KR101616810B1 - 화물 차량용 차체프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상부에 운전석이 안치되는 헤드프레임과, 화물칸이 안치되는 데크프레임으로 이루어진 화물 차량용 차체프레임에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 헤드프레임과 데크프레임은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임과, 상기 한 쌍의 가로프레임을 가로지르는 복수의 세로프레임이 서로 일정간격을 유지한 채 결합되어 있는 것이 특징인 화물 차량용 차체프레임 구조에 관한 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명 화물 차량용 차체프레임은 헤드프레임과 데크프레임이 매우 견고하게 체결되어 있으며, 또한 헤드프레임과 데크프레임의 구조를 골조구조로 제조하여 자체하중이 매우 가볍다는 등의 현저한 효과가 있다.

Description

화물 차량용 차체프레임{Body frame for vehicle}

본 발명은 상부에 운전석이 안치되는 헤드프레임과, 화물칸이 안치되는 데크프레임으로 이루어진 화물 차량용 차체프레임에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 헤드프레임과 데크프레임은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임과, 상기 한 쌍의 가로프레임을 가로지르는 복수의 세로프레임이 골조형태로 체결되어 있는 화물 차량용 차체프레임에 관한 것이다.

일반적으로 화물차량의 차체프레임은 금속재질로 이루어지며, 운전석이 상부에 안치되는 부분과, 화물적재함이 안치되는 부분으로 구분되어 진다.

이러한 화물차량의 차체프레임에 관한 종래기술로는 공개특허공보 제1995-0000504호에 버의 위쪽 플랜지와 아랫쪽 플랜지에 차폭 끝단 부분이 삽입되어 각각 복수개의 리벳 또는 볼트에 의하여 소정의 방법으로 체결되는 홈형 단면을 갖는 크로스 멤버를 구비하여 구성되는 화물차량의 차대 프레임에 있어서, 상기에서 크로스 멤버의 양단을 사이드 멤버에 체결하되, 크로스 멤버의 상하 플랜지의 양단부를 상하 서로 대향되도록 절곡시켜 웨브를 형성하여 사이드 멤버의 웨브에 리벳 또는 볼트로 체결고정하고, 상기 크로스 멤버의 중간부 폭을 yA로 하고, 사이드 멤버에 체결되는 양단의 폭을 yB하며, 크로스 멤버의 중앙부 g로부터 yA가 끝나는 점 qA까지의 거리를 xA라고 하고, 중앙부 g로부터 yB의 시작점 qB까지의 거리를 xB라고 할 때, 다음식 xA=1/2xB가 되고, 2.5〈(yB/yA)2≤4를 만족할 수 있도록 크로스 멤버를 형성한 것을 특징으로 하는 화물차량의 차대 프레임이 공개되어 있다.

또 다른 종래기술로는 공개실용신안공보 제1998-0019795호에 화물차의 적재함을 고정하는 데크 프레임 구조에 있어서, 상기 화물차의 차체 프레임의 상측에 적재함의 바닥을 보강하는 보강목을 고정하는 고정브라케트에 의하여 직접 고정된 것을 특징으로 하는 화물차용 데크 프레임 고정구조가 공개되어 있다.

그러나 상기 열거한 종래기술들은 대부분 적재함이 실리는 데크프레임의 보강구조에만 강조한 것으로, 운전석이 안치되는 헤드프레임과 데크프레임 간의 체결구조에 대해서는 상세히 기술되어 있지 않다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 헤드프레임과 데크프레임은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임과, 상기 한 쌍의 가로프레임을 가로지르는 복수의 세로프레임이 골조형태로 체결되어 있되, 헤드프레임과 데크프레임이 견고하게 체결되는 는 화물 차량용 차체프레임을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 상부에 운전석이 안치되는 헤드프레임과, 화물칸이 안치되는 데크프레임으로 이루어진 화물 차량용 차체프레임에 있어서, 상기 헤드프레임과 데크프레임은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임과, 상기 한 쌍의 가로프레임을 가로지르는 복수의 세로프레임이 서로 일정간격을 유지한 채 결합되어 있는 것이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명 화물 차량용 차체프레임은 헤드프레임과 데크프레임이 매우 견고하게 체결되어 있으며, 또한 헤드프레임과 데크프레임의 구조를 골조구조로 제조하여 자체하중이 매우 가볍다는 등의 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명 화물 차량용 차체프레임의 측면 개요도.
도 2는 본 발명 화물 차량용 차체프레임의 평면 개요도.
도 3은 본 발명 화물 차량용 차체프레임을 구성하는 헤드프레임의 측면 개요도.
도 4와 도 5는 본 발명 화물 차량용 차체프레임의 일부분 상세 사진.
도 6은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 완충장치 사진.
도 7은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 완충장치로부터 바퀴를 보호하는 차폐판이 장착된 사진.
도 8은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 차폐판의 또 다른 실시에 따른 개요도.
도 9는 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 사시도.
도 10은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 제조 공정도.
도 11은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 제조 개요도.
도 12는 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 제조 개요도의 일부분 확대상세도.

본 발명은 상부에 운전석이 안치되는 헤드프레임(110)과, 화물칸이 안치되는 데크프레임(120)으로 이루어진 화물 차량용 차체프레임에 있어서, 상기 헤드프레임(110)과 데크프레임(120)은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임(111, 121)과, 상기 한 쌍의 가로프레임(111, 121)을 가로지르는 복수의 세로프레임(112, 122)이 서로 일정간격을 유지한 채 결합되어 있는 것이 특징이다.

상기 헤드프레임(110)은 가로프레임(111)의 후방측 끝단부가 원호형의 곡선으로 형성되어 데크프레임(120)의 세로프레임(122)에 결합됨으로써 헤드프레임(110)은 데크프레임(120)보다 상부 측에 위치하는 것이 특징이다.

또한, 상기 데크프레임(120)의 전단에 형성된 세로프레임(122)은 수직단면이 마름모형으로서 내부공간이 형성되어 있는 것이 특징이다.

이하, 본 발명 화물 차량용 차체프레임을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 화물 차량용 차체프레임의 측면 개요도, 도 2는 본 발명 화물 차량용 차체프레임의 평면 개요도, 도 3은 본 발명 화물 차량용 차체프레임을 구성하는 헤드프레임의 측면 개요도, 도 4와 도 5는 본 발명 화물 차량용 차체프레임의 일부분 상세 사진이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명은 화물차의 차체프레임(100)에 관한 것으로서, 상기 차체프레임(100)은 상부에 운전석이 안치되는 헤드프레임(110)과, 화물칸이 안치되는 데크프레임(120)으로 이루어져 있는 것이 일반적인 구조이다.

이에 본 발명의 차체프레임(100)은 헤드프레임(110)과 데크프레임(120)은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임(111, 121)과, 상기 한 쌍의 가로프레임(111, 121)을 가로지르는 복수의 세로프레임(112, 122)이 서로 일정간격을 유지한 채 결합되어 있는 것이 특징이다.

또한, 상기 헤드프레임(110)은 데크프레임(120)보다 높게 위치하고 있다.

이에, 상기 헤드프레임(110)의 가로프레임(111)의 후방측 끝단부가 하향하는 원호형의 곡선으로 형성되어 데크프레임(120)의 세로프레임(122)에 결합됨으로써 헤드프레임(110)은 데크프레임(120)보다 상부측에 위치하게 되는 것이다.

상기 데크프레임(120)의 전단에 형성된 세로프레임(122)은 내부공간이 형성되어 있는 수직단면이 마름모형으로 형성되어 있다.

따라서, 마름모형의 특징인 한 쌍의 상부면과 한 쌍의 하부면으로 이루어진 데크프레임(120)의 세로프레임(122)에 체결될 때, 헤드프레임(110)의 하중은 한 쌍의 상부면을 따라 분산되는 구조가 된다.

헤드프레임(110)의 가로프레임(111)과 데크프레임(120)의 세로프레임(122)의 체결은 용접에 의해 체결되며, 볼트와 같은 체결부재로서도 가능하다.

특히, 헤드프레임(110)의 가로프레임(111) 중 상면과 하면이 후면보다 더 연장되도록 형성하여, 연장되어 형성된 상부측 상부결합판(113)과 하부측 하부결한판(114) 사이에 데크프레임(120)의 세로프레임(122)이 삽입되도록 함으로써 볼트체결 또는 용접체결이 용이하도록 하였다.

도 6은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 완충장치 사진이다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이 데크프레임(120)의 하면에는 화물칸에 실린 하중에 의해 발생하는 충격을 완충시킬 목적으로 완충장치(130)가 장착되어 있다.

상기 완충장치(130)는 판재형상의 상판(132)과 하판(133) 사이에 내부에 공기가 주입되어 있는 공기튜브(131)가 형성되어 있는 것으로, 상기 상판(132)의 상면이 데크프레임(120)의 하면에 체결되어 있다.

그리고 상기 하판(133)은 차축(160)에 체결되어 있는 지지프레임(170)에 체결되어 지지됨으로써 화물차의 운행시 완충작용이 될 수 있도록 하였으며, 특히 공기를 공급하는 콤프레샤를 장착하여 공기튜브(131)에는 화물칸에 실리는 화물의 하중에 따라 공기의 양을 조정할 수 있도록 하였다.

지지프레임(170)은 강도와 탄성을 지니도록 제작된 것이다.

그러나 상기 공기튜브(131)는 화물차의 운행시 터지게 되면, 바퀴(180)에 공기튜브(131)의 잔해가 부딪히게 되어 매우 위험한 상황을 초래할 수 있으므로, 안전장치가 필요하다.

도 7은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 완충장치로부터 바퀴를 보호하는 차폐판이 장착된 사진이다.

설명의 편의상 차축(160)과 완충장치(130)의 하판(133) 사이에 장착되는 지지프레임(170)은 생략하였으며, 도 6을 참조하도록 한다.

상기 공기튜브(131)의 터짐에 의해 발생할 수 있는 안전사고를 방지하기 위하여 완충장치(130) 특히, 공기튜브(131)와 바퀴(180) 사이에 격판형태의 차폐판(140)을 설치함으로써 공기튜브(131)의 잔해가 바퀴(180)에 부딪히는 것을 방지하였다.

바람직하게는 상기 차폐판(140)은 공기튜브(131)를 감쌀 수 있는 원호형이나 삼면을 가지도록 형성되되, 양 측면이 절곡되어 있는 형상으로 형성되어 있는 것이 좋다.

즉, 전체적인 형상이 공기튜브를 내부 측에 포함하도록 오목한 형상으로 형성되는 것이다.

또한, 차폐판(140)에는 데크프레임(120)과의 체결을 위해 체결편(141)이 형성되어 있는 것이 특징이다.

따라서, 상기 체결편(141)을 데크프레임(120)에 접촉시켜 용접 또는 볼트로서 체결하도록 하는 것이다.

한편, 상기 완충장치(130)의 공기튜브(131)는 내부에 공기가 들어감에 따라 불규칙한 형상으로 부피가 팽창하기 때문에 공기튜브(131)에 근접하고 있는 차폐판(140)이나 기타 다른 구성에 부딪힐 수 있으며, 공기튜브(131)가 터지게 되면 차폐판(140)에는 엄청난 충격이 가해지기 때문에 차폐판(140)이 파손될 우려가 있다.

이에, 공기튜브(131)가 규칙적인 형상으로 부피가 팽창하도록 유도하는 구성과 차폐판(140)에 가해지는 충격을 완화시켜 줄 부가적인 구성이 필요하게 된다.

도 8은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 차폐판의 또 다른 실시에 따른 개요도이다.

도 8에 도시된 바와 차폐판(140)을 하부방향으로 다단으로 펼쳐질 수 있도록 형성하고, 상기 차폐판(140)의 끝단부와 공기튜브(131)의 하부면에 설치되어 있는 하판(133) 간을 서로 연결편(142)으로 연결하였다.

이에, 공기튜브(131)에 공기가 주입되면 공기튜브(131)는 부피가 팽창하면서 길이방향으로도 팽창하게 되는 데, 이때 안테나처럼 다단으로 형성되어 있는 차폐판(140)이 하부방향으로 펼쳐지면서 공기튜브(131)가 수직으로 곧게 팽창할 수 있도록 유도하게 된다.

또한, 차폐판(140)의 후면에는 차폐판(140)과 동일한 형상의 또 다른 보조 차폐판(140-1)을 설치하고, 상기 차폐판(140)과 보조 차폐판(140-1) 사이에는 완충스프링(143)을 장착함으로써 만약의 경우 공기튜브(131)가 터질 때, 완충역할을 하게 되며, 공기튜브(131)와 바퀴(180) 사이에 이중의 격벽으로 설치되어 있는 구조이기 때문에 더욱 안정적으로 바퀴(180)를 보호할 수 있게 된다.

이때, 상기 한 쌍의 차폐판(140, 140-1)이 마주보는 면에는 돌기가 돌출형성되고, 스프링(143)의 양단부측 중공홀로 돌기가 삽입되어 결합됨으로써 한 쌍의 차폐판(140, 140-1)은 동시에 움직일 수 있게 된다.

특히, 공기튜브(131)에 근접하여 있는 차폐판(140)보다 후방에 설치되어 있는 차폐판(140-1)이 하부방향으로 더 길게 형성되며, 폭 방향으로 더 넓게 형성함으로써 공기튜브(131)의 잔해가 바퀴(180)에 충돌되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있도록 하였다.

도 9는 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 사시도, 도 10은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 제조 공정도, 도 11은 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 제조 개요도, 도 12는 본 발명 화물 차량용 차체프레임에 설치되는 후미 범퍼 제조 개요도의 일부분 확대상세도이다.

도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같이 본 발명 차량용 리어범퍼 제조방법은 상부가 개구된 몰드(210)의 내부면을 따라 얇은 판재형상의 유리섬유를 적층하여 1차 유리섬유층(152)을 형성하는 1차 공정; 상기 1차 공정 후, 몰드(210)의 내부공간에 골판지(153)를 충진하는 2차 공정; 상기 2차 공정 후, 골판지(153)의 상면으로 유리섬유를 적층하여 2차 유리섬유층(154)을 형성하는 3차 공정; 상기 3차 공정 후, 2차 유리섬유층(154)의 상부에서 가압하여 몰드(210) 내에 적층된 소재를 경화시켜 범퍼형상으로 성형하는 4차 공정; 상기 4차 공정 후, 몰드(210)로부터 성형된 범퍼(150)를 탈형하는 5차 공정;을 포함하는 것이 특징이다.

즉, 1차 공정으로서 상부가 개구된 몰드(210)의 내부면을 따라 얇은 판재형상의 유리섬유를 적층하여 1차 유리섬유층(152)을 형성하게 된다.

이때, 1차 유리섬유층(152)은 화이바 글라스 매트(MAT)와 로빙크로스를 적층하여 형성된 것이다.

특히, 화이바 글라스 매트는 0.8mm 이하인 것을 3∼4장 사용하며, 로빙크로스는 0.5mm 이하인 것을 1∼2장 사용한다.

화이바 글라스 매트가 0.8mm를 초과한 것을 사용하면 너무 두꺼워서 몰드(210)의 내부 형상을 따라 완전하게 밀착하여 붙기 어렵다.

더불어 로빙크로스도 0.5mm를 초과한 것을 사용하면 마찬가지로 몰드(210)의 내부면에 완전하게 밀착하여 붙이는 것이 매우 어려우며, 특히 로빙크로스는 로링을 직조하여 만든 두꺼운 직물로서 균일한 두께와 높은 강도가 요구되는 FRP성형품의 보강재로서 주로 사용되기에 0.5mm 이하여도 충분한 강도를 지닐 수 있다.

화이바 글라스는 불연성으로 화재시 연기 또는 유독성을 물질을 방출하지 않으며, 적절한 수지에 혼합시키면 강한 내화학성을 가지는 안전 물질로서 법적 사용규제가 전혀 없어 석면 대체 물질로서 널리 사용된다.

또한, 강철보다 뛰어난 인장강도를 가짐으로써 기계적 특성이 우수하여 차량충돌시 파손이 덜 되는 장점이 있다.

이때, 화이바 글라스와 로빙크로스를 몰드(210)의 내부면을 따라 접착하기 위해서는 액상의 접착수지로서 접착하도록 한다.

액상의 접착수지는 폴리에스테르계용 접착수지를 사용한다.

그리고 상기 1차 유리섬유층(152)을 형성하는 1차 공정 후에는 액상의 접착수지를 건조하는 건조과정이 추가된다.

1차 공정 후에는 몰드(210)의 내부공간에 골판지(153)를 압축하여 충진하는 2차 공정을 진행하게 된다.

상기 골판지(153)는 기계적 충격이나 기후 조건으로부터 저항성을 부여하는 것으로 충돌시 완충역할을 하는데 도움을 준다.

또한, 상기 골판지(153)는 다른 소재의 완충제보다 비용적인 측면에서도 매우 장점이 있는 소재이다.

그리고 2차 공정에 의해 골판지(153)가 충전된 상면에 다시 유리섬유를 적층하여 2차 유리섬유층(154)을 형성하게 되는 3차 공정이 이루어진다.

3차 공정에서도 유리섬유는 화이바 글라스 매트(MAT)과 로빙크로스를 사용하게 되는데, 이때에는 몰드(210)의 내면을 따라 접착되는 것이 아니라 골판지(153)지 충전된 상면에 평평하게 유지하여 접착되기 때문에 1차 공정에 사용되는 화이바 글라스 매트나 로빙크로스에 비해 상대적으로 두꺼운 것을 사용하여 경화 후, 충분한 강도를 지니도록 하였다.

즉, 화이바 글라스 매트는 7∼8mm 정도를 사용하며, 로빙크로스는 1.5mm 정도인 것을 사용한다.

또한, 상기 화이바 글라스 매트와 로빙크로스의 적층시 폴리에스테르수지 접착제용 액상수지를 사용하여 적층한다.

이렇게 상기 3차 공정이 끝나면 상부에서 소재를 가압하여 몰드(210) 내에서 경화시켜 범퍼형상으로 성형하는 4차 공정을 진행하게 된다.

상기 4차 공정의 경화 시, 3차 공정에 의해 형성된 화이바 글라스 매트와 로빙크로스의 상부에 판재형상의 가압판(220)을 안치시킨 후, 관용의 클램퍼(230)로서 가압판(220)과 몰더(1)를 견고하게 고정하는 것이다.

이때, 4시간 이상 경화시킴으로써 골판지와 화이바 글라스 매트와 로빙크로스가 일체가 되도록 한다.

최소 4시간 이상을 경화시켜야만 골판지와 화이바 글라스 매트와 로빙크로스는 일체로 경화되게 된다.

그리고 상기 4차 공정 후에는 몰드(210)로부터 성형된 범퍼(150)를 탈형하는 5차 공정과, 상기 5차 공정 후, 범퍼(150)를 표면처리 및 도장작업을 하는 6차 공정을 진행하게 된다.

한편, 상기 5차 공정에서 몰드(210)로부터 성형된 범퍼(150)를 탈형하고 나면 범퍼(150)의 측면을 균일한 형상이 되도록 절단하는 공정이 추가로 포함된다.

특히, 1차 공정 전에는 전처리 공정으로서 상부가 개구된 몰드의 내부에 겔코트를 도포하여 겔코팅층(151)을 형성한다.

겔코트는 FRP 및 인조대리석의 표면보호와 성형폼의 광택수명을 증대시키는 역할을 하는 코팅용 수지로서 불포화 폴리에스테르수지에 안료와 각종 첨가제를 분산시켜 생산된 것으로, 본 발명에서는 범퍼성형후 몰드로부터 성형된 몰드를 탈형시키기는 데 용이하기 위하여 사용한다.

상술한 바와 같이 본 발명 화물 차량용 차체프레임 구조는 헤드프레임과 데크프레임이 매우 견고하게 체결되어 있으며, 또한 헤드프레임과 데크프레임의 구조를 골조구조로 제조하여 자체하중이 매우 가볍다는 등의 현저한 효과가 있다.

100. 차체프레임
110. 헤드프레임 111. 가로프레임 112. 세로프레임
113. 상부결합판 114. 하부결합판
120. 데크프레임 121. 가로프레임 122. 세로프레임
130. 완충장치 131. 공기튜브 132. 상판
133. 하판
140. 차폐판 141. 체결편 142. 연결편
143. 완충스프링 140-1. 보조 차폐판
150. 범퍼
151. 겔코팅층 152. 1차 유리섬유층 153. 골판지
154. 2차 유리섬유층
160. 차축
170. 지지프레임
180. 바퀴

Claims (3)

1. 상부에 운전석이 안치되는 헤드프레임(110)과, 화물칸이 안치되는 데크프레임(120)으로 이루어지되, 상기 헤드프레임(110)과 데크프레임(120)은 하중을 줄이기 위해 길이방향으로 형성된 한 쌍의 가로프레임(111, 121)과, 상기 한 쌍의 가로프레임(111, 121)을 가로지르는 복수의 세로프레임(112, 122)이 서로 일정간격을 유지한 채 결합되어 있는 화물 차량용 차체프레임에 있어서,
   상기 헤드프레임(110)은 가로프레임(111)의 후방측 끝단부가 원호형의 곡선으로 형성되어 데크프레임(120)의 세로프레임(122)에 결합됨으로써 헤드프레임(110)은 데크프레임(120)보다 상부 측에 위치하고,
   상기 데크프레임(120)의 전단에 형성된 세로프레임(122)은 수직단면이 마름모형으로서 내부공간이 형성되어 있으며,
   상기 가로프레임(111)의 상면과 하면은 후면보다 더 연장되는 상부결합판(113)과 하부결합판(114)이 돌출형성되어, 상기 상부결합판(113)과 하부측 하부결한판(114) 사이에 데크프레임(120)의 세로프레임(122)이 삽입되도록 함으로써 볼트체결 또는 용접체결이 용이하고,
   또한, 상기 데크프레임(120)의 하면에는 화물칸에 실린 하중에 의해 발생하는 충격을 완충시키기 위한 완충장치(130)가 장착되되, 상기 완충장치(130)는 판재형상의 상판(132)과 하판(133) 사이에 내부에 공기가 주입되어 있는 공기튜브(131)가 형성되어 있는 것으로, 상기 상판(132)의 상면이 데크프레임(120)의 하면에 체결되고, 상기 하판(133)은 차축(160)에 일단이 체결되어 있는 탄성을 지닌 지지프레임(170)에 체결됨으로써 화물차의 운행시 완충작용이 되며,
   상기 공기튜브(131)와 바퀴(180) 사이에 격판 형태의 차폐판(140)을 설치함으로써 공기튜브(131)의 잔해가 바퀴(180)에 부딪히는 것을 방지하도록 하는 것이 특징인 화물 차량용 차체프레임.
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