KR20130137181A - 레일 차량 구동렬을 위한 트랜스미션 - Google Patents

Abstract

레일 차량의 구동렬을 위한 트랜스미션은 상기 레일 차량의 구동 모터를 연결시키기 위한 입력을 가지고, 상기 레일 차량의 구동 휠들을 연결시키기 위한 출력을 가지며, 상기 입력과 상기 출력 사이에서 5와 10 사이의 변속비를 형성하는 구동 연결을 갖는다.
상기 변속비는 상기 구동 연결에서 서로 연결되는 두개의 트랜스미션 스테이지들에 의해 형성되고, 상기 제1 트랜스미션 스테이지는 1과 2 사이의 변속비를 가지며 상기 제2 트랜스미션 스테이지는 상기 입력으로부터 상기 출력까지 상기 제1 트랜스미션 스테이지 이후에 상기 구동 파워 흐름의 하류에 연결되고 상기 제1 트랜스미션 스테이지보다 2배 이상의 변속비를 갖는다.

Description

레일 차량 구동렬을 위한 트랜스미션{GEARBOX FOR A RAIL VEHICLE DRIVE TRAIN}

본 발명은 레일 차량의 구동렬에 관한 것이며, 청구항 제 1 항의 전제부에 기재된 특징을 갖는다. 보다 상세하게는, 본 발명은 80 내지 100km/h의 최대 운행 속도를 갖는 지역 레일 교통, 특히 지하철(metro)에서의 레일 차량들에 관한 것이다.

1단 스퍼 기어 트랜스미션들(single-stage spur gear transmissions)은 일반적으로 구동 모터로부터 구동 휠들까지 구동 파워를 전달하기 위하여 사용된다. 일반적으로 80km/h와 110km/h 사이의 범위를 갖는 서로 다른 최대 운행 속도들 때문에, 그리고 다른 모터 개념들 때문에, 변속비들(transmission ratios)은 대부분의 경우에서 6.3과 7.7 사이의 범위에서 변화된다. 이로 인해, 운행자에 의해 요구되는 변속비는, 제공된 최대 운행 속도에 따라, 다수개의 비축되거나 제공된 다른 크기들의 트랜스미션들 사이에서 하나의 트랜스미션을 선택하고 이를 상기 레일 차량에 결합시킬 필요가 있다. 이러한 레일 차량 트랜스미션들의 제조자들은 대체적으로 다른 크기들의 서로 다른 트랜스미션들을 제공하므로, 이와 함께 다른 트랜스미션 크기들에 대해 동일한 부품들(parts)을 사용하는 것이 상당히 제한된다. 이로 인해 제조 비용들이 증가되고 예비용 부품들뿐만 아니라 새로운 트랜스미션들을 제공하여야 한다. 유용한 변속비들은, 사용하는 톱니 기어들의 직경에 따라 변하는, 상기 레일 차량의 전술한 그라운드 클리어런스(ground clearance)에 의해 더욱더 제한된다.

본 발명의 목적은 종래의 전체 트랜스미션 범위 및 더 큰 트랜스미션 범위를 커버하고 최소한의 구성 변경만을 통해 개별적인 트랜스미션의 구체적인 변속비를 변경시킬 수 있는, 레일 차량의 구동렬을 위한 트랜스미션을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 트랜스미션에 의해 충족된다. 본 발명에 따른 트랜스미션을 갖는 레일 차량용 구동렬 중에서, 바람직하고 더욱 적절한 실시예들이 종속항들에서 개시된다.

본 발명에 따른 트랜스미션, 특히 레일 차량 트랜스미션은, 상기 레일 차량의 구동 모터를 연결시키기 위한 입력뿐만 아니라 상기 레일 차량의 구동 휠들을 연결시키기 위한 출력을 갖는다. 상기 입력은 커플링, 특히 탄성 커플링에 의해 상기 구동 모터에 직접 연결될 수 있다. 추가적인 구동 요소들이 다른 실시예의 형태에 따라 개재된다.

전기 모터가 구동 모터로서 고려될 수 있다. 그러나, 다른 모터들, 예를 들면, 내연 엔진, 특히, 디젤 엔진 또는 디젤 전기 입력도 가능하다.

상기 출력은 트랜스미션 출력 샤프트로 구성되고, 상기 출력 샤프트는 적어도 하나의 입력 휠 또는 두개의 입력 휠들을 운반한다. 또한 상기 출력과 입력 휠들 또는 상기 출력 샤프트 상에 배열된 또 다른 입력 휠들 사이에 추가적인 트랜스미션 부재들을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 입력과 상기 출력 사이에서 상기 트랜스미션의 구동 연결은, 제한들이 포함된(both limits included) 5와 10 사이의 변속비를 갖는다. 특히, 상기 변속비는 5보다 크고 10보다 작은 영역, 예를 들면, 6 내지 8(제한이 포함됨(with included limits)) 또는 6과 8 사이(제한이 없음(without limits))의 영역에 있다.

본 발명에 따르면 상기 변속비는 상기 트랜스미션의 상기 입력과 상기 출력 사이의 상기 구동 연결에서 서로 연결되는 두개의 트랜스미션 스테이지들로 형성되고, 상기 제1 트랜스미션 스테이지는 1과 2 사이의 변속비를 가지며 상기 제2 트랜스미션 스테이지는 상기 입력으로부터 상기 출력까지 상기 제1 트랜스미션 스테이지 이후에 상기 구동 파워 흐름의 하류에 연결되고 상기 제1 트랜스미션 스테이지보다 2배 이상의 변속비를 갖는다.

바람직하게는, 상기 제1 트랜스미션 스테이지의 변속비는 2보다 작고, 특히 1.4 내지 1.7이다.

상기 제2 트랜스미션 스테이지는 6 내지 8, 특히 4 내지 5 또는 바람직하게는 4.3 내지 4.7 사이의 변속비를 갖는다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 트랜스미션 스테이지들은 한 쌍의 톱니 기어들, 특히 한 쌍의 스퍼 휠들에 의해 각각 구성된다. 상기 한 쌍의 스퍼 휠들은 예를 들면 헬리컬 스퍼 기어들을 가질 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 트랜스미션의 상기 입력과 상기 출력 사이의 상기 구동 연결은 두 쌍의 톱니 기어들, 샤프트들 및 이와 관련된 베어링들에 의해 배타적으로 형성된다. 예를 들면, 상기 입력은 상기 트랜스미션의 입력 샤프트로 형성되고, 상기 입력 샤프트는 상기 제1 트랜스미션 스테이지의 입력 톱니 기어를 운반하고, 상기 출력은 출력 샤프트로 형성되고, 상기 출력 샤프트는 상기 제2 트랜스미션 스테이지의 출력 톱니 기어를 운반하고, 또한 중간 샤프트가 구비되고, 상기 중간 샤프트는 상기 입력 톱니 기어와 맞물린 제1 메쉬들 및 상기 출력 톱니 기어와 맞물린 제2 메쉬들 사이에서, 두개의 중간 톱니 기어들을 운반한다.

상기 트랜스미션의 동작에 있어서, 상기 출력 샤프트는 설치될 때 상기 중간 샤프트의 회전축 위로 자신의 회전축이 위치하도록 위치한다. 상기 입력 샤프트는 상기 중간 샤프트 위로, 특히 상기 중간 샤프트의 회전축 위로 그리고 상기 출력 샤프트의 회전축 위에 자신의 회전축이 위치하도록 위치한다. 다른 위치로서, 상기 출력 샤프트의 상기 회전축 아래에 또는 상기 중간 샤프트의 상기 회전축 아래에 위치할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 중간 샤프트 상의 상기 입력 톱니 기어와 맞물려 있는 상기 제1 중간 기어 휠 및 상기 출력 샤프트 상의 상기 출력 톱니 기어는 공통 기름통(oil sump) 내부로 동일한 깊이로 잠겨지고, 상기 기름통은 예를 들면 양쪽 트랜스미션 스테이지들을 둘러싸는 공통 하우징 내의 상기 톱니 기어들 아래에 구비된다. 동일한 깊이가 정확하게 동일한 깊이를 의미하는 것은 아니지만, 실질적으로 동일한 잠김 깊이이면 충분하다. 예를 들면, 상기 잠김 깊이들은 15 또는 10mm만큼 차이날 수 있다.

본 발명에 따른 구동렬, 특히 레일 차량 구동렬은, 상기 레일 차량을 구동시키기 위한 구동 모터 및 상기 구동 모터에 의해 구동되는 구동 휠들을 포함한다. 전술한 타입의 트랜스미션은 상기 구동 모터 및 상기 구동 휠들 사이의 구동 파워 흐름에 배열된다.

상기 구동렬은, 상기 구동 휠들이 설치되는 보기를 갖는다.

상기 트랜스미션은 출력을 형성하고 상기 구동 휠들을 운반하는 출력 샤프트 상에 설치되고 토크 받침(torque support)에 의해 보기 상에서 토션에 대항하여 지지된다. 상기 토크 받침은 분리된 구성요소로서 설계될 수 있고, 예를 들면, 한편으로는 상기 트랜스미션 상에서, 특히 동일한 하우징 상에서 연결되고, 다른 한편으로는 상기 보기 상에서 연결되는 레버로서 설계될 수 있다. 양쪽 포트들 중 적어도 하나는 탄성 구성요소를 통해 형성되어 진동들을 감쇄시킬 수 있다. 이와 다르게 또는 추가적으로, 상기 토크 받침은 상기 토크 받침에서의 진동들을 감쇄시키기 위한 탄성 요소를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 토크 받침은 상기 보기 또는 상기 트랜스미션, 특히 상기 트랜스미션 하우징과 일체로 설계될 수 있다. 원칙적으로, 세 개의 모든 구성요소들의 단일 설계(single-piece design) 역시 고려될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 구동 모터는 상기 보기에 설치되고, 축 방향 및 반경 반향으로의 탄성 이동을 허용하는 탄성 커플링을 통해 상기 트랜스미션의 구동 유닛에 연결된다.

본 발명에 따르면, 레일 차량 트랜스미션의 전체 필요한 트랜스미션 범위는 80 내지 110km/h의 최대 운행 속도들 내에서 커버될 수 있거나, 예를 들면 120 또는 130에서 140km/h까지 커버될 수 있다. 전체 변속비(overall transmission ratio)를 변화시키기 위하여, 단지 최소한의 변경들만이 상기 제1 트랜스미션 스테이지 상에서 요구된다. 상기 트랜스미션의 상기 입력 샤프트 상의 톱니 기어 및 이와 맞물린 상기 중간 샤프트의 톱니 기어가 채용될 수 있다. 상기 제2 트랜스미션 스테이지에서 선택된 특별하게 큰 변속비 때문에, 상기 제1 트랜스미션 스테이지에 필요한 변화가 매우 작고 상기 제2 트랜스미션 스테이지는 거의 변화하지 않고 그대로 유지될 수 있다.

상기 전체 변속비를 변화시키기 위해 상기 트랜스미션에 필요한 변경들이 매우 작으므로 상기 최대 운행 속도는, 예를 들면, 레일 차량의 일반적인 점검(overhaul) 동안 효과적으로 비용을 절약하면서 존재하는 트랜스미션에서 상기 제1 트랜스미션 스테이지만을 채택함으로써 변경될 수 있다. 다른 트랜스미션들 중에서 동일한 부품들(parts)의 개수를 상당히 증가시킬 수 있는 가능성은 여분의 부품들의 제공을 감소시켜, 어셈블리 도구들을 통일시키고 다른 트랜스미션들의 작동 및 정비 단계들을 일치시킬(match) 수 있다.

본 발명의 특징들 및 기타 이점들은 상세한 설명 및 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예들을 상세하게 기술함으로써 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 트랜스미션을 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 실시예의 다른 샤프트들의 회전축을 통해 절단된 단면도이다.

도 1은 트랙 차량의 입력 휠(1)을 나타낸다. 입력 휠(1)은 트랜스미션의 출력 샤프트(2)에 의해 전달된다. 트랜스미션(3)은 트랜스미션 하우징(40)을 포함하고, 출력 샤프트(2) 상에 설치되고 보기(bogie)(6)(여기서는, 일부분만 나타냄) 상에서 토크 받침(5)에 의한 토션에 대하여 지지된다.

구동 모터(도 1에 도시되지 않음)의 드라이브 파워는 트랜스미션(3)의 입력 샤프트(7)를 통해 트랜스미션(3) 내부로 도입된다. 상기 드라이브 파워는, 도 2에서 상세히 설명되는 두 쌍의 톱니 기어들에 의해 중간 샤프트(8)를 통해 입력 샤프트(7)로부터 출력 샤프트(2)로 전달된다.

기름통(oil sump)(9)은 트랜스미션 하우징(40)의 하부 섹션에 형성되고, 이로 인해 상기 트랜스미션이 윤활되고 이를 통해 적어도 출력 샤프트(2) 상의 출력 톱니 기어(16) 및 이와 맞물린 중간 샤프트(8) 상의 톱니 기어뿐만 아니라 바람직하게는, 입력 샤프트(7) 상의 톱니 기어(13)와 맞물리는 중간 샤프트(8) 상의 톱니 기어(14)가 잠겨진다.

도 2는 트랜스미션 하우징(4)을 갖는 트랜스미션(3)을 다시 나타내고, 여기에, 이 경우에 있어서 두 쌍의 롤러 베어링들 각각에 의해, 출력 샤프트(2), 입력 샤프트(7) 및 중간 샤프트(8)가 설치된다. 예를 들면, 전기 모터로 설계될 수 있는 구동 모터(9)가 또한 도시된다. 그러나, 다른 엔진 타입들, 특히 디젤 엔진 역시 고려될 수 있다. 구동 모터(9)는 탄성 커플링(10)을 통해 입력 샤프트(7)를 추진시킨다.

제1 트랜스미션 스테이지(11)는 입력 샤프트(7)에 의해 운반되는 입력 톱니 기어(13) 및 중간 샤프트(8)에 의해 운반되는 제1 중간 톱니 기어(14)에 의해 형성된다. 양 톱니 기어들(13, 14)은 스퍼 기어들, 특히 헬리컬 스퍼 기어들로 설계된다.

제2 트랜스미션 스테이지(12)는 중간 샤프트(8)에 의해 운반된 제2 중간 톱니 기어(15)뿐만 아니라 출력 샤프트(2)에 의해 운반된 출력 톱니 기어(16)에 의해 형성된다.

본 발명에 따르면, 제2 트랜스미션 스테이지(12)의 변속비(transmissio ratio)는 제1 트랜스미션 스테이지(11)의 두배 이상이고, 광범위하게는 제1 트랜스미션 스테이지(11)의 최소한의 변경들에 의해, 양측의 트랜스미션 스테이지들로 구성된 전체 변속비를 변경시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 레일 차량의 구동 모터(9)를 연결시키기 위한 입력을 가지고, 상기 레일 차량의 구동 휠들(1)을 연결시키기 위한 출력을 가지며, 상기 입력과 상기 출력 사이에서 5와 10 사이의 변속비를 형성하는 구동 연결을 갖는, 레일 차량의 구동렬을 위한 트랜스미션(3)에 있어서,
   상기 변속비는 상기 구동 연결에서 서로 연결되는 두개의 트랜스미션 스테이지들(11, 12)에 의해 형성되고, 상기 제1 트랜스미션 스테이지(11)는 1과 2 사이의 변속비를 가지며 상기 제2 트랜스미션 스테이지(12)는 상기 입력으로부터 상기 출력까지 상기 제1 트랜스미션 스테이지(11) 이후에 상기 구동 파워 흐름의 하류에 연결되고 상기 제1 트랜스미션 스테이지(11)보다 2배 이상의 변속비를 갖는 것을 특징으로 하는, 레일 차량의 구동렬을 위한 트랜스미션(3).
2. 제 1 항에 있어서, 상기 트랜스미션(3)의 상기 입력과 상기 출력 사이의 구동 연결은 6과 8 사이의 변속비를 형성하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션(3).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2 트랜스미션 스테이지(12)는 4와 5 사이, 특히 4.3과 4.7 사이의 변속비를 갖는 것을 특징으로 하는 트랜스미션(3).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 트랜스미션 스테이지들(11, 12)은 한 쌍의 톱니 기어들, 특히 한 쌍의 스퍼 휠들에 의해 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스미션(3).
5. 제 4 항에 있어서, 상기 입력과 상기 출력 사이의 상기 구동 연결은 샤프트들(2, 7, 8) 사이의 두 쌍의 톱니 기어들 및 이와 관련된 베어링들에 의해 배타적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 트랜스미션(3).
6. 제 5 항에 있어서, 상기 입력은 입력 샤프트(7)로 형성되고, 상기 입력 샤프트는 상기 제1 트랜스미션 스테이지(11)의 입력 톱니 기어(13)를 운반하고, 상기 출력은 출력 샤프트(2)로 형성되고, 상기 출력 샤프트는 상기 제2 트랜스미션 스테이지(12)의 출력 톱니 기어(16)를 운반하고, 중간 샤프트(8)가 구비되고, 상기 중간 샤프트는 상기 입력 톱니 기어(13)와 맞물린 제1 메쉬들(14) 및 상기 출력 톱니 기어(16)와 맞물린 제2 메쉬들(15) 사이에서, 두개의 중간 톱니 기어들(14, 15)을 운반하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션(3).
7. 제 6 항에 있어서, 상기 출력 샤프트(2)는 상기 중간 샤프트(8)의 회전축 위로 자신의 회전축이 위치하도록 내장된 동작 조건으로 위치하고, 상기 입력 톱니 기어(13)와 맞물려 있는 상기 제1 중간 기어 휠(14) 및 상기 출력 톱니 기어(16)는 공통 기름통(9) 내부의 동일한 깊이로 잠겨지는 것을 특징으로 하는 트랜스미션(3).
8. 레일 차량을 구동시키기 위한 구동 모터(9) 및 상기 구동 모터(9)에 의해 구동되는 구동 휠들(1)을 가지며, 상기 구동 모터(9) 및 상기 구동 휠들(1) 사이의 구동 파워 흐름에 있어서, 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 트랜스미션(3)을 가지고, 상기 구동 휠들(1)이 설치되는 보기(6)를 갖는, 레일 차량용 구동렬에 있어서,
   상기 트랜스미션(3)은 출력을 형성하고 상기 구동 휠들(1)을 운반하는 출력 샤프트(2) 상에 설치되고 토크 받침(5)에 의해 보기(bogie)(6) 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는, 레일 차량용 구동렬.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 구동 모터(9)는 상기 보기(6)에 설치되고, 축 방향 및 반경 반향으로의 탄성 이동을 허용하는 탄성 커플링(10)을 통해 상기 트랜스미션(3)의 입력에 연결되는 것을 특징으로 하는 구동렬.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 토크 받침(5)은 적어도 하나의 탄성 요소에 의해 상기 보기(6) 및/또는 트랜스미션(3)에 연결되거나 상기 지지력 또는 상기 지지 토크를 전달하기 위한 요소를 갖는 것을 특징으로 하는 구동렬.

Images