KR20160005216A - 산악철도차량용 대차프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산악철도차량용 대차프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 결합되는 제1, 2, 3프레임으로 분리 구성함으로써 단순한 구성으로 산악철도의 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 산악철도차량용 대차프레임에 관한 것이다.
본 발명은 산악철도차량용 대차프레임에 있어서, 서로 요잉 구동이 가능하도록 연결 설치되는 제1 및 제2프레임과, 상기 제2프레임의 후부에 롤링 구동이 가능하도록 연결 설치되는 제3프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

산악철도차량용 대차프레임{Bogie frame for mountain trains}

본 발명은 산악철도차량용 대차프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 결합되는 제1, 2, 3프레임으로 분리 구성함으로써 단순한 구성으로 산악철도의 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 산악철도차량용 대차프레임에 관한 것이다.

일반적으로, 철도차량에 적용되는 대차는 차체의 중량을 지지함과 동시에 각 차륜에 차체의 중량이 고르게 분포되도록 하고, 상기 차체와 자유롭게 유동하여 철도차량의 주행을 원활하게 하는 장치이다.

종래 철도차량용 대차는 차륜과 차축으로 이루어진 전방 및 후방 윤축과, 상기 차축 양 단부의 저널부를 지지함과 동시에 회전 가능하도록 베어링이 내장된 전방 및 후방 액슬박스와, 상기 액슬박스의 상단에 안착 고정되는 대차 프레임과, 상기 대차프레임과 액슬박스의 사이에 설치되어 차륜으로부터 전달된 진동을 1차적으로 감쇄하는 1차 현수장치와, 상기 대차프레임의 상단 중앙부에 설치됨과 동시에, 그 상단에 차체가 연결 고정되어 차체로 전달되는 진동을 2차적으로 감쇄하는 2차 현수장치 및 상기 대차 프레임의 하단 중앙부에 설치되어 대차와 차체 사이의 견인력을 전달하는 센터 피봇(center pivot)을 포함하여 구성되어 있다.

그 중에서도 대차프레임은 차체의 하부에 설치되어 차체의 하중을 지지하는 역할을 하는 것으로, 이러한 대차프레임에는 상기 차륜을 제동하기 위한 제동장치와 현가장치 및 이들과 관련된 여러 가지 구성품이 장착되게 된다.

또한, 곡선구간에서의 철도차량의 통과속도 및 주행안정성을 향상시키기 위하여 윤축 조향장치와 차체 틸팅장치가 개발되어 사용되고 있는데, 대한민국 등록특허공보 제10-1040376호 및 제10-1372444호 등에 게재된 조향장치나 틸팅장치들 또한 대차프레임에 연결 설치되어 사용된다.

산악철도의 경우 일반철도에 비해 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간이 상대적으로 많으므로 보다 안정적인 주행을 위한 조향장치 또는 틸팅장치가 필요하다 하겠으나, 산악철도차량의 대차프레임에 조향장치 또는 틸팅장치 등을 추가로 설치하는 경우 전체적인 무게 증가로 인해 주행성능이 저하될 수 있고, 주행특성상 잦은 고장이 발생할 확률이 높은 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로 대한민국 등록특허공보 제10-0389674호에는 두 개의 관절을 갖는 유연 대차가 있는데, 그 주요 기술적 구성은 도 1에 나타낸 바와 같이, 선로를 따라 이동하는 차륜(1)과, 이 차륜(1)이 장착되는 두 개의 차축(2; 전위축(2a)과 후위축(2b))을 갖는 철도 차량용 대차에 있어서 , 상기 전위축(2a)과 후위축(2b)에 각각 연계되어 분리 형성되는 복수의 대차프레임(3a,3b)과, 상기 두 개의 차축(2)에 연계된 대차프레임(3a,3b) 사이에 삽입되어 두 개의 관절부(8)를 형성하며 연결되는 연결프레임(4)을 포함하되; 상기 복수의 대차프레임(3a,3b)과 연결프레임(4)의 중앙 연결부위에는 상호 삽입 체결되는 조인트부(7a)가 구비되어 각각 고정핀으로 상호 회전 가능하게 결합되고, 상기 조인트부(7a)의 양측면에서 일정거리 떨어진 대차프레임(3a,3b)과 연결프레임(4)의 가장자리 부위에는 작용하는 힘에 대응하여 탄성 변위를 일으키는 탄성변위수단(6)이 매개되어 연결된 것에 그 특징이 있다.

상기 종래기술은 대차프레임을 분리 구성하여 단순한 구성으로 철도차량의 곡선주행성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있으나, 분리 구성된 대차프레임이 요방향 구동만 가능하도록 연결 설치되어 있으므로 경사구간 및 선회경사구간이 상대적으로 많은 산악철도차량에 적용되기 위해선 요방향 구동만으로는 안정적인 구동이 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 결합되는 제1, 2, 3프레임으로 분리 구성함으로써 단순한 구성으로 산악철도의 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 산악철도차량용 대차프레임을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 제1 및 제2프레임 사이의 연결부에 탄성부재를 설치하고, 제2 및 제3프레임의 사이에는 토션스프링을 삽입 설치함으로써 대차프레임의 요잉 구동 및 롤링 구동이 보다 안정적으로 이루어지도록 하는 산악철도차량용 대차프레임을 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 분리 구성함으로써 연결기의 대용으로 활용할 수 있는 산악철도차량용 대차프레임을 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

산악철도차량용 대차프레임에 있어서, 서로 요잉 구동이 가능하도록 연결 설치되는 제1 및 제2프레임과, 상기 제2프레임의 후부에 롤링 구동이 가능하도록 연결 설치되는 제3프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1프레임의 후부와 제2프레임의 전부에는 지면에 수직 방향으로 삽입되는 제1연결핀에 의해 결합되는 제1 및 제2결합부가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1결합부는 서로 일정거리 이격 형성되는 상부 결합부와 하부 결합부로 분리 구성되고, 상기 제2결합부는 상부 결합부와 하부 결합부의 사이로 삽입 결합되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2프레임의 후부와 제3프레임 전부의 대응되는 위치에는 각각 결합홀이 형성되고, 상기 결합홀에는 제2연결핀이 지면에 수평 방향으로 삽입 설치된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 결합홀에는 암나사가 형성되고, 상기 제2연결핀의 외주면에는 수나사가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2연결핀의 외주면에는 토션스프링이 권취된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에는 탄성부재가 연결 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대차프레임은 차량과 차량의 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 결합되는 제1, 2, 3프레임으로 분리 구성함으로써 단순한 구성으로 산악철도의 주행안정성을 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 제1 및 제2프레임 사이의 연결부에 탄성부재를 설치하고, 제2 및 제3프레임의 사이에는 토션스프링을 삽입 설치함으로써 대차프레임의 요잉 구동 및 롤링 구동이 보다 안정적으로 이루어지도록 하는 효과를 추가로 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 분리 구성함으로써 연결기의 대용으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 추가적인 조향장치나 틸팅장치 등의 설치가 불필요하게 되어 전체적인 무게를 대폭 줄일 수 있도록 함으로써 주행성능을 향상시킬 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 종래의 두 개의 관절을 갖는 유연 대차를 도시한 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임을 분리하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 다른 실시예를 분리하여 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 측단면도.
도 6은 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 사용상태를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임을 분리하여 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 다른 실시예를 분리하여 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 측단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임의 사용상태를 나타낸 도면이다.

본 발명은 대차프레임(100)을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 결합되는 제1, 2, 3프레임으로 분리 구성함으로써 단순한 구성으로 산악철도의 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 산악철도차량용 대차프레임(100)에 관한 것으로, 그 구성은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 크게, 제1프레임(110), 제2프레임(120) 및 제2프레임(130)으로 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1프레임(110)은 두 개의 가로부재와 상기 가로부재의 일측 단부 사이에 연결되는 세로부재로 이루어지는데, 상기 가로부재의 사이에는 차축이 연결 설치되고, 차축의 양측 단부에 각각 차륜이 결합될 수 있도록 구성되어 있다.

이때, 상기 세로부재의 중앙부에는 후술할 제2프레임(120)과 연결 설치되는 제1결합부(112)가 돌출 형성되는데, 상기 제1결합부(112)에는 제1연결핀(140)이 삽입될 수 있도록 하는 관통공(112a)이 형성되어 있다.

다음, 상기 제2프레임(120)은 제1프레임(110)의 후부에 연결 설치되는 것으로, 제2프레임(120)의 전부에는 제1프레임(110)의 제1결합부(112)와 대응되는 형상의 제2결합부(122)가 돌출 형성되어 있다.

이때, 상기 제2결합부(122)에도 제1연결핀(140)이 삽입될 수 있도록 하는 관통공(122a)이 형성되는데, 상기 제2결합부(122)는 제1결합부(112)의 사이로 삽입되어 제1결합부(112)와 제2결합부(122)에 형성된 관통공(112a,122a)이 동일 위치에 위치하도록 한 상태에서 제1연결핀(140)을 지면에 수직한 방향으로 삽입하여 제1프레임(110)과 제2프레임(120)을 연결시킨다.

보다 상세히 설명하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 연결부 상면이 동일한 높이를 유지할 수 있도록 하기 위하여 제1프레임(110)에 형성된 제1결합부(112)를 제1프레임(110)의 세로부재의 상면과 하면으로부터 각각 돌출 형성되는 상부 결합부와 하부 결합부로 분리 구성한 후, 상부 결합부와 하부 결합부의 사이에 형성되는 공간부를 통해 제2프레임(120)의 제2결합부(122)를 삽입 결합시킬 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 도시하지는 않았지만, 제1결합부(112)를 제1프레임(110)의 상부에 형성시키고, 제2결합부(122)를 제2프레임(120)의 하부에 형성시키는 방법에 의해 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 연결부 높이가 동일 평면상에 위치되도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

상기와 같이 상부 결합부와 하부 결합부로 이루어진 제1결합부(112)의 사이에 제2결합부(122)를 삽입시킨 상태에서 제1 및 제2결합부(112,122)에 형성된 관통공(112a,122a)을 통해 제1연결핀(140)을 결합시키면, 제1프레임(110)과 제2프레임(120)은 제1연결핀(140)을 중심으로 요잉 구동할 수 있는 상태로 연결 설치되는 것이다.

이때, 상기 제1 및 제2결합부(112,122)는 차체와의 결합관계에서 센터피봇의 역할을 하게 된다.

한편, 상기 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 사이에는 탄성부재(170)가 설치될 수 있는데, 상기 탄성부재(170)는 제1연결핀(140)을 중심으로 한 제1프레임(110)과 제2프레임(120)의 요잉 구동을 보조하는 역할을 하는 것이다.

즉, 제1프레임(110)의 세로부재 양측 단부와 제2프레임(120)의 사이에 수평방향으로 한 쌍의 탄성부재(170)를 연결 설치함으로써 제1프레임(110)과 제2프레임(120) 사이의 요잉 구동이 보다 안정적으로 이루어질 수 있도록 함과 동시에 요잉 구동 후 원위치로 복원되는 복원력을 부가할 수 있게 되는 것이다.

다음, 상기 제2프레임(130)은 제2프레임(120)의 후부에 연결 설치되는 것으로, 제1프레임(110)과 마찬가지로 한 쌍의 가로부재와 가로부재의 전방 단부 사이에 연결 설치되는 세로부재로 이루어져 가로부재의 사이에는 차축이 연결 설치되고, 차축의 양측 단부에 각각 차륜이 결합될 수 있도록 구성되어 있다.

이때, 상기 제2프레임(130)은 제2연결핀(150)에 의해 제2프레임(120)의 후부에 롤링 구동이 가능하도록 연결 설치되는데, 이를 위해 제2프레임(120)의 후면 중앙부와 이에 대응되는 위치의 제2프레임(130)의 세로부재 전면 중앙부에는 제2연결핀(150)이 지면에 수평 방향으로 삽입될 수 있도록 하는 결합홀(124,132)이 형성되어 있다.

즉, 상기 제2프레임(120)과 제2프레임(130)은 지면에 수평 방향으로 삽입 설치되는 제2연결핀(150)에 의해 연결 설치됨으로써 산악철도차량의 주행시 제2연결핀(150)을 중심으로 한 롤링 구동이 가능하게 되는 것이다.

이때, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 결합홀(124,132)에는 암나사(124a,132a)를 형성하고, 결합홀(124,132)에 삽입 결합되는 제2연결핀(150)의 외주면에는 수나사(152)를 형성시킴으로써 추가적인 고정장치 없이도 제2프레임(120)과 제2프레임(130)이 안정적으로 결합될 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제2연결핀(150)의 외주면에 토션스프링(160)이 권취되도록 구성할 수도 있는데, 상기 토션스프링(160)은 전술한 탄성부재(170)와 마찬가지로 제2 및 제3프레임(120,130)의 롤링 구동이 보다 안정적으로 이루어지도록 함과 동시에 롤링 구동 완료 후 원위치되는 복원력을 부가하는 역할을 하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임(100)은 제1연결핀(140)을 중심으로 한 요잉 구동이 가능하도록 결합되는 제1 및 제2프레임(110,120)과, 제2연결핀(150)을 중심으로 한 롤링 구동이 가능하도록 결합되는 제2 및 제3프레임(120,130)으로 분리 구성되어 산악철도차량이 주행하는 구간의 형태, 즉 선회구간, 경사구간 및 선회경사구간 등에 따라 대차프레임(100)이 요잉 구동 및 롤링 구동을 동시에 할 수 있게 되므로, 추가적인 보조장치 없이도 단순한 구성으로 주행안정성을 확보할 수 있는 특징이 있는 것이다.

한편, 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 산악철도차량용 대차프레임(100)을 차량과 차량 사이의 연결 부분에 설치할 수도 있는데, 이러한 경우 대차프레임의 연결기의 기능을 동시에 하게 되므로 별도의 연결기 없이도 차량과 차량을 연결할 수 있는 장점이 있다.

즉, 본 발명에 따른 대차프레임(100)은 자체적으로 요잉 구동과 롤링 구동이 가능하므로 차량과 차량 사이에 횡방향 또는 종방향 굴절각이 발생되는 경우에도 차량 간의 안정적인 연결상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

본 발명은 산악철도차량용 대차프레임에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대차프레임을 요잉(yawing) 구동 및 롤링(rolling) 구동이 가능하도록 결합되는 제1, 2, 3프레임으로 분리 구성함으로써 단순한 구성으로 산악철도의 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 산악철도차량용 대차프레임에 관한 것이다.

100 : 대차프레임 110 : 제1프레임
112 : 제1결합부 112a, 122a : 관통공
120 : 제2프레임 122 : 제2결합부
124, 132 : 결합홀 124a, 132a : 암나사
130 : 제3프레임 140 : 제1연결핀
150 : 제2연결핀 152 : 수나사
160 : 토션스프링 170 : 탄성부재

Claims (8)

1. 산악철도차량용 대차프레임에 있어서,
   서로 요잉 구동이 가능하도록 연결 설치되는 제1 및 제2프레임과,
   상기 제2프레임의 후부에 롤링 구동이 가능하도록 연결 설치되는 제3프레임을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1프레임의 후부와 제2프레임의 전부에는 지면에 수직 방향으로 삽입되는 제1연결핀에 의해 결합되는 제1 및 제2결합부가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1결합부는 서로 일정거리 이격 형성되는 상부 결합부와 하부 결합부로 분리 구성되고, 상기 제2결합부는 상부 결합부와 하부 결합부의 사이로 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제2프레임의 후부와 제3프레임 전부의 대응되는 위치에는 각각 결합홀이 형성되고, 상기 결합홀에는 제2연결핀이 지면에 수평 방향으로 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 결합홀에는 암나사가 형성되고, 상기 제2연결핀의 외주면에는 수나사가 형성된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
6. 제 4항에 있어서,
   상기 제2연결핀의 외주면에는 토션스프링이 권취된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제1프레임과 제2프레임의 사이에는 탄성부재가 연결 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 대차프레임은 차량과 차량의 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 산악철도차량용 대차프레임.
   
   
   
   

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