KR101709440B1

KR101709440B1 - 이동체 구동 장치

Info

Publication number: KR101709440B1
Application number: KR1020160035055A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 키타바타
Original assignee: 후지 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-02-22
Also published as: US9822575B2; JP2010196254A; JP5407408B2; US20100212229A1; KR20160037869A; KR20100096002A

Abstract

과제
장치의 전장을 짧게 고정할 수 있는 이동체 구동 장치를 제공한다.
해결 수단
이동체 구동 장치(20)는, 래크·피니언 수용 케이스(21)와, 이 상하에서 길이 방향으로 이동 자유롭게 배치된 상래크(22) 및 하래크(23)와, 순역의 회전이 자유로운 모터(3)와, 모터(3)의 회전축에 고정되고 구동 피니언(25)과, 구동 피니언(25)에 구동되어 직선이동하는 상래크(22) 또는 하래크(23)에 계합하여 회전 구동되고, 이 회전 동작에 의해 하래크(23) 또는 상래크(22)를 딴것과는 역방향으로 직선이동시키는 종동 피니언(27)을 구비하고 있다. 상 또는 하래크(22 또는 23)의 어느 한쪽에 연결 금구(7) 및 도어 행거(8)를 통하여 탑 레일 슬라이딩 도어의 도어(1)가 연결된다. 모터(3)의 순역의 회전에 의해, 구동 피니언(25)은 자신의 구동력을 전달하는 래크를 상래크(22)로부터 하래크(23)(또는 하래크(23)로부터 상래크(22))로 바꾸면서 전달함으로써 도어(1)를 개폐한다.

Description

이동체 구동 장치{MOVABLE BODY DRIVING DEVICE}

본 발명은, 열차 등의 차량의 도어를 자동 개폐하기 위한 이동체 구동 장치에 관한 것이다.

종래, 이동체 구동 장치를, 예를 들면 차량의 도어를 개폐하는 구동 장치에 적용한 기술로서는, 리니어 모터를 이용한 것이 공지이다. 이와 같은 차량용 리니어 모터가 가동 코일형의 구동 장치인 경우, 그 구성상, 도어 스트로크의 길이(600㎜로부터 900㎜의 사이가 일반적이다.)에 가동자(加動子)의 길이를 가산한 것이 고정자의 길가 된다.

그런데, 리니어 모터는, 장치가 대형화하는 것에 더하여 영구자석으로서 사용하는 희토류 영구자석의 사용량이 많기 때문, 가격이 고가가 된다는 문제가 있다.

그래서, 소형화가 가능하고, 가격도 염가가 되는 설계를 가능하게 하기 위해, 회전수와 회전 방향을 제어하기 위한 인코더를 부착한 모터와, 이 모터에 회전 구동되는 피니언과, 이 피니언에 직선이동 구동되는 상하의 래크에 의한 이동체 구동 장치가 종래 기술로서 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).

이 이동체 구동 장치의 구성에는, 모터가 정역(正逆) 어느 하나의 방향으로 회전하면, 모터 축에 고정된 피니언이 정역 어느 하나나의 방향으로 회전함에 의해, 상(上)래크와 하래크는 서로 좌우 역방향으로 이동한다.

상래크에는, 상래크용 연결 금구 및 도어 행거(door hanger)를 통하여 좌우 어느 한쪽의 도어가 부착되고, 하래크에는, 하래크용 연결 금구 및 도어 행거를 통하여 좌우 어느 다른쪽의 도어가 부착되어 있다. 상래크와 하래크가 서로 좌우 역방향으로 이동함에 의해, 좌우의 도어가 개폐한다.

이 이동체 구동 장치의 중앙에는 피니언이 1개만 배치되어 있지만, 도어의 개폐 구동 방법으로서는, 좌우 어느 하나의 도어에는, 상하 어느 하나의 래크와 중앙의 피니언이 배타적으로 한 쌍이 되어 구동에 대응하고 있다.

도 2의 (a), (b)는, 그와 같은 래크와 피니언이 배타적으로 한 쌍이 되어 동작하는 종래의 이동체 구동 장치의 구조와 동작 상태를 알기 쉽게 나타내기 위해, 개폐하는 도어를 1장으로 한 경우의 예를 도시하는 도면이다. 도 2의 (a)는 도어(1)가 폐쇄위치(2)에 있을 때의 상태를 도시하고, 도 2의 (b)는 도어(1)가 개방위치에 있는 상태를 도시하고 있다.

도 2의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 모터(3)의 출력축의 일단에 고정된 피니언(4)는, 이 피니언(4)에 계합하는 래크(5)와 함께, 래크·피니언 수용 케이스(6) 중에 수용되어 있다.

래크(5)에는, 연결 금구(7) 및 2개의 도어 행거(8)를 통하여 도어(1)가 연결되어 있다. 도어(1)의 양단부측에 각각 연결된 도어 행거(8)에는, 도어 레일(9)의 하단부에 형성되어 있는 레일 홈(11)에 부드럽게 감입(嵌入)하여 도어(1)의 개폐 이동을 안내하는 2개의 안내 롤러(12)가 부착되어 있다.

이들 2개의 안내 롤러(12)의 중앙에는, 2개의 안내 롤러(12)의 레일 홈(11)에 대한 계합의 여유에 의해 도어(1)의 개폐시에 생기는 덜컹거림을 억제하기 위해 1개의 조정 롤러(13)가 배치되어 있다.

폐쇄위치에 있는 도어(1)의 우단부에 연결되어 있는 도어 행거(8)의 2개의 안내 롤러(12)와 1개의 조정 롤러(13)의 레일 홈(11)으로부터의 탈락을 방지하기 위해, 래크·피니언 수용 케이스(6)의 우단부는, 폐쇄위치에 있는 도어(1)의 우단부(14)와 같은 위치의 점까지 연재되어 있다. 또한, 도어(1)의 우단부(14)에는 도어 폐쇄시의 사고 방지를 위해, 고무질(質)의 부재 등으로 형성되어 있는 완충 부재(15)가 부착되어 있다.

여기서, 도 2의 (a), (b)에 도시하는 예에서는, 피니언(4)의 위치가, 즉 피니언(4)을 출력축의 일단에 고정되어 있는 모터(3)의 위치가, 장치 전체를 부착하는 주위의 관계로, 도어(1)가 폐쇄위치에 있는 때의 좌단부(16)로부터 거리(A)의 위치로 결정되어 버리는 경우의 예를 나타내고 있다.

따라서, 도어(1)에 연결되어 있는 래크(5)의 좌단부는, 항상 도어(1)의 좌단부(16)보다도 왼쪽에 거리(A)+거리(d)의 위치에 있게 된다, 거리(d)는, 도어(1)가 도 2의 (a)의 폐쇄위치에 있을 때에 피니언(4)이 래크(5)와 안정되게 맞물릴 수 있도록, 피니언(4)의 중심 위치로부터 왼쪽에 마련된 여유 부분의 길이이다.

이 구성에 있어서, 도 2의 (a)에 도시하는 폐쇄위치로부터 피니언(4)이 도면의 시계회전 방향으로 회전하면, 래크(5)가 왼쪽으로 이동하고, 래크(5)에 연결 금구(7) 및 2개의 도어 행거(8)를 통하여 연결되어 있는 도어(1)가 도 2의 (b)에 도시하는 개방위치로 이동하여, 도어(1)가 개방된다.

이 때, 래크(5)의 좌단부는, 상술한 바와 같이 도어(1)의 좌단부(16)보다도 왼쪽에 거리(A)+거리(d)의 위치에 온다. 따라서 래크·피니언 수용 케이스(6)의 길이로서는, 도 2의 (a)의 폐쇄위치에 있는 도어(1)의 우단부(14)에 대응하는 우단부로부터, 도 2의 (b)의 개방위치에 있는 도어(1)의 좌단부부터 거리(A)와 거리(d)에 또한 여유 부분의 길이(e)를 더한 A+d+e의 위치가 되는 좌단부까지의 길이가 된다.

이와 같이, 종래의 차량용 도어 구동 장치에서의 래크와 피니언 기구는, 그 구성상, 피니언을 중심으로 한 위치로부터 각각 좌우에 도어의 개폐 이동 거리분(통상 600㎜로부터 900㎜의 사이가 일반적이다)의 길이가 필요하다.

즉, 종래의 래크와 피니언의 구조는, 래크와 피니언이 배타적으로 한 쌍이기 때문에, 피니언의 위치에 의해, 래크·피니언 수용 케이스(6)의 전장(全長), 즉 장치 전체의 전장가 정하여져 버린다. 환언하면, 피닌의 위치에 의해 장치의 전장이 좌우된다.

특허문헌 1 : 일본 특개2007-297796호 공보

그런데, 상술한 종래의 차량용의 도어 구동 장치에 있어서, 피니언에 직접 모터를 부착하는 도어 구동 장치의 경우는, 모터의 위치가 피니언의 위치가 된다. 차량에의 모터의 부착 위치에는 제약이 있기 때문에, 모터의 부착 위치에 따라서는, 피니언의 위치로 정해지는 장치의 전장이 길어지는 경우가 있다. 그러면 차체에 따라서는 장치의 부착이 곤란해진다는 과제가 발생한다.

이와 같은 과제의 발생을 회피하기 위해, 피니언의 배치 위치를 이동하려고 하면, 다른 면에서 더욱 차체의 의장 공간을 점유하여 과제의 해결로는 되지 않는다는 과제가 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 장치의 전장을 짧게 고정할 수 있는 이동체 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 이동체 구동 장치는, 래크·피니언 수용 케이스로 이루어지는 수용부와, 이 수용부의 상하에서 수용부의 길이 방향으로 이동 자유롭게 배치된 상하의 래크로 이루어지는 제 1 및 제 2의 직선이동체와, 순역(順逆)의 회전이 자유로운 모터로 이루어지는 회전 액추에이터와, 이 회전 액추에이터의 출력축에 고정되고 제 1 또는 제 2의 직선이동체를 직선이동시키는 구동 피니언으로 이루어지는 제 1의 회전 전달체와, 이 제 1의 회전 전달체에 의해 구동되어 직선이동하는 제 1 또는 제 2의 직선이동체에 계합하여 회전 구동되고, 이 회전 동작을 통하여 제 2 또는 제 1의 직선이동체를 다른 것과는 역방향으로 직선이동시키는 종동 피니언으로 이루어지는 제 2의 회전 전달체를 구비하고, 상기 모터의 순역의 회전에 의해, 상기 구동 피니언, 상기 상 또는 하래크를 통하여, 상 또는 하래크의 어느 한쪽에 연결 금구 및 도어 행거를 통하여 연결된 탑 레일 슬라이딩 도어(top railed sliding door)를 개폐하도록 구성된다.

본 발명은, 장치의 전장을 짧게 고정할 수 있는 이동체 구동 장치를 제공하는 것이 가능해진다는 효과를 이룬다.

도 1의 (a), (b)는 본 발명의 실시예 1에 관한 이동체 구동 장치의 하나의 모터로 1장의 도어를 구동하는 경우의 전체 구성 및 그 동작 상태를 도시하는 도면.
도 2의 (a), (b)는 종래의 래크와 피니언이 배타적으로 한 쌍이 되어 동작하는 이동체 구동 장치의 구조와 동작 상태를 알기 쉽게 나타내기 위해 개폐하는 도어를 1장으로 한 경우의 예를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해, 상세히 설명한다.

[실시예 1]

도 1의 (a), (b)는, 본 발명의 실시예 1에 관한 이동체 구동 장치의 하나의 모터로 1장의 도어를 구동하는 경우의 전체 구성 및 그 동작 상태를 도시하는 도면이다. 또한, 도 1의 (a)는, 도어(1)가 폐쇄위치에 있을 때의 상태를 도시하고, 도 1의 (b)는, 도어(1)가 개방위치에 있을 때의 상태를 도시하고 있다.

또한, 도 1의 (a), (b)에는 도 2의 (a), (b)와 동일 구성 부분에는 도 2의 (a), (b)와 동일한 번호를 부여하여 나타내고, 잉여의 설명은 생략한다. 그리고, 실시예 1에 관한 구성 부분에만 도 2의 (a), (b)와는 다른 번호를 부여하여 나타내고, 이들 다른 번호를 부여한 구성 부분을 주체로, 그 구성 및 작용에 관해 이하에 설명한다.

도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 관한 이동체 구동 장치(20)는, 수용부로서의 래크·피니언 수용 케이스(21)와, 그 상하에서, 각각 래크·피니언 수용 케이스(21)의 길이 방향으로 이동 자유롭게 배치된 제 1의 직선이동체로서의 상래크(22)와, 제 2의 직선이동체로서의 하래크(23)를 구비하고 있다.

그리고, 또한, 상래크(22)와 하래크(23)의 이동 경로에 끼여지는 제 1의 위치(24)에, 제 1의 회전 전달체로서의 구동 피니언(25)이 배치되어 있다. 이 구동 피니언(25)은, 그 중심(제 1의 위치(24))과 도어(1)의 폐쇄시의 좌단부(16)와의 거리가, 도 2에 도시한 피니언(4)의 경우와 마찬가지로 거리(A)가 되는 위치에 배치되어 있다.

이 구동 피니언(25)은, 회전 액추에이터로서의 모터(3)의 회전축(출력축)의 일단에 일체적으로 형성되고 고정되어 있다. 그리고, 구동 피니언(25)은, 도 1의 (a)에 도시하는 도어(1)의 폐쇄시에는, 상래크(22)의 개략 중앙부에 맞물리고, 모터(3)의 순방향(도면 시계회전 방향)의 회전에 의해, 상래크(22)를 도면의 오른쪽 방향으로 직선이동하도록 구동하도록 대기하고 있다.

또한, 구동 피니언(25)은, 도 1의 (b)에 도시하는 도어(1)의 개방시에는, 하래크(23)의 개략 중앙부에 맞물리고, 모터(3)의 역방향(도면의 반시계회전 방향)의 회전에 의해, 하래크(23)를 도면의 오른쪽 방향으로 직선이동하도록 구동하기 위해 대기하고 있다.

또한, 상래크(22)와 하래크(23)의 이동 경로에 끼여지는 제 2의 위치(26)에, 제 2의 회전 전달체로서의 종동 피니언(27)이 배치되어 있다. 이 종동 피니언(27)이 배치된 위치(제 2의 위치(26))는, 종동 피니언(27)이 항상 상래크(22)와 하래크(23)의 양쪽에 맞물리는 위치라면 어디라도 좋다.

도 1의 (a), (b)에 도시하는 예에서는, 상래크(22)와 하래크(23)는 가급적 최단(最短)으로 형성되어 있기 때문에, 종동 피니언(27)은, 도어(1)의 폐쇄시에는, 상래크(22)의 우단부와 하래크(23)의 좌단부에서 맞물리고, 도어(1)의 개방시에는, 상래크(22)의 좌단부와 하래크(23)의 우단부에서 맞물리는 위치에 배치되어 있다.

종동 피니언(27)은, 상래크(22) 또는 하래크(23)의 직선이동의 동작에 종동하여 회전 구동되고, 그 회전 동작을 하래크(23) 또는 상래크(22)에 전달함에 의해, 하래크(23) 또는 상래크(22)를, 다른 것과는 역방향으로 직선이동시킨다.

하래크(23)에는, 연결 금구(7)가 나사에 의해 고정되어 있다. 그 연결 금구(7)는 도어 행거(8)와 상하 좌우에 소정의 놀이를 갖고서 결합되어 있다. 도어 행거(8)에는 도어(1)가 연결되어 있다.

도어 행거(8)의 안내 롤러(12)의 하부는, 도어 레일(28)의 레일 홈(11)에 감입하고 있다. 이로써, 도어(1)는, 한편으로는 도어 행거(8), 안내 롤러(12), 및 레일 홈(11)을 통하여 도어 레일(28)에 현가(懸架)하여 활주 가능하게 지지되고, 다른 한편으로는 도어 행거(8) 및 연결 금구(7)를 통하여 하래크(23)에 연결되어 있다.

상술한 도 1의 (a), (b)에 도시하는 본 예의 이동체 구동 장치(20)에 있어서, 도 1의 (a)의 도어(1)의 폐쇄위치에 있는 상태에서, 모터(3)가 순방향으로 회전하면, 즉 구동 피니언(25)이 도면의 시계회전 방향으로 회전하면, 상래크(22)가 오른쪽 방향으로 이동을 시작하고, 종동 피니언(27)을 시계회전 방향으로 회전시킨다.

종동 피니언(27)은, 상래크(22) 및 하래크(23)의 양쪽에 맞물려 있기 때문에, 상래크(22)에 의해 구동되는 종동 피니언(27)의 시계회전 방향의 회전은, 하래크(23)에 전달되고, 하래크(23)는 도면의 왼쪽(다른 래크 즉 상래크(22)의 이동 방향과는 역방향)으로 이동을 시작한다.

그리고, 이 동작이 진행하여 가면, 구동 피니언(25)에 그때까지 맞물려있지 않았던 하래크(23)가 구동 피니언(25)에 맞물리기 시작하고, 반대로, 구동 피니언(25)에 그때까지 맞물려 있던 상래크(22)가 구동 피니언(25)로부터 벗어난다.

이와 같이, 구동 피니언(25)은, 자신의 구동력을 전달하는 래크를, 상래크(22)로부터 하래크(23)로 바꾸면서 전달함으로써, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이 도어(1)를 열 수 있다.

또한, 도 1의 (b)의 도어(1)의 개방위치에 있는 상태에서, 모터(3)가 역방향으로 회전하면, 즉 구동 피니언(25)이 도면의 반시계회전 방향으로 회전하면, 하래크(23)가 오른쪽 방향으로 이동을 시작하고, 종동 피니언(27)을 반시계회전 방향으로 회전시킨다.

이 종동 피니언(27)의 하래크(23)에 의해 구동되는 반시계회전 방향의 회전은, 상래크(22)에 전달되고, 상래크(22)는 도면의 왼쪽(다른 래크 즉 하래크(23)의 이동 방향과는 역방향)으로 이동을 시작한다.

그리고, 이 동작이 진행하여 가면, 구동 피니언(25)에 그때까지 맞물리지 않았던 상래크(22)가 구동 피니언(25)에 맞물리기 시작하고, 반대로, 구동 피니언(25)에 그때까지 맞물려 있던 하래크(23)가 구동 피니언(25)로부터 벗어난다.

이와 같이, 구동 피니언(25)은, 자신의 구동력을 전달하는 래크를, 하래크(23)로부터 상래크(22)로 바꾸면서 전달함으로써, 도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이 도어(1)를 닫을 수 있다.

이 때, 하래크(23)의 좌단부는, 도어(1)의 좌단부(16)보다도 왼쪽으로 거리(B)의 위치에 온다. 따라서 래크·피니언 수용 케이스(21)의 길이로서는, 도 1의 (a)의 폐쇄위치에 있는 도어(1)의 우단부(14)에 대응하는 우단부로부터, 도 1의 (b)의 개방위치에 있는 도어(1)의 좌단부(16)로부터 거리(B)에 또한 여유 부분의 길이(e)를 더한 B+e의 위치가 되는 좌단부까지의 길이가 된다.

이 도 1의 (b)와 앞서 도시한 종래의 도 2의 (b)를 비교하여 보면, 「B+e」<<「A+d+e」인 것은 분명하다. 즉, 본 실시예에서는, 래크·피니언 수용 케이스(21)의 길이를 종래보다 극히 짧게 설정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 구동 피니언으로부터의 동력을 상래크로부터 하래크(또는 하래크로부터 상래크)로 직접 주고받음으로써, 이동체 구동 장치(20)의 전장을 짧게 설정하고, 이 설정을 변경하는 일 없이 고정할 수 있다.

또한, 구동 피니언을 배치하는 위치는, 도 1의 (a)에 도시하는 거리(A)의 범위 내라면 어디서나 좋기 때문에, 모터의 부착 위치에 자유도가 생기고, 이로써, 차량에 의해 이동체 구동 장치(20)를 부착할 수 없게 된다는 사태를 회피할 수 있다.

[실시예 2]

상술한 실시예 1에서는, 도어(1)를 하래크(23)에 연결하였지만, 래크에의 도어(1)의 연결 방법은, 이것으로 한하는 것이 아니다. 특히 도시하지 않지만, 상래크에 연결하도록 하여도 좋다.

그 경우는, 도 1의 (a)에 도시하는 구동 피니언(25)과 상하의 래크(22 및 23)의 위치 관계일 때가 도어(1)의 개방 상태가 되고, 도 1의 (b)에 도시하는 구동 피니언(25)과 상하의 래크(22 및 23)의 위치 관계일 때가 도어(1)의 폐쇄 상태가 된다.

또한, 이 경우도, 모터(3)의 회전과, 구동 피니언(25)의 회전, 상래크(22) 및 하래크(23)의 이동, 종동 피니언(23)의 회전에 관한 여러 동작은, 실시예 1의 경우와 마찬가지이다.

본 발명은, 래크와 피니언을 이용한 구동 장치로서 예를 들면 탑 레일 슬라이딩 도어 등을 개폐하는 이동체 구동 장치에 이용할 수 있다.

1 : 도어 2 : 폐쇄위치
3 : 모터 4 : 피니언
5 : 래크 6 : 래크·피니언 수용 케이스
7 : 연결 금구 8 : 도어 행거
9 : 도어 레일 11 : 레일 홈
12 : 안내 롤러 13 : 조정 롤러
14 : 도어 우단부 15 : 완충 부재
16 : 도어 좌단부 20 : 이동체 구동 장치
21 : 래크·피니언 수용 케이스 22 : 상래크
23 : 하래크 24 : 제 1의 위치
25 : 구동 피니언 26 : 제 2의 위치
27 : 종동 피니언 28 : 도어 레일

Claims

래크·피니언 수용 케이스의 상하에서, 각각 상기 래크·피니언 수용 케이스의 길이 방향으로 이동 자유롭게 배치된 이동체로서의 위의 래크 및 아래의 래크와,
상기 위의 래크 및 상기 아래의 래크의 이동 경로 사이에 있는 제 1의 위치에서, 상기 위의 래크 및 상기 아래의 래크를 직선이동하도록 구동하는 구동 피니언과,
상기 구동 피니언을 출력축의 일단에 일체적으로 고정한 순역의 회전이 자유로운 모터와,
상기 위의 래크 및 상기 아래의 래크의 이동 경로 사이에 있는 제 2의 위치에서, 상기 위의 래크 또는 상기 아래의 래크의 동작을 회전 동작을 통하여 상기 아래의 래크 또는 상기 위의 래크의 직선이동의 동작으로 변환하는 종동 피니언을 구비하고,
상기 모터의 순역의 회전에 의해, 상기 종동 피니언, 상기 위 또는 아래의 래크를 통하여, 상기 위 또는 아래의 래크의 어느 일방에 연결된 탑 레일 슬라이딩 도어(top-railed sliding door)를 개폐하는 이동체 구동 장치로서,
상기 제2의 위치는, 항상 상기 위의 래크와 아래의 래크의 양방에 맞물리는 위치에 설정되고,
상기 제1의 위치는, 개방 상태의 상기 탑 레일 슬라이딩 도어의 폭 중앙부로부터 상기 제2의 위치까지 사이의 임의의 위치에 설정되며,
상기 탑 레일 슬라이딩 도어의 폐쇄시는, 상기 종동 피니언이 상기 위의 래크의 한쪽 단과 상기 아래의 래크의 한쪽 단에서 맞물리고(engage),
상기 탑 레일 슬라이딩 도어의 개방시는, 상기 종동 피니언이 상기 위의 래크의 다른 쪽 단과 상기 아래의 래크의 다른 쪽 단에서 맞물리는 것을 특징으로 하는 이동체 구동 장치.