KR880001908B1 - 철도차용 제 1 차 차대받이 장치 - Google Patents

철도차용 제 1 차 차대받이 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

철도차용 제 1 차 차대받이 장치
제 1 도는 본 발명의 한가지 실예를 나타내는 트럭의 측면도.
제 2 도는 제 1 도의 2-2선을 따라 절취한 단면도.
제 3 도는 제 2 도의 3-3선을 따라 절취한 단면도.
제 4 도 내지 제10도는 본 발명의 제 1차 차대받이 장치에 대한 여러가지 형태를 나타낸 부분 절개도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 바퀴 12 : 축
14, 86 : 저어널 베어링 조립체 16, 68 : 측면 프레임
20 : 제 1 차 차대받이 장치 22 : 클램프
26 : 쇄정수단 28, 74 : 고무링
30 : 절개부(또는 공극) 32, 78 : 외측 금속링
34, 80 : 내측 금속링 36, 38, 40, 42 : 립부
44, 46, 48, 50 : 세그먼트 65 : 상향 연장부분
철도차에 있어서는 제 1 차 및 제 2 차 차대받이 장치가 일반적으로 사용되고 있다. 통상적으로 제 1 차 차대받이 장치(Primary Suspension System)는 저어널 베어링 조립체와 트럭 프레임 사이에 있는 차대받이를 의미한다. 저어널 베어링 조립체는 바퀴축 유니트를 지지하고, 바퀴에 의하여 발생된 가속력은 제 1 차 차대받이 장치에 인가되는데, 이 힘의 일부가 제 1 차 차대받이 장치를 경유하여 측면 프레임에 전달된다. 제 2 차 차대받이 장치는 트럭의 볼스터와 차체 사이에 있는 장치를 의미하여 , 통상적으로 공기 또는 기계적 스프링으로 구성되어 있다. 본 발명은 제 1 차 차대받이 장치에 관한 것이다.
제 1 차 차대받이 장치의 실예는 본 발명과 동일한 양수인에 양도되어 1979년 8월 1일자로 출원한 제062,772호의 명칭 "철도차용 제 1 차 차대받이 장치"로 계류 중인 특허출원서에 기술되어 있다.
통상적인 철도차에 있어서, 제 1 차 차대받이 장치는 저어널 베어링 조립체와 트럭의 측면 프레임 사이에 삽입고정된 고무링 즉, 완충링을 포함한다. 사용된 고무링은 저어널 베어링 조립체와 측면 프레임 사이에 끼워져서 압축된다. 압축된 링은 cm당 약 17,800kg(인치당 10만 파운드) 정도의 매우 높은 수직 및 종방향 강성도를 지닌다. 제 1 차 차대받이 장치에서의 비교적 높은 수직 강성도는 트럭 프레임에 대한 바퀴가 속의 감쇠를 매우 적게할 수 있다. 또한 비교적 높은 종방향 강성도는 트럭 프레임 내에서 축위치 또는 바퀴저부를 유지할 수 있게 한다. 제 1 차 차대받이 장치에서 수직 강성도를 감소시키면 트럭 프레임에서 가속도가, 감소됨을 시험으로 알 수 있는데, 이는 트럭에 장착된 설비의 사용 수명을 연장시키는 경향이 있다. 또한 제 1 차 차대받이 장치에서 종방향 강성도를 감소시키면 트럭의 축이 터언시에 트럭에 대해 큰 방사상 위치를 취할 수 있음을 시험으로 알 수 있는데, 이는 트럭에 대한 바퀴 플랜지의 영각(迎角)을 감소시키므로 측방향으로 바퀴힘을 감소시킨다. 그 결과 바퀴 및 플랜지 마모를 감소시켜 비교적 오랜 수명을 갖게 한다.
본 발명의 제 1 목적은 철도 트럭에서 새로운 제 1 차 차대받이 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은 트럭 프레임에서의 가속도를 감소시키기 위해 수직 강성도를 감소시키고 이로써 트럭 프레임의 수명이 연장되는 새로운 제 1 차 차대받이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 3 목적은 종방향 강성도를 감소시켜서 트럭의 축이 트럭에서의 굴곡에 관하여 큰 방사상 위치를 취하게 함으로써 측방향의 바퀴힘과 바퀴마모가 감소하게 되는 새로운 제 1 차 차대받이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 4 목적은 작동 응력에 의하여 발생된 고무링에서의 크리이프(creep)를 최소로 줄인 비교적 연질의 고무로 이루어진 새로운 제 1 차 차대받이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 5 목적은 종래의 트럭에서 사용되는 제 1 차 차대받이 장치와 쉽게 교체될 수 있는 매우 높은 고무 크리이프 저항성을 가진 비교적 연질의 고무의 새로운 제 1 차 차대받이 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면, 제 1 차 차대받이 장치는 철도트럭에서 저어널 베어링 조립체와 측면 프레임 사이에 배열된다. 이 제 1 차 차대받이 장치는 유연성을 부여하도록 그 내부에 공극 또는 구멍을 가진 고무링을 포함한다. 이 고무링은 상부 및 하부 분할 금속링에 견고하게 고정되어 작동시 고무의 크리이핑을 방지하며, 고무링이 비교적 높은 응력 레벨로 작동케 한다. 상부 링은 측면 프레임에 의하여 측방향으로 지지되고, 하부 링은 저어널 베어링 조립체에 의하여 측방향으로 지지된다.
본 발명의 목적 및 장점은 첨부도면에 의거하여 아래 설명과 청구범위로부터 이 기술에 숙련된 자에게 분명하게 알 수 있다.
본 발명의 종래 철도 트럭과 함께 사용될 수 있다. 이러한 철도 트럭은 통상적으로 바퀴-축 조립체를 장착하는 적당한 측면 프레임을 포함하고, 이 트럭은 여러가지 유형의 장치 즉, 브레이크, 모터, 기어박스 등 이 장착되도록 설계된다. 또한 이러한 종래 트럭은 통상 바퀴축 유니트의 축을 수용하기 위한 적당한 저어널 베어링 조립체를 포합한다. 이 저어널 베어링 조립체는 고무링을 포함한 제 1 차 차대받이 장치를 통하여 트럭의 측면 프레임에 고정된다. 이러한 트럭은 상기에 설명한 계류중인 특허출원서에 나타나 있다. 이러한 트럭의 상세한 설명은 잘 알려져 있기 때문에 여기서는 더이상 설명을 하지 않기로 한다.
제 1 도에 바퀴-축 조립체, 저어널 베어링 조립체 및 제 1 차 차대받이 장치가 도시되어 있다. 4개의 바퀴-축 조립체로 이루어진 종래의 트럭에서는 4개의 제 1 차 차대받이 장치가 사용될 것이다.
바퀴(10)는 축(12)에 고정되며, 저어널 베어링 조립체(14)는 축(12)의 둘레에 배열되어 있다. 바퀴(10) 및 축(12)로 이루어진 바퀴-축 유니트는 측면 프레임(16)에 고정된다. 측면 프레임(16)과 트럭의 다른 부분(도시 안됨)은 여러가지 다른 장치 즉, 브레이크 유니트 및 다른 유사한 장치(18)를 지지하는데, 이들은 본 발명에 관한 것이 아니므로 여기서는 상세한 설명이 되어 있지 않으며 이후에도 기술되지 않을 것이다. 그러나 저어널 베어링 조립체(14)와 측면 프레임(16) 사이에 배열된 제 1 차 차대받이 장치(20)는 본 발명의 주제이며 이후 상세히 기술될 것이다.
일반적으로, 바퀴-축 조립체는 지점(24)을 중심으로 피보트되는 클램프(22)에 의하여 측면 프레임(16)에 고정된다. 바퀴-축 조립체가 장착된 후 클램프(22)는 쇄정위치로 이동되고, 종래의 헤드 볼트, 워셔 및 고정 너트로 이루어진 쇄정수단(26)에 의하여 프레임에 고정 지지된다. 제 1 도와 함께 제 2 도 및 제 3 도를 참고하면, 제 1 차 차대받이 장치(20)는 그 내부에 여러개의 공극 또는 절개부(30)를 형성시킨 고무링(28)과 같은 가요성 링을 구비한다. 고무링(28)은 에폭시 등에 의하여 외측 금속링(32)(이하 "외측링"이라 한다)의 내측면과 내측 금속링(34)(이하 "내측링"이라 한다)의 외측면에 결합된다.
내측링(34)은 저어널 베어링 조립체(14)의 본체부터 외부로 연장하는 립부(36,38)에 의하여 측방향으로 지지된다. 외측링(32)은 측면 프레임(16)을 그 사이에 수용하는 외부로 연장된 립부(40,42)를 포함한다. 따라서 저어널 베어링 조립체(14)는 내측링(34)을 측방향으로 지지하고, 측면 프레임(16)은 외측링(32)을 측방향으로 지지한다.
저어널 베어링 조립체(14) 둘레로 결합된 제 1 차 차대받이 장치(20)를 적소에 위치시키기 위하여 외측링(32) 및 내측링(34)은 각기 두개로 분할되어 절반 세그먼트로 이루어지다. 제 3 도에 도시한 바와 같이, 외측링(32)은 세그먼트(44,46)로 이루어지며 내측링(34)는 세그먼트(48,50)로 이루어져 있다. 두개의 반쪽링은 교합부품의 기계가공에 따라 맞추어진다.
고무링(28)에 절개부 또는 공극(30)을 형성시키므로 전체 고무면적을 감소시키고, 응력을 높이며 따라서 하중하에 편의를 증가시킨다. 링에 형성된 절개부는 수직 및 종방항으로 낮은 탄성율을 제공한다. 실제로 지금까지 사용된 여러가지 종래의 장치에 비해 더욱 유연한 제 1 차 차대받이 장치를 제공한다.
종래에는 고무에서의 작동 응력이 고무의 크리이프에 의하여 제한을 받아왔다. 그러나 본 발명에서, 고무링은 샌드위치와 같은 형태로 강판과 같은 금속에 결합된다. 이러한 형태 때문에 제 1 차 차대받이 장치에서 고무링은 더 높은 응력에서도 작동될 수 있으며 고무링이 강판에 결합되기 때문에, 고무링의 부위에서 면적당 일이 감소되고 이에 따라 더 유연한 탄성율을 제공하게 됨으로써 동일한 힘에 대해 더 높은 응력 또는 더 큰 변형력을 가진 고무 샌드위치링으로서 작동시킬 수 있다. 결합식 샌드위치형 설계는 고무에 절개부를 만들어 면적을 감소시킬 수 있게 허용한다. 절개부는 고무에 팽창부위를 제공하고, 그에 따라 비교적 유연한 탄성율을 제공한다.
유연한 탄성을 제공하는 공극 도는 절개부와, 금속링과 접촉하는 고무부위의 팽창을 방지하는 상태를 제공하는 결합으로 인하여, 제 1 차 차대받이 장치의 수직 강성도는 압축된 강성 고무링이 사용되고 있는 종래의 설계에 비해 1/2이하까지 감소될 수 있다. 종방향 강성도는 1/4이하까지 감소될 수 있다.
상기와 같이, 비교적 유연한 차대받이 장치는 트럭 프레임상에 바퀴에 의하여 발생된 가속도를 감속시킨다. 이는 트럭에서 장치의 수명을 더욱 길게 연장시킨다.
또한 상술한 바와 같이, 종방향 강성도를 더 감소시켜서 터언시 트랙에 대한 트럭의 방사상 위치 선정을 허용하고 이에 의해 트랙에 대한 바퀴 플랜지의 영각이 감소되어서 바퀴의 마모를 더 연장시킨다.
제 3 도에서 일정한 간격을 둔 공극(30)은 저어널 베어링 조립체(14)의 축에 실질적으로 평행한 방향으로 고무링(28)에서 연장한다. 공극(30)들은 도시된 바와 같이 신장될 수도 있다. 제 4 도 내지 제 9 도는 고무링(28) 내에 절개부 또는 공극 구조를 제외하고는 내측 및 외측링에 대한 고무링의 동일한 기본적인 배열을 나타내고 있다.
제 4 도 내지 제 9 도의 장치는 외측링(32) 및 하부링 또는 내측링(34)으로 구성되어 있다. 제 4 도에서, 고무링(54)는 저어널 베어링 조립체의 축에 평행한 방향으로 고무링(54)을 통하여 연장하며 일정한 간격을 두고 떨어진 여러개의 장방형 구멍(53)들을 포함한다. 제 5 도에서 고무링(54)은 저어널 베어링 조립체에 대하여 평행한 방향으로 연장하며 일정한 간격을 두고 떨어진 마름모형 구멍(55)을 포함한다. 제 6 도에서, 고무링(56)은 이 고무링(56)을 방사상으로 관통하여 일정한 간격을 두고 떨어진 여러개의 신장형 구멍(57)을 포함한다. 제 7 도에서, 고무링(58)은 이 고무링(58)을 방사상으로 관통하며 여러개의 일렬로 정렬시킨 마름모형 구멍(59)을 형성하고 있다. 제 8 도에서, 고무링(60)은 이 고무링(60)을 방사상으로 관통하는 비교적 정방형의 구멍(61)을 형성하고 있다. 이로써 관련된 특정 설계에 따라 고무링의 구멍의 갯수를 정하여 사용할 수 있음을 알 수 있다.
제 9 도를 참고하면, 고무링(62)에는 여러개의 다소 변형된 신장구멍(63)이 형성되어 있다. 이들 구멍은 고무링(62)이 상향연장 부분(65)을 포함하는 것을 제외하면 제 3 도의 공극(30)과 다소 유사하다. 이러한 구멍의 형태는 고무링(62)내에 상이한 탄성율을 제공할 수 있다. 실예를 들면, 작동중에 제 1 차 차대받이 장치가 하중을 받게 되어 신장구멍(63)이 폐쇄될 때, 고무링(62)의 상부로 향한 고무의 부분은 상향연장부분 (65)과 결합하게 되어 탄성율을 약간 더 강하게 만들 것이다. 동시에 구멍 전체에는 여전히 약간의 공간 또는 개방부위가 남아 있어서 비교적 유연한 탄성율을 계속해서 허용한다.
제10도를 참고하면, 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도에 도시된 것 보다는 약간 상이한 측면 프레임 구조가 도시되어 있다. 제10도에서, 측면 프레임(68)은 하향연장된 립부(70,72)를 포함한다. 고무링(74)은 유연한 탄성율을 제공하도록 절개부(76)를 포함한다. 고무링(74)은 유연한 탄성유을 제공하도록 절개부(76)를 포함한다. 고무링(74)은 에폭시 등에 의하여 상부링(78) 및 하부링(80)에 견고하게 고정된다. 상부링(78)은 하향연장 립부(82,84)를 포함한다. 상기 상부링(78)은 하향 연장 립부(82,84)를 포함한다. 상기 상부링(78)은 측면 측면 프레임(68)의 립부(70) 및 (72) 사이에서 유지되도록 배열된다. 하부링(80)은 저어널 베어링 조립체(86)의 립부(90) 및 (92) 사이에서 유지된다.
제10도의 실예는 상부링과 측면 프레임의 립부분들의 방향에 관련된 배열을 제외하면 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도와 매우 유사하다. 제10도의 측면 프레임은 하향 돌출하는 립부(70,72)를 가지며, 그 반면에 제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도의 측면 프레임은 그러한 돌출 립부를 포함하고 있지 않으므로 제 1 차 차대받이 장치를 측면 프레임상에 지지시키기 위하여서는 외측링에 돌출부를 배치할 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따라 비교적 유연한 제 1 차 차대받이 장치를 제공하는데, 여기서 트럭의 저어널 베어링 조립체는 종래 차대받이 장치에서 사용된 조립체와 거의 동일한 것이다. 따라서, 종래의 조립체에도 비교적 용이하게 재장착될 수 있다. 고무링내에 구멍을 제공한 것은 비교적 낮은 바람직한 탁성율을 제공하는 동시에, 고무링을 강철링에 결합한 것은 고무링이 동일한 면적에서 비교적 높은 응력에 견디도록 한 것이다.

Claims (9)

  1. 저어널 베어링 조립체(14,86)에 지탱되어 움직이도록 배치된 축을 수용하는 측면 프레임(16,68)을 가진 철도트럭에서 상기 저어널 베어링 조립체와 상기 측면 프레임 사이에 배열된 제 1 차 차대받이 장치에 있어서, 내측 금속링(34,80)은 이격된 두 세그먼트를 포함하여 상기 저어널 베어링 조립체(14,86)와 결합되어 있고, 고무링(28,74)은 두 세그먼트로 이루어지며, 각각의 세그먼트가 상기 내측 금속링과 외측 금속링 사이에 배치되어 결합됨으로써 상기 고무링이 제 1 차 차대받이 장치의 고응력에 견딜 수 있게 하며 또 내부의 크리이프를 최소로 줄이며 또한, 상기 고무링이 저어널 베어링 조립체 주위로 연장하는 다수의 이격된 절개부(53,55,57,59)를 내부에 가짐으로써 상기 절개부에 의존하여 선택된 탄성율을 제공하고, 이러한 구성에의해 수직 및 종방향에서 비교적 유연한 탄성율이 제공되는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 및 외측 금속링의 두 세그먼트 각각은 대략적으로 링 원주의 1/2크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 내측 금속링(34,80)의 두 세그먼트의 내측 표면은 상기 저어널 베어링 조립체(14,86)에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 외측 금속링(32,78)의 두 세그먼트의 외측 표면은 상기 측면 프레임(16,68) 상에서 측방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 외측 금속링(32)의 두 세그먼트는 외측 모서리를 따라 외부로 연장된 립부(40,42)를 포함하여 그 립부 사이에 측면 프레임(16)을 수용하는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 외측 금속링(78)의 두 세그먼트는 외측 모서리를 따라 내부로 연장된 립부(82,84)를 포함하여 측면 프레임(68)의 내부 돌출 플랜지 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 고무링 내의 절개부는 이 고무링을 관통하여 연장하는 측방향 구멍(53,55)을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 고무링 내의 절개부는 이 고무링을 관통하여 연장하는 방사상 구멍(57,79)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 측방향 구멍은 고무링 내에 배치되어서 제 1 차 차대받이 장치의 하중이 증가할 때 다른 탄성율을 제공할 수 있는 모양으로 되어 있고, 상기 다른 탄성율은 구멍을 형성하는 고무링의 상단부분이 고무링의 하단 부분과 접촉하여도 고무링에 가해진 압축력이 소정 레벨을 초과할 때가지 구멍의 면적 전체에서 개방지역을 여전히 유지하게 됨으로써 초래되는 것을 특징으로 하는 철도차용 제 1 차 차대받이 장치.
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