KR101199411B1 - Composite bogie frame with metal structure for air reservoir - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임에 관한 것으로; 두 개의 종축지지대과, 상기 종축지지대를 연결하는 횡축지지대로 이루어지는 대차프레임에 있어서, 상기 횡축지지대는, 중공부가 형성되는 금속재 튜브의 표면에 프리프레그를 적층 성형하여서 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 경량의 복합소재 대차프레임을 제작하면서도 대차프레임을 구성하는 횡축지지대를 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재와 동시에 적용하여 복합소재 단독으로 제작되는 대차프레임에 비해 두께가 얇아짐으로서 복합소재 프리프레그의 적층에 요구되는 시간과 인력을 절감할 수 있고, 횡축지지대를 구성하는 금속재 튜브가 중공부를 갖게 되어 공기저장탱크 기능을 함으로써 2차 현가장치인 공기스프링을 위한 추가 보조공기통의 설치가 불필요한 장점이 있다.The present invention relates to a composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function; In the bogie frame consisting of two longitudinal supports and a transverse support for connecting the longitudinal supports, the transverse supports are formed by laminating and forming a prepreg on the surface of the metal tube in which the hollow portion is formed.
According to the present invention, the composite material is made thinner than the balance frame produced by the composite material alone by simultaneously applying the horizontal axis support constituting the balance frame with a lightweight metal material such as aluminum and magnesium, while producing a lightweight composite material balance frame. It saves the time and manpower required for the prepreg stacking, and the metal tube constituting the transverse support has a hollow part, which functions as an air storage tank, so it is unnecessary to install an additional auxiliary air cylinder for the air suspension, which is a secondary suspension device. There is an advantage.

Description

공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임 { Composite bogie frame with metal structure for air reservoir }Composite bogie frame with metal structure for air reservoir}

본 발명은 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 철도차량의 핵심장치 중의 하나인 대차에 적용되는 대차프레임을 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들을 혼합한 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료를 함침하여 반경화시킨 프리프레그를 적용하여 제작되며 내부공간을 공기저장탱크로 활용하는 복합소재 대차프레임에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite bogie frame having a metal internal structure of an air storage tank function, and more particularly, a bogie frame applied to a bogie which is one of the core devices of a railway vehicle, comprising carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and the like. The present invention relates to a composite bogie frame fabricated by applying a prepreg, which is semi-cured by impregnating known materials such as epoxy, polyester, and phenol to mixed reinforcing fibers, and utilizing an internal space as an air storage tank.

일반적으로 철도차량의 대차프레임은 철도차량에서 스프링하중량을 제외한 차량의 모든 하중을 지지하는 부품으로 차량의 안전운행과 가장 밀접한 관련이 있는 부품이다. In general, the bogie frame of a railway vehicle is a component that supports all the loads of the vehicle except for the unloaded weight of the railway vehicle and is the most closely related to the safe operation of the vehicle.

이러한 대차프레임은 주로 지지하는 하중의 크기와 운행시 발생하는 힘의 크기에 따라 강성이 큰 철강소재를 이용하여 용접 구조의 형태로 제작되는 것이 일반적이다. Such a bogie frame is generally manufactured in the form of a welded structure using a steel material having a large rigidity according to the size of a supporting load and a force generated during operation.

그러나 이러한 금속재 대차프레임을 제작할 경우 무게는 대략 1.3 ~ 2톤으로 무겁고 견고하다. However, when the metal balance frame is manufactured, the weight is about 1.3 to 2 tons, which is heavy and robust.

물론, 이러한 기존의 대차프레임을 경량화하기 위해 섬유강화 복합소재를 대차프레임 적용하는 시도들이 있었다. 이 경우 기존 금속재 대차프레임 대비 무게를 25 ~ 50%까지 줄일 수 있다. Of course, there have been attempts to apply the fiber reinforced composite material to the balance frame in order to reduce the weight of the existing balance frame. In this case, the weight can be reduced by 25-50% compared to the existing metal balance frame.

이때, 종래 용접구조로 제작되는 기존 금속재 대차프레임은 도 1에 도시된 바와 같이 2개의 종축지지대(1)와 2개의 횡축지지대(2)로 구성되는데, 여기서 횡축지지대(2)는 원형 또는 사각형 튜브형태로 제작되어 보조공기통의 역할을 담당하고, 여기에 저장된 공기는 2차 현가장치인 공기스프링(3)에 공급되어 공기스프링이 보다 유연해지도록 하는 역할을 한다. 그러나, 이러한 종래 금속재 대차프레임의 경우 차량의 경량화 측면에서는 적합하지 않다. At this time, the conventional metal bogie frame manufactured by conventional welding structure is composed of two longitudinal support (1) and two transverse support (2), as shown in Figure 1, wherein the transverse support (2) is a circular or square tube It is manufactured in the form of a secondary air cylinder, and the air stored therein is supplied to the air suspension 3, which is a secondary suspension device, and serves to make the air spring more flexible. However, such a conventional metal bogie frame is not suitable in terms of weight reduction of the vehicle.

한편, 종래 복합소재 대차프레임을 적용한 예로 유럽공개특허 제EP0260440호가 제시된 바 있다. 상기 유럽공개특허는 첨부된 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 철도차량용 복합소재 대차프레임의 제작에 관련된 것으로, 횡축지지대(6)는 사각형 튜브형태로 제작되어 종축지지대(8)에 연결된다. On the other hand, European Patent Publication No. EP0260440 has been presented as an example of applying the conventional composite material balance frame. The European Patent Publication relates to the manufacture of the composite vehicle frame frame for a railway vehicle as shown in Figures 2 and 3 attached, the horizontal support 6 is made in the form of a rectangular tube is connected to the longitudinal support (8).

그런데, 이와 같은 구조는 복합소재 단독으로 제작되어 제작성 측면에서 불리한 구조이며, 횡축지지대(6)은 보조공기통의 역할을 담당하지 못하는 문제점이 있다. By the way, such a structure is made of a composite material alone is a disadvantage in terms of manufacturability, the horizontal support (6) has a problem that can not play the role of auxiliary air.

특히, 복합소재 단독으로 횡축지지대(6)를 제작할 경우 횡축지지대(6)에 부과되는 하중을 지탱하기 위해 여러 층의 프리프레그를 적층해야 한다. 이러한 여러 층의 적층은 제작비용 및 시간 측면에서도 바람직하지 않다.
In particular, when manufacturing the horizontal support 6 by the composite material alone, it is necessary to stack several layers of prepregs to support the load imposed on the horizontal support 6. Lamination of these multiple layers is also undesirable in terms of manufacturing cost and time.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 종축지지대 사이를 연결하는 횡축지지대를 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재와 동시에 적용하여 제작성을 향상시키고, 횡축지지대의 내부공간을 공기저장탱크로 활용할 수 있는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임을 제공하는데 있다.
Accordingly, the present invention is to solve these problems, the object of the present invention is to improve the manufacturability by simultaneously applying a horizontal support connecting the longitudinal support between a lightweight metal material such as aluminum and magnesium, and to save the internal space of the horizontal support To provide a composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function that can be used as a tank.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,

두 개의 종축지지대와, 상기 종축지지대를 연결하는 횡축지지대로 이루어지는 대차프레임에 있어서, 상기 횡축지지대는, 중공부가 형성되는 금속재 튜브의 표면에 프리프레그를 적층 성형하여서 이루어진 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임을 제공한다.In the bogie frame consisting of two longitudinal supports and a transverse support for connecting the longitudinal supports, the transverse supports are formed by laminating and forming a prepreg on the surface of the metal tube in which the hollow part is formed. It provides a composite bogie frame having a metal internal structure of.

여기서, 상기 프리프레그는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 중의 어느 하나로 이루어지는 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료를 함침하여 반경화시킨 것을 특징으로 한다.Here, the prepreg is characterized in that the reinforcing fibers made of any one of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and a mixture thereof, impregnated with a base material such as epoxy, polyester, and phenol and semi-cured.

이때, 상기 금속재 튜브는 알루미늄 및 마그네슘의 경량 금속재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.At this time, the metal tube is characterized in that made of a lightweight metal material of aluminum and magnesium.

그리고, 상기 금속재 튜브는 내부에 제1 및 제2분할판을 구비하여 3개의 공간으로 분할 형성된 것을 특징으로 한다.The metal tube may be divided into three spaces having first and second split plates therein.

이때, 상기 상기 제1 및 제2분할판은 그 사이에 공기저장탱크로 활용하기 위한 중공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the first and the second split plate is characterized in that the hollow portion for utilizing as an air storage tank is formed therebetween.

또한, 상기 중공부의 양단부에 마감판이 접합된 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the closing plate is bonded to both ends of the hollow portion.

그리고, 상기 금속재 튜브는 프리프레그를 적층 성형하기 위해 사포질 또는 샌드블라스팅을 통해 표면 처리한 것을 특징으로 한다.In addition, the metal tube is characterized in that the surface treatment through sanding or sandblasting to laminate the prepreg.

또한, 상기 금속재 튜브의 표면에 프리프레그를 적층하고 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 중의 어느 하나로 이루어지는 강화섬유를 필라멘트기법으로 와인딩한 것을 특징으로 한다.In addition, the prepreg is laminated on the surface of the metal tube, characterized in that the reinforcing fibers made of any one of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and a mixture thereof and wound by the filament method.

그리고, 상기 횡축지지대는 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 한다.And, the transverse support is characterized in that the cross section is circular or polygonal.

아울러, 상기 횡축지지대는 내부에 저장된 공기를 공기스프링에 공급하기 위한 파이프 형상의 공기배관을 설치하기 위한 홀이 가공되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the horizontal axis support is characterized in that the hole for installing the pipe-shaped air piping for supplying the air stored in the air spring is characterized in that the processing.

본 발명에 따르면, 경량의 복합소재 대차프레임을 제작하면서도 대차프레임을 구성하는 횡축지지대를 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재와 동시에 적용하여 복합소재 단독으로 제작되는 대차프레임에 비해 두께가 얇아짐으로서 복합소재 프리프레그의 적층에 요구되는 시간과 인력을 절감할 수 있는 장점이 있다. According to the present invention, the composite material is made thinner than the balance frame produced by the composite material alone by simultaneously applying the horizontal axis support constituting the balance frame with a lightweight metal material such as aluminum and magnesium, while producing a lightweight composite material balance frame. There is an advantage that can save the time and manpower required for stacking the prepreg.

또한, 본 발명에 의하면 횡축지지대를 구성하는 금속재 튜브가 중공부를 갖게 되어 공기저장탱크 기능을 함으로써 2차 현가장치인 공기스프링을 위한 추가 보조공기통의 설치가 불필요한 장점도 있다.
In addition, according to the present invention, the metal tube constituting the transverse support has a hollow portion, which functions as an air storage tank, thereby eliminating the need for installing an additional auxiliary air cylinder for the air suspension, which is a secondary suspension device.

도 1은 종래 금속재 대차프레임의 일예를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래 복합소재로 이루어지는 대차프레임의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 횡축지지대를 구성하는 금속재 튜브를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 횡축지지대를 구성하는 금속재 튜브의 양단을 마감판으로 마감한 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 횡축지지대를 핸드레업 기법으로 제작하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에서 제작된 횡축지지대에 강화섬유를 필라멘트기법으로 와인딩하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 도 8에서 제작된 횡축지지대에 홀을 가공한 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 대차프레임에 공기스프프링을 설치한 예를 도시한 도면이다.1 is a view showing an example of a conventional metal bogie frame.
2 and 3 are views showing an example of a bogie frame made of a conventional composite material.
Figure 4 is a view showing a composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function according to the present invention.
5 is a view showing a metal tube constituting the horizontal support of the present invention.
6 is a view showing a state in which both ends of the metal tube constituting the horizontal axis support of the present invention closed with a closing plate.
Figure 7 is a view showing for explaining the process of manufacturing the horizontal axis support of the present invention by a hand-up technique.
FIG. 8 is a view illustrating a process of winding the reinforcing fiber in the filament technique on the horizontal support prepared in FIG. 7.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a state in which a hole is processed in the horizontal support produced in FIG. 8.
10 is a view showing an example in which an air spring is installed in the bogie frame of the present invention.

본 발명에 따른 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.With reference to the accompanying drawings, the composite frame having a metal internal structure of the air storage tank function according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.

도 4는 본 발명에 따른 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 횡축지지대를 구성하는 금속재 튜브를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 횡축지지대를 구성하는 금속재 튜브의 양단을 마감판으로 마감한 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 횡축지지대를 핸드레업 기법으로 제작하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 8은 도 7에서 제작된 횡축지지대에 강화섬유를 필라멘트기법으로 와인딩하는 과정을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 9는 도 8에서 제작된 횡축지지대에 홀을 가공한 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 대차프레임에 공기스프프링을 설치한 예를 도시한 도면이다.
Figure 4 is a view showing a composite bogie frame having a metal inner structure of the air storage tank function according to the present invention, Figure 5 is a view showing a metal tube constituting the horizontal axis support of the present invention, Figure 6 FIG. 7 is a view illustrating a state in which both ends of the metal tube constituting the transverse support of the present invention are finished with a closing plate, and FIG. 7 is a view illustrating a process of manufacturing the transverse support of the present invention by a hand-up technique, and FIG. 8 is a view illustrating a process of winding the reinforcing fiber in the filament method to the horizontal support produced in Figure 7, Figure 9 is a cross-sectional view showing a state in which a hole is processed in the horizontal support produced in Figure 8, 10 is a view showing an example in which an air spring is installed in the bogie frame of the present invention.

도 4에 의하면, 본 발명에 따른 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임(100)은 두 개의 종축지지대(side frame)(110)와, 상기 종축지지대(110)를 연결하는 1개 이상의 횡축지지대(cross beam)(120)로 구성된다.According to Figure 4, the composite bogie frame 100 having a metal internal structure of the air storage tank function according to the present invention is two longitudinal frame (side frame) (110) and the longitudinal support (110) connecting the It is composed of more than one cross beam (120).

이때, 복합소재 대차프레임(100)은 섬유강화 복합소재로 제조된다.At this time, the composite material balance frame 100 is made of fiber-reinforced composite material.

특히, 상기 횡축지지대(120)는 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재와 복합소재를 동시에 적용하여 제작성을 향상시키며, 공기탱크의 역할을 수행하도록 한다.
In particular, the horizontal support 120 is applied to a light metal and composite materials such as aluminum and magnesium at the same time to improve the manufacturability, and to serve as an air tank.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4에 의하면, 본 발명에 따른 복합소재 대차프레임(100)은 두 개의 종축지지대(110)와, 상기 종축지지대(110)를 연결하는 1개 이상의 횡축지지대(120)로 구성되는데, 공기저장탱크 기능을 갖도록 하기 위해 횡축지지대(120)를 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재와 강화섬유를 동시에 적용하며, 제작성을 향상시킨다.According to Figure 4, the composite material bogie frame 100 according to the present invention is composed of two longitudinal support 110, and one or more horizontal support 120 connecting the longitudinal support 110, the air storage tank In order to have a function, the horizontal support 120 is applied simultaneously with a lightweight metal material such as aluminum and magnesium and reinforcing fibers, and improves manufacturability.

이와 같은 본 발명의 복합소재 대차프레임(100)은 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료에 함침된 프리프레그(prepreg)를 이용하여 제작된다. Such composite bogie frame 100 of the present invention uses a prepreg impregnated with a base material such as epoxy, polyester, and phenol in reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and mixtures thereof. Is produced.

또한, 상기 복합소재 대차프레임(100)을 구성하는 종축지지대(110) 내부에는 하중을 지지하고 공간을 메우기 위한 채움재(112)가 삽입되어 있다. In addition, a filler 112 is inserted into the longitudinal support 110 constituting the composite material frame 100 to support the load and fill the space.

이때, 상기 채움재(112)는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료를 함침한 프리프레그(prepreg)를 적층하여 제작하거나 알루미늄이나 강재 등의 금속재를 이용하여 제작할 수 있다.
In this case, the filler 112 is produced by laminating prepregs impregnated with a base material such as epoxy, polyester, and phenol on reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and a mixture thereof. It can manufacture using metal materials, such as steel.

한편, 도 5는 본 발명의 횡축지지대(120)를 제조하는데 사용하는 금속재 튜브(121)를 도시한 도면이다. 이에 의하면, 금속재 튜브(121)는 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 경량 금속재로 이루어져 횡축지지대(120)의 내부에 구비되어 공기저장탱크로 활용된다. On the other hand, Figure 5 is a view showing a metal tube 121 used to manufacture the horizontal support 120 of the present invention. According to this, the metal tube 121 is made of a lightweight metal such as aluminum or magnesium is provided in the horizontal axis support 120 is utilized as an air storage tank.

이와같은 경량 금속재로 이루어지는 금속재 튜브(121)는 내부에 제1 및 제2분할판(122,123)을 구비하여 3개의 공간으로 분할된다.The metal tube 121 made of such a lightweight metal material is divided into three spaces having first and second partition plates 122 and 123 therein.

이때, 상기 제1분할판(122)의 아래공간(122a)과 제1분할판(123)의 윗공간(123a)의 공간은 횡축지지대(120)에 설치되는 제동장치 브라켓(미도시됨)을 설치하기 위한 볼트 홀이 가공되는 부분이며, 상기 제1 및 제2분할판(122,123) 사이의 가운데 공간은 공기저장탱크로 활용하기 위한 중공부(124)이다.At this time, the space of the lower space 122a of the first partition plate 122 and the upper space 123a of the first partition plate 123 may include a braking device bracket (not shown) installed on the horizontal axis support 120. A bolt hole for installation is a portion to be processed, and the center space between the first and second partition plates 122 and 123 is a hollow portion 124 for utilizing as an air storage tank.

이와 같은 금속재 튜브(121)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2분할판(122,123) 사이의 가운데 공간인 중공부(124)의 양단 기밀을 유지하기 위해 금속재 튜브(121)의 양단에 마감판(125)로 접합하여 공기저장탱크로 활용할 수 있게 된다.
As shown in FIG. 6, the metal tube 121 is provided at both ends of the metal tube 121 to maintain airtightness at both ends of the hollow portion 124, which is a center space between the first and second split plates 122 and 123. By bonding to the closing plate 125 to be used as an air storage tank.

한편, 도 6에 도시한 마감판(125)으로 양단이 마감처리된 금속재 튜브(121)는 도 7에 도시된 바와 같이 핸드레업(hand layup) 기법을 이용해 금속재 튜브(121)의 표면에 복합소재층을 형성함으로써 횡축지지대(120)를 제작한다. On the other hand, the metal tube 121 is finished both ends with the finishing plate 125 shown in Figure 6 is a composite material on the surface of the metal tube 121 using a hand layup (shown in Figure 7) The horizontal axis support 120 is manufactured by forming a layer.

즉, 횡축지지대(120)를 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재로 이루어진 금속재 튜브(121)에 복합소재를 적용하여 제작함으로써 제작성을 향상시키고, 횡축지지대(120)의 내부공간을 공기저장탱크로 활용하기 위한 횡축지지대(120)를 핸드레업 기법으로 제작한다. That is, the horizontal support 120 is manufactured by applying a composite material to the metal tube 121 made of a light metal such as aluminum and magnesium to improve the manufacturability, and utilize the internal space of the horizontal support 120 as an air storage tank. To produce the horizontal support 120 to the hand-up technique.

이때, 양끝이 마감판(125)에 의해 밀폐된 알루미늄 및 마그네슘인 경량 금속재로 제작된 금속재 튜브(121)는 그 표면에 복합소재층과의 접착성을 향상시키기 위해 사포질, 샌드블라스팅(sand blasting) 등을 통해 적절하게 표면처리를 한다. At this time, both ends of the metal tube 121 made of a light metal material of aluminum and magnesium sealed by the closing plate 125 is sanded, sand blasting (sand blasting) to improve the adhesion with the composite layer on the surface Surface treatment is appropriately performed.

이와 같이 표면처리가 완료된 경량 금속재 튜브(121) 표면에 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등의 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료를 함침하여 반경화시킨 프리프레그(127a)를 원하는 두께만큼 적층 성형함으로써 제1복합소재층(127)을 형성한다.
Prepreg semi-impregnated by impregnating a base material such as epoxy, polyester, and phenol into the reinforcing fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and a mixture thereof on the surface of the lightweight metal tube 121 having the surface treatment ( The first composite material layer 127 is formed by laminating 127a) to a desired thickness.

상기 도 7의 핸드레업(hand layup) 기법을 이용해 제작된 횡축지지대(120)는 도 8에 도시된 바와 같은 와인딩 장치(200)를 이용해 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등으로 이루어지는 강화섬유를 필라멘트기법으로 와인딩한다. The horizontal support 120 manufactured using the hand layup technique of FIG. 7 is made of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, and a mixture thereof using the winding device 200 as shown in FIG. 8. The reinforcing fibers are wound by the filament technique.

이 경우 양단이 밀폐된 경량 금속재질로 이루어지는 금속재 튜브(121)는 단면이 사각형상뿐만 아니라 도 9에 도시된 바와 같이 원형인 것도 가능하다. 물론, 사각을 포함하는 다각형상도 가능하다.In this case, the metal tube 121 made of a light-weight metal material whose both ends are sealed may have a circular cross section as well as a quadrangular shape. Of course, a polygonal shape including a square is also possible.

이와 같이 제작된 원형 또는 사각형으로 이루어지며 프리프레그(127a)를 원하는 두께만큼 적층한 금속재 튜브(121) 표면에 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 등으로 이루어지는 강화섬유(128a)를 피딩(201)하여 와인딩 장치의 수지베스(202)를 통과시켜 금속재 튜브(121)를 회전시키면서 금속재 튜브(121) 표면에 감아줌으로써 제2복합소재층(128)을 형성하게 된다. A reinforcing fiber 128a made of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, a mixture thereof, and the like, is formed on the surface of the metal tube 121 having a circular or rectangular shape formed in this manner and laminated the prepreg 127a by a desired thickness. The second composite material layer 128 is formed by passing the resin bath 202 of the winding device and winding the metal tube 121 on the surface of the metal tube 121 while rotating the metal tube 121.

이 과정에서 금속재 튜브(121) 표면에 골고루 제2복합소재층(128)을 형성하기 위해 강화섬유 다발이 감긴 케리어(203)는 일정한 트랙(204)을 따라 움직이게 된다. In this process, the carrier 203 wound around the reinforcing fiber bundle 203 moves along a predetermined track 204 to form the second composite material layer 128 evenly on the surface of the metal tube 121.

또한, 상기 금속재 튜브(121)는 모터(205)에 의해 회전하게 된다. In addition, the metal tube 121 is rotated by the motor 205.

이와 같이 금속재 튜브(121) 표면에 제1 및 제2복합소재층(127,128)을 형성한 횡축지지대(120)의 단면 구조는 도 9에 도시된 바와 같다.As described above, the cross-sectional structure of the horizontal supporters 120 in which the first and second composite material layers 127 and 128 are formed on the surface of the metal tube 121 is illustrated in FIG. 9.

이때 상기 횡축지지대(120)는 원형 또는 사각형 등의 다양한 단면 구조를 가질 수 있는 것으로, 도 7와 도 8의 과정을 거쳐 제작된 복합소재와 경량 금속재와 동시에 적용된 횡축지지대(120)의 단면을 가짐을 알 수 있다.In this case, the horizontal support 120 may have various cross-sectional structures, such as a circle or a square, and has a cross section of the horizontal support 120 applied simultaneously with the composite material and the light metal material produced through the process of FIGS. 7 and 8. It can be seen.

그리고, 상기 횡축지지대(120)는 내부에 저장된 공기를 도 10에 도시된 공기스프링(130)에 공급하기 위한 파이프 형상의 공기배관(131)을 설치하기 위한 홀(129)이 가공된다. In addition, the horizontal support 120 is a hole 129 for installing a pipe-shaped air pipe 131 for supplying the air stored in the air spring 130 shown in Figure 10 is processed.

따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에서 구현하고자 하는 횡축지지대(120)를 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량 금속재로 이루어지는 금속재 튜브(121)의 내부공간을 공기저장탱크로 활용하기 위해 가공된 홀(129)에 공기배관(131)의 일단부를 연결하고, 상기 공기배관(131)의 타단부를 상기 제작된 복합소재 대차프레임(100)에 설치되는 공기스프링(130)에 연결하여 줌으로써 횡축지지대(120)가 공기스프링(130)의 내부로 공기를 투입하는 공기저장탱크의 기능도 하게 된다.
Therefore, as illustrated in FIG. 10, the hole processed to utilize the internal space of the metal tube 121 made of a light metal such as aluminum and magnesium as the horizontal support 120 to be implemented in the present invention is used as an air storage tank ( 129 is connected to one end of the air pipe 131, by connecting the other end of the air pipe 131 to the air spring 130 is installed in the composite bogie frame 100 produced by the horizontal axis support 120 ) Will also function as an air storage tank to inject air into the air spring 130.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 대차프레임 110: 종축지지대
112: 채움재 120: 횡축지지대
121: 금속재 튜브 122: 제1분할판
123: 제2분할판 124: 중공부
125: 마감판 127a: 프리프레그
128a: 강화섬유 200: 와인딩 장치100: bogie frame 110: longitudinal support
112: filler 120: horizontal support
121: metal tube 122: first split plate
123: second partition plate 124: hollow part
125: finish plate 127a: prepreg
128a: reinforcing fiber 200: winding device

Claims (10)

두 개의 종축지지대와, 상기 종축지지대를 연결하는 횡축지지대로 이루어지는 대차프레임에 있어서,
상기 횡축지지대는, 중공부가 형성되는 금속재 튜브의 표면에 프리프레그를 적층 성형하여서 이루어지되,
상기 금속재 튜브는 내부에 제1 및 제2분할판을 구비하여 3개의 공간으로 분할 형성된 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
In the bogie frame consisting of two longitudinal support and a horizontal support for connecting the longitudinal support,
The horizontal axis support is made by laminating a prepreg on the surface of the metal tube in which the hollow portion is formed,
The metal tube is a composite bogie frame having an internal structure of the metal material of the air storage tank function, characterized in that formed in the three spaces having a first and second partition plate therein.
제 1항에 있어서,
상기 프리프레그는 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 중의 어느 하나로 이루어지는 강화섬유에 에폭시, 폴리에스터 및 페놀 등의 기지재료를 함침하여 반경화시킨 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
The prepreg inside the metal material of the air storage tank function, characterized in that the reinforcing fiber made of any one of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and a mixture thereof, impregnated with a base material such as epoxy, polyester and phenol, and semi-cured. Composite bogie frame with structure.
제 1항에 있어서,
상기 금속재 튜브는 알루미늄 및 마그네슘의 경량 금속재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
The metal tube is a composite bogie frame having a metal inner structure of the air storage tank function, characterized in that made of a lightweight metal of aluminum and magnesium.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제1 및 제2분할판은 그 사이에 공기저장탱크로 활용하기 위한 중공부가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
The first and second split plates are composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function, characterized in that the hollow portion is formed between the air storage tank therebetween.
제 1항에 있어서,
상기 중공부의 양단부에 마감판이 접합된 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
Composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function, characterized in that the closing plate is bonded to both ends of the hollow portion.
제 1항에 있어서,
상기 금속재 튜브는 프리프레그를 적층 성형하기 위해 사포질 또는 샌드블라스팅을 통해 표면 처리한 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
The metal tube is a composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank, characterized in that the surface treatment through sanding or sandblasting to laminate the prepreg.
제 1항에 있어서,
상기 금속재 튜브의 표면에 프리프레그를 적층하고 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유 및 이들의 혼합재 중의 어느 하나로 이루어지는 강화섬유를 필라멘트기법으로 와인딩한 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
The prepreg laminated on the surface of the metal tube and the composite structure having a metal internal structure of the air storage tank function, characterized in that the reinforcing fiber made of any one of carbon fiber, glass fiber, aramid fiber and a mixture thereof is wound by a filament technique Material bogie frame.
제 1항에 있어서,
상기 횡축지지대는 단면이 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.
The method of claim 1,
The horizontal axis support is a composite bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function, characterized in that the cross-section is circular or polygonal.
제 1항에 있어서,
상기 횡축지지대는 내부에 저장된 공기를 공기스프링에 공급하기 위한 파이프 형상의 공기배관을 설치하기 위한 홀이 가공되는 것을 특징으로 하는 공기저장탱크 기능의 금속재 내부구조를 갖는 복합소재 대차프레임.The method of claim 1,
The horizontal shaft support is a composite material bogie frame having a metal internal structure of the air storage tank function characterized in that the hole for installing the pipe-shaped air pipe for supplying the air stored in the air spring is processed.
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