KR100520797B1 - 틸팅 판토그래프 위치복귀장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판토그래프가 틸팅을 한 후 틸팅 구동장치 또는 제어장치의 이상시에 판토그래프를 틸팅하기 전의 중앙 위치로 복귀시키는 틸팅 판토그래프 위치복귀장치에 관한 것으로서, 상기 위치복귀장치는 상부에 판토그래프를 부착하고, 가이드 레일 위를 이동하며 상기 판토그래프를 틸팅시키는 슬라이딩 운반체와, 상기 슬라이딩 운반체의 좌우에 설치되는 복원력 발생장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 판토그래프를 차량의 틸팅 방향과 반대 방향으로 틸팅시킨 후 틸팅 구동장치 또는 제어장치에 이상이 발생하더라도 판토그래프를 초기 위치로 신속이 복귀되도록 함으로써 차량의 정상적인 운행을 가능하게 하는 효과가 있는 것이다.

Description

틸팅 판토그래프 위치복귀장치{Reposition device for tilting pantograph}

본 발명은 틸팅 판토그래프를 틸팅전의 위치로 복귀시키는 위치복귀장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슬라이딩 운반체의 좌우에 복원력 발생장치를 설치하여 틸팅 구동장치 또는 제어장치가 작동중 이상이 발생하면 중앙의 위치로 판토그래프가 복귀되도록 하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도 차량이 곡선부를 주행할 때, 승차감을 향상시키고 곡선 통과 속도를 증가시키기 위하여 차량에 틸팅 기술을 적용하게 된다. 상기와 같이 차량에 틸팅 기술을 적용할 경우, 차량이 기울어지기 때문에 동력 집전 측면에서 볼 때 안정적으로 동력을 집전할 수 없고 이선이 많이 발생하는 문제점이 수반되므로, 차량에 틸팅 기술을 적용함과 아울러 동력 집전 효율을 높일 수 있도록 판토그래프도 차량의 틸팅 방향과 반대 방향으로 틸팅시켜 차체가 경사되기 전의 중립위치에 대응되는 상태로 판토그래프를 유지시키게 된다.

그러나, 뜻하지 않은 이유로 판토그래프가 틸팅된 상태에서 상기 판토그래프 틸팅 구동장치 또는 제어장치에 이상이 발생하게 되면 차량이 곡선부를 통과후 직선 선로를 주행할 때 판토그래프가 한 쪽으로 기울어진 상태를 유지하게 되어 차량의 운행에 심각한 장애를 유발시키는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 본 발명은 판토그래프 틸팅 구동장치 또는 제어장치에 이상이 발생하더라도 차량의 운행에 차질이 발생하지 않도록 판토그래프를 신속하게 원래의 위치로 복귀시킬 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적 달성을 위하여 본 발명에서는, 상부에 판토그래프를 부착하며 실질적인 틸팅 운동을 하는 슬라이딩 운반체, 판토그래프 틸팅량을 결정하는 회전형 구동기, 이 회전형 구동기와 슬라이딩 운반체를 구동용 회전축을 매개로 슬라이딩 운반체를 움직이는 구동용 벨트, 슬라이딩 운반체를 지지하며 슬라이딩 운반체의 틸팅을 가이드하는 가이드 레일, 판토그래프의 위치를 감지하고 통제하는 위치센서로 이루어지는 판토그래프 틸팅장치에 있어서, 상기 슬라이딩 운반체의 좌우측에 일단이 판토그래프 고정프레임에 고정되고, 타단이 슬라이딩 운반체에 고정된 복원력 발생장치가 설치되어 있다.

여기서, 상기 복원력 발생장치는 판토그래프 고정프레임에 고정된 실린더형 가이드에 연이어 자바라가 형성되며 이 자바라의 타측은 슬라이딩 운반체에 고정되고, 상기 실린더형 가이드 내부에는 탄성부재를 설치하여 피스톤이 결합되어 슬라이딩되게 하고, 상기 피스톤에는 작동축의 일단이 고정되고, 타단은 슬라이딩 운반체의 작동축 고정부에 체결부재로 결합되어 있다.

또한, 상기 탄성부재는 압축코일스프링로 구성되어 있고, 압축코일스프링은 슬라이딩 운반체가 동작 초기 상태에서는 압축된 상태를 유지하고 있다.

일반적으로 판토그래프는 집전판, 집전판 지지부, 현가장치, 상부암, 하부암, 제어장치 등으로 구성된다. 전류가 흐르는 전차선과 직접 접촉하는 판토그래프 집전판은 원활한 접촉이 이루어져 전원을 연속적으로 공급할 수 있게 하기 위하여 탄소, 구리 및 소결 합금을 주로 이용한다. 스프링으로 구성되는 현가장치는 판토그래프의 전차선에 대한 추종을 좋게 하기 위하여 설치되며 상부암과 하부암은 기구학적 운동을 부여하기 위하여 이용된다. 또한 제어장치는 공기 모터, 스프링, 공기 벨로우즈 또는 실린더 등으로 구성되며 판토그래프의 상하 운동을 제어하는 기능을 한다. 한편 지지부는 판토그래프의 기초대로서 절연애자 위에 설치되며 상기 절연애자의 하부에는 판토그래프 틸팅장치가 부착된다.

상기 판토그래프 틸팅장치의 고정부는 차량 지붕의 좌대에 고정되고, 가동부는 차량의 틸팅운동에 따라 판토그래프와 전차선과의 이선을 줄이기 위해 차량의 틸팅 반대방향으로 판토그래프를 틸팅시켜 전차선이 항상 판토그래프의 중앙에 놓이도록 하는 역할을 수행하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 판토그래프 틸팅장치의 개념도이고, 도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 틸팅판토그래프 위치복귀장치가 적용된 판토그래프 틸팅장치의 정면도 및 평면도이다.

판토그래프 틸팅장치는, 판토그래프를 부착하며 실질적인 틸팅 운동을 하는 슬라이딩 운반체(10), 판토그래프 틸팅량을 결정하는 회전형 구동기(20), 상기 회전형 구동기(20)와 슬라이딩 운반체(10)를 연결하여 상기 슬라이딩 운반체(10)를 움직이는 구동용 벨트(30), 슬라이딩 운반체(10)를 지지하며 슬라이딩 운반체(10)의 틸팅을 가이드하는 가이드 레일(40), 그리고 구동용 벨트(30)를 구동하기 위한 좌측의 구동용 회전축(70) 및 우측의 아이들링 회전축(80)과 상기 회전형 구동기 (20) 및 위치센서(90)를 각각 연결하는 2개의 커플링(100), 판토그래프 틸팅 제어장치(도시되지 않음)로 구성되고, 상기 슬라이딩 운반체(10)의 상부에는 절연애자 (110)가 설치되며 상기 절연애자(110)에 판토그래프 지지부(도시되지 않음)가 설치되어 판토그래프를 부착하게 된다.

한편, 판토그래프 틸팅 제어장치는 판토그래프 회전형 구동기(20), 도시되지 않은 판토그래프 틸팅 제어회로, 그리고 판토그래프 위치센서(90)로 이루어져 있다.

상기 판토그래프 위치센서(90)는 아이들링 회전축(80)의 회전수를 측정하여 위치를 통제하고 감지하는 장치로서, 동력공급이 중단된 상태에서도 절대 위치조회가 가능하도록 되어 있어서 위치센서(90)가 설치되고 난 이후부터 판토그래프의 위치를 기억하고 있다가 틸팅이 일어나는 동안, 또는 틸팅 동작이 끝난 후 복귀하였을 때의 판토그래프의 정확한 위치를 감지하고 통제할 수 있는 자료를 제공하는 역할을 하게 된다.

또한 상기 판토그래프 틸팅 제어회로는 차체의 틸팅량에 따라 판토그래프 회전형 구동기(20)의 구동량을 제어하는 역할을 하게 되고, 상기 판토그래프 회전형 구동기(20)는 연결되어 있는 기어박스로 모터의 회전수를 변환한 후 회전형 구동기 (20)와 연결되어 있는 구동용 회전축(70)을 회전시킴으로써 슬라이딩 운반체(10)를 구동시켜 궁극적으로 판토그래프를 틸팅시키는 역할을 하게 된다.

도3은 본 발명에 따른 틸팅판토그래프 위치복귀장치가 적용된 판토그래프 틸팅장치의 사시도이다.

도3을 참조하면 슬라이딩 운반체(10)는 중앙부가 구동용 벨트(30)에 연결되어 있어서 회전형 구동기(20)로부터 전달된 운동량을 정확하게 전달받을 수 있으며, 전후방은 이동 로울러(120)와 연결되어 가이드 레일(40) 위에 올려져 있다.

또한 상기 가이드 레일(40)은 중앙부가 높고 가장자리로 갈수록 낮아지는 활 형상을 하고 있어서 상기 슬라이딩 운반체(10)가 좌우로 이동함에 따라 슬라이딩 운반체(10)에 자연스럽게 틸팅량을 부여하게 된다.

상기와 같은 구성을 한 판토그래프 틸팅장치를 사용하면, 슬라이딩 운반체 (10)의 틸팅에 따라 상기 슬라이딩 운반체(10)의 상부에 부착된 판토그래프도 슬라이딩 운반체(10)의 틸팅량에 비례하여 틸팅을 하게 되는 것이다.

즉, 위치센서(90)에 의하여 판토그래프의 위치를 감지하고 제어장치에 의하여 회전형 구동기(20)를 작동하면 회전형 구동기(20)에 연결되어 있는 구동용 회전축(70)이 회전을 하게 되고, 상기 구동용 회전축(70)에 감겨있는 구동용 벨트(30)는 좌우측의 회전축(70, 80)의 회전에 의해서 이동하면서 상부에 연결된 슬라이딩 운반체(10)를 이동시키게 된다. 이때 슬라이딩 운반체(10)는 전후의 이동 로울러 (120)에 의하여 가이드 레일(40) 위를 활주하면서 가이드 레일(40)의 형상에 따라 높이가 변경되어 경사지게 되고, 여기서 발생한 경사에 의하여 차량의 경사 방향과 반대 방향으로 판토그래프를 틸팅시키게 되는 것이다.

도4는 본 발명에 따른 틸팅 판토그래프 위치복원장치의 단면도이다.

판토그래프 틸팅 장치는 상부에 판토그래프를 부착하고 가이드 레일(40)위를 이동하며 상기 판토그래프를 틸팅시키는 슬라이딩 운반체(10)가 중앙부에 위치하고, 상기 슬라이딩 운반체(10)의 좌우측에는 일단이 판토그래프 고정프레임(130)에 고정되고, 타단이 슬라이딩 운반체(10)에 고정된 복원력 발생장치(50)가 설치되어 있다.

여기서 상기 복원력 발생장치(50)는 판토그래프 고정프레임(130)에 고정된 실린더형 가이드(160)에 연이어 자바라(147)가 형성되고, 이 자바라(147)의 타측은 슬라이딩 운반체(10)에 고정되고, 상기 실린더형 가이드(160) 내부에는 탄성부재 (140)를 설치하여 피스톤(143)이 고정 결합되어 슬라이딩 되게 하고, 상기 피스톤 (143)에는 작동축(141)의 일단이 고정되고, 이 작동축(141)의 타단은 슬라이딩 운반체(10)의 작동축 고정부(145)에 나사 또는 핀 등의 체결부재(148)로 결합 설치되어 있다.

슬라이딩 운반체(10)에 고정된 피스톤(143)과 작동축(141)은 실린더형 가이드(160) 내부에서 좌우로 이동하게 되는 것으로, 판토그래프 구동장치 또는 제어장치에 이상이 발생하여 판토그래프를 틸팅전의 위치로 복귀시킬 수 없는 상황이 발생하면 슬라이딩 운반체(10)가 실린더형 가이드(160)에 설치된 탄성부재(140)의 탄성력에 의해 중심부로 복귀할 수 있게 된다.

특히, 실린더형 가이드(160)와 슬라이딩 운반체(10) 사이에는 자바라(147)로 연결되어 슬라이딩 운반체(10)의 이동을 자유롭게 하였으며, 실린더형 가이드(160) 내부로 먼지, 오물, 빗물 등이 침투하지 못하도록 하여 틸팅 판토그래프 복원력 발생장치(50)의 손상을 방지하여 고장이 없도록 하였다.

또한 상기 탄성부재(140)는 압축코일스프링이 사용되고, 슬라이딩 운반체 (10)가 중앙부에 위치할 때 높은 강성도(stiffness)를 얻기 위하여 최초 동작 상태에서는 압축된 상태로 조립되며, 슬라이딩 운반체(10)와는 직접 결합되지 않는 구조로 작동축(141)을 매개로 단지 탄성부재(140)의 탄성력에 의한 힘만으로 복원력을 발휘하게 된다.

상기 구성의 복원력 발생장치(50)를 사용할 경우, 판토그래프가 복귀되는 과정을 기술하면 다음과 같다.

판토그래프 틸팅장치에 의하여 슬라이딩 운반체(10)가 좌측으로 이동되는 상황에서는 상기 복원력 발생장치의 좌측 탄성부재(140)는 초기 압축상태에서 더욱 압축되게 되어 슬라이딩 운반체(10)를 우측으로 복귀시키고자 하는 복원력이 더욱 커지게 된다. 반면 복원력 발생장치(50)의 우측 탄성부재(150)는 압축된 상태가 해제되어 슬라이딩 운반체(10)를 좌측으로 밀어내려고 하는 힘이 약해지게 된다. 이 상태에서 판토그래프 틸팅 구동장치 또는 제어장치에 이상이 발생한 경우 회전형 구동기(20)의 동력을 차단하게 되면 슬라이딩 운반체(10)를 좌측으로 이동시킨 타이밍 벨트(30)의 구동력이 완해되어 판토그래프에는 복원력 발생장치(50)를 구성하는 탄성부재(140)의 복원력만이 작용하게 된다. 따라서 슬라이딩 운반체(10)는 탄성부재(140)에 의하여 즉시 중앙으로 복귀하고 양쪽의 탄성부재(140)의 힘이 균형을 이루게 되므로 판토그래프는 중앙의 위치에 놓이게 된다.

반대의 경우에도 마찬가지의 이치로 판토그래프가 중앙의 위치로 복귀되는 것이다.

한편 상기 탄성부재(140)는 병렬 구조로 슬라이딩 운반체(10)를 지지할 수 있음은 물론 스프링을 직렬로 다수개 배치하여 사용하는 형태로 변경할 수 있음은 자명한 것이다.

본 발명은 상술한 특정 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 종사하는 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 형태로 변형실시가 가능한 것이므로, 위와 같은 변경이 청구범위 기재의 범위 내에 있게 됨은 물론이다.

상기 장치에 의하면, 차량이 곡선부를 주행할 때 판토그래프 틸팅장치에 의하여 판토그래프를 차량의 틸팅 방향과 반대 방향으로 틸팅시킨 후 틸팅 구동장치 또는 제어장치에 이상이 발생하더라도 판토그래프를 초기 위치로 신속이 복귀되도록 함으로써 차량의 정상적인 운행을 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 판토그래프 틸팅장치의 개념도

도 2a 및 2b는 본 발명에 따른 틸팅판토그래프 위치복귀장치가 적용된 판토그래프 틸팅장치의 정면도 및 평면도

도 3은 본 발명에 따른 틸팅판토그래프 위치복귀장치가 적용된 판토그래프 틸팅장치의 사시도

도 4는 본 발명에 따른 틸팅 판토그래프 위치복귀장치의 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 슬라이딩 운반체 20 : 회전형 구동기

30 : 구동용 벨트 40 : 가이드 레일

50 : 복원력 발생장치 70 : 구동용 회전축

80 : 아이들링 회전축 90 : 위치센서

100 : 커플링 110 : 절연애자

120 : 이동 로울러 130 : 고정 프레임

140 : 탄성부재 141 : 작동축

143 : 피스톤 145 : 작동축 고정부

147 : 자바라 148 : 체결부재

160 : 실린더형 가이드

Claims (4)

1. 상부에 판토그래프를 부착하며 실질적인 틸팅 운동을 하는 슬라이딩 운반체 (10), 판토그래프 틸팅량을 결정하는 회전형 구동기(20), 이 회전형 구동기 (20)와 슬라이딩 운반체(10)를 구동용 회전축(70)을 매개로 슬라이딩 운반체(10)를 움직이는 구동용 벨트(30), 슬라이딩 운반체(10)를 지지하며 슬라이딩 운반체(10)의 틸팅을 가이드하는 가이드 레일(40), 판토그래프의 위치를 감지하고 통제하는 위치센서 (90)로 이루어지는 판토그래프 틸팅장치에 있어서,

   상기 슬라이딩 운반체(10)의 좌우측에 일단이 판토그래프 고정프레임(130)에 고정되고, 타단이 슬라이딩 운반체(10)에 고정된 복원력 발생장치(50)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 틸팅 판토그래프 위치복귀장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 복원력 발생장치는 판토그래프 고정프레임(130)에 고정된 실린더형 가이드(160)에 연이어 자바라(147)가 형성되어 슬라이딩 운반체(10)에 고정되고, 상기 실린더형 가이드(160) 내부에는 탄성부재(140)를 설치하여 피스톤(143)이 슬라이딩되게 하고, 상기 피스톤(143)에는 작동축(141)을 축착하고, 타단은 슬라이딩 운반체(10)의 작동축 고정부(145)에 체결부재(148)로 고정한 것을 특징으로 하는 틸팅 판토그래프 위치복귀장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 탄성부재(140)는 압축코일스프링인 것을 특징으로 하는 틸팅 판토그래프 위치복귀장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 압축코일스프링은 슬라이딩 운반체(10)가 동작 초기 상태에서는 압축된 상태인 것을 특징으로 하는 틸팅 판토그래프 위치복귀장치.