KR100758140B1 - 철도 차량 하부 지지틀 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2 개의 사이드실이 소정의 간격을 두고 배치되고, 사이드실의 양단에 엔드실이 각각 고정 부착되어 이루어진 사각형 구조물의 내부에, 길이 방향으로 센터실이 형성되고 있고, 양쪽 사이드실 사이에 길이방향으로 일정한 폭을 두어 다수개의 크로스 빔이 배치 고정되어 있는 철도 차량 하부 지지틀 구조에 있어서, 상기 크로스 빔 하부에는 크로스 빔의 양 끝부분, 크로스 빔의 한 끝부분과 센터실 사이, 크로스 빔의 다른 끝부분과 센터실 사이에 각각 거셋이 형성되어 있고, 센터실 하부와 사이드실 사이에 기울어져 상기 거셋을 통해 고정된 크로스 베어러가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량 하부 지지틀 구조를 제공한다.

철도 차량 하부 지지틀

Description

철도 차량 하부 지지틀 구조{A STRUCTURE OF UNDER FRAME IN RAILWAY VEHICLE}

도 1 은 종래의 하부 지지틀의 평면도이다.

도 2 는 도 1 의 A 방향에서 바라 본 종래 하부 지지틀의 일 크로스 비임의 측면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 하부 지지틀의 평면도이다.

도 4 은 도 3 의 A 방향에서 바라 본 본 발명에 따른 하부 지지틀의 일 크로스 비임의 측면도이다.

도 5 은 본 발명에 따른 하부 지지틀의 충돌시 수평 압축 하중의 전달 경로를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 6 은 본 발명에 따른 하부 지지틀의 조립 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 7 은 내부 사이드실의 형상을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 8 은 센터실의 형상을 개략적으로 나타낸 것이다.

도면 주요 부호 설명

1. 사이드실 2. 내부 사이드실

3. 대차 지지틀 4. 드래프트 (draft) 실

5. 엔드실 6. 센터실

7. 종래 발명의 크로스빔 8. 거셋

9. 키스톤 플레이트 10. 크로스 베어러

11. 플로어 플레이트

본 발명은 철도 차량의 하부 지지틀 구조로서, 수평 압축 하중을 360 톤 이상을 충족시킬 수 있는 철도 차량 하부 지지틀 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철도 차량은 많은 승객이 탑승하거나 무거운 하물을 적재하여 그 하중을 지탱할 수 있어야 하기 때문에, 차량의 바닥면 아래에 강철재로 만든 하부 지지틀 구조물을 설치하여 사용하고 있다.

또한, 상기 하부 지지틀 구조물은 충돌시 수평 압축 하중을 분산시켜 철도 차량의 안전을 보장하고 있다.

일반적으로 철도 차량의 수평 압축 하중의 크기는 그 수요처에서 요구하는 사양상의 하중 조건에 따라 적용하는데, 한국의 경우 통상 50 ∼ 80 톤, 유럽의 경우 통상 80 ∼ 200 톤인데 비하여, 미국이나 남미의 경우 AAR (Assosiation of American Railroads) 규격으로 360 톤을 적용하고 있다.

종래에는 도 1 및 도 2 에 도시한 바와 같은 하부 지지틀을 사용하였다.

구체적으로는 사이드실 (1) 과 크로스빔 (7) 사이에 거셋 (8) 을 사용하여 스팟 용접한 후에, 키스톤 플레이트 (9) 를 크로스빔 (7) 위에 올려놓고 아크 스팟 용접하는 방식으로 제작되었으며, 이 때 적용되는 수평 압축 하중은 통상 50 ∼ 200 톤 이하이다.

그러나, 중앙으로 길게 지나가는 센터실 (6) 이 존재하지 않으며, 사이드실 (1) 의 경우 단순한 'ㄷ' 자형으로서 그 사이에 크로스빔 (7) 을 조립하는 구조로 되어 있어서, 미국, 남미 등 360 톤 이상의 수평 압축 하중을 요구하는 철도 차량의 하부 프레임에는 종래의 구조로는 하중 조건을 충족시키기 어려웠다.

또한, 종래의 하부 지지틀의 경우 수평 압축 하중을 사이드실 (1) 이 모두 감당해야 하므로 종전의 크기로 제작할 경우, 하부 지지틀이 파손될 우려가 높기 때문에 큰 하중에 충분히 견디기 위해서는 사이드실 (1) 의 크기가 매우 커져야 한다. 하지만, 이 경우 재료의 두께 제약이 있고 사이드실 (1) 과 각종 크로스빔 (7) 등의 조립 구조로 볼 때 크기나 구조가 복잡해질 경우 압출에 의한 제작이 매우 어렵게 된다는 문제점이 발생한다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 수평 압축 하중이 360 톤 이상의 큰 하중을 받는 철도 차량에 사용될 수 있으며, AAR 강도 기준에 만족하면서도 경량화된 철도 차량용 하부 지지틀 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 2 개의 막대형의 사이드실 (sidesill) (1) 이 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 사이드실의 양단에 엔드실 (endsill) (5) 이 각각 고정 부착되어 이루어진 사각형 구조물의 내부에, 길이 방향으로 센터실 (centersill) (6) 이 형성되고 있고, 양쪽 사이드실 사이에 길이방향으로 일정한 폭을 두어 다수개의 크로스 빔 (cross beam) (7) 이 배치 고정되어 있는 철도 차량 하부 지지틀 구조를 제공한다.

또한 상기 하부 지지틀 구조의 크로스 빔 (7) 하부에는 크로스 빔 (7) 의 양 끝부분, 크로스 빔 (7) 의 한 끝부분과 센터실 (6) 사이, 크로스 빔 (7) 의 다른 끝부분과 센터실 (6) 사이에 각각 거셋 (gusset) (8) 이 형성되어 있다.

또한, 센터실 (6) 하부와 사이드실 (1) 사이에 기울어져 상기 거셋 (8) 을 통해 고정된 크로스 베어러 (cross bearer) (10) 가 형성되어 있다.

또한, 본 발명의 사이드실 (1) 은 이중형의 구조로서, 다단 형상을 갖는 내부 사이드실 (2) 을 포함하는 하부 지지틀 구조를 제공한다.

또한, 본 발명의 상기 센터실 (6) 의 외부면 중앙에 지면과 수직 방향으로 볼록 돌출부가 형성된 하부 지지틀 구조를 제공한다.

이하 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 하부 지지틀은 기본적으로 종래의 철도 차량 하부 지지틀 구조와 유사하다. 2 개의 사이드실 (1) 이 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 사이드실 (1) 의 양단에 엔드실 (5) 이 각각 고정 부착되어 사각형 구조물을 형성한다. 본 사각형 구조물의 내부에는 길이 방향으로 센터실 (6) 이 형성되어 양 쪽의 엔드실 (5) 과 결합되어 있다. 양쪽 사이드실 (1) 사이에는 길이방향으로 일정한 폭을 두어 다수개의 크로스빔 (7) 이 배치되어 있다. 이러한 하부 지지틀의 재질은 가벼운 스테인리스 또는 연강을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 하부 지지틀은 종래의 하부 지지틀 형상과의 차이점은 크로스 빔 (7) 하부에 크로스 빔 (7) 의 양 끝부분, 크로스 빔 (7) 의 한 끝부분과 센터실 (6) 사이, 크로스 빔 (7) 의 다른 끝부분과 센터실 (6) 사이에 각각 거셋 (8) 이 형성되어 있고, 이러한 거셋에는 크로스 베어러 (10) 가 추가로 형성된다는 점이다.

또한, 도 1 과 도 3 을 비교하여 볼 때, 하부 지지틀 중에서 수평 압축 하중을 가장 많이 받는 부분이 센터실 (6) 인데, 종래의 하부 지지틀은 중앙으로 길게 지나가는 센터실 (6) 이 형성되어 있지 않다.

또한, 사이드실 (1) 의 경우 종전의 사이드실 (1) 은 단순한 'ㄷ' 자형으로서 이 사이에 크로스 빔 (6) 을 조립하는 구조인데 반하여, 본 발명의 사이드실 (1) 은 도 7 과 같이 'ㄷ' 과 'ㄴ' 이 일체로 결합된 형상의 내부 사이드실 (2) 이 추가된 이중 사이드실을 갖는 구조이다. 본 발명의 내부 사이드실 (2) 의 상부측 'ㄷ' 자에는 크로스빔을 끼워 조립이 가능하며, 'ㄴ' 자의 하부 사이드실에는 크로스 베어러 (7) 가 결합되게 된다.

또한, 도 4 와 도 6 에서 나타난 바와 같이, 센터실 (6) 과 사이드실 (1) 을 적당한 간격으로 거셋 (8) 으로 연결하여 수평 압축 하중이 하부 지지틀에 고루 분 산시키는 크로스 베어러 (10) 이 형성되어 있다는 점이다.

이러한 구성 차이로 통해, 종래의 하부 지지틀이 수평 압축 방향의 하중을 사이드실 (1) 이 모두 감당해야 반면, 본 발명의 하부 지지틀은 도 5 에 나타난 바와 같이, 수평 압축 하중이 세 방향으로 분산된다. 즉, 본 발명의 하부 지지틀 구조는 충돌시 수평 압축 하중은 먼저 엔드실 (5) 과 드래프트실 (4) 을 지나 대차 지지틀에서 먼저 양 방향으로 분산된다. 종래의 하부 지지틀은 이 경우 사이드실 (1) 로만 전달되지만, 본 발명의 하부 지지틀은 사이드실 (1) 및 센터실 (6) 로 전달되어 그 만큼 사이드실 (1) 의 하중 부담이 감소하게 되며, 그 만큼 견딜 수 있는 하중의 크기가 크게 증가하는 효과를 발생하게 된다.

또한, 센터실 (6) 을 도 8 에 나타난 바와 같이 중앙에 볼록 돌출부를 형성하도록 한다면 하중에 대한 탄력성이 높아지는 효과를 얻게 된다.

이러한 하부 지지틀의 제작 방법은 도 6 에 자세히 나타나 있다.

먼저 크로스 빔 (7) 과 거셋 (8) 을 스팟 (spot) 용접을 통해 결합한다. 이러한 크로스 빔 (7) 밑으로 플로어 플레이트 (floor plate) (11) 을 중간에다 놓고 센터실 (6) 및 내부 사이드 실 (2) 을 형성하여 상기 플로어 플레이트를 지지하는 구조를 형성하게 된다. 마지막으로, 센터실 (6) 과 내부 사이드실 (2) 의 연결은 크로스 베어러 (10) 를 각 거셋 (8) 과 용접하여 조립함로써 본 발명의 철도 차량 하부 지지틀 구조가 완성된다.

종래의 철도 차량, 특히 전동차의 하부 지지틀 구조는 통상 50 ∼ 200 톤의 비교적 적은 수평 압축 하중을 받는 방식인데 비하여, 본 발명은 미국이나 남미 등지에 적용하는 AAR 360 톤 이상에 적합한 고강도, 경량형 하부 지지틀 구조를 제공할 수 있다.

Claims (3)

1. 2 개의 막대형의 사이드실이 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 사이드실의 양단에 엔드실이 각각 고정 부착되어 이루어진 사각형 구조물의 내부에, 길이 방향으로 센터실이 상기 양 엔드실에 부착되어 형성되고 있고, 상기 양쪽 사이드실 사이에 길이방향으로 일정한 폭을 두어 다수개의 크로스 빔이 배치 고정되어 있는 철도 차량 하부 지지틀 구조에 있어서,

   상기 크로스 빔 하부에는 상기 크로스 빔의 양 끝부분, 상기 크로스 빔의 한 끝부분과 상기 센터실 사이, 상기 크로스 빔의 다른 끝부분과 상기 센터실 사이에 각각 거셋이 형성되어 있고,

   상기 센터실 하부와 상기 사이드실 사이에 기울어져 상기 거셋을 통해 고정된 크로스 베어러가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량 하부 지지틀 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사이드실은 이중형의 구조로서, 다단 형상을 갖는 내부 사이드실을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 차량 하부 지지틀 구조.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 센터실의 외부면 중앙에 지면과 수직 방향으로 볼록 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 철도 차량 하부 지지틀 구조.

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