KR102046036B1 - a structure of active steering bogie for a railway vehicle - Google Patents

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KR102046036B1
KR102046036B1 KR1020180056109A KR20180056109A KR102046036B1 KR 102046036 B1 KR102046036 B1 KR 102046036B1 KR 1020180056109 A KR1020180056109 A KR 1020180056109A KR 20180056109 A KR20180056109 A KR 20180056109A KR 102046036 B1 KR102046036 B1 KR 102046036B1
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KR1020180056109A
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허현무
안다훈
신유정
문경호
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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a structure of an active steering bogie for a railway vehicle, and more specifically, to a structure of an active steering bogie for a railway vehicle, which is possible to more quickly and exactly control a steering angle by driving both ends of a wheelset installed in a steerable manner to adjust the steering angle and is possible to compactly form the entire structure by minimizing a stroke of a driving part adjusting the steering angle of the wheelset. To this end, the structure of an active steering bogie for a railway vehicle includes: a curvature sensor measuring displacement between a bogie and a vehicle when driving on a curved section; and a driving part adjusting a steering angle of a wheelset installed on the bogie. Both end portions of the wheelset are individually connected to the driving part to drive both ends of the wheelset at the same time.

Description

철도차량용 능동조향 대차 구조{a structure of active steering bogie for a railway vehicle}{A structure of active steering bogie for a railway vehicle}

본 발명은 철도차량용 능동조향 대차 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조향가능하게 설치되는 윤축의 양단을 동시에 구동시켜 조향각을 조절함으로써, 보다 신속하고 정확하게 조향각을 제어할 수 있으며, 윤축의 조향각을 조절하는 구동부의 스트로크를 최소화하여 전체적인 구조를 콤팩트하게 형성할 수 있는 철도차량용 능동조향 대차 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an active steering bogie structure for a railway vehicle, and more particularly, by controlling both steering angles by simultaneously driving both ends of a wheelset that can be steerably installed, it is possible to control the steering angle more quickly and accurately, and adjust the steering angle of the wheelset. It relates to an active steering bogie structure for railway vehicles that can form a compact overall structure by minimizing the stroke of the drive unit.

철도차량이 곡선구간 주행 시에는 도 1과 같이 차륜과 레일 간에 공격각(angle of attack)이 존재하게 되는데, 이 공격각은 차륜의 주행방향과 횡방향으로 불필요한 힘을 유발시켜 차륜과 레일의 과도한 마모를 발생시킬 뿐만 아니라 소음, 분진도 발생시켜 유지 보수측면에서 큰 문제가 되고 있다. When the railway vehicle runs in a curved section, an angle of attack exists between the wheels and the rails as shown in FIG. 1, which causes unnecessary force in the driving direction and the transverse direction of the wheels, resulting in excessive excessive wheels and rails. Not only does it cause abrasion, it also generates noise and dust, which is a major problem in terms of maintenance.

이를 개선하기 위하여 윤축의 요방향으로 토크를 부여하여 윤축이 곡선의 곡률반경 중심으로 위치하게 하면 공격각 발생을 제거할 수 있고, 이를 능동조향방법이라 하며 이를 구현하기 위한 방법으로 다음과 같은 윤축 조향방법과 조향 메커니즘이 개발되었다.To improve this, if torque is given in the yaw direction of the wheelset and the wheelset is located at the center of the radius of curvature of the curve, the attack angle can be eliminated, and this is called the active steering method. Methods and steering mechanisms have been developed.

여기서, 도 2와 도 3은 유럽의 능동조향대차 형상 및 윤축 조향 방법, 조향메커니즘 구조를 나타낸 것으로서, 유압식 액추에이터가 윤축당 1개씩 대차 좌우에 장착되어 있어 곡선구간 주행 시 곡선의 외궤 액추에이터는 늘어나고 내궤 액추에이터는 당겨주어 전후 윤축간에 조향각(steering angle)을 형성하는 구조이다. Here, Figures 2 and 3 show the shape of the active steering bogie, the wheel steering method, and the steering mechanism structure of Europe. The hydraulic actuators are mounted on the left and right sides of the bogie, one per wheelset, so that the outer ring actuator of the curve increases and the inner bore The actuator is a structure that pulls to form a steering angle between front and rear wheel axes.

그러나, 이 방법은 윤축의 액추에이터 반대편이 피봇 기능을 수행하는 구조로 능동조향제어를 함에 있어서 목표조향각을 형성하기 위한 액추에이터의 변위발생을 크게 요구한다. 따라서 액추에이터의 스트로크를 크게 요구하여 부피가 커지는 점, 조향제어력이 커지는 점 등으로 소형의 콤팩트한 대차 제작에 어려움이 있다.However, this method greatly requires the occurrence of displacement of the actuator to form the target steering angle in active steering control in a structure in which the opposite side of the wheelset actuator performs a pivot function. Therefore, it is difficult to manufacture a compact and compact trolley due to a large volume, a steering control force, and the like, which require a large stroke of the actuator.

그리고, 도 4와 도 5는 일본의 능동형 조향대차 형상과 윤축 조향구조를 나타낸다. 공압식 액추에이터가 저널박스와 대차프레임간에 장착되어 윤축을 조향하는 구조로서, 대차 당 총 4개의 액추에이터가 장착되어 있는데, 공압식 액추에이터 특성상 밀어주는 기능은 있으나 당겨주는 기능은 구현하기 힘들다. 4 and 5 show an active steering bogie shape and a wheel-shaft steering structure of Japan. A pneumatic actuator is mounted between the journal box and the bogie frame to steer the wheelset. A total of four actuators are mounted per bogie. The pneumatic actuator has a push function, but it is difficult to implement the pull function.

따라서, 곡선구간 주행 시 곡선의 외궤 액추에이터는 늘어나고 윤축의 반대편은 피봇기능을 수행하는 구조이며, 이 방법 역시 능동조향제어를 함에 있어서 목표조향각을 형성하기 위한 외궤 액추에이터의 변위발생을 크게 요구한다는 점, 공압식이라 유압 및 전동식에 비하여 응답특성이 상대적으로 저하한다는 점, 그리고 공압식 벨로우즈 적용으로 부피가 커져 대차 장착이나 유지보수 측면에서 어려움이 있다는 점 등으로 콤팩트한 대차 제작에 어려움이 있다.Therefore, the curved outer actuator is extended and the opposite side of the wheel axis performs the pivot function when driving the curved section, and this method also requires the displacement of the outer actuator to form the target steering angle in active steering control. Because of the pneumatic type, the response characteristics are relatively lower than those of hydraulic and electric motors, and the size of the pneumatic bellows increases the difficulty of mounting and maintaining the truck.

한국등록특허 10-1084157Korea Patent Registration 10-1084157 한국등록특허 10-1131777Korea Patent Registration 10-1131777

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대차의 상부에 구비되는 곡률센서에 의해 곡선구간 주행시 차체와 대차간의 변위를 측정하고, 측정된 변위를 통하여 곡선구간의 곡률반경을 추정하는 제어부에서 곡률반경에 따라 구동부를 제어하여 윤축의 조향각을 조절하되, 구동부는 윤축의 양측을 동시에 구동시켜 신속하고 정확하게 윤축의 조향각을 제어할 수 있는 철도차량용 능동조향 대차 구조를 제공하는 것이다.The present invention has been made in order to solve the above problems, an object of the present invention is to measure the displacement of the vehicle body and the bogie during the curve section by the curvature sensor provided on the upper portion of the bogie, the curvature of the curve section through the measured displacement The controller for estimating the radius adjusts the steering angle of the wheelset by controlling the drive unit according to the radius of curvature, while the drive unit simultaneously drives both sides of the wheelset to provide an active steering bogie structure for railway vehicles that can control the wheel's steering angle quickly and accurately. will be.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 구동부를 제어하여 윤축의 양단부를 동시에 구동시키기 때문에 양측에 구비되는 각 구동부의 스트로크(이동범위)를 줄일 수 있고, 윤축의 양단에 구비되는 저널박스는 구동부가 위치하는 방향의 단부에 상부로 돌출되도록 연결부를 형성하여 구동부와 링크결합되도록 함으로써, 전후로 구비되는 윤축의 사이에 구동부와 링크가 위치하도록 하여 링크와 구동부의 길이를 최소화할 수 있어 조향각을 안정적으로 제어하면서도 구동부의 구조를 보다 콤팩트하게 형성할 수 있는 철도차량용 능동조향 대차 구조를 제공하는 것이다.Further, another object of the present invention is to control the drive unit to drive both ends of the wheel shaft at the same time to reduce the stroke (movement range) of each drive unit provided on both sides, the journal box provided at both ends of the wheel shaft is the drive unit is located The connection part is formed so as to protrude upward at the end of the direction to be coupled with the driving part, so that the driving part and the link are positioned between the wheel shafts provided before and after, so that the length of the link and the driving part can be minimized. It is to provide an active steering bogie structure for railway vehicles that can form a more compact structure.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은;The present invention for solving this problem;

곡선구간 주행시 대차와 차체 사이의 변위를 측정하는 곡률센서와 대차에 설치되는 윤축의 조향각을 조절하는 구동부를 포함하여 이루어지는 철도차량용 능동조향 대차 구조에 있어서, 상기 윤축의 양단부에는 상기 구동부가 각각 연결되어 윤축의 양단을 동시에 구동시키는 것을 특징으로 한다.In an active steering bogie structure for a railroad vehicle comprising a curvature sensor for measuring a displacement between a bogie and a vehicle body when driving a curved section, and a driving unit for adjusting a steering angle of a wheelset installed in the bogie, the driving units are connected to both ends of the wheelset, respectively. Both ends of the wheel shaft are driven simultaneously.

여기서, 상기 윤축의 양단부에 연결되는 한 쌍의 구동부는 윤축의 양단부를 서로 반대방향으로 구동시키는 것을 특징으로 한다.Here, the pair of driving parts connected to both ends of the wheel shaft may drive both ends of the wheel shaft in opposite directions to each other.

그리고, 상기 대차를 구성하는 사이드 프레임의 길이방향 중심부에는 하부로 돌출되도록 스커드가 형성되되, 상기 스커드는 사이드 프레임의 폭방향 외측부에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, a scud is formed in the longitudinal center of the side frame constituting the bogie so as to protrude downward, and the scud is formed in the widthwise outer portion of the side frame.

여기서, 상기 구동부는 상기 스커드의 내측면에 설치되는 것을 특징으로 한다.Here, the drive unit is characterized in that installed on the inner surface of the scud.

이때, 상기 윤축의 길이방향 양단부에는 저널박스가 구비되되, 상기 저널박스는 상기 구동부가 형성되는 방향의 단부에 상부로 돌출되도록 연결부가 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, a journal box is provided at both ends in the longitudinal direction of the wheel shaft, and the journal box is characterized in that a connection part is formed to protrude upward at an end portion of the direction in which the driving part is formed.

한편, 상기 구동부의 길이방향 양단부에는 링크가 돌출형성되되, 상기 링크의 단부는 상기 연결부에 회동가능하게 연결되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the link is protruding on both ends of the longitudinal direction of the drive unit, the end of the link is characterized in that rotatably connected to the connecting portion.

여기서, 상기 구동부는 전기기계식으로 형성되어 링크의 이동거리를 조절하여 윤축의 조향각을 제어하는 것을 특징으로 한다.Here, the drive unit is formed electromechanically characterized by controlling the steering angle of the wheel shaft by adjusting the moving distance of the link.

이때, 상기 저널박스는 윤축이 결합되는 양측에 대차를 지지하기 위한 스프링이 설치되는 스프링 설치부가 형성되고, 일측 스프링 설치부의 단부에는 연장부가 형성되며, 상기 연장부의 단부에 상기 연결부가 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the journal box is formed with a spring mounting portion is installed on the spring to support the balance on both sides of the wheel shaft is coupled, the extension portion is formed at one end of the spring installation portion, the connection portion is formed at the end of the extension portion Shall be.

또한, 상기 연결부에는 링크의 단부가 삽입되는 연결공이 형성되고, 상기 연결공의 양측에는 링크의 단부에 삽입되는 부시의 양단부가 고정되며, 상기 부시와 링크의 힌지공 사이에 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the connection portion is formed with a connection hole into which the end of the link is inserted, both ends of the bush is inserted into the end of the link is fixed, the elastic member is provided between the hinge hole of the bush and the link It features.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 대차의 상부에 구비되는 곡률센서에 의해 곡선구간 주행시 차체와 대차간의 변위를 측정하고, 측정된 변위를 통하여 곡선구간의 곡률반경을 추정하는 제어부에서 곡률반경에 따라 구동부를 제어하여 윤축의 조향각을 조절하되, 구동부는 윤축의 양측을 동시에 구동시켜 신속하고 정확하게 윤축의 조향각을 제어할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the curvature sensor provided in the upper portion of the bogie measures the displacement between the vehicle body and the bogie while driving the curve section, and the controller estimates the curvature radius of the curve section based on the measured displacement according to the curvature radius. The steering unit controls the steering angle of the wheelset, but the driving unit drives both sides of the wheelset at the same time, so that the steering angle of the wheelset can be controlled quickly and accurately.

그리고, 본 발명은 구동부를 제어하여 윤축의 양단부를 동시에 구동시키기 때문에 양측에 구비되는 각 구동부의 스트로크(이동범위)를 줄일 수 있고, 윤축의 양단에 구비되는 저널박스는 구동부가 위치하는 방향의 단부에 상부로 돌출되도록 연결부를 형성하여 구동부와 링크결합되도록 함으로써, 전후로 구비되는 윤축의 사이에 구동부와 링크가 위치하도록 하여 링크와 구동부의 길이를 최소화할 수 있어 조향각을 안정적으로 제어하면서도 구동부의 구조를 보다 콤팩트하게 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can control the drive unit to drive both ends of the wheelset at the same time to reduce the stroke (movement range) of each drive unit provided on both sides, the journal box provided on both ends of the wheelset shaft end in the direction in which the drive unit is located The connection part is formed so as to protrude to the upper part so as to be coupled with the driving part, so that the driving part and the link are positioned between the wheel shafts provided before and after, so that the length of the link and the driving part can be minimized. There is an effect that can be formed more compactly.

도 1은 철도차량이 곡선구간을 주행시에 발생하는 공격각의 개념도이다.
도 2는 종래의 유럽의 능동조향대차의 형상과 윤축 조향방법을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2에 따른 조향 메커니즘을 보여주는 개념도이다.
도 4는 종래의 일본의 윤축 조향대차의 형상과 윤축 조향장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 조향 메커니즘을 보여주는 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조가 적용된 철도차량의 개념도이다.
도 7은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조가 적용된 대차의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 연결구조를 보여주는 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 조향 메커니즘을 보여주는 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 곡률센서가 설치된 부분의 확대도이다.
도 11은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 대차 프레임의 사시도이다.
도 12는 도 11의 대차 프레임에 구동부가 설치된 상태의 확대도이다.
도 13은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 저널박스의 측면도이다.
도 14는 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 링크와 저널박스의 연결부를 보여주는 확대도이다.1 is a conceptual diagram of an attack angle generated when a railroad vehicle travels a curved section.
2 is a view showing a shape and a wheel steering method of a conventional European active steering cart.
3 is a conceptual diagram illustrating a steering mechanism according to FIG. 2.
4 is a view showing the shape of a conventional Japanese wheel steering wheel and the structure of a wheel steering device.
5 is a conceptual diagram illustrating a steering mechanism according to FIG. 4.
6 is a conceptual diagram of a railway vehicle to which an active steering bogie structure for railway vehicles according to the present invention is applied.
7 is a perspective view of a trolley to which an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention is applied.
8 is a conceptual diagram showing a connection structure of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention.
9 is a conceptual diagram showing a steering mechanism of the active steering bogie structure for railroad cars according to the present invention.
10 is an enlarged view of a portion in which a curvature sensor of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention is installed.
11 is a perspective view of a bogie frame of an active steering bogie structure for railroad cars according to the present invention.
12 is an enlarged view of a state in which a driving unit is installed in the balance frame of FIG. 11.
Figure 13 is a side view of the journal box of the active steering bogie structure for railroad cars according to the present invention.
14 is an enlarged view showing a connection portion of a link and a journal box of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same elements in the drawings, and duplicate descriptions of the same elements are omitted. And, it is to be understood that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth.

도 6은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조가 적용된 철도차량의 개념도이고, 도 7은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조가 적용된 대차의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 연결구조를 보여주는 개념도이고, 도 9는 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 조향 메커니즘을 보여주는 개념도이고, 도 10은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 곡률센서가 설치된 부분의 확대도이고, 도 11은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 대차 프레임의 사시도이고, 도 12는 도 11의 대차 프레임에 구동부가 설치된 상태의 확대도이고, 도 13은 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 저널박스의 측면도이고, 도 14는 본 발명에 따른 철도차량용 능동조향 대차 구조의 링크와 저널박스의 연결부를 보여주는 확대도이다. 6 is a conceptual view of a railway vehicle to which the active steering bogie structure for railway vehicles according to the present invention is applied, and FIG. 7 is a perspective view of a bogie to which an active steering bogie structure for the railway vehicle is applied according to the present invention, and FIG. 8 is for a railway vehicle according to the present invention. 9 is a conceptual diagram illustrating a connection structure of an active steering bogie structure, and FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a steering mechanism of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention, and FIG. 10 illustrates a curvature sensor of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention. 11 is an enlarged view of an installed part, FIG. 11 is a perspective view of a bogie frame of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention, FIG. 12 is an enlarged view of a state where a driving unit is installed in the bogie frame of FIG. 11, and FIG. 13 is an embodiment of the present invention. A side view of a journal box of an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention, and FIG. 14 is an active steering bogie structure for a railway vehicle according to the present invention. This is an enlarged view showing the links of the journal and the connection of the journal box.

본 발명은 철도차량이 곡선구간을 주행할 때, 선로와 차륜 사이에 발생하는 공격각(angle of attack)을 최소화하기 위한 철도차량용 능동조향 대차 구조에 관한 것으로 도 6 내지 도 14에 도시된 바와 같이 그 구성은 대차(200)의 상부에 구비되어 곡선구간 주행시 발생하는 대차(200)와 차체(100) 사이의 변위를 측정하는 곡률센서(240)와 상기 곡률센서(240)에서 감지한 곡선구간의 곡률반경에 따라 윤축(260)의 조향각을 조절하는 구동부(250)를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to an active steering bogie structure for railway vehicles for minimizing an angle of attack occurring between a track and a wheel when a railway vehicle travels a curved section, as shown in FIGS. 6 to 14. The configuration is provided on the upper portion of the trolley 200, the curvature sensor 240 and the curved section detected by the curvature sensor 240 to measure the displacement between the bogie 200 and the vehicle body 100 generated when driving the curve section It includes a drive unit 250 for adjusting the steering angle of the wheel shaft 260 according to the radius of curvature.

여기서, 상기 윤축(260)의 길이방향 양단부에는 각각 구동부(250)가 연결되어 곡선구간 주행시에 윤축(260)의 조향각을 조절하는데, 상기 구동부(250)가 윤축(260)의 양단을 동시에 구동시켜 조향각을 조절하게 된다.Here, the driving units 250 are connected to both ends of the longitudinal axis of the wheelset 260, respectively, to adjust the steering angle of the wheelset 260 when driving in a curved section. The driving unit 250 simultaneously drives both ends of the wheelset 260. The steering angle is adjusted.

즉, 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 윤축(10)의 일측 단부에만 구동부(20)를 구비하여 구동시키거나, 도 5에 도시된 바와 같이 윤축(10)의 양단부에 각각 구동부(20)가 구비되나 구동부(20)는 미는 작용만 할 수 있어 조향시에 윤축(10)의 일측만을 구동시키게 되므로, 목적하는 조향각도에 도달하기 위해서는 구동부(20)의 스트로크(이동범위)가 커지게 되고, 그에 따라 조향장치의 전체 부피가 커지게 된다.That is, in the related art, as shown in FIG. 3, the driving unit 20 is driven only at one end of the wheel shaft 10, or as shown in FIG. 5, the driving units 20 are respectively provided at both ends of the wheel shaft 10. Although the drive unit 20 is provided with only a pushing action to drive only one side of the wheel shaft 10 at the time of steering, the stroke (movement range) of the drive unit 20 is increased to reach the desired steering angle. This increases the overall volume of the steering system.

반면에 본 발명의 구동부(250)는 전기기계식으로 형성되어 미는 방향 및 당기는 방향 모두 제어가 가능하기 때문에 윤축(260)의 양단을 동시에 구동시키게 되므로, 구동부(250)의 스트로크를 줄일 수 있어 전체 부피를 최소화할 수 있게 된다.On the other hand, since the driving unit 250 of the present invention is formed in an electromechanical manner and controls both the pushing direction and the pulling direction, both ends of the wheel shaft 260 are simultaneously driven, so that the stroke of the driving unit 250 can be reduced, thereby reducing the overall volume. Can be minimized.

여기서, 상기 구동부(250)는 도면에 도시되지는 않았지만, 전동모터, 감속기, 링크(255)를 조합하여 형성되어 전동모터의 구동력을 감속기가 링크(255)로 전달하여 링크(255)가 이동하는 구성으로서 이러한 구성은 이미 공지된 사항이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Here, although not shown in the drawing, the driving unit 250 is formed by combining an electric motor, a reduction gear, and a link 255 to transfer the driving force of the electric motor to the link 255 so that the link 255 moves. As a configuration, such a configuration is already known, so a detailed description thereof will be omitted.

또한, 종래에는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 윤축(10)의 일측만을 구동시켜야 하기 때문에 동일한 조향각을 형성하기 위해서는 윤축(260)의 양측을 각각 구동시키는 것보다 긴 거리를 구동시켜야 하므로 보다 강한 구동력이 필요한데 반해, 본 발명에서는 양측을 동시에 구동시키기 때문에 윤축(250)의 각 단부가 구동하는 거리가 줄어들어 보다 약한 구동력으로도 신속하게 윤축(260)의 조향각을 형성할 수 있게 된다.In addition, in the related art, since only one side of the wheeled shaft 10 needs to be driven as shown in FIGS. 3 and 5, in order to form the same steering angle, a longer distance must be driven than to drive both sides of the wheeled shaft 260, respectively. While strong driving force is required, in the present invention, since both sides are driven at the same time, the distance driven by each end of the wheeled shaft 250 is reduced, so that the steering angle of the wheeled shaft 260 can be quickly formed even with a weaker driving force.

이때, 상기 윤축(260)의 양단부에 연결되는 한 쌍의 구동부(250)는 윤축(260)의 양단부를 서로 반대 반향으로 구동시켜 목표한 조향각을 형성하게 된다.In this case, the pair of driving units 250 connected to both ends of the wheelset 260 may drive both ends of the wheelset 260 in opposite directions to form a target steering angle.

그래서, 종래에는 윤축(10)의 일측 단부만을 구동시키기 때문에 윤축(10)의 타측 단부가 회전의 중심이 되고, 본 발명에서는 윤축(250)의 양단부를 서로 반대방향으로 구동시키기 때문에 회전의 중심은 윤축(250)의 중심이 되므로 종래보다 회전반경이 반으로 줄어들게 되므로 윤축(250) 단부의 구동 거리 역시 반으로 줄어들게 된다.Therefore, in the related art, only one end of the wheelset 10 is driven so that the other end of the wheelset 10 becomes the center of rotation. In the present invention, both ends of the wheelset 250 are driven in opposite directions, so the center of rotation is Since the rotation radius is reduced by half since the center of the wheels 250, the driving distance of the end of the wheels 250 is also reduced by half.

한편, 상기 곡률센서(240)는 상기 대차(200)와 차체(100) 사이에 구비되는데, 상기 대차(200)의 상면 일측에는 상부로 돌출되도록 제2브라켓(230)이 설치되어 곡률센서(240)의 일측 단부가 회동가능하게 연결되고, 상기 차체(100)의 하면 일측에는 제1브라켓(110)이 하부로 돌출되도록 설치되어 곡률센서(240)의 타측 단부가 회동가능하게 연결된다.On the other hand, the curvature sensor 240 is provided between the bogie 200 and the vehicle body 100, the second bracket 230 is installed on one side of the upper surface of the bogie 200 to protrude upward, the curvature sensor 240 One end of the) is rotatably connected, the lower end of the vehicle body 100 is installed so that the first bracket 110 is protruded to the lower side and the other end of the curvature sensor 240 is rotatably connected.

따라서, 철도차량이 곡선구간을 주행할 때, 대차(200)의 중심부에 형성되는 센터피봇(270)을 중심으로 대차(200)와 차체(100)의 회전 정도가 달라질 경우, 상기 곡률센서(240)를 통하여 대차(200)와 차체(100)의 변위를 측정하게 된다.Therefore, when the railroad vehicle runs in a curved section, when the degree of rotation of the trolley 200 and the vehicle body 100 is changed around the center pivot 270 formed at the center of the trolley 200, the curvature sensor 240 The displacement of the bogie 200 and the vehicle body 100 is measured through).

이때, 상기 곡률센서(240)에서 측정한 변위는 별도로 구비되는 제어부(300)로 전달되어 곡선구간의 곡률반경을 계산하게 되며, 상기 제어부(300)는 계산된 곡률반경에 대응되도록 윤축(260)의 조향각을 설정하고 설정된 조향각에 따라 상기 구동부(250)를 제어하게 된다.At this time, the displacement measured by the curvature sensor 240 is transmitted to the control unit 300 is provided separately to calculate the radius of curvature of the curve section, the control unit 300 is the wheel shaft 260 to correspond to the calculated radius of curvature The steering angle of the control unit 250 is controlled according to the set steering angle.

여기서, 상기 제어부(300)가 곡률센서(240)에서 측정한 변위 값을 사용하여 곡선의 곡률반경을 계산하는 방법은 이미 공지된 사항이므로 별도의 설명은 생략하도록 한다.Here, the method for calculating the radius of curvature of the curve using the displacement value measured by the curvature sensor 240 is already known, and thus a separate description thereof will be omitted.

그리고, 상기 대차(200)는 뼈대를 형성하는 대차 프레임(210)과 대차 프레임(210)의 전부와 후부에 각각 구비되는 윤축(260)과 상기 윤축(260)의 양단부에 설치되어 대차 프레임(210)과 연결되는 저널박스(280)를 포함하여 이루어진다.In addition, the trolley 200 is provided on both ends of the wheel frame 260 and the wheel shaft 260 which are respectively provided at the rear and the rear of the bogie frame 210 and the bogie frame 210 forming a skeleton, and the bogie frame 210. It comprises a journal box 280 connected to).

여기서, 상기 대차 프레임(210)의 양측에는 사이드 프레임(220)이 형성되는데, 상기 사이드 프레임(220)의 길이방향 중심부에는 하부로 돌출되도록 스커드(225)가 형성된다.Here, side frames 220 are formed at both sides of the balance frame 210, and a scud 225 is formed at the central portion of the side frame 220 to protrude downward.

이때, 상기 스커드(225)는 사이드 프레임(220)의 하부에 형성되되, 폭방향 외측부에 형성되며, 상기 구동부(250)는 상기 스커드(225)의 내측면에 고정 설치된다.At this time, the scud 225 is formed in the lower portion of the side frame 220, is formed in the outer side in the width direction, the drive unit 250 is fixed to the inner surface of the scud 225.

그래서, 외부에서 자갈과 같은 경질의 물체가 부딪히더라도 내측에 설치된 구동부(250)가 직접 타격되는 것을 방지하여 손상을 방지할 수 있게 된다.Thus, even when a hard object such as gravel is hit from the outside, the driving unit 250 installed on the inside can be prevented from directly hitting to prevent damage.

한편, 상기 대차 프레임(210)의 하부에는 윤축(260)의 양단이 구동 가능하게 설치되는 저널박스(280)가 위치하는데, 상기 저널박스(280)는 윤축(260)이 연결되는 중심부의 전부와 후부에 대차 프레임(210)을 탄성지지하기 위한 완충 스프링이 설치되는 스프링 설치부(282)가 형성된다.On the other hand, the lower portion of the bogie frame 210 is located in the journal box 280 is installed so that both ends of the wheel shaft 260 is driven, the journal box 280 and the whole of the central portion is connected to the wheel shaft 260 A spring installation part 282 is formed in which a buffer spring for elastically supporting the balance frame 210 is installed at the rear side.

여기서, 상기 저널박스(280)는 구동부(250)가 위치하는 방향의 단부에 연결부(286)가 형성되는데, 상기 연결부(286)는 상부로 돌출되도록 형성된다.Here, the journal box 280 is formed with a connection portion 286 at the end of the direction in which the driving unit 250 is located, the connection portion 286 is formed to protrude upward.

이때, 상기 구동부(250)는 길이방향 양단부에 링크(255)가 돌출되도록 형성되는데, 상기 링크(255)는 구동부(250)에 의해 이동거리가 조절되며 그 단부는 상기 연결부(286)에 회동가능하게 연결되게 된다.In this case, the driving unit 250 is formed so that the link 255 protrudes at both ends in the longitudinal direction, the link 255 is moved by the driving unit 250, the end of which is rotatable to the connecting portion 286 Will be connected.

그래서, 상기 구동부(250)는 제어부(300)에서 설정한 조향각에 대응되도록 링크(255)의 돌출되는 정도를 제어하여 윤축(260)의 조향각을 형성하게 되는데, 상기 저널박스(280)의 단부에 형성된 연결부(286)에 구동부(250)의 링크(255)가 연결되어 조향작용을 수행하게 한다.Thus, the driving unit 250 controls the degree of protrusion of the link 255 so as to correspond to the steering angle set by the control unit 300 to form a steering angle of the wheel shaft 260, the end of the journal box 280 The link 255 of the driving unit 250 is connected to the formed connection unit 286 to perform a steering operation.

그리고, 상기 연결부(286)의 중심부에는 상기 링크(255)의 단부가 삽입되도록 연결공(287)이 관통 형성되고, 상기 연결공(287)의 양측에는 제1설치부(288)가 형성된다.In addition, a connection hole 287 is formed through the center of the connection part 286 so that the end of the link 255 is inserted, and first installation parts 288 are formed at both sides of the connection hole 287.

여기서, 상기 링크(255)의 단부에는 힌지공(256)이 관통 형성되어, 링크(255)가 상하 회전가능하도록 부시(257)가 삽입되는데, 상기 부시(257)의 길이방향 양단부에는 제2설치부(258)가 형성되어 상기 제1설치부(288)에 설치되며, 상기 제2설치부(258)는 별도의 고정볼트(미도시)를 사용하여 제1설치부(288)에 고정 설치된다.Here, a hinge hole 256 is formed at the end of the link 255 so that the bush 257 is inserted so that the link 255 can be rotated up and down, and the second installation is provided at both ends of the bush 257 in the longitudinal direction. A part 258 is formed and installed in the first installation part 288, and the second installation part 258 is fixedly installed in the first installation part 288 by using a separate fixing bolt (not shown). .

이때, 상기 부시(257)의 외측에는 탄성부재(259)가 구비되는데, 상기 탄성부재(259)는 고무나 합성고무 등의 탄성재질로 이루어져 저널박스(280)로부터 구동부(250)로 전달되는 충격이나 진동을 흡수하는 기능을 수행하고, 구동부(250)에 의해 링크(255)가 저널박스(280)를 구동할 때 움직임을 원활하게 하는 기능을 수행한다.At this time, the outer side of the bush 257 is provided with an elastic member 259, the elastic member 259 is made of an elastic material such as rubber or synthetic rubber impact transmitted from the journal box 280 to the drive unit 250 Or a function of absorbing vibration, and performs a function of smoothing the movement when the link 255 drives the journal box 280 by the driving unit 250.

한편, 상기 저널박스(280)의 양측에 형성되는 스프링 설치부(282) 중 구동부(250)가 위치한 스프링 설치부(282)의 단부에 연장부(284)가 더 형성되고, 상기 연장부(284)의 단부에 상기 연결부(286)가 형성되게 된다.Meanwhile, an extension part 284 is further formed at an end portion of the spring installation part 282 where the driving part 250 is located among the spring installation parts 282 formed on both sides of the journal box 280, and the extension part 284. The connecting portion 286 is formed at the end of the).

그래서, 상기 연결부(286)와 구동부(250) 사이의 거리가 더 짧아지게 되어 구동부(250)에 설치되는 링크(255)의 길이가 짧아지게 되므로 구동부(250)의 부피를 보다 줄여주어 상기 스커드(225)에 의해 안정적으로 보호될 수 있게 한다.Thus, the distance between the connecting portion 286 and the driving unit 250 becomes shorter, so that the length of the link 255 installed in the driving unit 250 becomes shorter, thereby reducing the volume of the driving unit 250 further, thereby reducing the size of the scud. 225) can be stably protected.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리 범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention extends to the scope of the present invention to those which are substantially equivalent to the embodiments of the present invention. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

본 발명은 철도차량용 능동조향 대차 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조향가능하게 설치되는 윤축의 양단을 동시에 구동시켜 조향각을 조절함으로써, 보다 신속하고 정확하게 조향각을 제어할 수 있으며, 윤축의 조향각을 조절하는 구동부의 스트로크를 최소화하여 전체적인 구조를 콤팩트하게 형성할 수 있는 철도차량용 능동조향 대차 구조에 관한 것이다.The present invention relates to an active steering bogie structure for a railway vehicle, and more particularly, by controlling both steering angles by simultaneously driving both ends of a wheelset which is installed to be steerable, it is possible to control the steering angle more quickly and accurately, and adjust the steering angle of the wheelset. It relates to an active steering bogie structure for railway vehicles that can form a compact overall structure by minimizing the stroke of the drive unit.

100 : 차체 110 : 제1브라켓
200 : 대차 210 : 대차 프레임
220 : 사이드 프레임 225 : 스커드
230 : 제2브라켓 240 : 곡률센서
250 : 구동부 260 : 윤축
270 : 센터피봇 280 : 저널박스
300 : 제어부100: body 110: first bracket
200: Balance 210: Balance Frame
220: side frame 225: scud
230: second bracket 240: curvature sensor
250: drive unit 260: wheel shaft
270: center pivot 280: journal box
300: control unit

Claims (9)

곡선구간 주행시 대차와 차체 사이의 변위를 측정하는 곡률센서와 대차에 설치되는 윤축의 조향각을 조절하는 구동부를 포함하여 이루어지는 철도차량용 능동조향 대차 구조에 있어서,
상기 곡률센서는 상기 대차와 차체 사이에 구비되되, 상기 대차의 상면 일측에 상부로 돌출되도록 설치된 제2브라켓에 일측 단부가 회동가능하게 연결되고, 상기 차체의 하면 일측에 하부로 돌출되도록 설치된 제1브라켓에 타측 단부가 회동가능하게 연결되고,
상기 구동부는 길이방향 양단부에 연결부에 회동가능하게 연결되는 링크가 돌출형성되며,
상기 윤축의 길이방향 양단부에는 저널박스가 구비되되, 상기 저널박스는 윤축이 결합되는 양측에 대차를 지지하기 위한 스프링이 설치되는 스프링 설치부가 형성되고, 일측 스프링 설치부의 상기 구동부가 형성되는 방향의 단부에는 연장부가 형성되며, 상기 연장부에는 상부로 돌출되도록 연결부가 형성되고,
상기 연결부에는 상기 링크의 단부가 삽입되는 연결공이 관통 형성되고, 상기 연결공의 양측에는 제1설치부가 형성되며,
상기 링크의 단부에는 힌지공이 관통 형성되어 링크가 상하 회전가능하도록 부시가 삽입되고, 상기 부시의 길이방향 양단부에는 제2설치부가 형성되어 상기 제1설치부에 고정 설치되며,
상기 부시와 링크의 힌지공 사이에 충격이나 진동을 흡수하는 탄성부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 능동조향 대차 구조.
In an active steering bogie structure for a railway vehicle, comprising a curvature sensor for measuring the displacement between the bogie and the vehicle body during driving in a curved section, and a driving unit for adjusting the steering angle of the wheelset installed in the bogie,
The curvature sensor is provided between the trolley and the vehicle body, one end portion is rotatably connected to a second bracket installed to protrude upward on one side of the upper surface of the trolley, and a first side protruding downward on one side of the lower body of the vehicle body The other end is rotatably connected to the bracket,
The drive unit is protruded to form a link rotatably connected to the connecting portion at both ends in the longitudinal direction,
A journal box is provided at both ends of the longitudinal axis of the wheel shaft, and the journal box is provided with a spring mounting part on which springs for supporting a bogie are installed on both sides of the wheel shaft, and an end portion in a direction in which the driving part of one spring mounting part is formed. An extension part is formed in the extension part, and a connection part is formed to protrude upward.
The connection part is formed through the connection hole is inserted into the end of the link, the first installation portion is formed on both sides of the connection hole,
A hinge hole is formed at the end of the link so that the bush is inserted so that the link can be rotated up and down, and second mounting portions are formed at both ends in the longitudinal direction of the bush to be fixed to the first mounting portion.
An active steering bogie structure for a railway vehicle, characterized in that an elastic member for absorbing shock or vibration is provided between the bush and the hinge hole of the link.
제1항에 있어서,
상기 윤축의 양단부에 연결되는 한 쌍의 구동부는 윤축의 양단부를 서로 반대방향으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 철도차량용 능동조향 대차 구조.
The method of claim 1,
And a pair of driving parts connected to both ends of the wheel shaft drive both ends of the wheel shaft in opposite directions to each other.
제1항에 있어서,
상기 대차를 구성하는 사이드 프레임의 길이방향 중심부에는 하부로 돌출되도록 스커드가 형성되되, 상기 스커드는 사이드 프레임의 폭방향 외측부에 형성되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 능동조향 대차 구조.
The method of claim 1,
Scud is formed in the longitudinal center portion of the side frame constituting the bogie to protrude downward, the scud is formed on the outer side of the width direction of the side frame active steering bogie structure.
제3항에 있어서,
상기 구동부는 상기 스커드의 내측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 철도차량용 능동조향 대차 구조.
The method of claim 3,
The driving unit is an active steering bogie structure for railway vehicles, characterized in that installed on the inner surface of the scud.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 구동부는 전기기계식으로 형성되어 링크의 이동거리를 조절하여 윤축의 조향각을 제어하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 능동조향 대차 구조.The method of claim 1,
The driving unit is formed electromechanically to control the steering angle of the wheel shaft by controlling the moving distance of the link active steering bogie structure for a railway vehicle. 삭제delete 삭제delete
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