KR20150005687A - 액추에이터 - Google Patents

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KR20150005687A
KR20150005687A KR1020147033495A KR20147033495A KR20150005687A KR 20150005687 A KR20150005687 A KR 20150005687A KR 1020147033495 A KR1020147033495 A KR 1020147033495A KR 20147033495 A KR20147033495 A KR 20147033495A KR 20150005687 A KR20150005687 A KR 20150005687A
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다카유키 오가와
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카야바 고교 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명의 액추에이터는, 신축체와, 탱크와, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로에 설치한 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로에 설치한 제2 개폐 밸브와, 로드측실에 액체를 공급하는 펌프와, 펌프를 구동하는 모터와, 로드측실을 탱크에 접속하는 배출 통로와, 배출 통로에 설치된 밸브 요소를 구비하고, 신축체와 제1 개폐 밸브와 제2 개폐 밸브를 포함하여 일체화하여 신축 유닛을 형성하고, 펌프와 모터를 포함하여 일체화하여 구동 유닛을 형성하고, 신축 유닛과 구동 유닛을 별체로 하였다.

Description

액추에이터{ACTUATOR}
본 발명은 액추에이터에 관한 것이다.
액추에이터는, 예를 들어 철도 차량에 있어서 차체의 진행 방향에 대해 좌우 방향의 진동을 억제하기 위해, 차체와 대차 사이에 개재 장착되어 사용된다.
JP2010-65797A에는, 실린더와, 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 실린더 내에 삽입되어 피스톤에 연결되는 로드와, 실린더 내에 피스톤에 의해 구획한 로드측실과 피스톤측실을 갖는 신축체와, 탱크와, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브와, 로드측실로 액체를 공급하는 펌프와, 펌프를 구동하는 모터와, 로드측실을 탱크에 접속하는 배출 통로와, 배출 통로의 도중에 설치한 가변 릴리프 밸브를 구비하는 액추에이터가 개시되어 있다.
이 액추에이터에 따르면, 제1 개폐 밸브와 제2 개폐 밸브를 적절하게 개폐시킴으로써 출력하는 추력의 방향을 결정하고, 모터에 의해 펌프를 정속도로 회전시켜, 일정 유량을 실린더 내로 공급하도록 하면서, 가변 릴리프 밸브의 릴리프압을 조절함으로써 실린더 내의 압력을 제어하여, 원하는 크기의 추력을 원하는 방향으로 출력할 수 있다.
그리고 이러한 액추에이터는, 철도 차량의 대차와 철도 차량의 차체 하부에 설치한 중심핀 사이에 개재 장착되어 사용되고, 철도 차량의 진행 방향에 대해 가로 방향의 차체의 진동을 억제하여, 차량에 있어서의 승차감을 향상시킬 수 있다.
여기서, 이러한 액추에이터는, 펌프와 모터를 직렬 배치하여 접속할 필요가 있고, 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브 및 가변 릴리프 밸브가 전자기 밸브이며 대형이므로, 각각 중량이 늘어나 버린다. 이로 인해, 펌프와 모터를 일체화한 것과, 제1 개폐 밸브, 제2 개폐 밸브 및 가변 릴리프 밸브와 같은 밸브류를 일체화한 유닛을, 신축체의 실린더의 좌우에 각각 배치하고 있고, 액추에이터에 신축체의 축을 중심으로 하여 모멘트가 작용하지 않도록 중량 밸런스를 배려하고 있다.
이러한 구조를 취하는 액추에이터는, 신축체의 축방향을 세로 방향으로 하면 가로 방향으로 대형의 구조로 되므로, 재래선(在來線)과 같이 대차에 있어서의 차축간 거리가 비교적 좁은 철도 차량에 탑재하는 것이 어려운 경우가 있었다.
본 발명은 협소한 설치 개소에의 탑재성이 우수한 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 액추에이터이며, 실린더와, 당해 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 실린더 내에 삽입되어 피스톤에 연결되는 로드와, 피스톤에 의해 실린더 내에 구획되는 로드측실과 피스톤측실을 갖는 신축체와, 탱크와, 로드측실과 피스톤측실을 연통하는 제1 통로에 설치되는 제1 개폐 밸브와, 피스톤측실과 탱크를 연통하는 제2 통로에 설치되는 제2 개폐 밸브와, 로드측실에 작동 유체를 공급하는 펌프와, 당해 펌프를 구동하는 모터와, 로드측실과 탱크를 접속하는 배출 통로와, 당해 배출 통로에 설치되는 밸브 요소를 구비하고, 신축체와 제1 개폐 밸브와 제2 개폐 밸브를 포함하여 일체화하여 신축 유닛을 형성하고, 펌프와 모터를 포함하여 일체화하여 구동 유닛을 형성하고, 신축 유닛과 구동 유닛이 별체로서 설치된다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 액추에이터의 개략도이다.
도 2는 본 실시 형태에 관한 액추에이터를 철도 차량에 탑재한 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 관한 액추에이터를 철도 차량에 탑재한 다른 예를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 신축체(S)를 구비한다. 신축체(S)는, 실린더(2)와, 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤(3)과, 실린더(2) 내에 삽입되어 피스톤(3)에 연결되는 로드(4)와, 피스톤(3)에 의해 실린더(2) 내에 구획되는 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 갖는다. 또한, 액추에이터(1)는 탱크(7)와, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하는 제1 통로(8)의 도중에 설치한 제1 개폐 밸브(9)와, 피스톤측실(6)과 탱크(7)를 연통하는 제2 통로(10)의 도중에 설치한 제2 개폐 밸브(11)와, 로드측실(5)에 액체를 공급하는 펌프(12)와, 당해 펌프(12)를 구동하는 모터(15)와, 로드측실(5)을 탱크(7)에 접속하는 배출 통로(18)와, 배출 통로(18)의 도중에 설치한 밸브 요소로서의 가변 릴리프 밸브(19)를 더 구비하고 있고, 편(片)로드형 액추에이터로서 구성되어 있다.
그리고 액추에이터(1)는, 신축체(S)와 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)를 포함하여 일체화한 신축 유닛(US)을 형성하고, 펌프(12)와 모터(15)를 포함하여 일체화한 구동 유닛(UP)을 형성하고 있고, 신축 유닛(US)과 구동 유닛(UP)은 별체로서 설치된다.
로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는 작동유 등의 작동 유체가 충전됨과 함께, 탱크(7)에는, 작동 유체 외에 기체가 충전되어 있다. 또한, 탱크(7) 내는, 기체를 압축하여 충전함으로써 가압 상태로 할 필요는 없다.
신축체(S)는, 제1 개폐 밸브(9)가 제1 통로(8)를 연통 상태로 함과 함께 제2 개폐 밸브(11)를 폐쇄한 상태로 하고, 모터(15)에 의해 펌프(12)를 구동하여, 실린더(2) 내에 작동 유체를 공급함으로써, 신장 구동한다. 또한, 신축체(S)는, 제2 개폐 밸브(11)가 제2 통로(10)를 연통 상태로 함과 함께, 제1 개폐 밸브(9)를 폐쇄한 상태로 하고, 모터(15)에 의해 펌프(12)를 구동하여, 실린더(2) 내에 작동 유체를 공급함으로써, 수축 구동한다.
이하, 각 부에 대해 상세하게 설명한다. 실린더(2)는 통 형상이며, 도 1 중의 우측 단부는 덮개(13)에 의해 폐색되고, 도 1 중의 좌측 단부에는 환 형상의 로드 가이드(14)가 장착된다. 또한, 실린더(2) 내에 이동 가능하게 삽입되는 로드(4)가 로드 가이드(14) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 있다. 로드(4)는 일단부를 실린더(2) 밖으로 돌출시키고 있고, 타단부는 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤(3)에 연결된다.
로드(4)의 외주와 로드 가이드(14) 사이는 도시를 생략한 시일 부재에 의해 시일되어 있고, 이에 의해 실린더(2) 내는 밀폐 상태로 유지된다. 그리고, 피스톤(3)에 의해 실린더(2) 내에 구획되는 로드측실(5)과 피스톤측실(6)에는, 상술한 바와 같이 작동 유체로서 작동유가 충전되어 있다.
신축체(S)에서는, 로드(4)의 단면적을 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1로 하고 있고, 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압(受壓) 면적이 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 되도록 되어 있다. 이로 인해, 신장 구동시와 수축 구동시에서 로드측실(5)의 압력을 동일하게 하면, 신축의 양쪽에서 발생되는 추력이 동등해져, 신축체(S)의 변위량에 대한 유량도 신축 양측에서 동일해진다.
상세하게 설명하면, 신축체(S)를 신장 구동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통된 상태로 되므로, 로드측실(5) 내와 피스톤측실(6) 내의 압력이 동등해져, 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5)측과 피스톤측실(6)측의 수압 면적차와 상기 압력을 곱한 추력이 발생한다. 반대로, 신축체(S)를 수축 구동시키는 경우, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통이 끊어져 피스톤측실(6)이 탱크(7)에 연통된 상태로 되므로, 로드측실(5) 내의 압력과 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5)측의 수압 면적을 곱한 추력을 발생한다. 이와 같이, 액추에이터(1)의 발생 추력은 신축의 양쪽에서 피스톤(3)의 단면적의 2분의 1에 로드측실(5)의 압력을 곱한 값으로 된다. 따라서, 액추에이터(1)의 추력을 제어하는 경우, 신장 구동, 수축 구동 모두, 로드측실(5)의 압력을 겨냥한 압력으로 조절하면 된다. 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적은, 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 설정되어 있으므로, 신축 양측에서 동일한 추력을 발생하는 경우에는, 신장측과 수축측에서 로드측실(5)의 압력이 동일해져, 제어가 간소해진다. 또한, 이 경우에는, 변위량에 대한 유량도 동일해지므로 신축 양측에서 응답성이 동일해지는 이점이 있다. 또한, 피스톤(3)의 로드측실(5)측의 수압 면적을 피스톤측실(6)측의 수압 면적의 2분의 1로 설정하지 않는 경우에 있어서도, 로드측실(5)의 압력으로 신축체(S)의 신축 양측의 추력의 제어를 할 수 있는 점은 변함없다.
로드(4)의 도 1 중의 좌측 단부와 실린더(2)의 우측 단부를 폐색하는 덮개(13)는 도시하지 않은 장착부를 구비하고 있고, 액추에이터(1)를 차량에 있어서의 차체와 차축 사이에 개재 장착할 수 있도록 되어 있다.
로드측실(5)과 피스톤측실(6)은, 제1 통로(8)에 의해 연통되어 있고, 제1 통로(8)의 도중에는, 제1 개폐 밸브(9)가 설치되어 있다. 제1 통로(8)는 실린더(2) 외부에서 로드측실(5)과 피스톤측실(6)을 연통하고 있지만, 피스톤(3)에 설치되어도 된다.
제1 개폐 밸브(9)는 전자 개폐 밸브이다. 제1 개폐 밸브(9)는 연통 포지션(9b)과 차단 포지션(9c)을 갖는 밸브(9a)와, 차단 포지션(9c)을 취하도록 밸브(9a)를 가압하는 스프링(9d)과, 통전시에 스프링(9d)에 대항하여 밸브(9a)를 연통 포지션(9b)으로 전환하는 솔레노이드(9e)를 구비한다. 제1 개폐 밸브(9)의 밸브(9a)가 연통 포지션(9b)일 때에는, 제1 통로(8)를 개방하여 로드측실(5)과 피스톤측실(6)이 연통한다. 제1 개폐 밸브(9)의 밸브(9a)가 차단 포지션(9c)일 때에는, 로드측실(5)과 피스톤측실(6)의 연통이 차단된다.
피스톤측실(6)과 탱크(7)는, 제2 통로(10)에 의해 연통되어 있고, 제2 통로(10)의 도중에는, 제2 개폐 밸브(11)가 설치되어 있다. 제2 개폐 밸브(11)는 전자 개폐 밸브이다. 제2 개폐 밸브(11)는 연통 포지션(11b)과 차단 포지션(11c)을 갖는 밸브(11a)와, 차단 포지션(11c)을 취하도록 밸브(11a)를 가압하는 스프링(11d)과, 통전시에 스프링(11d)에 대항하여 밸브(11a)를 연통 포지션(11b)으로 전환하는 솔레노이드(11e)를 구비한다. 제2 개폐 밸브(11)의 밸브(11a)가 연통 포지션(11b)일 때에는, 제2 통로(10)를 개방하여 피스톤측실(6)과 탱크(7)가 연통한다. 제2 개폐 밸브(11)의 밸브(11a)가 차단 포지션(11c)일 때에는, 피스톤측실(6)과 탱크(7)의 연통이 차단된다.
펌프(12)는 모터(15)에 의해 구동되고, 일방향으로만 액체를 토출한다. 펌프(12)의 토출구는 공급 통로(16)에 의해 로드측실(5)에 연통하고, 흡입구는 탱크(7)와 연통한다. 펌프(12)가 모터(15)에 의해 구동되면, 탱크(7)로부터 작동유를 흡입하여 로드측실(5)로 작동유를 공급한다. 모터(15)는 도시하지 않은 컨트롤러로부터 전류 공급을 받아 회전 구동된다. 상술한 바와 같이 펌프(12)는 일방향으로만 액체를 토출하므로 회전 방향의 전환 동작이 없어, 회전 전환시에 토출량이 변화되는 것과 같은 문제는 전무하다. 이로 인해, 펌프(12)는 저렴한 기어 펌프 등을 사용할 수 있다. 또한, 펌프(12)의 회전 방향이 항상 동일한 방향이므로, 펌프(12)를 구동하는 구동원인 모터(15)에 있어서도 회전 방향의 전환이 불필요하므로, 회전 방향 전환에 대한 높은 응답성이 요구되지 않고, 그만큼, 모터(15)도 저렴한 것을 사용할 수 있다.
또한, 공급 통로(16)의 도중에는, 로드측실(5)로부터 펌프(12)에의 작동유의 역류를 저지하는 역지 밸브(17)가 설치된다.
또한, 로드측실(5)과 탱크(7)가 배출 통로(18)를 통해 접속되어 있고, 배출 통로(18)의 도중에는, 밸브 요소로서의 가변 릴리프 밸브(19)가 설치된다.
가변 릴리프 밸브(19)는 배출 통로(18)의 도중에 설치한 밸브체(19a)와, 배출 통로(18)를 차단하도록 밸브체(19a)를 가압하는 스프링(19b)과, 통전시에 스프링(19b)에 대항하는 추력을 발생하는 비례 솔레노이드(19c)를 구비한다. 가변 릴리프 밸브(19)에서는, 비례 솔레노이드(19c)에 흐르는 전류량을 조절함으로써 밸브 개방압을 조절할 수 있다.
가변 릴리프 밸브(19)의 밸브체(19a)에는, 배출 통로(18)의 상류에 있는 로드측실(5)의 압력이 당해 배출 통로(18)를 개방시키는 방향으로 작용한다. 로드측실(5)의 압력이 릴리프압을 초과하면, 상기 압력에 의한 밸브체(19a)를 미는 힘과 비례 솔레노이드(19c)에 의한 추력의 합력이, 배출 통로(18)를 차단시키는 방향으로 밸브체(19a)를 가압하는 스프링(19b)의 가압력을 극복하게 된다. 그 결과, 밸브체(19a)가 후퇴하여 배출 통로(18)가 개방된다.
또한, 가변 릴리프 밸브(19)에서는, 비례 솔레노이드(19c)에 공급하는 전류량을 증대시키면, 비례 솔레노이드(19c)가 발생하는 추력이 증대된다. 비례 솔레노이드(19c)에 공급하는 전류량을 최대로 하면 밸브 개방압이 최소로 되고, 반대로, 비례 솔레노이드(19c)에 전혀 전류를 공급하지 않으면 밸브 개방압이 최대로 된다.
그리고, 가변 릴리프 밸브(19)는 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)의 개폐 상태에 관계없이, 신축체(S)에 신축 방향의 과대한 입력이 있어, 로드측실(5)의 압력이 밸브 개방압을 초과하는 상태로 되면, 배출 통로(18)를 개방하여 로드측실(5)과 탱크(7)를 연통하고, 로드측실(5) 내의 압력을 탱크(7)로 릴리프하여, 액추에이터(1)의 시스템 전체를 보호하도록 되어 있다.
액추에이터(1)는 가변 릴리프 밸브(19)를 구비하고 있으므로, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 조절함으로써 로드측실(5)의 압력을 컨트롤하여 액추에이터(1)의 추력을 제어할 수 있다. 즉, 가변 릴리프 밸브(19)에 의해 로드측실(5)의 압력 제어하고, 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)에 의해 추력의 방향을 결정하도록 제어한다.
예를 들어, 신축체(S)를 신장하면서 신장 방향의 추력을 출력시키는 경우, 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 하여, 모터(15)를 구동하여 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 작동유를 공급한다. 이 동작과 함께, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압과 피스톤(3)에 있어서의 피스톤측실(6)측과 로드측실(5)측의 수압 면적차를 곱한 값이, 상기 원하는 추력으로 되도록 비례 솔레노이드(19c)의 전류량을 조절하여 상기 밸브 개방압을 조절한다.
피스톤측실(6)과 동일한 압력으로 되는 로드측실(5)의 압력이 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 초과하면, 가변 릴리프 밸브(19)가 개방되어 피스톤측실(6) 및 로드측실(5)의 압력이 탱크(7)로 릴리프된다. 반대로, 로드측실(5)의 압력이 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 하회하면, 가변 릴리프 밸브(19)가 폐쇄되어 피스톤측실(6) 및 로드측실(5)의 압력이 펌프(12)로부터의 작동유 공급에 의해 상승하게 된다. 이 결과, 피스톤측실(6) 및 로드측실(5)의 압력은, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압으로 제어되고, 이에 의해, 신축체(S)의 신장 방향으로의 추력을 원했던 대로 얻을 수 있다. 즉, 이 제어를 행하기 위해서는, 가변 릴리프 밸브(19)의 비례 솔레노이드(19c)에의 전류량과 밸브 개방압의 관계를 파악해 두면 되고, 오픈 루프 제어를 행할 수 있다. 또한, 비례 솔레노이드(19c)에의 통전량을 센싱해 두어 전류 루프를 사용하여 피드백 제어를 행해도 되고, 또한 로드측실(5)의 압력을 센싱하여 피드백 제어하는 것도 가능하다.
또한, 신축체(S)가 외력을 받아 수축하면서도 이것에 저항하여 신장 방향으로 원하는 추력을 얻고자 하는 경우, 신장하면서 신장 방향의 추력을 얻는 것과 동일하도록 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 하여, 모터(15)을 구동하여 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 작동유를 공급한다. 이 상태에서 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 조절하여, 원하는 추력을 얻을 수 있다. 또한, 이 경우에는, 신축체(S)는 외력 이상의 추력을 발휘하지 않고, 신축체(S)를 댐퍼로서 기능시키게 된다. 이로 인해, 펌프(12)로부터의 작동유 공급을 끊어, 제1 개폐 밸브(9)를 연통 포지션(9b)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 차단 포지션(11c)으로 하여, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 제어함으로써도, 신축체(S)는 원하는 추력을 얻을 수 있다.
이에 반해, 신축체(S)를 수축하면서 수축 방향의 추력을 얻고자 하는 경우, 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 하여, 모터(15)를 구동하여 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 작동유를 공급한다. 이 동작과 함께, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압과 피스톤(3)에 있어서의 로드측실(5)측의 수압 면적을 곱한 값이 상기 원하는 추력으로 되도록 비례 솔레노이드(19c)의 전류량을 조절하여 상기 밸브 개방압을 조절한다.
로드측실(5)의 압력이 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 초과하면, 가변 릴리프 밸브(19)가 개방되어 압력이 탱크(7)로 릴리프된다. 반대로, 로드측실(5)의 압력이 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 하회하면 가변 릴리프 밸브(19)가 폐쇄되어 로드측실(5)의 압력이 펌프(12)로부터의 작동유 공급에 의해 상승한다. 이 결과, 로드측실(5)의 압력은, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압으로 제어되고, 이에 의해, 신축체(S)의 수축 방향의 추력을 원했던 대로 얻을 수 있다. 또한, 피스톤측실(6)은 제2 개폐 밸브(11)가 연통 포지션(11b)으로 됨으로써 탱크(7)에 연통되므로, 신축체(S)의 수축 동작을 방해하는 일은 없다.
또한, 신축체(S)가 외력을 받아 신장하면서도 이것에 저항하여 수축 방향으로 원하는 추력을 얻고자 하는 경우, 수축하면서 수축 방향의 추력을 얻는 것과 동일하도록 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 하여, 모터(15)를 구동하여 펌프(12)로부터 실린더(2) 내로 작동유를 공급한다. 이 상태에서 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 조절하여, 원하는 추력을 얻을 수 있다. 또한, 이 경우에는, 신축체(S)는 외력 이상의 추력을 발휘하지 않고, 신축체(S)를 댐퍼로서 기능시키게 된다. 이로 인해, 펌프(12)로부터의 작동유 공급을 끊어, 제1 개폐 밸브(9)를 차단 포지션(9c)으로 하고, 제2 개폐 밸브(11)를 연통 포지션(11b)으로 하여, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압을 제어함으로써도, 신축체(S)는 원하는 추력을 얻을 수 있다.
이와 같이 액추에이터(1)에 있어서는, 로드측실(5)과 탱크(7)를 연통하는 배출 통로(18)의 도중에 가변 릴리프 밸브(19)를 설치하고 있으므로, 가변 릴리프 밸브(19)의 밸브 개방압의 제어에 의해 추력을 제어할 수 있다. 또한, 밸브 요소는, 가변 릴리프 밸브 이외의 밸브를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 밸브 요소를 소정의 압력 유량 특성을 구비한 패시브 밸브로 하는 경우, 패시브 밸브를 통과하는 액체의 유량에 의해 상류측의 로드측실(5) 내의 압력이 정해진다. 이 경우에는, 신축체(S)에 출력시키고자 하는 추력의 방향에 따라, 상기한 바와 마찬가지로 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)를 전환 제어하면서, 펌프(12)의 토출 유량을 조절하면 된다. 이와 같이 함으로써, 패시브 밸브를 통과하는 액체의 유량을 조절할 수 있어, 액추에이터(1)의 추력을 원하는 대로 제어할 수 있다. 또한, 밸브 요소를 단순히 릴리프 밸브로 하는 경우, 신축체(S)에 신장 방향의 추력을 출력시키기 위해서는, 제1 개폐 밸브(9)를 개방 상태로 유지하면서, 제2 개폐 밸브(11)를 개폐함으로써 로드측실(5) 내의 압력을 조절하여, 원하는 대로의 신장 방향의 추력을 얻을 수 있다. 반대로, 신축체(S)에 수축 방향의 추력을 출력시키기 위해서는, 제2 개폐 밸브(11)를 개방 상태로 유지하면서, 제1 개폐 밸브(9)를 개폐함으로써 로드측실(5) 내의 압력을 조절하여, 원하는 대로의 수축 방향의 추력을 얻을 수 있다. 상기한 바와 같이, 밸브 요소에는 다양한 밸브를 이용할 수 있고, 채용한 밸브에 따라서, 액추에이터(1)의 추력을 제어하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)에는, 정류 통로(20)와 흡입 통로(21)가 설치된다. 이로 인해, 외력에 의해 강제적으로 신축되는 경우에 있어서, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)를 모두 차단 포지션(9c, 11c)으로 하여 펌프(12)의 구동을 정지시키면, 신축에 의해 실린더(2) 내로부터 작동유가 압출되어 밸브 요소로서의 가변 릴리프 밸브(19)를 통해 탱크(7)로 배출되고, 실린더(2) 내에서 작동유가 부족한 경우에는 작동유가 탱크(7)로부터 흡입 통로(21)를 통해 실린더(2) 내에 공급되게 된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)는 가변 릴리프 밸브(19)의 압력 손실에 상응한 감쇠력을 발휘하는 패시브한 댐퍼로서도 기능할 수 있다. 즉, 제1 개폐 밸브(9)와 제2 개폐 밸브(11)가 차단 포지션(9c, 11c)을 취하여, 펌프(12)가 정지 상태로 되어도, 액추에이터(1)는 페일 세이프로서 패시브한 댐퍼 기능을 발휘할 수 있으므로, 신축 불가능하게 되어 버리는 일이 없다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)에서는, 신축체(S), 제1 개폐 밸브(9) 및 제2 개폐 밸브(11)를 포함하여, 이들을 일체화하여 신축 유닛(US)을 형성하고, 펌프(12), 모터(15), 가변 릴리프 밸브(19), 역지 밸브(17) 및 탱크(7)를 포함하여, 이들을 일체화하여 구동 유닛(UP)을 형성하여, 신축 유닛(US)과 구동 유닛(UP)은 별체로서 설치된다. 또한, 신축 유닛(US)과 구동 유닛(UP)은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 공급 통로(16)의 일부를 형성하는 배관(H1)과, 제2 통로(10)의 일부를 형성하는 배관(H2)로 접속되어 있고, 펌프(12)로부터 실린더(2)에의 작동유의 공급과, 실린더(2)로부터 탱크(7)에의 작동유의 배출이 가능하다.
이 경우, 구동 유닛(UP)에 탱크(7)를 포함하지 않고, 신축 유닛(US)측에 탱크(7)를 설치하도록 해도 된다. 또한, 구동 유닛(UP)에 가변 릴리프 밸브(19)를 포함하지 않고, 신축 유닛(US)측에 가변 릴리프 밸브(19)를 설치하도록 해도 된다.
본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)를 철도 차량에 탑재하는 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 신축 유닛(US)의 신축체(S)의 일단부를, 대차(W)가 도시하지 않은 차륜을 보유 지지하는 한 쌍의 측빔(30, 31)을 연결하는 한 쌍의 가로빔(32, 33)에 걸쳐진 액추에이터 보유 지지부(34)에 연결하고, 신축 유닛(US)의 신축체(S)의 타단부를 차체(B)의 하단부에 고정된 중심핀(35)에 연결함으로써, 신축 유닛(US)을 대차(W)와 차체(B) 사이에 개재 장착한다. 구동 유닛(UP)은, 신축 유닛(US)에 대해 중심핀(35)을 사이에 둔 반대측이며 가로빔(32, 33) 사이에 걸쳐진 설치부(36)에 고정된다. 또한, 구동 유닛(UP)은, 신축체(S)에 대해 중심핀(35)을 사이에 두고 반대측에 배치되는 것이면, 차체(B)의 하단부에 고정하도록 해도 된다.
구동 유닛(UP)은, 신축체(S)에 대해 중심핀(35)을 사이에 두고 반대측에 배치되어, 구동 유닛(UP)과 신축 유닛(US)이 병렬되는 일이 없으므로, 재래선과 같이, 대차(W)에 있어서의 차축간 거리가 비교적 좁은 철도 차량에도 무리없이 탑재하는 것이 가능하다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(1)에 따르면, 구동 유닛(UP)과 신축 유닛(US)이 별체이며 분리되어 있으므로, 설치 개소에 구동 유닛(UP)과 신축 유닛(US)을 각각의 개소에 장착할 수 있어, 협소한 설치 개소에도 무리없이 탑재할 수 있으므로, 탑재성이 우수하다.
또한, 하나의 구동 유닛(UP)에 의해 복수의 신축 유닛(US)을 구동하는 것도 가능하다. 이 경우, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 신축 유닛(US)의 신축체(S)를, 대차(W)의 2개 있는 액추에이터 보유 지지부(34)의 한쪽에 연결하고, 한쪽의 신축 유닛(US)의 신축체(S)의 타단부를 중심핀(35)의 일측에 연결한다. 다른 쪽의 신축 유닛(US)의 신축체(S)는, 대차(W)의 2개 있는 액추에이터 보유 지지부(34)의 다른 쪽에 연결하고, 다른 쪽의 신축 유닛(US)의 신축체(S)의 타단부를 중심핀(35)의 타측에 연결한다. 구동 유닛(UP)은, 신축 유닛(US)의 방해로 되지 않는 위치에 장착하면 되고, 예를 들어 중심핀(35)의 내부가 공동이므로, 당해 중심핀(35) 내에 수용하도록 할 수도 있다. 이와 같이 2개 이상의 복수의 신축 유닛(US)에 하나의 구동 유닛(UP)으로부터 작동유를 공급하여, 이들 신축 유닛(US)을 하나의 구동 유닛(UP)에 의해 구동하도록 해도 된다. 또한, 이 경우, 구동 유닛(UP)측에 밸브 요소인 가변 릴리프 밸브(19)를 설치해 둠으로써, 신축 유닛(US)의 양쪽에 밸브 요소인 가변 릴리프 밸브(19)를 설치하지 않아도 되게 되어, 액추에이터(1) 전체가 보다 소형화되므로 탑재성이 한층 더 향상된다. 또한, 중심핀(35) 내에 구동 유닛(UP)을 수용하는 경우에 있어서도, 하나의 신축 유닛(US)에만 액체를 공급하도록 해도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지가 아니다.
본원은 2012년 8월 13일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-179156에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (6)

  1. 액추에이터이며,
    실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 피스톤과, 상기 실린더 내에 삽입되어 상기 피스톤에 연결되는 로드와, 상기 피스톤에 의해 상기 실린더 내에 구획되는 로드측실과 피스톤측실을 갖는 신축체와,
    탱크와,
    상기 로드측실과 상기 피스톤측실을 연통하는 제1 통로에 설치되는 제1 개폐 밸브와,
    상기 피스톤측실과 상기 탱크를 연통하는 제2 통로에 설치되는 제2 개폐 밸브와,
    상기 로드측실로 작동 유체를 공급하는 펌프와,
    상기 펌프를 구동하는 모터와,
    상기 로드측실과 상기 탱크를 접속하는 배출 통로와,
    상기 배출 통로에 설치되는 밸브 요소를 구비하고,
    상기 신축체와 상기 제1 개폐 밸브와 상기 제2 개폐 밸브를 포함하여 일체화하여 신축 유닛을 형성하고,
    상기 펌프와 상기 모터를 포함하여 일체화하여 구동 유닛을 형성하고,
    상기 신축 유닛과 상기 구동 유닛이 별체로서 설치되는, 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신축 유닛을 복수 구비하고,
    상기 하나의 구동 유닛의 펌프로부터 토출되는 작동 유체를 상기 복수의 신축 유닛의 각 로드측실로 공급하는, 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 구동 유닛은, 상기 밸브 요소를 포함하여 일체화하여 형성되는, 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신축 유닛의 상기 신축체는, 철도 차량의 대차와 차체에 설치되는 중심핀 사이에 개재 장착되고,
    상기 구동 유닛은, 상기 신축체에 대해 중심핀을 사이에 두고 반대측에 배치되는, 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신축 유닛의 상기 신축체는, 철도 차량의 대차와 차체에 설치되는 중심핀 사이에 개재 장착되고,
    상기 구동 유닛은, 상기 중심핀 내에 수용되는, 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탱크로부터 상기 피스톤측실을 향하는 작동 유체의 흐름만을 허용하는 흡입 통로와,
    상기 피스톤측실로부터 상기 로드측실을 향하는 작동 유체의 흐름만을 허용하는 정류 통로를 더 구비하는, 액추에이터.
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