KR101402770B1

KR101402770B1 - 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조

Info

Publication number: KR101402770B1
Application number: KR1020120127926A
Authority: KR
Inventors: 서승일; 나희승; 문형석; 박정준
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2014-06-03
Also published as: KR20140060942A

Abstract

본 발명은 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 주행 중에 대차와 차체 사이에 발생하는 진동 및 충격을 안정적으로 완충시켜, 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라, 차륜에 가해지는 충격을 줄여주어 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있는 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차체의 하부에 구비되는 제1지지프레임과, 대차의 상부에 구비되는 제2지지프레임과, 상기 제1지지프레임과 제2지지프레임 사이에 설치되는 제1완충부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조{shock absorption strutcure for body of railway vehicle}

본 발명은 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철도차량의 주행 중에 대차와 차체 사이에 발생하는 진동 및 충격을 안정적으로 완충시켜, 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라, 차륜에 가해지는 충격을 줄여주어 장시간 주행하더라도 안정적으로 주행할 수 있는 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량에 적용되는 대차의 경우, 차체의 중량을 지지함과 동시에 각 차륜에 차체의 중량이 고르게 분포되도록 하고, 상기 차체에 대하여 자유롭게 방향을 전환하여 철도차량의 주행을 원활하게 하는 장치이다.

이러한 철도차량용 대차는 도 1에 도시된 바와 같이, 차륜(12)과 차축(미도시)으로 이루어진 윤축과 상기 차축 양단의 저어널부를 지지함과 동시에 회전 가능하도록 베어링(미도시)이 내장된 액슬박스(11)와 상기 액슬박스(11)의 상단에 안착 고정되는 사이드 프레임(14)과 상기 사이드 프레임(14)과 액슬박스(11) 사이에 설치되어 차륜(12)으로부터 전달된 진동을 1차적으로 감쇄하는 1차 현수장치(13)와 상기 사이드 프레임(14)의 상단 중앙부에 설치됨과 동시에, 그 상단에 차체가 연결 고정되어 차체로 전달되는 진동을 2차적으로 감쇄하는 2차 현수장치(15)로 구성되어 있다.

이 때, 상기 1차 현수장치(13)로는 코일 스프링, 쉐브론 스프링, 고무 스프링 등이 사용되고 있으며, 상기 2차 현수장치(15)로는 에어 스프링, 코일 스프링 등이 사용되고 있다.

이와 같이 구성된 종래 철도차량용 대차(10)에 있어, 철도차량(C)의 주행에 따른 진동이 대차(10)에 작용하게 되면, 사이드 프레임(14)과 차축의 양단 사이 즉, 각 차륜(12)의 양 단부와 액슬박스(11) 양측에 설치된 1차 현수장치(13)인 코일 스프링의 탄성력에 의해 차륜(12)으로부터 전달된 진동이 1차적으로 감쇄되게 되고, 상기와 같이 1차 현수장치(13)인 코일스프링을 통해 1차적으로 감쇄된 진동은 상기 사이드 프레임(14)을 거쳐 2차 현수장치(15)인 에어 스프링 상단에 고정된 차체로 전달되게 되는데, 이 때 사이드 프레임(14) 및 2차 현수장치(15)를 거쳐 차체로 전달되는 진동의 경우, 상기 사이드프레임(14)과 차체 사이에 설치된 2차 현수장치(15)인 에어 스프링의 에어쿠션작용에 의해 2차적으로 감쇄되게 되는 등, 철도차량(C)의 주행시 차륜(12)으로부터 사이드 프레임(14)을 거쳐 차체로 전달되는 진동을 감쇄시켜 승객의 안락한 승차감을 제공하였다.

그러나, 상기와 같이 철도차량(C)의 주행에 따른 진동을 감쇄시키기 위한 현수기능이 각 차륜(12)측에 설치된 1차 현수장치(13)와 상기 사이드 프레임(14)과 차체 사이에 설치된 2차 현수장치(15) 등 2차의 현수기능으로만 이루어져 있기 때문에, 철도차량(C)의 주행시 차륜(12)으로부터 차체로 전달되는 진동을 완전히 감쇄시키지 못하고 잔량의 진동이 차체로 전달되면서 이로 인한 차체의 흔들림을 통해 승객의 승차감이 크게 저하되게 되는 커다란 문제점이 있었다.

또한, 상기 차체의 경우 에어 스프링을 2차적 진동 감쇄장치로 하여 상기 사이드 프레임(14) 양측에 설치된 2차 현수장치(15) 상단에 고정되어 있기 때문에, 철도차량(C)의 주행시 차륜(12)으로부터 사이드 프레임(14)을 거쳐 2차 현수장치(15)인 에어 스프링으로 진동이 전달됨과 아울러, 상하 유동에 따른 차체의 하중이 상기 에어 스프링에 전달될 경우, 상기 에어스프링에 차륜(12)으로부터 전달된 진동과 차체의 하중이 집중되면서 에어 스프링이 손상되게 되는 문제점과 함께, 상기 손상된 에어 스프링으로 인해 대형사고로까지 이어지게 되는 문제점도 있다.

그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 한국등록특허 제10-0614610호에 기재된 기술이 개발되었는데, 그 기술적 특징은 철도차량용 대차(100)에 있어서, 사이드 프레임(114)의 중앙부를 분할시켜 상기 분할된 전부 프레임(114a)과 후부 프레임(114b)의 슬라이딩 작용을 통해 대차 전후방향의 진동을 감쇄시키도록 구성되되, 상기 전부 프레임(114a)과 후부 프레임(114b)의 일측에는 프레임 삽입홀(115a) 내에서 프레임 삽입돌기(115b)의 슬라이딩 작용이 원활하도록 가이드 역할과 함께, 상기 프레임 삽입홀(115a)로부터 프레임 삽입돌기(115b)의 이탈을 방지하기 위한 가이드수단(130)이 더 구비되며, 상기 전부 프레임(114a)과 후부 프레임(114b)의 슬라이딩 작용이 이루어지도록 전부 프레임(114a)의 일단엔 프레임 삽입홀(115a)이 형성되고, 후부 프레임(114b)의 일단엔 프레임 삽입돌기(115b)가 형성된 것을 특징으로 한다.

그런데, 한국등록특허 제10-0614610호에 기재된 기술은 철도차량용 대차에 1,2,3차 현수장치를 각각 설치하여, 철도차량의 주행시 차륜으로부터 사이드 프레임을 거쳐 차체에까지 전달되는 진동을 3차의 현수기능을 통해 해소하도록 하여 진동을 줄여주는 장점은 있으나, 이는 대차에만 현수장치를 구비함으로써, 차체와 대차 사이에 발생하는 진동을 저감시키기에는 부족하여, 대륙철도와 같이 장거리를 운행하는 철도차량의 경우, 차륜에 전달되는 이러한 진동이 누적되게 되면, 차륜의 마모가 심하게 되어 그에 따른 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부에 승객을 수용할 수 있는 차체의 하부에 제1지지프레임을 구비하고, 현가장치가 구비되는 대차의 상부에 제2지지프레임을 구비하여, 제1지지프레임과 제2지지프레임 사이에 일정 간격으로 제1탄성부재를 구비함으로써, 철도 차량의 주행중에 대차와 차체 사이에 발생하는 진동을 안정적으로 감쇠시켜, 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라, 차륜에 가해지는 충격을 줄여줄 수 있는 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 대차의 하부에 구비되는 제1지지프레임의 전,후단 양측에 상부로 절곡되도록 제1연장부재를 형성하고, 상기 제2지지프레임의 전,후단 양측에 상기 제1연장부재에 대응되도록 제2연장부재를 형성하여, 제1연장부재와 제2연장부재 사이에 제2 탄성부재를 형성함으로써, 철도차량이 주행 중에 대차와 차체 사이에 발생하는 전후방향의 진동을 안정적으로 감쇠시켜줌으로써, 승차감과 차륜에 가해지는 충격을 줄여줄 수 있는 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;

차체의 하부에 구비되는 제1지지프레임과, 대차의 상부에 구비되는 제2지지프레임과, 상기 제1지지프레임과 제2지지프레임 사이에 설치되는 제1완충부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1지지프레임의 전후단 양측에는 제1연장부재가 상부로 절곡형성되되, 차체의 전면 및 후면의 양측에 접하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2지지프레임의 전후단 양측에는 상기 제1연장부재에 대응되도록 제2연장부재가 상부로 절곡형성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1연장부재와 제2연장부재 사이에는 제2완충부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 내부에 승객을 수용할 수 있는 차체의 하부에 제1지지프레임을 구비하고, 현가장치가 구비되는 대차의 상부에 제2지지프레임을 구비하여, 제1지지프레임과 제2지지프레임 사이에 일정 간격으로 제1탄성부재를 구비함으로써, 철도 차량의 주행중에 대차와 차체 사이에 발생하는 진동을 안정적으로 감쇠시켜, 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라, 차륜에 가해지는 충격을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 대차의 하부에 구비되는 제1지지프레임의 전,후단 양측에 상부로 절곡되도록 제1연장부재를 형성하고, 상기 제2지지프레임의 전,후단 양측에 상기 제1연장부재에 대응되도록 제2연장부재를 형성하여, 제1연장부재와 제2연장부재 사이에 제2 탄성부재를 형성함으로써, 철도차량이 주행 중에 대차와 차체 사이에 발생하는 전후방향의 진동을 안정적으로 감쇠시켜줌으로써, 승차감과 차륜에 가해지는 충격을 줄여줄 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 철도차량용 대차의 측면도이다.
도 2는 종래의 개선된 철도차량용 대차의 측면도이다.
도 3은 도 2의 철도차량용 대차의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조의 분리 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조의 개념도이다.
도 6은 도 5의 분리 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다.

도 4는 본 발명에 따른 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조의 개념도이고, 도 6은 도 5의 분리 사시도이다.

본 발명은 철도차량을 구성하는 대차와 차체 사이에 발생하는 진동 및 충격을 줄여주기 위한 대륙철도차량용 차체의 충격흡수 구조에 관한 것으로 도 4에 도시된 바와 같이 그 구성은 차륜이 설치되는 대차(300)와 상기 대차(300)의 상부에 구비되는 제2지지프레임(310)과 내부에 승객이 수용되는 차체(200)와 상기 차체(200)의 하부에 구비되는 제1지지프레임(210)과 상기 제1지지프레임(210)과 제2지지프레임(310) 사이에 설치되는 제1완충부재(410)로 이루어진다.

여기서, 상기 제1지지프레임(210)은 상기 차체(200)의 하면에 설치되되, 차체(200)의 하면과 동일한 크기로 형성되어, 안정적으로 차체(200)를 지지하게 되고, 상기 제2지지프레임(310)은 차체(200)의 전부와 후부에 위치하는 한쌍의 대차(300)의 상부에 제1지지프레임(210)의 크기와 동일한 크기로 설치되며, 상기 제1지지프레임(210)과 제2지지프레임(310) 사이에 설치되는 제1완충부재(410)는 전체적으로 일정한 간격으로 설치되게 된다.

그래서, 철도 차량이 주행할 경우 대차(300)와 차체(200) 간에 발생하는 진동 및 충격, 그에 따른 소음을 저감시켜 주게 되어, 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라, 대차(300)와 차체(200) 사이에 발생하는 진동 및 충격을 제1완충부재(410)에서 흡수함으로써 대차(300)의 현수장치에서 흡수하여 감쇄된 진동이 더 감쇄되도록 하여 철도차량이 장거리 주행시에 보다 안정적으로 주행할 수 있게 된다.

즉, 종래에는 대차(300)와 차체(200) 사이에 에어스프링과 같은 완충장치가 구비되어 대차(300)와 차체(200) 사이에서만 진동 및 충격을 저감시켜 주었으나, 대차(300)는 차체(200)의 양측 단부에 위치하기 때문에, 차체(200) 전체의 진동 및 충격이 양측 단부로 집중전달되기 때문에 차체(200) 중심부에서 발생하는 진동 등 차체(200) 전체 진동의 안정적인 해소가 어려웠는데, 본 발명에서는 전후 단부에 구비되는 대차(300)의 상부에 판형상의 제2지지프레임(310)을 구비하고, 차체(200)의 하면에 동일한 크기의 제1지지프레임(210)을 구비하여, 제1지지프레임(210)과 제2지지프레임(310) 사이에 일정간격으로 제1완충부재(410)를 설치함으로써, 차체(200)에서 발생하는 진동과 충격을 제2지지프레임(310)과 제1지지프레임(210) 사이에 고르게 위치하는 제1완충부재(410)에서 해소하게 되므로, 보다 완전하게 진동과 충격을 해소할 수 있게 된다.

여기서, 상기 제1지지프레임(210)과 제2지지프레임(310) 사이에 구비되는 제1완충부재(410)는 통상적인 스프링과 쇽업소버를 사용할 수도 있고, 공지된 다른 완충수단을 사용하여 제1지지프레임(210)과 제2지지프레임(310) 사이의 진동 및 충격을 저감시킬 수도 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시 예로 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 차륜이 구비되는 대차(300)의 상부에 제2지지프레임(310)을 구비하고, 승객이 수용되는 차체(200)의 하면에 제1지지프레임(210)을 구비하며, 상기 제1지지프레임(210)과 제2지지프레임(310) 사이에는 일정간격으로 제1완충부재(410)를 설치하여, 철도 차량이 주행시에 대차(300)와 차체(200) 사이에 발생하는 진동, 충격, 소음을 저감시키게 된다.

여기서, 상기 제1지지프레임(210)의 전후단 양측에는 제1연장부재(220)가 형성되는데, 상기 제1연장부재(220)는 상기 제1지지프레임(210)과 수직이 되도록 상부로 절곡 형성되며, 제1연장부재(220)의 내측면은 차체(200)의 전면 및 후면 양측에 접하도록 설치되게 된다.

그래서, 상기 차체(200)의 전면과 후면에 형성되는 연결통로(230)를 밀폐하지 않도록 하여 각 차체(200)를 연결할 때, 승객들이 상기 연결통로(230)을 통하여 각 차체(200)를 용이하게 이동할 수 있게 된다.

그리고, 상기 대차(300)의 상부에 구비되는 제2지지프레임(310)의 전후단 양측에는 제2연장부재(320)가 각각 형성되는데, 상기 제2연장부재(320)는 상기 제1연장부재(220)에 대응되도록 제2지지프레임(310)과 수직하도록 상부로 절곡 형성되게 된다.

이때, 상기 제2지지프레임(310)의 크기는 제1지지프레임의 크기보다 크게 형성되어, 제1연장부재(220)와 제2연장부재(320) 사이에 이격공간을 형성하게 되고, 상기 제1연장부재(220)와 제2연장부재(320) 사이에 형성되는 이격공간에는 제2완충부재(420)가 설치된다.

그래서, 철도차량이 주행할 때, 대차(300)와 차체(200) 사이에 발생하는 진동 및 충격은 상하 방향뿐만 아니라 전후 방향으로 흔들리는 진동도 발생하게 되는데, 상기 제2완충부재(420)에 의해 차체(200)가 전후방향으로 진동하는 것을 안정적으로 감쇠시켜주어 승차감을 좋게 할 뿐만 아니라, 대차(300)에 구비된 차륜에 전달되는 충격을 줄여주어, 장거리 운행을 하더라도 보다 안정적으로 주행할 수 있게 한다.

한편, 나머지 구성들은 전술한 구성들과 동일하므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

200 : 차체 210 : 제1지지프레임
220 : 제1연장부재 230 : 연결통로
300 : 대차
310 : 제2지지프레임 320 : 제2연장부
410 : 제1완충부재 420 : 제2완충부재

Claims

차체의 하부에 구비되는 제1지지프레임과,
대차의 상부에 구비되는 제2지지프레임과,
상기 제1지지프레임과 제2지지프레임 사이에 설치되는 제1완충부재로 이루어지고,
상기 제1지지프레임의 전후단 양측에는 제1연장부재가 상부로 절곡형성되되,
차체의 전면 및 후면의 양측에 접하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 차체의 충격 흡수 구조.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2지지프레임의 전후단 양측에는 상기 제1연장부재에 대응되도록 제2연장부재가 상부로 절곡형성되는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 차체의 충격 흡수 구조.
제3항에 있어서,
상기 제1연장부재와 제2연장부재 사이에는 제2완충부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 대륙철도차량용 차체의 충격 흡수 구조.