JP2000260247A - 周波数依存型リミットスイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過電圧やノイズによる影響をなくし、スイッ
チ接点の寿命を延ばすことのできる機械的な時間遅れ機
構を有する周波数依存型リミットスイッチを提供する。 【解決手段】 被検出物１５の変位とともに伸縮する第
１スプリング４および第２スプリング５と、これらスプ
リング４、５の伸縮に伴って変位するピストン３と、ピ
ストン３の変位に応じて開閉されるスイッチ接点７と、
液室１６とリザーバ９の間に設けられたオリフィス１８
と、オリフィス１８と並列に設けられた液室１６からの
作動流体１４の流出を制限するチェック弁８とを設け
る。被検出物１５の変位に応じて液室１６内から流出さ
れるべき作動流体１４がオリフィス１８によって制限さ
れ、ピストン３に変位方向と反対方向の反力を生じ、被
検出物１５の移動に対する遅れを生じ、この遅れ時間中
に被検出物１５からの入力が継続されて初めて、ピスト
ン３がスイッチ接点７に接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数依存型リミ
ットスイッチに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の周波数依存型リミットス
イッチと同様な機能を有した機構としては、例えば図６
に示すような自動車の車高を一定に保つ車高調整制御に
採用されたものがある。

【０００３】これは走行時の路面からの入力による瞬間
的な車高変動に対しては時間遅れ回路によって車高調整
を行わず、人の乗降や荷物の積載による車高変動に対し
ては車高を一定に保ち走行の安定性を担保するものであ
って、これについて説明すると、自動車の車体５０は液
圧シリンダ５１と、ショックアブソーバ５２と並列に配
置されたスプリング５３とを介してタイヤ５４と接続さ
れている。車体５０にはショックアブソーバ５２のスト
ローク量を検知する接触端子５５がレバー５６を介して
備えられており、接触端子５５の移動量を検知するリミ
ットスイッチ５７（タイヤ５４に対して車体５０が下降
する側を検知する）および５８（タイヤ５４に対して車
体５０が上昇する側を検知する）が車体５０に配置され
ている。接触端子５５がリミットスイッチ５７または５
８に接触すると、演算回路５９がカウントを開始し、所
定時間接触し続けると、演算回路５９がソレノイド弁駆
動回路６０にソレノイド弁６１と６２を作動する指令を
送る。所定時間内に接触が解消された場合には、演算回
路５９は指令を送らず、ソレノイド弁は作動しない。指
令を受けたソレノイド弁６１は、弁を開放し、定圧源６
３からの作動流体をオリフィス６４を介して、液圧シリ
ンダ内５１に供給し、車体５０を所定の姿勢まで上昇さ
せる。なお、ソレノイド弁６１と定圧源６３との間には
フィルタ６５とチェック弁６６が設けられている。ソレ
ノイド弁６２が指令を受けたときは、弁が開放すると、
液圧シリンダ５１内の作動流体が、２つのオリフィス６
４、６７とソレノイド弁６２を介してリザーバタンク６
８に排出されることによって車体５０は所定の姿勢まで
下降する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のリミットスイッチ機構にあっては、タイマー
リレーなどの電子デバイスからなる演算回路により時間
遅れを設定するために、過電圧やノイズに影響されやす
いという問題があった。

【０００５】さらに車高検出物の移動に対してリミット
スイッチが直動してオン／オフする構造のため、摩耗お
よび突入電流によりリミットスイッチ接点部の電気的寿
命が短くなるという問題が考えられた。

【０００６】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
のであり、周波数特性が調整可能なリミットスイッチに
おいて、過電圧やノイズによる影響をなくし、スイッチ
接点の寿命を延ばすことのできる時間遅れ機構を有する
周波数特性が調整可能なリミットスイッチを提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被検出物の変
位とともに伸縮する第１スプリングと、第１スプリング
の反力によって伸縮する第２スプリングと、第１スプリ
ングと第２スプリングとの間に設けられ、これらスプリ
ングの伸縮に伴って変位するピストンと、ピストンの変
位に応じて開閉されるスイッチ接点と、ピストンによっ
て画成される作動流体を満たす液室と、液室に出入りす
る作動流体を蓄えるリザーバと、液室とリザーバの間に
設けられたオリフィスと、オリフィスと並列に設けられ
た液室からの作動流体の流出を制限するチェック弁とを
備えた。

【０００８】

【発明の作用および効果】本発明の周波数依存型リミッ
トスイッチにおいて、被検出物が例えば上側に変位する
と、第１スプリングと第２スプリングが圧縮し、ピスト
ンが上側に移動する。ピストンが移動するのに伴って、
液室内の作動流体はオリフィスを通って、リザーバに流
出する。よって被検出物が上側に変位しても、オリフィ
スの抵抗によりピストンの動きに遅れが発生し、被検出
物の入力がピストンの遅れ時間以上継続する場合にの
み、ピストンはスイッチ接点に接触し、アクチュエータ
が作動する。

【０００９】一方、被検出物が下側に変位すると、チェ
ック弁が開弁し、作動流体が速やかに液室内に流入し、
ピストンが下側に移動する。したがって、ピストンの遅
れ時間まで継続しないような被検出物の入力の場合に
は、スイッチ接点に接することはない。

【００１０】すなわち車両走行時の路面の起伏による高
周波の入力では、入力がピストンの遅れ時間以上継続す
る可能性は少なく、通常の走行において、ピストンがス
イッチ接点に接触することを防止する。また、人の乗降
や積載物が積載されたような低周波の入力では、入力が
ピストンの遅れ時間以上に継続し、ピストンがスイッチ
接点に接触して、アクチュエータが作動する。

【００１１】このように時間遅れ機構を機械式構成とし
たので、タイマーリレーのような電子デバイスを使用し
ないので、過電圧やノイズに影響されず、電気的なトラ
ブルで誤動作や故障を発生しにくくできるという効果が
期待できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両の車高調整制
御に用いた場合の実施形態を添付図面に基づいて説明す
る。

【００１３】図１に示す第１の実施形態では、リミット
スイッチのケーシング１内に変位を検出するロッド２と
車高の変位に基づいてスイッチ接点７への接点を開閉制
御するピストン３が配置される。

【００１４】ロッド２とピストン３およびピストン３と
ケーシング１との間にはそれぞれ第１、第２スプリング
４、５が介装されている。

【００１５】ケーシング１と作動流体１４を貯蔵するリ
ザーバ９は液路１７によって接続されており、液路１７
の途中にオリフィス１８と、オリフィス１８と並列に設
置されたチェック弁８が設けられている。

【００１６】前記ロッド２は、ケーシング１の一端から
突出して車高検出物１５に接触する軸部２１を有すると
共に、ケーシング１の内部で軸部２１より大径化するこ
とで、ロッド２が外部に落下することを防止し、かつピ
ストン３との間に介装した第１スプリング４の受座を兼
ねる受座部２０を備えている。

【００１７】ケーシング１とロッド２の軸部２１との接
触部には、ロッド２を円滑に摺動させるようにベアリン
グ１０がケーシング１に嵌合されている。

【００１８】ロッド２と第１スプリング４を介して連動
するピストン３には、スイッチ接点７とスイッチ可動片
６を介して接触する軸部２２と、軸部２２より軸径が段
階的に大きく、かつスイッチ接点７との最大最小距離を
規定する第１、第２大径部２３、２４が設けられてい
る。

【００１９】第１大径部２３は軸部２２との直径の違い
によって形成される段差部をケーシング１に当接させる
ことでピストン３の伸び出し位置の規制を行い、スイッ
チ接点７との最小距離を規定する。

【００２０】第２大径部２４は、第１大径部２３よりさ
らに大きい直径を有し、第１大径部２３との直径差によ
って形成される段差部とスイッチ接点側のケーシング１
との間に第２スプリング５を配置する受け部を兼ねてい
る。第２大径部２４はケーシング１に設けられた液室１
６を画成する段差によって位置規制され、スイッチ接点
７との最大距離を規定する。

【００２１】また第２大径部２４の外周部はケーシング
１内周と接しており、その外周部にはシール部材１２を
設け、軸部２２と接するケーシング側にもシール部材１
１を設けることで、ケーシング１とピストン３とで形成
される液室１６に作動流体１４を満たすことができる。

【００２２】作動流体１４に満たされる液室１６は作動
流体１４を貯蔵するリザーバ９と液路１７を介して結ば
れており、その液路１７の途中にオリフィス１８と、オ
リフィス１８と並列に配置されたチェック弁８とから構
成される弁体１９が設けられる。チェック弁８はチェッ
クスプリング１３のばね力によって開閉を制御されるポ
ートを有するチェック弁である。

【００２３】次に作用について説明する。

【００２４】車高検出物１５が路面の変化や積載状態の
変化により、図１の上側に変位すると、それに伴いロッ
ド２も上方に移動する。

【００２５】ロッド２の移動により第１スプリング４が
圧縮し、その変位量とばね定数により定まる反力がピス
トン３を介して第２スプリング５に伝えられる。第２ス
プリング５のばね定数と第１スプリングの反力の関係よ
りピストン３と第２スプリング５の変位量は定まり、ピ
ストン３の変位に伴い作動流体が液室１６内より流出し
ようとする。このときオリフィス１８の抵抗により液室
１６内の圧力が上昇し、ピストン３に下側への反力Ｆが
発生する。その反力Ｆによりピストン３の動きに遅れが
発生し、被検出物１５の入力がピストン３の遅れ時間以
上継続し、移動量が所定値Ｌより大きくなったときにの
み、ピストン３の可動片６がスイッチ接点７に接触し、
図示されないアクチュエータに通電され、車高が是正さ
れる。

【００２６】一方被検出物１５が下側に変位すると、そ
れに伴ってピストン３が下側に移動し、液室１６内の圧
力とリザーバ９内の圧力との差が逆転し、弁体１９が開
弁され、リザーバ９内の作動流体が液室１６内に流入
し、ピストン３は速やかに下方に移動する。

【００２７】つまり弁体１９のチェック弁８は液室１６
から流入してくる作動流体１４に対して閉鎖し、オリフ
ィス１８によってのみ流量を制限するが（図２中の制御
流）、リザーバ９からの流れに対してはチェック弁８を
開放し、チェック弁８とオリフィス１８によって作動流
体を液室１６内に流出させる（図２中の自由流）。

【００２８】液室１６の圧力が上昇している間は、反力
Ｆによりピストン３の動きが妨げられるので、ピストン
３の動きに時間遅れが生じ、ピストン３が所定値Ｌに移
動するまでにロッド２の変位が解消されれば、弁体１９
が開放され、液室１６に作動流体１４が流入する。ピス
トン３はスイッチ接点７から離れる方向、すなわち下側
に移動し、アクチュエータに通電されることはない。

【００２９】したがって車両走行時の路面変化等外乱に
よって高周波の振動としてリミットスイッチに入力され
る車高変化に対しては、ピストン３の動きに時間遅れが
生じている間にリミットスイッチがオフに保持されるこ
とにより、アクチュエータは作動されず、車高制御は中
止される。

【００３０】また、人の乗降や積載物が積載されたよう
な低周波の入力では、その入力がピストン３の遅れ時間
以上に継続されるので、その場合にはピストン３の可動
片６がスイッチ接点７に接触し、アクチュエータに通電
され、車高制御が開始される。

【００３１】ここで弁体１９での発生圧力は、作動流体
１４の通過流量と弁体１９のオリフィス断面積によって
支配されるから、オリフィス断面積によって、車高検出
物１５の変位に対するスイッチ接点７の作動特性（＝遅
れ時間）、すなわちアクチュエータへの通電特性を制御
することができる。

【００３２】図３に示す第２の実施形態は、弁体１９に
設けられたオリフィスを可変式オリフィス２６に変更し
たものであり、このような構成とすることで、スイッチ
接点７の作動特性を任意に変更することができ、例えば
自動車の積載量の変動に対して容易に対応することが可
能である。

【００３３】図４に示す第３の実施形態は、単一のケー
シング４１内に本発明の２つのリミットスイッチ４２、
４３を被検出物４５の変位に応じて揺動するレバー４４
を挟むように配置したものである。このような構成とす
ることで、被検出物４５が図中上側に変位するとリミッ
トスイッチ４３が被検出物の変位を検出し、ピストンが
スイッチ接点側に移動する。被検出物４５の変位が所定
変位量を越え、遅れ時間の間、維持されると、ピストン
がスイッチ接点に接触し、スイッチがオンされる。また
被検出物４５が図中下側に変位した場合にはリミットス
イッチ４２が上側に変位した場合のリミットスイッチ４
３と同様の作動を行う。よって、被検出物４５の変位に
対して所定の２変位量の間で制御を行うことが可能であ
る。懸架装置のストローク量を懸架装置のリンクの揺動
中心にレバーを設け、レバーの揺動角より懸架装置のス
トローク量を検出し、懸架装置のストローク量の上限お
よび下限を制御することができるので、トラックの積載
時と空積時の車両姿勢差（＝ストローク差）を制御し、
姿勢差をなくすことができ、車両姿勢差に伴う車両挙動
への悪影響を抑止できる。

【００３４】図５は第３の実施形態のリミットスイッチ
を鉄道車両の懸架装置に用いた場合であり、液圧シリン
ダ７１とアキュムレータ９６により密閉した液圧回路を
構成し、液圧シリンダ中立位置で車体重量と釣り合う液
圧を液圧源より送り込み、アキュムレータ内の気体の体
積変化によりバネ効果を発生させ、かつ回路中のオリフ
ィス等の圧力損失により減衰効果を発生させ、車体を所
定高さに保持するものである。これについて説明する。

【００３５】鉄道車両の車体７０は液圧シリンダ７１を
介して台車７２に懸架されている。車体７０にはリンク
７３およびレバー７４を介して台車７２に対する上下動
を検知する前記被検出物４５が配置され、被検出物４５
は車高低下を検知するスイッチ４２と車高上昇を検知す
るスイッチ４３とを備える。スイッチ４２はリレー７６
と７７を介して、またスイッチ４３はリレー７８を介し
て電源７９に接続されている。電源７９はスイッチ４
２、４３のオンオフによって作動制御される２つのソレ
ノイド弁８０、８１に電力を供給する。２つのソレノイ
ド弁８０、８１は液圧シリンダ７１と接続しており、電
源７９とソレノイド弁８０との間にはリレー７７に連動
する接点８２が、ソレノイド弁８１との間にはリレー７
８に連動する接点８３がそれぞれ設けられている。

【００３６】ソレノイド弁８０を介して液圧シリンダ７
１に作動流体を供給するポンプ８６が配置されている。
ソレノイド弁８０とポンプ８６の間には作動流体中のダ
ストを排除するフィルタ８４およびポンプ８６停止時の
作動流体の逆流を防止するチェック弁８５が設けられて
いる。

【００３７】またポンプ８６と並列に作動流体の液圧が
所定液圧以上の場合に作動流体をリークするリリーフ弁
８７が設けられ、またポンプ８６はサクションフィルタ
８８を介してリザーバタンク８９に接続される。またソ
レノイド弁８１もリザーバタンク８９に接続されてい
る。ポンプ８６は電動機９０により稼動され、電動機９
０と電動機９０に電力を供給する電源９１の間にリレー
７６に連動する接点９２が設けられている。２つのソレ
ノイド弁８０、８１の液路は液圧シリンダ７１手前で一
つに合流し、ソレノイド弁８１と液路の合流部９３の間
に車体７０の姿勢制御速度を所定値以下にするために、
オリフィス９４が配置されている。また、合流部９３と
液圧シリンダ７１との間にはオリフィス９４と同様の目
的でオリフィス９７が配置され、オリフィス９７と液圧
シリンダ７１との間にアキュムレータ９６がオリフィス
９５を介して液路に接続される。

【００３８】次に車両姿勢の制御内容を車体７０が下降
した場合と、上昇した場合それぞれについて述べる。

【００３９】車体７０が下降すると、リンク７３および
レバー７４を介して、リミットスイッチ４５のスイッチ
４２がオンし、スイッチ４２に連動するリレー７６、７
７もオンする。さらに、リレー７６がオンすると、それ
に連動する接点９２もオンし、電動機９０が作動を開始
する。電動機９０の作動により、ポンプ８６が回転し、
作動流体を吐出することで、液路内の液圧が上昇する。
またリレー７７がオンすると接点８２がオンし、ソレノ
イド弁８０が開放され、上昇した液圧の作動流体が液圧
シリンダ７１内に供給され、車高が所定値まで上昇す
る。車高がスイッチ４２がオフになる所定の位置までく
ると、リレー７６、７７がオフされ、ポンプ８６が作動
を停止し、ソレノイド弁８０が閉鎖され、液圧シリンダ
７１内の圧力が一定となり、車高が所定値に保たれる。

【００４０】一方車体７０が上昇した場合には、リミッ
トスイッチ４５のスイッチ４３がオンし、スイッチ４３
に連動するリレー７８がオンする。リレー７８のオンに
伴い、それに連動する接点８３がオンし、ソレノイド弁
８１が開放される。よって、液圧シリンダ７１内の作動
流体がオリフィス９７、９４およびソレノイド弁８１を
通って、リザーバタンク８９に流出し、車体７０は所定
位置まで下降する。車高がスイッチ４３がオフになる所
定の位置までくると、リレー７８がオフされ、ソレノイ
ド弁８１が閉鎖され、車高が所定値に保たれる。

【００４１】鉄道車両において、パンタグラフ・架線間
のスパークや大型の電動機、変圧器によりノイズ環境が
悪く、電子機器において故障や誤操作の原因となりやす
いが、本実施形態はリレー７６、７７および７８により
ソレノイド弁８０と８１、電動機９０をオンオフするの
で、ノイズの影響を受けにくいという効果がある。

【００４２】また鉄道車両では稼働率が高いため、リミ
ットスイッチ４５等は保守時に頻繁に交換されるが、本
実施形態では、リミットスイッチ４５の接触回数が従来
より少なくなるため、保守期間が延長されるという効果
もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図。

【図２】チェック弁の液圧回路図。

【図３】第２の実施形態を示すチェック弁の液圧回路
図。

【図４】第３の実施形態を示すリミットスイッチの断面
図。

【図５】同じくリミットスイッチを組み込んだ回路構成
図。

【図６】従来例を示す説明図。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ ロッド ３ ピストン ４ 第１スプリング ５ 第２スプリング ６ スイッチ可動片 ７ スイッチ接点 ８ チェック弁 １４ 作動流体 １５ 車高検出物 １６ 液室 １７ 液路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 幸司 東京都港区浜松町二丁目４番１号世界貿易 センタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 小川 義博 東京都港区浜松町二丁目４番１号世界貿易 センタービル カヤバ工業株式会社内 (72)発明者 小田 和裕 東京都国分寺市光町二丁目８番地38 財団 法人鉄道総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 3D001 AA08 AA10 AA17 DA16

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出物の変位とともに伸縮する第１ス
   プリングと、第１スプリングの反力によって伸縮する第
   ２スプリングと、第１スプリングと第２スプリングとの
   間に設けられ、これらスプリングの伸縮に伴って変位す
   るピストンと、ピストンの変位に応じて開閉されるスイ
   ッチ接点と、ピストンによって画成される作動流体を満
   たす液室と、液室に出入りする作動流体を蓄えるリザー
   バと、液室とリザーバの間に設けられたオリフィスと、
   オリフィスと並列に設けられた液室からの作動流体の流
   出を制限するチェック弁とを備えたことを特徴とする周
   波数特性が調整可能なリミットスイッチ。