KR101662152B1 - 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체와 대차를 센터피봇으로 연결하는 모노레일 차량의 대차에 사이드 베어링을 구비하고, 탑승하는 승객의 하중에 따라 사이드 베어링에 가해지는 충격을 완충하기 위한 완충력을 적절하게 조절할 수 있어 보다 안정적인 주행을 가능하게 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모노레일 차량의 대차 프레임의 전부 양측과 후부 양측에 사이드 베어링을 구비하며, 상기 사이드 베어링의 하부에는 에어 스프링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

모노레일 차량용 사이드 베어링 구조{structure of side bearing for monorail vehicle}

본 발명은 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체와 대차를 센터피봇으로 연결하는 모노레일 차량의 대차에 사이드 베어링을 구비하고, 탑승하는 승객의 하중에 따라 사이드 베어링에 가해지는 충격을 완충하기 위한 완충력을 적절하게 조절할 수 있어 보다 안정적인 주행을 가능하게 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것이다.

일반적으로 사이드 베어링은 차체가 횡압에 의해 경사지는 경우 이것을 지지하기 위하여 볼스터 양쪽에 장착하는 것으로, Z축 보기(Bogie)에 많이 쓰이고 있는 볼스터 스프링의 바로 위, 볼스터 스프링보다 안쪽 등 대차의 종류에 따라 사이드 베어링의 장착위치도 다르다. Z축 보기는 우리나라에서는 찾아보기 힘들다. 다시 말해, 보편화되어 있지 않다. 또, 미국식 화차와 유사한 우리나라의 주강대차형 화차는 볼스터 스프링의 안쪽에 사이드 베어링을 장착한다.

그리고, 상하 사이드 베어링의 유간은 차체의 동요와 관계가 깊다. 유간이 크면 자연히 차체의 좌우동요가 크게 되지만 유간이 작으면 동요할 때 사이드 베어링이 자주 차체에 충격을 전달하게 되기 때문에 좌우 동요를 더욱 증대시키고 곡선 통과시 윤중감소도 증대된다. 이러한 유간은 일본 3∼6㎜이고, 미국 6.4∼9.5㎜이며, 우리나라는 5∼8㎜다. 평면형 센터 플레이트를 사용하는 보기에서는 사이드 베어링이 접촉되는 일은 드물고, 또 접촉되더라도 순간적이므로 구조가 간단한 평사이드 베어링을 사용하고 있다.

그러나, 캔트를 가진 곡선을 강제 차량과 같이 차체의 강성이 큰 차량이 통과할 때 사이드 베어링의 마찰저항이 크면 탈선을 일으키는 수가 있으므로 로울러를 나란히 넣은 베어링의 로울러 사이드 베어링, 볼을 넣은 사이드 베어링을 사용하는 것이 바람직하다. 더 나아가서는 적절한 마찰계수를 고려한 탄성 사이드 베어링을 선택하는 것이 좋다.

이러한 사이드 베어링에 대한 일 예로 도 1에 도시된 바와 같은 미국등록특허 제5454330호에 기재된 기술이 제안되었는데, 그 기술적 특징은 인발제품인 U형강을 소정의 길이로 절단하고 그 길이의 내측 절반부 바닥은 저면이 へ자상으로 생긴 한쌍의 탄성블록을 나란히 수용했을 때 떠받칠 수 있는 형상으로 된 블록 수용부(102)와 나머지 외측 절반부를 평탄한 새들 수용부(104)로 한 캐리어(100)와, 상기 블록 수용부(102)에 삽입된 한 쌍의 탄성블록(106,108)과, 새들 수용부(104)에 들어앉힌 새들(110)과, 새들(110)에 자유방임상태로 삽입된 롤(112)과, 상기 탄성블록(106,108) 위에 얹힌 상면이 평탄한 마찰 베어링재(114)와, 내측 탄성블록(106)의 내향 이탈방지용 쐐기판(116)으로 구성되고, 상기 캐리어(100)의 앞,뒤벽 내외측단은 맞은 편 벽을 바라보고 절곡한 걸림턱(118,120)이 있다. 그 중에서 안쪽 걸림턱(118)은 내측 탄성블록(106)의 내측면 사이에 쐐기판(116)을 끼워서 그 탄성블록(106)의 내향 이탈을 방지하고, 외측 걸림턱(120)은 새들(110)의 외향 이탈을 저지하는 걸림돌로 활용된다. 그리고 외측 탄성블록(108)은 상기 새들(110)의 내측벽에 의지하고 새들(110)의 내측벽은 외측 탄성블록(108)에 의지하여 캐리어(100)상에서의 자세 안정을 꾀하는 것을 특징으로 한다.

그런데, 미국등록특허 제5454330호에 기재된 기술은 마찰 베어링재의 하부에 탄성블록을 구비하여 차량이 곡선구간을 주행할 경우 차체에 요잉 현상이 발생하게 되어 사이드 베어링과 차체가 접할 때, 충격을 완충시켜주는 장점은 있으나, 마찰 베어링재 및 롤과 부딛힐 때 발행하는 충격을 완전히 감쇄시킬 수 없을 뿐만 아니라, 차량에 수용된 승객 수 및 화물의 양에 따라 하중의 차이가 발생하게 되며 그에 따라 요잉 현상이 발생할 때 탄성블록에 가해지는 충격이 달라지게 되며, 탄성블록에 의해 감쇄되지 못한 충격이 대차에 그대로 전달될 경우 대차가 손상되어 주행시 탈선 등의 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 사이드 베어링은 높이 조절이 불가능하게 형성되기 때문에, 철도차량에 따라 그 유격이 달리 형성되므로, 각각의 차량에 따라 별도의 사이드 베어링을 제작하여야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 모노레일 차량을 차체와 대차로 각각 형성하고 센터 피봇으로 대차와 차체를 연결하는데, 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 사이드 베어링을 구비함으로써, 모노레일 차량이 곡선구간을 주행하거나 바람 등의 외력에 의해 다양한 방향에서 힘이 작용하여 요잉 현상이 발생하더라도 안정적으로 차체의 요잉 현상을 감쇄시켜주게 되어 안정적인 주행을 가능하게 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 사이드 베어링이 구비되는데, 상기 사이드 베어링은 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 구비되는 에어스프링의 상부에 설치하고, 상기 에어스프링은 별도로 구비되는 압력감지센서와 압력조절장치에 의해 차량의 내부에 탑승한 승객의 하중에 따라 에어스프링에 가해지는 압력을 감지하여 에어스프링의 압력을 조절하도록 함으로써, 요잉 현상이 발생할 때 에어스프링에 가해지는 압력을 감쇄시키도록 하여 보다 안정적으로 주행할 수 있게 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 사이드 베어링을 설치하기 위한 에어 스프링이 구비되는데, 상기 에어스프링은 대차에 설치되는 취부 커버와 상기 취부 커버의 내측에 상하 슬라이딩 가능하게 구비되는 내측 커버의 내부에 설치되도록 하여, 주행 중에 돌맹이와 같은 경질의 물체에 의해 충격을 받더라도 에어스프링이 손상되는 것을 안정적으로 방지할 수 있는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

모노레일 차량의 대차 프레임의 전부 양측과 후부 양측에 사이드 베어링을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 사이드 베어링의 하부에는 에어 스프링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 에어 스프링은 대차 프레임의 상부에 구비되는 커버의 내측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 커버는 대차 프레임의 상부에 고정설치되는 취부 커버와, 상기 취부 커버의 내측에 상하 슬라이딩 되는 내측 커버로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 에어 스프링에는 공기 압력을 측정하기 위한 압력 감지센서가 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 에어 스프링의 공기압력을 조절하기 위한 압력 제어장치가 더 구비되고, 상기 압력제어장치는 상기 압력 감지센서에서 감지된 압력에 따라 에어 스프링의 압력을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사이드 베어링은 상기 내측 커버의 상단에 설치되는 몸체와, 상기 몸체의 내측에 회전축에 의해 회전가능하게 설치되는 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 롤러는 상기 몸체를 분할하는 칸막이 내에 설치되는 전부롤러와 후부롤러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전부롤러와 후부롤러를 설치하는 회전축은 대차의 센터피봇을 중심으로 방사상의 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 모노레일 차량을 차체와 대차로 각각 형성하고 센터 피봇으로 대차와 차체를 연결하는데, 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 사이드 베어링을 구비함으로써, 모노레일 차량이 곡선구간을 주행하거나 바람 등의 외력에 의해 다양한 방향에서 힘이 작용하여 요잉 현상이 발생하더라도 안정적으로 차체의 요잉 현상을 감쇄시켜주게 되어 안정적인 주행을 가능하게 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 사이드 베어링이 구비되는데, 상기 사이드 베어링은 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 구비되는 에어스프링의 상부에 설치하고, 상기 에어스프링은 별도로 구비되는 압력감지센서와 압력조절장치에 의해 차량의 내부에 탑승한 승객의 하중에 따라 에어스프링에 가해지는 압력을 감지하여 에어스프링의 압력을 조절하도록 함으로써, 요잉 현상이 발생할 때 에어스프링에 가해지는 압력을 감쇄시키도록 하여 보다 안정적으로 주행할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 대차의 전부 양측과 후부 양측에 각각 사이드 베어링을 설치하기 위한 에어 스프링이 구비되는데, 상기 에어스프링은 대차에 설치되는 취부 커버와 상기 취부 커버의 내측에 상하 슬라이딩 가능하게 구비되는 내측 커버의 내부에 설치되도록 하여, 주행 중에 돌맹이와 같은 경질의 물체에 의해 충격을 받더라도 에어스프링이 손상되는 것을 안정적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 사이드 베어링의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조가 적용된 대차의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조의 커버의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조의 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조가 적용된 대차의 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조가 적용된 대차의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조의 커버의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조의 블록도이고, 도 6은 본 발명에 따른 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조가 적용된 대차의 평면도이다.

본 발명은 대차와 차체로 이루어지는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것으로 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 그 구성은 모노레일 차량을 구성하는 대차(200)의 프레임(210)에서 전부 양측과 후부 양측의 상면에 각각 사이드 베어링(260)이 구비된다.

여기서, 상기 사이드 베어링(260)은 박스 형상의 몸체(262)와 상기 몸체(262)의 내측에 구비되는 롤러(264)로 이루어지는데, 상기 롤러(264)는 상기 몸체(262)를 측부로 관통하는 회전축(266)에 의해 회전가능하게 설치된다.

그리고, 상기 롤러(264)는 전부 롤러(264a)와 후부롤러(264b)로 이루어지고, 전,후부롤러(264a,264b)는 각각 좌우 한 쌍으로 이루어져, 몸체(262)의 칸막이 내에 설치되는데, 전,후부롤러(264a,264b)는 대차(200)의 형태 및 크기에 따라 각각 1개로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 전부롤러(264a)와 후부롤러(264b)는 회전축(266)에 회전가능하게 설치되는데, 상기 전부롤러(264a)와 후부롤러(264b)를 설치하는 회전축(266)은 평행하지 않고, 대차(200)의 중심부, 즉, 센터 피봇(부호 미도시)을 중심으로 방사상 방향으로 각각 설치된다.

그래서, 모노레일 차량이 곡선 구간을 주행하거나 측부에서 바람 등의 외력이 작용하여 차체가 측부의 다양한 방향으로 기울어지더라도 이를 안정적으로 지탱할 수 있으며, 모노레일 차량은 다수의 차량이 연결되어 형성되므로 곡선 구간을 주행할 때 대차의 회전각도와 차체의 회전각도가 서로 상이하게 되므로 차체가 사이드 베어링(260)과 접한 상태로 회전할 때, 상기 롤러(264)에 의해 용이하게 회전할 수 있게 되어 곡선구간 주행시에도 안정적으로 주행할 수 있게 된다.

그리고, 상기 사이드 베어링(260)의 하부에는 에어 스프링(230)이 더 구비되어 모노레일 차량이 주행시에 발생하는 요잉 현상에 의한 충격을 안정적으로 감쇄시켜 준다.

즉, 모노레일 차량은 곡선 구간을 주행하거나 모노레일 차량의 측부에서 바람 등의 외력이 작용하여 차체에 요잉 현상이 발생하게 되며, 이런 경우 차체가 사이드 베어링(260)과 부딛히게 됨으로써 충격이 발행하게 되는데, 그때 발행하는 충격을 에어 스프링(230)에서 안정적으로 완충시켜 주고, 그에 따라 모노레일 차량의 흔들림을 저감시켜 승차감을 좋게 하며, 보다 안정적으로 주행할 수 있게 한다.

한편, 상기 에어 스프링(230)은 대차(200)를 구성하는 프레임(210)의 상부에 설치되는 커버(220)의 내측에 구비되는데, 상기 커버(220)는 프레임(210)의 상부에 고정 설치되는 취부 커버(222)와 상기 취부 커버(222)의 내측에 슬라이딩 가능하게 구비되는 내측 커버(224)로 이루어진다.

여기서, 상기 취부 커버(222)와 내측 커버(224)는 도면에 도시된 바와 같이 원통형상으로 형성되어 내측에 에어 스프링(230)이 구비되는데, 취부 커버(222)와 내측 커버(224)는 도면에 도시된 원통형상 뿐만 아니라 다각형 통형상으로도 형성할 수 있음은 당연하다.

이렇게 상기 에어 스프링(230)을 커버(220)의 내측에 설치함으로써, 모노레일 차량이 주행 중에 외부에서 부딛히는 돌맹이와 같은 딱딱한 물질에 의해 에어 스프링(230)이 손상되는 것을 방지할 수 있게 되어 모노레일 차량이 안정적으로 주행할 수 있게 한다.

이때, 상기 내측 커버(224)와 취부 커버(222)의 형상을 원통형상으로 형성할 경우, 상기 내측 커버(224)가 용이하게 회전할 수 있게 되어, 모노레일 차량이 곡선구간을 주행할 때, 차체와 대차(200)가 서로 다른 각도로 회전하게 되며, 그에 따라 사이드 베어링(260)과 함께 내측 커버(224)가 회전하게 되어, 보다 용이하게 차체가 회전할 수 있게 한다.

또한, 상기 사이드 베어링(260)은 내측 커버(224)의 상면에 고정설치되게 되는데, 상기 사이드 베어링(260)의 하면에는 별도의 브라켓(270)이 구비되고, 상기 브라켓(270)의 하면에는 상기 대측 커버(224)의 상단이 삽입 고정되는 설치홈(272)가 형성되어, 견고하게 고정 설치되게 된다.

한편, 상기 에어 스프링(230)은 별도로 구비되는 압력 제어장치(250)에 의해 내부에 주입된 공기의 양을 조절하여 에어 스프링(230)의 공기 압력을 조절할 수 있어, 모노레일 차량의 차체 무게와 내부에 탑승한 승객의 무게 등에 따라 지지할 수 있는 하중을 조절할 수 있게 된다.

이때, 상기 에어 스프링(230)에는 내부의 압력을 감지할 수 있는 압력 감지센서(240)가 구비되어 실시간으로 에어 스프링(230)의 공기 압력을 감지하게 되고, 이렇게 감지된 공기의 압력은 상기 압력 제어장치(250)으로 전송되게 된다.

이렇게 전송된 에어 스프링(230)의 압력에 따라, 모노레일 차량의 하중을 감지할 수 있게 되며, 그에 따라 사용자가 미리 설정한 압력 값에 따라 에어 스프링(230)의 압력을 조절하게 된다.

따라서, 모노레일 차량에 탑승한 승객이 많을 경우 곡선 구간이나 바람에 의해 요잉 현상이 발생하여 에어 스프링(230)을 가압하는 하중이 커질 경우, 그에 따라 적절한 압력으로 에어 스프링(230)의 내부 압력을 조절함으로써, 요잉 현상이 발생하더라도 차체가 일정이상 기울어지지 않도록 지지할 수 있게 되어 안정적인 주행을 가능하게 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

본 발명은 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체와 대차를 센터피봇으로 연결하는 모노레일 차량의 대차에 사이드 베어링을 구비하고, 탑승하는 승객의 하중에 따라 사이드 베어링에 가해지는 충격을 완충하기 위한 완충력을 적절하게 조절할 수 있어 보다 안정적인 주행을 가능하게 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조에 관한 것이다.

200 : 대차 210 : 프레임
220 : 커버 222 : 취부 커버
224 : 내측 커버 230 : 에어 스프링
240 : 압력 감지센서 250 : 압력 제어장치
260 : 사이드 베어링 262 : 몸체
264 : 롤러 266 : 회전축

Claims (9)

1. 모노레일 차량의 대차 프레임의 전부 양측과 후부 양측에 사이드 베어링을 구비하고,
   상기 사이드 베어링의 하부에는 에어 스프링이 구비되되, 상기 에어 스프링은 대차 프레임의 상부에 구비되는 커버의 내측에 설치되며,
   상기 커버는 대차 프레임의 상부에 고정설치되는 취부 커버와, 상기 취부 커버의 내측에 상하 슬라이딩 되며 회전가능하게 구비되는 내측 커버로 이루어지고,
   상기 사이드 베어링의 하면에는 브라켓이 구비되고, 상기 브라켓의 하면에는 상기 내측 커버의 상단이 삽입 고정되는 설치홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 에어 스프링에는 공기 압력을 측정하기 위한 압력 감지센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 에어 스프링의 공기압력을 조절하기 위한 압력 제어장치가 더 구비되고,
   상기 압력제어장치는 상기 압력 감지센서에서 감지된 압력에 따라 에어 스프링의 압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 사이드 베어링은 상기 내측 커버의 상단에 설치되는 몸체와,
   상기 몸체의 내측에 회전축에 의해 회전가능하게 설치되는 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 롤러는 상기 몸체를 분할하는 칸막이 내에 설치되는 전부롤러와 후부롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 전부롤러와 후부롤러를 설치하는 회전축은 대차의 센터피봇을 중심으로 방사상의 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 모노레일 차량용 사이드 베어링 구조.
   

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