KR950001455B1 - 철도차량용 연결부재의 지지구조 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

철도차량용 연결부재의 지지구조

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 평단면도.

제2도는 제1도의 2-2선을 따라 도시한 측단면도.

제3도는 본 발명의 지지부재를 도시한 전단면도.

제4도는 제3도의 도시된 지지부재의 측단면도.

제5도는 제3도의 5-5선을 따라 도시한 지지부재의 측단면도.

제6도는 제4도의 6-6선을 따라 도시한 지지부재의 측단면도.

제7도는 제3도의 7-7선을 따라 도시한 지지부재의 평단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 연결부재 14 : 중앙몸체부

16 : ∩형 챈널부재

28 : 구형하단부(spherical butt end)

34 : 포켓주조부(pocket castmgs)

36 : 쐐기(wedge) 40 : 지지부재

66, 68 : 보스 86 : 연결핀

90 : 지지블록

100, 102 : 타격부재(striker member)

109, 110 : 후방멈춤(rear stops)

본 발명은 철도차량의 연결장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 연결부재의 길이방향 견인력(draft loads)이 보다 넓은 면적에 분포되어 중앙몸체부(center sill)와 연결부재에 가해지는 응력집중 현상(concentration of stress)이 감소되도록 이완 방지된 연결부재의 지지구조에 관한 것이다.

철도차량은 견인봉(Drawbars) 또는 연결장치(couplers)라고 불리우는 연결부재(coupler member)에 의해 인접한 철도차량과 연결된다. 상기 견인봉은 일체형 구조를 갖추고, 두대 또는 그 이상의 철도차량 사이에 위치되어 철도차량을 연결하여 사용하는 장치로서 철도업계에 알려져 있다. 또한, 상기 연결장치는 각각의 철도차량에 부착되는 독립적인 구조를 갖추어 인접한 두대의 철도차량을 서로 연결하도록 사용된다. 각각의 경우에 있어서, 견인봉 또는 연결장치의 자루부(shank)와 하단부(butt end)는 철도차량의 중앙몸체부(center sill)로 삽입되어 철도차량의 길이방향 하중을 전달하도록 고정된다.

견인봉의 한가지 사용방식은, 철도차량의 중앙몸체부내에서 상기 몸체부의 한쌍의 측면주조부(side castings)를 관통하여 삽입되는 관통키(draft key)와 결합되어 고정되는 것이다. 상기와 같은 구조는 Altherr et al, 미국특허 제4,700,853호에 개시되어 있고, 상기 몸체부의 측면주조부는 각각 내부로 향한 돌출부를 갖추어 상기 중앙몸체부내에서 견인봉의 위치를 중심에 유지시켜 주고 있다. 또한, 상기 견인봉을 측방향으로 위치 조절시키고, 고정시킬 뿐만 아니라, 상기 몸체부는 측면주조부가 상기 관통키를 완전히 감싸고 있기 때문에, 견인봉의 길이방향 하중, 특히 견인력을 상기 관통키로부터 중앙몸체부로 전달하도록 되어 있다.

상기 종래구조의 문제점은 상기 수평으로 위치된 관통키와 중앙몸체부의 측면주조부 사이에서 견인하중을 분포시키도록 작용하는 표면적이 제한되어 상기 관통키가 중앙몸체부와 접촉하는 매우 적은 아아치형 모서리부로 한정되는 것이었다.

그 결과, 응력 집중현상이 발생되어 피로 균열을 발생시키고 파단(failure)의 원인을 초래하는 것이었다.

따라서, 상기 측면주조부가 중앙몸체부내에 견고히 고정(용접)되어 견인봉의 길이방향 견인력을 지지하도록 되어 있다.

철도 시설을 운영함에 있어서 견인봉의 구조로부터 연결장치의 구조로 변경될 수 있는 철도차량을 갖춤이 매우 유리하다. 따라서, 착탈 가능한 견인봉 지지장치를 구성함이 요구된다. 그러나, 측면주조부를 중앙몸체부로부터 제거하기 위해서는 견고히 용접된 부분을 제거하여야만 하는 것이다. 이러한 용접부의 제거작업을 매우 어려운 작업과정이고, 종종 중앙몸체부의 측벽일부분을 손상시켜 새것으로 교환하거나 수리하여야 하는 것이다. 따라서, 이러한 작업과정은 비용과 작업시간을 많이 소요하는 문제점을 갖추고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 견인봉으로부터 중앙몸체부로 전달되는 길이방향의 견인력을 보다 넓은 표면에 분포시켜 응력집중현상을 방지하도록 된 개선된 연결부재의 지지구조와 지지방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 중앙몸체부의 측벽에 수정을 가하지 않고도 착탈이 자유로운 개선된 연결부재의 지지구조와 지지방법을 제공함에 있다.

본 발명에 의해서 종래의 문제점이 해소되고, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중앙몸체부내에서 측방향으로 연장되고, 견인봉의 하단부의 길이방향 일부분을 중심으로 완전히 밀착결합된 단일 구조의 지지부재를 제공하여 상기 견인봉으로부터 전달되는 길이방향의 견인력이 분포되는 표면적을 증가시킴으로써 달성된다. 수직방향으로 연결핀이 견인봉의 수직으로 형성된 구멍을 관통하여 지지부재의 수직으로 형성된 구멍으로 진입함으로써 상기 견인봉이 지지부재에 연결되어 길이방향의 견인력을 전달한다.

상기 견인봉으로부터 전달된 길이방향의 견인력(Draft loads)은 수직으로 삽입된 연결핀의 상, 하부와 지지부재 사이의 경계면에 형성된 보다 큰 표면적에 분포된다.

또한, 상기 지지부재는 중앙몸체부의 내측벽에 부착되고 보강된 타격부재와 면접(面接)하여 길이방향의 견인력을 흡수한다. 본 발명에 따른 지지부재는 중앙몸체부의 측벽에 볼트로 연결가능하기 때문에 따라서 종래와 같이 용접부를 제거함없이 쉽게 착탈이 가능토록 된다. 또한, 견인봉 구조를 연결장치 구조로 변경시키거나 그 반대로 변경시킬 경우에도, 중앙몸체부에 어떠한 수정작업도 필요하지 않게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도에는 본 발명에 따른 이완방지된 견인봉과 같은 연결부재(10)의 일단부가 도시되어 있다.

상기 연결부재(견인봉)(10)는 철도차량의 하부에서 길이방향으로 고정된 중앙몸체부(14)의 개구부(12)내로 연장되어 있다. 표준 제작 사양의 중앙몸체부(14)는 상부벽(18), 측벽(20)(22) 및, 개방 하단부(27)에 부착된 플랜지(24)(26)를 갖춘 ∩형 챈널부재(channel member)(16)를 갖추고 있다.

상기 연결부재(견인봉)(10)의 구형 하단부(spherical butt end)(28)는 포켓 주조부(Pocket casting)(34)내에 고정된 종동블럭(follower block)(32)의 구형면(spherical face)(30)과 일치하여 면접(面接)되고 있다.

수직으로 경사가 형성된 쐐기(wedge)(36)가 종동블럭(32)과 포켓주조부(34) 사이에 위치되어 이완방지 역할을 하고 있다.

상기 포켓주조부(34)는 플랜지(24)(26)에 고정된 지지챈널(support channel)(38)위에 형성된 중앙몸체부(14)내에서 열십자(cross-wise)로 장착되어 있다.

본 발명에 따라서, 상기 연결부재(10)는 수직으로, 측방향으로, 그리고 길이방향으로 하나의 견인봉 지지부재(40)에 의해 중앙몸체부(14)내에서 중심에 위치되고, 상기 견인봉 지지부재(40)는 중앙몸체부(14)내에서 측방향으로 연장되고, 상기 연결부재(10)의 하단부(28)의 길이방향 일부분을 중심으로 완전히 결합되어 있다. 따라서 연결부재(견인봉)(10)의 하단부(28)는 지지부재(40)에 형성된 통로(passageway)(41)를 관통하고 있다.

상기 지지부재(40)는 단일구조(unitary construction)를 갖추고, 조립될시, 중앙몸체부의 측벽(20)(22)에 형성된 내표면(46)(48)과 연결부재(10)의 양측면 사이에 형성된 한쌍의 측벽(42)(44)를 포함하고 있다. 상기 지지부재의 측벽(42)(44)은 각각 중앙몸체부의 측벽(20)(22)에 형성된 구멍(opening)(54)(56)과 각각 일치하는 구멍(50)(52)을 갖추어 고정보울트(58)(60)을 수용함으로써 상기 지지부재(40)를 중앙몸체부(14)에 고정하도록 되어 있다.

또한, 지지부재(40)는 중앙몸체부(14)의 상부벽(18)과 면접한 상부벽(62)과, 중앙몸체부(14)의 하부면(27)에 위치된 하부벽(64)을 갖추고 있다.

지지부재(40)의 상, 하부벽(62)(64)은 각각, 연결부재(견인봉)(10)을 향해 지지부재(40)의 공간(41)으로 동일하게 돌출한 보스(boss)(66)(68)을 갖추고 있다. 각각의 상, 하부 보스(66)(68)는 평편하게 거의 수평으로 연결부재와 접촉하는 표면(72)(77)을 갖추고 있다. 상기 표면(70)은 경사진 전방 모서리(sloped front edge)(74)와 경사진 후방 모서리(sloped rear edge)(76)를 갖추고, 표면(72)은 경사진 전방모서리(78)와 경사진 후방모서리(80)를 갖추고 있다. 각각의 모서리(74)(76)(78) 및 (80)는 상기 표면(70)(72)의 수평부를 따르는 평면으로부터 예각(acute angle)으로 각각 일정경사가 형성되어 사용도중에 발생하는 중앙몸체부(14)내에서의 연결부재(10) 각도 조절(수직방향)에 대하여 일정크기의 간극(clearance)을 제공하게 된다.

상부벽(62)과 상부 보스(66)는 지지부재(40)의 하부벽(64)과 하부 보스(68)에 수직으로 형성된 구멍(84)과 일치하는 수직으로 형성된 구멍(82)을 갖추고 있다. 상기 구멍(82)(84)은 수직으로 삽입되는 연결핀(86)을 수용하도록 형성되어 연결부재(10)를 지지부재(40)에 연결하도록 된다. 수직으로 삽입되는 연결핀(86)은 구멍(82)(84)과 연결부재(10)의 구멍(88)을 관통하여 끼워진다.

연결부재(10)의 구멍(88)은 연결핀(86)의 전방모서리(91)를 수용하도록 수직으로 요홈이 형성된 제1측벽(89)과, 연결부재(10)의 구형하단부(28)와 형상이 일치하는 구형의 제2측벽(93)을 갖추고 있다. 상기 연결부재의 구멍(88)은 상기 수직으로 삽입되는 연결핀(86)의 후방모서리(94)를 수용하도록 수직으로 요홈이 형성된 제1측벽(92)과 상기 구멍(88)의 제2측벽(93)에 수용되도록 구형으로 절곡된 제2측벽(95)을 갖춘 연결핀 지지블럭(pin bearing block)(90)을 내부에 갖추고 있다. 상기 언급된 연결핀(86), 연결핀 지지블럭(90), 지지부재(40) 및 종동블럭(32)의 관련구성은, 연결부재(10)가 중앙몸체부(14)내에서, 수직 및 수평방향으로 각도조절이 가능토록 하여 준다.

지지부재의 측벽(42)(44)은 두께가 점차로 증가하고, 각각 수직으로 형성된 리브(rib)(96)(98)에서 최대 크기의 단면적을 갖추고 있다. 상기 리브(96)(98)는 중앙몸체부의 측벽(20)(22)에 형성된 내표면(46)(48)에서 중앙몸체부의 타격부재(striker member)(100)(102)와 각각 면접(面接)하고 있다. 상기 타격부재(100)(102)는 중앙몸체부(14)와 일체로 형성되거나 견고히 고정될 수 있다. 상기 타격부재(100)(102)는 중앙몸체부의 측벽(20)(22)에 형성된 내표면(46)(48)과 각각 근접하여 위치되고, 지지부재의 측벽(42)(44)에 형성된 리브(96)(98)와 근접한 위치까지 길이방향으로 연장된다. 상기 타격부재(100)(102) 또한 두께가 점차로 증가하고, 각각은 지지부재(40)의 리브(96)(98)와 맞닿은 위치에서 최대크기의 단면적을 갖추고 있다.

연결부재(10)의 구형하단부(28)를 지지부재(40)의 통로(41)로 관통삽입시키기 위해서, 지지부재의 측벽(42)(44)에 수직으로 형성된 리브(96)(98)는 타격부재(100)(102)로 전달되는 힘(load)에 대하여 가능한 한 최대크기의 단면적을 제공하면서 연결부재(10)의 가장 큰 직경이 관통삽입되도록 된 아아치형 절단부(cuts-outs)(104)(106)를 갖추고 있다.

연결핀(86)과 지지부재(40)는 중앙몸체부(14)의 개방단부(27)에서 상기 중앙몸체부(14)의 플랜지(20)(26)에 보울트로 고정된 지지챈널(108)에 의해 고정된다. 사용중에, 상기 연결부재(10)로부터 전달되는 길이방향의 견인력(Draft loads)은 연결핀(86)에 의해 지지부재(40)로 전달된다. 다음, 지지부재(42)는 상기 길이 방향의 견인력을 상기 지지부재(40)의 리브(96)(98)와 타격부재(100)(102) 사이에 형성된 경계면에서 타격부재(100)(102)로 전달한다.

상기 지지부재의 리브(96)(98)와 타격부재(100)(102)가 정하는 경계면에서의 증가된 단면적은 견인력을 전달하기에 적절한 보강구조의 역할을 한다. 연결부재(1)로부터 전달된 충격력은 종동블럭(32), 경사가 형성된 쐐기(36) 및 포켓주조부(34)로 전달되어 중앙몸체부의 후방 멈춤 부재(rear stops)(109)(110)로 전달된다. 수직으로 형성된 연결핀(86) 또는 지지부재(40)에는 상기 충격력이 가해지지 않게 된다.

길이방향의 견인력이 상기 연결핀(86)으로부터 지지부재(40)로 전달될때, 종래기술에 따른 수평방향의 관통키나 측면 주조부에서 사용되었던 표면적보다 훨씬 큰 표면적이 적용된다. 종래기술의 접촉 면적은 상기 관통키의 직선으로 형성된 아아치형 전방 모서리(arcuate front edge)를 따라 연장 형성되었다. 그러나 본 발명에서는 접촉면적이 수직으로 형성된 연결핀(86)의 직경에 의해 형성된 보다 긴 수평방향의 표면적 뿐만 아니라, 돌출된 상, 하부 보스(66)(68)에 의해 형성된 보다 긴 수직방향의 표면적에 의해 현저히 증가된다.

상기와 같이 보다 크게 증가된 표면적은 중앙몸체부(14)와 연결부재에 가해지는 응력집중현상이 감소된다.

따라서, 본원 발명의 구조는 연결부재(10)와 중앙몸체부(14) 사이에서 종래기술에서와 같이 지지부재(40)를 용접등의 수단으로 중앙몸체부(14)에 견고히 부착하지 않고서도 적절히 힘을 전달할 수 있게 된다.

감소된 응력 집중 현상에 따른 용접 작업의 불필요성은 철도차량의 변환에 있어서, 쉽게 설치하거나 제거 가능한 구조를 제공하게 된다. 상기 구조의 제작(설치)방법은 다음과 같은 단계, 즉, 지지부재(40)를 중앙몸체부(14)내에 위치시키고, 상기 지지부재(40)를 중앙몸체부(14)에 보울트(58)(60)로 고정하는 단계; 연결부재의 하단부928)를 지지부재(40)를 통하여 관통시켜 종동블럭(32)과 접촉시키는 단계; 상기 연결핀(86)을 수직으로 지지부재의 구멍(82)(84)과, 연결된 지지블럭(90)이 위치된 연결부재의 구멍(88)으로 삽입시키는 단계; 및 중앙몸체부(14)의 개방 하단부(27)를 가로질러 중앙몸체부내에서 지지부재(40)와 연결핀을 지지하도록 지지챈널(108)을 부착시키는 단계; 를 포함한다.

상기 구조의 제거(분리)작업은 상기 단계의 역으로 실행된다.

Claims (16)

1. 연결부재의 하단부가 철도차량의 중앙몸체부로 삽입되어 연결되는 방식의 철도차량용 중앙몸체부(center sill)의 구조에 있어서, 상기 중앙몸체부내에서 측방향으로 연장되고, 상기 연결부재의 하단부의 일부분을 중심으로 길이방향으로 완전히 밀착결합된 단일 구조의 지지부재를 포함함을 특징으로 하는 철도차량 중앙몸체부(center sill)의 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지부재(retention member)는 상기 중앙몸체부의 측벽과 인접하여 위치된 한쌍의 측벽, 상기 연결부재의 하단부를 향해 형성된 후방 모서리, 상기 후방 모서리의 반대측에 형성된 전방 모서리, 상기 연결부재의 하단부에 형성된 상, 하부 표면에 각각 접촉하고, 서로 대향되어 돌출된 보스를 각각 갖춘 상, 하부벽을 포함함을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부(center sill)의 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 보스는 상기 연결부재의 하단부에 형성된 상, 하표면에 대하여 평편하게 수평으로 접촉하는 평표면을 각각 갖추고, 상기 평표면은 전방 및 후방 모서리를 따라 일정 경사가 형성되며, 상기 전방 및 후방 모서리는 상기 평표면으로부터 예각(acute angle)으로 각각 경사가 형성됨을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
4. 제2항에 있어서, 상기 지지부재의 상, 하부벽, 상기 상, 하부 보스 및, 상기 연결부재의 하단부는 모두 일정통로를 형성하는 구멍을 갖추고, 상기 구멍에 수직으로 연결핀이 관통삽입되어 상기 연결부재가 상기 지지부재에 결합됨을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
5. 제2항에 있어서, 상기 지지부재의 측벽은 두께가 점점 증가하여 상기 지지부재의 전방 모서리에서 단면적이 최대로 형성됨을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
6. 제5항에 있어서, 상기 중앙몸체부의 측벽의 내측으로 인접하여 위치된 일체형의 타격부재를 포함하고, 상기 타격부재는 두께가 점점 증가하여 상기 지지부재의 전방 모서리와 면접한 부분에서 단면적이 최대로 형성됨을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
7. 제2항에 있어서, 상기 지지부재의 측벽의 전방 모서리는 상기 측벽의 전방 모서리가 연결부재의 하단부를 수용하도록 대향된 아아치형 절단부(Cutouts)를 포함함을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
8. 제2항에 있어서, 상기 지지부재의 측벽과 상기 중앙몸체부의 측벽은 각각 상기 지지부재가 중앙몸체부내에서 결합되도록 고정 보울트가 삽입되는 중심이 일치된 구멍을 포함함을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
9. 제4항에 있어서, 지지챈널이 상기 중앙몸체부의 개방하단부를 가로질러서 부착되어 상기 연결핀과 지지부재를 중앙몸체부내에 고정시킴을 특징으로 하는 철도차량용 중앙몸체부의 구조.
10. 철도차량의 중앙몸체부내에서 연결부재를 측방향 및 수직방향에 대하여 중심에 위치시키도록 사용되는 철도차량의 연결부재용 지지부재에 있어서, 한쌍의 측벽; 수직으로 형성된 구멍을 감싸면서 돌출된 상부 보스를 갖춘 상부벽; 수직으로 형성된 구멍을 감싸면서 돌출된 하부 보스를 갖추고, 상기 하부 보스가 상기 돌출된 상부 보스를 향해 돌출 형성되는 하부벽; 을 포함함을 특징으로 하는 철도차량의 연결부재용 지지부재.
11. 제10항에 있어서, 상기 상, 하부 보스는 상기 수직으로 형성된 구멍을 중심으로 평편형으로 수평으로 형성핀 평표면을 각각 갖추고, 상기 평표면은 각각 양측단에서 길이방향으로 일정 경사가 형성된 모서리를 갖추며, 상기 모서리는 상기 평표면으로부터 예각으로 각각 경사(slope)가 형성됨을 특징으로 하는 철도차량의 연결부재용 지지부재.
12. 제10항에 있어서, 상기 지지부재의 양측벽은 두께가 점점 증가하여 상기 지지부재의 전방 모서리에서 최대의 단면적을 갖춤을 특징으로 하는 철도차량의 연결부재용 지지부재.
13. 제10항에 있어서, 상기 지지부재의 측벽은 각각 상기 지지부재의 전방 모서리에 형성된 아아치형 요홈을 포함하고, 상기 아아치형 요홈은 서로 대향되도록 형성되어 상기 지지부재의 전방 모서리에서 신장된 구멍(elongated opening)을 형성함을 특징으로 하는 철도차량의 연결부재용 지지부재.
14. 철도차량의 중앙몸체부내에서 연결부재의 지지구조를 제작하는 방법에 있어서, 상기 연결부재의 일부분을 중심으로 길이방향으로 완전하게 밀착 결합하도록 된 단일 구조의 지지부재를 제공하는 단계; 상기 중앙몸체부내에서 상기 중앙몸체부를 측방향으로 가로질러 연장하도록 상기 지지부재를 위치시키는 단계; 연결부재를 상기 지지부재에 관통시켜 종동부재, 경사가 형성된 쐐기 및, 포켓주조부로 이루어진 구성품에 접촉시킴으로서 상기 구성품의 이완현상이 방지되도록 하는 단계, 및 연결핀을 수직으로 상기 지지부재와 상기 연결부재에 형성된 구멍을 통해 삽입하는 단계; 를 포함하는 철도차량의 연결부재용 지지구조의 제작방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 지지부재를 상기 중앙몸체부에 고정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 철도차량의 연결부재용 지지구조의 제작방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 지지부재와 상기 연결핀의 하부에서 상기 중앙몸체부의 개방하단부를 가로지르는 지지챈널을 부착시켜 상기 지지부재와 상기 연결핀을 상기 중앙몸체부내에 고정시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 철도차량의 연결부재용 지지구조의 제작방법.