KR101026289B1 - 커플러 너클 제조 방법 및 시스템 - Google Patents

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피.스코트 마우티노
조셉 엘. 가글리아르디노
마이클 디. 맥시너
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맥콘웨이 앤드 톨레이, 엘엘씨
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Abstract

철도 차량 커플러 너클 제조 방법은 상형 몰드부와 드래그 몰드부를 제공하는 단계를 포함한다. 상형 몰드부와 드래그 몰드부는 커플러 너클 몰드 공동의 적어도 부분적인 주위 경계를 형성하는 내벽을 갖는다. 이 방법은 상형 몰드부 또는 드래그 몰드부 내에 하나 또는 2개의 내부 코어를 위치시키는 단계를 포함한다. 하나 또는 2개의 내부 코어는 커플러 너클의 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된다. 이 방법은 상형 몰드부와 드래그 몰드부 사이의 하나 또는 2개의 내부 코어를 이용하여 상형 몰드부와 드래그 몰드부를 폐쇄시키는 단계 및 용융 합금을 이용하여 몰드 공동을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계를 포함하며, 상기 용융 합금을 충전 후 응고시켜서 커플러 너클을 형성한다.

Description

커플러 너클 제조 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING A COUPLER KNUCKLE}
본 발명은 일반적으로 철도 차량에 관한 것이며, 보다 상세하게는 커플러 너클을 제조하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
철도 차량의 커플러는 철도 차량의 각 단부에 배치되어 이러한 종류의 철도 차량의 일 단부가 인접하여 배치된 다른 철도 차량의 일 단부에 연결될 수 있게 한다. 이들 커플러 각각의 결합 가능한 부분은 철도 차량 분야에 너클로 공지되어 있다. 예를 들면, 철도 화물 차량의 커플러 너클은 U.S. 특허 제4,024,958호; 제4,206,849호; 제4,605,133호; 및 제5,582,307호에 개념이 개시된다.
너클의 파손은 연간 약 100,000건의 열차 분리 또는 하루에 약 275건의 분리의 원인이 된다. 대부분의 이들 분리는 열차가 정비 영역 밖에 있을 때 일어난다. 이 경우, 무게가 약 80 파운드일 수 있는 교체 너클은 길이가 25, 50 또는 100대의 철도 차량까지도 될 수 있는 열차의 길이의 적어도 일부분으로 운반되어야 한다. 파손된 커플러 너클의 수리는 노동 집약적일 수 있고, 때때로 매우 궂은 날씨에서 일어날 수 있으며, 열차를 지연시킬 수 있다.
일반적으로 커플러 너클은 몰드 및 3개의 코어를 사용하여 주강으로 제조된 다. 주조 프로세스 중에 몰드 및 몰드 내에 배치되는 3개의 코어와의 상호관계는 만족스러운 철도 화물 차량의 커플러 너클을 제조하는데 중요하다. 너클을 관통하는 금속의 내부 부정합 및 외부 부정합 중 하나 이상으로부터 다수의 너클이 파손된다. 주조 프로세스 중에 하나 이상의 코어가 이동되는 경우, 너클의 일부 벽이 다른 부분보다 더 얇아지게 되어 편향 하중이 발생하고 너클을 사용하는 동안 파손 위험을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 전술한 방법 및 시스템과 관련된 문제점 및 단점 중 적어도 일부를 감소시키거나 실질적으로 제거하는 커플러 너클을 제조하는 방법 및 시스템을 제공한다.
특정 실시예에 따르면, 철도 차량의 커플러 너클 제조 방법은 상형 몰드부(cope mold portion) 및 드래그 몰드부(drag mold portion)를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 상형 몰드부 및 드래그 몰드부는 커플러 너클의 몰드 공동의 주위 경계를 적어도 부분적으로 형성하는 내벽을 갖는다. 이 방법은 상기 상형 몰드부 또는 드래그 몰드부 내에 하나 또는 2개의 내부 코어를 위치시키는 단계를 포함한다. 상기 하나 또는 2개의 내부 코어는 상기 커플러 너클의 키드니 공동(kidney cavity), 핑거 공동(finger cavity), 및 피봇핀 공동(pivot pin cavity)을 형성하도록 구성된다. 이 방법은 상기 상형 몰드부와 드래그 몰드부 사이의 상기 하나 또는 2개의 내부 코어와 함께 상기 상형 몰드부와 드래그 몰드부를 폐쇄시키는 단계, 및 커플러 너클을 형성하도록 충전시킨 후 응고시키는 용융 합금으로 몰드 공동을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계를 포함한다.
하나 또는 2개의 내부 코어를 위치시키는 단계는 커플러 너클의 키드니 공동을 형성하도록 구성되는 키드니 부분, 커플러 너클의 핑거 공동을 형성하도록 구성되는 핑거 부분, 및 커플러 너클의 피봇핀 공동을 형성하도록 구성되는 피봇핀 부분을 포함하는 하나의 내부 코어를 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 하나 또는 2개의 내부 코어를 위치시키는 단계는 2개의 내부 코어를 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 2개의 내부 코어는 커플러 너클의 키드니 공동을 형성하도록 구성되는 키드니 부분을 포함하는 제 1 내부 코어와, 커플러 너클의 핑거 공동을 형성하도록 구성되는 핑거 부분 및 커플러 너클의 피봇핀 공동을 형성하도록 구성되는 피봇핀 부분을 포함하는 제 2 내부 코어를 포함할 수 있다. 하나 또는 2개의 내부 코어는 모래 수지(sand resin)를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 철도 차량의 커플러 너클을 제조하는 시스템은 상기 커플러 너클의 몰드 공동의 주위 경계를 적어도 부분적으로 형성하는 내벽을 갖는 드래그 몰드부와 상형 몰드부를 포함한다. 상기 시스템은 상형 몰드부 또는 드래그 몰드부 내에 위치되도록 구성되는 하나 또는 2개의 내부 코어를 포함한다. 상기 하나 또는 2개의 내부 코어는, 상기 상형 몰드부와 드래그 몰드부 사이의 상기 하나 또는 2개의 내부 코어를 이용하여 상기 상형 및 드래그 몰드부를 폐쇄시키는 단계, 용융 합금을 이용하여 상기 몰드 공동을 적어도 부분적으로 충전시키는 단계, 및 상기 커플러 너클을 형성하도록 충전한 후 상기 용융 합금을 응고시키는 단계에 따라 형성되는 커플러 너클 내에 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 철도 차량의 커플러 너클은 테일 섹션, 허브 섹션, 및 노우즈 섹션을 포함한다. 테일, 허브, 및 노우즈 섹션은 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 포함하는 내부 공동을 형성한다. 내부 공동은 커플러 너클을 제조하는 동안 하나 또는 2개의 내부 코어를 사용하여 형성된다.
기술적으로 유리한 특정 실시예는 너클 내에 내부 공동을 형성하기 위해 3개보다 적은 코어를 사용하여 커플러 너클을 제조하는 시스템 및 방법을 포함한다. 예를 들면, 너클 내에 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하는데 하나의 코어가 사용될 수 있다. 따라서, 주조중에 이동하는 코어가 더 적기 때문에 더 튼튼하고 보다 효율적인 너클이 제조된다. 또한, 3개의 분리된 코어를 상형 몰드부 및 드래그 몰드부 내에 적소에 유지시키는데 못 및 코어 받침 중 하나 이상이 사용될 필요가 없으므로, 커플러 너클을 제조하는데 더 적은 재료가 요구된다. 또한, 더 적은 코어가 주조를 위해 몰드 공동 내에 위치되어야 하기 때문에 너클의 제조 프로세스에 시간과 노동력이 더 적게 들 수 있다.
하기의 도면, 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 다른 기술적 이점이 당업자에게 용이하게 명백해질 것이다. 또한, 특정한 이점이 상기에 열거되었지만, 다양한 실시예가 열거된 이점의 전체 또는 일부를 포함하거나 열거된 이점을 전혀 포함하지 않을 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 이점을 보다 충분히 이해하기 위해, 하기의 상세한 설명이 첨부 도면과 함께 참조된다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 예시적 커플러 너클(10)의 평면도를 도시하고,
도 2는 도 1의 커플러 너클의 등각 투상도이며,
도 3은 도 1의 커플러 너클의 다른 등각 투상도이며,
도 4는 커플러 너클 주조 프로세스에 사용되는 키드니 코어, 핑거 코어 및 피봇핀 코어를 도시하며,
도 5는 특정 실시예에 따른 커플러 너클의 내부 공동을 형성하기 위해 제조 프로세스에 사용될 수 있는 단일 코어를 도시하며,
도 6은 다른 실시예에 따른 커플러 너클의 내부 공동을 형성하기 위해 제조 프로세스에 사용될 수 있는 다른 단일한 코어를 도시하며,
도 7은 특정 실시예에 따라 제조되는 커플러 너클의 저면부를 도시하며,
도 8은 다른 실시예에 따른 커플러 너클의 내부 공동을 형성하기 위해 제조 프로세스에 사용될 수 있는 다른 단일한 코어를 도시하며,
도 9는 특정 실시예에 따른 커플러 너클 제조 조립체의 개략도이며,
도 10은 특정 실시예에 따른 철도 차량의 커플러 너클을 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1은 특정 실시예에 따른 예시적인 커플러 너클(10)의 평면도이다. 커플러 너클(10)은 테일 섹션(20), 허브 섹션(30), 및 정면 섹션(18)을 포함한다. 허 브 섹션(30)은 내부에 형성된 피봇핀 홀(14)을 포함하는데, 피봇핀 홀(14)은 철도 차량에 연결하기 위한 커플러에 너클(10)을 피봇 연결시키기 위해 피봇핀을 수용하도록 형성된다. 피봇핀 홀(14)은 일반적으로 원통형인 측벽을 가질 수 있으며, 중간 영역이 없는 측벽을 가질 수 있다. 또한, 커플러 너클(10)은 완충 견부(16), 테일 정지부(21), 견인 러그(26), 고정 벽(36), 스로트(38), 및 힐(44)을 포함한다.
정면 섹션(18)은 노우즈 섹션(22)을 포함하며, 노우즈 섹션은 노우즈 섹션(22)의 단부 영역에 형성된 일반적으로 원통형인 플래그 개구(24)를 포함한다. 견인면 부분(28)은 노우즈 섹션(22)으로부터 내측으로 배치된다. 견인면 부분(28)의 적어도 일부분은 지지면 영역(12)을 포함하며, 지지면 영역(12)은 철도 차량을 함께 연결시킬 수 있도록 인접한 철도 차량의 커플러 너클의 유사한 표면을 지지한다.
도 2 및 도 3은 도 1의 예시적인 커플러 너클(10)의 등각 투상도이다. 테일 섹션(20), 노우즈 섹션(22), 견인 러그(26), 허브 섹션(30), 지지면(12), 피봇핀 홀(14), 플래그 개구(24), 견인면 부분(28), 고정 벽(36), 및 스로트(38)가 도 2 및 도 3 중 하나 이상에서 명백하다. 테일 섹션(20)은 개구(35)를 포함한다. 또한, 도시된 실시예는 핀 보호부(15)를 포함하여 너클을 사용하는 동안 피봇핀을 보호한다.
커플러 너클은 다양한 공동을 포함하며, 이들 공동은 표준 커플러 제조 위원회에 의해 명시된 바와 같은 표준 사양에 부합한다. 주조 게이지가 규정된 방식으 로 커플러 너클에 사용되도록 설계되어, 너클의 특정 치수가 허용 가능한 편차 또는 공차 범위 내에 드는 것을 검증한다. 게이지는 모든 제조업자들의 너클의 균일성을 보증하는 주요 역할을 한다. 한 열차에서 다른 열차로 갈아탈 때 작동하는 철도 차량은 커플러와, 다른 조립 부품과 안전하게 결합될 수 있는 다른 견인 시스템 부품을 갖추도록 요구된다.
커플러 너클이 표준 사양에 부합하도록 제조될 수 있는 한가지 방법은 강 또는 다른 합금을 이용한 주조 프로세스이다. 통상적으로 주조 프로세스는 커플러 내에 적합한 공동을 형성하는데 도움이 되는 3개 이상의 코어를 사용하는 단계를 포함한다. 통상적으로 이들 코어는 수지 또는 경화 모래로 제조된다. 이들 3개의 코어는 때때로 키드니 코어, 핑거 코어, 및 피봇핀 코어로 지칭된다.
상세하게, 커플러 너클은 상형 섹션과 드래그 섹션 사이에서 주조 박스 내의 몰드 공동 내에서 제조된다. 몰드 공동의 내부 경계 벽을 형성하는데 생사(green sand)와 같은 모래가 사용된다. 몰드 공동은 패턴을 사용하여 형성될 수 있으며, 용융 합금이 몰드 공동으로 들어갈 수 있도록 하는 탕구계(gating system)를 포함할 수 있다.
도 4는 너클 내에 적합한 공동을 형성하기 위해 커플러 너클 주조 프로세스에 사용되는 키드니 코어(50), 핑거 코어(60), 및 피봇핀 코어(70)를 도시한다. 당업자는 키드니 코어, 핑거 코어, 및 피봇핀 코어를 다른 이름으로 지칭할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 당업자는 본 명세서에 설명된 키드니 코어를 견인 러그 코어로 지칭할 수 있으며, 본 명세서에 설명된 핑거 코어를 정면 코어로 지칭할 수 있다. 특정 실시예가 키드니 코어, 핑거 코어, 및 피봇핀 코어, 또는 하기에 설명되는 코어부에 의해 형성되는 이들 내부 공동과 유사하도록 형성되는 내부 공동을 갖는 모든 너클에 적용됨이 이해되어야 한다.
키드니 코어(50)는 커플러 너클의 스로트 부분에 공동을 형성한다. 키드니 코어(50)는 너클에 개구(35)를 형성하는 후방 러그 또는 돌출부(52)를 포함한다. 키드니 코어(50)는 중앙 본체부(54) 및 중앙 본체부(54)로부터 상부 및 하부로 연장되는 상부 돌출부(56)와 하부 돌출부(58)를 포함한다.
핑거 코어(60)는, 플래그 개구(24)에서 시작되며 커플러 너클을 통해 연장되는 개구를 형성한다. 핑거 코어(60)는 상부 돌출부(64)와 하부 돌출부(66) 사이에 샤프트(62)를 포함한다. 상부 돌출부(64)는 너클에 플래그 개구(24)를 형성한다. 핑거 코어(60)는 너클을 주조하기 위해 너클 몰드 내부에 배치될 때 피봇핀 코어(70)를 향해 연장되는 연장부(63)를 더 포함한다. 핑거 코어(60)는, 너클이 더 적은 금속으로 형성되어 더 가볍지만 내부 강도를 여전히 유지할 수 있도록, 너클 내에 개구를 형성하는 리브부(65)를 더 포함한다.
피봇핀 코어(70)는 대체로 원통형 형상을 가지며, 피봇핀을 삽입하여 너클을 커플러에 연결시키도록 커플러 너클 내에 공동을 형성한다. 피봇핀 코어(70)는 피봇 코어 샤프트(76)에 의해 연결되는 상부(72)와 바닥부(74)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 피봇핀 코어(70)는 커플러 너클의 피봇핀 공동 내에 확대된 공극을 초래하는 확대부(78)를 포함한다.
도시된 코어의 일부분은 주조 커플러 너클에 의해 둘러싸이지 않는 코어 프 린트를 포함할 수 있다. 예를 들면 피봇핀 코어(70)의 확대된 바닥부(74)와 확대된 상부(72)의 적어도 일부분은 주조 너클에 대한 외부가 될 수 있어서, 너클의 내부 공동을 형성하지 않을 수 있다.
커플러 너클의 통상적인 제조 프로세스에서, 이들 코어는 몰드 공동 내부에 배치된다. 이들 코어는 드래그 부분의 상부에 상형 부분을 배치함으로써 몰드 조립체를 폐쇄시키기 전에 드래그 부분 내에 배치될 수 있다. 일부 경우, 이들 코어는 못 및 모따기부와 같이 다양한 도구를 사용하여 상형 섹션 및 드래그 섹션 중 하나 이상에 서로 연결된다. 코어가 적소에 놓이면, 상형 몰드부와 드래그 몰드부는 결합되어 이들 몰드부의 분리 라인을 따라 폐쇄된다. 공동은 상형 부분과 드래그 부분 사이의 비어 있는 모든 공간을 차지하며, 용융 합금과 코어로 채워질 수 있다. 응고된 후에, 코어 몰드부와 드래그 몰드부가 분리되고, 주물이 비워져 코어 및 코어의 출구가 주물 내의 지정된 개구로부터 분리되게 된다.
너클의 내부 공동을 형성하기 위해 3개의 분리된 코어를 사용하여 커플러 너클을 제조하면, 3개의 분리된 코어가 서로에 대해 이동되어 부적절하거나 바람직하지 않은 두께로 된 내부 너클 벽을 초래할 수 있다. 이로 인해 너클의 사용 중에 하중이 편향되고 고장 위험이 증가될 수 있다.
따라서, 너클의 내부 공동을 형성하기 위해 3개보다 적은 개수의 코어를 사용하여 커플러 너클을 제조하기 위한 특정한 실시예가 제공된다. 도 5는 특정 실시예에 따라 이러한 제조 프로세스에 사용될 수 있는 단일한 코어(80)를 도시한다. 코어(80)는 키드니 부분(90), 피봇핀 부분(100), 및 핑거 부분(110)을 포함하며, 이들 부분은 통상적으로 커플러 너클 제조 프로세스에 사용되는 분리된 키드니 코어, 피봇핀 코어, 및 핑거 코어에 의해 형성되는 부분과 유사한 내부 커플러 너클 공동을 형성한다. 도시된 바와 같이, 키드니 부분(90), 피봇핀 부분(100) 및 핑거 부분(110)은 단일한 코어를 형성하도록 서로 연결된다. 본 명세서에서 설명되는 단일한 코어는 복수의 단편을 서로 접착시켜 코어를 형성하는 것과 같이, 임의의 적합한 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 일부 경우, 이렇게 서로 접착된 단편은 분리된 키드니 부분, 피봇핀 부분 및 핑거 부분의 코어를 포함할 수 있다.
단일한 코어를 사용하면 커플러 너클의 강도 및 효율이 증가한다. 주조 프로세스시 더 적은 내부 코어가 주변에서 이동되기 때문에, 너클의 내부 공동 및 벽이 더 적합한 두께가 될 가능성이 크다. 또한, 커플러 너클을 제조하는데 더 적은 재료가 요구되는데, 이는 상형 몰드 섹션 및 드래그 몰드 섹션 내에서 3개의 분리된 코어를 적소에 유지시키는데 못 및 코어 받침 중 하나 이상이 불필요할 것이기 때문이다.
코어(80)의 키드니 부분(90)은 너클에 개구(35)를 형성하도록 돌출부(92)를 포함한다. 키드니 부분(90)은 중앙 본체부(94) 및 중앙 본체부(94)로부터 상부 및 하부로 연장되는 상부 돌출부(96)와 하부 돌출부(98)를 더 포함한다. 특정 실시예는 키드니 부분 및 임의의 다른 부분 상에 상부 및 하부 돌출부를 포함하지 않을 수 있다.
코어(80)의 피봇핀 부분(100)은 피봇 코어 샤프트(106)에 의해 연결되는 상부(102)와 바닥부(104)를 포함한다. 피봇핀 부분(100)은 확대부(108)를 더 포함한 다. 도시된 실시예에서, 피봇핀 부분(100)은 코어(80)로 제조된 최종 주조 너클에 의해 둘러싸이지 않는 연장부를 포함할 수 있는 코어 프린트(103, 105)를 더 포함한다. 코어(80)의 핑거 부분(110)은 상부 코어 프린트(114)와 하부 코어 프린트(116) 사이의 샤프트(112)와, 대략 피봇핀 부분(100)을 향해 연장되는 연장부(113)를 포함한다.
특정 실시예는 임의의 특정한 위치로부터 연장되는 임의의 개수의 코어 프린트를 갖는 코어를 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 이러한 코어 프린트는 너클이 코어 둘레에 최종적으로 주조될 때 너클에 대한 내부에 있지 않은 부분을 포함할 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 커플러 너클의 제조 프로세스에 사용되는 단일 코어(120)를 도시한다. 코어(120)는 핑거 부분(122), 피봇핀 부분(124) 및 키드니 부분(126)을 포함하며, 이들 부분은 너클 제조 프로세스시 분리된 핑거 코어, 피봇핀 코어, 및 키드니 코어에 의해 통상적으로 형성되는 것과 유사한 내부 공동을 형성한다. 핑거 부분(122)은 도시된 실시예에서 상부 코어 프린트와 하부 코어 프린트를 포함한다.
코어의 핑거 부분, 피봇핀 부분, 및 키드니 부분 각각은 각각의 공동을 형성하는 것으로 본 명세서에 설명되지만, 이들 각각의 공동은 제조 프로세스시 단일한 코어가 사용될 수 있기 때문에 실제로 단일한 공동이 될 수 있음(즉, 공동이 서로 연결될 수 있음)이 이해되어야 한다. 예를 들면, 커플러 너클의 주조 프로세스시 사용되는 단일한 코어는 너클 내에 하나의 큰 공동을 형성할 수 있으며, 하나의 큰 공동은 키드니 공동 부분, 피봇핀 공동 부분, 및 핑거 공동 부분을 포함할 수 있고, 이들 각각의 공동 부분은 본 명세서에서 각각의 공동으로 지칭될 수 있다.
특정 실시예에서, 커플러 너클을 제조하는데 2개의 내부 코어가 사용될 수 있는데, 제 1 코어는 키드니 코어 또는 피봇핀 코어 또는 핑거 코어와 대응하며, 다른 하나의 코어는 제 1 코어에 사용되지 않은 키드니 코어, 피봇핀 코어, 및 핑거 코어 중 다른 2개의 결합과 대응한다. 예를 들면, 커플러 너클은 전술한 단일한 코어(80, 120)를 형성하기 위해 키드니 코어, 피봇핀 코어, 및 핑거 코어가 결합되는 것과 유사한 방식으로, 통상적인 키드니 코어, 및 피봇핀 부분과 핑거 부분을 갖는 하나의 코어로 피봇핀 코어와 핑거 코어를 결합시키는 다른 코어를 이용하여 제조될 수 있다. 다른 예시에서, 커플러 너클은 통상적인 핑거 코어, 및 피봇핀 부분과 키드니 부분을 갖는 하나의 코어로 피봇핀 코어와 키드니 코어를 결합시키는 다른 코어를 이용하여 제조될 수 있다.
도 7은 특정 실시예에 따라 단일한 코어를 사용하여 제조되는 커플러 너클(150)의 바닥부를 도시한다. 커플러 너클(150)은 전술한 코어(120)와 유사한 키드니 부분, 피봇핀 부분, 및 핑거 부분을 포함하는 단일한 코어를 사용하여 제조된다. 커플러 너클(150)은 제조 프로세스시 사용되는 코어의 키드니 부분에 의해 형성되는 키드니 공동(155), 제조시 사용되는 코어의 피봇핀 부분에 의해 형성되는 피봇핀 공동, 및 제조시 사용되는 코어의 핑거 부분에 의해 형성되는 핑거 공동(165, 170)을 포함한다. 키드니 공동(155)은 도 2에서 너클(10)의 개구(35)에 대응할 수 있는 너클의 개구(157)를 포함한다. 개구(157)는 코어(80)의 키드니 부 분(90)의 돌출부(92)와 유사한, 제조 코어의 키드니 부분의 돌출부에 의해 형성될 수 있다. 핑거 공동(170)은 코어(80)의 핑거 부분(110)의 샤프트(112)와 유사한, 제조 코어의 핑거 부분의 샤프트에 의해 형성되는 공동에 대응할 수 있다. 핑거 공동(165)은 코어(80)의 핑거 부분(110)의 연장부(113)와 유사한, 제조 코어의 핑거 부분의 연장부에 의해 형성되는 공동에 대응할 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따라 커플러 너클의 제조 프로세스시 사용되는 단일한 코어(180)를 도시한다. 코어(180)는 너클 제조 프로세스시 분리된 핑거 코어, 피봇핀 코어 및 키드니 코어에 의해 통상적으로 형성된 것과 유사한 내부 공동을 형성하는 핑거 부분(182), 피봇핀 부분(184), 및 키드니 부분(186)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 키드니 부분(186)은 코어(80)의 키드니 부분(90)의 돌출부(92)와 유사한 돌출부를 포함하지 않는다. 따라서, 코어(180)에 의해 형성된 너클은 너클(150)의 개구(157) 또는 너클(10)의 개구(35)와 유사한 개구를 태일 섹션 외부에 포함하지 않을 수 있다.
또한, 피봇핀 부분(184)은 허브 섹션(188a, 188b)을 포함한다. 허브 섹션은 너클의 일부분을 만드는데 사용되는 확대된 섹션이다. 허브 섹션(188) 각각은 각각의 홈(190)을 포함하여, 너클 사용중에 피봇핀의 보호를 돕기 위해 너클상에 핀 보호부를 형성한다. 이러한 핀 보호부는 너클(10)의 핀 보호부(15)와 유사할 수 있다.
도시된 실시예는 너클의 테일 섹션에 개구를 형성하기 위해 돌출부를 갖지 않는 키드니 부분과, 허브 섹션을 갖는 피봇핀 부분을 포함하지만, 다른 실시예는 허브 섹션과 같이 이들 요소를 포함하지 않거나 특정 실시예에 대해 상기 논의된 바와 같은 키드니 부분의 돌출부를 포함할 수 있다.
도 9는 특정 실시예에 따른 커플러 너클 제조 조립체(200)의 개략도이다. 너클 제조 조립체(200)는 상형 몰드 섹션(210), 커플러 너클의 상부 섹션(220), 제조 프로세스시 사용되는 단일한 코어(230), 커플러 너클의 하부 섹션(240), 및 드래그 몰드 섹션(250)을 포함한다.
상형 몰드 섹션(210) 및 드래그 몰드 섹션(250)은 몰드 공동(212, 252)을 각각 포함하며, 커플러 너클을 주조할 수 있도록 이러한 몰드 공동 내부로 용융 합금이 부어진다. 몰드 공동(212, 252)은 상형 및 드래그 몰드 섹션(210, 250)을 사용하여 제조될 커플러 너클의 희망하는 외부 표면에 대응하도록 형성된다. 코어(130)는 전술한 바와 같이, 커플러 너클 내에 대응하는 공동을 형성하도록 핑거 부분, 피봇핀 부분, 및 키드니 부분을 포함한다.
도 10은 특정 실시예에 따른 철도 차량의 커플러 너클을 제조하는 방법을 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 상형 및 드래그 몰드부가 제공되는 단계에서 시작된다. 상형 및 드래그 몰드부는 각각 패턴을 사용하여 모래로 형성되거나, 커플러 너클의 몰드 공동의 주위 경계를 적어도 부분적으로 형성하는 내벽을 포함할 수 있다. 몰드 공동은 상형 및 드래그 몰드부를 사용하여 주조될 커플러 너클의 희망 형상 및 형태와 대응한다.
단계 302에서는 하나 또는 2개의 내부 코어가 상형 몰드부 또는 드래그 몰드부 내에 위치된다. 하나 또는 2개의 내부 코어는 커플러 너클 내에 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된다. 예를 들면, 각각 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하는 키드니 부분, 핑거 부분, 및 피봇핀 부분을 포함하는 단일한 코어가 사용될 수 있다. 단일한 코어가 사용될 수 있기 때문에, 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동은 실제로 하나의 연속적인 공간을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 조합되어 내부 커플러 너클 공동을 형성하도록 키드니 부분, 핑거 부분, 및 피봇핀 부분을 포함하는 2개의 코어가 사용될 수 있다.
단계 304에서 상형 및 드래그 몰드부는 임의의 적합한 기계장치를 사용하여 상형 및 드래그 몰드부 사이의 하나 또는 2개의 내부 코어와 함께 폐쇄된다. 단계 306에서 하나 또는 2개의 내부 코어를 포함하는 몰드 공동은 임의의 적합한 기계장치를 사용하여, 커플러 너클을 형성하도록 응고되는 용융 합금으로 적어도 부분적으로 충전된다.
도 10에 도시된 단계들 중 일부는 해당되는 경우 조합, 수정, 또는 삭제될 수 있으며, 추가의 단계가 흐름도에 추가될 수도 있다. 또한, 단계들은 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 임의의 적합한 순서로 실행될 수 있다.
본 명세서에는 키드니 코어, 피봇핀 코어, 및 핑거 코어에 대응하는 키드니 부분, 피봇핀 부분, 및 핑거 부분을 포함하는 특정한 코어가 도시되고 설명되지만, 다른 실시예는 이들 도시되고 설명된 것과 상이한 형상 및 형태를 갖지만 필수적인 커플러 너클의 세부사항에 따르는 키드니 부분, 피봇핀 부분, 및 핑거 부분을 갖는 코어로 제조되는 커플러 너클을 포함할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서 핑 거 부분은 본 명세서에 도시된 핑거 부분과 상이한 개수의 리브 부분을 가질 수 있다. 특정 실시예에 따라 제조시 사용되는 다른 코어는 추가의 차이점을 포함할 수 있다.
본 명세서에서는 커플러 너클의 제조 프로세스시 사용되는 특정한 내부 코어가 논의되었지만, 커플러 너클은 적합하거나 바람직한 형태의 베어링 표면과 같은, 커플러 너클상의 특정한 외부 표면을 형성하는 것을 돕는 코어와 같이, 다른 외부 코어로 제조될 수 있음이 이해되어야 한다.
특정 실시예에 따라 제조된 커플러 너클은 내부에 하나 또는 2개의 내부 코어를 사용하여 형성된 커플러 너클 주물이 일체화된 철도 차량의 화물차 커플러(미도시)의 조합으로 제공될 수 있다. 또한, 너클은 기존의 철도 차량의 화물차 커플러(미도시)에 적합하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예를 참조로 상세히 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명에 대한 다양한 변형, 대체, 및 대안이 이루어질 수 있음이 이해되어야 한다. 본 발명은 제조 프로세스시 사용되는 하나 이상의 내부 코어의 형상, 구성 및 배치와 커플러 너클의 제조 프로세스에 대한 탁월한 유연성을 기대한다.
당업자는 다수의 다른 변형, 대체, 변화, 대안, 및 수정을 구현할 수 있으며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주 내에 속하는 바와 같은 모든 변형, 대체, 변화, 대안, 및 수정을 포함할 것이다.

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  20. 철도 차량의 커플러 너클로서,
    키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 포함하는 내부 공동을 형성하는 테일 섹션, 허브 섹션, 및 노우즈 섹션을 포함하며,
    상기 내부 공동이 상기 커플러 너클의 제조 중에 하나 또는 2개의 내부 코어를 사용하여 형성되는
    철도 차량의 커플러 너클.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분,
    상기 커플러 너클의 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어는 2개의 내부 코어인
    철도 차량의 커플러 너클.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분을 포함하는 제 1 내부 코어, 및
    제 2 내부 코어를 포함하며, 상기 제 2 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분을 포함하는 제 1 내부 코어, 및
    제 2 내부 코어를 포함하며, 상기 제 2 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어가 하나의 코어를 포함하며, 상기 하나의 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 키드니 공동, 상기 핑거 공동, 및 상기 피봇핀 공동이 서로 결합되는
    철도 차량의 커플러 너클.
  27. 제 20 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어가 모래 수지를 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클.
  28. 철도 차량의 커플러 너클을 제조하는 장치로서,
    커플러 너클의 몰드 공동의 주위 경계를 형성하는 내벽을 갖는 상형 몰드부와 드래그 몰드부,
    상기 상형 몰드부 또는 상기 드래그 몰드부 내에 위치되도록 구성되는 하나 또는 2개의 내부 코어를 포함하며, 상기 하나 또는 2개의 내부 코어가,
    상기 상형 몰드부와 상기 드래그 몰드부 사이의 상기 하나 또는 2개의 내부 코어와 함께 상기 상형 몰드부와 상기 드래그 몰드부를 폐쇄시키고,
    상기 몰드 공동을 용융 합금으로 충전시키며,
    상기 용융 합금을 상기 커플러 너클을 형성하도록 충전시킨 후 응고시켜서 형성되는 커플러 너클 내에 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하도록 구성되는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 장치.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어는 2개의 내부 코어인
    철도 차량의 커플러 너클 제조 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분을 포함하는 제 1 내부 코어, 및
    제 2 내부 코어를 포함하며, 상기 제 2 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분을 포함하는 제 1 내부 코어, 및
    제 2 내부 코어를 포함하며, 상기 제 2 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 장치.
  33. 제 28 항에 있어서,
    상기 하나 또는 2개의 내부 코어가 모래 수지를 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 장치.
  34. 철도 차량의 커플러 너클을 제조하는 방법으로서,
    커플러 너클의 몰드 공동의 주위 경계를 형성하는 내벽을 갖는 상형 몰드부와 드래그 몰드부를 제공하는 단계,
    커플러 너클 내에 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하도록 구성되는 2개의 내부 코어를 상기 상형 몰드부 또는 상기 드래그 몰드부 내부에 위치시키는 단계,
    상기 상형 몰드부와 상기 드래그 몰드부 사이의 상기 2개의 내부 코어와 함께 상기 상형 몰드부와 상기 드래그 몰드부를 폐쇄시키는 단계, 및
    상기 커플러 너클을 형성하도록 충전시킨 후 응고시키는 용융 합금으로 상기 몰드 공동을 충전시키는 단계를 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분을 포함하는 제 1 내부 코어, 및
    제 2 내부 코어를 포함하며, 상기 제 2 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 방법.
  36. 제 34 항에 있어서,
    상기 2개의 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분을 포함하는 제 1 내부 코어, 및
    제 2 내부 코어를 포함하며, 상기 제 2 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 방법.
  37. 철도 차량의 커플러 너클을 제조하는 방법에 있어서,
    커플러 너클의 몰드 공동의 주위 경계를 형성하는 내벽을 갖는 상형 몰드부와 드래그 몰드부를 제공하는 단계,
    커플러 너클 내에 키드니 공동, 핑거 공동, 및 피봇핀 공동을 형성하도록 구성되는 하나의 내부 코어를 상기 상형 몰드부 또는 상기 드래그 몰드부 내부에 위치시키는 단계,
    상기 상형 몰드부와 상기 드래그 몰드부 사이의 상기 하나의 내부 코어와 함께 상기 상형 몰드부와 상기 드래그 몰드부를 폐쇄시키는 단계, 및
    상기 커플러 너클을 형성하도록 충전시킨 후 응고시키는 용융 합금으로 상기 몰드 공동을 충전시키는 단계를 포함하며,
    상기 내부 코어가,
    상기 커플러 너클의 상기 키드니 공동을 형성하도록 구성된 키드니 부분,
    상기 커플러 너클의 상기 핑거 공동을 형성하도록 구성된 핑거 부분, 및
    상기 커플러 너클의 상기 피봇핀 공동을 형성하도록 구성된 피봇핀 부분을 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 하나의 내부 코어가 모래 수지를 포함하는
    철도 차량의 커플러 너클 제조 방법.
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