KR101152436B1

KR101152436B1 - 연접차량

Info

Publication number: KR101152436B1
Application number: KR1020067011637A
Authority: KR
Inventors: 요헤이 미찌츠지; 요시히로 스다
Original assignee: 자이단호진 세이산기쥬츠켄큐쇼레이카이
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2012-06-01
Also published as: EP1705094A1; JP4389069B2; KR20070012781A; JP2005170341A; EP1705094A4; WO2005056361A1

Abstract

본 발명은 고속으로 직선 주행성과 저속으로 급곡선 주행성의 양쪽 모두를 만족하는 연접차량을 제공한다.

저속으로 급곡선을 주행하는 경우, 2개의 전자댐퍼내의 모터를 공통된 열에너지에의 변환회로에 직렬로 접속한다. 그리고, 상술한 상태로 선로를 따라서 차량이 주행하면 차량A, B간에 요잉(yawing)가 발생한다. 이 때 전자댐퍼(21,22)는 등량만 압축(신장)하기 때문에, 모터는 동일 방향으로 회전해 전류는 흐르지 않기 때문에 감쇠력은 생기지 않는다. 그 결과, 요잉(yawing)에 대한 저항은 없고 자유롭게 요잉(yawing)가 이루어진다. 또한, 사행동(蛇行動)이 생겼을 경우에는, 전자댐퍼(21,22)의 일측은 압축하고 타측은 신장하기 때문에, 모터는 서로 반대 방향으로 회전한다. 2개의 모터가 서로 반대 방향으로 회전했을 경우에는, 회로에 전류가 흐름 열에너지에 변환되어 감쇠력이 생긴다. 그 결과, 사행동(蛇行動)은 억제된다.

차량, 댐퍼, 차체, 모터, 대차, 요잉

Description

연접차량{CONNECTED CARS}

본 발명은 2개의 차량을 전후에 연접한 연접차량에 관한 것이다.

전후에 연접된 2개의 차량의 연접부분에 대차를 배치한 구성은, 특허문헌 1에 대해 제안되고 있다. 상기 특허문헌 1의 도면6으로 관련부분에는, 전후의 차량의 연접부에 대차를 배치해, 상기 대차의 대차프레임과 전후의 차량간에 각각 액츄에이터를 개설하고, 상기 액츄에이터를 구동하여 자기조타의 보조를 실시하는 것이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 전후에 연접된 2개의 차량의 연접부분는 아니지만, 일측 차량의 단부에 1축대차를 배치해, 상기 1축대차와 타측의 차량을 링크로 연결함과 동시에, 대차의 베어링상자와 차체간에 대차의 좌우동을 억제하는 댐퍼를 설치하고 차체와 윤축과의 과대한 좌우 방향의 변위를 방지하는 것이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는 차량용 댐퍼로서 전자댐퍼를 제안하고 있다. 상기 전자댐퍼는 내부에 DC(직류) 모터를 구비하여 실린더의 직선 이동 또는 암의 요동에 의해 모터를 구성하는 로터 또는 고정자를 회전시켜, 전자 유도에 의해서 솔레노이드에 발생한 기전력을 감쇠력으로 변환하는 구성이 개시되어 있다.

[특허문헌 1]특개 2002－87262호 공보[0012], 도면 6

[특허문헌 2]특개 2001－63567호 공보[0019][0024]

[특허문헌 3]특개 2003－227543호 공보[0001][0002]

철도차량에는, 주행 안정성과 곡선 선회능이 요구된다. 그러나, 고속 주행으로의 주행 안정성과 저속 주행으로의 급곡선 선회능의 양립은 어렵고, 앞으로도 계속되는 과제이다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 차량연접부의 대차를 액츄에이터를 구동하는 것으로 자기조타시키는 것이 가능하지만, 차량간의 요잉(yawing)에 대한 감쇠효과를 발휘하지 못하고, 반대로 액츄에이터 대신에 댐퍼를 마련하면, 급곡선 통과시에 횡압증대를 초래한다.

또한, 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 대차의 좌우 움직임을 억제하는 댐퍼를 구비해도, 2개의 차량간의 요잉에 대한 감쇠효과를 발휘하지 못하고, 동일하게 특허문헌 3에서는 연접차량에 대해서는 아무런 기재되지 않았다.

본 발명은 차체간의 요잉(yawing)를 고려해야 하는 연접차량에 대해서, 주행 안정성과 급곡선 선회능의 양립을 도모하는 것을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해(때문에) 본 발명은, 고속 주행시 또는 직선 주행시는 연접부에서의 강성을 높게 설정하고, 저속 주행시 또는 곡선 주행시는 연접부에서의 강성을 낮게 설정한 전자댐퍼를 전후의 차량의 연접부에 구비한다.

또한 본 발명은, 전후에 연접되는 2개의 차량 연접부분에 대차를 배치한 연접차량이며, 상기 대차의 대차프레임 또는 볼스터(Bolster)와 각 차량과의 사이에는 각각 전자댐퍼가 설치되고 상기 전자댐퍼에는 DC모터등의 모터가 구비되며 상기 모터는 전자 유도에 의해 발생한 기전력을 열에너지(운동감쇠력)로 변환하기 위한 독립된 외부회로와 공통된 외부회로로 전환가능하게 접속된 구성이다.

상술한 구성에 대하여 각 전자댐퍼 내의 모터를 각각 독립된 열에너지에의 변환회로에 접속하여, 각 전자댐퍼가 개별적으로 감쇠 기능을 발휘한다. 또한 각 전자댐퍼내의 모터를 공통된 외부회로에 직렬로 접속한 경우, 각 모터가 동일 방향으로 회전할 경우에는 기전력이 발생하지 않고, 반대 방향으로 회전할 경우에는 기전력이 발생해, 전류가 흘러 열에너지로 변환된다.

상기 회로의 전환은, 예를 들면, 고속 주행시 또는 직선 주행시에 상기 각 모터를 독립된 외부회로에 접속하고, 저속 주행시 또는 급곡선 주행시에 상기 각 모터를 공통된 외부회로에 접속한다.

상기 대차로서는 1축대차, 1축 독립 회전대차 중의 어느 것이라도 바람직하고 또한 전자댐퍼의 형태로서는 직동형댐퍼 또는 회전형 댐퍼 중 어느 것이라도 바람직하다.

본 발명에 의하면, 2개의 차량의 연접부분에 구비된 대차의 대차프레임 또는 볼스터(Bolster)와 각 차량을 전자댐퍼로 각각 결합하고 상기 전자댐퍼내에 구비된 모터가 접속되는 회로로서 모터가 회전될 수 있는 기전력을 열에너지에 변환하기 위한 독립된 외부회로와 동일한 열에너지로 변환하기 위한 공통된 외부회로에 선택적으로 전환가능하므로, 필요시에만 댐퍼로서 작동시킬 수 있다.

따라서, 고속으로 직선 주행으로의 안정성과 급곡선 주행시의 추종성의 두가지 모두를 동시에 만족할 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 연접차량의 측면도이고,

도2는 연접 대차와 전후의 차량과의 결합부의 확대측면도이고,

도3은 도2의 구조를 간략화한 간략도이고,

도4는 직동형전자댐퍼의 단면도이고,

도5는 다른 실시예를 도시한 것으로 도3과 같은 간략도이고,

도6은 다른 실시예를 도시한 것으로 도3과 같은 간략도이고,

도7은 다른 실시예를 도시한 것으로 도3과 같은 간략도이고,

도8은 다른 실시예를 도시한 것으로 도3과 같은 간략도이고,

도9는 다른 실시예를 도시한 것으로 도3과 같은 간략도이고,

도10에서 （a）~ (c)는 주행조건을 다르게 했을 때의 연접차량의 평면도이고,

도11에서 (a)는 2개의 전자댐퍼내의 모터를 독립된 열에너지에의 변환회로에 접속한 상태를 도시한 도면이고, (b)는 2개의 전자댐퍼내의 모터를 공통된 열에너지로의 변환회로에 직렬로 접속한 상태를 도시한 도면이고,

도12에서 (a)는 도11(b)의 접속상태로, 2개의 모터가 서로 동일방향으로 회 전시켰을 경우 회로를 설명하기 위해 도시한 도면이고, (b)는 도11(b)의 접속상태로, 2개의 모터가 서로 반대방향으로 회전시켰을 경우 회로회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

도1은 본 발명에 의한 연접차량으로서 중간 연접 3축차량의 측면도이고 도2는 연접대차와 전후 차량과의 결합부의 확대측면도이고, 도3은 도2의 구조를 간략화한 것이다.

중간 연접 3축차량은 전후 차량A, B의 연접부에 1축대차(1)를 배치하고다시 각 차량A, B에 1축대차(2,3)를 배치한다. 연접부의 1축대차(1)는 차축(10)에 좌우 한 쌍의 차바퀴(11)를 설치해 윤축이 구성되며, 또한 차축(10)의 양단은 축상자(12)에 의해 회전자재에 지지되고 상기 축상자(12)에 고강성의 방진고무(13)을 통해 대차프레임(14)이 지지되고 상기 대차프레임(14)상에는 침(枕)스프링(15)을 끼워 볼스터(Bolster,16)가 지지되고 볼스터(Bolster,16)와 상기 차량A가 볼스터(Bolster) 앵커(anchor,17)로 연결되며 차량A와 차량B는 센터핀(18)으로 연결된다.

또한, 대차프레임(14)과 볼스터(Bolster,16)는 핀(19)를 통해 회동 가능하게 연결된다. 한편 상기 핀(19) 대신에 평행 링크 기구를 끼워 대차프레임(14)으로 볼스터(Bolster,16)을 연결하는 것도 바람직하다.

또한, 상기 대차프레임(14)과 전후의 차량A, B와의 사이에는 각각 전자댐퍼 (21,22)가 구비된다. 또한 상기 1축대차(2,3)의 대차프레임과 각 차량A, B와의 사이에도 전자댐퍼(23,24)가 구비된다. 이와 같이, 대차프레임(14)은 볼스터(Bolster,16)에 대해 상대적으로 회동 가능하고 한편 전자댐퍼(21,22)로 차량에 연결되고 있으므로 전자댐퍼의 신축동에 의한 회전방향의 감쇠력을 얻고, 사행동(蛇行動)이 억제된다.

상기 전자댐퍼(21 내지 24)의 구조는, 도4에 도시된 바와 같이 실린더(30)내에 피스톤(31)이 접동자재로 삽착되고 실린더(30) 내에는 DC모터(32), 감속기어 (33), 볼나사(34), 너트(35)가 구비되며 실린더(30)와 피스톤(31)의 단부에는 연결부(36,37)가 설치된다. 또한 전자댐퍼(21,22)에 있어서는 연결부(36)가 차량A 또는 B에, 연결부(37)이 대차프레임(14)에 각각 연결된다.

도5 내지 도9는 다른 실시예를 도시한 것으로 도3과 같은 간략도이다.

도5의 실시예에 있어서는 전후 차량A, B를 통상의 연결기(25)로 연결함과 동시에 차량A, B의 각각을 볼스터(Bolster,16)에 의해 2점 지지한다.

도6의 실시예에 있어서는, 차량A와 볼스터(Bolster,16)가 볼스터 앵커(Bolster anchor,17)로 연결되어 볼스터(Bolster,16)로 대차프레임(14)과의 사이에 전자댐퍼(21)를 설치하고 차량B와 대차프레임(14)와의 사이에 전자댐퍼(22)를 설치한 것이다.

상기 도5 및 도6에 도시된 실시예는, 대차프레임(14) 위에 직접 볼스터(Bolster,16)를 구비한 다이렉트 마운트 방식이지만, 도7에 도시된 실시예는 인 다이렉트 방식으로서 대차프레임(14)과 볼스터(Bolster,16)와의 사이에 볼스터(Bolster anchor,17)를 구비하고, 볼스터(Bolster,16)와 차량A와의 사이에 전자댐퍼(21)를 구비하며 볼스터(Bolster,16)와 차량B와의 사이에 전자댐퍼(22)를 구비한다.

도8에 도시된 실시예도 도7과 같은 인 다이렉트 방식이며, 상기 실시예에서는 대차프레임(14)과 차량A와의 사이에 전자댐퍼(21)를 구비하고 대차프레임(14)과 차량B와의 사이에 전자댐퍼(22)를 구비한다.

도9에 도시된 실시예에 있어서는, 대차프레임(14)과 차량A와의 사이에 전자댐퍼(21) 구비하고 볼스터(Bolster,16)와 차량B와의 사이에 전자댐퍼(22)를 구비한다.

도 10(a)는 직선 주행시의 연접차량의 평면도이며, 상기 실시예에서는 전자댐퍼(21,22)와도 신축하지 않는다. 또한 도10(b)는 곡선 주행시의 연접차량의 평면도이며, 상기 실시예에서는 전자댐퍼(21,22)와도 동시에 신장 또는 압축하게 할 수 있다. 도10(c)는 대차가 사행동(蛇行動)을 일으키는 상태의 평면도이며, 상기 실시예에서는 일측의 전자댐퍼(21)는 신장하고 타측의 전자댐퍼는 압축한다.

이하, 상기 전자댐퍼(21,22)의 작동에 대해 설명하기로 한다.

도11에서 (a)는 2개의 전자댐퍼내의 모터를 독립된 열에너지에의 변환회로에 접속한 상태를 도시한 도면이고, (b)는 2개의 전자댐퍼내의 모터를 공통된 열에너지로의 변환회로에 직렬로 접속한 상태를 도시한 도면이고, 도12에서 (a)는 도11(b)의 접속상태로, 2개의 모터가 서로 동일방향으로 회전시켰을 경우 회로를 설명하기 위해 도시한 도면이고, (b)는 도11(b)의 접속상태로, 2개의 모터가 서로 반대방향으로 회전시켰을 경우 회로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도10의 각 주행상태를 다시 살펴보면 도10(a)에 나타난 바와 같이 고속으로 직선 주행하는 경우에는, 도11(a)에 도시된 바와 같이, 2개의 전자댐퍼 내의 모터를 독립된 열에너지에의 변환회로에 접속한다. 이와 같은 실시예에서 전자댐퍼(21, 22)는 독립된 댐퍼로 작동된다.

한편, 저속으로 급곡선을 주행하는 경우에는, 도11(b)에 도시된 바와 같이 2개의 전자댐퍼 내의 모터를 공통된 열에너지에의 변환회로에 직렬로 접속한다. 이러한 경우 도10(b)에 도시된 바와 같이 선로를 따라 주행하는 차량A, B간에 요잉(yawing)가 발생한다. 이 때 전자댐퍼(21,22)는 등량(等量)만 압축(신장)하기 때문에, 모터는 동일 방향으로 회전한다. 2개의 모터가 동일 방향으로 회전하는 경우에는, 도12(a)에 도시된 바와 같이 전류는 흐르지 않기 때문에 감쇠력은 생기지 않는다. 그 결과, 요잉(yawing)에 대한 저항은 없고 자유롭게 요잉(yawing)가 행해진다.

또한, 저속으로 급곡선을 주행하는 경우에는, 도11(c)에 도시된 바와 같이,사행동(蛇行動)이 발생하기 쉽다. 이와 같은 경우에는, 전자댐퍼(21,22)의 일측은 압축하고 타측은 신장하기 때문에, 모터는 서로 반대 방향으로 회전한다. 2개의 모 터가 서로 반대 방향으로 회전하는 경우에는, 도12(b)에 도시된 바와 같이 회로에 전류가 흐름 열에너지에 변환되어 감쇠력이 생긴다. 그 결과, 사행동(蛇行動)은 억제될 수 있다.

도시된 실시예에서는 전자댐퍼(21,22)를 일측에 배치했지만, 좌우로 나누어 배치해도 무관하다. 이와 같은 좌우로 배치하는 경우, 곡선 통과시에 전자댐퍼 (21,22)의 신축 방향이 역방향이 되므로, 회로를 변경하는 작업이 필요하다. 여하튼 대차의 사행(蛇行)시에 감쇠력을 발휘하고 차량간의 요잉(yawing)에 대해서는 감쇠력이 생기지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 전자댐퍼의 배치 레이아웃에 대해서는, 일측 2개로 배치하거나 양측에 각 하나씩 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 실시예에서는 전자댐퍼를 대차프레임 또는 차량과의 사이에 직접적 또는 간접적으로 구비되어 있지만, 차량과 차량과의 사이에 구비되는 것도 바람직하다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

Claims

삭제
전후에 연접되는 2개 차량의 연접부분에 대차를 배치한 연접차량에 있어서, 상기 대차의 대차프레임 또는 볼스터(Bolster)와 각 차량과의 사이에는 각각 전자댐퍼가 설치되고 상기 전자댐퍼에는 모터가 구비되며 상기 모터는 전자 유도에 의해 발생한 기전력을 열에너지로 변환하기 위한 독립된 외부회로와 공통된 외부회로로 전환가능하게 접속되고,

고속 주행시 또는 직선 주행시에 상기 각 모터를 독립된 외부회로에 접속하고, 저속 주행시 또는 급곡선 주행시에 상기 각 모터를 공통된 외부회로에 접속하는 것을 특징으로 하는 연접차량.
삭제
제2항에 있어서,

상기 대차는 1축대차이고 상기 전자댐퍼는 직동형댐퍼 또는 회전형 댐퍼인 것을 특징으로 하는 연접차량.