KR101306465B1 - 가이드 레일 시스템 차량을 위한 보기 - Google Patents

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히로유키 마에야마
요시노리 미츠이
고우스케 가타히라
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

레일 시스템 차량을 위한 보기로서, 이 보기는 가이드 휠의 로드가 줄어들고 보기는 가이드 프레임을 포함하는 보기 구조의 강도의 증가에 의해 얻어지는 증가된 내구성을 갖고 가이드 레일의 표면 불균형에 의해 영향을 받지 않는 안정적인 주행 성능을 달성하도록 구성된다. 가이드 레일 시스템 차량을 위한 보기 (16) 는 보기가 주행 경로 (T) 를 따라 구성되는 가이드 레일 (10) 과 접촉하면서 구르는 가이드 휠 (42) 에 의해 안내되도록 구성된다. 보기 (16) 에는 보기 구조의 전방 및 후방에 장착되는 2 개의 횡단 빔 부재 (38) 를 포함하는 구조를 갖는 가이드 프레임 (36) 이 제공되고, 그의 대향하는 단부에 가이드 휠 (42) 은 구를 수 있게 장착된다. 구조는 2 개의 횡단 빔 부재 (38) 사이에 장착되는 결합 부재 (40) 를 또한 포함한다. 구동 섀프트 (24) 는 보기 구조의 비선회 부분 (22, 30) 에 선회 가능하게 장착되어 지지되고, 주행 휠 (26) 은 구동 섀프트 (24) 의 대향하는 단부에 단단하게 결합되며, 가이드 프레임 (36) 및 구동 섀프트 (24) 는 서로 결합된다. 구성은 가이드 프레임 (36), 구동 섀프트 (24), 그리고 주행 휠 (26) 이 일체 방식으로 조타되는 것을 가능하게 한다.

Description

가이드 레일 시스템 차량을 위한 보기{BOGIE FOR GUIDE RAIL SYSTEM VEHICLE}
본 발명은 차량을 구동시키기 위해 가이드 휠이 그의 가이드웨이를 따라 구성되는 가이드 레일과 접촉하면서 가이드 레일을 따라 구르는 가이드 레일 타입 차량을 위한 보기 (bogie) 에 관한 것이다.
새로운 운송 시스템 및 MRT 와 같이 특별한 가이드웨이 상에서 주행하는 고무 타이어를 사용하는 중용량 수송 (medium-capacity transportation) 과 같은 새로운 수송 시스템이 최근 대중화 되고 있다. 이러한 수송 시스템은 보통 완전 자동화되어 있다. 어떠한 경우, 수송 시스템에는 가이드웨이 상에서 안내되는 가이드 휠이 구비된다.
새로운 운송 시스템의 하나의 타입으로서, 전방 고무 타이어와 후방 고무 타이어를 각각 전방 가이드 휠과 후방 가이드 휠에 의해 조타하기 위해 조타 메카니즘을 통하여 보기의 전방 부분의 전방 고무 타이어에 연결되는 한 쌍의 전방 가이드 휠 그리고 조타 메카니즘을 통하여 보기의 후방 부분의 후방 고무 타이어에 연결되는 한 쌍의 후방 가이드 휠을 포함하는 차량이 있다. 예컨대, JP5-22626A 는 새로운 운송 시스템의 이러한 타입의 차량을 기재한다.
이러한 타입의 차량에서, 고무 타이어의 조타 방향은 주행 방향이 변경되거나 또는 역전될 때마다 새로운 방향으로 변경되어야만 한다. 따라서, 차량에는 보통 전진 또는 후진으로 주행 방향을 스위칭하기 위한 전진-후진 전환 장치가 제공되고 주행 방향은 말단 스테이션에서 전진-후진 전환 장치의 스위칭에 의해 변경된다. 스위칭 장치는 구조가 복잡하고 많은 마모성 구성 요소를 가지며, 빈번하고 시간 소모적인 보수를 요구한다.
이에 대한 조치를 취하기 위해, 전진-후진 전환 장치 대신 한 쌍의 가이드 프레임이 각각의 보기를 위해 제공되고 한 쌍의 가이드 휠이 각각의 가이드 프레임에 제공되는, 가이드 레일 타입 차량을 위한 보기가 제안된다.
예컨대, 상기 차량의 하나의 타입은, 이러한 타입의 다양한 차량을 기재하는 비특허 문헌 1 (1999 년에 발행된 "Railroad Vehicles and Technique" 의 3 월호, 9 ~ 19 페이지) 에 기재되어 있다. 보기는, 각각이 양 단부에 2 개의 가이드 휠을 갖는 한 쌍의 가이드 프레임, 축, 그리고 나란한 링크 메카니즘을 통하여 축에 연결되는 서스펜션 프레임을 포함한다. 보기는 링 형상의 터닝 베어링을 통하여 차량의 아래에 배치된다. 따라서, 가이드 프레임, 축 및 고무 타이어는 단단하게 연결되고 전체 보기는 가이드 레일 상에서 안내되는 가이드 휠을 따라 선회한다.
이러한 타입의 차량은 또한 특허 문헌 1, JP11-278004A 의 도 4 및 특허 문헌 2, JP2003-146204A 의 도 4 내지 도 6 에 기재되어 있다.
특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 에 기재되어 있는 보기는 가이드 프레임, 킹핀 (kingpin) 및 고무 타이어가 일체로 결합되고 가이드 프레임과 고무 타이어는 가이드 휠이 가이드 레일에 대하여 폭 방향으로 힘을 받을 때 킹핀을 중심으로 회전하도록 구성된다.
비특허 문헌 1에 기재된 보기는 가이드 휠이 가이드 레일로부터 받는 좌우 힘에 의해 링 형상의 터닝 베어링을 중심으로 회전한다. 따라서, 가이드 휠의 로드는 높고 가이드 휠의 내구성은 짧아지게 된다.
또한, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 에 기재된 보기에서, 축은 고무 타이어와 함께 선회하지 않으며 따라서 선회 부분의 중량은 비특허 문헌 1 에 기재된 보기와 비교하여 가볍고 따라서 가이드 휠의 로드는 줄어든다. 하지만, 우측 및 좌측 프레임은 별개로 형성되고 킹핀에 각각 연결된다. 따라서, 가이드 휠의 로드는 가이드 프레임을 통하여 킹핀에 전달되고 큰 로드가 가이드 프레임을 통하여 킹핀에 로드된다. 따라서, 킹핀 및 킹핀을 지지하기 위한 베어링은 파손된다. 킹핀이 마모되거나 또는 킹핀과 베어링 사이에 어긋남이 있을 때, 운전 안정성이 저하되고 가이드 휠의 높이와 차량의 가로 방향 (차폭 방향) 의 가이드 휠 사이의 거리가 변경되고, 이에 의해 축의 더 많은 보수를 요구한다.
또한, 가이드 휠이 불규칙한 외부 힘을 받을 때, 가이드 휠 및 가이드 프레임의 파손 뿐만 아니라 또한, 차량을 운행하기 위한 차량의 가장 중요한 구성 요소인 킹핀의 파손도 초래할 수 있다.
차량의 코너링 성능을 개선하기 위해, 킹핀은 네거티브 캠버 각도로 구성되어 휠의 바닥부는 정상부로부터 더 멀어진다. 이는 조타 시에 가이드 휠이 수직 방향으로 주행하는 것을 야기하고 따라서 차량의 수직 방향으로 가이드 레일의 더 큰 폭을 제공하기 위해 필요하다.
또한, 가이드 레일의 불균일한 표면에 의한 가이드 휠의 움직임은 고무 타이어에 직접 전달되고, 이에 의해 고무 타이어의 주행에 영향을 미치고 주행이 불안정하게 한다. 따라서, 가이드 레일의 정밀함을 개선하는 것이 필요하다.
[특허 문헌 1] JP11-278004A (도 4) [특허 문헌 2] JP2003-146204A (도 4 내지 도 6)
[비특허 문헌 1] 1999 년에 발행된 "Railroad Vehicles and Technique" 의 3 월호, 9 ~ 19 페이지
관련 기술의 상기 문제의 관점에서, 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기, 특히 고무 타이어를 사용하는 새로운 수송 시스템의 차량을 위해 사용되는 보기에 관한 본 발명의 목적은 보기의 내구성을 개선하고 가이드 프레임과 같은 보기 구성 요소의 강성을 강화하고 가이드 휠의 로드를 줄임으로써 가이드 레일의 불균일한 표면에 의해 형향을 받지 않으면서 그의 안정적인 주행 성능을 얻는 것이다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 차량의 가이드웨이를 따라 구성되는 가이드 레일과 접촉하면서 회전하는 가이드 휠에 의해 안내되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기를 제안하며, 이 보기는 : 한 쌍의 횡단 빔 및 이 한 쌍의 횡단 빔 사이에 구성되는 연결 부재를 포함하며, 각각의 횡단 빔에는 그의 양 단부에 회전 가능하게 가이드 휠이 구비되는 가이드 프레임; 축이 선회할 수 있도록 보기의 비선회 부분에 지지되는 축; 및 축의 양 단부에 부착되는 운전 휠을 포함하고, 이 운전 휠은 축에 단단하게 고정되고 가이드 프레임은 축에 고정되어 가이드 프레임, 축 및 운전 휠을 일체로 조타한다.
차량이 가이드 웨이의 곡선 구역 및 스위치 구역에 들어갈 때, 로드는 주행 방향으로 전방 측의 가이드 휠로부터 순차적으로 가해진다. 본 발명에 따르면, 전진-후진 전환 장치는 필요하지 않으며 또한 가이드 프레임, 축 및 운전 휠은 단단하게 결합된다 (강성을 갖고). 축은 보기 및 가이드 프레임에 대하여 회전 가능하게 지지되고, 축 및 운전 휠은 함께 조타될 수 있어서 킹핀은 제거된다. 이러한 방식으로, 킹핀의 파손 및 마모는 해결될 수 있다.
보기의 구성 요소 가운데, 단지 가이드 프레임 (36), 구동 섀프트 (24), 운전 타이어만이 선회할 수 있다. 대조적으로, 비특허 문헌 1 의 보기는 보기의 전체 구조를 선회함으로써 조타된다. 종래의 보기와 비교하여, 바람직한 실시형태의 보기는 선회 부분의 줄어든 중량이 유리하다. 따라서, 선회 부분에서 발생되는 관성력은 줄어들 수 있고 가이드 레일로부터의 가이드 휠의 로드는 또한 줄어들며, 이에 의해 가이드 휠의 내구성을 개선한다.
또한, 운전 휠은 구동 섀프트의 양 단부에 각각 단단하게 연결되고 가이드 프레임 및 축은 결합되어 구동 섀프트, 축 및 운전 휠과 함께 가이드 프레임을 조타한다. 따라서, 가이드 프레임을 설치하기 위한 설치 메카니즘이 간소화될 수 있고 부품의 개수는 줄어들 수 있으며, 이는 보수를 용이하게 하고 보수 비용을 줄이는 것을 초래한다.
본 발명에 따르면, 가이드 프레임 및 축은 보기의 중심에 놓이는 선회 섀프트 및 환형 또는 아크 베어링 중 하나를 중심으로 회전 가능하게 지지되고, 보기의 비선회 부분은 차량의 본체의 길이방향 (차체 전후 방향) 으로 구성되는 견인 링크를 통하여 차량의 본체에 연결되는 것이 바람직하다.
이러한 방식으로, 가이드 프레임은 보기의 중심 부분에 구성되는 원형 또는 아크 형상의 베어링 또는 선회 섀프트를 중심으로 선회하도록 형성되어 가이드 프레임의 선회는 용이하게 된다. 그리고 가이드 프레임은 견인 링크에 의해 비선회 부분에 결합되어 가이드 프레임과 차량 본체의 결합 강도를 개선시킨다.
본 발명에서, 보기는 축 및 차량이 멈춤 부재에 의해 서로 잠금될 수 있는 위치에 축 및 차량에 각각 구성되는 멈춤 부재를 더 포함하고, 이 멈춤 부재는 서로 잠금되어 변위가 허용 가능한 한계값에 도달할 때 허용 가능한 한계값을 초과하는 차량의 가로 방향으로의 차량 본체 및 축 사이의 상대 변위를 억제한다.
이러한 방식으로, 가로 방향으로의 축과 차량 본체 사이의 상대 변위는 억제될 수 있어서 가이드 프레임의 선회를 방해하지 않으면서 허용 가능한 한계값을 초과하지 않게 한다.
가이드 휠이 길이방향으로의 차량 본체의 중심 측의 가이드 휠의 외부 에지 사이의 거리가 길이방향으로의 차량의 에지 측의 가이드 휠의 외부 에지 사이의 거리보다 더 작게 되도록 구성되는 것이 바람직하다. 여기서 중심 측은 길이방향으로 차량 본체의 중심에 더 가까운 측이며 에지 측은 길이방향으로 차량 본체의 전방 에지 또는 후방 에지에 더 가까운 측이다.
이러한 구성에 의해, 가이드 휠이 단지 보기의 전방 및 후방 측 중 하나를 위해 제공되는 경우와 유사하게, 보기의 제한되지 않는 선회 운동이 달성될 수 있다. 따라서, 가이드 휠에 작용하는 선회 반응력은 차량이 곡선 구역 및 비포장 (unpaved) 구역과 같은 가이드웨이의 변형된 구역에 도달하거나 또는 외란을 받을 때 즉각적인 움직임에 의해 줄어들 수 있다.
본 발명에서, 길이방향으로 차량 본체의 중심 측에 놓이는 가이드 휠이 길이방향으로 차량 본체의 에지 측에 구성되는 가이드 휠보다 더 적은 강성을 갖는 것이 또한 바람직하다. 이에 의해, 보기의 제한되지 않은 선회 운동이 상기 구조와 유사한 방식으로 차량 본체의 중심 측의 가이드 휠의 편향에 대응하는 정도로 달성될 수 있다.
본 발명의 보기에서, 가이드 프레임의 선회 중심은 보기가 주행 방향으로 차량 본체의 전방측 또는 후방측에 장착될 때 차량 본체의 에지 측을 향하여 축의 중심에 대하여 변위될 수 있다.
가이드 프레임의 선회 중심은 차량의 에지 측을 향하여 축의 중심에 대하여 변위되고 따라서 운전 휠은 가이드 휠의 중심에서 곡선 가이드웨이에 대한 접선 (tangent) 의 방향에 대하여 변위되는 양의 각도 만큼 가이드웨이의 중심 라인에 대하여 배향된다. 따라서, 가이드 휠에는 슬립 각도가 주어지고 코너링 힘은 곡선 가이드웨이의 내측을 향하는 방향으로 발생된다.
따라서, 전방 보기에서, 곡선 외부 측의 가이드 휠에 가해지는 반응력은 원심력 등에 의해 줄어들고 후방 보기에서는, 곡선 내부 측의 가이드 휠에 가해지는 반응력은 줄어든다. 이에 의해, 가이드 휠의 내구성은 강화될 수 있고 그의 수명 또한 강화될 수 있다.
또한, 가이드 프레임의 선회 중심은 차량 본체의 에지 측을 향하여 축의 중심에 대하여 변위되어 차량의 운전 안정성은 차량의 전방 보기의 뒤따르는 효과에 의해 개선될 수 있게 된다.
또한, 보기는 바람직하게는 가이드 휠을 직선 방향으로 배향하는 복원력을 가이드 프레임에 가하게 하기 위한 복원 장치, 그리고 가이드 프레임의 급격한 선회 움직임을 억제하기 위한 댐퍼를 또한 포함한다. 차량의 안정적인 주행 성능은 고속 운행 동안 복원 장치에 의해 달성될 수 있고 선회 방향으로의 보기의 과도한 움직임은 댐퍼에 의해 제한될 수 있고 보기는 진동 상태가 되는 것이 방지된다.
또한, 본 발명에서 보기가 가이드 프레임에 구성되고 가이드 레일로부터의 가이드 휠에 로드되는 충격을 흡수하는 고무 타입 또는 스프링 타입의 충격 흡수재를 또한 포함하는 것이 바람직하다. 충격 흡수재는 차량이 곡선 구역 또는 스위치 구역에 도달할 때 또는 가이드 레일에 불균일한 표면 또는 범프 (bump) 가 있을 때 가이드 휠의 충격을 흡수하기 위해 제공된다. 충격 흡수재에 의해, 가이드 휠 및 가이드 프레임과 같은 보기 구조는 보호되고 또한 차량의 승차 품질이 유지된다.
본 발명에 따르면, 차량의 가이드웨이를 따라 구성되는 가이드 레일과 접촉하면서 회전하는 가이드 휠에 의해 안내되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기로서, 이 보기는 : 한 쌍의 횡단 빔 및 이 한 쌍의 횡단 빔 사이에 구성되는 연결 부재를 포함하며, 각각의 횡단 빔에는 그의 양 단부에 회전 가능하게 가이드 휠이 구비되는 가이드 프레임; 축이 선회할 수 있도록 보기의 비선회 부분에 지지되는 축; 및 축의 양 단부에 부착되는 운전 휠을 포함하고, 이 운전 휠은 축에 단단하게 고정되고 가이드 프레임은 축에 고정되어 가이드 프레임, 축 및 운전 휠을 일체로 조타한다. 이러한 보기에서, 전진-후진 전환 수단 또는 킹핀 두 가지 모두는 필요하지 않다. 따라서, 킹핀의 파손 및 마모와 같은 종래의 경우의 문제는 해결된다.
비특허 문헌 1 에 기재된 보기와 비교하여, 본 발명의 보기는 선회 부분의 줄어든 중량이 유리하다. 따라서, 선회 부분에서 발생되는 관성력은 줄어들 수 있고 가이드 레일로부터의 가이드 휠의 로드는 또한 줄어들며, 이에 의해 가이드 휠의 내구성을 개선시킨다. 또한, 보기를 안내하기 위한 가이드 메카니즘은 간소화될 수 있고 구성 요소의 개수는 줄어들 수 있으며, 보수를 용이하게 하는 것을 초래한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 바람직한 실시형태의 보기를 사용하는 가이드 레일 타입의 차량의 평면도이다.
도 2 는 제 1 바람직한 실시형태의 보기의 측면도이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 바람직한 실시형태의 보기를 사용하는 가이드 레일 타입의 차량의 평면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 3 바람직한 실시형태의 보기를 사용하는 가이드 레일 타입의 차량의 평면도이다.
도 5 는 곡선 가이드웨이 상에서 주행하는 제 3 바람직한 실시형태의 보기를 사용하는 차량의 평면도이다.
도 6 은 본 발명의 제 4 바람직한 실시형태의 보기를 사용하는 가이드 레일 타입의 차량의 평면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 5 바람직한 실시형태의 보기의 정면도이다.
도 8 은 제 5 바람직한 실시형태의 보기의 평면도이다.
도 9 는 제 5 바람직한 실시형태의 보기의 측면도이다.
본 발명의 바람직한 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 이제 상세하게 설명될 것이다. 하지만, 특히 명시하지 않는다면, 치수, 재료, 형상, 그의 상대 위치 등은 단지 도시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하지 않는 것으로 의도된다.
(제 1 바람직한 실시형태)
본 발명의 제 1 바람직한 실시형태의 보기를 사용하는 가이드 레일 타입의 차량이 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명될 것이다. 도 1 에 나타낸 것과 같이, 새로운 운송 시스템에서, 가이드 레일 (10) 은 가이드웨이 (T) 를 따라 그의 양 측에 놓인다. 차량 (12) 은 가이드웨이 (T) 를 따라 주행한다. 그리고 2 개의 보기 (16) 가 각각 차량 (12) 의 전방 부분 및 후방 부분에 장착된다. 보기 (16) 는 가이드 레일 (10) 의 가이드 표면을 따라 회전하는 8 개의 가이드 휠 (42a ~ 42h) 을 갖는다 (가이드 휠은 또한 가이드 휠 (42) 로서 나타내었음). 가이드 휠 (42) 은 차량 (12) 이 가이드웨이 (T) 상에서 주행하도록 차량 (12) 을 안내한다.
가이드웨이 (T) 의 중심에 구성되는 하나의 가이드 레일이 보기의 양 측으로부터 보기에 장착되는 가이드 휠 사이에 끼워지는 방식으로 가이드 레일을 구성하는 것이 또한 가능하다.
도 2 에서, 보기 (16) 는 서스펜션을 위한 에어 스프링 (18) 을 통하여 차량 본체 (14) 의 아래에 설치된다. 구체적으로는, 도면에 도시되지 않은 서스펜션 프레임이 차량 본체 (14) 아래에서 돌출된다. 서스펜션 프레임의 베이스 (20) 가 차량 본체 (14) 의 바닥부에 고정된다. 그리고 에어 스프링 (18) 은 보기 (16) 의 비선회 부분 (22) 과 베이스 (20) 사이에 설치된다.
한 쌍의 에어 스프링 (18) 이 차량 본체의 가로 방향으로 그의 중심을 중심으로 대칭적으로 제공된다. 축 하우징 (25) 이 차량 본체의 가로 방향으로 수평으로 놓이고 구동 섀프트 (24) 를 수납한다. 구동 섀프트 (24) 는 그의 양 단부에 단단하게 고정되는 고무 타이어 (26) 를 갖는다. 고무 타이어는 가스에 의해 채워지며 내부 안전 휠이 구비된다.
축 하우징 (25) 은 상이한 장치를 수납하는 큰 부분 (25a) 을 갖는다. 원통형 선회 핀 (28) 이 큰 부분 (25a) 의 정상 표면으로부터 바닥 표면에 체결된다. 선회 핀 (28) 은 비선회 프레임 (30) 에 회전 가능하게 지지된다. 한 쌍의 상부 견인 링크 (32) 및 한 쌍의 하부 견인 링크 (34) 는 각각 차량 본체의 가로 방향으로 그의 중심을 중심으로 대칭적으로 놓인다. 견인 링크 (32 및 34) 의 상부 단부는 도면에 도시되지 않은 서스펜션 프레임 상에 회전 가능하게 지지되고 견인 링크 (32 및 34) 의 하부 단부는 비선회 프레임 (30) 에 회전 가능하게 지지된다. 이러한 방식으로, 상부 견인 링크 (32) 및 하부 견인 링크 (34) 는 나란한 링크 메카니즘을 형성하여 축 하우징 (25) 이 수직 방향으로 나란하게 주행하도록 지지한다.
가이드 프레임 (36) 의 연결 바 (45) 가 축 하우징 (25) 의 바닥부에 일체로 연결된다. 도 1 에 도시된 것과 같이, 가이드 프레임 (36) 은 고무 타이어 (26) 의 사이에 차량 본체의 가로 방향에 나란하게 구성되는 2 개의 횡단 바 (38) 와 횡단 바 (38) 를 연결하는 2 개의 연결 바 (40) 를 갖는 격자 구조를 형성한다.
가이드 휠은 각각의 횡단 바 (38) 의 양 단부에 회전 가능하게 장착된다. 이러한 방식으로, 비선회 부분 (22) 과 비선회 프레임 (30) 은 보기 (16) 의 비선회 부분을 형성하고 보기 (16) 의 선회 부분은 단단하게 연결되는 축 하우징 (25), 구동 섀프트 (24), 가이드 프레임 (36) 및 고무 타이어 (26) 에 의해 형성된다. 차량 본체의 가로 방향으로 비선회 프레임 (30) 의 양 측에, 강성 멈춤부 (44) 가 비선회 프레임 (30) 의 양 단부에 대향하는 위치에 차량 본체 (14) 의 바닥부에 부착된다. 강성 멈춤부는 그의 대향하는 면에 부착되는 고무 판 (44a) 을 갖는다. 멈춤부 (44) 와 비선회 프레임 (30) 사이에, 보기 (16) 와 차량 본체 (14) 사이의 변위의 허용 가능한 한계값의 양의 간극이 제공된다. 멈춤부 부재는 서로 잠금되어서 변위가 허용 가능한 한계값에 도달할 때 허용 가능한 한계값을 초과하는 차량의 가로 방향으로의 차량 본체와 축 사이의 상대 변위를 억제한다.
이에 의해, 차량 본체 (14) 와 보기 (16) 사이의 변위가 허용 가능한 한계값에 도달할 때, 비선회 프레임 (30) 은 멈춤부 (44) 를 터치하여 허용 가능한 한계값을 초과하는 상대 변위 값을 억제한다.
이러한 바람직한 실시형태에서, 가이드 프레임 (36) 의 선회 중심 (P) (선회 핀 (28) 의 중심) 은 구동 섀프트 (24) 의 라인 (Q) 에 구성된다.
이러한 구조에 의해, 차량 (12) 이 가이드웨이 (T) 의 스위치 구역 또는 곡선 구역에 들어갈 때, 로드는 전방 가이드 휠 (42a 및 42b) 그리고 그 후 후방 가이드 휠에 순차적으로 로드된다. 이러한 바람직한 실시형태에서, 전진-후진 전환 장치는 필요하지 않고 또한 가이드 프레임 (36) 의 격자 구조에 의해, 가이드 프레임의 강도는 차량 본체의 가로 방향 및 길이방향으로 가해지는 로드에 대항하여 개선된다.
또한, 축 하우징 (25), 구동 섀프트 (24) 및 고무 타이어 (26) 는 가이드 프레임 (36) 에 단단하게 연결되어 보기의 선회 부분을 형성한다. 보기의 선회 부분은 선회 없이 지지되고 선회 부분은 일체로 조타될 수 있으며 따라서 킹핀은 필요하지 않다. 이러한 방식으로, 킹핀의 파손 및 마모와 같은 문제가 해결될 수 있다.
또한, 보기의 구성 요소 가운데, 단지 가이드 프레임 (36), 구동 섀프트 (24), 축 하우징 (25) 및 고무 타이어 (26) 만이 선회할 수 있다. 대조적으로, 비특허 문헌 1 의 보기는 보기의 전체 구조를 선회시킴으로써 조타된다. 종래의 보기와 비교하여, 바람직한 실시형태의 보기는 선회 부분의 줄어든 중량이 유리하다. 따라서, 선회 부분에서 발생되는 관성력은 줄어들 수 있고 가이드 레일 (10) 로부터의 가이드 휠 (42) 의 로드는 또한 줄어들며, 이에 의해 가이드 휠 (42) 의 내구성을 개선시킨다.
또한, 고무 타이어 (26) 는 구동 섀프트 (24) 의 양 단부에 각각 단단하게 연결되고 가이드 프레임 (36) 과 축 하우징 (25) 은 구동 섀프트 (24), 축 하우징 (25) 및 고무 타이어 (26) 와 함께 가이드 프레임을 조타하기 위해 연결된다. 따라서, 보기 (16) 를 안내하기 위한 가이드 메카니즘은 간소화될 수 있고 부품의 개수는 줄어들 수 있으며, 보수를 용이하게 하고 보수 비용을 줄이는 것을 초래한다.
가이드 프레임 (36), 구동 섀프트 (24) 및 고무 타이어 (26) 는 일체로 조타되어 킹핀은 필요하지 않고, 이에 의해 킹핀의 파손과 같은 문제는 해결된다.
가이드 프레임 (36), 구동 섀프트 (24) 및 축 하우징 (25) 은 보기 (16) 의 중심 부분에 구성되는 선회 핀 (28) 을 중심으로 선회되어 가이드 프레임 (36) 의 선회는 용이하게 된다. 그리고 가이드 프레임 (36) 은 상부 및 하부 견인 링크 (32 및 34) 에 의해 연결되는 보기의 비선회 부분의 비선회 프레임 (30) 에 결합되어 차량 본체 (14) 와 가이드 프레임 (36) 의 결합 강도는 개선된다.
바람직한 실시형태에서, 가이드 휠은 길이방향으로의 차량 본체의 중심 측의 가이드 휠 (42b 및 42d 또는 42e 및 42g) 의 외부 에지 사이의 거리가 길이방향으로의 차량의 에지 측의 가이드 휠 (42a 및 42c 또는 42f 및 42h) 의 외부 에지 사이의 거리보다 더 작게 되도록 구성될 수 있다. 여기서 중심 측은 길이방향으로의 차량 본체의 중심에 더 가까운 측이고 에지 측은 길이방향으로의 차량 본체의 전방 에지 또는 후방 에지에 더 가까운 측이다. 가이드 휠이 단지 횡단 빔 (38) 중 하나를 위해 제공되는 경우와 유사하게, 보기 (16) 의 제한되지 않는 선회 운동이 줄어든 거리에 대응하는 정도로 달성될 수 있다. 따라서, 가이드 휠에 작용하는 선회 반응력은 차량이 곡선 구역 및 비포장 구역과 같은 가이드웨이 (T) 의 변형된 구역에 도달하거나 또는 외란을 받을 때 즉각적인 움직임에 의해 줄어들 수 있다.
대안적으로, 길이방향으로의 차량 본체의 중심 측에 놓이는 가이드 휠 (42) 은 길이방향으로의 차량 본체의 에지 측에 구성되는 가이드 휠보다 더 작은 강성을 가질 수 있다. 이에 의해, 보기 (16) 의 제한되지 않은 선회 운동은 상기 구조와 유사한 방식으로 차량 본체의 중심 측의 가이드 휠의 편향에 대응하는 정도로 달성될 수 있다.
(제 2 바람직한 실시형태)
다음에, 제 2 바람직한 실시형태가 도 3 을 참조하여 설명될 것이다. 도 3 에서, 보기의 구조는 이하의 내용을 제외하고는 제 1 바람직한 실시형태와 동일하다. 구체적으로, 보기는 가이드 휠을 직선 방향으로 배향하는 복원력을 가이드 프레임에 가하기 위한 복원 로드 (50), 및 가이드 프레임의 급격한 선회 움직임을 억제하기 위한 선회 댐퍼 (52) 를 포함한다. 복원 로드 (50) 및 선회 댐퍼 (52) 는 커넥팅 로드 (54 및 56) 를 통하여 차량의 에지 측의 횡단 바에 나란하게 횡단 바에 장착된다.
복원 로드 (50) 는 댐핑 요소의 충격 흡수 메카니즘과 스프링 요소가 연결되도록 구조된다. 복원 로드는 고무 타이어 (26) 가 직선 전진 상태인 중립 위치로 가이드 프레임 (36) 을 복원하는 방향으로 힘을 가한다. 예컨대, JP2-210150A 가 로드의 예를 나타낸다. 선회 댐퍼 (52) 는, 예컨대 유압식 댐퍼일 수 있다.
충격 흡수 로드 (58) 는 횡단 바 (38) 에 장착된 가이드 휠 (42) 근처에 설치된다. 충격 흡수 로드 (58) 의 구조는 이미 공지되어 있다. 예컨대, 충격 흡수 로드 (58) 는 충격 흡수 고무와 같은 탄성 부재를 내측에 갖고 로드가 횡단 바 (38) 의 축선 방향으로 로드될 때, 충격 흡수 로드 (58) 는 가이드 레일 (10) 로부터 횡단 바 (38) 에 로드되는 충격을 흡수하기 위해 팽창 및 수축한다 (특허 문헌 1 의 도 3 참조). 충격 흡수 고무는 코일 스프링 등으로 대체될 수 있다.
보기의 나머지 구조는 제 1 바람직한 실시형태와 동일하고 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 번호가 주어졌고 더 설명되지 않을 것이다.
제 1 실시형태에서 얻어지는 기능적 효과에 더하여, 바람직한 실시형태에 따르면, 이하의 효과가 또한 얻어질 수 있다. 구체적으로, 차량의 안정적인 주행 성능이 복원 로드 (50) 에 의해 고속 운행 동안 달성될 수 있고 선회 방향으로의 보기의 과도한 움직임이 선회 댐퍼 (52) 에 의해 제한될 수 있고 보기는 진동 상태에 있는 것이 방지된다.
또한, 충격 흡수 로드 (58) 는 차량이 곡선 구역 또는 스위치 구역에 도달할 때 또는 가이드 레일 (10) 에 범프 또는 불균일한 표면이 있을 때 가이드 휠 (42) 상의 충격을 흡수하기 위해 제공된다. 이에 의해, 가이드 휠 (42) 및 가이드 프레임 (36) 과 같은 보기 구조는 보호되고 또한 차량 (12) 의 승차 품질이 유지된다.
(제 3 바람직한 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 3 바람직한 실시형태가 도 4 및 도 5 를 참조하여 설명될 것이다. 도 4 에 도시된 것과 같이, 가이드 프레임 (36) 의 선회 중심 (P) (선회 핀 (28) 의 중심) 은 주행 방향으로 전방 및 후방 보기 (16) 의 차량 본체의 에지 측을 향하여 구동 섀프트 (24) 의 중심 (Q) 에 대하여 거리 (O) 만큼 변위된다. 나머지 구조는 도 1 에 도시된 제 1 바람직한 실시형태와 동일하다.
도 5 는 곡선 가이드웨이를 지나는 바람직한 실시형태의 차량 (12) 을 도시하는 도면이다. 도 5 에서, 보기 (16) 는 보기 (16) 의 원심력에서 캔트 (cant) 에 의해 줄어드는 양을 뺀 과도한 원심 로드 (F5) 를 받는다. 가이드 프레임 (36) 의 선회 중심 (P) 은 차량의 에지 측을 향하여 구동 섀프트 (24) 의 중심 (Q) 에 대하여 거리 (O) 만큼 변위되고, 그리고 따라서 전방 보기에서 고무 타이어 (26) 는 고무 타이어의 중심 (Q) 에서 곡선 가이드웨이에 대한 접선의 방향에 대하여 각도 (
Figure 112011062256940-pct00001
f) 에 의해 가이드웨이의 중심 라인에 대하여 배향된다. 따라서, 고무 타이어 (26) 에는 슬립 각도가 주어지고 코너링 힘 (CF1) 은 곡선 가이드웨이의 내측을 향하는 방향으로 발생된다.
이에 의해, 바람직한 실시형태는 제 1 바람직한 실시형태의 기능적 효과에 더하여 이하의 기능적 효과를 얻을 수 있다.
구체적으로, 곡선 내부 측의 전방 및 후방 가이드 휠 (42a 및 42) 에 가해지는 반응력 (F1 및 F2) 은 과도한 원심력 (FS) 에 대하여 줄어들고 따라서 내부 측의 가이드 휠 (42a 및 42b) 의 내구성은 개선될 수 있다. 그리고 차량 본체의 중심 (Q) 과 전방 가이드 휠 (42a) 사이의 거리 (A + O) 는 구동 섀프트의 중심 (Q) 과 중심 측의 가이드 휠 (42b) 사이의 거리 (A - O) 보다 더 길다. 따라서, 전방 가이드 휠 (42a) 에 가해지는 반응력은 지렛대 비 (lever ratio) 에 의해 작아지게 되어 가이드 휠 (42a) 의 내구성을 개선한다. 차량 (12) 의 운전 안정성은 가이드 프레임 (36) 의 상기 배치의 뒤따르는 효과에 의해 더 개선될 수 있다.
전방 보기와 동일한 방식으로, 후방 보기에서, 고무 타이어 (26) 는 고무 타이어의 중심 (Q) 에서 곡선 가이드웨이에 대한 접선의 방향에 대하여 각도 (
Figure 112011062256940-pct00002
f) 에 의해 가이드웨이의 중심 라인에 대하여 배향된다. 따라서, 고무 타이어 (26) 에는 슬립 각도가 주어지고 코너링 힘 (CF2) 은 곡선 가이드웨이의 내측을 향하는 방향으로 가해진다.
전방 보기의 경우와 대조적으로, 반응력은 차량이 곡선 가이드웨이를 주행할 때 내부 측의 가이드 휠 (42g 및 42h) 에 가해진다. CF2 가 곡선 가이드웨이의 내측을 향하는 방향으로 가해지기 때문에, 내부 측의 가이드 휠 (42g 및 42h) 에 가해지는 반응력 (F3 및 F4) 은 줄어들고 따라서 내부 측의 가이드 휠 (42g 및 42h) 의 내구성은 개선될 수 있다.
차량이 가이드웨이의 곡선 구역을 지날 때 가이드 레일로부터 가이드 휠 (42) 에 가해지는 반응력은 이하와 같이 계산될 수 있다.
전방 보기의 반응력 (에지 측 가이드 휠), F1 = (전방 가이드 로드) + (과도한 원심 로드 F5/4) - (2 × CF1 × (A - O)/2A) (1)
전방 보기의 반응력 (중심 측 가이드 휠), F2 = (후방 가이드 로드) + (과도한 원심 로드 F5/4) - (2 × CF1 × (A + O)/2A) (2)
후방 보기의 반응력 (중심 측 가이드 휠), F3 = (전방 가이드 로드) + (과도한 원심 로드 F5/4) - (2 × CF2 × (A + O)/2A) (3)
후방 보기의 반응력 (에지 측 가이드 휠), F4 = (후방 가이드 로드) + (과도한 원심 로드 F5/4) - (2 × CF2 × (A - O)/2A) (4)
공식에서, 가이드 로드는 각각의 복원력에 대항하여 고무 타이어 (26) 를 조타하기 위해 필요한 로드이다. 그리고 과도한 원심 로드 (F5) 는 캔트에 의해 줄어드는 양을 뺀 가이드 휠 (42) 에 가해지는 과도한 원심력이다.
(제 4 바람직한 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 4 바람직한 실시형태가 도 6 을 참조하여 설명될 것이다. 바람직한 실시형태에서 제 2 바람직한 실시형태와 동일한 방식으로, 커넥팅 로드 (54), 복원 로드 (50), 선회 댐퍼 (52) 및 충격 흡수 로드 (58) 가 보기에 제공된다.
제 3 바람직한 실시형태에 의해 얻어지는 기능적 효과에 더하여, 가이드 휠은 복원 로드 (50) 에 의해 직선 방향으로 배향될 수 있고, 선회 방향으로의 선회 움직임은 선회 댐퍼 (52) 에 의해 제한되고 가이드 레일로부터 가이드 휠에 로드되는 충격은 충격 흡수 로드 (58) 에 의해 흡수된다.
(제 5 바람직한 실시형태)
이제, 본 발명의 제 5 바람직한 실시형태가 도 5 내지 도 7 을 참조하여 설명된다. 도 5 내지 도 7 에서, 서스펜션 프레임과 일체인 베이스 (20) 가 차량 본체 (14) 의 바닥부에 고정된다. 그리고 2 개의 에어 스프링 (18) 이 베이스 (20) 에 설치된다. 에어 스프링 (18) 은 차량 본체의 가로 방향으로 차량 본체의 중심을 중심으로 대칭으로 그리고 고무 타이어 내에 구성된다.
축 하우징 (25) 은 차량 본체의 가로 방향으로 수평으로 에어 스프링 (18) 아래에 놓이고 구동 섀프트 (24) 를 수납한다. 구동 섀프트 (24) 는 그의 양 단부에 단단하게 고정되는 고무 타이어 (26) 를 갖는다. 고무 타이어는 가스로 채워지고 내부 안전 휠이 구비된다.
사각 U-형상인 비선회 프레임 (80) 이 축 하우징 (25) 주위에 구성된다. 에어 스프링 (18) 은 비선회 프레임 (80) 의 정상 표면에 장착된다. 가이드 프레임 (36) 은 비선회 프레임 (80) 아래에 구성된다. 제 1 및 제 2 실시형태와 동일한 방식으로, 가이드 프레임 (36) 은 고무 타이어 (26) 의 전방 및 뒤에 구성되는 2 개의 횡단 바 (38) 와 이 횡단 바 (38) 를 연결하는 2 개의 연결 바 (40) 를 갖는 격자 구조를 형성한다.
에어 스프링 (18) 아래에, 사각 형상 브래킷 (82) 이 축 하우징 (25) 에 이를 둘러싸기 위해 고정된다. 브래킷 (82) 은 연결 판 (84) 을 통하여 가이드 프레임 (36) 의 연결 바 (40) 에 연결된다. 원호 형상 선회 베어링 (86) 이 브래킷 (82) 과 비선회 프레임 (80) 사이에 설치된다. 이에 의해, 구동 섀프트 (24), 축 하우징 (25), 고무 타이어 (26) 및 가이드 프레임 (36) 은 함께 선회될 수 있다. 새로운 운송 시스템의 차량에서, 구동 섀프트 (24) 의 최대 선회 각도는 선회 부분을 지지하기 위해 대략 ± 6°이다.
비선회 프레임 (80) 의 측에, 2 개의 하부 견인 링크 및 2 개의 상부 견인 링크 (32) 의 일 단부가 주행 가능하게 연결된다. 구체적으로, 비선회 프레임 (80) 의 측면의 4 개의 위치에서, 지지 섀프트 (88) 는 상부 및 하부 견인 링크 (32 및 34) 의 돌기부가 그 안에 주행 가능하게 끼워맞춤 될 수 있도록 구성된다. 상부 및 하부 링크 (32 및 34) 의 다른 단부는 차량 본체 (14) 에 고정되는 서스펜션 프레임에 연결된다.
멈춤부 (90) 가 축 하우징 (25) 의 큰 부분 (25a) 의 정상 표면에 상방으로 돌출된다. 대조적으로, 한 쌍의 멈춤부 (92) 가 차량 본체 (14) 의 바닥 표면에 부착되어 멈춤부 (90) 는 한 쌍의 멈춤부 (92) 사이에 끼워진다. 멈춤부 (92) 는 그의 내부 표면에 각각 탄성 고무 판을 가져서 멈춤부 (90) 에 대항하는 충격을 흡수한다. 멈춤부 (90) 와 대향하는 멈춤부 (92) 사이에, 보기 (16) 와 차량 본체 (14) 사이의 변위의 허용 가능한 한계값의 정도의 간극이 제공된다. 이에 의해, 변위가 허용 가능한 한계값에 도달할 때, 멈춤부 (90) 와 대향하는 멈춤부 (92) 는 서로 잠금되어 상대 변위의 정도는 허용 가능한 한계값을 초과하지 않게 된다.
도면에 도시되지 않은 프로펠러 섀프트가 차량 본체의 길이방향으로 구동 모터로부터 축 하우징 (25) 의 큰 부분 (25a) 에 연결된다. 이에 의해, 구동 모터의 회전은 하이포이드 (hypoid) 기어, 상이한 기어 및 구동 섀프트 (24) 를 통하여 고무 타이어 (26) 에 전달된다.
도면에 나타낸 것과 같이, 가이드 프레임 (36) 의 선회 중심 (P) 은 이 바람직한 실시형태의 구동 섀프트의 중심선 (Q) 에 있다.
제 1 바람직한 실시형태에서 얻어지는 기능적 효과에 더하여, 이러한 바람직한 실시형태에 따르면, 선회 부분 (구동 섀프트 (24), 축 하우징 (25), 고무 타이어 (26) 및 가이드 프레임 (36) 등) 은 비선회 프레임 (80) 과 구동 섀프트 (24) 를 둘러싸는 브래킷 사이에 선회 가능하게 지지되어 선회 부분을 매끄럽게 선회시키고 선회 부분의 지지 강도를 개선한다.
바람직한 실시형태에 따르면, 원호 형상 선회 베어링 (86) 이 제공된다. 하지만, 링 형상 베어링이 도 8 의 파선 (C) 에 의해 나타낸 위치의 원호 형상 베어링 대신에 사용될 수 있다. 이에 의해, 비선회 부분의 지지 강도는 더 개선된다.
또한, 가이드웨이 (T) 의 양 측에 구성되는 한 쌍의 가이드 레일 (10) 대신, 가이드웨이의 중심 (T) 에 구성되는 하나의 가이드 레일이 가이드 휠 (42') 사이에 가이드 레일의 양 측으로부터 끼워지는 방식으로 가이드 레일 (10') 을 구성하는 것이 또한 가능하다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명에 따르면, 가이드 레일에 의해 안내되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기에서, 보기의 내구성은 개선될 수 있고 구성 요소의 개수는 가이드 프레임과 같은 보기 구성 요소의 강성을 개선하고 가이드 휠의 로드를 줄임으로써 줄어들 수 있다.

Claims (8)

  1. 차량의 가이드웨이를 따라 구성되는 가이드 레일과 접촉하면서 회전하는 가이드 휠에 의해 안내되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기에 있어서,
    차량 하면에 고착되어 있는 에어 스프링의 하방에 축을 포함하는 보기가 배치되고,
    한 쌍의 횡단 빔 그리고 이 한 쌍의 횡단 빔 사이에 구성되는 연결 부재를 포함하고, 각각의 횡단 빔에는 그의 양 단부에 가이드 휠이 회전 가능하게 구비되는 가이드 프레임;
    축이 선회 가능하도록 보기의 비선회 부분에 지지되는 축; 및
    축의 양 단부에 부착되는 운전 휠을 포함하고,
    상기 운전 휠은 축에 단단하게 고정되고 가이드 프레임은 가이드 프레임, 축 및 운전 휠을 일체로 조타하기 위해 축에 고정되고,
    상기 가이드 프레임 및 축은 보기의 중심에 놓이는 환형 또는 원호 베어링 혹은 선회 섀프트 중 하나를 중심으로 회전 가능하게 지지되고,
    상기 베어링을 에어 스프링의 하방에 위치시켜,
    상기 보기의 비선회 부분은 차량의 본체의 길이방향으로 구성되는 견인 링크를 통하여 차량의 본체에 연결되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  2. 차량의 가이드웨이를 따라 구성되는 가이드 레일과 접촉하면서 회전하는 가이드 휠에 의해 안내되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기에 있어서,
    한 쌍의 횡단 빔 그리고 이 한 쌍의 횡단 빔 사이에 구성되는 연결 부재를 포함하고, 각각의 횡단 빔에는 그의 양 단부에 가이드 휠이 회전 가능하게 구비되는 가이드 프레임;
    축이 선회 가능하도록 보기의 비선회 부분에 지지되는 축; 및
    축의 양 단부에 부착되는 운전 휠을 포함하고,
    상기 운전 휠은 축에 단단하게 고정되고 가이드 프레임은 가이드 프레임, 축 및 운전 휠을 일체로 조타하기 위해 축에 고정되고,
    상기 가이드 프레임 및 축은 보기의 중심에 놓이는 환형 또는 원호 베어링 혹은 선회 섀프트 중 하나를 중심으로 회전 가능하게 지지되고,
    상기 보기의 비선회 부분은 차량의 본체의 길이방향으로 구성되는 견인 링크를 통하여 차량의 본체에 연결되고,
    상기 가이드 프레임의 선회 중심은 보기가 주행 방향으로 차량 본체의 전방 측 또는 후방 측에 장착될 때 차량 본체의 에지 측을 향하는 축의 중심에 대하여 변위되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    축 및 차량이 멈춤 부재에 의해 서로 잠금될 수 있는 위치에 축 및 차량에 각각 구성되는 멈춤 부재를 더 포함하고, 이 멈춤 부재는 서로 잠금되어 변위가 허용 가능한 한계값에 도달할 때 허용 가능한 한계값을 초과하는 차량의 가로 방향으로의 차량 본체 및 축 사이의 상대 변위를 억제하게 되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가이드 휠은 길이방향으로의 차량 본체의 중심 측의 가이드 휠의 외부 에지 사이의 거리가 길이방향으로의 차량 본체의 에지 측의 가이드 휠의 외부 에지 사이의 거리보다 더 작도록 구성되는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 길이방향으로의 차량 본체의 중심 측에 놓이는 상기 가이드 휠은 길이방향으로의 차량 본체의 에지 측에 구성되는 가이드 휠보다 더 적은 강성을 갖는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    직선 전진 방향으로 가이드 휠을 배향하는 복원력을 가이드 프레임에 가하기 위한 복원 장치; 및
    가이드 프레임의 급격한 선회 움직임을 억제하기 위한 댐퍼를 더 포함하는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드 프레임에 구성되고 가이드 레일로부터의 가이드 휠에 로드되는 충격을 흡수하는 고무 타입 또는 스프링 타입의 충격 흡수재를 더 포함하는 가이드 레일 타입의 차량을 위한 보기.
  8. 삭제
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