(57)【要約】【課題】シール手段を不要としつつ、残量燃料を広範囲に検出することができる建設機械の燃料残量検出装置を提供する。【解決手段】下部走行体１と、下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、上部旋回体２に俯仰可能に設けられた作業機４と、上部旋回体２に搭載されエンジンの燃料を貯える燃料タンク２７とを備えた油圧ショベルに設けられ、燃料タンク２７内の燃料残量を検出する燃料残量検出装置３５において、燃料タンク２７の上板側に取付けられたベース３７と、ベース３７に連結され上下方向に伸縮可能なパンタグラフ構造のアーム３８と、アーム３８の先端側に装着され燃料タンク２７内の燃料の液面位置に追従してアーム３８を伸縮させるフロート３９と、アーム３８を構成する第１リンク部材４０ａの回動角を検出する角度センサ４５とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に俯仰可能に設けられた作業機と、前記上部旋回体に搭載されエンジンの燃料を貯える燃料タンクとを備えた建設機械に設けられ、前記燃料タンク内の燃料残量を検出する建設機械の燃料残量検出装置において、
前記燃料タンクの上板側に取付けられたベースと、
前記ベースに連結され上下方向に伸縮可能なパンタグラフ構造のアームと、
前記アームの先端側に装着され前記燃料タンク内の燃料の液面位置に追従して前記アームを伸縮させるフロートと、
前記アームを構成するリンク部材の回動角を検出する角度センサとを備えたことを特徴とする建設機械の燃料残量検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の建設機械の燃料残量検出装置において、前記アームの伸縮方向を規制するガイド機構を設けたことを特徴とする建設機械の燃料残量検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の建設機械の燃料検出装置において、前記アームは、アーム起端側の対のリンク部材とアーム先端側の対のリンク部材との間の連結を取外し可能とし、それらの間に増設用の対のリンク部材を連結可能なように構成したことを特徴とする建設機械の燃料検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に係わり、特に、燃料タンク内の燃料残量を検出する建設機械の燃料残量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械の一つである油圧ショベルは、一般に、下部走行体と、この下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、この上部旋回体に俯仰可能に設けられ、ブーム、アーム、及びバケットを含む多関節型の作業機と、ブーム用油圧シリンダ、アーム用油圧シリンダ、及びバケット用油圧シリンダを含む複数の油圧アクチュエータとを備えている。また、エンジンと、このエンジンによって駆動する油圧ポンプと、操作装置の操作に応じて油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータへの圧油（作動油）の流れをそれぞれ制御する複数の方向切換弁と、油圧ポンプに供給する作動油を貯える作動油タンクと、エンジンに供給する燃料を貯える燃料タンクとを備えており、それらの機器が上部旋回体に搭載されている。
【０００３】
後方小旋回型や超小旋回型のミニショベル（運転質量６トン未満の油圧ショベル）においては、上部旋回体の水平方向の寸法が制限されており、燃料タンクは、その限られた設置スペースにて容量を確保するために、縦長形状となる場合がある。そこで、燃料タンクが縦長形状であっても、燃料タンク内の燃料残量を広範囲に検出することが可能な燃料残量検出装置が提唱されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の燃料残量検出装置は、関節型のアーム（詳細には、四節リンクを構成する第１リンク及び第２リンクと、それら第１リンク及び第２リンクの先端部に枢着された第３リンクとで構成されたもの）と、このアームの先端部に装着されたフロートと、アームの起端側の第１リンク又は第２リンクの回動角を検出する角度センサ（可変抵抗器）とを備えている。そして、燃料タンク内の燃料の液面位置に追従してフロートが上下動してアームが回動するようになっている。コントローラは、角度センサで検出された第１リンク又は第２リンクの回動角から燃料残量を演算し、その演算結果を表示装置に表示するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１７１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。すなわち、上記特許文献１では、図示から明らかなように、アームの起端部や角度センサが燃料タンクの側板側（言い換えれば、燃料の浸る部分）に取付けられている。そのため、燃料漏れを防止するためのシール手段が必要である。
【０００７】
本発明の目的は、シール手段を不要としつつ、残量燃料を広範囲に検出することができる建設機械の燃料残量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に設けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に俯仰可能に設けられた作業機と、前記上部旋回体に搭載されエンジンの燃料を貯える燃料タンクとを備えた建設機械に設けられ、前記燃料タンク内の燃料残量を検出する建設機械の燃料残量検出装置において、前記燃料タンクの上板側に取付けられたベースと、前記ベースに連結され上下方向に伸縮可能なパンタグラフ構造のアームと、前記アームの先端側に装着され前記燃料タンク内の燃料の液面位置に追従して前記アームを伸縮させるフロートと、前記アームを構成するリンク部材の回動角を検出する角度センサとを備える。
【０００９】
これにより、例えば燃料タンクの側板側にベースを取付ける場合とは異なり、シール手段を不要としつつ、残量燃料を広範囲に検出することができる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記アームの伸縮方向を規制するガイド機構を設ける。
【００１１】
これにより、燃料残量の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記アームは、アーム起端側の対のリンク部材とアーム先端側の対のリンク部材との間の連結を取外し可能とし、それらの間に増設用の対のリンク部材を連結可能なように構成する。
【００１３】
これにより、残量燃料の検出範囲を容易に変更することができ、汎用性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シール手段を不要としつつ、残量燃料を広範囲に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態が適用された油圧ショベルの全体構造を表す右側面図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用された油圧ショベルの全体構造を表す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態が適用された油圧ショベルの旋回フレーム上の燃料タンクをその周囲の作動油タンク及びフロア部材とともに表す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態における燃料タンク及び燃料残量検出装置を表す右側面図であり、燃料残量が多い状態を示す。
【図５】本発明の一実施形態における燃料タンク及び燃料残量検出装置を表す右側面図であり、燃料残量が少ない状態を示す。
【図６】本発明の一実施形態における燃料残量検出装置の構造を表す右側面図及び前面図である。
【図７】本発明の一実施形態における燃料残量検出装置及び表示装置の機能的構成を表すブロック図である。
【図８】本発明の第１の変形例における燃料残量検出装置の構造を表す右側面図及び前面図である。
【図９】本発明の第２の変形例における燃料残量検出装置の構造を表す右側面図及び前面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態が適用された油圧ショベルの全体構造を表す右側面図であり、図２は、上面図である。図３は、この油圧ショベルの旋回フレーム上の燃料タンクを、その周囲の作動油タンク及びフロア部材とともに表す斜視図である。なお、以降、油圧ショベルが図１及び図２に示す状態にて運転者が運転席に着座した場合における運転者の前側（図１及び図２中右側）、後側（図１及び図２中左側）、左側（図１中紙面に向かって奥側、図２中上側）、右側（図１中紙面に向かって手前側、図２中下側）を、単に前側、後側、左側、右側と称する。
【００１８】
これら図１〜図３において、油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１と、この下部走行体１上に旋回可能に設けられた上部旋回体２と、この上部旋回体２の前部にスイングポスト３を介し連結され、上下方向に回動可能（俯仰可能）に設けられた作業機４とを備えている。この油圧ショベルは、後方小旋回型のミニショベルであって、上部旋回体２は、その後端の旋回半径が下部走行体１の幅寸法にほぼ収まるように、上方から見て略円形状に構成されている。
【００１９】
下部走行体１は、上方から見て略Ｈ字形状のトラックフレーム５と、このトラックフレーム５の左右両側の後端近傍に回転可能に支持された左右の駆動輪６と、トラックフレーム５の左右両側の前端近傍に回転可能に支持された左右の従動輪（アイドラ）７と、左右の駆動輪６と従動輪７とで掛けまわされた左右の履帯（クローラ）８とを備えており、左右の走行用油圧モータ（図示せず）により左右の駆動輪６（すなわち、左右の履帯８）が回転するようになっている。トラックフレーム５の前側には排土用のブレード９が上下動可能に設けられており、このブレード９はブレード用油圧シリンダ（図示せず）により上下動するようになっている。トラックフレーム５の中央部には旋回輪１０を介し上部旋回体２が旋回可能に設けられており、上部旋回体２は旋回用油圧モータ（図示せず）により旋回するようになっている。
【００２０】
スイングポスト３は、上部旋回体２の前部（詳細には、旋回フレーム１１の前部）に水平方向に回動可能に設けられ、スイング用油圧シリンダ１２により水平方向に回動するようになっている。これにより、作業機４が左右にスイングするようになっている。
【００２１】
作業機４は、スイングポスト３に上下方向に回動可能に連結されたブーム１３と、このブーム１３に上下方向に回動可能に連結されたアーム１４と、このアーム１４に上下方向に回動可能に連結されたバケット（アタッチメント）１５とを備えている。ブーム１３、アーム１４、及びバケット１５は、ブーム用油圧シリンダ１６、アーム用油圧シリンダ１７、及びバケット用油圧シリンダ１８により上下方向に回動するようになっている。
【００２２】
上部旋回体２は、その下部基礎構造をなす旋回フレーム１１と、この旋回フレーム１１上の左側に設けたキャブタイプの運転室ユニット１９と、旋回フレーム１１上の後端に設けられ作業機４との釣り合いをとるためのカウンタウェイト２０とを備えている。運転室ユニット１９は、フロア部材２１（図３参照）を備えており、このフロア部材２１は、運転者の足場となる床板２２と、この床板２２の後部から立上げられ後側（図３中左側）に張出した運転席台座２３とを有している。また、運転室ユニット１９は、フロア部材２１の運転席台座２２上に設けた運転席２４（図１参照）と、フロア部材２１に取付けられ運転席２４の周囲を覆うキャブ２５（図１及び図２参照）と、運転席２４の前側に設けられ下部走行体１の走行を指示する操作装置（図示せず）と、スイングポスト３の回動を指示する操作装置（図示せず）と、運転席２４の左側に設けられ上部旋回体２の旋回及びアーム１４の回動を指示する十字操作式の操作装置（図示せず）と、運転席２４の右側に設けられバケット１５の回動及びブーム１３の回動を指示する十字操作式の操作装置（図示せず）と、ブレード９の上下動を指示する操作装置（図示せず）とを備えている。
【００２３】
旋回フレーム１１上には、エンジン（図示せず）と、このエンジンによって駆動する油圧ポンプ（図示せず）と、上述した操作装置の操作に応じて油圧ポンプから複数の油圧アクチュエータ（詳細には、上述した左右の走行用油圧モータ、ブレード用油圧シリンダ、旋回用油圧モータ、スイング用油圧シリンダ１２、ブーム用油圧シリンダ１６、アーム用油圧シリンダ１７、及びバケット用油圧シリンダ１８）への圧油（作動油）の流れを制御する複数の方向切換弁（図示せず）と、油圧ポンプに供給する作動油を貯える作動油タンク２６（図３参照）と、エンジンに供給する燃料を貯える燃料タンク２７（図３参照）とが搭載されている。そして、図１等で示すように、前述した機器を覆う外装カバーとして、後面カバー２８、右側面カバー２９、タンクカバー３０、左側面リアカバー（図示せず）、左側面フロントカバー（図示せず）が取付けられている。
【００２４】
エンジンは、フロア部材２１の運転席台座２３の下側に、左右方向に延在する横置き状態で配置されている。エンジンの左側には油圧ポンプが接続され、エンジンの右側には冷却ファンが接続されている。また、エンジンの右側には、冷却ファンで生起された冷却風を用いて冷却する熱交換器（詳細には、エンジン冷却水を冷却するラジエータや、作動油を冷却するオイルクーラ）が配置されている。
【００２５】
作動油タンク２６及び燃料タンク２７は、図３で示すようにフロア部材２１の右側（図３中左側）に配置されている。作動油タンク２６の上部には給油口が形成され、その給油口にキャップ３１が取付けられている。燃料タンク２７の上部には給油口が形成され、その給油口にキャップ３２が取付けられている。そして、タンクカバー３０を開くことにより、作動油タンク２６の給油口から作動油を補給可能とし、燃料タンク２７の給油口から燃料を補給可能としている。
【００２６】
作動油タンク２６は、内圧が高くなる場合があるため、鋼板等により直方体状に形成されている。燃料タンク２７は、上部旋回体２上の限られた設置スペースにて容量を確保するため、樹脂等により縦長形状で凹凸の多い形状に形成されている。本実施形態では、燃料タンク２７は、スイング用油圧シリンダ１２との干渉を避けるために、下方右側部分が下側に突出した突出部３３を有している。また、燃料タンク２７は、作動油タンク２６とフロア部材２１の間のスペースを利用するため、後方左側部分が後側に突出した突出部３４を有している。
【００２７】
そして、本実施形態の大きな特徴として、燃料タンク２７が縦長形状であっても、燃料タンク２７内の燃料残量を広範囲に検出することが可能な燃料残量検出装置３５が設けられている。また、燃料残量検出装置３５の検出結果に基づいて燃料残量を表示する表示装置３６が設けられている。
【００２８】
図４及び図５は、燃料残量検出装置３５を燃料タンク２７とともに表す右側面図（但し、便宜上、燃料タンク２７の給油口及びキャップ３２を図示せず）であり、図４は燃料残量が多い状態を示し、図５は燃料残量が少ない状態を示す。図６（ａ）は、燃料残量検出装置３５の詳細構造を表す右側面図であり、図６（ｂ）は、前面図である。図７は、燃料残量検出装置３５及び表示装置３６の機能的構成を表すブロック図である。
【００２９】
これら図４、図５、図６（ａ）、図６（ｂ）、及び図７において、燃料残量検出装置３５は、燃料タンク２７の上板側にボルトを用いて取付けられたベース３７と、このベース３７に連結され上下方向に伸縮可能なパンタグラフ構造のアーム３８と、このアーム３８の先端側に装着され、燃料タンク２７内の燃料の液面位置に追従してアーム３８を伸縮させるフロート（浮遊体）３９とを備えている。なお、図４で示す燃料の液面位置では、アーム３８が最短に縮まり、図５で示す燃料の液面位置では、アーム３８が最長に伸びるようになっている。
【００３０】
アーム３８は、五対のリンク部材４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂで構成されている。なお、リンク部材４０ａ，４０ｂ，４４ａ，４４ｂの長さは同じである。また、リンク部材４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂの長さは同じであって、リンク部材４０ａ等の長さの２倍程度となっている。
【００３１】
そして、リンク部材４０ａ，４０ｂの起端部がピン４５ａを介しベース３７に回動可能に連結されている。リンク部材４１ａの起端部がピン４５ｂを介しリンク部材４０ａの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４１ｂの起端部がピン４５ｃを介しリンク部材４０ｂの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４１ａ，４１ｂの中央部がピン４５ｄを介し互いに回動可能に連結されている。リンク部材４２ａの起端部がピン４５ｅを介しリンク部材４１ｂの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４２ｂの起端部がピン４５ｆを介しリンク部材４１ａの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４２ａ，４２ｂの中央部がピン４５ｇを介し互いに回動可能に連結されている。リンク部材４３ａの基端部がピン４５ｈを介しリンク部材４２ｂの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４３ｂの基端部がピン４５ｉを介しリンク部材４２ａの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４３ａ，４３ｂの中央部がピン４５ｊを介し互いに回動可能に連結されている。リンク部材４４ａの基端部がピン４５ｋを介しリンク部材４３ｂの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４４ｂの基端部がピン４５ｌを介しリンク部材４３ａの先端部に回動可能に連結され、リンク部材４４ａ，４４ｂの先端部がピン４５ｍを介しフロート３９に回動可能に連結されている。
【００３２】
ピン４５ａ〜４５ｍは、リンク部材、ベース３７、又はフロート３９の挿通穴に挿通されており、各先端部に略Ｃの字形状の抜止めクリップ（図示せず）が着脱可能に取付けられている。なお、ピン４５ｄは、他のピン４５ａ〜４５ｃ，４５ｅ〜４５ｍよりも長く、ベース３７に形成された長穴４６に挿通されている（ガイド機構）。これにより、ピン４５ｄの移動方向すなわちアーム３８の伸縮方向が規制されている。
【００３３】
そして、フロート３９の位置（すなわち、燃料タンク２７内の燃料の液面位置）に係わる状態量として、リンク部材４０ａ，４０ｂのうちの一方（本実施形態ではリンク部材４０ａとするが、リンク部材４０ｂであってもよい）の回動角を検出する角度センサ４７が設けられている。この角度センサ４７は、ベース３７に設けられた電気抵抗４８と、リンク部材４０ａの基端部に連結され、電気抵抗４８に対する可動接点が設けられたワイパ４９とを有している。そして、フロート３９の位置に応じてリンク部材４０ａ及びワイパ４９の回動角が変動し、電気抵抗４８の抵抗値が変動して、対応する電気信号が表示装置３６へ出力されるようになっている。
【００３４】
表示装置３６は、記憶部５０、残量燃料演算部５１、及び表示部５２を有している。記憶部５０は、リンク部材４０ａの回動角と燃料タンク２７内の燃料残量との相関データ（詳細には、予め、リンク部材４０ａの回動角からフロート３９の位置すなわち燃料タンク２７内の燃料の液面位置が求められ、さらに燃料タンク２７の形状に基づいて燃料残量が求められたもの）を予め記憶している。残量燃料演算部５１は、記憶部５０で記憶された相関データに基づき、角度センサ４７で検出されたリンク部材４０ａの回動角から燃料タンク２７内の燃料残量を演算し、これを表示部５２に出力して表示させるようになっている。なお、表示装置３６のうちの少なくとも表示部５２は、キャブ２５内（運転室内）に設けられている。
【００３５】
以上のように本実施形態においては、燃料残量検出装置３５は、燃料タンク２７の上板側にベース３７を取付け、このベース３７に上下方向に伸縮可能なパンタグラフ構造のアーム３８を取付けている。したがって、例えば燃料タンク２７の側板側にベースを取付ける場合とは異なり、シール手段を不要としつつ、残量燃料を広範囲に検出することができる。また、簡素かつ安価な構成で燃料残量を検出することができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、ピン４５ｄの移動方向すなわちアーム３８の伸縮方向を規制するガイド機構を設けている。これにより、燃料残量の検出精度を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態では、例えばピン４５ｈ，４５ｉ，４５ｋ，４５ｌを取外して、リンク部材４３ａ，４３ｂを取外すことが可能である。そして、例えば図８（ａ）及び図８（ｂ）で示す変形例のように、ピン４５ｋを介しリンク部材４４ａの基端部をリンク部材４２ｂの先端部に回動可能に連結し、ピン４５ｌを介しリンク部材４４ｂの基端部をリンク部材４２ａの先端部に回動可能に連結することにより、四対のリンク部材４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４４ａ，４４ｂでアーム３８’を構成することが可能である。あるいは、本実施形態では、例えばピン４５ｋ，４５ｌを取外して、増設用のリンク部材を追加することが可能である。すなわち、例えば図９（ａ）及び図９（ｂ）で示す変形例のように、ピン４５ｎを介しリンク部材５３ａの基端部をリンク部材４３ｂの先端部に回動可能に連結し、ピン４５ｏを介しリンク部材５３ｂの基端部をリンク部材４３ａの先端部に回動可能に連結し、ピン４５ｐを介しリンク部材５３ａ，５３ｂの中央部を互いに回動可能に連結し、ピン４５ｋを介しリンク部材４４ａの基端部をリンク部材５３ｂの先端部に回動可能に連結し、ピン４５ｌを介しリンク部材４４ｂの基端部をリンク部材５３ａの先端部に回動可能に連結することにより、六対のリンク部材４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，５３ａ，５３ｂでアーム３８”を構成することが可能である。あるいは、図示しないが、七対以上のリンク部材でアームを構成することも可能である。このように本実施形態では、アーム３８の伸縮長さ、すなわち燃料残量の検出範囲を容易に変更することが可能であり、汎用性を高めることができる。
【００３８】
なお、上記一実施形態においては、表示装置３６は、燃料残量検出装置３５の角度センサ４５で検出されたリンク部材４０ａの回動角から燃料残量を演算して表示する場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、例えば燃料満タン状態を基準としてフロートの位置（すなわち、燃料の液面位置）を割合表示してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、本発明の適用対象として後方小旋回型のミニショベルを例にとって説明したが、これに限られず、例えば超小旋回型のミニショベル（詳細には、作業機が上部旋回体の旋回中心寄りに連結されており、作業機を備えた上部旋回体が下部走行体の全幅にほぼ収まって旋回できるように構成されたもの）に適用してもよい。また、クレーン等の他の建設機械に適用してもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１      下部走行体
２      上部旋回体
４      作業機
２７    燃料タンク
３５    燃料残量検出装置
３７    ベース
３８    アーム
３９    フロート
４０ａ，４０ｂ  リンク部材
４１ａ，４１ｂ  リンク部材
４２ａ，４２ｂ  リンク部材
４３ａ，４３ｂ  リンク部材
４４ａ，４４ｂ  リンク部材
４５ｄ  ピン（ガイド機構）
４６    長穴（ガイド機構）
４７    角度センサ
５３ａ，５３ｂ  リンク部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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