JPH0719206A - 油圧アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ピストン７と補助ピストン12が連動し、油室８
と補助油室15との間はピストン７のシリンダ６に対する
伸長ストロークが一定値を超えると開かれ一定値以下で
あると閉鎖され、この閉鎖時に補助油室15は密閉され
る。シリンダ６に対し補助シリンダ11を収縮させる復元
力を発生し、ピストン７のシリンダ６に対する収縮は補
助シリンダ11の補助ピストン12に対する収縮より優先さ
れる。 【効果】油圧アクチュエータの故障低減と小型軽量化を
図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は油圧アクチュエータに関
し、例えば、鉄道車両の車輪の踏面清掃用シューやレー
ル清掃用シュー等を動作させるのに利用できる。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車両において、車輪のレールとの接
触面である踏面に油分等が付着すると、レールとの粘着
力が小さくなるため、減速時にあっては制動距離が長く
なると共に走行時にあっては車輪からレールへの駆動力
の伝達効率が低下する。中低速車両ではブレーキシュー
を車輪の踏面に押し付けることで踏面の清掃を行ってい
るが、高速車両では制動効果を向上させるためディスク
ブレーキを用いているため、図４に示すような専用の踏
面清掃装置１００が設けられている。

【０００３】その踏面清掃装置１００は、鉄道車両の車
輪１０１の踏面１０１ａを清掃するシュー１０２と、こ
のシュー１０２の作動用アクチュエータ１０３とを備え
ている。そのアクチュエータ１０３は、図５に示すよう
に、シリンダ１０４と、このシリンダ１０４に往復移動
可能に挿入されたピストン１０５と、そのシリンダ１０
４とピストン１０５との間に形成されると共に空圧源に
接続される空気室１０６とを備え、そのピストン１０５
のロッド部の先端に前記シュー１０２が取り付けられ
る。その空気室１０６に圧力空気が供給されることでピ
ストン１０５はシリンダ１０４に対し伸長方向に移動
し、シュー１０２は踏面１０１ａに押し付けられて清掃
を行う。そのピストン１０５の伸長方向への移動は、シ
ュー１０２と踏面１０１ａとの接触による走行抵抗が問
題とならない減速時の間のみ行われる。

【０００４】上記のような鉄道車両の車輪１０１は、踏
面１０１ａがレールとの接触により偏摩耗すると、真円
度を回復するため切削され、そのような切削代として通
常数十ｍｍが見込まれている。また、踏面清掃装置１０
０のシュー１０２は鋳鉄や鋳鉄と樹脂との複合材等が用
いられ、使用につれて摩耗する。そのため、ピストン１
０５の収縮時の位置が一定であると、シュー１０２を踏
面１０１ａに押し付けるのに必要な伸長方向へのストロ
ークが大きくなるので、減速時においてシュー１０２が
踏面１０１ａに押し付けられるまでの時間が長くなり、
減速時にシュー１０２が踏面１０１ａに押し付けられる
時間が短くなり、充分に踏面１０１ａを清掃できなくな
ってしまう。そのため、従来の踏面清掃装置１００には
ラチェット機構１１０が設けられている。

【０００５】そのラチェット機構１１０は、ピストン１
０５のロッド部に嵌合される筒部材１１１と、この筒部
材１１１の外周にピストン１０５の移動方向に沿って複
数形成された歯１１２と、この歯１１２に係合する爪１
１３と、この爪１１３を歯１１２との係合方向に押すバ
ネ１１４と、その筒部材をピストン１０５の収縮方向
（図４において右方）に押すバネ１１５とを有する。そ
のピストン１０５の外周に段差面１０５ａが形成され、
ピストン１０５の伸長方向への移動によりその段差面１
０５ａが筒部材１１１を押すものとされている。その爪
１１３と歯１１２との係合により筒部材１１１はピスト
ン１０５の収縮方向への移動は阻止されるが伸長方向へ
の移動は許容される。これにより、ピストン１０５の伸
長方向へのストロークが歯１１２のピッチよりも大きく
なると、爪１１３がそれまで係合していた歯１１２に隣
接する歯１１２に係合し、ピストン１０５のバネ１１５
の弾性力による収縮方向へのストロークが規制され、シ
ュー１０２を踏面１０１ａに押し付けるのに必要な伸長
方向へのストロークが一定以上に大きくなるのが防止さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、鉄道車両におい
ては、上記のような踏面清掃装置に限らずブレーキやド
ア等の作動用アクチュエータは圧力空気により駆動され
るものが一般的であった。しかし、近年における鉄道車
両の高速化に伴い、車両搭載機器の駆動用アクチュエー
タの応答性を高めると共に小型軽量化を図るため、油圧
駆動に変更することが試みられている。しかし、踏面清
掃装置の駆動用アクチュエータを油圧駆動する場合、作
動圧が空圧駆動に比べ高くなるため、駆動部を小型化で
きるにもかかわらず上記同様の機械式ラチェット機構を
用いたのではラチェット保持部材などの材料強度の点か
らこの部分は小さくならずラチェット機構が油圧駆動部
と比較して相対的に大きくなり、装置全体として小型軽
量化を図ることができないという問題がある。また、上
記のようなラチェット機構１１０は構造が複雑で、歯１
１２や爪１１３が摩耗や折損して故障し易いという問題
がある。

【０００７】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできる油圧アクチュエータを提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の油圧アクチュエ
ータは、シリンダと、このシリンダに往復移動可能に挿
入されるピストンと、補助シリンダと、この補助シリン
ダに往復移動可能に挿入される補助ピストンと、そのシ
リンダとピストンとの間に形成されると共に圧油供給源
に接続される油室と、その補助シリンダと補助ピストン
との間に形成される補助油室とを備え、そのシリンダと
ピストンの一方に補助シリンダと補助ピストンの一方が
連動され、その油室と補助油室との間をシリンダとピス
トンの一方の他方に対する伸長方向への相対ストローク
が一定値を超えると開くと共に一定値以下であると閉鎖
する手段が設けられ、その油室と補助油室との間の閉鎖
時に補助油室は密閉可能とされ、そのシリンダとピスト
ンの他方に対し補助シリンダと補助ピストンの他方を相
対的に収縮させる復元力を発生する手段が設けられ、そ
のシリンダとピストンの一方の他方に対する収縮は補助
シリンダと補助ピストンの他方の一方に対する収縮より
も優先される。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、油室に圧油を供給すると、
まず、シリンダとピストンの一方が他方に対し伸長し、
その伸長方向への相対ストロークが一定値を超えると、
油室と補助油室との間が開かれ、補助油室に圧油が供給
される。そうすると、補助シリンダと補助ピストンの他
方は一方に対し伸長する。

【００１０】油室への圧油の供給を解除して油圧を開放
すると、補助シリンダと補助ピストンの他方は復元力に
よってシリンダとピストンの他方に対し収縮する。この
際、シリンダとピストンの一方の他方に対する収縮は補
助シリンダと補助ピストンの他方の一方に対する収縮よ
りも優先されるので、まず、シリンダとピストンの一方
が他方に対し収縮する。そうすると、シリンダとピスト
ンの一方の他方に対する伸長方向への相対ストロークが
一定値以下になり、油室と補助油室との間が閉鎖され
る。この油室と補助油室との間の閉鎖により補助油室は
密閉されるので、補助油室に供給された油は保持され
る。そうすると、油は空気等の気体に比べると実質的に
非圧縮性流体として機能するので、補助シリンダと補助
ピストンとの相対ストロークは規制される。

【００１１】すなわち、油室に圧油を供給することでシ
リンダとピストンの一方を他方に対し伸長させ、補助シ
リンダと補助ピストンの他方を一方に対し伸長させた後
に、その油室への圧油の供給を解除した場合、補助シリ
ンダと補助ピストンの相対的な収縮は規制され、機械式
ラチェット機構と同様の作用を奏することになる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１３】図１、図２に示す踏面清掃装置１は、鉄道
車両の車輪の踏面１０１ａを清掃するシュー２と、この
シュー２の作動用油圧アクチュエータ３とを備え、走行
抵抗が問題とならない減速時に、そのアクチュエータ３
によりシュー２が踏面１０１ａに押し付けられて清掃を
行う。

【００１４】そのアクチュエータ３は、台車に支軸５を
介し取り付けられるシリンダ６を備える。このシリンダ
６は２部材６ａ、６ｂをシール部材７０を介し連結する
ことで構成される。このシリンダ６にピストン７がシー
ル部材９を介し直線的に往復移動可能に挿入され、この
シリンダ６とピストン７との間に油室８が形成される。
また、そのシリンダ６に配管接続口１０と、この接続口
１０とその油室８とを接続する油路１４とが形成され、
その接続口１０に圧油供給源が配管を介し接続される。
その圧油供給源は、車両減速時にタンクから油を送り出
すポンプを接続口１０に連通すると共に車両増速時に接
続口１０を油タンクに連通する油圧コントロールバルブ
を有するものを用いることができる。

【００１５】そのピストン７に補助ピストン１２の一端
部がネジ４５を介し一体化され、これによりピストン７
と補助ピストン１２とは連動する。その補助ピストン１
２は、中央部がシリンダ６にシール部材１３とスリーブ
４６を介し往復移動可能に挿入されると共に、他端部が
補助シリンダ１１にシール部材１４とスリーブ４７を介
し直線的に往復移動可能に挿入される。その補助シリン
ダ１１と補助ピストン１２との間に補助油室１５が形成
される。その補助シリンダ１１は、第１部材１１ａと第
２部材１１ｂとをシール部材４９とネジ４８部を介し一
体化することで形成され、その第１部材１１ａに前記シ
ュー２がねじ合わされ、このシュー２はリンク１７を介
し台車に取り付けられる。

【００１６】その油室８と補助油室１５との間は、ピス
トン７のシリンダ６に対する伸長方向（図１において左
方）への相対ストロークが一定値を超えると開かれると
共に一定値以下であると閉鎖される。すなわち、シリン
ダ６の内部に油溜め２０が形成され、補助ピストン１２
の内部に補助油室１５に開口する中空部２１が形成さ
れ、その油溜め２０と中空部２１とを連通する絞り通路
２２が補助ピストン１２に形成されている。そのピスト
ン７の外周に取り付けられた前記シール部材９は、ピス
トン７のシリンダ６に対する伸長方向への相対ストロー
クが一定値以下では油室８の内周面に押し付けられ、相
対ストロークが一定値を超えると油室８の内周面への押
し付けが解除されて油溜め２０の内部に至る。そのシー
ル部材９が油溜め２０の内部に至ることで、油室８は、
油溜め２０、絞り通路２２および中空部２１を介し補助
油室１５に連通する。

【００１７】その油室８と補助油室１５との間が閉鎖さ
れた状態では補助油室１５は密閉され、補助油室１５の
油はリークするものは別として実質的に保持される。

【００１８】そのシリンダ６に対し補助シリンダ１１を
相対的に収縮させる復元力を発生する手段が設けられて
いる。すなわち、その補助シリンダ１１を覆う筒部３１
がシリンダ６にねじ部４４を介し一体化され、その筒部
３１と補助シリンダ１１との間に圧縮コイルバネ３０が
介在され、このバネ３０は一端が筒部３１の内周フラン
ジ３１ａに係合すると共に他端が補助シリンダ１１の外
周フランジ１１ａに係合する。

【００１９】そのシリンダ６に、前記接続口１０に油路
１４を介し連通すると共に油溜め２０に油路５０を介し
連通するバルブチェンバー５１が形成され、このバルブ
チェンバー５１にバルブボディ５２がシール部材５３を
介し挿入され、そのバルブチェンバー５１の内周に形成
された弁座５４にバルブボディ５２をシール部材５５を
介し押し付けるバネ５６が、シリンダ６に取り付けられ
たホルダー５７に保持されている。そのバルブボディ５
２の一端に形成された摘み５８をバネ５６の弾性力に抗
して引くことで、油溜め２０は油路５０を介しバルブチ
ェンバー５１に連通し、さらに、そのバルブチェンバー
５１から油路１４を介し接続口１０に連通する。

【００２０】上記構成によれば、油室８に圧油を供給す
ると、まず、ピストン７がシリンダ６に対し伸長方向に
移動する。その伸長方向への相対ストロークが一定値を
超えると、シール部材９の油室８の内周面への押し付け
が解除されて油室８と補助油室１５との間が開かれ、補
助油室１５に圧油が供給される。そうすると、補助シリ
ンダ１１は補助ピストン１２に対し伸長方向に移動す
る。

【００２１】その油室８への圧油の供給を解除して油室
８をタンクに連通して油圧を開放すると、補助シリンダ
１１はバネ３０の弾性力によりシリンダ６に対し収縮す
る。この際、その油室８における油圧は補助油室１５に
おける油圧よりも先に降下し、さらに、油室８と補助油
室１５との間に絞り通路２２が介在するので、ピストン
７のシリンダ６に対する収縮は補助シリンダ１１の補助
ピストン１２に対する収縮よりも優先される。よって、
そのバネ３０の復元力によって、先ずピストン７がシリ
ンダ６に対し収縮する。そうすると、ピストン７のシリ
ンダ６に対する伸長方向への相対ストロークが一定値以
下になり、シール部材９は油室８の内周面に押し付けら
れ、油室８と補助油室１５との間が閉鎖される。この油
室８と補助油室１５との間の閉鎖により補助油室１５は
密閉されるので、補助油室１５に供給された油は保持さ
れる。そうすると、油は空気等の気体に比べると実質的
に非圧縮性流体として機能するので、補助シリンダ１１
と補助ピストン１２との相対ストロークは規制される。

【００２２】すなわち、油室８に圧油を供給することで
ピストン７をシリンダ６に対し伸長させ、補助シリンダ
１１を補助ピストン１２に対し伸長させた後に、その油
室８への圧油の供給を解除した場合、補助シリンダ１１
と補助ピストン１２の相対的な収縮は規制され、シュー
２を踏面１０１ａに押し付けるのに必要な伸長方向への
ストロークが大きくなることはなく、機械式ラチェット
機構と同様の作用を奏する。

【００２３】なお、シュー２の交換や保守点検等を行う
場合は、バルブボディ５２の摘み５８を引くことで、補
助油室１５に保持された作動油を接続口１０から排出す
ることができる。

【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、絞り通路２２をなくしたり、あるいは、絞
り通路２２と並列に補助油室１５から油室８への作動油
の流れを規制すると共に油室８から補助油室１５への作
動油の流れを許容するチェック弁を取り付けてもよい。
また、上記実施例ではシリンダ６に挿入されるピストン
７と補助ピストン１２とを連動させたが、図３に示すよ
うに、ピストン７′が挿入されるシリンダ６′に補助シ
リンダ１１′を一体化し、その補助シリンダ１１′に補
助ピストン１２′を挿入し、その補助ピストン１２′に
シュー２を取り付け、また、油室８′と補助油室１５′
とは油溜め２０′と配管６０と絞り流路２２′とを介し
連通し、ピストン７′に対し補助ピストン１２′を収縮
させる復元力を作用させるバネ３０′を設けるようにし
てもよい。他は上記実施例と同様で同一部分は同一符号
で示す。また、踏面清掃装置以外に本発明のアクチュエ
ータを利用してもよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明の油圧アクチュエータによれば、
ラチェット機構と同様の機能を機械的な機構を用いるこ
となく奏することができるので、構造が簡単化されて故
障を減らすと共に小型軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の油圧アクチュエータの側断面
図

【図２】本発明の実施例の油圧アクチュエータの部分平
断面図

【図３】本発明の変形例の油圧アクチュエータの断面図

【図４】従来例の踏面清掃装置の斜視図

【図５】従来例の空圧アクチュエータの断面図

【符号の説明】

６ シリンダ ７ ピストン ８ 油室 １１ 補助シリンダ １２ 補助ピストン １５ 補助油室 ３０ バネ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、このシリンダに往復移動可
   能に挿入されるピストンと、補助シリンダと、この補助
   シリンダに往復移動可能に挿入される補助ピストンと、
   そのシリンダとピストンとの間に形成されると共に圧油
   供給源に接続される油室と、その補助シリンダと補助ピ
   ストンとの間に形成される補助油室とを備え、そのシリ
   ンダとピストンの一方に補助シリンダと補助ピストンの
   一方が連動され、その油室と補助油室との間をシリンダ
   とピストンの一方の他方に対する伸長方向への相対スト
   ロークが一定値を超えると開くと共に一定値以下である
   と閉鎖する手段が設けられ、その油室と補助油室との間
   の閉鎖時に補助油室は密閉可能とされ、そのシリンダと
   ピストンの他方に対し補助シリンダと補助ピストンの他
   方を相対的に収縮させる復元力を発生する手段が設けら
   れ、そのシリンダとピストンの一方の他方に対する収縮
   は補助シリンダと補助ピストンの他方の一方に対する収
   縮よりも優先される油圧アクチュエータ。