KR20120026892A - Wheel clutch for a low floor railway vehicle - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A wheel clutch for a low-floor railway vehicle is provided to ensure linear running stability and a curved following characteristic by changing both wheels to be able to rotate independently or integrally. CONSTITUTION: A wheel clutch for a low-floor railway vehicle comprises a wheel gear(110), a shaft gear(120), a shaft(140), and a shift unit(150). The wheel gear is integrally formed on the inner surface of a wheel. The shaft gear is meshed with the wheel gear. Dog sleeves connectable to the shaft gear are arranged on both ends of the shaft. The shift unit moves the dog sleeve to the length direction of the shaft and connects or separates the dog sleeves from the shaft gear.

Description

저상 철도차량용 차륜 클러치 장치 { wheel clutch for a low floor railway vehicle }Wheel clutch device for low floor railway vehicle {wheel clutch for a low floor railway vehicle}

본 발명은 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 저상 철도 차량에서 운행 환경에 따라서 의도적으로 양측 차륜을 독립적 또는 일체로 회전할 수 있도록 변환할 수 있는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle, and more particularly, to a low-speed railway vehicle wheel clutch device that can be intentionally converted to rotate independently or integrally both wheels according to the driving environment in the low-rise railway vehicle. will be.

일반적으로 저상 철도차량이 아닌 일반적인 철도차량에서는 양측의 철도차륜이 차축으로 연결되는 일체형 윤축(輪軸)(non-IRW; non-Independent Rotating Wheels)을 이용하고 있다. 이때, 차륜은 테이퍼진 단면을 가지고 있어 레일 상을 구르며 주행할 때 한쪽으로 치우친 경우에는 서로 다른 속도 차에 의한 복원력이 작용하여 중앙으로 돌아오게 되어 안정하게 주행한다. In general, non-low-end railway vehicles use non-independent rotating wheels (non-IRW) in which railway wheels on both sides are connected to axles. At this time, the wheel has a tapered cross section so that when the vehicle is rolled on the rail, the wheel is returned to the center by restoring force caused by different speed differences.

이와 같은 일반적인 철도차량은 곡선부의 주행에서도 차축이 레일 중심에서 곡선 외부로 약간 치우쳤을 때 이러한 테이퍼 단면에 의해 양측 차륜의 구름 반경의 차이가 생기면서 원활하게 주행할 수 있도록 한다. Such a general railroad vehicle can smoothly travel even when the axle is slightly offset from the center of the rail to the outside of the curve even when driving in a curved portion, due to the difference in rolling radius of both wheels due to the tapered cross section.

그러나, 주행 곡선 반경이 작은 급곡선에서는 안쪽 레일과 바깥쪽 레일의 주행거리 차이가 크므로 앞에서 언급한 차륜의 테이퍼 단면에 의한 곡선통과 성능만으로는 부족하게 되고 미끄러짐이 발생하는 크리프력(creep force)이 작용한다. 이때 차륜 및 레일에 큰 마모가 발생하게 되고 또한 큰 소음 및 진동이 발생한다.However, in the steep curve with a small running curve radius, the difference between the traveling distance between the inner rail and the outer rail is large. Therefore, the curve passing performance due to the taper cross section of the wheel mentioned above is insufficient, and the creep force that causes slippage is reduced. Works. At this time, a great wear occurs on the wheels and rails, and also a great noise and vibration occurs.

한편, 노면전차(Tram) 등과 같은 철도차량에서 승객의 탑승 시 편리성을 위하여 차량 바닥을 낮춘 저상 차량이 운행되고 있으며, 이와 같은 저상 차량은 윤축의 차축 공간까지 차량 바닥을 넓히기 위하여 차축을 제거한 독립형 차륜(IRW; Independent Rotating Wheels)이 이용되고 있다. On the other hand, low-rise vehicles are operated by lowering the floor of the vehicle for the convenience of passengers in railroad vehicles such as trams, and such low-rise vehicles are free-standing vehicles with the axles removed to widen the vehicle floor to the axle space of the wheelset. Independent Rotating Wheels (IRW) are used.

이때, 상기 독립형 차륜을 구비한 저상 차륜의 경우 차축의 제거로 양측 차륜의 회전은 독립적이게 되고 급곡선에서 안쪽과 바깥쪽 차륜이 서로 자유롭게 회전할 수 있으므로 크리프력이 발생하지 않아 원활한 곡선 통과가 가능하다. 즉, 급곡선 통과 시 소음 및 진동이 비교적 작으며 차륜에 마모도 작게 된다. 그러나, 직선 주행 시에는 non-IRW에서 발생하는 복원력이 발생하지 않고 다만 중력에 의한 힘이 작용할 뿐이므로 중앙으로 복원하기 위한 힘이 부족하다. At this time, in the case of the low-level wheel having the independent wheel, the rotation of both wheels becomes independent by the removal of the axle, and the inner and outer wheels can rotate freely with each other in the sharp curve, so that the creep force does not occur and smooth curve passing is possible. Do. In other words, noise and vibration are relatively small and the wear on the wheels is reduced. However, when driving in a straight line, the restoring force generated in the non-IRW does not occur, but only the force due to gravity acts, so the force for restoring to the center is insufficient.

따라서, 비교적 높은 속도로 직선 주행시 차륜의 플랜지와 레일이 주로 접촉하게 되어 차륜의 마모가 커지고 소음이 발생하거나 분기기에서의 탈선이 발생하는 등의 직선 주행 안전성에 문제점이 있을 수 있다.Therefore, the flange and the rail of the wheel is mainly in contact with the linear driving at a relatively high speed, there is a problem in the linear driving safety, such as the wear of the wheel is increased, the noise occurs or the derailment occurs in the branch.

물론, 저상 차량이 되도록 차륜을 직접적으로 연결하는 축을 없애면서도 연결 샤프트와 여러 기어를 통해 양측 차륜의 회전을 구속하여 non-IRW의 특성을 가지도록 한 예로 유럽공개특허 EP0911239A1호, 일본공개특허 JP2004-276730호 및 영국공개특허 GB1527445호가 제시된 바 있다. Of course, European Patent Application No. EP0911239A1, Japanese Patent Application Laid-Open Patent JP2004- removes the shaft connecting the wheels directly to the low-rise vehicle, and constrains the rotation of both wheels through the connecting shaft and the various gears to have non-IRW characteristics. 276730 and British Patent Publication GB1527445 have been presented.

이때, 상기 유럽공개특허 EP0911239A1호에는 레일 위로 약 350 mm 높이의 차량 바닥을 확보하기 위하여 연결 샤프트와 여러 기어를 통해 차축 없이 양측 차륜의 회전을 구속하는 구조가 제시되어 있는데, 이는 연결 샤프트의 한쪽에 여러 기어를 통해 전동기와 연결되어 구동력이 전달되고 양 차륜을 회전시키며, 전동기는 차축과 평형을 이루며 설치되고, 전동기가 있는 차륜의 반대편 차륜에는 제동디스크를 연결하여 제동력을 발생할 수 있는 구조로 이루어지며, 대차의 뒤쪽 차륜들도 앞쪽과 동일하게 대칭되도록 배치된다. At this time, the European Patent EP0911239A1 proposes a structure for restraining the rotation of both wheels without axles through a connecting shaft and various gears to secure a vehicle floor of about 350 mm height above the rail, which is provided on one side of the connecting shaft. It is connected to the electric motor through various gears to transmit the driving force and rotate both wheels. The motor is installed in equilibrium with the axle, and the wheel on the opposite wheel of the motor has a structure that can generate braking force by connecting a brake disc. The rear wheels of the bogie are also arranged to be symmetrically identical to the front.

그리고, 상기 일본공개특허 JP2004-276730호에는 양측 차륜의 회전 구동력을 전달하는 구동력 전달 기구를 설치한 구조가 제시되어 있는데, 이는 각 차륜을 지지하는 축에 톱니바퀴가 설치되고 톱니바퀴를 통해 다시 연결 샤프트로 구속된다. 특히, 기어들은 액슬박스와 톱니바퀴상자가 겸하도록 되어 있다.  In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. JP2004-276730 discloses a structure in which a driving force transmission mechanism for transmitting rotational driving force of both wheels is installed, wherein a gear is installed on a shaft supporting each wheel and connected through a gearwheel again. Constrained by the shaft. In particular, the gears are designed to serve as an axle box and a gearbox.

이때, 기어들의 배치는 상황에 따라 몇 가지 종류가 제시되어 있으며, 특히, 연결 샤프트와 차축 간의 거리를 더 크게 하기 위하여 추가적인 기어들도 사용한다. 이와 같은 추가적인 기어들은 한쪽 당 2개의 베벨기어를 사용하거나 또는 4개의 톱니바퀴를 사용해 회전 구동력을 전달하는 구조가 제시되어 있다.In this case, several types of gear arrangements have been proposed according to circumstances, and in particular, additional gears are also used to increase the distance between the connecting shaft and the axle. These additional gears are designed to transmit rotational drive force using two bevel gears per side or four cog wheels.

한편, 상기 영국공개특허 GB1527445호에는 안정성과 진행방향의 차륜-레일 미끄러짐을 제어하기 위하여 차축의 중간에 차동기어와 상대적인 미끄러짐을 제어하기 위한 전자석 클러치를 설치한 구조가 제시되어 있다.On the other hand, the British Patent Publication No. GB1527445 discloses a structure in which an electromagnet clutch for controlling relative slip with a differential gear is provided in the middle of the axle in order to control wheel-rail slip in stability and travel direction.

그런데, 상기 유럽공개특허와 일본공개특허는 차축의 공간까지 저상화를 이루면서 양측 차륜의 회전을 구속하여 non-IRW의 특성을 가지도록 하여 직선 주행 안전성을 높일 수 있으나 급곡선이 많은 도심 주행에서 주행방향 크리프력에 의한 마모 및 소음/진동이 크게 되는 단점이 발생할 수 있다. However, the European Patent and the Japanese Patent disclose a lower image to the space of the axle while restricting the rotation of both wheels so as to have a non-IRW characteristic to improve the linear driving safety, but driving in urban driving with many sharp curves The disadvantage of abrasion and noise / vibration caused by directional creep force may increase.

또한, 상기 영국공개특허는 양측 차륜의 회전각을 서로 다르게 함으로써 미끄러짐(slip)을 제어하고자 하는 것으로, 서로 완전히 독립적으로 회전하는 차륜 방식(IRW)이 적용되지 않고, 또한 차륜의 중심을 직접 연결하는 차축과 중간에 차동기어 박스 등을 두어 철도 차량의 저상화를 이루기가 어려운 문제점이 있다.
In addition, the British Patent Publication is to control the slip (slip) by changing the rotation angle of the two wheels different from each other, the wheel system (IRW) that rotates completely independent of each other is not applied, and also directly connecting the center of the wheel There is a problem in that it is difficult to achieve the lowering of railroad cars by placing a differential gear box in the middle of the axle.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 저상 노면전차와 같은 저상 철도차량에서 급곡선부가 많은 도심 노선을 저속 주행할 경우에는 독립형 차륜(IRW)의 이점을 가지도록 주행이 가능하고, 교외의 급곡선부가 적고 직선부가 많은 노선에서는 비교적 높은 속도로 주행하는 데 유리한 차륜 일체형(non-IRW) 방식으로 주행이 가능하도록 운행 환경에 따라서 의도적으로 양측 차륜을 독립적 또는 일체로 회전할 수 있도록 변환할 수 있는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치를 제공하는데 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve these problems, and its object is to drive to have the advantage of independent wheels (IRW) when traveling at low speeds in urban routes with many sharp curves in low-rise railway vehicles such as low-rise trams. In addition, the two wheels can be intentionally rotated independently or integrally according to the driving environment so that the driving can be performed in a non-IRW manner, which is advantageous for traveling at a relatively high speed in a route where there are few suburbs and many straight lines. The present invention provides a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle that can be converted.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; The present invention to solve this technical problem;

차륜의 내측면에 일체로 구비되는 차륜기어와, 상기 차륜기어에 치합되는 샤프트기어와, 상기 샤프트기어에 접속가능한 도그슬리브가 양단에 구비되는 샤프트와, 상기 도그슬리브를 상기 샤프트의 길이방향으로 이동시켜 샤프트기어에 상기 도그슬리브를 접속하거나 또는 분리하는 쉬프트수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치를 제공한다.A wheel gear integrally provided on the inner surface of the wheel, a shaft gear engaged with the wheel gear, a dog sleeve connected to the shaft gear at both ends thereof, and the dog sleeve moved in the longitudinal direction of the shaft It provides a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle characterized in that the shift means for connecting or disconnecting the dog sleeve to the shaft gear.

이때, 상기 차륜은 내측면 중앙에 지지축이 형성되고, 상기 지지축에는 차륜기어가 일체로 결합된 것을 특징으로 한다.At this time, the wheel is a support shaft is formed in the center of the inner side, the support shaft is characterized in that the wheel gear is integrally coupled.

그리고, 상기 차륜기어와 샤프트기어는 평 기어 또는 헬리컬 기어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The wheel gear and the shaft gear may be formed of a spur gear or a helical gear.

또한, 상기 샤프트기어는 중앙에 축공이 형성되고 그 축공을 중심으로 길이방향으로 돌출되는 제1클러치부가 구비되어서 이루어져, 상기 샤프트의 단부에 회전이 자유롭게 설치되며; 상기 샤프트에는 상기 샤프트의 길이방향으로 이동이 가능하게 상기 도그 슬리브가 구비되되, 상기 도그 슬리브에는 상기 샤프트기어의 제1클러치부와 치합되거나 분리되는 제2클러치부가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the shaft gear is formed with a shaft hole in the center and is provided with a first clutch portion protruding in the longitudinal direction about the shaft hole, the rotation is freely installed at the end of the shaft; The dog sleeve is provided on the shaft to be movable in the longitudinal direction of the shaft, the dog sleeve is characterized in that the second clutch portion is engaged or separated from the first clutch portion of the shaft gear is formed.

이때, 상기 도그 슬리브는 상기 샤프트가 회전시에는 일체로 회전하도록 상기 샤프트의 외주연에는 길이방향으로 제1안내걸림부가 형성되고, 상기 도그슬리브의 중앙에는 상기 샤프트의 제1안내걸림부에 끼워지는 제2안내걸림부가 형성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the dog sleeve is formed in the longitudinal direction of the first guide engaging portion in the longitudinal direction on the outer periphery of the shaft so that the shaft is integrally rotated, the dog sleeve is fitted to the first guide engaging portion of the shaft The second guide locking portion is formed.

그리고, 상기 도그 슬리브의 외주연에는 상기 쉬프트수단에 의해 전후진 되도록 포크홈이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.And, the outer periphery of the dog sleeve is characterized in that the fork groove is further formed to move forward and backward by the shift means.

이때, 상기 쉬프트수단은 상기 포크홈에 전단부가 체결되어 전후진되는 쉬프트포크와, 상기 쉬프트포크에 피스톤이 결합되어 상기 쉬프트포크를 후진시키는 실린더와, 상기 쉬프트포크를 전방으로 가압하는 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.At this time, the shift means is composed of a shift fork that is forward and backward by fastening the front end portion to the fork groove, a cylinder coupled to the shift fork to reverse the shift fork, and a spring for pressing the shift fork forward It features.

그리고, 상기 실린더는 전기구동장치, 공압 또는 유압 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
And, the cylinder is characterized in that any one of the electric drive, pneumatic or hydraulic.

본 발명에 따르면, 저상 철도차량에 차륜 클러치 장치를 적용하여 양측 차륜을 독립적 또는 일체로 회전할 수 있도록 쉽게 변환이 가능하므로 직진 주행 안전성과 곡선 추종성을 확보할 수 있다. 특히 본 발명에 의한 장치는 비교적 간단하고 작은 부피로 설치가 가능하여 저상 철도차량을 구성하기 용이하다.According to the present invention, by applying the wheel clutch device to the low-rise railway vehicle can be easily converted to rotate both wheels independently or integrally, it is possible to secure straight running safety and curve followability. In particular, the device according to the present invention is relatively simple and can be installed in a small volume, making it easy to construct a low-rise railway vehicle.

아울러, 본 발명의 클러치가 적용된 저상 철도차량은 승객들의 접근성이 뛰어나고 유모차 이용자, 고령자 등 교통약자들에게도 승하차가 편리하면서도, 안전한 주행이 가능하고 소음과 진동 및 마모가 작아 유지보수성에서 뛰어난 고품질의 도시철도 서비스를 제공하는 장점도 있다.
In addition, the low-rise railway vehicle is applied to the clutch of the present invention is excellent in passenger access and easy to get on and off even for the passengers such as stroller users, elderly people, while safe driving and low noise, vibration and wear, high quality city excellent in maintainability It also has the advantage of providing rail services.

도 1은 본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치의 설치 상태를 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치의 요부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 차륜기어와 샤프트기어의 치합 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 샤프트를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 샤프트에 도그 슬리브를 끼운 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 샤프트기어와 도그 슬리브의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 쉬프트 수단을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 샤프트기어가 도그 슬리브에 결합된 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 샤프트기어가 도그 슬리브와 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 차륜 클러치 장치가 적용된 저상 철도차량의 단면을 도시한 도면이다.
도 13은 독립형 차륜(IRW)와 차륜 일체형(non-IRW)의 다양한 조합 예를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 차륜 클러치 장치가 적용된 저상 철도차량의 전후진 예를 도시한 도면이다. 1 is a perspective view showing an installation state of a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle according to the present invention.
2 is a front view showing an installation state of a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle according to the present invention.
3 is a plan view showing an installation state of a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing the main portion of the wheel clutch device for low-rise railway vehicle according to the present invention.
5 is a view showing a meshing state between the wheel gear and the shaft gear of the present invention.
6 is a view showing a shaft of the present invention.
7 is a view showing a state in which the dog sleeve is fitted to the shaft of the present invention.
8 is a view showing an installation state of the shaft gear and the dog sleeve of the present invention.
9 is a view showing a shift means of the present invention.
10 is a view showing a state in which the shaft gear of the present invention is coupled to the dog sleeve.
11 is a view showing a state in which the shaft gear of the present invention is separated from the dog sleeve.
12 is a cross-sectional view of a low-rise railway vehicle to which the wheel clutch device of the present invention is applied.
FIG. 13 illustrates various combination examples of an independent wheel (IRW) and a non-IRW wheel.
14 is a diagram showing an example of forward and backward movement of a low-rise railway vehicle to which the wheel clutch device of the present invention is applied.

본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
With reference to the accompanying drawings, a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.

본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치는 저상 철도차량을 구현하기 위하여 차축으로 연결되지 않으면서 기어, 샤프트, 클러치를 이용하여 운행 상황에 따라 독립형 차륜(IRW)의 특성을 가지도록 하거나 차륜 일체형(non-IRW)의 특성을 가지도록 변환할 수 있다.Wheel clutch device for a low-rise railway vehicle according to the present invention has a characteristic of the independent wheel (IRW) according to the driving situation using the gear, shaft, clutch without being connected to the axle to implement the low-rise railway vehicle or integrated wheel ( can be converted to have a non-IRW characteristic.

도 1 내지 도 12에 의하면, 본 발명에 따른 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치는 차륜(100)의 내측면에 일체로 구비되는 차륜기어(110)와, 상기 차륜기어(110)에 치합되는 샤프트기어(120)와, 상기 샤프트기어(120)에 접속가능한 도그슬리브(130)가 양단에 구비되는 샤프트(140)와, 상기 도그슬리브(130)를 상기 샤프트(140)의 길이방향으로 이동시켜 샤프트기어(120)에 상기 도그슬리브(130)를 접속하거나 또는 분리하는 쉬프트수단(150)으로 이루어진다.1 to 12, the wheel clutch device for a low-rise railway vehicle according to the present invention is a wheel gear 110 that is integrally provided on the inner surface of the wheel 100, and the shaft gear meshed with the wheel gear 110 ( 120, a shaft 140 having a dog sleeve 130 connectable to the shaft gear 120 at both ends, and the dog sleeve 130 are moved in a lengthwise direction of the shaft 140 to make a shaft gear ( Shift means 150 for connecting or disconnecting the dog sleeve 130 to 120.

좀 더 상세하게는 상기 차륜(100)은 중앙에 지지축(102)이 각각 돌출형성되는 것으로 대차프레임의 양측에 한쌍이 축설된다. 이때, 좌우측의 차륜(100) 사이에 샤프트(140)가 구비된다.
In more detail, the wheel 100 has a pair of shafts on both sides of the bogie frame, with the support shafts 102 protruding from the center. At this time, the shaft 140 is provided between the left and right wheels 100.

이하, 본 발명의 각부 구성을 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of each part of the present invention in more detail.

먼저, 상기 차륜(100)은 내측면 중앙에 지지축(102)이 형성되고, 상기 지지축(102)에는 차륜기어(110)의 결합공(112)이 결합되어 차륜(100)과 일체로 결합된 상태로서, 차륜(100)과 동일하게 회전한다. First, the wheel 100 has a support shaft 102 formed in the center of the inner surface, the coupling hole 112 of the wheel gear 110 is coupled to the support shaft 102 is integrally coupled with the wheel 100 In this state, it rotates in the same manner as the wheel 100.

이와 같은 차륜기어(110)는 샤프트기어(120)와 물려 회전력을 전달한다. 차륜기어(110)와 샤프트기어(120)는 평 기어 방식 또는 소음 발생을 줄이기 위한 헬리컬 기어 방식 모두 가능하다. The wheel gear 110 as described above transfers rotational force by being bitten with the shaft gear 120. The wheel gear 110 and the shaft gear 120 may be both a flat gear type or a helical gear type to reduce noise.

이 경우 상기 샤프트기어(120)는 샤프트(140)의 끝부분에 샤프트(140)와 자유롭게 회전하도록 설치된다. 그리고, 상기 샤프트(140)는 상기 한쌍의 차륜(100)의 중앙에 형성되는 지지축(102)에 비해 하측에 위치하여 차량바닥을 레일 면 위 350 mm 이하로 낮게 형성할 수 있다.In this case, the shaft gear 120 is installed to freely rotate with the shaft 140 at the end of the shaft 140. In addition, the shaft 140 may be positioned below the support shaft 102 formed at the center of the pair of wheels 100 to form a vehicle floor lower than 350 mm above the rail surface.

한편, 상기 샤프트기어(120)는 중앙에 축공(122)이 형성되고 그 축공(122)을 중심으로 길이방향으로 돌출되는 제1클러치부(124)가 구비되어서 이루어지는 것으로, 샤프트(140)의 단부에 회전이 자유롭게 설치된다.On the other hand, the shaft gear 120 has a shaft hole 122 is formed in the center and is formed by having a first clutch portion 124 protruding in the longitudinal direction about the shaft hole 122, the end of the shaft 140 The rotation is installed freely.

또한, 상기 샤프트기어(120)가 설치된 샤프트(140)에는 상기 샤프트(140)의 길이방향으로 미끄럼 이동이 가능하게 구비되고, 샤프트기어(120)의 제1클러치부(124)와 치합되거나 분리되는 제2클러치부(132)가 형성되는 도그 슬리브(130)가 구비된다.In addition, the shaft 140 in which the shaft gear 120 is installed is provided to be slidably movable in the longitudinal direction of the shaft 140 and is engaged or separated from the first clutch portion 124 of the shaft gear 120. A dog sleeve 130 having a second clutch portion 132 is provided.

이때, 상기 도그 슬리브(130)는 샤프트(140)의 축방향으로는 이동가능하지만 샤프트(140)가 회전시에는 일체로 회전하도록 하기 위해 상기 샤프트(140)의 외주연에는 길이방향으로 제1안내걸림부(142)가 형성되고, 상기 도그 슬리브(130)의 중앙에는 상기 샤프트(140)의 제1안내걸림부(142)에 끼워지는 제2안내걸림부(134)가 형성된다.In this case, the dog sleeve 130 is movable in the axial direction of the shaft 140, but the first guide in the longitudinal direction on the outer periphery of the shaft 140 to rotate integrally when the shaft 140 is rotated A locking portion 142 is formed, and a second guide locking portion 134 fitted to the first guide locking portion 142 of the shaft 140 is formed at the center of the dog sleeve 130.

따라서, 상기 도그 슬리브(130)는 샤프트(140)의 길이방향을 따라 이동이 가능하면서 길이방향으로 형성되는 제1 및 제2안내걸림부(142,134)에 의해 샤프트(140)와 도그 슬리브(130)는 항상 일체로 회전하게 된다.Therefore, the dog sleeve 130 is movable along the longitudinal direction of the shaft 140 and the shaft 140 and the dog sleeve 130 by the first and second guide catching portions 142 and 134 formed in the longitudinal direction. Will always rotate integrally.

이와 같은 도그 슬리브(130)는 쉬프트수단(150)에 의해 샤프트(140)의 길이방향으로 이동하게 되며 도그 슬리브(130)를 전진시켜 샤프트기어(120)에 도그 슬리브(130)를 결합시키거나 또는 도그 슬리브(130)를 후진시켜 샤프트기어(120)에서 도그 슬리브(130)를 분리시키게 된다. The dog sleeve 130 is moved in the longitudinal direction of the shaft 140 by the shift means 150 and advancing the dog sleeve 130 to couple the dog sleeve 130 to the shaft gear 120 or The dog sleeve 130 is reversed to separate the dog sleeve 130 from the shaft gear 120.

따라서, 상기 도그 슬리브(130)가 샤프트기어(120)와 치합하였을 경우 차륜(100)의 회전력은 차륜기어(110)와 샤프트기어(120)를 통해 샤프트(140)에 전달되며, 도그 슬리브(130)가 샤프트기어(120)에서 분리 이탈되는 경우 차륜기어(110)와 샤프트기어(120)의 회전력은 샤프트(140)에 전달되지 않고 차단된다. Therefore, when the dog sleeve 130 is engaged with the shaft gear 120, the rotational force of the wheel 100 is transmitted to the shaft 140 through the wheel gear 110 and the shaft gear 120 and the dog sleeve 130. ) Is separated from the shaft gear 120, the rotational force of the wheel gear 110 and the shaft gear 120 is blocked without being transmitted to the shaft 140.

이때, 상기 도그 슬리브(130)의 외주연에는 포크홈(131)이 형성되며, 이와 같은 포크홈(131)에는 쉬프트수단(150)이 연계되어 도그 슬리브(130)를 샤프트기어(120)방향으로 전후진시킴으로서 회전력의 전달을 제어하게 된다.In this case, a fork groove 131 is formed at an outer circumference of the dog sleeve 130, and a shift means 150 is connected to the fork groove 131 such that the dog sleeve 130 is moved toward the shaft gear 120. By advancing back and forth, the transmission of rotational force is controlled.

이와 같은 쉬프트수단(150)은 상기 포크홈(131)에 전단부가 체결되어 전후진되는 쉬프트포크(152)와, 상기 쉬프트포크(152)에 피스톤(154a)이 결합되어 상기 쉬프트포크(152)를 후진시키는 실린더(154)와, 상기 쉬프트포크(152)를 전방으로 가압하는 스프링(156)으로 이루어진다.The shift means 150 has a shift fork 152 which is coupled to a front end by the fork groove 131 and is moved forward and backward, and a piston 154a is coupled to the shift fork 152 to provide the shift fork 152. A cylinder 154 for reversing and a spring 156 for urging the shift fork 152 forward.

이때, 상기 실린더(154)는 전기구동장치 또는 공압 또는 유압 방식 모두 가능하며, 상기 피스톤(154a)의 전후진 구동력을 제공하기 위한 것으로 모두 동일한 기술범주에 속하는 것이다.In this case, the cylinder 154 may be an electric drive device or a pneumatic or hydraulic method, and to provide the forward and backward driving force of the piston 154a and all belong to the same technology category.

이와 같은 구성에 의해 피스톤(154a)이 작동되지 않을 경우에는 스프링(156)에 의해서 쉬프트 포크(152)가 밀리게 되므로 도그 슬리브(130)가 샤프트기어(120)와 치합되어 양측 차륜(100)은 회전 운동이 서로 구속된 차륜 일체형(non-IRW)의 구동 특성을 가지게 된다. In this case, when the piston 154a is not operated, the shift fork 152 is pushed by the spring 156, so that the dog sleeve 130 is engaged with the shaft gear 120, so that both wheels 100 are Rotational movements have non-IRW driving characteristics constrained to each other.

따라서, 피스톤(154a)에 구동력이 작용하지 않고 있는 기본 상태에서 차륜 일체형(non-IRW) 특성을 가지도록 함으로서 탈선과 관련한 주행 안전성을 확보할 수 있다.Therefore, by having a non-IRW characteristic in a basic state in which the driving force is not applied to the piston 154a, it is possible to secure driving safety related to derailment.

한편, 저상 철도차량의 운전자 등에 의해서 실린더 작동으로 피스톤(154a)을 후진시키면 피스톤(154a)은 스프링(156)의 탄성력을 이기고 쉬프트 포크(152)를 당겨 도그 슬리브(130)를 샤프트기어(120)에서 분리 이탈시키게 되어 양측 차륜(100)의 회전 운동이 차단되어 독립형 차륜(IRW)의 구동 특성을 가지게 된다. On the other hand, when the piston 154a reverses the cylinder 154a by the driver of a low-rise railway vehicle or the like, the piston 154a overcomes the elastic force of the spring 156 and pulls the shift fork 152 to pull the dog sleeve 130 into the shaft gear 120. The separation is separated from the rotational movement of both wheels 100 is blocked to have a drive characteristic of the independent wheel (IRW).

이와 같이 본 발명에 의한 차륜 클러치 장치를 이용하여 독립형 차륜(IRW)과 차륜 일체형(non-IRW) 방식으로 상호 변환이 가능하여, 급곡선부가 많은 지역에서는 독립형 차륜(IRW)으로 변환하여 운행하여 차륜-레일 마모와 소음/진동을 줄이고, 직선부가 많은 지역에서는 차륜 일체형(non-IRW)으로 변환하여 운행함으로써 안전하게 주행이 가능하다. As described above, the wheel clutch device according to the present invention can be used to independently convert the independent wheel (IRW) and the wheel-integrated (non-IRW) system. -Reduces rail wear and noise / vibration, and converts to non-IRW in a lot of straight areas for safe driving.

이때, 본 발명에 따른 클러치 장치는 샤프트(140)의 양측에 모두 설치하거나, 어느 한쪽에만 설치하는 것 모두 가능하다. At this time, the clutch device according to the present invention can be installed on both sides of the shaft 140, or both can be installed only on either side.

즉, 샤프트(140)의 양측에 클러치 장치를 모두 설치한 경우에는 fail-safe 시스템으로서 좌우측 어느 한쪽의 피스톤(154a)이 고장이 나서 작동이 되지 않을 때에도 다른 쪽의 작동되는 피스톤(154a)으로 독립형 차륜(IRW)과 차륜 일체형(non-IRW)의 변환이 가능하다. That is, when both clutch devices are installed on both sides of the shaft 140, as a fail-safe system, the piston 154a on either side of the left and right sides is independent even when the piston 154a fails and is not operated. Conversion between wheel IRW and non-IRW is possible.

한편, 샤프트기어(120)를 도그 슬리브(130)에 결합하는 클러치 작동은 도그 슬리브(130)의 제2클러치부(132)를 샤프트기어(120)의 제1클러치부(124)에 치합하는 경우 발생될 수 있는 충격을 줄여주기 위해 차량의 정지시 또는 저속 운행중에 가능하다. On the other hand, the clutch operation to couple the shaft gear 120 to the dog sleeve 130 when the second clutch portion 132 of the dog sleeve 130 meshes with the first clutch portion 124 of the shaft gear 120. It is possible during vehicle stop or at low speed to reduce the possible impact.

이 경우 고속으로 주행 시에도 변환하고자 한다면 싱크로나이저링(미도시됨) 등의 몇 가지 부속품이 추가되는 구성을 통해 구현함도 가능하다.In this case, if you want to convert even when driving at high speed, it is also possible to implement it through a configuration in which some accessories such as a synchronizer ring (not shown) are added.

이와 같은 본 발명에 따른 클러치 장치가 구비되는 저상 철도차량은 프레임(12) 및 커버(14) 등을 설치하여 대차(10)를 구성한 후 상부에 차체(20)를 설치하여서 이루어지는 것으로, 차륜(100)의 바깥쪽에는 제동장치(30) 또는 동력대차인 경우 모터 구동기어(미도시)를 설치할 수 있다. The low-rise railway vehicle provided with the clutch device according to the present invention is formed by installing the frame 10 and the cover 14 and the like to configure the bogie 10, and then install the vehicle body 20 on the top of the wheel 100 Outside of the) may be installed a motor drive gear (not shown) in the case of the braking device 30 or the power cart.

이때, 차륜(100)의 중심에는 차축이 제거된 상태이므로 차체(20)의 바닥을 양측 차륜(100)의 사이 공간까지 낮출 수 있으므로 저상 철도차량을 구현할 수 있다.
In this case, since the axle is removed from the center of the wheel 100, the bottom of the vehicle body 20 may be lowered to a space between the two wheels 100, thereby implementing a low-rise railway vehicle.

한편, 도 13은 독립형 차륜(IRW)와 차륜 일체형(non-IRW)의 가능한 조합으로 구성한 대차 방식을 도시한 도면으로, Type 1의 경우 선두 차륜(100')은 차륜 일체형(non-IRW)이고 후미 차륜(100")은 차륜 일체형(non-IRW)이며, Type 2의 경우 선두 차륜(100')은 차륜 일체형(non-IRW)이고 후미 차륜(100")은 독립형 차륜(IRW)이며, Type 3의 경우 선두 차륜(100')은 독립형 차륜(IRW)이고 후미 차륜(100")은 차륜 일체형(non-IRW)이며, Type 4의 경우 선두 차륜(100')은 독립형 차륜(IRW)이고 후미 차륜(100")은 독립형 차륜(IRW)이다.On the other hand, Figure 13 is a view showing a bogie system composed of possible combinations of independent wheels (IRW) and non-IRW, in the case of Type 1, the leading wheel (100 ') is a wheel-integrated (non-IRW) The rear wheels 100 "are non-IRW, in the case of Type 2, the leading wheel 100 'is non-IRW and the rear wheels 100" are independent wheels (IRW), Type In the case of 3, the leading wheel 100 'is an independent wheel (IRW) and the rear wheel 100 "is a non-IRW wheel, and in the case of Type 4, the leading wheel 100' is an independent wheel (IRW) and the tail The wheel 100 ″ is a stand alone wheel IRW.

이와 같은 4가지 타입의 조합을 실험한 결과 직진 주행 안전성과 곡선 추종성에서 가장 좋은 방식은 Type 2이고, 가장 나쁜 방식은 Type 3임을 확인할 수 있었다. As a result of experimenting the combination of these four types, it was confirmed that the best way was Type 2 and the worst was Type 3 in the straight driving safety and curve followability.

그런데, 상기 Type 2의 경우 방향성을 가지고 있어서 일방향으로 진행하는 경우에는 좋은 방식이지만, 역방향으로 진행하는 경우에는 Type 3과 같은 방식이 되므로, 양방향으로 운행이 어려우므로 운영 측면에서 불리하다. By the way, in the case of the type 2 has a directionality is a good way to proceed in one direction, but in the case of going in the reverse direction is the same way as Type 3, it is disadvantageous in terms of operation because it is difficult to operate in both directions.

따라서, 본 발명에 의한 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치를 장착하여 도 14의 본 발명의 차륜 클러치 장치가 적용된 저상 철도차량의 전후진 예를 도시한 도면과 같이, 일방향으로 진행하는 경우에는 Type 2에서와 같이 선두 차륜(100')은 차륜 일체형(non-IRW)이고 후미 차륜(100")은 독립형 차륜(IRW)으로 변환한 상태로 운행하고, 역방향으로 진행하는 경우에는 Type 3에서와 같이 선두 차륜(100')은 독립형 차륜(IRW)이고 후미 차륜(100")은 차륜 일체형(non-IRW)으로 변환한 상태로 운행함으로서 주행 방향에 상관없이 직진 주행 안전성과 곡선 추종성이 뛰어난 대차를 구현할 수 있다.
Therefore, as shown in the drawing showing an example of the forward and backward progress of the low-rise railway vehicle to which the wheel clutch device of the present invention of FIG. Similarly, when the leading wheel 100 'is a non-IRW and the rear wheel 100 "is converted to an independent wheel (IRW), the driving wheel 100' is driven in the reverse direction. 100 ') is a stand-alone wheel (IRW) and the rear wheel (100 ") is converted to a non-IRW (wheel-independent) driving state can be implemented a vehicle with excellent driving safety and curve followability regardless of the driving direction.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 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 embodiment of the present invention has 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 be substantially equivalent to the embodiment of the present invention. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

100: 차륜 110: 차륜기어
120: 샤프트기어 130: 도그슬리브
140: 샤프트 150: 쉬프트수단
152: 쉬프트포크 154: 실린더
156: 스프링100: wheel 110: wheel gear
120: shaft gear 130: dog sleeve
140: shaft 150: shift means
152: shift fork 154: cylinder
156: spring

Claims (8)

차륜의 내측면에 일체로 구비되는 차륜기어와, 상기 차륜기어에 치합되는 샤프트기어와, 상기 샤프트기어에 접속가능한 도그슬리브가 양단에 구비되는 샤프트와, 상기 도그슬리브를 상기 샤프트의 길이방향으로 이동시켜 샤프트기어에 상기 도그슬리브를 접속하거나 또는 분리하는 쉬프트수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
A wheel gear integrally provided on the inner surface of the wheel, a shaft gear engaged with the wheel gear, a dog sleeve connected to the shaft gear at both ends thereof, and the dog sleeve moved in the longitudinal direction of the shaft And a shift means for connecting or disconnecting the dog sleeve to the shaft gear.
제 1항에 있어서,
상기 차륜은 내측면 중앙에 지지축이 형성되고, 상기 지지축에는 차륜기어가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 1,
The wheel is a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle, characterized in that the support shaft is formed in the center of the inner side, the support shaft is integrally coupled to the wheel gear.
제 1항에 있어서,
상기 차륜기어와 샤프트기어는 평 기어 또는 헬리컬 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 1,
The wheel gear and the shaft gear is a low-speed railway vehicle wheel clutch device, characterized in that consisting of a helical gear.
제 1항에 있어서,
상기 샤프트기어는 중앙에 축공이 형성되고 그 축공을 중심으로 길이방향으로 돌출되는 제1클러치부가 구비되어서 이루어져, 상기 샤프트의 단부에 회전이 자유롭게 설치되며,
상기 샤프트에는 상기 샤프트의 길이방향으로 이동이 가능하게 상기 도그 슬리브가 구비되되, 상기 도그 슬리브에는 상기 샤프트기어의 제1클러치부와 치합되거나 분리되는 제2클러치부가 형성되는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 1,
The shaft gear is formed with a shaft hole in the center and is provided with a first clutch portion protruding in the longitudinal direction about the shaft hole, the rotation is freely installed at the end of the shaft,
The dog sleeve is provided on the shaft to be movable in the longitudinal direction of the shaft, the dog sleeve is a low-level railway vehicle, characterized in that the second clutch portion is engaged or separated with the first clutch portion of the shaft gear is formed. Wheel clutch device.
제 4항에 있어서,
상기 도그 슬리브는 상기 샤프트가 회전시에는 일체로 회전하도록 상기 샤프트의 외주연에는 길이방향으로 제1안내걸림부가 형성되고, 상기 도그슬리브의 중앙에는 상기 샤프트의 제1안내걸림부에 끼워지는 제2안내걸림부가 형성되는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 4, wherein
The dog sleeve has a first guide locking portion formed in the longitudinal direction on the outer periphery of the shaft so that the shaft rotates integrally, the second sleeve is fitted to the first guide locking portion of the shaft in the center of the dog sleeve Wheel clutch device for low-rise railway vehicle, characterized in that the guide engaging portion is formed.
제 1항에 있어서,
상기 도그 슬리브의 외주연에는 상기 쉬프트수단에 의해 전후진 되도록 포크홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 1,
The outer clutch of the dog sleeve is a wheel clutch device for a low-rise railway vehicle, characterized in that the fork groove is further formed to be moved forward and backward by the shift means.
제 6항에 있어서,
상기 쉬프트수단은 상기 포크홈에 전단부가 체결되어 전후진되는 쉬프트포크와, 상기 쉬프트포크에 피스톤이 결합되어 상기 쉬프트포크를 후진시키는 실린더와, 상기 쉬프트포크를 전방으로 가압하는 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 6,
The shift means may include a shift fork which is coupled to the fork groove by the front end and is moved forward and backward, a piston is coupled to the shift fork to move the shift fork backward, and a spring that presses the shift fork forward. Low-speed railway vehicle wheel clutch device.
제 7항에 있어서,
상기 실린더는 전기구동장치, 공압 또는 유압 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 저상 철도차량용 차륜 클러치 장치.
The method of claim 7, wherein
The cylinder is a low-speed railway vehicle wheel clutch device, characterized in that any one of the electric drive, pneumatic or hydraulic.
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