KR20150044137A - 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치에 관한 것으로, 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 상부에 비산된 오일을 받아 모으는 오일댐이 설치되어, 베어링으로 다량의 오일을 지속적으로 공급할 수 있게 됨으로써 베어링의 윤활 및 냉각 성능이 향상된다.

Description

철도차량의 드라이빙기어 윤활장치{Apparatus for lubricating of driving gear for railway vehicle}

본 발명은 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피니언기어의 베어링에 충분한 양의 오일을 공급할 수 있도록 된 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치에 관한 것이다.

철도차량은 레일로 이루어진 정해진 궤도를 따라 이동하는 차량이다. 철도차량은 디젤차량 시대를 지나 이제 전동 모터의 힘을 이용하여 주행하는 전동차량으로 발전하고 있다.

전력을 공급받아 작동하는 모터의 회전력은 통상 드라이빙기어로 지칭되는 감속기를 통해 차륜으로 전달되어 철도차량을 주행시킨다.

도 1에 도시된 바와 같이, 드라이빙기어는 상호 볼트 결합되는 하부케이스(1)와 상부케이스(2), 상부케이스(2)의 일측부에 설치되는 피니언샤프트(3), 피니언샤프트(3)와 동일한 높이에서 하부케이스(1)와 상부케이스(2)의 접합 부분에 설치되는 차축(4), 피니언샤프트(3)의 외주에 일체로 형성된 피니언기어(5) 및 차축(4)의 외주에 장착되어 피니언기어(5)와 치합된 휠기어(6)를 포함하여 이루어진다.

피니언샤프트(3)와 차축(4)은 각각 베어링(10,20)에 지지되어 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있으며, 피니언샤프트(3)의 일단은 커플링을 매개로 모터의 출력축에 연결되고, 차축(4)의 양단에는 차륜(wheel)이 장착된다.

따라서, 모터가 회전되면, 회전력이 커플링, 피니언샤프트(3), 피니언기어(5), 휠기어(6), 차축(4), 차륜으로 전달되어 차륜이 회전됨으로써 철도차량이 주행하게 된다.

상기와 같은 구성의 드라이빙기어가 대한민국 공개특허공보 10-2013-0034547호(2013.04.05.)에 개시되어 있다.

한편, 하부케이스(1)에는 휠기어(6)의 하단 일부가 잠길 수 있는 정도로 오일(O)이 충진되어 있다. 오일(O)은 휠기어(6) 회전에 의해 비산되어 휠기어(6)와 피니언기어(5) 및 피니언샤프트(3)와 차축(4)을 지지하는 각각의 베어링(10,20)에 공급되어 윤활 및 냉각 작용을 하도록 되어 있다.

그런데, 피니언기어(5)는 모터 출력축에 커플링을 매개로 직결되어 있으므로 고속으로 회전된다.

따라서, 피니언샤프트(3)를 지지하는 베어링(10)도 고속으로 회전되므로 베어링(10)을 구성하는 인너레이스와 롤러 및 아우터레이스가 고속으로 마찰되어 고열이 발생되고, 과도한 마모가 발생하여 베어링(10)의 내구 수명이 감소되는 문제점이 있었다.

즉, 휠기어(6)의 회전에 의한 단순 오일(O) 비산만으로는 피니언샤프트(3)를 지지하는 베어링(10)에 충분한 오일(O)이 공급되지 않아 윤활 및 냉각이 충분히 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 피니언샤프트를 지지하는 베어링에 충분한 양의 오일이 지속적으로 공급됨으로써 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 윤활 및 냉각 성능이 향상될 수 있도록 된 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상부케이스에 형성되어 휠기어 및 피니언기어에 의해 비산된 오일을 받아 모으는 오일댐과, 상기 피니언기어가 형성된 피니언샤프트를 지지하는 베어링이 설치되는 베어링하우징에 형성된 유로와, 상기 상부케이스에 형성되고 오일댐과 베어링하우징의 유로를 연결하는 연결유로를 포함한다.

상기 오일댐은 피니언기어의 상측에 형성되고, 상부케이스의 양측 내벽면을 연결하는 상태로 설치된다.

상기 오일댐은 바닥판과, 바닥판의 전방 단부에 형성된 전방벽과, 바닥판의 후방 단부에 형성된 후방벽을 구비한다.

상기 상부케이스의 내벽면에 그 내벽면을 따라 흘러 내리는 오일을 받아 모아 오일댐으로 전달하는 측면오일포켓이 형성된다.

상기 측면오일포켓은 오일댐보다 높은 위치에 형성되고, 일측 단부가 오일댐에 연결된다.

상기 측면오일포켓은 차축을 지지하는 베어링의 상측 부분에 형성된 수평부와, 수평부와 오일댐을 연결하는 경사부로 이루어진다.

상기 측면오일포켓은 상부케이스의 내측면에 돌출 형성된 바닥판과, 바닥판의 단부에 상방으로 절곡 형성된 측벽을 포함하여 이루어진다.

상기 베어링하우징의 유로는 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 상측에 형성된 유로입구와, 유로입구로부터 베어링하우징의 외측방향으로 경사지게 연장된 경사유로와, 경사유로에 연결되고 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 외측부위 전체에 걸쳐 형성된 수직유로를 포함한다.

상기 베어링하우징의 유로입구와 경사유로가 연결된 부분에 상부케이스의 연결유로가 연결된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 피니언기어 상부에 오일댐이 형성되어 공간으로 비산되던 오일을 받아 모을 수 있게 되고, 그 오일을 피니언샤프트를 지지하는 베어링으로 공급함으로써 피니언샤프트를 지지하는 베어링에 공급되는 오일량을 증가시킬 수 있게 된다.

또한, 케이스의 양측 벽에 측면오일포켓을 설치하고, 이를 오일댐에 연결함으로써 케이스를 따라 흘러내리던 오일을 모아 피니언샤프트를 지지하는 베어링으로 공급할 수 있게 된다.

따라서, 피니언샤프트를 지지하는 베어링에 다량의 오일을 공급할 수 있게 됨으로써 피니언샤프트를 지지하는 베어링을 충분히 윤활하고 냉각할 수 있게 되는 효과가 있다.

따라서, 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 과열과 과도 마모를 방지하여 그 수명을 연장시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 단순 비산식 윤활구조가 적용된 드라이빙기어의 구성도.
도 2와 도 3은 본 발명에 따른 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치가 적용된 드라이빙기어의 구성도로서, 도 2는 정방향 회전시의 오일 비산 및 이동 경로를 표시한 도면이고, 도 3은 역방향 회전시의 오일 비산 및 이동 경로를 표시한 도면.
도 4는 피니언샤프트 설치 부위의 종단면도로서, 본 발명에 따라 설치된 오일댐으로부터 상부케이스 및 베어링하우징에 형성된 유로를 도시한 도면.
도 5는 상부케이스의 일측 벽면에 형성된 측면오일포켓의 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치가 적용된 드라이빙기어의 구성도로서, 도 2는 정방향 회전시의 오일 비산 및 이동 경로를 표시한 도면이고, 도 3은 역방향 회전시의 오일 비산 및 이동 경로를 표시한 도면이다. 또한, 도 4는 피니언샤프트 설치 부위의 종단면도로서, 본 발명에 따라 설치된 오일댐으로부터 상부케이스 및 베어링하우징에 형성된 유로를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치는 상부케이스(2)에 형성되어 휠기어(6) 및 피니언기어(5)에 의해 비산된 오일을 받아 모으는 오일댐(100)과, 피니언샤프트(3)를 지지하는 베어링(10)이 설치되는 베어링하우징(15)에 형성된 유로(16)와, 상부케이스(2)에 형성되고 오일댐(100)과 베어링하우징(15)의 유로(16)를 연결하는 연결유로(2a)를 포함한다.

피니언기어(5)는 피니언샤프트(3)의 외주에 일체로 형성된다. 피니언샤프트(3)에서 피니언기어(5)가 형성된 부분의 양측부분은 각각 베어링(10)에 의해 지지되며, 그 중 일측 부분은 케이스의 외측으로 돌출되어 모터축과 커플링(미도시)으로 연결된다.

베어링(10)은 상부케이스(2)에 형성된 설치공에 설치된 베어링하우징(15)의 내측면에 삽입 장착된다.

케이스는 하부케이스(1)와 상부케이스(2)로 이루어지며, 양측의 접합선은 비스듬히 경사지게 형성된다. 하부케이스(1)와 상부케이스(2)의 접합선상에 중심이 위치하도록 차축(4)이 설치된다. 차축(4)은 하부케이스(1)와 상부케이스(2) 사이에 설치된 베어링(20)에 의해 지지된다. 이 베어링(20)도 하부케이스(1)와 상부케이스(2)의 사이에 설치되는 베어링하우징에 설치된다.

상부케이스(2)의 일측부에 설치된 피니언샤프트(3)는 차축(4)과 동일한 중심 높이를 가진다. 차축(4)에 장착된 휠기어(6)와 피니언샤프트(3) 외주에 형성된 피니언기어(5)는 서로 치합된다.

상부케이스(2)의 피니언기어(5) 위쪽 공간에 오일댐(100)이 형성된다.

오일댐(100)은 양측 단부가 상부케이스(2)의 양측 벽면에 맞닿도록 설치된다.

오일댐(100)은 바닥판(101)과, 바닥판(101)의 전방(도 2에서 오른쪽 방향) 단부가 상방으로 절곡되어 형성된 전방벽(102) 및, 바닥판(101)의 후방(도 2에서 왼쪽 방향) 단부가 상방으로 절곡되어 형성된 후방벽(103)으로 이루어진다.

오일댐(100)의 바닥판(101)에 접하는 상부케이스(2)의 일부분에는 베어링하우징(15)의 유로(16)에 연결되는 연결유로(2a)가 형성된다.

베어링하우징(15)의 유로(16)는 베어링(10)의 상부에서 베어링하우징(15)의 내측으로 개구된 유로입구(16a)와, 유로입구(16a)로부터 베어링하우징(15)의 외측방향으로 경사지게 연장된 경사유로(16b)와, 경사유로(16b)에 연결되고 베어링(10)의 외측부위 전체에 걸쳐 형성된 수직유로(16c)를 포함한다.

상부케이스(2)의 연결유로(2a)는 베어링하우징(15)의 유로입구(16a)와 경사유로(16b)가 연결된 부분으로 연결된다.

한편, 상부케이스(2)의 양 측면에는 상부케이스(2)의 내측면으로 비산된 오일이 흘러 내려 모이는 측면오일포켓(200)이 형성된다.

측면오일포켓(200)은 전체적으로 오일댐(100)보다 높은 위치에 형성되고, 일측 단부가 오일댐(100)의 후방에 연결되어, 측면오일포켓(200)에 모인 오일이 오일댐(100)으로 흘러가도록 되어 있다.

측면오일포켓(200)은 상부케이스(2)의 중간 부분 즉, 대략 차축(6)을 지지하는 베어링(20)의 상측 부분에 형성된 수평부(210)와, 수평부(210)와 오일댐(100)을 연결하는 경사부(220)로 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 측면오일포켓(200)은 상부케이스(2)의 내측면에 돌출 형성된 바닥판(201)과, 바닥판(201)의 단부에 상방으로 절곡 형성된 측벽(202)으로 이루어진다.

바닥판(201)과 측벽(202)은 측면오일포켓(200)의 전체 즉, 수평부(210)와 경사부(220) 전체에 걸쳐서 동일한 단면 형상으로 형성되어 있다.

측면오일포켓(200)의 후방 단부(오일댐(100)의 반대쪽 방향)에는 바닥판(201)과 측벽(202)과 상부케이스(2)의 내측면을 연결하는 후방벽(203)이 형성된다. 즉, 수평부(210)의 후방 단부에 후방벽(203)이 형성된다.

측면오일포켓(200)의 전방 단부(오일댐(100)쪽 방향)는 오일댐(100)에 연결된다. 측면오일포켓(200)이 연결되는 오일댐(100)의 후방벽(103) 부분은 개구되어 있다.

이제 본 발명의 작용 및 효과를 설명한다.

모터가 정방향으로 회전될 때는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피니언샤프트(3)와 피니언기어(5)가 시계방향으로 회전되고, 피니언기어(5)에 치합된 휠기어(6)는 반시계방향으로 회전된다. 따라서, 오일은 휠기어(6)에 의해 휠기어(6)와 피니언기어(5)의 사이로부터 그 상방으로 비산된다. 이때 피니언기어(5)에 의해서도 휠기어(6)에 묻어 올라온 오일이 상방으로 비산된다.

따라서, 오일은 측면오일포켓(200)과 오일댐(100)의 상방으로 비산되어 일부는 직접 오일댐(100)과 측면오일포켓(200)으로 낙하하고, 나머지는 상부케이스(2) 내측면으로 뿌려진 후 상부케이스(2)의 내측면을 따라 하방으로 흘러 측면오일포켓(200)과 오일댐(100)으로 흘러 모이게 된다.

모터가 역방향으로 회전될 때는, 도 3에 도시된 바와 같이, 피니언샤프트(3)와 피니언기어(5)가 반시계방향으로 회전되고, 피니언기어(5)에 치합된 휠기어(6)는 시계방향으로 회전된다. 따라서, 오일은 휠기어(6)에 의해서만 측면오일포켓(200)의 후방부 즉, 수평부(210) 상부로 비산되어, 그 중 일부는 수평부(210)으로 직접 낙하하고, 나머지는 상부케이스(2)의 상측면과 양측면을 따라 흘러내려 측면오일포켓(200)과 오일댐(100)으로 흘러 모이게 된다.

오일댐(100)은 양단이 상부케이스(2)의 양측면을 연결하는 형태로 형성되어 있고, 바닥판(101)의 전방과 후방 단부에 각각 전방벽(102)과 후방벽(103)이 형성되어 있으므로 기존에 피니언기어(5)로 낙하하던 오일까지 모두 받아 모을 수 있게 되어 보다 많은 양의 오일을 모을 수 있다.

또한, 기존에 상부케이스(2)의 내벽면을 따라 하부케이스(1)쪽으로 흘러내리던 오일이 측면오일포켓(200)에 모이게 된다. 상부케이스(2)의 내벽면을 따라 측면오일포켓(200)의 바닥판(201)으로 흘러내린 오일은 바닥판(201)의 단부에 형성된 측벽(202)에 의해 차단되어 측면오일포켓(200)의 외부로 흘러나가지 않고 측면오일포켓(200)을 따라 흘러 오일댐(100)으로 공급된다.

측면오일포켓(200)의 수평부(210)에 모인 오일은 수평부(210)의 후방벽(203)에 의해 차단되어 측면오일포켓(200)의 후방으로 흘러 낙하하지 못하도록 되어 있으며, 이에 수평부(210)의 오일과 경사부(220)로 흘러내린 오일 모두가 수평부(210)와 경사부(220)를 거쳐 오일댐(100)으로 흘러 모이게 되므로, 오일댐(100)에는 더욱 많은 양의 오일이 모여들게 된다.

오일댐(100)으로 모인 오일은 바닥판(101)의 양측면에 연결된 상부케이스(2)의 연결유로(2a)를 통해 베어링하우징(15)의 유로입구(16a)와 경사유로(16b)의 연결부로 흘러든다. 이때 모터 정방향 회전시 휠기어(6)와 피니언기어(5)의 사이로 비산된 오일의 일부는 베어링하우징(15)의 유로입구(16a)로 직접 유입되기도 한다.

상기와 같이 경사유로(16b)로 흘러든 오일은 경사유로(16b)에 연결된 수직유로(16c)로 흘러 베어링(10)의 전체 측면으로 흘러들 수 있게 된다. 즉, 베어링(10)의 인너레이스와 아우터레이스 사이의 틈을 통해 베어링(10)의 내부로 유입되어 인너레이스, 롤러, 아우터레이스 사이의 접촉면에 윤활막을 형성하여 윤활 작용을 함으로써 마찰 저항을 감소시키고, 마모량을 감소시킨다.

또한, 오일은 베어링(10)을 구성하는 부품들의 표면에 접한 상태에서 회전 관성 및 중력에 의해 베어링(10) 하측 부분을 통해 베어링(10)의 외부로 흘러 나가게 되며, 상부케이스(2)의 내측면을 따라 하강하여 하부케이스(1)의 저면으로 복귀한다.

이와 같이 오일이 베어링(10)의 외부에서 베어링(10)으로 공급되고, 베어링(10)을 거친 후, 베어링(10)의 외부로 다시 흘러 나가는 과정이 반복되므로 베어링(10)의 열이 오일로 전달되고, 오일의 열이 케이스를 통해 외부로 방출되어 베어링(10)의 냉각이 이루어진다.

상기와 같이, 고속으로 회전하는 피니언샤프트(3)를 지지함으로써 피니언샤프트(3)와 동반 고속 회전하는 베어링(10)에 종래에 비하여 보다 많은 양의 오일을 지속적으로 공급할 수 있게 된다.

즉, 기존에 피니언기어(5)의 상부로 낙하하던 오일을 오일댐(100)에 받아 모을 수 있게 되고, 상부케이스(2)의 내벽면을 타고 하부케이스(1)로 바로 흘러내리던 오일들을 측면오일포켓(200)으로 모아 오일댐(100)으로 공급할 수 있게 됨으로써 피니언샤프트(3)를 지지하는 베어링(10)에 다량의 오일을 지속적으로 충분히 공급할 수 있게 됨으로써 피니언샤프트(3)를 지지하는 베어링(10)의 윤활성능과 냉각성능이 대폭 향상된다.

따라서, 피니언샤프트(3)를 지지하는 베어링(10)의 과열과 과도 마모를 방지하여 그 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

1 : 하부케이스 2 : 상부케이스
3 : 피니언샤프트 4 : 차축
5 : 피니언기어 6 : 휠기어
10,20 : 베어링 100 : 오일댐
101 : 바닥판 102 : 전방벽
103 : 후방벽 200 : 측면오일포켓
201 : 바닥판 202 : 측벽
210 : 수평부 220 : 경사부

Claims (9)

1. 상부케이스에 형성되어 휠기어 및 피니언기어에 의해 비산된 오일을 받아 모으는 오일댐과;
   상기 피니언기어가 형성된 피니언샤프트를 지지하는 베어링이 설치되는 베어링하우징에 형성된 유로와;
   상기 상부케이스에 형성되고 오일댐과 베어링하우징의 유로를 연결하는 연결유로;
   를 포함하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 오일댐은 피니언기어의 상측에 형성되고, 상부케이스의 양측 내벽면을 연결하는 상태로 설치된 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 오일댐은 바닥판과, 바닥판의 전방 단부에 형성된 전방벽과, 바닥판의 후방 단부에 형성된 후방벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부케이스의 내벽면에 그 내벽면을 따라 흘러 내리는 오일을 받아 모아 오일댐으로 전달하는 측면오일포켓이 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 측면오일포켓은 오일댐보다 높은 위치에 형성되고, 일측 단부가 오일댐에 연결된 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 측면오일포켓은 차축을 지지하는 베어링의 상측 부분에 형성된 수평부와, 수평부와 오일댐을 연결하는 경사부로 이루어진 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 측면오일포켓은 상부케이스의 내측면에 돌출 형성된 바닥판과, 바닥판의 단부에 상방으로 절곡 형성된 측벽을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 베어링하우징의 유로는 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 상측에 형성된 유로입구와, 유로입구로부터 베어링하우징의 외측방향으로 경사지게 연장된 경사유로와, 경사유로에 연결되고 피니언샤프트를 지지하는 베어링의 외측부위 전체에 걸쳐 형성된 수직유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 베어링하우징의 유로입구와 경사유로가 연결된 부분에 상부케이스의 연결유로가 연결된 것을 특징으로 하는 철도차량의 드라이빙기어 윤활장치.
   
   

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