KR20140082487A

KR20140082487A - 철도차량용 대차의 충격흡수 구조

Info

Publication number: KR20140082487A
Application number: KR1020120152520A
Authority: KR
Inventors: 서승일; 문형석; 사공명; 나희승; 박정준
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2014-07-02
Also published as: KR101417981B1

Abstract

본 발명은 철도차량용 대차의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대차의 상부에 구비되는 차체를 센터 피봇뿐만 아니라 사이드 프레임이 각각 지지하도록 함으로써, 보다 안정적으로 바퀴에 가해지는 충격을 완충시키고, 진동을 저감시켜 주행 안정성 및 승차감을 좋게 하는 철도차량용 대차의 충격흡수 구조에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차체의 하부에 구비되는 볼스터와, 상기 볼스터의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임으로 이루어지되, 상기 사이드 프레임은 원호형상으로 단부가 상부로 절곡되어 차체의 하면과 접하며, 상기 사이드 프레임은 탄성이 좋은 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

철도차량용 대차의 충격흡수 구조{shock absorption strutcure for bogie of railway vehicle}

본 발명은 철도차량용 대차의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 대차의 상부에 구비되는 차체를 센터 피봇뿐만 아니라 사이드 프레임이 각각 지지하도록 함으로써, 보다 안정적으로 바퀴에 가해지는 충격을 완충시키고, 진동을 저감시켜 주행 안정성 및 승차감을 좋게 하는 철도차량용 대차의 충격흡수 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량에 적용되는 대차는 차체의 중량을 지지함과 동시에 각 차륜에 차체의 중량이 고르게 분포되도록 하고, 상기 차체에 대하여 자유롭게 방향을 전환하여 철도차량의 주행을 원활하게 하는 장치이다.

이러한 철도차량용 대차는 도 1에 도시된 바와 같이, 차륜(12)과 차축(미도시)으로 이루어진 윤축과 상기 차축 양단의 저어널부를 지지함과 동시에 회전 가능하도록 베어링(미도시)이 내장된 액슬박스(11)와 상기 액슬박스(11)의 상단에 안착 고정되는 사이드 프레임(14)과 상기 사이드 프레임(14)과 액슬박스(11) 사이에 설치되어 차륜(12)으로부터 전달된 진동을 1차적으로 감쇄하는 1차 현수장치(13)와 상기 사이드 프레임(14)의 상단 중앙부에 설치됨과 동시에, 그 상단에 차체가 연결 고정되어 차체로 전달되는 진동을 2차적으로 감쇄하는 2차 현수장치(15)로 구성되어 있다.

이 때, 상기 1차 현수장치(13)로는 코일 스프링, 쉐브론 스프링, 고무 스프링 등이 사용되고 있으며, 상기 2차 현수장치(15)로는 에어 스프링, 코일 스프링 등이 사용되고 있다.

이와 같이 구성된 종래 철도차량용 대차(10)에 있어, 철도차량(C)의 주행에 따른 진동이 대차(10)에 작용하게 되면, 사이드 프레임(14)과 차축의 양단 사이 즉, 각 차륜(12)의 양 단부와 액슬박스(11) 양측에 설치된 1차 현수장치(13)인 코일 스프링의 탄성력에 의해 차륜(12)으로부터 전달된 진동이 1차적으로 감쇄되게 되고, 상기와 같이 1차 현수장치(13)인 코일스프링을 통해 1차적으로 감쇄된 진동은 상기 사이드 프레임(14)을 거쳐 2차 현수장치(15)인 에어 스프링 상단에 고정된 차체로 전달되게 되는데, 이때 사이드 프레임(14) 및 2차 현수장치(15)를 거쳐 차체로 전달되는 진동의 경우, 상기 사이드 프레임(14)과 차체 사이에 설치된 2차 현수장치(15)인 에어 스프링의 에어쿠션 작용에 의해 2차적으로 감쇄되게 되는 등, 철도차량(C)의 주행시 차륜(12)으로부터 사이드 프레임(14)을 거쳐 차체로 전달되는 진동을 감쇄시켜 승객의 안락한 승차감을 제공하였다.

그러나, 상기와 같이 철도차량(C)의 주행에 따른 진동을 감쇄시키기 위한 현수기능이 각 차륜(12)측에 설치된 1차 현수장치(13)와 상기 사이드 프레임(14)과 차체 사이에 설치된 2차 현수장치(15) 등 2차의 현수기능으로만 이루어져 있기 때문에, 철도차량(C)의 주행시 차륜(12)으로부터 차체로 전달되는 진동을 완전히 감쇄시키지 못하고 잔량의 진동이 차체로 전달되면서 이로 인한 차체의 흔들림을 통해 승객의 승차감이 크게 저하되게 되는 커다란 문제점이 있었다.

또한, 상기 차체의 경우 에어 스프링을 2차적 진동 감쇄장치로 하여 상기 사이드 프레임(14) 양측에 설치된 2차 현수장치(15) 상단에 고정되어 있기 때문에, 철도차량(C)의 주행시 차륜(12)으로부터 사이드 프레임(14)을 거쳐 2차 현수장치(15)인 에어 스프링으로 진동이 전달됨과 아울러, 상하 유동에 따른 차체의 하중이 상기 에어 스프링에 전달될 경우, 상기 에어스프링에 차륜(12)으로부터 전달된 진동과 차체의 하중이 집중되면서 에어 스프링이 손상되게 되는 문제점과 함께, 상기 손상된 에어 스프링으로 인해 대형사고로까지 이어지게 되는 문제점도 있다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-0614610호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 철도차량용 대차(100)에 있어서, 사이드 프레임(114)의 중앙부를 분할시켜 상기 분할된 전부 프레임(114a)과 후부 프레임(114b)의 슬라이딩 작용을 통해 대차 전후방향의 진동을 감쇄시키도록 구성되되, 상기 전부 프레임(114a)과 후부 프레임(114b)의 일측에는 프레임 삽입홀(115a) 내에서 프레임 삽입돌기(115b)의 슬라이딩 작용이 원활하도록 가이드 역할과 함께, 상기 프레임 삽입홀(115a)로부터 프레임 삽입돌기(115b)의 이탈을 방지하기 위한 가이드수단(130)이 더 구비되며, 상기 전부 프레임(114a)과 후부 프레임(114b)의 슬라이딩 작용이 이루어지도록 전부 프레임(114a)의 일단엔 프레임 삽입홀(115a)이 형성되고, 후부 프레임(114b)의 일단엔 프레임 삽입돌기(115b)가 형성된 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록특허 제10-0614610호에 기재된 기술은 철도차량용 대차에 1,2,3차 현수장치를 각각 설치하여, 철도차량의 주행시 차륜으로부터 사이드 프레임을 거쳐 차체에까지 전달되는 진동을 3차의 현수기능을 통해 해소하도록 하여 진동을 줄여주는 장점은 있으나, 이는 다수의 현수장치를 구비하여야 하므로 그 구조가 복잡하며 충격을 안정적으로 완충시킬 수 없고 장시간 주행하게 되면 센터 피봇 등 각 부재에 충격이 누적되어 손상될 수도 있어 안정적인 주행을 저해하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차체의 하부에 구비되는 볼스터와 볼스터의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임으로 대차를 형성하되, 상기 사이드 프레임은 탄성체로 형성하고, 그 형상은 원호형상으로 형성되어 단부가 상부로 절곡되도록 하여 차체의 하부와 접하도록 함으로써, 바퀴를 통하여 전달되는 진동이 센터 피봇 뿐만 아니라 각 사이드 프레임에서 완충시켜 주어 보다 안정적으로 충격을 완충시킬 수 있는 철도차량용 대차의 충격흡수 구조를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 차체가 연결되는 볼스터의 양측에는 사이드 프레임의 일측 단부가 삽입되도록 전후로 관통되는 제1가이드공이 형성되고, 상기 제1가이드공의 일측으로 삽입되는 사이드 프레임의 단부에는 제2가이드공이 형성되며, 타측으로 삽입되는 사이드 프레임의 단부에는 상기 제2가이드공으로 삽입되는 슬라이드부가 형성되며, 상기 슬라이드부의 단부에 제2스프링이 구비되고, 볼스터의 외측에 위치하는 사이드 프레임에는 스프링 지지부가 형성되고, 상기 스프링 지지부와 볼스터의 사이에 제1스프링이 구비되어, 바퀴에 가해지는 충격이 상기 제1,2스프링을 통하여 완충시켜줌으로써, 차체에 전달되는 충격을 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라, 상기 사이드 프레임이 차체의 4부분을 지지함으로써 상하의 진동뿐만 아니라 전후, 좌우의 진동까지 완충시켜 주어 승차감을 좋게 하는 철도차량용 대차의 충격흡수 구조를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

차체의 하부에 구비되는 볼스터와, 상기 볼스터의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임으로 이루어지되, 상기 사이드 프레임은 원호형상으로 단부가 상부로 절곡되어 차체의 하면과 접하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 사이드 프레임은 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 볼스터의 양측에는 전후로 관통되도록 제1가이드공이 형성되고, 상기 사이드 프레임의 일측 단부는 상기 제1가이드공에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제1가이드공의 외측에 위치하는 상기 사이드 프레임에는 스프링 지지부가 형성되고, 상기 스프링 지지부와 볼스터 사이에는 제1스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1가이드공에 삽입되는 일측의 사이드 프레임의 단부에는 제2가이드공이 형성되고, 타측의 사이드 프레임의 단부에는 상기 제2가이드공에 삽입되는 슬라이드부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2가이드공에는 슬라이드부의 단부를 탄성 지지하는 제2스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1가이드공의 양측 단부 내주면에는 제3단턱이 형성되고, 상기 제2가이드공이 형성된 사이드 프레임의 외주면에는 제3단턱에 대응되는 제2단턱이 형성되며, 상기 슬라이드부가 형성된 사이드 프레임의 외주면에는 제3단턱에 대응되는 제1단턱이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 차체의 하부에 구비되는 볼스터와 볼스터의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임으로 대차를 형성하되, 상기 사이드 프레임은 탄성체로 형성하고, 그 형상은 원호형상으로 형성되어 단부가 상부로 절곡되도록 하여 차체의 하부와 접하도록 함으로써, 바퀴를 통하여 전달되는 진동이 센터 피봇 뿐만 아니라 각 사이드 프레임에서 완충시켜 주어 보다 안정적으로 충격을 완충시킬 수 있는 효과가 있습니다.

그리고, 본 발명은 차체가 연결되는 볼스터의 양측에는 사이드 프레임의 일측 단부가 삽입되도록 전후로 관통되는 제1가이드공이 형성되고, 상기 제1가이드공의 일측으로 삽입되는 사이드 프레임의 단부에는 제2가이드공이 형성되며, 타측으로 삽입되는 사이드 프레임의 단부에는 상기 제2가이드공으로 삽입되는 슬라이드부가 형성되며, 상기 슬라이드부의 단부에 제2스프링이 구비되고, 볼스터의 외측에 위치하는 사이드 프레임에는 스프링 지지부가 형성되고, 상기 스프링 지지부와 볼스터의 사이에 제1스프링이 구비되어, 바퀴에 가해지는 충격이 상기 제1,2스프링을 통하여 완충시켜줌으로써, 차체에 전달되는 충격을 줄여줄 수 있을 뿐만 아니라, 상기 사이드 프레임이 차체의 4부분을 지지함으로써 상하의 진동뿐만 아니라 전후, 좌우의 진동까지 완충시켜 주어 승차감을 좋게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 철도차량용 대차의 측면도이다.
도 2는 종래의 개선된 철도차량용 대차의 측면도이다.
도 3은 도 2의 철도차량용 대차의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 철도차량용 대차의 충격흡수 구조의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도차량용 대차의 충격흡수 구조의 사시도이다.
도 6은 도 5의 단면도이다.

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 4는 본 발명에 따른 철도차량용 대차의 충격흡수 구조의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 철도차량용 대차의 충격흡수 구조의 사시도이고, 도 6은 도 5의 단면도이다.

본 발명은 차체를 지지하는 철도차량용 대차의 충격흡수 구조에 관한 것으로 도 4에 도시된 바와 같이 대차(200)의 구성은 승객을 수용하는 차체(미도시)의 하부에 구비되는 센터 피봇(미도시)이 설치되는 볼스터(210)와 상기 볼스터(210)의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임(220)으로 이루어진다.

여기서, 상기 사이드 프레임(220)은 그 형상이 단부가 상부로 절곡되는 원호형상으로 형성되고, 그 단부가 상기 차체의 하면에 접하도록 형성되는데, 상기 사이드 프레임(220)은 탄성체로 이루어지되, 탄성이 좋은 재질로 이루어지게 된다.

그래서, 상기 바퀴(300)에서 전달되는 충격이 대차(200)를 통하여 차체에 전달될 때, 탄성력이 좋은 각각의 사이드 프레임(210)을 통하여 감쇠되게 되므로 보다 안정적으로 충격을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 사이드 프레임(210)이 차체의 4부분을 지지하게 되므로 충격에 의한 상하의 진동뿐만 아니라 전후, 좌우의 진동까지 감쇠시킬 수 있게 되어 승차감을 좋게 한다.

즉, 일반적으로 철도 차량이 주행 중에 바퀴(300)에 가해지는 충격을 대차(200)와 바퀴(300)가 설치되는 차축(310) 사이에 구비되는 1차 현가장치(미도시)에서 1차적으로 감쇠시키게 되며, 상기 대차(200)와 차체 사이에 구비되는 2차 현가장치(미도시)에서 2차적으로 감쇠시키게 되는데, 본 발명에서는 탄성력이 좋은 사이드 프레임(220)이 직접 차체의 하면과 접하게 됨으로써, 사이드 프레임(220)에서 직접 충격을 완충시켜 주게 되어 보다 단순한 구조로 충격 저감 및 승차감을 좋게 할 수 있게 된다.

이때, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 사이드 프레임(220)과 차축(310) 사이에 별도의 지지 장치를 설치하게 된다.

또한, 상기 차축(310)과 대차(200)의 사이에는 1차 현가장치(미도시)가 구비되는 것은 일반적인 사항이므로 별도로 도면에 도시하지는 않기로 한다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 예로, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 대차(200')의 구성은 승객을 수용하는 차체(미도시)의 하부에 구비되는 센터 피봇(미도시)이 설치되는 볼스터(210')와 상기 볼스터(210')의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임(220')으로 이루어지는데, 상기 볼스터(210')의 양측에는 전후로 관통되도록 제1가이드공(212)이 형성되고 상기 사이드 프레임(220')의 일측 단부는 상기 제1가이드공(212)에 삽입 설치된다.

여기서, 상기 볼스터(210')에 형성되는 제1가이드공(212)의 외측에 위치하는 사이드 프레임(220')에는 스프링 지지부(222)가 형성되고, 상기 볼스터(210')와 상기 스프링 지지부(222) 사이에는 제1스프링(224)이 구비된다.

또한, 상기 사이드 프레임(220')은 그 재질이 탄성이 좋은 재질로 이루어지며, 그 형상은 원호형상으로 이루어지고 그 단부가 대차(200')의 상부에 구비되는 차체(미도시)의 하면에 접하도록 형성된다.

그래서, 철도 차량이 주행 중에 발생하는 충격을 상기 대차(200')에 형성된 사이드 프레임(220') 자체의 탄성력에 의해 감쇠시킬 뿐만 아니라, 상기 볼스터(210')에 형성된 제1가이드공(212)으로 슬라이딩되는 사이드 프레임(220')을 상기 제1스프링(224)의 탄성력에 의해 탄성 지지하게 되므로, 제1스프링(224)의 탄성력에 의해 한번 더 충격을 저감시켜 주게 되어 보다 완전하게 충격을 저감시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 볼스터(210')에 형성된 제1가이드공(212)에 삽입되는 일측의 사이드 프레임(220')의 단부에는 제2가이드공(225)이 형성되고, 타측의 사이드 프레임(220')의 단부에는 상기 제2가이드공(225)에 삽입되는 슬라이드부(227)가 형성된다.

그래서, 상기 볼스터(210')의 내부에 충분한 길이의 사이드 프레임(220')이 위치하게 되어 차체의 하중이 사이드 프레임(220')에 가해지더라도 사이드 프레임(220')을 안정적으로 지지할 수 있게 되며, 상기 사이드 프레임(220')이 제1가이드공(212)에서 안정적으로 슬라이딩 될 수 있게 하여 충격을 저감시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 제2가이드공(225)에는 제2스프링(229)이 더 구비되는데, 상기 제2스프링(229)은 제2가이드공(225)의 내측 단부와 슬라이드부(227)의 단부를 탄성 지지하게 된다.

그래서, 상기 볼스터(210')의 외측에 구비되는 제1스프링(224)에 의해 1차적으로 충격을 완충시키게 되고, 상기 제2스프링(229)에 의해 2차적으로 충격을 완충시키게 되어, 보다 안정적으로 충격을 완충시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기 제1가이드공(212)의 양측 단부 내주면에는 제3단턱(214)이 형성되고 상기 제2가이드공(225)이 형성된 사이드 프레임(220')의 외주면에는 제3단턱(214)에 대응되는 제2단턱(226)이 형성되며, 상기 슬라이드부(227)가 형성된 사이드 프레임(220')의 외주면에는 제3단턱(214)에 대응되는 제1단턱(228)이 형성된다.

그래서, 상기 제1스프링(224) 및 제2스프링(229)이 상기 사이드 프레임(220')을 전,후로 탄성 지지하더라도 사이드 프레임(220')이 볼스터(210')에 형성된 제1가이드공(212)에서 이탈되는 것을 안정적으로 방지할 수 있게 된다.

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.

200 : 대차 210,210' : 차체
212 : 제1가이드공 214 : 제3단턱
220,220' : 사이드 프레임 222 : 스프링 지지부
224 : 제1스프링 225 : 제2가이드공
226 : 제2단턱 227 : 슬라이드부
228 : 제1단턱 229 : 제2스프링
300 : 바퀴 310 : 차축

Claims

차체의 하부에 구비되는 센터 피봇이 설치되는 볼스터와,
상기 볼스터의 양측에 전후로 형성되는 사이드 프레임으로 이루어지되,
상기 사이드 프레임은 원호형상으로 단부가 상부로 절곡되어 차체의 하면과 접하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.
제1항에 있어서,
상기 사이드 프레임은 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.
제1항에 있어서,
상기 볼스터의 양측에는 전후로 관통되도록 제1가이드공이 형성되고,
상기 사이드 프레임의 일측 단부는 상기 제1가이드공에 삽입되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.
제3항에 있어서,
상기 제1가이드공의 외측에 위치하는 상기 사이드 프레임에는 스프링 지지부가 형성되고,
상기 스프링 지지부와 볼스터 사이에는 제1스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.
제3항에 있어서,
상기 제1가이드공에 삽입되는 일측의 사이드 프레임의 단부에는 제2가이드공이 형성되고,
타측의 사이드 프레임의 단부에는 상기 제2가이드공에 삽입되는 슬라이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.
제5항에 있어서,
상기 제2가이드공에는 슬라이드부의 단부를 탄성 지지하는 제2스프링이 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.
제5항에 있어서,
상기 제1가이드공의 양측 단부 내주면에는 제3단턱이 형성되고,
상기 제2가이드공이 형성된 사이드 프레임의 외주면에는 제3단턱에 대응되는 제2단턱이 형성되며,
상기 슬라이드부가 형성된 사이드 프레임의 외주면에는 제3단턱에 대응되는 제1단턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 대차의 충격 흡수 구조.