KR850000490B1 - 철도 차량대차의 연결장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

철도 차량대차의 연결장치

제1도는 본 발명에 따른 철도 차량대차의 평면도.

제2도는 제1도의 대차의 일부분의 측입면도.

제3도는 연결 장치와 결합된 조종간 부분의 상세한 평면도.

제4도는 제3도의 4-4선에 따른 연결구의 단면도.

본 발명의 대차 (truck)의 휘일세트 (wheelsets)가 대차가 활주하는 궤도와 일렬정렬된 위치로 움직이는 철도 차량대차의 운동을 조절하기 위하여 휘일세트에 활동적으로 결합한 연결장치에 관한 것이다.

근래의 철도 차량대차들은 일반적으로 그 사이에 횡적으로 위치한 볼스터 (bolster)를 탄성적으로 지지하는 사이드프레임(side frames)들을 포함하는 3부대차(3-piece truck)에 관한 것들이다. 이 볼스터는 철도차량 몸체를 유지하는 중심판을 포함한다. 사이드프레임들은 하방으로 돌출한 턱 (jaws)을 갖는데 여기에 정면 및 후면 휘일세트의 축말단들이 회전식으로 저어널된다. 이러한 대차들은 볼스터, 사이드 프레임 및 휘일세트가 의도적으로 사각형 관계로 유지되는 비조종적 (nonsteerable)인 것으로 표현될 수 있다.

반면에 조종가능한 대차는 예를들면 요우잉(Yawing)할 수 있는 휘일세트를 가진 것들이다. 이러한 대차들이 잘 알려져 있는데 그중 한가지 전형적인 타입이 미국 특허 제3,789,770호에 나타나 있다.

이 대차는 각각의 휘일세트의 그 수직축에 대한 회전을 허여하므로 휘일세트는 대차의 종축(longitudinalaxis)에 대하여 비사각형 위치를 취할 수 잇다. 휘일세트들은 그 휘일세트들 사이의 관계를 조정하고 유지하는 양성의 기계적연동장치(positive mechanical linkage)에 의하여 연결된다.

그리고 이 연동장치는 철도 차량의 몸체에 연결되므로 차량몸체와 휘일세트사이의 움직임이 고정된 관계로서 유지된다. 휘일세트의 축말단과 사이드프레임 사이의 신축성있는 연결을 공함으로서 그들 사이에서의 요우잉을 허여하는 것 또한 미국특허 제3,785,298호에 명시되어 있다. 이 경우 대차의 사이드프레임의 받침턱(pedestal jaws)과 휘일세트의 축말단(axis ends)사이의 공유영역에서의 운동이 허여되는데 이 운동을 탄성중합체장치 (elastomeric device)에 의하여 조절 제한된다.

미국 특허 제3,528,374호는 최근의 3-부 대차에 조종원리 (steering principle)를 적용한 최초의 것의 한가지를 보여준다.

여기서 볼스터는 사이드프레임에 의하여 탄성적으로 받쳐지는 말단을 갖는다. 사이드프레임의 말단들은 휘일세트들이 요우잉 할 수 있도록 적용된다. 요우잉(Yawing)은 전후 축말단에 연결된 평행한 탄성버팀재들 및 반대편 전후 축말단에 연결된 대각선 위치의 탄성버팀재(bracing members)들에 의하여 차례로 저절된다.

근본적으로 동일한 개념과 구조가 현재 일리노이주 시카고의 스탠다드 카트럭 캄파니에 의하여 판매제공 되고 있는 BARBER-SCHEFFEL High Speed Radial truck에서 사용되었다.

대차(truck)가 활주하는 궤도(track)와 일렬정렬된 관계를 유지하도록 요우잉할 수 있는 휘일세트를 대차에 제공하는 더나은 장치가 미국특허 제4,003,316호에 나타나 있다.

밝혀져 있는 바와같이 휘일세트의 축말단들을 받치는 지지프레임(holding frames)들은 개별적으로 패드(pad)속에 끼워진 볼 베어링 소케트장치(ball bearing socket arrangement)를 통하여 대차의 볼스터에 연결되어 있다. 볼스터의 측면운동은 지지프레임 및 휘일세트들의 회전운동에 영향을 준다.

조종 가능한 대차들에 있어서 가장 최근의 발전된 것들은 아마 미국특허 제 4,067,261호 및 제 4,067,069호에 밝혀진 것들일 것이다. 미국 특허 제4,067,261호는 위에서 언급한 상업적으로 유용한 매우 비슷한 대차의 바람직한 구현을 보여준다.

여기서의 특별한 강조점은 조 타력(steering force)을 산출하기 위하여 높이 프로우필된(highly profiled)차륜자축(wheel treads)을 갖는 차퓬을 사용하는 것이다.

U자형 서브프레임(subframes)한쌍의 각각의 휘일세트의 축말단들을 받쳐주며 대각적으로 위치한 한쌍의 로드(rods)에 의하여 상호연결된다.

이 로드들은 감요장치(dampening device)를 통하여 연결된다. 특히 제4,067,069호는 미리결정된 경도 (stiffness)의 탄성장치(resilient means)가 중심점에서 대차의 서브프레임을 받쳐 주는 축말단들을 상호 연결하여 주는 더나은 조종 가능한 철도 차량대차를 보여준다.

나아가서 탄성장치는 대차의 사이드 프레임과 서브프레임, 대차와 차량몸체를 상호 연결시켜준다. 뉴욕주, 드퓨의 드레서공업주식회사에서 상용화시킨 DR-1 Steering Assembly Truck은 이 특허의 여러가지 점들을 구현시킬 것으로 보여진다.

본 발명의 철도차량 대차는 하방으로 돌출한 받침턱을 갖는 전후면 사이드프레임을 포함한다. 횡적으로 위치한 볼스터의 말단들이 사이드프레임의 중간지점에서 그 한쌍의 사이드프레임에 의하여 떠받쳐지며 이볼스터는 그 위에 철도차량의 몸체를 지지하게 된다.

사이드프레임들의 전면 받침턱들 내에는 U자형의 전면 조종간의 측면부재(side portions)들이 있으며 마찬가지로 후면조종간은 두 사이드프레임들의 후면받침턱 내에 위치하는 그의 측면부재를 갖는다. 각각의 조종간의 측면부재들의 정부표면과 사이드프레임들의 각 받침턱의 저부표면사이의 공유영역에는 탄성중합 체장치(elastomeric device)가 있다.

대차의 각각의 휘일세트는 각각 어댑터(adapter)에 의하여 유지되는 베어링 속에 회전석으로 저어널된 그들의 축말단을 갖는데 이 어댑터는 조종간들의 측면부재들을 연결한다.

따라서 각각의 휘일세트와 그에 따른 조종간은 집적단위(integral unit)로 형성된다.

탄성중합체장치는 각각의 휘일세트-조종간은 유니트가 대차의 활주동안에 생성되는 역학적힘에 대하여 반응하고 이 힘에 응하여 새로운 위치로 움직이도록 하는 것을 허여한다.

이러한 운동들은 본래 다방향적인 것으로서 연속적으로 일어난다. 이러한 운동들은 두휘일세트-조종간 유니트들을 연결하는 연결장치에 의하여 부분적으로 조절된다. 각각의 조종간의 중간부분으로부터 대차중심쪽으로 돌출한 것은 브래키트(bracket)이다. 각각의 브래키트의 내부말단은 링크바(linkage bar)를 포함하는 연결장치에 의하여 결합되는데 이 링크바는 두개의 구형베어링세트와 수직적으로 배치된 핀을 통하여 각각의 브래키트를 연결한다.

수직적으로 배치된 핀은 각각의 브래키트와 베어링세트를 통과한다. 이 연결장치는 대차의 볼스터안에 제공된 중심공동 (center cavity)안에 설치될 수 있다.

휘일세트-조종간 유니트의 운동동안에 이 연결장치는 방해받지 않는 공간(통로)를 제공하는 중심공동내에 위치하므로 볼스터와는 독립적으로 유지된다.

본 발명의 대차는 이제까지의 비조종 대차및 조종가능한 대차들보다 더욱 유리한 여러가지 장점들을 갖는다. 비 조종적 대차들은 휘일세트의 요우잉이 제한되어 있다. 그리고 알려진 조정가능한 대차들도 일종의 탄성장치(resilient device)나 또는 전면및 후면휘일세트를 연결하는 양성의 기계적 연동장치에 의하여 조절되는 약간의 운동만이 허용되었을 뿐이다. 비조종적 대차에서는 대차가 커브를 통과할 때 일어나는 휘일세트와 궤도사이의 슬립에 의하여 휘일세트의 마모가 촉진된다.

단지 탄성체장치(resilient device)에 의해서만 조절되는 공지의 조종가능한 대차에서는 계속증가하는 복원력에 의하여 휘일세트 운동이 저지된다.

반면에 본 철도 차량대차는 차량이 활주하는 궤도내에서의 방향변화에 대하여 각각의 휘일세트가 독립적으로 반응하도록하는 장치(means)를 제공한다. 예를들면, 대차가 궤도에서 왼쪽커브를 마주치게되면 최전방 또는 전면휘일세트가 그의 수직축에 대하여 시계반대방향으로 회전하게되며 이운동에 뒤이어 후면휘일세트도 마찬가지로 그 수직축에 대하여 시계반대방향으로 회전하게된다.

그러나 각각의 휘일세트의 회전량은 동일하지 않으므로 휘일세트들은 평행위치로부터 비평행위치로 움직이게 된다. 이러한 회전경향은 궤도(track)와 상호반응하는 차륜들의 바깥 표면의 배열에 의하여 생성된다.

대부분의 그러한 커브들은 또한 경사를 이루어 더욱 빠른 활주를 하도록하여 주기때문에 휘일세트 역시 대차의 수직축에 대하여 회전(roll)한다. 이러한 휘이세트들의 요우잉및 회전운동(yawing & rolling movements)과 휘일세트-조종간유니트들은 본질적으로 무관한 것이다. 연결장치는 다른 운동을 방지하는 동시에 이러한 일종의 독립적인 운동들을 선택적으로 조절한다.

또한 연결장치는 일단 조립되면 대차가 작동하는 동안 해체되지 않는다. 따라서 본 발명에 따른 대차는 다방향적인 휘일세트운동을 허여함으로써 월등히 우수한 작동을 제공해준다.

이러한 운동들을 부분적으로 탄성중합체장치 및 휘일세트-조종간유니트사이의 연결장치에 의하여 조절된다. 결과적으로 차륜의 마모가 감소되고 고속, 많은 하중 및 거친길에서 작동하는 동안 대차의 역학적 안정성은 증진하게 된다.

이제 본 발명을 도면과함께 상세히 설명한다. 철도차량대차10은 일반적으로 제1도에서 보여지는 바와같으며 전면 휘일세트 12와 후면휘일세트 14를 포함한다. 제1도 및 제2도에서 보듯이, 전면휘일세트 12는 전면휘일베어링 18에 저어널된 축말단 16을 가지며 마찬가지로 후면휘일세트 14는 후면휘일베어릴 22에 저어널된 축말단 20을 갖는다.

여기서 대차 10은 2-방향적 (bi-directional)이며 전면(front)및 후면(rear)이라는 용어는 표시를 편리하게하고저 사용되는 것이다.

각각의 베어링 18,22의 정부(top)위에 설치된 것은 어댑터이다. 전면 어댑터는 24이고 후면 어댑터는 26이다.

어댑터 24,26은 각각 위축(upper side)으로부터 상방으로 돌출한 환상의 돌기를 가지고 있다. 전면 어댑터 24위에서 지지되는 것은 전면조종간 28이고 후면어댑터 26은 후면조종간 30을 받쳐준다. 각각의 전후면조

종간 28,30은 일반적으로 U자형이며 Z자형의 측면부재 34를 연결하는 중간부재 32를 포함한다.

통상의 공지 대차와 마찬가지로 각각의 측면부재 34의 바깥쪽 말단 36의 밑부분에는 환상의 벽감이 있는데 이것은 어댑터 24,26의 돌기와 결합하여 조종간 28,30가 각각의 휘일세트 12와 14와 결합하여 전후면유니트 또는 결합 제 35, 37을 형성한다.

그리고 각각의 조종간 측면부재의 바깥말단 36의 윗부분에는 상방으로 면한 (faced)벽감 38이 있는데 그속에 탄성중합체장치 40이 설치된다. 각각의 탄성중합체장치 40의 상부는 좌우 사이드프레임 50, 52의 전후 받침턱 46,48의 꼭대기부분에 형성된 하방으로 면한 벽감 42내에 결합된다.

각각의 사이드프레임 50, 52는 중심에 위치한 창 (window)54를 가지며 횡적으로 위치한 볼스터 58의 말단 56을 받아들인다. 볼스터 58의 말단 56은 코일스프링세트 60위에서 탄력있게 유지된다. 제2도는 사이드프레임 52와 볼스터 58사이의 탄성적인 연결을 보여준다. 사이드프레임 50와 볼스터 58과의 연결도 마찬가지이다. 코일스프링 버팀장치(suspension)에 관계된 수직진동 (vertical oscillating)을 감소시키기 위하여 한쌍의 마찰 완충장치 62가 사이드프레임 창 54의 옆부분 66에 받쳐진 수직의 마모판(wear plates)64와 볼스터말단 56사이에서 상호작용한다. 볼스터 58은 철도 차량몸체(도시되지 않았음)을 연결하는 집적식으로 형성된 중심판 68을 포함하는데, 이것을 통상의 대차에 설치된 중심판과 동일유사한 것이다.

볼스터 58의 중심판 68의 밑에는 공동 70이 있는데 이것은 볼스터 58의중심을 통과하는 공간에 수 평통로를 제공하여준다. (이러한 볼스터중심공동 70의 한가지 바람직한 구현이 미국톡허 4,114,540호에 나타나있다.) 대차 10은 전후방 브레이크장치 72,74를 포함한다. 이는 나중에 자세히 설명할 것이다.

전후 조종간 28,30의 중간부재 32에 브래키트 76이 위치하는데, 이것은 상기 각 중간부재 32의 가운데에서 대차의 중심을 항하여 돌출 설치된 것이다. 이것은 전후방 휘일세트-조종간단위 35, 37사이의 연결장치 78의 일부를 형성한다. 브래키트 76은 제1도 및 제3도에서 보듯이 상반되는 형태로 볼스터 중심공동 70에 투입된다. 제3도 및 제4도에서 보듯이, 각각의 브래키트 76의 말단들 80은 대차 10의 수직축 Ld를 통과하는 수직면의 상반되는 양쪽면에 근접하여 놓여진다.

각각의 브래키트 말단 80은 상부가지 (prong)82와 하부가지 84의 두갈래로 나누어진다. 수직배열의 구멍들 86,88은 브래키트 말단 80의 각각의 상하 가지 82,84속에 형성된다.

전후면 휘일세트-조종간 유니트 35, 37이 사이드프레임, 50,52및 볼스터 58에 관하여 사각형의 관계를 가질때 일련의 구멍 86,88쌍은 대차 10의 세로축 La를 통하는 수직평면과 일렬로 정렬하게 된다.

각각의 구멍 86,88내에 압착되어 있는 것은 축투(bushing)90이다. 각각의 브래키트 말단 80의 상하가지 82와 84사이에는 수평적으로 배치된 가늘고 긴 링크바(linkage bar)92가 설치되어 있다. 바구멍 94와 96은 바 92의 말단 부근에 형성되며 각각 상하가지 82, 84의 구멍 86, 88과 일렬정렬되는 위치로 배치된다. 각각의 바구멍 94, 96속에는 내부요소(element)100과 외부요소102를 포함한 구형의 베어링세트 98이 형성되어있다. 외부요소 102는 바구멍 94, 96에 꼭맞는 원형의 외부벽 104와 오목한 구형의 내부벽 106을 가지고 있다.

내부벽 106은 내부베어링 요소 100의 볼록한 구형의 바깥벽 108에 상호보충적 방법으로 결합한다. 내부베어링요소 100을 또한 내부에 원형의 통로 110을 갖는다.

각각의 축투 90과 각 베어링세트 98의 내부통로 110을 통하여 놓여진 것은 핀 112이다.

각각의 핀 112는 하방운동을 제한하는 확장된 두부(head) 114와 저부 코터핀 구멍 116을 갖는다. 코터핀 118은 핀 112의 상방운동을 제한하도록 저부 핀구멍 116에 편리한 방법으로 끼워진다. 대차 10의 작동동안 일어나는 동력및 정력(dynamic & static force)은 휘일세트-조종간 유니트 35, 37이 모든 3방향으로 회전적 및 직선적으로 운동하도록 하는 결과를 가져온다.

이 힘들의 방향과 크기가 변화하므로 휘이세트-조종관 유니트 35, 37의 실제적인 운동은 매우 예측 불가능한 것이다. 그러나 대차 10의 구조는 그러한 다방향적운동들이 세트 사이에서 예측될 수 있을 정도로 선택적으로 조절되고 제한될 수 있도록 되어 있다. 제4도에서 볼 수 있듯이, 각각의 휘일세트-조종간 유니트 35, 37은 연결장치 78에 의하여 방해됨이 없이 수직적으로 움직이고 피치하고 회전할 수 있다. 각각의 유니트 35, 37의 그러한 운동들은 동일 방향일 수도 있고 반대방향일 수도 있다.

각각의 유니트 35, 37은 연결장치 78을 통하여 각기 상대방에 의하여 방해되지는 않는다. 따라서 각각의 유니트 35, 37은 연결장치 78을 통하여 각기 상대방에 의하여 방해되지는 않는다. 따라서 각각의 유니트 35, 37의 휘일세트 12,14는 궤도와 더욱 정렬된 상태로 움질일 수 있다. 그러나 휘일세트-조종간 유니트 35, 37의 일단의 수평운동 및 요우일 운동은 연결장치 78에 의하여 제한되어진다.

예를들면 대차 10의 유니트 35, 37의 축 La와 평행한 상반방향의 수평운동들을 연결장치 78에 의하여 제한되어진다. 또한 마찬가지로 유니트 35, 37의 상반방향의 요우잉운동도 연결장치 78에 의하여 제한되어진다.

휘일세트-조종간유니트 35,37의 요우잉은 대차 10이 궤도의 커브부분을 나아갈때 일어난다. 유니트 35, 37의 이러한 요우잉은 연걸장치 78에 의하여 등위상으로 유지된다.

유니트 35, 37의 반위상의 요우잉운동을 제지하는 것은 대차 10의 적당한 역학적 안정성을 유지함에 매우 중요한 것이다.

예를 들면 활주하는 동안 사이드프레임 50, 52 는 마름모형태를 취하려는 경향이 있다. 즉, 사이드프레임 50, 52는 평행을 유지하기는 하는 역학적힘하에서 서로 세로적으로 맞비끼는 위치로 이동하려한다. 이러한 마름모형태가 일어나게 되면 하나의 휘일세트-조종간단위, 예로서, 전면 유니트 35가 한방향으로 움직이면 반면에 후면유니트 37은 그와 방대방향으로 움직이게 되는 것이다.

이러한 마름모형태(Lozenging)는 휘일세트 12,14가 불규칙하게 움직이도록, 즉 각각의 휘일세트의 수직축에 대하여 역학적으로 유도된 진동이 일어나도록 한다는 점에 있어서 대차 10의 임계속도를 감소기키게 되는 것이다.

연걸장치 78은 이러한 상반방향운동을 제지한다. 따라서 사이드프레임 50, 52는 마름모형태가 되는 것이제지되고 결과 대차 10및 그에 연결된 철도 차량몸체가 활주하는 임계속도는 유지된다.

반면에 대차의 세로축 Ld에 평행한 유니트 35, 37의 동일방향 및 상반방향의 수평운동은 연결장치 78에 의하여 제한되지 않는다. 이러한 운동들은 전후 브레이크장치 72,74가 작동되는 경우 일어난다. 브레이크장치 72, 74는 통상적인 것으로서 브레이크 빔 120및 전후 휘일세트 12, 14와 맞물리기 위한 외부말단으로 지지되는 브레이크슈즈 122를 갖고 잇다. 각각의 브레이크 빔 120은 브레이트 레버 126의 저부말단 124와 선회축으로 연결된다.

고정간 128은 각각의 레버 126의 중심부분 130에 선회축으로 연결된다. 브레이크 레버 126의 상부말단132는 철도차량몸체에 선회축으로 연결될 수 있으며 연결간 134에 의하여 동력장치(도시되지 않았음)에 효과있게 연결되낟.

연결간 134의 제1도화살표 D의 반대방향으로의 운동은 브레이크슈즈 122가 휘일세트 12, 14에 힘을 가하게하여 유니트 35, 37이 약간 떨어져서 움직이도록 해준다. 이러한 유니트 35, 37의 경이한 상반운동은 각 브래키트 말단부 80이 링크바 92를 중심으로 상반방향으로 소폭 이동 가능하므로 연결장치 78에 의하여 방해되지 않는다.

연결장치 78의 적당한 작동은 그 장치를 볼스터 중심공동 70에 의하여 마련하는 공간내에 설치함으로써 향상될 수 있다. 그리고 링크바 92의 구형베어링세트 98을 각각의 브래키트 말단 80의 상하가지 82, 84사이에 오게 함으로서 베어링세트 98이 철도차량에 설치된 다른 물건들로부터 차단보호될 수 있다.

연결장치 78은 쉽게 결합 또는 분해될 수 있으므로 주기적인 정비 유지가 허용된다. 그리고 연결장치 78은 각각의 휘일세트-조종간 유니트 35, 37이 통제됨이 없이 여러방향으로 운동하도록 하여 주지만, 연결장치 78이 그들 운동에 의해 생기는 역학적힘을 과다하게 받지는 않는다. 연결장치 78에 의하여 얻어지는 또다른 장점은 해체될 염려가 거의 없다는 것이다.

그러한 해체가 일어나려면, 핀 112의 하나가 반드시 링크바 92로부터 해체되어 나와야 한다. 한편 핀 112의 하방운동은 핀머리 114에 의하여 제한되고 핀 112의 상방운동은 커터핀 118이 유실되고 이때 핀 112의 밑부분을 링크바 윗쪽으로 움직이도록하기에 충분한 중력 반대방향의 힘이 제공되어야만 가능하므로 이러한 일은 거의 일어날 수 없는 것이다. 한편 본 분야에 통상의 기술을 가진자에 의해 약간의 변형 및 여러수정이 가해질 수는 있겠으나 이러한 모든 소폭수정은 본 발명의 영역을 벗어남이 없는 것으로 사료된다.

Claims (1)

1. 휘일세트-조종간 유니트를 형성하는 전후 조종간을 통하여 사이드프레임 한쌍에 연결되는전후 휘일세트, 사이드프레임에 탄성적으로 지지된 볼스터, 조종간에 의하여 받쳐지며 볼스터의 반대편으로부터 거기에 설한 통로로 돌출한 브래키트 장치를 포함하는 철도 차량용 대차에 있어서, 각 브래키트 (76)의 말단에는 수직구멍(86)(88)을 갖는 상하가지(82)(84)가 상호 평행상태로 위치하도록 형성되고, 상기 수직상 가지구멍(86)(88)에 상응하는 구멍(94)(96)을 가지며 베어링세트(98)이 부착된 링크바장치(92)가 상기 상하가지(82)(84)사이에 설하여지며, 가지구멍(86)(88)과 베어링세트(98)을 통하여 핀장치 (112)가 설치되어 휘일세트-조종간 유니트가 두개의 수직상 추축을 중심으로 축선회할 수 있도록 형성된 철도 차량대차의 연결장치.

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