직각 카르단 구동방식

3. 도르트문트 방식

직각 카르단 구동 방식의 일종으로, 1921년 독일의 도르트문트에서 시제품이 제작 및 발표되어 '''도르트문트 카르단 드라이브'''라고 불린다^[1] .

3. 1. 특징

4. 일본에서의 사례

일본에서는 1951년 2월 도시바가 제작한 시제 직각 카르단 구동 대차를 구 철도성 모하 41071 전재 복구차인 모하 1048호에 장착하여, 오다큐 전철의 선로에서 시운전을 한 것이 최초이다. 이 시험 운전은 일반적으로 "소부다이 실험"이라고 불리며, 일본에서 처음으로 카르단 구동 방식의 테스트가 이루어진 사례이다.

일반 영업용 차량에서는 1952년 국철의 시제 전기식 기동차인 키하44000형에 45kW형이 처음 채용되었다. 1953년에는 도부 철도의 특급 전철 5700계 5720번대에 탑재되었으나, 고장이 잦아 나중에 매달기 구동 방식으로 개조되었다. 본격적인 채용은 1954년 이후로, 도큐 5000계 전동차가 대표적인 예이다.

도르트문트 방식은 1대차 1 주전동기 방식의 구동계로 도큐 6000계 전동차(B편성)에 채용되었지만, 해당 계열 자체가 시제 차량 수준에 머물러 널리 보급되지는 못했다.

노면 전차에서는 PCC카의 영향을 받아 오사카시 교통국 3000형·3001형, 나고야시 교통국 등에서 탄성 차륜과 조합하여 많이 사용되었다.

1950년대에는 앞서 언급한 도큐 외에도 오다큐, 사가미 철도, 한신 전기 철도, 나고야시 지하철의 100형 등 초기 카르단 구동 전차에 널리 사용되었다. 특히 한신 전기 철도는 표준궤 철도로서는 이례적으로 직각 카르단 방식을 채용했다.

하지만 1950년대 말 이후, 신형 이음매 개발과 주전동기 소형화가 진행되면서 정비성이 더 좋은 평행 카르단 구동 방식으로 전환되어 점차 쇠퇴했다. 그러나 사가미 철도는 예외적으로 21세기에 들어선 2001년까지 직각 카르단 구동 방식의 차량을 계속 제작했다.^[2] 이후 JR 동일본의 E231계 전동차에 준하는 차량인 10000계 전동차를 도입하면서 TD 평행 카르단 구동 방식으로 전환했다.

한편, 신교통 시스템이나 모노레일, 트롤리 버스 등에서는 차체 구조상의 이유로 현재도 직각 카르단 방식이 채용되고 있다.

신칸센에서는 951형 전차의 시험 주행 중 스프링 하 질량이 커서 발생하는 과도한 윤중 문제가 속도 향상을 저해하자, 해결책으로 탄성 차륜 채용이 검토되었다. 이 과정에서 기존 차륜 측면 브레이크 디스크의 열이 탄성 차륜에 미칠 악영향을 우려하여, 브레이크 디스크를 모터와 구동 장치를 잇는 구동축 상에 배치한 직각 카르단 시제 대차 DT9014가 제작되었다. 하지만 대차 회전 시험만 진행한 후, 탄성 차륜의 수명 문제로 인해 실제 적용은 포기되었다.

일본 최초의 VVVF 인버터 제어 방식 전동차인 구마모토시 교통국 8200형 전차는 1대차 1모터 방식의 직각 카르단 구동을 채택했다. 또한, 일본에서 제작된 초저상 전차인 히로시마 전철 5100형 전차는 WN 이음매식 직각 카르단 방식을 사용한다. 오키나와 도시 모노레일 1000형 전차를 비롯한 인버터 구동식 문형 모노레일 역시 TD 이음매식 직각 카르단 방식을 채용하고 있다.

일부 철도 연구자나 팬들 사이에서는 차체 장착 카르단 구동 방식을 넓은 의미에서 '직각 카르단'의 한 종류로 보기도 한다.

참조

_[1] 간행물 鉄道ピクトリアル 2009-10
_[2] 문서 2001年]]に増備された[[相鉄9000系電車|9000系電車]]が最後である。相鉄で用いられている直角カルダン駆動装置は、形態的にはウェスティングハウス式に近いが、プロペラシャフトをドルトムント方式のようなスプライン入りとし、歯車にはスパイラルベベルギヤを用いている。