KR101580420B1 - 철도 차량용 대차의 조타 방법 및 장치와, 대차 - Google Patents
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Abstract
출구 직선부에서의 과조타 상태를 해결할 뿐만 아니라, 전후의 차륜축을 래디얼 조타각으로 설정하는 경우보다도 곡선 통과 성능을 더욱 향상시킨다. 철도 차량에 탑재되는 대차(12)의 대차 프레임에 대해, 차량 진행 방향 전후에 배치된 2개의 차륜축(12a, 12b)을 의도적으로 회동시키는 조타 장치의 조타 방법에 있어서, 차량 진행 방향 전측의 차륜축(12a)의 조타각 α1을, 차량 진행 방향 후측의 차륜축(12b)의 조타각 α2보다도 커지도록 조타한다.
Description
본 발명은, 철도 차량에 탑재되는 대차의 대차 프레임에 대해, 차량의 진행 방향 전후에 배치된 2개의 차륜축을 의도적으로 회동시키는 조타 장치의 조타 방법, 및 이 조타 방법을 실시하는 조타 장치, 및 이 조타 장치를 설치한 대차, 특히 리니어 인덕션 모터에 의해 주행하는 리니어 대차에 관한 것이다. 이하, 차량의 진행 방향 전측을 단순히 「전측」 또는 「전방」이라고 하고, 차량의 진행 방향 후측을 단순히 「후측」 또는 「후방」이라고 한다.
철도 차량용 대차의 조타 장치는, 차량이 곡선로를 통과할 때, 차륜에 작용하는 선회 저항력(횡압)을 저감하기 위해서, 전후에 배치된 2개의 차륜축을 요잉 방향으로 회동시키는 것이다.
현재 실용화되어 있는 조타 장치는, 2개의 차륜축을 전후 대칭으로 회동시키는 것이며, 기하학상의 가장 이상적인 조타각(이하, 래디얼 조타각이라 함)이 되도록 조타각을 설정하고 있다.
이 차륜축의 차륜이 곡선을 따르는 가장 이상적인 조타 상태에서의 조타각인 래디얼 조타각은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 조타각을 β, 곡선 반경을 R, 대차(2)의 중심과 차륜축(3)의 중심의 거리를 a로 하면, 하기 수학식 1의 관계식이 된다. 또한, 도 14 중의 1은 차체, 4는 궤도를 나타낸다.
그러나, 곡선 통과시에는, 차체나 대차의 회동에 대한 저항에 의해서 실제의 조타각이 부족하다. 따라서, 래디얼 조타각이 되도록 조타각을 설정한 경우에는, 차륜축이 궤도 곡선의 곡률 중심 C를 향할 때까지 회동하지 않는다.
그래서, 차체와 대차간이나 조타 장치, 액슬박스 지지 장치 등의 각 부의 저항에 기인하는 조타각 부족을 보충하기 위해서, 특허 문헌 1에서는, 래디얼 조타각보다도 큰 조타각을 부여하는 기술을 제안하고 있다.
이 특허 문헌 1에서 제안된 기술과 같이, 설정 조타각을 래디얼 조타각보다도 크게 한 경우에는, 곡선 중앙부에서, 차량의 전측 대차에 있어서의 전방 차륜축의 외궤측(外軌側)의 횡압은 감소한다. 이하, 차량의 전후에 각각 배치한 2축 대차의 차륜축을, 전측으로부터 순서대로 제1 차륜축, 제2 차륜축, 제3 차륜축, 제4 차륜축이라고 한다.
그러나, 특허 문헌 1에서 제안된 기술도, 차륜축을 전후 대칭으로 회동시키는 구조임에는 변함이 없다. 따라서, 곡선 출구의 직선부(이하, 출구 직선부라고 함)에 진입하면, 도 15에 나타낸 바와 같이 과도하게 조타한 자세가 되어, 제1 차륜축 내궤측(內軌側)의 횡압이 증가한다. 또한, 도 15 중의, 2a는 전측의 대차, 2b는 후측의 대차, 3a는 제1 차륜축, 3b는 제2 차륜축, 3c는 제3 차륜축, 3d는 제4 차륜축, 4a는 내궤측의 궤도, 4b는 외궤측의 궤도를 나타낸다.
본 발명이 해결하고자 하는 문제점은, 차륜축을 전후 대칭으로 회동시키는 구조의 조타 장치인 경우, 한층의 성능 향상을 목적으로서 조타각을 증가시키더라도, 출구 직선부에 진입하면 과도하게 조타한 자세가 되어 제1 차륜축의 내궤측의 횡압이 증가한다는 점이다.
본 발명의 철도 차량용 대차의 조타 방법은,
출구 직선부에서의 과조타 상태를 해결할 뿐만 아니라, 전후의 차륜축을 래디얼 조타각으로 설정하는 경우보다도 곡선 통과 성능을 더욱 향상시키기 위해서,
철도 차량에 탑재되는 대차의 대차 프레임에 대해, 전후에 배치된 2개의 차륜축을 의도적으로 회동시키는 조타 장치의 조타 방법에 있어서,
전측의 차륜축의 조타각을, 후측의 차륜축의 조타각보다도 커지도록 조타하는 것을 가장 주요한 특징으로 하고 있다.
본 발명의 철도 차량용 대차의 조타 방법에서는, 전측의 차륜축의 조타각을, 후측의 차륜축의 조타각보다도 커지도록 조타함으로써, 대차 자세를 언더스티어 방향으로 변화시키고, 곡선 출구에서의 과조타 상태를 완화시켜 내궤측의 횡압의 증대를 억제한다. 한편, 전측의 차륜축을 크게 조타함으로써, 전측의 차륜축의 외궤측의 횡압에 관해서는 저감 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 원곡선에서는 전측의 차륜축의 외궤측의 횡압을 저감시켜 곡선 통과 성능을 더욱 향상시키면서, 곡선 출구의 직선부에 있어서의 과조타 자세를 완화하여 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압 증가를 억제할 수 있다.
도 1의 (a)는 전측의 차륜축의 조타각을 후측의 차륜축의 조타각보다도 증가시킨 경우의 거동을 설명하는 도면, (b)는 (a)도면의 경우에 있어서의 전후의 차륜축의 조타반력을 설명하는 도면이다.
도 2는 래디얼 조타각으로 설정한 후측의 차륜축에 대해, 전측의 차륜축의 조타각을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40%, 50% 증가시킨 경우의, 원곡선 주행중의 대차 프레임의 요잉각을 나타낸 도면이다.
도 3은 출구 직선부에 있어서의 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압을 비교한 도면이며, (a)는 종래 기술과 본 발명과 특허 문헌 1의 기술을 비교한 도면, (b)는 래디얼 조타각으로 설정한 후측의 차륜축에 대해, 전측의 차륜축의 조타각을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40%, 50% 증가시킨 경우를 비교한 도면이다.
도 4는 종래 기술과 본 발명과 특허 문헌 1의 기술의, 원곡선 중의 전측의 차륜축의 외궤측의 횡압을 비교한 도면이다.
도 5는 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각으로 하고, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 6은 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 20% 증가시키고, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 10%, 20% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 7은 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시키고, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 8은 제1, 3 차륜축의 조타각을 제2, 4 차륜축의 조타각보다도 크게 한 경우에, 본 발명의 효과가 보다 크게 얻어지는 범위를 나타낸 도면이다.
도 9는 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각으로 하고, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 10은 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 20% 증가시키고, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 11은 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시키고, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10%, 15% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 12는 제1, 4 차륜축의 조타각을 제2, 3 차륜축의 조타각보다도 크게 한 경우에, 본 발명의 효과가 보다 크게 얻어지는 범위를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 조타 방법을 실시하는 조타 장치의 바람직한 예를 나타낸 도면이며, (a)는 측면으로부터 본 도면, (b)는 (a)도면을 배면측으로부터 본 평면도이다.
도 14는 조타각의 개념을 나타낸 도면이다.
도 15는 특허 문헌 1에서 제안된 기술에 있어서, 출구 직선부에 진입한 경우의 제1 차륜축의 내궤측의 횡압이 증가하는 것을 설명하는 도면이다.
도 2는 래디얼 조타각으로 설정한 후측의 차륜축에 대해, 전측의 차륜축의 조타각을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40%, 50% 증가시킨 경우의, 원곡선 주행중의 대차 프레임의 요잉각을 나타낸 도면이다.
도 3은 출구 직선부에 있어서의 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압을 비교한 도면이며, (a)는 종래 기술과 본 발명과 특허 문헌 1의 기술을 비교한 도면, (b)는 래디얼 조타각으로 설정한 후측의 차륜축에 대해, 전측의 차륜축의 조타각을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40%, 50% 증가시킨 경우를 비교한 도면이다.
도 4는 종래 기술과 본 발명과 특허 문헌 1의 기술의, 원곡선 중의 전측의 차륜축의 외궤측의 횡압을 비교한 도면이다.
도 5는 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각으로 하고, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 6은 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 20% 증가시키고, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 10%, 20% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 7은 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시키고, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 8은 제1, 3 차륜축의 조타각을 제2, 4 차륜축의 조타각보다도 크게 한 경우에, 본 발명의 효과가 보다 크게 얻어지는 범위를 나타낸 도면이다.
도 9는 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각으로 하고, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 10은 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 20% 증가시키고, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 11은 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시키고, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10%, 15% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
도 12는 제1, 4 차륜축의 조타각을 제2, 3 차륜축의 조타각보다도 크게 한 경우에, 본 발명의 효과가 보다 크게 얻어지는 범위를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 조타 방법을 실시하는 조타 장치의 바람직한 예를 나타낸 도면이며, (a)는 측면으로부터 본 도면, (b)는 (a)도면을 배면측으로부터 본 평면도이다.
도 14는 조타각의 개념을 나타낸 도면이다.
도 15는 특허 문헌 1에서 제안된 기술에 있어서, 출구 직선부에 진입한 경우의 제1 차륜축의 내궤측의 횡압이 증가하는 것을 설명하는 도면이다.
본 발명은, 출구 직선부에 있어서의 과조타 상태를 해결할 뿐만 아니라, 원곡선에서는 전측의 차륜축의 외궤측의 횡압을 저감시켜 곡선 통과 성능을 더욱 향상시킨다는 목적을, 전측의 차륜축의 조타각을, 후측의 차륜축의 조타각보다도 커지도록 조타함으로써 실현되었다.
실시예
이하, 본 발명을 실시하기 위한 실시예를 도 1~도 13을 이용하여 설명한다.
전후 2개의 차륜축을 대칭으로 회동시키는 조타 장치를 구비한 종래 대차에 있어서, 래디얼 조타각으로 설정하여 원곡선을 주행하는 경우(이하, 종래 기술이라 함)에는, 실제의 조타각이 부족하다.
한편, 상기 종래 대차에 있어서, 래디얼 조타각보다 큰 조타각을 부여하는 경우(이하, 특허 문헌 1의 기술이라 함)에는, 출구 직선부에 있어서의 대차 자세가 오버스티어가 되어 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압이 증가하기 때문에, 한층의 성능 향상이 어렵다.
그래서, 발명자들은, 이 문제에 대해 조타각을 전후 비대칭으로 하는 것을 생각했다. 일본국 특허 공개 2000-272514호 공보에는, 후측의 차륜축의 조타각을 증가시키면 대차 자세가 오버스티어가 되는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 본 발명에서 주목한 문제는, 이 오버스티어에 의해서 일어나는 것이며, 후측의 차륜축의 조타각을 증가시키는 기술에 의해서 해결할 수 없다.
본 발명에서는, 전측의 차륜축의 조타각을 후측의 차륜축의 조타각보다도 크게 함으로써, 조타 장치에 전후에서 상위한 조타반력이 발생하는 것을 이용한다. 즉, 대차(11)에 배치한 전측의 차륜축(12a)의 조타각 α1을 후측의 차륜축(12b)의 조타각 α2보다도 증가시켜 α1>α2로 한 경우(도 1(a) 참조), 전측의 차륜축(12a)의 조타반력 F1과 후측의 차륜축(12b)의 조타반력 F2는, F1>F2가 된다(도 1(b) 참조).
도 1(b)에 나타낸 바와 같이, 조타반력 F1과 F2가 불균형하게 됨으로써, 대차(11)에는 반력의 불균형분인 FS가 전달된다(도 1(a) 참조). 이에 의해, M1이라는 모멘트가 발생하므로, 원곡선 주행중의 대차(11)의 자세가 언더스티어 방향으로 변화한다. 이 자세 변화는, 곡선 출구에서의 과조타 상태를 완화시키므로, 내궤측의 횡압의 증대를 억제할 수 있다. 한편, 전측의 차륜축(12a)을 크게 조타하고 있음으로써, 전측의 차륜축(12a)에 있어서의 외궤측의 횡압에 관해서는 저감 효과가 얻어진다. 이것이 청구범위 제1항의 발명이다.
이 청구범위 제1항의 발명에 의해서, 출구 직선부의 주행시에 있어서의 전측의 차륜축(12a)의 내궤측의 횡압을 억제하면서, 곡선 주행중에 있어서의 전측의 차륜축(12a)의 외궤측의 횡압의 저감을 도모할 수 있다.
차륜축을 전후 대칭으로 회동시키는 종래 기술 및 특허 문헌 1의 기술과, 상기 본 발명의 성능을 시뮬레이션에 의해서 비교했다.
시뮬레이션 조건으로서, 반경 R이 100m인 곡선을, 35km/hr의 속도 V로 차륜식 리니어 차량이 주행한 경우를 상정했다. 안전성의 평가치로서, 원곡선으로의 전측의 차륜축의 외궤측 횡압, 곡선 출구의 직선부에 있어서의 전측의 차륜축의 내궤측 횡압을 이용했다.
도 2는, 래디얼 조타각으로 설정한 후측의 차륜축에 대해, 전측의 차륜축의 조타각 α1을, 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40%, 50% 증가시키고, 원곡선을 주행시킨 경우의 대차 프레임의 요잉각을 나타낸 것이다. 또한, 도 2에 있어서의 종축은, 언더스티어 방향을 양으로 하고 있다.
도 2로부터, 후측의 차륜축의 조타각 α2보다도 전측의 차륜축의 조타각 α1을 증가시키면, 대차 프레임의 요잉각이 반조타 방향으로 증가하고, 대차가 더욱 언더스티어 자세가 됨을 알 수 있다.
이는, 상술한 바와 같이, 조타반력의 불균형분이 대차에 전달되고, 모멘트 M1이 발생했던 것에 기인한다(도 1 참조). 후측의 차륜축의 조타각 α2보다도 전측의 차륜축의 조타각 α1을 증가시키면, 전측의 차륜축의 조타반력 F1만이 증가해 모멘트 M1도 커지기 때문에, 대차의 자세는 보다 언더스티어 자세가 되는 것이다.
차륜축을 전후 대칭으로 회동시키는 종래 기술 및 특허 문헌 1의 기술의 경우, 조타각의 증가에 의해 출구 직선부에서의 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압은 증대했다(도 3(a)의 종래 기술과 특허 문헌 1의 기술을 참조).
그러나, 후측의 차륜축의 조타각 α2보다도 전측의 차륜축의 조타각 α1을 증가시키는 본 발명의 경우에는, 상기 자세 변화에 의해 출구 직선부에서의 과조타 상태가 완화되므로, 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압은, 종래 기술에 비해 거의 변화하지 않는다(도 3(a) 종래 기술과 본 발명을 참조). 전측의 차륜축의 조타각 α1을 래디얼 조타각보다 20%~50% 증가시켜도, 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압은 거의 변화하지 않았다(도 3(b) 참조).
한편, 전측의 차륜축을 크게 조타하고 있으므로, 원곡선에서의 전측의 차륜축의 외궤측의 횡압은, 본 발명의 경우에도, 특허 문헌 1의 기술에 비해 약간 뒤떨어지지만, 종래 기술에 비해 저감 효과가 얻어진다(도 4 참조).
이상, 설명한 바와 같이, 청구범위 제1항의 발명에서는, 출구 직선부에 있어서의 전측의 차륜축의 내궤측의 횡압을 억제한 상태로, 곡선의 통과 성능의 향상이 가능해진다.
실주행에서의 운용을 생각한 경우, 1차량 즉 2대차로 생각할 필요가 있으며, 제1 차륜축~제4 차륜축 각각의 경향으로부터 곡선 통과성을 평가해야 한다.
1차량으로 생각한 경우, 특허 문헌 1의 기술에서는, 조타각의 증가에 의해 후측의 대차가 보다 오버스티어 자세가 되는 경향에 있다. 이에 의해, 제3 차륜축에서는 어택각이 음이 되어 바퀴 직경 차는 부족하다는 점 등, 곡선 통과 성능은 악화된다.
그래서, 제3 차륜축에 관해 답면 마모 지표(Elkins&Eickoff의 마모 지표를 사용)의 평가를 추가함으로써, 안전성과 메인터넌스성의 양면으로 본 발명의 우위점을 설명한다.
제1, 3 차륜축의 조타각이 제2, 4 차륜축의 조타각보다 커지도록, 대차를 배치한 경우, 원곡선 중의 제1 차륜축의 외궤측의 횡압, 출구 직선부에서의 제1 차륜축의 내궤측의 횡압은, 상술과 동일한 경향을 나타내며, 안전성에 대한 효과는 동일하게 얻어진다. 이것이 청구범위 제2항의 발명이다.
한편, 제3 차륜축의 마모 지표에 관해서는, 전측의 제1, 3 차륜축의 조타각을 후측의 제2, 4 차륜축의 조타각보다도 크게 했으므로, 후측의 대차에서의 오버스티어 자세도 완화되고, 마모 지표의 증가도 억제할 수 있는 범위가 존재한다.
도 5는, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각으로 하고, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 나타낸 도면이다.
이 도 5로부터, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각으로 한 경우의, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 증가시키는 비율의 최대 한계치는, 답면 마찰 지표가 특허 문헌 1의 기술과 동등한 값인 35.3%임을 알 수 있다.
또, 도 6은, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 20% 증가시키고, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 10%, 20% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
또, 도 7은, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시키고, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
이 도 7로부터, 전측의 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시킨 경우의, 후측의 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 증가시키는 비율의 최대 한계치는, 답면 마찰 지표가 특허 문헌 1의 기술과 동등의 값인 8.8%임을 알 수 있다.
도 5~도 7의 결과로부터, 제3 차륜축의 마모 지표에 관해, 특허 문헌 1의 기술을 넘지 않는 한계치를 구하고, 특허 문헌 1의 기술보다 제3 차륜의 마모 지표가 감소하는 조건을 ○, 증가하는 조건을 ×로 하여 도시한 것이 도 8이다.
제1, 3 차륜축의 조타각 α1이 제2, 4 차륜축의 조타각 α2보다도 커지도록 한 경우, 본 발명의 효과가 보다 얻어지는 것은 도 8 중에 ○를 부여한 범위이다. 즉, α1>α2, 제2, 4 차륜축이 래디얼 조타각 이상이며, 또한 제2, 4 차륜축이 래디얼 조타각인 경우에 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 35.3% 증가시킨 값과, 제1, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시킨 경우에 제2, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 8.8% 증가시킨 값을 연결하는 직선으로 둘러싸이는 범위이다. 이것이 청구범위 제3항의 발명이다.
그런데, 철도 차량은 진행 방향이 역방향이 되는 경우도 있다. 진행 방향이 역이 되는 경우에는, 제1, 4 차륜축의 조타각을, 제2, 3 차륜축의 조타각보다도 크게 함으로써 대응할 수 있다. 그 경우에 있어서도, 원곡선 중의 제1 차륜축의 외궤측의 횡압, 출구 직선부에서의 제1 차륜축의 내궤측의 횡압의 경향은 변함없이 얻어지고, 제3 차륜축의 답면 마모 지표는 감소한다.
도 9는, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각으로 하고, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 20%, 30%, 40% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
이 도 9로부터, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각으로 한 경우의, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 증가시키는 비율의 최대 한계치는, 답면 마찰 지표가 특허 문헌 1의 기술과 동등한 값인 39.3%임을 알 수 있다.
또, 도 10은, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 20% 증가시키고, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
또, 도 11은, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시키고, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각, 래디얼 조타각보다 5%, 10%, 15% 증가시킨 경우의 제3 차륜축의 답면 마모 지표를 비교한 도면이다.
이 도 11로부터, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시킨 경우의, 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 증가시키는 비율의 최대 한계치는, 답면 마찰 지표가 특허 문헌 1의 기술과 동등한 값인 10.8%임을 알 수 있다.
도 9~도 11의 결과로부터, 제3 차륜축의 답면 마모 지표에 관해, 특허 문헌 1의 기술을 넘지 않는 한계치를 구하고, 특허 문헌 1의 기술보다 제3 차륜축의 답면 마모 지표가 감소하는 조건을 ○, 증가하는 조건을 ×로 하여 도시한 것이 도 12이다.
제1, 4 차륜축의 조타각이 제2, 3 차륜축의 조타각보다 커지도록 한 경우, 본 발명의 효과가 보다 얻을 수 있는 것은 도 12 중에 ○를 부여한 범위이다. 즉, 제1, 4 차륜축의 조타각>제2, 3 차륜축의 조타각, 제2, 3 차륜축이 래디얼 조타각 이상이며, 또한 제2, 3 차륜축이 래디얼 조타각인 경우에 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 39.3% 증가시킨 값과, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시킨 경우에 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 10.8% 증가시킨 값을 연결하는 직선으로 둘러싸이는 범위이다. 이것이 청구범위 제4항의 발명이다.
상기 본 발명의 철도 차량용 대차의 조타 방법을 실시하는 조타 장치로는, 전측의 차륜축의 조타각을 후측의 차륜축의 조타각보다도 크게 할 수 있는 것이면, 그 구성은 특별히 불문하나, 예를 들면 도 13에 나타낸 링크를 이용한 조타 기구를 채용하는 것이 바람직하다.
즉, 21은, 대차 프레임(22)에 일방단측을 회전 가능하게 부착한 레버이다. 그리고, 이 레버(21)의 상기 회전의 지점(23)을 사이에 두는 등간격 위치와 전후의 차륜축(24a, 24b)의 액슬박스(25a, 25b) 사이를 제1의 링크(26a, 26b)에서 회전 가능하게 연결하는 한편, 레버(21)의 타방단부와 볼스터(27) 사이를 제2의 링크(26c)에서 회전 가능하게 연결한다.
이러한 구성의 본 발명의 조타 기구의 경우, 곡선 통과시에는, 대차 프레임(22)에 대한 볼스터(27)의 회전에 의해, 제2의 링크(26c)에 의해 레버(21)가 지점(23)을 중심으로 하여 회전한다. 그리고, 레버(21)의 지점(23)을 중심으로 하는 회전에 의해, 제1의 링크(26a, 26b)·액슬박스(25a, 25b)를 통해 전후의 차륜축(24a, 24b)을 각각 소정의 조타각으로 조타한다.
이 본 발명의 조타 기구를 탑재하는, 예를 들면 모터를 구동원으로 하는 철도 차량용 대차에서는, 도 13의 검은색 화살표와 같이 조타한 경우에는, 톱니바퀴 장치나 유닛 브레이크가 차륜축의 회전에 대응하는 것이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 조타 기구를 탑재하는 철도 차량용 대차로는, 모터를 구동원으로 하는 통상의 철도 차량용 대차보다도, 도 13에 나타낸 바와 같은, 톱니바퀴 장치가 없고 디스크 브레이크(28)이므로, 대응이 용이한, 리니어 인덕션 모터(29)에 의해 주행하는 리니어 차량용이 바람직하다.
본 발명은 상기한 예에 한정되지 않는 것은 물론이며, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주이면, 적절히 실시형태를 변경해도 됨은 말할 필요도 없다.
11: 대차 12a: 전측의 차륜축
12b: 후측의 차륜축 21: 레버
22: 대차 프레임 23: 지점
24a, 24b: 차륜축 26a, 26b: 제1의 링크
26c: 제2의 링크
12b: 후측의 차륜축 21: 레버
22: 대차 프레임 23: 지점
24a, 24b: 차륜축 26a, 26b: 제1의 링크
26c: 제2의 링크
Claims (7)
- 삭제
- 삭제
- 철도 차량의 차량 진행 방향 전후에 각각 배치된 2축 대차를 구성하는 대차 프레임에 대해, 차량 진행 방향 전후에 배치된 2개의 차륜축을 의도적으로 회동시키는 조타 장치의 조타 방법에 있어서,
차량 진행 방향 전후에 각각 배치된 2축 대차의, 차량 진행 방향 전측의 제1, 3 차륜축의 조타각 α1을, 차량 진행 방향 후측의 제2, 4 차륜축의 조타각 α2보다도 커지도록 조타하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 조타 대차의 조타 방법으로서,
차량 진행 방향 후측의 제2, 4 차륜축의 조타각 α2가 래디얼 조타각 이상이며, 또한 차량 진행 방향 후측의 제2, 4 차륜축의 조타각 α2가 래디얼 조타각인 경우에 차량 진행 방향 전측의 제1, 3 차륜축의 조타각 α1을 래디얼 조타각보다 35.3% 증가시킨 값과, 차량 진행 방향 전측의 제1, 3 차륜축의 조타각 α1을 래디얼 조타각보다 30% 증가시킨 경우에 차량 진행 방향 후측의 제2, 4 차륜축의 조타각 α2를 래디얼 조타각보다 8.8% 증가시킨 값을 잇는 직선으로 둘러싸이는 범위에서 조타하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 조타 대차의 조타 방법. - 철도 차량의 차량 진행 방향 전후에 각각 배치된 2축 대차를 구성하는 대차 프레임에 대해, 차량 진행 방향 전후에 배치된 2개의 차륜축을 의도적으로 회동시키는 조타 장치의 조타 방법에 있어서,
제1, 4 차륜축의 조타각이 제2, 3 차륜축의 조타각보다도 크고, 제2, 3 차륜축이 래디얼 조타각 이상이며, 또한 제2, 3 차륜축이 래디얼 조타각인 경우에 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 39.3% 증가시킨 값과, 제1, 4 차륜축을 래디얼 조타각보다 30% 증가시킨 경우에 제2, 3 차륜축을 래디얼 조타각보다 10.8% 증가시킨 값을 잇는 직선으로 둘러싸이는 범위에서 조타하는 것을 특징으로 하는 철도 차량용 조타 대차의 조타 방법. - 청구항 3 또는 청구항 4에 기재된 조타 방법을 실시하는 조타 장치가, 링크를 이용한 조타 기구인 것을 특징으로 하는 철도 차량용 조타 대차의 조타 장치.
- 청구항 5에 기재된 조타 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 철도 차량용 대차.
- 청구항 5에 기재된 조타 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 철도 차량용 리니어 대차.
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