WO2014045461A1

WO2014045461A1 - 建設機械に搭載されるコントローラの接地構造

Info

Publication number: WO2014045461A1
Application number: PCT/JP2012/077837
Authority: WO
Inventors: 朋広斉藤; 昌彦保坂
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-20
Also published as: JP5486061B2; DE112012005114T5; CN103828159B; DE112012005114B4; JP2014064366A; US20140345935A1; KR101508149B1; KR20140078574A; CN103828159A; US9723754B2

Description

建設機械に搭載されるコントローラの接地構造

　本発明は、建設機械に搭載されるコントローラの接地（グランド）構造に係り、特にコントローラを構成するケースのフレームグランドへの接地構造に関する。

　従来、種々の分野において、電子回路基板等を金属製のケース内に収容したコントローラが知られている（例えば、特許文献１）。また、そのようなコントローラに用いられるケースとしては、内部の電子回路基板に対する電磁シールドなどの目的で、フレームグランドに接地される。

　コントローラは、建設機械に搭載される場合、ケースに設けられた取付部を介して車体側の取付盤に取り付けられる。コントローラに接続されるケーブルハーネスの中には、フレームグランド用のグランドケーブルが含まれている。グランドケーブルは、コントローラとの接続側の端部から他のケーブルとは分離されて引き出され、他のケーブルがコネクタを介してコントローラ内の電子回路基板と電気的に接続されるのに対し、先端に取り付けられた端子を介してケースの取付部と一緒に取付盤に共締めされ、よってケースがグランドケーブルと導通し、フレームグランドに接地されるようになっている。

特開２００５－１４３２６５号公報

　しかしながら、従来では、グランドケーブルの端子がケースに設けられた取付部と一緒に取付盤に共締めされるため、狭い作業空間にてコントローラのメンテナンスを実施するにあたっては、ケーブルハーネスをコントローラから一旦抜き取るのに併せて、共締め用のボルトを外すとともに、グランドケーブルを共締め部分から完全に外さなければならず、メンテナンスに手間が掛かるという問題がある。

　また、グランドケーブルの端子がケースの取付部と共締めされていると、端子が隠れてしまうため、端子と取付部との接触状態、あるいは端子と取付盤との接触状態を目視にて確認しながらボルトを締め付けることは難しい。このため、端子との安定した接触状態が得られない可能性があり、この場合には、安定してフレームグランドに接地できないという問題がある。

　本発明の目的は、メンテナンスを容易にできるとともに、ケースをフレームグランドに確実に接地できる建設機械に搭載されるコントローラの接地構造を提供することにある。

　第１発明に係るコントローラの接地構造は、建設機械に搭載されるとともに、表面にコネクタを配置するためのコネクタ配置孔が設けられているケースを備えたコントローラの接地構造において、前記コネクタには、グランドケーブルを含む複数のケーブルで構成されたケーブルハーネスが接続され、前記表面の前記コネクタ配置孔の近傍には、前記グランドケーブルが接続される接続部が設けられていることを特徴とする。

　第２発明に係るコントローラの接地構造では、前記表面には、複数の放熱フィンが設けられ、前記コネクタの高さは、前記放熱フィンの高さよりも低いことを特徴とする。

　第３発明に係るコントローラの接地構造は、建設機械に搭載されるとともに、表面に複数の放熱フィンが設けられ、かつ前記表面にコネクタを配置するためのコネクタ配置孔が設けられているケースを備えたコントローラの接地構造において、前記表面は、平面視で矩形状とされ、前記放熱フィンとしては、交差部を有して互いに交差方向に配置された第１放熱フィンと第２放熱フィンとが設けられ、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとは連続しているとともに、全体としてＴ字形状に配置され、かつＴ字形状での３方の先端部が前記表面の両方の長辺側の辺縁および一方の短辺側の辺縁まで延設されており、前記表面には、前記交差部で囲まれる隅部を有し、かつ前記長辺側の辺縁および前記一方の短辺側の辺縁の両方に臨む一対の第１コネクタ配置面と、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの区画領域の外方にて前記表面の他方の短辺側の辺縁に臨む第２コネクタ配置面とが形成され、前記一対の第１コネクタ配置面および前記第２コネクタ配置面のそれぞれに、複数の前記コネクタ配置孔が設けられ、前記第１、第２コネクタ配置面に配置される前記コネクタの高さは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの高さよりも低く、複数の前記コネクタ配置孔に設けられる少なくとも１つのコネクタには、グランドケーブルを含む複数のケーブルで構成されたケーブルハーネスが接続され、前記表面の前記少なくとも１つのコネクタが配置されるコネクタ配置孔の近傍には、前記グランドケーブルが接続される接続部が設けられていることを特徴とする。

　第１発明によれば、グランドケーブル用の接続部をケース表面のコネクタ近傍に専用に設けるため、メンテナンス時にコネクタからケーブルハーネスを抜き取る場合には、接続部にねじ等で接続されているグランドケーブルを単に外せばよい。従って、従来とは異なって、コントローラを取付盤等に取り付けるための大掛かりなボルトを外す必要がなく、メンテナンスを容易にできる。また、グランドケーブルを接続部に接続する際には、グランドケーブルの端子をねじ止め等するだけなので、端子と接続部との接触状態を目視しながらねじを堅固に締め込むことができ、接触状態を良好にできて、グランドケーブルとケースとの安定した導通を確実に得ることができる。

　第２発明によれば、放熱フィンの高さよりもコネクタの高さが低く、コネクタが放熱フィンから突出しないので、万一コントローラをフロア等に落下させても、放熱フィンがフロアにぶつかることとなり、コネクタがぶつかるのを防いでその損傷を抑制でき、ケーブルハーネスを確実に接続できる。

　第３発明によれば、第１、第２発明の各作用効果に加え、次の作用効果を奏する。すなわち、コネクタ取付面としては第１、第２コネクタ取付面が形成されることで、より多くのコネクタを配置でき、より多くのケーブルハーネス等を配線できる。しかも、第１、第２コネクタ取付面はそれぞれ、表面の辺縁に臨んでいることから、ケーブルがその辺縁上を通るよう配線されることで、ケーブルハーネスによって第１、第２放熱フィンが覆われる心配がなく、放熱性能を良好に維持できる。

本発明の一実施形態に係る建設機械の一部を示す側面図。前記建設機械に搭載されるコントローラのケースを示す斜視図。前記ケースの平面図。前記ケースの側面図であり、図３での矢印IV側から見た図。前記ケースの側面図であり、図３での矢印Ｖ側から見た図。本発明の変形例を模式的に示す平面図。本発明の変形例を模式的に示す平面図。本発明の変形例を模式的に示す平面図。

　以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１には、本実施形態の建設機械としてのリジット型ダンプトラックについて、その車両の前側部分が示されている。

　図１において、ダンプトラック１の車両前側には、前輪２の上方に対応した位置にオペレータが乗り込むキャブ３が設けられている。キャブ３内には、点線で示したオペレータシート４の他、ダンプトラック１の走行操作やボディ５の起伏操作を行うための図示しない装置類および機器類が設置されている。さらに、本実施形態では、点線で示すように、キャブ３内部の前部上方に位置してモニタ装置６が設置されている。また、キャブ３内部の後部下方に位置して金属製の取付盤７が設けられ、この取付盤７にはコントローラ１０が取り付けられている。

　モニタ装置６とコントローラ１０とは、モニタケーブル８Ａで接続されている。コントローラ１０には、画像信号ケーブル８Ｂの一端が接続されている。画像信号ケーブル８Ｂの他端は、車載に搭載された図示しない複数の監視カメラに接続されている。モニタケーブル８Ａおよび画像信号ケーブル８Ｂは、ケーブルハーネス８として一体に構成されている。各監視カメラからの画像信号は、画像信号ケーブル８Ｂを通してコントローラ１０に入力する。コントローラ１０では、入力した画像信号に基づいて所定の処理が行われ、モニタ装置６で表示する画像の表示信号が生成される。生成された表示信号は、モニタケーブル８Ａを通してモニタ装置６に出力され、所望の画像として表示される。すなわち、本実施形態において、コントローラ１０は、画像処理用のコントローラである。

　図２～図５はそれぞれ、コントローラ１０のケース１１を示す斜視図、平面図、図３中の矢印IV側から見た側面図、および図３中の矢印Ｖ側から見た側面図である。
　図２～図５において、ケース１１は、無底箱状の上部ケース１２と、上部ケース１２の底側を塞ぐようにねじ止めされる下部カバー１３とを備える。上部ケース１２および下部カバー１３は共に、アルミのダイカスト（ダイキャスト）製である。

　上部ケース１２には、平面視で矩形状の基部１４が設けられている。基部１４の上面１４Ａには、上方に隆起したケース本体部１５が設けられている。基部１４の対向する一対の長辺側の側面１４Ｂには、長孔状の切欠部１６Ａ有した取付部１６が外方に向かって水平に突設されている。この取付部１６の切欠部１６Ａに挿通されるボルトにより、コントローラ１０全体が取付盤７（図１）に着脱自在に取り付けられる。

　一方、同じく平面視で矩形状とされたケース本体部１５の内部は、所定の容積を有した内部空間となっている。内部空間内には、モニタ装置６での表示信号を生成するための電子回路基板が収容されている。電子回路基板には、画像処理用に構成されたＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の集積回路が実装されている。集積回路を含む電子回路基板は発熱部品であるため、発熱部品からの放熱を促進する必要から、上部ケース１２および下部カバー１３には、多数の放熱フィン１７（１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄ）が設けられている。

　具体的に、ケース本体部１５の上面１５Ａには、長辺側の辺縁に平行な複数の第１放熱フィン１７Ａが突設されている。第１放熱フィン１７Ａは、長さ寸法Ｌ１（図３）を有しており、その長手方向の一端側が一方の短辺側の辺縁近傍まで達し、他端側が他方の短辺側の辺縁から所定寸法Ｌ２（図３）だけ離間した位置まで設けられている。離間した部分の所定の寸法Ｌ２とは、後述するレセプタクルコネクタ２６が配置可能とされる大きさである。

　また、第１放熱フィン１７Ａは、ケース本体部１５の短辺方向に沿って複数並設されているが、全体的に中央に集約して配置されている。つまり、並設方向（短辺方向と同じ）の両側に設けられ第１放熱フィン１７Ａと長辺側の辺縁との間は、所定寸法Ｌ３（図３）だけ離間している。所定の寸法Ｌ３とは、後述するレセプタクルコネクタ２５などが配置可能な大きさである。

　さらに、上面１５Ａにおいて、第１放熱フィン１７Ａでのレセプタクルコネクタ２６側の端部寄りの位置には、一対の第２放熱フィン１７Ｂが設けられている。第１、第２放熱フィン１７Ａ、１７Ｂの上端の高さ位置は同じである。第２放熱フィン１７Ｂは、第１放熱フィン１７Ａに対して直角を成す交差方向に延設されている。

　すなわち、一方の第２放熱フィン１７Ｂの一端は、並設方向の一方側の第１放熱フィン１７Ａに対して直角を成して連続しており、その他端は一方の長辺側の辺縁近傍に達している。同様に、他方の第２放熱フィン１７Ｂの一端は、並設方向の他方側の第１放熱フィン１７Ａに対して直角を成して連続しており、その他端は他方の長辺側の辺縁近傍に達している。

　従って、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂは、囲み円（図３）で囲まれた部分に交差部Ａを有するとともに、平面視で全体としてＴ字形状に配置されていることになり、Ｔ字形状での３方の先端部が上面１５Ａの両方の長辺側の辺縁および一方の短辺側の辺縁まで延設されている。なお、ケース本体部１５の４つの側面１５Ｂには、基部１４の上面１４Ａに跨る複数のリブ形状の第３放熱フィン１７Ｃが設けられている。また、下部カバー１３の下面１３Ａ（図４、図５）には、複数の第４放熱フィン１７Ｄが下方に向けて垂設されている。

　第４放熱フィン１７Ｄは、平面視で矩形状とされた下部カバー１３において、長辺側の辺縁に平行に設けられ、かつ下面１３Ａの全域にわたって設けられている。第４放熱フィン１７Ｄの先端は、図５に示すように、取付部１６の取付面である下面から突出しておらず、コントローラ１０の取付盤７（図１）への取付が阻害されないようになっている。このような第４放熱フィン１７は、基部１４の短辺側の開口部分から露出しており、放熱された熱が取付盤７との間から開口部分を通して拡散される。

　本実施形態の上部ケース１２ではまた、コネクタ保護のために、以下の構成を備える。
　上部ケース１２においては、ケース本体部１５の上面１５Ａに第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７ＢがＴ字形状に配置されていることで、表面としての上面１５Ａには、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂの交差部Ａで囲まれた一対の隅部２１Ａが形成されている。そして、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂで区画される領域は、隅部２１Ａを有する一対の第１コネクタ配置面２１となっている。これらの第１コネクタ配置面２１は、放熱フィン１７Ａが設けられた領域の両側に形成され、上面１５Ａの長辺側の辺縁および一方の短辺側の辺縁の両方に臨んでいる。

　また、上面１５Ａには、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂによる区画領域の外方にて、上面１５Ａの他方の短辺側の辺縁（第１放熱フィン１７Ａが延設されていない方の辺縁）に臨む第２コネクタ配置面２２が形成されている。すなわち、第２コネクタ配置面２２は、前述した寸法Ｌ２に対応した領域であり、その高さ位置は、第１コネクタ配置面２１よりも僅かに低い。

　第１コネクタ配置面２１には、略円形の複数のコネクタ配置孔２３が設けられている。ただし、コントローラ１０の仕様によっては、一部のコネクタ配置孔２３が覗き孔として利用されることがあり、内部の電子回路基板上に実装されたＬＥＤの点灯状態等を確認できるようにする場合がある。第２コネクタ配置面２２には、矩形の一対のコネクタ配置孔２４が設けられている。

　第１コネクタ配置面２１において、コネクタ配置孔２３には、２点鎖線で代表して示すように、コネクタとしてのレセプタクルコネクタ２５が配置される。一方の第１コネクタ配置面２１のレセプタクルコネクタ２５には、モニタケーブル８Ａ（図１）に取り付けられたプラグコネクタが接続される。他方の第１コネクタ配置面２１のレセプタクルコネクタ２５には、映像信号ケーブル８Ｂ（図１）に取り付けられたプラグコネクタが接続される。

　レセプタクルコネクタ２５が取り付けられた状態では、レセプタクルコネクタ２５の高さ位置は、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂの高さ位置よりも低く、レセプタクルコネクタ２５の上部が第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂから突出していない。他のコネクタ配置孔２３に配置されるコネクタの図示を省略してあるが、それらのコネクタについても、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂとの高さ位置の関係は同じである。なお、図示しないコネクタとしては、レセプタクルコネクタ２５と同じである必要はなく、ネットワークケーブル用のコネクタやＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル用のコネクタであってもよい。

　また、第２コネクタ配置面２２において、コネクタ配置孔２４には、２点鎖線で示すようにレセプタクルコネクタ２６が取り付けられている。このレセプタクルコネクタ２６には、ケーブルハーネス９のプラグコネクタ２７が接続される。ケーブルハーネス９としては、電子回路基板に電力を供給する電源ケーブルや周辺機器間での信号送信に用いられる信号ケーブル等の複数の導通ケーブル９Ａ、およびフレームグランド用のグランドケーブル９Ｂをまとめた構成である。

　レセプタクルコネクタ２６についても、コネクタ配置孔２４に取り付けられた状態では、レセプタクルコネクタ２６の高さ位置は、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂの高さ位置よりも低く、レセプタクルコネクタ２６の上部が第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂから突出しない。

　このように、本実施形態では、レセプタクルコネクタ２５，２６およびその他のコネクタの高さ位置が、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂの高さ位置よりも低い。このことにより、コントローラ１０のメンテナンスを、キャブ３内のオペレータシート４背後の狭く雑然とした作業空間にて実施するにあたっては、ケーブルハーネス８，９が接続されていない状態でコントローラ１０を扱っている最中など、万一コントローラを上面１５Ａ側からキャブ３のフロアに落下させたとしても、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂがフロアにぶつかることになるから、レセプタクルコネクタ２５，２６等のコネクタがフロアに打ち付けられることはなく、それらの損傷を防止できる。

　そして、レセプタクルコネクタ２５，２６等が配置される第１、第２コネクタ配置面２１，２２は、上面１５Ａの辺縁に臨んで形成されているので、配線されるケーブルハーネス８，９などは、第１、第２コネクタ配置面２１，２２上から辺縁上を通して外方にはわされることで、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂにケーブルハーネス８，９が覆い被さることがなく、放熱性能を阻害しない。

　本実施形態の上部ケース１２ではさらに、ケース本体部１５の上面１５Ａには、一方のコネクタ配置孔２４の近傍に、グランドケーブル９Ｂを接続するための接続部２８が設けられている。接続部２８には、ねじ穴２８Ａが刻設されている。グランドケーブル９Ｂの端子にワッシャ２９を介してねじ３０を挿通し、このねじ３０をねじ穴２８Ａに螺入する。こうすることで、グランドケーブル９Ｂが上部ケース１２に接続され、下部カバー１３を含むケース１１全体がフレームグランドに接地されることになる。

　ケース１１の接地は従来、コントローラ１０を取付盤７に取り付けるのに際して、上部ケース１２に設けられた取付部１６と取付盤７との間にグランドケーブル９Ｂの端子を挟み込み、取付部１６と一緒に共締めし、よってグランドケーブル９Ｂとケース１１とを導通させることで行われていた。これに対して、本実施形態では、ケース１１の上部ケース１２に、グランドケーブル９Ｂ専用の接続部２８が設けられているのである。

　従って、本実施形態では、狭い作業空間にてケーブルハーネス９をコントローラ１０から一旦抜き取る場合でも、コントローラ１０を取り付けるための大掛かりなボルトを外す必要がなく、専用のねじ３０を外すだけでよいから、メンテナンスを容易にできる。また、グランドケーブル９Ｂを接続する場合には、端子の締付部分を目視しながらねじ３０の締付作業を行えるので、端子をケース１１に堅固に接続してグランドケーブル９Ｂとケース１１との導通を確実にでき、ケース１１をフレームグランドに安定して接地できる。

　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　例えば、前記実施形態では、上面１５Ａには第１、第２コネクタ配置面２１，２２が形成されるよう、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７ＢがＴ字形状に配置されていたが、図６Ａに示すように、一対の第１コネクタ配置面２１のみが形成されるよう、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂを上面１５Ａの全体にわたってＴ字形状に配置してもよい。
　また、図６Ｂに示すように、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂを、全体十字形状に配置し、４つのコネクタ配置面２０を形成してもよく、図６Ｃに示すように、全体Ｌ字形状に配置して１つの大きなコネクタ配置面２０を形成してもよい。なお、図中の符号２０Ａは隅部を指している。

　前記実施形態では、第２放熱フィン１７Ｂは、一部の第１放熱フィン１７Ａと連続して設けられていたが、第１、第２放熱フィン１７Ａ，１７Ｂとの間に僅かな隙間が形成され、それらが不連続に設けられている場合でも、本発明に含まれる。

　前記実施形態では、グランドケーブル９Ｂを接続する接続部２８が１箇所に設けられていたが、より確実にケースをフレームグランドに接地するために、例えば、ケース表面で対角線上に離間させて一対の接続部を設ける等してもよい。このような場合には、各接続部に近接したコネクタに接続されるそれぞれのケーブルハーネスが、グランドケーブルを含んで構成されることになる。

　前記実施形態では、接続部２８がケース本体部１５の上面１５Ａに設けられている例で説明したが、コネクタ配置孔がコントローラの側面に設けられている場合には、当該側面のコネクタ配置孔の近傍にグランドケーブルの接地部を設けてもよい。すなわち、本発明において、コネクタが配置される表面としては、上面に限定されず、側面であってもよい。

　その他、コネクタ配置孔の数や、コネクタの種類、ケーブルハーネスの種類、ケース内に収容される電子回路基板の機能等は、前記実施形態で説明したものに限定されず、コントローラの用途などを勘案して任意に決められてよい。

　本発明は、ダンプトラックに搭載されるコントローラに利用できる他、パワーショベル、ホイールローダ、ブルドーザ等の建設機械用のコントローラとしても利用できる。

　１…建設機械であるダンプトラック、１０…コントローラ、１１…ケース、１５Ａ…表面である上面、１７…放熱フィン、１７Ａ…第１放熱フィン、１７Ｂ…第２放熱フィン、２１…第１コネクタ配置面、２１Ａ…隅部、２２…第２コネクタ配置面、２３，２４…コネクタ配置孔、２５，２６…コネクタであるレセプタクルコネクタ、２８…接続部、Ａ…交差部。

Claims

　建設機械に搭載されるとともに、表面にコネクタを配置するためのコネクタ配置孔が設けられているケースを備えたコントローラの接地構造において、
　前記コネクタには、グランドケーブルを含む複数のケーブルで構成されたケーブルハーネスが接続され、
　前記表面の前記コネクタ配置孔の近傍には、前記グランドケーブルが接続される接続部が設けられている
　ことを特徴とする建設機械に搭載されるコントローラの接地構造。
　請求項１に記載の建設機械に搭載されるコントローラの接地構造において、
　前記表面には、複数の放熱フィンが設けられ、
　前記コネクタの高さは、前記放熱フィンの高さよりも低い
　ことを特徴とする建設機械に搭載されるコントローラの接地構造。
　建設機械に搭載されるとともに、表面に複数の放熱フィンが設けられ、かつ前記表面にコネクタを配置するためのコネクタ配置孔が設けられているケースを備えたコントローラの接地構造において、
　前記表面は、平面視で矩形状とされ、
　前記放熱フィンとしては、交差部を有して互いに交差方向に配置された第１放熱フィンと第２放熱フィンとが設けられ、
　前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとは連続しているとともに、全体としてＴ字形状に配置され、かつＴ字形状での３方の先端部が前記表面の両方の長辺側の辺縁および一方の短辺側の辺縁まで延設されており、
　前記表面には、前記交差部で囲まれる隅部を有し、かつ前記長辺側の辺縁および前記一方の短辺側の辺縁の両方に臨む一対の第１コネクタ配置面と、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの区画領域の外方にて前記表面の他方の短辺側の辺縁に臨む第２コネクタ配置面とが形成され、
　前記一対の第１コネクタ配置面および前記第２コネクタ配置面のそれぞれに、複数の前記コネクタ配置孔が設けられ、
　前記第１、第２コネクタ配置面に配置される前記コネクタの高さは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの高さよりも低く、
　複数の前記コネクタ配置孔に設けられる少なくとも１つのコネクタには、グランドケーブルを含む複数のケーブルで構成されたケーブルハーネスが接続され、
　前記表面の前記少なくとも１つのコネクタが配置されるコネクタ配置孔の近傍には、前記グランドケーブルが接続される接続部が設けられている
　ことを特徴とする建設機械に搭載されるコントローラの接地構造。