KR20240052489A - 철도차량용 에어스프링 - Google Patents

철도차량용 에어스프링 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차체 측에 배치되는 상부 구조물과 체결되는 탑플레이트; 바퀴 측에 배치되는 하부 구조물과 체결되는 로워플레이트; 상기 탑플레이트와 소정간격 이격되도록 상기 로워플레이트 상측면에 배치되는 보조스프링부; 및 일측이 상기 탑플레이트에 고정되고 타측이 상기 보조스프링부에 고정되어 내부에 공기가 수용되는 다이아프램;을 포함하는 철도차량용 에어스프링을 제공한다.

Description

철도차량용 에어스프링{AIR-SPRING FOR RAILWAY VEHICLE}
본 발명은 어퍼플레이트와 다이아프램의 체결구조가 개선된 철도차량용 에어스프링에 관한 것이다.
에어스프링은 비교적 중량이 큰 차량의 현가장치에서 차량의 승차감 향상을 위해 활용될 수 있으며, 공기를 에어스프링 내의 에어챔버를 형성하는 다이아프램(diaphragm, 또는 튜브) 내에 가두어 형성되는 압축성으로써 스프링 작용을 구현한다.
이러한 에어스프링은 차체 측에 배치되는 상부 구조물과 바퀴 측에 배치되는 하부 구조물 사이에 배치되며, 대한민국 등록특허 제10-0488397호(발명의 명칭: 레일운송차량) 등에 유사한 형상이 게재되어 있다.
상기한 종래기술을 참조하면, 철도차량바디(18, 16)에 체결부가 볼트로써 상호 결합되며, 다이아프램(14)은 상기 철도차량바디(18, 16)와 환형의 체결부 사이에 배치되어 있다.
그러나, 이러한 구조는 다이아프램이 단순히 철도차량바디(18, 16)와 환형의 체결부의 볼트 체결력, 즉, 차량 방향으로 체결부가 가압되는 수직적인 힘에 의해서만 고정되기 때문에, 진동이 심한 철도차량에서 단순한 볼트결합력으로 상기 다이아프램의 체결력 및 기밀성을 담보하기엔 무리가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 구조를 개선하여 다이아프램의 체결력 및 기밀성을 향상시킬 수 있는 철도차량용 에어스프링을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 차체 측에 배치되는 상부 구조물과 체결되는 탑플레이트; 바퀴 측에 배치되는 하부 구조물과 체결되는 로워플레이트; 상기 탑플레이트와 소정간격 이격되도록 상기 로워플레이트 상측면에 배치되는 보조스프링부; 및 일측이 상기 탑플레이트에 고정되고 타측이 상기 보조스프링부에 고정되어 내부에 공기가 수용되는 다이아프램;을 포함하는 철도차량용 에어스프링을 제공한다.
또한, 상기 탑플레이트의 하측면에 볼트 체결되는 환형의 클램핑링을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 다이아프램의 일측은 상기 탑플레이트와 클램핑링 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 탑플레이트의 하측면 가장자리에는 하부 구조물 방향으로 절곡 형성되는 림부가 형성되고, 상기 클램핑링의 외주면은 상기 림부의 내주면에 접하도록 볼트 체결될 수 있다.
또한, 측단면에서 보았을 때, 상기 림부의 내주면은 하부 구조물 방향으로 갈수록 외주면과 근접하게 경사지도록 형성되고, 상기 클램핑링의 외주면은 하부 구조물 방향으로 갈수록 외측으로 돌출되게 경사지도록 형성되되, 지면과 수직방향을 기준으로 상기 클램핑링의 외주면 경사각이 상기 림부의 내주면 경사각보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명은 탑플레이트와 클램핑링의 구조적 특징으로 인해 다이아프램의 일측의 체결성 및 기밀성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 보조스프링부 상측에 배치된 슬라이딩 플레이트 아답터 및 슬라이딩 플레이트, 그리고 다이아프램의 구조적 특징으로 인해 다이아프램의 타측의 체결성 및 기밀성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 보조스프링부의 구조적 특징으로 인해, 다양한 방향의 외력을 효과적으로 완충하여 진동 및 소음 저감을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 에어스프링의 측단면도.
도 2는 도 1에서 탑플레이트와 클램핑링의 체결 구조를 확대한 도면.
도 3은 도 1에서 다이아프램의 타측의 배치상태를 확대한 도면.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것은 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 에어스프링의 측단면도, 도 2는 도 1에서 탑플레이트와 클램핑링의 체결 구조를 확대한 도면이며, 도 3은 도 1에서 다이아프램의 타측의 배치상태를 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 에어스프링(100)은 크게 탑플레이트(110), 로워플레이트(120), 보조스프링부(130), 다이아프램(140), 클램핑링(150), 슬라이딩 플레이트 아답터(160) 및/또는 슬라이딩 플레이트(170)를 포함할 수 있다.
상기 탑플레이트(110)는 차체 측에 배치되는 상부 구조물과 체결될 수 있다.
또한, 상기 탑플레이트(110)는 중앙에 개구부가 형성될 수 있으며, 이러한 개구부에는 미도시된 상부 구조물에 삽입 체결되는 탑플레이트핀(111)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 탑플레이트핀(111)의 외주면에는 차체의 상부 구조물에 체결시 기밀성을 보장하기 위한 오링이 배치될 수 있으며, 중앙에 통공이 형성될 수 있다.
이러한 탑플레이트핀(111)의 통공의 가상의 중심축(C)은 후술할 보조스프링부(130)의 중심축(C)과 일치하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 탑플레이트(110)의 하측면 가장자리에는 하부 구조물 방향으로 절곡 형성되는 림부(112)가 형성되고, 상기 림부(112)와 소정간격 이격된 상기 탑플레이트(110)의 하측면에는 링 형상의 단턱부(113)가 형성될 수 있다.
이러한 림부(112)와 단턱부(113)는 후술할 다이아프램(140)과 클램핑링(150)의 체결을 용이하게 도모할 뿐만 아니라 견고하게 고정될 수 있는 구조물을 형성할 수 있다.
상기 로워플레이트(120)는 바퀴 측에 배치되는 하부 구조물과 체결될 수 있다.
또한, 상기 로워플레이트(120)는 중앙에 개구부가 형성될 수 있으며, 이러한 개구부에는 미도시된 하부 구조물에 삽입 체결되는 로워플레이트핀(121)을 포함할 수 있다.
후술할 보조스프링부(130)의 하측 금속판(131)과 접촉하는 부분에 링 형상의 요홈이 형성될 수 있으며, 이러한 요홈에는 상기 하측 금속판(131)과의 기밀성을 보장하기 위한 오링이 배치될 수 있다.
상기 보조스프링부(130)는 상기 탑플레이트(110)와 소정간격 이격되도록 상기 로워플레이트(120) 상측면에 배치될 수 있다.
이러한 보조스프링부(130)는 후술할 다이아프램(140)이 손상되는 등 에어댐퍼의 역할을 하지 못할 때 보조적으로 차체의 상부 구조물을 지지함과 동시에 완충효과를 도모하기 위해 배치된다.
본 발명의 실시예에 따른 보조스프링부(130)는 전방향에서 가해지는 외력에 대하여 매우 우수한 완충효과를 가질 수 있으며, 특히, 수직응력 및/또는 횡응력에 대하여 향상된 구조적 특징을 포함한다.
구체적으로, 상기 보조스프링부(130)는 하측 금속판(131), 상측 금속판(132), 탄성판(133) 및 중앙 금속판(134)을 포함할 수 있으며, 완충부재(135)를 더 포함할 수 있다.
상기 하측 금속판(131)은 환형으로 형성되어 상기 로워플레이트(120)와 볼트 체결될 수 있다.
상기 상측 금속판(132)은 환형으로 형성되어 후술할 슬라이딩 플레이트 아답터(160)와 볼트 체결될 수 있다.
상기 탄성판(133)은 환형으로 형성되어 상기 하측 금속판(131)과 상측 금속판(132) 사이에 적어도 두 개 이상이 배치될 수 있다.
상기 중앙 금속판(134)은 상기 탄성판(133)과 대응되는 형상으로 형성되어 상기 탄성판(133) 사이에 배치될 수 있다.
여기서, 금속판(131, 132, 134)의 재질은 강철합금을 포함할 수 있으며, 탄성판(133)의 재질은 고무재질을 포함할 수 있으며, 금속판(131, 132, 134)과 탄성판(133)의 결합은 상용화된 접착제로써 구현할 수 있다.
여기서, 금속판(131, 132, 134)에는 샌딩처리를 해서 미세한 요철을 형성할 수 있으며, 이에 의해 탄성판(133)과의 접착성을 더욱 증대시킬 수 있다.
여기서, 상기 하측 금속판(131), 탄성판(133), 중앙 금속판(134)은 내주면의 지름이 동일하게 형성되며, 상기 상측 금속판(132)은 내주면의 지름이 상기 하측 금속판(131), 탄성판(133), 중앙 금속판(134)의 내주면의 지름보다 작게 형성될 수 있다.
이러한 형상에 의해, 후술할 다이아프램(140) 내부와 보조스프링부(130) 내부의 공기 유동로를 작게 형성하여 댐퍼기능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 상측 금속판(132), 탄성판(133), 중앙 금속판(134)은 외주면의 지름이 동일하게 형성되며, 상기 하측 금속판(131)은 외주면의 지름이 상기 상측 금속판(132), 탄성판(133), 중앙 금속판(134)의 외주면의 지름보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 형상은 상기 로워플레이트(120)에 상기 하측 금속판(131)을 더욱 견고하게 고정시킬 수 있는 구조로써, 본 발명의 실시예에 따른 철도차량용 에어스프링(100)의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 상측 금속판(132)은 상측면 가장자리에 단차부가 형성될 수 있으며, 이러한 단차부는 후술할 슬라이딩 플레이트 아답터(160)의 단차부를 용이하게 안치시킴으로써 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)의 단차부와 슬라이딩 플레이트(170) 사이에 후술할 다이아프램(140) 타측을 용이하게 수용할 수 있다.
또한, 상기 상측 금속판(132)은 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)와 접하는 상측면에 요홈이 형성될 수 있으며, 이러한 요홈에는 기밀성 보장을 위한 오링이 배치될 수 있다.
상기 완충부재(135)는 환형으로 형성되며 상기 슬라이딩 플레이트(170) 상측에 배치될 수 있으며, 상기 탑플레이트(110)의 파손을 방지할 수 있다.
이러한 완충부재(135)는 우레탄폼으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다이아프램(140)은 일측이 상기 탑플레이트(110)에 고정되고 타측이 상기 보조스프링부(130)에 고정되어 내부에 공기가 수용될 수 있다.
이러한 다이아프램(140)은 대략적으로 원통형이며, 탄성재질로 형성될 수 있다.
또한, 내구성을 위해, 상기 다이아프램(140)의 일측과 타측 말단에는 각각 원형의 금속링(미도시)이 내부에 배치될 수 있다.
상기 클램핑링(150)은 환형으로 형성되며, 상기 탑플레이트(110)의 하측면에 볼트 체결될 수 있다.
이러한 경우, 상기 다이아프램(140)의 일측은 상기 탑플레이트(110)와 클램핑링(150) 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 탑플레이트(110)의 하측면 가장자리에는 하부 구조물 방향으로 절곡 형성되는 림부(112)가 형성되고, 상기 클램핑링(150)의 외주면은 상기 림부(112)의 내주면에 접하도록 볼트 체결될 수 있다.
또한, 측단면에서 보았을 때, 상기 림부(112)의 내주면은 하부 구조물 방향으로 갈수록 외주면과 근접하게 경사지도록 형성되고, 상기 클램핑링(150)의 외주면은 하부 구조물 방향으로 갈수록 외측으로 돌출되게 경사지도록 형성되되, 지면과 수직방향을 기준으로 상기 클램핑링(150)의 외주면 경사각(θ2)이 상기 림부(112)의 내주면 경사각(θ1)보다 크게 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 클램핑링(150)은 탑플레이트(110)에 쇄기 구조를 가지고 체결될 수 있으며, 이러한 쇄기 구조는 볼트 체결 시 볼트 체결 지점을 기준으로 상기 다이아프램(140)을 수직 및 회전 방향으로 상기 탑플레이트(110) 쪽으로 가압하는 가압력을 형성하여 매우 견고하게 상기 다이아프램(140)을 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 다이아프램(140) 일측에서 상기 클램핑부와 접하는 부분은 곡면의 요철부를 형성할 수 있으며, 이에 의해 기밀성을 더욱 효과적으로 보장할 수 있다.
상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)는 상기 보조스프링부(130) 상측에서 상기 보조스프링부(130)와 볼트 체결될 수 있다.
여기서, 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)는 상측면 가장자리에 단차부가 형성될 수 있으며, 이러한 단차부는 상기 슬라이딩 플레이트(170)의 하측면과 함께 상기 다이아프램(140)의 타측을 수용할 수 있는 공간을 형성할 수 있다.
상기 슬라이딩 플레이트(170)는 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)의 상측에서 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)와 볼트 체결될 수 있다.
즉, 상기 다이아프램(140)의 타측은 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)와 상기 슬라이딩 플레이트(170) 사이에 배치되어 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 다이아프램(140) 타측의 상측면 또는 하측면에는 원형의 돌기부(141)가 적어도 하나 이상 형성됨으로써 견고한 체결력과 기밀성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이러한 효과를 더욱 향상시키기 위해, 절단면에서 봤을 때, 상기 돌기부(141)는 부등면 삼각형 형상으로 형성되되 상측 꼭지점이 상기 다이아프램(140) 타측과 이격되는 방향으로 형성될 수 있다.
이러한 돌기부(141)의 형상은 상기 다이아프램(140)의 타측이 외측 방향으로 이동될 수 없게 하는 효과가 있다.
또한, 절단면에서 봤을 때, 상기 다이아프램(140) 타측의 측면은 경사지게 형성되고, 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)의 외주면은 상기 다이아프램(140) 타측의 측면과 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 형상은 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)와 상기 슬라이딩 플레이트(170)가 볼트 체결시 형성하는 가압력으로 인해 상기 돌기부(141)의 변형으로 상기 다이아프램(140) 타측이 상기 슬라이딩 플레이트 아답터(160)의 단차부 측면에 밀착하게 하는 효과를 가지게 되어 기밀성과 체결성이 향상될 수 있다.
요컨대, 본 발명은 탑플레이트(110)와 클램핑링(150)의 구조적 특징으로 인해 다이아프램(140)의 일측의 체결성 및 기밀성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 보조스프링부(130) 상측에 배치된 슬라이딩 플레이트 아답터(160) 및 슬라이딩 플레이트(170), 그리고 다이아프램(140)의 구조적 특징으로 인해 다이아프램(140)의 타측의 체결성 및 기밀성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명은 보조스프링부(130)의 구조적 특징으로 인해, 다양한 방향의 외력을 효과적으로 완충하여 진동 및 소음 저감을 향상시킬 수 있다.
이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.
100: 철도차량용 에어스프링 110: 탑플레이트
111: 탑플레이트핀 112: 림부
113: 단턱부 120: 로워플레이트
121: 로워플레이트핀 130: 보조스프링부
131: 하측 금속판 132: 상측 금속판
133: 탄성판 134: 중앙 금속판
135: 완충부재 140: 다이아프램
150: 클램핑링 160: 슬라이딩 플레이트 아답터
170: 슬라이딩 플레이트

Claims (5)

  1. 차체 측에 배치되는 상부 구조물과 체결되는 탑플레이트;
    바퀴 측에 배치되는 하부 구조물과 체결되는 로워플레이트;
    상기 탑플레이트와 소정간격 이격되도록 상기 로워플레이트 상측면에 배치되는 보조스프링부; 및
    일측이 상기 탑플레이트에 고정되고 타측이 상기 보조스프링부에 고정되어 내부에 공기가 수용되는 다이아프램;을 포함하는 철도차량용 에어스프링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탑플레이트의 하측면에 볼트 체결되는 환형의 클램핑링을 더 포함하는 철도차량용 에어스프링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다이아프램의 일측은 상기 탑플레이트와 클램핑링 사이에 배치되는 철도차량용 에어스프링.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 탑플레이트의 하측면 가장자리에는 하부 구조물 방향으로 절곡 형성되는 림부가 형성되고,
    상기 클램핑링의 외주면은 상기 림부의 내주면에 접하도록 볼트 체결되는 철도차량용 에어스프링.
  5. 제4항에 있어서,
    측단면에서 보았을 때,
    상기 림부의 내주면은 하부 구조물 방향으로 갈수록 외주면과 근접하게 경사지도록 형성되고,
    상기 클램핑링의 외주면은 하부 구조물 방향으로 갈수록 외측으로 돌출되게 경사지도록 형성되되,
    지면과 수직방향을 기준으로 상기 클램핑링의 외주면 경사각이 상기 림부의 내주면 경사각보다 크게 형성되는 철도차량용 에어스프링.
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