KR20120105425A - 다중 작동 액추에이터 - Google Patents

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KR20120105425A
KR20120105425A KR20127009642A KR20127009642A KR20120105425A KR 20120105425 A KR20120105425 A KR 20120105425A KR 20127009642 A KR20127009642 A KR 20127009642A KR 20127009642 A KR20127009642 A KR 20127009642A KR 20120105425 A KR20120105425 A KR 20120105425A
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KR
South Korea
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actuator
unit
control
vehicle
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KR20127009642A
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리하르트 슈나이더
에두아르트 메스냑
안톤 가일
토마스 클루스
Original Assignee
립헬-에어로스페이스 린덴베르크 게엠베하
봄바디어 트랜스포테이션 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 제1 유체 액추에이터 유닛(106.3)과 제1 제어 유닛(106.9)을 구비한 제어 장치(106.2, 112)를 포함하며, 제1 액추에이터 유닛(106.3)이 제1 제어 유닛(106.9)에 연결되어 제1 제어 유닛(106.2)에 의해 제어되는 유체 동력원(106.1)으로부터 동력을 공급 받을 수 있도록 된, 특히 철도 차량용의, 액추에이터에 관한 것이다. 또한, 제1 유체 액추에이터 유닛(106.4)이 마련되고 제어 장치(106.2)는 제2 제어 유닛(106.10)을 포함하며, 제2 액추에이터 유닛(106.4)은 제2 제어 유닛(106.10)에 연결되어 제2 제어 유닛에 의해 제어되는 유체 동력원(106.1)으로부터 동력을 공급 받을 수 있다. 본 발명은 또한 본 발명에 따른 액추에이터(106.1, 107)를 구비한 차량(101), 특히 철도 차량에 관한 것이다.

Description

다중 작동 액추에이터{ACTUATOR HAVING MULTIPLE EFFECTS}
본 발명은, 제1 유체 액추에이터 유닛과 제1 제어 유닛을 구비한 제어 장치를 포함하며, 제1 액추에이터 유닛이 제1 제어 유닛에 연결되어 제1 제어 유닛에 의해 제어되는 유체 동력원으로부터 동력을 공급 받을 수 있도록 된, 특히 철도 차량용의, 액추에이터에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 액추에이터를 구비한 차량에 관한 것이다.
철도 차량 뿐만 아니라 다른 차량에서는, 객차 차체는 일반적으로 하나 또는 다수의 스프링 단(spring stage)에 의해 휠 유닛(예를 들어, 개별 휠들, 휠 쌍들 또는 휠셋들) 상에 스프링 장착된다. 특히 차량 안전성, 승객 안락감 및 수송 능력 및 차량의 내구 수명에 대한 끊임없이 증가하는 요구로 인해, 차량 동역학의 관점에서, 수동형 시스템으로는 더 이상 만족스럽게 해결될 수 없는 많은 문제점들이 발생된다.
곡선 궤도를 지나갈 때 발생되고 차량의 움직임에 대해 횡으로 그리고 그에 따라 차량의 종축에 대해 횡으로 작용하는 원심 가속도에 의해서, 객차 차체의 무게 중심이 비교적 높음으로 인해, 객차 차체는 휠 유닛들에 대해 곡선 궤도의 바깥쪽으로 틸팅되고 이에 따라 차량의 종축에 평행한 롤축을 중심으로 한 롤링 운동을 행하는 경향이 나타나게 된다.
특정한 역치(threshold) 이상에서, 그러한 롤링 운동은 주행 안락감을 감소시킬 수 있다. 또한, 그러한 롤링 운동이 허용된 공차 치수를 위반할 위험이 있고, 또한 안정성 및 그에 따른 주행 안전성에 대해서는 허용되어서는 안 될 일방향 휠 탈부하의 위험이 있다. 이를 방지하기 위하여, 현대의 철도 차량에서는 이른바 롤 스태빌라이저와 능동형 틸팅 시스템의 형태로 된 롤 지지 장치가 일반적으로 사용되어서, 과도한 롤링 또는 틸팅 운동에 대응하여 롤링 각도 또는 틸팅 각도와 차량의 롤축을 각각의 주행 상태에 대해 가능한 한 최적의 값으로 설정하도록 되어 있다. 이러한 접근법은 예를 들어 유럽 특허 공개 EP 1 190 925 A1호에 공지되어 있다(상기 공보의 전체 개시 내용을 원용하여 본 명세서에 통합함).
또 다른 차량 동역학 문제는 휠 유닛의 조향 각도가 직선 궤도 또는 곡선 궤도 둘 다에 미치는 적극적인 영향과 관련되어 있다. 여기서도 또한 주행 안전성(불안정한 주행 상태의 방지), 승객 안락감(차량에서의 불편한 진동의 감소) 및 특히 휠과 철도의 마모와 관련하여 차량의 하나 또는 다수의 휠 유닛의 조향 각도를 각각의 주행 상태에 대해 가능한 한 최적의 값으로 능동적으로 설정하는 능동형 시스템이 주로 사용된다. 이러한 접근법은 예를 들어 국제특허공개 WO03/010039A1호와 국제특허공개 WO2007/137906A1호에 공지되어 있다(상기 공보들의 전체 개시 내용을 원용하여 본 명세서에 통합함).
여기서의 문제점은 각각의 능동형 시스템의 여러 가지 요구를 충족시키기 위해서는, 원칙적으로, 다수의 액추에이터가 사용되어야만 한다는 것이다. 이는 설치 공간의 측면에서 단점이 되는데, 그 이유는 현대의 철도 차량의 영역에서는 원칙적으로 이용할 수 있는 설치 공간이 매우 적기 때문이다.
따라서, 본 발명에 대한 문제점은, 위에서 설명한 단점들이 없거나 적어도 훨씬 적으며, 특히 소형(compact)이고 공간을 절약할 수 있는 구성으로 간단하고 신뢰성 있게 주행 장치 영역에서의 다중 조정 운동을 수행할 수 있게 하는 서두에서 언급한 종류의 액추에이터 또는 차량을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 청구항 제1항의 특징부에 개시된 특징에 의해서 제1항의 전제부에 따른 액추에이터에 근거하여 달성된다.
본 발명은, 별도로 제어되지만 공유 동력원으로부터 작동 유체를 공급받는 다수의 액추에이터 유닛을 액추에이터에 통합시키면, 다수의 서로 별개인 조정 운동들을 동시에 실행할 수 있는 소형 구성의 액추에이터를 간단하고 신뢰성 있게 달성할 수 있다는 기술적 교시에 근거를 두고 있다. 별도로 제어되는 조정 운동들(용도가 각기 다를 수 있음)을 제공하는 다수의 액추에이터 유닛과 공유 동력원으로 매우 소형 구성의 액추에이터를 달성할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이와 같은 소형 구성에 의해서 예상되는 설치 공간(building room budget)에 크게 영향을 주지 않으면서 액추에이터를 현대의 철도 차량의 주행 장치에 유리한 방식으로 통합시킬 수 있게 된다.
따라서, 제1 태양에 따르면, 본 발명은, 제1 유체 액추에이터 유닛과 제1 제어 유닛을 구비하는 제어 장치를 포함하며 제1 액추에이터 유닛이 제1 제어 유닛에 연결되고 제1 제어 유닛의 제어 하에서 유체 동력원으로부터 동력을 공급받을 수 있도록 된, 특히 철도 차량용의, 액추에이터에 관한 것이다. 제2 유체 액추에이터가 또한 마련되고 제어 장치는 제2 제어 유닛을 포함하며, 제2 액추에이터 유닛은 제2 제어 유닛에 연결되고 제2 제어 유닛의 제어 하에서 유체 동력원으로부터 동력을 공급받을 수 있다.
액추에이터는 기본적으로 다수의 개별 부품들로 구성되지만, 이들 부품들은 바람직하게는 작동 유체 경로를 최단으로 하게 하기 위하여 서로에 대해 공간적으로 가깝게 배치된다. 이는 시스템(짧고, 기계적으로 강성인 경로)의 (유체) 강성 및 그에 따른 달성 가능한 제어 대역폭 및 시스템의 성능(시스템 내의 작동 유체의 부피가 작음으로 인해 손실이 적음)에 대해 유리하다.
바람직하게는 액추에이터는 특히 공유 하우징을 구비한 구조성 유닛의 형태를 취하는데, 이는 이렇게 해서 특히 소형이고 유리한 구성을 달성할 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 제1 제어 유닛과 제2 제어 유닛은 특히 공유 하우징을 구비한 구조성 부유닛의 형태를 취한다. 여기서도 역시, 두 개의 제어 유닛이 공유 하우징을 구비하면 특히 설치 공간의 관점에서 유리하다.
부가적으로 또는 선택적으로, 제1 제어 유닛과 제2 제어 유닛은 액추에이터의 공통 구조성 부유닛의 형태를 취할 수 있다. 여기서도 또한, 제1 제어 유닛과 제2 제어 유닛은 공유 하우징을 구비할 수 있다. 바람직하게는 제1 제어 유닛과 제2 제어 유닛은 특히 소형인 장치를 얻기 위하여 서로 바로 인접하게 배치된다.
마지막으로, 부가적으로 또는 선택적으로, 동력원은 액추에이터의 구조성 부유닛으로 형성될 수 있다. 동력원은 단순히, 적당한 펌프에 의해 작동 유체를 공급받는 (충분한 크기의) 공유 버퍼 저장기로 구성될 수 있다. 그러나, 유사하게, 동력원은 단순히, 각각의 용도에 맞게 충분히 높은 체적 유동을 제공하는 충분한 구동력(dynamics)을 갖는 펌프일 수 있다.
바람직하게는, 동력원은 모터, 모터에 의해 구동되는 작동 유체용의 펌프 및 펌프에 의해 작동 유체를 공급받는 버퍼 저장기를 포함하며, 이들은 공유 하우징에 배치된다. 이렇게 해서, 버퍼 저장기의 (적절히 크도록 선택된) 체적 때문에 비교적 간단한 부품들을 이용하여 액추에이터 유닛에 높은 구동력을 공급할 수 있는 특히 소형인 장치를 얻을 수 있다.
제어 유닛들은 각각 작동 유체를 각각의 액추에이터 유닛에 제어 가능하게 공급하기 위하여 임의의 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 작동 유체를 각각의 액추에이터 유닛에 공급하는 추가의 별도로 제어 가능한 펌프들이 마련될 수 있다.
그러나, 바람직하게는, 간단한 밸브 유닛들이 마련될 수 있는데, 이 밸브 유닛들은 단지 동력원에 의해 충분한 압력이 이미 가해지고 있는 작동 유체의 체적 유량 및/또는 압력 수준을 제어한다. 이러한 밸브 유닛들은 비교적 간단한 구성으로, 구동력의 관점에서 유리한, 넓은 제어 대역폭을 가능하게 하는 장점이 있다.
따라서, 본 발명에 다른 액추에이터의 바람직한 변형례에서는, 제1 제어 유닛은 제어 장치의 제어 모듈의 제어 하에서 동력원을 제1 액추에이터 유닛과 유체 연결시키는 적어도 하나의 제1 밸브 유닛을 포함한다. 기본적으로는 하나의 밸브 유닛으로 충분할 것이지만, 바람직하게는 간단하게 중복성을 생성시키고 이에 따라 신뢰성을 증가시키기 위하여 다수의 밸브 유닛이 마련된다. 여기서, 각각의 경우, 제어 유닛의 두 개의 밸브 유닛들 중 단 하나만이 작동된다. 그러나, 다른 변형례에서는 두 개의 밸브 유닛들의 병행 작동도 고려할 수 있음은 자명하다. 따라서, 바람직하게는, 제1 제어 유닛은 제어 모듈에 의해 별도로 제어될 수 있고 그리고/또는 병행하여 작동될 수 있는 두 개의 제1 밸브 유닛을 포함한다.
부가적으로 또는 선택적으로, 제2 제어 유닛은 제어 장치의 제어 모듈의 제어 하에서 동력원을 제2 액추에이터 유닛과 유체 연결시키는 적어도 하나의 제2 밸브 유닛을 포함한다. 여기서도 역시, 제2 제어 유닛은 제어 모듈에 의해 별도로 제어될 수 있고 그리고/또는 병행하여 작동될 수 있는 두 개의 제2 밸브 유닛들을 포함할 수 있다.
두 개의 액추에이터 유닛은 기본적으로 임의의 적절한 방식으로 제어될 수 있다. 특히, 이들은 둘 다 동일한 주파수 범위에서 제어될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 액추에이터의 바람직한 변형례들에서는, 제어 장치는 제1 액추에이터 유닛의 제1 주파수 범위에서의 작동을 위해 제1 제어 유닛을 그리고 제2 액추에이터 유닛의 제2 주파수 범위에서의 작동을 위해 제2 제어 유닛을 제어하도록 구성되며, 제2 주파수 범위는 특히, 적어도 부분적으로, 특히 완전히 제1 주파수 범위보다 위이다. 특히, 제1 주파수 범위는 특히 0 내지 2Hz, 바람직하게는 0.5 내지 1.0Hz일 수 있고, 제2 주파수 범위는, 부가적으로 또는 선택적으로, 특히 0.5 내지 15Hz, 바람직하게는 1.0 내지 6.0Hz일 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명에 따른 단일의 액추에이터를 사용하여, 각기 다른 주파수 및/또는 각기 다른 진폭의 조정 운동들이 서로 겹쳐져서, 작동되는 부품(예를 들어, 차량)에 인가될 수 있는 복잡한 제어 시스템을 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 액추에이터의 다른 유리한 변형례에서는, 제1 제어 유닛은 두 개의 제1 밸브 유닛을 포함하며, 제1 밸브 유닛들 중 적어도 하나는 제2 주파수 범위에서의 제어를 위해 구성된다. 이렇게 해서, 제2 액추에이터가 고장날 때, 그 기능이 제1 밸브 유닛들 중 하나를 상응하게 제어하는 것에 의해 (적어도 감소된 정도로) 수행되게 할 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 유사한 방식으로, 제2 제어 유닛은 두 개의 제2 밸브 유닛들을 포함하며, 제2 밸브 유닛들 중 적어도 하나는 제1 주파수 범위에서의 제어를 위해 구성된다.
두 개의 액추에이터 유닛은 기본적으로 임의의 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 특히, 이들은 임의의 작동 운동 또는 작동 방향을 가질 수 있다. 바람직하게는, 액추에이터 유닛들 중 적어도 하나는 회전 작동하는 액추에이터 유닛이고 그리고/또는 액추에이터 유닛들 중 적어도 하나는 병진 작동하는 액추에이터 유닛이다. 여기서, 제1 액추에이터 유닛과 제2 액추에이터 유닛은 작동 방향이 서로 다를 수 있는데, 이는 이렇게 해서 특히 간단한 방식으로 복잡한 조정 작업이 수행될 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 액추에이터의 또 다른 바람직한 구성에서는, 적어도 하나의 추가의 제3 액추에이터 유닛이 마련되며, 이 제3 액추에이터 유닛은 제어 장치의 제3 제어 유닛과 연결되고 제3 제어 유닛의 제어 하에서 동력원으로부터 동력을 공급받을 수 있다. 이렇게 해서, 간단한 방식으로, 앞에서와 마찬가지로 매우 소형인 구성으로 또 다른 별도의 조정 운동을 수행할 수 있다. 바람직하게는, 특히 복잡한 조정 작업을 수행할 수 있게 하기 위하여 적어도 두 개의 제3 액추에이터 유닛이 마련된다.
액추에이터의 개별 부품들의 유체 연결을 위해, 기본적으로는, 파이프 연결부 및/또는 호스 연결부와 같은 임의의 적당한 부품이 사용될 수 있다. 그러나 그러한 부품의 탄성을 통한 유체 시스템의 강성 저하를 방지하기 위하여 액추에이터는 실질적으로 내부 유체 파이프 및/또는 호스 연결부가 없다.
바람직하게는, 작동 유체를 운반하기 위한 채널들이 형성된 블록형 구성이 사용되고, 이에 따라 고강성의 유체 시스템이 보장된다. 바람직하게는 이들 블록들은 그 연결 영역에서도 또한 강성 측면에서 긍정적인 구성을 달성하기 위하여 서로 직접 연결된다.
따라서, 바람직하게는, 제1 제어 유닛은, 유체 연결부를 생성하기 위하여 제1 액추에이터 유닛 및/또는 동력원에 플랜지 장착되는 밸브 블록으로서 구성된다. 대안적으로 또는 선택적으로, 제2 제어 유닛은, 유체 연결부를 생성하기 위하여 제2 액추에이터 유닛 및/또는 동력원에 플랜지 장착되는 밸브 블록으로서 구성된다. 이렇게 해서 유리하게 짧은 경로와 고강성을 갖는 특히 소형인 구성의 유체 시스템을 얻을 수 있다.
작동 유체용으로는, 기본적으로 임의의 적당한 유체(따라서, 기체 또는 액체)를 사용할 수 있다. 유체 시스템의 강성과 관련해서 바람직하게는 액상 매체가 사용된다. 여기서는 바람직하게는 수압 오일이다.
또한, 본 발명은 주행 장치, 주행 장치에 의해 지지되는 객차 차체 및 본 발명에 따른 제1 액추에이터를 구비하는 차량, 특히 철도 차량에 관한 것이다. 이 차량의 경우, 위에서 설명한 장점들과 변형례들을 동일한 정도로 달성할 수 있으며, 이에 따라 여기서는 간단하게 위의 설명을 참조한다.
기본적으로, 제1 액추에이터를 사용하면 충분하다. 그러나, 제1 액추에이터에 더하여, 본 발명에 따른 적어도 하나의 제2 액추에이터가 마련될 수 있다. 이렇게 해서, 특히 복잡한 제어 작업이 차량에서 수행될 수 있다.
액추에이터는 기본적으로 차량의 임의의 적절한 지점에 마련될 수 있고, 그곳에서 임의의 조정 작업을 수행할 수 있다. 그러나, 특히 유리하게는, 본 발명에 따른 액추에이터들은 (특히 달성 가능한 넓은 제어 대역폭 때문에) 차량에서의 차량 동력학 관점에서 관련된 조정 작업을 위해 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 액추에이터들은 바람직하게는 주행 장치에 또는 주행 장치와 객차 차체 사이의 경계면 영역에 배치될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 제1 액추에이터 및/또는 제2 액추에이터는 주행 장치의 영역에서 그리고/또는 주행 장치와 객차 차체 사이의 영역에서 작동한다.
액추에이터는 임의의 조정 작업을 위해 차량의 임의의 적절한 지점에서 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 높이 균등화 영역에서, 수압 제동의 영역에서 또는 능동형 감쇄기의 영역에서 사용될 수 있다. 그러나, 특히 유리하게는, 객차 차체의 차량의 종축과 평행한 롤링 축에 대한 객차 차체의 틸팅과 관련하여 사용될 수 있다. 따라서, 객차 차체는 바람직하게는 차량의 종축에 대해 틸트될 수 있고, 제1 액추에이터의 적어도 한 액추에이터 유닛은 객차 차체의 종축에 대한 틸팅 각도를, 특히 제1 주파수 범위에서, 조정하도록 구성된다. 바람직하게는, 제1 액추에이터의 그리고/또는 제2 액추에이터의 적어도 하나의 추가 액추에이터는 객차 차체의 틸팅 각도를 제2 주파수 범위에서 설정하도록 구성되며, 제2 주파수 범위는 특히, 적어도 부분적으로, 특히 완전히 제1 주파수 범위보다 위이다. 이렇게 해서, 서두에서 이미 예시한 바와 같은 차량에서의 승객의 주행 안락감에 대해 특히 유리한 영향을 미칠 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 액추에이터는 주행 장치의 휠 유닛들의 조향 방향 설정과 관련하여 특히 유리하게 사용될 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 주행 장치는 차량의 수직축에 대해 조향 가능한 적어도 하나의 휠 유닛을 포함하고, 제1 액추에이터의 적어도 한 액추에이터 유닛은 휠 유닛의 수직축에 대한 조향 각도를 특히 제3 주파수 범위에서 설정하도록 구성된다. 또한, 바람직하게는 제1 액추에이터 및/또는 제2 액추에이터의 적어도 하나의 추가 액추에이터 유닛은 휠 유닛의 조향 각도를 제4 주파수 범위에서 설정하도록 구성되며, 제4 주파수 범위는 특히, 적어도 부분적으로, 특히 완전히 제3 주파수 범위보다 위이다. 이렇게 해서 서두에서 이미 예시한 바와 같은 차량의 주행 거동에 대해 특히 유리한 영향을 미칠 수 있게 된다.
두 개의 액추에이터들은 기본적으로 서로 완전히 독립적인 부품들로서 구성될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 제1 액추에이터와 제2 액추에이터는 한 액추에이터의 동력원이 고장나면 다른 액추에이터의 동력원이 액추에이터들 둘 다에 동력을 공급할 수 있도록 서로 유체 연결되는 것을 고려할 수 있다. 이에 의해서 간단하게 시스템 전체의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.
신뢰성을 더 증가시키기 위하여, 부가적으로 또는 선택적으로, 제1 액추에이터의 적어도 한 액추에이터 유닛과 제2 액추에이터의 적어도 한 액추에이터 유닛은 특히 서로 다른 주파수 범위에서의 조정 운동을 가지고서 차량의 동일한 부품에 작용하고, 상위 제어기는 두 액추에이터 유닛 중 하나가 고장나면 나머지 액추에이터 유닛을 고장난 액추에이터 유닛의 기능을 부분적으로 대신하게 제어하도록 구성된다.
이를 위해, 부가적으로 또는 선택적으로, 제1 액추에이터의 제1 액추에이터 유닛과 제2 액추에이터 유닛은 특히 서로 다른 주파수 범위에서의 조정 운동을 가지고서 차량의 동일한 부품에 작용하고 고차 제어기는 두 액추에이터 유닛 중 하나가 고장나면 나머지 액추에이터 유닛을 고장난 액추에이터 유닛의 기능을 부분적으로 대신하게 제어하도록 구성된다.
기본적으로, 다른 액추에이터의 제어는 차량의 상위 제어기로부터 상응하는 명령들을 수신하여 이 명령들을 독립적으로 실행하는 별도의 독립 제어기(autonomous controller)에 의해 이루어질 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 제1 액추에이터와 제2 액추에이터의 제어는 제1 및 제2 액추에이터의 제어 장치들의 부품들을 통합시킨 상위 제어기에 의해 이루어진다.
본 발명에 따른 차량의 또 다른 바람직한 변형례에서는, 적어도 하나의 추가 액추에이터 유닛이 마련되고, 상기 추가 액추에이터 유닛은 제1 액추에이터의 제어 유닛의 제어 하에서 제1 액추에이터 유닛의 동력원으로부터 작동 유체를 공급받을 수 있다. 이 추가 액추에이터는 제1 액추에이터 유닛과 제2 액추에이터 유닛에 물리적으로 가깝게 배치되어야 할 필요는 없다. 오히려, 여기서는 추가 액추에이터는 멀리 배치될 수 있다. 이렇게 해서, 차량에서의 (임의의 종류의) 다중 조정 작업을 단지 하나의 동력원으로 유리한 방식으로 수행할 수 있게 된다. 바람직하게는, 추가 액추에이터는 차량의 높이 균등화를 위한 그리고/또는 차량의 브레이크를 위한 그리고/또는 차량의 능동형 감쇄기를 위한 조정 운동을 발생시키도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구성들은 종속 청구항들 또는 첨부 도면을 참조한 이하의 바람직한 예시적인 실시예들의 설명으로부터 알 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 액추에이터의 바람직한 실시예를 구비한 본 발명에 따른 차량의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 차량의 일부분(도 1의 II-II선을 따라 횡단면)을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 본 발명에 따른 액추에이터들 중 하나를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 본 발명에 따른 액추에이터들 중 하나를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 철도 차량(101)의 형태인 본 발명에 따른 차량의 바람직한 실시예를 설명한다.
아래의 설명을 쉽게 이해할 수 있게 하기 위해, 도면들에서는 차량 좌표계 x, y, z(주행 장치(104)의 휠들이 있는 평면에 의해 설정됨)가 표시되며, 여기서 x좌표는 철도 차량(101)의 종방향을 나타내고, y좌표는 철도 차량(101)의 횡방향을 나타내고 그리고 z좌표는 철도 차량(101)의 높이를 나타낸다.
차량(101)은 객차 차체(102)를 포함하며, 객차 차체는 대차(103) 형태의 주행 장치에 의해 각각 그 양 단부 영역에서 지지된다. 그러나, 본 발명은 객차 차체가 단지 단일의 주행 기어에 의해 지지되는 다른 구성과도 연계되어서 사용될 수 있음은 자명하다.
대차(103)는 휠셋(103.1, 103.2)들의 형태로 된 두 개의 휠 유닛을 포함하며, 그 위에 대차 프레임(103.4)이 각각 일차 서스펜션(103.3)을 거쳐서 지지된다. 객차 차체(102)는 또한 이차 서스펜션(103.5)에 의해 대차 프레임(103.4) 위에 지지된다. 일차 서스펜션(103.3)과 이차 서스펜션(103.5)은 도 1에 나선 스프링들로 단순화시켜서 도시하였다. 그러나, 일차 서스펜션(103.3) 또는 이차 서스펜션(103.5)이 임의의 적절한 서스펜션 장치를 포함할 수 있음은 자명하다. 이차 서스펜션(103.2)의 경우, 특히 충분히 공지된 공기 서스펜션 또는 이와 유사한 것이 바람직하다.
도 2는 차량(101)의 세부 사항으로서 롤 보상 장치(104)를 도시한 사시도이며, 이 롤 보상 장치는 각각의 대차(103) 영역에서 아래에서 상세하게 설명하는 방식으로 대차 프레임(103.4)과 객차 차체 트래버스(102.1) 사이의 이차 서스펜션(103.5)과 운동학적으로 평행하게 작동한다.
특히 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 롤 보상 장치(104)는 일 단부에서 대차 프레임(103.4)에 연결되고 타 단부에서 객차 차체(102)에 연결되는 충분히 공지되어 있는 롤링 지지부(105)를 포함한다. 도 4는 롤링 지지부(105)를 도시한 사시도이다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 롤링 지지부(105)는 제1 레버(105.1) 형태의 토션 암과 제2 레버(105.2) 형태의 제2 토션 암을 포함한다. 두 개의 레버(105.1, 105.2)는 차량(101)의 종방향 평면(xz평면) 양측에 지지부(105)의 토션 샤프트(105.3)의 단부들 위에 회전되지 않게 고정된 상태로 착좌되어 있다. 토션 샤프트(105.3)는 차량(101)의 횡방향(y방향)으로 연장되고, 대차 프레임(103.2)에 일부분이 견고하게 연결된 지지 블록(105.4)들에 회전 가능하게 장착된다. 제1 레버(105.1)의 자유 단부에는 제1 연결봉(105.5)이 힌지 결합되고, 제2 레버(105.2)의 자유 단부에는 제2 연결봉(105.6)이 힌지 결합된다. 두 개의 연결봉(105.6, 105.6)을 거쳐 롤링 지지부(105)가 객차 차체(102)에 관절식으로 연결된다.
도 2는 차량(101)이 곡선이 없는 직선 궤도(106) 위를 이동함으로 인한 중립 자세에 있는 상태를 도시한다. 본 실시예에서는, 이 중립 자세에서, 두 개의 연결봉(105.5, 105.6)이 도 2의 단면(sectional plane)(yz평면)에서 차량(101)의 수직축(z축)에 대해 경사진 채로 연장되고, 이에 따라 (객차 차체(102)에 힌지 결합된) 연결봉들의 상단부들은 차량의 중심을 향해 변위되고 연결봉들의 종축들은 차량의 종방향 평면(xz평면)에 있는 한 지점(MP)에서 교차한다. 연결봉(105.5, 105.6)들에 의해, (중립 자세에서) 차량 종축(101.1)과 평행하게 연장되는 롤축이, 충분히 공지된 방식으로, 정해지고, 이 롤축은 지점(MP)을 통과한다. 다시 말해, 연결봉(105.5, 105.6)들의 종축들의 교차 지점(MP)은 객차 차체(102)의 이 롤축을 중심으로 하는 롤링 운동의 순간 회전 중심을 형성한다.
롤링 지지부(105)에 의해, 충분히 공지된 방식으로, 이차 서스펜션(103.2)의 차량 양측에서의 동기 편향을 가능하게 하면서도 롤축 또는 순간 회전 중심(MP)을 중심으로 한 순 롤링 운동(pure rolling motion)을 방지할 수 있게 된다. 또한, 특히 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 연결봉(105.5, 105.6)들이 롤링 지지부(105)를 통해 경사지게 배치되어 있기 때문에, 롤축 또는 순간 회전 중심(MP)을 중심으로 한 롤 운동과 차량의 횡축(y축) 방향으로의 횡방향 운동이 복합된 운동학적 구성이 규정된다. 여기서, 연결봉(105.5, 105.6)들에 의해 규정된 운동학적 구성 때문에, 교차점은 객차 차체(102)가 중립 자세로부터 편향될 때 원칙적으로 옆으로 이동하고 이에 따라 롤축도 마찬가지로 옆으로 이동한다는 것은 자명하다.
객차 차체(102)의 롤축 또는 순간 회전 중심(MP)에 대한 롤 각도를 능동적으로 조정할 수 있게 하기 위하여, 본 실시예에서는, 차량(101)은 다중 작동이 가능한 제1 액추에이터(106)와, 이를 위해 필요한 조정 운동을 할 수 있는, 다중 작동이 가능한 본 발명에 따른 제2 액추에이터(107)를 포함한다. 이를 위해 두 개의 액추에이터(106, 107)는 각각 대차 프레임(103.4)의 대차(103)의 대향 측부들에 고정된다.
객차 차체(102)의 롤 각도를 설정하기 위하여, 제1 액추에이터(106)는 기본적으로 차량 횡방향(y축)으로 연장되는 제1 연결봉(108)을 거쳐서 객차 차체 트래버스(102.1)로부터의 돌출부와 연결되고, 제2 액추에이터(107)는 마찬가지로 기본적으로 차량 횡방향(y축)으로 연장되는 제2 연결봉(109)을 거쳐서 객차 차체 트래버스(102.1)로부터의 돌출부와 연결된다. (기본적으로 차량 횡방향으로 작용하는) 조정 운동이, 연결봉(108, 109)들을 거쳐서, 액추에이터(106, 107)로부터 객차 차체 트래버스(102.1)로 그리고 이에 따라 객차 차체(102)로 전달되며, 이는 이렇게 해서 객차 차체(102)에 대한 소망하는 롤 운동을 달성하기 위한 것이다.
제1 액추에이터(106)의 목적은 제1 롤 각도 편향을 제1 조정 운동을 거쳐서 대략 0.5 내지 1.0Hz의 제1 주파수 범위에서 객차 차체(102)에 인가하는 것이다. 따라서, 이 경우는 여기서 예를 들어 현재 소정 속도로 주행하고 있는 곡선 궤도의 곡률에 부합하는 준정적 롤 각도 편향에 해당하며, 이는 틸트 제어를 통해 (이 곡선 궤도의 경우 이 속도에서) 승객에 가해지는 가로방향 가속도를 감소시키기 위한 것이다.
제2 액추에이터(107)의 목적은 (가능한 한 제1 주파수 범위보다 높은) 대략 1.0 내지 6.0Hz의 제2 주파수 범위의 제2 롤 각도 편향을 제2 조정 운동을 거쳐서 객차 차체(102)에 인가하는 것이다. 따라서, 이렇게 해서, 이 경우는 여기서 예를 들어 현재 객차 차체에 도입되고 있는 (대부분 고주파인) 외란에 부합하는 동적 롤 각도 편향에 해당하며, 이는 안락감 제어를 통해 승객에 가해지는 가로방향 가속도를 감소시키기 위한 것이다.
기본적으로, (적어도 제2 주파수 범위에서 일어나는) 롤 각도의 능동 조정은 곡선 궤도 상의 곡선을 주행할 때 일어나고, 이에 따라 두 개의 액추에이터(106, 107)는 이러한 주행 상태에서만 능동적이다. 그러나, 유리하게는 적어도 제2 액추에이터(107)는 직선을 이동할 때에도 능동적이고, 이에 따라 이러한 주행 상태에서도 유리한 방식으로 진동 안락감이 보장된다.
두 개의 액추에이터(106, 107)는 또한 각 휠셋(103.1, 103.2)의 수직 방향(z축)과 평행하게 연장되는 회전축에 대한 휠셋(103.1, 103.2)들의 조향 각도를 조정하는 역할을 한다. 이와 같은 조향 각도의 능동 조정은 공지된 방식으로 불안정한 주행 상태를 방지하고 이에 따라 신뢰성을 증가시키며, 차량의 성가신 진동을 방지하고 이에 따라 승객의 안락감을 증가시키며, 휠과 철도의 마모를 가능한 한 최적화시키는 역할을 한다.
휠셋(103.1, 103.2)들의 조향 각도를 조정하기 위하여, 제1 액추에이터(106)는 (기본적으로 차량의 종방향과 평행하게 연장되는) 제3 연결봉(110)을 거쳐서 주행 장치의 이 측부 상에 인접하게 위치된 제1 휠셋(103.1)의 휠 베어링 하우징과 연결되고, 제2 액추에이터(107)는 (기본적으로 차량의 종방향과 평행하게 연장되는) 제4 연결봉(111)을 거쳐서 주행 장치의 이 측부 상에 인접하게 위치된 제2 휠셋(103.2)의 휠 베어링 하우징과 연결된다. 이렇게 해서 각 휠셋(103.1, 103.2) 상에서의 소망하는 회전 운동을 달성하기 위한 (기본적으로 차량(101)의 종방향으로 작용하는) 액추에이터(106, 107)의 조정 운동이 연결봉(110, 111)에 의해 휠셋(103.1, 103.2)으로 전달된다.
여기서, 제1 액추에이터(106)에 의해 제1 휠셋만이 조정되고 제2 액추에이터(107)에 의해 제2 휠셋(103.2)만이 작동되면, 충분할 수 있으며, 이는 일차 서스펜션(103.3)과 대차 프레임(103.4)을 거쳐서 두 휠셋(103.1, 103.2)이 기계적으로 충분히 의 결합될 수 있게 때문이다. 그러나, 본 발명의 유리한 변형례에서는, 두 휠셋(103.1, 103.2) 간의 결합(도시하지 않음)은 한 휠셋 상의 조정 운동이 다른 휠셋으로도 도입될 수 있게 이루어진다.
제1 액추에이터(106)는 대략 0.5 내지 1Hz의 제3 주파수 범위에서 제1 조향 각도 편향을 제3 조정 운동을 통해 제1 휠셋(103.1)에 인가하는 역할을 한다. 따라서, 이 경우는 여기서 예를 들어 현재 주행하고 있는 곡선 궤도의 곡률에 부합하는 준정적 조향 각도 편향에 해당하며, 이는 마모 제어(wear control)에서, 제1 휠셋(103.1)의 곡선 반경 조정을 달성하기 위한 것이다.
제2 액추에이터(107)는 (제3 주파수 범위보다 높은) 대략 4.0 내지 8.0Hz의 제4 주파수 범위에서 제2 조향 각도 편향을 제4 조정 운동을 통해 제2 휠셋(103.2)에 인가하는 역할을 한다. 따라서, 이 경우는 여기서 예를 들어 현재 객차 차체(103)에 도입되고 있는 (대부분 고주파이고, 원칙적으로 무작위인) 외란에 부합하는 동적 조향 각도 편향에 해당한다. 이렇게 해서, 안락감 제어에서, 이들 외란들에 의해 발생되는 진동이, 예를 들어 서두에서 언급한 국제 특허 공개 WO2007/137906A1호에서 공지된 바와 같이, 감소될 수 있다.
이하 액추에이터(106, 107)들의 구성과 기능을 도 3과 도 4에 도시된 제1 액추에이터를 예를 들어 설명한다.
도 3과 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 액추에이터(106)는 유체 작동 원리에 따라, 즉 수압으로 작동하는 소형의 구조성 유닛으로 구성된다. 이를 위해, 액추에이터(106)는 유체 동력원(1006.1), 제어 장치(106.2), 제1 액추에이터 유닛(106.3) 및 제2 액추에이터 유닛(106.4)을 포함하며, 이들은 함께 조립되어 일체형 유닛을 형성한다. 따라서, 두 개의 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)은 서로 연결되어 구조성 부유닛을 형성하며, 이 구조성 부유닛에 제어 장치(106.2)와 동력원(106.1)이 플랜지-장착된다.
동력원(106.1)은 전기 모터(106.5), 펌프(106.6), 저장통(106.7) 및 버퍼 저장기(106.8)를 포함하며, 이에 따라 버퍼 저장기에는 미리 정해진 양의 수압 오일이 존재하고 그 압력은 미리 정해진 압력 수준에 있다.
제어 장치(106.2)는, 제1 액추에이터 유닛(106.3)에 할당된 제1 밸브 유닛(106.9)과 제2 액추에이터 유닛(106.4)에 할당된 제2 밸브 유닛(106.10)을 포함하는, 밸브 블록 형태의 구조성 부유닛으로 형성된다.
제1 액추에이터 유닛(106.3)은 복동 수압 실린더 형태의 선형 드라이브로서 구성되며, 그 작동 공간은 제1 밸브 유닛(106.9)의 다중 포트 밸브를 거쳐서 버퍼 저장기(106.89)와 선택적으로 연결되는데, 이는 제1 액추에이터의 조정 운동을 달성하기 위한 것이다. 제1 액추에이터 유닛(106.3)의 피스톤 봉(106.11)은 제1 연결봉(108)과 연결되며, 이는 위에서 설명한 제1 조정 운동을 객차 차체(102)에 도입하고 이에 따라 제1 주파수 범위에서 객차 차체(102)의 제1 롤 각도 편향을 발생시키기 위한 것이다.
이를 위해, 제어 모듈(112)은 전자석으로 작동되는 제1 밸브 유닛(106.9)을 대략 0.5 내지 1.0Hz의 제1 주파수 범위에서 제어하고, 이는 제1 액추에이터 유닛(106.3) 및 그에 따른 제1 액추에이터(106)의 제1 주파수 범위에서의 제1 조정 운동을 달성하기 위한 것이다.
본 실시예에서는, 그 부품을 위한 제어 모듈(112)은 상위 차량 제어기(114)로부터 데이터 버스(113)(예컨대, CAN 버스)를 통해 상응하는 제어 명령을 수신한다. 그러나, 본 발명의 다른 변형례에서는 명령 체인이 다르게 구성될 수도 있음은 자명하다. 특히, 순수한 아날로그 신호 경로가 마련될 수도 있다. 유사하게, 상위 차량 제어기(114)에 의한 제어 장치(106.2)의 직접 제어가 이루어질 수도 있다.
본 실시예에서는, 단 하나의 제1 밸브 유닛(106.9)만이 마련된다. 그러나, 본 발명의 다른 변형례에서는, 다수의 제1 밸브 유닛(106.9)(바람직하게는 두 개, 밸브 블록(106.2)에 통합됨)이 마련될 수 있음은 자명하며, 이는 간단하게 중복성(redundancy)을 생성시켜서 시스템의 신뢰성을 증가시키기 위한 것이다. 여기서, 각각의 경우 제1 밸브 유닛(106.9)들 중 단 하나만이 제어 모듈(112)에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 다른 변형례의 경우 제1 밸브 유닛(106.9)들의 병행 작동이 이루어질 수 있음은 자명하다.
제2 액추에이터 유닛(106.4)은 회전형 액추에이터(pivot actuator)의 형태인 회전형 드라이브로 구성되며, 제1 액추에이터(106)의 제3 조정 운동을 달성하기 위하여 제2 밸브 유닛(106.10)의 다중 포트 밸브를 거쳐서 버퍼 저장기(106.8)에 연결될 수 있다. 제2 액추에이터 유닛(106.4)의 회전형 레버(106.12)의 자유 단부는 제3 연결봉(110)과 연결되며, 이는 위에서 설명한 제3 조정 운동을 제1 휠셋(103.1)에 도입시켜서 제1 휠셋(103.1)의 제3 주파수 범위에서의 제1 조향 각도 편향을 발생시키기 위한 것이다.
이를 위해, 제어 모듈(112)은 전자석으로 작동되는 제2 밸브 유닛(106.10)을 대략 0.5 내지 1.0Hz의 제3 주파수 범위에서 제어하고, 이는 제2 액추에이터 유닛(106.4) 및 그에 따른 제1 액추에이터(106)의 제3 주파수 범위에서의 조정 운동을 달성하기 위한 것이다.
또한, 본 실시예에서는, 단 하나의 제2 밸브 유닛(106.10)만이 마련된다. 그러나, 또한, 본 발명의 다른 실시예에서는, 다수의 제2 밸브 유닛(106.10)(바람직하게는 두 개, 바람직하게는 밸브 블록(106.2)에 통합됨)이 마련될 수 있음은 자명하며, 이는 간단하게 중복성(redundancy)을 생성시켜서 시스템의 신뢰성을 증가시키기 위한 것이다. 여기서, 각각의 경우 제2 밸브 유닛(106.10)들 중 단 하나만이 제어 모듈(112)에 의해 제어될 수 있다. 그러나, 다른 변형례에서는 제2 밸브 유닛(106.10)들의 병행 작동이 이루어질 수도 있음은 자명하다.
제1 액추에이터(106) 내에서의 유체 연결은 오로지 제1 액추에이터(106)의 각각의 부품들 또는 하우징부들에 있는 채널들에 의해서만 이루어진다. 그 결과, 제1 액추에이터(106)의 구성에는 실질적으로 파이프 및/또는 호스 연결이 없다(유체 시스템의 강성과 관련하여 위에서 이미 설명한 바와 같은 장점이 있음).
제2 액추에이터(107)의 (이미 설명한 바와 같은) 구성은 제1 액추에이터(106)의 구성과 실질적으로 동일하다. 따라서, 제2 액추에이터는 동력원(107.1), 제어 장치(107.2), 제3 액추에이터 유닛(107.3) 및 제4 액추에이터 유닛(107.4)을 포함하며, 이들은 함께 조립되어 일체형 유닛을 형성한다. 제3 액추에이터 유닛(107.3)의 구성은 제1 액추에이터 유닛(106.3)의 구성과 동일하고, 제4 액추에이터 유닛(107.4)의 구성은 제2 액추에이터 유닛(10643)의 구성과 동일하다.
제어 장치(107.2)(제어 장치(106.2)와 동일한 구성을 가짐)는 제3 액추에이터 유닛(107.3)이 제2 액추에이터(106)의 제2 주파수 범위에서의 위에서 설명한 제2 조정 운동을 수행하도록 제어 모듈(112)에 의해 대략 1.0 내지 6.0Hz의 제2 주파수 범위에서 제어된다.
또한, 제어 장치(107.2)는 제4 액추에이터 유닛(107.4)이 제2 액추에이터(106)의 제4 주파수 범위에서의 위에서 설명한 제4 조정 운동을 수행하도록 제어 모듈(112)에 의해 대략 4.0 내지 8.0Hz의 제4 주파수 범위에서 제어된다.
시스템 전체의 신뢰성을 증가시키기 위하여, 제어 모듈(112)은 두 개의 액추에이터 유닛(106.3, 107.3) 중 하나가 고장날 경우 나머지 유닛이 고장난 액추에이터 유닛(106.3 또는 107.3)의 기능을 적어도 부분적으로 대신하게 나머지 액추에이터 유닛(106.3 또는 107.3)을 제어하도록 구성된다.
본 실시예에서는, 제1 액추에이터(106)와 제2 액추에이터(107)는, 수압 라인(상세히 도시하지는 않음)에 의해서, 액추에이터(106.1, 107.1)들 중 하나의 동력원(106.1 또는 107.1)이 고장날 경우에 수압 라인에 위치되고 제어 모듈(112)에 의해 제어되는 상응하는 밸브를 통해 다른 액추에이터(107.1 또는 106.1)의 동력원이 액추에이터(106, 107) 둘 다에 대한 동력 공급을 대신 할 수 있도록 서로 유체 연결된다. 이렇게 해서, 시스템 전체의 신뢰성이 간단하게 증가될 수 있다.
액추에이터(106, 107)들은 모듈식 구성으로 이루어지, 이에 따라 적은 노력으로 각기 다른 성능과 기능 요건들이 충족될 수 있다. 또한, 작동에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 관련된 부품들을 수리하거나 혹은 교체할 수 있게 하는 액추에이터(106, 107)들의 모든 중요한 고장 모드(essential failure mode)를 때가 되면 검출할 수 있는 광범위한 진단 기능들이 마련된다.
본 발명에 따른 차량(101)의 또 다른 변형례들에서는, 도 4에서 점선 윤곽으로 도시된 바와 같은 적어도 하나의 추가 액추에이터 유닛이 마련된다. 이 추가 액추에이터 유닛(115)에는 동력원(106.1)으로부터 제1 액추에이터(106)의 제어 유닛(115.1)을 통해 수압 유체(hydraulic fluid)가 공급된다. 이 추가 액추에이터는 반드시 제1 및 제2 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)에 물리적으로 근접하게 배치되어야 할 필요는 없다. 오히려, 이 경우는 여기서 멀리 떨어져 배치된 액추에이터 유닛일 수 있다. 이렇게 해서, 유리한 방식으로, 단일의 동력원(106.1)을 가지고서 차량에서의 (임의의 종류의) 다수의 조정 작업을 수행할 수 있다.
추가 액추에이터 유닛(115)은 바람직하게는 차량(101)의 높이 균등화(height levelling)를 위한 그리고/또는 차량(101)의 브레이크를 위한 그리고/또는 차량(101)의 능동형 감쇄기를 위한 그리고/또는 객차 차체(102)의 차량의 횡방향으로의 편향에 (준정적으로 그리고/또는 동적으로) 영향을 미치기 위한 부가 장치를 위한 조정 운동을 발생시키도록 구성된다.
여기서, 위에서 설명한 기능들 모두가 차량(101)의 영역에서 제1 액추에이터의 제1 및/또는 제2 액추에이터 유닛에 의해 그들 자체로 혹은 임의로 조합되어 수행될 수 있음은 것은 자명하다.
본 실시예에서는, 제1 액추에이터(106)의 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)들은 둘 다 낮은 제1 및 제3 주파수 범위에서 작동하고, 제2 액추에이터(107)의 액추에이터 유닛(107.3, 107.4)들은 둘 다 높은 제2 및 제4 주파수 범위에서 작동한다. 그러나, 본 발명의 다른 변형례에서는, 제1 액추에이터(106)의 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)들이 서로 다른 주파수 범위들에서 작동할 수도 있음은 자명하다. 따라서, 예를 들어, 제2 액추에이터 유닛(106.4)이 높은 제4 주파수 범위에서 작동할 수 있다. 그러면 이 경우에는 제4 액추에이터 유닛(107.4)은 낮은 제2 주파수 범위에서 작동한다.
본 발명에 따른 차량의 다른 변형례들에서는, 제1 액추에이터(106)의 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)들은 제1 또는 제2 주파수 범위에서 객차 차체(102)에 작동하고, 예를 들어 둘 다 선형 액추에이터들로서 (또는 둘 다 회전형 액추에이터로서) 구성될 수 있다. 시스템 전체의 신뢰성을 증가시키기 위하여, 제어 모듈(112)은 바람직하게는, 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)들 중 하나가 또는 둘 다 고장날 경우 제어 모듈이 나머지 액추에이터(106.3 또는 106.4)를 고장난 액추에이터(106.3 또는 106.4)의 기능을 대신하게 제어하도록 구성된다.
이 변형례의 경우는, 제2 액추에이터(107)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있으며, 그 액추에이터 유닛(107.3, 107.4)들(예를 들어 둘 다 회전형 드라이브 또는 선형 액추에이터로 구성될 수 있음)은 제3 또는 제4 주파수 범위에서 휠셋(103.1, 103.2)들에 작용한다.
이 시점에서, 본 발명에 따른 액추에이터의 또 다른 변형례들의 경우에, 임의의 종류(선형, 회전형 등)와 작동 방향의 둘 또는 다수의 개별 액추에이터 유닛이 사용될 수 있음을 밝혀 둔다. 유사하게, 모든 장착된 액추에이터 유닛들은 그들 자신의 밸브 유닛들을 통해 서로 독립적으로 제어될 수 있고, 조정 운동의 주파수, 진폭 및 힘 수준(force level)은 소망하는 대로 선택되고 서로 조합될 수 있다.
본 발명에 따른 액추에이터(106, 107)들의 배치, 특히 각각의 작용 방향이 주행 장치의 유형, 응용 분야 및 기능 요건에 따라 선택될 수 있음은 자명하다. 따라서, 예를 들어, 모터/펌프 유닛이 대차 프레임(103.4) 내에 차량 횡방향 또는 차량 종방향으로 일체화될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 철도 차량의 예를 들어서 설명하였다. 그러나, 본 발명이 임의의 다른 차량들과 관련하여 사용될 수도 있음은 자명하다.
마지막으로, 본 발명에 따른 액추에이터가 당연히 차량 구성 이외의 임의의 다른 응용 분야와 관련하여 사용될 수도 있음은 자명하다.

Claims (15)

  1. 특히 철도 차량용의, 액추에이터로서,
    제1 유체 액추에이터(106.3)와 제1 제어 유닛(106.9)을 구비하는 제어 장치(106.2, 112)를 포함하며, 제1 액추에이터 유닛(106.3)이 제1 제어 유닛(106.9)에 연결되고 제1 제어 유닛(106.2)의 제어 하에서 유체 동력원(106.1)으로부터 동력을 공급받을 수 있도록 된 액추에이터에 있어서,
    제2 유체 액추에이터 유닛(106.4)이 마련되고,
    제어 장치(106.2)는 제2 제어 유닛(106.10)을 포함하며,
    제2 액추에이터 유닛(106.4)은 제2 제어 유닛(106.10)에 연결되고 제2 제어 유닛(106.10)의 제어 하에서 유체 동력원(106.1)으로부터 동력을 공급받을 수 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    특히 공유 하우징을 구비한 구조성 유닛으로 구성되며, 특히,
    제1 제어 유닛(106.9)과 제2 제어 유닛(106.10)은 특히 공유 하우징을 구비한 구조성 부유닛의 형태를 취하고, 그리고/또는
    제1 제어 유닛(106.9)과 제2 제어 유닛(106.10)은 특히 공유 하우징을 구비한 구조성 부유닛의 형태를 취하고, 제1 제어 유닛(106.9)과 제2 제어 유닛(106.10)은 서로 바로 인접하게 배치되고, 그리고/또는
    동력원(106.1)은 특히 모터(106.5), 모터(106.5)에 의해 구동되는 작동 유체용의 펌프(106.6) 및 펌프(106.6)에 의해 공유 하우징의 작동 유체를 공급받는 버퍼 저장기(106.8)를 구비한 구조성 부유닛의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 제어 유닛(106.9)은 제어 장치의 제어 모듈(112)에 의해 제어되어 동력원(106.1)을 제1 액추에이터 유닛(106.3)과 유체 연결시키는 적어도 하나의 제1 밸브 유닛을 포함하고, 제1 제어 유닛(106.9)은 특히, 특히 제어 모듈(112)에 의해 별도로 제어될 수 있고 그리고/또는 병행하여 작동될 수 있는 두 개의 제1 밸브 유닛들을 포함하며, 그리고/또는
    제2 제어 유닛(106.10)은 제어 장치의 제어 모듈(112)에 의해 제어되어 동력원(106.1)을 제2 액추에이터 유닛(106.4)과 유체 연결시키는 적어도 하나의 제2 밸브 유닛을 포함하고, 제2 제어 유닛(106.10)은 특히, 특히 제어 모듈(112)에 의해 별도로 제어될 수 있고 그리고/또는 병행하여 작동될 수 있는 두 개의 제2 밸브 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    제어 장치(106, 112)는 제1 액추에이터 유닛(106.3)의 제1 주파수 범위에서의 작동을 위해 제1 제어 유닛(106.9)을 제어하도록 구성되고,
    제어 장치(106, 112)는 제2 액추에이터 유닛(106.4)의 제2 주파수 범위에서의 작동을 위해 제2 제어 유닛(106.10)을 제어하도록 구성되며,
    제2 주파수 범위는 특히, 적어도 부분적으로, 특히 완전히 제1 주파수 범위보다 위이며, 그리고/또는
    제1 주파수 범위는 특히 0 내지 2Hz, 바람직하게는 0.5 내지 1.0Hz이며, 그리고/또는
    제2 주파수 범위는 특히 0.5 내지 15Hz, 바람직하게는 1.0 내지 6.0Hz인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 제어 유닛(106.9)은 두 개의 제1 밸브 유닛들을 포함하며, 제1 밸브 유닛들 중 적어도 하나는 제2 주파수 범위에서의 제어를 위해 구성되고, 그리고/또는
    제2 제어 유닛(106.10)은 두 개의 제2 밸브 유닛들을 포함하며, 제2 밸브 유닛들 중 적어도 하나는 제1 주파수 범위에서의 제어를 위해 구성된 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    액추에이터 유닛(106.3, 106.4)들 중 적어도 하나는 회전 작동하는 액추에이터 유닛(106.4)이고 그리고/또는 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)들 중 적어도 하나는 병진 운동하는 액추에이터 유닛(106.3)이며,
    제1 액추에이터 유닛(106.3)과 제2 액추에이터 유닛(106.4)은 특히 작동 방향이 서로 다른 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가 제3 액추에이터 유닛(115)이 마련되며,
    제3 액추에이터 유닛(115)은 제어 장치의 제3 제어 유닛(115.1)과 연결되고 제3 제어 유닛(115.1)의 제어 하에서 동력원(106.1)으로부터 동력을 공급받을 수 있고,
    특히 적어도 두 개의 제3 액추에이터 유닛(115)이 마련되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    실질적으로 내부 유체 파이프 및/또는 호스 연결부가 없으며, 특히,
    제1 제어 유닛(106.9)은, 유체 연결부를 생성하기 위하여 제1 액추에이터 유닛(106.3) 및/또는 동력원(106.1)에 플랜지 장착되는 밸브 블록으로서 구성되고, 그리고/또는
    제2 제어 유닛(106.10)은, 유체 연결부를 생성하기 위하여 제2 액추에이터 유닛(106.4) 및/또는 동력원(106.1)에 플랜지 장착되는 밸브 블록으로서 구성된 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 유체로서, 액상 매체, 특히 수압유가 사용되는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  10. 차량, 특히 철도 차량으로서,
    주행 장치(103),
    주행 장치(103)에 의해 지지되는 객차 차체(102),
    선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 액추에이터로서 구성된 제1 액추에이터(106), 및
    특히, 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 액추에이터로서 구성된 제2 액추에이터(107)를 구비하며,
    제1 액추에이터(106) 및/또는 제2 액추에이터(107)는 특히 주행 장치(103)의 영역에서 그리고/또는 주행 장치(103)와 객차 차체(102) 사이의 영역에서 작동하는 것을 특징으로 하는 차량.
  11. 제10항에 있어서,
    객차 차체(102)는 차량의 종축에 대해 틸트될 수 있고,
    제1 액추에이터(106)의 적어도 한 액추에이터 유닛(106.3)은 객차 차체(102)의 종축에 대한 틸팅 각도를, 특히 제1 주파수 범위에서, 조정하도록 구성되며,
    특히, 제1 액추에이터(106)의 그리고/또는 제2 액추에이터(107)의 적어도 하나의 추가 액추에이터(106.4; 107.3)는 객차 차체(102)의 틸팅 각도를 제2 주파수 범위에서 설정하도록 구성되며,
    제2 주파수 범위는 특히, 적어도 부분적으로, 특히 완전히 제1 주파수 범위보다 위인 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    주행 장치(102)는 차량(103.1, 103.2)의 수직축에 대해 조향 가능한 적어도 하나의 휠 유닛(103.1, 103.2)을 포함하고,
    제1 액추에이터(106)의 적어도 한 액추에이터 유닛(106.4)은 휠 유닛(103.1, 103.2)의 수직축에 대한 조향 각도를 특히 제3 주파수 범위에서 설정하도록 구성되며,
    특히, 제1 액추에이터(106) 및/또는 제2 액추에이터(107)의 적어도 하나의 추가 액추에이터 유닛(106.3; 107.3)은 휠 유닛(103.1, 103.2)의 조향 각도를 제4 주파수 범위에서 설정하도록 구성되며,
    제4 주파수 범위는 특히, 적어도 부분적으로, 특히 완전히 제3 주파수 범위보다 위인 것을 특징으로 하는 차량.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 액추에이터(106)와 제2 액추에이터(107)는 한 액추에이터(106, 107)의 동력원(106.1, 107.1)이 고장나면 다른 액추에이터(106, 107)의 동력원이 액추에이터(106, 107)들 둘 다에 동력을 공급할 수 있도록 서로 유체 연결되고, 그리고/또는
    제1 액추에이터(106)의 적어도 한 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)과 제2 액추에이터(107)의 적어도 한 액추에이터 유닛(107.3, 107.4)은 특히 서로 다른 주파수 범위에서의 조정 운동을 가지고서 차량의 동일한 부품(102, 103.1, 103.2)에 작용하고, 상위 제어기(112, 114)는 두 액추에이터 유닛(106.3, 106.4, 107.3, 107.4) 중 하나가 고장나면 나머지 액추에이터 유닛(106.3, 106.4, 107.3, 107.4)을 고장난 액추에이터 유닛(106.3, 106.4, 107.3, 107.4)의 기능을 부분적으로 대신하게 제어하도록 구성되고, 그리고/또는
    제1 액추에이터 유닛(106)의 제1 액추에이터 유닛(106.3)과 제2 액추에이터 유닛(106.4)은 특히 서로 다른 주파수 범위에서의 조정 운동을 가지고서 차량의 동일한 부품(102)에 작용하고, 상위 제어기(112, 114)는 두 액추에이터 유닛(106.3, 106.4) 중 하나가 고장나면 나머지 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)을 고장난 액추에이터 유닛(106.3, 106.4)의 기능을 부분적으로 대신하게 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 액추에이터(106)와 제2 액추에이터(107)의 제어는 제1 및 제2 액추에이터(106, 107)의 제어 장치들의 부품들을 통합시킨 상위 제어기(112, 114)에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 추가 액추에이터 유닛(115)이 마련되고, 상기 추가 액추에이터 유닛은 제1 액추에이터(106)의 제어 유닛(115.1)을 통해 제1 액추에이터 유닛(106)의 동력원(106.1)으로부터 작동 유체를 공급받을 수 있으며,
    추가 액추에이터 유닛(115)은 특히, 차량의 높이 균등화를 위한 그리고/또는 차량의 브레이크를 위한 그리고/또는 차량의 능동형 감쇄기를 위한 그리고/또는 객차 차체의 차량의 횡방향으로의 편향에 영향을 미치기 위한 부가 장치를 위한 조정 운동을 발생시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량.
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