KR101316775B1 - 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치에 관한 것으로, 객차프레임, 상기 객차프레임에 설치된 전륜축과 전륜축 양단에 구비된 전륜, 상기 전륜과 간격을 두고 객차프레임에 설치된 후륜축과 후륜축 양단에 구비된 후륜, 상기 전륜축에 회전가능하게 고정된 프론트벨크랭크, 상기 프론트벨크랭크와 우측 전륜을 연결하여 조향하는 우측조향로드, 상기 프론트벨크랭크와 좌측 전륜을 연결하고 상기 우측조향로드와 연동하여 조향하는 좌측조향로드, 상기 객차프레임을 견인하도록 견인차에 링크된 견인로드를 포함하는 무궤도 열차에 있어서; 상기 견인로드의 선단은 일정경사를 갖고 상향 절곡되게 형성된 상태로 견인차에 링크되고; 상기 견인로드의 후단은 상기 객차프레임의 하부에 배치된 상태로 상기 프론트벨크랭크에 직접 링크된 것을 특징으로 하는 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 조향동력 전달 구조가 간단하고 단순하여 제어가 용이하고, 응답성이 빠르며, 제조 및 유지 관리 비용이 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.

Description

2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치{STEERING MACHANISM OF PASSENGER CAR FRAME USING TWO STEERING WHEEL TRACKLESS TRAIN}

본 발명은 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 객차프레임의 벨크랭크에 견인로드를 직접 연결하여 응답속도를 높이고, 조향성을 향상시킨 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로, 무궤도 열차는 놀이공원 등에서 관람객의 운송을 위해 운행되는 소위 로드 트레인(Road Train)과 같은 것으로, 엔진이 탑재된 동력 견인차와 이 견인차에 복수 량의 무동력 객차를 연결하여 운행된다.

그러나 종래의 무궤도 열차는 견인차로서 전륜만 조향되는 2륜조향차량을 사용하고, 객차는 4륜 모두 조향되지 않는 차량을 사용하고 있으므로 객차가 견인차의 궤도를 정확히 추종하지 못하고 그 궤도를 벗어나게 되어 주변의 시설물이나 관람객과 접촉 또는 추돌하는 등의 안전사고를 초래하는 문제점이 있었다.

이에, 이를 개량하기 위해 등록특허 제0865515호가 개시된 바 있다.

상기 등록특허는 견인차와 객차가 동일한 트랙을 따라 주행할 수 있도록 객차의 4륜 모두 동시 조향되도록 한 것이다.

예컨대, 상기 등록특허는 도 1의 예시와 같이, 견인차에 링크된 견인로드(10)의 단부가 객차프레임(F)의 선단면 중앙에 구비된 히치부(14)에 링크되고, 히치부(14)에 링크된 견인로드(10)의 단부에 구비된 연동아암(12)에 연동로드(L1)가 연결되며, 연동로드(L1)의 단부는 전륜(20)을 조향하기 위해 전륜축(22)에 구비된 프론트벨크랭크(24)의 프론트우측아암(26)에 링크되고, 프론트좌측아암(28)에는 전후륜연동로드(L2)의 일단이 링크되며, 전후륜연동로드(L2)의 타단은 후륜(30)이 고정된 후륜축(32)의 리어벨크랭크(34) 상의 리어우측아암(36)에 링크된다.

그리고, 프론트벨크랭크(24) 및 리어벨크랭크(34)에는 각각 전륜(20)의 양측, 후륜(30)의 양측을 조향하기 위한 프론트조향로드(R1) 및 리어조향로드(R2)가 링크된다.

그리하여, 견인로드(10)가 도시와 같이 선회방향으로 기울어지면 연동아암(12)이 당겨지면서 연동로드(L1)를 당기게 되고, 이와 링크된 프론트벨크랭크(24)가 회전되면서 전후륜연동링크(L2)를 밀게 되며, 전후륜연동링크(L2)의 밀림은 리어벨크랭크(34)를 프론트벨크랭크(24)와 반대방향으로 회전시켜 결국 전륜(20)과 후륜(30)이 선회될 반경을 추종하도록 제어하게 된다.

견인차로부터 객차프레임(F)의 후륜(30)을 조향하기 위한 리어벨크랭크(34)까지 조향동력이 전달되는 경로는 3단 링크구조를 가지고 있어 구조가 복잡하고, 다수의 부품 결합을 통해 조향동력이 전달되도록 구성되어 있기 때문에 조립공차 등을 감안할 때 응답성이 떨어지는 단점이 있다.

그런데, 이러한 조향구조는 견인로드(10)로부터 후륜(30)까지 도달하는 조향동력의 경로가 3단 링크 구조로 이루어져 있기 때문에 길고 복잡하여 응답성이 떨어지는데, 이를 테면 이들 링크들의 조립공차가 1mm 씩 차이 난다고 가정했을 때 후륜(30)의 반응은 적어도 3초 정도 더디게 나타날 것이므로 구조적으로 문제가 있다.

더구나, 조향동력을 전달하기 위한 부품이 너무 많아 유지 보수 및 관리도 힘들 뿐만 아니라, 비용도 증가되며, 무엇보다도 응답성이 떨어지는 단점이 있다.

뿐만 아니라, 종래 조향동력 전달 구조는 싱글 링크 구조이기 때문에 응력 집중에 의한 연동로드(L1), 특히 전후륜연동로드(L2)의 파단 가능성이 높아 견인차의 과도한 선회시 후행 객차의 안전성을 보장할 수 없다는 점도 제기되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 복잡 다대한 링크 연결구조로 인해 유발되는 낮은 응답성 을 해소하고 객차의 2륜 조향만으로도 선회시 객차 안전성 및 주행 안정성을 확보하여 조향 구조를 간소화를 통한 비용절감 및 유지 보수의 용이성을 갖춘 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 객차프레임, 상기 객차프레임에 설치된 전륜축과 전륜축 양단에 구비된 전륜, 상기 전륜과 간격을 두고 객차프레임에 설치된 후륜축과 후륜축 양단에 구비된 후륜, 상기 전륜축에 회전가능하게 고정된 프론트벨크랭크, 상기 프론트벨크랭크와 우측 전륜을 연결하여 조향하는 우측조향로드, 상기 프론트벨크랭크와 좌측 전륜을 연결하고 상기 우측조향로드와 연동하여 조향하는 좌측조향로드, 상기 객차프레임을 견인하도록 견인차에 링크된 견인로드를 포함하는 무궤도 열차에 있어서; 상기 견인로드의 선단은 일정경사를 갖고 상향 절곡되게 형성된 상태로 견인차에 링크되고; 상기 견인로드의 후단은 상기 객차프레임의 하부에 배치된 상태로 상기 프론트벨크랭크에 직접 링크된 것을 특징으로 하는 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치를 제공한다.

또한, 상기 객차프레임의 선후단 네모서리는 모따기되어 테이퍼면을 형성한 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 우측조향로드와 좌측조향로드에는 연동 기능 보조용 우측조향보조링크와 좌측조향보조링크를 더 구비하되, 상기 우측조향보조링크의 일단은 상기 프론트벨크랭크의 회전축에 힌지 고정되고, 타단은 우측조향로드의 길이 일부에 힌지 고정되며; 상기 좌측조향보조링크의 일단은 상기 회전축에서 상기 우측조향보조링크의 상부에 힌지고정되고, 타단은 좌측조향로드의 길이 일부에 힌지 고정되며; 상기 우측조향보조링크와 상기 좌측조향보조링크는 코일 형상의 완충스프링에 의해 상호 결속된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 조향동력 전달 구조가 간단하고 단순하여 제어가 용이하고, 응답성이 빠르며, 제조 및 유지 관리 비용이 줄어드는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 4륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 2륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 예시적인 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 2륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 예시적인 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 2륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 예시적인 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 2륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 동작예를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명 다른 예에 따른 2륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 예시도이다.
도 7은 본 발명 또다른 예에 따른 2륜 조향장치가 설치된 무궤도 열차 객차프레임의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치는 객차프레임(100)을 포함한다.

상기 객차프레임(100)은 그 상부에 객차(미도시)가 설치되어 승객이 탑승할 수 있도록 하는 객차의 주된 뼈대이다.

그리고, 상기 객차프레임(100)에는 이를 회전이동시킬 수 있도록 한 쌍의 전륜(200)과 후륜(300)이 구비되며, 이들은 각각 전륜축(210)과 후륜축(310)에 조립되어 회전구동될 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 전륜(200)과 후륜(300)은 통상적인 드럼브레이크, 휠, 타이어, 서스펜션 등을 포함하지만, 이는 차량에 구비되어야 하는 당연한 사항이므로 구체적인 설명은 생략한다.

아울러, 상기 전륜축(210)에는 견인로드(400)가 링크되고, 상기 견인로드(400)는 도시하지 않은 견인차에 연결된다.

즉, 본 발명에서는 기존처럼 연동로드(L1, 도 1 참고)를 경유하지 않고 상기 견인로드(400)가 상기 전륜축(210)에 직접 연결되는 것이 특징이며, 또한 전륜(200)만을 조향하도록 된 2륜 조향구조, 즉 싱글 조향 링크 구조를 갖추고 있음에 주된 특징이 있다.

물론, 2륜 조향은 종래 일반적인 구조이지만, 본 발명처럼 견인로드(400)가 전륜축(210)에 직접 연결된 예는 없고 대부분 도 1의 예시와 같이 견인로드와 연동로드를 경유시킨 적어도 2링크 구조를 갖추고 있을 뿐이다.

때문에, 기존처럼 2단 링크구조가 아니라, 1단 링크구조, 다시 말해 싱글 링크 구조를 갖추게 되므로 그 만큼 부품수를 줄일 수 있고, 조립 공차를 줄일 수 있어 그 만큼 응답성을 높일 수 있다.

이와 같은 조향동력 전달 구조를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 견인로드(400)는 기존과 달리 객차프레임(100)의 하부에 위치하므로 견인차와의 링크를 위해 선단 일부가 상향 절곡된 형태로 구성된다.

그리고, 상기 견인로드(400)의 후단은 전륜축(210)에 구비된 프론트벨크랭크(220)에 직접 연결된다.

이때, 상기 견인로드(400)의 후단은 고정핀(410, 도 4 참고)을 통해 상기 프론트벨크랭크(220)의 선단에 유동성을 갖고 힌지 고정되며, 상기 프론트벨크랭크(220)의 후단에는 우측조향로드(240)와 좌측조향로드(242)가 한 쌍의 전륜(200) 각각에 링크된다.

또한, 상기 프론트벨크랭크(220)는 회전축(230)을 통해 상기 전륜축(210)에 힌지고정되어 좌우방향으로 회전 가능하게 구성되는데, 이는 기존과 같다.

한편, 후륜축(310)에는 후륜(300)이 아이들(Idle)하게 회전구동되도록 조립된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 갖는다.

예컨대, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 객차프레임(100)이 일정곡률을 따라 선회하게 되면 견인로드(400)는 도시된 예를 기준으로 반시계방향으로 회전되게 된다.

그러면, 견인로드(400)의 일단이 링크된 프론트벨크랭크(220)는 회전축(230)을 중심으로 견인로드(400)와 함께 반시계방향으로 회전되게 되며, 이에 따라 상기 프론트벨크랭크(220)에 구속되어 있는 우측조향로드(240)와 좌측조향로드(242)는 서로 연동되면서 한 쌍의 전륜(200)을 동시에 반시계방향으로 회전시켜 선회되는 견인차(미도시)의 굴곡, 즉 곡률에 맞도록 추종하게 된다.

이에 따라, 아이들하게 회전되는 후륜(300)도 전륜(200)의 조향각에 따라 추종하면서 조향되므로 객차프레임(100)은 원활하고 용이하게 굴절될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 견인로드(400)가 프론트벨크랭크(220)에 직접 연결되어 있는 싱글 조향 링크 구조를 갖추고 있기 때문에 조향시 응답이 빠르고, 다수의 부품이 상호 링크될 필요가 없어 구조적으로 간소화, 단순화 되므로 제작은 물론 유지 보수에 따른 비용과 시간을 줄일 수 있다.

이러한 과정은 후행하는 다른 객차에서도 동일하게 수행된다.

이와 같이, 본 발명은 견인로드(400)가 프론트벨크랭크(320)에 직접 연결되는 구조를 취함으로써 1단 링크구조를 갖도록 간소화되기 때문에 그 만큼 조립공차 손실을 줄이고, 직접 제어에 따른 응답성을 높일 수 있게 되어 후행 객차의 차륜들이 갖는 선행 객차의 추종성이 커져 그 만큼 조향작업이 편리하고, 조향 안정성이 증가하게 된다.

다른 예로, 도 6과 같이 객차프레임(100)의 선후단 네모서리는 모따기되어 테이퍼면(110)을 구성할 수 있다.

이와 같이 객차프레임(100)에 테이퍼면(110)을 구성하는 이유는 견인로드(400)가 상기 프론트벨크랭크(320)까지 연장되어 직접 연결됨으로서 견인로드(400)의 회동반경이 커짐으로 인해 견인차와 객차 혹은 객차와 객차 간의 굴절시 모서리간 간섭이 유발될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 것이다.

또 다른 예로, 도 7과 같이 견인로드(400)가 직접 프론트벨크랭크(320)를 회전 구동시킴으로써 우측조향로드(240)와 좌측조향로드(242)에 응력이 집중되면서 유발될 수도 있는 로드 파단을 막고, 나아가 우측조향로드(240)와 좌측조향로드(242) 및 프론트벨크랭크(320) 간의 상호 작용시 응답 저해요인을 최소화하면서 원활한 동작을 유도하기 위해 우측조향보조링크(246)와 좌측조향보조링크(248) 및 이들을 탄성적으로 연결하는 완충스프링(S)을 더 구비할 수 있다.

이 경우, 상기 우측조향보조링크(246)의 일단은 상기 회전축(230)에 힌지 고정되고, 타단은 우측조향로드(240)의 길이 일부에 힌지 고정되며; 상기 좌측조향보조링크(248)의 일단은 상기 회전축(230)에 힌지고정되되 상기 우측조향보조링크(246)의 상부에 와셔(미도시)의 개재하에 힌지고정되고, 타단은 좌측조향로드(242)의 길이 일부에 힌지 고정되며; 상기 우측조향보조링크(246)의 길이 일부와 상기 좌측조향보조링크(248)의 길이 일부에는 코일 형상의 완충스프링(S)이 결속되어 상호 작용을 긴밀하게 유지하도록 결속시키게 된다.

이에 따라, 조립 공차 등의 유격이 생기더라도 견인로드(400)의 동작에 대한 즉시 응답이 가능하고, 복귀시 원활성을 확보하며, 유기적인 유동구조를 갖출 수 있게 되어 객차의 조향 안정성이 더욱 더 증대되게 된다.

100: 객차프레임 200: 전륜
300: 후륜 400: 견인로드

Claims (3)

1. 객차프레임(100)과, 상기 객차프레임(100)에 설치된 전륜축(210)과 전륜축(210) 양단에 구비된 전륜(200)과, 상기 전륜(200)과 간격을 두고 객차프레임(100)에 설치된 후륜축(310)과 후륜축(310) 양단에 구비된 후륜(300)과, 상기 전륜축(210)에 회전가능하게 고정된 프론트벨크랭크(220)와, 상기 프론트벨크랭크(220)와 우측 전륜(200)을 연결하여 조향하는 우측조향로드(240)와, 상기 프론트벨크랭크(220)와 좌측 전륜(200)을 연결하고 상기 우측조향로드(240)와 연동하여 조향하는 좌측조향로드(242)와, 상기 객차프레임(100)을 견인하도록 견인차에 링크된 견인로드(400)를 포함하며, 상기 견인로드(400)의 선단은 일정경사를 갖고 상향 절곡되게 형성된 상태로 견인차에 링크되고,
   상기 견인로드(400)의 후단은 상기 객차프레임(100)의 하부에 배치된 상태로 상기 프론트벨크랭크(220)에 직접 링크된 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치에 있어서,
   상기 우측조향로드(240)와 좌측조향로드(242)에는 연동 기능 보조용 우측조향보조링크(246)와 좌측조향보조링크(248)를 더 구비하되,
   상기 우측조향보조링크(246)의 일단은 상기 프론트벨크랭크(220)의 회전축(230)에 힌지 고정되고, 타단은 우측조향로드(240)의 길이 일부에 힌지 고정되며;
   상기 좌측조향보조링크(248)의 일단은 상기 회전축(230)에서 상기 우측조향보조링크(246)의 상부에 힌지고정되고, 타단은 좌측조향로드(242)의 길이 일부에 힌지 고정되며;
   상기 우측조향보조링크(246)와 상기 좌측조향보조링크(248)는 코일 형상의 완충스프링(S)에 의해 상호 결속된 것을 특징으로 하는 2륜 조향형 무궤도 열차의 객차프레임 조향장치.
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