KR101561836B1 - 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치 - Google Patents

Abstract

퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 개시된다. 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치는, 승객이 탑승하는 차량부와, 상기 차량부의 하부에 형성되는 프레임과, 프레임의 외부 양측에 적어도 한조 이상 형성되어 레일에 지지되어 구름작동되는 것으로, 상기 레일의 상면에 접촉 지지되는 상부 휠과, 상기 상부 휠이 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트가 결합되는 가이드블록으로 구성되는 상부 대차부; 상기 상부 대차부의 가이드블록이 결합되는 케이싱; 레일의 하면에 접촉 지지되는 하부 휠과, 상기 하부 휠에 결합되며 상기 케이싱에 장착되는 샤프트로 구성되는 하부 대차부;를 포함하여 구성된다.
이에 따르면, 레일과 접촉되는 휠을 적어도 2개 이상으로 분할되어 개별적으로 회전되도록 함으로써 곡선구간의 주행시 내,외측의 회전속도가 상이하게 회전될 수 있으므로 보다 신속하고 안정적인 코너링이 가능해질 수 있는 효과가 있다.

Description

퍼스널 모노레일의 구동롤러장치{Personal Mono Rail Drive rolling Apparatus}

본 발명은 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높이 조절과 폭 조절이 용이하여 모노레일의 각 구간에 용이하게 적용될 수 있고, 충격 및 소음을 흡수될 수 있으며, 곡선구간의 주행이 원활하도록 한 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치에 관한 것이다.

일반적으로 모노레일(Monorail)은 단궤조(單軌條) 위를 달리는 교통기관을 일컫는데, 종래의 철도가 일정한 간격으로 된 2개의 강철레일 위를 강철제 바퀴를 가진 차량부이 주행하는 데 대하여 모노레일은 높은 기둥부재(支柱) 위에 콘크리트제(製) 빔(beam)을 설치하고, 이것을 주행로로 하여 세로 방향으로 복렬(複列)의 고무타이어 바퀴를 장비한 차량부가 주행하는 것이다.

또 빔 위에 다시 레일을 고정시키고 그 위를 강철제 바퀴가 굴러 주행하는 것도 있다.

이러한 모노레일의 종류로는 크게 차량부를 선로에 걸터앉히는 과좌식(跨座式)과 선로에 매다는 현수식(懸垂式)이 있다.

과좌식은 다시 알베그식과 로키드식으로, 현수식은 사페주식과 랑겐식으로 분류된다.

과좌식인 알베그식은 콘크리트 제I형 빔의 윗면을 주행로로 하며, 빔에 걸터앉은 차체(車體)가 고무타이어인 대차부로 주행하고, 빔의 양쪽 면에는 안내바퀴와 안정바퀴가 주행하는 형식이다.

로키드식은 콘크리트빔 면을 직접 주행로로 하지 않고, 빔의 윗면 및 양쪽 면에 강철레일을 부설하고, 그 레일 위를 강철제 대차부 및 안정바퀴가 주행하는 형식이다.

현수식인 사페주식은 궤도 빔이 강철로 된 상자형이며, 그 안쪽면을 주행로로 한다. 이 경우 대차부는 안벽의 밑면을, 안내바퀴는 안벽의 측면을 주행한다. 차체는 주행장치에 설치되어 있는 현수장치에 의해서 현수된다.

모노레일에 관련된 선행기술로는 국내공개특허 10-1994-7000768호가 개시된 바 있다.

상기 선행기술은 전원과; 상기 전원에 접속된 1차도전경로와; 상기 1차도전경로와 관련하여 사용하기 위한 1 또는 그 이상의 차량을 포함하는 것과 관련된다.

한편, 국내 공개특허 2002-0015148호에는 「모노레일형 이송대차」가 개시되어 있다.

상기 모노레일형 이송대차를 개략적으로 살펴보면, 일단이 소정 급전수단으로부터 전력을 공급받아 상기 이송대차에 공급하도록 하는 급전부가 제공된 급전주행레일이 구비되며, 상기 급전주행레일과 일정 거리만큼 이격되는 타단은 바닥면에 접촉되어 상기 급전주행레일과 일정 궤도를 유지하면서 상기 이송대차가 이송되도록 주행 휠(WHEEL)이 구비되어 구성되는 것이었다.

그런데 종래 기술에 따른 모노레일의 구동롤러장치는 휠이 레일을 주행하는 과정이나 정지되는 과정에서 마찰에 의한 소음이 심하게 발생되는 문제점이 있었고, 또한 충격에 대한 완화성능이 미흡하여 승차감이 저하되는 문제점이 있었다.

또한 종래 기술에 따른 모노레일의 구동롤러장치는 휠과 레일 간의 간격조절이 어렵고, 또한 높이 조절도 불가능하므로 애초에 제작된 형태로만 한정될 수 밖에 없어 레일의 두께 변동이나 높이 변동시 휠을 모두 교환하여야 하므로 제작 비용이 상승될 수 밖에 없고, 아울러 운행을 정지해야 하므로 이로인한 피해가 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 레일과 접촉되는 휠을 적어도 2개 이상으로 분할되어 개별적으로 회전되도록 함으로써 곡선구간의 주행시 내,외측의 회전속도가 상이하게 회전될 수 있으므로 보다 신속하고 안정적인 코너링이 가능해질 수 있도록 한 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 승객이 탑승하는 차량부와, 상기 차량부의 하부에 형성되는 프레임과, 프레임의 외부 양측에 적어도 한조 이상 형성되어 레일에 지지되어 구름작동되는 것으로, 상기 레일의 상면에 접촉 지지되는 상부 휠과, 상기 상부 휠이 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트가 결합되는 가이드블록으로 구성되는 상부 대차부; 상기 상부 대차부의 가이드블록이 결합되는 케이싱; 레일의 하면에 접촉 지지되는 하부 휠과, 상기 하부 휠에 결합되며 상기 케이싱에 장착되는 샤프트로 구성되는 하부 대차부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 상부 휠은 내측 휠부재와 외측 휠부재가 상기 샤프트의 양측에 결합되어 이루어지고, 상기 내측 휠부재와 외측 휠부재의 내부에 베어링이 장착되어 각기 회전 구동되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 내측 휠부재와 외측 휠부재 각각은, 상기 샤프트가 결합되도록 통공이 형성되며 원통형으로 된 바디; 상기 바디의 일단에 형성되며 레일의 측단부에 접촉되는 환형 플랜지;를 포함하고, 상기 바디의 통공에 접하여 형성되며 베어링이 결합되는 복수의 베어링 장착홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 레일과 접촉되는 휠을 적어도 2개 이상으로 분할되어 개별적으로 회전되도록 함으로써 곡선구간의 주행시 내,외측의 회전속도가 상이하게 회전될 수 있으므로 보다 신속하고 안정적인 코너링이 가능해질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 적용된 모노레일 차량의 조립체를 나타낸 하부에서 올려다 본 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치를 나타낸 분해 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치의 '상부 휠'에 분해사시도,
도 5는 상기 도 4의 상부 휠에 대한 조립된 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 레일에 결합된 상태를 보여주는 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 레일의 곡선부위를 지나가는 상태를 보여주는 평면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 적용된 모노레일 차량의 조립체를 나타낸 하부에서 올려다 본 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치를 나타낸 분해 사시도, 도 4는 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치의 '상부 휠'에 분해사시도, 도 5는 상기 도 4의 상부 휠에 대한 조립된 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 레일에 결합된 상태를 보여주는 정면도, 도 7은 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치가 레일의 곡선부위를 지나가는 상태를 보여주는 평면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 퍼스널 모노레일 카(PMC:Personal Mono Rail Car)는 소형 자동 운행궤도차량으로서, 운전자 또는 승객이 탑승하는 차량부(100)와, 차량부(100)의 하부에 형성되는 프레임(200)과, 프레임(200)의 외부 양측에 적어도 한조 이상 형성되어 레일(R)에 지지되어 구름작동되는 휠을 갖는 구동롤러장치(A) 및 상기 프레임(200)에 장착되어 레일(R)을 주행하는 주행바퀴(320)와, 상기 주행바퀴(320)에 동력을 전달하는 동력장치(300)를 포함한다.

프레임(200)의 하부 양측에 한쌍의 레일(R)이 일정 간격으로 이격되어 평행되게 배치되고, 각 레일(R)에 결합되도록 프레임(200)의 하부에 전륜 구동롤러장치(A)와 후륜 구동롤러장치(A)가 구비되어 총 4개의 구동롤러장치(A)가 구비된다.

그리고, 4개의 구동롤러장치(A) 중 어느 하나에는 주행바퀴(320)가 형성되고, 주행바퀴(320)에 동력장치(300)가 연결되어 자력 주행이 가능해질 수 있다.

주행바퀴(320)는 외주연에 다수의 치차 형성되고, 레일(R)의 저면에는 치차가 결합되도록 랙기어가 형성된다.

상기 동력장치(300)는 프레임(200)의 하부에는 동력을 제공하는 모터와, 상기 모터에 연결된 스프로켓과, 상기 스프로켓과 주행바퀴(320)의 축을 연결하는 체인이 내장된 파워트레인 박스(340)를 포함한다.

레일(R)은, 지상에 수직되게 설치되는 기둥부재의 상단에 형성되어 고가형으로 장착되는 것이 일반적이며, 단면이 사각형인 2개가 한쌍을 이루도록 배치된다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치(A)는, 승객이 탑승하는 차량부와, 상기 차량부의 하부에 형성되는 프레임과, 프레임의 외부 양측에 적어도 한조 이상 형성되어 레일(R)에 지지되어 구름작동되는 것으로, 상기 레일(R)의 상면에 접촉 지지되는 상부 휠(3)과, 상기 상부 휠(3)이 결합되는 샤프트(35)와, 상기 샤프트(35)가 결합되는 가이드블록(37)으로 구성되는 상부 대차부(2); 상기 상부 대차부(2)의 가이드블록(37)이 결합되는 케이싱(4); 레일(R)의 하면에 접촉 지지되는 하부 휠(62)과, 상기 하부 휠(62)에 결합되며 상기 케이싱(4)에 장착되는 샤프트(35)로 구성되는 하부 대차부(6);를 포함한다.

상부 대차부(2)의 상부 휠(3)이 레일(R)의 상면에 지지되고, 하부 대차부(6)의 하부 휠(62)이 레일(R)의 하면에 지지되어 구름작동되면서 이동된다.

상부 대차부(2)는 상기 레일(R)의 상면에 접촉 지지되는 상부 휠(3)과, 상기 상부 휠(3)이 결합되는 샤프트(35)와, 상기 샤프트(35)가 결합되는 가이드블록(37)으로 구성된다.

상기 가이드블록(37)은 케이싱(4)의 상부 커버(371)에 결합되는 수직바(372)와, 상기 샤프트(35)가 수평되게 결합되며 그 양측이 각기 결합되는 포크(374)로 구성된다.

상기 상부 휠(3)은, 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 상기 샤프트(35)의 양측에 결합되어 이루어지고, 상기 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)의 내부에 베어링(B)이 장착되어 각기 회전 구동될 수 있도록 한다.

즉, 상부 휠(3)은 레일(R)의 상면에 지지되어 레일(R)을 따라 구름작동되는데, 직선 구간에서는 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 동일한 회전속도로 구름작동되고, 곡선구간에서는 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 상이한 회전속도로 구름작동될 수 있다.

상이한 회전속도로 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 각기 개별적으로 회전됨으로써 곡선구간을 지나갈때는 외측 휠부재(34)가 내측 휠부재(32) 보다 빠른 회전속도로 회전될 수 있도록 하여 곡선구간에서 마찰로 인한 속도 저하와 탈선의 위험을 방지할 수 있다.

상부 휠(3)은 양측에 환형 플랜지(35)가 형성되고, 이 환형 플랜지(35)가 레일(R)의 외면에 밀착되도록 함으로써 레일(R)로부터 이탈이 방지되도록 걸림구의 역할을 하게 된다.

상부 휠(3)을 구성하는 상기 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34) 각각은, 상기 샤프트(35)가 결합되도록 통공(30)이 형성되며 원통형으로 된 바디(33); 상기 바디(33)의 일단에 형성되며 레일(R)의 측단부에 접촉되는 환형 플랜지(35);를 포함하고, 상기 바디(33)의 통공(30)에 접하여 형성되며 베어링(B)이 결합되는 복수의 베어링 장착홈(36)이 형성되어 구성된다.

내측 휠부재(32)는, 일측에 환형 플랜지(35)가 형성되고, 타측에는 원통형의 바디(33)가 형성되며, 상기 바디(33)의 중심에는 샤프트(35)가 끼워지도록 통공(30)이 형성되며, 상기 통공(30)의 주변에 베어링 장착홈(36)이 형성된다.

마찬가지로 외측 휠부재(34)도 일측에 환형 플랜지(35)가 형성되고, 타측에는 원통형의 바디(33)가 형성되며, 상기 바디(33)의 중심에는 샤프트(35)가 끼워지도록 통공(30)이 형성되며, 상기 통공(30)의 주변에 베어링 장착홈(36)이 형성된다.

내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)는 동일한 형상과 직경으로 형성되므로 서로 맞대어짐으로써 레일(R)의 상면에 밀착되는 원통형상의 상부 휠(3)이 조립될 수 있다.

상기 복수의 베어링 장착홈(36)은 상기 바디(33)의 통공(30)에 형성된 분할벽(31)의 양측에 대칭되게 형성된다.

따라서 분할벽(31)을 사이에 두고 양측에 각기 베어링 장착홈(36)이 형성되는 것이다.

이렇게 베어링 장착홈(36)에 결합된 한쌍의 베어링(B)들은 샤프트(35)의 외주에 끼워져 결합되고, 각 베어링(B)의 외주면과 베어링 장착홈(36)은 틈새가 없도록 결합되며, 샤프트(35)의 양단부에는 베어링(B)들의 이탈을 방지하기 위해 스냅링(39)이 결합된다.

샤프트(35)는 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)를 관통하여 결합되며, 중간에는 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)에 각기 결합된 베어링(B)들에 밀착되도록 환판(352)이 형성된다.

바람직하게는 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)에 각기 한쌍씩 결합되는 베어링(B)들은 동일한 직경을 갖는 베어링(B)들이 적용됨이 바람직하며, 이에 의해 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)는 중량이 균등하게 분배될 수 있도록 한다.

내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)의 중량 균형이 맞지 않으면 직선구간이나 곡선구간 주행시 둘 중 어느 하나에만 과도한 하중이 실리게 되고, 특히 곡선구간에서는 더욱 하중이 편중되어 가중되므로 이렇게 과중한 하중을 받는 베어링(B)은 파손될 우려가 높기 때문이다.

따라서 샤프트(35)의 양측에 각기 동일한 중량과 크기를 갖는 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 밸런스의 균형을 이루도록 결합된다.

한편 상기 내측 휠부재(32) 및 외측 휠부재(34)는 각각의 바디(33)의 외주면에 탄성부재(미도시)가 코팅될 수도 있다.

탄성부재는 합성수지 또는 고무가 선택되며, 내구성이 뛰어난 소재가 선택된다.

이렇게 탄성부재가 코팅됨으로써 주행중의 소음과 진동을 절감시킬 수 있으며, 승차감이 향상될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

동력부에 전원이 인가되고 주행바퀴가 주행함에 의해 구동롤러장치(A)가 레일(R)에 지지된 채 구름작동을 하게 된다.

상부 휠(3)은 레일(R)의 상면에 접촉 지지되고, 하부 휠(62)은 레일(R)의 하면에 접촉 지지되도록 장착된다.

레일(R)의 직선구간을 주행하는 경우에는 상부 휠(3)의 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 동일한 회전속도로 회전됨으로써 양측으로 균등한 하중 분배가 이루어지게 된다.

레일(R)의 곡선구간을 주행하는 경우에는 곡선구간의 내경 보다 외경의 지름이 더 크므로 내경에 접하는 내측 휠부재(32) 보다 외경에 접하는 외측 휠부재(34)가 더 빠른 속도로 회전되어야 한다.

따라서 내측 휠부재(32)와 외측 휠부재(34)가 각기 상이한 회전속도로 개별적으로 회전될 수 있으므로 곡선구간을 주행할때 안정적으로 코너링이 실행될 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

2 ; 상부 대차부 3 : 상부 휠
4 : 케이싱 6 : 하부 대차부
30 : 통공 31 : 분할벽
32 : 내측 휠부재 34 : 외측 휠부재
36 : 베어링 장착홈 R ; 레일

Claims (6)

1. 승객이 탑승하는 차량부와, 상기 차량부의 하부에 형성되는 프레임과, 프레임의 외부 양측에 적어도 한조 이상 형성되어 레일에 지지되어 구름작동되는 것으로,
   상기 레일의 상면에 접촉 지지되는 상부 휠과, 상기 상부 휠이 결합되는 샤프트와, 상기 샤프트가 결합되는 가이드블록으로 구성되는 상부 대차부;
   상기 상부 대차부의 가이드블록이 결합되는 케이싱;
   레일의 하면에 접촉 지지되는 하부 휠과, 상기 하부 휠에 결합되며 상기 케이싱에 장착되는 샤프트로 구성되는 하부 대차부;를 포함하고,
   상기 상부 휠은
   내측 휠부재와 외측 휠부재가 상기 샤프트의 양측에 결합되어 이루어지고,
   상기 내측 휠부재와 외측 휠부재의 내부에 베어링이 장착되어 각기 회전 구동되도록 한 것을 특징으로 하는 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부 휠의 가이드블록은 케이싱의 상부 커버에 결합되는 수직바와, 상기 샤프트가 수평되게 결합되며 그 양측이 각기 결합되는 포크를 포함하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 내측 휠부재와 외측 휠부재 각각은
   상기 샤프트가 결합되도록 통공이 형성되며 원통형으로 된 바디;
   상기 바디의 일단에 형성되며 레일의 측단부에 접촉되는 환형 플랜지;를 포함하고,
   상기 바디의 통공에 접하여 형성되며 베어링이 결합되는 복수의 베어링 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 복수의 베어링 장착홈은 상기 바디의 통공에 형성된 분할벽의 양측에 대칭되게 형성되며, 각 베어링 장착홈에 결합되는 베어링이 샤프트에 결합되고, 각 베어링과 베어링 장착홈은 틈새가 없도록 결합되는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 내측 휠부재와 외측 휠부재 각각의 바디 외주면에 탄성부재가 코팅 형성된 것을 특징으로 하는 퍼스널 모노레일의 구동롤러장치.

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