JP4001753B2 - 車輪昇降支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば磁気浮上車両において車輪を昇降可能に支持する車輪昇降支持装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気浮上車両は、浮上走行の前後に車輪走行を行う必要があるため、車輪を昇降する車輪昇降支持装置を備えている。
【０００３】
磁気浮上車両は、例えば図２に示すように、その車体９０に車輪９１がトレーリングアーム９２を介して揺動可能に支持され、車体９０とトレーリングアーム９２の間に車輪昇降支持装置１が介装される。車輪昇降支持装置１は、磁気浮上走行時に収縮して車輪９１を車体９０の近傍に引き上げる一方、車輪走行時に伸張して車輪９１を走行路面８９上に転接させる。
【０００４】
図３に示すように、従来の車輪昇降支持装置１は油圧によって伸縮作動する伸縮シリンダユニット９３と車輪９１の振動を吸収するガスばね式のクッションユニット９４とが同軸上に設けられる。伸縮シリンダユニット９３を構成するピストンロッド体９５とクッションユニット９４を構成するラムピストン体８８が別体で形成され、両者が継ぎ手９８を介して同軸上に連結されている（特開平６−３１３４０７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の車輪昇降支持装置１にあっては、ピストンロッド体９５とラムピストン体８８の間に継ぎ手９８を設けることによってその長さが大きくなり、車両に設けられるその取り付けスペースが大きくなるという問題点があった。
【０００６】
さらに、クッションユニット９４は有底円筒状のラムピストン体８８内にガスチャンバ９９を形成しているが、継ぎ手９８によってガスチャンバ９９の容積を大きくすることができないという問題点があった。
【０００７】
また、ラムピストン体８８は高速微振動するクッションユニット９４のシール１００に対する摺接部分で磨耗が進みやすく、ラムピストン体８８全体の交換時期を早めるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、磁気浮上車両等に適した車輪昇降支持装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、供給される油圧によって伸縮作動する伸縮シリンダユニットと、封入されるガス圧によって伸縮作動するガスばね式のクッションユニットとを備え、車輪を昇降可能に支持する車輪昇降支持装置に適用する。
【００１０】
そして、伸縮シリンダユニットはピストンロッド体の一端に形成したピストン部をシリンダチューブに摺動自由に収装してピストンロッド体をシリンダチューブから軸方向に摺動自由に突出させ、ピストン部を伸長方向及び収縮方向に駆動する油室をシリンダチューブ内にそれぞれ形成するとともに、ピストンロッド体を伸張状態に保持するロック機構をピストン部に設ける一方、クッションユニットはピストンロッド体と、このピストンロッド体の突出部を摺動自由に挿入させるラムシリンダとを備え、ピストンロッド体とラムシリンダの間に高圧ガスを封入したガスチャンバを形成し、ラムシリンダ内のピストンロッド体の外周には別部材からなるラムピストンリングを結合し、このラムピストンリングをクッションユニットのラムシリンダ内シールに対する摺接面とし、ラムピストンリングはこのラムシリンダ内シールに対する摺接面をピストンロッド体の外周面より拡径して形成し、ラムシリンダに螺合して結合されるキャップを備え、ラムピストンリングの端面がこのキャップに当接することによってクッションユニットのストロークを規制することを特徴とするものとした。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、ラムピストンリングの表面硬度をピストンロッド体の外周面より高めたことを特徴とするものとした。
【００１２】
【発明の作用および効果】
第１の発明によると、同軸上で結合される伸縮シリンダユニットのピストンロッド体とクッションユニットのピストンロッド体とを一体形成したことにより、両者が別部材で形成される従来の構造に比べて、両者の間に継ぎ手を設ける必要がなく、伸縮シリンダユニットとクッションユニットを近づけて車輪昇降支持装置の長さを抑えられる。この結果、磁気浮上車両等において、車輪および車輪昇降支持装置の取り付けスペースを小さくすることができる。
【００１３】
クッションユニットのラムシリンダに対するピストンロッド体の外周に別部材からなるラムピストンリングが結合されることにより、クッションユニットのシールの内径が大きくなるのに伴ってその緊迫力を小さくし、ラムピストンリングの摩耗を抑えることかできる。
【００１４】
さらにシールとの摺接部分の摩耗が進んだ場合、ラムピストンリングのみを交換すれば、ピストンロッド体全体を交換しなくて済み、メンテナンスに要するコストを低減できる。
【００１５】
第３の発明によると、ラムピストンリングの表面硬度をピストンロッド体より高めて対摩耗性を高めることかできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、１は例えば磁気浮上車両において車輪を昇降可能に支持する車輪昇降支持装置である。この車輪昇降支持装置１は、油圧によって伸縮作動する伸縮シリンダユニット２と、この伸縮シリンダユニット２に対して車輪を支持するガスばね式のクッションユニット４とを備え、伸縮シリンダユニット２とクッションユニット４は同軸上に連結され、伸縮シリンダユニット２の上端がアイ８を介して車体側に連結され、クッションユニット４の下端がアイ９を介して車輪側に連結される。
【００１８】
伸縮シリンダユニット２は円筒状のシリンダチューブ１０内にピストンロッド体２０が伸縮可能に挿入され、ピストンロッド体２０の先端にピストン部２１が一体的に形成される。このピストン部２１はシリンダチューブ１０内に摺動自由に収装され、シリンダチューブ１０内をピストンロッド体２０側の油室４と反対側の油室５に仕切る。油室４はシリンダチューブ１０に形成されたポート１１に連通し、油室５はシリンダチューブ１０の基端を密閉するエンドキャップ１３に形成されたポート１２に連通する。これらのポート１１とポート１２は図示されない方向切換弁を介して油圧ポンプとタンクとに選択的に接続され、これに導かれる油圧が切り換えられることによって伸縮シリンダユニット２が伸縮作動する。
【００１９】
シリンダチューブ１０の開口部内側には円筒状のキャップ１５が螺合して結合され、このキャップ１５にピストンロッド体２０の外周面２２に摺接するシール１７、ベアリング１６、ダストシール１８が介装される。このシール１７によって油室４の密封がはかれる。
【００２０】
伸縮シリンダユニット２はピストンロッド体２０を最伸張位置に保持するロック機構２５を備える。ロック機構２５は、ピストンロッド体２０内に軸方向について摺動可能に収装されるサブピストン部２６と、このサブピストン部２６によってピストンロッド体２０から押し出されてロックレース１４の環状凹部が嵌合する複数のロックセグメント２７とを備える。
【００２１】
サブピストン部２６はピストンロッド体２０内を油室２８と大気圧室２９に仕切る。油室２８はオリフィス３１を介して油室４に連通している。大気圧室２９はチューブ３２を介してエンドキャップ１３に形成された大気圧取入穴３３に連通している。
【００２２】
伸縮シリンダユニット２の伸張作動時にサブピストン部２６が図１に示すようにリターンスプリング３０の付勢力によりロック位置へと移動すると、ロックセグメント２７が環状凹部１４に嵌合し、シリンダチューブ１０に対するピストンロッド体２０の摺動が係止される。一方、伸縮シリンダユニット２の収縮作動時に油室２８に油室４を経て導かれる作動油圧が高められるのに伴ってサブピストン部２６がリターンスプリング３０に抗してロック解除位置へと摺動し、ロックセグメント２７が環状凹部１４から抜け、シリンダチューブ１０に対するピストンロッド体２０の摺動が可能となる。
【００２３】
ピストンロッド体２０が最伸張位置にあることを検出するリミットスイッチ３５と、ピストンロッド体２０が最収縮位置にあることを検出するリミットスイッチ３６を備え、図示しないコントローラはリミットスイッチ３５，３６の検出信号を入力して伸縮シリンダユニット２の伸縮作動を確認するようになっている。
【００２４】
クッションユニット４はピストンロッド体２０の突出部３９と、この突出部３９を摺動自由に挿入させるラムシリンダ４０とを備え、突出部３９とラムシリンダ４０の間に高圧ガスを封入したガスチャンバ４１が形成される。
【００２５】
クッションユニット４はこのガスチャンバ４１に所定量の窒素ガスと作動油が充填され、そのガス圧により車輪を支持する懸架ばねの機能を果たす。
【００２６】
中空に形成されたピストンロッド体２０の突出部３９の端部にガスチャンバ４１を２つの室４６，４７に仕切るピストンキャップ４５が結合され、このピストンキャップ４５に各室４６，４７を連通するオリフィス４８が形成される。クッションユニット４はその伸縮に伴ってオリフィス４８がこれを通過する作動油に付与する抵抗によって車輪の振動を減衰する油圧ダンパの機能を果たす。
【００２７】
ラムシリンダ４０の底部から計量チューブ４９が立設され、この計量チューブ４９がポート４３とガスチャンバ４１の室４６を連通している。
【００２８】
ラムシリンダ４０の開口部内側には円筒状のキャップ５０が螺合して結合され、このキャップ５０を介してピストンロッド体２０の突出部３９が摺動可能に支持される。キャップ５０とシリンダチューブ１０の間にダストブーツ５３が設けられ、ピストンロッド体２０のまわりに塵埃等が入らないようになっている。
【００２９】
このキャップ５０にピストンロッド体２０の突出部３９の外周に摺接するシール５１、ベアリング５２が介装される。このシール５１によってガスチャンバ４１の密封がはかれる。
【００３０】
そして本発明の要旨とするところであるが、シリンダユニット２のピストンロッド体２０がクッションユニット４のラムシリンダ４０に嵌合されるラムピストン体となるように一体形成する。つまり、ピストンロッド体２０とラムピストン体はその途中に継ぎ手等を持たないで結合される構造とし、その途中には大気圧室２９とガスチャンバ４１を仕切る隔壁部２４が一体形成される。
【００３１】
ところで、シール５１が直接ピストンロッド体２０の突出部３９に摺接する構成とすると、シール５１には緊迫力がかかっており、シール５１が突出部３９の表面を削って磨耗するという問題が生じる。ここで、前述したとおり、ピストンロッド体２０とラムピストン体が一体形成されて成るので、その一部が磨耗しても全体を取り替えなくてはならなかった。そこで、ピストンロッド体２０と突出部３９の外周に別部材からなるラムピストンリング６０が結合され、このラムピストンリング６０がラムシリンダ４０のキャップ５０に摺動可能に挿入される構造とした。
【００３２】
ラムピストンリング６０はシール５１およびベアリング５２に対する摺接面６１を有し、この摺接面６１はピストンロッド体２０の外周面２２より拡径して形成される。ピストンロッド体２０にラムピストンリング６０が結合されることにより、クッションユニット３４シール５１の内径Ｄをシリンダチューブ１０側のシール１７の内径ｄより大きくしている。
【００３３】
ピストンロッド体２０およびラムピストンリング６０はステンレス材により形成されるが、ラムピストンリング６０はその表面に硬質クロームメッキ層が形成され、表面硬度が例えばＨＶ４００程度からＨＶ５００程度に高められている。
【００３４】
ラムピストンリング６０の端面６９がキャップ５０に当接することにより、クッションユニット３がそれ以上に伸張しないようになっている。こうして、ラムピストンリング６０はクッションユニット４のストロークを規制するストッパの機能を果たす。
【００３５】
ラムピストンリング６０はピストンロッド体２０と突出部３９にピストンキャップ４５を介して着脱可能に結合される。ラムピストンリング６０はその内周がピストンキャップ４５の外周面２２に嵌合し、そのつば部６２がピストンロッド体２０の端面とピストンキャップ４５のつば部６３の間に挟持されることによって固定される。
【００３６】
ラムシリンダ４０にはガイド部材５５が固定される一方、ピストンキャップ４５にはこのガイド部材５５に係合する凹部４４が形成され、ラムシリンダ４０に対する突出部３９の回り止めがされる。
【００３７】
以上のように構成される本発明の実施の形態につき、次に作用を説明する。
【００３８】
磁気浮上車両に備えられる車輪昇降支持装置１は、磁気浮上走行時に伸縮シリンダユニット２を収縮させるとともにクッションユニット４を収縮させて車輪を引き上げる。このように車輪の引き上げ時にクッションユニット４を伸びた状態から作動油を抜いて収縮させることにより、車輪昇降支持装置１および車輪の格納スペースを小さくすることができる。
【００３９】
同軸上で結合される伸縮シリンダユニット２のピストンロッド体２０とクッションユニット４の突出部３９を軸方向について一体形成したことにより、両者の間に継ぎ手を有する従来の構造に比べて、伸縮シリンダユニット２とクッションユニット４を近づけて車輪昇降支持装置１の長さを抑えることが可能となり、車両に対する車輪昇降支持装置１および車輪の格納スペースを小さくすることができる。
【００４０】
一方、車輪走行時に伸縮シリンダユニット２を伸張させるとともにクッションユニット４に予め封入された所定量の作動油を供給して車輪を走行路面上に転接させる。このとき、クッションユニット４はこのガスチャンバ４１のガス圧により車輪を支持し、その伸縮に伴ってオリフィス４８がこれを通過する作動油に付与する抵抗によって車輪の振動を減衰する。
【００４１】
ガスチャンバ４１はピストンロッド体２０と突出部３９の外周にシール５１を摺接させて密封されるが、車輪走行時にシール５１がラムピストンリング６０に対して高速微振動して摺接するため、この部分で摩耗しやすいが、ピストンロッド体２０と突出部３９の外周に別部材からなるラムピストンリング６０が結合されることにより、クッションユニット４のシール５１の内径Ｄをシリンダチューブ１０側のシール１７の内径ｄより大きくすることにより、シール５１の緊迫力をシール１７より小さくし、ラムピストンリング６０の摩耗を抑えることかできる。
【００４２】
ここでシール５１の緊迫力σは、シール５１に作用するガスチャンバ４１の作動油圧Ｐと比例する。ここで、作動油にかかる力をＦとすると、シール５１に作用する作動油に生じる圧力Ｐは、Ｆをシール５１の内周面積Ｓで除した値であり、次式で計算される。
Ｐ＝Ｆ／Ｓ
そこで、シール５１に働く緊迫力σは、次式で表される。ここで、定数γはシール５１の受圧面積とその他の要因からなる値を掛けた値である。
σ＝γ・Ｐ＝γ・Ｆ／Ｓ
したがって、シール５１の内径Ｄを大きくして内周面積Ｓを大きくすることにより、シール５１の緊迫力σを小さくすることができる。
【００４３】
さらに、ラムピストンリング６０はその表面に硬質クロームメッキ層が形成され、表面硬度が高められることにより、ラムピストンリング６０の摩耗を抑えることができる。このため、ピストンロッド体２０と突出部３９およびラムピストンリング６０をステンレス材等の非磁性材により形成することが可能となり、磁気浮上車両の強磁界中での使用に差し支えがない。
【００４４】
こうして、ガスチャンバ４１はシール５１に対する摩耗が抑えられることにより、摩耗部分から作動油に溶融したガスの一部が外部に洩れ出すことが防止され、ガスチャンバ４１は所定のバネ力を維持することができる。
【００４５】
前記従来装置の場合、シール１００に対する摺接部分で磨耗が進むと、ラムピストン体８８自体を交換する必要があり、コストがかかるという問題点があった。これに対して本装置において、シール５１に対する摩耗が進んだ場合、ラムピストンリング６０のみを交換すれば、ピストンロッド体２０、突出部３９を交換しなくて済み、メンテナンスに要するコストを低減できる。
【００４６】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す車輪昇降支持装置の断面図。
【図２】従来例を示す磁気浮上車両の側面図。
【図３】同じく車輪昇降支持装置の断面図。
【符号の説明】
１ 車輪昇降支持装置
２ 伸縮シリンダユニット
４ クッションユニット
１０ シリンダチューブ
２０ ピストンロッド体
３９ ピストンロッド体の突出部
４０ ラムシリンダ
４１ ガスチャンバ
４３ ポート
４８ オリフィス
５１ シール
６０ ラムピストンリング
６１ 摺接面

Claims (2)

1. 供給される油圧によって伸縮作動する伸縮シリンダユニットと、封入されるガス圧によって伸縮作動するガスばね式のクッションユニットとを備え、車輪を昇降可能に支持する車輪昇降支持装置において、伸縮シリンダユニットはピストンロッド体の一端に形成したピストン部をシリンダチューブに摺動自由に収装してこのピストンロッド体をシリンダチューブから軸方向に摺動自由に突出させ、前記ピストン部を伸長方向及び収縮方向に駆動する油室をシリンダチューブ内にそれぞれ形成するとともに、前記ピストンロッド体を伸張状態に保持するロック機構を前記ピストン部に設ける一方、前記クッションユニットは前記ピストンロッド体と、このピストンロッド体の突出部を摺動自由に挿入させるラムシリンダとを備え、前記ピストンロッド体とこのラムシリンダの間に高圧ガスを封入したガスチャンバを形成し、前記ラムシリンダ内のピストンロッド体の外周には別部材からなるラムピストンリングを結合し、このラムピストンリングの外周面を前記クッションユニットのラムシリンダ内シールに対する摺接面とし、前記ラムピストンリングはこのラムシリンダ内シールに対する摺接面をピストンロッド体の外周面より拡径して形成し、前記ラムシリンダに螺合して結合されるキャップを備え、前記ラムピストンリングの端面がこのキャップに当接することによって前記クッションユニットのストロークを規制することを特徴とする車輪昇降支持装置。
2. 前記ラムピストンリングの表面硬度を前記ピストンロッド体の外周面より高めたことを特徴とする請求項１に記載の車輪昇降支持装置。

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