KR101372439B1 - 철도 차량용 경량 대차 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대차 프레임을 형성할 때, 용접 결합을 최소화하여 용접에 의한 잔류응력을 줄여줌으로써, 잔류응력에 의한 응력집중으로 결합부위가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 높여주며, 그 구조를 단순하게 하여 조립을 용이하게 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 파이프 형상으로 형성되는 사이드 프레임과, 상기 사이드 프레임의 양측 단부에는 저널박스가 설치되고, 양측 저널 박스 사이에 구비되는 종축 지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

철도 차량용 경량 대차 프레임{lightweight bogie frame for railway vehicle}

본 발명은 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대차 프레임을 형성할 때, 용접 결합을 최소화하여 용접에 의한 잔류응력을 줄여줌으로써, 잔류응력에 의한 응력집중으로 결합부위가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 높여주며, 그 구조를 단순하게 하여 조립을 용이하게 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량의 하부에 설치되는 대차는 차륜이 장착됨과 더불어 차량 몸체와 연결되어 차량 몸체를 지지하는 대차프레임이 구비되는 바, 이 대차프레임에는 상기 차륜을 제동하기 위한 제동장치와 현가장치 및 이들과 관련된 여러 가지 구성품이 장착되게 된다.

그 일 예로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 한국공개실용신안 제20-2000-0013658호의 종래 기술에 기재된 기술이 있는데, 기술적 특징은 대차프레임은 차륜(30)이 장착된 차축(31)과 평행하도록 대차의 중심을 가로지르는 가로프레임(10)과, 이 가로프레임(10)의 양단과 중심부에서 결합하여 가로프레임(10)과 직교하는 측면프레임(20)으로 이루어지되, 상기 가로프레임(10)은 그 중심부에서 볼트(15)로 결합된 주강구조로 된 중심피봇(11)과, 역시 이 중심부 부근에 경사지게 설치되어 차륜(30)을 제동하는 제동레버(12)와, 이 제동레버(12)를 작동하기 위한 푸시로드 및 이 푸시로드의 앞뒤이동을 위하여 가로프레임(10) 중심부의 하부에 형성된 관통구멍(14)을 갖추는 한편, 상기 측면프레임(20)은 그 양단 부근에서 차륜 현가장치인 스프링박스(21)와 용접결합되어 있고, 측면프레임(20)의 중심부에는 상기 가로프레임(10)의 양단이 끼워져 용접결합되게 된다.

그러나, 상기와 같은 용접구조로 이루어진 종래의 일반적인 대차프레임은 그 용접구조로 인해 단품의 수가 증가하여 제작공정이 복잡하고 난해할 뿐만 아니라, 용접에 의해 서로 결합되는 결합부에는 잔류응력에 의해 응력집중이 발생하여, 이러한 응력집중이 장기화될 경우 결합부에 균열 및 파손이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대차 프레임을 구성하는 사이드 프레임을 파이프 형상으로 형성하고, 사이드 프레임의 양측 단부에 차륜이 설치되는 윤축이 안착되는 윤축 안착부를 형성하여, 용접 방법을 사용하지 않고도 윤축을 설치할 수 있어, 그 구조를 단순하게 하여 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라, 용접을 최소화 함으로써, 용접부에 발생하는 잔류응력을 줄여줄 수 있어 내구성을 높여주는 철도 차량용 경량 대차 프레임을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 사이드 프레임의 양측 단부에 형성되는 윤축 안착부에 윤축을 고정할 때, 양측 차륜 사이에 저널박스를 구비하고, 저널박스에 설치된 베어링에 의해 윤축이 회전할 수 있게 하며, 상기 저널박스의 형상을 사이드 프레임의 단부에 형성되는 윤축 안착부의 형상에 대응되도록 형성하고 일측에 삽입공을 형성하여, 마주보는 저널박스의 삽입공에 파이프 형상의 종축 지지대의 양측 단부를 삽입하여 고정함으로써, 윤축이 흔들리지 않고 견고하게 고정될 수 있는 철도 차량용 경량 대차 프레임을 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

파이프 형상으로 형성되는 사이드 프레임과, 상기 사이드 프레임의 양측 단부에는 저널박스가 설치되고, 양측 저널 박스 사이에 구비되는 종축 지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 저널박스는 사이드 프레임의 양측에 절곡 형성되는 윤축 안착부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리과, 상기 사이드 프레임과 종축 지지대는 상하로 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 종축 지지대는 저널 박스의 측면에 형성되는 삽입공에 삽입 결합되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 저널박스에는 윤축이 결합 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이드 프레임은 중심부에는 볼스터가 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 사이드 프레임은 상부로 볼록하게 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 사이드 프레임과 종축 지지대는 연결부재를 사용하여 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 대차 프레임을 구성하는 사이드 프레임을 파이프 형상으로 형성하고, 사이드 프레임의 양측 단부에 차륜이 설치되는 윤축이 안착되는 윤축 안착부를 형성하여, 용접 방법을 사용하지 않고도 윤축을 설치할 수 있어, 그 구조를 단순하게 하여 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라, 용접을 최소화 함으로써, 용접부에 발생하는 잔류응력을 줄여줄 수 있어 내구성을 높여주는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 사이드 프레임의 양측 단부에 형성되는 윤축 안착부에 윤축을 고정할 때, 양측 차륜 사이에 저널박스를 구비하고, 저널박스에 설치된 베어링에 의해 윤축이 회전할 수 있게 하며, 상기 저널박스의 형상을 사이드 프레임의 단부에 형성되는 윤축 안착부의 형상에 대응되도록 형성하고 일측에 삽입공을 형성하여, 마주보는 저널박스의 삽입공에 파이프 형상의 종축 지지대의 양측 단부를 삽입하여 고정함으로써, 윤축이 흔들리지 않고 견고하게 고정될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 대차 프레임의 평면도이다.
도 2는 종래의 대차 프레임의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 측면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 연결부재의 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도 차량용 경량 대차 프레임의 단면도이다.

본 발명은 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것으로 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 구성은 측부를 형성하는 사이드 프레임(100)과 상기 사이드 프레임(100)을 연결하되, 차체의 하부와 연결되는 볼스터(300)로 이루어진다.

여기서, 상기 사이드 프레임(100)은 파이프 형상으로 전체가 일체로 형성되어 종래와 같이 다양한 구성품을 사용하지 않으므로, 제조가 용이할 뿐만 아니라 각각의 부품을 용접으로 결합하지 않음으로써, 용접부위에 생성되는 잔류 응력이 발생되지 않게 되어 장시간 사용하여도 쉽게 파손되지 않아 내구성이 우수한 구조물을 제공하게 된다.

그리고, 상기 사이드 프레임(100)은 양측을 볼스터(300)로 연결 결합하게 되는데, 상기 사이드 프레임(100)과 볼스터(300)는 볼트 등을 이용하여 직접 결합할 수도 있고, 최소한의 부위만 용접에 의해 결합할 수 있는데, 이러한 구성을 본발명의 분야의 기술자에게는 일반적인 구성이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

한편, 상기 사이드 프레임(100)은 파이프 형상으로 일체로 형성되는데, 양측 단부에는 윤축 안착부(110)가 형성되어 차륜(430)과 차축(440)이 구비되는 윤축(400)이 설치되게 된다.

여기서, 상기 윤축 안착부(110)는 사이드 프레임(100)의 단부가 절곡되어 형성되게 되는데, 사이드 프레임(100)의 양측 단부가 하부로 절곡된 후, 다시 내측으로 절곡되어, 상기 윤축 안착부(110)는 상부, 하부, 외측부가 밀폐되고 내측부는 개방되도록 형성된다.

그리고, 상기 윤축 안착부(110)에 위치하는 윤축(400)의 차축(440)의 외측에는 윤축(400)을 고정 지지하기 위한 저널박스(420)가 구비되는데, 상기 저널박스(420)는 사이드 프레임(100)과 밀착 결합이 용이하도록 일측은 라운드지게 형성되고 타측은 평평하게 형성되어 윤축 안착부(110)에 안정적으로 결합 고정되게 된다.

즉, 상기 사이드 프레임(100)의 양측 단부에 저널박스(420)를 위치시킨 후, 사이드 프레임(100)을 절곡시켜 저널박스(420)의 외형에 대응되도록 윤축 안착부(110)가 형성되도록 함으로써, 저널박스(420)를 견고하게 고정할 수 있다.

한편, 사이드 프레임(100)의 윤축 안착부(110)를 미리 형성한 후, 저널박스(420)를 삽입할 수도 있음은 물론이다.

그리고, 도면에 도시되지는 않았지만, 볼트 등을 사용하여 저널박스(420)와 사이드 프레임(100)의 단부에 형성된 윤축 안착부(110)를 고정하게 된다.

이때, 상기 저널박스(420)의 일측에 형성된 수직 부분에는 삽입공(425)이 형성되는데, 상기 사이드 프레임(100)의 양측에 구비되는 저널박스(420)의 삽입공(425)는 서로 마주보게 위치하고, 각 삽입공(425)에는 파이프 형상의 종축 지지대(200)의 양측 단부가 삽입 결합되게 되는데, 상기 종축 지지대(200)는 사이드 프레임(100)과 저널박스(420)를 결합하기 전에 미리 조립하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 종축 지지대(200)는 사이드 프레임(100)과 상하로 배치되게 된다.

그래서, 상기 저널박스(420)의 외측은 윤축 안착부(110)에 의해 지지되고, 내측은 상기 종축 지지대(200)에 의해 지지되어 윤축(400)의 간격을 일정하게 유지하게 됨으로써, 사이드 프레임(100), 종축 지지대(200) 및 저널박스(420)에 의한 기본적인 대차 프레임을 구성하게 된다.

나아가, 저널박스(420)와 윤축 안착부(110)는 볼트를 사용하여 추가적인 고정을 하게 되므로 저널박스(420)가 윤축 안착부(110)에서 임의로 이탈하는 것을 완벽하게 방지할 수 있게 된다.

이렇게, 대차 프레임 전체를 단순한 파이프 구조를 사용하여 용접을 하지 않고 형성함으로써, 조립을 용이하게 할 뿐만 아니라, 용접을 하지 않음으로써 용접 부분에 발생하는 잔류응력이 남지 않게 되어 대차 프레임의 내구성을 증대시키게 된다.

또한, 본 발명에서는 윤축(400)에 손상이 발생할 경우 윤축(400)을 사이드 프레임(100)의 윤축 안착부(110)에서 용이하게 분리할 수 있어, 보다 신속하게 윤축을 교체할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 예로 도 5에 도시된 바와 같이, 그 구성이 대차 프레임의 측부를 형성하는 사이드 프레임(100')과 상기 사이드 프레임(100')을 연결 결합하는 볼스터(300)로 구성하고, 상기 사이드 프레임(100')의 양측 단부에는 윤축(400)이 설치되는 윤축 안착부(110)가 형성되게 된다.

여기서, 상기 사이드 프레임(100')은 상부로 볼록하도록 전체가 라운드지게 형성되게 되는데, 라운드지게 형성된 중심부는 수평이 되게 형성하여 볼스터(300)가 연결 결합되게 된다.

이렇게 상기 사이드 프레임(100') 자체가 상부로 볼록하게 형성되게 되므로, 주행 중에 진동이 발생할 경우, 상기 볼록한 부분이 진동 완충 장치의 역할을 하여 진동을 줄여주게 된다.

즉, 본 발명의 사이드 프레임(100')은 강한 탄성을 가진 재질을 사용하여 파이프 형상으로 형성하고 중심부가 볼록하게 형성되어, 철도 차량의 운행 중 발생하는 진동에 따라 탄성 작용을 하게 되므로 진동을 감쇄시켜 주어, 차체에 작용하는 진동 감쇄로 승객의 승차감 향상이나 화물의 손상을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 나머지 구성들은 전술한 구성과 동일한 구성이므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예로 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 사이드 프레임(100)의 하부에 위치하는 종축 지지대(200)를 결합할 때, 연결부재(500)를 사용하여 결합함으로써, 보다 견고하게 종축 지지대(200)를 고정할 수 있게 된다.

여기서, 상기 연결부재(500)는 파이프 형상으로 형성되 제1,2연결부재(510,520)와 상기 제1,2연결부재(510,520)를 연결하는 연결바(530)로 이루어지는데, 상기 제1연결부(510)에는 사이드 프레임(100)이 삽입되고, 제2연결부(520)에는 종축 지지대(200)이 삽입되며, 제1,2연결부(510,520)의 측부에는 고정볼트(540)이 구비되어 사이드 프레임(100)과 종축 지지대(200)를 견고하게 고정하게 된다.

그리고, 나머지 구성들은 전술한 구성과 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대차 프레임을 형성할 때, 용접 결합을 최소화하여 용접에 의한 잔류응력을 줄여줌으로써, 잔류응력에 의한 응력집중으로 결합부위가 파손되는 것을 방지하여 내구성을 높여주며, 그 구조를 단순하게 하여 조립을 용이하게 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임에 관한 것이다.

100, 100' : 사이드 프레임 110 : 윤축 안착부
200 : 종축 지지대
300 : 볼스터 400 : 윤축
410 : 베어링 420 : 저널박스
425 : 삽입공 430 : 차륜
440 : 차축

Claims (8)

1. 파이프 형상으로 형성되는 사이드 프레임과,
   상기 사이드 프레임의 양측 단부에는 저널박스가 설치되고,
   양측 저널 박스 사이에 구비되는 종축 지지대를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 저널박스는 사이드 프레임의 양측에 절곡 형성되는 윤축 안착부에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 사이드 프레임과 종축 지지대는 상하로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 종축 지지대는 저널 박스의 측면에 형성되는 삽입공에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 저널박스에는 윤축이 결합 지지되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 사이드 프레임은 중심부에는 볼스터가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 사이드 프레임은 상부로 볼록하게 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 사이드 프레임과 종축 지지대는 연결부재를 사용하여 결합되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 경량 대차 프레임.
   

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