KR20150043785A

KR20150043785A - 전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치

Info

Publication number: KR20150043785A
Application number: KR20130122626A
Authority: KR
Inventors: 김은김은; 김은; 장승엽장승엽; 장승엽; 김만철김만철; 김만철; 황성호황성호; 황성호; 양신추양신추; 양신추
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2015-04-23
Also published as: KR101530965B1

Abstract

본 발명은 전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치에 관한 것으로, 레일로부터 전달되는 횡방향 하중이 체결볼트에 대한 굽힘하중으로 작용하지 않고 도중에 대폭 상쇄된 후 전단하중의 형태로 작용하도록 유도함으로써 체결볼트의 손상을 억제하고 제품 전체의 수명을 연장할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 베이스플레이트와; 탄성패드와; 가이드플레이트와; 체결클램프와; 체결볼트와; 상기 침목의 상면과 마찰접촉하도록 밀착하여 설치되며, 상기 탄성패드와 가이드플레이트를 마운팅하는 바닥판을 구비하되 상기 바닥판 상면에 상기 가이드플레이트의 하단면이 밀착되도록 마운팅하고, 상기 바닥판의 좌편과 우편에는 각각 상기 가이드플레이트를 밀착하여 지지하는 지지부를 구비하며, 상기 가이드플레이트를 관통하는 체결볼트가 연속적으로 관통하는 관통공을 구비하는 외함을 포함하여, 레일로부터 횡방향 하중이 상기 가이드플레이트에 가해질 때, 상기 외함이 지지부에 의해 상기 가이드플레이트를 지지하면서 상기 침목과의 마찰접촉에 의한 저항으로 횡방향 하중을 감쇄하고 그 감쇄된 횡방향 하중에 대해서는 상기 침목과 접촉하는 평행면상에서 발생하는 전단하중의 형태로 상기 체결볼트에 작용하도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

Description

전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치{RAIL FASTENING SYSTEM WITH CASING FOR SHEARING LOAD GUIDANCE}

본 발명은 레일 체결장치에 관한 것으로, 레일로부터 전달되는 횡방향 하중이 체결볼트에 대한 굽힘하중으로 작용하지 않고 도중에 대폭 상쇄된 후 전단하중의 형태로 작용하도록 유도함으로써 체결볼트의 손상을 억제하고 제품 전체의 수명을 연장할 수 있도록 한 전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치에 관한 것이다.

일반적으로 선로의 구조는 노반, 도상, 침목, 레일 및 선로 구조물로 이루어진다. 이러한 선로의 구조에서, 도상(道床)은 노반 위에 형성된 자갈의 집단으로 일반도상, 보조도상, 콘크리트 도상 등으로 대별되며, 침목은 레일 밑에 깔아 레일을 제 위치에 확고하게 정치시키고 지지함과 아울러 레일을 통하여 전달되는 차량하중을 넓게 도상에 분포시키는 선로 재료로 나무 침목, 콘크리트 침목 등으로 대별된다. 레일은 나사 스파이크 및 스프링 클립 등을 구비한 체결장치에 의해서 콘크리트 침목 또는 콘크리트 도상에 정치되며, 이러한 체결장치는 기본적으로 탄성패드를 구비하여 열차 운행시 차륜으로부터 레일에 전달되는 소음 또는 진동을 줄이도록 되어 있다.

도 1은 한국공개특허공보 제2010-0126699호에 개시된 레일 체결장치의 구성을 보여주는 단면도이다.

도시된 바와 같이 종래기술에 의한 레일 체결장치는, 콘크리트로 사전 제작되는 침목(3)을 포함하며, 침목(3)의 자유 상단부 위에는 험프-유사 융기부 형태로 서로 이격되어 있는 2개의 정지부(4,5)가 형성되어 있다. 각 정지부(4,5)가 서로 마주보는 면 위에는, 각 레일(2)과 실질적으로 평행하게 연장하는 정지면(6,7)이 있다. 이러한 방식으로, 정지부(4,5)는 이들 사이에서 레일(2)을 가로지르는 방향으로 연장하는 수용구(receptacle)(8)의 측면방향 경계를 부여하고, 수용구의 평탄한 베이스는 기판(U)을 형성하며, 기판(U)에는 레일(2)이 가설된다.

이같은 기반 하에, 상기 레일(2)을 측방향으로 안내하는 안내판(13,14)을 구비하고, 지지요소(13a,13b)를 구비하되, 상기 지지요소는 레일(2)과 먼 쪽의 안내판의 측면의 정지부(4,5)에 대해 장착된 상태에서 안내판(13,14)을 지지하고, 이를 위해 상기 안내판(13,14)과 연계되는 지탱면과 상기 지지부(4,5)와 연계되는 지지면(23)을 구비하며, 상기 레일(2)의 기부(2a) 위에 탄성 유지력을 가하는 적어도 하나의 스프링 암을 구비하고, 상기 안내판(13,14) 위에서 지지되는 텐션클램프(17a,17b)를 구비하며, 상기 텐션클램프(17a,17b)를 고정하는 체결볼트(18,19)를 구비한다.

종래기술에 의한 레일 체결장치는 이같은 구성을 통해 레일을 콘크리트 침목에 부착하여 정착시켜주었으며, 특히 열차가 레일(2) 위를 주행할 때에 발생하는 횡방향 하중(transverse force)에 대해서는 레일 저부(12)의 양 측면에 배치된 안내판(13,14)이 지지해주고, 그 안내판(13,14)은 지지요소(15a,15b)를 통해 각 정지부(4,5)에 측면 지지될 수 있었다.

그러나, 이같은 레일 체결장치는, 침목(3) 자체에 험프-유사 융기부 형태로 서로 이격되어 있는 2개의 정지부(4,5)를 형성해야 하는 관계로 침목(3) 제작이 어렵고 과도한 비용을 지출해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 의한 레일 체결장치는, 침목(3) 자체에 형성된 정지부(4,5)를 두어 열차가 레일 위를 주행할 때 발생하는 횡방향 하중(transverse force)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하였다고는 하나, 레일(2)의 횡방향 하중이 도중에 감쇄되지 않은 상태로 정지부(4,5)에 집중적으로 가해지게 되어 결국에는 침목(3) 자체에 파손이 발생할 수 있으며, 이처럼 침목(3) 자체가 파손되는 경우에는 간단히 부품을 교체하는 작업이 아닌 난해한 복구 작업이 이루어져야만 한다.

이에 따라 침목 자체에 정지부를 형성하지 않고서도 레일의 횡방향 하중을 지지할 수 있도록 개선된 형태의 레일 체결장치가 한국등록특허공보 제1140389호(2012.04.19)에 개시되기도 하였다.

이같이 개선된 형태의 레일 체결장치는 도 2, 3에서 볼 수 있듯이 콘크리트 침목(21) 상에 설치되는 탄성패드(22)와; 상기 탄성패드(22) 상에 설치되는 베이스플레이트(23)와; 상기 베이스플레이트(23) 상에 설치되는 레일패드(24)와; 체결볼트(31)에 의해 고정 설치되는 지지브라켓(27)과; 상기 체결볼트(31)와 텐션클램프(33)에 의해 고정 설치되는 가이드플레이트(28)를 포함하였다.

이같은 구성을 살펴보면, 레일의 횡방향 거동에 대해서는 레일의 하부플랜지 측면과 밀착되고 체결볼트(31)와 텐션클램프(33)에 의해 고정 설치된 가이드플레이트(28)가 담당하여 지지하는 가운데, 침목(21)에 돌출된 형태의 정지부를 형성하는 대신 체결볼트(31)에 의해 고정 설치되는 지지브라켓(27)이 상기 가이드플레이트(28)를 지지하도록 한 것을 알 수 있다.

그러나 이 과정에서 가이드플레이트(28)를 고정하고 있는 체결볼트(31)에 레일의 횡방향 거동으로 인한 횡방향 하중이 반복적으로 가해지고, 그 힘은 체결볼트(31)에는 치명적인 굽힘하중으로 작용하면서 해당 체결볼트(31)가 휘어지며 파손되는 결과를 초래하였다. 이에 따라, 휘어진 상기 체결볼트(31)는 물론 레일 체결장치 전체의 수명과 교체주기가 단축되는 문제점이 있게 되었다.

한국등록특허공보 제1140389호(2012.04.19)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 레일로부터 전달되는 횡방향 하중이 체결볼트에 대한 굽힘하중으로 작용하지 않고 도중에 대폭 상쇄된 후 전단하중의 형태로 작용하도록 유도함으로써 체결볼트의 손상을 억제하고 제품 전체의 수명을 연장할 수 있도록 한 전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치는, 레일의 하측에서 레일을 통해 전달되는 하중을 분산하는 베이스플레이트와; 상기 베이스플레이트의 하측에서 탄성지지하는 탄성패드와; 레일의 하부플랜지 측면과 밀착되도록 설치되어 레일의 횡방향 거동을 지지하는 가이드플레이트와; 레일의 하부플랜지를 상측에서 누르면서 지지하는 체결클램프와; 상기 체결클램프가 레일의 하부플랜지에 대한 체결력을 갖도록 상기 체결클램프를 상측에서 누르면서 하부는 상기 가이드플레이트를 관통하여 콘크리트 침목에 매립되는 체결볼트와; 상기 침목의 상면과 마찰접촉하도록 밀착하여 설치되며, 상기 탄성패드와 가이드플레이트를 마운팅하는 바닥판을 구비하되 상기 바닥판 상면에 상기 가이드플레이트의 하단면이 밀착되도록 마운팅하고, 상기 바닥판의 좌편과 우편에는 각각 상기 가이드플레이트를 밀착하여 지지하는 지지부를 구비하며, 상기 가이드플레이트를 관통하는 체결볼트가 연속적으로 관통하는 관통공을 구비하는 외함을 포함하여, 레일로부터 횡방향 하중이 상기 가이드플레이트에 가해질 때, 상기 외함이 지지부에 의해 상기 가이드플레이트를 지지하면서 상기 침목과의 마찰접촉에 의한 저항으로 횡방향 하중을 감쇄하고 그 감쇄된 횡방향 하중에 대해서는 상기 침목과 접촉하는 평행면상에서 발생하는 전단하중의 형태로 상기 체결볼트에 작용하도록 유도하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 가이드플레이트에 상기 체결볼트가 관통할 수 있도록 형성된 수직통공은 상기 외함에 형성된 관통공보다 좌우 직경이 더 크게 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 외함의 바닥판은 좌우로 넓은 직사각형의 형태로 이루어지고, 상기 외함의 지지부는 하부로 갈수록 두꺼운 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 외함의 지지부와 가이드플레이트는 서로 간에 단차지지 않도록 높이를 일치시킨 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 외함은 상기 지지부에 대하여 횡방향 하중이 가해질 때 바닥판과의 교접지점에서 파손이 발생하는 취약함을 보강하기 위하여 상기 지지부의 전단부 및 후단부로부터 바닥판을 연결하는 보강부가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가이드플레이트는 일측단부가 상기 레일의 하부플랜지에 접촉하는 본체부와, 상기 본체부의 일측단부 반대편에 위치한 타측단부로부터 하방향으로 형성되어 측면은 상기 외함의 지지부에 밀착되면서 하단면은 상기 외함의 바닥판에 밀착되는 제1지지부와, 상기 본체부의 일측단부로부터 하방향으로 형성되어 상기 베이스플레이트와 탄성패드를 관통한 상태로 하단면이 상기 외함의 바닥판에 밀착되는 제2지지부와, 상기 본체부로부터 하방향으로 형성되되 상기 제1지지부의 전단부와 후단부에 교접하는 형태로 형성되고 하단면이 상기 외함의 보강부 상면과 바닥판에 연하여 밀착되도록 형성된 제3지지부로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 가이드플레이트의 본체부 상면에는 상기 체결클램프가 걸쳐져서 횡방향으로 밀려나는 것을 방지해주는 걸림돌기가 형성되되, 상기 걸림돌기를 중심으로 상기 본체부의 일측단부 쪽과 타측단부 쪽에 각각 상기 체결클램프가 임시적으로 걸쳐질 수 있도록 한 보조 걸림돌기가 더 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 베이스플레이트 및 탄성패드는 전후폭이 상기 외함 바닥판의 전후폭과 같은 폭으로 형성되되 좌측단부와 우측단부는 상기 외함의 전단부와 후단부에 각각 형성된 보강부 사이와 상기 가이드플레이트의 전단부와 후단부에 각각 형성된 제3지지부 사이로 삽입될 수 있도록 다른 부위에 비해 좁은 폭으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 레일과 베이스플레이트 사이에는 절연을 위한 레일패드가 더 설치되고, 상기 레일패드는 레일의 종방향 변형시 밀리지 않게 상기 베이스플레이트의 전단부와 후단부에 걸쳐지도록 하방향으로 돌출된 한 쌍의 밀림방지턱을 구비한 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 레일 체결장치는, 외함을 구비하는 구성에 의해 레일로부터 전달되는 횡방향 하중이 체결볼트에 대한 굽힘하중으로 작용하지 않고 도중에 마찰접촉에 의한 저항으로 대폭 상쇄된 후 전단하중의 형태로 작용하도록 유도함으로써 체결볼트의 손상을 억제하고 제품 전체의 수명을 연장할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 가이드플레이트를 지지하는 지지부가 형성된 외함을 구비한 구성에 의하여 콘크리트 침목 자체에 험프-유사 융기부 형태로 정지부를 형성하기 위해 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 레일로부터 횡방향 하중이 가해질 때 침목 자체에 파손이 발생하는 문제도 해소할 수 있다.

또한, 본 발명은 외함의 지지부의 전단부 및 후단부로부터 바닥판을 연결하는 보강부에 의해 지지부에 대하여 횡방향 하중이 가해질 때 바닥판과의 교접지점에서 파손이 발행하는 구조적 취약함을 보강할 수 있다.

또한, 본 발명은 가이드플레이트가 외함의 지지부에만 밀착하여 지지되는 것이 아니라 보강부에 대해서도 동시에 밀착하여 지지됨으로써 보강부의 형성에도 불구하고 가이드플레이트가 외함에 대하여 보다 넓은 면적으로 안정되게 지지된다.

또한, 가이드플레이트의 상면에 형성된 걸림돌기 및 복수의 보조 걸림돌기에 의해 레일 체결장치를 설치하고 해체할 때 상기 체결클램프를 중간에 임시로 걸어줄 수 있으므로 설치 및 해체작업이 용이해진다.

도 1은 종래기술에 의한 레일 체결장치의 구성을 설명하기 위한 측면도
도 2는 종래기술에 의한 레일 체결장치의 구성을 설명하기 사시도
도 3은 종래기술에 의한 레일 체결장치의 구성을 설명하기 위한 측면도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 분해사시도
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치 중 가이드플레이트의 구성을 설명하기 위한 사시도
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치가 레일의 횡방향 하중에 대한 작용을 설명하기 위한 참조단면도

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 전단하중 유도용 외함을 구비한 레일 체결장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치는, 레일로부터 전달되는 횡방향 하중(transverse force)이 곧바로 체결볼트에 대한 굽힘하중으로 작용하지 않고 도중에 대폭 상쇄된 후에 전단하중의 형태로 작용할 수 있도록 구성된다. 이로써 체결볼트의 손상을 억제하고 제품 전체의 수명을 연장할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치 중 가이드플레이트의 구성을 설명하기 위한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치의 단면도이다. 그리고 도 8은 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치가 레일의 횡방향 하중에 대한 작용을 설명하기 위한 참조단면도이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치는, 가이드플레이트(110)와, 레일패드(120)와, 베이스플레이트(130)와, 탄성패드(140)와, 체결볼트(160)와, 매립관(170)과, 체결클램프(180)를 비롯하여 상기 가이드플레이트(110), 레일패드(120), 베이스플레이트(130), 탄성패드(140)를 마운팅하는 외함(150)으로 이루어진다.

여기서, 상기 외함(150)은 상기 가이드플레이트(110)와 콤비네이션을 이루면서 레일(10)로부터 가이드플레이트(110)를 통해 전달되는 횡방향 하중(transverse force)이 체결볼트(160)에 대한 굽힘하중으로 작용하지 않고 도 8에서 볼 수 있는 것처럼 외함(150)과 콘크리트 침목 간의 마찰접촉에 의한 저항(F3)을 적극 이용하여 횡방향 하중을 대폭 감쇄하고 그 상태에서 전단하중(F4)의 형태로 작용하도록 유도하는데 중추적인 역할을 수행한다는 점에 주복할 수 있다.

이를 위해 상기 외함(150)은 하면이 상기 침목의 상면과 마찰접촉하도록 밀착하여 설치되며, 상기 가이드플레이트(110), 레일패드(120), 베이스플레이트(130), 탄성패드(140)를 마운팅하되 바닥판(151)에 가이드플레이트(110)가 밀착되도록 한다. 상기 외함(150)의 바닥판(151)은 좌우로 넓은 직사각형 형태로 이루어지는데 그 좌편과 우편에 각각 상기 가이드플레이트(110)를 밀착하여 지지하는 지지부(152)를 구비하며, 상기 가이드플레이트(110)를 관통한 상태의 체결볼트(160)가 연속적으로 관통할 수 있는 관통공(151a)을 구비한다. 여기서 상기 외함(150)의 하면은 콘크리트 침목과의 마찰력(F3)을 증대시키기 위해 표면처리를 통해 마찰계수를 높여주는 것이 바람직하다. 이같은 표면처리에는 외함(150)의 하면에 거칠기를 높여주는 방법이나 마이크로 단위의 미세한 요철부를 형성하는 방법, 마찰계수를 높여주는 특정 물질을 도포하는 방법 등의 다양한 방법이 포함될 수 있다.

또한, 상기 외함(150)의 지지부(152)는 하부로 갈수록 두꺼운 폭을 갖도록 형성된다. 이같은 구성을 통해 상기 지지부(152)는 구조적으로 견고함을 갖출 수 있으며, 상기 가이드플레이트(110)를 통해 집중적으로 전달되는 레일(10)의 횡방향 하중을 안정적으로 지지할 수 있다. 이에 더해 상기 외함(150)은 지지부(152)의 전단부 및 후단부로부터 바닥판(151)을 연결하는 형태로 형성된 보강부(153)를 더 구비한다. 여기서 상기 외함(150)의 보강부(153)는 전측 또는 후측에서 바라보았을 때 상면이 경사진 사다리꼴로 형성되어 지지부(152)로부터 멀어질수록 높이가 낮아지는 형태를 하고 있다. 이처럼 상기 외함(150)은 보강부(153)를 구비함으로써 지지부(152)에 대하여 횡방향 하중이 가해질 때 구조적으로 가장 취약하다고 할 수 있는 바닥판(151)과 지지부(152)의 교접지점에서 파손이 발생하는 문제를 해소할 수 있다.

상기 가이드플레이트(110)는 레일(10)의 횡방향 거동을 지지하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 가이드플레이트(110)는 본체부(111)와, 제1지지부(112), 제2지지부(113) 및 제3지지부(114)로 이루어진다. 여기서 상기 가이드플레이트(110)의 본체부(111)는 평판의 형태로 형성되고 그 일측단부가 레일의 하부플랜지에 접촉한다. 상기 가이드플레이트(110)의 제1지지부(112)는 상기 본체부(111)의 일측단부 반대편에 위치한 타측단부로부터 하방향으로 형성된 벽체의 형태로 이루어지고 그 측면은 상기 외함(150)의 지지부(152)에 밀착되면서 하단면은 상기 외함(150)의 바닥판(151)에 밀착된다. 상기 가이드플레이트(110)의 제2지지부(113)는 상기 본체부(111)의 일측단부로부터 하방향으로 형성된 돌기의 형태로 이루어지고 상기 베이스플레이트(130)와 탄성패드(140)를 관통한 상태로 하단면이 상기 외함(150)의 바닥판(151)에 밀착되며 체결볼트(160)의 외주면에 접할 수 있도록 수직통공(111a)과 연하는 반원상의 홈을 구비한다. 한편, 상기 가이드플레이트(110)의 제3지지부(114)는 상기 본체부(111)로부터 하방향으로 형성된 벽체의 형태로 이루어지며 역시 벽체의 형태로 이루어진 상기 제1지지부(112)의 전단부와 후단부에 교접하는 형태로 형성된다. 그리고 그 하단면이 상기 외함(150)의 보강부(153) 상면과 대응하여 접하는 경사진 제1부위(114a)와 바닥판에 접하는 제2부위(114b)와 상기 제1부위(114a)와 제2부위(114b)를 연결하는 수직한 제3부위(114c)로 이루어진다.

상기와 같은 가이드플레이트(110)의 구성에서 돌기 형태를 갖는 상기 제2지지부(113)가 베이스플레이트(130)와 탄성패드(140)의 제1끼움공(131a) 및 제2끼움공(141a)에 끼워지는데, 이는 가이드플레이트(110)에 의해 탄성패드(140)에 전달되는 수직하중이 없도록 하여 레일(10)에 하중 재하시 가이드플레이트(110)와 베이스플레이트(130)의 간섭이 발생하지 않도록 한다. 그리고 상기 제2지부(113)가 형성된 경계선상의 위치를 상하로 관통하는 수직통공(111a)이 형성되어 외함(150)에 형성된 관통공(151a)과 연속선상에 위치할 수 있도록 한다. 이로써 체결볼트(160)가 상기 수직통공(111a)과 관통공(151a)을 통하여 관통한 후 침목에 매립될 수 있다. 여기서 상기 가이드플레이트(110)에 형성되는 수직통공(111a)은 상기 외함(150)에 형성되는 관통공(151a)과는 달리 상기 체결볼트(160)를 압박하지 않도록 상기 관통공(151a)에 비해 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 레일(10)로부터 전달되는 수평방향 하중이 상기 가이드플레이트(110)를 통하여 체결볼트(160)의 상부에 가해져서 굽힘하중으로 작용하는 것을 막고 대신 외함(150)을 통하여 체결볼트(160)의 하부에서 집중되어 전단하중의 형태로 작용할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 가이드플레이트(110)에서 제1지지부(112)와 제3지지부(114)가 서로 교접하는 형태로 형성된 상태에서 제3지지부(114)의 하단면 프로파일이 제1부위(114a), 제2부위(114b), 제3부위(114c)로 이루어져 상기 외함(150)의 보강부(153) 상면과 바닥판에 연하여 밀착되도록 형성된 구성에 의하여, 상기 가이드플레이트(110)가 레일(10)로부터 횡방향으로 하중을 받을 때 상기 외함(150)의 지지부(152)에만 밀착하여 지지되는 것이 아니라 보강부(153)에 대해서도 동시에 밀착하여 지지된다. 이로써, 상기 가이드플레이트(110)가 외함(150)에 대하여 보다 안정적으로 지지된다.

또한, 상기 가이드플레이트(110)의 본체부(111) 상면에는 상기 체결클램프(180)가 걸쳐져서 횡방향으로 밀려나는 것을 방지해주는 걸림돌기(115a)가 형성되고, 상기 걸림돌기(115a)를 중심으로 상기 본체부(111)의 일측단부 쪽과 타측단부 쪽에도 각각 상기 체결클램프(118)가 임시적으로 걸쳐질 수 있도록 보조 걸림돌기(115b,115c)가 더 형성된다. 상기 보조 걸림돌기(115b,115c)의 경우 본 발명의 의한 레일 체결장치를 설치하고 해체할 때 상기 체결클램프(118)를 중간에 임시로 걸어줄 수 있도록 하여 설치 및 해체작업을 용이하게 해준다.

상기 레일패드(120)는 레일(10)과 베이스플레이트(130) 사이를 절연하는 역할을 한다. 이를 위해 레일(10)의 하측에 설치되며, 좌편과 우편에 설치된 가이드플레이트(110)와 가이드플레이트(110) 사이 영역에 대응하는 면적을 갖는 사각 판재 형태로 구비된다. 또한 상기 레일패드(120)는 레일의 종방향 변형시 밀려나지 않게 상기 베이스플레이트의 전단부와 후단부에 걸쳐지도록 하방향으로 돌출된 한 쌍의 밀림방지턱(121)을 구비한다.

상기 베이스플레이트(130)는 레일(10)을 통해 전달되는 하중을 분산하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 베이스플레이트(130)는 강재 소재로 이루어져 상기 레일패드(120)와 탄성패드(140) 사이에 설치된다. 그 형태는 사각의 판재 형태를 가지며 좌편과 우편에는 각각 가이드플레이트(110)의 끼움돌기(111)에 끼워지는 제1끼움공(131a)이 형성된다. 또한, 상기 베이스플레이트(130)의 전후폭은 상기 외함(150) 바닥판(151)의 전후폭과 같은 폭으로 형성되되 좌측단부와 우측단부는 상기 외함(150)의 전단부와 후단부에 각각 형성된 보강재(153) 사이와 상기 가이드플레이트(110)의 전단부와 후단부에 각각 형성된 제3지지부(114) 사이로 삽입될 수 있도록 다른 부위에 비해 좁은 폭으로 형성된다. 이처럼 상기 베이스플레이트(130)는 상기 외함(150)의 바닥판(151) 중 지지부(152)와 보강부(153)가 형성된 부위의 간섭을 피하면서 이들을 제외한 나머지 전 영역을 덮을 수 있는 크기 및 형태로 형성되는 것이다.

상기 탄성패드(140)는 탄성재질의 소재로 구비되며 레일(10)의 하부에서 탄성지지하는 역할을 한다. 상기 탄성패드(140)는 상기 베이스플레이트(130) 하측에 설치되며 상기 베이스플레이트(130)와 마찬가지로 사각의 판재 형태를 가지고 좌편과 우편에는 각각 가이드플레이트(110)의 끼움돌기(111)에 끼워지는 제2끼움공(141a)이 형성된다. 상기 탄성패드(140)의 경우에도 그 전후폭은 상기 외함(150) 바닥판(151)의 전후폭과 같은 폭으로 형성되되 좌측단부와 우측단부는 상기 외함(150)의 전단부와 후단부에 각각 형성된 보강재(153) 사이와 상기 가이드플레이트(110)의 전단부와 후단부에 각각 형성된 제3지지부(114) 사이로 삽입될 수 있도록 다른 부위에 비해 좁은 폭으로 형성된다. 이처럼 상기 탄성패드(140)도 상기 베이스플레이트(130)와 함께 상기 외함(150)의 바닥판(151) 중 지지부(152)와 보강부(153)가 형성된 부위의 간섭을 피하면서 이들을 제외한 나머지 전 영역을 덮을 수 있는 크기 및 형태로 형성되는 것이다.

상기 체결볼트(160)는 체결클램프(180)가 레일(10)의 하부플랜지에 대한 체결력을 갖도록 헤드부(162)에 의해 상기 체결클램프(180)를 상측에서 누르면서 하부는 수나사(161) 형성되어 상기 가이드플레이트(110) 및 외함(150)을 관통하여 콘크리트 침목에 매립된 매립관(170)과 체결된다.

상기 체결클램프(180)는 레일(10)의 하부플랜지를 상측에서 누르면서 지지하는 역할을 한다. 상기 체결클램프(180)는 상기 체결볼트(160)에 의해 눌려지면서 레일(10)의 하부플랜지 위에 안착된 체결부를 통해 상기 레일(10)의 하부플랜지에 스프링-탄성 유지력(spring-resilient holding force)을 가하게 된다.

전술된 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 의한 레일 체결장치는 도 8에서 볼 수 있는 것처럼 레일(10)의 횡방향 거동시 레일(10)의 하부플랜지에 밀착되어 있는 가이드플레이트(110)가 횡방향 하중(F1)을 전달받게 되고, 상기 가이드플레이트(110)는 자신을 지지하고 있는 외함(150)의 지지부(152)를 통해 외함(150)으로 횡방향 하중(F2)을 전달하게 된다(이 과정에서 가이드플레이트(110)로부터 체결볼트(160)로 횡방향 하중이 전달되는 정도는 미미하다고 할 수 있는데 이는 상기 체결볼트(160)가 관통하고 있는 가이드플레이트(110)의 수직통공(111a)이 체결볼트(160)에 밀착되지 않도록 비교적 여유 있는 크기로 형성되었기 때문이다). 이어서 외함(150)으로 전달된 횡방향 하중은 체결볼트(160)에 전달되어 작용하게 되는 데, 그 이전에 상기 외함(150)의 하면과 침목의 상면과의 마찰접촉에 의한 저항(F3)으로 횡방향 하중이 상당 폭 감쇄된 상태가 되고, 이 상태에서 상기 외함(150)의 하면과 침목의 상면이 접촉하는 평행면상의 영역(A)에서 전단하중(F4)의 형태로 체결볼트(160)에 작용하게 되는 것이다. 이처럼 레일(10)로부터 발생된 횡방향 하중이 체결볼트(160)에 대하여 굽힘하중으로 작용하지 않고 외함(150)과 침목이 접촉하는 평행면상의 영역(A)에서 전단하중의 형태로 작용하기 때문에 체결볼트(160)가 쉽게 휘어지는 문제가 없어지고 보다 안정적인 지지가 가능하게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

110 : 가이드플레이트 111 : 본체부
112 : 제1지지부 113 : 제2지지부
114 : 제3지지부 115a : 걸림돌기
115b,115c : 보조 걸림돌기 120 : 레일패드
130 : 베이스플레이트 140 : 탄성패드
150 : 외함 151 : 바닥판
151a : 관통공 152 : 지지부
153 : 보강부 160 : 체결볼트
170 : 매립관 180 : 체결클램프

Claims

레일을 콘크리트 침목에 부착하여 정착시키는 레일 체결장치에 있어서,
레일의 하측에서 레일을 통해 전달되는 하중을 분산하는 베이스플레이트와;
상기 베이스플레이트의 하측에서 탄성지지하는 탄성패드와;
레일의 하부플랜지 측면과 밀착되도록 설치되어 레일의 횡방향 거동을 지지하는 가이드플레이트와;
레일의 하부플랜지를 상측에서 누르면서 지지하는 체결클램프와;
상기 체결클램프가 레일의 하부플랜지에 대한 체결력을 갖도록 상기 체결클램프를 상측에서 누르면서 하부는 상기 가이드플레이트를 관통하여 콘크리트 침목에 매립되는 체결볼트와;
상기 침목의 상면과 마찰접촉하도록 밀착하여 설치되며, 상기 탄성패드와 가이드플레이트를 마운팅하는 바닥판을 구비하되 상기 바닥판 상면에 상기 가이드플레이트의 하단면이 밀착되도록 마운팅하고, 상기 바닥판의 좌편과 우편에는 각각 상기 가이드플레이트를 밀착하여 지지하는 지지부를 구비하며, 상기 가이드플레이트를 관통하는 체결볼트가 연속적으로 관통하는 관통공을 구비하는 외함을 포함하여,
레일로부터 횡방향 하중이 상기 가이드플레이트에 가해질 때, 상기 외함이 지지부에 의해 상기 가이드플레이트를 지지하면서 상기 침목과의 마찰접촉에 의한 저항으로 횡방향 하중을 감쇄하고 그 감쇄된 횡방향 하중에 대해서는 상기 침목과 접촉하는 평행면상에서 발생하는 전단하중의 형태로 상기 체결볼트에 작용하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드플레이트에 상기 체결볼트가 관통할 수 있도록 형성된 수직통공은 상기 외함에 형성된 관통공보다 좌우 직경이 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제2항에 있어서,
상기 외함의 바닥판은 좌우로 넓은 직사각형의 형태로 이루어지고, 상기 외함의 지지부는 하부로 갈수록 두꺼운 폭을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제3항에 있어서,
상기 외함의 지지부와 가이드플레이트는 서로 간에 단차지지 않도록 높이를 일치시킨 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제3항에 있어서,
상기 외함은 상기 지지부에 대하여 횡방향 하중이 가해질 때 바닥판과의 교접지점에서 파손이 발생하는 취약함을 보강하기 위하여 상기 지지부의 전단부 및 후단부로부터 바닥판을 연결하는 보강부가 형성된 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제5항에 있어서,
상기 가이드플레이트는 일측단부가 상기 레일의 하부플랜지에 접촉하는 본체부와, 상기 본체부의 일측단부 반대편에 위치한 타측단부로부터 하방향으로 형성되어 측면은 상기 외함의 지지부에 밀착되면서 하단면은 상기 외함의 바닥판에 밀착되는 제1지지부와, 상기 본체부의 일측단부로부터 하방향으로 형성되어 상기 베이스플레이트와 탄성패드를 관통한 상태로 하단면이 상기 외함의 바닥판에 밀착되는 제2지지부와, 상기 본체부로부터 하방향으로 형성되되 상기 제1지지부의 전단부와 후단부에 교접하는 형태로 형성되고 하단면이 상기 외함의 보강부 상면과 바닥판에 연하여 밀착되도록 형성된 제3지지부로 이루어진 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제6항에 있어서,
상기 가이드플레이트의 본체부 상면에는 상기 체결클램프가 걸쳐져서 횡방향으로 밀려나는 것을 방지해주는 걸림돌기가 형성되되, 상기 걸림돌기를 중심으로 상기 본체부의 일측단부 쪽과 타측단부 쪽에 각각 상기 체결클램프가 임시적으로 걸쳐질 수 있도록 한 보조 걸림돌기가 더 형성된 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제6항에 있어서,
상기 베이스플레이트 및 탄성패드는 전후폭이 상기 외함 바닥판의 전후폭과 같은 폭으로 형성되되 좌측단부와 우측단부는 상기 외함의 전단부와 후단부에 각각 형성된 보강부 사이와 상기 가이드플레이트의 전단부와 후단부에 각각 형성된 제3지지부 사이로 삽입될 수 있도록 다른 부위에 비해 좁은 폭으로 형성된 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.
제1항에 있어서,
상기 레일과 베이스플레이트 사이에는 절연을 위한 레일패드가 더 설치되고, 상기 레일패드는 레일의 종방향 변형시 밀리지 않게 상기 베이스플레이트의 전단부와 후단부에 걸쳐지도록 하방향으로 돌출된 한 쌍의 밀림방지턱을 구비한 것을 특징으로 하는 레일 체결장치.