Ｙ형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛

Ｙ형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛{Air suspension unit for stabilizer guide wheel which is equipped at the bogie of Y type monorail system}

본 발명은 Y형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛에 관한 것으로, 구체적으로는 구동대차가 Y형 모노레일을 따라 주행하면서 변속조작(출발, 정지, 가속, 감속)이나 조향조작(코너링)을 할 때, Y형 모노레일에 접촉해 있는 스테빌라이저 가이드휠로부터 전해지는 비틀림력(torque)에 의해 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛이 변형되거나 오작동되는 일이 없게 함으로써, 구동대차의 내구성과 주행안전성, 작동안정성 등이 종래보다 향상되도록 한, Y형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛에 관한 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 종래기술로서 예를 들면 대한민국 등록특허 제10-0754802호(모노레일 시스템, 특허권자: 스벤슨 에이너)가 공지되어 있다.

도 6은 상기 등록특허에 나타나 있는 Y형 모노레일 철도차량의 개략적인 단면구성도로, 지면으로부터 설정 높이로 가설된 Y형 모노레일(510)을 따라 철도차량이 운행하도록 구성되어 있다.

이 철도차량은 승객이 탑승하는 차체(520)와, 차체의 플로어(521) 밑에 배치된 구동대차(bogie)(530)로 이루어져 있으며, 구동대차의 프레임워크(531)의 전방측 양단부와 후방측 양단부에, 각각 Y형 모노레일의 가이드 트랙(511)에 접촉하는 스테빌라이저 가이드휠(540)이 설치되어 있다.

구체적으로, 각각의 스테빌라이저 가이드휠은 각각의 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛(550)을 통해 구동대차(530)의 프레임워크(531)에 장착되며, 이때 사용되는 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛의 구성은 이하와 같다.

즉, Y형 모노레일 구동대차에서 사용하던 종래의 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛은, 프레임워크(531)에 용접되는 2개의 금속판(551, 552)으로 된 고정 브래킷과; 고정 브래킷에 일단부가 고정되고 스테빌라이저 가이드휠(540)에 타단부가 고정되는 조정레버(554)와; 금속판(552)과 조정레버(554) 사이에 위치되는 스프링(553); 및 금속판(552)에 일단부가 연결되고 조정레버(554)에 타단부가 연결되는 2절 링크식 자동 조정레버(555); 로 구성되어 있다.

그런데 이러한 종래 구성의 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛에 의하면, 구동대차(530)가 주행 중인 상태에서 변속조작(출발, 정지, 가속, 감속)이나 조향조작(코너링)을 수행하는 경우, Y형 모노레일(510)의 가이드 트랙(511)에 접촉해 있는 스테빌라이저 가이드휠(540)로부터 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛(550) 측으로 비틀림력(torque)이 전해지고, 이러한 비틀림력으로 인해 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛의 각부(各部)가 변형된다든지, 그러한 변형으로 인해 오작동되는 문제가 있다.

그러므로 종래 구성의 Y형 모노레일 구동대차는 내구성과 주행안전성 그리고 작동안정성 등에서 개선할 필요가 있다.

본 발명은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, Y형 모노레일을 따라 주행하는 구동대차에 대해 변속조작(출발, 정지, 가속, 감속)이나 조향조작(코너링)이 행해질 때, Y형 모노레일에 접촉해 있는 스테빌라이저 가이드휠로부터 전해지는 비틀림력(torque)에 의해 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛이 변형되거나 오작동되는 일이 없도록 함으로써, Y형 모노레일 구동대차의 내구성과 주행안전성 및 작동안정성이 향상되도록 한, Y형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛을 제공하는데 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 제안되는 본 발명은, Y형 모노레일을 따라 주행하는 구동대차의 수평면에 대해, 설정 각도만큼 경사지도록 상기 구동대차의 프레임워크의 전·후방측에 형성된 각각의 장착판에 설치하는 스테빌라이저 가이드휠용 서스펜션 유닛으로서, 상기 장착판에 관통·결합하는 스플라인보스 와; 상기 스플라인보스의 길이방향으로 이동할 수 있도록 스플라인보스의 내부에 삽입되며, 스플라인보스보다 길이가 더 길어, 스플라인보스의 내부로 삽입되었을 때, 상기 스플라인보스로부터 각각 일단부와 타단부가 돌출되는 스플라인축 과; Y형 모노레일의 가이드 트랙에 접촉되는 스테빌라이저 가이드휠의 휠축이 하단에 결합하고, 스플라인축의 일단부가 상단에 결합하는 연결아암 과; 상기 장착판으로부터 설정 간격만큼 떨어져서 스플라인축의 타단부에 결합하는 가동판 ; 및 상기 가동판과 장착판 사이에 형성되는 공기실 ; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공기실은 장착판에 일측 변부(邊部)가 고정되고 가동판에 타측 변부가 고정되는 띠 형상의 고무판에 의해 형성될 수 있다. 그러나 이와 다른 방식으로서, 예를 들면 상기 공기실은 링 형상의 고무튜브로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 스플라인축은 일단부가 타단부보다 지름이 크고, 이 일단부의 일정 구간에만 스플라인이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스플라인축의 일단부와 연결아암의 상단 사이에는 베어링이 개재되어 있는 것이 더 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 Y형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛에 의하면, 변속조작이나 조향조작에 의해 스테빌라이저 가이드휠에 비틀림력이 생겼을 때, 비틀림력의 일부분이 연결아암과 스플라인축 사이의 베어링에 작용하여, 베어링의 구름운동으로 소멸한다. 따라서 스플라인축과 스플라인보스에 직접적으로 가해지는 비틀림력의 크기가 감소한다. 또한, 스플라인축은 스플라인보스의 길이방향으로는 이동할 수 있으면서 스플라인보스의 원주방향으로는 회전할 수 없도록 결합되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 따른 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛은 변형이 어렵고 오작동되는 일도 거의 없다. 따라서 종래에 비해 구동대차의 내구성이 향상되고, 이러한 내구성의 향상으로 인해 구동대차의 주행안전성과 작동안정성도 향상된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 Y형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛에 대해 설명한다.

한편, 후술하는 실시예는 본 출원인의 동일자 출원인 "Y형 모노레일 시스템용 다자유도 철도차량(출원번호 제 10-2009-0020757 호)"에 개시된 구동대차를 대상으로 하고 있지만, 구동대차의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다. 그러므로 본 발명에 따른 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛은 본 발명의 종래기술인 스벤슨 에이너의 특허에도 적용이 가능하며, 그외 형태가 다른 Y형 모노레일 구동대차에도 적용이 가능하다. 여기서, 다른 형태의 구동대차에도 적용이 가능하다 함은 후술하는 실시예로부터 당업자가 통상적으로 생각해 낼 수 있는 변형까지 포함하는 의미로 해석해야 한다.

실시예

첨부된 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y형 모노레일 철도차량의 부분 모형도이고, 도 2는 도 1의 철도차량으로부터 구동대차만 분리하여 나타낸 모형도이며, 도 3은 도 2의 구동대차에 설치된 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛의 스플라인축이 스플라인보스로부터 최대한 빠져나온 상태에서의 단면구성도이고, 도 4는 도 2의 구동대차에 설치된 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛의 스플라인축이 스플라인보스에 대해 최대한 삽입된 상태에서의 단면구성도이며, 도 5는 도 3의 AA선에 따른 단면구성도이다.

이들 도면에 나타나 있듯이, 본 실시예에 따른 구동대차(200)는 장방형 프레임워크(210)의 내부영역이 좌우 2개의 영역으로 구획되어 있고, 그 각각의 영역에 주행휠(220)이 회전 가능하게 설치된 상태로, 차체(100) 밑에 배치되어 있다.

또한, 도 2 내지 4에서 참조되는 것처럼, 프레임워크(210)의 전·후방측에는, 구동대차(200)의 수평면에 대해 소정 각도로 경사진 장착판(211)이 각각 2개씩 설치되어 있다. 이들 각각의 장착판(211)에는 본 실시예에 따른 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛(240)이 결합되어 있고 각(各) 에어 서스펜션 유닛마다 스테빌라이저 가이드휠(230)이 회전 가능하게 결합되어 있다.

더 구체적으로 본 실시예에 따른 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛(240)은, 상기 장착판(211)에 관통·결합하는 스플라인보스(242)와; 스플라인보스(242)의 길이방향을 따라 왕복이동이 가능하면서 스플라인보스(242)의 원주방향으로는 회전할 수 없도록 스플라인보스(242)의 내부에 삽입되는 구성요소로서, 스플라인보스(242)보다 길이가 더 길게 되어 있어, 스플라인보스(242)의 내부로 삽입되었을 때, 스플라인보스(242)의 양 단을 통해 일단부와 타단부가 각각 돌출하는 스플라인축(243)과; Y형 모노레일의 가이드 트랙에 접촉되는 상기 스테빌라이저 가이드휠(230)의 휠축(231)이 하단에 결합하고, 상기 스플라인축(243)의 일단부가 베어링(247)을 개재하여 회전 자유롭게 상단에 결합하는 연결아암(246)과; 상기 장착판(211)으로부터 설정 간격만큼 떨어져서 스플라인축(242)의 타단부에 결합하는 가동판(244)과; 상기 가동판(244)과 장착판(211) 사이에 형성되는 공기실(241);로 구성되어 있다.

본 실시예의 경우, 상기 공기실(241)은, 띠 형상으로 된 고무판의 일측 변부가 장착판(211)의 한쪽 면에 기밀(氣密)하게 밀착·고정되고, 상기 고무판의 타측 변부가 가동판(244)의 한쪽 면에 기밀하게 밀착·고정됨으로써 구성되었는데, 이 공기실(241)에는 솔레노이드 밸브에 의해 개폐될 수 있는 흡기라인(미도시)과 배기라인(미도시)이 각각 연결되어 있어, 이 공기실(241)에 대한 공기의 주입 및 배기작용에 의해, 상기 공기실(241)이 팽창하거나 수축할 수 있다.

이러한 공기실(241)의 팽창과 수축시, 상기 공기실(241)의 한쪽 벽면을 구성하는 가동판(244)이 장착판(211)을 향해 접근하거나 장착판(211)으로부터 멀어지게 되고, 이 과정에서, 상기 가동판(244)과 고정너트(245)로 결합되어 있는 스플라인축(243)이 상기 스플라인보스(242)의 내부를 통해, 이 스플라인보스(242)의 길이방향을 따라 위 또는 아래로 이동하게 된다.

또한, 본 실시예에서는 연결아암(246)이 장착되는 스플라인축(243)의 일단부는 상대적으로 지름을 크게 하고, 가동판(244)이 결합하는 상기 스플라인축의 타단부는 상기 일단부보다 지름을 작게 하여, 더 많은 수의 스플라인이 상기 스플라인의 일단부에 가공되도록 하였다.

그 결과, 연결아암(246)을 거쳐 스플라인축(243)의 일단부로 전달된 비틀림력은, 연결아암(246)과 스플라인축(243) 사이에 개재된 베어링(247)을 통해 크기가 줄어든 다음, 스플라인 결합을 이루고 있는 스플라인축(243)과 스플라인보스(242)의 결합면을 통해 크기가 더 작은 비틀림력으로 분산되어 비틀림작용을 하게 된다.

따라서 본 실시예에 의한 Y형 모노레일 구동대차의 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛에 의하면, 비틀림력 때문에 스플라인축과 스플라인보스가 변형되는 일이 생기지 않으므로 작동안정성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y형 모노레일 철도차량의 부분 모형도.

도 2는 도 1의 철도차량으로부터 구동대차만 분리하여 나타낸 모형도.

도 3은 도 2의 구동대차에 설치된 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛의 상세 구성을 나타낸 것으로서, 스플라인축이 스플라인보스로부터 최대한 빠져나온 상태에서의 단면구성도.

도 4는 도 2의 구동대차에 설치된 스테빌라이저 가이드휠용 에어 서스펜션 유닛의 상세 구성을 나타낸 것으로서, 스플라인축이 스플라인보스에 대해 최대한 삽입된 상태에서의 단면구성도.

도 5는 도 3의 AA선에 따른 단면구성도.

도 6은 종래 구성의 스테빌라이저 가이드휠용 완충장치가 설치된 Y형 모노레일 철도차량의 개략적인 단면구성도.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

100...차체(carriage)

200...구동대차(bogie)

210...프레임워크(framework)

211...장착판(mounting plate)

220...주행휠(driving wheel)

230...스테빌라이저 가이드휠(stabilizer guide wheel)

231...휠축(wheel axle)

240...에어 서스펜션 유닛(air suspension unit)

241...공기실(air chamber)

242...스플라인보스(spline boss)

243...스플라인축(spline axle)

244...가동판(movable plate)

245...고정너트(fixing nut)

246...연결아암(connecting arm)

247...베어링(bearing)