KR101611014B1 - 레일 체결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 개의 부재로 구성되는 레일 체결구조에 관한 발명이다.
본 발명은 체결볼트의 헤드부가 고정되는 숄더와 스프링 클립,그리고 스프링 클립의 변형방지와 탄성 유지로 체결력을 향상시키는 스프링 클립 캡의 구조개선에 있는 것이다.
본 발명 숄더는 체결볼트의 전후 좌우 4방에 구성되는 볼트 회전방지면 중 3면을 잡아주는 홀더부를 구성하고, 체결볼트의 경사진 볼트 헤드부를 안정되게 잡아줄 수 있도록 구조를 개선하는 것이다.
또한 스프링 클립은 만곡된 탄성부에서 수직상태로 하향 구성되는 스프링 클립 고정부가 숄더 본체의 외측 하부에 구성된 스프링 클립 고정부의 고정홀에 고정되도록 하고, 스프링 클립의 레일 눌름부 를 견고하게 잡아줄 수 있는 안착부와 볼트 관통공을 구비하는 스프링 캡을 구성하여 체결볼트의 체결력 향상과 스프링 클립의 변형방지 및 지속적인 탄성 유지로 레일 체결기능이 대폭 향상 되도록 하는 것이다.

Description

레일 체결구조{ Rail fastening structure }

본 발명은 침목 위에 고정되는 철도용 레일 체결구조에 관한 발명이다.

침목(콘크리트제 침목 또는 목제침목)위에 설치되는 레일의 체결구조는 레일 하부의 양쪽 플렌지를 고정시키기 위한 다수의 부재로 이루워지는 것이며 본 발명은 레일 체결구조중 일부 부재의 구조를 개선하여 여러 가지의 성능을 향상시키는 데 목적이 있는 것이다.

철도 레일의 체결을 위한 부재의 구성은 레일에 고정되는 숄더, 레일의 하부 플렌지 양쪽을 눌러주는 탄성클립, 숄더에 끼워지는 고정볼트, 고정볼트에 나사결합되어 탄성 클립을 압지하는 너트로 구성되는 것이다.

현재 국내에서 사용하고 있는 철도용 레일 체결구는 거의가 영국과 독일 등에서 개발한 완제품을 수입하거나 비싼 기술 로열티를 지불하고 국내에서 생산하는 제품이나 한국은 현재 철도차량 및 전기 시스템을 수출하는 철도 기술의 선진국이지만 여러 종류의 레일체결 부재만은 독자 브렌드가 없는 부끄러운 현실이며 현재 한국철도의 괘도 체결구는 세계 선진국가의 부설 시험장 화가 되어가고 있는 실정으로 본 발명은 경제적이면서도 기술적으로 창의적인 체결구 들을 개발하는데 목적이 있는 것이다.

종래 사용되어온 레일 체결구조는 체결을 쉽게 하기 위하여 볼트 너트가 없는 끼움구조의 간단한 방식을 체택하여 사용하여 왔으나 이런 방식은 최초 몇년 간은 열차 운행에 이상이 없으나 보수 재설정 등으로 몇번씩 풀고 조이는 것을 반복하다 보면 스프링의 강도가 저하되어 설정 체결력을 유지하지 못하는 것이다.

최근에는 이를 지향하기 위하여 스프링 클립에 볼트로 체결하는 방식으로 바뀌는 상황이며 종전에는 인력으로 스페너나 복스를 이용하여 나사를 힘들게 조여야 했으나 최근에는 전기나 동력을 이용한 임펙트 렌치로 쉽게 체결할 수가 있어서 매우 효율적이다.

레일의 체결력은 괘도 괘간 유지에도 중요하나 더 중요한 것은 현재 기술향상으로 이음매를 용접하는 용접기술 발달로 직선 구간에서는 몇십 km씩 장대화하여 이음매 없는 레일을 부설하여 승차감을 높임은 물론이고 이음부 유격에 의한 진동으로 차량손상이 없어 유지보수가 길어저 효율적인 열차 운행이 가능하다.

레일의 장대화 기술의 핵심은 레일 용접기술과 함께 최초의 부설시 체결하는 설계상의 체결력으로 부동구간을 만들어야 레일 장대화가 가능한 것이다.

각각의 침목에 체결되는 레일의 체결력은 온도의 상승 또는 하강 시 레일의 팽창으로인한 축력을 억제할 수 있는 아주 중요한 기능으로 속도 향상은 레일의 장대화가 기본이며 장대화 될수록 체결력이 장기간 유지되고 체결력 조절이 가능한 우수한 레일체결구가 필수적으로 필요하다.

발명의 배경이 되는 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-0747764호 "탄성레일 체결장치"(이하 선행기술 1이라고 함)와 대한민국 공개특허 특2002-0092132호"탄성레일 체결장치 및 체결방법"(이하 선행기술 2라고 함)이 알려지고 있다.

상기 선행기술 1은 침목에 고정되는 숄더의 상단에 구성되는 단턱에 스프링 클립의 양쪽 끝단이 걸리도록 하는 구조이며 스프링 클립의 하향 만곡부가 레일 플렌지를 눌러주게 하는 구조이다.

그러나 상기한 산행기술 1의 구조는 숄더의 구성이 매우 복잡한 부수적 구조 때문에 제작상의 어려움과 제조단가의 상승의 원인이 되는 것이다.

또한 상기 숄더에 결합되는 스프링 클립의 구조는 숄더의 단턱이 걸리는 양쪽 끝단이 일정한 간격을 두고 분리되어 있어서 열차주행시 발생되는 압력부하나 진동 등으로 인하여 스프링 클립의 양단부 간격이 벌어지는 현상으로 인하여 스프링 클립의 탄성 저하와 이탈되는 문제점이 발생하게 되고 유격으로 인하여 소음 발생의 원인이 되는 것이다.

상기한 선행기술 2에서는 W형의 구조를 가는 스프링 클립을 이용하고 있으나 스프링 클립의 양단부가 마주보는 상태에서 소정 간격이 구성되어 있고 이 양단부가 레일의 플렌지를 눌러주거나 스프링 클립의 만곡부가 레일을 눌러주는 역할을 하게 되는 것으로 열차주행시 발생 되는 압력부하나 진동 등으로 인하여 스프링 클립의 양단부가 벌어지는 문제점이 발생 되는 것이다.

도1은 침목에 고정되는 선행기술의 숄더를 도시한 것으로 숄더 베이스(1)의 상면에 숄더 베이스와 일체로 체결볼트 홀더(2)가 구성되는 것으로 체결볼트 홀더(2)는 중앙에 양쪽으로 분리되는 체결볼트 회전방지 지지면(3)이 구성되며 회전 방지 지지면(3)의 하부로는 볼트 헤드 지지면(4)을 구비하는 구조이다.

이와 같이 구성되는 숄더의 체결볼트 홀더(2)에 회전방지 4각면(11)과 경사진 볼트헤드(12)가 구성된 체결볼트(10)를 끼워넣는 것으로 체결볼트(10)를 끼워 넣었을 때 회전방지 지지면(3)이 좌우로 개방되어 있어서 체결볼트(10)의 4각면 중 양쪽 2개 면만이 지지면(3)과 밀착된 상태로 지지 되므로 체결볼트의 지지상태가 불완전하여 하중이나 진동에 취약한 문제점이 있는 것이다.

도2 (A)(B)는 선행기술의 스프링 클립을 도시한 것으로 스프링 클립((1)의 양쪽 만곡부(2)에서 연장되는 양쪽 단부(3)가 소정 간격을 유지하고 있으나 하중에 의한 부하와 진동에 의하여 양쪽 단부(3)의 간격이 벌어지면서 클립의 변형과 탄성 저하로 인한 문제점이 발생됨은 물론 W자 스프링 클립은 구조의 특성상 커지게 되고 절연체 또한 길어지게 되어 제조 원가가 상승되는 것이다.

본 발명은 상기한 선행기술에서 체결 볼트가 지지되는 숄더의 문제점 해결과 스프링 클립의 문제점 해결이 과제로 써 숄더의 구조와 스프링 클립의 구조를 개선하여 숄더와 스프링 클립의 견고한 조립으로 스프링 클립의 변형방지와 지속적인 탄성 유지로 체결력을 향상시키고 숄더의 구조개선으로 인하여 체결볼트의 유동 및 이탈방지로 체결력을 높이고 스프링 클립을 압지하는 캡을 구성하여 스프링 클립의 안정적 압지 기능과 변형 방지를 기하므로 써 레일의 체결 기능을 향상시키는 것이 본 발명이 해결하고자 하는 과제이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 체결볼트가 고정되는 숄더의 구조개선과 스프링 클립의 구조개선 및 스프링 클립을 압지하는 캡의 구조개선에 있는 것이다.

본 발명 숄더는 체결볼트의 전후 좌우 4방에 구성되는 볼트 회전방지면 중 3면을 잡아주는 홀더부를 구성하고, 체결볼트의 경사진 볼트 헤드부를 안정되게 잡아줄 수 있도록 구조를 개선하고 숄더의 외측 방향으로 스프링 클립의 단부 고정홀을 구비한 스프링 클립 단부 고정면을 구성시킨다.

또한 스프링 클립은 서로 분리된 양쪽 단부를 수직 고정부가 구비되도록 하향 절곡되게 구성하여 숄더의 스프링 클립 단부 고정면에 고정시키고 스프링 클립의 탄성 압지부를 견고하게 잡아줄 수 있으며 볼트 관통공을 구비하는 스프링 캡을 구성하여 체결볼트의 체결력 향상과 스프링 클립의 변형방지와 지속적인 탄성 유지로 레일 체결기능을 대폭 향상시키는 것이 본 발명이 추구하는 과제 해결수단이다.

본 발명에 의해 개선되는 숄더의 체결볼트 홀더부는 ㄷ자형으로 구성되어 체결볼트의 회전방지 4면 중 3면을 잡아주게 되고 숄더의 저면에 구성되는 체결볼트헤드의 경사부 밀착면의 일측이 하향 연장되어 있어서 체결볼트의 유동이나 이탈을 방지하는 효과가 있으며 숄더의 외측으로 숄더와 일체로 구성되는 스프링 클립 단부 고정면에는 스프링 클립의 수직 고정부가 고정되므로 스프링 클립의 변형방지로 지속적인 탄성의 유지로 레일 체결력이 향상되는 효과가 있으며 스프링 클립의 탄성 압지부가 벌어지는 것을 막아주는 캡이 씌워지므로 써 스프링 클립의 변형 방지와 탄성 유지로 레일과의 체결력이 향상되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도1은 종래 숄더의 사시도.
도2 (A)(B)는 종래 스프링 클립의 사시도.
도3은 본 발명의 분해 사시도 .
도4는 본 발명이 조립된 상태의 종단 정면도 .
도5은 본 발명이 조립된 상태의 평면도.

하부 매설 부재(2)에 의해 침목에 고정되는 숄더 본체(1), 상기 숄더 본체(1)의 상부에 구성되며 전 후방에 체결볼트 회전 방지면(4)을 구비하는 체결볼트 홀더부(3), 상기 체결볼트 홀더부(3)의 하부에 구성되는 경사진 볼트헤드 밀착면(5),

상기 숄더 본체(1)의 체결볼트 홀더부(3)로 끼워지며 4방으로 회전 방지면(11)이 구비되고 경사면(13)을 갖는 볼트 헤드부(12)를 구비한 체결볼트(10),

상기 숄더 본체(1)위에 재치되며 내측의 U자형 만곡부에 구성되는 레일 눌름부(21)와, 상기 레일 눌름부(21)에서 외측으로 연장된 탄성부(22)를 구비하는 스프링 클립(20)으로 이루워지는 레일 체결구조에 있어서,

상기 숄더 본체(1)의 상부에 구성된 체결볼트 홀더부(3)의 전 후방으로 구성되는 체결볼트 회전 방지면(4)의 일측이 연결되도록 구성되는 체결볼트 측면 회전방지면(100)과, 상기 숄더 본체(1)하부의 경사진 볼트헤드 밀착면(5)의 바깥쪽을 아래로 경사지게 연장하여 구성되는 볼트헤드 이탈 방지면(400)과, 상기 숄더 본체(1)의 외측 하부에 구성되며 스프링 클립 고정 홀(420)을 구비하는 스프링 클립 고정부(410), 상기 스프링 클립(20)의 탄성부(22)에서 수직으로 연장 구성되는 스프링 클립 고정단부(200), 상기 스프링 클립(20)의 레일 눌름부(21)에 씌워지는 스프링 클립 캡(300), 상기 스프링 클립 캡(300)의 하부에 구성되는 레일 눌름부 안착홈(310), 상기 스프링 클립(300)의 중앙부에 구성되는 체결 볼트 관통공(320)을 구비한다.

도면중 부호 (50)은 침목, (51)은 레일, (52)는 체결너트, (53)은 스프링 클립 완충부재를 보인 것이다.

상기한 구성으로 이루워진 본 발명의 조립 공정을 설명한다.

본 발명 숄더 본체(1)는 하부에 매설 부재(2)가 일체로 구성되어 있어서 침목 제조시에 숄더 본체(1)는 침목 상면에 고정된다.

이와 같은 상태에서 상기 숄더 본체(1)의 외측 하부에 구성된 스프링 클립 고정부(410)에 구성된 스프링 클립 고정 홀(420)에 상기 스프링 클립(20)의 고정단부(200)를 끼워 넣으며, 상기 숄더 본체(1)의 홀더부(3)로 상기 체결볼트(10)의 경사면(13)을 갖는 볼트 헤드부(12)를 끼워 넣어서 체결볼트(10)의 몸통부가 상기 스프링 클립(20)의 U자형 레일 눌름부(21)를 관통되게 한 다음, U자형 레일 눌름부 (21)위에 상기 스프링 클립 캡(300)을 씌워 스프링 클립(300)에 구성된 체결볼트 관통공(320)으로 상기 체결볼트(10)를 관통시켜 왓셔를 끼워 넣고 체결 너트(52)를 조여주게 되면 상기 체결볼트(10)에 구성된 볼트 헤드부(12)의 경사면(1)이 상기 숄더(1)의 체결볼트 홀더부(3)저면에 경사지게 형성된 볼트헤드 밀착면(5)에 밀착되고, 상기 스프링 클립 캡(300)의 저면에 구성된 레일 눌름부 안착홈(310)에 스프링 클립의 레일 눌름부(21)가 견고하게 안착 되면서 상기 스프링 클립(20)에 강한 압지력이 가해저서 스프링 클립(20)의 레일 눌름부(21)가 상기 절연블럭(54)을 통해 레일 플렌지를 가압하게 되는 것이다.

본 발명의 작용 효과를 설명한다.

상기 숄더 본체(1)의 외측 하부에 구성된 스프링 클립 고정부(410)에 구성된스프링 클립 고정 홀(420)에 상기 스프링 클립(20)의 고정단부(200)가 고정되므로 스프링 클립이 견고하게 지지되어 강한 하중 압력이나 진동에도 유동되거나 이탈되지않으며 스프링 클립이 강한 압력에도 벌어지는 현상이 발생되지 않아 탄성 지속성을 오래 유지할 수 있어서 스프링의 수명 연장이 가능한 것이다.

상기 숄더 본체(10)의 체결볼트 홀더부(3)저면에 구성된 경사진 볼트헤드 밀착면(5)에 상기 체결볼트(10)에 구성된 볼트 헤드부(12)의 경사면(13)이 밀착된 상태에서 경사면(13)을 아래로 연장하여 구성된 볼트헤드 이탈 방지면(400)이 상기 체결볼트(10)의 볼트 헤드부(12)를 안전하게 잡아주게 되어 체결볼트(10)의 유동이나 이탈을 방지할 수가 있는 것이며 상기 숄더 본체(1)의 체결볼트 홀더부(3) 전 후방에 구성된 체결볼트 회전 방지면(4)과 연결하여 측면 회전 방지면(100)이 구성되어 있어서 상기 체결볼트(10)에 구성된 측면 회전 방지면(11)에 밀착되어 체결볼트 4방 회전방지면 중 3면을 잡아주게 되므로 체결볼트(10)가 안전하게 지지되는 것이다.

상기 스프링 클립(20)의 의 U자형 레일 눌름부(21)가 상기 스프링 클립 캡(300)의 레일 눌름부 안착홈(310)에 안착되므로 스프링 클립(20)에 강한 압력이 가해지더라도 상기 안착홈(310)이 레일 눌름부(21)를 강력하게 잡아주게 되므로 양쪽 레일 눌름부(21)가 벌어지지 않게 되어 최초의 체결력을 유지하게 되고 스프링 클립의 탄성 유지를 지속시키는 효과가 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 숄더 본체와 스프링 클립의 구조를 개선하고 스프링 클립 캡이 구성되므로 써 체결볼트의 체결력이 강화되고 체결볼트의 유동이나 이탈을 방지할 수 있고 스프링 클립의 변형 방지와 탄성 유지로 고속에서도 열차의 안정적 주행에 도움을 주게 되는 것이다.

(1)숄더, (2)매설부재, (3)체결볼트 홀더부, (40)체결볼트 회전 방지면,
(5)볼트헤드 밀착면
(10)체결볼트, (11)회전 방지면, (12)볼트 헤드부, (13)경사면
(20)스프링 클립, (21)레일 눌름부, (22)탄성부
(100)측면 회전방지면, (200)스프링 클립 고정단부
(300)스프링 클립 캡, (310)레일 눌름부 안착홈, (320)체결볼트 관통공
(400)볼트헤드 이탈 방지면

Claims (5)

1. 하부 매설 부재(2)에 의해 침목에 고정되는 숄더 본체(1), 상기 숄더 본체(1)의 상부에 구성되며 전 후방에 체결볼트 회전 방지면(4)을 구비하는 체결볼트 홀더부(3), 상기 체결볼트 홀더부(3)의 하부에 구성되는 경사진 볼트헤드 밀착면(5),
   상기 숄더 본체(1)의 체결볼트 홀더부(3)로 끼워지며 4방으로 회전 방지면(11)이 구비되고 경사면(13)을 갖는 볼트 헤드부(12)를 구비한 체결볼트 (10),
   상기 숄더 본체(1)위에 재치되며 U자형 만곡부에 구성되는 레일 눌름부(21)와, 상기 레일 눌름부(21)에서 외측으로 연장된 탄성부(22)를 구비하는 스프링 클립(20)으로 이루어지는 레일 체결구조에 있어서,
   
   상기 숄더 본체(1)는 상부 체결볼트 홀더부(3)의 전 후방으로 구성되는 볼트헤드 밀착면(5) 일측이 연결되도록 체결볼트 측면 회전방지면(100)이 형성되고, 하부의 경사진 볼트헤드 밀착면(5)의 바깥쪽을 아래로 경사지게 연장하여 볼트헤드 이탈 방지면(400)이 구성되며, 하부 외측에는 스프링 클립 고정홀(420)을 갖는 스프링 클립 고정부(410)가 스프링 클립(20)을 견고히 고정할 수 있도록 구성되고,
   
   상기 스프링 클립(20)은 탄성부(22)에서 수직으로 연장 구성되어 스프링 클립 고정홀(420)에 끼워져서 고정되도록 스프링 클립 고정단부(200)가 구성되며,
   
   상기 스프링 클립(20)의 레일 눌름부(21)에 씌워지며 하부에 구성되는 레일 눌름부 안착홈(310)과, 상기 스프링 클립(300)의 중앙부에 구성되는 체결 볼트 관통공(320)이 형성되는 스프링 클립 캡(300)이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 레일 체결구조.
   
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