JP2011122877A

JP2011122877A - 建設機械等における液面警告灯の表示装置

Info

Publication number: JP2011122877A
Application number: JP2009279349A
Authority: JP
Inventors: Norio Saito; 憲夫齋藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-23

Abstract

【課題】所定オイルの液面レベルから逸脱した場合、比較的短時間内にその逸脱が正常レベルに戻る場合には操縦者に警告を発しないようにした、建設機械等における液面警告灯の表示装置を提供する。
【解決手段】警告灯表示用回路は、直流電源７１、イグニッションスイッチ７２、常時開接点の第１電磁リレー７３、第２電磁リレーおよび常時閉接点の第３電磁リレー７９を備える。さらに、入力端子Ｅ１、入力端子Ｅ２を有しトランジスタＴｒ１とＣＲ時定数回路を備えた第１遅延回路７６および同様の構成になる第２遅延回路７７、レベルセンサ７８、および警告表示灯８０を有する。レベルセンサの液面レベルが第１、第２遅延回路の遅延時間より短い周期で変動しセンサがＯＮ、ＯＦＦしても警告表示灯は消灯したままである。これにより建設機械の操縦者は警告表示灯の点滅に煩わされることがない。
【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械や自動車等（以下、建設機械等という）の潤滑用オイルのレベル管理に関する。

建設機械等、例えば油圧ショベルにおいて、油圧モータ旋回ユニットを構成している減速機付油圧モータの減速機内のオイルの液面レベル管理は、通常、自動車エンジンにおけるエンジンオイル液面管理と同様な方式、すなわち、減速機内のオイルの液面レベルをスティック式のレベルゲージを用いて建設機械操縦者が定期的に目視により点検する方式である。

図５は、従来のスティック式レベルゲージが油圧モータ旋回ユニットの減速機内に差し込まれている様子を示す。同図５において、参照符号１０は、ケーシング１０ａ内に設けられた油圧モータであって、その上部に設けられている圧油給排部１０ｂからの圧油が円周上に配置された複数のピストン１２に供給され斜板１４の角度に応じた回転数で駆動軸１０ｃを回転駆動するタイプの公知の可変ピストンモータである。駆動軸１０ｃの下方部は円筒コロ軸受１６により支持され、その下部にはシール部材１８が設けられている。

参照符号２２はケーシング２２ａ内に設けられた減速機であって、駆動軸１０ｃの下端部外周に形成された平歯車部分１０ｄを介して、図６に示されるように、減速機２２の２段式遊星歯車機構ＰＬＧ１、ＰＬＧ２へ回転駆動力が伝達される。ケーシング１０ａ下部にはテーパーネジ穴２０ｄ、２０ｅが設けられており、その左方側のネジ穴２０ｄにレベルゲージ２０が図示のように取付けられ、右側のネジ穴は栓で封止されている。なお、これらのネジ穴２０ｄ、２０ｅは減速機２２内に予め潤滑オイルを供給する一対のポートであり、また、参照符号ＯＬはケーシング１０ａ内のオイル液面を示す。前記レベルゲージ２０は、下端部がネジ穴２０ｄにねじ込まれて固定された外筒２０ａと、同外筒２０ａを貫通するスティック２０ｃおよび同スティック２０ｃに固定されたゴムパッキン２０ｂからなり、スティック２０ｃ下端部の七子目部分２０ｆが丁度、所定オイル液面ＯＬに浸る位置に予め設定される。

図６において、駆動軸１０ｃの下端部外周に形成された平歯車部分１０ｄを介して、第１遊星歯車機構ＰＬＧ１が設けられ、中間歯車３０を介して第２遊星歯車機構ＰＬＧ２が設けられており、減速駆動軸４０を回転駆動するようになっている。参照符号３２は、ケーシング１０ａと３４との間でボルト３６により固定された内歯車であって、第１遊星歯車および第２遊星歯車の遊星運動を案内するようになっている。

減速駆動軸４０は一対の円筒コロ軸受４２、４６により支持されその間にシール部材４４が設けられ、その下端部には建設機械の旋回台（図示せず）を回転駆動する歯車４０ａが設けられている。

しかしながら、上述した建設機械における油圧モータ旋回ユニットにおいては、減速機構内のオイルの液面レベルの管理は、
１）定期点検時にレベルゲージのスティックを抜き出しその先端部七子目に付着しているオイルの付着状況を確認するというものであり、建設機械の停止時におこなわれていた。
２）また、定期点検は通常、数千時間ごとに行われるため、建設機械の稼動中を含め常時オイルの液面レベルの点検を行うものではなかった。
３）また、定期点検到達前であっても必要に応じてレベルゲージの点検確認は可能であるが、レベルゲージの取付け位置すなわち減速機の配置が操縦室の下方にあり、操縦者がスティックを正確に把持、抜き出し、差し込み操作をするためには、走行用の一対のキャタピラまたは走行車輪の間に入ってさらに下方へ手を伸ばさねばならず、乗用車の場合のようにボンネットを開けるだけで手軽にレベルゲージを取扱うことができる場合と比較すると、その操作性において難点があった。
４）さらに、建設機械は一般の機械装置に比べ、屋外で、温度、振動などの点で過酷な操縦がなされるため、図６に示されるシール部材が劣化したり、ケーシングのシール性能が徐々に劣化したり、減速機内の油温が上昇して、オイルがレベルゲージから噴出したり漏れ出す等により、特に定期点検の行われる前に減速機内のオイルの液面レベルが低下した場合には、建設機械の旋回機構そのものが損傷し大きなダメージを与えることが考えられる。
５）また、それとは逆に、図６に示されるシール部材が劣化した場合、油圧モータ側からの作動オイルが減速機内に流入して減速機内のオイルの液面レベルが正常なレベル範囲から不足したり、それにより減速機内のオイルの一部が油圧モータ側に入り込み歯車のかみ合いにより生じた磨耗粉が油圧モータの斜板近傍にあるピストンシューに入り込むといった好ましくない現象も起こりうる。
６）また、定期点検時のオイルの液面レベル確認作業では一般に、建設機械の水平状態での点検が指示されるが、建設機械が傾斜した地面に置かれているときには、目視点検する操縦者は時として、所定レベルよりも低下した状態にあっても正常レベルと判断したり、これとは逆に、所定レベルであっても、レベルが低下したと判断することがあり得る。

上記１）〜６）の目視に依存する問題点は、オイルの液面レベルを自動検出するレベルセンサを用いることにより基本的に解消できるものであるが、前記建設機械等の駆動に伴うオイルの液面レベルの変動が頻繁であると、レベルセンサ本来の正常液面レベルを超えたり、下回ったりして、オイル量は正常であるにもかかわらず異常レベル信号を都度発生してしまい、運転操縦者に戸惑いを与え、運転操縦作業を妨害する結果となる。

本発明は、上述した点に鑑み、鋭意検討した結果、建設機械等におけるレベルセンサの検出回路に遅延手段を設けることで解決できることを見出した。

従って、本発明の目的は、建設機械等の操縦者がレベルゲージを直接取り扱う必要がなく、また、建設機械等の起動、運転時は常時オイルの液面レベルの検出を行い、所定のオイルの液面レベルから逸脱した場合でも比較的短時間のうちにその逸脱が正常レベルに戻るような場合には操縦者に警告を発しないようにするオイルの液面レベル検知機能を備えた建設機械等における液面警告灯の表示回路を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による建設機械等における液面警告灯の表示回路は、建設機械等のオイル液面のレベルを検知するレベルセンサを備え前記レベルが所定レベル範囲内にあるときは警告表示を与えず、所定レベル範囲外となったとき警告表示を与える建設機械等における液面警告灯の表示装置であって、直流電源と、同電源と直列に接続されたイグニッションスイッチと、同イグニッションスイッチの出力側に接続された常時開接点およびソレノイドを備える第１電磁リレーと、前記直流電源に接続されたソレノイドを有し前記イグニッションスイッチの出力側に一側が接続された常時開接点を備える第２電磁リレーと、常時閉接点であってその一側は前記イグニッションスイッチの出力側に接続されその他側は警告灯に接続された第３電磁リレーと、適正な液面レベルのとき対応する接点が導通状態となるよう設定された前記レベルセンサと、遅延回路部制御用の第１入力端子および、前記電源側にそれぞれ前記第１電磁リレーならびに第２電磁リレーの各ソレノイドを介して接続される第２入力端子を有する第１遅延回路および第２遅延回路と、前記警告用表示灯、とからなり、前記レベルセンサの接点の一側は前記第１電磁リレーの常時開接点と接続され、その他側は前記第２遅延回路の第１入力端子と接続されており、さらに、前記第３電磁リレーのソレノイドの一側は前記第２電磁リレーの常時開接点の他側と接続されて構成されることを特徴とする。

その場合、前記イグニッションスイッチを点火した直後の初期状態において、前記警告灯の点灯は、前記警告灯の断線状態を検出するものであることを特徴とする。

またその場合、前記第１および第２遅延回路は、第１入力端子に接続される前記遅延回路部に対応するＣＲ時定数設定回路と、第２入力端子にコレクタが接続されるトランジスタとから構成することができる。

本発明によれば、建設機械等におけるオイルの液面レベルの検出・判定は、レベルセンサからの検出信号により自動的に遂行され操縦者に警告表示できるようになっており、さらに、建設機械等の駆動に伴う短時間の液面変動に基づく警告表示はされないようになっているので、操縦者は従来のような面倒な液面レベル確認の作業から開放されるとともに、警告についても液面変動に煩わされることがない。また、本発明では、警告灯回路の断線をも併せて検出することが可能である。

本発明による建設機械における油圧モータ旋回ユニットの主要部断面図である。レベルセンサの要部構成を示しており、（ａ）はセンサ本体の外形図、（ｂ）はその結線図、（ｃ）はリードスイッチの内部構造の概略断面図である。本発明による警告灯表示装置の実施例であって、液量が適量でありイグニッションスイッチ点火前の状態を例示する回路図である。本発明による警告灯表示装置の実施例であって、液量が適量でありイグニッションスイッチ点火直後の状態を例示する回路図である。本発明による警告灯表示装置の実施例であって、液量が適量でありイグニッションスイッチ点火後、第１遅延回路がＯＮとなった状態を例示する回路図である。本発明による警告灯表示装置の実施例であって、液量不足が発生したときの回路図である。図３Ａ乃至３Ｄの作用を説明するためのタイムチャートである。従来のスティック式レベルゲージが油圧モータ旋回ユニットの減速機内に差し込まれている様子を示す図である。従来の減速機の減速機構の詳細断面図である。

以下、本発明の好適な実施例について図１乃至図４により詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される建設機械における油圧モータ旋回ユニットであって、油圧モータ１０とその下部に配置された減速機２２からなる。参照符号Ｓは、油圧モータ１０のケーシング１０ａの下方部に取付けられたレベルセンサであって、その下方部の検知部分Ｓ１がオイルレベルＬＶより低いオイル中に浸されている。

図２は、レベルセンサＳの要部構成を示しており、（ａ）はセンサ本体の外形図、（ｂ）はその結線図、（ｃ）はリードスイッチの内部構造の概略断面図である。

図２（ａ）において、参照符号５０は電気的コネクタ部、同５２は頭部、同５４はケーシング１０ａ（図１）のネジ穴２０ｄに螺着されるネジ部、同５６はフロート５８をガイドするガイド部、同５６ａはフランジ部でフロート５８の上限位置を規制する。参照符号６０は底板である。

フロート５８は、例えばニトリルブチレンラバー（ＮＢＲ）で構成され、その上部に環状の磁石が埋め込まれている。ガイド５６の内部には、図２（ｃ）に示すリードスイッチＳＷ１が設けられており、フロート５８の位置に応じてスイッチＳＷ１がＯＮ、ＯＦＦされるようになっている。リードスイッチＳＷ１は市販されており、例えばガラスチューブ６２内に封じこめられた不活性ガス６４の雰囲気中でリード線Ｒ１、Ｒ２のオーバーラップした端部片が対向して設けられている。磁石ＭＧがスイッチＳＷ１の近傍に接近するとリード線Ｒ１、Ｒ２の端部片が接触し、また、離れるとリード端部片のスナップアクションにより非接触状態となるものである。

図２（ａ）では、減速機内のオイルレベルが破線ＬＶで示され、この状態でスイッチＳＷ１はＯＦＦからＯＮになることを示す。オイルレベルＬＶが上昇し、フロート５８の上面とフランジ５６ａの下面との間隔ｄ以上になってもフロート５８上面はフランジ５６ａ下面で規制されておりＯＮの状態は保持される。

参照符号ｈは、オイルレベルＬＶに対するスイッチＳＷ１のＯＮ、ＯＦＦのヒステリシスを示す。図２において、レベルセンサＳのフロート５８の上面とフランジ５６ａとの間隔がｄ未満となるように正常レベルの所定位置を設定した場合、スイッチＳＷ１の状態はＯＮとなっている。この状態でオイルレベルＬＶが漏れなどにより低下して少なくともｈ以上低下するとスイッチＳＷ１はＯＮからＯＦＦとなりこの状態の変化を電気信号として操縦者への警告に利用することができる。

これとは逆に、フロート５８の上面が図示の状態よりｈ以上低い位置を所定位置として設定した場合、スイッチＳＷ１の状態はＯＦＦとなっている。この状態でオイルレベルＬＶが油圧モータ側からの漏れなどにより上昇して少なくともｈ以上増加するとスイッチＳＷ１はＯＦＦからＯＮとなりこの状態の変化を電気信号として操縦者への警告に利用することができる。

図３Ａ乃至図３Ｄは、本実施例の警告灯表示装置を形成する電気回路であって、イグニッションスイッチや液面に応じた回路の状態をそれぞれ例示するものであり、各図中の各回路要素は同一であるので、代表して図３Ａにより各要素について説明する。

すなわち、図３Ａにおいて、参照符号７１は建設機械に搭載されている直流電源、同７２はイグニッションスイッチ、同７３は常時開接点Ｃ１と電磁ソレノイドＳＯＬ１からなる第１電磁リレー、同７４はエンジン駆動モータ、同７５は常時開接点Ｃ２と電磁ソレノイドＳＯＬ２からなる第２電磁リレーである。

参照符号７６は制御用の入力端子Ｅ１、電源側と間接的すなわち、前記第１電磁リレーのソレノイドＳＯＬ１を介して接続される入力端子Ｅ２を有しトランジスタＴｒ１とＣＲ時定数回路を備えた第１遅延回路（オンディレータイマー）であって、キャパシタＣＰ１と抵抗ｒ１によりその時定数が定められている。参照符号７７は制御用入力端子Ｅ１、電源側と間接的すなわち、前記第２電磁リレーのソレノイドＳＯＬ２を介して接続される入力端子Ｅ２を有しトランジスタＴｒ２とＣＲ時定数回路を備えた第２遅延回路（オフディレータイマー）であって、キャパシタＣＰ２と抵抗ｒ２によりその時定数が定められている。

参照符号７８はレベルセンサであって、液面のレベルすなわち、液量が適量であるとき接点が図示のように閉（ＯＮ）となっている。

参照符号７９は常時閉接点Ｃ３と電磁ソレノイドＳＯＬ３からなる第３電磁リレー、参照符号８０は警告表示灯である。以下各図について作用・状態を順に説明する。

図３Ａに示される警告灯表示装置の回路では、イグニッションスイッチ７２はＯＦＦ、液量は適量状態でレベルセンサ７８の接点は図示の如く閉の状態を示す。この状態ではイグニッションスイッチ７２がＯＦＦであるため常時閉接点の電磁リレー７９を介した警告表示灯８０には電源電圧が供給されず消灯状態となっている。

次に、図３Ｂに示される回路では、イグニッションスイッチ７２がＯＮになった初期の状態で液量が適量の状態を示す。イグニッションスイッチ７２がＯＮとなった直後の初期時間すなわち、オンディレータイマー７６がＯＮとなるまでの時間は電磁リレー７３は開状態であるためオフディレータイマー７７はＯＦＦ状態であり、電磁リレー７５、７９はＯＦＦ状態となる。電磁リレー７９は常時閉の回路でありイグニッションスイッチ７２を経由して電磁リレー７９に電源電圧が供給されているため警告表示灯８０は点灯する。この状態は回路からも分るようにレベルセンサ７８のＯＮ、ＯＦＦ状態に係わらず点灯するものでこれにより警告灯自体の玉切れ或いはシステムの回路断線等の異常による不具合をチェック出来る回路となっている。

次に、図３Ｃの回路ではイグニッションスイッチ７２がＯＮとなった後、ある時間を経過しオンディレータイマー７６がＯＮとなった状態で液量は適量状態の場合を示す。オンディレータイマー７６がＯＮとなるので電磁リレー７３がＯＮとなり回路は閉となる。従ってイグニッションスイッチ７２、電磁リレー７３を経由した電源電圧はレベルセンサ７８を経由しオフディレータイマー７７を作動させ電磁リレー７５をＯＮとし、イグニッションスイッチ７２を経由した電源電圧を電磁リレー７９に印加する。このため電磁リレー７９はＯＮ状態となり回路を開とするため警告表示灯８０は消灯する。

次に、図３Ｄの回路では、図３Ｃの状態から液量が減少しレベルセンサ７８がＯＦＦとなった場合を示す。レベルセンサ７８がＯＦＦとなるとオフディレータイマー７７の電源が遮断されオフディレータイマー７７内の電界コンデンサーＣＰ２による放電時間を経過するとオフディレータイマー７７内のトランジスタのベース端子電圧が低下しコレクタＣとエミッタＥ間が不導通となり、電磁リレー７６がＯＦＦとなる。

これにより電磁リレー７５端子に印加されていたイグニッションスイッチ７２を経由した電源電圧は遮断され、電磁リレー７９はＯＦＦ状態となり、常時閉接点であるため警告表示灯８０に電源電圧が供給され点灯する。

ただし、ここで液量のレベルが装置の変動によりレベルセンサ７８をＯＮ、ＯＦＦ作動させる場合はオフディレータイマー７７の効果によりレベルセンサ７８がＯＦＦとなっても直ちにオフディレータイマー７７はＯＦＦとならず、レベルセンサ７８がＯＦＦとなって経過した時間がオフディレータイマー７７の設定時聞を超えた場合に警告表示灯が点灯する回路であるため、液量レベルの短時間での変動に対しては警告表示灯８０の点滅を防止することが可能である。

図４は、図３Ａ乃至図３Ｄに示した各回路要素の動作のタイミングを説明するタイムチャートである。同図４において、レベルセンサ７８の液量が適量状態のとき、時刻ｔ１でイグニッションスイッチ７２がＯＮとなると、オンディレータイマー７６の遅延時間Ｔ１経過後の時刻ｔ２にてオンディレータイマー７６はＯＮとなる。これにより第１電磁リレー７３とオフディレータイマー７７がＯＮとなり、続いて第２電磁リレー７５もＯＮとなる。その結果、常時閉接点の第３電磁リレー７９はＯＮからＯＦＦとなる。一方、この間
に警告表示灯８０は（イ）で示すように、時刻ｔ１で点灯し第３電磁リレー７９がＯＦＦとなると消灯する。

時刻ｔ３以降レベルセンサ７８の液面レベルが図示のように変動してレベルセンサ７８が例えばＴ２の短い周期でＯＮ、ＯＦＦを繰り返してもこの間は警告表示灯８０の点灯若しくは点滅はなく消灯のまま推移する。時刻ｔ４でレベルセンサ７８の液面レベルが液量不足の状態となってその状態が時刻ｔ５まですなわち、時間Ｔ３（オフディレータイマー７７の遅延時間）以上となると、オフディレータイマー７７がＯＦＦとなり、続いて第２電磁リレー７５もＯＦＦとなり、さらに第３電磁リレー７９はＯＦＦからＯＮとなる。したがって、警告表示灯８０は（ロ）で示すように、点灯する。

この点灯はレベルセンサ７８の液量不足状態を警告するものである。その後、時刻ｔ６でイグニッションスイッチ７２をＯＦＦとすればオンディレータイマー７６もＯＦＦとなり続いて第１電磁リレー７３もＯＦＦとなる。なお、このとき常時閉接点の第３電磁リレー７９はＯＮのままである。

以上本発明の好適な実施例を説明したが、当業者であれば図３Ａ乃至図３Ｄを種々変形することが可能である。例えば、マイクロコンピュータシステムにより前記第１および第２遅延回路をデジタル回路として構成することが可能である。

１０油圧モータ
７１直流電源
７２イグニッションスイッチ
７３第１電磁リレー
７４モータ
７５第２電磁リレー
７６第１遅延回路（オンディレータイマー）
７７第２遅延回路（オフディレータイマー）
７８レベルセンサ
７９第３電磁リレー
８０警告表示灯
Ｅ１第１入力端子
Ｅ２第２入力端子
Ｔ１オンディレータイマーの遅延時間
Ｔ２レベルセンサＯＮ、ＯＦＦ変動周期
Ｔ３オフディレータイマーの遅延時間

Claims

建設機械等のオイル液面のレベルを検知するレベルセンサを備え前記レベルが所定レベル範囲内にあるときは警告表示を与えず、所定レベル範囲外となったとき警告表示を与える建設機械等における液面警告灯の表示装置であって、同表示装置は、
直流電源と、
同電源と直列に接続されたイグニッションスイッチと、
同イグニッションスイッチの出力側に接続された常時開接点およびソレノイドを備える第１電磁リレーと、
前記直流電源に接続されたソレノイドを有し前記イグニッションスイッチの出力側に一側が接続された常時開接点を備える第２電磁リレーと、
常時閉接点であってその一側は前記イグニッションスイッチの出力側に接続されその他側は警告灯に接続された第３電磁リレーと、
適正な液面レベルのとき対応する接点が導通状態となるよう設定された前記レベルセンサと、
遅延回路部制御用の第１入力端子および、前記電源側にそれぞれ前記第１リレーならびに第２リレーの各ソレノイドを介して接続される第２入力端子を有する第１遅延回路および第２遅延回路と、
前記警告用表示灯、とからなり、
前記レベルセンサの接点の一側は前記第１電磁リレーの常時開接点と接続され、その他側は前記第２遅延回路の第１入力端子と接続されており、さらに、
前記第３電磁リレーのソレノイドの一側は前記第２電磁リレーの常時開接点の他側と接続されてなる建設機械等における液面警告灯の表示装置。
前記イグニッションスイッチを点火した直後の初期状態において、前記表示ｄｖの警告灯の消灯は、前記警告灯の断線状態を検出するものであることを特徴とする建設機械等における液面警告灯の表示装置。
前記第１および第２遅延回路は、第１入力端子に接続される前記遅延回路部に対応するＣＲ時定数設定回路と、第２入力端子にコレクタが接続されるトランジスタとからなることを特徴とする建設機械等における液面警告灯の表示装置。