KR950014363B1 - 직각카아던(Cardan)방식에 있어서의 자연진자(自然振子)식 철도차량 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

직각카아던(Cardan) 방식에 있어서의 자연진자(自然振子)식 철도차량

제1도 내지 제3도는 본 발명에 관한 직각 카아던식에 있어서의 자연전자식 철도차량의 제1실시예를 나타낸 것으로,

제1도는 본 발명의 원동기의 배치예와 추진축의 회전방향과의 관계를 나타낸 차량의 측면도

제2도는 본 발명의 추진축, 감속기내의 기어의 배열과 차량의 진행방향의 관계를 나타낸 차량의 저면도

제3도는 본 발명의 자연진자차량의 설명도

제4도 및 제5도는 본 발명의 제2실시예를 나타낸 것으로,

제4도는 본 발명의 원동기의 배치에와 추진축의 회전방향의 관계를 나타낸 차량의 측면도

제5도는 본 발명의 추진축, 감속기내의 기어의 배열과 차량의 진행방향의 관계를 나타낸 차량의 저면도

제6도는 본 발명에 관한 자연진자식 철도 차량의 추진축의 일부 단면도

제7도는 제8도의 III-III선 단면도

제8도는 본 발명의 추진축의 다른 실시예를 나타낸 일부 절결 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 차체 2 : 진자(振子) 로울러

3 : 추진축 4 : 원동기

4S : 출력축 5 : 회전방향

6 : 반대방향 7 : 감속기

8 : 진자 회전중심 9 : 차체 경사축

10 : 차축 11 : 볼스터(bolster) 스프링

12 : 진자비임 13 : 대차

15 : 차륜 21,22 : 고정요우크

23 : 미끄럼 축 요우크 24 : 스플라인 슬리이브형성 요우크

25 : 신축부 26 : 볼베어링

23a,24a : 수지코오팅

본 발명은, 직각 카아던(Cardan) 방식에 있어서 자연진자식 철도차량에 관한 것으로, 특히 직각 카아던방식에 의한 동력 전달을 행함과 동시에 자연진자방식에 의한 차제를 경사시키는 철도차량에 관한 것이다.

차량의 곡선 통과속도를 향상시키는 경우에, 선로의 캔트(Cant : 철도의 커어브에서 바깥 쪽 레일이 높게된 것) 부족에 의하여 승객의 승차기본을 악화시키는 원심력의 작용하는 것을 방지하기 위하여, 일본국에서는, 이미 381개 특급형 철도차량에서, 원심력에 의한 차체의 경사를 행하고, 자연스럽게 균형을 유지시키는 자연진자방식에 의한 차체 경사방식을 채용하여, 소기의 효과를 얻고 있다.

즉, 이러한 방식을 채택한 차량의 경우에는, 동력전달방식은, 대차 가운데에 메인전동기가 설치되어, 평행카아던방식을 채용하고 있어, 메인 전동기의 구동용 토오크의 반작용 토오크(Reaction Torque)에 의하여 강제적으로 차체경사를 발생하는 기구는 아니다.

한편, 일본에서는 기동차의 거의가, 차량의 바닥밑에 디젤 기관을 설치하고, 추진축을 통하여 차끝단 쪽의 대차에 설치된 차륜에 직각으로 동력을 전달하는 직각 카아던 방식이 채용되고 있다.

이경우, 디젤기관의 출력축 중심의 방향이, 차량의 긴 방향을 향하여 설치되어 있기 때문에, 디젤기관에 의하여 발생하는 구동용 토오크의 반작용 토오크에 의하여 차체가 강제적으로 경사하고, 자연진자식의 차제경사의 구성을 할 수 없었다.

이 예로서, 일찌기 가스터어빈을 동력으로 하여 시작된 3량 편성의 391형 자연진자식 기동차도, 부수적으로 추가되는 부수차인 전,후 2차량 만을 진자방식으로 구성시켰으나, 중앙에 배치된 가스터어빈 탑재의 동력차는 진자방식을 채택하지 않은 비진자방식이어서, 그 결과, 기타의 요인도 포함되어, 소기의 목적을 달성할 수 없으며, 현재까지 실용화되고 있지 않다.

그럼에도 불구하고, 전기를 사용하지 않는 비전화(非電化)구간의 철도의 고속화의 필요성은 중요한 과제로 되어 오고, 이 때문에 자연진자식의 차제 경사를 가능하게 한 고속기동차의 기술개발이 요망되어 있다.

본 발명은, 상기와 같은 현황에 비추어, 여러가지 연구결과에 의하여 완성시킨 것이다.

본 발명의 목적으로 하는 바는, 차제쪽에 원동기를 설치하고, 직각 카아던방식에 의한 동력전달방식을 가지는 기동차등일지라도, 원동기의 동력전달시에 있어서 강제적으로 차체 경사가 발생하는 것을 방지하고, 자연진자방식에 의한 차체경사가 행하여 질 수 있도록 구성하여 기동차등의 고속차량의 개발을 가능하게 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1발명에 의하면, 차체에 출력축심의 방향을 차체의 긴쪽방향과 일치시킨 원동기를 부착시키고, 그 출력축에 접속한 추진축을 설치하여 차축으로 동력을 직각으로 전하는 직각 카아던 방식에 있어서의 자연진동자식 철도차량에 있어서, 하나의 차체의 동일 성능의 원동기를 2대 부착하고, 그 각 출력축 위치는, 차량의 양끝단의 차축쪽이 되도록 서로 반대방향으로 차체의 중앙으로 치우치게 부착시켜, 각 출력축에 접속한 2개의 추진축으로써, 차량의 양끝단부에 있는 2개의 차축에 동력을 전달함과 동시에, 2개의 추진축의 회전력을 동일하게 하고, 또한 회전방향을 반대방향으로 하는 기구로서, 원동기의 출력 토오크의 전달중에 발생하는 반작용 토오크를 상호 없애게 하고, 반작용 토오크에 의한 강제적인 차제경사를 없애도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 발명에 의하면, 양끝단에 출력축을 가지는 원동기를, 차체의 거의 중앙에 1대를 부착하고, 각 출력축에 접속한 2개의 추진축으로써 차량의 양끝단부에 있는 2개의 차축에 동력을 전함과 동시에, 2개의 추진축의 회전력을 동일하게 하고, 또한 회전방향을 반대방향으로 하는 기구로서, 원동기의 출력토오크의 전달중에 발생하는 반작용 토오크를 상호 없애게 하고, 반작용 토오크에 의한 강제적인 차체 검사를 없애도록 한 것이다.

상기 한 구성에 의하여, 본 발명에 의하면, 출력축심의 방향은 차체의 긴쪽 방향으로 한 직각 카아던 방식으로써, 동일성능의 원동기를 동일차체의 중앙쪽으로 치우치게 상호 반대방향으로 2대 부착하며, 또는 그 양끝단에 출력축을 가지는 1대의 원동기를 차체의 거의 중앙에 부착시켜, 개개의 출력축으로 부터는 개개의 추진축을 개재하여 차량의 양끝단부에 있는 개개의 차축에 동력을 전하는 구조로 한다.

그리고, 개개의 출력축에 의한 추진축의 회전방향을 반대방향으로 회전하는 기구를 구성하고, 개개의 출력축이 동일출력으로 회전할때 상기는 반작용 토오크를 서로 없앤다.

이로써, 반작용 토오크에 의한 차체의 강제 경사가 없어지기 때문에, 자연진자작용에 의한 차체 경사를 원활하게 행할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 제1실시예를 제1도 내지 제3도를 참조하여 설명한다.

제1도 내지 제3도는, 본 발명의 직각 카아던 방식에 있어서의 자연진자식 철도차량의 기본구성을 나타낸 도면이다.

본 실시예는 2축 보기(Bogie) 차로써 대차의 안쪽만을 동축으로 하는 2원 동기 방식의 경우이다.

자체(1)는, 제3도에 나타낸 바와같이, 그 하부에 볼스타 스프링(11)을 설치하여 전자비임(12)이 설치되어 있다.

한편, 대차(13)위에는, 진자 로울러(2)가 배치되어 있고, 이 진자 로울러(2)위에 진자비임(12)이 지지되어 있고, 차체(1)는 진자회전중심(8)을 중심으로 하여 경사가능하게 되어 있다.

또한, 부호(9)는 차체경사각을 나타낸다.

제1도 및 제2도에 나타낸 바와같이, 차체(1)의 중앙부 아랫쪽에는, 2대의 원동기(4)가 부착되어 있고, 각 원동기(4)의 출력축(4S)은, 차체(1)의 긴쪽 방향으로 배치되어 있다.

원동기(4)는, 일반적으로는 내연기관이나, 전동기로도 구성이 가능하다.

그예로서는, 출력이 거의 같은 동일성능의 2대의 원동기(4)를 차량의 중앙으로 치우치게 마주보게 배치하여, 항상 동일출력으로 제어하고, 각각의 출력축(4S),(4S)은, 추진축(3)에 연결시키어, 각 추진축(3)을 회전방향(5) 및 그 반대방향(6)으로 회전시킨다. 각 출력측(4S)의 동력은, 감속기(7)를 설치하여 차축(10)에 전달된다. 차축(10)에는 차륜(15)이 설치되어 있다. 추진축(3)을, 각각 일측 방향(5) 및 반대방향(6)으로 회전한 경우에도, 감속기(7)중의 베벨기어의 배치를, 도시한 바와 같이 큰 기어를 원동기쪽에서 보아, 각각 반대방향으로 부착함으로써, 차량은 화살표 방향(D)과 같이, 한쪽방향으로 진행할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 동일성능의 2대의 원동기(4)를, 1대의 차체(1)에 형성하고, 각각의 원동기(4)에 의한 추진축(3)의 회전방향을, 반대방향으로 회전하는 기구로 하고, 개개의 원동기(4)가, 동일출력으로 회전 할때에 생기는 반작용 토오크를 서로 없앤다.

이로써 반작용 토오크에 의한 차체(1)의 강제 경사가 없어지기 때문에, 자연진자작용에 의한 차체검사를 원활하게 행할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2실시예를 제4도 및 제5도를 참조하여 설명한다.

제4도 및 제5도에 나타낸 실시예는, 1원동기 방식이다.

차량의 거의 중앙에 배치한 1대의 원동기(4)로부터는, 차량의 전,후 방향으로 출력축(4S),(4S)를 형성하고, 각각의 출력축(4S),(4S)은, 추진축(3)에 연결되어, 각 추진축(3)을 회전방향(5) 및 그 반대방향(6)으로 회전시킨다.

각 출력축(4S)의 동력은, 감속기(7)를 통하여 차축(10)에 전달된다. 차축(10)에는 차륜(15)이 설치되어 있다.

본 실시예에 의하면, 그 양끝단에 출력축을 가지는 1대의 원동기(4)를, 차제(1)의 거의 중앙에 부착시키고, 개개의 출력축(4S),(4S)으로부터는 개개의 추진축(3)을 통하여, 차량의 양끝단부에 있는 개개의 차축(10)으로 동력을 전달하는 구조로 된다.

그리고, 1대의 원동기(4)에 의한 추진축(3)의 회전방향을 반대방향으로 회전하는 기구로 하므로서, 개개의 출력축(4S)이 동일 출력으로 회전할때에 생기는 반작용 토오크를 서로 없애게 한 것이다.

이로써, 반작용 토오크에 의한 차제의 강제경사가 없어지기 때문에, 자연진자작용에 의한 차제경사를 원활하게 행할 수 있다.

다음에, 본 발명의 직각 카아던 방식에 있어서의 자연 진자식 철도차량의 추진축의 구조를, 제6도 및 제7도를 참조하여 설명한다.

상기 추진축(3)은, 제6도 및 제7도에 나타낸 바와같이, 고정요우크(21),(22)와, 미끄럼 축 요우크(23)와, 스플라인 슬리이브 형성 요우크(24)를 구비하고 있다.

미끄럼축 요우크(23)와 스플라이 슬리이브 형성 요우크(24)와의 스플라인 끼워맞춤에 의하여, 신축부(25)가 구성되고, 양요우크(23),(24)의 스플라인부에 볼베어링(26)이 형성되어 있다.

이 볼베어링(26)에 의하여, 신축부(25)의 신축시에 생기는 마찰저항이 경감된다.

즉, 미끄럼축 요우크(23)와, 스플라인 슬리이브 형성, 요우크(24)의 스플라인부에 볼베어링(26)을 사이에 형성함으로써, 볼베어링(26)의 마찰저항이 작기(Kgf/Kgf-m=0.04∼0.35)때문에, 양요우크(23),(24) 사이의 미끄럼 움직임시에의 마찰저항이 경감되어, 차체의 자연진자가 낮은 저항하에서 행하여 진다.

다음에, 추진축의 다른 실시예를 제8도를 참조하여 설명한다.

본 실시예에 있어서의 추진축(3)은, 제 6도와 동일하게, 고정요우크(21),(22)와, 미끄럼축 요우크(23)와, 스플라인 슬리이브 형성 요우크(24)를 구비하고 있다.

미끄러짐 축 요우크(23)와, 스플라인 슬리이브 형성요우크(24)의 스플라인 끼워맞춤에 의하여, 신축부(25)가 구성되어 있다.

그리고, 양 요우크(23),(24)의 스플라인부에, 각각 수지코오팅(나일론코팅)(23a),(24a) 이 실시되어 있고, 스플라인부의 마찰계수(μ=0.075정도)의 저감을 도모하고 있다.

본 실시예에 있어서도, 양 요우크 사이의 미끄러져 움직일때의 마찰저항이 경감되고, 차체의 자연진자가 낮은 저항하에서 행하여 지게 된다.

이상 실시예의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명에 의하면, 기동차 등의 철도차량에 있어서, 차체쪽에 설치된 내연기관등의 원동기를 가지는 직각 카아던 방식 동력 전달기구를 가지는 차량일지라도, 커브를 고속으로 주행할 경우의 승객의 승차기분 개선을 도모하기 위한 자연진자 작용을 사용한 진자식차량의 구성을 가능하게 하는 것으로써, 본 발명에 의하여, 이러한 종류의 동력전달기구를 가지는 차량의, 커브진 곳의 통과 속도의 향상을 가능하게 하는 것이다.

또한, 본 발명의 추진축에 의하면, 원동기와 차륜을 연결하는 추진축의 스플라인부의 마찰계수를 저감할수 있기 때문에, 추진축의 신축시의 미끄럼 저항을 경감할 수 있고, 미끄럼 저항에 의한 진자작용을 저해하는 힘을 제거할 수 있다.

Claims (4)

1. 원동기의 출력 축심 방향을 긴쪽 방향과 일치시키고, 그 출력축에 접속한 추진축단의 죠인트를 통하여 차축에 출력을 전달하는 직각 카아던 방식에 있어서의 자연 진자식 철도차량에 있어서, 차제 중앙 근처에 부착한 동일 성능의 2대의 원동기(4),(4)와, 이 원동기(4),(4)의 각 출력축(4S),(4S)이, 동일회전력이고, 또 그 회전방향을 반대방향인 추진축(3),(3)에 접속됨과 동시에, 차체의 양단에 위치하는 차축에 직각 방향으로 접속하여 원동기의 출력 토오크의 전달중에 발생하는 반(反)토오크를 상호 소멸시키는 것을 특징으로 하는 직각 카아던 방식에 있어서의 자연진자식 철도차량.
2. 제1항에 있어서, 상기 원동기는 차량 중앙 근처에 1개를 부착하고 그 양단에 출력축을 가지며 각각을 추진축(3),(3)으로 접속시키는 것을 특징으로 하는 직각 카아던 방식에 있어서의 자연진자식 철도차량.
3. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 추징축(3),(3)은, 그 스플라인부에 볼베어링을 설치한 것을 특징으로 하는 직각 카아던 방식에 있어서의 자연진자식 철도차량.
4. 제1항 또는 제4항에 있어서, 차체(1) 아랫쪽에 설치한 원동기(4)와, 대차(13)에 조립된 차륜(15)을 연결하는 추진축(3)의 스플라인부에, 각각 수지코팅(나이론코팅(23a),(24a)을 실시하고 있고, 스플라인부의 저마찰계수의 저감을 도모한 상기 것을 특징으로 하는 직각 카아던 방식에 있어서의 자연진자식 철도차량.

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