KR102446524B1 - 철도차량용 림 대차 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량용 림 대차 프레임에 관한 것으로서, 특히 사이드 프레임의 한쪽과 크로스 빔의 일단에 탄성 조인트를 형성하여 완화 곡선 구간의 통과시 윤중 감소량을 줄임으로써 탈선의 위험성을 낮추어 주행 안정성을 향상시키는 철도차량용 림 대차 프레임에 관한 것이다. 구성은 철도차량의 길이 방향을 따라 좌측에 형성되는 좌측 사이드 프레임과, 우측에 형성되는 우측 사이드 프레임으로 이루어지는 사이드 프레임과, 상기 좌측 사이드 프레임과 우측 사이드 프레임 사이에 결합되고, 일단은 좌측 사이드 프레임 또는 우측 사이드 프레임에 고정되며, 마주하는 타 일단은 좌측 사이드 프레임 또는 우측 사이드 프레임이 회전 가능하도록 결합되는 크로스 빔을 포함하는 철도차량용 림 대차 프레임에 있어서, 일단이 상기 크로스 빔의 일단측면을 통해 일체를 이루거나 또는 탈부착 가능하도록 형성되고, 타단은 상기 사이드 프레임의 회전축 결합구멍에 삽입, 결합되어 궤도의 비틀림 구간에 따라 동일한 방향으로 사이드 프레임의 회전이 이루어 지도록 하여 윤중 감소를 줄이고, 주행시 발생하는 상,하,좌,우 흔들림이나 충격을 흡수할 수 있도록 고무와 금속이 결합되어 탄성을 갖는 조인트 본체와, 부싱(bushing)과, 커버 및 체결구로 구성되는 탄성 조인트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량용 림 대차 프레임{Lim Bogie frame for railway vehicles}

본 발명은 철도차량용 림 대차 프레임에 관한 것으로서, 특히 사이드 프레임의 한쪽과 크로스 빔의 일단에 회전축인 탄성 조인트를 형성하여 완화 곡선 구간의 통과시 윤중 감소량을 줄임으로써 탈선의 위험성을 낮추어 주행 안정성을 향상시키는 철도차량용 림 대차 프레임에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량의 주행장치는 윤축, 볼스터(Bolster), 스프링 등과 함께 대차(Bogie) 프레임을 구비하고 있다.

이러한 철도차량용 대차 프레임은 2개의 사이드 프레임과 1개의 크로스 빔으로 구성되어 있다.

또, 상기 철도차량용 대차 프레임은 2개의 사이드 프레임과 1개의 크로스 빔(빔)이 용접에 의해 서로 견고하게 고정되어 있다.

그리고, 상기와 같은 철도차량용 대차 프레임 중, 선형유도전동기(Linear Induction Motor)에 의한 구동 방식의 림 대차 프레임은 통상적으로 선형유도전동기((LIM: Linear Induction Motor)와 궤도에 장착되는 리액션 플레이트(reaction plate) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위해서 수직 방향 스프링 상수가 큰 1차 스프링이 적용된다.

그러나, 종래의 철도차량용 림 대차 프레임은 궤도의 곡선 구간(곡선에서 캔트(Cant)를 만들기 위해서 본 곡선을 진입하기 전에 완화 곡선이 있으며 이곳은 궤도의 좌우 높이 차이가 점점 변하게 되어 있다.)이 비틀림(Twist) 되어 있는 완화 곡선 구간에서 윤중 감소량이 급격히 증가하므로 탈선의 위험이 크기 때문에 주행 안전성이 나쁜 문제점이 있었다.

특허 제10-1675615호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 완화 곡선 구간의 비틀림(Twist) 트랙에서 윤중의 감소량을 줄임으로써 탈선의 위험성을 낮추어 주행 안정성을 높일 수 있는 철도차량용 림 대차 프레임을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 철도차량의 길이 방향을 따라 좌측에 형성되는 좌측 사이드 프레임과, 우측에 형성되는 우측 사이드 프레임으로 이루어지는 사이드 프레임과, 상기 좌측 사이드 프레임과 우측 사이드 프레임 사이에 결합되고, 일단은 좌측 사이드 프레임 또는 우측 사이드 프레임에 고정되며, 마주하는 타 일단은 좌측 사이드 프레임 또는 우측 사이드 프레임이 회전 가능하도록 결합되는 크로스 빔을 포함하는 철도차량용 림 대차 프레임에 있어서, 일단이 상기 크로스 빔의 일단측면을 통해 일체를 이루거나 또는 탈부착 가능하도록 형성되고, 타단은 상기 사이드 프레임의 회전축 결합구멍에 삽입, 결합되어 궤도의 비틀림 구간에 따라 동일한 방향으로 사이드 프레임의 회전이 이루어 지도록 하여 윤중 감소를 줄이고, 주행시 발생하는 상,하,좌,우 흔들림이나 충격을 흡수할 수 있도록 고무와 금속이 결합되어 탄성을 갖는 조인트 본체와, 부싱(bushing)과, 커버 및 체결구로 구성되는 탄성 조인트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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이상에서와 같은 본 발명은 일측 사이드 프레임과 크로스 빔의 일단에 회전을 위한 탄성 조인트를 형성하여 완화 곡선 구간 통과시 윤중 감소량을 줄임으로써 탈선의 위험성을 낮추어 주행 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량용 림 대차 프레임의 요부 분해도이다.
도 2는 도 1의 결합 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 정면도이다.
도 4는 도 2의 좌측면도이다.
도 5는 도 3의 A-A선 요부단면도이다.
도 6은 도 2의 평면도이다.
도 7은 도 2의 저면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 탄성 조인트의 결합요부 확대 단면도이다.
도 9는 완화 곡선 구간에서의 철도차량의 차륜 거동을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철도차량용 림 대차 프레임의 완화 곡선 구간에서 작용 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 철도차량용 림 대차 프레임(100)은 좌,우 한 쌍의 사이드 프레임(110)과 크로스 빔(120) 및 탄성 조인트(130)로 대별되어 이루어진다.

상기 사이드 프레임(110)은 철도차량의 길이 방향을 따라 좌측에 형성되는 좌측 사이드 프레임(111)과, 우측에 형성되는 우측 사이드 프레임(112)으로 이루어진다.

그리고, 상기 좌측 사이드 프레임(111) 또는 우측 사이드 프레임(112)의 측면 중앙에는 궤도(미도시)가 비틀림(Twist)되어 있는 완화 곡선 구간에서 궤도의 비틀림(Twist)과 동일한 방향으로 쉽게 변위를 발생 시킬 수 있도록 회전축 결합구멍(sh)이 형성된다.

여기서, 상기 회전축 결합구멍(sh)은 좌측 사이드 프레임(111) 또는 우측 사이드 프레임(112) 중, 어느 하나의 프레임 측면 중앙에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 크로스 빔(120)은 좌측 사이드 프레임(111)과 우측 사이드 프레임(112) 사이에 결합되고, 일단은 좌측 사이드 프레임(111) 또는 우측 사이드 프레임(112)에 고정되며, 마주하는 타 일단은 좌측 사이드 프레임(111) 또는 우측 사이드 프레임(112)이 회전 가능하도록 결합된다.

또, 상기 크로스 빔(120)은 윤축조립체(미도시)가 림 대차 프레임(100)에 연결되어 지지될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 림 대차 프레임(100)의 트랜섬(미도시)에 수평방향으로 일정 거리 이격되도록 하여 피봇(pivot)(미도시)에 의해 연결 설치된다.

이를 위해 상기 크로스 빔(120)의 중앙부에는 수직방향으로 피봇결합구멍(121)이 형성되고, 상기 피봇결합구멍(121)에는 크로스 빔(120)이 롤링 구동이 가능한 상태로 트랜섬에 연결되도록 하는 피봇의 일측 단부가 결합된다.

이러한 구성의 상기 크로스 빔(120)은 트랜섬에 대해 회전, 즉 피봇을 중심으로 한 롤링 구동이 가능한 형태로 결합된다.

상기 탄성 조인트(130)는 회전축 역할을 하는 것으로서 일단이 상기 크로스 빔(120)의 일단측면을 통해 일체를 이루거나 또는 탈부착 가능하도록 형성되고, 타단은 상기 사이드 프레임(110)의 회전축 결합구멍(sh)에 삽입, 결합되어 궤도의 비틀림 구간에 따라 동일한 방향으로 사이드 프레임(110)의 회전이 이루어지도록 한다.

이를 위해, 상기 탄성 조인트(130)는 조인트 본체(131)와, 부싱(bushing)(132)과, 커버(133) 및 체결구(134)로 이루어진다.

또, 상기 조인트 본체(131)는 부싱(132)과의 결합시 긴밀한 결합과 밀폐성 향상을 이루도록 테이퍼(taper)지게 형성된다.

또한, 상기 조인트 본체(131)는 사이드 프레임(110)의 회전축 결합구멍(sh)에 삽입된 후 이탈이 방지되도록 선단면에 체결을 위한 복수 개의 체결구멍(131a)이 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 조인트 본체(131)는 철도차량의 주행시 발생하는 림 대차 프레임(100)의 상,하,좌,우 흔들림이나 충격을 원활하게 흡수할 수 있도록 고무와 금속성형으로 결합되어 탄성을 갖는 것이 바람직하다.

상기 부싱(132)은 외면이 상기 사이드 프레임(110)의 회전축 결합구멍(sh)에 결합되고 내면으로는 상기 조인트 본체(131)를 수용하여 조인트 본체(131)의 편마모를 방지하고, 노면충격을 흡수하며, 궤도의 비틀림 구간에 따라 동일한 방향으로 사이드 프레임(110)의 회전 유동을 정확하고 원활하게 이루게 하는 역할을 한다.

상기 커버(133)는 조인트 본체(131)에 형성된 복수 개의 체결구멍(131a)과 동일한 축을 이루는 복수 개의 체결구멍(133a)이 형성되어 상기 체결구(134)에 의해 조인트 본체(131)가 부싱(132)으로부터 이탈되지 않도록 견고하게 고정할 수 있도록 한다.

이러한 구성의 상기 림 대차 프레임(100)은 철도차량의 하중을 지지하면서 윤축조립체(미도시)와 차체를 연결시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명은 상기 림 대차 프레임(100)을 구비하는 철도차량(미도시)을 더 제공하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 철도차량이 주행하는 궤도의 곡선 구간에서 본 곡선을 진입하기 전에 궤도의 좌우 높이 차이가 점점 변하게 되어 있는 완화 곡선 구간이 있으며 이 완화 곡선 구간을 주행하는 경우, 도 9에 도시된 바와 같이 전,후, 좌,우에 위치하는 4개의 차륜(바퀴) 중 좌측 전,후 2개 또는 우측 전,후 2개의 차륜이 들어 올려지게 된다.

이럴 경우에 들어 올려지는 철도차량의 차륜과 대각선으로 위치하는 차륜의 윤중은 증가하게 되고, 나머지 인접한 차륜의 윤중은 감소하게 된다.

그러나, 본 발명에 따른 철도차량용 림 대차 프레임(100)은 상기한 바와 같은 철도차량이 완화 곡선 구간을 주행시 도 10에 도시된 바와 같이 상기 크로스 빔(120)의 일단 부분에 형성된 탄성 조인트(130)를 기준으로 사이드 프레임(110)이 궤도의 비틀림 구간과 동일한 방향으로 비틀림 변위가 발생하도록 회전하면서 윤중 감소를 줄이도록 한다.

즉, 완화 곡선 구간에서 궤도의 레일이 낮은 쪽은 탄성 조인트(130)를 기준으로 사이드 프레임(110)이 낮아지고 되고, 궤도의 레일이 높은 쪽은 사이드 프레임(110)은 높아지게 되는 비틀림 변위가 발생하게 되면서 윤중 감소를 현저하게 줄이게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 철도차량용 림 대차 프레임은 사이드 프레임이 궤도의 비틀림과 동일한 방향으로 쉽게 변위를 발생 시킬 수 있어서 완화 곡선 구간에서 윤중 감소를 현저하게 줄이게 되므로 탈선의 위험성을 현저하게 낮추고 주행 안정성을 높일 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 철도차량용 림 대차 프레임 110 : 사이드 프레임
111 : 좌측 사이드 프레임 112 : 우측 사이드 프레임
120 : 크로스 빔 121 : 피봇결합구멍
130 : 탄성 조인트 131: 조인트 본체
131a : 체결구멍 132 : 부싱(bushing)
133 : 커버 133a : 체결구멍
134 : 체결구

Claims (7)

1. 철도차량의 길이 방향을 따라 좌측에 형성되는 좌측 사이드 프레임과, 우측에 형성되는 우측 사이드 프레임으로 이루어지는 사이드 프레임과, 상기 좌측 사이드 프레임과 우측 사이드 프레임 사이에 결합되고, 일단은 좌측 사이드 프레임 또는 우측 사이드 프레임에 고정되며, 마주하는 타 일단은 좌측 사이드 프레임 또는 우측 사이드 프레임이 회전 가능하도록 결합되는 크로스 빔을 포함하는 철도차량용 림 대차 프레임에 있어서,
   일단이 상기 크로스 빔의 일단측면을 통해 일체를 이루거나 또는 탈부착 가능하도록 형성되고, 타단은 상기 사이드 프레임의 회전축 결합구멍에 삽입, 결합되어 궤도의 비틀림 구간에 따라 동일한 방향으로 사이드 프레임의 회전이 이루어 지도록 하여 윤중 감소를 줄이고, 주행시 발생하는 상,하,좌,우 흔들림이나 충격을 흡수할 수 있도록 고무와 금속이 결합되어 탄성을 갖는 조인트 본체와, 부싱(bushing)과, 커버 및 체결구로 구성되는 탄성 조인트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 림 대차 프레임.
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