JP4193329B2 - 4位置アクチユエータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば車両の自動歯車変速機のセレクト操作などを得るための4位置アクチユエータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の4位置アクチユエータとして、特開平 10-141499号公報に開示されるようなものがある。この4位置アクチユエータはピストンを常時右方へ付勢するために空気圧を用いている。
【0003】
図5〜8に示すように、上述のような4位置アクチユエータにおいて、ピストンを常時右方へ付勢するためにばねを用いたものについて説明すると、本体40には左端から右方へ順に、シリンダ41、シリンダ41よりも大径のシリンダ42、シリンダ42よりも大径のシリンダ43、シリンダ43よりも僅かに小径のシリンダ44、シリンダ41よりも僅かに大径のシリンダ45、シリンダ44よりも僅かに小径のシリンダ46が構成される。一方、可動体50にはシリンダ41に嵌合するピストン51、シリンダ42に嵌合するピストン52、軸部53、シリンダ45に嵌合するピストン54、シリンダ45よりも大径のピストン55がそれぞれ形成される。そして、軸部53にはピストン62が外嵌され、さらにピストン62にはシリンダ43に嵌合し左端に鍔を有するピストン61が外嵌される。また、ピストン55にはシリンダ46に嵌合し右端に鍔を有するピストン63が外嵌される。可動体50にはくぼみ74に出力レバー73の端部が係合され、出力レバー73は支軸72を中心として左右に揺動可能である。シリンダ41の左端大気室には戻しばね71が収容され、可動体50を常時右方へ付勢している。
【0004】
図5に示す第1の作動位置では、シリンダ43の左端部の出入口75を大気へ開放し、シリンダ46の右端部の出入口76からシリンダ46へ加圧空気を供給すると、ピストン55がシリンダ46の左端壁に当り、出力レバー73は最も左方へ傾けられている。今、各出入口75,76へ加圧空気を供給すると、ピストン63はシリンダ46の左端壁に当り、ピストン61とその鍔が右方へシリンダ43の右端壁へ当るまで移動して、ピストン62とピストン55を右方へ押し、ピストン55がピストン63の鍔に当る第2の作動位置になる(図6)。
【0005】
次いで、出入口75へ加圧空気を供給し、出入口76を大気へ開放すると、ピストン63が開放され、可動体50はピストン62により押されて、ピストン62がシリンダ44の右端壁に当る第3の作動位置になる(図7)。次いで、各出入口75,76を大気へ開放すると、戻しばね71の力により可動体50が右方へ押され、ピストン55がピストン63をシリンダ46の右端壁へ押し付け、第4の作動位置になる(図8)。上述のようにして、出入口75,76の一方または両方へ加圧空気を供給するか、出入口75,76の一方または両方を大気へ開放する4つの組合せにより、可動体50を所要の4つの作動位置へ駆動することができる。
【0006】
上述した従来の4位置アクチユエータでは、ピストン51を付勢するために戻しばね71を用いることにより、加圧空気の出入口と電磁切換弁の数を3個から2個に減じたものであるが、ピストンとシリンダの構造が複雑である、圧力平衡を採るためのピストンの設計が厄介である、ピストン径が大きくなる、などの問題があつた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、ピストンとシリンダの直径を小さくできる構造が簡単な4位置アクチユエータを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構成はシリンダ本体の両端側に第1,第2の大径シリンダを、各大径シリンダよりも内側に小径シリンダをそれぞれ設け、左右1対の段付ピストンの大径部を前記小径シリンダへ嵌挿し、前記大径シリンダに嵌合した環状のピストンへ前記段付ピストンの小径部を嵌合し、前記左右1対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーの端部を係合し、第2の大径シリンダの端部に戻しばねを収容し、第1の大径シリンダに接続した副シリンダに、前記戻しばねの力に抗して段付ピストンを押動するためのロツドを有する副ピストンを嵌合したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明ではシリンダ本体の両端部に左右1対の段付ピストンを嵌合し、シリンダ本体の一端部に戻しばねを介装し、シリンダ本体の他端部に段付ピストンを駆動するための副アクチユエータを備え、左右1対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーを係合する。副アクチユエータの室とシリンダ本体の他端部との間に第1の出入口を、副アクチユエータの他端室に第2の出入口を、シリンダ本体の一端室に第3の出入口をそれぞれ設ける。流体圧源(加圧空気源、油圧源など)と第1の出入口とを結ぶ管に第1の電磁開閉弁を、流体圧源と第2,3の出入口とを結ぶ管に第2の電磁開閉弁をそれぞれ設ける。第1,2の電磁開閉弁の一方または両方を励磁するか、第1,2の電磁開閉弁の一方または両方を消磁するかの4つの組合せ操作により、ロツドに第1〜4の作動位置を与える。
【0010】
【実施例】
図1に示すように、本発明による4位置アクチユエータは本体10に左端から右方へ順に副シリンダ2とシリンダ3〜7が設けられ、大径シリンダ3の内径は大径シリンダ7の内径よりも大きく、小径シリンダ4の内径は小径シリンダ6の内径よりも大きい。シリンダ5はロツド15を嵌挿支持するものであり、ロツド15のくぼみ36に、本体10に支軸37により支持した出力レバー38の端部が係合され、ロツド15の左右動作により出力レバー38が4つの作動位置に駆動されるようになつている。副シリンダ2には右方へ突出するロツドを有する副ピストン12が嵌合され、図示の位置から右方へ押されると停止環35に当り、同時に、段付ピストン14とロツド15を戻しばね39の力に抗して右方へ押すようになつている。大径シリンダ3には環状のピストン13が嵌合され、ピストン13に段付ピストン14の左端小径部が嵌合される。段付ピストン14の大径部は小径シリンダ4の内径よりも小さくなつている。したがつて、大径シリンダ3の右端部はシリンダ4,5を経て大気へ開放される。大径シリンダ7には環状のピストン17が嵌合され、ピストン17にロツド15の右端部に形成した段付ピストン16の小径部が嵌合される。段付ピストン16の大径部はシリンダ6の内径よりも僅かに小さく、したがつて、大径シリンダ7の左端部はシリンダ6を経て大気へ開放される。
【0011】
段付ピストン16と本体10の右端壁との間に戻しばね39が介装される。具体的には、本体10の右端壁から左方へ突出するロツド34が段付ピストン16の右端円筒部へ突出可能となつており、該円筒部の内端部と本体10の右端壁との間に、ロツド34に巻装した戻しばね39が介装される。副シリンダ2の左端室に出入口32が、右端室に出入口31がそれぞれ設けられ、副シリンダ2の右端室は本体10の大径シリンダ3に接続する。大径シリンダ7の右端室に出入口33が設けられる。各出入口31〜33へ加圧空気を供給しまたは大気へ開放するための2個の電磁切換弁22,26が管24,28により接続される。電磁切換弁22は図示してない加圧空気源から加圧空気が管21、入口23を経て管24へ供給される位置と、管24を排気筒25へ接続する位置とに、電磁コイル22aの励磁、非励磁により切り換えられるように構成される。
【0012】
同様に、電磁切換弁26も電磁コイル26aが励磁されると、管21の加圧空気が入口27から管28へ供給される位置になり、電磁コイル26aが消磁されると、管28が排気筒29へ連通する位置に切り換わる。管28は出入口32と出入口33に接続される。
【0013】
大径シリンダ3の内径は大径シリンダ7の内径よりも大きく、段付ピストン14の小径部の外径は段付ピストン16の小径部の外径よりも大きくする。各段付ピストン14,16の小径部の外径は、加圧空気が段付ピストン14を右方へ押す力が、戻しばね39がロツド15を左方へ押す力よりも大きくなるように設定される。副シリンダ2の内径は副ピストン12が戻しばね39の力に抗してロツド15を右方へ押すだけの空気圧による力を発生するものであればよい。図1において本体10についてのハツチングはこれを省略した。
【0014】
以上の実施例において、シリンダ5はロツド15を摺動可能に案内する。段付ピストン14の大径部は環状のピストン13を押すために備えられ、同様に、段付ピストン16の大径部は本体10へ環状のピストン17を押すだけのものである。段付ピストン14はシリンダへ組み付けた後、ロツド15と一体的に結合してもよい。
【0015】
図1に示す第1の作動位置では、電磁切換弁22,26が消磁され、出入口31,32,33は大気へ開放されている。この時、戻しばね39の力により段付ピストン16、ロツド15が左方へ押され、段付ピストン14がピストン13を大径シリンダ3の左端壁へ押し付け、また副ピストン12を副シリンダ2の左端壁へ押し付けている。第1の作動位置では、出力レバー38が最も反時計方向へ回動された位置にある。今、電磁切換弁26を励磁すると、加圧空気が副シリンダ2の左端室へ供給され、段付ピストン12が停止環35に当る。同時に、段付ピストン14を介してロツド15と一体の段付ピストン16の左側大径部がピストン17へ当る。しかし、ピストン17は大径シリンダ7の右端室の空気圧を受けて大径シリンダ7の左端壁に当つており、この時、副ピストン12が段付ピストン16とロツド15とを右方へ押す空気圧力よりも、ピストン17と段付ピストン16の空気圧力と戻しばね39の力とがロツド15を左方へ押す力の方が大きいので、結局図2に示すように、ロツド15は段付ピストン16の大径部がピストン17に当るまでのストロークS1だけ右方へ移動したことになる。
【0016】
次いで、電磁切換弁22,26を励磁すると、出入口31からシリンダ12の右端室へ供給された加圧空気の力によりピストン13と段付ピストン14が右方へ押され、ピストン13が大径シリンダ3の右端壁に当る。同時に、ロツド15と一体の段付ピストン16の大径部によりピストン17が右方へ押されて、図3に示す第3の作動位置になる。この時、ロツド15は図2に示す位置からストロークS2だけ右方へ移動したことになる。次いで、電磁切換弁22を励磁し、電磁切換弁26を消磁すると、大径シリンダ7の右端室が大気へ開放され、出入口31から大径シリンダ3の左端室へ供給された加圧空気により段付ピストン14とロツド15と一体の段付ピストン16とが右方へ押され、段付ピストン14は小径シリンダ4の右端壁に当り、ピストン17は大径シリンダ7の右端壁に当る。したがつて、図4に示すように、第4の作動位置では、ロツド15が図3の位置からストロークS3だけ右方へ移動したことになる。
【0017】
上述のようにして、電磁切換弁22,26の一方または両方を励磁するか、電磁切換弁22,26の一方または両方を消磁する4つの組合せ操作によりロツド15を4つの作動位置へ駆動することができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明は上述のように、シリンダ本体の両端側に第1,第2の大径シリンダを、各大径シリンダよりも内側に小径シリンダをそれぞれ設け、左右1対の段付ピストンの大径部を前記小径シリンダへ嵌挿し、前記大径シリンダに嵌合した環状のピストンへ前記段付ピストンの小径部を嵌合し、前記左右1対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーの端部を係合し、第2の大径シリンダの端部に戻しばねを収容し、第1の大径シリンダに接続した副シリンダに、前記戻しばねの力に抗して段付ピストンを押動するためのロツドを有する副ピストンを嵌合したから、構造が簡単であり、設計と製作が容易になる。
【0019】
従来のものが圧力平衡を採るためのピストンの設計が厄介であり、ピストン径が大きくなるのに対し、本発明によればピストン径を従来のものよりも小さく出来るので、スペース効率が高い。
【0020】
従来のものよりも電磁切換弁の数が少いので、製造経費を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る4位置アクチユエータの第1作動位置を示す側面断面図である。
【図2】同4位置アクチユエータの第2作動位置を示す側面断面図である。
【図3】同4位置アクチユエータの第3作動位置を示す側面断面図である。
【図4】同4位置アクチユエータの第4作動位置を示す側面断面図である。
【図5】従来の4位置アクチユエータの第1作動位置を示す側面断面図である。
【図6】同アクチユエータの第2作動位置を示す側面断面図である。
【図7】同アクチユエータの第3作動位置を示す側面断面図である。
【図8】同アクチユエータの第4作動位置を示す側面断面図である。
【符号の説明】
2:副シリンダ 3:大径シリンダ 4:小径シリンダ 5:シリンダ 6:小径シリンダ 7:大径シリンダ 10:本体 12:副ピストン 13:ピストン 14:段付ピストン 15:ロツド 16:段付ピストン 17:ピストン21:管 22:電磁切換弁 26:電磁切換弁 28:管 29:排気筒 31:出入口 32:出入口 33:出入口 34:ロツド 35:停止環 38:出力レバー 39:戻しばね
Claims (2)
- シリンダ本体の両端側に第1,第2の大径シリンダを、各大径シリンダよりも内側に小径シリンダをそれぞれ設け、左右1対の段付ピストンの大径部を前記小径シリンダへ嵌挿し、前記大径シリンダに嵌合した環状のピストンへ前記段付ピストンの小径部を嵌合し、前記左右1対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーの端部を係合し、第2の大径シリンダの端部に戻しばねを収容し、第1の大径シリンダに接続した副シリンダに、前記戻しばねの力に抗して段付ピストンを押動するためのロツドを有する副ピストンを嵌合したことを特徴とする4位置アクチユエータ。
- 流体圧源と前記戻しばねを収容する第2の大径シリンダの端室とを結ぶ管に第1の電磁切換弁を、流体圧源と前記副シリンダの第1の大径シリンダに接続する室とを結ぶ管に第2の電磁切換弁をそれぞれ接続した、請求項1に記載の4位置アクチユエータ。
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