(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体の両端側に第１，第２の大径シリンダを、各大径シリンダよりも内側に小径シリンダをそれぞれ設け、左右１対の段付ピストンの大径部を前記小径シリンダへ嵌挿し、前記大径シリンダに嵌合した環状のピストンへ前記段付ピストンの小径部を嵌合し、前記左右１対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーの端部を係合し、第２の大径シリンダの端部に戻しばねを収容し、第１の大径シリンダに接続した副シリンダに、前記戻しばねの力に抗して段付ピストンを押動するためのロツドを有する副ピストンを嵌合したことを特徴とする４位置アクチユエータ。
【請求項２】
流体圧源と前記戻しばねを収容する第２の大径シリンダの端室とを結ぶ管に第１の電磁切換弁を、流体圧源と前記副シリンダの第１の大径シリンダに接続する室とを結ぶ管に第２の電磁切換弁をそれぞれ接続した、請求項１に記載の４位置アクチユエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば車両の自動歯車変速機のセレクト操作などを得るための４位置アクチユエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の４位置アクチユエータとして、特開平 10-141499号公報に開示されるようなものがある。この４位置アクチユエータはピストンを常時右方へ付勢するために空気圧を用いている。
【０００３】
図５〜８に示すように、上述のような４位置アクチユエータにおいて、ピストンを常時右方へ付勢するためにばねを用いたものについて説明すると、本体４０には左端から右方へ順に、シリンダ４１、シリンダ４１よりも大径のシリンダ４２、シリンダ４２よりも大径のシリンダ４３、シリンダ４３よりも僅かに小径のシリンダ４４、シリンダ４１よりも僅かに大径のシリンダ４５、シリンダ４４よりも僅かに小径のシリンダ４６が構成される。一方、可動体５０にはシリンダ４１に嵌合するピストン５１、シリンダ４２に嵌合するピストン５２、軸部５３、シリンダ４５に嵌合するピストン５４、シリンダ４５よりも大径のピストン５５がそれぞれ形成される。そして、軸部５３にはピストン６２が外嵌され、さらにピストン６２にはシリンダ４３に嵌合し左端に鍔を有するピストン６１が外嵌される。また、ピストン５５にはシリンダ４６に嵌合し右端に鍔を有するピストン６３が外嵌される。可動体５０にはくぼみ７４に出力レバー７３の端部が係合され、出力レバー７３は支軸７２を中心として左右に揺動可能である。シリンダ４１の左端大気室には戻しばね７１が収容され、可動体５０を常時右方へ付勢している。
【０００４】
図５に示す第１の作動位置では、シリンダ４３の左端部の出入口７５を大気へ開放し、シリンダ４６の右端部の出入口７６からシリンダ４６へ加圧空気を供給すると、ピストン５５がシリンダ４６の左端壁に当り、出力レバー７３は最も左方へ傾けられている。今、各出入口７５，７６へ加圧空気を供給すると、ピストン６３はシリンダ４６の左端壁に当り、ピストン６１とその鍔が右方へシリンダ４３の右端壁へ当るまで移動して、ピストン６２とピストン５５を右方へ押し、ピストン５５がピストン６３の鍔に当る第２の作動位置になる（図６）。
【０００５】
次いで、出入口７５へ加圧空気を供給し、出入口７６を大気へ開放すると、ピストン６３が開放され、可動体５０はピストン６２により押されて、ピストン６２がシリンダ４４の右端壁に当る第３の作動位置になる（図７）。次いで、各出入口７５，７６を大気へ開放すると、戻しばね７１の力により可動体５０が右方へ押され、ピストン５５がピストン６３をシリンダ４６の右端壁へ押し付け、第４の作動位置になる（図８）。上述のようにして、出入口７５，７６の一方または両方へ加圧空気を供給するか、出入口７５，７６の一方または両方を大気へ開放する４つの組合せにより、可動体５０を所要の４つの作動位置へ駆動することができる。
【０００６】
上述した従来の４位置アクチユエータでは、ピストン５１を付勢するために戻しばね７１を用いることにより、加圧空気の出入口と電磁切換弁の数を３個から２個に減じたものであるが、ピストンとシリンダの構造が複雑である、圧力平衡を採るためのピストンの設計が厄介である、ピストン径が大きくなる、などの問題があつた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は上述の問題に鑑み、ピストンとシリンダの直径を小さくできる構造が簡単な４位置アクチユエータを提供することにある。
【０００８】
【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本体の両端側に第１，第２の大径シリンダを、各大径シリンダよりも内側に小径シリンダをそれぞれ設け、左右１対の段付ピストンの大径部を前記小径シリンダへ嵌挿し、前記大径シリンダに嵌合した環状のピストンへ前記段付ピストンの小径部を嵌合し、前記左右１対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーの端部を係合し、第２の大径シリンダの端部に戻しばねを収容し、第１の大径シリンダに接続した副シリンダに、前記戻しばねの力に抗して段付ピストンを押動するためのロツドを有する副ピストンを嵌合したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明ではシリンダ本体の両端部に左右１対の段付ピストンを嵌合し、シリンダ本体の一端部に戻しばねを介装し、シリンダ本体の他端部に段付ピストンを駆動するための副アクチユエータを備え、左右１対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーを係合する。副アクチユエータの室とシリンダ本体の他端部との間に第１の出入口を、副アクチユエータの他端室に第２の出入口を、シリンダ本体の一端室に第３の出入口をそれぞれ設ける。流体圧源（加圧空気源、油圧源など）と第１の出入口とを結ぶ管に第１の電磁開閉弁を、流体圧源と第２，３の出入口とを結ぶ管に第２の電磁開閉弁をそれぞれ設ける。第１，２の電磁開閉弁の一方または両方を励磁するか、第１，２の電磁開閉弁の一方または両方を消磁するかの４つの組合せ操作により、ロツドに第１〜４の作動位置を与える。
【００１０】
【実施例】
図１に示すように、本発明による４位置アクチユエータは本体１０に左端から右方へ順に副シリンダ２とシリンダ３〜７が設けられ、大径シリンダ３の内径は大径シリンダ７の内径よりも大きく、小径シリンダ４の内径は小径シリンダ６の内径よりも大きい。シリンダ５はロツド１５を嵌挿支持するものであり、ロツド１５のくぼみ３６に、本体１０に支軸３７により支持した出力レバー３８の端部が係合され、ロツド１５の左右動作により出力レバー３８が４つの作動位置に駆動されるようになつている。副シリンダ２には右方へ突出するロツドを有する副ピストン１２が嵌合され、図示の位置から右方へ押されると停止環３５に当り、同時に、段付ピストン１４とロツド１５を戻しばね３９の力に抗して右方へ押すようになつている。大径シリンダ３には環状のピストン１３が嵌合され、ピストン１３に段付ピストン１４の左端小径部が嵌合される。段付ピストン１４の大径部は小径シリンダ４の内径よりも小さくなつている。したがつて、大径シリンダ３の右端部はシリンダ４，５を経て大気へ開放される。大径シリンダ７には環状のピストン１７が嵌合され、ピストン１７にロツド１５の右端部に形成した段付ピストン１６の小径部が嵌合される。段付ピストン１６の大径部はシリンダ６の内径よりも僅かに小さく、したがつて、大径シリンダ７の左端部はシリンダ６を経て大気へ開放される。
【００１１】
段付ピストン１６と本体１０の右端壁との間に戻しばね３９が介装される。具体的には、本体１０の右端壁から左方へ突出するロツド３４が段付ピストン１６の右端円筒部へ突出可能となつており、該円筒部の内端部と本体１０の右端壁との間に、ロツド３４に巻装した戻しばね３９が介装される。副シリンダ２の左端室に出入口３２が、右端室に出入口３１がそれぞれ設けられ、副シリンダ２の右端室は本体１０の大径シリンダ３に接続する。大径シリンダ７の右端室に出入口３３が設けられる。各出入口３１〜３３へ加圧空気を供給しまたは大気へ開放するための２個の電磁切換弁２２，２６が管２４，２８により接続される。電磁切換弁２２は図示してない加圧空気源から加圧空気が管２１、入口２３を経て管２４へ供給される位置と、管２４を排気筒２５へ接続する位置とに、電磁コイル２２ａの励磁、非励磁により切り換えられるように構成される。
【００１２】
同様に、電磁切換弁２６も電磁コイル２６ａが励磁されると、管２１の加圧空気が入口２７から管２８へ供給される位置になり、電磁コイル２６ａが消磁されると、管２８が排気筒２９へ連通する位置に切り換わる。管２８は出入口３２と出入口３３に接続される。
【００１３】
大径シリンダ３の内径は大径シリンダ７の内径よりも大きく、段付ピストン１４の小径部の外径は段付ピストン１６の小径部の外径よりも大きくする。各段付ピストン１４，１６の小径部の外径は、加圧空気が段付ピストン１４を右方へ押す力が、戻しばね３９がロツド１５を左方へ押す力よりも大きくなるように設定される。副シリンダ２の内径は副ピストン１２が戻しばね３９の力に抗してロツド１５を右方へ押すだけの空気圧による力を発生するものであればよい。図１において本体１０についてのハツチングはこれを省略した。
【００１４】
以上の実施例において、シリンダ５はロツド１５を摺動可能に案内する。段付ピストン１４の大径部は環状のピストン１３を押すために備えられ、同様に、段付ピストン１６の大径部は本体１０へ環状のピストン１７を押すだけのものである。段付ピストン１４はシリンダへ組み付けた後、ロツド１５と一体的に結合してもよい。
【００１５】
図１に示す第１の作動位置では、電磁切換弁２２，２６が消磁され、出入口３１，３２，３３は大気へ開放されている。この時、戻しばね３９の力により段付ピストン１６、ロツド１５が左方へ押され、段付ピストン１４がピストン１３を大径シリンダ３の左端壁へ押し付け、また副ピストン１２を副シリンダ２の左端壁へ押し付けている。第１の作動位置では、出力レバー３８が最も反時計方向へ回動された位置にある。今、電磁切換弁２６を励磁すると、加圧空気が副シリンダ２の左端室へ供給され、段付ピストン１２が停止環３５に当る。同時に、段付ピストン１４を介してロツド１５と一体の段付ピストン１６の左側大径部がピストン１７へ当る。しかし、ピストン１７は大径シリンダ７の右端室の空気圧を受けて大径シリンダ７の左端壁に当つており、この時、副ピストン１２が段付ピストン１６とロツド１５とを右方へ押す空気圧力よりも、ピストン１７と段付ピストン１６の空気圧力と戻しばね３９の力とがロツド１５を左方へ押す力の方が大きいので、結局図２に示すように、ロツド１５は段付ピストン１６の大径部がピストン１７に当るまでのストロークS1だけ右方へ移動したことになる。
【００１６】
次いで、電磁切換弁２２，２６を励磁すると、出入口３１からシリンダ１２の右端室へ供給された加圧空気の力によりピストン１３と段付ピストン１４が右方へ押され、ピストン１３が大径シリンダ３の右端壁に当る。同時に、ロツド１５と一体の段付ピストン１６の大径部によりピストン１７が右方へ押されて、図３に示す第３の作動位置になる。この時、ロツド１５は図２に示す位置からストロークS2だけ右方へ移動したことになる。次いで、電磁切換弁２２を励磁し、電磁切換弁２６を消磁すると、大径シリンダ７の右端室が大気へ開放され、出入口３１から大径シリンダ３の左端室へ供給された加圧空気により段付ピストン１４とロツド１５と一体の段付ピストン１６とが右方へ押され、段付ピストン１４は小径シリンダ４の右端壁に当り、ピストン１７は大径シリンダ７の右端壁に当る。したがつて、図４に示すように、第４の作動位置では、ロツド１５が図３の位置からストロークS3だけ右方へ移動したことになる。
【００１７】
上述のようにして、電磁切換弁２２，２６の一方または両方を励磁するか、電磁切換弁２２，２６の一方または両方を消磁する４つの組合せ操作によりロツド１５を４つの作動位置へ駆動することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は上述のように、シリンダ本体の両端側に第１，第２の大径シリンダを、各大径シリンダよりも内側に小径シリンダをそれぞれ設け、左右１対の段付ピストンの大径部を前記小径シリンダへ嵌挿し、前記大径シリンダに嵌合した環状のピストンへ前記段付ピストンの小径部を嵌合し、前記左右１対の段付ピストンを連結するロツドに出力レバーの端部を係合し、第２の大径シリンダの端部に戻しばねを収容し、第１の大径シリンダに接続した副シリンダに、前記戻しばねの力に抗して段付ピストンを押動するためのロツドを有する副ピストンを嵌合したから、構造が簡単であり、設計と製作が容易になる。
【００１９】
従来のものが圧力平衡を採るためのピストンの設計が厄介であり、ピストン径が大きくなるのに対し、本発明によればピストン径を従来のものよりも小さく出来るので、スペース効率が高い。
【００２０】
従来のものよりも電磁切換弁の数が少いので、製造経費を節減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る４位置アクチユエータの第１作動位置を示す側面断面図である。
【図２】同４位置アクチユエータの第２作動位置を示す側面断面図である。
【図３】同４位置アクチユエータの第３作動位置を示す側面断面図である。
【図４】同４位置アクチユエータの第４作動位置を示す側面断面図である。
【図５】従来の４位置アクチユエータの第１作動位置を示す側面断面図である。
【図６】同アクチユエータの第２作動位置を示す側面断面図である。
【図７】同アクチユエータの第３作動位置を示す側面断面図である。
【図８】同アクチユエータの第４作動位置を示す側面断面図である。
【符号の説明】
２：副シリンダ  ３：大径シリンダ  ４：小径シリンダ  ５：シリンダ  ６：小径シリンダ  ７：大径シリンダ  １０：本体  １２：副ピストン  １３：ピストン  １４：段付ピストン  １５：ロツド  １６：段付ピストン  １７：ピストン２１：管  ２２：電磁切換弁  ２６：電磁切換弁  ２８：管  ２９：排気筒  ３１：出入口  ３２：出入口  ３３：出入口  ３４：ロツド  ３５：停止環  ３８：出力レバー  ３９：戻しばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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