JPH05272502A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペースが制限されると共に大きな往復駆動
力を要求される場合に適したアクチュエータを提供す
る。 【構成】 空圧を油圧に変換する一対の圧力変換機構
２、３と、各圧力変換機構２、３を空圧源４に選択的に
接続する切り換え弁５と、一方の圧力変換機構２に接続
されるオイルポート６と他方の圧力変換機構３に接続さ
れるオイルポート７とを有する往復動可能な油圧アクチ
ュエータ８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば鉄道車両の扉、
窓、各種カバーあるいは空調ダクトの開閉板等を駆動す
るのに利用できるアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば鉄道車両の扉を開閉するに
はエアシリンダが用いられ、車両に搭載されたエアタン
クから供給される空気圧力により往復動して扉の開閉を
行ない、また、その空気圧力により扉を開き位置あるい
は閉じ位置に保持していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】エアシリンダのような
空圧アクチュエータは、大きな力を発生させるために高
圧にするには大きな圧縮エネルギが必要な上、爆発等の
危険が伴うことになる。このため、油圧アクチュエータ
に比べ頑強にしなければならず大型化し、また空圧配管
も太くなる。一方、現在の空気圧で使用するには大きな
シリンダ径が必要になり、配置スペースが制限されると
共に大きな力の発生を要求される場所への配置は困難な
ものである。例えば近年の鉄道車両にあっては、デザイ
ン重視により扉、窓あるいは各種開閉カバー等の形状が
複雑化すると共に大型化し、その開閉に空圧アクチュエ
ータを用いたのでは配置が困難なものになってきてい
る。

【０００４】そこで、空圧アクチュエータに換えて油圧
アクチュエータを用いることが考えられるが、一般に鉄
道車両にあっては油圧源を備えておらず、新たに油圧源
を装備すると車体重量が増大すると共にコストも増大す
る。

【０００５】また、電動アクチュエータを用いたので
は、蓄圧機能を備えることができないため、常時駆動し
ていないと扉や窓等を開き位置あるいは閉じ位置に保持
する力を発生することができない。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題を解決するこ
とのできるアクチュエータを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、空圧を油圧に変換する一対の圧力変換機構と、各
圧力変換機構を空圧源に選択的に接続する切り換え弁
と、一方の圧力変換機構に接続されるオイルポートと他
方の圧力変換機構に接続されるオイルポートとを有する
往復動可能な油圧アクチュエータとを備え、その油圧ア
クチュエータは一方の圧力変換機構から高圧油を供給さ
れることで一方向に作動すると共に他方の圧力変換機構
から高圧油を供給されることで他方向に作動する点にあ
る。

【０００８】

【作用】本発明の構成によれば、空圧源から供給される
高圧空気は切り換え弁を介し一対の圧力変換機構の一方
に供給される。その一方の圧力変換機構は空気圧力を油
圧に変換し、油圧アクチュエータに一対のオイルポート
の一方から高圧油を供給する。これにより油圧アクチュ
エータは一方向に作動する。また、切り換え弁を切り換
えることで、空圧源から供給される高圧空気は一対の圧
力変換機構の他方に供給される。その他方の圧力変換機
構は空気圧力を油圧に変換し、油圧アクチュエータに一
対のオイルポートの他方から高圧油を供給する。これに
より油圧アクチュエータは他方向に作動する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１０】図１に示すアクチュエータは、鉄道車両の
扉１を開閉すると共に開き位置と閉じ位置とに保持する
ためのものであって、空圧を油圧に変換する第１圧力変
換機構２および第２圧力変換機構３と、各圧力変換機構
２、３を空圧源４に選択的に接続する切り換え弁５と、
第１圧力変換機構２に接続されるオイルポート６と第２
圧力変換機構３に接続されるオイルポート７とを有する
往復駆動可能な油圧モータ８とを備えている。

【００１１】各圧力変換機構２、３は鉄道車両のスペー
ス的に余裕のある場所に配置され、互いに連結された外
部シリンダ１０、１１と、その外部シリンダ１０、１１
に内蔵された内部シリンダ１２、１３と、その外部シリ
ンダ１０、１１に挿入されるエア側ピストン１４、１５
と、その内部シリンダ１２、１３に挿入されるオイル側
ピストン１６、１７とを有する。両外部シリンダ１０、
１１は仕切部材２０により仕切られ、この仕切部材２０
に各内部シリンダ１２、１３が一体化されている。ま
た、第１圧力変換機構２のエア側ピストン１４とオイル
側ピストン１６とは一体化され、第２圧力変換機構３の
エア側ピストン１５とオイル側ピストン１７とは一体化
されている。

【００１２】その外部シリンダ１０、１１の内部に、エ
ア側ピストン１４、１５により仕切られる空気室１０
ａ、１１ａと油室１０ｂ、１１ｂとが形成されている。
その油室１０ｂ、１１ｂの内部に前記内部シリンダ１
２、１３が配置される。その内部シリンダ１２、１３の
内部に、前記オイル側ピストン１６、１７により外部シ
リンダの油室１０ｂ、１１ｂと仕切られる油室１２ａ、
１３ａが形成されている。両外部シリンダの油室１０
ｂ、１１ｂは、前記仕切り部材２０に形成された通孔２
０ａを介し互いに連通する。その仕切部材２０に、両外
部シリンダの油室１０ｂ、１１ｂにオイルを供給する供
給孔２５と、一方の内部シリンダの油室１２ａにオイル
を供給する供給孔２６と、他方の内部シリンダ１３の油
室１３ａにオイルを供給する供給孔２７とが形成されて
いる。

【００１３】前記切り換え弁５は本実施例では電磁弁と
され、第１圧力変換機構２の空気室１０ａに連通する第
１ポート５ａと、第２圧力変換機構３の空気室１１ａに
連通する第２ポート５ｂと、空圧源４に連通する入口ポ
ート５ｃと、大気中に連通する排気ポート５ｄとを有す
る。この切り換え弁５はソレノイドに接続されたスイッ
チ３０の操作により、各ポートを閉鎖するニュートラル
位置と、入口ポート５ｃと第１ポート５ａとを連通する
と共に第２ポート５ｂと排気ポート５ｄとを連通する開
き位置と、入口ポート５ｃと第２ポート５ｂとを連通す
ると共に第１ポート５ａと排気ポート５ｄとを連通する
閉じ位置に切り換え可能である。

【００１４】前記空圧源４は、本実施例では鉄道車両に
内蔵されたコンプレッサーにより発生した圧縮空気を貯
めるエアタンクにより構成されている。

【００１５】前記油圧モータ８は正逆回転可能な公知の
ものであって、図２に示すように、前記オイルポート
６、７に連通する通孔３０、３１が形成された固定シャ
フト３２と、この固定シャフト３２を覆う回転ケース３
３とを備えている。その回転ケース３３は油圧モータ８
のハウジング３６に軸３７中心に回転可能に支持され、
この回転ケース３３の回転中心３７に対し、固定シャフ
ト３０の軸心３０ａは図中ｅだけ偏心している。その回
転ケース３３にはシリンダブロック３４が内蔵され、そ
のシリンダブロック３４に４つのピストン３５が、固定
シャフト３０の径方向にそって往復移動可能に挿入され
ている。各ピストン３５により仕切られる径方向内方側
の油室３８と径方向外方側の油室３９とが形成され、固
定シャフト３２に対し回転ケース３３が回転すること
で、径方向内方側の各油室３８は、一方の通孔３０と他
方の通孔３１とに順次連通する。これにより、オイルポ
ート６、７の一方から高圧油が供給され他方からオイル
が排出されることで、ピストン３５が回転ケース３３の
内面を押し付ける力が発生し、この力の周方向分力によ
り回転ケース３３は一方向に回転する。また、オイルポ
ート６、７の他方から高圧油が供給され一方からオイル
が排出されることで、回転ケース３３は他方向に回転す
る。

【００１６】その油圧モータ８の回転ケース３３に、鉄
道車両の車体側部材６０にベアリング４０を介して回転
可能に取り付けられたヒンジ軸４１が連結されている。
そのヒンジ軸４１には上下一対のアーム４２ａ、４２ｂ
が固定され、各アーム４２ａ、４２ｂの先端に前記扉１
が縦軸中心に相対回転可能に連結されている。なお、扉
１には補助アーム４３が縦軸中心に相対回転可能に連結
され、この補助アーム４３の他端は車体側部材６０に縦
軸中心に相対回転可能に連結されている。これにより、
油圧モータ８の正逆回転により扉１の開閉がなされる。

【００１７】その油圧モータ８の一方のオイルポート６
と第１圧力変換機構２の内部シリンダの油室１２ａとが
配管５０により接続され、他方のオイルポート７と第２
圧力変換機構３の内部シリンダの油室１３ａとが配管５
１により接続されている。その各配管５０、５１にはア
キュムレータ５２、５３が設けられている。各アキュム
レータ５２、５３は、配管５０、５１に接続されるゴム
膜製のオイル溜め５４、５５と、このオイル溜め５４、
５５を覆うカバー５６、５７とで構成されている。

【００１８】上記構成によれば、切り換え弁５を開き位
置にして第１圧力変換機構２の空気室１０ａに空圧源４
から圧力空気を供給すると、エア側ピストン１４とオイ
ル側ピストン１６との断面積差により、内部シリンダ１
２内の油室１２ａ内の油圧が供給された空圧よりも大き
くなり、油圧モータ８に一方のオイルポート６から高圧
油が供給される。これにより油圧モータ８は一方向に回
転して扉１を開く。また、油圧モータ８の他方のオイル
ポート７からオイルが第２圧力変換機構３の内部シリン
ダ１３内の油室１３ａに向かって流れ、空気室１１ａの
空気はエア側ピストン１５に押され、切り換え弁５を介
し大気中に排出される。その扉１が完全に開かれると、
アキュムレータ５２のオイル溜め５４に高圧油が溜めら
れ、これにより切り換え弁５をニュートラル位置にして
も扉１を開き位置に保持する力が発生する。

【００１９】その切り換え弁５を閉じ位置にして第２圧
力変換機構３の空気室１１ａに空圧源４から圧力空気を
供給すると、エア側ピストン１５とオイル側ピストン１
７との断面積差により、内部シリンダ１３内の油室１３
ａ内の油圧が供給された空圧よりも大きくなり、油圧モ
ータ８に他方のオイルポート７から高圧油が供給され
る。これにより油圧モータ８は他方向に回転して扉１を
開く。また、油圧モータ８の一方のオイルポート６から
オイルが第１圧力変換機構２の内部シリンダ１２内の油
室１２ａに向かって流れ、空気室１０ａの空気はエア側
ピストン１４に押され、切り換え弁５を介し大気中に排
出される。その扉１が完全に閉じられると、アキュムレ
ータ５３のオイル溜め５５に高圧油が溜められ、これに
より切り換え弁５をニュートラル位置にしても扉１を閉
じ位置に保持する力が発生する。

【００２０】また、上記実施例では外部シリンダ１０、
１１の内部に、内部シリンダ１２、１３を覆う油室１０
ｂ、１１ｂが形成されているので、油圧モータ８のオイ
ル排出側が負圧になった場合でも、内部シリンダ１２、
１３の油室１２ａ、１３ａ内に空気を巻き込むことを防
止でき、また、ピストン１４、１５、１６、１７の摺動
部の潤滑を行なうことができる。

【００２１】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、上記実施例では油圧アクチュエータとして
油圧モータを用いたが複動油圧シリンダを用いてもよ
い。この場合、油圧シリンダの伸縮ロッドはピストンの
両側に設けても一方側にのみ設けてもよいが、一方側に
のみ設ける場合はピストンの受圧面積が一方側と他方側
とで異なるので、その差に対応してオイル側ピストン１
６、１７の受圧面積を異なるものとし、油圧シリンダの
ピストンに作用する全圧を一方側と他方側とで等しくす
るのが好ましい。また、油圧アクチュエータの発生力は
ギヤを介して扉や窓等に伝達するようにしてもよい。ま
た、上記実施例ではアクチュエータを鉄道車両用の扉の
開閉に用いたが、その用途は特に限定されない。

【００２２】

【発明の効果】本発明のアクチュエータによれば、空圧
アクチュエータに比べ小型で大きな力を発することので
きる油圧アクチュエータを空圧源により往復駆動するこ
とができるので、スペースが制限されると共に大きな往
復駆動力を要求される場所でも容易に配置でき、しかも
油圧源を新たに設ける必要がないので重量やコストが増
加することがない。また、アキュムレータを備えること
ができるので、常時駆動していなくても作動対象の保持
力を作用させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のアクチュエータの構成説明図

【図２】本発明の実施例の油圧アクチュエータの構成説
明図

【符号の説明】

２、３ 圧力変換機構 ４ 空圧源 ５ 切り換え弁 ６、７ オイルポート ８ 油圧モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空圧を油圧に変換する一対の圧力変換機
   構と、各圧力変換機構を空圧源に選択的に接続する切り
   換え弁と、一方の圧力変換機構に接続されるオイルポー
   トと他方の圧力変換機構に接続されるオイルポートとを
   有する往復動可能な油圧アクチュエータとを備え、その
   油圧アクチュエータは一方の圧力変換機構から高圧油を
   供給されることで一方向に作動すると共に他方の圧力変
   換機構から高圧油を供給されることで他方向に作動する
   ことを特徴とするアクチュエータ。