KR102046038B1 - 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템 - Google Patents

대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템 Download PDF

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KR102046038B1 KR1020180092183A KR20180092183A KR102046038B1 KR 102046038 B1 KR102046038 B1 KR 102046038B1 KR 1020180092183 A KR1020180092183 A KR 1020180092183A KR 20180092183 A KR20180092183 A KR 20180092183A KR 102046038 B1 KR102046038 B1 KR 102046038B1
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문형석
박정준
석명은
장민우
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한국철도기술연구원
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    • B61F7/00Rail vehicles equipped for use on tracks of different width

Abstract

본 발명은 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜의 간격을 조절하도록 하여, 차륜의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 관한 것이다.
본 발명은 궤간이 서로 다른 두 개의 선로 사이를 주행할 수 있도록 자동으로 궤간이 변환되는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 있어서, 양단에 이탈방지캡이 구비되고, 슬라이딩부가 형성된 차축과, 상기 차축의 슬라이딩부에서 좌우로 이동하는 한 쌍의 차륜과, 상기 차륜의 간격을 조절하기 위해 차륜의 내외측을 선택적으로 가압하여 이동시키는 차륜위치조절수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템 {System of adjustable gauge wheelset for railway vehicles}
본 발명은 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜의 간격을 조절하도록 하여, 차륜의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 관한 것이다.
일반적으로 철도는 자동차, 비행기, 선박 등과 더불어 사람들의 생활을 편리하게 하는 중요한 교통수단의 일 분야로서, 이러한 철도는 복잡한 산업사회에 있어 지역과 지역간을 연결하는 대규모 운송수단으로서 매우 유용하게 이용되고 있다.
또한, 철도는 산업사회의 발전과 함께 그 기술력 또한 점진적으로 고속화, 첨단화, 세계화 되고 있는 실정인바, 근래에는 한정된 국가(영토)내에서 지역과 지역을 연결하는 단거리 노선의 범위를 벗어나, 나라와 나라 또는 대륙과 대륙을 횡단 연결하는 국제화된 장거리 철도차량 노선이 구축되고 있는 현실이다.
이에, 지금까지는 철도를 운영하고 있는 나라마다 궤간의 차이를 갖고 있는데, 이러한 궤간은 크게 협궤(1067mm로서 일본의 재래선 철도에 사용됨.)와, 표준 궤(1435mm로서 국내철도 및 일본의 신간선에 사용됨.)와 광궤(1524mm로서 시베리아 철도 등에 사용되고 있으며, 1676mm는 방글라데시,아르헨티나 등에서 사용되고 있음.)로 나뉘어진다.
한편, 이러한 궤간의 폭이 상이한 레일이 연결되는 부분을 주행하는 철도 차량은 궤간의 변화에 따라 가변되는 대차가 필요하게 되고, 이러한 대차의 일 예로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은, 한국등록특허 제10-0454425호에 기재된 기술이 있는데, 그 기술적 특징은 분리형 차축의 중앙 일측으로는 차륜(31)과 대차결합구(32)가 형성되고 중앙 타측으로는 차축고정판(33)과 슬라이딩부(34)가 형성되며, 상기 대차결합구(32)를 통해 대차프레임(2)으로 설치되는 분리형 차축과 상기 분리형 차축의 슬라이딩부(34)가 치합되는 형태로 수용될 수 있도록 한조의 슬라이딩 안내공(41)이 대칭형성되며, 이 슬라이딩 안내공(41)의 내측으로는 고정스프링(42)이 설치되는 지지차축과 궤간에 따라 가변되는 상기 분리형 차축의 차축고정판(33)을 고정하기 위해 대차프레임(2)의 전,후방측으로 연장형성되는 연장프레임(21)과 대차프레임(2)의 중앙부에 설치되며, 상기 차축고정판(33)을 고정하는 한조의 고정편(53,53')을 갖는 연장축(52,52')이 작동유압기(51,51')의 피스톤축에 연결형성되는 차륜고정기(5,5')로 이루어짐을 특징으로 한다.
그런데, 한국등록특허 제10-0454425호에 기재된 기술은 궤간 가변을 위하여, 차축의 내부에 구비되는 고정스프링(42)의 탄성력과 레일의 폭에 의해 차축(3)의 폭을 조절하도록 하기 때문에, 정확한 제어가 용이하지 않으며, 가변시에 레일의 내측 면에 차륜의 플랜지가 가압되게 되므로, 플랜지의 마모 또한 심하여, 장시간 주행하게 될 경우, 차륜의 손상에 의해 안정적인 주행이 어려운 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0454425호 한국 등록특허 제10-1358735호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜의 간격을 조절하도록 하여, 차륜의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템을 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 궤간이 서로 다른 두 개의 선로 사이를 주행할 수 있도록 자동으로 궤간이 변환되는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 있어서, 차축과, 상기 차축에 구비되는 한 쌍의 차륜과, 상기 차륜의 간격을 조절하기 위해 차륜의 내외측을 선택적으로 가압하여 이동시키는 차륜위치조절수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 차륜위치조절수단은 상기 차축의 중앙부에 구비되되, 후방으로 연장형성되는 한 쌍의 가이드부재가 구비되는 설치부재와, 상기 가이드부재에 길이방향으로 형성된 가이드공에 관통되어 전후이동가능하게 구비되는 이동부재와, 상기 이동부재의 양단부에 제1설치축에 의해 연결 설치되어 차륜의 내측을 가압하는 제1가압부재와, 상기 제1가압부재의 제1설치축에 연결 설치되고, 중앙부에 상향으로 연장 형성되어 대차프레임의 하부에 연결설치되는 회전축이 구비된 연결부재와, 상기 연결부재의 단부에 제2설치축에 의해 연결 설치되어 차륜의 외측을 가압하는 제2가압부재와, 상기 이동부재의 중앙부에는 레버부재가 하방으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2가압부재는 차륜에 대응되는 면에 베어링이 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 및 제2가압부재는 차륜에 대응되는 면에 전단에서 후방으로 갈수록 차륜측으로 경사지게 형성되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2설치축에는 상기 연결부재가 관통결합되는 장공형태의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1 및 제2설치축의 관통공에 관통된 연결부재의 내외측에는 이탈방지링이 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 서로 다른 궤간의 선로 사이에는 상기 레버부재를 작동시키는 구동부재가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜의 간격을 조절하도록 하여, 차륜의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 궤간 가변 대차의 사시도이다.
도 2는 종래의 궤간 가변 대차의 차축의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템을 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템의 제1 및 제2가압부재를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축 구조의 일 작동예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축 구조의 다른 작동예를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 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 이해하여야한다.
도 3은 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템을 도시한 평면도이고. 도 5는 본 발며에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템의 제1 및 제2가압부재를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축 구조의 일 작동예를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축 구조의 다른 작동예를 도시한 도면이다.
본 발명은 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜의 간격을 조절하도록 하여, 차륜의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 관한 것으로, 그 구성은 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 크게 차축(100)과, 상기 차축(100)에 위치가 조절될 수 있도록 구비되는 한 쌍의 차륜(200)와, 상기 차륜(200)의 간격을 조절하기 위한 차륜위치조절수단(300)을 포함하여 이루어진다.
보다 상세히 설명하면, 상기 차륜(200)은 후술할 차륜위치조절수단(300)에 의해 좌우 유동 가능하도록 차축(100)에 구비되며, 도시하지는 않았지만, 표준궤와 광궤에서의 차륜(200)의 내측 또는 외측에 대응되는 차축(100)에는 상기 차륜(200)의 이탈을 방지하거나 차륜(200)의 좌우방향으로의 이동범위를 제한하기 위한 수단이 구비될 수도 있다.
또한, 표준궤 또는 광궤에 대응되도록 차륜(200)의 위치가 조절된 상태에서 차륜(200)을 차축(100)에 고정시키기 위한 락킹수단이 구비되어 차륜(200)이 표준궤에서 광궤 또는 광궤에서 표준궤로 이동한 후 차륜(200)의 위치 변동이 발생되지 않도록 구성되고, 이러한 구성은 본 발명에서 청구하고자 하는 대상이 아니므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 차륜위치조절수단(300)은 선로의 궤간에 대응되도록 차축(100)에서 차륜(200)의 위치를 조절 및 고정시키는 역할을 하는 것으로, 차륜(200)의 내외측을 선택적으로 가압한다.
이때, 상기 차륜위치조절수단(300)은 상기 차축(100)의 중앙부에 구비되되, 후방으로 연장 형성되는 한 쌍의 가이드부재(312)가 구비되는 설치부재(310)와, 상기 가이드부재(312)에 길이 방향으로 형성된 가이드공(314)에 관통되어 전후 이동가능하게 구비되는 이동부재(320)와, 상기 이동부재(320)의 양단부에 제1설치축(332)에 의해 연결 설치되어 차륜(200)의 내측을 가압 및 지지하는 제1가압부재(330)와, 상기 제1가압부재(330)의 제1설치축(332)에 연결 설치되고, 중앙부에는 상향으로 연장 형성되어 대차프레임(미도시)에 고정수단(미도시)에 의해 연결 설치되는 회전축(342)이 구비된 연결부재(340)와, 상기 연결부재(340)의 단부에 제2설치축(352)에 의해 연결 설치되어 차륜(200)의 외측을 가압 및 지지하는 제2가압부재(350)와, 상기 이동부재(320)의 중앙부에 하방으로 돌출 형성되는 레버부재(322)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 제1 및 제2가압부재(330,350)는 차륜(200)에 대응되는 면에 베어링(334,354)이 구비되어 차륜(200)에 접하는 경우에도 주행중인 차륜(200)의 회전에 영향을 주지 않도록 한다.
그리고, 상기 연결부재(340)는 상기 제1 및 제2설치축(332,352)에 형성된 관통공(332a,352a)에 결합되는데, 상기 관통공(332a,352a)은 장공형상으로 형성되어 상기 연결부재(340)가 회전축(342)을 중심으로 회전하더라도 제1 및 제2설치축(332,352)이 직진 운동할 수 있도록 하여 제1 및 제2가압부재(330,350)가 차륜(200)을 안정적으로 가압할 수 있도록 한다.
또한, 상기 연결부재(340)는 관통공(332a,352a)의 외측으로 돌출되도록 결합되고, 상기 관통공(332a,352a)에 관통결합되는 연결부재(340)의 내외측에는 이탈방지링(344)이 구비되어 연결부재(340)의 회전에 따른 이탈이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 제2설치축(352)이 좌우 유동없이 전후이동가능하도록 대차프레임(미도시)에 설치되어 제2설치축(352)을 가이드하는 가이드수단(미도시)이 구비되어 제2가압부재(350)가 보다 안정적으로 이동할 수 있도록 구성할 수도 있다.
한편, 서로 다른 궤간의 선로 사이, 즉 궤간가변구간에는 상기 레버부재(322)를 작동시키는 구동부재(미도시)가 돌출 형성된다.
그래서, 레버부재(322)에 의해 이동부재(320)가 전후 이동하며, 그에 따라 회전축(342)을 중심으로 연결부재(340)가 회전하게 되어 제1 및 제2가압부재(330,350)가 선택적으로 차륜(200)의 내측 또는 외측을 가압하여 차륜(200)을 궤간에 대응되도록 이동시키고, 이동 후에는 차륜(200)이 제1 및 제2가압부재(330,350)에 의해 지지되어 철도차량이 궤도를 따라 안정적으로 주행할 수 있게 되는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템(50)의 작동관계를 상세히 설명하기로 한다.
도 6에 도시한 바와 같이 대륙철도차량이 주행 시 궤간이 좁은 구간에서 넓은 구간으로 바뀌는 궤간가변구간에 진입하면, 상기 레버부재(322)가 구동부재(미도시)에 접촉하여 레버부재(322)가 차량 진행 반대방향으로 밀리면서 이동부재(320)가 상기 가이드부재(312)의 가이드공(314)을 따라 차량 진행방향으로 이동하게 된다.
그에 따라, 상기 연결부재(340)가 회전축(342)을 중심으로 일측방향으로 회전하면서 제1가압부재(330)를 전진시키고, 제2가압부재(350)는 후진시키게 되어 제1가압부재(330)에 의해 차륜(200)의 내측을 가압하여 차륜(200)이 궤간에 대응되도록 외측으로 이동하게 되고, 상기 제1가압부재(330)에 의해 차륜(200)의 위치가 고정된 상태로 지지되어 넓은 궤간의 궤도를 따라 철도차량이 주행할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 대륙철도차량이 궤간이 넓은 구간에서 좁은 구간으로 바뀌는 궤간가변구간에 진입하면, 상기 레버부재(322)가 구동부재(미도시)에 접촉하여 레버부재(322)가 차량 진행 반대방향으로 밀리면서 이동부재(320)가 상기 가이드부재(312)의 가이드공(314)을 따라 차량 진행방향으로 이동하게 된다.
그러면, 상기 연결부재(340)가 회전축(342)을 중심으로 타측방향으로 회전하면서 제1가압부재(330)는 후진시키고, 제2가압부재(350)를 전진시키게 되어 제2가압부재(350)에 의해 차륜(200)의 외측을 가압하여 차륜(200)이 궤간에 대응되도록 내측으로 이동하게 되고, 상기 제2가압부재(350)에 의해 차륜(200)의 위치가 고정된 상태로 지지되어 좁은 궤간의 궤도를 따라 철도차량이 주행할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 제1 및 제2가압부재(330,350)는 차륜(200)에 대응되는 면에 전단에서 후방으로 갈수록 차륜(200)측으로 경사지게 경사면(336,356)이 형성되는데, 상기 경사면(336,356)에 의해 차륜(200)에 제1 및 제2가압부재(330,350)가 접촉할 때 보다 안정적으로 접하도록 하여 차륜(200)의 위치가 급격하게 조절되어 철도차량이 탈선되는 것을 방지하도록 한다.
즉, 상기 경사면(336,350)에 의해 제1 및 제2가압부재(330,350)가 차륜(200)을 가압하면, 차륜(200)이 경사면(336,356)의 형상을 따라 점진적으로 이동하게 되어 차륜(200)의 급격한 위치이동이 방지되게 되는 것이다.
또한, 상기 제1 및 제2가압부재(330,350)의 경사면(336,356)의 후방에는 차륜(200)과 평행하게 형성되는 편평면(338,358)이 형성되어 위치 이동한 차륜(200)을 일정위치에 고정되도록 지지하여 철도차량이 안정적을 주행할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템(50)에 의하면, 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜(200)의 간격을 조절하도록 하여, 차륜(200)의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 장점을 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 궤간의 차이를 가지는 선로를 주행할 때, 정확하게 차륜의 간격을 조절하도록 하여, 차륜의 손상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있게 하는 대륙철도차량용 궤간 가변 대차 구조 윤축시스템에 관한 것이다.
50: 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템
100: 차축 200: 차륜
300: 차륜위치조절수단 310: 설치부재
312: 가이드부재 314: 가이드공
320: 이동부재 322: 레버부재
330: 제1가압부재 332: 제1설치축
334: 베어링 336: 경사면
338: 편평면 340: 연결부재
342: 회전축 350: 제2가압부재
352: 제2설치축 354: 베어링
356: 경사면 358: 편평면
400: 구동부재

Claims (7)

  1. 궤간이 서로 다른 두 개의 선로 사이를 주행할 수 있도록 자동으로 궤간이 변환되는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템에 있어서,
    차축과,
    상기 차축에 구비되는 한 쌍의 차륜과,
    상기 차륜의 간격을 조절하기 위해 차륜의 내외측을 선택적으로 가압하여 이동시키는 차륜위치조절수단을 포함하여 이루어지되,
    상기 차륜위치조절수단은 상기 차축의 중앙부에 구비되되, 후방으로 연장형성되는 한 쌍의 가이드부재가 구비되는 설치부재와,
    상기 가이드부재에 길이방향으로 형성된 가이드공에 관통되어 전후이동가능하게 구비되는 이동부재와,
    상기 이동부재의 양단부에 제1설치축에 의해 연결 설치되어 차륜의 내측을 가압하는 제1가압부재와,
    상기 제1가압부재의 제1설치축에 연결 설치되고, 중앙부에 상향으로 연장 형성되어 대차프레임의 하부에 연결설치되는 회전축이 구비된 연결부재와,
    상기 연결부재의 단부에 제2설치축에 의해 연결 설치되어 차륜의 외측을 가압하는 제2가압부재와,
    상기 이동부재의 중앙부에는 레버부재가 하방으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2가압부재는 차륜에 대응되는 면에 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2가압부재는 차륜에 대응되는 면에 전단에서 후방으로 갈수록 차륜측으로 경사지게 형성되는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2설치축에는 상기 연결부재가 관통결합되는 장공형태의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2설치축의 관통공에 관통된 연결부재의 내외측에는 이탈방지링이 구비되는 것을 특징으로 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템
  7. 제 1항에 있어서,
    서로 다른 궤간의 선로 사이에는 상기 레버부재를 작동시키는 구동부재가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 대륙철도용 궤간 가변 윤축시스템.
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