KR101654896B1 - 철도차량용 공간절약형 대차 - Google Patents

철도차량용 공간절약형 대차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 공간절약형 대차에 관한 것으로; 차체의 하부에 위치하는 대차 프레임과, 상기 대차 프레임의 하부에 설치되는 전방 및 후방 윤축과; 상기 전방 및 후방 윤축이 회전가능하도록 상기 전방 및 후방 차축을 지지하는 전방 및 후방 액슬박스;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 윤축의 차축을 지지하는 전방 및 후방 액슬박스와 전방 및 후방 현수장치를 전방 및 후방 차륜의 안쪽에 설치하는 인보드(inboard) 방식을 채용함으로써 대차프레임이 전방 및 후방 차륜 사이에 위치하게 되어 대차의 폭을 줄여주는 효과가 있다.

Description

철도차량용 공간절약형 대차 {SPACE SAVING BOGIE FOR RAILWAY CAR}
본 발명은 철도차량용 공간절약형 대차에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 차체를 지지하는 대차의 철도차량 길이방향 길이를 줄여주어 대차의 점유공간을 축소함으로써 차체의 무효공간을 줄여주어 적재공간을 확보할 수 있어 화물의 적재 또는 승객의 탑승 효율을 높일 수 있는 철도차량용 공간절약형 대차에 관한 것이다.
일반적으로 열차는 복수의 철도차량을 연속적으로 연결하여 선로 위를 주행하는 여객 열차, 화물 열차, 전동차 등의 중요한 운송수단의 하나로서, 다수의 철도차량을 연속적으로 연결하여 안전한 상태로 주행할 수 있으므로 대략 수백 내지 수천명의 승객을 태울 수 있음은 물론, 한꺼번에 대량의 화물을 운반할 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 종래의 열차는 공개특허 제10-2010-0045932호, 등록특허 제10-1229348호 등에 제안된 바와 같이 복수의 차량이 연결된다. 즉, 일반적인 승객 운송용 여객 열차와 전동차, 지하철 등의 경우에는 객실용 차량이 연속적으로 연결되는 구조로 이루어지며, 화물 열차의 경우에는 화물을 적재할 수 있는 화물 차량이 연속적으로 연결되는 구조로 이루어진다.
한편, 철도차량의 경제성 및 효율성 향상을 위해서는 여객이나 화물 적재용 공간을 최대화하고 철도차량의 중량 및 무효공간을 최소화하는 것이 관건이다.
도 1은 종래 일반적인 대차의 일 예로 콘테이너 화차를 도시한 도면이다. 이에 의하면 일반적인 철도차량(1)은 두 조의 대차(10)위에 차체(20)를 얹는 방식으로, 대차(10)는 차륜, 차축, 현수장치, 기초제동장치, 지지틀 등과 같은 구성품이 설치되어 철도차량을 안전하게 궤도 레일을 따라 안내하고, 진동을 완충시키고 차체(20)를 지지하는 기능을 한다.
이와 같은 구성품을 탑재하기 위해 대차(10)는 어느 정도의 높이와 길이를 갖게 되는데, 도 1에 도시된 컨테이너 화차의 예와 같이 대차(10) 점유공간의 상부에 무효공간이 발생하게 된다. 이와 같은 무효공간은 적재용량의 감소와 생산성 저하로 연결된다.
특히, 종래 일반적인 대차는 도 2에 도시된 바와 같이 아웃보드(outboard)방식은 베어링 하우징(액슬박스)(12)와 현수장치인 코일 스프링(14)이 차륜(16) 외측으로 설치되고, 이를 지지하는 대차프레임(11)의 가운데 연결부(11a)가 차륜(16)과 차륜(16) 사이를 지나기 때문에 축간거리가 증가 될 수밖에 없어 대차(10)의 크가가 크게 된다.
따라서, 종래 일반적인 대차(10)는 기본적으로 레일(2)에 의한 철도차량(1)의 안내 및 하중지지와 운영 및 유지보수에 유리한 측면이 있지만 대차(10) 자체의 무게가 많이 나가고 대차(10)가 차지하는 점유공간이 커서 공간 활용성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 무효공간을 최소화하기 위해서는 대차(10)의 길이방향 점유공간을 최소화하는 것이 중요하다.
참고문헌 1 : 공개특허 제10-2010-0045932호 참고문헌 2 : 등록특허 제10-1229348호
따라서, 본 발명은 이러한 종래 대차의 문제점들을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명은 철도차량의 차체를 지지하는 대차의 철도차량 길이방향 길이를 줄여주어 대차의 점유공간을 축소함으로써 무효공간을 줄일 수 있는 철도차량용 공간절약형 대차를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 무효공간을 줄여 적재공간을 확보할 수 있어 화물의 적재 또는 승객의 탑승 효율을 높일 수 있는 철도차량용 공간절약형 대차를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; 차체의 하부에 위치하는 대차 프레임과; 상기 대차 프레임의 하부에 설치되는 전방 및 후방 윤축과; 상기 전방 및 후방 윤축이 회전가능하도록 상기 전방 및 후방 차축을 지지하는 전방 및 후방 액슬박스;로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공간절약형 대차를 제공한다.
이때, 상기 대차프레임은 금속재 또는 유연구조 복합소재로 제작되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전방 및 후방 차륜는 상기 전방 및 후방 액슬박스의 외측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전방 및 후방 차륜는 상기 전방 및 후방 액슬박스의 외측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대차프레임과 전방 및 후방 액슬박스 사이에는 전방 및 후방 차륜으로부터 전달된 진동을 감쇄하는 전방 및 후방 현수장치가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 대차프레임에는 상기 전방 및 후방 차륜의 답면에 밀착가능한 전방 및 후방 제륜자를 이용해 제동을 수행하는 제동장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제동장치는, 상기 대차프레임에 힌지결합되도록 중앙에 축공이 형성되어 엑추에이터에 의해 상단부가 대차의 길이방향으로 전후진되는 전방 및 후방 구동링크와, 상기 전방 및 후방 구동링크의 하단에 전단 및 후단이 힌지결합되는 연결링크와, 상기 연결링크의 전단에 대차의 양쪽 폭방향으로 돌출되는 전방 및 후방 지지대와, 상기 전방 및 후방 지지대의 단부에 상기 전방 및 후방 차륜의 일측 답면 방향으로 설치되는 전방 및 후방 제륜자로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 엑추에이터는 유압 실린더 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 윤축의 차축을 지지하는 전방 및 후방 액슬박스와 전방 및 후방 현수장치를 전방 및 후방 차륜의 안쪽에 설치하는 인보드(inboard) 방식을 채용함으로써 대차프레임이 전방 및 후방 차륜 사이에 위치하게 되어 대차의 폭을 줄여주는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 대차프레임에는 전방 및 후방 차륜의 답면 일측에 전방 및 후방 제륜자가 각각 밀착되는 비대칭형 편압식 제동장치를 설치하여 대차의 길이를 대폭 줄일 수 있어 대차의 점유공간을 최소화하여 대차로 인한 무효공간을 약 30% 이상 축소할 수 있다.
이와 같이 발명은 대차가 차지하는 점유공간을 축소함으로써 화물의 적재 또는 승객의 탑승을 위한 공간을 더 확보할 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 대차가 설치되는 철도차량의 일 예로 콘테이너 화차를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 일반적인 대차의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제동장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공간절약형 대차와 일반적인 대차의 점유공간 차이를 설명하기 위해 도시한 비교도이다.
본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차의 정면도이다.
이에 의하면 본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차(100)는 차체의 하부에 위치하는 대차 프레임(110)과, 상기 대차 프레임(110)의 하부에 설치되되 상기 대차 프레임(110)의 양측으로 전방 및 후방 차륜(122,132)이 노출되도록 설치되며 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)을 연결하는 전방 및 후방 차축(124,134)으로 이루어진 전방 및 후방 윤축(120,130)과, 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)의 안쪽에 설치되어 전방 및 후방 윤축(120,130)이 회전가능하도록 상기 전방 및 후방 차축(124,134)을 지지하는 전방 및 후방 액슬박스(140,150)와, 상기 대차프레임(110)과 전방 및 후방 액슬박스(140,150) 사이에 설치되어 전방 및 후방 차륜(122,132)으로부터 전달된 진동을 감쇄하는 전방 및 후방 현수장치(160,170)로 구성된다.
또한, 상기 대차프레임(110)에는 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)의 답면에 밀착가능한 전방 및 후방 제륜자(181,182)를 이용해 제동을 수행하는 제동장치(180)가 더 구비된다.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
상기 대차프레임(110)은 간격을 유지하며 나란히 배치되는 두개의 종축지지대(111,112)와 그 종축지지대(111,112)를 연결하는 볼스터(113)로 이루어진다.
이때, 상기 대차프레임(110)은 금속재 또는 유연구조 복합소재 등의 다양한 재질로 제작될 수 있다.
한편, 상기 전방 및 후방 윤축(120,130)은 상기 대차프레임(110)의 하부에 횡방향으로 전방 및 후방 차축(124,134)이 배치되며 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)이 상기 대차프레임(110)의 양측으로 노출되도록 설치된다.
이와 같은 전방 및 후방 차륜(122,132)의 내부면측의 전방 및 후방 차축(124,134)은 차축베어링(미도시)이 내장되는 전방 및 후방 액슬박스(140,150)에 회전이 자유롭게 축설된다.
따라서, 상기 전방 및 후방 액슬박스(140,150)의 외측으로 전방 및 후방 차륜(122,132)이 위치하게 된다.
한편, 상기 대차프레임(110)과 전방 및 후방 액슬박스(140,150) 사이에는 전방 및 후방 현수장치(160,170)가 설치되어 전방 및 후방 차륜(122,132)으로부터 전달된 진동을 감쇄하게 된다.
즉, 본 발명에 따른 철도차량용 공간절약형 대차(100)는 차축 베어링이 내장되는 전방 및 후방 액슬박스(140,150)와 전방 및 후방 현수장치(160,170)를 전방 및 후방 차륜(122,132)의 안쪽에 설치하는 인보드(inboard) 방식으로 이루어진다.
이 같은 방식에 의하면 상기 대차프레임(110)이 전방 및 후방 차륜(122,132) 사이에 위치하게 되어 대차(100)의 폭을 줄여주게 된다.
한편, 상기 대차프레임(110)에 설치되는 제동장치(180)는 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)의 답면 일측에 전방 및 후방 제륜자(181,182)가 각각 밀착되는 비대칭형 편압식 제동장치이다.
좀더 구체적으로 설명하면 상기 제동장치(180)는 도 5에 도시된 바와 같이 대차프레임(110)에 힌지결합되도록 중앙에 축공(183a,184a)이 형성되어 엑추에이터(미도시됨)에 의해 상단부가 대차의 길이방향으로 전후진되는 전방 및 후방 구동링크(183,184)와, 상기 전방 및 후방 구동링크(183,184)의 하단에 전단 및 후단이 힌지결합되는 연결링크(185)와, 상기 연결링크(185)의 전단에 대차의 양쪽 폭방향으로 돌출되는 전방 및 후방 지지대(186,187)와, 상기 전방 및 후방 지지대(186,187)의 단부에 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)의 일측 답면 방향으로 설치되는 전방 및 후방 제륜자(181,182)로 이루어진다.
이때, 상기 엑추에이터는 필요에 따라 유압 실린더 또는 공압 실린더를 채용할 수 있다.
이와 같은 제동장치(180)는 엑추에이터의 작동에 의해 전방 및 후방 구동링크(183,184)의 상단부가 축공을 중심으로 일측으로 회동하면 하단부는 타측으로 회동하면서 연결링크(185)가 수평이동하면서 전방 및 후방 지지대(186,187)의 단부에 일체로 구비되는 전방 및 후방 제륜자(181,182)가 전방 및 후방 차륜(122,132)의 일측 답면에 밀착되어 제동을 수행하게 된다.
물론, 제동을 수행하지 않는 주행 등의 경우에는 엑추에이터의 작동에 의해 전방 및 후방 구동링크(183,184)의 상단부가 축공을 중심으로 타측으로 회동하면 하단부는 일측으로 회동하면서 연결링크(185)가 수평이동하면서 전방 및 후방 지지대(186,187)의 단부에 일체로 구비되는 전방 및 후방 제륜자(181,182)가 전방 및 후방 차륜(122,132)의 일측 답면에서 멀어지며 밀착상태가 해제된다.
상기 제동장치(180)의 구조는 상기 전방 및 후방 차륜(122,132)의 답면 일측에만 전방 및 후방 제륜자(181,182)가 밀착가능한 비대칭형 편압식 제동 구조여서 대차(100)의 길이를 도 6에서와 같이 30% 이상 축소할 수 있다. 이는 곧 대차(100)의 점유공간을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 대차(100)로 인한 무효공간 역시 약 30% 이상 축소할 수 있음을 의미한다.
한편, 상기 대차프레임(110)의 볼스터(113) 중앙부 및 차체 하부에 설치되어 대차(100)와 차체 사이의 견인력을 전달하는 센터 피봇(center pivot)(114)이 더 설치될 수 있다. 물론, 상기 대차(100)는 차체의 전후 양단 하측에 설치될 수 있다.
상기 대차(100) 구조는 수송용량이 비용과 직결되는 이단적재 컨테이너 화차나 장물차(차체 가운데가 well형으로 낮고, 이 부위에 부피가 큰 화물을 실어 나르는 차량)에 활용시 화물 적재 효율을 극대화할 수 있다.
물론, 상기 대차(100)는 상기 이단적재 컨테이너 화차나 장물차 이외에도 여객용 차량이나 통근형 전동차용 대차 방식으로도 폭넓게 활용할 수 있음은 당연하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 대차 110: 대차 프레임
120: 전방 윤축 130: 후방 운축
140: 전방 액슬박스 150: 후방 액슬박스
160: 전방 현수장치 170: 후방 현수장치
180: 제동장치

Claims (8)

  1. 차체의 하부에 위치하는 대차 프레임과;
    상기 대차 프레임의 하부에 설치되는 전방 및 후방 윤축과;
    상기 전방 및 후방 윤축이 회전가능하도록 상기 전방 및 후방 차축을 지지하는 전방 및 후방 액슬박스;로 이루어지고,
    상기 전방 및 후방 윤축은 대차 프레임의 양측으로 전방 및 후방 차륜이 노출되도록 설치되며 상기 전방 및 후방 차륜을 연결하는 전방 및 후방 차축으로 이루어지며,
    상기 전방 및 후방 차륜은 상기 전방 및 후방 액슬박스의 외측에 위치하고,
    상기 대차프레임에는 상기 전방 및 후방 차륜의 답면에 밀착가능한 전방 및 후방 제륜자를 이용해 제동을 수행하는 제동장치가 구비되며,
    상기 제동장치는, 상기 대차프레임에 힌지결합되도록 중앙에 축공이 형성되어 엑추에이터에 의해 상단부가 대차의 길이방향으로 전후진되는 전방 및 후방 구동링크와, 상기 전방 및 후방 구동링크의 하단에 전단 및 후단이 힌지결합되는 연결링크와, 상기 연결링크의 전단 및 후단에 대차의 양쪽 폭방향으로 돌출되는 전방 및 후방 지지대와, 상기 전방 및 후방 지지대의 단부에 상기 전방 및 후방 차륜의 일측 답면 방향으로 설치되는 전방 및 후방 제륜자로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공간절약형 대차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대차프레임은 금속재 또는 유연구조 복합소재로 제작되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공간절약형 대차.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 대차프레임과 전방 및 후방 액슬박스 사이에는 전방 및 후방 차륜으로부터 전달된 진동을 감쇄하는 전방 및 후방 현수장치가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 공간절약형 대차.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 엑추에이터는 유압 실린더 또는 공압 실린더인 것을 특징으로 하는 철도차량용 공간절약형 대차.
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