JP2015137027A - プロペラシャフト折損検出装置 - Google Patents

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大記 上野
Hiroki Ueno
大記 上野
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Abstract

【課題】プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できるプロペラシャフト折損検出装置を提供すること。【解決手段】第2プロペラシャフトが、第1シャフト10aと第2シャフトとの連結部で折損すると、第1シャフト10aがユニバーサルジョイントとの連結部を中心に回動する。電線12は、その軌道上に設けられており、第1シャフト10aが電線22に接触すると、その圧力によりY端子12aが固定ネジ20aから引き抜かれる。そのため、電源22からの電流がランプ23に供給されず、ランプ23が消灯する。即ち、ランプ23の消灯により、運転手に第2プロペラシャフト10が折損したことが報知される。【選択図】図3

Description

本発明は、プロペラシャフト折損検出装置に関し、特に、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できるプロペラシャフト折損検出装置に関する。
次の特許文献1には、プロペラシャフトの周囲をワイヤで取り囲む技術が記載されている。これにより、プロペラシャフトが折損しても、折損したプロペラシャフトは、ワイヤ内において、その挙動が制限されるので、折損したプロペラシャフトによって周辺部品が損傷するのを防止できる。
公開特許公報平10−329559
しかしながら、上述した特許文献1に記載された技術では、プロペラシャフトが折損したことを検出できない。そのため、運転手が、何かしらの異変に気づいても、その異変がプロペラシャフトの折損であることを早期に発見できない、という問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できるプロペラシャフト折損検出装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段および発明の効果
請求項1記載のプロペラシャフト折損検出装置によれば、次の効果を奏する。折損したプロペラシャフトが変位可能な範囲内に検出媒体が配置されている。プロペラシャフトが折損し、折損したプロペラシャフトと検出媒体とが接触すると、その接触に基づく変化が検出手段によって検出される。よって、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できる効果がある。
請求項2記載のプロペラシャフト折損検出装置によれば、請求項1記載のプロペラシャフト折損検出装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。プロペラシャフトが折損すると、折損した部分が自由端となり、折損したプロペラシャフトは、下方に垂れ下がり易くなる。そのため、検出媒体をプロペラシャフトの下方であってプロペラシャフトを挟んだ右側と左側とに亘って連続して配置することで、折損したプロペラシャフトを、検出媒体に接触させ易くできる。よって、プロペラシャフトが折損したことを確実に検出できる。従って、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できる効果がある。
請求項3記載のプロペラシャフト折損検出装置によれば、請求項2記載のプロペラシャフト折損検出装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。プロペラシャフトは、動力が伝達される方向において、上流側の第1シャフトと、下流側の第2シャフトとが連結された連結部を備えている。経験的に、連結部でプロペラシャフトの折損が生じ易い。また、連結部で折損した場合、第2シャフトは折損によって動力伝達が遮断されるが、第1シャフトは折損しても回転し続ける。そのため、検出媒体を第1シャフトの下方であって第1シャフトを挟んだ右側と左側とに亘って連続して配置することで、第2シャフトよりも第1シャフトの方が、検出媒体に接触させ易い。よって、プロペラシャフトが折損したことを確実に検出できる。従って、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できる効果がある。
請求項4記載のプロペラシャフト折損検出装置によれば、請求項2記載のプロペラシャフト折損検出装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。プロペラシャフトを挟んだ右側と左側とに亘って連続して配置されている電線には、電源から電流が供給され、その電流の変化が検出装置によって検出される。例えば、プロペラシャフトが折損する前は、所定の電流が電線に流れるが、プロペラシャフトが折損し、電線と接触し、電線が断線すると、電線に電流が流れない。その電流の変化が検出される。よって、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できる効果がある。
請求項5記載のプロペラシャフト折損検出装置によれば、請求項2記載のプロペラシャフト折損検出装置の奏する効果に加え、次の効果を奏する。検出媒体は、プロペラシャフトを挟んだ右側と左側とに亘って連続して検出媒体が配置されている。折損したプロペラシャフトが検出媒体上に接触すると、その圧力によりアクチュエータが下向きに変位し、そのアクチュエータの変位が検出される。よって、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できる効果がある。
(a)は、本発明の一実施形態であるプロペラシャフト折損検出装置を搭載した運搬車両の平面図であり、(b)は、(a)の矢印Ib方向から視た運搬車両の側面図である。 (a)は、図1(b)の丸枠A部分の要部側面図である。(b)は、図2(a)の矢印IIb方向から視たプロペラシャフト周辺の正面図である。 第1実施形態の折損検出装置を示す模式図である。 (a)は、荷台が通常高さ、(b)は荷台が上限高さ、(c)は荷台が下限高さに設定されている状態を示すプロペラシャフト周辺の側面図である。 (a)は、図2(b)に相当する図であって、第2実施形態の折損検出装置が搭載された運搬車両のプロペラシャフト周辺の正面図である。(b)は、第2実施形態の折損検出装置を示す模式図である。
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図1(a)は、本発明の一実施形態における運搬車両1の平面図であり、図1(b)は、図1(a)の矢印Ib方向から視た運搬車両1の側面図である。
本発明のプロペラシャフト折損検出装置は、特に、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できるものであって、運搬車両1に搭載されている。運搬車両1は、数十トン〜数百トン級の重量物を積載して運搬する車両である。運搬車両1には、運転室2と、運転室2の左隣にエンジンルーム3と、運転室2(エンジンルール3)の後方に荷台4と、荷台4の下方に走行装置5とが設けられている。
運転室2は、運転手が搭乗する空間であり、図示しないハンドルや運転シートが設けられている。エンジンルーム3には、エンジン3aの他、図示しないラジエター、エアタンク、トランスファ等が搭載されている。荷台4は、平坦に構成されており、荷台4の上に数十トン〜数百トン級の重量物が積載され、固定される。
走行装置5は、主に、車輪5aと、荷台4を支持する油圧シリンダ5bと、荷台4の下部に旋回可能に設けられたサスペンションブラケット5cと、サスペンションブラケット5cに対し、上下に揺動可能なスイングアーム5dとを有している。油圧シリンダ5bの伸縮に伴い、スイングアーム5dが揺動し、車輪5aが車体に対して上下動する。
また、車体の長手方向略中央、即ち、前方3個の走行装置5と、後方3個の走行装置との間には、車輪5aよりも一回り大径の車輪6,7が設けられている。車輪6,7は、エンジン3a(図1(a))から延出する第1プロペラシャフト8を介してエンジン3aの動力が伝達され駆動する。
次に、図2を参照して、車輪6,7の周辺機器について説明する。図2(a)は、図1の丸枠A部分の要部側面図である。(b)は、図2(a)の矢印IIb方向から視たプロペラシャフト周辺の正面図である。
第1プロペラシャフト8(図1(b)参照)は、第1デファレンス装置9(以下、単に「第1デフ9」と称す)の一端側にユニバーサルジョイント(図示せず)を介して連結されている。第1デフ9は、第1プロペラシャフト8から伝達される動力を車輪6に伝達する装置である。
第1デフ9の他端側には、第2プロペラシャフト10の一端側が連結され、第2プロペラシャフト10の他端側は、第2デファレンス装置11(以下、単に「第2デフ11」と称す)の一端側に連結されている。第2デフ11は、第2プロペラシャフト10から伝達される動力を車輪7に伝達する装置である。
即ち、第2プロペラシャフト10は、第1デフ9と、第2デフ11とに連結され、第1デフ9から第2デフ11を介して車輪7に動力を伝達するものであり、第1シャフト10aと、第2シャフト10bとによって構成されている。
第1シャフト10aは、円筒状に形成され、一端がユニバーサルジョイント17を介して第1デフ9に連結されている。第1シャフト10aと、ユニバーサルジョイント17とは溶接によって連結されている。第1シャフト10aの他端は第2シャフト10bに連結されている。
第2シャフト10bは、一端がユニバーサルジョイント18を介して第2デフ11に連結されている。第2シャフト10bと、ユニバーサルジョイント18とは溶接によって連結されている。第2シャフト10bの他端には、スプラインが形成がされており、第2シャフトの他端は、円筒状の第1シャフト10aの内部に挿入され、溶接によって連結されている。
尚、第1シャフト10aと、ユニバーサルジョイント17との連結、第1シャフト10aと、第2シャフト10bとの連結、第2シャフト10bと、ユニバーサルジョイント18との連結は、各々溶接でされているが、接着剤、ボルト/ナットで連結しても良い。
また、これらの連結部において、第2プロペラシャフト10が折損することが経験上多い。第2プロペラシャフト10が走行中に折損すると、周辺部品を損傷させたり、連結部に封入されているグリース等の潤滑油を周囲に撒き散らすことになる。
そこで、本実施形態の運搬車両1は、第2プロペラシャフト10が折損したことを検出する折損検出装置が搭載されている。折損検出装置は、第1シャフト10aの下方であって、第1シャフト10aの左側から右側に亘って電線12を連続して延ばし、電線12に電流を流し、電線12に流れる電流の変化を検出して、第2プロペラシャフト10が折損したかを検出するものである。
運搬車両1の走行中に、第2プロペラシャフト10が、第1シャフト10aと、第2シャフト10bとの連結部で折損したとする。この場合、第1シャフト10a一端側はユニバーサルジョイント17と連結されているので、第1シャフト10aは、ユニバーサルジョイント17との連結部を中心に回動する。
一方、電線12は、第1シャフト10aが回動する範囲に含まれるように第1シャフト10aの下方に配置されているので、第1シャフト10aが回動すると、電線12と接触することになる。この接触により、電線12が断線、或いは、電線12の一端に連結されている端子が外れ、電線12に電流が流れなくなる。これにより、第2プロペラシャフト10が折損したことが分かる。
ここで、図3を参照して、折損検出装置をより具体的に説明する。図3は、折損検出装置を示す模式図である。折損検出装置は、上述した電線12の他、端子台20,21と、電源22と、ランプ23とによって構成されている。
端子台20,21は、電線12と接続するベースであり、荷台4の下面に固定されているブラケット15(図2参照)に固定されている。電線12には、一端にY端子12a、他端にY端子12bが連結されている。Y端子12a,12bに形成されている凹部を、端子台20,21に連結されている固定ネジ20a,21aに差し込み、固定ネジ20a,21aを締め付けて、固定ネジ20a,21aとY端子12a,12bとを接続する。換言すれば、固定ネジ20a,21aを緩めることで、電線12を端子台20,21から取り外すことができる。
また、固定ネジ20aと,固定ネジ21bとは、電線D1〜D3を介して連結されており、その途中に電源22と、ランプ23とが接続されている。電源22は、電線12に電流を供給するものであり、運搬車両1に搭載されているバッテリで構成されている。ランプ25は、第2プロペラシャフト10が折損したことを光を媒体として運転手に報知するものであり、運転室2の内部に設けられている。
そのため、第2プロペラシャフト10が正常に作動している場合には、電源22からの電流は電線D1、固定ネジ20a、Y端子12a、電線12、Y端子12b、固定ネジ21a、電線D2、ランプ23、電線D3に供給され、ランプ23が点灯状態になる。
一方、第2プロペラシャフト10が、第1シャフト10aと第2シャフト10bとの連結部で折損すると、第1シャフト10aがユニバーサルジョイント17との連結部を中心に回動する。そして、電線12は、その軌道上に設けられているので、第1シャフト10aが電線12に接触すると、その圧力によりY端子12aが固定ネジ20aから引き抜かれる(図3の2点鎖線参照)。よって、電源22からの電流がランプ23に供給されず、ランプ23が消灯する。即ち、ランプ23を消灯することで、運転手に、第2プロペラシャフト10が折損したことを報知できる。
また、電線12の両端に連結されているY端子12a,12bは、その開放端を上方に向けて固定ネジ20a,20bに連結されている。よって、電線12の端子として、リング状の丸端子を採用する場合よりも、第1シャフト10aが電線22に接触した場合に、Y端子12aが固定ネジ20aから引き抜かれ易くなる。よって、より確実に、第2プロペラシャフト10が折損したことを検出できる。
再び、図2に戻り、説明を続ける。第1デフ9には、荷台4を上下動させるリフト装置が連結されている。リフト装置は、主に、第1リンク13と、第2リンク14と、ブラケット15と、油圧シリンダ16とによって構成されている。
尚、第2デフ11にも、第1デフ9と同じリフト装置が連結されているが、図面の理解を容易にするため、それらの図示は省略してある。また、図2(b)についても、第1リンク13と、第2リンク14と、油圧シリンダ16の図示は省略してある。
第1リンク13は、第1デフ9の上方に、その一端が軸支され、他端が第1デフ9を挟んだブラケット15間に橋渡しされている回転軸(図示せず)に軸支されている。第2リンク14は、第1デフ9の下方に一端が軸支され、他端がブラケット15に軸支されている。ブラケット15は、所定間隔を空けた2枚の鉄板が、第1デフ9を挟んだ右側と左側とに各々1組みずつ設けられ、その上端が荷台4の下面に溶接されている。油圧シリンダ16は、上方の一端がブラケット15に軸支され、下方の一端が第2リンク14に軸支されている。
ここで、図4を参照して、リフト装置の動作と、電線12の設置高さとについて説明する。図4(a)は、荷台4が通常高さ、図4(b)は荷台4が上限高さ、図4(c)は荷台4が下限高さに設定されている状態を示すプロペラシャフト周辺の側面図である。
図4(a)に示す通り、電線12は、荷台4が通常高さに設定されている場合に、折損した第2プロペラシャフト10と接触する位置に設定されている。尚、通常高さとは、主に、走行中における高さである。
尚、電線12の高さを、あまり低くすると、図4(c)に示す通り、荷台4が下限高さにある場合に、路面の凹凸によっては、電線12が地面と接触し、誤検出を引き起こす可能がある。そこで、電線12は、荷台4が下限高さにある場合に、路面から100mm以上離れる高さに設置されている。
荷台4の高さを、図4(a)に示す通常高さから、図4(b)に示す上限高さにする場合には、油圧シリンダ16を伸長させる。油圧シリンダ16が伸長すると、荷台4と、荷台4に連結されているブラケット15とが油圧シリンダ16により上方に押し上げられ、それに連動して、第1リンク13と、第2リンク14とが、引き起こされる。こうして、荷台4が図4(b)に示す上限高さとなる。
図4(b)に示す通り、荷台4が上限高さに設定されると、電線12が第2プロペラシャフト10に接触することになる。電線12が連結されている端子台20,21(図3参照)が、ブラケット15に連結されており、電線12、端子台20,21はブラケット15と連動して上昇するからである。
そのため、図4(b)に示すように、荷台4の上限高さに設定する場合には、誤検出防止、電線12の断線防止のためにも、予め、電線12を端子台20,21から取り外しておくのが望ましい。但し、荷台4を上限高さに設定するのは、運搬車両1の点検時に限られている。
一方、荷台4の高さを、図4(a)に示す通常高さから、あるいは、図4(b)に示す上限高さから、図4(c)に示す下限高さにする場合には、油圧シリンダ16を短縮させる。油圧シリンダ16が短縮すると、荷台4と、荷台4に連結されているブラケット15とが油圧シリンダ16によって下方に引き寄せられ、それに連動して、第1リンク13と、第2リンク14とが、押し倒される。こうして、荷台4が図4(c)に示す下限高さとなる。
荷台4が下限高さに設定されると、第2プロペラシャフト10が折損しても、第1シャフト10が電線12をくぐり抜けてしまい、折損を検出できない可能性がある。但し、荷台4を下限高さにするのは、積荷を荷台4に積載する場合と、積荷を荷台4から下ろす場合に限られ、その走行距離は非常に短い。よって、その間に、第2プロペラシャフト10が折損する可能性は極めて低い。また、下限高さでは、折損を検出できなくても、荷台4を図4(a)に示す通常高さに上昇させれば、折損を検出できる。
このように、運搬車両1には、折損検出装置が搭載されているので、第2プロペラシャフト10が折損したことを検出できる。よって、プロペラシャフトが折損したことを早期に発見できる。また、早期に発見できるので、早期にプロペラシャフトの交換ができる。その結果、第2プロペラシャフト10が折損し、それに伴い、周辺部品が損傷したり、グリース等の潤滑油を周囲に撒き散らすのも防止できる。
次に、図5を参照して、第2実施形態の折損検出装置について説明する。図5(a)は、図2(b)に相当する図であって、第2実施形態の折損検出装置が搭載された運搬車両のプロペラシャフト周辺の正面図である。(b)は、第2実施形態の折損検出装置を示す模式図である。尚、第1実施形態と共通する構成には、共通する符号を付し、その説明は省略する。
第1実施形態の折損検出装置は、電線12に電流が流れているか(ランプ23が点灯しているか)によって、第2プロペラシャフト10が折損したかを検出するものである。これに対し、第2実施形態では、電線12に換えて、金属製のワイヤを使用し、ワイヤの一端側が、所定量以上下方に変位したかによって、第2プロペラシャフト10が折損したかを検出するものである。
第2実施形態の折損検出装置は、主に、ワイヤ30と、リミットスイッチ31と、電源22と、ランプ23とによって構成されている。ワイヤ30は、第1シャフト10aの下方であって、第1シャフト10aの左側から右側に亘って連続して配置されている。ワイヤの両端にはフック30aが連結されており、一方はリミットスイッチ31、他方はブラケット15に引っかけられている。即ち、ワイヤ30も上述した電線12と同様に、着脱自在に構成されており、荷台4を上限高さにする場合には、予めワイヤ30を取り外すのが好ましい。
リミットスイッチ31は、ワイヤ30の変位を検出するものであり、ワイヤ30が所定量以上下方に変位した場合にスイッチが「オン」になる。リミットスイッチ31は、ロッド31aと、ロッド31aを付勢するコイルバネ31bと、スイッチ31cとによって構成されている。
ロッド31aは、上下方向に変位可能にシリンダ内に挿入されており、その先端に、ワイヤ30のフック30aが引っかけられている。コイルバネ31bは、ロッド31aを上方に付勢するものであり、ロッド31aの上端と、シリンダ底面との間に、ロッド31aを包囲しつつ配置されている。このように、コイルバネ31bでロッド31aを上方に付勢しておくことで、路面の凹凸によってスイッチが頻繁にオン/オフし、誤作動するのを防止している。
スイッチ31cは、ロッド31aの移動量に応じてオン/OFFを切替え、ロッド31aが所定量以上下方に変位した場合に「オン」になる。尚、スイッチ31cの両端は、電線Dを介して連結されており、その電線Dの途中に電源22と、ランプ23とが連結されている。
そのため、第2プロペラシャフト10(第1シャフト10a)が正常に作動している場合、即ち、ワイヤ30に第1シャフト10aが接触しておらず、ワイヤ30に下向きの圧力が掛かっていない場合、ロッド31aは、コイルバネ31bによって上方に付勢されており、スイッチ31cが「オフ」になっている。よって、ランプ23が消灯状態になる。
一方、第2プロペラシャフト10が、第1シャフト10aと第2シャフト10bとの連結部で折損すると、第1シャフト10aがユニバーサルジョイント17との連結部を中心に回動する。ワイヤ30は、その軌道上に設けられているので、第1シャフト10aがワイヤ30に接触すると、その圧力によりロッド31aがコイルバネ31bの付勢力に抗して下方に移動する(図5(b)2点鎖線参照)。ロッド31aが所定量以上下方に移動すると、スイッチ31cが「オン」となり、ランプ23が点灯する。即ち、ランプ23が点灯することで、運転手に、第2プロペラシャフト10が折損したことを報知できる。
以上、本実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変形改良が可能であることは容易に推察できるものである。
上記実施形態では、荷台4の上下動に伴って電線12や、ワイヤ30が上下動する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、第1デフ9に、第2デフ11側に向かって延びる突出片を、車体の幅方向に所定間隔を空けて2枚設ける。そして、その2枚の突出片に電線2、ワイヤ30を橋渡しすれば、電線12、ワイヤ30を、荷台4の上下動とは無関係に設置できる。よって、この場合には、荷台4を上限高さにする場合に、わざわざ電線12、ワイヤ30を取り外す必要がない。
また、上記実施形態では、電気的、機械的に第2プロペラシャフト10が折損したことを検出する場合について説明したが、これに限定されず、レーザ光や、超音波を使用しても良い。例えば、第2プロペラシャフト10を挟んだ左側に発光素子、右側に受光素子を設置する。この場合、第2プロペラシャフト10が正常であれば、発光素子から照射した光を受光素子が受光できるが、第2プロペラシャフト10が折損した場合には、受光素子が光を受光できなくなる。このように、光学的に第2プロペラシャフト10が折損したかを検出しても良い。
また、上記実施形態では、電線12,ワイヤ30を第1シャフト10aの下方に設置する場合について説明したが、電線12,ワイヤ30の設置位置は、これに限定されない。第1プロペラシャフト8,第2プロペラシャフト10が折損した場合に、その折損した第1プロペラシャフト8,第2プロペラシャフト10が採り得る軌道上に配置すれば良い。
また、上記実施形態では、ランプ23の点灯/消灯によって、第2プロペラシャフト10の折損を運転手に報知する場合について説明したが、報知方法については、これに限定されない。ブザー等の音によって報知しても、LCDに折損したことを表示して報知しても良い。また、折損が検出された場合には、走行や、荷台4の昇降を自動停止するように構成しても良い。
また、上記実施形態では、数十トン〜数百トン級の重量物を積載して運搬する運搬車両1にプロペラシャフト折損検出装置を搭載する場合について説明したが、プロペラシャフト折損検出装置を搭載する車種は、これに限定されない。中型、小型の運搬車両でも、乗用車やバス等の一般車両であっても良い。
1 運搬車両(車両の一例))
10 第2プロペラシャフト(プロペラシャフトの一例)
10a 第1シャフト
10b 第2シャフト
12 電線(検出媒体の一例)
30 ワイヤ(検出媒体の一例)
22 電源
23 ランプ(検出装置の一例)
31a ロッド(アクチュエータの一例)
31b コイルバネ(アクチュエータの一例)

Claims (5)

  1. プロペラシャフトを有する車両に搭載され、前記プロペラシャフトが折損したことを検出するプロペラシャフト折損検出装置であって、
    折損したプロペラシャフトが変位可能な範囲内に配置され、前記折損したプロペラシャフトと接触する検出媒体と、
    その検出媒体が折損したプロペラシャフトと接触したことに基づく前記検出媒体の変化を検出する検出装置とを備えていることを特徴とするプロペラシャフト折損検出装置。
  2. 前記検出媒体は、前記プロペラシャフトの下方であって前記プロペラシャフトを挟んだ右側と左側とに亘って連続して配置されていることを特徴とする請求項1に記載のプロペラシャフト折損検出装置。
  3. 前記プロペラシャフトは、動力が伝達される方向において、上流側の第1シャフトと、下流側の第2シャフトとが連結された連結部を備え、
    前記検出媒体は、前記第1シャフトの下方であって前記第1シャフトを挟んだ右側と左側とに亘って連続して配置されていることを特徴とする請求項2に記載のプロペラシャフト折損検出装置。
  4. 前記検出媒体は、電線であり、
    前記検出装置は、前記電線に接続される電源を備え、その電源から前記電線に供給される電流の変化を検出することを特徴とする請求項2に記載のプロペラシャフト折損検出装置。
  5. 前記検出装置は、前記検出媒体の端部と連結され、前記検出媒体に加えられる下向きの力に応じて下向きに変位するアクチュエータを備え、そのアクチュエータの変位を検出することを特徴とする請求項2に記載のプロペラシャフト折損検出装置。






















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