KR20180134859A - 길이 방향 유압 기계 컨버터를 갖는 바퀴 축 안내 어셈블리 및 관련 러닝 기어 - Google Patents

길이 방향 유압 기계 컨버터를 갖는 바퀴 축 안내 어셈블리 및 관련 러닝 기어 Download PDF

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데틀레프 코르드츠
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봄바디어 트랜스포테이션 게엠베하
칼 프로이덴베르그 카게
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Abstract

본 발명은 바퀴 축 안내 어셈블리(10)에 관한 것으로, 이는 축 박스 캐리어(20), 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16)과 후방 부분(18) 사이에 위치하는 축 박스(14), 및 길이 방향(200)에 평행한 축 박스 캐리어(20)에 대한 축 박스(14)의 전후 운동이 가능하도록, 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16) 사이의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32) 및 축 박스(14)와 축 박스 캐리어(20)의 후방 접속부(18B) 사이의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)를 포함한다. 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은, 하우징(36), 플런저(38), 및 플런저(38)와 하우징(36) 사이에서 길이 방향(200)에 평행한 전후 상대 운동이 가능하도록 하우징(36)과 플런저(38)에 고정되는 탄성 중합체(40)를 포함하고, 단일 가변 부피 유압 챔버(42)가 하우징(36), 플런저(38)와 탄성 중합체(40) 사이에 형성되어 있다. 유압 포트(54)가 가변 부피 유압 챔버(40)를 외부 유압 회로(54, 56, 64, 66, 68, 70, 72, 74)에 연결한다.

Description

길이 방향 유압 기계 컨버터를 갖는 바퀴 축 안내 어셈블리 및 관련 러닝 기어
본 발명은 바퀴 축 안내 어셈블리 및 레일 차량용 러닝 기어에 관한 것이다.
DE 31 23 858 C2에 기재되어 있는 레일 차량용 2-축 보기(bogie) 대차에는 바퀴 축 안내 어셈블리가 제공되어 있는데, 이 바퀴 축 안내 어셈블리는, 전방 바퀴 세트의 좌측 바퀴를 보기 대차의 중앙 횡 수직 면 쪽으로 또한 그로부터 멀어지게 이동시키기 위한 한쌍의 전방 좌측 유압 실린더, 전방 바퀴 세트의 우측 바퀴를 중앙 횡 수직 면 쪽으로 또한 그로부터 멀어지게 이동시키기 위한 한쌍의 전방 우측 유압 실린더, 후방 바퀴 세트의 좌측 바퀴를 중앙 횡 수직 면 쪽으로 또한 그로부터 멀어지게 이동시키기 위한 한쌍의 후방 좌측 유압 실린더, 후방 바퀴 세트의 좌측 바퀴를 중앙 횡 수직 면 쪽으로 또한 그로부터 멀어지게 이동시키기 위한 한쌍의 후방 우측 유압 실린더, 및 유압 연결부를 포함하고, 이 유압 연결부에 의해, 전방 바퀴 세트의 좌측 및 우측 바퀴가 중앙 횡 수직 면 쪽으로 또한 그로부터 멀어지게 이동하면, 전방 바퀴 세트의 좌측 및 우측 바퀴가 중앙 횡 수직 면 쪽으로 또한 그로부터 멀어지게 이동하게 된디. 다시 말해, 전후방 바퀴 세트의 조향은 궤도의 타이트한 곡선부에 적합하도록 조정된다.
한 축 박스와 보기 대차 프레임 사이에 장착되는 특정한 부시를 갖는 보기 대차를 제공하는 것이 EP1228937에 제안되어 있는데, 부시는 원통형 외측 케이싱, 외측 케이싱 내부에 동축으로 수용되는 볼트, 및 2개의 챔버를 형성하기 위해 외측 케이싱을 볼트에 연결하는 탄성 중합체를 포함하고, 그 두 챔버는 볼트의 양측에서 외측 케이싱과 볼트 사이에 위치한다. 서로 반대편에 있는 두 챔버는 유체로 채워진다. 두 챔버 사이에 유체 경로가 형성되어 있어, 외측 케이싱 내부에서 부시 축의 전후 운동이 가능하다. 능동적인 조향 시스템을 구성하기 위해 다른 부시의 챔버를 압력원과 연결하는 추가 유체 연결부가 제공될 수 있다. 부시의 형상 때문에, 탄성 중합체의 양 및 펌핑 면적이 제한된다. 결과적으로, 이들 특정한 부시의 효과 및 수명이 제한된다.
유사한 부시가 EP1457706에 개시되어 있다. 진동수에 따라 변하는 강성을 얻기 위해, 부시의 두 챔버 사이에 아치형 채널이 제공된다. 부시의 진동수 응답은 펌핑 면적 및 채널의 길이와 단면에 달려 있고, 주어진 파라미터 세트에 대해서는, 강성은 진동에 따라 증가한다. 그러나, 부시의 능력은 부시의 크기로 인해 제한된다.
주 현가 시스템을 통해 한쌍의 바퀴 세트에 지지되는 러닝 기어 프레임을 갖는 레일 차량용 러닝 기어 유닛이 WO2014170234에 개시되어 있다. 두 바퀴 세트는 연결 장치를 통해 서로 연결되어 있어, 횡방향으로 러닝 기어 프레임에 대한 제 1 바퀴 세트의 제 1 횡방향 변위가 일어나면, 횡방향으로 러닝 기어 프레임에 대한 제 2 바퀴 세트의 제 2 횡방향 변위가 동일한 방향으로 일어나게 된다. 동시에, 연결 장치는, 수직 축선 주위로 러닝 기어 프레임에 대한 제 1 바퀴 세트의 제 1 회전이 일어나면, 러닝 기어 프레임에 대한 제 2 바퀴 세트의 제 2 회전이 반대 방향으로 일어나도록 되어 있다. 연결 장치는 원통형 외측 케이싱을 포함하는 부시, 외측 케이싱 내부에 동축으로 수용되는 볼트, 및 4개의 챔버를 형성하기 위해 외측 케이싱을 볼트에 연결하는 탄성 중합체를 포함한다. 부시의 능력은 부시의 크기로 인해 제한된다.
US4932330에 개시된 주 현가 시스템은 서로 이격된 한쌍의 수직 스프링을 포함하며, 이들 스프링은 저널 베어링 리테이너와 철도 트럭의 측면 프레임 사이에 연결된다. 각도를 이루어 배치되는 탄성 중합체 스프링 쌍들이 또한 하측 지지 하우징과 저널 베어링 리테이너의 두 각진 단부 사이에 연결되어 있어 횡방향 강성과 길이 방향 강성을 제공한다. 그러나, 이들 탄성 중합체 스프링은 진동수 의존적인 강성은 제공하지 않는다.
WO2005/091698에 도시되어 있는 철도 보기 대차에는, 축 박스, 보기 대차 프레임 및 축 박스와 보기 대차 프레임 사이의 주 현가 장치가 제공되어 있고, 주 현가 장치는 유압 스프링을 포함하고, 축 박스에 의해 규정되는 축 회전 축선은 두 유압 스프링 사이에 위치한다.
본 발명의 목적은, 종래의 러닝 기어의 공간 요건 내에서 긴 행정 및 개선된 능력을 제공하는 더 튼튼한 유압 기계 컨버터를 갖는 바퀴 축 안내 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 바퀴 축 안내 어셈블리가 제공되고, 이는,
수평 회전 축선 및 회전 축선에 수직인 수평 길이 방향을 규정하는 축 박스;
축 박스 캐리어; 및
상기 길이 방향에 평행한 축 박스 캐리어에 대한 축 박스의 전후 운동이 가능하도록, 상기 축 박스의 전방 접속부 및 상기 축 박스 캐리어의 전방 접속부에 고정되는 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터, 및 상기 축 박스의 후방 접속부 및 축 박스 캐리어의 후방 접속부에 고정되는 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터를 포함하고,
상기 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 각각은, 하우징, 플런저, 및 상기 플런저와 하우징 사이에서 길이 방향에 평행한 전후 상대 운동이 가능하도록 상기 하우징과 플런저에 고정되는 탄성 중합체를 포함하고, 단일 가변 부피 유압 챔버가 상기 하우징, 플런저와 탄성 중합체 사이에 형성되어 있고, 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 각각은 상기 가변 부피 유압 챔버를 외부 유압 회로에 연결하기 위한 유압 포트를 더 포함한다.
축 박스의 각 측에 한 유압 기계 컨버터가 제공되어 있고 각 유압 기계 컨버터에는 플런저와 하우징 사이에서 단일 가변 부피 챔버가 제공됨에 따라, 각 가변 부피 챔버에 대해 종래 기술 보다 더 많은 공간이 이용 가능하게 된다. 유효 펌핑 면적 및 유압 기계 컨버터의 행정 모두가 증가될 수 있다. 더 큰 유효 펌핑 면적 및 탄성 중합체의 더 큰 크기는 더 경직된 동적 응답(큰 펌핑 면적의 이점을 얻음) 및 바퀴 축 안내 어셈블리의 동적 강성과 정적 강성 사이의 더 큰 비를 규정하기 위한 지배적인 인자이다.
바람직하게는, 축 박스는 베어링을 수용하고, 상기 베어링은 베어링에 수용되는 바퀴 축의 단부의 단면적(AΦ)을 규정하는 내경을 가지며, 상기 플런저는 상기 길이 방향에 수직인 평면에서 측정되는 유효 면적(Ae)을 가지며, 유효 면적은 상기 단면적(AΦ)의 절반 보다 크고, 바람직하게는 단면적(AΦ) 보다 크다.
탄성 중합체는 환형이고, 바람직하게는, 플런저와 하우징 사이에서 원형, 타원형 또는 직사각형 단면을 갖는다. 일 바람직한 실시 형태에 따르면, 그리고 탄성 중합체에 과도한 응력이 발생하지 않도록 하기 위해, 탄성 중합체는 플런저와 대향하는 하우징의 환형 원통형 또는 절두 원추형 표면 및 하우징과 대향하는 환형 원통형 또는 절두 원추형 표면에 고정될 수 있다.
바람직하게는, 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 각각은, 길이 방향 강성을 가지며, 상기 길이 방향 강성은, 준정적 강성 값에서부터 동적 강성 값까지 상기 축 박스 캐리어에 대한 축 박스의 전후 운동의 진동수에 따라 증가하며, 상기 플런저와 탄성 중합체는, 상기 준정적 강성 값에 대한 동적 강성 값의 비(R)가 10 보다 크도록, 바람직하게는 20 보다 크도록, 바람직하게는 50 보다 크도록 하는 치수를 가지고 있다. 결과적으로, 바퀴 축 안내 어셈블리는 준정적 길이 방향 하중, 특히 피동 조향 운동에 대한 부드러운 응답을 가지며, 동시에 더 높은 진동수에서 헌팅(hunting) 진동을 효율적으로 억제한다.
플런저의 수축 운동을 제한하기 위한 접촉부가 플런저와 하우징에 사이에 제공될 수 있다. 편안함을 증가시키기 위해, 그 접촉부에는 바람직하게 탄성 중합 버퍼(buffer)가 제공된다.
일 바람직한 실시 형태에 따르면, 바퀴 축 안내 어셈블리는, 축 박스와 축 박스 캐리어의 상측 부분 사이에 제공되는 수직 현가 유닛을 더 포함한다. 길이 방향과는 독립적으로 수직 방향의 강성과 휨을 제어하기 위해 수직 현가 유닛은 바람직하게 길이 방향 유압 기계 컨버터와는 독립적이다. 일 실시 형태에 따르면, 수직 현가 유닛은, 회전 축선에 평행한 수직 횡 평면 내에서 V-형 단면을 갖는 갈매기형 스프링을 포함한다. 그 수직 현가 유닛은 또한 횡방향 강성, 즉 축 박스의 회전 축선에 평행한 방향의 강성을 제공한다. 대안적으로, 수직 현가 유닛은 수평면 내에서 연장되어 있는 일 세트의 평평한 탄성 중합 요소를 갖는 샌드위치 스프링을 포함한다. 축 박스 아래의 가용 공간을 이용하기 위해, 수직 현가 유닛에는 축 박스와 축 박스 캐리어의 하측 부분 사이에서 탄성 중합 패드가 제공될 수 있다.
예컨대 수직 현가 유닛이 낮은 강성을 가지고 있어 수직 방향 및/또는 횡방향의 축 박스의 휨이 크면, 유압 기계 컨버터를 대응하는 변위로부터 자유롭게 하는 것을 권할 수 있다. 이를 위해, 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 각각은 분리 스프링을 더 포함하고, 상기 분리 스프링은 상기 탄성 중합체의 길이 방향 강성 보다 적어도 10배 더 큰, 바람직하게는 적어도 20배 더 큰, 바람직하게는 50배 더 큰 길이 방향 강성, 상기 탄성 중합체의 횡방향 강성의 2배 보다 작은, 바람직하게는 탄성 중합체의 횡방향 강성 보다 작은 횡방향 강성, 및 상기 탄성 중합체의 수직 방향 강성의 2배 보다 작은, 바람직하게는 탄성 중합체의 수직 방향 강성 보다 작은 수직 방향 강성을 갖는다.
모든 실시 형태에서 그리고 정의에 의해, 축 박스의 전방 접속부는 길이 방향으로 축 박스의 후방 접속부의 앞에 위치된다. 유사하게, 축 박스 캐리어의 전방 접속부는 축 박스 캐리어의 후방 접속부의 앞에 위치된다. 실제로, 축 박스의 전방 접속부는 상기 축 박스 캐리어의 전방 접속부와 대향하고, 상기 축 박스의 후방 접속부는 상기 축 박스 캐리어의 후방 접속부와 대향한다. 일 실시 형태에 따르면, 축 박스 캐리어의 전방 접속부 및 후방 접속부는 상기 축 박스의 전방 접속부와 후방 접속부 사이에 위치한다. 이 실시 형태는, 개장될 러닝 기어가 길이 방향으로 축 박스의 앞과 뒤에 있는 동일한 가용 자유 공간을 갖지 않는 경우에 특히 흥미롭다. 대안적인 실시 형태에 따르면, 길이 방향 회전 축선은 상기 축 박스 캐리어의 전방 접속부와 후방 접속부 사이에 길이 방향으로 위치된다. 특히, 축 박스는 길이 방향으로 축 박스 캐리어의 전방 부분과 후방 부분 사이에 위치될 수 있다. 일 특정한 실시 형태에 따르면, 축 박스 캐리어는 축 박스 주위에 링을 형성한다.
일 실시 형태에 따르면, 수직 현가 어셈블리가 축 박스 캐리어를 러닝 기어 프레임 연결한다. 축 박스 캐리어와 러닝 기어 프레임 사이의 수직 현가 유닛은, 길이 방향 유압 기계 컨버터에 부정적인 영향을 줌이 없이, 수직 방향으로 실질적인 크기의 휨을 허용할 것이다. 수직 현가 유닛이 축 박스와 축 박스 캐리어 사이및 축 박스 캐리어와 러닝 기어 프레임 사이 모두에 제공되면, 후자는 바람직하게 전자 보다 낮은 강성, 바람직하게는 1.5 배 이상 더 낮은 강성을 가질 것이다.
일 대안적인 실시 형태에 따르면, 축 박스 캐리어는 러닝 기어의 러닝 기어 프레임의 일 구성 부분이다. 이는 특히 가요성 러닝 기어 프레임의 경우에 가능할 것이다.
일 실시 형태에 따르면, 유압 저장부가, 바람직하게는 역지 밸브로 상기 유압 챔버에 유압 연결되고, 그 역지 밸브는, 바람직하게는 상기 유압 챔버의 부피의 적어도 2배인 부피로 상기 유압 저장부로부터 유압 챔버로 가는 유체 유동만 허용한다. 유압 저장부는 온도 보상 부피를 제공하고, 추가적인 유압 유체를 전달하여 유압 회로에서의 손실을 상쇄시키고 또한 누출의 경우에 추가 시간 동안 시스템의 기능을 유지시킨다. 저장부에는 유리하게 누출 지시기가 제공될 수 있다. 유압 저장부는 적절한 밸브 장치, 특히 역지 밸브를 통해 유압 챔버에 연결되어 고장 안전 작동을 보장할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 레일 차량용 러닝 기어가 제공되는데, 이는 전술한 바와 같은 적어도 한쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리, 제 1 가변 부피 유압 챔버와 제 2 가변 부피 유압 챔버 사이의 유압 연결을 이루기 위한 제 1 유압 회로, 및 제 3 가변 부피 유압 챔버와 제 4 가변 부피 유압 챔버 사이의 유압 연결을 이루기 위한 제 2 유압 회로를 포함하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 가변 부피 유압 챔버는 모두 서로 다른 챔버이고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 가변 부피 유압 챔버 각각은, 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 및 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 중 하나의 가변 부피 유압 챔버이다. 바람직하게는, 제 1 및/또는 제 2 유압 회로는 유압 저장부를 더 포함한다. 가변 부피 유압 챔버들 사이의 유압 연결에 의해, 바퀴 세트가 준정적 하중을 받을 때 유체 순환 및 압력 평형이 가능하게 된다.
일 선택 방안은, 각 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버를 동일한 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버와 연결하는 것이다.
그러나, 바람직한 대안적인 실시 형태에서는, 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 챔버와, 동일한 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 챔버 사이에 유압 연결이 없어도 된다.
다른 선택 방안은, 러닝 기어의 각 측면에 있는 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버를 러닝 기어의 동일한 측면에 있는 다른 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버와 연결하고 또한 러닝 기어의 각 측면에 있는 상기 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버를 러닝 기어의 동일한 측면에 있는 상기 다른 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버와 연결하는 것이다.
바람직하게는, 제 1 유압 회로는, 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 유압 챔버와 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 다른 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 유압 챔버 사이의 유압 연결을 이루고, 상기 제 2 유압 회로는, 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 유압 챔버와 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 다른 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 유압 챔버 사이의 유압 연결을 이룬다.
일 실시 형태에 따르면, 러닝 기어는 적어도 하나의 전방 바퀴 세트 및 후방 바퀴 세트를 더 포함하고, 상기 전방 바퀴 세트의 단부는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 바퀴 축 안내 어셈블리의 축 박스에 의해 지지되고, 상기 후방 바퀴 세트의 단부는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 바퀴 축 안내 어셈블리의 축 박스에 의해 지지된다. 특히, 일 선택 방안은, 러닝 기어의 각 측면에 있는 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버를 러닝 기어의 동일한 측면에 있는 다른 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버와 연결하고 또한 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버에 대해서도 유사하게 연결하는 것이다. 이렇게 하면, 2-바퀴 세트가 수직 축선 주위로 반대 방향으로 회전할 것이다. 유사한 효과를 갖는 다른 선택 방안은, 교차 연결을 이루기 위해, 러닝 기어의 각 측면에 있는 한 바퀴 축 안내 어셈블리의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버를 러닝 기어의 다른 측면에 있는 다른 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 가변 부피 챔버와 연결하고 또한 두 다른 가변 부피 챔버 사이에 대해서도 유사하게 연결하는 것이다.
그러나, 가장 바람직한 선택 방안에 따르면, 러닝 기어는 적어도 하나의 바퀴 세트를 더 포함하고, 상기 바퀴 세트의 좌측 단부는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 좌측 바퀴 축 안내 어셈블리의 축 박스에 의해 지지되고, 상기 바퀴 세트의 우측 단부는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리의 우측 바퀴 축 안내 어셈블리의 축 박스에 의해 지지된다. 이러한 실시 형태로, 예컨대, 차량의 가속 또는 감속시 바퀴 세트의 길이 방향 병진 운동이 제한되며, 반면, 수직 축선 주위로 일어나는 바퀴 세트의 회전은 여건히 가능하다. 더욱이, 이 실시 형태는 누출의 경우에 고장 안전 작동 모드를 제공한다.
바람직하게는, 러닝 기어는 상기 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 챔버와 동일 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터의 챔버 사이의 유압 연결을 포함하지 않는다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 바퀴 축 안내 어셈블리가 제공되며, 이는,
수평 회전 축선 및 회전 축선에 수직인 수평 길이 방향을 규정하는 축 박스;
축 박스 캐리어 - 상기 축 박스는 길이 방향으로 축 박스 캐리어의 전방 부분과 후방 부분 사이에 위치됨 -; 및
상기 길이 방향에 평행한 축 박스 캐리어에 대한 축 박스의 전후 운동이 가능하도록, 상기 축 박스 및 축 박스의 캐리어의 전방 부분에 고정되는 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터, 및 상기 축 박스 및 축 박스의 캐리어의 후방 부분에 고정되는 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터를 포함하고,
상기 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 각각은, 하우징, 플런저, 및 상기 플런저와 하우징 사이에서 길이 방향에 평행한 전후 상대 운동이 가능하도록 상기 하우징과 플런저에 고정되는 탄성 중합체를 포함하고, 단일 가변 부피 유압 챔버가 상기 하우징, 플런저와 탄성 중합체 사이에 형성되어 있고, 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터 각각은 상기 가변 부피 유압 챔버를 외부 유압 회로에 연결하기 위한 유압 포트를 더 포함한다.
본 발명의 다른 이점 및 특징은, 비한정적인 예로 주어져 있고 첨부 도면에 나타나 있는 본 발명의 특정 실시 형태에 대한 이하의 설명으로부터 더 명확히 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 레일 차량의 러닝 기어를 위한 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 도 3의 단면선 Ⅰ- Ⅰ을 따른 길이 방향 수직 면으로 도시한다.
도 2는 도 1의 바퀴 축 안내 어셈블리의 단면을 도 1의 단면선 Ⅱ- Ⅱ을 따른 수평면으로 도시한다.
도 3은 도 1의 바퀴 축 안내 어셈블리의 수직 단면을 도 1의 단면선 Ⅲ- ⅢⅡ을 따라 도시한다.
도 4는 도 1의 단면선 Ⅳ - Ⅳ을 따른 수직 단면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 나타낸다.
도 7은 도 6의 바퀴 축 안내 어셈블리의 단면을 수평면으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리의 종단면을 나타낸다.
도 12는 도 10의 바퀴 축 안내 어셈블리의 분해도이다.
도 13은 본 발명의 이전 실시 형태 중 어느 하나에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리 세트가 제공되어 있는 러닝 기어의 제 1 실시 형태의 개략도이다.
도 14는 본 발명의 이전 실시 형태 중 어느 하나에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리 세트가 제공되어 있는 러닝 기어의 제 2 실시 형태의 개략도이다.
도 15는 본 발명의 이전 실시 형태 중 어느 하나에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리 세트가 제공되어 있는 러닝 기어의 제 3 실시 형태의 개략도이다.
도 16은 본 발명의 이전 실시 형태 중 어느 하나에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리 세트가 제공되어 있는 러닝 기어의 제 4 실시 형태의 개략도이다.
도 17은 본 발명의 이전 실시 형태 중 어느 하나에 따른 바퀴 축 안내 어셈블리 세트가 제공되어 있는 러닝 기어의 제 5 실시 형태의 개략도이다.
도 18은 고장 안전 작동 모드로 작동하는 도 17의 러닝 기어의 개략도이다.
대응하는 참조 번호는 각 도에서 동일한 또는 대응하는 부분을 나타낸다.
레일 차량의 러닝 기어(12)를 위한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)가 도 1 내지 4에 도시되어 있다. 이 바퀴 축 안내 어셈블리(10)는, 러닝 기어(12)의 프레임(22)의 C-형 단부로 형성된 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16)과 후방 부분(18) 사이에 길이 방향으로 위치되는 축 박스(14)를 포함한다. 축 박스 캐리어(20)는 수직 주 현가 유닛(24)을 통해 축 박스(14)에 지지되며, 그 현가 유닛은 축 박스(14)로 규정되는 회전 축선(100)에 평행한 수직 횡 평면 내에서 V-형 단면을 갖는 갈매기형 스프링(26)을 포함한다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, 축 박스(14)는 바퀴 축(30)을 단부를 안내하기 위한 베어링(28)(보통 롤러 베어링)을 수용한다.
전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)가 축 박스(14)의 전방 접속부(14A) 및 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16)으로 형성되는 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16A)에 고정되고, 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)는 축 박스(14)의 후방 접속부(14B) 및 축 박스 캐리어(20)의 후방 부분(18)으로 형성되는 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(18B)에 고정되어, 길이 방향(200)에 평행한 축 박스 캐리어(20)에 대한 축 박스(14)의 전후 운동이 가능하다. 이와 관련하여 또한 전체 출원에서 길이 방향(200)은 기준 위치에서 축 박스에 의해 규정되는 수평 회전 축선(100)에 수직인 수평 방향이다. 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은 축 박스(14)에 고정된 또는 축 박스(14)와 일체적인 하우징(36), 축 박스 캐리어(20)에 고정된 또는 그와 일체적인 플런저(38), 및 하우징(36)과 플런저(38)에 가황 처리로 부착되거나 아니면 밀봉 고정되는 환형 탄성 중합체(40)를 포함하며, 그래서 하우 징(36), 플런저(38) 및 탄성 중합체(40) 사이에 단일의 가변 부피 유압 챔버(42)가 형성된다. 뒤에서 도 9 내지 13과 관련하여 논의하는 바와 같이, 가변 부피 유압 챔버(42)를 유압 회로에 연결하기 위한 유압 입구 및 출구 포트(44)(도 2 참조)가 제공된다.
이 바람직한 실시 형태에서, 환형 탄성 중합체(40)와 하우징(36) 사이의 접속부(46) 및 환형 탄성 중합체(40)와 플런저(38) 사이의 접속부(48)는 원통형이고 동축이다. 이리하여, 플런저(38)와 하우징(36)이 길이 방향(200)으로 서로에 대해 움직일 때 환형 탄성 중합체(40)는 전단 응력만 받게 된다. 환형 탄성 중합체(40)의 반경 방향 치수, 즉 두 접속부(46, 48) 사이의 거리는 바람직하게 그의 길이 방향 치수 보다 크다.
이러한 구성에 의해, 각 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34)의 강성은 길이 방향(200)으로 낮고, 또한 그 강성은 반경 방향으로, 특히 수직 방향 및 횡방향으로 훨씬 더 높다. 갈매기형 스프링(26)은, 수직 방향 및 횡방향으로 유압 기계 컨버터(32, 34) 보다 높지만 길이 방향(200)으로는 낮은 강성을 갖는다. 결과적으로, 수직 주 현가 유닛(24)은 수직 방향 하중에 대한 주 경로가 되고, 횡 하중을 유압 기계 컨버터(32, 34)와 공유하며, 이들 컨버터는 길이 방향 하중에 대한 주 경로를 형성한다.
아래의 논의로부터 더 명백하게 되는 바와 같이, 유압 기계 컨버터(32, 34)는, 그의 기하학적 구조, 특히 그의 큰 펌핑 면적으로 인해, 가해지는 하중의 진동수에 따라 크게 증가하는 강성을 갖는다.
축방향 하중이 매우 낮은 진동수로 변하는 경우, 유압 유체가 하우징(36)에 대한 플런저(38)의 운동과 같은 위상으로 유압 포트(44)를 통해 가변 부피 유압 챔버(42) 안으로 또한 그 밖으로 이동하게 된다. 유압 기계 컨버터의 정적 강성(C정적)은 주로 탄성 중합체(40)의 기하학적 구조에 달려 있고, 탄성 중합체(40)의 길이 방향 치수에 대한 반경 방향 치수의 비가 증가하면 감소하게 된다.
축 박스(14)의 길이 방향 운동의 진동수가 증가하면, 유압 챔버(42)에 출입하는 유압 유체의 운동은 플런저(38)와 하우징(36) 사이의 상대 운동과 점점 역상(out of phase) 관계로 있게 된다. 진동수가 충분히 높으면, 챔버에 출입하는 유체의 운동이 미미해지기 때문에, 유압 챔버(42)는 거의 폐쇄 챔버로 생각될 수 있다. 거동은 유체의 점도 및 챔버를 연결하는 유압 회로, 특히, 연결 관의 길이와 직경에 달려 있다. 탄성 중합체(40)의 동적인 팽창 변형 때문에, 유압 챔버 내의 비압축성 유체에도 불구하고, 플런저와 하우징 사이의 상대적인 전후 운동이 여전히 가능하다. 그러므로, 탄성 중합체(40)는, 더 높은 진동수에서 정적 강성(C정적)에 더해지는 동적 팽창 강성(C팽창)에 의해 특성화된다. 이 동적 팽창 강성은 유압 기계 컨버터의 유효 펌핑 면적(A)에 따라 대략 선형적으로 증가하고, 이는 챔버의 요소 부피 변화(△V)와 플런저와 하우징 사이의 대응하는 요소 길이 방향 상대 운동(△x)의 비이며, 다음과 같다:
Figure pct00001
실제로, 펌핑 면적(A)은 플런저의 유효 면적(Ae)(즉, 하우징 내의 플런저의 표면을 길이 방향에 수직인 평면(P)에 기하학적으로 투영한 면적) 이상이다. 다시 말해, 플런저의 유효 면적(Ae)이 클수록, 펌핑 면적(A), 동적 팽창 강성(S팽창) 및 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34)의 정적 강성에 대한 동적 강성의 비(R)가 더 크게 된다. 대략적으로 말해, 플런저의 유효 면적(Ae)은 바람직하게, 축 박스의 롤러 베어링을 통과하는 바퀴 축의 회전 축선에 수직인 평면에서 측정되는 바퀴 축의 단면적(AΦ)의 절반 보다 커야 하다.
Figure pct00002
바퀴 축의 각 측에 있는 유압 기계 컨버터의 배치 구조 덕분에, 유효 펌핑 면적(A)이 클 수 있고 또한 동적 강성도 매우 크게 될 것이다. 동시에, 정적 강성은 낮게 유지될 수 있며, 그래서, 정적 강성에 대한 동적 강성의 높은 비가 얻어지는데, 바람직하게는 10 보다 큰, 바람직하게는 20 보다 큰, 바람직하게는 50 보다 큰 비가 얻어진다.
정적 강성에 대한 동적 강성의 이 높은 비 때문에, 바퀴 축 안내 어셈블리는 낮은 진동수에서 다양한 길이 방향 하중에 대한 부드러운 응답을 제공하고 또한 더 높은 진동수에서는 더 경직된 응답을 제공하는데, 이것이 특히 유리하다. 바퀴 축 안내 어셈블리는 준정적 길이 방향 하중에 대해서는 매누 낮은 강성(C정적)으로 반응할 것이며, 그래서 바퀴 축(30)은 자연스럽게 수직 축선 주위로 회전할 것이고 또한 그 바퀴 축의 위치는 어떤 곡선 상에 있게 될 것이다. 길이 방향 유압 기계 컨버텨(32, 34)의 행정은 통상적인 탄성 중합 또는 유압 탄성 부싱을 갖는 경우 보다 크며, 그래서, 바퀴 축(30)이 곡선을 그리면서 충분히 휘어질 수 있다. 한편, 높은 진동수의 길이 방향 진동에 응답하여, 시스템은 헌팅 진동을 효율적으로 억제하고 우수한 안정성을 제공하기 위해 성분(C팽창)을 포함하는 높은 동적 강성을 제공할 것이다.
시스템의 진동수 응답에서 컷오프 진동수는 유압 기계 컨버터(32, 34)의 특성 뿐만 아니라 유압 회로의 특성에도 달려 있다. 바람직하게는, 컷오프 진동수는 4Hz 보다 작아야 하는데, 이상적으로는 0.5Hz 내지 1.5Hz 이다.
본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 레일 차량의 러닝 기어(12)를 위한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)가 도 5에 도시되어 있다. 이 바퀴 축 안내 어셈블리(10)는러닝 기어의 프레임(22)의 C-형 단부 및 C-형 하측 브라켓(120)으로 형성된 링형 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16)과 후방 부분(18) 사이에 길이 방향으로 위치되는 축 박스(14)를 포함한다. 축 박스 캐리어(20)는 수직 주 현가 유닛(24)을 통해 축 박스(14)에 지지되며, 그 현가 유닛은 수평면 내에서 연장되어 있는 일 세트의 평평한 탄성 중합체 요소를 갖는 샌드위치 스프링(126)을 포함한다.
전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)가 축 박스(14) 및 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16)에 고정되고, 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)는 축 박스(14) 및 축 박스 캐리어(20)의 후방 부분(18)에 고정되어, 러닝 기어(12)의 길이 방향(200)에 평행한 축 박스 캐리어(20)에 대한 축 박스(14)의 전후 운동이 가능하다. 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은 축 박스(14)에 고정된 또는 그와 일체적인 하우징(36), 축 박스 캐리어(20)에 고정된 또는 그와 일체적인 플런저(38), 및 하우징(36)과 플런저(38)에 가황 처리로 부착되거나 아니면 밀봉 고정되는 환형 탄성 중합체(40)를 포함하며, 그래서 하우징(36), 플런저(38) 및 탄성 중합체(40) 사이에 단일의 가변 부피 유압 챔버(42)가 형성된다. 이 실시 형태에서, 환형 탄성 중합체와 플런저 사이의 접속부는 직원추대형이고 환형 탄성 중합체와 하우징 사이의 접속부와 동축이다.
이러한 구성의 결과, 각 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34)의 길이 방향 강성이 낮고, 이 강성은 반경 방향으로, 특히 수직 방향 및 횡방향으로 훨씬 더 높다. 샌드위치 스프링(126)은, 수직 방향으로 유압 기계 컨버터(32, 34) 보다 높지만 길이 방향과 횡방향으로는 낮은 정적 강성을 갖는다. 결과적으로, 샌드위치 스프링(126)이 수직 방향 하중에 대한 주 경로가 되고, 유압 기계 컨버터(32, 34)는 길이 방향 및 횡방향 하중에 대한 주 경로를 형성한다. 정적 및 동적 길이 방향 하중에 대한 도 5의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 응답은 제 1 실시 형태와 본질적으로 유사하다.
본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 레일 차량의 러닝 기어(12)를 위한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)가 도 6 및 7에 도시되어 있다. 이 바퀴 축 안내 어셈블리(10)는 러닝 기어(12)의 프레임(22)에 고정되는 링형 프레임 요소로 형성된 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16)과 후방 부분(18) 사이에 길이 방향으로 위치되는 축 박스(14)를 포함한다. 축 박스 캐리어(20)는 수직 주 현가 유닛(24)을 통해 축 박스(14)에 지지되며, 그 현가 유닛은 상측 탄성 중합 패드(226) 및 하측 탄성 중합 패드(227)를 포함한다. 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)가 축 박스(14)와 축 박스 캐리어(20)의 전방 부분(16) 사이에 제공되며, 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)는 축 박스(14)와 축 박스 캐리어(20)의 후방 부분(18) 사이에 제공되어 있어, 러닝 기어(12)의 길이 방향(200)에 평행한 축 박스 캐리어(20)에 대한 축 박스(14)의 전후 운동이 가능하다. 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은 축 박스 캐리어(20)에 고정된 또는 축 박스 캐리어(20)와 일체적인 하우징(36), 축 박스(14)와 일체적인 플런저(38), 및 하우징(36)과 플런저(38)에 가황 처리로 부착되거나 아니면 밀봉 고정되는 환형 탄성 중합체(40)를 포함하며, 그래서 하우징(36), 플런저(38) 및 탄성 중합체(40) 사이에 단일의 가변 부피 유압 챔버(42)가 형성된다. 이 실시 형태에서, 환형 탄성 중합체(40)와 하우징(36) 사이 및 환형 탄성 중합체(40)와 플런저(38) 사이의 접속부(46, 48)는 테이퍼형이다. 탄성 중합 버퍼(338)가 유압 기계 컨버터(32, 34)의 수축 운동을 제한하기 위한 플런저(38)와 하우징(36) 사이의 접촉부를 형성한다. 정적 및 동적 길이 방향 하중에 대한 도 6 및 7의 바퀴 축 안내 어셈블리의 응답은 이전 실시 형태와 본질적으로 유사하다.
도 1 내지 7의 다양한 실시 형태의 축 안내 어셈블리는, 변형을 받아 수직 방향 하중에 응답하는 가요성 러닝 기어 프레임을 갖는 러닝 기어에 특히 적합하다. 도 8의 실시 형태는 강성적인 러닝 기어 프레임에 더 적합한데, 그러한 프레임은 통상적인 작동 조건 하에서 실질적으로 변형 없이 유지된다. 도 8의 축 안내 어셈블리(10)는, 링형 축 박스 캐리어(20)는 러닝 기어 프레임(22)에 견고하게 고정되지 않는다는 점에서, 도 6 및 7의 축 안내 어셈블리와 본질적으로 다르다. 대신에, 러닝 기어 프레임(22)은 한쌍의 수직 주 현가 유닛(426)에 지탱되고, 그 현가 유닛은, 러닝 기어 프레임(22)과 축 박스 캐리어(20) 사이의 실질적인 상대 수직 방향 운동을 가능하게 하고 또한 길이 방향 하중과 횡방향 하중을 실질적인 변형 없이 전달하는 고무 스프링으로 이루어진다. 축 박스 캐리어(20)와 축 박스(14) 사이의 상하측 탄성 중합 패드(226, 227)는 매우 강성적으로 유지될 수 있어, 축 박스 캐리어(20)와 축 박스(14) 사이의 상대적인 수직 방향 및 횡방향 움직임을 실질적으로 줄일 수 있고 또한 길이 방향(200)에 수직인 방향으로 생기는 전후방 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각의 탄성 중합체(40)의 변형을 제한할 수 있다. 정적 및 동적 길이 방향 하중에 대한 도 8의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 응답은 이전 실시 형태와 본질적으로 유사하다.
도 9의 축 박스 안내 어셈블리는 도 1 내지 4의 실시 형태에서 나오며, 추가적인 스프링(526)이 축 박스(14)와 각 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 사이에 위치되어 있다는 점에서 그 실시 형태와는 다르다. 이 추가적인 분리 스프링(526)은, 유압 기계 컨버터(32, 34)의 수직 방향 강성의 2배 보다 작은 수직 방향 강성, 유압 기계 컨버터(32, 34)의 길이 방향 강성 보다 적어도 10배 더 큰 길이 방향 강성, 및 유압 기계 컨버터(32, 34)의 횡방향 강성 보다 2배 이하 작은 횡방향 강성을 갖는다. 분리 스프링(526)은 유압 유체로 채워지는 고정 부피 유압 챔버(527) 주위의 탄성 중합 링일 수 있다.
도 10의 축 박스 안내 어셈블리는 도 9의 실시 형태에서 나오며, 단지 고정 부피 유압 챔버가 제공되어 있지 않다는 점에서 그 실시 형태와는 다르다.
본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 레일 차량의 러닝 기어(12)를 위한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)가 도 11 및 12에 도시되어 있다. 이 바퀴 축 안내 어셈블리(10)는 축 박스(14), 및 주 현가 장치(24)에 의해 축 박스(14)에 지지되는, 러닝 기어(12)의 프레임(22)의 단부로 형성되는 축 박스 캐리어(20)를 포함하고, 주 현가 장치는 전방 수직 주 현가 유닛(726A) 및 후방 수직 주 현가 유닛(726B)을 포함한다. 축 박스(14)는 전후방 수직 방향 주 현가 유닛(726A, 726B) 사이에 길이 방향으로 위치되고, 이들 현가 유닛 각각은 축 박스(14)로 규정되는 회전 축선(100)에 평행한 수직 횡 평면 내에서 V-형 단면을 갖는 갈매기형 스프링을 포함한다.
도 11 및 12의 축 박스 안내 어셈블리에는 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)가 제공되어 있고, 이 컨버터는 축 박스(14)의 전방 접속부(14A)에 고정되고, 또한 전방 필러(722A)의 전방 면으로 형성되는 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16A)에 고정되며, 전방 필러는 러닝 기어(12)의 프레임(22)과 일체적이고 전방 갈매기형 스프링(726A)의 경사진 부분들 사이에서 연장되어 있다. 도 11 및 12의 축 박스 안내 어셈블리에는, 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)가 제공되어 있고, 이 컨버터는 축 박스(14)의 후방 접속부(14B)에 고정되고, 또한 전방 필러(722A)의 후방 면으로 형성되는 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16B)에 고정된다. 앞의 실시 형태와는 달리, 축 박스(14)의 전방 접속부(14A)와 후방 접속부(14B)는 서로 대향하고, 축 박스 캐리어의 전방 접속부(16A)와 후방 접속부(16B)는 축 박스(14)의 전방 접속부(14A)와 후방 접속부(14B) 사이에 위치된다. 이 실시 형태는, 축 박스(14)와 후방 수직 주 현가 유닛(726B) 사이의 가용 공간이 작을 때 러닝 기어(12)를 개장하는데에 특히 적합하다.
분명, 축 박스(14)와 후방 수직 주 현가 유닛(726B) 사이에 축 박스(14)와 전방 수직 주 현가 유닛(726A) 사이 보다 더 큰 공간이 있는 경우, 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34)는 후방 수직 주 현가 유닛(726B)의 후방 필러(722B)의 양 길이 방향 측부에 위치될 수 있다.
전방 필러(722A) 및 후방 필러(722B)가 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 사이에 위치되도록, 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)와 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)를 축 박스(14)의 양 길이 방향 단부에 제공하는 것도 가능하다. 이 경우는, 전방 필러(722A)의 앞(즉, 도 11에서 전방 필러의 좌측)과 후방 필러(722B)의 뒤(즉, 도 11에서 후방 필러의 우측)에 각 전후방 필러(722A, 722B)와 축 박스(14)의 중심 링형 부분 사이 보다 더 큰 가용 공간이 있는 경우에 특히 유리하다.
다른 실시 형태에 따르면, 전방 필러(722A)와 회전 축선(100) 사이에 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)를 제공하고 또한 회전 축선(100)과 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34) 사이에는 후방 필러(722B)를 제공하는 것도 가능하다. 대안적으로, 후방 필러(722B)와 회전 축선(100) 사이에 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)를 제공하고 또한 회전 축선(100)과 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32) 사이에는 전방 필러(722A)를 제공하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 두 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리를 포함하는 러닝 기어(12)가 도 13에 도시되어 있다. 도 13에서, 수직 주 현가 유닛은 단순성을 위해 생략되어 있다. 도 13의 러닝 기어(12)는 2-바퀴 세트(50)를 갖는 보기 대차이고, 각 세트는 바퀴 축(30)의 양 단부(52)에서 좌우측 바퀴(51)를 포함한다. 각 바퀴 축(30)의 각 단부(52)는 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 축 박스(14)에서 회전할 수 있도록 안내된다. 러닝 기어(12)의 동일한 좌측 또는 우측에 있는 2개의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)는 4개의 독립적인 유압 회로(54, 56)를 통해 서로에 유압적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 좌측에 있는 전후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)는 유압 회로(54)를 통해 서로에 연결되고, 좌측에 있는 전후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)는 유압 회로(56)를 통해 서로에 연결된다. 러닝 기어(10)의 우측에 있는 축 안내 어셈블리(10) 사이에는 유사한 유압 연결이 제공된다. 온도 및 누출 보상을 제공하기 위해 유압 저장부(58)가 역지 밸브(60)를 통해 각 유압 회로에 연결된다. 바람직하게는, 각 유압 저장부(58), 또는 더 일반적으로는 각 유압 회로(52, 54)에 누출 검출기(63)가 제공된다. 전방 축과 후방 축 사이의 이러한 종류의 유압 연결의 결과, 전후방 축(30)이 반대 방향으로 피동적으로 조향될 것이다.
개별적인 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 대안적인 연결이 도 14에 나타나 있다. 각 측에 있는 전방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)는, 러닝 기어(12)의 동일 측에 있는 후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)와 유압 회로(64)를 통해 연결되며, 각 측에 있는 전방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)는, 러닝 기어의 동일 측에 있는 후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)와 유압 회로(66)를 통해 연결된다. 전방 축과 후방 축 사이의 이러한 종류의 유압 연결의 결과, 전후방 축이 동일한 방향으로 피동적으로 조향될 것이다.
개별적인 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 대안적인 연결이 도 15에 나타나 있다. 각 측에 있는 전방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)는, 러닝 기어(12)의 다른 측에 있는 후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)와 유압 회로(154)를 통해 연결되고, 각 측에 있는 전방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)는, 러닝 기어의 다른 측에 있는 후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)와 유압 회로(156)를 통해 연결된다. 전방 축과 후방 축 사이의 이러한 종류의 유압 연결의 결과, 전후방 축이 반대 방향으로 피동적으로 조향될 것이다.
한 바퀴 축의 회전 속도에 따라 두 종류의 유압 회로 사이에서 구성을 전환하도록(예컨대, 저속에서는 도 13 또는 도 15의 구성으로, 그리고 더 높은 속도에서는 도 14의 구성으로) 러닝 기어에 추가 분배 밸브를 제공하는 것이 적절할 수 있다.
바퀴 축(30)의 두 상호 반대편 단부(52)를 안내하기 위한 본 발명에 따른 두 바퀴 축 안내 어셈블리(10)가 제공되어 있는 바퀴 세트(50)가 도 16에 도시되어 있다. 2개의 독립적인 유압 회로(68, 70)가 형성되어 있고, 각 유압 회로는 한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)를 동일한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)에 연결한다. 유압 회로(68, 70) 각각에는 유압 저장부(58)가 제공되어 있다. 이 실시 형태는 1-축 러닝 기어 또는 2-축 보기 대차에서 실시될 수 있다.
개별 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 대안적인 연결이 도 17에 나타나 있다. 2개의 독립적인 유압 회로(72, 74)가 형성되어 있고, 한 유압 회로는 좌우측 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)를 서로 연결하고, 다른 유압 회로는 좌우측 바퀴 축 안내 어셈블리의 후방 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)를 연결한다. 유압 회로(72, 74) 각각에는 유압 저장부(58)가 제공되어 있다. 이 실시 형태는 1-축 러닝 기어 또는 2-축 보기 대차에서 실시될 수 있다. 이 실시 형태는 수직 축선 주위로의 회전을 위한 매우 낮은 정적 강성과 길이 방향 축선에 평행한 축의 병진 운동의 제한을 결합하므로 특히 유리하다. 이는 차량이 제동되거나 가속할 때 조향성을 보존하는데에 특히 도움이 되며, 축의 최소의 길이 방향 병진 운동으로 길이 방향 힘이 전달된다.
더욱이, 이 실시 형태는 도 18에 도시되어 있는 고장 안전 작동 모드를 제공한다. 한 유압 회로(도 18에서, 유압 회로(72))가 누출되고 그 회로에 충분한 유압 유체가 남아 있지 않으면, 다른 유압 회로의 저장부(58)가 그 회로에 추가 유체를 제공하여, 바퀴 축(30)을 도 18에 도시되어 있는 접촉 위치 쪽으로 보내게 된다. 이 위치에서, 바퀴 세트(50)는 수직 축선 주위로 회전할 수 없을 것이지만, 안정된 위치에 유지될 것이다. 이를 위해, 각 저장부(58)는 바람직하게는 각각의 유압 회로의 부피 보다 우수한, 즉 실제로는 유압 챔버(42)의 부피의 적어도 2배, 바람직하게는 2배 보다 큰 용량을 가져야 한다.
위의 예는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내지만, 다양한 다른 구성도 생각할 수 있는데, 특히, 다른 실시 형태의 특징을 조합할 수 있음을 유의해야 한다.

Claims (18)

  1. 바퀴 축 안내 어셈블리(10)로서,
    수평 회전 축선(100) 및 회전 축선(100)에 수직인 수평 길이 방향(200)을 규정하는 축 박스(14);
    축 박스 캐리어(20); 및
    상기 길이 방향(200)에 평행한 축 박스 캐리어(20)에 대한 축 박스(14)의 전후 운동이 가능하도록, 상기 축 박스(14)의 전방 접속부(14A) 및 상기 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16A)에 고정되는 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32), 및 상기 축 박스(14)의 후방 접속부(14B) 및 축 박스 캐리어(20)의 후방 접속부(18B)에 고정되는 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)를 포함하고,
    상기 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은, 하우징(36), 플런저(38), 및 상기 플런저(38)와 하우징(36) 사이에서 길이 방향(200)에 평행한 전후 상대 운동이 가능하도록 상기 하우징(36)과 플런저(38)에 고정되는 탄성 중합체(40)를 포함하고, 단일 가변 부피 유압 챔버(42)가 상기 하우징(36), 플런저(38)와 탄성 중합체(40) 사이에 형성되어 있고, 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은 상기 가변 부피 유압 챔버(42)를 외부 유압 회로(54, 56, 64, 66, 68, 70, 72, 74)에 연결하기 위한 유압 포트(44)를 더 포함하는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 축 박스(14)는 베어링(28)을 수용하고, 상기 베어링은 베어링(28)에 수용되는 바퀴 축(30)의 단부(52)의 단면적(AΦ)을 규정하는 내경을 가지며, 상기 플런저는 상기 길이 방향(200)에 수직인 평면에서 측정되는 유효 면적(Ae)을 가지며, 유효 면적은 상기 단면적(AΦ)의 절반 보다 크고, 바람직하게는 단면적(AΦ) 보다 큰, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은, 길이 방향 강성을 가지며, 상기 길이 방향 강성은, 준정적 강성 값에서부터 동적 강성 값까지 상기 축 박스 캐리어(20)에 대한 축 박스(14)의 전후 운동의 진동수에 따라 증가하며, 상기 플런저(38)와 탄성 중합체(40)는, 상기 준정적 강성 값에 대한 동적 강성 값의 비(R)가 10 보다 크도록, 바람직하게는 20 보다 크도록, 바람직하게는 50 보다 크도록 하는 치수를 가지고 있는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 박스(14)와 축 박스 캐리어(20)의 상측 부분 사이에 제공되는 수직 현가 유닛(24)을 더 포함하는 바퀴 축 안내 어셈블리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 각각은 분리 스프링(526)을 더 포함하고, 상기 분리 스프링은 상기 탄성 중합체(40)의 길이 방향 강성 보다 적어도 10배 더 큰, 바람직하게는 적어도 20배 더 큰, 바람직하게는 50배 더 큰 길이 방향 강성, 상기 탄성 중합체(40)의 횡방향 강성의 2배 보다 작은, 바람직하게는 탄성 중합체(40)의 횡방향 강성 보다 작은 횡방향 강성, 및 상기 탄성 중합체(40)의 수직 방향 강성의 2배 보다 작은, 바람직하게는 탄성 중합체(40)의 수직 방향 강성 보다 작은 수직 방향 강성을 갖는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 박스(14)의 전방 접속부(14A)는 상기 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16A)와 대향하고, 상기 축 박스(14)의 후방 접속부(14B)는 상기 축 박스 캐리어(20)의 후방 접속부(18B)와 대향하는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16A) 및 후방 접속부(18B)는 상기 축 박스(14)의 전방 접속부(14A)와 후방 접속부(14B) 사이에 위치하는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수평 회전 축선(100)은 상기 축 박스 캐리어(20)의 전방 접속부(16A)와 후방 접속부(18B) 사이에 길이 방향으로 위치되는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 축 박스 캐리어(20)는 축 박스(14) 주위에 링을 형성하는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 박스 캐리어(20)를 러닝 기어 프레임(22)에 연결하기 위한 수직 현가 어셈블리(426)를 더 포함하는 바퀴 축 안내 어셈블리.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축 박스 캐리어(20)는 러닝 기어(12)의 러닝 기어 프레임(22)의 일 구성 부분인, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 러닝 기어 프레임(22)은 가요적인, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바퀴 축 안내 어셈블리는, 바람직하게는 역지 밸브로 상기 유압 챔버(42)에 유압 연결되는 유압 저장부(58)를 더 포함하고, 상기 역지 밸브는, 바람직하게는 상기 유압 챔버(42)의 부피의 적어도 2배인 부피로 상기 유압 저장부(58)로부터 유압 챔버(42)로 가는 유체 유동만 허용하는, 바퀴 축 안내 어셈블리.
  14. 레일 차량용 러닝 기어(12)로서, 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 한쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10), 제 1 가변 부피 유압 챔버(42)와 제 2 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 유압 연결을 이루기 위한 제 1 유압 회로(54, 64, 68, 72), 및 제 3 가변 부피 유압 챔버(42)와 제 4 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 유압 연결을 이루기 위한 제 2 유압 회로(56, 66, 70, 74)를 포함하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 가변 부피 유압 챔버(42)는 모두 서로 다른 챔버이고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 가변 부피 유압 챔버 각각은, 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 및 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32, 34) 중 하나의 가변 부피 유압 챔버(42)인, 레일 차량용 러닝 기어.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 유압 회로(54, 64, 68, 72)는, 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42)와 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 다른 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)의 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 유압 연결을 이루고, 상기 제 2 유압 회로(56, 66, 70, 74)는, 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 한 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42)와 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 다른 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(34)의 가변 부피 유압 챔버(42) 사이의 유압 연결을 이루는, 레일 차량용 러닝 기어.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 러닝 기어는 적어도 하나의 전방 바퀴 세트(50) 및 후방 바퀴 세트(50)를 더 포함하고, 상기 전방 바퀴 세트(50)의 단부(52)는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 전방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 축 박스(14)에 의해 지지되고, 상기 후방 바퀴 세트(50)의 단부(52)는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 축 박스(14)에 의해 지지되는, 레일 차량용 러닝 기어.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 러닝 기어는 적어도 하나의 바퀴 세트(50)를 더 포함하고, 상기 바퀴 세트(50)의 좌측 단부(52)는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 좌측 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 축 박스(14)에 의해 지지되고, 상기 바퀴 세트(50)의 우측 단부(52)는 상기 쌍의 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 우측 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 축 박스(14)에 의해 지지되는, 레일 차량용 러닝 기어.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 러닝 기어는 상기 전방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)의 챔버(42)와 동일 바퀴 축 안내 어셈블리(10)의 후방 길이 방향 유압 기계 컨버터(32)의 챔버(42) 사이의 유압 연결을 포함하지 않는, 레일 차량용 러닝 기어.
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