JP3707566B2 - 扉の気密保持装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用扉の気密保持装置に関するもので、新幹線車両のような高速車両の側扉の気密保持を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては実公昭５７−４２１３１号公報記載のものがある。その概略の構成は、流体圧を供給されることによって閉位置にある扉を気密維持用パッキン側へ押圧作用するように扉に対して扉押さえシリンダを設けたものであり、その扉押さえシリンダは高速車両がトンネルに突入した時に発生する車両内外の大きな気圧差に対して確実に耐えるようにするために非圧縮性の流体を用いた油圧シリンダとしてあり、この油圧シリンダを駆動するために空気圧−油圧変換装置を用いてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プラグドアの場合、気密維持のために押されて移動する扉の進退量が大きくなるため扉押さえシリンダのストロークが大きくなり、その結果扉押さえシリンダが大型化する問題がある。これに伴って、使用する圧油の量及び装置の重量が増大すると共に取付けスペースも増大する問題がある。これらの問題は車両の高速化に伴う車両の軽量化に対しても望ましくない。
本発明は、シリンダ装置の大型化及び重量の増大を回避できる装置の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段は、閉位置にある扉を気密パッキン側に押圧作用して扉の気密を保持する扉の気密保持装置において、流体圧を受けて作動する後記リンク部材と組をなすシリンダ装置と、このシリンダ装置のピストンロッドにピストンロッドの進退運動を回動運動に変換する変換手段を介して連結されこのシリンダ装置の作動により回動して扉を押圧作用するリンク部材とを設け、このリンク部材は、基部が回動自在に車両側の所定位置に軸支され、その基部から外方へ伸延し、その伸延端に扉に当接して扉を気密パッキン側に押圧する押さえ部を有しており、この押さえ部は、前記リンク部材の回動により扉押圧方向に最大に突出した回動位置又は最大に突出した回動位置近傍の位置が気密作用位置となり、前記気密作用位置は、前記シリンダ装置のストロークエンド位置で規定されるものであり、前記シリンダ装置は、前記押さえ部の押圧作用を解除させるばね部材を有しており、このばね部材は、シリンダ装置の全行程にわたり解除力を与える第１ばねと、前記リンク部材の押さえ部が扉と当接するストローク途中位置からストロークエンド位置まで解除力を与える第２ばねとを有していることを特徴とする。
【０００５】
前記変換手段は、前記リンク部材の基部からアームを外方へ伸延形成し、そのアームの伸延端に前記ピストンロッドを回動自在に連結した構成であるものとするのがよい。
また、前記変換手段は、前記リンク部材の基部にピニオンを設け、そのピニオンに噛み合うラックを前記ピストンロッドに設けた構成であるものとするのがよい。
【０００６】
【作用】
気密保持及び気密解除の動作は、扉の内外の圧力差が殆どない状態のときに行われる。その時の気密保持の動作は、主に気密パッキンの弾性反力に抗して扉を押圧することになり、必要な押圧力はあまり大きいものではない。そしてリンク部材が気密保持位置にあれば、扉側からの反力が増大してリンク部材に作用しても、リンク部材は扉側からの作用力では移動しない死点位置にあるか、又は扉側からの作用力によるリンク部材の受ける回転力がきわめて小さい位置（死点位置に近い位置）にあるから、その気密保持位置を維持するためにあまり大きい作用力を必要としない。従って、シリンダ装置は、扉に内外の差圧による作用力が加わったときに殆ど反発力を受けないから、単にリンク部材を気密解除位置と気密保持位置との間で回動させる出力が得られればよい。また、気密保持の際に押しつけられる扉の進退量が大きくなっても、リンク部材の基部（軸支位置）から押さえ部までの長さを長く変更するだけでよいので、シリンダ装置のストロークを長くする必要はなく、シリンダ装置は大きくならない。
【０００７】
押さえ部が扉に押圧作用するリンク部材の気密作用位置をシリンダ装置のストロークエンド位置により規定したので、別途リンク部材のストッパー部材等を設ける必要がない。
【０００８】
シリンダ装置のばね部材をシリンダ装置の全行程にわたり解除力を与える第１ばねと、前記リンク部材の押さえ部が扉と当接するストローク途中位置からストロークエンド位置まで前記解除力を与える第２ばねとで構成したから、単一のばね部材でリンク部材の解除力を確保する場合に比べ、第１ばねのばね力を小さく設定して全長を短くできる。
【０００９】
【実施例】
本発明の一実施例を図１〜図４を用いて説明する。この気密保持装置は、車両の側面出入口の縁部に車両内側から押しつけて閉じる内プラグドアである扉１に対して設けてあり、出入口２の周縁部の車両内側面に対応するように扉１側に気密パッキン３を設けてあり、扉１の閉位置において扉１を内側から押圧することにより、出入口周縁部と扉１との間にパッキン３が挟まれて車両内の気密を保持するようになっている。気密保持装置の扉を押圧する部分は、出入口２の両側の上部、中間部、下部の６箇所に１組ずつ設けたシリンダ装置４とリンク部材５で構成されている。その１組のシリンダ装置４とリンク部材５の詳細を図３、図４に示す。
【００１０】
シリンダ装置４は、図３及び図４に拡大して示すように、シリンダ１０、ピストン１１、ピストンロッド１２、第１ばね１３、第２ばね１４、シリンダ支持部１５等で構成されている。シリンダ１０は、図１に見られるように、内部にピストン１１を収容され、その一方の端壁１６を貫通したピストンロッド１２が突出しており、ピストン１１とシリンダ端壁１６との間に第１ばね１３と第２ばね１４が設置され、他方の端壁１７とピストン１１との間に圧力室１８が形成され、その圧力室１８に流体給排口１９を設けてある。第１ばね１３と第２ばね１４はいずれも復帰ばねであり、ピストン１１が図示の後退した復帰状態では、第１ばね１３が少し圧縮され、第２ばね１４は圧縮されていない状態であり、ピストン１１が約２／３ストローク前進すると、第２ばね１４が圧縮され始めるようになっている。
【００１１】
より詳細には、このシリンダ装置４のピストンストロークは５６．５ｍｍとしてあり、第１ばね１３及び第２ばね１４の総合特性（ピストンストロークに対するばねの反力）は図５に曲線Ａで示すようなばね特性となっている。すなわち、ピストンストローク０〜３６．５ｍｍの範囲では第１ばね１３が作用する比較的ゆるやかな右上がりの直線Ａ１であり、ピストンストローク３６．５〜５６．５ｍｍの範囲では第１ばね１３と第２ばね１４の双方が作用する比較的急な右上がり直線Ａ２である。同図において、点線Ｂ１は第１ばね１３の、そして点線Ｂ２は第２ばね１４の夫々の特性を示し、いずれもピストンストローク３６．５〜５６．５ｍｍの範囲のものであり、直線Ａ２はこれらの和である。
シリンダ１０の端壁１７の外面には軸挿通孔を有する被支持部２０を設けてある。シリンダ支持部１５は、シリンダ装置４及びリンク部材５を支持して車両の所定の取付け位置に取り付けるためのもので、鋼板で形成され、取付け用のボルト挿通孔２１を有している。そしてシリンダ１０の被支持部２０の軸挿通孔に挿通されシリンダ１０を回動自在に支持している軸２２を設けてある。
【００１２】
リンク部材５は、後述する変換手段５０のアーム５１と一体に形成されており、図３及び図４に示すように、中途が屈曲した形状のものの屈曲部を基部５２とし、その基部５２からリンク部材５とアーム５１とが夫々外方へ伸延している。基部５２はシリンダ支持部１５に設けた前記軸２２と平行な軸２３によって回動可能に軸支されている。一方のリンク部材５は外方へ伸延した先端が、ローラを軸支持した押さえ部２５に形成されている。他方のアーム５１は外方へ伸延した先端が前記ピストンロッド１２に回動可能に軸２４によって連結されており、これによってピストンロッド１２の進退運動を回動運動に変換してリンク部材５に伝達する変換手段５０を構成している。前記軸２３の位置はピストンロッド１２先端のストローク軌跡の中間の側方位置としてあり、軸２４及びローラの軸２６はいずれも軸２３に平行なものである。前記ピストン１１の全ストロークによってリンク部材５は約９０°回動する。この実施例において、軸２３から軸２４（ピストンロッド連結部）までの長さは４０ｍｍ、軸２３からローラの軸２６の軸芯までの距離は９５ｍｍとしてある。
【００１３】
図３、図４において、２７は弛み検知スイッチであり、前記６組のシリンダ装置４及びリンク部材５の各組に設けてあるが、場合によっては、６組の中の１組にのみ設けることもある。スイッチ本体がシリンダ支持部１５に金具２８を介して固定してあり、スイッチのアクチュエータ２９がリンク部材５の弛み位置（図３に実線で示す回動位置）を検知する位置とされている。この弛み位置はシリンダ装置４のピストン１１が第１ばね１３によって後退端に達した位置である。
【００１４】
このシリンダ装置４及びリンク部材５は、図１、図２に示すように、車両の側面の出入口２の開口縁のカバー３０の内側の予め決められた位置に設置され、流体給排口１９に圧縮空気供給管（図示省略）を接続される。夫々のシリンダ装置４及びリンク部材５を設置した状態で、圧縮空気が供給されていないときは、リンク部材５の押さえ部２５が図３に実線で示す弛み位置２５Ａにあり、圧縮空気が供給されてピストン１１が前進すると、同図３に示すように、リンク部材５が所定の方向へ回動し、押さえ部２５が途中位置２５Ｂ、２５Ｃを経て、気密作用位置２５Ｄに達して止まる。すなわち、ピストン１１がそれ以上前進できないストローク端に到達したとき、気密作用位置２５Ｄとなる。途中位置２５Ｂは押さえ部２５が扉１に当接する位置、途中位置２５Ｃは押さえ部２５が扉１に向かって押圧し最大に突出した位置、つまり押さえ部２５が扉側からの反力では回動しない死点位置である。気密作用位置２５Ｄは、死点位置２５Ｃを前記所定回動方向に僅かに越えた回動位置であり、死点位置２５Ｃよりも扉１の押圧方向に対して僅かに後退した位置である。
【００１５】
シリンダ装置４に圧縮空気供給管を介して行う圧縮空気の給排は、例えば、図６に空気つなぎ図として示すように、戸閉シリンダ４０に圧縮空気を給排する戸閉電磁弁ＤＶ１の手前で管路４１を分岐させてその一方４１ａに気密電磁弁ＤＶ２、切換弁Ｖ１を順次介して各シリンダ１０を並列に接続した構成としてある。切換弁Ｖ１は、扉１が閉位置になったとき連通位置に切り換わる。各電磁弁ＤＶ１、ＤＶ２の制御は、図７に電気つなぎ図を示すように、戸閉電磁弁ＤＶ１のソレノイド回路に、リレーＤＬＲ（車両速度が５ｋｍ／ｈを越えると作動して接点オフとなる）の接点Ｓ１、戸閉リレーＤＶＲ（戸の開閉により戸開信号で接点オン、戸閉信号で接点オフとなる）の接点Ｓ２、各弛み検知リレーＲＹ１1 〜ＲＹ１6 （対応する緩み検知スイッチ２７が緩み検知で接点オンとなる）の夫々の接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 を直列に挿入してあり、また、気密用電磁弁ＤＶ２のソレノイド回路に、前記接点Ｓ１と連動する同様な接点Ｓ４、前記接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 の各々と連動する同様な接点Ｓ５1 〜Ｓ５6 を直列に且つ接点Ｓ２と連動する同様な接点Ｓ６を並列に挿入してある。図６、図７の状態は、車両が停止し、扉１が閉じ、気密保持が行われている状態である。
【００１６】
図７のソレノイド回路は、接点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３1 〜Ｓ３6 の全てがオンとなることにより戸閉用電磁弁ＤＶ１のソレノイドが励磁されて、戸閉用電磁弁ＤＶ１が図６の戸閉状態から戸開状態に切り換わる。そして接点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３1 〜Ｓ３6 のいずれかがオフになると同ソレノイドが消磁されて戸閉状態に切り換わる。また、接点Ｓ４、Ｓ５1 〜Ｓ５6 の全て又は接点Ｓ６のいずれかがオンとなると気密用電磁弁ＤＶ２のソレノイドが励磁されて、気密用電磁弁ＤＶ２が図６の給気状態から排気状態に切り換わる。そして接点Ｓ４、Ｓ５1 〜Ｓ５6 の中の一つ又は接点Ｓ６がオフになると同ソレノイドが消磁されて給気状態に切り換わる。
【００１７】
車両が駅に到着して扉１が開く場合、扉１が開く前の状態は、気密保持状態（接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 、Ｓ５1 〜Ｓ５6 はオフ）であり、戸開信号により戸閉リレーＤＶＲが動作して接点Ｓ２、Ｓ６がオンとなり、これにより気密用電磁弁ＤＶ２がソレノイドを励磁されて排気位置に切り換わり、各シリンダ１０が排気されて気密解除（押さえ弛み）となり、緩み検知スイッチ２７が緩みを検知して緩み検知リレーＲＹ１1 〜ＲＹ１6 が動作し、接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 及び接点Ｓ５1 〜Ｓ５6 がオンとなり、戸閉電磁弁ＤＶ１がソレノイドを励磁されて戸開位置に切り換わり、扉１が開く。
【００１８】
車両が扉１を閉じて発車する場合は、戸閉信号により戸閉リレーＤＶＲが動作して接点Ｓ２、Ｓ６がオフとなり、これにより戸閉電磁弁ＤＶ１がソレノイドを消磁されて戸閉位置に切り換わり、扉１が閉じ、これによって切換弁Ｖ１が連通位置に切り換わり、車両が発車する。車両速度が５ｋｍ／ｈを越えるとリレーＤＬＲ動作して接点Ｓ１、Ｓ４がオフとなり、気密用電磁弁ＤＶ２のソレノイドが消磁されて給気位置に切り換わり、各シリンダ１０が給気されて気密保持状態となる。
【００１９】
なお、手動扱いで扉１を閉じる時は、戸閉電磁弁ＤＶ１、気密用電磁弁ＤＶ２の各ソレノイドを消磁状態としておいて、図示していないが、ドアコックを閉操作すると、扉１が閉じ、切換弁Ｖ１が連通位置に切り換わり、シリンダ１０に給気されて気密保持状態となる。
また、気密保持をリレーＤＬＲによって行うのは、扉１が閉じた後で直ちに気密保持状態とすると、戸閉力が大きくなるから、乗客が扉に挟まれていた場合に危険性が増すので、これを避けるためである。
【００２０】
図６において、４２は排気遅延回路であり、前述した弛み検知スイッチ２７を６組のシリンダ装置４及びリンク部材５の中の１組にのみ設けた場合に、その対応する組のシリンダ１０に対してのみ設ける。これによって特定のシリンダ１０のピストンが遅れて後退することになり、緩み検知スイッチが弛みを検知したときは他の５個のシリンダ１０においてはピストンが確実に後退しており、弛み状態となっているから、１個の弛み検知スイッチでよいという構成の例である。
【００２１】
このように構成した扉の気密保持装置は、扉１が閉位置になった状態でシリンダ装置４に圧縮空気を供給して動作させる。扉１が閉位置になった状態は、図２に１ｃで示す位置になった状態である。すなわち、同図２において、戸袋３１内にある仮想線で示す扉の位置１ａが開位置であり、図示していない扉開閉装置により、仮想線で示す途中位置１ｂに車体外面３２に平行に矢印３３で示す方向に引き出され、続いて案内部に案内されて斜めに矢印３４で示す方向に移動した仮想線で示す閉位置１ｃとなり、この閉位置１ｃでは扉１のパッキン３が出入口２の周縁部に近接して対向している状態である。シリンダ装置４への圧縮空気の供給によりピストン１１が、まず第１ばね１３に抗して前進し、途中から更に第２ばね１４に抗して前進し、前進端で止まる。このピストンの前進により、リンク部材５が、図３に示すように、実線で示す弛み位置（押さえ部２５が緩み位置２５Ａにある位置）から仮想線で示す気密保持位置まで約９０°回動する。このリンク部材５の回動は、図３を用いて説明したように、押さえ部２５が途中位置２５Ｂで閉位置１ｃにある扉１の内側に当接し、更に押さえ部２５が扉１を押してパッキン３を圧縮した死点位置２５Ｃを経て気密保持位置２５Ｄとなることによって扉１は密閉位置１ｄとなる。図１、図２において、扉１の密閉位置１ｄは実線で示す。
【００２２】
押さえ部２５が気密保持位置２５Ｄとなり、扉１が密閉位置１ｄとなった状態では、車両内外の気圧差により扉１にこれを内側へ押し開くような力が作用しても、押さえ部２５が後退しないので、扉１は開かない。すなわち、押さえ部２５が死点位置２５Ｄにある時は扉１からの反力の作用線が押さえ部２５のローラ軸の中心と軸２３の中心とを結ぶ線に一致するから、扉１からの反力によってリンク部材５が軸２３回りの回転力を受けることはなく、これよりも更に回転した押さえ部２５が気密保持位置２５Ｄにある時は扉１からの反力の作用線は軸２３の中心よりも僅かに外れてリンク部材５がわずかな回転力を受けることになるが、その回転力は押さえ部２５が死点位置２５Ｃから離れる方向の回転力であり、この回転力の方向にはピストン１１がストローク端で拘束されているから回転しないのである。従って、扉１からの反力は、シリンダ装置４の出力で受けられるのではなく、大部分が押さえ部２５、リンク部材５、軸２３、シリンダ支持部１５を介して車両の構造部で受けられ、残りのわずかな部分がピストン１１のストローク端で受けられる。これによってシリンダ装置４の出力は、扉１に外力が作用していない状態で、扉１を密閉位置１ｃに押しつけることができる程度の比較的小さいものでよい。従って、シリンダ装置４を実施例のようにエヤーシリンダとしても小さいシリンダで対応できる。勿論油圧シリンダを使用することも可能である。
【００２３】
また、気密保持状態から弛めるときは、扉１に外力の作用していない状態のときであるから、シリンダ１１から排気することによって第１ばね１３及び第２ばね１４の合成反力によって押さえ部２５が死点位置２５Ｃを越えて復帰する。その復帰の初期において、押さえ部２５が死点位置を越えることが必要であり、このためにやや大きい回転力を必要とするが、このために第１ばね１３と第２ばね１４の合成ばね力が作用する。この合成ばね力はその構成により、ピストン１１の前進ストロークに従って始めは第１ばね１３の特性で徐々に上昇し、途中から第２ばね１４のかなり急激に上昇する特性を加算された急激に上昇するような特性曲線としておくことができ、これによって復帰初期においては合成ばね力が大きく問題なく復帰させることができる。そして、単一ばねとする場合に比べて第１ばね１３のばね力を小さく設定でき、シリンダの小型化が可能となる。
【００２４】
上記実施例において、ピストンロッド１２の進退運動をリンク部材５の回動運動に変換する変換手段５０を、基部５２から伸延させたアーム５１にピストンロッド１２を軸２４で連結した構成のものを示したが、この他に図８に示す構成のものとしてもよい。すなわち、基部５２ａにピニオン５３を設け、そのピニオン５３に噛み合うラック５４をピストンロッド１２ａに形成した構成の変換手段５０ａとしてもよい。この場合シリンダ１０は軸２２ａを中心に揺動しないようにシリンダ支持部１５に被支持部２０ａを貫通した固定ピン５５を設けてある。図８において、上記実施例と同等部分は同一図面符号で示してある。
このような変換手段５０ａを有する構成の扉の気密保持装置も、上記実施例と同様に動作する。
【００２５】
上記実施例において、押さえ部２５の気密作用位置が死点位置を僅かに越えた位置としたものを説明したが、死点位置では扉１側からの反力でリンク部材５に回転力を生じないから死点位置でもよく、また、死点位置のわずかに手前でも考えられる気圧差によって生じる扉１側からの反力による回転力は小さいから、シリンダ装置４の出力で十分に対向でき、従って押さえ部２５の気密作用位置は死点位置の近傍であれば、実用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、リンク部材が気密保持の回動位置にあれば、扉側からの反力が増大してリンク部材に作用しても、リンク部材は扉側からの作用力では回動しない死点位置にあるか、又は扉側からの作用力によるリンク部材の受ける回転力がきわめて小さい位置（死点位置に近い位置）にあるので、その気密保持位置を維持するために作用力を必要としないか、又はあまり大きい作用力を必要としないから、シリンダ装置が小出力のものでよく、更に、気密保持の際に押しつけられる扉の進退量が大きくなってもリンク部材の軸支位置から押さえ部までの長さを長く変更するだけでよいから、シリンダ装置のストロークを大きくする必要はなく、小型化できる効果を奏する。また、シリンダ装置の出力が小さくて良い点から、圧力流体を圧縮空気とすることもでき、そのようにすることによって軽量化できる効果を奏する。
また請求項１に記載の発明は、押さえ部が気密作用位置となるリンク部材の回動位置をシリンダ装置のストロークエンド位置により規定したので、別途リンク部材に対するストッパー部材等を設ける必要がなく、構成を簡略化させることができる効果を奏する。
また請求項１に記載の発明は、シリンダ装置の復帰力を与えるばねを第１ばねと第２ばねとで構成したので、単一のばね部材でリンク部材の解除力を確保する場合に比べ、第１ばねのばね力を小さく設定して全長を短くできるから、シリンダ装置の小型化が可能となる効果を奏する。
請求項２に記載の発明は、アームとピストンロッドを連結した単純な構造であるから、製作し易く、コスト的に有利である効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、シリンダが揺動しない構造であるから、圧力流体供給用の配管が固定され、その耐久性が向上する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の扉半部付近の縦断側面図である。
【図２】同実施例の扉付近の横断平面図である。
【図３】図１の部分拡大部分断面図である。
【図４】図３のシリンダ装置及びリンク部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】同実施例の第１ばね及び第２ばねの総合特性と個々の特性とを示すグラフである。
【図６】同実施例の空気回路の１例を示す空気つなぎ図である。
【図７】図６に示した戸閉電磁弁及び気密用電磁弁の制御用の電気つなぎ図である。
【図８】変換手段の他の例を示す図３に対応する部分断面図である。
【符号の説明】
１ 扉
１ｃ 閉位置
１ｅ 密閉位置
２ 出入口開口
３ 気密パッキン
４ シリンダ装置
５ リンク部材
１０ シリンダ
１１ ピストン
１２ ピストンロッド
１３ 第１ばね
１４ 第２ばね
１５ シリンダ支持部
１８ 圧力室
２２ 軸
２３ 軸
２４ 軸
２５ 押さえ部
２５Ｄ 死点位置
２５Ｄ 気密保持位置
３２ 車両外側面
５０ 変換手段
５０ａ 変換手段
５１ アーム
５２ 基部
５３ ピニオン
５４ ラック
５５ 固定ピン
【産業上の利用分野】
本発明は、車両用扉の気密保持装置に関するもので、新幹線車両のような高速車両の側扉の気密保持を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来技術としては実公昭５７−４２１３１号公報記載のものがある。その概略の構成は、流体圧を供給されることによって閉位置にある扉を気密維持用パッキン側へ押圧作用するように扉に対して扉押さえシリンダを設けたものであり、その扉押さえシリンダは高速車両がトンネルに突入した時に発生する車両内外の大きな気圧差に対して確実に耐えるようにするために非圧縮性の流体を用いた油圧シリンダとしてあり、この油圧シリンダを駆動するために空気圧−油圧変換装置を用いてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プラグドアの場合、気密維持のために押されて移動する扉の進退量が大きくなるため扉押さえシリンダのストロークが大きくなり、その結果扉押さえシリンダが大型化する問題がある。これに伴って、使用する圧油の量及び装置の重量が増大すると共に取付けスペースも増大する問題がある。これらの問題は車両の高速化に伴う車両の軽量化に対しても望ましくない。
本発明は、シリンダ装置の大型化及び重量の増大を回避できる装置の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の手段は、閉位置にある扉を気密パッキン側に押圧作用して扉の気密を保持する扉の気密保持装置において、流体圧を受けて作動する後記リンク部材と組をなすシリンダ装置と、このシリンダ装置のピストンロッドにピストンロッドの進退運動を回動運動に変換する変換手段を介して連結されこのシリンダ装置の作動により回動して扉を押圧作用するリンク部材とを設け、このリンク部材は、基部が回動自在に車両側の所定位置に軸支され、その基部から外方へ伸延し、その伸延端に扉に当接して扉を気密パッキン側に押圧する押さえ部を有しており、この押さえ部は、前記リンク部材の回動により扉押圧方向に最大に突出した回動位置又は最大に突出した回動位置近傍の位置が気密作用位置となり、前記気密作用位置は、前記シリンダ装置のストロークエンド位置で規定されるものであり、前記シリンダ装置は、前記押さえ部の押圧作用を解除させるばね部材を有しており、このばね部材は、シリンダ装置の全行程にわたり解除力を与える第１ばねと、前記リンク部材の押さえ部が扉と当接するストローク途中位置からストロークエンド位置まで解除力を与える第２ばねとを有していることを特徴とする。
【０００５】
前記変換手段は、前記リンク部材の基部からアームを外方へ伸延形成し、そのアームの伸延端に前記ピストンロッドを回動自在に連結した構成であるものとするのがよい。
また、前記変換手段は、前記リンク部材の基部にピニオンを設け、そのピニオンに噛み合うラックを前記ピストンロッドに設けた構成であるものとするのがよい。
【０００６】
【作用】
気密保持及び気密解除の動作は、扉の内外の圧力差が殆どない状態のときに行われる。その時の気密保持の動作は、主に気密パッキンの弾性反力に抗して扉を押圧することになり、必要な押圧力はあまり大きいものではない。そしてリンク部材が気密保持位置にあれば、扉側からの反力が増大してリンク部材に作用しても、リンク部材は扉側からの作用力では移動しない死点位置にあるか、又は扉側からの作用力によるリンク部材の受ける回転力がきわめて小さい位置（死点位置に近い位置）にあるから、その気密保持位置を維持するためにあまり大きい作用力を必要としない。従って、シリンダ装置は、扉に内外の差圧による作用力が加わったときに殆ど反発力を受けないから、単にリンク部材を気密解除位置と気密保持位置との間で回動させる出力が得られればよい。また、気密保持の際に押しつけられる扉の進退量が大きくなっても、リンク部材の基部（軸支位置）から押さえ部までの長さを長く変更するだけでよいので、シリンダ装置のストロークを長くする必要はなく、シリンダ装置は大きくならない。
【０００７】
押さえ部が扉に押圧作用するリンク部材の気密作用位置をシリンダ装置のストロークエンド位置により規定したので、別途リンク部材のストッパー部材等を設ける必要がない。
【０００８】
シリンダ装置のばね部材をシリンダ装置の全行程にわたり解除力を与える第１ばねと、前記リンク部材の押さえ部が扉と当接するストローク途中位置からストロークエンド位置まで前記解除力を与える第２ばねとで構成したから、単一のばね部材でリンク部材の解除力を確保する場合に比べ、第１ばねのばね力を小さく設定して全長を短くできる。
【０００９】
【実施例】
本発明の一実施例を図１〜図４を用いて説明する。この気密保持装置は、車両の側面出入口の縁部に車両内側から押しつけて閉じる内プラグドアである扉１に対して設けてあり、出入口２の周縁部の車両内側面に対応するように扉１側に気密パッキン３を設けてあり、扉１の閉位置において扉１を内側から押圧することにより、出入口周縁部と扉１との間にパッキン３が挟まれて車両内の気密を保持するようになっている。気密保持装置の扉を押圧する部分は、出入口２の両側の上部、中間部、下部の６箇所に１組ずつ設けたシリンダ装置４とリンク部材５で構成されている。その１組のシリンダ装置４とリンク部材５の詳細を図３、図４に示す。
【００１０】
シリンダ装置４は、図３及び図４に拡大して示すように、シリンダ１０、ピストン１１、ピストンロッド１２、第１ばね１３、第２ばね１４、シリンダ支持部１５等で構成されている。シリンダ１０は、図１に見られるように、内部にピストン１１を収容され、その一方の端壁１６を貫通したピストンロッド１２が突出しており、ピストン１１とシリンダ端壁１６との間に第１ばね１３と第２ばね１４が設置され、他方の端壁１７とピストン１１との間に圧力室１８が形成され、その圧力室１８に流体給排口１９を設けてある。第１ばね１３と第２ばね１４はいずれも復帰ばねであり、ピストン１１が図示の後退した復帰状態では、第１ばね１３が少し圧縮され、第２ばね１４は圧縮されていない状態であり、ピストン１１が約２／３ストローク前進すると、第２ばね１４が圧縮され始めるようになっている。
【００１１】
より詳細には、このシリンダ装置４のピストンストロークは５６．５ｍｍとしてあり、第１ばね１３及び第２ばね１４の総合特性（ピストンストロークに対するばねの反力）は図５に曲線Ａで示すようなばね特性となっている。すなわち、ピストンストローク０〜３６．５ｍｍの範囲では第１ばね１３が作用する比較的ゆるやかな右上がりの直線Ａ１であり、ピストンストローク３６．５〜５６．５ｍｍの範囲では第１ばね１３と第２ばね１４の双方が作用する比較的急な右上がり直線Ａ２である。同図において、点線Ｂ１は第１ばね１３の、そして点線Ｂ２は第２ばね１４の夫々の特性を示し、いずれもピストンストローク３６．５〜５６．５ｍｍの範囲のものであり、直線Ａ２はこれらの和である。
シリンダ１０の端壁１７の外面には軸挿通孔を有する被支持部２０を設けてある。シリンダ支持部１５は、シリンダ装置４及びリンク部材５を支持して車両の所定の取付け位置に取り付けるためのもので、鋼板で形成され、取付け用のボルト挿通孔２１を有している。そしてシリンダ１０の被支持部２０の軸挿通孔に挿通されシリンダ１０を回動自在に支持している軸２２を設けてある。
【００１２】
リンク部材５は、後述する変換手段５０のアーム５１と一体に形成されており、図３及び図４に示すように、中途が屈曲した形状のものの屈曲部を基部５２とし、その基部５２からリンク部材５とアーム５１とが夫々外方へ伸延している。基部５２はシリンダ支持部１５に設けた前記軸２２と平行な軸２３によって回動可能に軸支されている。一方のリンク部材５は外方へ伸延した先端が、ローラを軸支持した押さえ部２５に形成されている。他方のアーム５１は外方へ伸延した先端が前記ピストンロッド１２に回動可能に軸２４によって連結されており、これによってピストンロッド１２の進退運動を回動運動に変換してリンク部材５に伝達する変換手段５０を構成している。前記軸２３の位置はピストンロッド１２先端のストローク軌跡の中間の側方位置としてあり、軸２４及びローラの軸２６はいずれも軸２３に平行なものである。前記ピストン１１の全ストロークによってリンク部材５は約９０°回動する。この実施例において、軸２３から軸２４（ピストンロッド連結部）までの長さは４０ｍｍ、軸２３からローラの軸２６の軸芯までの距離は９５ｍｍとしてある。
【００１３】
図３、図４において、２７は弛み検知スイッチであり、前記６組のシリンダ装置４及びリンク部材５の各組に設けてあるが、場合によっては、６組の中の１組にのみ設けることもある。スイッチ本体がシリンダ支持部１５に金具２８を介して固定してあり、スイッチのアクチュエータ２９がリンク部材５の弛み位置（図３に実線で示す回動位置）を検知する位置とされている。この弛み位置はシリンダ装置４のピストン１１が第１ばね１３によって後退端に達した位置である。
【００１４】
このシリンダ装置４及びリンク部材５は、図１、図２に示すように、車両の側面の出入口２の開口縁のカバー３０の内側の予め決められた位置に設置され、流体給排口１９に圧縮空気供給管（図示省略）を接続される。夫々のシリンダ装置４及びリンク部材５を設置した状態で、圧縮空気が供給されていないときは、リンク部材５の押さえ部２５が図３に実線で示す弛み位置２５Ａにあり、圧縮空気が供給されてピストン１１が前進すると、同図３に示すように、リンク部材５が所定の方向へ回動し、押さえ部２５が途中位置２５Ｂ、２５Ｃを経て、気密作用位置２５Ｄに達して止まる。すなわち、ピストン１１がそれ以上前進できないストローク端に到達したとき、気密作用位置２５Ｄとなる。途中位置２５Ｂは押さえ部２５が扉１に当接する位置、途中位置２５Ｃは押さえ部２５が扉１に向かって押圧し最大に突出した位置、つまり押さえ部２５が扉側からの反力では回動しない死点位置である。気密作用位置２５Ｄは、死点位置２５Ｃを前記所定回動方向に僅かに越えた回動位置であり、死点位置２５Ｃよりも扉１の押圧方向に対して僅かに後退した位置である。
【００１５】
シリンダ装置４に圧縮空気供給管を介して行う圧縮空気の給排は、例えば、図６に空気つなぎ図として示すように、戸閉シリンダ４０に圧縮空気を給排する戸閉電磁弁ＤＶ１の手前で管路４１を分岐させてその一方４１ａに気密電磁弁ＤＶ２、切換弁Ｖ１を順次介して各シリンダ１０を並列に接続した構成としてある。切換弁Ｖ１は、扉１が閉位置になったとき連通位置に切り換わる。各電磁弁ＤＶ１、ＤＶ２の制御は、図７に電気つなぎ図を示すように、戸閉電磁弁ＤＶ１のソレノイド回路に、リレーＤＬＲ（車両速度が５ｋｍ／ｈを越えると作動して接点オフとなる）の接点Ｓ１、戸閉リレーＤＶＲ（戸の開閉により戸開信号で接点オン、戸閉信号で接点オフとなる）の接点Ｓ２、各弛み検知リレーＲＹ１1 〜ＲＹ１6 （対応する緩み検知スイッチ２７が緩み検知で接点オンとなる）の夫々の接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 を直列に挿入してあり、また、気密用電磁弁ＤＶ２のソレノイド回路に、前記接点Ｓ１と連動する同様な接点Ｓ４、前記接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 の各々と連動する同様な接点Ｓ５1 〜Ｓ５6 を直列に且つ接点Ｓ２と連動する同様な接点Ｓ６を並列に挿入してある。図６、図７の状態は、車両が停止し、扉１が閉じ、気密保持が行われている状態である。
【００１６】
図７のソレノイド回路は、接点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３1 〜Ｓ３6 の全てがオンとなることにより戸閉用電磁弁ＤＶ１のソレノイドが励磁されて、戸閉用電磁弁ＤＶ１が図６の戸閉状態から戸開状態に切り換わる。そして接点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３1 〜Ｓ３6 のいずれかがオフになると同ソレノイドが消磁されて戸閉状態に切り換わる。また、接点Ｓ４、Ｓ５1 〜Ｓ５6 の全て又は接点Ｓ６のいずれかがオンとなると気密用電磁弁ＤＶ２のソレノイドが励磁されて、気密用電磁弁ＤＶ２が図６の給気状態から排気状態に切り換わる。そして接点Ｓ４、Ｓ５1 〜Ｓ５6 の中の一つ又は接点Ｓ６がオフになると同ソレノイドが消磁されて給気状態に切り換わる。
【００１７】
車両が駅に到着して扉１が開く場合、扉１が開く前の状態は、気密保持状態（接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 、Ｓ５1 〜Ｓ５6 はオフ）であり、戸開信号により戸閉リレーＤＶＲが動作して接点Ｓ２、Ｓ６がオンとなり、これにより気密用電磁弁ＤＶ２がソレノイドを励磁されて排気位置に切り換わり、各シリンダ１０が排気されて気密解除（押さえ弛み）となり、緩み検知スイッチ２７が緩みを検知して緩み検知リレーＲＹ１1 〜ＲＹ１6 が動作し、接点Ｓ３1 〜Ｓ３6 及び接点Ｓ５1 〜Ｓ５6 がオンとなり、戸閉電磁弁ＤＶ１がソレノイドを励磁されて戸開位置に切り換わり、扉１が開く。
【００１８】
車両が扉１を閉じて発車する場合は、戸閉信号により戸閉リレーＤＶＲが動作して接点Ｓ２、Ｓ６がオフとなり、これにより戸閉電磁弁ＤＶ１がソレノイドを消磁されて戸閉位置に切り換わり、扉１が閉じ、これによって切換弁Ｖ１が連通位置に切り換わり、車両が発車する。車両速度が５ｋｍ／ｈを越えるとリレーＤＬＲ動作して接点Ｓ１、Ｓ４がオフとなり、気密用電磁弁ＤＶ２のソレノイドが消磁されて給気位置に切り換わり、各シリンダ１０が給気されて気密保持状態となる。
【００１９】
なお、手動扱いで扉１を閉じる時は、戸閉電磁弁ＤＶ１、気密用電磁弁ＤＶ２の各ソレノイドを消磁状態としておいて、図示していないが、ドアコックを閉操作すると、扉１が閉じ、切換弁Ｖ１が連通位置に切り換わり、シリンダ１０に給気されて気密保持状態となる。
また、気密保持をリレーＤＬＲによって行うのは、扉１が閉じた後で直ちに気密保持状態とすると、戸閉力が大きくなるから、乗客が扉に挟まれていた場合に危険性が増すので、これを避けるためである。
【００２０】
図６において、４２は排気遅延回路であり、前述した弛み検知スイッチ２７を６組のシリンダ装置４及びリンク部材５の中の１組にのみ設けた場合に、その対応する組のシリンダ１０に対してのみ設ける。これによって特定のシリンダ１０のピストンが遅れて後退することになり、緩み検知スイッチが弛みを検知したときは他の５個のシリンダ１０においてはピストンが確実に後退しており、弛み状態となっているから、１個の弛み検知スイッチでよいという構成の例である。
【００２１】
このように構成した扉の気密保持装置は、扉１が閉位置になった状態でシリンダ装置４に圧縮空気を供給して動作させる。扉１が閉位置になった状態は、図２に１ｃで示す位置になった状態である。すなわち、同図２において、戸袋３１内にある仮想線で示す扉の位置１ａが開位置であり、図示していない扉開閉装置により、仮想線で示す途中位置１ｂに車体外面３２に平行に矢印３３で示す方向に引き出され、続いて案内部に案内されて斜めに矢印３４で示す方向に移動した仮想線で示す閉位置１ｃとなり、この閉位置１ｃでは扉１のパッキン３が出入口２の周縁部に近接して対向している状態である。シリンダ装置４への圧縮空気の供給によりピストン１１が、まず第１ばね１３に抗して前進し、途中から更に第２ばね１４に抗して前進し、前進端で止まる。このピストンの前進により、リンク部材５が、図３に示すように、実線で示す弛み位置（押さえ部２５が緩み位置２５Ａにある位置）から仮想線で示す気密保持位置まで約９０°回動する。このリンク部材５の回動は、図３を用いて説明したように、押さえ部２５が途中位置２５Ｂで閉位置１ｃにある扉１の内側に当接し、更に押さえ部２５が扉１を押してパッキン３を圧縮した死点位置２５Ｃを経て気密保持位置２５Ｄとなることによって扉１は密閉位置１ｄとなる。図１、図２において、扉１の密閉位置１ｄは実線で示す。
【００２２】
押さえ部２５が気密保持位置２５Ｄとなり、扉１が密閉位置１ｄとなった状態では、車両内外の気圧差により扉１にこれを内側へ押し開くような力が作用しても、押さえ部２５が後退しないので、扉１は開かない。すなわち、押さえ部２５が死点位置２５Ｄにある時は扉１からの反力の作用線が押さえ部２５のローラ軸の中心と軸２３の中心とを結ぶ線に一致するから、扉１からの反力によってリンク部材５が軸２３回りの回転力を受けることはなく、これよりも更に回転した押さえ部２５が気密保持位置２５Ｄにある時は扉１からの反力の作用線は軸２３の中心よりも僅かに外れてリンク部材５がわずかな回転力を受けることになるが、その回転力は押さえ部２５が死点位置２５Ｃから離れる方向の回転力であり、この回転力の方向にはピストン１１がストローク端で拘束されているから回転しないのである。従って、扉１からの反力は、シリンダ装置４の出力で受けられるのではなく、大部分が押さえ部２５、リンク部材５、軸２３、シリンダ支持部１５を介して車両の構造部で受けられ、残りのわずかな部分がピストン１１のストローク端で受けられる。これによってシリンダ装置４の出力は、扉１に外力が作用していない状態で、扉１を密閉位置１ｃに押しつけることができる程度の比較的小さいものでよい。従って、シリンダ装置４を実施例のようにエヤーシリンダとしても小さいシリンダで対応できる。勿論油圧シリンダを使用することも可能である。
【００２３】
また、気密保持状態から弛めるときは、扉１に外力の作用していない状態のときであるから、シリンダ１１から排気することによって第１ばね１３及び第２ばね１４の合成反力によって押さえ部２５が死点位置２５Ｃを越えて復帰する。その復帰の初期において、押さえ部２５が死点位置を越えることが必要であり、このためにやや大きい回転力を必要とするが、このために第１ばね１３と第２ばね１４の合成ばね力が作用する。この合成ばね力はその構成により、ピストン１１の前進ストロークに従って始めは第１ばね１３の特性で徐々に上昇し、途中から第２ばね１４のかなり急激に上昇する特性を加算された急激に上昇するような特性曲線としておくことができ、これによって復帰初期においては合成ばね力が大きく問題なく復帰させることができる。そして、単一ばねとする場合に比べて第１ばね１３のばね力を小さく設定でき、シリンダの小型化が可能となる。
【００２４】
上記実施例において、ピストンロッド１２の進退運動をリンク部材５の回動運動に変換する変換手段５０を、基部５２から伸延させたアーム５１にピストンロッド１２を軸２４で連結した構成のものを示したが、この他に図８に示す構成のものとしてもよい。すなわち、基部５２ａにピニオン５３を設け、そのピニオン５３に噛み合うラック５４をピストンロッド１２ａに形成した構成の変換手段５０ａとしてもよい。この場合シリンダ１０は軸２２ａを中心に揺動しないようにシリンダ支持部１５に被支持部２０ａを貫通した固定ピン５５を設けてある。図８において、上記実施例と同等部分は同一図面符号で示してある。
このような変換手段５０ａを有する構成の扉の気密保持装置も、上記実施例と同様に動作する。
【００２５】
上記実施例において、押さえ部２５の気密作用位置が死点位置を僅かに越えた位置としたものを説明したが、死点位置では扉１側からの反力でリンク部材５に回転力を生じないから死点位置でもよく、また、死点位置のわずかに手前でも考えられる気圧差によって生じる扉１側からの反力による回転力は小さいから、シリンダ装置４の出力で十分に対向でき、従って押さえ部２５の気密作用位置は死点位置の近傍であれば、実用可能である。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、リンク部材が気密保持の回動位置にあれば、扉側からの反力が増大してリンク部材に作用しても、リンク部材は扉側からの作用力では回動しない死点位置にあるか、又は扉側からの作用力によるリンク部材の受ける回転力がきわめて小さい位置（死点位置に近い位置）にあるので、その気密保持位置を維持するために作用力を必要としないか、又はあまり大きい作用力を必要としないから、シリンダ装置が小出力のものでよく、更に、気密保持の際に押しつけられる扉の進退量が大きくなってもリンク部材の軸支位置から押さえ部までの長さを長く変更するだけでよいから、シリンダ装置のストロークを大きくする必要はなく、小型化できる効果を奏する。また、シリンダ装置の出力が小さくて良い点から、圧力流体を圧縮空気とすることもでき、そのようにすることによって軽量化できる効果を奏する。
また請求項１に記載の発明は、押さえ部が気密作用位置となるリンク部材の回動位置をシリンダ装置のストロークエンド位置により規定したので、別途リンク部材に対するストッパー部材等を設ける必要がなく、構成を簡略化させることができる効果を奏する。
また請求項１に記載の発明は、シリンダ装置の復帰力を与えるばねを第１ばねと第２ばねとで構成したので、単一のばね部材でリンク部材の解除力を確保する場合に比べ、第１ばねのばね力を小さく設定して全長を短くできるから、シリンダ装置の小型化が可能となる効果を奏する。
請求項２に記載の発明は、アームとピストンロッドを連結した単純な構造であるから、製作し易く、コスト的に有利である効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、シリンダが揺動しない構造であるから、圧力流体供給用の配管が固定され、その耐久性が向上する効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の扉半部付近の縦断側面図である。
【図２】同実施例の扉付近の横断平面図である。
【図３】図１の部分拡大部分断面図である。
【図４】図３のシリンダ装置及びリンク部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】同実施例の第１ばね及び第２ばねの総合特性と個々の特性とを示すグラフである。
【図６】同実施例の空気回路の１例を示す空気つなぎ図である。
【図７】図６に示した戸閉電磁弁及び気密用電磁弁の制御用の電気つなぎ図である。
【図８】変換手段の他の例を示す図３に対応する部分断面図である。
【符号の説明】
１ 扉
１ｃ 閉位置
１ｅ 密閉位置
２ 出入口開口
３ 気密パッキン
４ シリンダ装置
５ リンク部材
１０ シリンダ
１１ ピストン
１２ ピストンロッド
１３ 第１ばね
１４ 第２ばね
１５ シリンダ支持部
１８ 圧力室
２２ 軸
２３ 軸
２４ 軸
２５ 押さえ部
２５Ｄ 死点位置
２５Ｄ 気密保持位置
３２ 車両外側面
５０ 変換手段
５０ａ 変換手段
５１ アーム
５２ 基部
５３ ピニオン
５４ ラック
５５ 固定ピン
Claims (3)
- 閉位置にある扉を気密パッキン側に押圧作用して扉の気密を保持する扉の気密保持装置において、流体圧を受けて作動する後記リンク部材と組をなすシリンダ装置と、このシリンダ装置のピストンロッドにピストンロッドの進退運動を回動運動に変換する変換手段を介して連結されこのシリンダ装置の作動により回動して扉を押圧作用するリンク部材とを設け、このリンク部材は、基部が回動自在に車両側の所定位置に軸支され、その基部から外方へ伸延し、その伸延端に扉に当接して扉を気密パッキン側に押圧する押さえ部を有しており、この押さえ部は、前記リンク部材の回動により扉押圧方向に最大に突出した回動位置又は最大に突出した回動位置近傍の位置が気密作用位置となり、前記気密作用位置は、前記シリンダ装置のストロークエンド位置で規定されるものであり、前記シリンダ装置は、前記押さえ部の押圧作用を解除させるばね部材を有しており、このばね部材は、シリンダ装置の全行程にわたり解除力を与える第１ばねと、前記リンク部材の押さえ部が扉と当接するストローク途中位置からストロークエンド位置まで解除力を与える第２ばねとを有していることを特徴とする扉の気密保持装置。
- 前記変換手段は、前記リンク部材の基部からアームを外方へ伸延形成し、そのアームの伸延端に前記ピストンロッドを回動自在に連結した構成であることを特徴とする請求項１に記載の扉の気密保持装置。
- 前記変換手段は、前記リンク部材の基部にピニオンを設け、そのピニオンに噛み合うラックを前記ピストンロッドに設けた構成であることを特徴とする請求項１に記載の扉の気密保持装置。
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