KR101665100B1 - 산악철도차량용 비상제동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급경사지역의 내리막길을 주행시, 비상제동을 하여야할 경우에도 안정적인 제동력을 발생시켜 산악철도차량을 안전하게 제동시킬 수 있는 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선로에 설치된 랙레일에 대응되는 피니언기어가 구비된 산악철도차량용 비상제동장치에 있어서, 대차 또는 차체의 하부에 힌지결합되는 제동부재와, 상기 제동부재의 일측 하부를 지지하는 잠금장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

산악철도차량용 비상제동장치{an emergency braking apparatus for mountain railway vehicle}

본 발명은 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급경사지역의 내리막길을 주행시, 비상제동을 하여야할 경우에도 안정적인 제동력을 발생시켜 산악철도차량을 안전하게 제동시킬 수 있는 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량은 대형수송수단으로서 점진적으로 그 이용인원이 증가함에 따라 그 중요성이 확대되고 있으며, 전국적인 연결망을 갖도록 건설 또는 운영되고 있는바, 이와 같은 철도의 양적 팽창에 따라 철도의 이용자는 성능, 안정성, 쾌적성 및 기술력 확보 등 질적 서비스의 향상을 요구하고 있는 실정이다.

이러한 선로는 기층 자갈의 상부에 다수개의 침목이 가로지르도록 설치되고 상기 침목의 상부에 레일이 설치되어 구성되는 한편, 상기 철로의 상부를 운행하는 열차는 급경사 구간을 운행하는 중 속도를 감속하여 사용하게 된다.

특히, 우리나라의 철도는 산악지역을 관통하는 노선이 많아 오르막 구간이 많이 나타나는 실정이고, 이로 인해 열차의 운행시 과다 중량물에 의해 열차의 엔진에 과다한 부하가 걸리고 있으며, 급경사 라인을 운행하는 열차는 레일과 열차 바퀴의 마모로 인해 탈선의 위험성을 내포하고 있는 실정이다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 한국등록실용신안 제20-0362089호에 기재된 기술이 제안되었는데, 기층자갈, 침목 및 레일로 구성되는 급경사 구간의 철도 구간에 있어서, 상기 레일이 설치된 사이에는 톱니 레일이 레일 클립에 의하여 체결고정되어 열차와 연결된 열차 고정구의 끝에 설치된 톱니 바퀴와 밀착되어 열차의 속도를 감속시킬 수 있도록 구성되는 한편, 상기 톱니 레일은 길이방향으로 이탈 방지틀(42)과 삽입홈(43)이 형성되어 연장가능하고, 폭 방향 양측에 다수개의 앵커홀(41)이 형성되며, 상기 톱니 레일(40)은 측면에 다수개의 레일 클립(50)이 설치되어 고정 앵커못(60)으로 고정되는 한편, 상기 레일클립(50)은 격자형 구조로 앵커홀(51)이 형성되고, 그 앵커홀(510)을 통해 고정 앵커못(60)이 체결되어 톱니 레일(40)이 침목(20)에 고정되며, 상기 톱니 레일(40)에는 열차와 고정된 열차 고정구(70)의 연결대(73)에 연결핀(93)으로 톱니 바퀴(90)가 결합되고, 상기 열차 고정구(70)의 연결대(73)에는 상부로 돌출된 잭 연결구(75)에 높이 조정잭(80)이 설치되며, 상기 열차 고정구(70)는 연결대(73)의 전방에 ㄷ홈(76)이 형성되고, 그 ㄷ홈(76)에 톱니 바퀴(90)가 삽입되어 연결핀(93)으로 체결되도록 구성됨을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록실용신안 제20-0362089호에 기재된 기술은 톱니 레일(40)과 톱니 바퀴(90)를 사용함으로써, 급경사 철도 구간에서 발생될 수 있는 부하를 감소시켜 열차 바퀴의 이탈을 최대한 방지할 수 있는 장점은 있으나, 제동시에는 일반 철도차량과 동일한 제동장치를 사용하게 되므로, 급경사 구간을 내려가는 방향일 때, 긴급 제동을 할 경우 레일과 바퀴 사이의 접지력이 높지 않아 바퀴가 레일을 상부를 따라 미끄러지게 되어 안정적인 제동이 어려워 대형사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 선로에 랙레일이 구비되고 차체 또는 대차에 피니언기어가 구비되는 산악철도차량에서 통상적으로 사용하는 제동장치 이외에 랙기어가 형성되는 랙레일에 작용하여 제동력을 발생시키는 제동부재를 별도로 구비함으로써, 급경사지역의 내리막길을 주행할 때, 비상제동을 하더라도 안정적으로 제동될 수 있도록 하는 산악철도차량용 비상제동장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 산악철도차량에 구비되는 제동부재는 판형상으로 형성되어 일측은 대차 또는 차체의 하부에 힌지결합되어, 비상제동시 타측단부가 랙레일과 접하도록 하여 제동력을 발생시키거나, 차체 또는 대차의 하부에 힌지결합되는 연결 브라켓의 단부에 회전가능한 톱니롤러를 구비하여 랙기어와 피니언기어가 접하는 부분에 톱니롤러를 위치시켜 피니언기어가 회전하지 않도록 함으로써 제동력을 발생시켜, 단순한 구조로도 긴급제동을 가능하게 하는 산악철도차량용 비상제동장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

선로에 설치된 랙레일에 대응되는 피니언기어가 구비된 산악철도차량용 비상제동장치에 있어서, 대차 또는 차체의 하부에 힌지결합되는 제동부재와, 상기 제동부재의 일측 하부를 지지하는 잠금장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제동부재는 판형상의 제동판으로 이루어지고, 상기 제동판의 일측 단부는 대차 또는 차체의 하부에 힌지결합되며, 상기 제동판의 타측 단부는 랙레일의 랙기어와 접하여 제동력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제동판은 길이방향을 따라 중심부가 하부로 볼록하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제동판의 힌지축이 형성된 타측 단부에는 보조 제동판이 하부로 돌출형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제동부재는 대차 또는 차체의 하부에 일측 단부가 힌지결합되는 연결 브라켓과, 상기 연결브라켓의 타측 단부에 회전가능하게 구비되는 롤러로 이루어지며, 상기 롤러는 피니언기어와 랙레일의 랙기어가 접하는 부분에 위치하여 제동력을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제동부재가 상기 대차 또는 차체의 하부와 결합되는 힌지축에는 상기 제동부재를 회전시키는 제1구동모터가 연결되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 잠금장치는 대차 또는 차체의 하부에 'ㄴ'자 형상으로 회전가능하게 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 잠금장치의 상부에는 잠금장치를 회전시키는 제2구동모터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 선로에 랙레일이 구비되고 차체 또는 대차에 피니언기어가 구비되는 산악철도차량에서 통상적으로 사용하는 제동장치 이외에 랙기어가 형성되는 랙레일에 작용하여 제동력을 발생시키는 제동부재를 별도로 구비함으로써, 급경사지역의 내리막길을 주행할 때, 비상제동을 하더라도 안정적으로 제동될 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 산악철도차량에 구비되는 제동부재는 판형상으로 형성되어 일측은 대차 또는 차체의 하부에 힌지결합되어, 비상제동시 타측단부가 랙레일과 접하도록 하여 제동력을 발생시키거나, 차체 또는 대차의 하부에 힌지결합되는 연결 브라켓의 단부에 회전가능한 톱니롤러를 구비하여 랙기어와 피니언기어가 접하는 부분에 톱니롤러를 위치시켜 피니언기어가 회전하지 않도록 함으로써 제동력을 발생시켜, 단순한 구조로도 긴급제동을 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 산악철도의 톱니레일의 상세도이다.
도 2는 종래의 산악철도의 톱니레일과 열차에 결합된 톱니바퀴의 사용 상태를 보여주는 상태도이다.
도 3은 본 발명에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 개념도이다.
도 4의 (a),(b)는 본 발명에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 제동 상태도이다.
도 5는 도 4의 A-A 선의 제동판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 개념도이다.
도 7의 (a),(b)는 본 발명에 또 따른 실시 예에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 개념도이다.
도 8은 도 7에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 제동 상태도이다.

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 3은 본 발명에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 개념도이고, 도 4의 (a),(b)는 본 발명에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 제동 상태도이고, 도 5는 도 4의 A-A 선의 제동판의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 개념도이고, 도 7의 (a),(b)는 본 발명에 또 따른 실시 예에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 개념도이고, 도 8은 도 7에 따른 산악철도차량용 비상제동장치의 제동 상태도이다.

본 발명은 산악철도용 선로에 설치되는 랙레일(120)에 대응되는 피니언기어(130)가 차체(150) 또는 대차(140)에 설치되는 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것으로 도 3에 도시된 바와 같이 그 구성은 대차(140) 또는 차체(150)의 하부에 힌지결합되는 제동부재(200)와 상기 제동부재(200)의 일측을 지지하는 잠금장치(240)로 이루어진다.

여기서, 상기 제동부재(200)는 판형상으로 형성되는 제동판(210)으로 이루어지는데, 상기 제동판(210)의 일측 단부는 피니언기어(130)가 설치되는 대차(140) 또는 차체(150)의 하부에 힌지결합되게 되며, 타측 단부는 고정되지 않고 임의로 움직일 수 있게 된다.

이때, 상기 제동판(210)의 일측 단부는 대차(140) 또는 차체(150)의 하부와 힌지결합되는데, 힌지결합되는 제동판(210)의 일측 단부에는 힌지축(230)이 형성되며, 상기 힌지축(230)에는 제1구동모터(235)가 연결된다.

그래서, 상기 제1구동모터(235)에 의해 힌지축(230)이 회전하게 되고, 그에 따라 상기 제동판(210)이 회전하여, 제동판(210)의 힌지축(230)이 형성된 타측 단부는 랙레일(120)의 랙기어와 접하게 됨으로써, 랙기어와 제동판(210)의 단부에서 발생하는 마찰력에 의해 제동력을 증대시켜주어 안정적인 제동을 가능하게 한다.

여기서, 상기 제동판(210)은 상기 피니언기어(130)의 전후에 각각 구비되되는데, 각각의 제동판(210)은 피니언기어(130)를 기준으로 전후 방향에 있는 힌지축(230)이 형성되게 되며, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 산악철도차량이 주행하는 방향쪽에 위치하는 제동판(210)이 회전하여 단부가 랙기어와 접하도록 작동된다.

이때, 주행방향이 아닌 타측에 위치한 제동판(210)을 작동시킬 경우 바 형상으로 형성되는 제동판(210)이 도 4의 (b)와 같이 주행하는 방향으로 경사지게 되므로 산악철도차량의 급격한 속도 감소로 큰 충격을 유발하거나, 운행중인 상태의 운동 에너지를 제동판(210) 만으로는 버틸 수 없기 때문에 제동판(210)이 파손되게 된다.

그리고, 주행하는 방향쪽에 위치한 제동판(210)을 작동시킬 경우, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 제동판(210)은 주행하는 방향과 반대방향으로 경사지게 되어 랙기어의 기어에 의해 제동판(210)의 단부가 기어와의 마찰력으로 산악철도차량의 운동 에너지를 해소시켜주어 제동판(210)이 파손되지 않고 안정적인 제동을 가능하게 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예로 도 6에 도시된 바와 같이 제동판(210)은 힌지축(230)이 형성된 타측 단부에는 보조 제동판(212)이 하부로 돌출형성되어, 상기 보조 제동판(212)이 랙기어의 기어산에 삽입됨으로써, 제동시의 저항력을 높여주어 보다 신속하게 제동할 수 있게 한다.

그리고, 상기 잠금장치(240)는 상기 제동판(210)으로 이루어지는 제동부재(200)의 하부를 지지하게 되는데, 상기 잠금장치(240)는 'ㄴ'자 형상으로 형성되며, 상단이 회전가능하게 대차(140) 또는 차체(150)의 하부에 설치된다.

여기서, 상기 잠금장치(240)의 상부에는 잠금장치(240)를 회전시키기 위한 제2구동모터(245)가 구비되어, 본 발명의 비상제동장치를 작동시킬 때, 잠금장치(240)를 회전시켜 제동부재(200)를 작동시킬 수 있게 하며, 비상제동장치를 작동시키지 않을 경우에는 상기 잠금장치(240)가 제동부재(200)의 하부를 지지하여 임의로 제동부재(200)가 작동되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때, 상기 제동판(210)은 도 5에 도시된 바와 같이 그 단면이 중심부가 하부로 볼록하게 형성됨으로써, 제동판(210)의 강도를 높여준다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 예로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제동부재(200')는 대차(140) 또는 차체(150)의 하부에 일측 단부가 힌지결합되는 연결 브라켓(222)과 상기 연결 브라켓(222)의 타측 단부에 회전가능하게 구비되는 롤러(220)로 이루어진다.

여기서, 상기 롤러(220)는 원통형상으로 이루어질 수도 있고, 단면이 열십자형 기어형 등 다양한 형상으로 이루어질 수도 있는데, 기어형의 경우 도면에 도시된 바와 같이 표면에는 랙기어에 대응되도록 기어산이 형성되게 된다.

그리고, 상기 연결 브라켓(222)에는 힌지축(230)이 형성되며, 상기 힌지축(230)에는 제1구동모터(235)가 연결되어 제1구동모터(235)에 의해 연결 브라켓(222)이 회전하게 되고, 그에 따라 상기 롤러(220)가 이동하여 피니언기어(130)와 랙기어가 접하는 위치로 이동하게 된다.

따라서, 상기 피니언기어(130), 랙기어, 그리고 롤러(220)가 모두 접하게 되어 이들의 마찰력에 의해 제동력을 발생시키게 된다.

물론, 상기 롤러(220)가 십자형상일 경우에도 피니언기어(130) 및 랙기어의 기어산에 삽입되어 제동력을 발생시키게 되고, 원통형상일 경우에는 피니언기어(130) 및 랙기어의 기어산에 삽입되지는 않으나 표면과 접촉하는 마찰력을 통하여 제동력을 발생시키게 된다.

그리고, 상기 제동부재(200')는 피니언기어(130)의 전부와 후부에 각각 구비되는데, 도 4 (a),(b)의 예에서와 동일하게, 비상제동이 필요할 경우 산악철도차량의 주행방향측에 위치한 제동부재(200')를 작동시켜 제동력을 발생시키게 된다.

반면에 주행방향의 타측에 위치한 제동부재(200')를 작동시킬 경우 피니언기어(130)의 회전에 의해 롤러(220)가 이격되게 되어 제동력을 발생시킬 수 없게 되므로 주행방향 쪽에 위치하는 제동부재(200')를 작동시켜 안정적으로 제동력을 생성할 수 있게 한다.

그리고, 상기 잠금장치(240)는 전술한 구성과 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 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 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 급경사지역의 내리막길을 주행시, 비상제동을 하여야할 경우에도 안정적인 제동력을 발생시켜 산악철도차량을 안전하게 제동시킬 수 있는 산악철도차량용 비상제동장치에 관한 것이다.

120 : 랙레일 130 : 피니언기어
140 : 대차 150 : 차체
200,200' : 제동부재 210 : 제동판
212 : 보조 제동판 220 : 롤러
222 : 연결 브라켓 230 : 힌지축
235 : 제1구동모터 240 : 잠금장치
245 : 제2구동모터

Claims (8)

1. 선로에 설치된 랙레일에 대응되는 피니언기어가 구비된 산악철도차량용 비상제동장치에 있어서,
   대차 또는 차체의 하부에 힌지결합되어 랙레일의 랙기어와 접하여 제동력을 발생시키는 제동부재와,
   상기 제동부재의 일측 하부를 지지하는 잠금장치로 이루어지고,
   상기 제동부재는 대차 또는 차체의 하부에 일측 단부가 힌지결합되는 연결 브라켓과, 상기 연결브라켓의 타측 단부에 회전가능하게 구비되는 롤러로 이루어지며,
   상기 롤러는 피니언기어와 랙레일의 랙기어가 접하는 부분에 위치하여 제동력을 생성하고,
   상기 제동부재가 상기 대차 또는 차체의 하부와 결합되는 힌지축에는 상기 제동부재를 회전시키는 제1구동모터가 연결되고,
   상기 잠금장치는 대차 또는 차체의 하부에 'ㄴ'자 형상으로 회전가능하게 구비되며,
   상기 잠금장치의 상부에는 잠금장치를 회전시키는 제2구동모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 비상제동장치.
   
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