(57)【要約】      （修正有）【課題】日々の運転中に発生する過電圧から建設機械を保護するための、建設機械等用の過電圧抑制システムを提供する。【解決手段】建設機械用の過電圧抑制システムは、ノードを含む通信網を有している。データラインは、通信網のノードを電気的に接続するために使用されている。半導体装置はデータラインと電気的に接続されている。また、建設機械のフレームは半導体装置と電気的に接続されており、フレームはフレームコモンである。フレームコモンは、通信網の電気的コモンポイントを含むように作られている。【選択図】図２
2008125343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設機械用の過電圧抑制システムにおいて、
ノードを含む通信網と、
前記通信網の前記ノードを電気的に接続するためのデータラインと、
前記データラインと電気的に接続されている半導体装置と、
前記半導体装置と電気的に接続されている建設機械のフレームと、を備えており、
前記フレームはフレームコモンを備えており、前記フレームコモンは前記通信網の電気的コモンポイントを含むように作られている、過電圧抑制システム。
【請求項２】
前記データラインは、第１と第２のデータラインを備えている、請求項１に記載の過電圧抑制システム。
【請求項３】
前記半導体装置は、サイリスタを含んでいる、請求項１に記載の過電圧抑制システム。
【請求項４】
前記サイリスタは、双方向性サイリスタを含んでいる、請求項３に記載の過電圧抑制システム。
【請求項５】
前記サイリスタは、最大で２本のリード線を備えている、請求項３に記載の過電圧抑制システム。
【請求項６】
前記サイリスタは、降伏電圧が最大で約２０ボルトであるサイリスタを含んでいる、請求項３に記載の過電圧抑制システム。
【請求項７】
前記サイリスタは、オン状態電圧が最大で約２ボルトであるサイリスタを含んでいる、請求項３に記載の過電圧抑制システム。
【請求項８】
前記サイリスタは、８マイクロ秒の立ち上り時間で２０マイクロ秒の減衰時間の時に少なくとも１５０アンペア、及び１０マイクロ秒の立ち上り時間で１０００マイクロ秒の減衰時間の時に少なくとも３０アンペアの電流容量を有するサイリスタを含んでいる、請求項３に記載の過電圧抑制システム。
【請求項９】
前記サイリスタは、最大で約１００ピコファラッドの接合容量を有するサイリスタを含んでいる、請求項３に記載の過電圧抑制システム。
【請求項１０】
建設機械用の過電圧抑制装置において、
少なくとも一部に導電部を含んでいるハウジングと、
前記ハウジング内に配置されている第１データライン及び第２データラインと、
前記ハウジングの前記導電部と前記第１データラインの間に電気的に接続されている第１半導体装置と、
前記ハウジングの前記導電部と前記第２データラインの間に電気的に接続されている第２半導体装置と、を備えている、過電圧抑制装置。
【請求項１１】
前記第１データラインと前記第２データラインの内の少なくとも１つは、差分データラインを備えている、請求項１０に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１２】
前記第１半導体装置と前記第２半導体装置の内の少なくとも１つは、フレームコモンに電気的に接続されており、前記フレームコモンは、前記建設機械の電気的コモンポイントを含むように作られている、請求項１０に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１３】
前記ハウジングは、導電材を含んでいる、請求項１０に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１４】
前記ハウジング内に配置されているデジタル入力ラインを更に備えている、請求項１０に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１５】
前記第１データラインと前記第２データラインの内の少なくとも１つは、０ボルトから１４ボルトの範囲の直流電圧を受け入れる、請求項１０に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１６】
前記第１半導体装置と前記第２半導体装置の内の少なくとも１つは、サイリスタを含んでいる、請求項１０に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１７】
前記サイリスタは、双方向サイリスタを含んでいる、請求項１６に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１８】
前記サイリスタは、最大で２本のリード線を備えている、請求項１６に記載の過電圧抑制装置。
【請求項１９】
前記サイリスタは、降伏電圧が最大で約２０ボルトであるサイリスタを含んでいる、請求項１６に記載の過電圧抑制装置。
【請求項２０】
前記サイリスタは、オン状態電圧が最大で約２ボルトであるサイリスタを含んでいる、請求項１６に記載の過電圧抑制装置。
【請求項２１】
前記サイリスタは、最大で約１００ピコファラッドの接合容量であるサイリスタを含んでいる、請求項１６に記載の過電圧抑制装置。
【請求項２２】
建設機械用過電圧抑制システムにおいて、
データバスと、
前記データバスと電気的に接続されている過電圧抑制装置と、
前記過電圧抑制装置と電気的に接続されているノードと、
前記ノードと電気的に接続されている建設機械のフレームと、を備えており、
前記フレームはフレームコモンを含んでおり、前記フレームコモンは、前記建設機械の電気的コモンポイントを含んでいるように作られている、過電圧抑制システム。
【請求項２３】
前記ノードは、
ハウジングと、
前記ハウジング内のマイクロプロセッサと、を含んでいる、請求項２２に記載の過電圧抑制システム。
【請求項２４】
前記データバスは、少なくとも２つのデータラインを含んでいる、請求項２２に記載の過電圧抑制システム。
【請求項２５】
前記過電圧抑制装置は、
少なくとも一部に導電部を備えているハウジングと、
前記ハウジング内に配置されている第１データライン及び第２データラインと、
前記ハウジングの前記導電部と前記第１データラインの間に電気的に接続されている第１半導体装置と、
前記ハウジングの前記導電部と前記第２データラインの間に電気的に接続されている第２半導体装置と、を備えている、請求項２２に記載の過電圧抑制システム。
【請求項２６】
前記第１データラインと前記第２データラインの内の少なくとも１つは、差分データラインを備えている、請求項２５に記載の過電圧抑制装置。
【請求項２７】
前記第１半導体装置と前記第２半導体装置の内の少なくとも１つは、前記データバスを前記フレームコモンに電気的に接続している、請求項２５に記載の過電圧抑制装置。
【請求項２８】
前記ハウジングは、導電材を含んでいる、請求項２５に記載の過電圧抑制装置。
【請求項２９】
前記第１半導体装置と前記第２半導体装置の内の少なくとも１つは、サイリスタを備えている、請求項２５に記載の過電圧抑制装置。
【請求項３０】
前記サイリスタは、双方向サイリスタを含んでいる、請求項２９に記載の過電圧抑制装置。
【請求項３１】
前記サイリスタは、最大で２本のリード線を備えている、請求項２９に記載の過電圧抑制装置。
【請求項３２】
前記サイリスタは、降伏電圧が最大で約２０ボルトであるサイリスタを含んでいる、請求項２９に記載の過電圧抑制装置。
【請求項３３】
前記サイリスタは、オン状態電圧が最大で約２ボルトであるサイリスタを含んでいる、請求項２９に記載の過電圧抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
雷等の電磁現象は、コンピュータ、ラジオ、テレビ等の電気機器にとって脅威である。電界及び磁界並びに付帯する過渡電圧及び過渡電流は高い物体に引き付けられるので、建設機械等の様々な大型の構造体は特に影響を受けやすい。加えて，建設機械の構造は、良導体として働く金属を含んでいる。電磁障害、交流（ＡＣ）誘導、静電放電、交流電源の交差、故障及びそれらに付帯する過渡電圧及び電流等の他の電磁気の発生は、全て、建設機械に付帯する電気装置及び構成部品等の、電気装置及び部品を悩ませる原因の具体例である。例えばサージ電流及び落雷は、オペレーティングシステムの故障、火炎の危険性、及び他の多大な損傷を引き起こす可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
建設機械用の過電圧抑制システムは、ノードを含む通信網を有している。データラインは、通信網のノードを電気的に接続するために用いられている。半導体装置は、データラインと電気的に接続される。また、建設機械のフレームは、フレームコモンである半導体装置に電気的に接続される。フレームコモンは、通信網の電気的コモンポイントを含むように作られている。
【０００３】
本設計の他のシステム、方法、特徴、及び利点は、添付図面及び詳細な説明を検討すれば当業者には自明であり、又は自明となるであろう。全てのその様な追加のシステム、方法、特徴、及び利点は、本説明に含まれるよう意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図に示される構成要素は必ずしも縮尺が合ってはおらず、むしろ本設計の原理を図解することに重点が置かれている。また、各図を通して類似の参照番号は、対応する部品を指示している。
【０００５】
図１は、ここで説明する過電圧抑制装置、システム、及び方法（通常「システム」と呼ばれている）を利用する建設機械１００の基本構造の側面図である。説明の都合上、建設機械１００を、限定するわけではないが、旋回体１０２、運転室１０４、及びブーム１０６を含んでいるクローラークレーンとして説明する。しかしながら、このシステムは、他の型式の建設機械で使用することもできる。このシステムは、トラック等の一般車両、及び建造物等の他の設備でも使用することができる。図解しているクローラークレーンに加えて、このシステムは、鉄道クレーン、自走式クレーン、伸縮式クレーン、タワークレーン、トラッククレーン、不整地用クレーン、ローダークレーン、ガントリークレーン、オーバーヘッドクレーン、スタッカー式クレーン、クレーン船、及びスカイクレーン等の他の型式のクレーンにも使用することができる。更に、過電圧抑制システムは、低電圧データ通信を利用する構造体の様なあらゆる他の大型の可動又は静止構造体に利用することができる。
【０００６】
過電圧抑制システムは、雷、又は電池及び電気通信塔、並びに付帯する過渡電圧及び電流によって作り出される高強度電界及び／又は磁界等の電磁現象１０８に対して、建設機械１００に搭載されている電子機器を保護するために使用されている。電磁現象１０８には、限定するわけではないが、更に、電磁干渉、ＡＣ誘導、静電気放電、交流電源の交差、故障、及びそれらに付帯する過渡電圧及び電流が含まれている。加えて、電磁現象１０８は、約１ナノセカンドの最小時間枠に生じるキロ及びメガヘルツ範囲での高周波スパイクも含まれている。
【０００７】
図２は、建設機械１００で使用される典型的な通信網を概略的に示している。制御領域回路網（「ＣＡＮ」）は、建設機械１００の作動を制御する或る型式の通信網である。過電圧抑制システムは、以下に詳細に説明するようにこの通信網で活用されているが、ＣＡＮを使用していないか、又は異なる通信網を使用している様々なアプリケーションにおいても活用されている。
【０００８】
建設機械１００のＣＡＮ又は他の通信網は、互いに通信し合うノード等のインターフェースのシステムを含んでいる。ノードは、データ通信用の接続点、再分配点又は終点等の通信網上の装置であり、限定するわけではないが、センサー、プロセッサ、データリンク、及びメモリの内の何れか１つ又は全てを含んでいる。ノードは、指示及び／又は機能的情報を収集し、及び／又は建設機械１００の各部分に伝達し、且つ建設機械１００の状態及び作動データを収集及び／又は伝達する。ノードは、データバス２０１等の通信経路、又はデータがプロセッサへ入出力されるか、又はノードのメモリへ入出力される他の経路を介して、情報を伝達する。例えば、クレーンエンジン２０６は、ノード２１０に電気的に接続されている。クレーン運転室１０４は、ノード２１２と２１４に電気的に接続されている。クレーン旋回体１０２は、ノード２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、及び２２６に電気的に接続されている。また、クレーンブーム１０６は、ノード２２８と２３０に電気的に接続されている。更に、ＣＡＮは、バスターミネータ２３２と２３４等のバスターミネータを内蔵している。データバス２０１は、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０、２３２及び２３４の間に、例えば直列に接続されている。過電圧抑制装置２３６は、後で詳細に説明するが、データバス２０１と、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、２３０の何れか又は全てとの間に電気的に連結されている。代わりに又は加えて、過電圧抑制装置２３６は、通信網の他の部分に配置されてもよく、例えばデータバス２０１に組み込まれているもよい。
【０００９】
例えば、ＣＡＮ通信網は、シリアルバストラヒックの非請求（イベント駆動型）メッセージモードオペレーションを含んでいるＣＡＮバスシステムで実施されている。ＣＡＮバスシステムは、搬送波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ）／衝突検出（ＣＤ））又は搬送波感知多重アクセス（ＣＳＭＡ）／ビット単位調停（ＢＡ）バスオペレーションとして定義されている。ＣＡＮバスシステムは、マイクロプロセッサに内蔵されており、内蔵型エラー検出及び修正を備えた方形波差分信号を使用している。ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０等の全てのノードの在席（ａｔｔｅｎｄａｎｃｅ）確認は内蔵型ではなく、全てのデータは付加的なプロトコル分解能用である。ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０等の各ノードの入出力機能は、ノード固有のマイクロプロセッサによって制御されている。
【００１０】
クローラークレーン等の建設機械１００の操作の例は、操作者が、入力、設定作業、及びエンジン始動、並びに他のプロトコルを開始する場合である。その後、操作者は、左及び右軌道として指定されている制御ハンドルと、速度制御用の手動スロットル又は足踏み式スロットルでクレーンを動かす。ノード２１２と２１４等の運転室内のノードは、ノード２１０等の軌道とエンジンの付近に配置されているノード用のノードアイデンティティを使って、データラインを含んでいるデータバス２０１等のバスで、これらの入力条件を受け取り、要求を伝達する。ノード２１０等のそれらの位置にあるノードは、適切な油圧弁を作動させるためマイクロプロセッサのコマンドに応答する出力ドライバを有している。
【００１１】
クローラークレーン等の建設機械１００の操作の別の例は、操作者が荷重を持ち上げるように指示された場合である。この様な場合、操作者は、制御ハンドルでクレーンのブーム１０６を位置決めして、運転室１０４内に配置されているノードに入力を発生させる。メッセージは、ノード２２０又は２２２等のブームドラムの付近に配置されているノード用のノードアイデンティティを使って、データラインを含んでいるデータバス２０１等のバスで、送り出される。ノード２２０又は２２２等のノード内のマイクロプロセッサは、指定された出力ドライバに、設計に従ってブーム１０６を吊り上げるために取り付けられているワイヤロープでブームドラムを回転させる油圧弁を作動させるように命令する。ノード２３０等のブーム１０６の上端部に配置されているノードは、クローラークレーンの吊り上げ容量を制御する入力条件を提供する。ノード２３０等のブーム１０６ノードは、限定するわけではないが、旋回体１０２の中心点に対するブームの角度、ワイヤロープ制限、及び巻き上げ速度方向を受け取る。それらの条件は、ＣＡＮバスシステムにおける優先条件として伝送される。運転室１０４の中でのノードは、出力を操作者用ディスプレイに、警報及び拘束入力を運転室１０４内の操作者の制御装置及び／又は旋回体１０２上の油圧制御装置に提供する。操作者は、それらの条件を考慮して、必要な荷重の吊り上げを開始するために、荷重ドラムハンドルを操作して、ワイヤロープを荷重の上に配置する。ＣＡＮバスシステムのセリアルバス通信網メッセージは、再び処理され、クレーンは設計に従ってクレーンの油圧操作への新しい一連のノードコマンドの実行を開始する。
【００１２】
図３は、ＣＡＮの一部である各ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０の内の何れか１つ又はそれ以上等の、ノード３００の平面図である。ノード３００は、データポート３０２との接続箱を含んでいる。接続箱は環境要素から中身を保護するために密封されている。ノード３００のハウジングは、金属製又は他の様々な導電性及び非導電性の材料を含んでいる。ノード３００は、建設機械１００等の建設機械のフレームに電気的に接続されている。例えばノード３００のハウジング又はその一部は、金属又は他の何らかの導電材である。ハウジングの導電部分は、ノード３００にフレームコモンを供給するためにスクリュー又はボルト等のもので建設機械１００のフレームに取り付けられている。フレームコモンは、建設機械１００のフレーム等の共有接点に対して導電性であること、又は通信網の共通の電気的な接点であることを意味している。換言すると、フレームコモンは建設機械１００のフレームに対し電気的に共通であることを意味している。フレームコモンは、接地されることもされないこともある。
【００１３】
図４は、ノード３００の側面図である。ノード３００は、上記データポート３０２に相当するデータポート４０２、４０４、４０６、４０８、及び４１０を含んでいる。これらのデータポートは、未使用時に環境要素からポートを保護するために、データポートキャップ４１２で覆われている。データポートは、データバスライン並びに他の電気的又は通信のラインに電気的に接続されるように設計されている。これらのラインは、電線又は他の通信ダクトである。例えば、データポート４０２と４０４は、データバス２０１と通信するように設計されており、データポート４０６、４０８、及び４１０は、クローラークレーンの弁、センサー、ポンプ等の、建設機械１００の様々な部品と通信するように設計されている。ノード３００は、限定するわけではないが、他のノードがノード３００に情報を供給するようにインターフェースを作り出しているデータポート４０２、４０４、４０６、４０８、及び４１０と通信している、マイクロプロセッサ、パソコンのボード、又はコントローラーのボードを有している。例えば、データポート４０４は、データラインソケット４１４と４１６、デジタル入力ラインソケット４１８と４２０、並びに電力供給ラインソケット４２４と接地ラインソケット４２２を有している。データラインソケットは、差分データラインソケットでもよい。また、ソケットの数は様々である。例えば、単一のデータラインソケット又は単一のデジタル入力ラインソケットがある場合もあるし、少なくとも２つのデータラインソケット又は少なくとも２つのデジタル入力ラインソケットがある場合もあるし、他の様々な組合せの場合もある。
【００１４】
データポート４０４は、データバス２０１に物理的に接続されている。データバス２０１は、限定するわけではないが、単一のデータライン又は複数のデータライン、デジタル入力ライン、電力供給ライン、及び接地ラインを有している。また、ラインの数は様々である。例えば、少なくとも２つのデータライン、又は少なくとも２つのデジタル入力ラインである場合もあるし、他の様々な組合せである場合もある。データバス２０１に関わるデータ通信率は、毎秒当たり送信されるビット数を示すボーレートの範囲から選択される。例えば、２５０，０００又は２５０キロ（Ｋ）のボーレートは、旋回体１０２上で行われる通信用に選択され、１２５，０００又は１２５Ｋのボーレートは、ブーム１０６上で行われる通信用に選択される。また、電源供給ライン電圧は、２２ボルト直流（ＶＤＣ）と３０ＶＤＣの間、例えば２８ＶＤＣに選択される。データラインは、０ＶＤＣから１４ＶＤＣの範囲、例えば１ＶＤＣから４ＶＤＣに選択される。他の電圧が使用されることもある。データバス２０１のデータラインは、それらの電圧差が、ノード、例えばノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０の何れか、によって計算される差分データラインであってもよい。この差異を基に、ノードは特定の作動を行うためにクローラークレーン等の建設機械１００の全体に亘って情報を伝送している。また、電圧は、ＣＡＮの直鎖上の最初又は最終ノードであるノードと通信しながらデジタル入力ラインに供給されている。
【００１５】
図５は、典型的な過電圧抑制装置５００の側面図である。過電圧抑制装置５００は、建設機械１００上に、例えば、データバス２０１と、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０の内の何れか１つのノードの間に、配置されている。過電圧抑制装置５００は、ノードに機械的及び電気的に接続されているハウジング５１０を含んでいる。過電圧抑制装置５００は、金属及び／又は他の様々な導電性及び非導電性の材料製である。例えばハウジング５１０又はその一部は、金属又は他の導電性の材料製なので、ハウジング５１０の導電性の部分は、ノードの導電性の部分と電気的に接続される。過電圧抑制装置５００をノードに電気的に接続する一つの方法は、過電圧抑制装置５００を、過電圧抑制装置５００とノード両方の導電性材料が接触している、データポート４０４等のノードのデータポートに取り付けるか又はねじ込むことである。また過電圧抑制装置５００の一方の端部にある差し込みロック連結ナット５２０が、データポート４０４に機械的及び電気的に接続されているものもある。差し込みロック連結ナット付きのデータバス２０１のプラグは、過電圧抑制装置５００のレセプタクル端部５３０との電気的な接続を形成するために機械的に接続される。様々なねじ山とねじ溝、並びに様々な接続技法の何れかは、電気的な接続を同様に形成するため、過電圧抑制装置５００をノード並びにデータバスに機械的に接続するために使用されている。
【００１６】
図６は、過電圧抑制装置５００の端面図を示す。過電圧抑制装置５００は、限定するわけではないが、ハウジング５１０内に配置されている、差分データラインであるデータライン６０２と６０４、デジタル入力ライン６０６と６０８、及び電源供給ライン６１２、並びに接地ライン６１０を含んでいる。また、ラインの数は様々である。例えば、単一のデータ又はデジタル入力ラインの場合もあり、少なくとも２つのデータライン又は少なくとも２つのデジタル入力ラインの場合もあり、他の様々な組合せの場合もある。それらのラインは、金属製のピン又は他の導電性の経路である。過電圧抑制装置５００のプラグ端部は、データポート４０４等のノードのデータポートに挿入されており、ここで、データライン６０２と６０４は、データラインソケット４１４と４１６に電気的に接続されるように配置されていてもよい。デジタル入力ライン６０６と６０８は、デジタル入力ラインソケット４１８と４２０に電気的に接続されている。電源供給ライン６１２は、電源供給ラインソケット４２４に電気的に接続されている。接地ライン６１０は、接地ラインソケット４２２に電気的に接続されている。過電圧抑制装置５００のレセプタクル端部はデータバス２０１に電気的に接続されており、データライン６０２と６０４は、データバス２０１のデータラインに電気的に接続され、デジタル入力ライン６０６と６０８は、データバス２０１のデジタル入力ラインに電気的に接続され、電力供給ライン６１２は、データバス２０１の電力供給ラインに電気的に接続され、及び接地ライン６１０は、データバス２０１の接地ラインに電気的に接続されている。
【００１７】
図７は、過電圧抑制装置５００の内部図を示す。例えば過電圧抑制装置５００は、限定するわけではないが、ハウジング５１０内に配置されている、差分データラインである６０２と６０４、デジタル入力ライン６０６と６０８、及び電源供給ライン６１２データライン、並びに接地ライン６１０を含んでいる。それらのラインは、金属製のピン又は他の導電性の経路である。半導体装置７１６は、過電圧抑制装置５００のハウジング５１０の導電性の部分とデータライン６０４との間に電気的に接続されている。半導体装置７１８は、過電圧抑制装置５００のハウジング５１０の導電性の部分とデータライン６０２との間に電気的に接続されている。
【００１８】
過電圧抑制システムは、過電圧抑制装置５００、ハウジング５１０、又は同様の物理的コネクタを使用すること無く利用されている。例えばデータライン６０２と６０４及び半導体装置７１６と７１８は、プリント回路基板上に直接実装されており、この回路基板は、ノード、例えば、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０の内の何れか１つ、又はフレームコモンに電気的に接続されている。また単一のデータラインは、システムのプロセッサと電気的構成要素を保護するため過電圧抑制システムに接続されている。
【００１９】
半導体装置７１６と７１８は、或る降伏電圧がそれらに掛かった時に導通する、様々な半導体装置の内の何れかを含んでいる。その様な装置には、限定するわけではないが、金属酸化物バリスタ（ＭＯＶ）、定電圧ダイオード、サイリスタ、過渡電圧サプレッサ（ＴＶＳ）ダイオード、交流電流用ダイオード（ＤＩＡＣ）、交流電流用三極管（ＴＲＩＡＣ）、交流電流用シリコンダイオード（ＳＩＤＡＣ）、及びシリコン制御整流器（ＳＣＲ）が含まれる。例えば、半導体装置７１６と７１８は、２つのリード線又は最大２つのリード線を有するサイリスタであり、降伏電圧は１５．５ボルト（Ｖ）又は最大で約２０Ｖであり、オン状態の電圧は１．５Ｖ又は最大で約２Ｖであり、最大接合容量は１００ピコファラッド（ｐＦ）又は最大で約１００ｐＦである。サイリスタは、Ｓｈｉｎｄｅｎｇｅｎ製のＫＡ３Ｚ１８等の双方向サイリスタである。例えば、その様なサイリスタが過電圧抑制装置５００で使用される場合、１５．５Ｖ以上の電圧が掛かった時に、それは導通する。導通中、サイリスタは１．５Ｖに固定され、大量の電流が通過するのを許容する。サイリスタは、８／２０マイクロ秒で少なくとも１５０アンペア（Ａ）、及び１０／１０００マイクロ秒で少なくとも３０Ａに定格化されている。８と１０は、マイクロ秒での、ゼロからピーク電圧までの上昇時間を示しており、２０と１０００は、マイクロ秒での、ピーク電圧から５０％点までの減衰時間を示している。
【００２０】
図８は過電圧抑制装置５００等の電圧抑制装置が、通信網をフレームコモンにどの様に電気的に接続しているかを表している回路８００を示す。例えば過、電圧抑制装置は、データポート４０４等のデータポートと、データバス２０１等のデータバスとの間に電気的に接続されている。差分データラインであり、過電圧抑制装置内に設置されているデータライン８０２と８０４は、データバス内のデータライン、並びにノード、例えば、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０内の何れか１つ、に入力するデータポート内のデータラインソケットに電気的に接続されている。
【００２１】
過電圧抑制装置５００内の半導体装置にはサイリスタ８０８と８１０が実装されており、サイリスタ８０８の一方の端部はデータライン８０２に電気的に接続されており、サイリスタ８１０の一方の端部はデータライン８０４に電気的に接続されている。サイリスタ８０８と８１０の他方の端部は、過電圧抑制装置のハウジング５１０の一部分に電気的に接続されており、そのハウジング５１０の一部分は、ノード、例えばノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０内の何れか１つに電気的に接続されている。ノードはフレームコモン８０６を提供しているクローラークレーン等の建設機械１００のフレームに、電気的に接続されている。従って、フレームコモン８０６を供給している建設機械１００は、サイリスタ８０８と８１０等の半導体装置に電気的に接続されており、フレームコモン８０６は、通信網の電気的コモンポイントを含むように作られている。
【００２２】
過電圧は、多様な方法でデータライン８０２と８０４上に現れてくる。例えば、電界８１２が発生する、電撃が起こる、電磁干渉が生じる、又は他の電磁現象及び付帯する過渡電圧及び電流が発生する。サイリスタ８０８及び／又は８１０の降伏電圧よりも大きい過電圧が、データライン８０２及び／又は８０４で発生すると、サイリスタ８０８及び／又は８１０は、１．５Ｖ等の低電圧状態に切り替わる。サイリスタ８０８及び／又は８１０が切り替わると、データライン８０２及び／又は８０４からハウジング５１０へ、ハウジング５１０からノード、例えば、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０の内の何れか１つへ、ノードからフレームコモン８０６を供給しているフレームへ、電気的接続を経由して、過電圧は、フレームコモン８０６へ短絡され、ここで、フレームは、旋回体１０２、運転室１０４、及びブーム１０６を含んでいる。データライン８０２及び／又は８０４からフレームコモン８０６への接続は、ワイヤ又は他の導電材を介しフレームへ直接的に接続するなどして、ハウジング５１０とノードを使わずに行われている。しかしながら、ワイヤを経由するフレームへの接続は、電磁干渉高周波数時のワイヤの電気的パラメータのために推奨されない。
【００２３】
図９は、過電圧抑制装置５００等の過電圧抑制装置を構築するための工程を示す。例えば、ブロック９００で示すように、ハウジング５１０等のハウジングを提供することによって斯様な装置を構築する。ハウジング又はその一部は金属又は他の何らかの導電材である。ハウジングを提供した後、ブロック９０２で示すように、ハウジング内に第１及び第２のデータラインを配置する。これらのラインは、金属性ピン又は他の導電性の経路である。また、データラインは差分データラインであり、少なくとも２つのデータラインがある。ブロック９０４で示すように、第１の半導体装置を提供する。第１の半導体装置は、上に論じた様々な半導体装置の何れでもよい。ブロック９０６で示すように、第１のデータラインとハウジングの導電性の部分との間に第１の半導体装置を接続する。ブロック９０８で示すように、第２の半導体装置を提供する。第２の半導体装置は、上に論じた様々な半導体装置の何れでもよい。ブロック９１０で示すように、第２のデータラインとハウジングの導電性の部分との間に第２の半導体装置を接続する。
【００２４】
図１０は、斯様な過電圧を抑制するための工程を示す。例えば、ブロック１０００で示すように、データバスが提供される。その後、ブロック１０１０で示すように、データバス２０１等のデータバスに電気的に接続される、過電圧抑制装置５００等の過電圧抑制装置が提供される。更に、ブロック１０２０で示すように、過電圧抑制装置と電気的に接続されるノード、例えば、ノード２１０、２１２、２１４、２１６、２１８、２２０、２２２、２２４、２２６、２２８、及び２３０内の何れか１つ、が提供される。ブロック１０３０で示すように、フレームコモンであり、建設機械１００のフレーム等のフレームが、ノードと電気的に接続される。ブロック１０４０で示すように、システムが設置されると、システムは、過電圧が発生まで待機する状態となる。ブロック１０５０によると、過電圧が発生しない場合、システムは待機し続ける。過電圧が発生すると、ブロック１０６０で示すように、過電圧抑制装置は過電圧をフレームコモンに放電する。過電圧装置内の半導体装置は、データライン８０２及び８０４等のデータラインに、或る過電圧が存在する時は、絶縁破壊してフレームコモンへ通じる回路を閉じる。
【００２５】
過電圧抑制システムを具現化するために、他のやり方で取り組むこともできる。例えば、過電圧抑制システム５００等の過電圧抑制装置は、様々な装置を備えた各種コネクタの何れでもよい。更に、例えば、データライン６０２と６０４及び半導体装置７１６と７１８は、プリント回路基板上に直接実装することもでき、その場合、半導体装置７１６と７１８の端部は、フレームコモンに電気的に接続される。また、過電圧抑制システムは、単一のデータラインを使用してもよい。また、過電圧抑制装置の数、並びにＣＡＮや他の通信網で使用されている過電圧抑制装置又はプリント回路基板内に配置されている半導体装置の数は、保護の程度によって様々である。
【００２６】
以上の詳細な説明は、例示を目的としており限定を課すためのものではなく、特許請求の範囲の内容が、全ての等価物を含め、本発明の範囲を定義するよう意図されているものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】或る形式の建設機械の基本構造を図解している二次元図である。
【図２】図１の建設機械で使用される典型的な通信網を概略的に示している。
【図３】図２の典型的な通信網の一部であるノードの平面図である。
【図４】図３のノードの側面図である。
【図５】図３と図４のノード並びに図２の典型的な通信網と共に使用される過電圧抑制装置の側面図である。
【図６】図５の過電圧抑制装置の端面図である。
【図７】図５及び図６の過電圧抑制装置の内部図である。
【図８】通信網とフレームコモン間の電気的接続を示す回路図である。
【図９】図５、図６、図７の過渡電圧抑制装置を構築する例示的な工程を示す流れ図である。
【図１０】過電圧を抑制するための例示的な工程を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００        建設機械
２０１        バス
２１０  ２１２  ２１４  ２１６  ２１８  ２２０  ２２２  ２２４  ２２６  ２２８  ２３０  ３００        ノード
２３２  ２３４        データバスターミネータ
２３６  ５００        過電圧抑制装置
３０２  ４１０        データポート
４１４  ４１６        データラインソケット
４１８  ４２０        デジタルライン入力ソケット
４２２        接地ラインソケット
４２４        電力供給ラインソケット
５１０        ハウジング
５２０        連結ナット
５３０        レセプタクル端部
６０２  ６０４  ８０２  ８０４        データライン
６０６  ６０８        デジタル入力ライン
６１０        接地ライン
６１２        電力供給ライン
７１６  ７１８        半導体装置
８００        回路
８０６        フレームコモン
８０８  ８１０        サイリスタ
【図１】
2008125343.tif 000003
【図２】
2008125343.tif 000004
【図３】
2008125343.tif 000005
【図４】
2008125343.tif 000006
【図５】
2008125343.tif 000007
【図６】
2008125343.tif 000008
【図７】
2008125343.tif 000009
【図８】
2008125343.tif 000010
【図９】
2008125343.tif 000011
【図１０】
2008125343.tif 000012
【外国語明細書】
2008125343000001.pdf