JP2015215046A - シリンダ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】長期に使用することができるシリンダ装置を提供する。【解決手段】シリンダ装置は、シリンダと、このシリンダの一方の端部に連結した第１ブラケット１２と、シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、シリンダに挿入されるとともに、一方にピストンに連結され、他方に第２ブラケット１５が連結されるロッドとを有する緩衝器と、この緩衝器に作動流体を供給するポンプ３０と、このポンプ３０を駆動するモータ３１と、作動流体を貯留するタンク２４とを備え、シリンダの軸方向の中心軸に対して左右の一方側にポンプ３０とモータ３１とが配置され、他方側にタンク２４が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明はシリンダ装置に関するものである。
特許文献１は従来のシリンダ装置を開示している。このシリンダ装置は、シリンダ、第１ブラケット、ピストン、ロッド、第２ブラケット、外筒、タンク、及び減衰力発生機構を備えている。第１ブラケットはシリンダの一方の端部に連結している。ピストンは、シリンダ内に摺動自在に挿入され、シリンダ内をロッド側室とピストン側室とに区画している。ロッドは、シリンダの他方の端部からシリンダ内に挿入され、シリンダの軸方向の中心軸に沿って延びている。ロッドのシリンダ内の端部がピストンに連結している。第２ブラケットはロッドのシリンダの外部に位置する端部に連結している。外筒はシリンダを覆うようにシリンダの外側に位置している。タンクはシリンダと外筒との隙間に形成されている。減衰力発生機構はピストンの摺動によって生じる作動流体の流れを制御して減衰力を発生させる。減衰力発生機構は外筒の外側面の一部に連結している。このシリンダ装置は、シリンダの軸方向の中心軸、及びロッドが水平方向に延びた横置き状態で、第１ブラケット及び第２ブラケットの一方を鉄道車両の車体に結合し、他方を台車に結合して取り付けられる。このシリンダ装置は、伸縮するとロッド側室とシリンダ側室との間で減衰力発生機構を介して作動流体が流通し、減衰力を発生させることができる。
特開２０１２−７７８０８号公報
しかし、特許文献１のシリンダ装置は減衰力発生機構が外筒の外側面の一部に連結している。このため、シリンダ装置は減衰力発生機構がロッドに対して左右の一方側に位置して鉄道車両の車体と台車との間に横置き状態で取り付けられると、シリンダ装置の重心位置がロッドに対して減衰力発生機構が位置する側に偏った状態になる。このように、シリンダ装置の重心位置がロッドに対する左右の一方側に偏った状態でシリンダ装置が伸縮すると、第１ブラケット及び第２ブラケットにおける負荷が偏り、短期間でこれらブラケットに不具合を起こすおそれがある。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、長期に使用することができるシリンダ装置を提供することを解決すべき課題としている。
本発明のシリンダ装置は、シリンダと、
このシリンダの一方の端部に連結した第１ブラケットと、
前記シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、
前記シリンダに挿入されるとともに、一方に前記ピストンが連結され、他方に第２ブラケットが連結されたロッドとを有する緩衝器と、
この緩衝器に作動流体を供給するポンプと、
このポンプを駆動するモータと、
作動流体を貯留するタンクとを備え、
前記シリンダの軸方向の中心軸に対して左右の一方側に前記ポンプと前記モータとが配置され、他方側に前記タンクが配置されている
ことを特徴とする。
このシリンダ装置は、シリンダの軸方向の中心軸に対して左右の一方側にポンプとモータとを配置し、他方側にタンクを配置している。このため、タンクの大きさや作動流体の量を調整することで左右のバランスを容易に調整することができる。これによって、シリンダ装置が伸縮した際に、第１ブラケット及び第２ブラケットに均等に負荷を加えることができる。このため、このシリンダ装置は、長期に使用しても、各ブラケットの不具合が起こり難い。
したがって、本発明のシリンダ装置は長期に使用することができる。
実施例のシリンダ装置の回路図である。 実施例のシリンダ装置の斜視図である。 実施例のシリンダ装置の平面図である。 実施例のシリンダ装置の水平断面図である。 実施例のシリンダ装置の垂直断面図である。
本発明のシリンダ装置を具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
実施例のシリンダ装置は、図１に示すように、緩衝器１０、ポンプ３０、モータ３１、緩衝器１０とは別体に設けられたタンクである外部タンク２４、作動流体である作動油が流通する各通路Ｔ１〜Ｔ６、及び各通路Ｔ１〜Ｔ６に設けられた複数のバルブＶ１〜Ｖ３，Ｃ１〜Ｃ３を備えている。各通路Ｔ１〜Ｔ６は、第１通路Ｔ１、第２通路Ｔ２、第３通路Ｔ３、第４通路Ｔ４、第５通路Ｔ５、及び排出通路Ｔ６である。複数のバルブＶ１〜Ｖ３，Ｃ１〜Ｃ３は、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２、圧力調整弁であるリリーフ弁Ｖ３、第１逆止弁Ｃ１、第２逆止弁Ｃ２、第３逆止弁Ｃ３である。
緩衝器１０は、図１、図４、及び図５に示すように、シリンダ１１、第１ブラケット１２、ピストン１３、ロッド１４、第２ブラケット１５、外筒１６、蓋部材１７、及びロッドガイド１８を有している。シリンダ１１は円筒形状である。シリンダ１１は一方の端部に先端部材１９が取り付けられている（図４参照）。先端部材１９は中心を貫通する流路１９Ａを有している。
ピストン１３は、略円柱形状であり、シリンダ１１の内径よりも僅かに小さい外径を有している。ピストン１３は、シリンダ１１内に摺動自在に挿入され、シリンダ１１内をロッド側室２１とピストン側室２２とに区画している。ロッド側室２１及びピストン側室２２は作動油が充填されている。ピストン１３は、図１に示すように、ピストン側室２２とロッド側室２１とを連通する第４通路Ｔ４を有している。第４通路Ｔ４は途中に第２逆止弁Ｃ２を設けている。第２逆止弁Ｃ２は、作動油がピストン側室２２からロッド側室２１に流通することを許容し、ロッド側室２１からピストン側室２２への逆流を阻止している。
ロッド１４は、図１及び図４に示すように、円柱形状であり、シリンダ１１内に位置する端部がピストン１３の中心を貫通してピストン１３に連結している。ロッド１４はシリンダ１１の軸方向の中心軸線上を延びている。ロッド１４はシリンダ１１の外部に位置する端部に鉄道車両等に取り付けるための第２ブラケット１５を連結している。第２ブラケット１５は、図２に示すように、ゴムブッシュ１５Ａを介してロッド１４の中心軸に直行する方向に延びた結合部１５Ｂを有している。
外筒１６は、図１、図４、及び図５に示すように、シリンダ１１の外側に位置し、シリンダ１１と同軸に配置されている。蓋部材１７はシリンダ１１及び外筒１６の一方の端部を閉塞している。蓋部材１７はシリンダ１１に取り付けられ、流路１９Ａが貫通した先端部材１９の凸部１９Ｂが嵌り込んだ第５通路Ｔ５を有している。第５通路Ｔ５は、図１に示すように、第３逆止弁Ｃ３を介して後述する内部タンク２３に連通している。つまり、第５通路Ｔ５はピストン側室２２と内部タンク２３とを連通している。第３逆止弁Ｃ３は、作動油が内部タンク２３からピストン側室２２に流通することを許容し、ピストン側室２２から内部タンク２３への逆流を阻止している。蓋部材１７は、図２〜図４に示すように、シリンダ１１とは反対側の側面に連結した第１ブラケット１２を有している。第１ブラケット１２はゴムブッシュ１２Ａを介してシリンダ１１の軸方向の中心軸に直行する方向に延びた結合部１２Ｂを有している(図２参照）。第１ブラケット１２は中心部がシリンダ１１の軸方向の中心軸線上に位置している。
ロッドガイド１８は、図１及び図４に示すように、貫通孔１８Ａを貫設している。貫通孔１８Ａはロッド１４が挿通している。ロッドガイド１８はシリンダ１１及び外筒１６の他方の端部を閉塞している。シリンダ１１と外筒１６と蓋部材１７とロッドガイド１８とに囲まれて内部タンク２３が形成されている。つまり、内部タンク２３はシリンダ１１と外筒１６との隙間に形成されている。内部タンク２３は作動油が充填されている。
シリンダ装置は、図１に示すように、内部タンク２３、外部タンク２４、ポンプ３０、第１逆止弁Ｃ１、ロッド側室２１をこの順に直列的に連通する第１通路Ｔ１を有している。外部タンク２４は円筒形状である。外部タンク２４は作動油及び気体が充填されている。シリンダ装置は外部タンク２４を備えているため、内部タンク２３の容量を小さくすることができる。このため、シリンダ装置は緩衝器１０を小径化することができる。
ポンプ３０は、モータ３１によって駆動され、外部タンク２４からロッド側室２１への一方向のみに作動油を送ることができる。第１逆止弁Ｃ１は、第１通路Ｔ１を作動油がモータ３１からロッド側室２１向けて流れることを許容し、ロッド側室２１からモータ３１への逆流を阻止している。
シリンダ装置は、ピストン側室２２、内部タンク２３を連通する第２通路Ｔ２を有している。シリンダ装置は第２通路Ｔ２の途中に設けられた第１開閉弁Ｖ１を有している。第１開閉弁Ｖ１は、電磁式開閉弁であり、第２通路Ｔ２を開閉するバルブ本体４１と、バルブ本体４１を開弁する方向に弾性力を付与するバネ４２と、バルブ本体４１を閉弁する方向に推力を付与するソレノイド４３とを有している。
シリンダ装置は、第１逆止弁Ｃ１の下流側の第１通路Ｔ１を分岐し、第１開閉弁Ｖ１より上流側の第２通路Ｔ２に合流した第３通路Ｔ３を有している。シリンダ装置は第３通路Ｔ３の途中に設けられた第２開閉弁Ｖ２を有している。第２開閉弁Ｖ２は、電磁式開閉弁であり、第３通路Ｔ３を開閉するバルブ本体４４と、バルブ本体４４を開弁する方向に弾性力を付与するバネ４５と、バルブ本体４４を閉弁する方向に推力を付与するソレノイド４６とを有している。
シリンダ装置は、第３通路Ｔ３を分岐して、ポンプ３０より外部タンク２４あるいは内部タンク２３側の第１通路Ｔ１に合流した排出通路Ｔ６を有している。排出通路Ｔ６は、第３通路Ｔ３及び第１通路Ｔ１を介してロッド側室２１に連通し、第１通路Ｔ１を介して外部タンク２４に連通している。つまり、排出通路Ｔ６はシリンダ１１のロッド側室２１と外部タンク２４とを連通している。シリンダ装置は排出通路Ｔ６の途中に設けられたリリーフ弁Ｖ３を有している。リリーフ弁Ｖ３は、比例電磁式リリーフ弁であり、排出通路Ｔ６を開閉するバルブ本体４７と、バルブ本体４７を閉弁する方向に弾性力を付与するバネ４８と、バルブ本体４７を開弁する方向に推力を付与する比例ソレノイド４９とを有している。このリリーフ弁Ｖ３は比例ソレノイド４９に流れる電流量を調整することで開弁圧を調整することができる。つまり、リリーフ弁Ｖ３はロッド側室２１の圧力が開弁圧を越えると、この圧力に起因する推力と比例ソレノイド４９による推力との合力が、バルブ本体４７を閉弁する方向に付与されたバネ４８の弾性力に打ち勝ち、排出通路Ｔ６を開放する。このリリーフ弁Ｖ３は、比例ソレノイド４９に供給する電流量を最大にすると開弁圧が最小となり、比例ソレノイド４９に全く電流を供給しないと開弁圧が最大となる。
シリンダ装置は、図２〜図５に示すように、第１ブラケット１２及び第２ブラケット１５の一方を鉄道車両の車体に結合し、他方を台車に結合して、シリンダ１１の軸方向の中心軸及びロッド１４が水平方向に延びるように取り付けられる。この状態で、シリンダ１１の軸方向の中心軸に対して左右の一方側にポンプ３０とモータ３１とを配置し、他方側に外部タンク２４とリリーフ弁Ｖ３とを配置している。ポンプ３０の回転軸３０Ａ、及びポンプ３０の回転軸３０Ａに連結したモータ３１の回転軸３１Ａが、シリンダ１１の軸方向の中心軸及びロッド１４に平行になるように、ポンプ３０及びモータ３１は配置されている。外部タンク２４は、その中心軸がシリンダ１１の軸方向の中心軸及びロッド１４に平行になるように配置されている。また、シリンダ装置は緩衝器１０の上方に第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２を配置している。つまり、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２は、ポンプ３０及びモータ１３と、外部タンク２４及びリリーフ弁Ｖ３との間に配置されている。このように、シリンダ装置は、シリンダ装置の周囲にポンプ３０、モータ３１、外部タンク２４、第１開閉弁Ｖ１、第２開閉弁Ｖ２、及びリリーフ弁Ｖ３を配置して一体化している。
このシリンダ装置は、シリンダ１１の軸方向の中心軸に対して左右の一方側にポンプ３０とモータ３１とを配置し、他方側に外部タンク２４を配置している。このため、外部タンク２４の大きさや作動油の量を調整することで左右のバランスを容易に調整することができる。このシリンダ装置は、ロッド１４の中心軸付近に重心位置を形成することができるため、シリンダ装置が伸縮した際に、第１ブラケット１２及び第２ブラケット１５に均等に負荷を加えることができる。このため、このシリンダ装置は、長期に使用しても、各ブラケット１２，１５の不具合（ゴムブッシュ１２Ａ，１５Ａに亀裂が生じる等）が起こり難い。
したがって、実施例のシリンダ装置は長期に使用することができる。
また、このシリンダ装置は、外部タンク２４と同じ側にリリーフ弁Ｖ３を配置している。このため、このシリンダ装置の左右のバランスを調整する外部タンク２４を小さくすることができる。
また、このシリンダ装置は、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２をポンプ３０及びモータ１３と、外部タンク２４及びリリーフ弁Ｖ３との間に配置しているため、大型化を防止することができる。また、シリンダ装置はロッド１４の中心軸付近に重心位置を形成することができるため、安定して取り付けることができる。
このような構成を有するシリンダ装置は、第１開閉弁Ｖ１、及び第２開閉弁Ｖ２が閉弁した状態で、第４通路Ｔ４、排出通路Ｔ６を経由した第１通路Ｔ１、及び第５通路Ｔ５路によって、ロッド側室２１、外部タンク２４、内部タンク２３、及びピストン側室２２が数珠つなぎに連通する。第４通路Ｔ４、排出通路Ｔ６、及び第５通路Ｔ５は作動油が一方向に流通するように設定されているので、シリンダ装置が外力によって伸縮すると、シリンダ１１内の作動油が排出通路Ｔ６を経由した第１通路Ｔ１を介して外部タンク２４及び内部タンク２３へ戻され、シリンダ１１内で足りなくなる作動油は第５通路Ｔ５を介して内部タンク２３からシリンダ１１内へ供給される。この際、排出通路Ｔ６内を流通する作動油に対してリリーフ弁Ｖ３が抵抗になってシリンダ１１内の圧力を開弁圧に調整する圧力制御弁として機能する。このため、シリンダ装置はダンパとして機能する。
次に、シリンダ装置に所望する伸長方向の推力を発生させる場合、第１開閉弁Ｖ１を閉弁して、第２開閉弁Ｖ２を開弁し、シリンダ装置の伸縮状況に応じてモータ３１を所定の回転数で回転させてポンプ３０を駆動し、外部タンク２４からシリンダ１１内へ作動油を供給する。このように、ロッド側室２１とピストン側室２２とが連通した状態で作動油を供給すると、ピストン１３がロッド側室２１方向（図１及び図４における左方向）に押されて、シリンダ装置は伸長方向の推力を発揮する。ロッド側室２１及びピストン側室２２の圧力がリリーフ弁Ｖ３の開弁圧を上回ると、リリーフ弁Ｖ３が開弁して作動油が排出通路Ｔ６を介して外部タンク２４へ戻される。このように、ロッド側室２１及びピストン側室２２の圧力はリリーフ弁Ｖ３の開弁圧に対応する。つまり、ロッド側室２１及びピストン側室２２の圧力はリリーフ弁Ｖ３に与える電流量で制御することができる。このため、シリンダ装置は、ピストン１３におけるピストン側室２２側とロッド側室２１側の受圧面積の差に、リリーフ弁Ｖ３に与える電流量で制御されたロッド側室２１及びピストン側室２２の圧力を乗じた値の伸長方向の推力を発揮する。
次に、シリンダ装置に所望する収縮方向の推力を発揮させる場合、第１開閉弁Ｖ１を開弁して、第２開閉弁Ｖ２を閉弁し、シリンダ装置の伸縮状況に応じてモータ３１を所定の回転数で回転させてポンプ３０を駆動し、外部タンク２４からロッド側室２１内へ作動油を供給する。このように、第２通路Ｔ２を介してピストン側室２２と内部タンク２３とが連通した状態でロッド側室２１に外部タンク２４から作動油が供給されると、ピストン１３がピストン側室２２方向（図１及び図４における右方向）に押されて、シリンダ装置は収縮方向の推力を発揮する。上述したように、ロッド側室２１の圧力はリリーフ弁Ｖ３に与える電流量で制御することができる。このため、シリンダ装置は、ピストン１３におけるロッド側室２１側の受圧面積に、リリーフ弁Ｖ３に与える電流量で制御されたロッド側室２１の圧力を乗じた値の収縮方向の推力を発揮する。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例では、緩衝器がシリンダと外筒との隙間に内部タンクを形成しているが、外筒を有さずに内部タンクを形成しなくてもよい。
（２）実施例では、外部タンクとリリーフ弁をシリンダの軸方向の中心軸に対して左右の他方側に配置したが、リリーフ弁を別の位置に配置してもよい。
（３）実施例では、リリーフ弁をシリンダの軸方向の中心軸に対して外部タンクと同じ側に配置したが、第１開閉弁及び／又は第２開閉弁を外部タンクと同じ側に配置してもよい。
（４）実施例では、圧力調整弁をリリーフ弁にしたが、リリーフ弁以外でも減衰力を発生させる弁であればよい。
（５）実施例では、第１開閉弁及び第２開閉弁をシリンダの上方に配置したが、第１開閉弁及び第２開閉弁をシリンダの下方に配置してもよい。
１０…緩衝器
１１…シリンダ
１２…第１ブラケット
１３…ピストン
１４…ロッド
１５…第２ブラケット
３０…ポンプ
３１…モータ
２４…外部タンク（タンク）
Ｔ１〜Ｔ６…通路（Ｔ１…第１通路、Ｔ２…第２通路、Ｔ３…第３通路、Ｔ４…第４通路、Ｔ５…第５通路、Ｔ６…排出通路）
Ｖ１〜Ｖ３…バルブ（Ｖ１…第１開閉弁、Ｖ２…第２開閉弁、Ｖ３…リリーフ弁）

Claims (3)

  1. シリンダと、
    このシリンダの一方の端部に連結した第１ブラケットと、
    前記シリンダ内に摺動自在に挿入したピストンと、
    前記シリンダに挿入されるとともに、一方に前記ピストンが連結され、他方に第２ブラケットが連結されたロッドとを有する緩衝器と、
    この緩衝器に作動流体を供給するポンプと、
    このポンプを駆動するモータと、
    作動流体を貯留するタンクとを備え、
    前記シリンダの軸方向の中心軸に対して左右の一方側に前記ポンプと前記モータとが配置され、他方側に前記タンクが配置されている
    ことを特徴とするシリンダ装置。
  2. 前記シリンダと前記タンクとを連通した通路と、
    前記通路に設けられたバルブとを更に備え、
    前記バルブは前記タンクと同じ側に配置されている
    ことを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
  3. 前記シリンダは前記ピストンによってロッド側室とピストン側室とに区画され、
    前記通路は、
    前記ロッド側室と前記タンクとを連通する第１通路と、
    前記ピストン側室と前記タンクとを連通する第２通路と、
    前記第１通路から分岐して前記第２通路に合流する第３通路と、
    この第３通路から分岐して前記第１通路に合流する排出通路とを含み、
    前記バルブは、
    前記第２通路を開閉する第１開閉弁と、
    前記第３通路を開閉する第２開閉弁と、
    前記排出通路を通過する作動流体に抵抗を与える圧力調整弁とを含み、
    前記圧力調整弁は前記タンクと同じ側に配置され、
    前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁は、前記ポンプ及び前記モータと、前記圧力調整弁及び前記タンクとの間に配置されている
    ことを特徴とする請求項２記載のシリンダ装置。
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