JPH10131914A - 空気圧アクチユエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 戻しばねを用いることによる大型化を回避す
るために、空気圧失陥時電磁力によりピストンを復動で
きるようにした空気圧アクチユエータを得る。 【解決手段】 シリンダ２７の内部にピストン２６を嵌
挿して１対の作動室Ｄ，Ｅを区画し、ピストン２６に結
合したロツド２８をシリンダ２７の一端壁から突出して
空気圧アクチユエータ２０を構成する。シリンダ２７の
他端壁にピストン２６を吸引する電磁コイル５３を結合
し、空気圧源の空気圧が所定値以下になつた時、ピスト
ン２６を通常の戻り位置へ復帰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は空気圧の失陥時、電
磁力によりピストンを復動位置へ戻し得るようにした空
気圧アクチユエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】往復動型の空気アクチユエータでは、シ
リンダの両端にピストンにより区画される作動室の一方
へ加圧空気を供給すると、ピストンロツドがシリンダか
ら突出し、ピストンロツドに連結された空気圧作動機器
を往動させる一方、作動室の一方の空気を排出し、作動
室の他方へ加圧空気を供給すると、ピストンロツドがシ
リンダの内方へ引退し、空気圧作動機器を復動させる。

【０００３】上述の構造の空気圧アクチユエータでは、
ピストンの往動時空気圧失陥が生じるとピストンが復動
し得なくなり、ピストンロツドに連結された空気圧作動
機器に不都合が生じる。例えば、空気圧作動機器が特開
平6-165476号公報に開示されるような車両の磁石式リタ
ーダの場合は、制動時空気圧アクチユエータにより磁石
支持筒が制動ドラムの内部へ突出されると、磁石支持筒
と制動ドラムとの間に強い磁気回路が生じ、制動ドラム
に渦電流に基づく制動トルクが発生する。磁石支持筒が
制動位置に保持される。この時、空気圧回路に空気圧失
陥が生じると、磁石支持筒が制動位置に保持されたまま
になり、制動を解除できなくなる。磁石式リターダが制
動位置にある状態で、車両の運転を長時間継続すると、
渦電流に基づく熱により制動ドラムの温度が上昇し、磁
石の性能が著しく劣化する。

【０００４】空気圧アクチユエータにはシリンダの作動
室の一方に戻しばねを配設し、作動室の他方へ加圧空気
を供給してピストンを往動させる一方、作動室の他方の
空気を排出し、戻しばねの力によりピストンを復動させ
るものがある。しかし、この形式の空気圧アクチユエー
タでは、ピストンを往動させるための駆動力が戻しばね
の力分だけ大きくなる。このため、空気圧を高くする
か、シリンダの内径を大きくするか、複数の空気圧アク
チユエータにする必要がある。空気圧を高くすることは
他の空気圧作動機器（例えば空気ブレーキ）との関係で
難しく、シリンダの内径を大きくしたり空気圧アクチユ
エータを増設することは装置全体の大型化になり、搭載
空間などの関係から難しく、また加圧空気の消費量が多
くなるなどの問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は戻しば
ねを用いることによる大型化を回避するために、空気圧
失陥時電磁力によりピストンを復動できるようにした空
気圧アクチユエータを提供することにある。

【０００６】

【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の内部にピストンを嵌挿し
て１対の作動室を区画し、ピストンに結合したロツドを
シリンダの一端壁から突出してなる空気圧アクチユエー
タにおいて、前記シリンダの他端壁にピストンを吸引す
る電磁コイルを結合し、空気圧源の空気圧が所定値以下
になつた時前記ピストンを通常の戻り位置に復帰させる
ようにしたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明では例えば磁石式リターダ
の制動作用中に空気圧失陥が生じると、空気槽または配
管内の空気圧に応動する圧力スイツチが作動し、シリン
ダの端壁に配設した電磁コイルにより強制的にピストン
が吸引され、磁石式リターダの制動を解除し、警報器を
作動する。

【０００８】

【実施例】図１に示すように、本発明に係る空気圧アク
チユエータが磁石式リターダに取リ付けられた実施例に
基づいて説明すると、空気圧アクチユエータ２０はシリ
ンダ２７の内部に、シール部材２６ａを装着されたピス
トン２６を嵌挿して作動室Ｄと作動室Ｅを区画される。
ピストン２６に結合されたロツド２８は、磁石式リター
ダの案内筒６１の内部に支持した磁石支持筒２Ａに連結
される。

【０００９】いま、シリンダ２７の作動室Ｅへ加圧空気
を供給し、作動室Ｄの空気を外部へ排出すると、ピスト
ン２６によりロツド２８を介して磁石支持筒２Ａが制動
ドラムの内部から引き出され、制動を解除する。逆に、
シリンダ２７の作動室Ｄへ加圧空気を供給し、作動室Ｅ
の空気を外部へ排出すると、ピストン２６によりロツド
２８を介して磁石支持筒２Ａが制動ドラムの内部へ突出
され、回転する制動ドラムに制動トルクを及ぼす。制動
中に空気圧失陥が生じると、磁石支持筒２Ａと制動ドラ
ム２２との間に安定した磁気回路が生じ、磁石支持筒２
Ａを引き戻すことができなくなる。

【００１０】本発明ではシリンダ２７の案内筒６１と反
対側の端壁（図の左端壁）に電磁アクチユエータ６０を
結合する。つまり、シリンダ２７の左端壁に円筒形のケ
ース５２を結合し、巻枠５４に巻き付けた電磁コイル５
３をケース５２に収容し、プランジヤ２８ａを巻枠５４
に嵌挿し、かつピストン２６に結合する。電磁コイル５
３の端子導線５１は次のように接続される。

【００１１】図２に示すように、電源バツテリ５６の正
極がリターダスイツチ５７、電磁方向切換弁３４の電磁
コイル３４ａを経て電源バツテリ５６の負極へ接続され
る。同様に、電源バツテリ５６の正極がリターダスイツ
チ５７、電磁方向切換弁３３の電磁コイル３３ａを経て
電源バツテリ５６の負極へ接続される。また、電源バツ
テリ５６の正極がリターダスイツチ５７、電磁アクチユ
エータ６０の電磁コイル５３、警報器５９、圧力スイツ
チ５８を経て電源バツテリ５６の負極へ接続される。圧
力スイツチ５８は通常は可動接片がばね５８ａの力に抗
して空気槽３５の空気圧により押し開かれており、空気
圧失陥が生じるとばね５８ａの力により閉じられるよう
になつている。電磁方向切換弁３３は空気槽３５の加圧
空気を空気圧アクチユエータ２０の作動室Ｅへ供給する
か、または作動室Ｅの空気を外部へ排出するようになつ
ている。電磁方向切換弁３４は空気槽３５の加圧空気を
空気圧アクチユエータ２０の作動室Ｄへ供給するか、ま
たは作動室Ｄの空気を外部へ排出するようになつてい
る。

【００１２】制動時、リターダスイツチ５７を実線で示
す位置へ倒すと、電磁方向切換弁３４の電磁コイル３４
ａと電磁方向切換弁３３の電磁コイル３３ａが励磁され
る。したがつて、空気槽３５の加圧空気が電磁方向切換
弁３４を経て空気圧アクチユエータ２０の作動室Ｄへ入
り、作動室Ｅの空気が電磁方向切換弁３３を経て外部へ
排出される。ピストン２６が右方へ移動し、図２に示す
ように磁石支持筒２Ａが制動ドラムの内部へ突出し、制
動ドラムに制動トルクを及ぼす。

【００１３】非制動時、リターダスイツチ５７を破線で
示す位置へ倒すと、電磁方向切換弁３３の電磁コイル３
３ａと電磁方向切換弁３４の電磁コイル３４ａが消磁さ
れる。したがつて、空気槽３５の加圧空気が電磁方向切
換弁３３を経て空気圧アクチユエータ２０の作動室Ｅへ
入り、作動室Ｄの空気が電磁方向切換弁３４を経て外部
へ排出される。ピストン２６が左方へ移動し、磁石支持
筒２Ａが制動ドラムから引き出され、制動ドラムには制
動トルクを及ぼさない。

【００１４】しかし、制動中に空気圧失陥が生じると、
リターダスイツチ５７を破線で示す位置へ倒しても、空
気圧アクチユエータ２０は作動せず、磁石支持筒２Ａは
制動位置に保持され、リターダを解除することができな
い。しかし、本発明によれば、この時、圧力スイツチ５
８の可動接片がばね５８ａの力を受けて破線で示す位置
へ切り換わり、電源バツテリ５６からリターダスイツチ
５７、電磁コイル５３、警報器５９、圧力スイツチ５８
へと通電される。したがつて、電磁アクチユエータ６０
のプランジヤ２８ａが左方へ吸引され、ピストン２６が
図２の左方へ戻され、磁石支持筒２Ａが制動ドラムから
引き出され、制動が解除される。

【００１５】なお、ピストン２６が通常の戻り位置にな
ればその位置で安定するものでは、電磁アクチユエータ
６０を引き続き励磁する必要はなく、例えばタイマなど
により所定時間だけ電磁アクチユエータ６０を励磁した
後に消磁するように構成するのが好ましい。電磁アクチ
ユエータ６０は空気圧失陥時のみ励磁されることにな
り、消費電力を節減できる。

【００１６】図３は本発明に係る空気圧アクチユエータ
が適用される他の形式の磁石式リターダの側面断面図で
ある。すなわち、冷却フイン６２ａを有する制動ドラム
６２の内空部に配設した案内筒６３に磁石支持筒２を回
動可能に支持し、磁石支持筒２に半周分だけ離隔して連
結した第１，第２の空気圧アクチユエータ１０，２０の
両作動室Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅへ加圧流体を選択的に供給し
て、磁石支持筒２を非制動位置と部分制動位置と全制動
位置との３位置に回動するものである。

【００１７】制動ドラム６２の内部に非磁性体からなり
かつ断面長方形の内空部を有する案内筒６３が配設され
る。案内筒６３の外周壁６３ａに多数の強磁性板６４が
周方向等間隔に結合される。案内筒６３の内部に磁石支
持筒２が正逆回動可能に支持される。磁性体からなる磁
石支持筒２は外周面に、強磁性板６４と同数の磁石６５
が周方向等間隔にかつ外端の極性が周方向に交互に異な
るように結合される。案内筒６３の強磁性板６４と磁石
支持筒２の磁石６５とが全面的に重なる時、磁石６５は
制動ドラム６２の内周面に磁界を及ぼし、渦電流による
制動トルクを及ぼす。磁石支持筒２を磁石６５の半配列
ピツチ分だけ回動すると、強磁性板６４は隣接する極性
が異なる２つの磁石６５に跨がり、強磁性板６４と磁石
支持筒２との間に短絡的磁気回路が生じ、磁石６５は制
動ドラム６２に磁界を及ぼさない。

【００１８】第１の空気圧アクチユエータ１０は大径シ
リンダ８ａと小径シリンダ８ｂを備えた段付シリンダ８
に、中空の段付ピストン１９を嵌挿し、段付ピストン１
９の中空部すなわちシリンダ１７にピストン１６を嵌挿
し、ピストン１６に結合したロツド６を段付ピストン１
９の閉鎖端壁と段付シリンダ８の大径端壁７を経て外部
へ突出してなる。ロツド６はピン５によりリンク４の一
端に連結される。リンク４の他端はピン３により磁石支
持筒２の端壁に連結される。図示の実施例では、ピスト
ン１６はシリンダ１７から外れないように、段付ピスト
ン１９の開口端部に係止した停止環１４と段付ピストン
１９の閉鎖端壁との間で往復動する。シリンダ１７の内
空部ないし室Ｃは段付ピストン１９の閉鎖端壁に隣接す
る通孔２１と、段付シリンダ８の段部１２に隣接する通
孔１８とを経て大気へ開放される。大径シリンダ８ａの
作動室Ａと小径シリンダ８ｂの作動室Ｂは、管３１，３
２、電磁切換弁３３，３４を経て空気槽３５または大気
へ選択的に連通される。

【００１９】第２の空気圧アクチユエータ２０は図１の
ものと同じく、シリンダ２７にピストン２６を嵌挿し、
ピストン２６に結合したロツド２８を端壁２７ｂから外
方へ突出してなる。ロツド２８はピン２５によりリンク
２４の一端へ連結される。リンク２４の他端はピン２３
により磁石支持筒２の端壁へ連結される。シリンダ２７
の各作動室Ｄ，Ｅは管３２，３１へ各別に連通される。

【００２０】図３に示す磁石式リターダの非制動位置で
は、電磁切換弁３３だけが励磁され、空気槽３５の加圧
空気が電磁切換弁３３、管３１を経て、空気圧アクチユ
エータ１０の作動室Ａと空気圧アクチユエータ２０の作
動室Ｅへ供給され、作動室Ｂ，Ｄは管３２、電磁切換弁
３４を経て大気へ開放されている。

【００２１】いま、非制動位置から部分制動位置へ磁石
支持筒２を回動する時は、各電磁切換弁３３，３４を励
磁し、空気圧アクチユエータ１０の両作動室Ａ，Ｂと空
気圧アクチユエータ２０の両作動室Ｄ，Ｅへ加圧空気を
供給する。この時、段付ピストン１９は段部１２へ押し
付けられたまま、ピストン１６が左方へ移動して段付ピ
ストン１９の閉鎖端壁へ当接する。主として空気圧アク
チユエータ１０のロツド６により磁石支持筒２が反時計
方向へ回動され、空気圧アクチユエータ２０のピストン
２６は半ストローク分（磁石６４の約４半配列ピツチ
分）だけ右方へ移動する。

【００２２】上述の部分制動位置から全制動位置へ磁石
支持筒２を駆動する時は、電磁切換弁３３を消磁し、電
磁切換弁３４を励磁し、各空気圧アクチユエータ１０，
２０の作動室Ｂ，Ｄへ加圧空気を供給すると、図３にお
いて段付ピストン１９が左方へ移動し、ピストン２６が
全ストローク分（磁石６４の半配列ピツチ分）右方へ移
動し、全制動位置になる。この時、磁石支持筒２の磁石
６５が案内筒６３の強磁性板６４と全面的に重なり、制
動ドラム６２に最大制動トルクを及ぼす。

【００２３】全制動中に空気圧失陥が生じた時は、図
１，２の実施例と同様に空気圧アクチユエータ２０のピ
ストンが、電磁アクチユエータ６０により図示の非制動
位置へ戻されるので、車両の円滑な運転を継続でき、磁
石支持筒２が保護され、修理コストが最小限に抑えられ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述のように、シリンダの内部
にピストンを嵌挿して１対の作動室を区画し、ピストン
に結合したロツドをシリンダの一端壁から突出してなる
空気圧アクチユエータにおいて、前記シリンダの他端壁
にピストンを吸引する電磁コイルを結合し、空気圧源の
空気圧が所定値以下になつた時前記ピストンを通常の戻
り位置に復帰させるようにしたものであり、空気圧失陥
時に空気圧アクチユエータを安全位置（リターダの場合
は、制動解除位置）へ駆動することができる。

【００２５】通常の空気圧アクチユエータの駆動力を大
きくすることなく、フエイルセーフ機能をもたせること
ができ、加圧空気の消費量を少くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気圧アクチユエータの正面断面
図である。

【図２】同空気圧アクチユエータの空気圧・電気回路図
である。

【図３】同空気圧アクチユエータを用いた磁石式リター
ダの非制動位置を示す正面断面図である。

【符号の説明】

２：磁石支持筒 ２Ａ：磁石支持筒 ６：ロツド ７：
端壁 ８：段付シリンダ ８ａ：大径シリンダ ８ｂ：小径シリンダ １０：空気
圧アクチユエータ １２：段部 １４：停止環 １５：
端壁 １６：ピストン １７：シリンダ １８：通孔
１９：段付ピストン ２０：空気圧アクチユエータ ２
６：ピストン ２６ａ：シール部材 ２７：シリンダ ２８：ロツド
２８ａ：プランジヤ ３３：電磁切換弁 ３３ａ：電磁
コイル ３４：電磁切換弁 ３４ａ：電磁コイル ３５：空気槽 ５１：導線 ５２：ケース ５３：電磁
コイル ５４：巻枠 ５６：電源バツテリ ５７：リターダスイツチ ５８：
圧力スイツチ ５８ａ：ばね ５９：警報器 ６０：電
磁アクチユエータ ６１：案内筒 ６２：制動ドラム
６２ａ：冷却フイン ６３：案内筒 ６３ａ：外周壁
６３ｂ：内周壁 ６４：強磁性板 ６５：磁石

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダの内部にピストンを嵌挿して１対
   の作動室を区画し、ピストンに結合したロツドをシリン
   ダの一端壁から突出してなる空気圧アクチユエータにお
   いて、前記シリンダの他端壁にピストンを吸引する電磁
   コイルを結合し、空気圧失陥時前記ピストンを通常の戻
   り位置に復帰させるようにしたことを特徴とする空気圧
   アクチユエータ。
2. 【請求項２】前記電磁コイルと、空気圧源の空気圧が所
   定値以下になつた時閉じる圧力スイツチとからなる直列
   回路を、電源に接続した、請求項１に記載の空気圧アク
   チユエータ。