CN104350289A - 致动器 - Google Patents

Abstract

本发明的致动器具备伸缩体、罐体、设置于将活塞杆侧室与活塞侧室连通的第一通路的第一开闭阀、设置于将活塞侧室与罐体连通的第二通路的第二开闭阀、用于向活塞杆侧室供给液体的泵、用于驱动泵的马达、将活塞杆侧室与罐体连接的排出通路以及设置于排出通路的阀元件，以包含伸缩体、第一开闭阀与第二开闭阀并使伸缩体、第一开闭阀与第二开闭阀一体化的方式形成伸缩单元，以包含泵与马达并使泵与马达一体化的方式形成驱动单元，伸缩单元与驱动单元彼此独立。

Description

致动器

技术领域

本发明涉及一种致动器。

背景技术

致动器例如为了抑制铁道车辆中的、相对于车身的行进方向的左右方向的振动而以安装在车身与转向架之间的方式使用。

在日本JP2010－65797A中公开了一种致动器，该致动器具备：伸缩体，其具有缸体、以滑动自如的方式插入到缸体内的活塞、插入到缸体内并连结于活塞的活塞杆、以及利用活塞在缸体内划分出的活塞杆侧室与活塞侧室；罐体；第一开闭阀，其设置于将活塞杆侧室与活塞侧室连通的第一通路的中途；第二开闭阀，其设置于将活塞侧室与罐体连通的第二通路的中途；泵，其用于向活塞杆侧室供给液体；马达，其用于驱动泵；排出通路，其将活塞杆侧室与罐体连接；以及可调溢流阀，其设置于排出通路的中途。

根据该致动器，通过适当地使第一开闭阀与第二开闭阀开闭来确定所输出的推力的方向，利用马达使泵以恒定速度旋转，向缸体内供给恒定流量，并且通过调节可调溢流阀的溢流压来控制缸体内的压力，能够向所希望的方向输出所希望的大小的推力。

进而，这样的致动器以安装在铁道车辆的转向架与设置于铁道车辆的车身下部的中心销之间的方式使用，能够抑制车身在相对于铁道车辆的行进方向的横方向上的振动，能够提高车辆的乘坐舒适感。

在此，这样的致动器需要使泵与马达以串行配置的方式连接，且第一开闭阀、第二开闭阀以及可调溢流阀是大型的电磁阀，因此各个重量增大。因此，将使泵与马达一体化而得到的组件、使第一开闭阀、第二开闭阀以及可调溢流等阀类一体化而得到的单元分别配置于伸缩体的缸体的左右，需要注意重量平衡，以使得力矩不会以伸缩体的轴线作为中心作用于致动器。

对于采用这样的构造的致动器，由于若以伸缩体的轴线方向作为纵向，则会在横向上形成大型构造，因此存在难以安装于转向架的车轴间距离如既有铁道线路那样比较窄的铁道车辆的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供向狭小的设置位置安装的安装性优异的致动器。

根据本发明的某方式，致动器具备：伸缩体，其具有缸体、以滑动自如的方式插入到该缸体内的活塞、插入到缸体内且连结于活塞的活塞杆、以及利用活塞在缸体内划分形成的活塞杆侧室与活塞侧室；罐体；第一开闭阀，其设置于将活塞杆侧室与活塞侧室之间连通的第一通路；第二开闭阀，其设置于将活塞侧室与罐体连通之间的第二通路；泵，其用于向活塞杆侧室供给工作流体；马达，其用于驱动该泵；排出通路，其将活塞杆侧室与罐体连接；以及阀元件，其设置于该排出通路；以包含伸缩体、第一开闭阀与第二开闭阀并使伸缩体、第一开闭阀与第二开闭阀一体化的方式形成伸缩单元，以包含泵与马达并使泵与马达一体化的方式形成驱动单元，伸缩单元与驱动单元相独立地设置。

附图说明

图1是本实施方式的致动器的简要图。

图2是示出将本实施方式的致动器安装于铁道车辆的一例的图。

图3是示出将本实施方式的致动器安装于铁道车辆的其他例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1所示，本实施方式的致动器1具备伸缩体S。伸缩体S具有缸体2、以滑动自如的方式插入到缸体2内的活塞3、插入到缸体2内且连结于活塞3的活塞杆4、以及利用活塞3在缸体2内划分形成的活塞杆侧室5与活塞侧室6。另外，致动器1还具备罐体7、设置于将活塞杆侧室5与活塞侧室6连通的第一通路8的中途的第一开闭阀9、设置于将活塞侧室6与罐体7连通的第二通路10的中途的第二开闭阀11、用于向活塞杆侧室5供给液体的泵12、用于驱动该泵12的马达15、将活塞杆侧室5与罐体7连接的排出通路18、以及设置于排出通路18的中途的作为阀元件的可调溢流阀19，该致动器1构成为单杆型的致动器。

进而，致动器1形成有伸缩单元US，该伸缩单元US包含伸缩体S、第一开闭阀9以及第二开闭阀11，并通过使伸缩体S、第一开闭阀9与第二开闭阀11一体化而成，且该致动器1形成有驱动单元UP，该驱动单元UP包含泵12与马达15，并通过使泵12与马达15一体化而成，伸缩单元US与驱动单元UP相独立地设置。

在活塞杆侧室5与活塞侧室6填充有工作油等工作流体，并且，在罐体7中，除了工作流体之外还填充有气体。此外，罐体7内不需要通过压缩、填充气体而形成加压状态。

第一开闭阀9使第一通路8处于连通状态，并且使第二开闭阀11处于关闭状态，利用马达15驱动泵12，向缸体2内供给工作流体，从而伸缩体S进行伸长驱动。另外，第二开闭阀11使第二通路10处于连通状态，并且使第一开闭阀9处于关闭状态，利用马达15驱动泵12，向缸体2内供给工作流体，从而伸缩体S进行收缩驱动。

以下，对各部分进行详细说明。缸体2为筒状，图1中的右端被盖13封闭，在图1中的左端安装环状的活塞杆引导件14。另外，以移动自如的方式插入到缸体2内的活塞杆4以滑动自如的方式插入到活塞杆引导件14内。活塞杆4的一端向缸体2外突出，另一端连结于以滑动自如的方式插入到缸体2内的活塞3。

活塞杆4的外周与活塞杆引导件14之间由省略图示的密封部件密封，由此，缸体2内被保持为封闭状态。而且，在利用活塞3在缸体2内划分形成的活塞杆侧室5与活塞侧室6中，如上所述那样地填充有工作油作为工作流体。

在伸缩体S中，活塞杆4的截面积为活塞3的截面积的二分之一，活塞3的活塞杆侧室5侧的受压面积为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一。因此，若在伸长驱动时与收缩驱动时使活塞杆侧室5的压力相同，则在伸缩这两方产生的推力相等，相对于伸缩体S的位移量的流量也在伸缩两侧相同。

详细地进行说明，在使伸缩体S进行伸长驱动的情况下，由于成为活塞杆侧室5与活塞侧室6相连通的状态，因此活塞杆侧室5内与活塞侧室6内的压力相等，产生活塞3的活塞杆侧室5侧和活塞侧室6侧的受压面积差与上述压力的乘积的推力。相反，在使伸缩体S进行收缩驱动的情况下，活塞杆侧室5与活塞侧室6的连通被切断，成为活塞侧室6与罐体7相连通的状态，因此产生活塞杆侧室5内的压力与活塞3的活塞杆侧室5侧的受压面积的乘积的推力。如此，致动器1所产生的推力在伸缩这两方为活塞3的截面积的二分之一与活塞杆侧室5的压力的乘积的值。因而，在控制致动器1的推力的情况下，只要在进行伸长驱动、收缩驱动的同时将活塞杆侧室5的压力调节为目标压力即可。由于活塞3的活塞杆侧室5侧的受压面积设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一，因此在伸缩两侧产生相同推力的情况下，活塞杆侧室5的压力在伸长侧与收缩侧相同，控制变简单。并且，在该情况下，相对于位移量的流量也相同，因此具有响应性在伸缩两侧相同的优点。此外，即使在没有将活塞3的活塞杆侧室5侧的受压面积设定为活塞侧室6侧的受压面积的二分之一的情况下，也依然能够利用活塞杆侧室5的压力控制伸缩体S的伸缩两侧的推力。

封闭活塞杆4的图1中的左端与缸体2的右端的盖13具备未图示的安装部，能够将致动器1安装在车辆的车身与车轴之间。

活塞杆侧室5与活塞侧室6经由第一通路8连通，在第一通路8的中途设置有第一开闭阀9。第一通路8虽在缸体2外将活塞杆侧室5与活塞侧室6连通，但也可以设置于活塞3。

第一开闭阀9是电磁开闭阀。第一开闭阀9包括：阀9a，其具有连通位置9b与切断位置9c；弹簧9d，其对阀9a施力以便成为切断位置9c；以及螺线管9e，其在通电时克服弹簧9d而将阀9a切换至连通位置9b。在第一开闭阀9的阀9a处于连通位置9b时，开放第一通路8，活塞杆侧室5与活塞侧室6相连通。在第一开闭阀9的阀9a处于切断位置9c时，活塞杆侧室5与活塞侧室6之间的连通被切断。

活塞侧室6与罐体7经由第二通路10连通，在第二通路10的中途设置有第二开闭阀11。第二开闭阀11为电磁开闭阀。第二开闭阀11包括：阀11a，其具有连通位置11b与切断位置11c；弹簧11d，其对阀11a施力以便成为切断位置11c；以及螺线管11e，其在通电时克服弹簧11d将阀11a切换至连通位置11b。在第二开闭阀11的阀11a处于连通位置11b时，开放第二通路10，活塞侧室6与罐体7相连通。在第二开闭阀11的阀11a处于切断位置11c时，活塞侧室6与罐体7之间的连通被切断。

泵12由马达15驱动，仅向一个方向排出液体。泵12的排出口经由供给通路16而与活塞杆侧室5连通，吸入口与罐体7相连通。若泵12被马达15驱动，则从罐体7吸入工作油并向活塞杆侧室5供给工作油。马达15从未图示的控制器接受电流供给而被旋转驱动。如上述那样，泵12因仅向一个方向排出液体而不进行旋转方向的切换动作，完全不存在排出量在进行旋转切换时发生变化之类的问题。因此，泵12能够使用低价的齿轮泵等。并且，由于泵12的旋转方向始终是同一方向，因此驱动泵12的驱动源亦即马达15也不需要进行旋转方向的切换，从而不要求针对旋转方向切换的高响应性，相应地，马达15也能够使用低价的马达。

此外，在供给通路16的中途设有单向阀17，该单向阀17阻止工作油从活塞杆侧室5向泵12逆流。

另外，活塞杆侧室5与罐体7通过排出通路18而连接，在排出通路18的中途设置作为阀元件的可调溢流阀19。

可调溢流阀19具备设置于排出通路18的中途的阀体19a、对阀体19a施力以便切断排出通路18的弹簧19b、以及在通电时产生克服弹簧19b的推力的比例螺线管19c。在可调溢流阀19中，能够通过调节在比例螺线管19c中流动的电流量来调节开阀压力。

位于排出通路18的上游的活塞杆侧室5的压力沿使该排出通路18开放的方向作用于可调溢流阀19的阀体19a。若活塞杆侧室5的压力超过溢流压力，则上述压力对推阀体19a作用的力与比例螺线管19c所作用的推力的合力克服朝向切断排出通路18的方向对阀体19a施力的弹簧19b的作用力。其结果，阀体19a后退，排出通路18开放。

另外，在可调溢流阀19中，若使供给至比例螺线管19c的电流量增大，则比例螺线管19c所产生的推力增大。若使供给至比例螺线管19c的电流量最大，则开阀压力最小，相反，若完全不向比例螺线管19c供给电流，则开阀压力最大。

进而，无论第一开闭阀9以及第二开闭阀11的开闭状态如何，若伸缩方向上的过大的输入作用于伸缩体S而成为活塞杆侧室5的压力超过开阀压力的状态，则可调溢流阀19打开排出通路18，使活塞杆侧室5与罐体7相连通，向罐体7释放活塞杆侧室5内的压力，保护致动器1的系统整体。

由于致动器1具备可调溢流阀19，能够通过调节可调溢流阀19的开阀压力来控制活塞杆侧室5的压力并控制致动器1的推力。换句话说，以利用可调溢流阀19控制活塞杆侧室5的压力且利用第一开闭阀9以及第二开闭阀11确定推力的方向的方式进行控制。

例如，在使伸缩体S伸长并且输出伸长方向的推力的情况下，使第一开闭阀9处于连通位置9b，使第二开闭阀11处于切断位置11c，驱动马达15，从泵12向缸体2内供给工作油。在进行该动作的同时调节比例螺线管19c的电流量从而调节上述开阀压力，以使得可调溢流阀19的开阀压力乘以活塞3的活塞侧室6侧和活塞杆侧室5侧的受压面积差的乘积的值达到上述所希望的推力。

当与活塞侧室6的压力相同的活塞杆侧室5的压力超过可调溢流阀19的开阀压力时，可调溢流阀19打开，活塞侧室6以及活塞杆侧室5的压力向罐体7释放。相反，当活塞杆侧室5的压力低于可调溢流阀19的开阀压力时，可调溢流阀19关闭，活塞侧室6以及活塞杆侧室5的压力通过来自泵12的工作油供给而上升。其结果，活塞侧室6以及活塞杆侧室5的压力被可调溢流阀19的开阀压力控制，由此，能够如所希望那样获得朝向伸缩体S的伸长方向的推力。换句话说，为了进行该控制，只要掌握向可调溢流阀19的比例螺线管19c流动的电流量与开阀压力之间的关系，就能够进行开环控制。此外，也可以预先感测向比例螺线管19c供给的通电量，使用电流环路进行反馈控制，而且也可以感测活塞杆侧室5的压力来进行反馈控制。

另外，在伸缩体S承受外力而收缩的同时想要克服该外力在伸长方向上获得所希望的推力的情况下，以与在伸缩体S伸长的同时获得伸长方向的推力相同的方式，使第一开闭阀9处于连通位置9b且使第二开闭阀11处于切断位置11c，驱动马达15，从泵12向缸体2内供给工作油。在该状态下调节可调溢流阀19的开阀压力，能够获得所希望的推力。此外，在该情况下，伸缩体S不会发挥外力以上的推力，伸缩体S作为减振器发挥功能。因此，即使切断来自泵12的工作油供给，使第一开闭阀9处于连通位置9b并使第二开闭阀11处于切断位置11c，控制可调溢流阀19的开阀压力，伸缩体S也能够获得所希望的推力。

与此相对，在使伸缩体S收缩并且想要获得收缩方向的推力的情况下，使第一开闭阀9处于切断位置9c，使第二开闭阀11处于连通位置11b，驱动马达15，从泵12向缸体2内供给工作油。在进行该动作的同时调节比例螺线管19c的电流量从而调节上述开阀压力，以使得可调溢流阀19的开阀压力与活塞3的活塞杆侧室5侧的受压面积相乘后的值达到上述所希望的推力。

当活塞杆侧室5的压力超过可调溢流阀19的开阀压力时，可调溢流阀19打开，压力向罐体7释放。相反，当活塞杆侧室5的压力低于可调溢流阀19的开阀压力时，可调溢流阀19关闭，活塞杆侧室5的压力通过来自泵12的工作油供给而上升。其结果，活塞杆侧室5的压力被可调溢流阀19的开阀压力控制，由此，能够如所希望那样获得伸缩体S的收缩方向的推力。此外，由于活塞侧室6通过使第二开闭阀11处于连通位置11b而与罐体7连通，因此不会阻碍伸缩体S的收缩动作。

另外，在伸缩体S承受外力而伸长的同时想要克服该外力在收缩方向上获得所希望的推力的情况下，以与伸缩体S收缩并且获得收缩方向的推力相同的方式，使第一开闭阀9处于切断位置9c并使第二开闭阀11处于连通位置11b，驱动马达15，从泵12向缸体2内供给工作油。在该状态下调节可调溢流阀19的开阀压力，能够获得所希望的推力。此外，在该情况下，伸缩体S不会发挥外力以上的推力，伸缩体S作为减振器发挥功能。因此，即使切断来自泵12的工作油供给，使第一开闭阀9处于切断位置9c并使第二开闭阀11处于连通位置11b，控制可调溢流阀19的开阀压力，伸缩体S也能够获得所希望的推力。

如此在致动器1中，由于在将活塞杆侧室5与罐体7连通的排出通路18的中途设置有可调溢流阀19，因此能够利用对可调溢流阀19的开阀压力的控制来控制推力。此外，阀元件也可以使用可调溢流阀以外的阀。例如，在以具备预定的压力流量特性的被动阀作为阀元件的情况下，利用通过被动阀的液体的流量确定上游侧的活塞杆侧室5内的压力。此时，只要根据想要向伸缩体S输出的推力的方向以与上述相同的方式对第一开闭阀9与第二开闭阀11进行切换控制并且调节泵12的排出流量即可。这样，能够调节通过被动阀的液体的流量，能够如所预期的那样控制致动器1的推力。另外，在仅以溢流阀作为阀元件的情况下，若要向伸缩体S输出伸长方向的推力，通过将第一开闭阀9保持在打开状态并且使第二开闭阀11开闭，能够调节活塞杆侧室5内的压力，能够获得所预期的伸长方向的推力。相反，若要向伸缩体S输出收缩方向的推力，通过将第二开闭阀11维持在打开状态并且使第一开闭阀9开闭，能够调节活塞杆侧室5内的压力，能够获得所预期的收缩方向的推力。如上所述，能够在阀元件中使用各种阀，能够与所采用的阀对应地控制致动器1的推力。

另外，在本实施方式的致动器1设置有整流通路20与吸入通路21。因此，在受外力的作用而强制进行伸缩的情况下，若使第一开闭阀9与第二开闭阀11均处于切断位置9c、11c，停止泵12的驱动，则在工作油由于伸缩而被从缸体2内推出并经由作为阀元件的可调溢流阀19向罐体7排出而缸体2内工作油不足的情况下，工作油从罐体7经由吸入通路21供给至缸体2内。如此，本实施方式的致动器1也能够作为发挥与可调溢流阀19的压力损失相平衡的阻尼力的被动的减振器发挥功能。换句话说，即使第一开闭阀9与第二开闭阀11处于切断位置9c、11c，泵12处于停止状态，由于致动器1能够作为失效保护装置发挥被动的减振器功能，因此不存在无法伸缩的情况。

如上，在本实施方式的致动器1中，包含伸缩体S、第一开闭阀9以及第二开闭阀11并使这些构件一体化而形成伸缩单元US，包含泵12、马达15、可调溢流阀19、单向阀17以及罐体7并使这些构件一体化而形成驱动单元UP，伸缩单元US与驱动单元UP相独立地设置。此外，如图1以及2所示，伸缩单元US与驱动单元UP利用形成供给通路16的一部分的配管H1和形成第二通路10的一部分的配管H2相连接，能够从泵12向缸体2供给工作油并能够从缸体2向罐体7排出工作油。

在该情况下，也可以是在驱动单元UP中不包含罐体7，而在伸缩单元US侧设置罐体7。另外，也可以是在驱动单元UP中不包含可调溢流阀19，而在伸缩单元US侧设置可调溢流阀19。

在将本实施方式的致动器1安装于铁道车辆的情况下，如图2所示，使伸缩单元US的伸缩体S的一端与致动器保持部34连结，该致动器保持部34架设于一对横梁32、33，该一对横梁32、33连结用于保持转向架W的未图示的车轮的一对侧梁30、31，使伸缩单元US的伸缩体S的另一端与固定于车身B的下端的中心销35连结，从而能够将伸缩单元US安装在转向架W与车身B之间。驱动单元UP固定在隔着中心销35相对于伸缩单元US处于相反一侧的、架设在横梁32、33之间的设置部36。此外，驱动单元UP只要隔着中心销35相对于伸缩体S配置在相反一侧，也可以固定于车身B的下端。

驱动单元UP隔着中心销35相对于伸缩体S配置于相反一侧，不存在驱动单元UP与伸缩单元US并列的情况，因此即使是转向架W的车轴间距离如既有铁道线路那样比较窄的铁道车辆，也能够不勉强地进行安装。以上，根据本实施方式的致动器1，由于驱动单元UP与伸缩单元US相互独立而分离，因此能够将驱动单元UP与伸缩单元US分别安装于不同的设置位置，即使是狭小的设置位置也能够不勉强地进行安装，因此在安装性方面优异。

另外，也能够利用一个驱动单元UP驱动多个伸缩单元US。在该情况下，例如，如图3所示，将一个伸缩单元US的伸缩体S连结于转向架W的两个致动器保持部34中的一者，将该一个伸缩单元US的伸缩体S的另一端连结于中心销35的一侧。将另一个伸缩单元US的伸缩体S连结于转向架W的两个致动器保持部34中的另一者，将该另一个伸缩单元US的伸缩体S的另一端连结于中心销35的另一侧。驱动单元UP只要安装于不会妨碍到伸缩单元US的位置即可，例如，由于中心销35的内部是空的，因此也可以收纳在该中心销35内。这样，也可以从一个驱动单元UP向两个以上的多个伸缩单元US供给工作油，利用一个驱动单元UP驱动这些伸缩单元US。另外，在该情况下，通过预先在驱动单元UP侧设置作为阀元件的可调溢流阀19，也可以不在伸缩单元US这两方设置作为阀构件的可调溢流阀19，致动器1整体进一步小型化，因此安装性进一步提高。此外，即使在将驱动单元UP收纳于中心销35内的情况下，也可以仅向一个伸缩单元US供给液体。

以上，虽对本发明的实施方式进行了说明，但上述实施方式仅示出了本发明的应用例的一部分，其主旨不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。

本申请基于2012年8月13日向日本国专利厅提出申请的日本特愿2012－179156主张优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书。

Claims (6)

1.一种致动器，其中，

该致动器具备：

伸缩体，其具有缸体、以滑动自如的方式插入到该缸体内的活塞、插入到上述缸体内且连结于上述活塞的活塞杆、以及利用上述活塞在上述缸体内划分形成的活塞杆侧室与活塞侧室；

罐体；

第一开闭阀，其设置于将上述活塞杆侧室与上述活塞侧室之间连通的第一通路；

第二开闭阀，其设置于将上述活塞侧室与上述罐体之间连通的第二通路；

泵，其用于向上述活塞杆侧室供给工作流体；

马达，其用于驱动该泵；

排出通路，其将上述活塞杆侧室与上述罐体连接；以及

阀元件，其设置于该排出通路；

以包含上述伸缩体、上述第一开闭阀以及上述第二开闭阀并使上述伸缩体、上述第一开闭阀以及上述第二开闭阀一体化的方式形成伸缩单元，

以包含上述泵与上述马达并使上述泵与上述马达一体化的方式形成驱动单元，

上述伸缩单元与上述驱动单元相独立地设置。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，

该致动器具备多个上述伸缩单元，

向多个上述伸缩单元的各活塞杆侧室供给从一个上述驱动单元的泵排出的工作流体。

3.根据权利要求1所述的致动器，其中，

上述驱动单元包含上述阀元件并与该阀元件形成为一体。

4.根据权利要求1所述的致动器，其中，

上述伸缩单元的上述伸缩体安装在铁道车辆的转向架与设置于车身的中心销之间，

上述驱动单元隔着上述中心销相对于上述伸缩体配置于相反一侧。

5.根据权利要求1所述的致动器，其中，

上述伸缩单元的上述伸缩体安装在铁道车辆的转向架与设置于车身的中心销之间，

上述驱动单元收纳在上述中心销内。

6.根据权利要求1所述的致动器，其中，

该致动器还具备：

吸入通路，其仅允许工作流体从上述罐体朝向上述活塞侧室的流动；

整流通路，其仅允许工作流体从上述活塞侧室朝向上述活塞杆侧室的流动。