JP4982593B2 - リニアアクチュエータ及び鉄道車両用の揺動制御装置 - Google Patents
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Description
該回転中空シャフトは外周面の一部に永久磁石を有し、該本体はその内表面の該永久磁石と対面する位置にステータ巻線部を有し、該永久磁石と該ステータ巻線部は中空モータを構成し、該回転中空シャフトは同軸で固定されたナット部を有し、該直動ロッドは該摺動部と該ウエアリングの間の外周面に該ナット部と係合するねじ部を有し、該ナット部と該ねじ部は係合して回転中空シャフトが回転することにより該直動ロッドが軸方向に直動する回転直動変換機構を構成し、該ナット部の該直動ロッドの軸方向における両側において、該回転中空シャフトと該本体に固定された部材との間をシールする2箇所の回転オイルシール部を有し、該回転オイルシール部は、該直動ロッドが直動する該本体内の領域であって潤滑油と気体の混在する第1密閉領域を、該中空モータが配置された第2密閉領域から分離して画定するとともに、該直動オイルシール部と協働して該第1密閉領域を密封する、ことを特徴とする。
P2=P1×(V1/V2)
=P1×(V1/(V1±ΔV)) (1)
で表すことができる。ここで、ΔVは気体が占める容積のV1からV2への変化量(V2−V1)であり、直動ロッド2が直動軸受け部ケーシング12aに対して出入りする体積に相当する量である。言い換えると、直動ロッド2の摺動部6aの断面積と最大ストローク長の積で表される体積である。この関係により、直動ロッド2の最大ストローク時と最小ストローク時の第1密閉領域5内の圧力差を考慮して、オイルシール部の耐圧条件を満足するように装置を設計することができる。一般的なオイルシールにおいて推奨される許容差圧条件は0.3気圧程度である。したがって、第1密閉領域5内及び第2密閉領域21内の圧力の初期条件を大気圧とした場合、
V/(V−A×L)<1.3 (2)
の条件を満たすように、第1密閉領域5の容積と潤滑油の量から決まる最大ストローク時の気体の容積V、直動ロッド2の軸方向に垂直な平面内での断面積Aとストローク長さLを考慮して設計することができる。これにより、第1密閉領域5内の密閉性を維持するとともに、オイルシールの機能を損なうことなく安定した機能を維持できるリニアアクチュエータを提供できる。
以下、図5A乃至5Iを参照しながら、本実施例に係るリニアアクチュエータの組み立て方法の一例を説明する。
本実施例のリニアアクチュエータの構成は、図1乃至3で示した実施例1のリニアアクチュエータと基本的には同じであるので、同じ構成については説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。
本実施例のリニアアクチュエータの構成は、図6及び図7で示した実施例2のリニアアクチュエータと基本的な構成は同じであるので、同じ構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
2:直動ロッド
3:直動オイルシール
4:直動軸受け
5:第1密閉領域
5a:第1a密閉領域
5a’:拡張第1a密閉領域
5b:第1b密閉領域
6a:摺動部
6b:遊星ローラねじ(ねじ部)
6c:ねじ部貫通孔
7:ナット固定リング
8:ベアリング固定ナット
9:アンギュラベアリング
10:回転中空シャフト
11:中空モータ(ステータ巻線)
12a:直動軸受け部ケーシング
12b:回転直動変換部ケーシング
12c:モータ部ケーシング
12d:モータ部後部ケーシング
12e(23):円筒シリンダ
12f(14):シリンダ後端部ケーシング
13a:VRレゾルバ(ステータ側)
13b:VRレゾルバ(ロータ側)
14:第2の球面軸受け
15:第1の円筒シャフト(第1の回転オイルシール部)
16:第1のオイルシール(第1の回転オイルシール部)
17:遊星ローラねじ(ナット部)
17a:ローラ
17b:ナット貫通孔
18:第2のオイルシール(第2の回転オイルシール部)
19:第2の円筒シャフト(第2の回転オイルシール部)
20:中空モータ(ロータ永久磁石)
21:第2密閉領域
21a:ベアリング領域
21b:モータ領域
22:ウエアリング
22a:ウエアリングホルダ
22b:ウエアリングホルダ貫通孔
22c:ウエアリングホルダ固定ナット
23:円筒シリンダ
24:開口部
25:バイパス管
26:開口部
27:非接触ラビリンスシール
28:アンギュラベアリング押え板
30:車体
31:加速動計
32:制御装置
33:リニアアクチュエータ
34:二次ばね
35:台車
36:一次ばね
Claims (13)
- リニアアクチュエータは、
開口端部と閉塞端部を有する中空構造の本体と、
該本体内の閉塞端部側に固定され、開口端部側に開口端を有する円筒シリンダと、
一方の端部は該本体の該開口端部から延出し、他方の端部は外周部にウエアリングを有し、該ウエアリングは軸方向に摺動可能に該円筒シリンダ内に収容され、該開口端部側の外周に該開口端部の直動オイルシールを介して軸方向に摺動可能な摺動部を有し、該直動オイルシールと該摺動部は該本体の内部を密閉する、直動ロッドと、
該直動ロッドの軸を中心として回転可能に該本体内に支持された回転中空シャフトと、
を有し、
該回転中空シャフトは外周面の一部に永久磁石を有し、該本体はその内表面の該永久磁石と対面する位置にステータ巻線部を有し、該永久磁石と該ステータ巻線部は中空モータを構成し、
該回転中空シャフトは同軸で固定されたナット部を有し、該直動ロッドは該摺動部と該ウエアリングの間の外周面に該ナット部と係合するねじ部を有し、該ナット部と該ねじ部は係合して回転中空シャフトが回転することにより該直動ロッドが軸方向に直動する回転直動変換機構を構成し、
該ナット部の該直動ロッドの軸方向における両側において、該回転中空シャフトと該本体に固定された部材との間をシールする2箇所の回転オイルシール部を有し、
該回転オイルシール部は、該直動ロッドが直動する該本体内の領域であって潤滑油と気体の混在する第1密閉領域を、該中空モータが配置された第2密閉領域から分離して画定するとともに、該直動オイルシール部と協働して該第1密閉領域を密封する、
リニアアクチュエータ。 - 前記2箇所の回転オイルシール部は、前記ナット部より前記開口端部側で前記本体に対して固定された第1の円筒シャフトの外周と前記回転中空シャフトに固定された第1のオイルシールで形成される第1の回転オイルシール部と、前記円筒シリンダの前記開口端に固定された第2の円筒シャフトの外周と前記回転中空シャフトに固定された第2のオイルシールで形成される第2の回転オイルシール部と、から構成される、請求項1に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記リニアアクチュエータは、前記直動ロッドの軸方向が略水平となるように設置して使用され、
前記円筒シリンダは、該直動ロッドの前記ウエアリングの可動範囲より前記閉塞端部側の上部に開口部を有し、
前記本体は、前記ナット部より前記開口端部側において、前記第1密閉領域を構成する該本体の上部に開口部を有し、
該円筒シリンダの該開口部と該本体の該開口部を流体連通する流路を有する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のリニアアクチュエータ。 - 前記ナット部より前記開口端部側の前記第1密閉領域において、前記直動ロッドの軸を含む水平面より上の容積は、該水平面より下の容積よりも大きい、ことを特徴とする請求項3に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記回転オイルシール部の摺動部の径は、前記直動ロッドの前記ねじ部の径の1.5倍以下である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記回転オイルシール部の摺動部の径は、前記直動ロッドの前記ねじ部の径の1.3倍以下である、請求項5に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記軸方向における前記第1の回転オイルシール部と前記直動オイルシールとの間に、前記第1密閉領域は潤滑油の貯留部を有する、請求項2に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記直動ロッドの前記摺動部の軸方向に垂直な断面積をA、直動ロッドの最大ストローク長をL、最大ストローク時の前記第1密閉領域内の気体の容積をV、としたとき、
V/(V−A×L)<1.3
を満たすことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。 - 前記ナット部と前記ねじ部により構成される前記回転直動変換機構は、遊星ローラねじで構成されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記ナット部は、軸方向に貫通する貫通孔を有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。
- 前記直動ロッドの前記ウエアリングは、該直動ロッドに固定されたウエアリングホルダを介して該直動ロッドに固定され、
該ウエアリングホルダは軸方向に貫通する貫通孔を有する、
請求項1乃至10のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。 - 前記直動ロッドは、前記他方の端部側の端面と、前記摺動部より該端面側の外周面との間を流体連通する貫通孔を有する、請求項1乃至11のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。
- 鉄道車両の台車と車体の間に設置された請求項1乃至12のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータと、車体の揺動を抑制するようにリニアアクチュエータの駆動をアクティブに制御する制御装置とを有する、鉄道車両用の揺動制御装置。
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