KR101638852B1 - 철도용 축상스프링 구조 - Google Patents

철도용 축상스프링 구조 Download PDF

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KR101638852B1
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Abstract

본 발명은 일측이 대차 프레임에 결합되며, 타측이 액슬박스에 결합되는 철도용 축상스프링 구조체에 있어서, 상기 대차 프레임 일측으로부터 상기 액슬박스 측으로 연장 형성되는 내부 몸체; 상기 내부 몸체의 하부가 삽입되는 수용공간이 구비되고, 하부가 상기 액슬박스와 결합되는 통형의 외부 몸체; 일측은 상기 내부 몸체에 결합되고, 타측은 상기 외부 몸체에 결합되되, 상기 수용공간에 삽입된 내부 몸체의 하부를 감싸면서 상기 외부 몸체의 일부를 감싸는 코일스프링; 및 상기 외부 몸체의 수용공간에 일부가 삽입되어 상기 내부 몸체의 하부를 둘러싸며, 상기 외부 몸체의 수용공간에 삽입되어 상기 코일스프링의 하부가 외주면을 감싸고, 외주면에는 상기 외부 몸체의 상부와 결합되도록 외측 방향으로 돌출된 플랜지부가 형성되는 축 스프링부재;를 포함하는 철도용 축상스프링 구조체에 관한 것이다.

Description

철도용 축상스프링 구조{Suspention structure for rayroad}
본 발명은 철도용 축상스프링 구조에 관한 것이다.
종래 축상 지지 장치는 액슬박스에 코일스프링 형식의 축상스프링이 전/후로 장착되어 대차 프레임 하중을 지지하고, 액슬박스로부터 대차로 전달되는 진동을 저감시키는 기능을 수행한다.
축상스프링에 요구되는 기능은 수직하중 지지, 진동 저감 외에도 곡선주행 시 원활한 곡선주행성능 확보를 위한 자기조향 기능이 요구된다.
이를 위해서는 축상스프링 전후 방향 강성이 유연하게 설계되어 곡선구간 주행 시 윤축이 곡률반경 중심에 부합되도록 정렬될 수 있는 구조이어야 한다.
즉, 액슬박스가 대차프레임에 대하여 전후방향으로 상대운동 할 수 있는 구조여야 한다.
종래 축상 스프링 구조는 내부 몸체가 외부 몸체 내에 안내되며, 내부 몸체와 외부 몸체 사이에 구비될 수 있는 마모 플레이트가 설치 될 수 있다.
이러한 종래 기술에 따른 마모 플레이트는 강성이 매우 강하여 대차프레임에 대하여 액슬박스의 전후방향, 좌우방향을 허용하지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 실시예는 액슬박스가 대차프레임에 대하여 유연하게 이동할 수 있음으로써, 대차 프레임의 자기 조향 기능을 향상시킬 수 있는 철도용 축상스프링 구조에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일측이 대차 프레임에 결합되며, 타측이 액슬박스에 결합되는 철도용 축상스프링 구조체에 있어서, 상기 대차 프레임 일측으로부터 상기 액슬박스 측으로 연장 형성되는 내부 몸체; 상기 내부 몸체의 하부가 삽입되는 수용공간이 구비되고, 하부가 상기 액슬박스와 결합되는 통형의 외부 몸체; 일측은 상기 내부 몸체에 결합되고, 타측은 상기 외부 몸체에 결합되되, 상기 수용공간에 삽입된 내부 몸체의 하부를 감싸면서 상기 외부 몸체의 일부를 감싸는 코일스프링; 상기 외부 몸체의 수용공간에 일부가 삽입되어 상기 내부 몸체의 하부를 둘러싸며, 상기 외부 몸체의 수용공간에 삽입되어 상기 코일스프링의 하부가 외주면을 감싸고, 외주면에는 상기 외부 몸체의 상부와 결합되도록 외측 방향으로 돌출된 플랜지부가 형성되는 축 스프링부재;를 포함하되, 상기 축 스프링부재는 상기 내부 몸체와 접촉하는 내부 플레이트; 상기 외부 몸체의 내벽에 접촉하는 외부 플레이트; 및 상기 내부 플레이트와 상기 외부 플레이트 사이에 개재되고, 상기 대차 프레임의 전후 및 좌우 강성을 조절하는 간극홀이 상기 대차 프레임의 전후 방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 강성조절부재;를 더 포함하는 철도용 축상스프링 구조체를 제공한다.
또한, 외부 몸체의 외주면 일측에는 코일스프링의 타측이 결합되는 안착부가 돌출 형성될 수 있다.
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또한, 플랜지부가 외부 몸체의 상측면 상에 결합될 수 있다.
또한, 플랜지부에는 플랜지부를 상기 외부 몸체 상측면에 결합시키기 위한 결합부재가 관통되는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
또한, 강성조절부재는 탄성력을 갖는 단일의 고무 재질로 형성될 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 철도용 축상스프링 구조는 축 스프링부재에 탄성을 갖는 강성조절부재가 설치됨으로써, 액슬 박스가 대차프레임에 대하여 전/후방향, 좌/우방향으로 유연하게 이동할 수 있어 자기 조향 기능이 향상될 수 있다.
또한, 축 스프링부재의 상부 외주면으로 플랜지부가 설치되고, 플랜지부가 외부 몸체와 밀착 결합됨으로써, 액슬 박스가 대차프레임에 대하여 안정적으로 유연하게 이동될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도용 축상스프링 구조체를 구비한 축상 지지 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도용 축상스프링 구조체를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면 사시도이다.
도 4는 도 2의 축 스프링부재의 평면도이다.
도 5는 도 2의 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 철도용 축상스프링 구조체에 구비되는 축 스프링부재의 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도용 축상 스프링 구조체를 구비한 축상 지지 장치를 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철도용 축상스프링 구조체를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면 사시도이며, 도 4는 도 2의 평면도이고, 도 5는 도 2의 분리 사시도이다.
참고로, 도 1에 도시된 바와 같이, X축은 대차 프레임(10)이 연장되어 설치되는 방향으로 전/후 방향을 의미하며, Y축은 좌/우 방향을 의미하고, Z 축은 바닥면에서 상부를 향하는 수직한 방향을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 축상 지지 장치(1)는 대차 프레임(10), 차축을 수용하는 베어링(110)을 내부에 수납한 액슬박스(100), 베어링(110) 의 전/후 위치에서 대차 프레임(10)과 액슬박스(100) 사이에 끼움 결합되는 축상스프링(200)을 포함할 수 있다.
또한, 액슬박스(100)의 전/후 위치에는 축상스프링(200)이 안착 결합되는 시트(120)가 구비될 수 있다.
액슬박스(100)는 대차 프레임(10)에 대하여 전/후(X축 방향), 좌/우(Y축 방향)을 따라 이동될 수 있으며, 축상스프링(200) 내의 내부 몸체(도 2의 210)는 바닥면에서 수직한 방향 즉 Z축 방향으로 이동될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 축상스프링(200)은 내부 몸체(210), 외부 몸체(220), 코일 스프링(230), 및 축 스프링부재(240)를 포함할 수 있다.
내부 몸체(210)는 외부 몸체(220)에 삽입되어 상하 방향으로 안내 운동을 하며, 대차 프레임(도 1의 10)에 결합되는 브라켓(212)과, 브라켓(212)의 중심에서 액슬박스(도 1의 100) 측으로 연장 형성되는 원통 형상의 삽입부(214)를 포함할 수 있다.
브라켓(212)은 원형의 플레이트 형상으로, 브라켓(212)의 일측은 대차 프레임(도 1의 10)에 결합될 수 있으며, 타측은 코일 스프링(230)의 상측면과 결합될 수 있다.
외부 몸체(220)는 통 형상으로 내부 몸체(210)의 삽입부(214)가 삽입되는 수용공간(222)과, 외주면 일측에 형성되어 코일 스프링(230)이 안착되는 안착부(224)를 포함할 수 있다.
코일 스프링(230)은 내부 몸체(210)의 외주면을 감싸도록 권선되어 구비될 수 있으며, 코일 스프링(230)의 일측은 브라켓(212)의 타측 가장자리에 결합될 수 있고, 코일 스프링(230)의 타측은 외부 몸체(220)의 안착부(224)와 결합될 수 있다.
여기서, 코일 스프링(230)은 내부 몸체(210)로부터 외부 몸체(220)의 안착부(224)까지 감싸도록 설치되어 대차 프레임(도 1의 10)의 수직하중을 지지하고 진동 전달을 저감시킬 수 있다.
축 스프링부재(240)는 내부 몸체(210)의 삽입부(214) 일부를 둘러싸며, 외부 몸체(220)의 수용공간(222)으로 삽입 결합될 수 있다.
또한, 축 스프링부재(240)는 중공의 원통형 형상으로 형성되며, 내부 몸체(210)와 접촉하는 내부 플레이트(242), 외부 몸체(220)의 내벽에 접촉하는 외부 플레이트(244), 및 내부 플레이트(242)와 외부 플레이트(244) 사이에 구비되는 강성조절부재(246)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 축 스프링부재(240)의 중심에 형성된 중공으로 내부 몸체(210)의 삽입부(214)가 삽입되며, 삽입부(214)는 내부 플레이트(242)와 접촉될 수 있다.
외부 플레이트(244)는 외부 몸체(220)의 내벽과 접촉될 수 있고, 축 스프링부재(240)의 외주면 즉 외부 플레이트(244)의 외주면에는 외부 몸체(220)와 결합되는 플랜지부(248)가 구비될 수 있다.
또한, 플랜지부(248)는 외부 플레이트(244)의 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 링 형상으로 이루어질 수 있으며, 플랜지부(248)는 외부 몸체(220)의 상측면 상에 결합될 수 있다.
또한, 플랜지부(248)에는 복수개의 관통홀(249)이 형성될 수 있으며, 플랜지부(248)가 결합되는 외부 몸체(220)의 상측면 상에도 복수개의 관통홀(226)이 형성될 수 있다.
여기서, 플랜지부(248)의 관통홀(249)은 외부 몸체(220)의 상측면 상에 관통홀(226)에 대응하여 배치시킨 후, 결합 부재(250)가 관통홀들(226, 249)을 관통시킴으로써, 외부 몸체(220)의 상측면에 플랜지부(248)가 견고히 결합될 수 있다.
이에, 외부 몸체(220)의 상측면에 플랜지부(248)가 견고히 결합됨으로써, 축 스프링부재(240)가 외부 몸체(220)에 견고히 결합될 수 있고, 내부 몸체(210)의 상/하 이동(도 1의 Z축 방향)과 액슬 박스(도 1의 100)의 전/후 및 좌/우 방향으로 이동이 안정적으로 이루어질 수 있다.
강성조절부재(246)는 대차 프레임(도 1의 10)의 전/후(도 1의 X측 방향) 및 좌/우(도 1의 Y축 방향) 강성을 조절하는 간극홀(247)을 구비할 수 있으며, 간극홀(247)은 강성조절부재(246)에 서로 마주보도록 한 쌍으로 구비될 수 있다.
즉, 한 쌍의 간극홀(247)은 대차 프레임(도 1의 10)의 전/후 방향을 따라서 배치될 수 있다.
또한, 강성조절부재(246)는 탄성력을 갖는 단일의 고무재질로 형성될 수 있다.
또한, 강성조절부재(246)는 액슬 박스(도 1의 100)가 대차 프레임(도 1의 10)에 대하여 전/후 방향, 좌/후 방향으로 운동을 가능하도록 하며, 강성조절부재(246)에 형성되는 한 쌍의 간극홀(247)은 액슬박스(도 1의 100)가 대차 프레임(도 1의 10)에 대하여 전/후 방향으로 유연한 강성을 갖도록 할 수 있다.
한 쌍의 간극홀(247)의 형상이나 면적은 필요에 따라 조절할 수 있으며, 한 쌍의 간극홀(247)의 형상이나 면적의 조절에 의해 액슬 박스(도 1 의 100)이 대차프레임(도 1의 10)에 대한 전/후 방향의 강성을 조절할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외부 몸체(220)는 도 1의 액슬 박스(100)에 형성된 시트(120)에 설치될 수 있다.
이때, 외부 몸체(220)의 외주면에 구비되는 안착부(224)는 액슬박스(도 1의 100)의 시트(120) 상부 가장자리에 배치될 수 있다.
외부 몸체(220)에 형성된 수용공간(222)에는 축 스프링부재(240)가 삽입되어 결합될 수 있으며, 이때, 플랜지(248)의 관통홀(249)이 외부 몸체(220)의 상측면에 관통홀(226)를 맞물리도록 배치시키고, 결합 부재(250)를 관통홀들에 관통시킴으로써, 외부 몸체(220)와 플랜지(248)를 결합시킬 수 있다.
또한, 한 쌍의 간극홀(247)은 대차 프레임(도 1의 10)의 전/후 방향, 즉 도 1의 X축 방향을 따라서 위치될 수 있다.
외부 몸체(220)에 구비되는 안착부(224)에는 코일 스프링(230)이 안착될 수 있다.
축 스프링부재(240)의 중심으로 내부 몸체(210)의 삽입부(214)가 삽입될 수 있고, 내부 몸체(210)의 브라켓(212)은 대차 프레임(도 1의 10)에 결합될 수 있다.
따라서, 대차 프레임(도 1의 10)의 이동에 의해 내부 몸체(210)가 외부 몸체(220)에 대하여 상하 이동을 하게 되며, 액슬박스(도 1의 100)가 대차 프레임(도 1의 10)에 대하여 전/후, 좌/우 방향으로 이동할 수 있다.
이때, 내부 몸체(210)와 외부 몸체(220) 사이에 구비될 수 있는 축 스프링부재(240)에 의해 액슬박스(도 1의 100)가 대차 프레임(도 1의 10)에 대하여 전/후 방향, 좌/우 방향으로 유연하게 이동될 수 있다.
즉, 축 스프링부재(240)에 탄성을 갖는 강성조절부재(246)가 설치됨으로써, 액슬 박스(도 1의 100)가 대차프레임(도 1의 10)에 대하여 전/후 방향, 좌/우 방향으로 유연하게 이동할 수 있어 자기 조향 기능이 향상될 수 있다.
또한, 축 스프링부재(240)의 상부 외주면으로 플랜지부(248)가 돌출 되어 구비되고, 플랜지부(248)가 외부 몸체(220)의 상측면과 결합됨으로써, 액슬 박스(도 1의 100)가 대차프레임(도 1의 10)에 대하여 안정적으로 유연하게 이동될 수 있다.
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도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 철도용 축상 스프링 구조체에 구비되는 축 스프링 부재의 평면도이다. 도 6의 다른 실시예에서는 기본적으로 도 1의 실시예와 같은 축상 스프링 구조체로 이루어지며, 단지 축 스프링 부재에서 차이가 있으므로, 앞서 설명한 동일 명칭의 부재에 대해서는 구체적 설명은 생략하기로 한다. 플랜지부(348)는 도 6에 도시된 바와 같이, 외부 플레이트의 외주면으로부터 외측 방향으로 돌출 형성된 링 형상으로 이루어질 수 있으며, 플랜지부(348)는 외부 몸체의 상측면 상에 결합될 수 있다.
또한, 플랜지부(348)에는 복수개의 관통홀(349)이 형성될 수 있으며, 플랜지부(348)가 결합되는 외부 몸체의 상측면 상에도 복수개의 관통홀이 형성될 수 있다.
이에, 외부 몸체의 상측면에 플랜지부(348)가 견고히 결합됨으로써, 축 스프링부재가 외부 몸체에 견고히 결합될 수 있고, 내부 몸체의 상/하 이동(도 1의 Z축 방향)과 액슬박스(도 1의 100)의 전/후 및 좌/우 방향으로 이동이 안정적으로 이루어질 수 있다.
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강성조절부재(346)는 내부 플레이트와 상기 외부 플레이트 사이에 복수개로 설치되는 완충부(346a)와, 복수개의 완충부(346a) 사이에 설치되는 복수개의 지지플레이트(346b)를 포함할 수 있다.
또한, 복수개의 완충부(346a) 각각에는 대차 프레임(도 1의 10)의 전/후(도 1의 X측 방향) 및 좌/우(도 1의 Y축 방향) 강성을 조절하는 간극홀(346c)이 대차 프레임(도 1의 10)의 전/후 방향을 따라 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
또한, 복수개의 완충부(346a)는 탄성력을 갖는 고무재질로 형성될 수 있으며, 이로 인해 내부 몸체(310)의 상/하 이동(도 1의 Z축 방향)과 액슬박스(도 1의 100)의 전/후 및 좌/우 방향으로 이동이 안정적으로 이루어질 수 있다.
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이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
200 : 축상 스프링 210 : 내부 몸체
212 : 브라켓 214 : 삽입부
220 : 외부 몸체 222 : 수용공간
224 : 안착부 230 : 코일 스프링
240 : 축 스프링부재 242 : 내부 플레이트
244 : 외부 플레이트 246, 346 : 강성조절부재
346a : 완충부 346b : 지지플레이트
247, 346c : 간극홀 248, 348 : 플랜지부

Claims (10)

  1. 일측이 대차 프레임에 결합되며, 타측이 액슬박스에 결합되는 철도용 축상스프링 구조체에 있어서,
    상기 대차 프레임 일측으로부터 상기 액슬박스 측으로 연장 형성되는 내부 몸체와, 상기 내부 몸체의 하부가 삽입되는 수용공간이 구비되고, 하부가 상기 액슬박스와 결합되는 통형의 외부 몸체와, 일측은 상기 내부 몸체에 결합되고, 타측은 상기 외부 몸체에 결합되되, 상기 수용공간에 삽입된 내부 몸체의 하부를 감싸면서 상기 외부 몸체의 일부를 감싸는 코일스프링 및 상기 외부 몸체의 수용공간에 일부가 삽입되어 상기 내부 몸체의 하부를 둘러싸며, 상기 외부 몸체의 수용공간에 삽입되어 상기 코일스프링의 하부가 외주면을 감싸는 축 스프링부재를 포함하되,
    상기 축 스프링부재는,
    상기 내부 몸체와 접촉하는 내부 플레이트와;
    상기 외부 몸체의 내벽에 접촉하며, 상단 외주면에는 상기 외부 몸체의 상부와 결합부재에 의해 결합되도록 외측 방향으로 돌출된 플랜지부가 형성되는 외부 플레이트; 및
    상기 내부 플레이트와 상기 외부 플레이트 사이에 개재되고, 상기 대차 프레임의 전후 및 좌우 강성을 조절하는 간극홀이 상기 대차 프레임의 전후 방향으로 적어도 하나 이상 형성되는 강성조절부재;
    를 더 포함하여, 상기 강성조절부재의 내주면과 외주면이 상기 내부 플레이트와 상기 외부 플레이트에 의해 상기 내부 몸체와 상기 외부 몸체 사이에 구비되어 상기 외부 몸체에 대한 상기 내부 몸체의 상하 이동에 따른 마찰로 인한 마모를 최소화할 수 있고, 상기 플랜지부가 상기 결합부재를 이용하여 상기 외부 몸체의 상부에 결합됨으로써 상기 내부 몸체의 상하 이동과 상기 액슬박스의 전후좌우 이동이 안정적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 철도용 축상스프링 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 몸체의 외주면 일측에는 상기 코일스프링의 타측이 결합되는 안착부가 돌출 형성되는 철도용 축상스프링 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지부가 상기 외부 몸체의 상측면 상에 결합되는 철도용 축상스프링 구조체.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 플랜지부에는
    상기 플랜지부를 상기 외부 몸체 상측면에 결합시키기 위한 결합부재가 관통되는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되는 철도용 축상스프링 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성조절부재는 탄성력을 갖는 단일의 고무재질로 이루어지는 철도용 축상스프링 구조체.
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