철도차량용 1차 현가장치의 판스프링지지구조 ( A structure for supporting leaf springs of primary suspension system in a rail car)

본 고안은 철도차량에서 사용되는 1차 현가장치에 관한 것으로, 특히 대차의 골격을 이루는 대차프레임을 축박스로부터 코일스프링으로 지지하여 주므로써 철도차량의 운행중 발생되는 전후 및 좌우 요동의 발생을 억제하기 위한 판스프링의 지지구조를 개선한 철도차량의 1차현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량에서 사용되는 현가장치는 스프링 작용에 의해 차체의 중량을 지지함과 동시에 차륜의 상하 진동을 완화함으로써 승차감을 좋게 하고, 화물의 충격으로 인한 파손을 방지하며 각부에 과대부하가 가해지지 않도록 하기 위한 장치로서, 크게 1차 현가장치와 2차 현가장치로 구분되고, 1차 현가장치는 철도차륜과 대차 프레임(bogie frame)사이에 설치되어 철도차륜으로부터 전달되는 진동을 감쇠시키고, 2차 현가장치는 대차 프레임과 차체사이에 설치되어 대차 프레임으로 전달된 진동을 2차적으로 감쇠시키게 되어 있다.

상기한 바와 같은 종래의 철도차량용 현가장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 축박스(axle box,101)에 설치되어 대차프레임(102)을 지지하여 주게 된 1차 현가장치(103)와, 상기 대차프레임(102)과 차체(104)사이에 설치된 2차 현가장치(105)로 구성되어지는 바, 상기 1차 현가장치는 도면에 도시된 바와 같이 축박스(101)의 좌우양측에 설치되는 1쌍의 코일스프링(103a, 103b)로 구성되는 윙스프링식 또는 축박스의 직상에 코일스프링을 설치하는 축스프링식이 있고, 상기 2 차현가장치는 도면에 도시된 바와 같이 내부에 공기를 주입시켜 공기의 내압관계에 따라 충격을 흡수하는 공기스프링시트(106)을 사용하고, 여기에 오일댐퍼(107)를 보조적으로 사용하고 있다.

여기서 상기한 1차 현가장치는 코일스프링(103a, 103b)으로 이루어져 상하진동을 효과적으로 감쇠시켜주는 반면에 자체의 횡강성에서 취약하여 전후 및 좌우방향의 요동에 효과적으로 대처할 수 없는 문제점이 있었다.

특히 레일의 좌우경사에 의한 수평이상에 따른 좌우동요와 레일의 이음부 부근의 국부적 높이차에 의해 발생되는 전후동요의 경우에는 차량이 고속으로 운행할 때 그 진동이 심해지게 되어 차량의 주행안정성에도 큰 영향을 미치기 때문에 고속철도차량의 경우에는 대차프레임(102)와 축박스(101) 사이에 전후 및 좌우유동을 없애기 위해 판스프링(108)이 설치되어 있는 바, 이러한 종래의 판스프링(108)은 도 2 에 자세히 도시된 바와 같이, 축박스의 상하단부에 각각 설치되어지되, 일단부가 대차프레임(102)에 볼트(109)로 고정되고, 타단부에 고무부시(110)가 압입설치되어 이 고무부시(110)가 축박스(101)에 볼트(111)로 고정설치되게 되어 있다.

그러나 상기한 구조로 설치된 판스프링(108)은 사용중에 단부에 압입설치된 고무부시(110)가 손상되어 교체시에 상기 축박스(101)의 상단부에 설치된 판스프링의 고무부시(110)를 고정해주는 볼트(111)를 탈거하기위해서는 대차를 조립한 상태에서 어려울 뿐아니라 상기 볼트(11)를 탈거한다 하더라도 상기 1차현가장치의 코일스프링(103)의 간섭에 의해 판스프링(108)을 빼낼 수 없기 때문에 대차프레임과 차체를 분리한 상태에서 차축을 대차프레임으로 분리한 후에야만 판스프링(108)을 제거해야하는 작업의 불편한 문제점이 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 또다른 종래의 판스프링지지구조는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 판스프링(108)이 축박스(101)의 일측부에 형성된 지지부(112)에 판스프링을 상하로 설치하여 대차프레임의 경사부에 하나의 볼트로 고정시키게 된 것이나, 상기한 구조로 된 판스프링지지구조는 고무부시의 파손시에 판스프링의 탈거가 용이한 반면에 판스프링이 축박스의 일측에 편향설치되어 있어 차량의 전후 및 좌우 유동을 효과적으로 방지할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 대차프레임과 축박스 사이에 설치되어 차량의 전후 및 좌우 요동을 효과적으로 방지하여 줄 뿐아니라 유지보수작업이 용이하게 실시할 수 있도록 된 철도차량용 1차 현가장치의 판스프링지지구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 판스프링 지지구조는, 제 1 지지부가 축박스의 상부 외측으로 경사지게 돌출 형성되고, 제 2 지지부가 축박스의 하부 내측으로 상기 제 2 지지부에 대칭되게 형성되는 한편, 대차프레임의 경사부에 상기 제 1, 2 지지부와 동일한 수평위치에 각각 제 1, 2 시트가 형성되어져, 상기 제 1, 2 시트에 각각 판스프링의 일단부가 고정됨과 아울러 고무부시가 압입된 판스프링의 타단부가 상기 제 1, 2지지부에 고정설치되어진 것을 특징으로 한다.

상기한 구조로 된 본 고안에 따르면, 상부에 설치되는 판스프링의 일단부를 코일스프링시트에 형성된 포켓을 관통시켜 제 1시트에 설치하고, 고무부싱이 압입된 타단부를 제 1 지지부에 고정설치하므로써 상기 판스프링의 유지보수작업시 상기 판스프링을 용이하게 탈거시킬 수 있을 뿐만아니라 판스프링이 대차프레임에 고정설치되는 제 1, 2시트가 대차프레임의 경사부에 모두 설치하게 되어 대차프레임의 사이드프레임 길이를 줄여 줄 수 있게 되며, 판스프링을 축박스에 연결설치하게 해주는 제 1, 2 지지부가 축박스를 중심으로 대향되게 설치되어 판스프링의 지지력이 효과적으로 작용할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.

도 1 은 종래의 철도차량의 현가장치를 전체적으로 도시한 정면도,

도 2 는 종래의 1차현가장치의 판스프링지지구조를 도시한 정면도,

도 3 은 종래의 또다른 1차 현가장치의 판스프링지지구조를 도시한 정면도,

도 4는 본 고안에 따른 1차 현가장치의 판스프링지지구조를 도시한 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 축박스 12 : 대차프레임

14 : 코일스프링 16, 18 : 판스프링

20, 22 : 제 1, 2 지지부 24 : 경사부

26, 28 : 제 1, 2 시트 30 : 코일스프링시트

32 : 포켓 34, 36 : 고무부시

37 : 보울트 38, 40 : 관통홈

41 : 고정수단 42 : 센터플레이트

44 : 사이드프레임

이하 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 4는 본 고안에 따른 철도차량용 1차 현가장치의 판스프링 지지구조를 도시한 정면도로서, 축박스(10)의 상부에 대차프레임(12)이 코일스프링(14)에 의해 지지설치됨과 아울러 1쌍의 상하부 판스프링(16, 18)을 매개로 상기 축박스(10)와 대차프레임(12)이 연결되어져 있다.

이때 상기 축박스(10)는 상기 판스프링(16, 18)의 일단부가 고정 설치되는 제 1, 2지지부(20, 22)가 돌출 형성되어 있고, 상기 대차프레임의 경사부(24)에는 상기 판스프링(16, 18)의 타단부가 고정 설치되는 제 1, 2시트(26, 28)가 형성되어져 있는 한편, 상기 코일스프링(14)이 축박스(10)에 고정설치되는 코일스프링시트(30)는 상기 제 1 지지부(20)와 상기 제 1 시트(26)를 연결하여 주는 판스프링(16)이 관통되게 설치되도록 포켓(32)이 형성되어 있다.

그리고 상기 판스프링(16, 18)은 각각 일단부가 고무부시(34,36)가 압입되어져 상기 제 1, 2 지지부(20, 22)에 볼트(37)에 의해 고정되도록 되어 있고, 타단부는 관통홈(38, 40)이 형성되어져 상기 제 1, 2시트(26, 28)에 소정의 고정수단(41)으로 고정설치하도록 되어 있다.

또한, 상기 제 1, 2 지지부(20, 22)는 서로 축박스(10)를 중심으로 대향되게 설치되어지되, 상기 제 1 지지부(20)는 축박스(10)의 상부외측으로 바람직하기로는 대략 45°정도 경사지게 돌출되게 형성되어지고, 상기 제 2 지지부(22)는 축박스(10)의 하부내측으로 바람직하기로는 대략 45°정도 경사지게 돌출되게 형성되어져 있어, 상기 판스프링의 고무부시(34, 36)이 압입된 부분이 상기 제 1, 2 지지부(20, 22)에 볼트(37)에 의해 고정설치되게 된다.

한편, 상기 대차프레임(12)은 중앙의 저면의 센터플레이트(42)로부터 소정의 각도로 경사지게 형성된 경사부(24)가 형성되고, 이 경사부(24)로부터 수평하게 사이드프레임(44)가 소정길이만큼 뻗어나와 있는 바, 상기 경사부(24)의 저면과 중간부위에 상기 제 1, 2 지지부(20, 22)와 동일 높이로 평활면을 이루는 제 1, 2시트(26, 28)이 형성되어 있어, 상기 판스프링(16, 18)의 관통홈(38, 40)에 직접 밀착되거나 소정의 워셔(46)를 매개로 밀착되어져 볼트와 같은 고정수단(41)에 의해 고정설치하도록 되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 철도차량용 1차 현가장치의 판스프링지지구조에 에 의하면, 상기 제 1, 2 시트(26, 28)이 각각 대차프레임의 경사부(24)에 편중하여 형성시키므로써 사이드프레임(44)를 길게 형성할 필요가 없게 되어 대차프레임을 경량화할 수 있을 뿐아니라 상기 축박스(10)의 상부쪽이 개방되어진 구조를 갖게 되어져, 이 개방된 쪽으로 상기 제 1 지지부(20)가 형성되어져 상기 판스프링(16)을 상기 코일스프링시트(30)에 형성된 포켓(32)를 통해 관통설치한 뒤 관통홈(38)을 제 1 시트(26)에 고정설치하고, 이어서 상기 고무부시(34)를 축박스의 제 1 지지부(20)에 보울트(37)로 고정설치할 때 작업할 수 있는 충분한 공간을 주게 되므로써, 별도로 대차프레임(12)과 축박스(10)를 분리함이 없이 편리하게 판스프링의 유지보수작업을 할 수 있� �� 해준다.

또한, 판스프링(16, 18)을 축박스(10)에 연결설치하게 해주는 제 1, 2 지지부(20, 22)가 축박스(10)를 중심으로 대향되게 설치되어 판스프링(16, 18)의 지지력이 효과적으로 작용할 수 있게 되는 효과가 있는 것이다.