가이드 휠 조립체

가이드 휠 조립체{GUIDE WHEEL ASSEMBLY}

레일 안내식 차량은 전형적으로, 하나 혹은 그 이상의 가이드 프레임을 구비하며, 이는 차량을 조향시키기 위한 가이드 레일에 상호 작용하거나 또는 따라가도록(follow) 되어 있다. 전형적인 종래 기술의 레일 안내식 차량은 승객 운송차(people movers), 경량레일 차량 및 버스와 같은 육상차량들을 포함한다. 이러한 차량의 가이드 프레임에 장착되는 다수의 가이드 휠들은 차량과 가이드 레일사이에서 물리적인 연결매체(interface)를 제공한다.

일반적으로, 종래의 가이드 휠들은 베어링에 의해서 회전부에 연결되어지는 고정부를 포함한다. 상기 고정부는 차량의 가이드 프레임에 일반적으로 고정된다. 상기 베어링은 회전부를 고정부에 고정시키고, 수직방향에서 상기 회전부를 지지한다. 종래의 가이드 휠들은 베어링의 파손시에 상기 회전부가 고정부로부터 분리되고 철길로 떨어지거나 또는 차량이 이동하는 레일 베드상에 낙하하는 문제점을 갖는다. 이와 같은 부품 조각(debris)은 뒤이은 차량에 매우 위험한 것이며, 특히 후속 철도 차량의 탈선(derailment)을 잠재적으로 일으킬 수 있는 것이다. 그리고, 이러한방식으로 하나 혹은 그 이상의 가이드 휠의 손실은 차량의 안내기능의 상실을 의미하기도 하며, 이는 해당 차량의 탈선을 초래하거나, 승객들에게 부상을 입힐 수도 있는 것이다.

그리고, 종래의 가이드 휠들은 전형적으로 쉽게 예비조립되기 어렵고, 차량의 가이드 프레임에 고정될 수 없는 것이었다. 상기 가이드휠의 고정부는 먼저 차량의 가이드 프레임에 고정되어야만 한다. 다음, 상기 회전부는 베어링에 의해서 고정부에 장착되어야 한다.

결과적으로, 당업계에서 현재 사용되고 있는 가이드휠과는 다른 보다 안전한 것에 대한 욕구가 존재하는 것이다. 그리고, 당업계에서 현재 알려진 가이드휠보다 장착하기 쉽고 정비하기 쉬운 가이드휠들에 대한 욕구가 존재하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 안전특성을 갖는 가이드휠 조립체를 제공함에 있는 것이다. 그리고, 본 발명의 목적은 레일안내식 차량의 가이드 프레임에 쉽게 예비 조립되고 고정되어질 수 있는 가이드 휠 조립체를 제공함에 있는 것이다. 그리고, 본 발명의 목적은 개선된 장착특성 및 보수 유지특성을 갖는 가이드 휠 조립체를 제공함에 있는 것이다.

본 발명은 레일 안내식 차량(rail guided vehicles)에 관한 것으로, 보다 상세히는 레일 안내식 차량의 가이드 프레임용 가이드 휠에 관한 것이다.

도 1은 가이드 프레임을 갖고, 가이드 레일에 상호 작용하는 레일 안내식 차량을 도시한 사시도;

도 2는 본 발명에 따라 제작된 가이드 휠 조립체를 도시한 사시도;

도 3은 도 1의 선 III-III을 따른 도 1의 가이드 휠 조립체를 도시한 단면도;

도 4는 가이드 휠 조립체를 레일 안내식 차량의 가이드 프레임에 고정하기 위하여 편심된(offset) 볼트 원을 갖는 도 1의 가이드 휠 조립체를 도시한 사시도이다.

상기와 같은 목적들은 본 발명에 따른 가이드 휠 조립체에 의해서 달성가능하다.

상기 가이드휠 조립체는 레일 안내식 차량의 가이드 프레임에 통상적으로 고정된다. 상기 가이드 휠 조립체는 제 1단부와 제 2단부를 갖는 축을 포함한다. 상기 축은 그 제 2단부에 근접하여 배치된 일체형 플랜지를 갖는다. 슬리브가 상기 축 주위에 배치된다. 상기 슬리브는 제 1단부면과 제 2단부면을 갖는다. 상기 제 1단부면은 레일 안내식 차량의 가이드 프레임에 고정되기 위한 구조를 갖는다. 베어링이 상기 축의 둘레에 회전가능하도록 위치되고, 축방향으로 상기 플랜지와 슬리브의 제 2면 사이에 위치된다. 회전 조립체가 상기 베어링 주위에 배치되고, 베어링에 의해서 축에 연결된다. 상기 회전 조립체는 레일 안내식 차량을 측방향으로 안내하도록 구성된 수직 가이드 레일에 상호 작용하도록 구성된다. 그리고, 상기 회전 조립체는 2개의 면을 갖고 일체형으로 형성되며, 방사상으로 연장하는 안전 디스크를 갖는 허브(hub)와, 각각 가이드 타이어(guide tire)가 연결된 한쌍의 림(rims)을 추가 포함한다. 상기 림들은 안전 디스크의 양면에 각각 연결된다. 상기 가이드 타이어는 수직 가이드 레일에 결합하도록 구성된다. 상기 안전 디스크는 적어도 부분적으로 상기 가이드 타이어사이에서 연장하여 가이드 타이어의 파단시, 상기 안전 디스크는 가이드 레일에 대한 가이드 타이어의 측방향 이동을 제한한다. 또한, 바람직하게 와셔(washer)와 같은 지지부재가 상기 축의 제 2단부에 용접 연결되어 베어링의 파단시에 수직방향에서 상기 베어링과 상기 회전 부품을 지지한다.

상기 가이드 휠 조립체는 상기 슬리브 주위에 배치되고, 상기 슬리브와 허브사이에서 연장하여 베어링으로 불순물들이 유입하는 것을 방지하는 분진 커버를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 가이드 휠 조립체는 플랜지 주위에 배치되고 베어링을 허브에 고정하기 위한 스냅 링을 추가 포함할 수 있다. 상기 슬리브의 제 1단부면은 볼트 원(bolt circle)을 형성하는 연결 플랜지로서 형성되어 상기 가이드 휠 조립체가 볼트 원에 상호 작용하는 다수의 볼트들로써 상기 레일 안내식 차량의 가이드프레임에 연결 가능한 것이다. 상기 볼트 원은 상기 축의 중심선을 따라서 공동으로 연장하는 (coextensive) 중심선을 가질 수 있다. 다르게는, 상기 볼트 원의 중심선은 상기 축의 중앙선으로부터 방사상으로 벗어나(offset) 형성되어질 수 있다. 상기 베어링은 바람직하게는 UNIPAC ^® 밀봉 그리스식(sealed and greased) 이중열 테이퍼형 롤러 베어링이 바람직하다.

레일 안내식 차량의 가이드 프레임에 고정되기 위하여 구성된 가이드 휠 조립체를 조립하는 방식도 본 발명의 일부이다. 본 발명의 상세한 설명과 잇점들을 이하에서 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따라서 다수의 가이드 휠 조립체 14들이 고정된 가이드 프레임 12을 갖는 레일 안내식 차량 10을 도시한 사시도이다. 상기 레일 안내식 차량 10은 도 1에서 승객 운반차량(people mover)으로 도시되어 있지만, 이는 육상 차량 또는 경량 레일 차량과 같은 여러 방식의 레일 안내식 차량일 수 있다. 상기 차량 10에연결된 가이드 프레임 12은 가이드 휠 조립체 14와 가이드 레일 16사이의 상호작용을 통하여 가이드 레일 16을 "따르거나" 또는 상호 작동한다. 상기 가이드 레일 16은 수직으로 위치되고, 상기 차량 10을 공지된 방식으로 안내한다. 상기 차량 10은 일반적으로 상기 차량 10의 거의 대향 단부에 위치된 2개의 가이드 프레임 14들을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 가이드 프레임 12들은 4개의 하향으로 배치된 가이드 휠 조립체 14를 포함하고, 이들은 가이드 레일 16의 양측에 각각 2개씩 배치되어 있다. 상기 가이드 휠 조립체 14는 차량 10과 가이드 레일 16사이의 물리적인 링크를 제공한다. 상기 가이드 프레임 12은 상기 가이드 휠 조립체 14와 가이드 레일 16사이의 상호작용을 통하여 차량 10을 조향시킨다.

도 2-4에서는, 하나의 가이드 휠 조립체 14가 도시되어 있으며, 이하에서는 이에 대하여 상세히 설명한다. 상기 가이드 휠 조립체 14는 일반적으로 베어링 조립체 22에 의해서 회전 부품 20에 연결되어지는 고정 부품 18을 포함한다. 상기 고정 부품 18은 제 1단부 26와 제 2단부 28를 갖는 원형축 24을 포함한다. 상기 축 24은 상기 제 2단부 28에 인접하여 위치된 일체형 플랜지 30를 갖는다. 지지 슬리브 32가 상기 축 24주위에 동축으로(coaxially) 수용된다. 상기 지지 슬리브 32는 연결 플랜지 34로서 형성된 제 1단부면과, 제 2단부면 36을 갖는다. 상기 연결 플랜지 34는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 차량 10의 가이드 프레임 12에 고정되도록 구성되어 있다. 상기 슬리브 32의 제 2단부면 36은 베어링 조립체 22에 일반적으로 결합되고, 이하에서 이에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 분진 커버 38는 슬리브 32의 주위에 배치되고, 슬리브 32와 회전 부품 20사이에서 연장하여 불순물및 이물질들이 상기 베어링 조립체 22로 유입되는 것을 방지한다. 상기 축 24과 슬리브 32는 철제로 이루어진다.

버섯형 헤드부재(a mushroom head) 또는 와셔와 같은 지지부재 40가 상기 축 24의 제 2단부 28에 용접결합되거나, 또는 당업계에서 알려진 다른 방식에 의해서 상기 축 24의 제 2단부 28에 고정됨으로서 축 24의 제 2단부 28에 연결된다. 그리고, 상기 지지부재 40는 축 24에 일체적으로 형성되어질 수 있다. 잠금 너트 42, 잠금 와셔 44 및 와셔 46들이 통상적으로 상기 축 24을 슬리브 32에 연결하도록 사용가능하다. 다른 적절한 기계적인 장착 구조들이 도 2 및 3에 도시된 잠금너트 42, 잠금와셔 44 및 와셔 46의 조합체 대신에 대체되어질 수 있으며, 이는 당업계의 숙련된 자들에게는 쉽게 이해될 수 있는 것이다. 상기 고정 부품 18은 축 24의 제 1단부 26에서 상기 축 24을 관통하는 스프링 핀 48을 추가 포함하여 잠금너트 42가 헐거워지는 경우에 상기 잠금너트 42를 고정하도록 한다.

상기 연결 플랜지 34는 가이드 휠 조립체 14를 가이드 프레임 12에 다수개의 볼트(미도시)로써 고정하기 위한 6개의 볼트 구멍 52들을 갖는 볼트 원 50을 바람직하게 형성한다. 상기 볼트 원 50은 상기의 6개의 볼트 구멍들로 한정되지 않으며, 상기 가이드 휠 조립체 14와 가이드 프레임 12(각각 도 1에 도시됨)상에 작용하는 힘에 따라서 상기 볼트 구멍의 숫자가 보다 많아지거나 적어질 수 있으며, 이들은 당업계의 숙련된 자들에게는 쉽게 이해되는 사항이다. 상기 축 24의 중심선 54은 도 2에 도시된 바와 같이 볼트 원 50의 중심선(CL)에 공동으로 연장한다. 그러나, 상기 볼트 원 50의 중심선(CL)은 도 4에 도시된 바와 같이, 축 24의 중심선54로부터 방사상으로 편심(offset)되어질 수 있다. 상기 볼트 원 50의 중심선(CL)과 상기 축 24의 중앙선 54사이의 예시적인 편심량은 대략 3mm이다. 상기 볼트 원 50의 중심선(CL)과 상기 축 24의 중앙선 54사이의 편심은 가이드 프레임 12에 고정된, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 가이드 레일 16의 양측에 위치된 좌,우측 가이드 휠 조립체 14사이에서 거리가 변화하도록 하여준다. 결과적으로, 본 발명의 상기 가이드 휠 조립체 14는 가이드 프레임 12에 관련하여 다른 위치에 고정되어질 수 있다(도 1참조). 이와 같은 다른 배치에 기인하여, 상기 편심은 가이드 휠 조립체 14의 다른 측방향 위치를 허용하도록 다른 방향으로 형성된다. 이하에서 설명될 회전부품 20의 일부인 가이드 타이어상의 타이어 마모, 구조 공차(construction tolerances) 및 예비 하중(pre-load)들이 그 결과 매우 쉽게 조정가능하다.

상기 회전부품 20, 또는 회전 조립체는 통상적으로 일체형 및 방사상으로 연장하는 안전 디스크 36를 갖는 허브 56를 포함한다. 상기 회전 부품 20은 일반적으로 상기 축 24 주위에 수용되며, 베어링 조립체 22에 의해서 상기 축 24에 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 베어링 조립체 22는 상기 축 24과 회전 부품 20사이에 동축으로 수용된다. 상기 안전 디스크 58는 허브 56로부터 방사상 외측으로 연장되고, 대향으로 마주하는 면 60과 중앙부 62를 포함한다. 그리고, 상기 회전 부품 20은 안전 디스크 58의 면 60 각각 상에 위치되는 림 64을 추가 포함한다. 특히, 상기 림 64은 안전 디스크 58의 중앙부 62에 연결된다. 바람직하게는, 볼트 66와 너트 68들이 사용되어 림 64을 상기 안전 디스크 58의 중앙부 62에 고정한다. 가이드 타이어 70가 각각의 림 64들에 성형된다. 상기 안전 디스크 58는 방사상 외측으로연장되어 상기 안전 디스크 58의 적어도 일부분이 상기 가이드 타이어 70사이에 위치되는 것이다. 상기 가이드 타이어 70는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 10을 안내하는 수직으로 연장된 가이드 레일 16과 결합하도록 구성된다. 상기 안전 디스크 58는 가이드 타이어 64의 파단 혹은 손실의 경우에 그 안전 특성상, 차량 10을 안내하는 수직 가이드 레일 16에 관하여 가이드 타이어 70의 측방향 이동을 제한하게 된다. 상기 안내 디스크 58는 적어도 부분적으로 상기 가이드 타이어 70의 사이에 배치되어 가이드 타이어 70의 큰 수직이동의 경우라도, 이러한 안전 특성을 보장하게 되는 것이다. 상기 안전 디스크 58는 좁은 가이드 레일 구조의 사용이 가능하도록 하고, 여기서 가이드 타이어 70들의 모서리 70A 및 70B들은 가이드 레일 보다 높게 혹은 낮게 이동가능한 것이다. 그러나, 만일 다른 장치들이 상기 가이드 타이어 70의 수직 이동을 감소시킨다면, 상기 안전 디스크 58는 가이드 타이어 70의 단지 일측에만 제공되어질 수 있는 것이다.

상기 회전 부품 20은 2개 대신에 하나의 가이드 타이어 70와 하나의 림 64으로서 작동가능하다.

상기 베어링 조립체 22는 UNIPAC ^® 베어링 혹은 그와 유사한 것의, 밀봉식 무수리(sealed maintenance free) 베어링 72을 포함할 수 있다. UNIPAC ^® 은 Timken 회사의 상표(trademark)이며, 그 사용 기간동안 수리가 불필요한 예비조립식, 밀봉 그리스형 이중열 테이퍼식 롤러 베어링 및 그 균등품들을 의미한다. 상기 베어링 조립체 22는 축 24을 중심으로 한 회전부품 20의 회전을 제공한다. 상기 단일 부재식 베어링 72은 상기 가이드 휠 조립체 14의 안전 특성에 한가지의 중요한 기여를 하는 것이다. 상기 베어링 조립체 22는 또한, 통상적인 작동조건하에서, 방사상 및 축방향으로 상기 고정부품 18에 대하여 회전 부품 20을 지지한다. 상기 베어링 72은 압입 장착방식(a tight fit) 으로 상기 허브 56에 바람직하게 압입된다. 부가적인 안전 특성으로서, 상기 베어링 조립체 22는 상기 허브 56를 중심으로 위치된, 그리고 상기 베어링 72을 허브 56에 결합고정시키도록 된 스냅링 74을 포함한다. 베어링 72은 헐렁한 장착방식(a loose fit)으로 상기 축 24 주위에 끼워진다. 상기 베어링 72의 축방향 위치는 슬리브 32의 제 2단부면 36과, 상기 축 24의 제 2단부 28에 인접 배치된 플랜지 30사이에서, 잠금 너트 42, 잠금와셔 44 및 와셔 46에 의해서 확보된다. 특히, 상기 축 24의 제 1단부 26에 위치된 잠금 너트 42가 상기 축 24의 제 1단부 26에서 조여지는 경우, 상기 축 24의 제 2단부 28의 플랜지 30는 슬리브 32의 제 2단부면 36에 대하여 베어링 72을 밀것이고, 그에 따라서 베어링 72의 축방향 위치조정을 제공하는 것이다.

상기 가이드 휠 조립체 14는 상기 회전 부품 20 및 베어링 조립체 22의 부품들이, 고정부품 18의 지지 슬리브 32와 함께 상기 축 24상에서, 상기 축 24의 "상부" 혹은 제 1단부 26로부터 장착되도록 구성된다. 상기 축 24의 "하부" 또는 제 2단부 28에서 지지부재 40는 베어링 72의 파단시, 상기 회전 부품 20과 베어링 조립체 22의 파국적인( catastrophic ) 어떠한 하향이동도 방지하도록 되어진다. 특히, 상기 지지부재 40, 전형적으로 용접된 와셔는 허브 56의 내경보다 큰 외경을 가질 것이다. 따라서, 상기 지지부재 40, 혹은 지지수단은, 안전 특성상 제공되며, 베어링조립체 22, 특히 베어링 72의 파단시 상기 회전 부품 20의 전체 수직하중을 받을 것이다. 상기 지지부재 40는 허브 56, 림 64 및 가이드 타이어 70들이 상기 베어링 72의 파단시에 가이드 휠 조립체 14로부터 분리되어지는 것을 바람직하게 방지한다.

또한, 상기 가이드 휠 조립체 14는 상기 축 24의 제 1단부 26로부터 축 24주위에 상기 회전 부품 20과 베어링 조립체 22를 장착함에 의해서 하나의 단일 유니트로서 예비조립(preassembled) 되어질 수 있다. 상기 가이드 휠 조립체 14는 슬리브 32의 제 1단부면에 형성된 연결 플랜지 34로서 차량 10의 가이드 프레임 12에 쉽게 장착되어질 수 있다. 상기 연결 플랜지 34는 볼트 원 50에 상호 작용하는 다수의 볼트(미도시)들로써 상기 차량 10의 가이드 프레임 12에 쉽게 볼트 결합된다. 상기 가이드 휠 조립체 14는 이와 유사한 방식으로 상기 가이드 프레임 12으로 부터 쉽게 제거될 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기에서 설명한 바와 같은, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 레일 안내식 차량 10의 가이드 프레임 12에 고정되어지도록 된 가이드 휠 조립체 14를 조립하는 방법에도 관련된 것이다. 도 1-4에서는, 상기 방법이 아래의 단계들을 포함하며 : 즉, 제 1단부 26 및 제 2단부 28를 갖는 축 24을 제공하는 단계; 상기 축 24의 제 2단부 28에 지지부재 40를 용접하는 단계; 상기 회전 부품 20의 허브 56내로 베어링 조립체 22를 압입장착 방식으로 고정하여 상기 베어링 조립체 22와 회전 부품 20들이 서로 결합되도록 하는 단계; 상기 결합된 베어링 조립체 22와 회전 부품 20을 축 24상에 위치시켜, 상기 결합된 베어링 조립체 22와 회전 부품20이 제 1단부 26로부터 제 2단부 28로 향하여 축 24상에 장착되고, 헐거운 장착(a loose fit)으로 상기 축 24상에 장착되도록 하는 단계; 상기 축 24주위에 슬리브 32를 위치시켜 슬리브 32가 제 1단부 26로부터 제 2단부 28로 향하여 상기 축 24상에 장착되고, 상기 슬리브 32가 레일 안내식 차량 10의 가이드 프레임 12에 장착하도록 된 연결 플랜지 34로서 형성되어지는 제 1단부면을 가지며, 상기 베어링 조립체 22에 접촉하도록 된 제 2단부면 36을 추가로 포함하도록 위치시키는 단계; 그리고, 고정구로써 상기 슬리브 32를 축 24에 연결하는 단계들을 포함하는 것이다. 상기 슬리브 32는 분진 커버 38가 미리 연결된 상태로 상기 축 24에 바람직하게 장착되어질 수 있다. 그리고, 상기 방법은 레일 안내식 차량 10의 가이드 프레임 12에 가이드 휠 조립체 14를 연결시키는 단계를 포함할 수도 있다.

본 발명은 개선된 안전특성을 갖는 가이드 휠 조립체를 제공하며, 이는 단일 유니트로서 쉽게 예비조립 가능하다. 본 발명의 가이드 휠 조립체는 레일 안내식 차량의 가이드 프레임에 쉽게 장착되어 가이드 휠 조립체의 신속 장착과 효과적인 보수 유지를 용이하게 할 수 있는 것이다.

비록, 상기에서 본 발명은 바람직한 실시예에 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 명백한 개선구조와 변경구조들이 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 이루어질 수 있음은 물론이다. 본 발명의 범위는 첨부된 클레임과 그 균등물내에서 표현된다.