해 플랜지(700)가 축방향으로 이동하게 되면 이에 따라 잠금기구(300)가 회전하게 되는데, 잠금기구(300)가 회전하게 되면 서로 이웃하는 걸림편(212)의 사이에 형성되는 걸림홈(210)에 위치되어 있던 걸림돌기(308)가 차륜(200)의 슬라이딩부(206)로 이동되게 됨으로써 차륜(200)이 축방향으로 이동 가능하게 된다. 이어서, 차륜(200)이 축방향으로 이동이 완료된 이후 플랜지(700)에 가해지는 지상 궤간 변환 설비의 작용력이 없어지게 되면 플랜지(700)가 반대 방향으로 이동하게 되고 이에 따라 잠금기구(300) 또한 반대 방향으로 회전하게 된다. 그리하여 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)는 차륜(200)의 걸림편(212)에 의해 형성되는 걸림홈(210)에 안착되어 차륜(200)이 이동되는 것을 방지하게 된다.

상기한 잠금기구(300)의 몸체(302)와 연장부(304)가 맞닿는 부위의 내측에는 고정편 이동홈(312)이 마련된 단턱부(314)가 형성되게 된다. 상기 잠금기구(300)는 상기 고정편 이동홈(312)에 의하여 고정캡(500)의 고정편(508)을 지나서 슬라이딩부(510)로 이동 가능하고, 이렇게 이동되게 되면 상기 잠금기구(300)의 단턱부(314)와 상기 고정캡(500)의 고정편(508)의 상호 작용에 의하여 상기 잠금기구 (300)가 상기 고정캡(500)의 고정편(508)과 고정키(506)에 의하여 형성되는 슬라이딩부(510)를 따라 회전 이동은 하되, 전후 이동은 못하도록 하게 된다.

상기한 플랜지(700)는, 중앙부에 고정캡 관통홀(714)이 형성된 디크스부(702)와 상기 고정캡 관통홀(714)의 주연 일측부위로부터 연장 형성되는 내측 연장부(706), 상기 내측 연장부(706)을 둘러싸면서 연장 형성되는 외측 연장부(704), 상기 잠금기구(300)의 잠금부시홈(320)과 대응되게 형성되는 잠금부시(708), 상기 잠금부시(708)의 일측 단부에 돌출 형성되는 잠금부시 돌기(710)를 구비하여 이루어진다. 상기 내측 연장부(706)에는 고정캡(500)의 고정키(506)가 이동 가능한 고정키 이동홈(712)이 형성되어 플랜지(700)의 전후이동에 대한 경로는 제공하되, 회전이동은 방지하게 된다. 상기 디스크부(702)와 내측 연장부(706) 및 외측 연장부(704)에 의하여 형성되는 요홈(716)에 압축스프링(600)이 수용되어 지지되게 된다.

상기한 플랜지 멈춤판(800)은, 차축 관통홀(802)이 형성되고, 상기 고정캡(500)과 나사(850)에 의해 나사 체결되어 플랜지(700)가 압축스프링(600)의 탄성력에 의해 이탈되는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축의 결합 과정을 설명한다.

본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축은 도 10a와 도 10b에 도시한 바와 같이, 차축(100)에 고정캡(500)을 압입 또는 용접 등의 방법에 의해 고정 설치하고(b), 스프링홀더(400)를 고정캡(500)의 둘레에 끼워 넣은 후 스프링홀더(400)의 내측 연장부(406)와 외측 연장부(404)에 형성된 볼트구멍(412)를 통하여 고정캡 (500)의 외주연에 형성된 볼트구멍(504)에 체결볼트(450)로 고정 체결하게 된다(c)(d).

여기서, 상기 스프링홀더(400)는 고정캡(500)에 고정하기 전에 스프링홀더(400) 내측에서 조립하게 될 압축스프링(600)과 플랜지(700) 및 플랜지 멈춤판(800)을 미리 차축(100)에 끼워서 중앙부에 위치하도록 한다.

이어서, 상기 스프링홀더(400)의 내측 연장부(406)와 외측 연장부(404)에 의해 형성되는 요홈에 압축스프링(600)을 안착시키고(e), 잠금기구(300)를 상기 스프링홀더(400)와 고정캡(500)의 둘레에 설치한다(f)(g). 이때 상기 잠금기구(300)는 고정캡(500)의 고정편(508)과 동일한 방향으로 상기 잠금기구(300)의 단턱부(314)에 형성되는 고정키 이동홈(312)이 위치되도록 하여 이동시키다가 상기 잠금기구(300)의 단턱부(314)가 고정캡(500)의 고정편(508)과 고정키(506)의 사이에 형성되는 슬라이딩부(510)에 오게 되면 소정 각도만큼 회전시켜 설치하게 된다.

이어서, 상기 잠금기구(300)가 설치되는 방향과 반대방향으로 플랜지(800)를 설치하게 된다(h). 이때 상기 플랜지(700)의 잠금부시(708)에 형성되는 잠금부시 돌기(710)가 상기 잠금기구(300)에 형성되는 잠금부시홈(320)의 진입부(306)에 삽입되어 고정되도록 설치하게 된다.

이어서, 상기 플랜지(700)의 설치 방향과 동일한 방향으로 플랜지 멈춤판(800)을 삽입하여 상기 고정캡(500)의 타측에 형성된 볼트구멍(516)에 체결볼트(850)를 나사 체결하게 된다(i)(j).

마지막으로, 상기 고정캡(500) 및 잠금기구(300)에 차륜(200)을 장착하게 되 는데, 차륜(200)의 고정홈(208)에 고정캡(500)의 부시(512)가 슬라이딩되도록 방향을 일치시켜 삽입함과 더불어 차륜(200)의 연장부(202)에 형성된 슬라이딩부(206)에 상기 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)가 슬라이딩되도록 방향을 일치시켜 삽입하게 된다. 상기 차륜(200)의 슬라이딩부(206)와 상기 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)의 방향을 일치시키기 위해서는 상기 플랜지(700)를 차축(100)의 바깥쪽으로 밀어 상기 잠금기구(300)를 회전시켜 잠금상태를 해제한 상태에서 가능하게 된다. 차륜(200)의 슬라이딩부(206)를 따라 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)가 이동되게 되면 플랜지(700)를 가압하였던 힘을 제거하여 플랜지(700)가 압축스프링(600)에 의해 원래의 자리로 되돌아오도록 하게 되고, 이에 따라 잠금기구(300)가 회전하여 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)의 차륜(200)의 걸림편(312)간의 사이에 형성되는 걸림홈(210)에 안착되어 차륜(200)이 잠겨 고정 설치되게 된다.

본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축이 지상 궤간 변환 설비에 의하여 변환되는 과정을 설명한다.

우선, 상기한 지상 궤간 변환 설비는 도 11에 도시된 바와 같이, 표준궤(10) 또는 광궤(20) 등의 서로 다른 궤간을 갖는 선로를 이어주는 궤간변환구간에 설치되어, 점차적으로 궤간변환을 유도하기 위한 궤간변환레일(40)과 궤간변환레일(40)의 양측에 차륜(200)이 레일로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여 설치되는 가이드레일(30), 양 궤간변환레일(40)의 내측으로 철도차량의 철도차량용 궤간 가변 윤축을 작동시키기 위한 릴리스레일(50)을 구비하여 이루어진다.

(상태 1)

상기 고정캡(500)의 일측에서 연장된 부시(512)가 차륜(200)의 고정홈(208)에 삽입 고정되어 있고, 상기 플랜지(700)의 잠금부시(708)에 형성된 잠금부시 돌기(710)가 잠금기구(300)에 형성된 잠금부시홈(320)의 진입부(306)에 위치되어 있으며, 차륜(200)의 연장부(202)에 형성된 걸림편(212a, 212b)의 사이에 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)와 맞물려진 상태가 유지된다.

(상태 2)

상기 플랜지(700)가 릴리스레일(50)에 의해 압축스프링(600)의 탄성력을 극복하여 차륜(200) 방향으로 이동하게 되면서 플랜지(700)의 잠금부시(708)에 형성된 잠금부시 돌기(710)가 잠금기구(300)의 경사부(318)를 따라 이동하게 되어 잠금기구(300)가 회전하게 된다. 이때, 차륜(200)의 걸림홈(210)에 걸려있던 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)가 차륜(200)의 걸림홈(210)으로부터 점차 이격되어 슬라이딩부(206)까지 빠져 나오면서 차륜(200)이 좌우 이동이 가능한 상태가 된다.

(상태 3)

선로의 궤간이 줄어들게 됨에 따라 가이드 레일(30)의 작용으로 인해 차륜(200)이 축 중심방향으로 이동된다.

(상태 4)

철도차량이 궤간변환레일(40)을 지나 표준궤(10)로 진입하면 릴리스레일(50)의 궤간이 좁아지게 됨에 따라 작용력이 약해지게 되면 플랜지(700)가 압축스프링(600)의 탄성력에 의하여 축 중심방향으로 이동되게 되고, 플랜지(700)의 잠금부시 돌기(710)가 잠금기구(300)의 경사부(318)를 따라 이동되면서 잠금기구(300)를 회전시키게 되며, 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)가 차륜(200)의 걸림편(212a, 212b) 사이에 형성된 걸림홈(210)으로 이동되게 된다. 이어서, 플랜지(700)의 잠금부시 돌기(710)가 잠금기구(300)의 진입부(306)에 고정 위치되게 되면 잠금기구(300)가 회전 이동하지 못하게 됨에 따라 차륜(200)이 잠금기구(300)의 걸림돌기(308)에 의해 고정 지지되면서 표준궤(10)를 정상 주행하게 된다.

전술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형이 가능하다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 철도차량용 궤간 가변 윤축에 의하면, 고정캡에 스프링홀더를 억지끼움이나 용접 등으로 고정시키지 않고 체결볼트를 이용하여 차륜에 고정 결합되게 함으로써 플랜지나 스프링, 플랜지 잠금판 등의 부품을 교체하는 작업이 용이하도록 하는 효과가 있고, 이에 따라 유지보수시에 비용과 노력을 줄일 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 차륜의 궤간을 고정하기 위한 차륜 연장부의 외주면에 형성된 걸림편과 잠금기구에 형성된 걸림돌기를 이용하여 구조적으로 강도를 키울 수 있도록 되어 있기 때문에 차륜에 큰 하중이 걸리더라도 견고하게 차륜의 위치를 고정할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 플랜지의 잠금부시 돌기를 이용하여 잠금기구의 회전을 단속하도록 되어 있기 때문에 잠금기구에 형성되는 부시홈의 경사 각도를 원하는대로 조정하여 설계할 수 있게 하는 효과가 있다. 즉, 잠금기구에 형성되는 부시홈의 경사 각도를 처음에는 완만하다가 전진할수록 큰 각도로 하고 다시 완만하게 하면 차륜의 걸림편과 잠금기구의 걸림돌기가 풀리고 체결되는 초기 부분을 천천히 이루어지게 할 수 있어서 부드러운 작동이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은, 전술한 바와 같이 독특한 형상의 부품들을 이용하여 비교적 작은 부품으로 구조적 강성을 향상시키고 원활한 궤간 변경이 이루어지게 할 수 있는 효과가 있다. 이는 가변 궤간에서의 철도 운행에 있어서 유지보수 시 노력과 비용을 줄이면서 신뢰성있고 안정한 수송을 하는데 기여할 수 있게 되는 것이다.

Claims

철도차량용 궤간 가변 윤축시스템에 있어서,

차축 관통홀의 주연 일측부위로부터 돌출 연장되는 연장부가 형성되면서 서로 대향되게 상기 연장부의 길이방향으로 고정홈이 형성되는 차륜;

몸체의 일측에 상기 차륜의 고정홈에 대응되는 부시가 돌출 형성되면서 차축에 고정 결합되는 고정캡;

상기 고정캡의 둘레에 나사 체결되는 스프링홀더;

상기 고정캡 및 스프링홀더의 둘레에 설치되고, 축둘레 방향으로 회전됨에 의해 상기 차륜이 축방향으로 이동되는 경로를 단속하는 잠금기구;

축방향으로 이동하면서 지상 궤간 변환 설비에 의해 상기 잠금기구를 일측방향으로 회전시키고, 압축스프링의 탄성력에 의해 상기 잠금기구를 타측방향으로 회전시키는 플랜지; 및

상기 고정캡의 타측에 나사 체결되어 상기 플랜지의 이탈을 방지하는 플랜지 멈춤판;를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 1항에 있어서,

상기 차륜은,

상기 연장부의 외주면에 원주방향으로 하나 이상의 걸림편이 서로 평행하게 형성되되, 각 걸림편에는 등간격으로 상기 잠금기구의 걸림돌기가 슬라이딩되는 슬 라이딩부를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 2항에 있어서,

상기 잠금기구는,

원통형의 몸체로부터 길이방향으로 연장되는 연장부가 형성되되, 상기 연장부에는 상기 차륜의 슬라이딩부를 따라 슬라이딩되어 상기 걸림편에 고정되는 걸림돌기를 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 1항에 있어서,

상기 고정캡은,

몸체의 외주면에 상기 플랜지의 회전동작을 방지하는 고정키와 상기 잠금기구의 이탈을 방지하는 고정편을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 4항에 있어서,

상기 잠금기구에는 몸체와 연장부의 이음부위에 단턱부가 형성되고, 상기 단턱부에는 상기 고정캡의 고정편과 상호 작용하는 고정편 이동홈이 형성되어,

상기 잠금기구는 상기 고정캡의 고정편을 따라 이동한 후 상기 고정캡의 고정편과 고정키의 사이에 형성되는 슬라이딩부를 따라 회전 이동하여 상기 고정캡에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 4항에 있어서,

상기 스프링홀더는 상기 고정캡의 고정키를 따라 슬라이딩된 후 고정캡에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 1항에 있어서,

상기 잠금기구에는 상기 플랜지와 상호 작용을 위한 잠금부시 돌기홈이 형성되고,

상기 플랜지에는 내측에 고정캡 이동홀이 형성되는 원판 형상의 몸체에 돌출 형성되는 잠금부시가 형성되고, 상기 잠금부시에는 잠금부시 돌기가 형성되어,

상기 플랜지의 잠금부시 돌기가 상기 잠금기구의 잠금부시 돌기홈을 이동함에 따라 상기 잠금기구의 회전동작이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 7항에 있어서,

상기 스프링홀더에는 절곡된 연장부에 의해 요홈이 형성되어 압축스프링의 일측을 수용하고,

상기 플랜지에는 상기 고정캡 이동홀의 주연으로부터 연장된 내측 연장부와 상기 내측 연장부의 바깥으로 연장 형성된 외측 연장부에 의해 요홈이 형성되어 상기 압축스프링의 타측을 수용하도록 된 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.
제 1항에 있어서,

상기 압축스프링은 상기 스프링홀더와 플랜지에 형성된 요홈에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 궤간 가변 윤축.