궤도계 차량용 대차

궤도계 차량용 대차 {TRACK-GUIDED VEHICLE WHEEL TRUCK}

본 발명은, 궤도 상을 주행하는 궤도계 차량용 대차에 관한 것이다.

일반적으로, 지하철이나 신교통 시스템 등의 궤도계 차량(이하, 「차량」이라 함)은, 궤도를 따라 설치된 가이드 레일에 안내되면서 궤도 상을 주행하는 구성으로 되어 있다. 종래의 차량에서는, 고무 타이어 등으로 구성되는 주행륜이, 가이드 레일에 의해 안내되는 안내륜에 대해 항상 일정한 방향을 향하여 배치되어 있었기 때문에, 주행륜의 방향은 가이드 레일을 따라 변화될 뿐이었다. 그러나 차량이 곡선의 가이드 레일에 진입할 때, 주행륜의 직진하려고 하는 힘이나 차량에 작용하는 원심력에 의해, 안내륜에는 가이드 레일을 향하는 안내륜 작용력이 크게 작용하여, 안내륜과 가이드 레일이 큰 압력으로 접촉하게 된다. 그 결과, 안내륜 및 가이드 레일이 마모나 열화 등이 되기 쉬워져 문제가 되고 있었다.

따라서 안내륜 작용력에 대향하는 주행륜의 코너링 포스를 증가시켜, 안내륜과 가이드 레일의 접촉 압력을 저감하는 대책을 취하고 있다. 코너링 포스를 증가시키는 수단으로서는, 차량의 대차에 주행륜을 조타하기 위한 스티어링 기구를 설치하여, 곡선의 가이드 레일에 진입할 때에, 이 스티어링 기구에 의해 슬립 앵글(조타각)을 증가시키도록 주행륜을 조타하는 것이 행해지고 있다.

이와 같은 스티어링 기구를 구비하는 대차는, 특허 문헌 1에 개시되어 있다. 특허 문헌 1에서는, 동일 축선 상의 한 쌍의 주행륜이, 킹핀에 의해 회전 가능하게 구성되는 동시에, 차폭 방향으로 연장되는 차축에 의해 연결되고, 또한 차폭 방향을 따라 배치되는 타이로드에 의해 서로 연동 가능하게 구성되어 있다. 한편, 가이드 레일에 안내되는 안내륜이 안내 프레임에 설치되어 있고, 이 안내 프레임은 차축에 대해 한 쌍의 주행륜 간 중앙을 중심으로 선회 가능하게 되어 있다. 또한, 한 쌍의 주행륜 중 한쪽과 안내 프레임을 조타 가능하게 연결하는 조타 로드가, 차폭 방향을 따라 배치되어 있고, 이 조타 로드의 일단부가, 한 쌍의 주행륜 중 한쪽을 조타하기 위한 스티어링 아암에 설치되고, 조타 로드의 타단부가, 차량 전후 방향으로 이동 가능하게 안내 프레임에 설치되어 있다. 또한, 안내 프레임에는 차량 전후 방향으로 신축 가능한 액추에이터가 설치되어 있고, 조타 로드의 안내 프레임측의 타단부는 액추에이터에 설치되어 있다. 이 액추에이터 동작에 수반되는 조타 로드의 타단부의 이동에 의해, 이 조타 로드의 타단부와 안내 프레임의 선회 중심(또는 차축)의 거리가 조타 로드의 주행륜측의 일단부와 차축의 거리에 대해 변경되게 되어, 조타 로드는 차축에 대해 기울어진 자세가 된다. 그 결과, 조타 로드의 이동에 따라 스티어링 아암이 이동하는 양이 변화되어, 스티어링 아암에 의해 조타되는 주행륜의 슬립 앵글이 변화되게 된다.

그러나 특허 문헌 1의 대차에서는, 액추에이터의 차량 전후 방향의 동작에 의해, 차폭 방향에 배치된 조타 로드의 자세를 변화시켜, 안내 프레임의 선회에 따라 조타되는 주행륜의 슬립 앵글을 조정하는 구성으로 되어 있다. 그로 인해, 액추에이터의 동작과 조타 로드의 자세 변화와 주행륜의 슬립 앵글의 변화의 관계가 복잡하게 되어 있어, 그 구조 및 제어가 복잡하게 되어 있다. 그로 인해, 주행륜의 슬립 앵글을 미묘하게 변화시키도록, 액추에이터의 동작을 제어하는 것이 어렵게 되어 있어, 예를 들어 직선 주행 중인 차량을 안정 주행시키기 위해, 옆 바람 등의 외란에 대응하여 주행륜의 슬립 앵글을 미세 조정할 수 없는 구조로 되어 있다.

또한, 특허 문헌 1의 대차에서는, 액추에이터의 고장을 상정한 페일 세이프 기능이 설치되어 있지 않다. 그로 인해, 주행륜이 안내 프레임에 대해 기울어진 상태에서 액추에이터가 고장나면, 직선 주행 상태에 있어서의 주행륜의 얼라인먼트가 어긋나게 된다. 이 경우, 주행륜이 사이드 슬립되거나 한 상태에서 주행하게 되어 문제가 된다.

본 발명은 이와 같은 실정에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적은, 구조를 심플하게 하면서, 안내륜 및 가이드 레일 간의 마모나 열화를 방지하여, 액추에이터를 사용한 경우에는, 그 제어를 심플하게 하면서 주행륜의 슬립 앵글의 미세 조정을 가능하게 하고, 또한 액추에이터의 고장에 수반되는 문제의 발생을 방지 가능하게 하고, 또한 주행 안정성을 확보한 궤도계 차량용 대차를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위해 본 발명의 궤도계 차량용 대차는, 스티어링 차축의 양단부에 각각 킹핀에 의해 연결된 한 쌍의 주행륜과, 주행 궤도 상에 설치되는 가이드를 따라 안내되는 안내륜과, 상기 안내륜을 설치한 안내 프레임을 구비하고, 상기 안내 프레임이 상기 스티어링 차축에 대해 선회 가능하게 구성되어 있는 궤도계 차량용 대차에 있어서, 상기 스티어링 차축에 대해 차량 전후 방향의 중앙측에서 차폭 방향을 따라 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜을 연동 가능하게 구성한 타이로드와, 상기 스티어링 차축에 대해 차량 전후 방향의 차량 단부측에 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜 중 한쪽을 조타 가능하게 구성한 연결 로드와, 차량 전후 방향을 따라 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜 중 한쪽의 킹핀에 설치되는 제1 스티어링 아암과, 차량 전후 방향을 따라 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜 중 다른 쪽의 킹핀에 설치되는 제2 스티어링 아암과, 상기 안내 프레임에 차량 전후 방향으로 위치 조정 가능하게 설치되는 지지축과, 차량 전후 방향을 따라 배치되는 링크 레버를 구비하고, 상기 타이로드의 양단부가, 상기 제1 스티어링 아암 및 상기 제2 스티어링 아암의 중앙측 단부에 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 연결 로드의 양단부가, 상기 제1 스티어링 아암의 차량 단부측 단부 및 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부에 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 링크 레버의 중앙측 단부가, 상기 스티어링 차축의 차폭 방향 중앙부에서 상기 차량 단부측으로 돌출되는 수용 부재에 회전 가능하게 설치되고, 상기 링크 레버의 중간부에 차량 전후 방향으로 연장되는 긴 구멍이 형성되고, 상기 긴 구멍과 상기 지지축이 일정한 위치에서 회전 가능하게 결합되어 있다.

본 발명의 궤도계 차량용 대차에서는, 상기 지지축의 이동 후에, 상기 지지축을 원래의 위치로 복귀 가능하게 하기 위한 복원 기구가 상기 안내 프레임에 설치되고, 상기 안내 프레임에 설치된 액추에이터에 의해, 상기 지지축이 이동 가능하게 구성되어 있다.

본 발명의 궤도계 차량용 대차에서는, 상기 지지축이, 액추에이터에 의해 차폭 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

본 발명의 궤도계 차량용 대차에서는, 상기 안내 프레임에 설치된 판 스프링에 의해 상기 안내륜이 지지되고, 상기 판 스프링의 변위량을 검출하기 위한 검출 수단이 설치되고, 상기 검출 수단에 의해 검출되는 판 스프링의 변위량에 대응하여 상기 액추에이터를 제어하기 위한 제어 수단이 설치되어 있다.

본 발명에 따르면, 이하의 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 궤도계 차량용 대차는, 스티어링 차축의 양단부에 각각 킹핀에 의해 연결된 한 쌍의 주행륜과, 주행 궤도 상에 설치되는 가이드를 따라 안내되는 안내륜과, 상기 안내륜을 설치한 안내 프레임을 구비하고, 상기 안내 프레임이 상기 스티어링 차축에 대해 선회 가능하게 구성되어 있는 궤도계 차량용 대차에 있어서, 상기 스티어링 차축에 대해 차량 전후 방향의 중앙측에서 차폭 방향을 따라 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜을 연동 가능하게 구성한 타이로드와, 상기 스티어링 차축에 대해 차량 전후 방향의 차량 단부측에 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜 중 한쪽을 조타 가능하게 구성한 연결 로드와, 차량 전후 방향을 따라 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜 중 한쪽의 킹핀에 설치되는 제1 스티어링 아암과, 차량 전후 방향을 따라 배치되고, 또한 상기 한 쌍의 주행륜 중 다른 쪽의 킹핀에 설치되는 제2 스티어링 아암과, 상기 안내 프레임에 차량 전후 방향으로 위치 조정 가능하게 설치되는 지지축과, 차량 전후 방향을 따라 배치되는 링크 레버를 구비하고, 상기 타이로드의 양단부가, 상기 제1 스티어링 아암 및 상기 제2 스티어링 아암의 중앙측 단부에 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 연결 로드의 양단부가, 상기 제1 스티어링 아암의 차량 단부 측 단부 및 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부에 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 링크 레버의 중앙측 단부가, 상기 스티어링 차축의 차폭 방향 중앙부에서 상기 차량 단부측으로 돌출되는 수용 부재에 회전 가능하게 설치되고, 상기 링크 레버의 중간부에 차량 전후 방향으로 연장되는 긴 구멍이 형성되고, 상기 긴 구멍과 상기 지지축이 일정한 위치에서 회전 가능하게 결합되어 있다.

그로 인해, 상기 안내 프레임의 지지축 및 상기 링크 레버의 중간부가 결합되고, 또한 상기 링크 레버의 중앙측 단부가 상기 스티어링 차축에 대해 차량 단부측에서 상기 수용 부재에 설치되어 있기 때문에, 차량이 곡선의 가이드 레일에 진입하였을 때, 곡선의 가이드 레일을 따라 상기 안내륜 및 상기 안내 프레임이 선회하면, 상기 링크 레버는 그 중앙측 단부를 중심으로 회전한다. 이때, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리와 상기 링크 레버의 중간부의 상기 지지축으로부터 중앙측 단부까지의 거리의 비율에 대응하여, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부가 상기 링크 레버의 중간부보다도 회전하면, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부는, 상기 안내 프레임의 선회와 동일 방향으로, 상기 안내 프레임보다도 크게 꺾이게 된다. 그로 인해, 상기 연결 로드가 이동하고, 상기 제1 스티어링 아암이 이동하고, 그 결과 상기 한 쌍의 주행륜 중 한쪽이, 오버 스티어 상태의 슬립 앵글로 되도록, 조타되게 된다. 또한, 상기 한 쌍의 주행륜 중 한쪽이 조타되는 것에 따라, 상기 타이로드가 이동하고, 상기 제2 스티어링 아암이 이동하고, 그 결과 상기 한 쌍의 주행륜 중 다른 쪽이, 오버 스티어 상태의 슬립 앵글로 되도록, 조타되게 된다. 따라서 상기 한 쌍의 주행륜의 코너링 포스가 증가하여, 상기 안내륜의 가이드 레일을 향하는 안내륜 작용력이 저감되고, 상기 안내륜과 가이드 레일의 접촉 압력이 저감되게 된다.

또한, 상기 지지축을 상기 안내 프레임에 대해 차량 전후 방향으로 위치 조정 가능하게 하고 있기 때문에, 상기 링크 레버의 중간부에 있어서, 상기 지지축과 상기 긴 구멍의 결합 위치가 변경 가능하게 되어 있다. 그로 인해, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리와 상기 링크 레버의 중간부의 상기 지지축으로부터 중앙측 단부까지의 거리의 비율이 변경 가능하게 되어, 상기 링크 레버의 중간부의 회전량에 대한 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부의 회전량이 변경 가능하게 되고, 그 결과 상기 한 쌍의 주행륜의 슬립 앵글이 변경 가능해진다. 따라서 곡선의 가이드 레일의 곡률 반경이나 차량의 주행 속도 등에 대응하여, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리와 상기 링크 레버의 중간부의 상기 지지축으로부터 중앙측 단부까지의 거리의 비율을 변경함으로써, 상기 한 쌍의 주행륜의 슬립 앵글을, 상기 안내륜과 가이드 레일의 접촉 압력을 효율적으로 저감하도록 적절하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 상기 주행륜이 고무 타이어인 경우에는, 고무 타이어의 마모에 의해 변화되는 코너링 포스의 감소에 대응하기 위해, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리를 상기 링크 레버의 중간부의 상기 지지축으로부터 중앙측 단부까지의 거리에 대해 크게 함으로써, 상기 한 쌍의 주행륜의 슬립 앵글을 증가시켜, 상기 안내륜과 가이드 레일의 접촉 압력을 저감하도록 조정할 수 있다.

따라서 이와 같이 상기 궤도계 차량용 대차의 구조를 심플하게 하면서, 상기 안내륜 및 가이드 레일 간의 마모나 열화를 효율적으로 방지할 수 있고, 또한 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명의 궤도계 차량용 대차에서는, 상기 지지축의 이동 후에, 상기 지지축을 원래의 위치로 복귀 가능하게 하기 위한 복원 기구가 상기 안내 프레임에 설치되고, 상기 안내 프레임에 설치된 액추에이터에 의해, 상기 지지축이 이동 가능하게 구성되어 있고, 상기 링크 레버의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리와 상기 링크 레버의 중간부의 상기 지지축으로부터 중앙측 단부까지의 거리의 비율을 상기 액추에이터에 의해 제어하는 것과, 상기 한 쌍의 주행륜의 슬립 앵글을 조정하는 것의 관계가 심플하게 되어 있다. 따라서 상기 궤도계 차량용 대차의 제어를 심플하게 할 수 있다. 또한, 상기 액추에이터가 고장난 경우라도, 상기 복원 기구에 의해 상기 지지축이 상기 액추에이터에 의해 이동되기 전의 원래의 중립 위치로 복귀 가능하게 되어 있다. 또한, 상기 액추에이터의 동작이, 상기 안내 프레임의 선회와 상기 주행륜의 조타로 분리되어 있기 때문에, 상기 액추에이터가 고장난 경우라도, 상기 한 쌍의 주행륜이 직선 주행 및 곡선 주행에 대응하여 통상대로 조타되어, 차량이 통상 주행 가능하게 되어 있다. 따라서 액추에이터의 고장에 수반되는 문제의 발생을 방지할 수 있고, 또한 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명의 궤도계 차량용 대차에서는, 상기 지지축이 액추에이터에 의해 차폭 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 상기 액추에이터에 의한 상기 지지축의 제어에 의해, 상기 링크 레버의 회전에 수반되는 상기 연결 로드의 차폭 방향의 이동이, 상기 안내 프레임의 선회에 영향을 받지 않고 제어되게 된다. 그 결과, 상기 한 쌍의 주행륜의 조타가, 직접적으로 제어되어 미세 조정 가능해진다. 따라서 직선 주행 중의 차량에 있어서, 옆 바람 등의 외란에 대응하여 상기 주행륜의 슬립 앵글을 미세 조정함으로써, 주행 안정성이 확보되게 된다.

본 발명의 궤도계 차량용 대차에서는, 상기 안내 프레임에 설치된 판 스프링에 의해 상기 안내륜이 지지되고, 상기 판 스프링의 변위량을 검출하기 위한 검출 수단이 설치되고, 상기 검출 수단에 의해 검출되는 판 스프링의 변위량에 대응하여 상기 액추에이터를 제어하기 위한 제어 수단이 설치되어 있어, 상기 안내륜이 가이드 레일로부터 충격 등의 외란을 받은 경우라도, 상기 판 스프링에 의해 상기 안내 프레임에 전해지는 외란이 완화되어, 차량의 주행 안정성이 확보되게 된다. 또한, 차량의 탑승자의 승차감도 개선된다. 또한, 상기 검출 수단에 의해 검출되는 상기 안내 프레임에 대한 상기 안내륜의 변위량에 대응하여, 상기 한 쌍의 주행륜의 조타량이 상기 액추에이터에 의해 신속히 제어되게 된다. 그로 인해, 차량이 곡선의 가이드 레일을 주행하는 경우 등에도, 신속하고 또한 적절하게 상기 한 쌍의 주행륜의 슬립 앵글이 조정되게 된다. 따라서 차량의 주행 안정성이 확보되게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 직선 주행시의 궤도계 차량의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 궤도계 차량용 대차의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 궤도계 차량용 대차의 개략을 도시하는 정면도이다.
도 4의 (a)는 직선 주행시에 있어서의 차량 전방측의 궤도계 차량용 대차의 개략을 도시하는 설명도이다. (b)는 곡선 주행시에 있어서의 차량 전방측의 궤도계 차량용 대차의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서 곡선 주행시의 궤도계 차량의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서 직선 주행시의 궤도계 차량의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서 직선 주행시의 궤도계 차량의 개략을 도시하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서 직선 주행시의 궤도계 차량의 개략을 도시하는 설명도이다.

본 발명의 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태의 궤도계 차량(이하, 「차량」이라 함)에 사용되는 대차에 대해 이하에 설명한다. 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서는, 차량의 일례로서, 차량 전방측 및 후방측에 대차를 설치한 차량을 사용하여 설명하는 것으로 하고, 차량의 진행 방향을 차량 전방으로 하여 설명한다.

(제1 실시 형태)

본 발명의 제1 실시 형태의 차량용 대차에 대해 이하에 설명한다. 도 1을 참조하면, 화살표 A의 방향으로 진행하는 차량에 있어서, 센터 가이드(1)가, 차량의 차폭 방향 중간에서 차량의 궤도 경로를 따라 배치되어 있고, 차량은, 이 센터 가이드(1)를 따라 안내되면서 주행하는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 차량에 있어서, 차체(2)의 하부에는, 전방측의 전방측 대차(3) 및 후방측의 후방측 대차(4)가 각각 배치되어 있다.

여기서, 전방측 대차(3) 및 후방측 대차(4)[이하, 「대차(3, 4)」라고 함]의 구조에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다. 대차(3, 4)에는, 한 쌍의 주행륜(5)이 설치되어 있다. 이 주행륜(5)의 일례로서, 주로 지하철 및 신교통 시스템 등의 차량에서는, 고무 타이어가 사용되고 있다. 또한, 주행륜(5)의 다른 예로서, 철제의 차륜 등의 다른 소재로 제작되는 차륜이 사용되어도 된다. 이와 같은 한 쌍의 주행륜(5)은, 동일 축선(5a)을 중심으로 하여 회전 가능하게 구성되는 동시에, 서로 차폭 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 대차(3, 4)에는, 주행륜(5)의 축선(5a)을 따라 스티어링 차축(6)이 배치되어 있다. 한 쌍의 주행륜(5)은, 스티어링 차축(6)의 양단부에 각각 킹핀(7)에 의해 설치되어 있고, 서로 연결되어 있다. 한편, 스티어링 차축(6)의 하방에는, 스티어링 차축(6)에 대해 차량 전후 방향으로 연장되도록 안내 프레임(8)이 배치되어 있다.

여기서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 안내 프레임(8)에는, 차량 전후 방향으로 연장되는 한 쌍의 세로 빔(8a)이 차폭 방향으로 간격을 두고 배치되어 있고, 또한 한 쌍의 세로 빔(8a)의 차량 전후 방향의 양단부 사이에서 각각 연장되는 가로 빔(8b)이 배치되어 있다. 이 세로 빔(8a)의 양단부에는, 각각 안내륜(9)이 회전축(9a)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 그로 인해, 스티어링 차축(6)에 대해 차량 전후 방향의 차량 단부측 및 중앙측에, 각각 한 쌍의 안내륜(9)이 위치하게 된다. 한 쌍의 안내륜(9)의 사이를 센터 가이드(1)가 통과하고 있고, 안내륜(9)은, 이 센터 가이드(1)의 차폭 방향의 외측면을 구름 이동하여, 센터 가이드(1)에 의해 안내되게 된다.

안내 프레임(8)에는, 한 쌍의 세로 빔(8a) 사이에서 연장되는 지지 빔(8c)이, 스티어링 차축(6)과 차량 단부측의 가로 빔(8b) 사이의 위치에 배치되어 있다. 이 지지 빔(8c)에는, 지지축(10)이 설치되어 있다. 지지축(10)은, 한 쌍의 주행륜(5) 사이의 중앙에서 차량 전후 방향으로 연장되는 중앙 축선(5b) 상에 배치되어 있고, 또한 지지 빔(8c)에 차량 전후 방향으로 위치 조정 가능하게 설치되어 있다.

안내 프레임(8)에는, 한 쌍의 세로 빔(8a)으로부터 차폭 방향 외측으로 각각 연장되는 제1 선회 부재(11)가, 스티어링 차축(6)을 따라 배치되어 있다. 제1 선회 부재(11)의 하방에는, 차폭 방향으로 연장되는 제2 선회 부재(12)가 배치되어 있다. 제1 선회 부재(11)와 제2 선회 부재(12) 사이에는, 리니어 가이드(13)가 설치되어 있다. 리니어 가이드(13)는, 한 쌍의 주행륜(5) 사이의 중앙에서 상하 방향으로 연장되는 선회 중심축(8d)을 중심으로 하여 일정한 반경을 갖는 가상원(8e) 상에 배치되어 있다. 또한, 선회 중심축(8d)은, 주행륜(5)의 축선(5a)과 한 쌍의 주행륜(5) 사이의 중앙에서 차량 전후 방향으로 연장되는 중앙 축선(5b)의 교점에 대응하고 있다. 이 리니어 가이드(13)에 의해, 제1 선회 부재(11)는, 제2 선회 부재(12)에 대해, 선회 중심축(8d)을 중심으로 선회 가능하게 되어 있다. 또한, 제2 선회 부재(12)는, 스티어링 차축(6)에 설치되어 있고, 그로 인해 안내 프레임(8)이, 스티어링 차축(6)에 대해 선회 중심축(8d)을 중심으로 선회 가능하게 되어 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 대차(3, 4)에는, 복원 로드(14) 및 수평 댐퍼(15)가 설치되어 있다. 또한, 도 3에서는, 복원 로드(14) 및 수평 댐퍼(15)를 생략하고 있다. 복원 로드(14)는, 스티어링 차축(6)의 차량 단부측이며, 또한 중앙 축선(5b)에 대해 한 쌍의 주행륜(5)의 일측에 배치되어 있다. 복원 로드(14)의 일단부는, 안내 프레임(8)의 세로 빔(8a)에 회전 가능하게 설치되고, 복원 로드(14)의 타단부는, 제2 선회 부재(12)에 회전 가능하게 설치되어 있다. 한편, 수평 댐퍼(15)는, 스티어링 차축(6)에 대해 차량 단부측이며, 또한 중앙 축선(5b)에 대해 한 쌍의 주행륜(5)의 타측에 배치되어 있다. 수평 댐퍼(15)의 일단부는, 안내 프레임(8)의 세로 빔(8a)에 회전 가능하게 설치되고, 수평 댐퍼(15)의 타단부는, 제2 선회 부재(12)에 회전 가능하게 설치되어 있다. 그로 인해, 이와 같은 복원 로드(14) 및 수평 댐퍼(15)에 의해, 안내 프레임(8)이, 선회 후에 있어서도 원래의 중립 위치로 복귀 가능하게 되고, 또한 안내 프레임(8)의 선회가 완충되게 된다.

여기서 다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽을 조타 가능하게 하는 제1 스티어링 아암(16)이, 차량 전후 방향을 따라 배치되고, 또한 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽의 킹핀(7)에 설치되어 있다. 한 쌍의 주행륜(5) 중 다른 쪽을 조타 가능하게 하는 제2 스티어링 아암(17)이, 차량 전후 방향을 따라 배치되고, 또한 한 쌍의 주행륜(5) 중 다른 쪽의 킹핀(7)에 설치되어 있다. 한 쌍의 주행륜(5)을 서로 연동시키기 위한 타이로드(18)가, 스티어링 차축(6)의 중앙측에서 차폭 방향을 따라 배치되어 있다. 타이로드(18)의 양단부는, 각각 제1 스티어링 아암(16) 및 제2 스티어링 아암(17)의 중앙측 단부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 또한, 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽을 조타하기 위한 연결 로드(19)가, 스티어링 차축(6)의 차량 단부측에서 차폭 방향을 따라 배치되어 있다. 스티어링 차축(6)의 차폭 방향 중앙부에는, 차량 단부측으로 돌출되는 수용 부재(20)가 배치되어 있다. 대차(3, 4)에는, 링크 레버(21)가 중앙 축선(5b)을 따라 배치되어 있다.

연결 로드(19)의 일단부에는, 제1 스티어링 레버(16)의 차량 단부측 단부가 회전 가능하게 설치되고, 연결 로드(19)의 타단부에는, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부가 회전 가능하게 설치되어 있다. 링크 레버(21)의 중앙측 단부는, 스티어링 차축(6)에 설치된 수용 부재(20)에 회전 가능하게 설치되어 있다. 링크 레버(21)의 중간부에는, 차량 전후 방향으로 연장되는 긴 구멍(21a)이 형성되어 있다. 이 긴 구멍(21a)과 안내 프레임(8)에 설치된 지지축(10)이 일정한 위치에서 회전 가능하게 결합되어 있다. 그로 인해, 지지축(10)과 긴 구멍(21a)의 결합 위치는 차량 전후 방향으로 조정 가능하게 되어 있다.

여기서, 곡선 주행시의 동작에 대해 도 4의 (a), 도 4의 (b) 및 도 5를 참조하면서 설명한다. 안내 프레임(8)의 지지축(10) 및 링크 레버(21)의 중간부가 결합되고, 또한 링크 레버(21)의 중앙측 단부가 스티어링 차축(6)에 대해 차량 단부측에서 수용 부재(20)에 설치되어 있기 때문에, 차량이 곡선의 사이드 가이드(1)에 진입하였을 때, 곡선의 센터 가이드(1)를 따라 안내 프레임(8) 및 안내륜(9)이 선회하면, 링크 레버(21)는, 그 중앙측 단부를 중심으로 회전한다. 이때, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리 d1[도 4의 (a)에서 도시함]과 링크 레버(21)의 중간부의 지지축(10)으로부터 중앙측 단부까지의 거리 d2[도 4의 (a)에서 도시함]의 비율에 대응하여, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부가, 링크 레버(21)의 중간부보다도 크게 회전하면, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부가 안내 프레임(8)의 선회와 동일 방향으로, 안내 프레임(8)보다 크게 꺾이게 된다. 그로 인해, 연결 로드(19)가 이동하고, 제1 스티어링 아암(16)이 이동하고, 그 결과 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽이 조타되게 된다. 이 경우, 전방측 대차(3)에 있어서는, 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽에서, 곡선의 접선 방향에 대해 내궤측(內軌側)으로 기울어진 슬립 앵글 α1이 발생하고, 후방측 대차(4)에 있어서는, 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽에서, 곡선의 접선 방향에 대해 외궤측(外軌側)으로 기울어진 슬립 앵글 α2가 발생하게 된다. 또한, 한 쌍의 주행륜(5) 중 한쪽이 조타되는 것에 따라, 타이로드(18)가 이동하고, 제2 스티어링 아암(17)이 이동하고, 그 결과 한 쌍의 주행륜(5) 중 다른 쪽이 조타되게 된다. 이 경우, 전방측 대차(3)에 있어서는, 한 쌍의 주행륜(5) 중 다른 쪽에서, 곡선의 접선 방향에 대해 내궤측으로 기울어진 슬립 앵글 α1이 발생하고, 후방측 대차(4)에 있어서는, 한 쌍의 주행륜(5) 중 다른 쪽에서, 곡선의 접선 방향에 대해 외궤측으로 기울어진 슬립 앵글α2가 발생하게 된다. 따라서 대차(3, 4)는 오버 스티어 상태로 된다.

이때, 도 5에 도시하는 바와 같이, 전방측 대차(3)에 있어서는, 한 쌍의 주행륜(5)에는 곡선의 내측을 향하는 코너링 포스(화살표 CF1로 나타냄)가 증가하여, 내궤측에 있어서, 차량 단부측의 안내륜(9)의 안내륜 작용력(화살표 F1로 나타냄) 및 중앙측의 안내륜(9)의 안내륜 작용력(화살표 F2로 나타냄)이 저감되고, 센터 가이드(1)와 내궤측의 안내륜(9)의 접촉 압력이 저감되게 된다. 한편, 후방측 대차(4)에 있어서는, 한 쌍의 주행륜(5)에는 곡선의 외측을 향하는 코너링 포스(화살표 CF2로 나타냄)가 증가하여, 외궤측에 있어서, 차량 단부측의 안내륜(9)의 안내륜 작용력(화살표 F3으로 나타냄) 및 중앙측의 안내륜(9)의 안내륜 작용력(화살표 F4로 나타냄)이 저감되고, 센터 가이드(1)와 외궤측의 안내륜(9)의 접촉 압력이 저감되게 된다.

또한, 안내 프레임(8)의 선회량에 대한 주행륜(5)의 조타량의 조정에 대해, 도 4의 (a), 도 4의 (b) 및 도 5를 참조하면서 설명한다. 지지축(10)을 안내 프레임(8)에 대해 차량 전후 방향으로 위치 조정 가능하게 하고 있기 때문에, 링크 레버(21)의 중간부에 있어서, 지지축(10)과 긴 구멍(21a)의 결합 위치가 변경 가능하게 되어 있다. 그로 인해, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리 d1과 링크 레버(21)의 중간부의 지지축(10)으로부터 중앙측 단부까지의 거리 d2의 비율이 변경 가능해져, 링크 레버(21)의 중간부의 회전량에 대한 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부의 회전량이 변경 가능해진다. 그 결과, 한 쌍의 주행륜(5)의 슬립 앵글 α1, α2가 변경 가능해진다.

이상과 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 곡선의 센터 가이드(1)의 곡률 반경이나 차량의 주행 속도 등에 대응하여, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리 d1과 링크 레버(21)의 중간부의 지지축(10)으로부터 중앙측 단부까지의 거리 d2의 비율을 변경함으로써, 한 쌍의 주행륜(5)의 슬립 앵글 α1, α2를, 센터 가이드(1)와 안내륜(9)의 접촉 압력을 효율적으로 저감하도록 적절하게 조정할 수 있다. 예를 들어, 주행륜(5)이 고무 타이어인 경우에는, 고무 타이어의 마모에 의해 변화되는 코너링 포스의 감소에 대응하기 위해, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리 d1을 링크 레버(21)의 중간부의 지지축(10)으로부터 중앙측 단부까지의 거리 d2에 대해 크게 함으로써, 한 쌍의 주행륜(5)의 슬립 앵글 α1, α2를 증가시켜, 센터 가이드(1)와 안내륜(9)의 접촉 압력을 저감하도록 조정할 수 있다.

따라서 이와 같이 대차(3, 4)의 구조를 심플하게 하면서, 센터 가이드(1) 및 안내륜(9) 사이의 마모나 열화를 효율적으로 방지할 수 있고, 또한 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

(제2 실시 형태)

본 발명의 제2 실시 형태의 차량용 대차에 대해 이하에 설명한다. 제2 실시 형태의 차량의 기본적인 구성은, 제1 실시 형태의 차량의 구성과 마찬가지로 되어 있다. 제1 실시 형태와 마찬가지인 요소는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부호 및 명칭을 사용하여 설명한다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 다른 구성에 대해 설명한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 안내 프레임(8)에는, 복원 기구(31)가 차량 전후 방향을 따라 배치되어 있다. 복원 기구(31)는, 곡선 주행 시 등에 이동한 지지축(10)을, 직선 주행 상태의 원래의 중립 위치로 복귀 가능하게 하도록 구성되어 있다. 또한, 복원 기구(31)의 일례로서는, 코일 스프링이 사용되면 좋지만, 코일 스프링 이외의 다른 가압 수단이 사용되어도 된다. 또한, 안내 프레임(8)에는, 차량 전후 방향으로 신축 동작 가능한 액추에이터(32)가, 차량 전후 방향을 따라 배치되어 있다. 이 액추에이터(32)는, 지지축(10)을 차량 전후 방향으로 이동 가능하게 하도록 구성되어 있다. 그로 인해, 지지축(10)의 차량 전후 방향의 위치는, 액추에이터(32)의 동작에 의해 조정 가능하게 되어 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르면, 링크 레버(21)의 차량 단부측 단부로부터 중앙측 단부까지의 거리 d1과 링크 레버(21)의 중간부의 지지축(10)으로부터 중앙측 단부까지의 거리(d2)의 비율을 액추에이터(32)에 의해 제어하는 것과, 한 쌍의 주행륜(5)의 슬립 앵글 α1, α2를 조정하는 것의 관계가 심플하게 되어 있다. 따라서 대차(3, 4)의 제어를 심플하게 할 수 있다. 또한, 액추에이터(32)가 고장난 경우에도, 복원 기구(31)에 의해 지지축(10)이 액추에이터(32)에 의한 이동 전의 원래의 중립 위치로 복귀 가능하게 되어 있다. 따라서 또한, 액추에이터(32)의 동작이, 안내 프레임(8)의 선회와 주행륜(5)의 조타로 분리되어 있기 때문에, 액추에이터(32)가 고장난 경우라도, 한 쌍의 주행륜(5)이 직선 주행 및 곡선 주행에 대응하여 통상대로 조타되어, 차량이 통상 주행 가능하게 되어 있다. 따라서 액추에이터(32)의 고장에 수반되는 문제의 발생을 방지할 수 있고, 나아가서는 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

(제3 실시 형태)

본 발명의 제3 실시 형태의 차량용 대차에 대해 이하에 설명한다. 제3 실시 형태의 차량의 기본적인 구성은, 제1 실시 형태의 차량의 구성과 마찬가지로 되어 있다. 제1 실시 형태와 마찬가지인 요소는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부호 및 명칭을 사용하여 설명한다. 여기에서는, 제1 실시 형태와 다른 구성에 대해 설명한다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 지지축(10)이 안내 프레임(8)에 대해 차폭 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있고, 또한 안내 프레임(8)에는, 차폭 방향으로 신축 동작 가능한 액추에이터(41)가, 차폭 방향을 따라 배치되어 있다. 이 액추에이터(41)는, 지지축(10)을 차폭 방향으로 이동 가능하게 하도록 구성되어 있다. 그로 인해, 지지축(10)의 차폭 방향의 위치는, 액추에이터(41)의 동작에 의해 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 안내 프레임(8)에는, 복원 기구(42)가 차폭 방향을 따라 배치되어 있다. 복원 기구(42)는, 액추에이터(41)에 의해 이동한 지지축(10)을, 직선 주행 상태의 원래의 중립 위치로 복귀 가능하게 하도록 구성되어 있다. 복원 기구(42)의 일례로서, 코일 스프링이 사용되면 좋지만, 코일 스프링 이외의 다른 가압 수단이 사용되어도 된다.

이상과 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르면, 액추에이터(41)에 의한 지지축(10)의 제어에 의해, 링크 레버(21)의 회전에 수반되는 연결 로드(19)의 차폭 방향의 이동이, 안내 프레임(8)의 선회에 영향을 받지 않고 제어되게 된다. 그 결과, 한 쌍의 주행륜(5)의 조타가, 직접적으로 제어되어 미세 조정 가능해진다. 따라서 직선 주행 중의 차량에 있어서, 옆 바람 등의 외란에 대응하여 주행륜(5)의 슬립 앵글을 미세 조정함으로써, 주행 안정성이 확보되게 된다. 또한, 액추에이터(41)가 고장난 경우에도, 복원 기구(42)에 의해 이동 전의 원래의 중립 위치로 복귀 가능하게 되어 있다. 따라서, 액추에이터(41)가 고장난 경우라도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 제어가 가능해져, 통상 주행이 가능해진다.

(제4 실시 형태)

본 발명의 제4 실시 형태의 차량용 대차에 대해 이하에 설명한다. 제4 실시 형태의 차량의 기본적인 구성은, 제3 실시 형태의 차량의 구성과 마찬가지로 되어 있다. 제3 실시 형태와 마찬가지인 요소는, 제3 실시 형태와 마찬가지의 부호 및 명칭을 사용하여 설명한다. 여기에서는, 제3 실시 형태와 다른 구성에 대해 설명한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 안내 프레임(8)에는, 차량 전후 방향으로 연장되는 한 쌍의 세로 빔(8f)이 차폭 방향으로 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 안내 프레임(8)의 차량 전후 방향의 양단부에는, 각각 차폭 방향으로 연장되는 가로 빔(8g)이 배치되어 있다. 가로 빔(8g)의 양단부에는, 각각 안내륜(9)이 회전축(9a)을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 세로 빔(8f)의 차량 전후 방향의 양단부와 가로 빔(8g) 사이에는, 판 스프링(51)이 배치되어 있다. 그로 인해, 스티어링 차축(6)에 대해 차량 전후 방향의 차량 단부측 및 중앙측에, 각각 한 쌍의 안내륜(9) 및 판 스프링(51)이 위치하게 된다. 한 쌍의 안내륜(9)의 사이를 센터 가이드(1)가 통과하고 있고, 안내륜(9)은 이 센터 가이드(1)의 차폭 방향의 외측면을 구름 이동하여, 센터 가이드(1)에 의해 안내되게 된다.

판 스프링(51)의 변위량을 검출 가능한 검출 수단(52)이, 판 스프링(51)에 대응하여 안내 프레임(8)에 설치되어 있다. 검출 수단(52)의 일례로서, 리미트 스위치가 사용되면 좋지만, 판 스프링(51)의 변위량을 검출 가능하면 다른 검출 수단이 사용되어도 된다. 또한, 검출 수단(52)에 의해 검출되는 판 스프링(51)의 변위량에 대응하여, 액추에이터(41)를 제어하기 위한 제어 수단(53)이 설치되어 있다.

이상과 같이, 본 발명의 제4 실시 형태에 따르면, 안내륜(9)이 센터 가이드(1)로부터 충격 등의 외란을 받은 경우라도, 판 스프링(51)에 의해 안내 프레임(8)에 전해지는 외란이 완화되어, 차량의 주행 안정성이 확보되게 된다. 또한, 차량의 탑승자의 승차감도 개선된다. 또한, 검출 수단(52)에 의해 검출되는 안내 프레임(8)에 대한 안내륜(9)의 변위량에 대응하여, 신속히 한 쌍의 주행륜(5)의 조타량이 액추에이터(41)에 의해 제어되게 된다. 그로 인해, 차량이 곡선의 센터 가이드(1)를 주행하는 경우 등에도, 신속하고 또한 적절하게 한 쌍의 주행륜(5)의 슬립 앵글이 조정되게 된다. 따라서 차량의 주행 안정성이 확보되게 된다.

여기까지 본 발명의 실시 형태에 대해 서술하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 기초하여 각종 변형 및 변경이 가능하다.

예를 들어, 실시 형태의 제1 변형예로서, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 있어서, 안내륜(9)이 센터 가이드 방식의 가이드 레일에 있어서, 차폭 방향으로 좌우 한 쌍 설치되는 가이드 레일의 차폭 방향 내측면을 구름 이동하여 안내되는 구성이어도 된다. 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

본 발명의 실시 형태의 제2 변형예로서, 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 있어서, 안내륜(9)이 차량의 차폭 방향 외측에 배치되는 좌우 한 쌍의 사이드 가이드에 안내되는 구성이어도 된다. 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

본 발명의 실시 형태의 제3 변형예로서, 제4 실시 형태와 같이 구성된 안내 프레임(8), 판 스프링(51), 검출 수단(52) 및 제어 수단(53)을, 제2 실시 형태의 대차(3, 4)에 사용해도 된다. 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

1 : 센터 가이드
2 : 차체
3 : 전방측 대차
4 : 후방측 대차
5 : 주행륜
5a : 축선
5b : 중앙 축선
6 : 스티어링 차축
7 : 킹핀
8 : 안내 프레임
8a, 8f : 세로 빔
8b, 8g : 가로 빔
8c : 지지 빔
8d : 선회 중심축
8e : 가상원
9 : 안내륜
10 : 지지축
11 : 제1 선회 부재
12 : 제2 선회 부재
13 : 리니어 가이드
14 : 복원 로드
15 : 수평 댐퍼
16 : 제1 스티어링 아암
17 : 제2 스티어링 아암
18 : 타이로드
19 : 연결 로드
20 : 수용 부재
21 : 링크 레버
21a : 긴 구멍
31 : 복원 기구
32 : 액추에이터
41 : 액추에이터
51 : 판 스프링
52 : 검출 수단
53 : 제어 수단
A, F1 내지 F4, CF1 내지 CF2, S : 화살표
α1, α2 : 슬립 앵글
d1, d2 : 거리