KR20120059013A - 자기부상열차용 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자기부상열차용 조향장치에 관한 것으로서, 특히 대차의 단부에 유체 공급을 위한 배관 없이 동작하는 액추에이터를 구비하여 자기부상열차가 곡선 궤도 주행시에 복수의 대차로 이루어지는 차체의 회동을 안정화시켜 부드러운 곡선 궤도 주행 및 전자석의 효율 최적화를 구현할 수 있는 자기부상열차용 조향장치에 관한 것이다. 구성은 자기부상열차의 궤도의 좌우 레일에 대응하는 제 1 대차와, 제 2 대차와, 제 3 대차 및 제 4 대차로 이루어지는 차체와, 상기 각 대차의 단부를 통해 형성되어 차체의 곡선 궤도 주행시 좌, 우 횡 변위를 지지하는 조향장치로서, 상기 차체의 전방에 위치하는 제 1 대차와 후방에 위치하는 제 4 대차의 일단 양측을 지지하는 제 1 로드와 제 2 로드를 갖고, 차체의 중앙에 위치하는 제 2 대차와 제 3 대차의 일단 양측을 지지하는 제 1 로드와 제 2 로드를 갖고 곡선 궤도 주행시 곡선 궤도에 따라 부상 전자석의 배열이 곡선 궤도의 벗어남을 최소화하도록 각 대차의 횡 방향을 지지하며 능동적으로 신축동작하는 복수의 액추에이터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자기부상열차용 조향장치{Driving stabilization apparatus for magnetic levitation train}
본 발명은 자기부상열차용 조향장치에 관한 것으로서, 특히 대차의 단부에 유체 공급을 위한 배관 없이 동작하는 복수의 액추에이터를 구비하여 자기부상열차가 곡선 궤도 주행시에 복수의 대차로 이루어지는 차체의 회동을 안정화시켜 부드러운 곡선 궤도 주행 및 전자석의 효율 최적화를 구현할 수 있는 자기부상열차용 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자기부상식 열차는 자력(磁力)을 이용하여 열차를 궤도의 레일로부터 부상시켜 비접촉으로 주행하는 것으로서, 소음 및 진동이 매우 적을 뿐만 아니라 도심 구간에서도 고속을 유지할 수 있으며, 오염물질을 배출하지 않아 친환경적 교통수단으로 각광받고 있다.
이 경우 안정된 부상 주행을 행하기 위해서는 일정한 부상 높이와 차체의 롤링을 막기 위해 안정된 안내력을 얻는 것이 필수 불가결하다.
그리고, 차량의 부상 안내의 핵심을 이루는 부분은 차체의 지지, 안내, 주행의 기본 기능을 가지는 대차이다.
상기 대차는 차체 전체에 대하여 상,하 움직임, 좌,우 움직임, 피칭(pitching), 요잉(yawing), 롤링(rolling)은 자유도를 형성하고 있으나, 전, 후 움직임에 대해서는 구속되어 있다.
상기 롤링에 관해서는 한대의 대차 만으로는 이륜차와 마찬가지로 불안정하기 때문에 좌, 우의 상대하는 대차 사이를 안티롤 빔(anti roll beam)으로 결합하여 자립시키고 있다.
또한, 이러한 자기부상열차는, 곡선 궤도 구간을 주행할 때에는 자성체와 전자석 간의 인력 또는 척력에 의해 차체의 각 대차들이 곡선 궤도에 대응되게 틀어지게 되는데, 각 대차들의 틀어짐, 곧 측 방향인 수평방향 변위를 지지하기 위해 조향장치가 설치된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 자기부상열차용 조향장치(100)는 1량의 차체(300)를 이루는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340) 중, 제 1 대차(310)와 제 4 대차(340)의 일단 양측에는 이동체(360)를 매개로 제 1 로드(111) 및 제 2 로드(112)와, 제 1 피스톤(113)을 갖는 제 1 유압실린더(110)와, 제 3 로드(121), 제 4 로드(122)와 제 2 피스톤(123)을 갖는 제 2 유압실린더(120)가 연결되고, 상기 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)의 일단 양측에는 유동가능한 연결체(350)를 매개로 제 1 균형로드(131), 제 2 균형로드(132) 및 균형피스톤(133)을 갖는 균형실린더(130)가 장착되며, 상기 제 1 유압실린더(110)와, 제 2 유압실린더(120) 및 균형실린더(130)에는 유압배관(140)을 연결하여 유체를 공급함과 동시에 유체가 상기 제 1 유압실린더(110)와, 제 2 유압실린더(120) 및 균형실린더(130)를 입출 하도록 함으로써, 각 실린더의 로드가 횡 방향으로 신축동작하면서 자기부상열차의 곡선궤도 및 직선 궤도 주행시 옆바람이나 원심력에 의한 옆 하중을 지지받아 균등화시켜 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)에 전달하여 주행의 안전을 도모하고 있다.
그러나, 이러한 종래 자기 부상열차의 조향장치(100)는 복수의 상기 제 1, 2 유압실린더(110),(120) 및 균형실린더(130)에 유압배관(140)을 설치하여, 폐루프제어(closed loop control)로 상기 제 1, 2 유압실린더(110),(120) 및 균형실린더(130)에 유체를 출입시켜 옆 하중에 의해 발생하는 횡 변위를 제어하도록 하기 때문에 유압배관(140)이 반드시 필요할 뿐만 아니라, 유압배관(140)의 설치 및 유지보수가 어려운 문제점이 있다.
또, 상기 폐루프제어로 유체를 상기 제 1, 2 유압실린더(110),(120) 및 균형실린더(130)에 출입시키기 위해 설치된 유압배관(140)은 유체의 유출 가능성이 있고, 또 약간의 유체 유출도 유체압 성능에 영향을 줄 수 있기 때문에 강하고 확실한 실링을 하여야 하며, 이로 인해 실린더의 초기 동작시 유압배관(140) 내부에 공기의 잔재로 피스톤이 실린더 내부의 정위치에 위치하지 못하여 마찰력의 발생으로 움직임이 원활하지 못하는 문제점이 있다.
이에 따라, 각 대차들이 곡선 궤도에 원활하게 대응되지 못하여 레일의 자성체와 대차와 전자석 간의 인력 및 척력 작용 방향이 틀어지면서, 전자석의 효율도 감소하여 자기부상열차에 대한 부상력이 줄어들고 변동됨으로써, 자기부상열차의 곡선 궤도의 통과 성능 및 주행 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자기부상열차 1량의 차체를 이루는 복수 대차들의 곡선 궤도 주행시 발생하는 횡 변위에 유체 공급을 위한 배관 없이 즉시 대응될 수 있는 자기부상열차용 조향장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자기부상열차가 곡선 궤도에 진입시 횡 변위 되는 정보를 센서로 취득하여 유체의 입출 량을 제어하도록 함으로써, 가장 확실하고 이상적인 횡 변위 지지를 이루도록 하는 자기부상열차용 조향장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자기부상열차의 궤도의 좌우 레일에 대응하는 제 1 대차와, 제 2 대차와, 제 3 대차 및 제 4 대차로 이루어지는 차체와, 상기 각 대차의 단부를 통해 형성되어 차체의 곡선 궤도 주행시 좌, 우 횡 변위를 지지하는 조향장치로서, 상기 차체의 전방에 위치하는 제 1 대차와 후방에 위치하는 제 4 대차의 일단 양측을 지지하는 제 1 로드와 제 2 로드를 갖고, 차체의 중앙에 위치하는 제 2 대차와 제 3 대차의 일단 양측을 지지하는 제 1 로드와 제 2 로드를 갖고 곡선 궤도 주행시 곡선 궤도에 따라 부상 전자석의 배열이 곡선 궤도의 벗어남을 최소화하도록 각 대차의 횡 방향을 지지하며 능동적으로 신축동작하는 복수의 액추에이터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터는 대차의 횡 방향 움직임에 따른 변위량을 감지하여 동작할 수 있도록 변위센서가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터는 대차의 횡 방향 움직임에 따라 개별적으로 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 차체의 일 측에는 상기 액추에이터의 제어를 위한 제어부가 부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 액추에이터의 변위센서와 차량센서로부터 수신된 제 1 대차와, 제 2 대차와, 제 3 대차 및 제 4 대차의 횡 변위와 각 대차의 횡 변위 궤적 방향에 따라 유체 출입방향을 제어하도록 제어기와 유량제어블록으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 액추에이터는 댐퍼로 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 자기부상열차의 곡선 궤도 주행시 대차의 횡 변위를 제어하는 조향장치를 통해 각 대차에 곡선 궤도는 물론 직선 궤도로의 복귀시 주행 안정성이 향상되도록 함으로써, 각 대차들이 곡선 궤도에 대응되게 주행할 수 있도록 함에 의해 곡선 궤도의 통과 성능 및 주행 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 곡선 궤도에서 대차 위치에 따라 별도의 동력원 없이 유체의 흐름 방향만을 설정하여 횡 변위를 제어함과 동시에 초기 실린더의 동작시 마찰에 의한 움직임이 원활하지 못하는 이상 거동을 개선할 수 있는 등의 효과가 있다.
도 1은 종래의 조향장치가 설치된 자기부상열차의 대차 평면 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 조향장치의 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 액추에이터에 변위센서를 설치한 자기부상열차의 대차 평면 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 변위센서와 액추에이터를 분리하여 나타낸 요부 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 조향장치가 설치된 자기부상열차가 곡선 궤도 구간을 주행하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예로써, 조향장치를 제어하기 위한 제어부와 함께 대차에 설치한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제어부를 좀 더 구체적으로 확대하여 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 자기부상열차용 조향장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.
도 2 내지, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 조향장치(200)는 복수의 액추에이터(210),(220)로 대별되어 이루어진다.
상기 액추에이터(actuator)(210)는, 방향전환밸브(미도시)를 갖고 유체가 충진된 실린더(214)와, 상기 실린더(214)의 내부 공간에 형성되어 실린더(214)를 각기 다른 제 1 챔버(214a) 및 제 2 챔버(214b)로 분할되도록 함과 동시에 유체압력의 작동 방향에 따라 정방향 또는 역방향으로 슬라이딩 동작하며 양측으로는 제 1 로드(211)와, 제 2 로드(212)가 연결된 피스톤(213)으로 형성되거나, 또는 비자성체(非磁性體)로 이루어진 실린더(214)와, 상기 실린더(214)의 내부 공간에 형성되어 실린더(214)를 각기 다른 제 1 챔버(214a) 및 제 2 챔버(214b)로 분할되도록 함과 동시에 유체압력의 작동 방향에 따라 정방향 또는 역방향으로 슬라이딩 동작하며, 중간 부분에는 N극 또는 S극의 정해진 극성을 갖는 마그네틱링(Magnetic Ring:215)이 형성된 피스톤(213)과, 상기 피스톤(213)의 양쪽에 결합 되는 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212)로 형성된다.
그리고, 상기 마그네틱 링(215)이 형성된 액추에이터(210)는, 실린더(214) 외주 면으로 소정의 크기와 깊이를 갖는 홈(231)과, 상기 홈(231)의 내측 바닥에는 교류 또는 직류 전압이 가해질 저항체(232)와, 상기 마그네틱링(215)과 반대되는 극성(極性)을 갖는 마그네틱 슬라이더(Magnetic Slider:233)와, 상기 마그네틱슬라이더(233)와 결합 되어 가이드 역할을 하는 리드선(234)으로 이루어지는 변위센서(230)가 형성된다.
여기서, 상기 마그네틱슬라이더(233)의 내부에는 상기 저항체(232)와 대응되는 위치에 해당되는 안쪽 면에는 저항체(232)와 항상 접촉되는 변위탐침봉(미도시)이 스프링(미도시)을 매개로 탄성적으로 설치된다.
또, 상기 저항체(232)는 전원(미도시)으로부터 전압이 인가되어 마그네틱 슬라이더(233)가 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212) 및 피스톤(213)의 슬라이딩 동작에 연동하게 되며, 이에 따라 저항값이 변하도록 구성된다.
이와 같은 상기 액추에이터(210)는 적용되는 동력에 따라서 크게 전동식 액추에이터(Electric Actuator), 공압식 액추에이터(Pneumatic Actuator), 유압식 액추에이터(Hydraulic Actuator) 등으로 분류된다.
상기 유공압식 액추에이터는 압축성 또는 비압축성 유체의 물리적 에너지를 사용하는 것으로, 토오크 관성비가 크고 고속응답을 용이하게 얻을 수 있으며, 강성이 높으면서 고정도의 위치제어가 가능하기 때문에 각종 산업분야에서 널리 적용되고 있다. 이 같은 유공압식 액추에이터는 제어대상물의 동작상태를 정밀하게 제어하기 위하여 실린더의 내부에서 작동되는 피스톤의 이동변위를 측정할 필요가 있는데, 이를 위하여 유공압식 액추에이터를 구성하는 실린더 내부의 피스톤에 유도 기전력의 변화로 변위를 측정하는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer), 직류 전압원을 이용하여 저항값 변화에 비례한 전압을 출력하는 선형 포텐시오메터(Linear Potentiometer) 그리고 자기펄스를 카운터 하여 변위를 측정하는 스케일링 타입의 변위센서(230)가 장착되도록 구성된다.
이와 같은 구성의 본 발명에 따른 변위센서(230)는 액추에이터(210)를 구성하는 실린더(214)의 외면에 장착되어 피스톤(213)의 슬라이딩 방향과 연동하면서 차체(300)의 횡 변위를 감지하여 제 1 액추에이터(210)가 자기부상열차의 차체(300)를 이루는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 횡 변위에 따라 제어동작 되도록 한다.
즉, 상기 액추에이터(210)의 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212)에 지지 되는 피스톤(213)이 실린더(214) 내를 정방향 또는 역방향으로 슬라이딩 동작할 경우, 마그네틱링(215)과 리드선(234)을 가로지르는 마그네틱 슬라이더(233)가 서로 반대되는 극성에 따른 인력(引力)에 의하여 마그네틱 슬라이더(233)가 피스톤(213)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동되면 마그네틱 슬라이더(233) 내부에 형성된 변위탐침봉(미도시)과 연결된 리드선(234)으로부터 저항체(232)와의 저항변화로 인한 비례전압이 출력되고, 이 비례전압을 이용하여 제 1 로드(211) 또는 제 2 로드(212)에 연동하는 피스톤(213)의 이동 변위가 측정되며, 이에 따라 피스톤(213)과 연결된 제 1 로드(211) 또는 제 2 로드(212)는 자기부상열차의 차체(300)를 이루는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 곡선 궤도에 따른 변위를 지지하도록 좌측 또는 우측을 향하여 횡 방향으로 이동 동작하면서 가장 이상적인 횡 변위를 유지할 수 있게 된다.
이에 따라, 자기부상열차의 부상 전자석(미도시)의 배열이 곡선 궤도의 벗어남을 최소화하게 된다.
이와 같이 상기 변위센서(230)를 갖는 액추에이터(210)에 의해 자기부상열차의 차체(300)의 곡선 궤도 주행시, 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 횡 변위 위치제어가 가능함으로 종래와 같이 유체 공급을 위한 배관에서 유체의 유출로 인해 피스톤(213)이 정위치에 위치하지 않아 발생하는 초기 마찰력을 낮출 수 있어 자연스러운 움직임이 가능하다.
즉, 자기부상열차 차체(300)의 곡선 궤도 주행시, 상기 변위센서(230)를 갖는 액추에이터(210)는 옆바람이나 곡선궤도를 주행하는 때의 원심력에 의한 옆 하중을 균등화시켜 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)에 고르게 전달되도록 함으로써, 부상 전자석의 배열이 곡선 궤도의 벗어남을 최소화하여 횡 변위를 효과적으로 지지할 수 있게 된다.
상기 액추에이터(220)는 한 쌍의 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)를 연결하는 연결체(350)에 일단이 연결되는 제 1 로드(221) 및 제 2 로드(222)와, 상기 제 1 로드(221) 및 제 2 로드(222)의 타 일단에 연결되는 피스톤(223)과, 상기 피스톤(223)을 수용하는 소정의 유체가 충진된 실린더(224)로 이루어진다.
상기 액추에이터(220) 또한, 상기 액추에이터(210)와 같이 각 대차의 횡 방향 움직임에 따른 변위량을 감지하여 동작할 수 있도록 변위센서(230)가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 실린더(224)는 내부가 빈 원통 형상을 가지며, 상기 피스톤(223)에 의해 내부 공간이 각각 밀폐된 좌측공간(224a)과, 우측공간(224b)으로 구분형성된다.
상기 액추에이터(220)는, 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 회동에 따른 실린더(224) 내를 슬라이딩 동작하는 피스톤(223)과, 제 1 로드(221) 또는 제 2 로드(222)의 이동변위를 평균한 평균이동변위에 대해 그 절반의 크기만큼 동방향 또는 반대방향으로 한 쌍의 연결체(350)가 이동되도록 그 이동 방향 및 크기를 구속하여 완충시키는 역할을 한다.
이때, 상기 실린더(224)는 제 1 로드(221) 또는 제 2 로드(222)가 이동되면 이와 연동하는 피스톤(223)의 위치가 변화함으로써, 좌측공간(224a)과 우측공간(224b)의 부피가 변화하게 된다.
즉, 상기 좌측공간(224a)과 우측공간(224b)은 어느 하나의 부피가 증가하면 다른 하나의 부피는 감소하며, 어느 하나의 부피가 감소하면 다른 하나의 부피는 증가 하게 된다.
따라서 상술한 바와 같은 액추에이터(220)의 간소한 기계적 구성에 의해, 한 쌍의 연결체(350)가 제 1 로드(221) 및 제 2 로드(222)의 이동변위를 평균한 평균이동변위에 대해 그 절반의 크기만큼 동방향 또는 반대방향으로 이동되게 구속될 수 있다.
한편, 상기 액추에이터(210)와 액추에이터(220)는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320), 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 횡 방향 움직임에 따라 개별적으로 동작하는 것이 횡 변위를 제어하는 데 바람직하다.
도 5는 본 발명의 자기부상열차용 조향장치(200)가 설치된 자기부상열차의 차체(300)를 이루는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)가 곡선 궤도(레일) 구간을 통과하는 상태를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도시한 바와 같이, 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)가 곡선 레일 형상에 대응되게 배치되는 이상적인 상황은, 제 1 대차(310)와, 제 4 대차(340)의 이동되는 타단부의 변위(L1)에 대해, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)의 이동되는 타단부의 평균변위(L2)는 반대방향으로 절반의 크기가 됨을 알 수 있다.
상기 액추에이터(220)는 한 쌍의 연결체(350)가 제 1 로드(221)와 제 2 로드(222)의 이동변위를 평균한 평균이동변위에 대해 그 절반의 크기만큼 동방향 또는 반대방향으로 이동되게 구속함으로써, 전술된 이상적인 상황으로 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340) 들을 배치함으로써, 자기부상열차 차체(300)의 곡선 궤도 주행 성능 및 주행 안정성을 향상시키는 것이다.
이와 같은 구성의 조향장치(200)는 자기부상열차의 차체(300)를 이루는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)에 설치된 연결체(350)와 이동체(360)를 통해 설치된다.
즉, 상기 액추에이터(210)는 상기 제 1 대차(310)와, 제 4 대차(340)의 일단 양측에 형성된 이동체(360)를 매개로 폭 방향으로 설치되고, 상기 액추에이터(220)는 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)의 일단 양측에 형성된 연결체(350)를 매개로 폭 방향으로 설치된다.
이에 따라, 본 발명의 조향장치(200)는 자기부상열차(300)의 곡선 궤도 주행에 따라 회동 가능하게 구비됨으로써, 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 폭 방향으로 이동될 수 있게 된다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 제 1 대차(310)와, 제 4 대차(340)의 일단 양측 상면에 형성된 한 쌍의 이동체(360)는 상기 액추에이터(210)의 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212)에 의해 서로 연결되므로, 상기 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212)는 한 쌍의 이동체(360)가 차체(300)의 폭 방향으로 이동됨에 따라 함께 이동된다.
그리고, 상기 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)의 일단 양측 상면에 형성된 한 쌍의 연결체(350)는 상기 액추에이터(220)의 제 1 로드(221)와, 제 2 로드(222)에 의해 서로 연결되므로, 상기 제 1 로드(221)와 제 2 로드(222)는 한 쌍의 연결체(350)가 차체(300)의 폭 방향으로 슬라이딩 동작 됨에 따라 함께 이동된다.
한편, 상기 액추에이터(210)와 액추에이터(220)는 필요에 따라 댐퍼로 대체 형성될 수 있다.
이하, 자기부상열차의 차체(300)가 곡선 궤도 구간을 통과하는 경우를 기준으로, 본 발명에 따른 조향장치(200)가 설치된 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 동작상태를 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 차체(300)가 곡선 궤도 구간을 주행함에 따라, 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)와 일체로 회동하는 액추에이터(210)의 제 1 로드(211) 및 제 2 로드(212)와, 액추에이터(220)의 제 1 로드(221) 및 제 2 로드(222)는 부상 자석의 횡(옆) 안내력에 따라서 필요한 각도만 이동한다.
즉, 상기 제 1 대차(310)와 제 4 대차(340)의 일단 양측에 설치된 한 쌍의 이동체(360)와 연결된 액추에이터(210)의 제 2 로드(212)는 실린더(214)를 기준으로 내부에 설치된 피스톤(213)을 안쪽으로 밀어냄과 동시에 수축동작하고 이에 의해 제 1 로드(211)는 실린더(214)를 기준으로 팽창 동작한다.
그리고, 상기 제 2 대차(320)와 제 3 대차(330)의 일단 양측에 설치된 한 쌍의 연결체(350)와 연결된 댐퍼(220)의 제 1 로드(221)는 실린더(224)를 기준으로 수축 동작하고 이에 의해 제 2 로드(222)는 실린더(224)를 기준으로 팽창동작한다.
이러한 이동 동작에 따라서 액추에이터(210)의 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212)를 이용하여 연결되는 제 1 대차(310)와 제 4 대차(340)의 이동체(360)와, 댐퍼(220)의 제 1 로드(221)와 제 2 로드(222)를 이용하여 연결되는 제 2 대차(320)와 제 3 대차(340)의 연결체(350)는 차체(300)의 중심축 선에 직교하는 방향에서 서로 역방향으로 이동한다.
그리고 상기 제 1 대차(310)와 제 4 대차(340)의 타단부를 연결하는 액추에이터(210)의 제 1 로드(211) 또는 제 2 로드(212)도 함께 이동되면서, 이 제 1 로드(211)와 제 2 로드(212)에 결합된 피스톤(213)이 실린더(214) 내부에서 좌측으로 이동된다.
이에 따라 상기 실린더(214) 내부의 유체는 피스톤(213)에 의해 좌측공간(214a)으로 밀려 압축되면서 우측으로 발생하는 옆 하중을 수용함으로써 자기부상열차의 부상 전자석의 배열이 곡선 궤도의 벗어남을 최소화하여 횡 변위를 지지하게 된다. 이때, 상기 실린더(214)의 우측공간(214b)의 부피 증가량은 상기 좌측공간(214a)의 부피 감소량과 동일하다.
또한, 상기 실린더(214) 내부의 우측공간(214b)의 부피가 감소할 때 좌측공간(214a)의 부피는 증가하므로, 피스톤(213)은 우측으로 이동된다.
이와 동시에 상기 액추에이터(220)의 제 1 로드(221)와 제 2 로드(222)는 상기 액추에이터(210)의 제 1 로드(211) 및 제 2 로드(212)의 이동과 동일 또는 반대로 이동하고, 이러한 동작변위에 대해 한 쌍의 연결체(350)도 연동하여 이동된다.
이러한 과정을 거쳐 한 쌍의 연결체(350)에 설치된 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)의 이동되는 타단부는 제 1 대차(310)와, 제 4 대차(340)의 이동되는 타단부의 이동변위를 평균한 이동변위만큼 이동됨으로써, 안정적인 곡선 주행을 위한 이상적인 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 이동 구속이 이루어지는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자기부상열차용 조향장치(200)에 의하면, 자기부상열차 차체(300)의 궤도 좌우 레일에 대응하는 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 각 일단부로 곡선 궤도 주행에 따라 회동 가능하게 액추에이터(210)가 구비되고, 차체(300)의 중심부에 위치되는 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330)의 타단부 변위가 양단부에 위치되는 제 1 대차(310)와, 제 4 대차(340)의 변위에 대해 반대 방향으로 이동되게 구속하는 액추에이터(220)가 구비됨으로써, 곡선 궤도 주행시에 대차들의 회동을 안정화시켜 자기부상열차의 부드러운 곡선 주행이 가능할 뿐만 아니라 전자석의 효율도 최적화할 수 있다.
한편, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 이는 상기 차체(300)의 일 측에 조향장치(200)를 제어하기 위한 제어부(240)를 형성함으로써, 상기 액추에이터(210)와, 액추에이터(220)의 실린더(214),(224) 내에 유체의 출입량을 제어하여 곡선 궤도의 주행시 변위센서(230)와 차량센서(370)로부터 수신된 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 횡 변위 정도에 따라 상기 액추에이터(210)와, 액추에이터(220)의 제 1 로드(211),(221)와 제 2 로드(212),(222)의 이동을 조절하여 이상적인 차체(300)의 횡 변위를 지지할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제어부(240)는 액추에이터(210)와, 액추에이터(220)의 변위센서(230)와 차량센서(370)로부터 수신된 제 1 대차(310)와, 제 2 대차(320)와, 제 3 대차(330) 및 제 4 대차(340)의 횡 변위 정도에 따라 상기 액추에이터(210)와, 액추에이터(220)의 실린더(214),(224)의 좌측챔버(214a),(224a)와 우측챔버(214b),(224b)로의 유체 출입량을 제어하도록 제어기(242)와 유량제어블록(241)으로 구성된다.
이에 따라, 자기부상열차 차체(300)의 곡선 궤도 진입 및 직선 궤도로 복귀시 액추에이터(210)와 액추에이터(220)의 움직임을 제어부(240)의 동력으로 제어함으로 이상적인 차체(300)의 휭 변위를 제어할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
200 : 조향장치 210 : 액추에이터
211 : 제 1 로드 212 : 제 2 로드
213 : 피스톤 213a : 마그네틱링
214 : 실린더 214a : 좌측챔버
214b : 우측챔버 220 : 액추에이터
221 : 제 1 로드 222 : 제 2 로드
223 : 피스톤 224 : 실린더
230 : 변위센서 231 : 홈
232 : 저항체 233 : 마그네틱 슬라이더
234 : 리드선 240 : 제어부
241 : 유량제어블록 242 : 제어기
300 : 차체 310 : 제 1 대차
320 : 제 2 대차 330 : 제 3 대차
340 : 제 4 대차 350 : 연결체
360 : 이동체 370 : 차량센서

Claims (6)

  1. 자기부상열차의 궤도의 좌우 레일에 대응하는 제 1 대차와, 제 2 대차와, 제 3 대차 및 제 4 대차로 이루어지는 차체와, 상기 각 대차의 단부를 통해 형성되어 차체의 곡선 궤도 주행시 좌, 우 횡 변위를 지지하는 조향장치로서,
    상기 차체의 전방에 위치하는 제 1 대차와 후방에 위치하는 제 4 대차의 일단 양측을 지지하는 제 1 로드와 제 2 로드를 갖고, 차체의 중앙에 위치하는 제 2 대차와 제 3 대차의 일단 양측을 지지하는 제 1 로드와 제 2 로드를 갖고 곡선 궤도 주행시 곡선 궤도에 따라 부상 전자석의 배열이 곡선 궤도의 벗어남을 최소화하도록 각 대차의 횡 방향을 지지하며 능동적으로 신축동작하는 복수의 액추에이터; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 조향장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액추에이터는 대차의 횡 방향 움직임에 따른 변위량을 감지하여 동작할 수 있도록 변위센서가 형성되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 조향장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 액추에이터는 대차의 횡 방향 움직임에 따라 개별적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 조향장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 차체의 일 측에는 상기 액추에이터의 제어를 위한 제어부가 부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 조향장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제어부는 액추에이터의 변위센서와 차량센서로부터 수신된 제 1 대차와, 제 2 대차와, 제 3 대차 및 제 4 대차의 횡 변위와 각 대차의 횡 변위 궤적 방향에 따라 유체 출입방향을 제어하도록 제어기와 유량제어블록으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 조향장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 액추에이터는 댐퍼로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 자기부상열차용 조향장치.
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