KR101489875B1 - 철도차량 대차용 주 현수장치 - Google Patents

철도차량 대차용 주 현수장치 Download PDF

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Abstract

철도차량의 제2 요소(14, 16, 18) 상에 제1 요소(16)를 현수하기 위한 현수장치(20)가 개시되어 있다. 상기 현수장치(20)는, 제1 연결점(30, 32)을 통해 제1 요소(16)에, 제2 연결점(34, 36)을 통해 제2 요소(14, 16, 18)에 각각 연결되는 길이방향의 2개의 로드(26, 28)와, 적어도 상기 현수장치(20)의 수직 강성을 제공하도록, 상기 2개의 로드(26, 28) 사이에 배치된 1개 이상의 탄성 부재(38)를 포함한다. 상기 2개의 로드(26, 28)는 서로에 대해 길이방향으로 오프셋된다.
대차, 액슬 박스, 주 현수장치, 섀시, 차축, 연결로드, 보조 현수장치

Description

철도차량 대차용 주 현수장치{PRIMARY SUSPENSION DEVICE FOR A RAILWAY VEHICLE BOGIE}
본 발명은 일반적으로 철도차량용 현수장치에 관한 것이다.
더 구체적으로, 제1 태양에 따르면, 본 발명은 철도차량의 제2 요소 상에 제1 요소를 현수하기 위한 장치로서, 제1 연결부를 통해 상기 제1 요소에, 제2 연결부를 통해 상기 제2 요소에 각각 연결되는 2개의 길이방향 연결로드와, 적어도 상기 현수장치의 수직 강성을 제공하도록, 상기 두 연결로드 사이에 배치된 탄성 부재를 포함한다.
2개의 접철부(telescopic portions)로 형성된 케이스 내에 평행하게 배치되는 2개의 장방형 나선 스프링에 의해 탄성 부재가 형성되는 CH-192 957로부터, 상기 현수장치가 공지되어 있다. 케이스의 두 접철부 각각은 상기 두 연결로드 중 하나에 고정된다.
이러한 현수장치는 큰 하중을 지지할 수 있지만, 높이가 매우 크다. 상기 현수장치는 낮은 마루를 갖는 운반대, 특히 이동 복도(travel corridor)가 낮은 트램웨이 운반대(tramway carriage) 아래에 수용될 수 없다.
이와 관련하여, 본 발명의 목적은 수직 공간상 요구가 감소된 주 현수장치를 제공하는데 있다.
이를 위해, 본 발명은 상기 형태의 주 현수장치에 관한 것으로서, 두 연결로드가 서로에 대해 길이방향으로 오프셋(offset)되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 현수장치는, 개별적으로 또는 기술상 실시가능한 임의 조합에 따라, 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
- 두 연결로드는 서로에 대해 실질적으로 평행하고, 이들 각각의 제1 및 제2 연결부 사이에서는 연결로드의 길이방향 길이가 동일하다.
- 각각의 탄성 부재는, 탄성재로 된 복수의 층, 및 탄성재로 된 상기 층 사이에 배치되고, 탄성층에 접착 결합되는 복수의 금속판을 포함하는, 샌드위치(sandwich) 구조체이다.
- 상기 두 연결로드는 동일한 수직면 상에 위치된다.
- 상기 각각의 탄성 부재는, 상기 두 연결로드의 제1 연결부를 지나 연장되는 축에 대해 0°내지 90°사이의 각도를 형성하는, 압축축을 갖는다.
- 제1 요소는 철도차량용 대차(bogie)의 섀시(chassis)이며, 제2 요소는 상기 대차의 차축 또는 액슬 박스(axle box)이다.
- 상기 두 연결로드 각각은, 제2 연결부에서 원통형 탄성 관절부(cylindrical resilient articulation)에 의해 상기 대차의 차축 또는 액슬 박스와, 제1 연결부에서도 원통형 탄성 관절부에 의해 상기 대차의 섀시에 연결된다.
- 상기 연결로드는 상기 대차의 차축과 직각을 이루며 연장되고, 상기 원통형 탄성 관절부는 상기 대차의 차축과 평행한 축을 갖는다.
- 상기 두 연결로드의 상기 제2 연결부는 상기 대차의 차축의 일 측면과 타 측면에서 대칭을 이루어 길이방향으로 오프셋된다.
- 상기 두 연결로드는 상기 대차의 차축 또는 액슬 박스의 정점보다 낮은 수직 높이에 배치된다.
- 상기 제1 요소는 철도차량 본체이며, 상기 제2 요소는 상기 철도차량 본체 아래에 위치되는 철도차량용 대차의 섀시이다.
제2 태양에 따르면, 본 발명은, 상기 특징을 갖는 1개 이상의 현수장치를 구비한 철도차량용 대차에 관한 것이다.
제3 태양에 따르면, 본 발명은 상기 특징을 갖는 1개 이상의 현수장치를 구비한 철도차량에 관한 것이다.
첨부 도면을 참조하여, 비제한적인 예를 사용한 이하의 실시예로부터 본 발명의 다른 특징 및 장점을 명확히 하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 주 현수장치를 포함한 대차(bogie)의 일부를 나타내는 부분 측단면도로서, 유휴 상태에 있을 때에는 실선으로, 주 현수장치와 결합된 휠이 상향 수직력의 영향을 받을 때에는 파선으로, 연결로드를 나타내고 있다.
도 2는 도 1에 대응하는 평면도이다.
도 3은 도 1의 화살표(Ⅲ-Ⅲ)의 투사선을 따라 절취된 복수의 연결로드의 탄성 관절부의 단면이다.
도 1에서 부분적으로 도시되는 대차(10)는, 2개의 전방 휠(12) 및 2개의 후방 휠(도시되지 않음), 상기 전방 휠과 상기 후방 휠(12)을 서로에 대해 회전가능하게 연결하는 전방 및 후방 차축(14)(도시되지 않음), 섀시(16), 각각의 전방 및 후방 휠에 대해 대응하는 차축을 회전가능하게 안내하기 위한 베어링을 형성하는 액슬 박스(axle box)(18), 각각의 전방 및 후방 휠에 대해 대응하는 액슬 박스(18) 상에 상기 섀시(16)를 현수하기 위한 주 현수장치(20), 및 상기 섀시(16) 상에 철도차량 대차를 현수할 수 있는 보조 현수장치(22)를 포함한다.
섀시(16)는 통상적으로 서로에 대해 확실하게 고정되는 길이방향 부재와 교차 부재에 의해 형성되는데, 상기 교차 부재는 상기 전방 및 후방 차축에 대해 평행하게, 상기 길이방향 부재는 상기 전방 및 후방 차축에 대해 수직하게 배치된다.
동일한 차축으로 결합된 2개의 휠의 액슬 박스(18)는 상기 2개의 휠 사이에 배치된다. 휠과 결합되는 액슬 박스(18)는 휠에 대한 대차의 내측면 쪽으로 상기 휠에 매우 근접하게 배치된다. 액슬 박스(18)는 안에서 차축(14)이 연장되는 외부 케이스(24)와, 차축과 케이스(24) 사이에 배치된 베어링, 특히 롤러 베어링을 포함한다.
도 2에서 도시되는 바와 같이, 각각의 액슬 박스(18)는 섀시(16)의 길이방향 부재에 실제로 연속되게 배치된다.
각각의 보조 현수장치(22)는 대차에 의해 지지되는 철도차량의 본체와 대차의 섀시(16) 사이에 배치된다. 상기 보조 현수장치는 섀시(16) 상에 철도차량의 본체를 현수할 수 있다.
각각의 주 현수장치(20)는, 각각의 제1 연결부(30, 32)에 의해 섀시(16)에 연결되고, 각각의 제2 연결부(34, 36)에 의해 액슬 박스의 케이스(24)에 연결되는, 두 연결로드(26, 28), 및 적어도 주 현수장치(20)의 수직 강성을 제공하도록, 두 연결로드(26, 28) 사이에 배치된 탄성 부재(38)를 포함한다.
두 연결로드(26, 28)는 동일한 수직면, 즉 대차의 이동면에 대해 직각인 동일한 수직면 상에 위치되는데, 이하에서는 연결로드(28)보다 위에 위치된 연결로드(26)를 상부 연결로드로, 연결로드(28)를 하부 연결로드로 나타낸다.
유휴 상태에 있을 때, 두 연결로드(26, 28)는 실제로 서로 평행하며, 실질적으로 섀시(16)의 길이방향 부재의 방향에 대응하는 길이방향으로 연장된다. 따라서, 상기 두 연결로드는 차축(14)에 대해 직각을 이룬다. 상기 연결로드(26, 28) 각각의 제1 연결부와 제2 연결부 사이에서는 연결로드의 길이방향 길이가 실질적으로 동일하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 두 연결로드(26, 28)는, 주 현수장치(20)가 유휴 상태에 있으면서 큰 하중을 받을 때, 서로에 대해 길이방향으로 오프셋(offset)된다. 이와 같이, 상부 연결로드(26)는 도 1의 오른편으로, 즉 하부 연결로드(28)에 대해 섀시(16) 쪽으로 오프셋된다. 상기 두 연결부(26, 28) 상의 하중을 분포시키기 위하여, 상부 및 하부 연결로드(26, 28)의 제2 연결부(34, 36)는 차축(14)의 축의 일 측면 및 타 측면에서 길이방향으로 오프셋된다. 이와 같이, 도 1에서는, 상부 연결로드의 연결부(34)가 차축(14)의 횡중심축을 중심으로 섀시(16) 방향으로 간격(D)만큼 오프셋되어 있다. 마찬가지로, 하부 연결로드(28)의 연결부(36)는 차축(14)의 중심축을 중심으로 섀시(16)로부터 멀어지는 길이방향으로 상기 간격과 동일한 간격(d)만큼 오프셋된다. 이러한 배열에 의하면, 탄성 부재(38)가 연결부(30)와 연결부(32) 사이의 중심에 맞춰지도록 배치될 때, 즉 탄성 부재(38)의 중심이 두 점(30, 32)을 지나 연장되는 직선 상에 점(30, 32)으로부터 동일한 간격으로 떨어져 위치될 때, 두 연결로드(26, 28) 사이의 하중 분포는 균일해진다.
유휴 상태에 있을 때, 상기 두 연결로드(26, 28)는 실질적으로 수평하게 연장되는데, 즉 대차의 이동면과 실제로 평행하고, 액슬 박스의 케이스의 정점(40)보다 낮은 수직 높이에 전부 위치된다. 액슬 박스의 케이스의 정점(40)은 케이스가 대차의 이동면에 대해 가장 높은 지점에 위치되는 점이다.
탄성 부재(38)는 특허출원 FR-1 536 401에서 기재된 유형의 고무 및 금속 샌드위치(rubber/metal sandwich) 구조체이다. 탄성 부재(38)는 서로 평행한 복수의 고무층(42), 상기 고무층(42) 사이에 배치된 복수의 금속판(44), 및 상기 샌드위치 구조체의 바닥부 및 피크부에 배치되는 금속판(metal end plates)(46)을 포함한다. 상기 판(44, 46)은 서로 평행하고, 상기 고무층(42)과도 평행하다. 따라서, 각각의 고무층(42)은 상기 두 금속판(44 및/또는 46) 사이에 배치되어, 이들 금속판에 접착 결합된다.
이러한 탄성 부재의 압축축은 상기 금속판(44, 46) 및 상기 고무층(42)에 대해 직각을 이룬다.
이러한 샌드위치 구조체는 압축력과 전단력에 의해, 즉 상기 금속판(44, 46) 및 고무층(42)의 면에 대해 직각을 이루는 방향으로 가해지는 힘과, 상기 금속판과 상기 고무층의 면에 평행한 방향으로 가해지는 힘에 따라 각각 강성이 형성된다.
상부 및 하부 연결로드(26, 28)는 개별 측방향 연장부(48, 50)를 각각 포함하며, 이들 측방향 연장부(48, 50)는 탄성 부재(38)를 위해 대향하는 맞대기면(52, 54)을 각각 형성한다. 탄성 부재(38)는 상기 맞대기면(52, 54) 사이에 결합된다. 이들 맞대기면(52, 54)은 서로 평행하고, 상기 금속판(46)은 상기 맞대기면에 의해 가압되어, 상기 맞대기면에 확실하게 고정된다.
상기 맞대기면(52, 54)은, 탄성 부재(38)의 압축축이 기준 위치를 중심으로 하여 두 연결로드의 제1 연결부(30, 32)를 지나 연장되는 축에 대해 0°내지 90°의 각도(β)를 형성하도록, 방향을 이룬다. 바람직하게, 상기 각도(β)는 20°내지 60°이며, 통상적으로는 30°이다.
상기 두 연결로드(26, 28)는 이들 각각의 제2 연결부(34, 36)에서 원통형 탄성 관절부에 의해 대차의 액슬 박스(18)에 연결된다. 또한, 상기 연결로드는 이들 각각의 제1 연결부(30, 32)에서도 원통형 탄성 관절부에 의해 대차의 섀시(16)에 각각 연결된다.
상기 연결로드(26, 28)는 연결부(30, 32, 34, 36)의 각각에서, 상황에 따라 액슬 박스나 대차의 섀시(16) 내에 제공되는 원통형 홀(58)에 체결되는 횡샤프트 단부(56)(도 3참조)를 포함한다. 예를 들면, 합성 또는 천연 고무로 이루어진 원통형 탄성 슬리브(cylindrical resilient sleeve)(60)가 상기 횡샤프트 단부(56)와 상기 홀(58)의 둘레벽 사이에 배치된다. 상기 횡샤프트 단부(56), 상기 홀(58) 및 상기 슬리브(60)는 동축으로, 횡축을 갖는다. 상기 슬리브(60)의 내측면은 상기 횡샤프트 단부(56)와 접착 결합되고, 그 외측면은 상기 홀(58)의 둘레벽과 접착 결합된다.
다음으로, 상술한 현수장치의 작동에 대해 자세히 설명할 것이다.
휠(12)을 상승시키기 트랙(track)의 하중 또는 부재의 영향 하에서, 연결로드(26, 28)는 액슬 박스(32)를 수직 이동되게 구동시킨다. 연결부(30, 32, 34, 36 및 38)에 의해 연결된 섀시(16), 두 연결로드(26, 28) 및 액슬 박스(18)로 구성되는 조립체는 변형가능한 평행사변형을 이룬다.
예를 들면 트랙의 부재의 경우, 휠(12)이 상향 수직력(F)을 받을 때, 연결로드(26, 28)는, 이들 제1 연결부가 차축의 일 측면 및 타 측면에 위치되기 때문에, 이들 각각의 제2 연결부(34, 36)에서 분력(F)을 각각 흡수한다. 두 연결로드(26, 28) 사이의 힘의 분배는 점(30, 32) 사이의 블록의 위치에 따라 변한다.
이러한 힘을 받으며, 두 연결로드(26, 28)는 제1 연결부(30, 32)를 중심으로 하여 섀시(16)에 대해 상향으로, 즉 도 2에서 시계방향으로 축회전된다. 이러한 축회전 작용의 영향 하에서, 맞대기면(52, 54)은 서로 가까워질 수 있다. 도 1의 실시예에서, 각도(β)가 약 30°이기 때문에, 두 연결로드(26, 28)의 축회전은 탄성 부재(38)에 가해지는 압축력과 전단력을 발생시킬 수 있다. 만일, 각도(β)가 90°라면, 탄성 부재에는 압축력만이 작용된다. 각도(β)가 0°인 경우에, 탄성 부재에는 전단력만이 작용된다.
동시에, 두 연결로드(26, 28)는, 도 1에서 파선으로 나타낸 것과 같이, 액슬 박스(18)에 대해 수직 상향으로 움직이는 제2 연결부(34, 36)를 중심으로 축회전된다. 물론, 액슬 박스(18) 및 이의 정점(40)도 수직 상향으로 움직이게 되지만, 이는 도 1에서 도시되지 않는다. 본 도면에서는, 두 연결로드(26, 28)는 액슬 박스(16)에 대해 시계방향으로 축회전되며, 상향으로 움직이는 액슬 박스의 정점(40)보다 낮은 높이로 유지된다.
두 연결로드(26, 28)의 축회전은, 각각의 연결로드에 대해, 제1 연결부와 제2 연결부의 탄성 슬리브(60)의 비틀림을 발생시킨다.
그러므로, 휠에 대한 주 현수장치의 수직 강성(Kz)은 세 성분, 즉 탄성 부재(38)의 강성, 연결부(30, 32, 34 및 36)에서 원통형 탄성 관절부의 비틀림 강성, 및 마지막으로 연결부(30, 32, 34 및 36)에서 원통형 탄성 관절부의 내압 강성(radial stiffness)을 발생시킨다. 휠에 대한 수직 강성(Kz)은 다음 식으로 표현된다.
Kz = 1/(1/Kzr + 1/Kzp) + Kzt
여기서,
Kzr = 2·(1/2.KAr),
Kzp = 4·((sinβ)2·KPc + (cosβ)2·KPs) (1/L)2,
Kzt = 4·(KAt/L2),
Kzr은 휠에 대한 주 현수장치의 강성에 대한, 원통형 탄성 관절부의 내압 강성의 기여도이고, Kzp는 휠에 대한 주 현수장치의 강성에 대한, 탄성 부재(38)의 기여도이며, Kzt는 휠에 대한 주 현수장치의 강성에 대한, 원통형 탄성 관절부의 비틀림의 기여도이고, KAr은 원통형 탄성 관절부의 내압 강성이며, KPc는 탄성 부재(38)의 압축 강성이고, KPs는 탄성 부재(38)의 전단 강도이며, L은 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 연결로드의 길이이고, 2l은 두 연결로드의 각각의 제1 연결부 사이에 이격된 간격이며, KAt는 원통형 탄성 관절부(38)의 비틀림 강성이다.
만일, 휠(12)이 횡력(Fy)를 받는다면(도 2에서 화살표(Fy)를 참조), 연결로드(26, 28) 각각은 제2 관절점 부근의 차축 케이스(14)와, 제1 관절점 부근의 섀시(16)에 대해 실제로 수직인 축을 중심으로 축회전될 수 있다. 이와 같이, 각각의 연결부에서, 연결로드의 샤프트 단부(56)는 원통형 하우징(58)에 대해 정렬되지 않을 수 있으며, 수직축을 중심으로 축회전된다(도 3의 화살표(Ω)를 참조).
휠에 대한 주 현수장치의 횡강성은 다음 식으로 표현된다.
Ky = 1/(1/Kya + 1/Kyc)
여기서,
Kya = 2·(1/2.KAa),
Kyc = 4·(KAc/L2),
Kya는 주 현수장치의 횡강성에 대한 원통형 탄성 관절부의 축강성의 기여도이고, Kyc는 주 현수장치의 횡강성에 대한 원통형 탄성 관절부의 코니컬 강성(conical stiffness)의 기여도이며, KAa는 원통형 탄성 관절부의 축강성이고, KAc는 원통형 탄성 관절부의 코니컬 강성이다.
휠에 대한 주 현수장치의 종강성은 다음 식으로 표현된다.
Kx = 2·(1/2.KAr).
차축의 롤링 강성(rolling stiffness)은 다음 식으로 표현된다.
Ktetax = Ktetac + Ktetad
여기서,
Ktetac = 2·KAc,
Ktetad = 2·Kz·(d/2)2,
Ktetac는 차축의 롤링 강성에 대한 원통형 탄성 관절부의 코니컬 강성의 기여도이고, Ktetad는 차축의 롤링 강성에 대한 축간 횡중심 간격의 기여도이며, d는 차축과 평행한 방향에 따른 상기 차축의 휠과 결합된 주 현수장치들 간의 중심 간격이다.
차축의 롤링 운동은 대차의 운동 방향과 실제로 평행한 축을 중심으로 한 상기 차축의 회전 운동과 상응한다. 이러한 예로서, 각각의 연결로드(26, 28)는 제2 연결부 부근의 액슬 박스(18)와 제2 연결부 부근의 섀시(16)에 대해 대차의 운동 방향(도 2에서 일점쇄선으로 표시함)과 평행한 축을 중심으로 축회전될 수 있다. 이와 같이, 각각의 연결부에서, 샤프트 단부(56)는 원통형 홀(58)에 대해 정렬되지 않을 수 있고, 축(R)을 중심으로 축회전된다.
다음으로, 휠당 약 5톤의 하중을 가지며, 대차에 적합한 상기 주 현수장치의 일 실시예에 대해 설명하기로 한다.
연결로드(26, 28) 각각의 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 길이(L)는 약 400㎜이다. 레버 암(l)은 약 170㎜이고, 각도(β)는 약 60°이다. 동일한 차축의 주 현수장치 간의 중심 간격(d)은 약 1.09m이다. 탄성 부재는 압축 강성(KPc)이 3×106N/m이며, 전단 강성(KPs)이 0.15×106N/m이다.
원통형 탄성 관절부 각각은 내압 강성(KAr)이 약 175×106N/m이고, 축강성(KAa)이 약 65×106N/m이며, 비틀림 강성(KAt)이 4300m.N/rd이고, 코니컬 강성(KAc)이 약 0.3×106m.N/rd이다.
이 경우에, 주 현수장치는, 휠에 대한 수직 강성(Kz)이 약 174×104N/m이고, 차축과 평행한 휠에 대한 강성(Ky)이 약 670×104N/m이며, 대차의 운동 방향의 휠에 대한 강성(Kx)이 약 175×106N/m이다. 차축의 롤링 강성은 약 1.93×106m.N/rd이다.
유휴 상태에 있을 때, 주 현수장치의 높이는 약 300㎜이다.
상술한 현수장치는 많은 장점들을 갖는다.
상기 현수장치가 유휴 상태에 있을 때, 두 연결로드가 서로 길이방향으로 오프셋되기 때문에, 현수장치의 높이를 증가시키지 않고도, 두 연결로드 각각의 제1 연결부 사이의 간격을 증가시킬 수 있다. 또한, 이 때문에, 현수장치의 높이를 증가시키지 않고도, 상당한 정도의 유연성을 갖는 탄성 부재를 수용할 수 있다.
탄성 부재로서 고무 및 금속 샌드위치 구조체를 선정하는 것도 현수장치가 현수장치의 특정 수직 공간에 대한 더 큰 수직 하중을 흡수하도록 하는데 기여한다.
고무 및 금속 샌드위치 형태의 탄성 부재는 통상 사용되는 나선형 스프링보다 더 작다.
또한, 고무 및 금속 샌드위치 구조체는 압축력과 전단력으로 움직일 수 있지만, 나선형 스프링은 압축력으로만 움직일 수 있다. 따라서, 고무 및 금속 샌드위치 형태의 탄성 부재를 90°와 현저히 다른 각도(β)로 배치시키는 것이 가능하며, 이는, 현수장치의 높이를 감소시키는데 기여한다.
또한, 동일한 공간적 요구, 특히 고무 및 금속 샌드위치 구조체가 주로 압축력에 의해 움직이는 배열 때문에, 본 현수장치는, 나선형 스프링으로 구성된 탄성 부재에 의한 것보다 수직으로 더 큰 하중을 흡수할 수 있다.
고무 및 금속 샌드위치 구조체의 사용으로 인해, 각도(β)가 자유롭게 선택될 수 있어서, 동일한 연결로드 위치결정에 대해 현수장치의 다양한 수직 강성을 얻을 수 있다.
또한, 두 연결로드 사이의 길이방향 간격이 더 커지면, 탄성 부재의 압축축은 수직선(고정 각도(β)에 대해)에 더 가까워져, 압축축에 대해 수직한 부재의 단면이 더 크게 증가될 수 있기 때문에, 현수장치의 높이를 증가시키지 않고도, 탄성 부재의 부피가 커질 수 있다. 이는, 바꾸어 말해, 탄성 부재의 부피를 줄이지 않고도, 현수장치의 높이를 감소시킬 수 있다는 것이다.
이와 같이, 2개의 오프셋 연결로드 및 1개의 고무 및 금속 샌드위치 구조체를 사용함으로써, 필요하다면, 각각의 주 현수장치가 전부 액슬 박스의 정점 또는 차축 아래에 위치되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 각각의 주 현수장치의 높이는 200㎜ 내지 400㎜, 바람직하게는 250㎜ 내지 350㎜이고, 통상적으로는 300㎜이다.
연결로드의 바람직한 위치는 연결로드가 차축의 일 측면과 타 측면에서 대칭을 이루어 길이방향으로 오프셋되는 것을 포함하는데, 이는, 탄성 부재가, 상술한 바와 같이, 연결로드의 제1 연결부 사이의 중간쯤에 위치될 때, 휠 상에 수직 응력이 가해지는 경우, 연결로드가 균일하게 하중을 받을 수 있도록 한다.
또한, 연결로드를, 한편으로는 섀시에, 다른 한편으로는 액슬 박스에 연결시키기 위해, 원통형 탄성 관절부를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 관절부는 차축과 평행한 축을 따라 배열되는데, 이는, 원통형 탄성 관절부의 코니컬 강성의 작용 하에서 차축과 평행한 주 현수장치의 강성을 증가시키고, 원통형 탄성 관절부의 비틀림 강성의 작용 하에서 주 현수장치의 강성을 증가시키며, 원통형 탄성 관절부의 코니컬 강성의 작용 하에서 차축의 롤링방지 강성(anti-rolling stiffness)을 증가시킨다.
이 마지막 장점은, 주 현수장치가 동일한 차축의 휠 사이에 위치될 때, 특히 중요한데, 이 경우에, 차축의 우측 현수장치와 좌측 현수장치 사이의 간격이 감소되는 것을 고려하면, 차축 간의 횡중심 간격과 연관된 고유의 롤링 강성(inherent rolling stiffness)은 낮아진다.
또한, 원통형 탄성 관절부와 고무 및 금속 샌드위치 구조체의 사용은 주 현 수장치에 충분한 수준의 제동력을 제공하여, 수직 충격흡수기가 주 현수장치에서 사용될 수 있게 한다.
또한, 고무 및 금속 샌드위치 구조체와 연결로드의 맞대기면 사이에 웨지(wedges)를 배치시킴으로써, 현수장치의 높이 조절이 이루어질 수 있다.
상술한 현수장치는 많은 변형예를 가질 수 있다.
하부 및 상부 연결로드는 차축에 대해 직각을 이루지 않는 않고, 그 대신 차축과 평행하게 연장될 수 있다.
바람직하지 않은 구성의 변형예로서, 탄성 부재(38)는 고무 및 금속 샌드위치 구조체로 되어 있지 않고, 그 대신 나선형 스프링 등의 다른 형태의 탄성 부재로 되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직하지 않은 변형예로서, 연결로드는, 원통형 탄성 관절부에 의하지 않고, 그 대신 임의 다른 형태의 관절부, 예컨대 구형 조인트에 의해 제1 및 제2 요소에 연결될 수 있다.
또한, 바람직하지 않은 방법으로서, 연결로드(26, 28)의 제2 연결부가 차축(14)에 대해 대칭을 이루지 않도록, 연결로드(26, 28)를 배치시키는 것이 가능하다.
공간적 요구 및 대차의 구조로 인해, 탄성 부재는, 상향 또는 하향으로 움직이는 연결로드에 대하여, 도 1에 도시된 위치에 대해 좌측 또는 우측으로 오프셋될 수 있다.
휠이 회전가능하게 장착된 고정 차축을 포함하는 대차의 경우, 연결로드(26, 28)는 이들 각각의 제2 연결부(34, 36)를 통해 차축에 직접 연결될 수 있다. 또한, 연결로드는 이들 각각의 제1 연결부를 통하여 대차의 다른 고정 요소, 예컨대 제동 부재(braking members)에 연결될 수 있다.
회전시킴으로써 휠과 연결되는 회전 샤프트를 포함한 차축, 및 차축의 기계적 강성과 회전 샤프트의 회전 안내를 제공하는 하우징을 포함하는 대차의 경우에, 연결로드(26, 28)는 이들의 제2 연결부(34, 36)를 통하여 각각 하우징에 연결될 수 있다. 이 경우에, 하우징은 하나의 휠에서 다른 휠까지 실제로 차축의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.
주 현수장치는 두 연결로드 사이에 나란히 배치되는 복수의 탄성 부재(38)를 포함할 수 있다.
주 현수장치는 휠에 대해 대차의 내측면 쪽으로 배치되지 않고, 그 대신 휠에 대해 대차의 바로 외측면에 배치될 수 있다.
주 현수장치는 대차의 보조 현수장치로 사용될 수 있으며, 이 경우에, 제2 요소는 대차의 섀시이고, 제1 요소는, 비회전 대차의 경우에는 철도차량의 본체이고, 상기 본체에 대해 축회전하는 대차의 경우에는 대차 볼스터(bogie bolster)이다.
상기 주 현수장치는 모든 유형의 철도차량용 대차, 예컨대 트램웨이(tramways) 또는 모든 유형의 전차에 사용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 철도차량의 제2 요소(14, 16, 18) 상에 제1 요소(16)를 현수하기 위한 현수장치(20)에 있어서,
    제1 연결부(30, 32)를 통해 상기 제1 요소(16)에, 제2 연결부(34, 36)를 통해 상기 제2 요소(14, 16, 18)에 각각 연결되는 길이방향의 두 연결로드(26, 28), 및
    적어도 상기 현수장치(20)의 수직 강성을 제공하도록, 상기 두 연결로드(26, 28) 사이에 배치된 1개 이상의 탄성 부재(38)
    를 포함하고,
    상기 두 연결로드(26, 28)는 서로에 대해 길이방향으로 오프셋(offset)되어 있고,
    상기 탄성 부재(38) 각각은, 탄성재로 되어 있는 복수의 층(42), 및 탄성재로 되어 있는 상기 층(42) 사이에 배치되어, 상기 층(42)에 접착 결합되는 복수의 금속판(44, 46)을 포함하는 샌드위치 구조체(sandwich)이고,
    상기 탄성 부재(38) 각각은, 상기 두 연결로드(26, 28)의 상기 제1 연결부(30, 32)를 지나 연장되는 축에 대해 20°내지 60°의 각도(β)를 형성하는 압축축을 갖는,
    현수장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두 연결로드(26, 28)는 실질적으로 서로 평행하고, 상기 두 연결로드(26, 28)의 상기 제1 연결부(30, 32)와 상기 제2 연결부(34, 36) 사이의 길이방향 길이는 실질적으로 동일한, 현수장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 두 연결로드(26, 28)는 동일한 수직면 상에 위치되는, 현수장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 요소(16)는 철도차량용 대차(10)의 섀시이고, 상기 제2 요소는 상기 대차(10)의 차축(14) 또는 액슬 박스(18)인, 현수장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 두 연결로드(26, 28) 각각은 원통형 탄성 관절부(cylindrical resilient articulation)(60)에 의하여, 상기 제2 연결부(34, 36)에서 상기 대차(10)의 상기 차축(14) 또는 상기 액슬 박스(18)에, 상기 제1 연결부(30, 32)에서 상기 대차(10)의 상기 섀시(16)에 연결되는, 현수장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결로드(26, 28)는 상기 차축(14)과 직각을 이루며 연장되고, 상기 원통형 탄성 관절부(60)는 상기 차축(14)과 평행한 축을 갖는, 현수장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 두 연결로드(26, 28)의 상기 제2 연결부(34, 36)는 상기 차축(14)의 일 측면과 타 측면에서 대칭을 이루어 길이방향으로 오프셋되는, 현수장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 두 연결로드(26, 28)는 상기 차축(14) 또는 상기 액슬 박스(18)의 정점(40)보다 낮은 수직 높이에 배치되는, 현수장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 요소는 철도차량 본체이고, 상기 제2 요소는 철도차량용 대차(10)의 섀시(16)이며, 상기 섀시(16)는 상기 철도차량 본체 아래에 위치되는, 현수장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 1개 이상의 현수장치(20)를 포함하는 철도차량용 대차.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 1개 이상의 현수장치(20)를 포함하는 철도차량.
  12. 삭제
  13. 삭제
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