KR101011920B1 - 철도 차량용 러닝 기어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 승객 수송용의 철도 차량용 러닝 기어에 관한 것으로, 프레임(1)이 제1의 스프링을 통하여 휠들 또는 휠 세트들 상에 지지되고, 차체(5)는 선택적으로 로커(4)의 삽입에 의해서 지지된다. 로커(4) 또는 차체(5)는 적어도 하나의 스프링 캐리어(2) 상에서 제2의 스프링에 의해, 러닝 기어 프레임(1)에 대하여 지지되고, 로커(4) 또는 차체(5)는 수직 및/또는 롤링 운동을 감쇠시키는데 사용되는 쇽업소버에 의해 프레임(1)에 연결되며, 스프링 캐리어(2)는 진자(3)에 의해 프레임(1) 상에 지지된다. 러닝 기어 프레임(1) 상의 진자(3)의 고정점들은, 수직으로 배열된 진자와 달리, 진자(3)의 종방향 축들이 대각선으로 연장되도록 하는 방식으로 내측으로 어긋나게 배치된다. 적어도 하나의 능동 제어 요소(7)가 원심력의 효과를 지지하며 경사를 최적 값으로 조정하도록 하는 방식으로, 프레임(1)과 스프링 캐리어(2)의 사이에 또는 프레임(1)과 로커(4)의 사이에, 상기 적어도 하나의 능동 제어 요소(7)가 적어도 부분적으로 수평 방향으로 배치된다.

Description

철도 차량용 러닝 기어 {RUNNING GEAR FOR RAIL VEHICLES}

본 발명은 철도 차량용 러닝 기어에 관한 것이다. 본 발명은 승객 수송용 철도 차량에 사용하는데 적합하지만, 이에 국한되지는 않는다.

유럽 특허 EP 0 621 165 B1호에는, 러닝 기어 프레임이 제1의 스프링을 통하여 휠들 또는 휠 세트들에 구비되며, 제2의 스프링을 통하여 철도 차량의 차체가 로커(rocker)에 의해 또는 직접 지지되는, 철도 차량용 러닝 기어에 대해서 기재되어 있다. 로커 또는 차체는 수직 및 롤링 운동을 감쇠시키는 쇽업소버에 의해서 및 롤링 운동을 흡수하는 적어도 하나의 롤링 서포트에 의해서 러닝 기어 프레임에 대해 연결되어 있다. 후자는 관절 접속 방식으로 장착된 진자 요소(pendulum element)를 통하여 로커 또는 차체에 연결된 고정 레버를 구비한다. 진자 요소들 중 적어도 하나는, 로커 또는 차체의 하나의 횡방향 단부가 내려가거나 또는 올라갈 때 반대 방향으로 작용할 수 있는 액추에이터로 이루어진다. 여기서 결점은, 커브에서 이미 비교적 저속 상태에서, 바람직하지 않게 높은 횡방향 가속도가 발생한다는 것이다. 이러한 현상을 회피하기 위해, 예를 들면 승객의 여행 안락감이 저하되지 않도록 커브에서 속도는 저감되어야 한다.

알려진 다수의 다른 지적 재산권 출원 건들도 몇몇 구체적인 사항에 있어서 는 본 발명에 따른 해법과 유사하긴 하나, 본 발명과 비교하여 상당한 결점들을 갖는다. 그러한 예는 아래와 같다.

독일 특허 DE 1 145 738호에 따르면, 커브를 통과하여 이동할 때, 횡방향 가속도 전체가 제2의 서스펜션에서 차단되도록 제2의 스프링 위에 경사 기술(inclination technology)을 채용하고 있다. 또한, 경사 운동은, 커브를 통과하여 이동하는 동안에 작용하는 원심력에 의해서 지지되지 않는다.

유럽 특허 EP 0 287 821호에 따르면, 스프링 운동과 경사를 수직으로 커플링 해제시키는 제2의 스프링 서스펜션에 평행하게 진자가 배치된다. 그래서, 평상시와 마찬가지로 측방향으로 배치된 에어 스프링은, 연관된 에어 스프링뿐만 아니라 압력 보상 장치의 적절한 체적 및 공간 요건을 필요로 하는 완전한 경사 운동을 수행해야 한다.

미국 특허 US 3 717 104호에 따르면, 부가적인 스프링 요소 또는 능동 제어 요소를 필요로 하는 근본적으로 불안정한 장치를 나타내는 수직 진자가 제공된다. 또한, 커브를 통과하여 이동하는 동안에, 경사 운동은 원심력에 의해 지지되지 않으며, 그 반대로 액추에이터는 원심력 및 또한 센터링 스프링에 대항하여 작용해야 한다. 또, 차량 플로어의 아래에 위치된 롤링 폴(rolling pole)은, 일반적으로 승객이 불편하다고 느끼는 좌석 열의 레벨에서의 큰 횡방향 움직임, 및 차체의 엄격하게 제한된 틈새 윤곽에 대한 필요성을 초래한다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 결점을 제거하고, 또 특히 커브에서 보다 고속을 가능케 하는 철도 차량용 러닝 기어를 제시하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 안락감을 증진시키고, 또 기존의 러닝 기어의 효과적인 적응성(adaptability)을 가능케 하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 따른 철도 차량용 러닝 기어에 의해 해결된다.

본 발명에 따른 해법의 이점 중 하나는, 차체를 경사지게 함으로써, 보다 고속임에도 불구하고 승객은 큰 횡방향 가속도를 전혀 겪지 않는다는 것이다. 이로 인해 안락감이 증진된다. 본 발명에 따른 해법에서, 원심력은 차체의 경사를 야기한다. 그래서, 최적의 값으로 경사를 조정하는데 미소한 조정력만이 요구된다. 또 다른 이점은 저비용으로 기존의 러닝 기어가 적응될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 러닝 기어에서는, 러닝 기어 프레임 상의 진자의 고정점들이, 수직으로 배열된 진자와 달리, 차체가 경사지지 않을 때 진자의 종방향 축이 바닥부로부터 상단부까지 내측으로 비스듬하게 연장되도록 하는 방식으로 내측으로 어긋나게 구비된다. 또한, 러닝 기어 프레임과 스프링 캐리어의 사이에 또는 러닝 기어 프레임과 로커의 사이에 적어도 하나의 능동 제어 요소가 배치된다. 이 경우에, 상기 능동 제어 요소는 적어도 부분적으로, 하지만 바람직하게는 현저하게 수평 방향으로 정렬되고, 이 능동 제어 요소는 원심력의 작용을 지지하며 경사를 최적 값으로 조정한다.

진자는 바람직하게는, 차체가 경사지지 않을 때 이 진자의 종방향 축이 적어도 대략적으로 차체의 무게 중심의 높이에서 또는 차체의 무게 중심보다 위쪽에서 교차하도록 하는 방식으로 배치된다. 그 결과로서 특히 바람직한 경사 특성이 얻어진다.

또한, 이동 방향에 횡방향으로 적어도 하나의 수동(passive) 및/또는 능동 댐핑 부재가 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 적어도 하나의 댐핑 부재가 러닝 기어 프레임과 로커의 사이에 배치되며, 상기 댐핑 부재는 바람직하게는 차체의 횡방향 속도에 따라서 동역학적으로 조정될 수 있는 측방향으로 작용하는 댐퍼이다.

간단한 구조를 가지며 신뢰성있게 동작하는 본 발명에 따른 러닝 기어의 특히 유익한 변형예에서는, 적어도 하나의 진자가 각각 철도 차량의 종방향 축의 양측면 상에 배치된다. 동시에, 이 진자는 바람직하게는 철도 차량의 종방향 축에 대칭적으로 배치된다.

본 발명에 따른 러닝 기어의 또 다른 바람직한 변형예에서, 상기 적어도 하나의 능동 제어 요소는 전기식, 수압식, 및/또는 공기식 제어 드라이브이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 각각 특허청구범위의 종속항 또는 첨부 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 러닝 기어의 바람직한 실시예를 나타내는 개략 측면도.

도 2는 도 1에 따른 러닝 기어의 A-A선 개략 단면도.

도 3은 도 1에 따른 러닝 기어의 B-B선 개략 단면도.

도 1 내지 도 3은 다양한 각도로 본 철도 차량의 러닝 기어를 나타낸다. 러닝 기어는 제1의 스프링을 통하여 휠 세트 상에서 지지되는 프레임(1)을 포함한다. 스프링 캐리어(2)는 진자(3)에 의해 러닝 기어 프레임(1) 상에 부착된다. 스프링 캐리어(2)는 제2의 헬리컬 스프링(6)에 의해, 위에 차체(5)가 배치된 로커(4)를 지지한다.

철로 커브에서는, 원심력이 차체(5)와 로커(4)의 횡방향 변위, 및 제2의 헬리컬 스프링(6)의 횡방향 강성에 의한 스프링 캐리어(2)의 횡방향 변위를 야기한다.

커브에서의 이동 속도의 증가는 승객에게 작용하는 횡방향 가속도의 증가를 초래한다. 하지만, 이 가속도는 한계값, 예를 들면 1.2㎨를 초과해서는 안 된다. 그래서, 이동 속도를 증가시킴에도 불구하고 이러한 한계값을 초과하면 안되므로, 횡방향 가속도가 이러한 한계값 아래도 저감되도록 하는 방식으로 차체는 경사져야 한다.

이를 위해서, 러닝 기어 프레임(1) 상에 매달린 진자(3)의 상부 고정점은 수직으로 배열된 진자와 달리 내측으로 어긋나게 배치되어야 한다. 이는 진자(3)의 비스듬한 위치를 초래한다.

그 결과, 위에 배치된 구성 요소인 로커(4)와 차체(5)를 포함하는 스프링 캐리어(2) 시스템은 경사질 수 있다. 비스듬한 진자(3) 상에 매달린 결과로서, 스프링 캐리어(2) 및, 동시에 로커(4)와 차체(5)는 그 종방향 축을 중심으로 회전된다. 그래서, 커브에서의 더 높은 속도에도 불구하고 승객은 더 큰 횡방향 가속도에 전혀 노출되지 않는다.

하나 이상의 능동 제어 요소(7)가 원심력의 작용을 지지하며, 경사를 그 최적 값으로 조정한다. 이들 능동 제어 요소(7)는, 러닝 기어 프레임(1)과 스프링 캐리어(2)의 사이에 또는 러닝 기어 프레임(1)과 로커(4)의 사이에 현저하게 수평 방향으로 삽입된다. 이 실시예에서, 차체(5)의 횡방향 가속도로부터 주로 야기되는 차체(5)의 최적 경사는, 러닝 기어 프레임(1)과 스프링 캐리어(2) 사이에서 측방향으로 작용하는 2개의 능동 제어 요소(7)에 의해 조정되며, 이는 횡방향 가속도에 의해 야기된 경사에 대해 차체(5)의 상응하는 추가적인 경사 또는 감소된 경사를 초래한다.

능동 제어 요소(7)에 더하여, 안락감을 향상시키기 위해 수동 또는 능동 댐핑 부재가 병합될 수 있다. 예를 들면, 안락감의 증진에 더하여, 차체의 횡방향 운동의 동역학적 성분은 러닝 기어 프레임(1)과 로커(4)의 사이에 배치된 측방향으로 작용하는 댐퍼를 삽입함으로써 감쇠될 수 있으며, 이는 차체의 횡방향 속도 또는 차체의 횡방향 가속도에 따라 동역학적으로 조정될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 철도 차량용 러닝 기어 등에 이용할 수 있다.

Claims (8)

1. 철도 차량용 러닝 기어로서,

   - 러닝 기어 프레임(1)이 제1의 스프링을 통하여 휠들 또는 휠 세트들 상에 지지되고, 차체(5)는 로커(4)의 삽입에 의해 지지되며,

   - 상기 로커(4)는 적어도 하나의 스프링 캐리어(2) 상에서 제2의 스프링을 통하여, 상기 러닝 기어 프레임(1)에 대하여 지지되고,

   - 상기 로커(4) 또는 차체(5)는 수직 및 롤링 운동중 적어도 하나를 감쇠시키는 쇽업소버에 의해 상기 러닝 기어 프레임(1)에 연결되며,

   - 상기 스프링 캐리어(2)는 진자(3)에 의해 상기 러닝 기어 프레임(1) 상에 지지되는,

   철도 차량용 러닝 기어로서,

   상기 러닝 기어 프레임(1) 상의 상기 진자(3)의 고정점들은, 수직으로 배열된 진자와 달리, 상기 진자(3)의 종방향 축들이 비스듬하게 연장되도록 하는 방식으로 내측으로 어긋나게 배치되며,

   적어도 하나의 능동 제어 요소(7)가 원심력의 효과를 지지하며 경사를 최적 값으로 조정하도록 하는 방식으로, 상기 러닝 기어 프레임(1)과 상기 스프링 캐리어(2)의 사이에 또는 상기 러닝 기어 프레임(1)과 상기 로커(4)의 사이에, 상기 적어도 하나의 능동 제어 요소(7)가 적어도 부분적으로 수평 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
2. 제1항에 있어서,

   상기 진자(3)는, 이 진자(3)의 종방향 축들이 상기 차체(5)의 무게 중심의 높이에서 또는 상기 차체(5)의 무게 중심보다 위쪽에서 교차하도록 하는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   수동 및 능동 댐핑 부재중 적어도 하나가 이동 방향에 횡방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
4. 제1항 또는 제 2 항에 있어서,

   적어도 하나의 댐핑 부재가 상기 러닝 기어 프레임(1)과 상기 로커(4)의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
5. 제1항 또는 제 2 항에 있어서,

   적어도 하나의 진자(3)가 각각 상기 철도 차량의 종방향 축의 양측면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
6. 제1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 능동 제어 요소(7)는 전기식, 수압식, 또는 공기식 제어 드라이브인 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
7. 제4항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 댐핑 부재가 상기 차체(5)의 횡방향 속도에 따라 동역학적으로 조정될 수 있는 측방향으로 작용하는 댐퍼인 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.
8. 제5항에 있어서,

   상기 적어도 하나의 진자(3)가 상기 철도 차량의 종방향 축에 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 러닝 기어.

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