JP2015001054A - ドア開閉装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】意に反してドアのロック状態が維持されてしまうのを防止する。【解決手段】非常時に解錠指令を受信すると、ロック機構がロック状態からロック解除状態に切り替わり且つ引戸が開方向に移動するようにアクチュエータ駆動回路を駆動させるとともに引戸の手動開閉が可能なようにアクチュエータ駆動回路を制御し、解錠指令が解除される前に引戸が全閉状態になると、引戸が開方向に移動するようにアクチュエータ駆動回路を駆動させる駆動回路制御部を備えたドア開閉装置を構成する。【選択図】図8

Description

本発明は、鉄道等の車両の引戸の開閉を行うドア開閉装置に関する。
従来より、非常時において、当該鉄道車両のドア(引戸)の解錠及び開扉が可能なドア開閉装置が知られている。例えば、特許文献1には、鉄道車両の外部から電気信号でドアの解錠が可能な非常用装置が開示されている。
また、従来より、ドアの開閉とロックとの両方を、遊星ギアを利用して1つのモータで行うことが可能なドア開閉装置が知られている(例えば特許文献2)。このドア開閉装置は、全閉状態となっているドアが誤って開状態とならないように、ドアが開方向へ移動するのを機械的に規制するロック機構を備えている。これにより、ドアが全閉状態のときに、モータが故障等によりフリー状態になっても、ドアが開方向に移動してしまうのを防止できる。
特開平7−96834号公報 特開2008−121242号公報
ところで、上記ロック機構を有するドア開閉装置において、ドアの解錠及び開扉を行った場合、以下の問題が生じうる。すなわち、ドアの解錠及び開扉を行った後に手動等でドアを閉めてしまうと、ロック機構によってドアがロックされてしまう。そうなると、ドアを開状態とするための操作を行って電気的にドアが解錠された状態となっているにもかかわらず、意に反してドアがロックされた状態となってしまう。
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、意に反してドアのロック状態が維持されてしまうのを防止することである。
(1)上記課題を解決するため、本発明のある局面に係るドア開閉装置は、引戸を開閉するためのドア開閉装置であって、前記引戸を開方向及び閉方向へ移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動させるためのアクチュエータ駆動回路と、前記アクチュエータの駆動力により作動し、前記引戸が全閉状態にあるときに前記引戸が前記開方向へ移動することを規制するロック状態と、前記引戸の前記開方向への移動を許容するロック解除状態とに切替可能なロック機構とを備え、非常時に解錠指令を受信すると、前記ロック機構が前記ロック状態から前記ロック解除状態に切り替わり且つ前記引戸が前記開方向に移動するように前記アクチュエータ駆動回路を駆動させるとともに前記引戸の手動開閉が可能なように前記アクチュエータ駆動回路を制御し、前記解錠指令が解除される前に前記引戸が前記全閉状態になると、前記引戸が前記開方向に移動するように前記アクチュエータ駆動回路を駆動させる駆動回路制御部、を更に備えている。
この構成によると、引戸が全閉状態のときに当該引戸が開方向へ移動しないように、当該引戸がロック機構によってロックされる。これにより、アクチュエータが故障等によりフリー状態になっても、ドアが開方向に移動してしまうのを、ロック機構によって機械的に防止できる。すなわち、ドア開閉装置のフェールセーフ性を向上できる。
また、この構成によると、駆動回路制御部が非常時に解錠指令を受信すると、引戸が開方向に移動し、且つ、当該引戸の手動開閉が可能になる。これにより、非常時において乗務員又は乗客が引戸を自由に開閉できる。
そして、この構成によると、上述のように引戸の手動開閉が可能になった状態で当該引戸が全閉状態に閉められてロック機構がロック状態になっても、解錠指令が解除されるまでは、ロック機構がロック解除状態に切り替えられ、再び引戸が開方向に移動する。これにより、解錠指令が解除されていない状態において引戸のロック状態が維持されてしまうのを防止できる。
従って、この構成によると、意に反してドアのロック状態が維持されてしまうのを防止できる。
(2)好ましくは、前記ドア開閉装置は、前記アクチュエータ駆動回路への電力供給を制御する給電制御部を更に備え、前記給電制御部は、前記解錠指令を受信することを条件として、前記アクチュエータ駆動回路へ給電する。
この構成によると、解錠指令が行われていない状態において、アクチュエータ駆動回路が暴走してアクチュエータを駆動することにより引戸が開状態になってしまうことを防止できる。すなわち、ドア開閉装置のフェールセーフ性を更に向上できる。
(3)好ましくは、前記ドア開閉装置は、前記アクチュエータ駆動回路への電力供給を制御する給電制御部を更に備え、前記給電制御部は、前記ロック機構が手動操作に基づいて機械的に操作されたことが検知され前記ロック機構が前記ロック状態から前記ロック解除状態に切り替えられることを条件として、前記アクチュエータ駆動回路へ給電する。
この構成によると、駆動回路制御部が、ロック機構が手動操作に基づいて機械的に操作されることを条件として給電されたアクチュエータ駆動回路を、引戸が開方向に移動するように駆動する。これにより、ロック機構を手動操作で解錠した後、手動による引戸の開方向への移動を、アクチュエータの駆動力でアシストできる。
(4)好ましくは、前記給電制御部は、前記駆動回路制御部が駆動していることを条件として、前記アクチュエータ駆動回路へ給電する。
この構成によると、駆動回路制御部が駆動していない状態において、アクチュエータ駆動回路が暴走してアクチュエータを駆動することにより引戸が開状態になってしまうことを防止できる。すなわち、ドア開閉装置のフェールセーフ性をより一層向上できる。
(5)好ましくは、前記ロック機構は、前記引戸と一体に移動するロック部材と、前記閉方向へ移動する前記ロック部材に押圧されて所定方向に回転し、前記引戸が前記全閉状態のときに前記ロック部材と係合することにより該ロック部材の移動を規制する係合部材と、複数のリンク部材を有して直線状態と屈曲状態とに変形可能に構成され、前記ロック部材と係合した状態における前記係合部材と係合して該係合部材に付勢されて前記直線状態となることにより前記係合部材の回転を規制するリンク機構と、前記係合部材と係合した前記リンク機構が前記直線状態に保持されるように前記係合部材を付勢し、又は、前記リンク機構が前記直線状態に保持されるように前記リンク機構を付勢する付勢部と、を有し、前記係合部材は、前記閉方向へ移動する前記ロック部材によって前記所定方向に回転させられる際に前記リンク機構の端部が挿入される開口部、が形成された係合部を有し、前記開口部には、前記全閉状態における前記引戸に前記開方向への力を作用させた場合に、該開口部に係合した前記リンク機構の端部が抜けてしまうのを防止する抜け防止部が形成されている。
この構成によると、係合部材の開口部に挿入されたリンク機構の端部が、開口部から抜けてしまうのを、抜け防止部によって防止できる。これにより、ロック機構を確実にロック状態に保つことができる。
(6)更に好ましくは、前記抜け防止部は、前記開口部における前記所定方向と反対側の部分に形成され、当該部分から前記開口部側へ膨出する膨出部を有している。
この構成によると、係合部材の開口部に挿入されたリンク機構の端部が開口部から抜けてしまうのを、膨出部によって適切に防止できる。
(7)好ましくは、前記ロック機構は、複数の前記係合部材と、それぞれが、複数の前記係合部材のそれぞれに対応する複数の前記付勢部と、を有している。
この構成によると、複数の係合部材のそれぞれに対応して付勢部を設けているため、各係合部材をより確実に付勢できる。
(8)更に好ましくは、複数の前記付勢部は、それぞれ、トーションバネで構成されている。
この構成によると、トーションバネによって、係合部材又はリンク機構を適切に付勢できる。
(9)好ましくは、前記ロック機構は、各前記係合部が、前記直線状態における前記リンク機構の両端部を両側から挟んで保持するように構成されている。
この構成によると、ロック状態にあるロック機構のリンク機構の両端部が、係合部材の開口部から抜け落ちてしまうのを、より確実に防止できる。すなわち、ロック機構のロック状態をより確実に保持できる。
また、他の局面に係るドア開閉装置は、引戸を開閉するためのドア開閉装置であって、前記引戸を開方向及び閉方向へ移動させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動させるためのアクチュエータ駆動回路と、前記アクチュエータの駆動力により作動し、前記引戸が全閉状態にあるときに前記引戸が前記開方向へ移動することを規制するロック状態と、前記引戸の前記開方向への移動を許容するロック解除状態とに切替可能なロック機構とを備え、前記ロック機構は、前記引戸と一体に移動するロック部材と、前記閉方向へ移動する前記ロック部材に押圧されて所定方向に回転し、前記引戸が前記全閉状態のときに前記ロック部材と係合することにより該ロック部材の移動を規制する係合部材と、複数のリンク部材を有して直線状態と屈曲状態とに変形可能に構成され、前記ロック部材と係合した状態における前記係合部材と係合して該係合部材に付勢されて前記直線状態となることにより前記係合部材の回転を規制するリンク機構と、前記係合部材と係合した前記リンク機構が前記直線状態に保持されるように前記係合部材を付勢し、又は、前記リンク機構が前記直線状態に保持されるように前記リンク機構を付勢する付勢部と、を有し、前記係合部材は、前記閉方向へ移動する前記ロック部材によって前記所定方向に回転させられる際に前記リンク機構の端部が挿入される開口部、が形成された係合部を有し、前記開口部には、前記全閉状態における前記引戸に前記開方向への力を作用させた場合に、該開口部に係合した前記リンク機構の端部が抜けてしまうのを防止する抜け防止部が形成されている。
上記特許文献2に開示されるロック機構がロック状態にある場合(特許文献2の図5)において、何らかの理由により、リンク機構の両端部が係合部材から外れてしまうおそれがある。そうなると、ロック機構のロック状態を維持したいにもかかわらず、ロック解除状態となってしまうおそれがある。
上記他の局面に係るドア開閉装置は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、ロック機構のロック状態を確実に保つことである。
上記他の局面に係るドア開閉装置では、係合部材の開口部に挿入されたリンク機構の端部が、開口部から抜けてしまうのを、抜け防止部によって防止できる。これにより、ロック機構を確実にロック状態に保つことができる。
上記他の局面に係るドア開閉装置において、好ましくは、前記抜け防止部は、前記開口部における前記所定方向と反対側の部分に形成され、当該部分から前記開口部側へ膨出する膨出部を有している。この構成によると、係合部材の開口部に挿入されたリンク機構の端部が開口部から抜けてしまうのを、膨出部によって適切に防止できる。
上記他の局面に係るドア開閉装置において、好ましくは、前記ロック機構は、複数の前記係合部材と、それぞれが、複数の前記係合部材のそれぞれに対応する複数の前記付勢部と、を有している。この構成によると、ロック機構がロック状態にある場合において、複数の付勢部のうちのいくつかが故障したり外れたりした場合であっても、他の付勢部によってロック機構のロック状態を保持できる。すなわち、複数の付勢部材を設けることで、ドア開閉装置を冗長化できる。
上記他の局面に係るドア開閉装置において、更に好ましくは、複数の前記付勢部は、それぞれ、トーションバネで構成されている。この構成によると、トーションバネによって、係合部材又はリンク機構を適切に付勢できる。
上記他の局面に係るドア開閉装置において、好ましくは、前記ロック機構は、各前記係合部が、前記直線状態における前記リンク機構の両端部を両側から挟んで保持するように構成されている。この構成によると、ロック状態にあるロック機構のリンク機構の両端部が、係合部材の開口部から抜け落ちてしまうのを、より確実に防止できる。すなわち、ロック機構のロック状態をより確実に保持できる。
本発明によると、意に反してドアのロック状態が維持されてしまうのを防止できる。
本発明の実施形態に係るドア開閉装置を車両用開閉扉に設置した実施形態を示す正面図である。 ロック状態のドア開閉装置の構成を示す要部正面図である。 ドア開閉装置を側方から見た、ロック機構の一部及びロックスライダを示す部分断面概略図である。 ロック機構を下方から見た状態を示す概略図であって、ロック解除状態のロック機構を示す図である。 ロック機構を下方から見た状態を示す概略図であって、ロック状態のロック機構を示す図である。 (A)は図5におけるVIA部の拡大図、(B)は図5におけるVIB部の拡大図、である。 制御部の構成を示す回路図である。 引戸の解錠指令が行われた後のドア開閉装置の動作を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態に係るドア開閉装置2は、以下の実施形態で例示した形態に限らず、引戸を開閉するためのドア開閉装置に広く適用できる。
[構成]
図1は、ドア開閉装置を車両用開閉扉に設置した実施形態を示す正面図である。図2は、ドア開閉装置の構成を示す要部正面図である。図3は、ドア開閉装置を側方から見た、ロック機構の一部及びロックスライダを示す部分断面概略図である。図4は、ロック機構を下方から見た状態を示す概略図であって、ロック解除状態のロック機構を示す図である。図5は、ロック機構を下方から見た状態を示す概略図であって、ロック状態のロック機構を示す図である。
図1に示す車両用開閉扉1は、鉄道車両等の車両の側壁に形成された乗降口101を開閉可能な扉として構成されており、両引きの引分け式の左右一対の引戸11A,11Bを備えている。引戸11A,11Bは、互いの戸先が向かい合っている。ドア開閉装置2は、引戸11A,11Bを全開位置と全閉位置との間で開閉させ、且つ、引戸11A,11Bが全閉位置にあるときに引戸11A,11Bをロックするために設けられている。尚、図1では、全閉位置にある引戸11A,11Bを図示している。車両用開閉扉1は、本発明の一実施形態に係るドア開閉装置2によって開閉され、且つ、閉状態で不意に開かないように自動的にロックできるようになっている。ドア開閉装置2は、乗降口101に設置されている。
図1及び図2を参照して、ドア開閉装置2は、電動モータ(アクチュエータ)90と、ラックアンドピニオン機構(移動機構)10と、遊星歯車機構20と、ロック機構60と、電動モータ90を制御する制御部41が内部に配置された制御ボックス40と、を備えて構成されている。ドア開閉装置2では、制御部41からの各種指令に基づいて電動モータ90が駆動され、ドアの開閉、ドアロック、及びドアロックの解除等が行われる。
図1及び図2を参照して、まず、ドア開閉装置2によって開閉される引戸11A,11Bについて説明すると、引戸11A,11Bは、乗降口101の上方に水平に設置されたガイドレール16に沿って往復移動可能に設けられている。より具体的には、引戸11A,11Bのそれぞれの上縁にはハンガー3A,3Bが固定されており、ハンガー3A,3Bには戸車4が回転自在に支持されている。この戸車4は、ガイドレール16上を転動可能に構成されている。
また、乗降口101の上方において、車両の側壁には、板状の基体5が固定されている。この基体5に固定されたラックサポート6に、2本のラック7A,7Bが支持されている。このラック7A,7Bは、その長手方向を、ガイドレール16と平行な水平方向に向けて配置されるとともに、当該長手方向に摺動可能となるよう、スライド支持部によって支持されている。
2本のラック7A,7Bは上下方向に適宜の間隔を形成しつつ互いに平行に配置され、また、それぞれの歯部が互いに対向するように配置されている。そして、2本のラック7A,7Bの双方の歯部に同時に噛み合うようにして、ピニオン9が回転自在に配置されている。このピニオン9は、乗降口101の上方のうち、乗降口101における左右中央位置であって、且つ、2本のラック7A,7Bに上下を挟まれた位置に配置される。
2本のラック7A,7Bのそれぞれの一端には、アーム部材13A,13Bが設置されている。このアーム部材13A,13Bは、それぞれハンガー3A,3Bに対して結合部材15a,15bを介して固定されている。即ち、ラック7A,7Bのそれぞれの一端は、アーム部材13A,13Bを介して、対応する引戸11A,11Bに連結されている。このラック7A,7Bとピニオン9により、ラックアンドピニオン機構10が構成されている。ラックアンドピニオン機構10により2枚の引戸11A,11Bは開閉駆動される。尚、ラックアンドピニオン機構10は、左右の引戸11A,11B同士を連結することで、引戸11A,11Bの対称的な開閉移動を実現する役割も果たしている。
引戸11A,11Bは、ガイドレール16の長手方向に沿って、互いに近接する閉方向ACLS,BCLSと、離隔する開方向AOPN,BOPNとに移動可能である。尚、引戸11Aにおける開方向AOPNと、引戸11Bにおける開方向BOPNとは、反対向きである。また、引戸11Aにおける閉方向ACLSと、引戸11Bにおける閉方向BCLSとは、反対向きである。
引戸11A,11Bの戸先、即ち、引戸11A,11Bのうちの閉方向ACLS,BCLS側の端部には、弾性部材12A,12Bが配置されている。引戸11A,11Bが図1に示す全閉位置に位置している時、弾性部材12A,12Bが互いに接触することにより、引戸11A,11B間の隙間が埋められている。弾性部材12A,12Bは、引戸11A,11Bの戸先において、引戸11A,11Bの上端から下端にまで延びている。弾性部材12A,12B同士が接触することにより、引戸11A,11Bが配置されている、車両の乗降口101を協働して塞いでいる。
図2に示すように、各ハンガー3A,3Bには、鉛直方向上向きに延びるロックピン(ロック部材)14A,14Bが固定されている。この構成により、ロックピン14A,14Bは、引戸11A,11Bと一体移動可能である。引戸11A,11Bが全閉位置にあるとき、ロックピン14A,14Bが後述するロック機構60により拘束されることにより、一対の引戸11A,11Bの移動、特に、開方向AOPN,BOPNへの移動がロックされることになる。
基体5には、遊星歯車機構20が支持されている。遊星歯車機構20は、電動モータ90の出力を、ラックアンドピニオン機構10とロック機構60とに択一的に配分するために設けられている。遊星歯車機構20は、サンギア21と、インターナルギア22と、キャリア23と、プラネタリギア24と、を有している。
サンギア21は、図示しない軸受等によって、回転自在に支持されている。プラネタリギア24は、このサンギア21の外周に複数配置され、サンギア21に噛み合い、且つ、自転及び公転が可能に構成されている。インターナルギア22は、プラネタリギア24に噛み合う内歯を有している。キャリア23は、プラネタリギア24をサンギア21回りに回転自在に支持している。サンギア21、インターナルギア22、及びキャリア23は、ピニオン9の軸線と同一の軸線上に配置されるとともに、それぞれが他に対して相対回転自在となるように配置されている。
サンギア21には、正逆回転可能なダイレクトドライブ方式の電動モータ90の出力軸90aが連結されており、電動モータ90の出力が入力される。なお、サンギア21と出力軸90aとは、適宜の減速機構を介して連結されてもよい。インターナルギア22は、図示しないボルト等を用いて、ラックアンドピニオン機構10のピニオン9に連結されており、ラックアンドピニオン機構10へ電動モータ90の出力を伝達可能である。このように、ラックアンドピニオン機構10は、電動モータ90の出力を用いて引戸11A,11Bを開方向AOPN,BOPN及び閉方向ACLS,BCLSに移動することが可能である。
キャリア23は、牽引部材70に連結されている。牽引部材70は、引戸11A,11Bのロック状態とロック解除状態とを切り換えるためのロックスライダ33を牽引するために設けられている。キャリア23は、電動モータ90の出力を、牽引部材70、トルクリミットスプリング71、及びロックスライダ33を介して、ロック機構60のリンク機構61へ伝達可能である。
牽引部材70及びロックスライダ33は、ラック7A,7Bと平行に延びラックサポート6に固定されたガイド軸72に沿って左右方向に往復移動可能に設置され、ロック状態とロック解除状態とを切り替える切換機構を形成している。牽引部材70は、キャリア23の回転に伴って、ロック方向C及びロック解除方向Dへ移動可能となるように、キャリア23と結合している。牽引部材70とロックスライダ33との間には、コイルバネ等のトルクリミットスプリング71が配設されている。トルクリミットスプリング71は、牽引部材70をロックスライダ33に押し付けるように牽引部材70とロックスライダ33とに弾性力を作用させている。即ち、トルクリミットスプリング71は、牽引部材70のロックスライダ33に対する相対移動を抑制するように配置されている。
ロックスライダ33の上端には、取付部33a及び取付部33bが設けられている。取付部33a及び取付部33bは、ロック方向Cに所定の間隔を空けて配置され、且つ、ガイド軸72と摺動可能に形成されている。尚、ロック方向Cは、開方向AOPN,BOPNと平行な方向である。また、ロック方向Cと反対の方向が、ロック解除方向Dとされている。
図2及び図3に示すように、ロックスライダ33は、取付部33a及び取付部33bから下方に向かって延びる前面部33cと、当該前面部33cの下端から図2における紙面奥行方向に向かって90度屈曲して形成された底面部33dとを備えている。牽引部材70は、取付部33aと取付部33bとに挟まれた位置で、ガイド軸72に取付けられている。
ガイド軸72に取り付けられたトルクリミットスプリング71は、ロックスライダ33のうちの、ロック方向Cの先端側に位置する取付部33bと、牽引部材70との間に配置されている。トルクリミットスプリング71は、軸方向に弾性的に圧縮された状態で取付けられている。これにより、牽引部材70は、取付部33aに向かって付勢力を受け、牽引部材70は、取付部33aに当接した状態で保持される。
また、ガイド軸72には、ロックスライダ33の取付部33aをロック方向Cに付勢するようにロックスプリング73が設置されている。ロックスプリング73は、ロック位置にあるロックスライダ33がロック解除位置に戻ることを抑制している。
また、ロックスライダ33の底面部33dには、上方に向けて突出する突出軸33eが設けられている(図4及び図5参照)。突出軸33eの上端には、ローラが回転自在に取り付けられている。突出軸33eは、後述するリンク62aの周縁部に形成された突起部62dに当接可能である。この構成において、ロックスライダ33がロック解除方向Dへ変位すると、ロックスライダ33の突出軸33eがリンク62aの位置を変化させ、その結果、リンク機構61の姿勢(位置)が変化する。尚、底面部33dには、基体5に支持されたピン63aが挿通される、長孔からなる挿通孔(図示せず)が形成されている。これにより、ピン63aに対してロックスライダ33がロック方向C及びロック解除方向Dに移動可能となっている。
次に、引戸11A,11Bを全閉位置でロックするためのロック機構60について詳細に説明する。ロック機構60は、電動モータ90の出力を用いて作動可能に構成されており、引戸11A,11Bが全閉位置にあるときに引戸11A,11Bが開方向AOPN,BOPNへ移動することを規制するように構成されている。
ロック機構60は、水平方向に作動する機構であって、ロックスライダ33の底面部33dの上方(遊星歯車機構20側)に隣接するように設置されている。ロック機構60は、図4及び図5に示すように、リンク機構61と、水平方向に作動するリンク保持機構65と、を有している。
リンク機構61は、水平方向に変形することで、屈曲状態と直線状態とに変形可能に構成されている。リンク機構61は、3つのリンク62a、62b、62cを連結して形成されている。中央のリンク62aは、その長手方向中央部において連結ピン63aに結合されており、これにより、基体5に対して回動自在である。また、中央のリンク62aには、当該リンク62aの外縁部から外方へ突出するように形成された突起部62dが設けられている。中央のリンク62aの一端には、連結ピン63bを介して、リンク62bの一端が、相対回転可能に連結されている。また、リンク62aの他端には、連結ピン63cを介して、リンク62cの一端が相対回転可能に連結されている。また、リンク62b,62cには、ピン63d,63eが備えられている。
ピン63d,63eは、リンク機構61の端部に位置している。ピン63d,63eの上端は、基体5においてロック方向Cと平行な方向に延びるガイド溝80A,80Bに挿入されている。これにより、ピン63d,63eは、ガイド溝80A,80Bに沿って移動可能に設置されている。即ち、ピン63d,63eの動きは、ガイド溝80A,80Bによって案内される。
尚、ピン63d及び63eにおいて、ガイド溝80A,80Bへ挿入される上端部にはローラが回転自在に取り付けられている。これにより、ピン63d,63eとガイド溝80A,80Bとの摩擦抵抗を減らし、ピン63d,63eの移動を円滑にしている。また、ピン63d,63eの下端にも、ローラが回転自在に取り付けられている。ピン63d,63eの下端のローラは、後述する係合部材66A,66Bとの相対移動における摩擦抵抗を減らし、ロック動作を安定させるために設けられている。
上記の構成を有するリンク機構61は、ロックスライダ33がロック解除方向Dへ変位することに伴い、突出軸33eがリンク62aの突起部62dをD方向へ押圧する。これにより、リンク62aがピン63a回りを、図5における時計回り方向に回動するため、リンク機構61は、図4に示す屈曲状態に変化する。
リンク保持機構65は、一対の係合部材66A,66Bと、各係合部材66A,66Bに取り付けられた一対の戻しバネ74A,74B(付勢部)と、を備えている。一対の係合部材66A,66Bは、リンク機構61の両端部近傍において、リンク機構61の連結ピン63aを中心に、ロック方向Cと平行な方向に対称配置されており、水平面上で回動軸81A,81B回りに回動自在に構成されている。
係合部材66A,66Bは、ロックピン14A,14Bが開方向AOPN,BOPNへ移動することを規制するようにロックピン14A,14Bに係合可能に設けられている。係合部材66A,66Bの周縁部には、凹状に形成された第1係合部67A,67Bと、第2係合部68A,68B(係合部)と、を有している。第1係合部67A,67B及び第2係合部68A,68Bは、それぞれ、係合部材66A,66Bの外側に向かって開口する開口部を有している。係合部材66A,66Bは、回動軸81A,81Bを介して基体5に支持されている。係合部材66A,66Bは、開方向AOPN,BOPN又は閉方向ACLS,BCLSへ変位するロックピン14A,14Bとの接触により、回動軸81A,81B回りを回転可能である。
また、係合部材66A,66Bには、膨出部69A,69B(抜け防止部)が形成されている。膨出部69A,69Bは、第2係合部68A,68Bの開口部付近において、第2係合部68A,68Bの開口部側へ膨出するように形成されている。
戻しバネ74A,74Bは、係合部材66A,66Bの第1係合部67A,67Bが開方向AOPN,BOPN側に向かうように係合部材66A,66Bを付勢するトーションバネで構成されている。戻しバネ74A,74Bは、一端側が、基体5に設けられたリブ82A,82Bに取り付けられ、他端側が、係合部材66A,66Bに取り付けられている。
図4及び図5に示すように、係合部材66A,66Bの第1係合部67A,67Bは、下方から見て鉤状に形成されている。ロックピン14A,14Bが係合部材66A,66Bに係合していない状態のとき、第1係合部67A,67Bの一部と、ロックピン14A,14Bとが、ロック方向Cと平行な方向に向かい合っている。
リンク保持機構65が外部から力を受けていない状態において、係合部材66A,66Bは、各戻しバネ74A,74Bから力を受け、図4に示す状態に保持される。即ち、係合部材66A,66Bは、第1係合部67A,67Bの開口部が開方向AOPN,BOPN側を向き、且つ第2係合部68A,68Bの開口部が閉方向ACLS,BCLS側を向く状態に保持される。
一方、ロックピン14A,14Bが、閉方向ACLS,BCLSへ移動することで全閉位置の近傍に到達した時、ロックピン14A,14Bは、図4に示すように、係合部材66A,66Bの第1係合部67A,67Bの縁部を付勢する。これにより、係合部材66A,66Bは、戻しバネ74A,74Bの付勢力に抗して回動軸81A,81B回りを回転方向E1,E2に回動する。このため、第2係合部68A,68Bは、リンク機構61に近接する。
引戸11A,11Bが全閉位置にある状態においては、図5に示すように、ロックピン14A,14Bが第1係合部67A,67Bの内部に入り込んだ状態となることにより、ロックピン14A,14Bと第1係合部67A,67Bとが係合する。また、リンク62b、62cの開方向AOPN,BOPN側の端部が第2係合部68A,68Bの内部に入り込んだ状態となることにより、リンク62b、62cと第2係合部68A,68Bとが係合する。このとき、リンク機構61は、直線状態となる。
図5に示す状態において、ロックピン14A,14Bに開方向AOPN,BOPNへの力が作用した場合、係合部材66A,66BのF1,F2方向への回転は以下のようにして規制される。具体的には、直線状態にあるリンク機構61の両端部(リンク62b,62cの開方向AOPN,BOPN側の端部)が、第2係合部68A,68Bの開口部の周縁部分によって挟まれて保持される。特に、係合部材66AがF1方向へ回転しようとしたときに、リンク62bから第2係合部68Aへ回転力が伝わる部分(図6(A)の領域G付近)には、上述した膨出部69Aが形成されている。これにより、リンク62bが第2係合部68Aから抜けにくくなっている。従って、係合部材66A,66Bに係合しているロックピン14A,14Bの、開方向AOPN,BOPNへの移動は、第1係合部67A,67Bにより規制される。
また、ドア開閉装置2は、ドアロック検出スイッチ51及びドアクローズ検出スイッチ52を備えている。
ドアロック検出スイッチ51は、ロック機構60によるロックが完了しているか否かを検出するために設けられており、基体5に固定されている。ドアロック検出スイッチ51は、キャリア23に固定された永久磁石(図示省略)によって、オン状態とオフ状態とが切り替わるように構成されている。即ち、キャリア23の回転に伴って永久磁石が移動することにより、基体5側に取付けられたドアロック検出スイッチ51が切り換わるように構成されている。
ドアクローズ検出スイッチ52は、引戸11A,11Bが全閉位置であるか否かを検出するために設けられており、引戸11A,11Bの上側において、左右の引戸11A,11Bの間に配置されている。ドアクローズ検出スイッチ52は、例えば、引戸11A,11Bが全閉位置にあるときに、オン状態となり、引戸11A,11Bが開位置にあるときに、オフ状態となるように構成されている。
引戸11A,11Bが通常の移動抵抗で動作しているときのキャリア23の位置においてドアロック検出スイッチ51は、オフ状態である。このとき、キャリア23は、牽引部材70を取付部33aに接触させた位置にある。一方、引戸11A,11Bの動きが止められた状態において、更に電動モータ90の出力軸90aが回転すると、サンギア21がプラネタリギア24を回転させ、その結果、キャリア23が回転可能となる。キャリア23が所定量回転すると、永久磁石の位置が変位し、これにより、ドアロック検出スイッチ51は、オン状態となる。
図7は、制御部41の構成を示す回路図である。制御部41は、モータを駆動するためのモータ駆動回路91(アクチュエータ駆動回路)、モータ駆動回路91を制御する駆動回路制御部42、モータ駆動回路91への電力供給を制御するリレーCR(給電制御部)、複数のスイッチ、等を備えている。制御部41は、例えば、電動モータ90の駆動のオン、オフの切り替え、電動モータ90の出力軸90aの回転方向、及び、電動モータ90の駆動力を制御する。
モータ駆動回路91は、複数のスイッチング素子(図示省略)を有し、これらのスイッチング素子がスイッチング動作を行うことにより、モータ90を駆動する。また、駆動回路制御部42は、モータ駆動回路91のスイッチング素子のスイッチングを適宜行うことにより、モータ90を駆動する。
リレーCRは、図7に示すように、スイッチSW1及びスイッチSW2の両方がオン状態となったときに、オン状態となる。このとき、モータ駆動回路91に電力が供給される。
スイッチSW1は、以下の4つの条件のいずれかを満たしたときにオン状態となる。具体的には、スイッチSW1は、(1)車両の外側に設けられた車外開放ボタン44がオン操作されることにより送信される車外開放信号(解除指令)を受けてスイッチ50がオンされたときに、オン状態となる。また、スイッチSW1は、(2)車両内及び車両外のそれぞれに搭載される解錠ハンドル45,46のいずれかによって引戸11A,11Bが機械的に解錠されることにより、ドアロック検出スイッチ51がオン状態からオフ状態となったときに、オン状態となる。また、スイッチSW1は、(3)乗客の乗り降りの際に乗務員によって開許可ボタン47が操作されることにより送信される開許可信号を受けてスイッチ53がオンされたときに、オン状態となる。また、スイッチSW1は、(4)非常時に一斉開放ボタン48がオン操作されることにより送信される一斉開放信号(解錠指令)を受けてスイッチ54がオンされたときに、オン状態となる。
スイッチSW2は、駆動回路制御部42が駆動しているときに、オン状態となる。
[ロック解除状態における各部の動作の説明]
図4には、ロック解除状態のロック機構60が示されている。このロック解除状態においては、リンク機構61は屈曲状態である。
図2及び図4を参照して、ロック解除状態において遊星歯車機構20のサンギア21が電動モータ90によって駆動されるとき、サンギア21に入力された駆動力は、以下のように伝達される。具体的には、サンギア21に入力された駆動力は、インターナルギア22を介してピニオン9に伝達されるか、又は、プラネタリギア24を公転させてキャリア23を回転させる。キャリア23が回転した場合、牽引部材70がロック方向Cへ変位し、トルクリミットスプリング71が弾性的に圧縮される。
ここで、トルクリミットスプリング71は、牽引部材70を介してキャリア23へ所定の弾性力を作用させている。この所定の弾性力とは、引戸11A,11Bが開位置から全閉位置へ移動している場合において、プラネタリギア24の公転に伴うキャリア23の回転を抑制することが可能な弾性力である。
トルクリミットスプリング71によって、キャリア23の回転が所定の弾性力で規制されている結果、正常な閉動作時には、遊星歯車機構20のサンギア21の回転に伴い、プラネタリギア24は公転せず自転する。これにより、サンギア21の駆動力は、インターナルギア22を介してピニオン9に伝達され、ラック7A,7Bを閉方向ACLS,BCLS又は開方向AOPN,BOPNへ変位させ、引戸11A,11Bが開閉駆動されることになる。
[引戸の閉動作時の機械的な動作の説明]
次に、引戸11A,11Bを全開位置から全閉位置へ移動させるとともに、次いでロック機構60によって引戸11A,11Bをロックする動作としての、閉動作を説明する。まず、引戸11A,11Bを全開位置から全閉位置へ移動させるには、電動モータ90の出力軸90aを一方向へ回転させる。これにより、電動モータ90の駆動力は、サンギア21、プラネタリギア24、及びインターナルギア22の順に伝わり、インターナルギア22は、ピニオン9を回転させる。これにより、ラック7A,7Bと、ラック7A,7B及び引戸11A,11Bは、閉方向ACLS,BCLSへ移動する。このとき、キャリア23の回転は、トルクリミットスプリング71の付勢力によって規制されている。
引戸11A,11Bが、図4に示す状態から閉方向ACLS,BCLSへ移動すると、ロックピン14A,14Bは、戻しバネ74A,74Bの弾性復元力に抗しつつ、係合部材66A,66Bを、回転方向E1,E2に向かって回動軸81A,81B回りに回動させる。これにより、ロックピン14A,14Bは、図5に示すように、第1係合部67A,67B内へ進入する。
このとき、ロックピン14A,14Bは、引戸11A,11Bとともに全閉位置まで到達している。また、第1係合部67A,67Bは、ロックピン14A,14Bを取り囲むように配置されてロックピン14A,14Bと係合し、且つ、第2係合部68A,68Bは、直線状態となったリンク機構61の両端部と係合している。このとき、直線状態にあるリンク機構61の両端部が、第2係合部68A,68Bの開口部の周縁部分によって挟まれて保持される。特に、係合部材66Aが、戻しバネ74Aの付勢力によりF1方向へ回転しようとしたときに、リンク62bから第2係合部68Aへ回転力が伝わる部分(図6(A)の領域G付近)には、上述した膨出部69Aが形成されている。これにより、リンク62bが第2係合部68Aから抜けにくくなっている。従って、係合部材66A,66Bに係合しているロックピン14A,14Bの、開方向AOPN,BOPNへの移動は、第1係合部67A,67Bにより規制される。即ち、引戸11A,11Bがロックされる。
以上のように、電動モータ90の出力によって引戸11A,11Bが全閉位置へ移動した後、電動モータ90の出力によってロック機構60が作動し、これにより、引戸11A,11Bがロックされる。したがって、遊星歯車機構20のサンギア21を単一の電動モータ90で駆動するだけで、引戸11A,11Bの閉鎖に連動したロックが実現される。
[開動作時における機械的な動作の説明]
次に、ロック機構60による引戸11A,11Bのロックを解除するとともに、次いで、引戸11A,11Bを全閉位置から全開位置へ移動させる動作、即ち、開動作を説明する。
尚、開動作は、単に、電動モータ90の出力軸90aを開動作時の前記一方向とは反対の他方向へ回転させることにより、達成される。具体的には、図5に示すロック状態において、電動モータ90の出力軸90aを、上記他方向へ回転させる。これにより、キャリア23は、図2において、時計回り方向に回転し、牽引部材70及びロックスライダ33を、ロックスプリング73の付勢力に抗してロック解除方向Dへ変位させる。
このとき、ロックスライダ33の突出軸33eがロック解除方向Dへ移動し、これに伴い、リンク機構61のリンク62aは、ピン63a回りを回転する。これにより、リンク機構61が、直線状態から図4に示す屈曲状態に移行する。これにより、リンク機構61の端部に位置するピン63d,63eは、係合部材66A,66Bの第2係合部68A,68Bとの係合を解除される。このため、係合部材66A,66Bの回転変位が許容され、引戸11A,11Bのロックが解除される。このとき、戻しバネ74A,74Bの弾性復元力により、係合部材66A,66Bは、回動軸81A,81B回りを、対応する回転方向F1,F2方向へ回動する付勢力を受けている。
キャリア23の回転量が所定量に達すると、ロック解除方向Dへのロックスライダ33の移動は、例えば、ロックスプリング73の変形限界によって拘束される。尚、ロック解除方向Dへのロックスライダ33の移動規制は、変形限界まで圧縮されたロックスプリング73によって行われる場合に限らず、キャリア23と基体5とが所定位置で当接することにより行われてもよい。この移動規制は、リンク機構61のピン63d,63eが挿入されるガイド溝80A,80Bの長さを適宜設定することで、当該ピン63d,63eの移動が、ガイド溝80A,80Bにより拘束されることにより行ってもよい。この場合、リンク機構61の変形を拘束することで、ロックスライダ33の移動が拘束される。
図2を参照して、ロック解除方向Dへのロックスライダ33の移動が規制された結果、サンギア21の駆動力は、今度はインターナルギア22側に伝達される。これにより、引戸11A,11Bは、ラックアンドピニオン機構10のラック7A,7Bとともに開方向AOPN,BOPNへ変位し、引戸11A,11Bが全開位置へ向けて変位する。
[ドアの解錠指令が行われた後のドア開閉装置の動作]
図8は、引戸11A,11Bの解錠指令が行われた後のドア開閉装置の動作を説明するためのフローチャートである。
ドア開閉装置2は、引戸11A,11Bが全閉の状態において(ステップS1のYes)、車外開放ボタン44がオン操作されるか又は一斉開放ボタン48がオン操作されて、車外開放信号(解錠指令)又は一斉開放信号(解錠指令)が発信されたとき(ステップS2のYes)に、モータ90をフリー状態とする(ステップS3)。
上述のようにステップS2で解除指令が発信された状態において、駆動回路制御部42によってモータ駆動回路91が正常に制御されている場合(モータ90が暴走していない場合)、リレーCRがオン状態になる(ステップS4のYes)。このとき、駆動回路制御部42は、モータ90を制御して、引戸11A,11Bを所定ストロークだけ開き(ステップS5)、その後、再びモータ90をフリー状態とする(ステップS6)。
その後、引戸11A,11Bが全閉状態でない状態において(ステップS7のNo)、解錠指令が解除されると(ステップS8のYes)、モータ駆動回路91は、モータ90を低速駆動して引戸11A,11Bを閉方向へ移動させ、全閉状態にする(ステップS9)。
一方、解除指令が解除される前に引戸11A,11Bが全閉状態になると(ステップS7のYes)、駆動回路制御部42は、モータ90を制御して、引戸11A,11Bを所定ストロークだけ開き(ステップS5)、その後、モータ90をフリー状態とする(ステップS6)。
[効果]
以上のように、本実施形態に係るドア開閉装置2では、引戸11A,11Bが全閉状態のときに当該引戸11A,11Bが開方向AOPN,BOPNへ移動しないように、当該引戸11A,11Bがロック機構60によってロックされる。これにより、モータ90が故障等によりフリー状態になっても、引戸11A,11Bが開方向AOPN,BOPNに移動してしまうのを、ロック機構60によって機械的に防止できる。すなわち、ドア開閉装置2のフェールセーフ性を向上できる。
また、ドア開閉装置2では、駆動回路制御部42が非常時に解錠指令を受信すると、引戸11A,11Bが開方向AOPN,BOPNに移動し、且つ、当該引戸11A,11Bの手動開閉が可能になる。これにより、非常時において乗務員又は乗客が引戸11A,11Bを自由に開閉できる。
そして、ドア開閉装置2では、上述のように引戸11A,11Bの手動開閉が可能になった状態で当該引戸11A,11Bが全閉状態に閉められてロック機構60がロック状態になっても、解錠指令が解除されるまでは、ロック機構60がロック解除状態に切り替えられ、再び引戸11A,11Bが開方向AOPN,BOPNに移動する。これにより、解錠指令が解除されていない状態において引戸11A,11Bのロック状態が維持されてしまうのを防止できる。
従って、ドア開閉装置2によると、意に反して引戸11A,11Bのロック状態が維持されてしまうのを防止できる。
また、ドア開閉装置2では、解錠指令が行われていない状態において、モータ駆動回路91が暴走してモータ90を駆動することにより引戸11A,11Bが開状態になってしまうことを防止できる。すなわち、ドア開閉装置2のフェールセーフ性を更に向上できる。
また、ドア開閉装置2では、駆動回路制御部42が、ロック機構60が手動操作に基づいて機械的に操作されることを条件として給電されたモータ駆動回路91を、引戸11A,11Bが開方向に移動するように駆動する。これにより、ロック機構60を手動操作で解錠した後、手動による引戸11A,11Bの開方向AOPN,BOPNへの移動を、モータ90の駆動力でアシストできる。
また、ドア開閉装置2では、駆動回路制御部42が駆動していない状態において、モータ駆動回路91が暴走してモータ90を駆動することにより引戸11A,11Bが開状態になってしまうことを防止できる。すなわち、ドア開閉装置2のフェールセーフ性をより一層向上できる。
また、ドア開閉装置2では、係合部材66A,66Bの開口部に挿入されたリンク機構61の端部が、開口部から抜けてしまうのを、膨出部69Aによって防止できる。これにより、ロック機構60を確実にロック状態に保つことができる。
また、ドア開閉装置2では、係合部材66Aの開口部に挿入されたリンク機構61の端部が開口部から抜けてしまうのを、膨出部69Aによって適切に防止できる。
また、ドア開閉装置2では、複数の係合部材66A,66Bのそれぞれに対応して戻しバネ74A,74Bを設けているため、各係合部材66A,66Bをより確実に付勢できる。また、ドア開閉装置2では、引戸11A,11Bが閉方向ACLS,BCLSへ移動したとしても、係合部材66A,66Bは戻しバネ74A,74Bにより弾性力を受け、図4に示す状態に保持されているため、引戸11A,11Bが全閉位置に達するまでは、図5に示す状態まで回動することがない。これにより、引戸11A,11Bが全閉位置に達する前にロック機構60が作動してしまうのを防止できる。従って、ロックピン14A,14bが、誤って図5に示す位置まで移動してしまった係合部材66A,66Bに衝突してロック機構60が故障してしまうことを防止できる。
また、ドア開閉装置2では、トーションバネで構成された戻しバネ74A,74Bによって、係合部材66A,66Bを適切に付勢できる。
また、ドア開閉装置2では、ロック状態にあるロック機構60のリンク機構61の両端部が、係合部材66A,66Bの開口部から抜け落ちてしまうのを、より確実に防止できる。すなわち、ロック機構60のロック状態をより確実に保持できる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができる。例えば、次のような変形例を実施してもよい。
(1)上記実施形態では、係合部材と係合したリンク機構が直線状態に保持されるように係合部材を付勢する戻しバネ74A,74Bを設けたが、これに限らない。例えば、当該戻しバネ74A,74Bに相当する付勢部として、リンク機構が直線状態に保持されるように当該リンク機構を付勢する付勢部を設けてもよい。こうしても、上記実施形態の場合と同様、ロック状態とロック解除状態との切り替えを適切に行うことが可能なロック機構を構成できる。
本発明は、鉄道等の車両の引戸の開閉を行うドア開閉装置として広く適用することができるものである。
2 ドア開閉装置
11A,11B 引戸
42 駆動回路制御部
60 ロック機構
90 モータ(アクチュエータ)
91 モータ駆動部(アクチュエータ駆動部)

Claims (9)

  1. 引戸を開閉するためのドア開閉装置であって、
    前記引戸を開方向及び閉方向へ移動させるアクチュエータと、
    前記アクチュエータを駆動させるためのアクチュエータ駆動回路と、
    前記アクチュエータの駆動力により作動し、前記引戸が全閉状態にあるときに前記引戸が前記開方向へ移動することを規制するロック状態と、前記引戸の前記開方向への移動を許容するロック解除状態とに切替可能なロック機構と
    を備え、
    非常時に解錠指令を受信すると、前記ロック機構が前記ロック状態から前記ロック解除状態に切り替わり且つ前記引戸が前記開方向に移動するように前記アクチュエータ駆動回路を駆動させるとともに前記引戸の手動開閉が可能なように前記アクチュエータ駆動回路を制御し、前記解錠指令が解除される前に前記引戸が前記全閉状態になると、前記引戸が前記開方向に移動するように前記アクチュエータ駆動回路を駆動させる駆動回路制御部、
    を更に備えていることを特徴とする、ドア開閉装置。
  2. 請求項1に記載のドア開閉装置において、
    前記アクチュエータ駆動回路への電力供給を制御する給電制御部を更に備え、
    前記給電制御部は、前記解錠指令を受信することを条件として、前記アクチュエータ駆動回路へ給電することを特徴とする、ドア開閉装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載のドア開閉装置において、
    前記アクチュエータ駆動回路への電力供給を制御する給電制御部を更に備え、
    前記給電制御部は、前記ロック機構が手動操作に基づいて機械的に操作されたことが検知され前記ロック機構が前記ロック状態から前記ロック解除状態に切り替えられることを条件として、前記アクチュエータ駆動回路へ給電することを特徴とする、ドア開閉装置。
  4. 請求項2又は請求項3に記載のドア開閉装置において、
    前記給電制御部は、前記駆動回路制御部が駆動していることを条件として、前記アクチュエータ駆動回路へ給電することを特徴とする、ドア開閉装置。
  5. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のドア開閉装置において、
    前記ロック機構は、
    前記引戸と一体に移動するロック部材と、
    前記閉方向へ移動する前記ロック部材に押圧されて所定方向に回転し、前記引戸が前記全閉状態のときに前記ロック部材と係合することにより該ロック部材の移動を規制する係合部材と、
    複数のリンク部材を有して直線状態と屈曲状態とに変形可能に構成され、前記ロック部材と係合した状態における前記係合部材と係合して該係合部材に付勢されて前記直線状態となることにより前記係合部材の回転を規制するリンク機構と、
    前記係合部材と係合した前記リンク機構が前記直線状態に保持されるように前記係合部材を付勢し、又は、前記リンク機構が前記直線状態に保持されるように前記リンク機構を付勢する付勢部と、を有し、
    前記係合部材は、前記閉方向へ移動する前記ロック部材によって前記所定方向に回転させられる際に前記リンク機構の端部が挿入される開口部、が形成された係合部を有し、
    前記開口部には、前記全閉状態における前記引戸に前記開方向への力を作用させた場合に、該開口部に係合した前記リンク機構の端部が抜けてしまうのを防止する抜け防止部が形成されていることを特徴とする、ドア開閉装置。
  6. 請求項5に記載のドア開閉装置において、
    前記抜け防止部は、前記開口部における前記所定方向と反対側の部分に形成され、当該部分から前記開口部側へ膨出する膨出部を有していることを特徴とする、ドア開閉装置。
  7. 請求項5又は請求項6に記載のドア開閉装置において、
    前記ロック機構は、
    複数の前記係合部材と、
    それぞれが、複数の前記係合部材のそれぞれに対応する複数の前記付勢部と、を有していることを特徴とする、ドア開閉装置。
  8. 請求項7に記載のドア開閉装置において、
    複数の前記付勢部は、それぞれ、トーションバネで構成されていることを特徴とする、ドア開閉装置。
  9. 請求項7又は請求項8に記載のドア開閉装置において、
    前記ロック機構は、各前記係合部が、前記直線状態における前記リンク機構の両端部を両側から挟んで保持するように構成されていることを特徴とする、ドア開閉装置。
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