(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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５８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６３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６４、６７とソレノイド弁６２を介してリザーバタンク６８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１６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１１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４３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４２、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７８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７１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９０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、７７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
【図１】
0003866433.tif 000002
【図２】
0003866433.tif 000003
【図３】
0003866433.tif 000004
【図４】
0003866433.tif 000005
【図５】
0003866433.tif 000006
【図６】
0003866433.tif 000007