KR20220000294U - 강체전차선용 지지클램프 - Google Patents

Abstract

본 고안은 강체전차선을 지지하기 위한 강체전차선 지지클램프의 주축 등에 틀어짐이 발생되는 경우에도 주축의 움직임을 허용하여 지지클램프의 완충 기능을 허용하며 강체전차선 지지클램프를 구성하는 탄성부재의 탄성을 유지할 수 있는 강체전차선 지지클램프에 관한 것이다.

Description

강체전차선용 지지클램프{Support Clamp For Conductor Rail}

본 고안은 강체전차선용 지지클램프에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 고안은 강체전차선을 지지하기 위한 강체전차선 지지클램프의 주축 등에 틀어짐이 발생되는 경우에도 주축의 움직임을 허용하여 지지클램프의 완충 기능을 허용하며 강체전차선 지지클램프를 구성하는 탄성부재의 탄성을 유지할 수 있는 강체전차선 지지클램프에 관한 것이다.

일반적으로 전기철도는 다른 교통수단에 비하여 신속하고 정확하며 안정적인 장점으로 인해 많은 사람이 이용하고 있으며, 더욱이 최근에 고속철도가 널리 이용되면서 안전하고 편리한 대중교통수단으로서 각광을 받고 있다.

고속철도의 개통과 더불어 21세기 신교통 수단으로 주목받고 있는 전기철도는 최근 전기철도의 고속화, 대용량화 및 운전 시간 간격의 단축으로 인해 전차선로의 성능과 신뢰도 그리고, 안전성 향상의 필요성이 요구되고 있다.

여기서 전차선로는 선로를 운행하는 전동차의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하기 위한 전차선 등의 선로와 이에 부속하는 설비를 총칭하는 것으로 정의될 수 있다.

전동차의 주행 시 필요한 전력은 전차선로 및 차량의 집전장치인 팬터그라프(pantograph)를 통하여 공급받게 되는데, 전동차에 전기를 공급하는 전차선로는 전기를 급전하는 방식에 따라 분류되고 있다.

구체적으로, 상기 전차선로는 가공식(Overhead Catenary System)과 제3 궤조식(Third Rail System)으로 구분될 수 있고, 가공식 전차선로는 다시 강체 조가 방식과 현수 조가 방식으로 구분된다.

여기서 현수 조가 방식은 조가선을 이용하여 전차선을 가선하는 방식으로 일반적으로 지상 구간에 적용되고 있는데, 전차선과 조가선 및 드로퍼선을 함께 가선해야 하고, 장력 조절 장치 등 주변 장치가 필요하기 때문에 소요 가선고가 높고, 복잡하여 터널 구간에 적용이 어려운 단점이 있다.

즉, 현수 조가 방식 전차선로를 터널 구간에 적용하기 위해서는 터널 단면적이 대폭적으로 증가하여야 하기 때문에 건설비가 과다하게 소요되며, 또한 설치공간이 협소하므로 일상점검 및 유지보수가 용이하지 못한 단점이 있다.

한편, 상기 강체 조가 방식은 전차선을 강체에 일체화(이하 '강체천차선'이라 함)시켜 브래킷과 같은 별도의 구조물을 이용해 설치하는 것으로, 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않으므로 터널 등 공간이 협소하여 설치가 어려운 구간에 적용되고 있다.

실제로 강체전차선의 높이는 강체와 전차선을 포함한 높이가 약 90 내지 120mm 정도이며, 저전압(DC 750V 또는 1500V)에서 지지물 및 전기적 이격을 고려한 전차선의 집전 접촉과 터널 상부 천장 사이의 소요 높이는 약 500mm 정도에 불과하다.

따라서, 강체식 전차선로는 설치 소요공간이 작으므로 신설 터널에서 건설비용을 대폭 경감할 수 있으며, 터널 내부에서의 유지보수 작업에 있어서도 매우 유리한 장점이 있다.

강체전차선은 Rigid Bar 를 줄여 R-Bar 라고 표현하는데, 이중 단면의 형상이 T 자와 유사한 형태의 강체전차선은 특별히 T-Bar 라고 불리우고 있다. 상기 R-Bar가 T-Bar에 비하여 시공성, 집전 성능이 우수하여 많이 사용되고 있지만, 국내에서는 DC 구간에는 T-Bar 를 적용하고, AC 구간에는 R-Bar 를 적용하고 있다.

상기 강체전차선은 전동차에 전력을 공급할 수 있는 도체의 역할을 해야하기 때문에 가벼운 알루미늄 합금 재질을 주로 적용하고 있으며, 주변 온도 변화에 따라 팽창과 수축이 발생하므로 이러한 팽창과 수축을 허용하면서 연결 지지되어야 한다.

이러한 강체전차선은 고속 주행하는 열차의 팬터그래프와 접촉된 상태로 전력을 공급하게 된다.

열차의 팬터그래프는 자체적으로 탄성 지지 구조를 구비하여, 강체전차선과의 접촉 신뢰성을 보장할 수 있으나, 강체전차선은 지지브래킷 등에 의하여 지지되는 경우, 지지점 또는 이를 경계로 하는 영역에서의 강성 차이가 발생될 수 있다.

강체전차선 지지점에서의 강성 차이가 크면 팬터그래프의 전차선에 대한 추종성을 저하시키고, 팬터그래프 또는 전차선에 수직 방향 상호 충격이 전달되어 바람직하지 않다.

전차선로의 직선 구간에서, 강체전차선의 지지점의 강성 등은 수직 방향 추종성 또는 충격 전달이 문제되지만, 전차 선로의 곡선 구간에서는 팬터그래프의 수평 하중 또는 수평방향 가압력이 추가적으로 발생되므로 강체전차선과 팬터그래프의 안정적인 접촉성이 더욱 문제가 된다.

따라서, 강체전차선의 지지점에서의 강체전차선의 강성 차이를 보상함과 동시에 곡선 구간에서 발생될 수 있는 수평 하중에 대한 대비가 요구된다.

본 고안은 강체전차선을 지지하기 위한 강체전차선 지지클램프의 주축 등에 틀어짐이 발생되는 경우에도 주축의 움직임을 허용하여 지지클램프의 완충 기능을 허용하며 강체전차선 지지클램프를 구성하는 탄성부재의 탄성을 유지할 수 있는 강체전차선 지지클램프를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 고안은 강체전차선을 지지하기 위한 지지브래킷의 단부에 장착되어 강체전차선을 클램핑하여 지지하는 강체전차선 지지클램프에 있어서, 강체전차선을 지지하는 지지부가 양 측부에 구비되는 몸체; 상기 몸체에 장착되는 주축; 상기 주축이 내부에서 슬라이드 가능하도록 상기 주축을 감싸는 축부재; 상기 주축을 감싸는 축부재가 관통하며 체결되고, 상기 지지브래킷에 체결되는 홀딩 플레이트; 및, 상기 주축을 관통하여 상기 주축의 상단과 상기 축부재 사이에 개재되어 강체전차선을 통해 전달되는 진동을 완충하기 위한 완충유닛;을 포함하고, 상기 완충유닛은 적어도 하나의 평와셔 및 적어도 하나의 접시스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프를 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 완충유닛은 미리 결정된 두께의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하고 중심부와 테두리를 반대방향으로 변형시켜 구성되는 접시 스프링 한 쌍을 서로 반대 방향으로 적층 배치하여 구성되는 적어도 하나의 탄성부 및 미리 결정된 두께의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하여 구성된 적어도 하나의 평와셔를 포함하여 구성되는 적어도 하나의 구획부를 구비하고, 상기 탄성부와 상기 구획부는 번갈아 배치될 수 있다.

그리고, 각각의 상기 탄성부는 상부에 상방향으로 벌어진 제1 탄성부재 및 상기 제1 탄성부재 하부에 하방향으로 벌어진 제2 탄성부재가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 완충유닛의 최상부와 최하부는 구획부로 구성될 수 있다.

또한, 상기 완충유닛의 최상부 구획부와 최하부 구획부는 복수 개의 평와셔가 적층되어 구성될 수 있다.

그리고, 상기 홀딩 플레이트 및 상기 축부재는 나사 결합되고, 상기 주축 상단에 너트가 체결되고, 상기 완충유닛은 상기 너트와 상기 축부재의 상단 사이에 상기 주축을 관통하여 장착될 수 있다.

여기서, 강체전차선의 단위길이당 무게(w)는 6~6.5 kg/m이고, 판토그래프의 강체전차선에 대한 압상력은 350 N 이하인 경우, 상기 접시 스프링은 외경 25 내지 37 밀리미터(mm), 내경은 13 내지 19 밀리미터(mm), 두께가 0.6 내지 1.0 밀리미터(mm), 비틀림 높이가 0.9 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm), 탄성계수가 190 GPa 내지 215 GPa인 스테인리스 재질로 구성되며, 상기 탄성부는 3개 내지 5개가 구비될 수 있다.

또한, 상기 접시 스프링의 외경(Do), 내경(Di) 및 비틀림 높이(hi)는 아래의 관계를 만족할 수 있다.

- 아래 -

1.75 ≤ Do / Di ≤ 2.5

0.4 ≤ hi/t ≤ 1.3

16 ≤ Do/t ≤ 40

본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프에 의하면, 강체전차선을 탄성 완충 또는 탄성 지지하는 지지클램프의 주축의 틀어짐과 무관하게 주축의 상하 방향 움직임이 허용되므로, 주행중인 열차의 판토그래프의 움직임에 대한 강체전차선의 추종성이 향상될 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프에 의하면, 지지클램프의 주축의 틀어짐 등이 발생되는 경우라도 지지클램프의 완충유닛을 구성하는 탄성부 사이에 평와셔로 구성되는 구획부를 구비하여 각각의 탄성부의 탄성을 유지할 수 있다.짐의 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프에 의하면, 강체전차선을 탄성 지지하기 위한 강체전차선 지지클램프에 수평방향 하중 또는 충격이 인가되는 경우에도 탄성부 사이에 평와셔로 구성되는 구획부를 구비하여 탄성부 사이에서 발생되어 소음과 탄성 저하를 유발하는 마찰 등을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도를 도시한다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 지지브래킷의 평면도를 도시한다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 강체전차선이 전동차와 연결된 상태를 도시한 정면도를 도시한다.
도 4는 본 고안의 하나의 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프의 사시도를 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프의 측면도를 도시한다.
도 6은 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프의 분해 사시도를 도시한다.
도 7은 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프에 장착되는 완충유닛의 단면도를 도시한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 고안은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 고안의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 강체전차선의 단면도를 도시하며, 도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 지지브래킷의 평면도를 도시하며, 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 강체전차선이 전동차와 연결된 상태를 도시한 정면도를 도시한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 고안의 일 실시예에 따른 강체전차선(50)이 설치되는 구조를 설명하면 다음과 같다.

상기 강체전차선(50)은 전동차(1) 상부에 설치된 팬터그라프(2)와 전기접촉을 통해 전류를 공급하는 전차선(54)과 상기 전차선(54)과 결합되는 강체(52)로 이루어진다. 이러한, 강체전차선(50)에 의해 이송된 전류는 전동차(1) 상부에 설치된 팬터그라프(2)를 통해 전동차 운행을 위해 공급되며, 레일(60)이 귀선으로 활용된다.

일반적으로 강체전차선(50)은 약 12m를 단위 유닛으로 하여 연결 설치되며, 일정 간격 마다 구비되는 지지브래킷(300)과 지지클램프(200)에 의해 전동차(1)의 팬터그라프(2)가 닿는 높이에 설치될 수 있다. 이때, 상기 강체(52)는 상부 양측에 돌출부(52a)를 구비하며, 상기 돌출부(52a)를 지지클램프(200)가 지지하게 된다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 강체전차선(50)을 지지하는 지지브래킷(300)은 크게 고정부재(310), 장간애자(320) 및, 앵글부재(330)로 구성될 수 있다.

이러한 지지브래킷(300)은 지상 구간 또는 터널 구간에 설치된 서포트(10)에 설치되어 강체전차선(50)을 지지하는 것으로, 강체전차선(50)이 설치되는 주위여건과 토목공사 시 발생된 오차에 따라 강체전차선(50)의 수평변위와 수직변위를 조절할 수 있도록 구성된다.

여기서 상기 서포트(10)는 상기 지지브래킷(300)을 소정의 높이에서 지지할 수 있도록 지상 구간이나 터널 구간에 설치되는 구조물로서, H-빔을 지상 구간이나 터널 구간에 설치하는 것으로 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3에는 상기 서포트(10)가 터널 구간에 설치된 상태를 도시하고 있는데 상기 고정부재(310)는 하나의 고정판(311)과, 두 개의 고정봉(312)들로 구성되어 있다.

상기 고정판(311)은 서포트(10)의 일면에 밀착되는 평판형으로 이루어질 수 있고, 그 네 모서리 부분에는 상기 고정봉(312)이 관통하는 구멍이 형성되어 있다.

상기 각각의 고정봉(312)은 'ㄷ'자 형상으로 형성되며, 그 양단이 고정판(311)에 형성된 구멍에 삽입된 후 너트에 의해 체결됨으로써 고정되도록 구성되어 있다.

따라서 고정판(311)을 서포트(10)의 일면에 배치하고, 상기 서포트(10)의 일면에 대향하는 서포트(10)의 타면에서 고정봉(312)의 양단이 고정판(311)의 구멍에 삽입되도록 고정봉(312)을 위치시킨 다음, 고정판(311)을 관통한 고정봉(312)의 양단에 너트를 체결함으로써 고정부재(310)를 서포트(10)에 고정시킬 수 있다.

상기 고정부재(310)의 고정판(311)에는 장간애자(320)의 상면과 저면에 대면하며 관통홀이 구비된 두개의 돌출편(311a)들이 형성되고, 상기 장간애자(120)의 일단에 수직방향으로 관통하는 또 다른 관통홀이 형성된다.

그리고 상기 돌출편(311a)의 관통홀과 장간애자(320)의 관통홀이 일치되도록 고정부재(110)와 장간애자(120)가 배치된 상태에서 관통홀을 관통하도록 힌지핀(318)를 끼움으로써 장간애자(320)가 회전가능하게 설치될 수 있다.

한편, 상기 장간애자(320)는 서포트(10)로부터 연장되게 설치되어 전차선(54)을 따라 흐르는 고압의 전기가 서포트(10)를 비롯한 기타 구조물들로 전달되지 않게 절연함과 더불어 강체전차선(50)을 지지하는 역할을 수행한다. 전술한 바와 같이 상기 장간애자(320)는 그 일단이 고정부재(310)에 회전 가능하게 지지되고, 나머지 타단은 외팔보 형태로 연장된다.

그리고, 상기 앵글부재(330)는 일단이 상기 장간애자(320)에 고정되고, 나머지 타단이 장간애자(320)의 길이방향으로 연장되게 설치되며, 길이 방향으로 길게 절개된 형상을 갖는 다수개의 위치조절용 홀(331)들이 구비되어 있다.

여기서, 상기 위치조절용 홀(331)은 앵글부재(330)를 수직하게 관통하며, 상호 일정한 간격을 유지하도록 형성되어 있는데, 상기 위치조절용 홀(331)을 통해 강체전차선(50)을 지지하는 지지클램프(200)가 지지브래킷(300)에 고정 설치될 수 있다. 본 고안에 따른 상기 지지클램프(200)의 구체적인 실시예는 후술하기로 한다.

구체적으로 상기 지지클램프(200)의 홀딩 플레이트(240)를 원하는 위치의 위치조절용 홀(331)에 올려놓은 상태에서 볼트(242)와 너트(244)를 통해 체결하면 상기 지지클램프(200)가 앵글부재(330)에 고정될 수 있다.

한편, 상기 앵글부재(330)의 타단에는 유지 및 보수 시 고전압의 전기로부터 작업자의 안전을 확보하기 위한 접지봉연결구(350)가 설치된다. 상기 접지봉연결구(350)는 'ㄷ'자 형상으로 절곡된 봉으로서, 그 양단이 앵글부재(330)에 고정된다. 따라서 앵글부재(330)와 접지봉연결구(350)의 사이에 형성된 공간으로 미도시된 접지봉을 위치시킴으로써 접지하게 된다.

본 실시 예에서는 상기 장간애자(320)가 상기 고정부재(310)에 회전 가능하게 결합된 경우를 제시하였지만, 필요에 따라 상기 장간애자(320)를 고정부재(310)에 용접에 의해 접합시켜 고정형으로 구성하는 것도 가능하다.

이와 같은 지지클램프(200)가 구비되는 지지브래킷(300)은 현수 조가 방식으로 전차선을 설치하는 경우보다 조가선이 요구되지 않고, 별도의 장력 유지 장치가 필요치 않아 터널 등의 협소한 공간에도 설치가 가능하다는 장점이 있으나, 지지브래킷에 의하여 지지되는 지지점 근방에서의 미세한 높이 차 또는 그에 따른 강성 편차가 발생되어 진동과 충격에 취약할 수 있는 문제를 해결하기 위하여 강체전차선 지지클램프에는 강체전차선을 탄성 지지하기 위한 완충유닛이 구비될 수 있다.

상기 완충유닛은 후술하는 바와 같이, 탄성부재로서 복수 개의 접시 스프링을 적층하여 구비함으로써 강체전차선을 통해 전달되는 충격이 지지브래킷 측으로 전달되는 것을 완충할 수 있다. 이러한 완충유닛은 지지클램프를 구성하는 주축에 장착되지만 주축이 틀어지는 경우 복수 개의 적층된 접시 스프링이 하나의 강체로 작용하기 때문에 탄성이 급격하게 저하되어 완충 기능을 제공하지 못한다.따라서, 진동 또는 충격에 취약하여 강체전차선과 전차의 팬터그래프와의 접촉 신뢰성이 문제될 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프(200)의 개선된 구조에 대하여 설명한다.

도 4는 본 고안의 하나의 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프(200)의 사시도를 도시하며, 도 5는 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프(200)의 측면도를 도시하며, 도 6은 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프(200)의 분해 사시도를 도시하며, 도 7은 도 4에 도시된 일 실시예에 따른 강체전차선 지지클램프(200)의 단면도를 도시한다.

본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프(200)는 완충유닛(260)을 구비하여 강체전차선을 통해 지지브래킷으로 전달되는 진동과 충격을 흡수할 수 있는 구조를 채용한다.

구체적으로, 도 4 내지 도 7에 도시된, 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프(200)는 강체전차선을 지지하기 위한 지지브래킷의 단부에 장착되어 강체전차선을 클램핑하여 지지하는 강체전차선 지지클램프(200)에 있어서, 강체전차선을 지지하는 지지부(230)가 양 측부에 구비되는 몸체(210); 상기 몸체(210)에 장착되는 주축(220); 상기 주축(220)이 내부에서 슬라이드 가능하도록 상기 주축(220)을 감싸는 축부재(250); 상기 주축(220)을 감싸는 축부재(250)가 관통하며 체결되고, 상기 지지브래킷에 체결되는 홀딩 플레이트(240); 상기 주축(220)을 관통하여 상기 주축(220)의 상단과 상기 축부재(250) 사이에 개재되는 완충유닛(260)을 포함하고, 상기 완충유닛은 적어도 하나의 평와셔 및 적어도 하나의 접시스프링을 포함하여 구성될 수 있다.

본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프(200)는 크게 지지부(230)가 구비된 몸체(210), 주축(220), 축부재(250) 및 홀딩 플레이트(240)를 포함하여 구성될 수 있고, 상기 주축(220)의 단부와 축부재(250) 단부 사이에 완충유닛(260)이 구비되되 완충유닛(260)은 적어도 하나의 평와셔 및 적어도 하나의 접시스프링을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 지지부(230)가 구비된 몸체(210)는 강체전차선을 지지하기 위한 구성이며, 상기 홀딩 플레이트(240)는 지지브래킷에 체결되기 위한 구성이며, 상기 주축(220)과 상기 축부재(250)는 각각 몸체(210)와 홀딩 플레이트(240)를 변위 가능하게 연결 및 지지하기 위한 구성으로 이해될 수 있다.

상기 지지부(230)가 구비된 몸체(210)는 강체전차선을 클램핑 지지하고, 상기 홀딩 플레이트(240)는 지지브래킷에 체결될 수 있다.

그리고, 상기 몸체(210)와 상기 홀딩 플레이트(240)는 직접 체결되지 않고 축부재(250) 및 주축(220)을 매개로 연결될 수 있다.

구체적으로, 상기 몸체(210)는 주축(220)과 체결되고, 상기 홀딩 플레이트(240)는 상기 축부재(250)에 체결되되, 상기 주축(220)은 상기 축부재(250)에 변위 가능하게 지지되고, 상기 주축(220)과 상기 축부재(250) 사이에 완충유닛(260)이 개재되어 강체전차선을 직접 지지하는 몸체(210)와 직결된 주축(220)은 상기 홀딩 플레이트(240)와 체결되는 축부재(250)에 탄성 지지된 상태로 완충할 수 있다.

본 고안의 강체전차선 지지클램프(200)의 구조와 관련하여 구체적으로 설명한다.

상기 몸체(210)는 강체전차선(50)의 재질과 동일한 알루미늄 재질로 이루어지며, 소정의 너비를 갖는 플레이트 형태로 이루어질 수 있다. 상기 몸체(210) 중앙부에는 상기 주축(220)이 고정 결합될 수 있다.

상기 몸체(210) 양측에는 강체전차선을 클램핑 지지하기 위한 지지부(230)가 구비된다. 상기 몸체(210)에는 수직방향으로 주축(220)이 장착된다.

상기 주축(220)은 상단과 하단에 나사산이 형성되어 각각 체결용 너트(201, 202)에 의하여 체결 고정될 수 있다.

상기 주축(220)의 하단이 상기 몸체(210)를 관통하여 몸체(210) 저면에서 하부 너트에 의하여 체결될 수 있다.

상기 몸체(210)의 저면에는 상기 하부 너트가 장착되되, 지지부(230)에 장착되는 강체전차선과 간섭되지 않도록 체결홈이 구비되어 상기 하부 너트가 체결되는 체결공간을 형성할 수 있다.

상기 몸체(210) 상부에는 홀딩 플레이트(240)가 구비된다. 상기 홀딩 플레이트(240)는 상기 몸체(210)와 평행하게 장착되되 상기 주축(220)과 변위 가능하게 장착되기 위하여 상기 홀딩 플레이트(240)는 상기 주축(220)을 감싸는 파이프 형태의 축부재(250)에 체결될 수 있다.

상기 파이프 형태의 축부재(250)는 외주면에 홀딩 플레이트(240)와 나사 결합을 위한 나사산이 형성될 수 있다.

상기 홀딩 플레이트(240)는 파이프 형태의 축부재(250)가 관통되어 체결되는 구조를 갖는다.

상기 홀딩 플레이트(240) 중심부에 상기 축부재(250)가 관통하는 관통구가 형성되고, 상기 홀딩 플레이트(240) 및 상기 축부재(250)는 나사결합되는 구조일 수 있다.

그리고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 홀딩 플레이트(240)는 일체로 구성될 수도 있으나, 중심부가 축부재(250)에 의하여 관통되는 플레이트 부재(242)와 상기 플레이트 부재(242) 상부와 하부에서 각각 축부재(250)와 나사 결합 방식으로 체결되는 상부 체결부재(241) 및 하부 체결부재(243)로 분할 구성될 수도 있다.

상기 하부 체결부재(243)는 외주면과 내주면에 각각 나사산이 형성되고 내주면의 나사산을 통해 상기 축부재(250)의 외주면 나사산과 체결되고, 외주면의 나사산을 통해 홀딩 플레이트(240)의 관통구 내주면의 나사산과 체결되는 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 홀딩 플레이트(240) 및 상기 축부재(250)는 상기 체결부재가 생략되고 직접 체결되는 구조로 구성되는 방법도 가능하다.

상기 축부재(250)는 상기 주축(220)이 슬라이드 가능하게 수용되는 파이프 구조로 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 주축(220)은 상기 축부재(250) 내부에 변위 가능하게 삽입되는 구조를 갖는다. 상기 주축(220)의 상단과 하단에 상부 너트(201)와 하부 너트(202)가 체결되되, 상부 너트(201)와 상기 축부재(250) 상단 사이에 완충유닛(260)이 장착되어 주축(220)에 인가되는 하중, 진동 또는 충격을 상기 지지브래킷 사이에서 상기 완충유닛(260)이 탄성 지지 방식으로 완충할 수 있다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 완충유닛(260)는 상기 상부 너트의 하단과 상기 축부재(250)의 상단 사이에 상기 주축(220)에 의하여 관통되어 장착될 수 있다. 상기 완충유닛(260)은 적어도 하나의 평와셔(fw) 및 적어도 하나의 접시스프링(ubs, lbs)을 포함하여 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 완충유닛은 미리 결정된 두께의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하고 중심부와 테두리를 반대방향으로 변형시켜 구성되는 적어도 하나의 접시 스프링(ubs, lbs)을 포함하여 구성되는 적어도 하나의 탄성부(261) 및 미리 결정된 두께의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하여 구성된 적어도 하나의 평와셔(fw)를 포함하여 구성되는 적어도 하나의 구획부(263, 265, 267)를 구비하고, 상기 탄성부(261)와 상기 구획부(263, 265, 267)는 번갈아 배치될 수 있다.

상기 탄성부(261)는 적어도 하나의 접시 스프링으로 구성될 수 있으며, 탄성부는 평와셔로 구성되는 구획부(263, 265, 267) 사이에 배치될 수 있다. 접시 스프링으로 구성된 탄성부만을 연속적으로 적층하는 경우, 축부재(220) 등이 미세하게 틀어지는 경우, 연속하여 적층된 접시 스프링의 테두리 등이 정확하게 맞물리지 못하고 어긋날 수 있고, 이 경우 적층된 접시스프링은 하나의 강체화되어 각각의 접시 스프링의 설계된 탄성이 충분히 발휘되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 본 고안은 접시 스프링으로 구성되는 탄성부(261)와 평와셔로 구성되는 구획부(263, 265, 267)를 번갈아 배치하여 적층된 접시 스프링 간의 어긋남으로 인한 완충유닛의 탄성 저하를 최소화하였다.

그리고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 상기 탄성부는 탄성 범위 또는 완충 범위를 증대하기 위하여 한 쌍의 접시 스프링을 서로 반대 방향으로 적층 배치하여 구성될 수 있으며, 더 구체적으로는 각각의 상기 탄성부는 상부에 상방향으로 벌어진 제1 탄성부재(ubs) 및 상기 제1 탄성부재 하부에 하방향으로 벌어진 제2 탄성부재(lbs)를 구비할 수 있다.

상기 접시 스프링 형태의 탄성부를 구비하는 완충유닛(260)은 주축(220)이 관통되고 강체전차선의 하중을 수직방향으로 탄성 지지하는 구조이지만, 열차의 선로가 곡선 구간인 경우에는 수평 하중이 강체전차선 지지클램프(200)로 전달될 수 있고, 이 경우, 수평 하중은 지지클램프를 구성하는 주축의 틀어짐을 유발할 수 있고, 이러한 주축의 틀어짐은 완충유닛에 구획부가 생략되는 경우 접시 스프링의 외측 테두리의 어긋남이 쉽게 발생될 수 있다.

따라서, 본 고안은 각각의 탄성부(261)의 상부에는 상방향으로 넓어지는 자세가 되도록 제1 접시 스프링(ubs)을 배치하고, 하부에는 하방향으로 넓어지는 자세가 되도록 제2 접시 스프링(lbs)을 배치한다.

이와 같은 배치에 의하여, 하나의 탄성부를 한 쌍의 접시 스프링으로 구성하고, 한 쌍의 접시 스프링이 서로 접하더라도 중심 타공영역 내측 테두리가 서로 접하도록 하여, 상부에 하방향으로 넓어지는 자세가 되도록 접시 스프링을 배치하고, 하부에는 상방향으로 넓어지는 자세로 접시 스프링을 배치하는 경우보다 수평 하중 인가에 따른 주축의 틀어짐 발생시 그 영향에 따른 테두리 어긋남의 크기 또는 가능성을 최소화할 수 있다.

이와 같이 접시 스프링을 배치하여 구성되는 탄성부(261)는 평와셔(fw)로 구성된 구획부(263, 265, 267)와 번갈아 배치되도록 하여 접시 스프링의 외측 테두리끼리 접촉되지 않도록 함으로써, 주축의 틀어짐 등이 발생되더라도 접시 스프링의 외측 테두리가 평와셔의 상면 또는 하면에서 슬립되도록 하여 각각의 접시 스프링의 탄성 또는 탄성 변형량을 충분히 활용할 수 있다.

상기 완충유닛(260)의 탄성부(261)를 구성하는 상기 접시 스프링은 미리 결정된 두께(t)의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하고, 중심부와 테두리를 반대방향으로 변형시켜 구성될 수 있다. 타공된 중심부를 통해 상기 주축(220)이 관통된다.

또한, 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램브는 적층된 접시 스프링으로 구성되는 복수 개의 탄성부에 의하여 상기 몸체(210)의 지지부(230)에 클램핑된 강체전차선의 전체적인 수직방향 강성 편차를 줄이는 효과가 있다.

즉, 고속으로 주행하는 열차의 팬터그래프가 접촉되는 강체전차선의 지지점인 지지브래킷 구간에서 완충유닛(260)없이 지지되는 경우 강체전차선의 높이 등에 따라 강성이 크게 변화되어 팬터그래프와의 접촉성 악화 또는 충격 전달 등의 문제가 발생될 수 있으나 완충유닛(260)이 개재되는 경우, 강체전차선의 수직방향 강성 편차를 최소화할 수 있다.

도 8은 본 고안에 따른 강체전차선 지지클램프(200)에 장착되는 접시 스프링 형태의 완충유닛(260)의 단면도를 도시한다.

전술한 바와 같이, 상기 접시 스프링은 미리 결정된 두께(t)의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하고, 중심부와 테두리(264)를 반대방향으로 변형시켜 중심부 타공부(262)의 변형 높이인 비틀림 높이가 hi로 구성될 수 있다.

강체전차선의 단위길이당 무게(w)는 보통 6~6.5 kg/m 이고, 판토그래프의 압상력은 350 N 이하인 경우, 상기 접시 스프링을 스테인리스 재질(예를 들면, SS301/SS304/SS316) 로 구성하고, 그 때의 탄성 계수는 190 GPa 내지 215 GPa(ex) 212 GPa (SS301), 193 GPa (SS304/SS316))이고, 각각의 접시 스프링의 두께(t)는 0.6 내지 1.0 밀리미터(mm), 상기 접시 스프링의 외경(Do)은 25 내지 37 밀리미터(mm), 내경(Di)은 13 내지 19 밀리미터(mm), 전체 비틀림 높이(ho)는 0.9 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm)인 경우, 상기 탄성부를 3개 내지 5개, 바람직하게는 4개(261a, 261b, 261c, 261d) 정도 구획부(263, 265, 267) 사이에 구비하는 경우, 강체전차선의 수직 하중(진동 또는 충격), 수평 하중(진동 또는 충격)이 가해져 주축이 미세하게 틀어지는 상황에서도 각각의 탄성부를 구성하는 접시 스프링이 어긋나지 않아 각각의 탄성부가 탄성 완충 기능을 충분히 수행하여 각종 안전 규격을 만족할 수 있음을 확인할 수 있었다.

더 나아가, 시험적으로 상기 접시 스프링은 외경(Do), 내경(Di) 및 비틀림 높이(hi)가 아래의 관계를 더 만족하는 경우, 강체전차선의 수직 하중 또는 수평 하중의 흡수 기능 역시 충분함을 확인하였다.

[아래]

1.75 ≤ Do / Di ≤ 2.5, 0.4 ≤ hi/t ≤ 1.3 및 16 ≤ Do/t ≤ 40

그리고, 도 7에 도시된 각각의 탄성부 사이에 하나의 평와셔(fw)로 구성된 구획부(265)가 구비되며, 최상부 탄성부의 상부 및 최하부 탄성부의 하부에는 복수 개의 평와셔로 구성되는 구획부(263, 267)가 구비되나 각각의 구획부를 구성하는 평와셔의 개수는 치수 조절 또는 탄성 조절 등의 목적으로 증감 가능하다. 상기 평와셔는 상기 접시 스프링보다 두꺼운 재질로 구성될 수 있다.

본 명세서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 고안의 청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 고안의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

50 : 강체전차선
200 : 지지클램프
300 : 지지브래킷
260 : 완충유닛

Claims (8)

1. 강체전차선을 지지하기 위한 지지브래킷의 단부에 장착되어 강체전차선을 클램핑하여 지지하는 강체전차선 지지클램프에 있어서,
   강체전차선을 지지하는 지지부가 양 측부에 구비되는 몸체;
   상기 몸체에 장착되는 주축;
   상기 주축이 내부에서 슬라이드 가능하도록 상기 주축을 감싸는 축부재;
   상기 주축을 감싸는 축부재가 관통하며 체결되고, 상기 지지브래킷에 체결되는 홀딩 플레이트; 및,
   상기 주축을 관통하여 상기 주축의 상단과 상기 축부재 사이에 개재되어 강체전차선을 통해 전달되는 진동을 완충하기 위한 완충유닛;을 포함하고,
   상기 완충유닛은 적어도 하나의 평와셔 및 적어도 하나의 접시스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 완충유닛은 미리 결정된 두께의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하고 중심부와 테두리를 반대방향으로 변형시켜 구성되는 접시 스프링 한 쌍을 서로 반대 방향으로 적층 배치하여 구성되는 적어도 하나의 탄성부 및 미리 결정된 두께의 금속 재질의 원판의 중심부를 타공하여 구성된 적어도 하나의 평와셔를 포함하여 구성되는 적어도 하나의 구획부를 구비하고, 상기 탄성부와 상기 구획부는 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
3. 제2항에 있어서,
   각각의 상기 탄성부는 상부에 상방향으로 벌어진 제1 탄성부재 및 상기 제1 탄성부재 하부에 하방향으로 벌어진 제2 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
4. 제2항에 있어서,
   상기 완충유닛의 최상부와 최하부는 구획부로 구성되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
5. 제4항에 있어서,
   상기 완충유닛의 최상부 구획부와 최하부 구획부는 복수 개의 평와셔가 적층되어 구성되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
6. 제2항에 있어서,
   상기 홀딩 플레이트 및 상기 축부재는 나사 결합되고, 상기 주축 상단에 너트가 체결되고, 상기 완충유닛은 상기 너트와 상기 축부재의 상단 사이에 상기 주축을 관통하여 장착되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
7. 제3항에 있어서,
   강체전차선의 단위길이당 무게(w)는 6~6.5 kg/m이고, 판토그래프의 강체전차선에 대한 압상력은 350 N 이하인 경우, 상기 접시 스프링은 외경 25 내지 37 밀리미터(mm), 내경은 13 내지 19 밀리미터(mm), 두께가 0.6 내지 1.0 밀리미터(mm), 비틀림 높이가 0.9 밀리미터(mm) 내지 1.2 밀리미터(mm), 탄성계수가 190 GPa 내지 215 GPa인 스테인리스 재질로 구성되며, 상기 탄성부는 3개 내지 5개가 구비되는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
8. 제7항에 있어서,
   상기 접시 스프링의 외경(Do), 내경(Di) 및 비틀림 높이(hi)는 아래의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 강체전차선 지지클램프.
   - 아래 -
   1.75 ≤ Do / Di ≤ 2.5
   0.4 ≤ hi/t ≤ 1.3
   16 ≤ Do/t ≤ 40

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