KR20140005352A - 철도 차량용 대차 및 이를 구비한 철도 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 철도 차량용 대차(100)는 철도 차량의 차체를 지지하기 위한 가로빔(31)과, 차폭 방향 양측에 있어서 차량 길이 방향으로 나란히 배치된 차바퀴(10)와, 차폭 방향 좌우의 차바퀴(10)를 연결하고, 가로빔(31)을 사이에 두고 차량 길이 방향의 앞쪽 및 뒤쪽에 있어서 차폭 방향을 따라 배치된 전후 한 쌍의 차축(11)과, 차축(11)의 차폭 방향 양측에 설치되어 차축(11)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(12)과, 가로빔(31)에 탄성 부재를 통하여 연결되고, 베어링(12)을 수용하는 축 상자부(20)와, 가로빔(31)의 차폭 방향 양단부를 지지한 상태에서 차량 길이 방향으로 연장되고, 그 차량 길이 방향 양단부가 축 상자부(20)에 지지된 판스프링부(40)를 구비하고 있다. 그리고 각 축 상자부(20)는 판스프링부(40)를 상대 이동 가능하게 지지하고, 판스프링부의 길이 방향 중앙부를 향하여 경사지는 지지면(26)을 갖는다.

Description

철도 차량용 대차 및 이를 구비한 철도 차량{RAILWAY VEHICLE BOGIE AND RAILWAY VEHICLE PROVIDED WITH SAME}

본 발명은 철도 차량용 대차(bogie)에 관한 것으로, 특정적으로는 조타 기능을 구비하며, 측면빔을 생략한 철도 차량용 대차 및 이를 구비한 철도 차량에 관한 것이다.

일반적으로, 철도 차량의 대차는 차바퀴, 차축, 대차 프레임으로 구성되고, 대차 프레임은 차폭 방향으로 연장되는 가로빔(cross beam)과, 가로빔의 양단에 용접 등에 의해 접합된 전후 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면빔(side beam)을 구비하고 있다. 그리고 차축을 지지하는 베어링이 수용된 축 상자는 축 상자 지지 장치에 의해 지지되며, 대차 프레임에 대하여 상하 방향으로 변위 가능하게 구성되어 있다. 이와 같은 대차에서는 용접하는 부분이 많기 때문에 제조 비용이 높고, 또한, 대차 중량도 크다는 문제가 있다. 이에 반하여, 특허문헌 1에는 측면빔을 생략한 대차가 제안되어 있다.

한편, 철도 차량이 곡선을 통과할 때에, 주행 안정성을 향상시키기 위하여, 조타 기능을 부가시킨 대차가 여러 가지 제안되고 있다. 예를 들면, 특허문헌 2에는 조타 빔과 수평 지렛대와 링크를 구비한 철도 차량의 대차 조타 장치가 제안되어 있다.

일본특허공개 소55-47950호 공보 일본특허공개 평10-203364호 공보

특허문헌 1에 기재된 대차는 일차 서스펜션을 판스프링으로 하고, 그 판스프링의 전후 방향 중앙부를 가로빔의 차폭 방향 양단부에 고정하고, 판스프링의 전후 방향 양단부를 축 상자에 설치한 스프링 받침대 내에 삽입한 구성으로 하고 있다.

그러나, 상기 구성의 대차에서는 곡선 통과 성능을 향상시키는 점은 조금도 개시되어 있지 않다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 조타 장치는 링크 기구를 이용한 것으로 대차 구조가 복잡해진다는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 대차를 경량화하고 또한, 조타 기능을 구비한 철도 차량용 대차 및 이를 구비한 철도 차량을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 철도 차량용 대차는 철도 차량의 차체를 지지하기 위한 가로빔과, 차폭 방향 양측에 있어서 차량 길이 방향으로 나란히 배치된 차바퀴와, 차폭 방향 좌우의 차바퀴를 연결하고, 가로빔을 사이에 두고 차량 길이 방향의 앞쪽 및 뒤쪽에 있어서 차폭 방향을 따라 배치된 전후 한 쌍의 차축과, 차축의 차폭 방향 양측에 설치되어 차축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 가로빔에 탄성 부재를 통하여 연결되고, 베어링을 수용하는 축 상자부와, 가로빔의 차폭 방향 양단부를 지지한 상태에서 차량 길이 방향으로 연장되고, 그 차량 길이 방향 양단부가 축 상자부에 지지된 판스프링부를 구비하며, 각 축 상자부는 판스프링부를 상대 이동 가능하게 지지하고, 판스프링부의 길이 방향 중앙부를 향하여 경사지는 지지면을 갖는다.

이 대차에 따르면, 축 상자부의 지지면이 경사져 있기 때문에 내궤측의 축간 거리를 증가시킴으로써 조타를 수행할 수 있다. 이에 따라, 간단한 구성으로 곡선 통과 성능을 향상시킴과 동시에 경량화된 대차를 실현할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따르면, 대차를 경량화하고, 또한, 조타 기능을 구비한 철도 차량용 대차 및 이를 구비한 철도 차량을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 대차의 측면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 대차의 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 대차 중 스프링 받이 주변의 확대도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 부분의 분해도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 대차의 조타 장치의 블록도이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 대차 중 스프링 시트 주변의 확대도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 부분의 분해도이다.

이하, 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서는 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 상응하는 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.

(제1 실시예)

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 제 1 실시예에 따른 철도 차량용 대차(100)에 대하여 설명한다. 여기서, 도 1은 대차(100)의 측면도이고, 도 2는 대차(100)의 평면도이다. 또한, 도 2는 지면 좌하의 부분이 파단되는 일부 파단도이다. 이하에서는 편의상, 대차(100)의 방향에 대하여, 도 1에 있어서 지면 좌측을 '전', 지면 우측을 '후', 지면 바로 앞쪽을 '좌', 지면 뒤쪽을 '우'로 하고 설명한다. 요컨대, 전후 방향이 차량 길이 방향이고, 좌우 방향이 차폭 방향이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 대차(100)는 차바퀴(10)와, 축 상자부(20)와, 가로빔부(30)와, 판스프링부(40)와, 간극체(50)와, 조타 장치(60)를 구비하고 있다. 이하, 이러한 각 구성 요소에 대하여 차례로 설명한다.

차바퀴(10)는 대차(100)의 좌우 양측의 전후로 나란히 배치되어 있다. 요컨대, 차바퀴(10)는 대차(100)의 우전, 좌전, 우후 및 좌후의 4개소에 배치되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 우전 차바퀴(10)와 좌전 차바퀴(10)는 차축(11)에 의해 연결되어 있고, 우후 차바퀴(10)와 좌후 차바퀴(10)도 차축(11)에 의해 연결되어 있다. 즉, 차축(11)은 가로빔(31)을 사이에 두고 차량 길이 방향의 앞쪽 및 뒤쪽에 있어서 차폭 방향을 따라 배치되어 있다. 어떤 차축(11)도 단부가 차바퀴(10)의 좌우 방향 외측으로 연장되어 있고, 이 단부가 베어링(12)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 본 실시예에 따른 대차(100)는 이른바 부수 대차이므로, 구동 장치를 구비하고 있지 않지만, 전동 대차의 경우에는 가로빔(31)에 전동기가 설치되고, 전동기의 출력축과 차축(11)이 기어 박스를 통하여 연결된다.

축 상자부(20)는 베어링(12)을 수용하는 부재이다. 축 상자부(20)는 베어링(12)이 수용되는 축 상자 본체(21) 외에 축빔(22)과 스프링 받이(23)를 갖고 있다. 축빔(22) 및 스프링 받이(23)의 구성은 다음과 같다.

축빔(22)은 축 상자 본체(21)에서 전후 방향 중앙을 향하여 연장되는 부재이다. 요컨대, 우전 및 좌전에 위치하는 축 상자부(20)의 축빔(22)은 뒤쪽을 향하여 연장되고, 우후 및 좌후에 위치하는 축 상자부(20)의 축빔(22)은 앞쪽을 향하여 연장되어 있다. 도 2의 지면 좌 부분(파단 부분)에 나타내는 바와 같이, 축빔(22)의 선단에는 좌우 방향으로 연장되는 통 모양의 통형부(24)가 형성되어 있고, 그 통형부(24)의 내부에는 탄성 부재인 통 모양의 고무 부싱(bushing)(25)이 삽입되어 있다.

스프링 받이(23)는 축 상자 본체(21)의 상면에 배치된 부재이다. 여기서, 도 3은 좌후에 위치하는 스프링 받이(23) 주변의 확대도이고, 도 4는 도 3에 나타내는 부분의 분해도이다. 스프링 받이(23)는 판스프링부(40)를 지지하는 지지면(26)을 갖고 있다. 지지면(26)은 판스프링부(40)의 길이 방향 중앙부를 향하여 경사져 있다. 요컨대, 우전 및 좌전에 위치하는 스프링 받이(23)의 지지면(26)은 후방측 위쪽을 향하도록 경사지고, 우후 및 좌후에 위치하는 스프링 받이(23)의 지지면(26)은 전방측 위쪽을 향하도록 경사져 있다. 또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 지지면(26)에는 원기둥 모양의 삽입편(27)이 형성되어 있다. 또한, 스프링 받이(23)의 하면에는 삽입 구멍(28)이 형성되어 있으며, 축 상자 본체(21)의 상면에는 삽입 돌기(29)가 형성되어 있다. 이 삽입 돌기(29)를 삽입 구멍(28)에 삽입함으로써 스프링 받이(23)는 축 상자 본체(21)의 상면에 고정된다. 또한, 축 상자 본체(21)와 스프링 받이(23)는 별개의 몸체로 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 일체로 성형되어도 좋다.

가로빔부(30)는 도시하지 않은 차체를 지지하는 부재이다. 본 실시예의 가로빔부(30)는 가로빔(31)과 받이판(32)을 갖고 있다.

가로빔(31)은 대차(100)의 차폭 방향 중앙을 통과하고 좌우 방향으로 연장되는 부재이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 가로빔(31)은 한 쌍의 사각 파이프(33)와 복수의 연결 부재(34)에 의해 주로 구성되어 있다. 사각 파이프(33)는 좌우 방향으로 연장되는 금속제의 부재이다. 연결 부재(34)는 사각 파이프(33)를 연결하는 금속제의 부재이며, 사각 파이프(33)의 좌우 양단 부분에 2곳씩 합계 4곳에 배치되어 있다. 연결 부재(34)는 전후 방향으로 연장되어 있으며, 역U자 모양의 단면을 갖고 있다. 이 연결 부재(34)의 상면에는 공기 스프링 받침대(35)를 통하여 이차 서스펜션이 되는 공기 스프링(36)이 설치되어 있다. 가로빔(31)은 이 공기 스프링(36)을 통하여 차체(101)를 지지하고 있다.

받이판(32)은 사각 파이프(33)의 좌우 양단 부근에 배치된 판 모양의 부재이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 받이판(32)은 사각 파이프(33)의 좌우 양단 각각에 있어서 2장씩 쌍이 되고 마주보도록 하여 배치되어 있다. 쌍으로 이루어진 받이판(32)은 서로 연결됨과 동시에 사각 파이프(33)에 견고하게 고정되어 있다. 도 2의 지면 좌하 부분에 나타내는 바와 같이, 쌍으로 이루어진 받이판(32)의 전단 부분 및 후단 부분에는 양 받이판(32)을 건너지르도록 하여 원기둥 모양의 심봉(37)이 고정되어 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 심봉(37)은 통형부(24) 내의 고무 부싱(25)에 삽입되어 있다. 요컨대, 축 상자부(20)는 탄성 부재인 고무 부싱(25)을 통하여 가로빔부(30)(가로빔(31))에 연결되어 있다. 이에 따라, 축 상자부(20)가 가로빔부(30)에 대하여 이동할 수 있다.

판스프링부(40)는 판스프링(41)과 스프링 받이(42)를 갖고 있다.

판스프링(41)은 종래의 코일 스프링(일차 서스펜션)과 가로빔의 기능을 겸비한 부재이다. 판스프링(41)은 전후 방향으로 연장되어 있으며, 가로빔부(30)의 좌우 양측에 배치되어 있다. 더욱 구체적으로는 좌측의 판스프링(41)은 좌전의 축 상자부(20)와 좌후의 축 상자부(20)를 건너지르도록 배치되어 있으며, 우측의 판스프링(41)은 우전의 축 상자부(20)와 우후의 축 상자부(20)를 건너지르도록 배치되어 있다. 양 판스프링(41)은 측면에서 볼 때 아래쪽으로 볼록해지는 활 모양으로 형성되어 있다. 또한, 판스프링(41)은 하면이 원호 모양으로 형성된 맞닿음 부재(43)를 통하여 가로빔부(30)를 지지하고 있다. 판스프링(41)의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 섬유 강화 수지로 형성된 하층부와, 얇은 금속으로 형성된 상층부로 이루어진 복합 재료를 이용할 수 있다. 또한, 판스프링(41)의 전후 방향 중앙 부분은 전후 방향 양단 부분보다 두께가 커지도록 형성되어 있다.

판스프링 받이(42)는 판스프링(41)의 전후 방향 양단 부분에 있어서, 판스프링(41)을 지지하는 부재이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 판스프링 받이(42)는 위에서 볼 때 대략 직사각형의 형상을 가지고 있으며, 좌측의 변, 우측의 변, 및 전후 방향 외측의 변인 3변에 보호벽(44)이 형성되어 있다. 판스프링 받이(42)는 금속으로 형성되어 있지만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 보호벽(44)으로 둘러싸인 부분에는 고무 시트(45)가 깔려 있으며, 판스프링(41)은 이 고무 시트(45)를 통하여 판스프링 받아(42)에 지지된다. 또한, 판스프링 받이(42)의 하면에는 원기둥 모양의 삽입편(46)이 형성되어 있다.

간극체(50)는 판스프링부(40)와 축 상자부(20) 사이에 배치된 부재이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 간극체(50)는 탄성판(51)과 고무 시트(52)에 의해 주로 구성되어 있다.

탄성판(51)은 간극체(50)의 상면측과 하면측에 각각 배치되어 있는 부재이다. 탄성판(51)은 모두 링 모양인 제1 금속판(53), 고무층(54) 및 제2 금속판(55)을 적층하여 구성되어 있다. 이 중 고무층(54)은 탄성 변형하기 때문에 제1 금속판(53)과 제2 금속판(55)은 상대적으로 평행 이동할 수 있다. 상면측에 배치된 탄성판(51)에서는 제1 금속판(53)이 상측에 제2 금속판(55)이 하측에 적층되어 있다. 또한, 하면측에 배치된 탄성판(51)에서는 제1 금속판(53)이 하측에 제2 금속판(55)이 상측에 적층되어 있다. 제1 금속판(53)의 내경은 스프링 받이(23)에 형성된 삽입편(27)의 직경 및 판스프링 받이(42)의 하면에 형성된 삽입편(46)의 직경에 일치한다. 그 때문에, 각 삽입편(27,46)을 제1 금속판(53)의 내측에 삽입함으로써 스프링 받이(23) 및 판스프링 받이(42)에 탄성판(51)을 고정할 수 있다.

고무 시트(52)는 양 탄성판(51) 사이에 배치되어 있는 부재이다. 고무 시트(52)는 원반 모양의 형상을 가지고 있으며, 양면에 고리 모양의 홈(56)이 형성되어 있다. 이 고리형 홈(56)의 내경 및 외경은 각각 제2 금속판(55)의 내경 및 외경과 일치한다. 고무 시트(52)의 양면에 형성된 고리형 홈(56)에 양 탄성판(51)의 제2 금속판(55)을 끼워 넣음으로써 고무 시트(52)에 양 탄성판(51)을 고정할 수 있다. 간극체(50)는 이상과 같이 각 구성 부재가 끼워 넣기에 의해 고정되어 있기 때문에, 판스프링부(40)와 축 상자부(20) 사이에서 붕괴되는 일이 없다. 그리고, 간극체(50)는 탄성 변형하기 때문에, 판스프링부(40)와 축 상자부(20)를 상대 이동할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 간극체(50)는 복수의 부재(탄성판(51), 고무 시트(52))로 구성되어 있지만, 일체로 구성되어도 좋다.

조타 장치(60)는 대차(100)가 통과하는 곡선로에 따라 차축(11)의 축간 거리를 변화시켜 조타 각도를 변경하는 장치이다. 여기서, 도 5는 조타 장치(60)의 블록도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 조타 장치(60)는 구동부(61)와 제어부(62)를 갖고 있다. 또한, 도 1 및 도 2에서는 조타 장치(60) 중 구동부(61)만 도시되어 있다.

구동부(61)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 실린더(63)와, 피스톤(64)과, 2개의 연결 샤프트(65)와, 피스톤 위치 검출부(66)에 의해 주로 구성되어 있다. 실린더(63) 내에는 제어부(62)로부터의 명령에 의해, 유압 펌프(67)로부터 유압이 공급되고 있으며, 이 유압을 변화시킴으로써 피스톤(64)은 이동한다. 또한, 후술하는 바와 같이 피스톤(64)의 변위량은 연산부(72)에 의해 산출된 결과에 따라 결정된다. 각 연결 샤프트(65)는 각각 일단이 축 상자 본체(21)에 설치된 연결편(68)에 설치되고, 한 쪽의 타단은 실린더(63)에 고정되고, 다른 쪽의 일단은 피스톤(64)에 고정되어 있다. 또한, 피스톤 위치 검출부(66)는 피스톤(64)의 위치 정보를 제어부(62)에 피드백한다. 그리고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 구동부(61)는 대차(100)의 좌우 양측에 배치되어 있다.

제어부(62)는 피스톤(64)에 공급하는 유압을 조정하는 제어 밸브(69)와, 곡선로의 곡률, 휨 방향, 곡선의 시작 위치 및 종단 위치, 캔트(cant)량 등의 선로 정보를 기억하고 있는 기억부(70)와, 차량의 현재 위치를 검출하는 현재 위치 검출부(71)와, 연산부(72)에 의해 주로 구성되어 있다. 연산부(72)는 현재 위치 검출부(71)로부터 차량의 현재 위치 정보를 취득할 수 있으며, 기억부(70)로부터 현재 위치에 있어서의 곡선로의 곡률 정보를 취득할 수 있고, 상술한 피스톤 위치 검출부(66)로부터 피스톤(64)의 위치 정보를 취득할 수 있다. 또한, 연산부(72)는 제어 밸브(69)에 제어 신호를 전송하여 제어 밸브(69)의 개도를 조정할 수 있다. 제어부(62)에 의한 구체적인 제어 방법에 대해서는 후술한다.

다음으로, 본 실시예에 따른 대차(100)의 동작에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 대차(100)는 2가지의 방법으로 조타된다. 하나는 원심력을 이용한 조타이고, 다른 하나는 조타 장치(60)에 의한 조타이다. 이하에서는 2가지의 조타 방법에 의한 대차(100)의 동작에 대하여 차례로 설명한다.

원심력을 이용한 조타는 축 상자부(20)의 지지면(26)이 경사져 있기 때문에 이루어진다. 곡선을 통과할 때, 외궤측의 판스프링부(40)는 원심력에 의하여 상면에 힘이 작용하여 차량 전후 방향으로 위치하는 축 상자부(20)의 지지면(26)에 걸리는 힘이 증가한다. 상술한 바와 같이 지지면(26)은 판스프링부(40)의 길이 방향 중앙부를 향하여 경사져 있기 때문에, 축 상자부(20)에는 판스프링부(40)의 중앙에서 멀어지는 방향, 즉 수평 방향 외측을 향하는 방향 성분의 힘도 증가한다. 그 후, 축 상자부(20)와 가로빔(31)은 고무 부싱(25)을 통하여 연결되어 있으므로 외궤측의 축간 거리는 내궤측의 축간 거리보다 커진다. 구체적으로는 일단의 축 상자부(20)와 가로빔(31) 사이는 약 6㎜ 정도 증가하므로 그 결과, 축간 거리는 약 12㎜ 정도 증가한다.

한편, 내궤측의 판스프링부(40)의 상면에 작용하는 힘은 감소하고, 내궤측의 축간 거리는 거의 변화하지 않든지 약간 작아진다. 이에 따라, 전후의 양 차축(11)의 조타 각도는 그 연장선이 곡선로의 곡률 중심에 접근하도록 변화한다. 그 결과, 차량은 적은 저항으로 효과적으로 곡선로를 통과할 수 있다. 이와 같이, 축 상자부(20)의 지지면(26)을 경사지게 함으로써 판스프링부(40)에 하향 힘이 작용하면, 차량 전후 방향의 힘도 작용하고, 외궤측의 축간 거리를 증가시킬 수 있으므로 단순한 구성으로 곡선 통과 성과를 향상시킬 수 있다.

조타장치(60)에 의한 조타는 차량의 현재 위치 정보에 따라 이루어진다. 먼저, 연산부(72)는 현재 위치 검출부(71)가 검출한 차량의 현재 위치 정보를 취득하고, 차량이 진입하려고 하는 곡선로의 선로 정보를 기억부(70)로부터 취득한다. 그 후, 연산부(72)는 이 곡률에 따른 최적의 각 차축의 조타 각도(이하, '최적 각도'라고 칭한다)를 산출한다. 이어, 연산부(72)는 노선 정보에 따라 피스톤 위치 검출부(66)로부터 피스톤(64)의 위치를 취득하고, 그 피스톤(64)의 위치에 따라 현재의 각 차축(11)의 각도(이하, '현재 각도'라고 칭한다)를 산출한다. 그 후, 연산부(72)는 현재 각도가 최적 각도에 일치하도록 제어 밸브(69)를 제어하여 구동부(61)를 작동시키고 피스톤(64)을 변위시켜, 전후로 나란히 배치되어 있는 차바퀴(10)의 축간 거리를 변화시킨다. 차량이 곡선을 통과할 때, 외궤측에 위치하는 실린더(63) 내의 압력을 크게 함과 동시에 내궤측에 위치하는 실린더(63) 내의 압력을 작게 한다. 이에 따라, 각 차축(11)의 조타 각도는 적절해지고, 차량은 효율적으로 곡선로를 통과할 수 있다.

본 실시예에서는 상술한 원심력을 이용한 조타와, 조타 장치에 의한 조타가 동시에 수행되고 있다. 어떤 조타도 단독으로 수행하는 것이 가능하다. 원심력을 이용한 조타는 간단한 구성으로 곡선 통과 성능을 향상시킬 수 있고, 조타 장치를 이용한 조타는 응답성을 좋게 할 수 있다.

(제2 실시예)

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여 제2 실시예에 따른 대차(200)에 대하여 설명한다. 여기서, 도 6은 좌후측에 위치하는 스프링 받이(23) 주변의 확대도이고, 도 7은 도 6에 나타내는 부분의 분해도이다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 대차(200)는 간극체(50)(도 4 참조)를 구비하지 않고, 또한, 축 상자부(20) 및 판스프링부(40)의 구성이 제1 실시예의 것과 다르다. 그 이외의 부분의 기본적으로 제1 실시예와 동일하다. 이하, 본 실시예의 축 상자부(20)와 판스프링부(40)의 구성에 대하여 차례로 설명한다.

본 실시예의 축 상자부(20)는 축 상자 본체(21)와, 축빔(22)과, 스프링 받이(23)와, 위치 조정부(80)와, 위치 결정 부재(80)를 갖고 있다. 이 중 축 상자 본체(21)와 축빔(22)은 제1 실시예의 것과 기본적으로 동일하다. 스프링 받이 (23), 위치 조정부(80), 및 위치 결정 부재(81)의 구성은 다음과 같다.

본 실시예의 스프링 받이(23)는 스프링 받이 본체(23a)와, 슬라이딩판(23b)에 의해 주로 구성되어 있다. 스프링 받이 본체(23a)는 상면이 경사져 있고, 그 상면에는 슬라이딩판(23b)이 고정되어 있다. 슬라이딩판(23b)은 금속제의 판 모양의 부재이며, 판스프링부(40)를 지지하는 지지면(26)을 갖고 있다. 이 지지면(26)은 판스프링부의 중앙 위쪽을 향하도록 경사져 있다. 슬라이딩판(23b)을 스프링 받이 본체(23a)에 고정하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 슬라이딩판(23b)을 스프링 받이 본체(23a)에 끼워 넣어 고정하거나, 볼트를 이용함으로써 고정하거나 할 수 있다. 단, 볼트를 이용하는 경우는 볼트가 후술하는 판스프링 받이 유지 부재(90)의 슬라이딩판(91)과 완충하지 않도록, 예를 들면 슬라이딩판(91)을 일부가 절결된 형상으로 할 필요가 있다. 또한, 스프링 받이(23)는 제1 실시예의 경우와 달리, 축 상자 본체(21)의 상면에 직접 고정되어 있지 않고, 후술하는 위치 결정 부재(81)를 떼어냄으로써 축 상자 본체(21)의 상면을 이동할 수 있다.

위치 조정부(80)는 스프링 받이(23)의 전후 위치를 조정하고, 나아가서는 각 차바퀴(10)에 걸리는 하중을 조정하는 부분이다. 위치 조정부(80)는 고정부(82)와 압입 부재(83)에 의해 주로 구성되어 있다. 고정부(82)는 축 상자 본체(21)의 전후 방향 외측 부분에서 위쪽으로 연장되도록 형성되어 있다. 고정부(82)에는 전후 방향으로 연장되는 나사 구멍(84)이 형성되어 있으며, 이 나사 구멍(84)에 압입 부재(83)가 조여진다. 압입 부재(83)는 볼트 모양의 나사 부재이며, 고정부(82)의 나사 구멍(84)에 조여 가면, 그 선단이 스프링 받이(23)에 접촉한다. 그 상태에서 압입 부재(83)를 더 죄면, 스프링 받이(23)를 전후 방향 내측으로 이동시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 스프링 받이(23)는 지지면(26)이 경사져 있기 때문에, 스프링 받이(23)가 전후 방향 내측으로 이동하면, 판스프링부(40) 중 지지면(26)에 접촉하는 부분이 위쪽으로 이동한다.

예를 들면, 좌후의 스프링 받이(23)를 앞쪽으로 이동시키면, 좌측에 배치된 판스프링부(40)의 후측 부분이 위쪽으로 이동한다. 요컨대, 좌측에 배치된 판스프링부(40)의 후측 부분이, 지금까지보다 높은 위치에서 가로빔부(30)(요컨대, 차체(101))를 지지하게 된다. 그러면, 좌측에 배치된 판스프링부(40)의 후측 부분에 대응하는 좌후의 차바퀴(10)에는 지금까지보다 큰 하중이 걸리게 된다. 대차(200)를 운용할 때, 각 차바퀴(10)에 균등하게 하중이 걸리도록 조정할 필요가 있지만, 본 실시예에서는 각 차바퀴(10)에 걸리는 하중의 조정을 간단한 구조인 위치 조정부(80)를 설치함으로써 용이하게 할 수 있다.

위치 결정 부재(81)는 스프링 받이(23)가 전후 방향으로 이동하는 것을 방지하는 부재이다. 본 실시예의 위치 결정 부재(81)는 원기둥 모양의 금속제의 핀이며, 스프링 받이(23)의 전단 근처 및 후단 근처에 배치되어 있다. 축 상자 본체(21)의 상면에는 위치 결정 부재(81)를 삽입할 수 있는 위치 결정 구멍(85)이 전후 방향으로 복수개 나란히 형성되어 있다. 위치 결정 구멍(85)의 깊이는 위치 결정 부재(81)의 길이의 절반 정도이다. 그 때문에, 위치 결정 부재(81)가 위치 결정 구멍(85)에 삽입된 상태에서는 위치 결정 부재(81)의 절반보다 위의 부분이 축 상자 본체(21)의 상면에서 돌출한다. 상술한 바와 같이, 스프링 받이(23)를 전후 방향의 적절한 위치로 이동할 수 있도록 구성되어 있지만, 스프링 받이(23)를 이동시킨 후에는 스프링 받이(23)의 외측에서 가장 가까운 위치 결정 구멍(85)에 위치 결정 부재(81)를 삽입한다. 이에 따라, 스프링 받이(23)를 적절한 위치에 유지할 수 있다.

본 실시예의 판스프링부(40)는 판스프링(41)과, 판스프링 받이(42)와, 판스프링 받이 유지 부재(90)를 갖고 있다. 이 중 판스프링(41)은 제1 실시예의 것과 동일하다.

본 실시예의 판스프링 받이(42)는 전후 방향 외측의 변에 보호벽(44)이 형성되어 있지 않고 좌측 변 및 우측 변의 중앙 부분에만 보호벽(44)이 형성되어 있다. 어떤 보호벽(44)도, 위쪽으로 연장되는 수직부(44a)와, 수직부(44a)의 선단에서 판스프링 받이(42)의 좌우 방향 내측을 향하여 수평으로 연장되는 수평부(44b)에 의해 구성되어 있으며, 전체적으로 역L자 모양의 형상을 갖고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 판스프링(41)은 이 보호벽(44)으로 둘러싸이도록 하여 배치된다. 판스프링 받이(42)는 그 자체를 고무로 형성하여도 좋고, 또한, 전체를 금속으로 형성하고 판스프링(41)과 접하는 부분에만 고무판을 붙이도록 구성하여도 좋다.

판스프링 받이 유지 부재(90)는 판스프링 받이(42)를 유지하는 부재이다. 판스프링 받이 유지 부재(90)의 상면에는 판스프링 받이(42)의 하면 형상에 대응한 형상의 오목부(92)가 형성되어 있으며, 그 오목부(92)에 판스프링 받이(42)가 끼워 넣어져 있다. 이에 따라, 판스프링 받이 유지 부재(90)에 판스프링 받이(42)가 유지된다. 또한, 판스프링 받이 유지 부재(90)의 하면에는 슬라이딩판(91)이 설치되어 있다. 슬라이딩판(91)은 금속제의 판 모양의 부재이며, 스프링 받이(23)의 슬라이딩판(23b)과 접촉하는 접촉면(93)을 갖고 있다.

본 실시예에 있어서도, 제1 실시예와 마찬가지로, 전후로 나란히 배치된 차바퀴(10)의 거리를 변화시킴으로써 차량의 조타가 이루어진다. 본 실시예에 따른 대차(200)는 제1 실시예와 같이 판스프링부(40)와 축 상자부(20)가 간극체(50)를 통하여 연결되는 구성이 아니지만, 그 대신에 판스프링부(40)와 축 상자부(20)가 각각의 슬라이딩판(23b,91)의 부분에서 슬라이딩할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 차바퀴(10)의 거리 변화에 대응할 수 있다.

이상으로 설명한 대차는 모두 철도 차량의 차체를 지지하기 위한 가로빔과, 차폭 방향 양측에 있어서 차량 길이 방향으로 나란히 배치된 차바퀴와, 차폭 방향 좌우의 차바퀴를 연결하고, 가로빔을 사이에 두고 차량 길이 방향의 앞쪽 및 뒤쪽에 있어서 차폭 방향을 따라 배치된 한 쌍의 차축과, 차축의 차폭 방향 양측에 설치되어 차축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과, 가로빔에 탄성 부재를 통하여 연결되며, 베어링을 수용하는 축 상자부와, 가로빔의 차폭 방향 양단부를 지지한 상태에서 차량 길이 방향으로 연장되고, 그 차량 길이 방향 양단부가 축 상자부에 지지된 판스프링부를 구비하며, 각 축 상자부는 판스프링부를 상대 이동 가능하게 지지하고, 판스프링부의 길이 방향 중앙부를 향하여 경사지는 지지면을 가진다.

이러한 구성에 따라, 차량이 곡선로를 통과할 때에 외궤측의 판스프링부에 큰 힘이 가해져 외궤측의 차간 거리를 넓힐 수 있다. 그 결과, 차축이 경사져 조타를 수행할 수 있다. 이와 같은 원심력을 이용한 조타에 따르면, 간단한 구성으로 곡선 통과 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 전후로 나란히 배치된 차바퀴의 거리 변화에도 대응할 수 있다.

또한, 제1 실시예에 따른 대차는 지지면과 판스프링부를 연결하는 탄성 변형 가능한 간극체를 더 구비하고 있다. 그 때문에, 차량이 곡선로를 통과한 후에는 간극체의 복원력에 의해 판스프링부는 무리 없이 원래의 위치로 되돌아갈 수 있다.

또한, 제2 실시예에 따른 대차는 지지면과 판스프링부가 슬라이딩 가능하게 구성되어 있다. 그 때문에, 더욱 원활하게 차간 거리를 변화시킬 수 있다.

또한, 상술한 대차는 상기 지지면을 차량 길이 방향으로 이동시키는 위치 조정부를 더 구비하고 있다. 그 때문에, 각 차바퀴에 걸리는 하중의 조정을 용이하게 수행할 수 있다.

이상으로, 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 구체적인 구성은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 변경 등이 있어도 본 발명에 포함된다. 예를 들면, 이상에서는 축 상자부의 지지면이 평면 모양인 경우에 대하여 설명하였지만, 지지면은 곡선 모양으로 형성되어 있어도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 구동부(61)의 구동은 유압으로 수행되고 있지만, 전력에 의해 전동 모터의 볼나사 구동으로 수행하여도 좋고, 공기에 의한 에어 컴프레서 구동으로 수행하여도 좋다.

본 발명에 따르면, 대차를 경량화하고, 또한 조타 기능을 구비한 철도 차량용 대차 및 이를 구비한 철도 차량을 제공할 수 있다. 따라서 본 발명은 철도 차량의 기술 분야에 있어서 유익하다.

10: 차바퀴
11: 차축
12: 베어링
20: 축 상자부
25: 고무 부싱(탄성 부재)
26: 지지면
30: 가로빔부
31: 가로빔
40: 판스프링부
41: 판스프링
50: 간극체
80: 위치 조정부
100: 대차
101: 차체

Claims (5)

1. 철도 차량의 차체를 지지하기 위한 가로빔과,
   차폭 방향 양측에 있어서 차량 길이 방향으로 나란히 배치된 차바퀴와,
   차폭 방향 좌우의 차바퀴를 연결하고, 가로빔을 사이에 두고 차량 길이 방향의 앞쪽 및 뒤쪽에 있어서 차폭 방향을 따라 배치된 전후 한 쌍의 차축과,
   상기 차축의 차폭 방향 양측에 설치되어 상기 차축을 회전 가능하게 지지하는 베어링과,
   상기 가로빔에 탄성 부재를 통하여 연결되고, 상기 베어링을 수용하는 축 상자부와,
   상기 가로빔의 차폭 방향 양단부를 지지한 상태에서 차량 길이 방향을 연장되고, 그 차량 길이 방향 양단부가 축 상자부에 지지된 판스프링부를 구비하며,
   상기 각 축 상자부는 상기 판스프링부를 상대 이동 가능하게 지지하고, 상기 판스프링부의 길이 방향 중앙부를 향하여 경사지는 지지면을 갖는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지면과 상기 판스프링부를 연결하는 탄성 변형 가능한 간극체를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지면과 상기 판스프링부가 슬라이딩 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지지면을 차량 길이 방향으로 이동시키는 위치 조정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 철도 차량용 대차를 구비한 것을 특징으로 하는 철도 차량.

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