CN1711399A - 作业机械用刮板及具有该刮板的建筑·土木机械 - Google Patents

Abstract

一种适用于各种作业机械、特别是进行挖掘、运土和整地的作业机械中所装备的刮板，其目的在于，以简单的构造来实现平均牵引力的土量增加，可减小消耗马力，提高燃费效率，实现低成本化。装备下端具有直线状的第1切削刀(15)的中央前面部(12)，同时，具有与第1切削刀(15)连续、以规定的角度向后方延伸的第2切削刀(16)的连结前面部(13)以及与第2切削刀(16)连续、以规定的角度向前方延伸的第3切削刀(17)的端部前面部(14)。第1切削刀(15)从上面看比第2和第3切削刀(16、17)向前方突出。最好是将第1切削刀(15)的宽度(W1)设定成比左右的走行装置的内宽(W0)大。并且，最好是在以通常的挖掘角(β)进行接地时，使刮板整体的后退角(γ)向后方倾斜15度以下。

Description

作业机械用刮板及具有该刮板的建筑·土木机械

技术领域

本发明涉及推土机和拖拉机式机铲等的各种作业机械中所装备的刮板，特别是涉及适用于挖掘、运土、整地等的作业、作业效率优良、可实现燃费效率和经济性等提高的作业机械用刮板及具有该刮板的建筑·土木机械。

背景技术

在建筑工程和土本工程等的各种作业现场，大多使用的是例如推土机和拖拉机式机铲等的各种作业机械。这种作业机械中，装备着作为作业用附件的刮板，这种刮板被广泛地使用于挖掘、运土、盛土、紧固、整地等的推土机作业中。

在这种作业机械中，为了发挥最大的作业效率，关健在于要满足以下的各种条件：尽可能增大每一周期的运土量、尽可能减小挖掘·运土中的阻力、以及能适合各种不同的土质。又，为了进一步明显地提高作业效率，最好是在同时能进行盛土、紧固、整地。找出满足这些条件的最佳的刮板的构造、形状、宽度、高度、切削刀(采掘边缘)的位置和挖掘角度等，有利于提高作业机械的作业效率，减少燃料消费量，缩短整个工期等的优点。

作为用于增大这种作业机械的作业量的刮板装置一例，例如本申请人原先曾提案过日本专利第2757135号公报。该专利公报中，公开了一种在各自的挖掘、运土、排土的工序中可对装备于大型的推土机前部的刮板的姿势进行控制的刮板装置。该公报中公开的刮板装置，运土时以规定的角度使刮板相对于挖掘时的姿势后倾(仰倾)，排土时以规定的角度使刮板相对于挖掘时的姿势前倾(倾卸)，按此形状对刮板驱动油压装置进行控制。

运土时，通过以规定的角度使刮板相对于挖掘时的姿势后倾，以增大刮板内抱入的土量。根据刮板内抱入的土量，在车体的前部发生对地面的推压力。利用这种力，使车体履带的接地压力分布均一化，增大表观上的车体重量，同时将牵引力有效地传向地面。又，通过刮板内抱入大量的挖掘土、减少了刮板的前方所隆起的挖掘土的重量及其挖掘土的地面上的接地长度，以减小运土阻力。另一方面，排土时以规定的角度使刮板相对于挖掘时的姿势前倾，以方便于进行排土作业。

为了最大限度发挥推土机的作业能力，推土机的运土作业中的力的平如上述公报中记载的那样，必须使牵引力大于运土阻力、车辆的驱动力大于牵引力，但在上述公报中，如前所述，通过控制刮板的姿势，可增大牵引力和减小运土阻力，在增大推土机的作业量时，可以不使推土机大型化、增加发动机的输出或者使刮板大容量化的情况下大幅度地增加运土量。

然而，在推土机中，在进行挖掘·运土作业时所需的发动机输出的大部分，被车辆的驱动力和挖掘·运土时的牵引力等消耗。因此，必须降低动力传递中的能量损失，以提高燃费效率。

又，强烈要求减小挖掘·运土的刮板中的阻力，提高燃费效率等。一般来讲，中型和小型的推土机比大型推土机的运土距离短。因此，单纯地使用上述公报中公开的技术来减小运土阻力，则是难以增加运土量的。

若满足这些要求，则即使是具有与以往相同的容量的刮板和牵引力，也能有效地使用挖掘·运土中的发动机的输出。

又，特别是中型和小型的推土机，因尽可能地使车辆本身小型化，故刮板也被设计成比大型推土机小的尺寸。上述公报中公开的刮板装置使用于大型推土机，必须装入特别的刮板驱动油压装置及其附件。因此，在刮板装置整体的构造大型化的基础上又增加了零件数，成为了复杂的机构。即使将上述刮板装置按原样地搭载在中型和小型的推土机上，要想确保用于配置复杂机构的充分大的配置空间也是极其困难的，车体本身的设计也必须大幅度变更，连带地大幅度增加了价格。

另一方面，在日本专利实开昭61-76861号公报中，公开有一种在反铲挖掘机的机体的下端前部安装着第1刮板构件、在该第1刮板构件的左右两端部、通过安装  钉将第2刮板构件可变更地安装于前述机体的斜前方和斜后方的刮板构造。在日本专利实开昭63-71253号公报中，公开有一种在装轮式装载机的机体的下端前部通过铰链安装着绕垂直轴线相互朝反方向侧旋转自如的左右两侧1对的第1刮板构件、在各第1刮板构件的上部通过铰链安装着倒伏自如的第2刮板构件的构造，并且，在本申请人原先提案的日本专利实开平4-92064号公报中，公开有一种在土木车辆的机体的下端前部安装着第1刮板构件、在该第1刮板构件的左右两端部将第2刮板构件向前方弯曲而伸出的刮板构造。又，在日本专利特开2001-40693号公报中，公开有一种在后退时的平整地面作业时将滞留于刮板后面的砂土向刮板侧方排土用的形成有倾斜面的刮板构造。

这些专利公报中公开的刮板，称呼为直流式推土机、V形推土机、倒V形推土机、U形推土机来使用，刮板面被制作成了具有一定曲率的圆弧面和上下不同曲率的弯曲面等的各种形态，但没有明确具体地介绍出减小挖掘·运土作业中的平均牵引力的消耗马力来提高燃费效率的方法。这样，在传统的技术中，不是一种同时能实现挖掘·运土中的能量的有效使用和低燃费效率的刮板。

发明内容

本发明想要解决的课题在于，提供的刮板是一种装备于各种作业机械的刮板，以简单的构造能减小平均牵引力的土量增加而造成的消耗马力、以提高燃费效率并实现低成本化的、适用于挖掘、运土、盛土、紧固、整地等的作业机械的刮板。

为解决上述课题，本发明的基本结构是一种作业机械用的刮板、即安装在各种作业机械上的刮板，其特征在于，具有中央前面部、以及在其左右端部夹有连结前面部地配置于后退位置的端部前面部，在所述中央前面部的下端，具有与挖掘方向正交延伸的第1切削刀。

作为适用于本发明的作业机械，例如包含建筑·土木机械，作为其代表性的建筑·土木机械，可以列举出推土机、反铲挖掘机、自动平地机等的建筑·土木车辆等。

本发明的刮板，具有构成刮板前面一部分的中央前面部，同时在刮板的左右两侧端部，具有向前方扩开形状伸出的左右的端部前面部，这一点与传统的刮板相同，但在所述端部前面部夹有与所述中央部前面部的左右端部连续配置的连结前面部地被配置在了所述中央前面部的后方位置这一点上，以及所述中央前面部以及沿其下端配置的第1切削刀比所述端部前面部更向前方伸出这一点上，与传统的刮板大不一样。

本发明的刮板，由于将所述第1切削刀配置成了比所述端部前面部的切削刀的前端更向前方伸出，因此，所述第1切削刀能比配置于所述端部前面部的下端的切削刀先行地进行积极的砂土挖掘。另一方面，因所述第1切削刀先行进行挖掘，故所述端部前面部的切削刀的实际的挖掘力比所述第1切削刀的挖掘力小。这样，与传统相比，可缓和作用于所述端部前面部的切削刀的牵引力，挖掘阻力和运土阻力等的阻力能大致均匀地作用于所述第1切削刀和所述端部前面部的切削刀整体上，同时能有效地将牵引力作用于所述第1切削刀和所述端部前面部的切削刀的双方，能圆滑地将被所述端部前面部的切削刀所挖掘的土与被所述第1切削刀所挖掘的土进行合流。

利用该双重的作用，可减小所述阻力，大幅度地增加平均牵引力的土量。并且，可大幅度减小挖掘·运土中的消耗马力，短时间内能以最少的能量来获得最大的挖掘·运土量，明显地提高了所述作业机械的燃费效率，可实现平均土工量的成本降低。

由本发明的刮板所运时的运土的外观形状，是一种从所述中央前面部的上端至下端、在其中央部超越休止角向前方隆起很大的形状。另一方面，在上述的传统的刮板中，运土的外观形状是一种从刮板的上端至下端、具有与休止角大致相等的倾斜角的直线状的平面形状。

在WO 93/22512号公报中，公开有一种虽然不是本发明那样的适用于挖掘、运土、整地等各种作业的刮板、但具有极其相似于本发明的刮板形状的刮板。这种公报中记载的刮板，适用于在垃圾废弃场等中一边将垃圾扩开一边进行压缩的填平用的压缩作业车辆。该刮板的形状与传统的刮板一样，具有：在左右端部沿车辆的走行方向呈两状扩开而凸出的端部刮板部；将左右的端部刮板部间连结的1枚平板状的中央刮板部；从该中央刮板部的上下方向的途中向下倾斜地凸设于车辆走行方向上的凸设部。在将所述凸设部的下面沿车辆走行面配置时，所述端部刮板部和中央刮板部的下端缘同样地沿车辆走行面配置。

又，在所述压缩作业车辆的走行装置中，采用了钢铁制的车轮，用该车轮进行垃圾等的压缩处理。将所述刮板的所述端部刮板部和中央刮板部的下端缘在与所述车轮的走行面直线状一致时的姿势作为第1位置，将抬起刮板而前倾时的姿势作为第2位置，则处于第1位置时，通过压缩作业用车辆的走行使垃圾和土水平状扩散，处于第2位置时，利用刮板中央的所述凸设部来控制向车辆的左右车轮间的空间送入的垃圾和土的量，即，送向所述空间的垃圾的高度受到限制，对通过所述端部刮板部及中央刮板部的下端缘与所述走行面之间的间隙而送入车轮的压缩区域中的垃圾和土的量进行控制。

这样，该公报中公示的刮板，是在重视垃圾等的扩散功能以及限制以下一种垃圾量的功能的情况下开发的，即、限制垃圾量的功能是指在对压缩垃圾等时的处理量进行控制的同时，在作为压缩构件的左右的车轮间所形成的空间部中进入了过度量的垃圾等时，为了不损伤车体的下面而对送入所述空间部的垃圾量进行限制。这样，将原本功能不同的本发明的刮板形状与该公报所公示的刮板相比，可以看出在以下的方面有着很大的不同。

即，有以下2点：(1)对于为了将本发明的刮板的所述中央前面部所挖掘的砂土大量堆积保持，从刮板中央的上端至下端连续，与该中央前面部对应的上述公报的刮板的中央凸设部，则以将多余的垃圾排除为主要目的，从所述中央刮板部的上下端间的途中向下端伸出；(2)对于将本发明的左右1对的各连结前面部和端部前面部，从上面看被配置成比中央前面部面部的后方位置，虽然在上述公报的文章中未有说明，但从该任一图面中看，从中央刮板部向前方伸出的左右1对的端部刮板的前端位置被配置在了中央凸设部的凸出下端缘的位置的前方。如前所述，这些不同之点在于，本发明的刮板与公报所示的刮板的本来的功能不同。

并且，本发明中，最好是将所述中央前面部下端的刮板宽度设定成大于左右的走行装置间的内宽。这是因为在前进走行的整地作业时要求走行装置无走行痕迹地进行地面整地的最小限度的缘故。特别是若将中央前面部下端的刮板中央前面宽度作成了与左右的走行装置的中心间距离即样板宽度大致相等，则可得到挖掘·运土·整地功能上的最佳平衡性。

一般来讲，作为上述作业机械的主要作业，具有挖掘、运土、整地等的作业，关健在于装备具有同时满足这些作业功能的刮板。本发明的刮板具有挖掘·运土以及整地的功能。

通常，在这种整地作业中，要求有2点，即：一边对地面进行挖掘一边在使地面均一的同时向前方搬运，在其途中将凹地填埋，又必须平整地进行均地。本发明中，若扩大所述中央前面部的刮板宽度，则增大所谓的平整地面功能。另一方面，本发明中，从上面看是将所述中央前面部伸出在了比左右的所述连结前面部及端部前面部更加前方。本发明的所述连结前面部和端部前面部也具有整地功能，但该功能的大半依存于所述中央前面部很大。为此，本发明中也可以将所述中央前面部的刮板宽度扩大。

然而，在本发明中，如上所述，由于将所述第1切削刀配置成了伸出在比所述端部前面部的切削刀的前端更加前方，故所述第1切削刀比配置于所述前端部前面部的下端的切削刀更先行地积极进行砂土挖掘，圆滑地将由所述端部前面部的切削刀所挖掘的土与由所述第1切削刀所挖掘的土进行合流，大幅度增大运土量，这是很重要的。因此，本发明中，越将中央前面部的刮板宽度扩大，则从上面看的连结前面部和端部前面部所占的宽度必须越小。

为了减小该连结前面部和端部前面部所占的宽度，并减小挖掘阻力和运土阻力等的阻力来大幅度增大运土量，最好是使沿着连结前面部和端部前面部的下端的长度保持一定。即，为了在将中央前面部的刮板宽度扩大的同时，将沿着连结前面部和端部前面部的下端的长度确保成所需长度，必须将从上面看的相对中央前面部的挖掘方向的连结前面部与端部前面部间的弯曲角度减小。其结果，必然地应当增大中央前面部的切削刀位置与支承刮板的直框架的支承点之间的距离。

这样，若增大中央前面部的切削刀位置与支承刮板的直框架的支承点之间的距离，则极大地受到了挖掘时的地表面的凹凸面影响，容易引起车辆的前后俯仰动作，结果是使刮板发生上下的大摇摆，中央前面部不能进行稳定的挖掘，挖掘面容易成为凹凸面，不能实现地面的平整。考虑到这些，如上所述，从上面看的所述中央前面部的刮板宽度，必须考虑到连结前面部和端部前面部的刮板宽度的情况下来决定。本发明中，通过将所述中央前面部的刮板宽度设定成了与左右的走行装置的中心间距离、即与样板宽度大致相等，增大了所述中央前面部的第1切削刀的切削刀平均宽度的实效挖掘力，能进行有效的挖掘及运土，同时能进行平整地面。

另一方面，若看一下上述国际公开的刮板，则可看出这一点也与本发明的构造有很大区别。即，在上述公报所揭示的刮板中，所述中央凸设部的有效宽度与压缩装置的左右车轮间距离、即左右车轮的相对面间的距离大致相等。该中央凸设部的功能是为了不使大量的垃圾进入左右车轮间所形成的空间部，故是当然的构造。

作为本发明的刮板的最佳一形态，左右的所述连结前面部被配置成与所述中央前面部连续、以规定的角度向后方扩开，下端具有第2切削刀，左右的所述端部前面部被配置成与所述连结前面部连续、以规定的角度向前方扩开，下端具有第3切削刀。这一点也与上述公报所揭示的刮板不同。

本发明的刮板是在所述中央前面部、所述连结前面部、所述端部前面部的下端配置了连续状的第1～第3切削刀，所述中央前面部的第1切削刀与挖掘方向正交地延伸，同时比所述连结前面部的第2切削刀和所述端部前面部的第3切削刀更向前方伸出，故使所述第1切削刀具备了先行挖掘的功能，同时使所述第2、第3切削刀具备了各以少量地进行挖掘的功能。

最好是将所述第2切削刀和所述第3切削刀连续成V字状或U字状。特别是在粘度高的土质时，若将第2切削刀和第3切削刀连结成V字状，则往往挖掘土会在连结前面部与所述端部前面部的切换部分固接而成为块，故最好是将该切换区域按照U字状作成弯曲面。

又，最好是将所述连结前面部和所述端部前面部，与所述第2切削刀和所述第3切削刀一样地连续成V字状或U字状，同时，由于将所述连结前面部和所述端部前面部相对于中央前面部配置成向后方弯曲，故具有不使挖掘·运土中的土从刮板侧方向外部流出而能可靠地保持的功能。特别是所述连结前面部，圆滑地将从挖掘·运土时从所述端部前面部和所述中央前面部双方移动来的土进行合流，沿着所述连结前面部和所述端部前面部的各刮板前面隆起而将该土抱入。由此，能减少土量的损失，同时减小想要从所述端部前面部向所述中央前面部流入的土的阻力，如前所述，能大幅度增大堆积于所述中央前面部的刮板前面的土量。

这种自走式作业机械，大多是在车体的前部中央部配置有发动机室，驾驶员在该发动机室的后方进行各种作杆的作。因此，驾驶员的视线会被发动机室遮住，不能用目视来直接确认堆积于中央前面部的挖掘土量。

另一方面，本发明中，也是将发挥所述刮板的最大挖掘性能的姿势，配置成了如下形状、即通常在以挖掘角使刮板与地表面接地时，从正面看的中央前面部、左右的连结前面部和左右的端部前面部的切削刀的刀刃处于同一直线上，该场合，不过是能确认堆积在配置于左右的所述连结前面部与端部前面部间的土量。但是，如上所述，堆积于中央前面部的土量，再加上堆积于连结前面部与端部前面部间的土量，会增加堆积于中央前面部的土量。因此，当驾驶员能够从斜上方对堆积于连结前面部与端部前面部间的堆积土进行确认之时，堆积于中央前面部的土量大多是已超越了规定量，增加了刮板操作的烦杂性。

为此，采用本发明的最佳实施例，将发挥所述刮板的最大挖掘性能的姿势，配置成了如下形状、即通常在以挖掘角使刮板与地表面接地时，从正面看将左右的所述第2切削刀相对于中央的第1切削刀分别配置成略微向下倾斜，同时将所述第3切削刀相对于所述第2切削刀配置成略微向上倾斜。

采用上述构造，第2切削刀与第3切削刀的切换部分以通常的姿势进入地中，挖掘时，在第2切削刀与第3切削刀之间得到了比传统多的挖掘量，这样，增加堆积在连结前面部与端部前面部间的土量，中央前面部的土的堆积量也随之增加。其结果，即使在驾驶员不能够对堆积于中央前面部的土量进行目视确认时，通过以目视来确认堆积在左右的连结前面部与端部前面部间的土量，也能把握中央前面部的适当的堆积土量，能进行圆滑的刮板操作。

本发明的刮板，是将所述中央前面部、所述连结前面部、所述端部前面部独立形成，通过焊接将各前面部相互间连续形成，而通过适当设定刮板的大小和厚度等，可通过铸造等将各前面部一体成形。并且，本发明具有将所述中央前面部、所述连结前面部、所述端部前面部的背面支承用的支承体，该支承体的左右两侧部越过所述端部前面部的左右两侧端缘朝挖掘方向延设。

本发明的刮板被牢固地支承在所述支承体的开放侧的前端缘上。与所述支承体的前端缘的反向侧的背面，通过所述作业机械的框架和支臂等，面向车辆行进方向进行支承。所述支承体的左右两侧部具有作为加强所述端部前面部的侧板用的功能。采用这种结构，可提高强度和刚性，以简单的构造使可靠地保持所述端部前面部的挖掘·运土中的土的功能得到有效加强。

又，本发明的沿着所述端部前面部下端的切削刀的宽度，最好是设定成小于沿着所述中央前面部下端的切削刀的宽度，更加小于沿着所述连结前面部下端的切削刀的宽度。通过将各前面部的宽度设定成上述尺寸关系，可减少沿着与所述连结前面部及所述端部前面部的各刮板前面隆起而抱入的土量，可减小土相对所述中央前面部的阻力。

若所述连结前面部的宽度大于所述端部前面部的宽度，则可减小挖掘·运土中从所述端部前面部向所述连结前面部流入的土的阻力，增加堆积于所述中央前面部的刮板前面的土量，故是一种好方法。

本发明中，所述中央前面部、所述连结前面部和所述端部前面部的各刮板前面，比所述各切削刀的前面更后倾。这样，若将刮板整体倾斜，则在将由刮板抱入的堆积土的前面的倾斜角度、即休止角作成一定时，可减小相对堆积于地面上的土的地面的接地长度，反而能使大量的土量积载在刮板前面上。其结果，可大幅度减小运土阻力等，可大幅度减小平均牵引力的消耗马力，可得到良好的低燃费性能。最好是将所述各切削刀的前面与地面所形成的角度与各前面部的刮板下端面与地面所形成的角度之差、即后退角设定于15度以下的范围内。若将后退角设定于15度以上，则减少从刮板的后端  出的土量。

又，本发明最好是至少将所述中央前面部的刮板前面，由上下连续的弯曲来形成。至少所述中央前面部的刮板前面，被设定成土的抱入量和卷入不受限制的弯曲面。最好是将所述弯曲面作成具有同一曲率的凹形状，并且，最好是将所述连结前面部和所述端部前面部的各刮板前面由具有同一曲率的弯曲面所形成。

又，因在各前面部的刮板前面上能大量积载土，故可得到车体前后的接地压力的良好的平衡性，减小履带板罩(日文：シュ一スリップ)等的动力损耗，可得到高牵引力。又，可防止堆积于刮板的各前面部的刮板前面上的土越过各前面部的上端向后方出。

本发明是将所述中央前面部与所述端部前面部的各切削刀的延长线上交叉的交叉角设定为25度以下。最好是设定为15～20度的范围内。若该交叉角为25度以下，则能确保与所述连结前面部和所述端部前面部的各刮板前面上堆积最佳的土量，可减小从所述端部前面部向所述连结前面部移动的土的阻力。

并且，本发明的各切削刀的刀刃处于地面上时的前面与地面所形成的刀刃角最好是35度以上，可有效地以最少的挖掘·运土能量获得最大的土量。

附图的简单说明

图1为表示适用于本发明的代表性的刮板概略构成例的立体图。

图2为表示前述刮板的主视图。

图3为放大表示前述刮板的切削刀端部的主视图。

图4为表示说明前述刮板的升降动作的作业机械整体的侧视图。

图5为表示前述作业机械的要部构造的俯视图。

图6为表示前述刮板的后视图。

图7为表示前述刮板的仰视图。

图8为图2的VIII-VIII线的向视剖视图。

图9为图2的IX-IX线的向视剖视图。

图10为图2的X-X线的向视剖视图。

图11为图2的XI-XI线的向视剖视图。

图12为图6的XII-XII及XI-XI线的向视剖视图。

图13为图5的XIII-XIII线的向视剖视图。

图14为图5的XIV-XIV线的向视剖视图。

图15为表示挖掘·运土时的刮板的通常姿势和后倾姿势所形成的刮板的前方堆积的堆积土的关系的说明图。

图16为本发明的模型刮板与传统的模型刮板作比较的、对应于刮板移动距离的牵引力变化一例的图表。

图17为作用于本发明的模型刮板的左右两侧端部的负载与作用于传统的模型刮板的左右两侧端部的负载作比较的、对应于刮板移动距离的负载变化一例的图。

图18为用于说明本发明的模型刮板与传统的模型刮板的负载冲量一例的说明图。

图19为本发明的模型刮板与传统的模型刮板作比较的、对应于刮板移动距离的土量变化一例的图。

图20为表示传统的模型刮板的砂土堆积形状一例的说明图。

图21为表示本发明的模型刮板的砂土堆积形状一例的说明图。

具体实施方式

下面参照附图，具体说明适用于本发明的实施例。本发明的刮板可作为各种作业机械中装备的附件来使用。作为适用于本发明的作业机械，例如可列举建筑·土木机械。本实施例中，作为建筑·土木机械是以未图示的推土机为例进行说明的，但本发明不限定于此例，例如也可包含铲斗车、反铲挖掘机、自动平地机等的建筑·土木车辆等。

按照本发明的代表性的构造例的刮板10，如图1～图7所示，具有将上下弯曲成凹状的弯曲形状的刮板前面部11。该刮板前面部11由横长的高刚性的钢铁材料构成，其周部与由同材质构成的支承体20焊接而一体化。该刮板前面部11包括：下端具有直线状的第1切削刀15的中央前面部12；具有与该第1切削刀15连续的、朝后方以规定的角度扩开延伸的第2切削刀16的左右1对的连结前面部13；具有与该第2切削刀16连续的、朝前方以规定的角度扩开延伸的直线状的第3切削刀17的左右1对的端部前面部14。

如图1和图5所示，作为本发明的主要特征部之一，前述中央前面部12比前述连结前面部13和前述端部前面部14更向前方伸出。前述中央前面部12，如图2和图3所示，形成了从上方向下方逐渐宽度变小。该中央前面部12的下端部，具有能发挥挖掘功能、运土功能和充分的整地功能的刮板宽度。沿着该中央前面部12的下端安装的第1切削刀15是平整的直线形状，在挖掘、运土和整地的各个作业中，可以在不调换刮板10的情况下有效地使用于挖掘·运土作业·平整地面作业，能顺利且有效地进行各种作业。

从图2所示的正面看，前述连结前面部13，其一侧缘朝与前述中央前面部12的侧缘同一方向倾斜而延伸，形成了从上向下逐渐宽度变小。前述端部前面部14从上方至下方以同一宽度形成。各前面部13、14如图8～图11所示，在水平方向上接合成左右扩大开的V字状。图示例中表示的是V字状，但未必限定于此形状，例如也可是开口端呈大开口的U字状。在此，所谓正面看，是指以对地面的挖掘角β的挖掘效率最高的角度将切削刀接地时的主视图。

前述连结前面部13，具有在挖掘·运土时能圆滑地将从中央前面部12和端部前面部14双方移动来的土进行合流的功能。又，前述端部前面部14具有能可靠地将挖掘·运土中的土保持着不从刮板侧方向外部出的功能。前述连结前面部13和前述端部前面部14，由于沿着各刮板前面将土隆起而抱入，因此，减小了土量的损失，同时减小想要从端部前面部14向中央前面部12流入的土的阻力，能大幅度增大堆积于中央前面部12的刮板前面的土量。

第1切削刀15、第2切削刀16和第3切削刀17由耐磨损性优良、不易破损的强韧的材料、例如硼钢等构成。上述这种第1切削刀15、第2切削刀16和第3切削刀17的配置形态，成为了前述第1切削刀15比第2、第3切削刀16、17先行进行挖掘。由于该第1切削刀15的挖掘是先行将其周边和地面挖松，故前述第2、第3切削刀16、17所需的实际的挖掘力比第1切削刀15小，同时挖掘的量也比第1切削刀15少。

本实施例中，将前述中央前面部12的刮板宽度W1设定成大致与样板宽度WG相等，该样板宽度WG就是图5所示的左右履带和车轮等的走行装置的中心间的距离。本实施例中的刮板10，除挖掘·运土功能之外还具有整地功能。一般来讲，若将前述中央前面部12的刮板宽度W1扩宽，则所谓的平整地面功能增大。另一方面，如前所述，前述刮板10从上面看，前述中央前面部12比前述连结前面部13和端部前面部14更向前方伸出。该连结前面部13和端部前面部14的下端也具备整地功能，但其功能的大半由前述中央前面部12来承担。因此，为了扩大整地功能，希望将前述中央前面部12的刮板宽度W1扩宽。由于至少在前进走行的整地作业时，左右的走行装置间的地面需要整地，故最好是中央前面部12的刮板宽度W1大于左右的走行装置间的内宽W0。

然而，如上所述，为了避免因挖掘时的地表面的凹凸面的影响而造成的车辆俯仰动作，可使中央前面部进行稳定的挖掘，同时能均匀地使地表面均整，如上所述，在考虑从上面看的前述中央前面部12的刮板宽度W1时，必须考虑连结前面部13及端部前面部14的刮板宽度W2、W3。如上所述，若将中央前面部12的刮板宽度W1设定成大致与左右的走行装置的中心间的距离、即与样板宽度WG大致相等，则可增大前述中央前面部12的第1切削刀15的平均刀刃宽度的实效性挖掘力，能进行有效的挖掘和运土，同时能进行平整的均地。

又，本实施例中，如图2和图3所示，各切削刀15～17被配设成：以第1切削刀15的最有效的挖掘角β(参照图12)将刮板10放置于地表面上时，从正面看以比左右水平延伸的第1切削刀15的刀刃的各延长线稍小的角度使第2切削刀16向下倾斜，再以比前述第1切削刀15的刀刃的左右延长线稍小的角度使第3切削刀17向上倾斜的形状。即，如图3的放大图所示，当前述第1切削刀15的刀刃与地表线GL上接触时，所述第2切削刀16和第3切削刀17的交叉点A处于比地表线GL略微下方的地中。附带说一下，本实施例中，前述挖掘角β设定为46度，前述地表线GL与交叉点A之间的距离设定为24mm。当然，前述挖掘角及地表线GL与交叉点A之间的距离因不同的作业机械的种类而有所变更，不能一律地决定。

若将连结前面部13及端部前面部14相对于中央前面部12的配置形态设定成前述那样，则在处于通常的挖掘姿势时，第2切削刀16与第3切削刀17的交叉点A被咬入于地中，挖掘时，例如从正面看，与第1～第3切削刀15～17的下端配置于一直线上的场合不同，在第2切削刀16与第3切削刀17之间能实现使挖掘量增加的补充挖掘。利用该补充挖掘，使堆积于连结前面部13与端部前面部14之间的土量增加，随着中央前面部12的土的堆积量增加，连结前面部13与端部前面部14之间向上方隆起。这样，即使是在目前被发动机室遮盖而不能目视确认堆积于中央前面部12的土量的场合下，驾驶员也能用目视来确认堆积于左右的连结前面部13与端部前面部14之间的土量，由此能正确把握堆积于中央前面部12的土量，能进行圆滑的刮板操作。

在图示的实施例中，如前所述设定了左右的连结前面部13和端部前面部14的配置形状，但本发明不限定于该配置，当然例如也包含从刮板11的正面看、将第1～第3切削刀15～17的下端配置于一直线上的场合。又，本例是表示将各前面部12～14独立形成，通过焊接将各前面部12～14的左右端部相互间连续形成的刮板前面部11，但本发明不限定于此例，当然例如也可包含通过铸造等将各前面部相互间一体成形的刮板前面部。可以根据刮板前面部的大小及厚度等适当设定而一体形成。

如图1和图6所示，图示例的刮板前面部11被牢固地支承在上述支承体20上。该支承体20由前方具有开口部的壳体构成，分别将横长的长方形的背面板21；纵长的矩状的左右1对侧板22、22；前端缘具有与刮板前面部11的上端缘形状一致形状的上板和下板23、24分别进行焊接而一体化。在前述背面板21上，如图4～图7所示，在推土机的前部，夹有升降支架、横、支、倾斜气缸和升降气缸朝向后方地凸设有多个安装用的安装凸缘部25、…、25。

在与前述支承体20的下板24的各切削刀15～17对应的部位，如图6和图7所示，沿前后方向延设着加强各切削刀15～17用的多个垂直板肋26、…、26，各垂直板肋26、…、26的前端与切削刀15～17的后面合。如图12和图14所示，在前述支承体20的内部的上下方，以规定间隔沿长度方向水平状地配置4个加强板27、…、27。该加强板27的前端缘的形状与前述刮板前面部11的背面形状一致。该加强板27，通过将支承体20的背面板21及侧板22的内侧面与刮板前面部11焊接而一体化。

前述支承体20的侧板22，配置成超越前述端部前面部14的侧端缘。该侧板22具有加强端部前面部14的功能。该支承体20能提高强度和刚性，以简单的构造能充分发挥端部前面部14可靠地将挖掘·运土中的土进行保持的功能。本实施例中，中央前面部12、连结前面部13和端部前面部14由板材构成，分别通过焊接将其一体化，但也可将这些前面部12～14铸造成一体。

前述中央前面部12的刮板宽度W1、前述连结前面部13的刮板宽度W2、前述端部前面部14的刮板宽度W3的关系是W3＜W2＜W1。通过设定成这种尺寸关系，可使连结前面部13的第2切削刀16与端部前面部14的第3切削刀17的实效挖掘力小于中央前面部12的第1切削刀15的实效挖掘力。并且，可减少沿着与连结前面部13及端部前面部14的各刮板前面进行积载的土量，可减小土对中央前面部12的阻力。

当前述连结前面部13的刮板宽度W2小于端部前面部14的刮板宽度W3时，由于挖掘·运土中会将从中央前面部12和端部前面部14双方移动来的土的流动弄乱，从而加大了从端部前面部14向连结前面部13流入的土的阻力，会出现堆积于中央前面部12的刮板前面的土的卷入动作受到限制的不良情况。

并且，将前述中央前面部12与前述端部前面部14的各切削刀15、17的延长线上交叉的图7所示的交叉角θ设定为16度。若将该交叉角θ设定成25度以上，则减小了从端部前面部14向连结前面部13移动的土的阻力，不能得到沿着各前面部12～14的刮板前面的超越休止角的自然的隆起形态和抱入形态。由此，以将该交叉角θ设定为25度以下为佳，可确保最适合积载于与连结前面部13及端部前面部14的各刮板前面上的土量。最好是将所述交叉角θ设定为10～20度范围内。

在前面部，至少前述中央前面部12的刮板前面最好是比第1切削刀15的前面后倾。图示例中，将前述第1切削刀15的前面与地面所形成的角度(刀刃角)α与前述中央前面部12的刮板下端面与地面所形成的角度(挖掘角)β之差即后退角γ，如图12所示设定成10度。该后退角γ最好是15度以下。挖掘·运土时能减少土向各前面部12～14的后方出。

然而，如前述的图1、图12～图14所示，前述中央前面部12、前述连结前面部13、前述端部前面部14的各刮板前面是上下连续的凹状的弯曲面。各前面部12～14的刮板前面，最好是设定成不对土的抱入量和隆起量限制的弯曲面，成为具有同一曲率的凹状的弯曲面。图示例中，前述连结前面部13和前述端部前面部14的各刮板前面具有同一曲率。

图15是表示根据刮板姿势的堆积于刮板前方的地表面上的土与地面之间的滑动阻力变化的模式说明图。该图中，实线表示本发明的刮板10的运土姿势，假想线表示通常的刮板的运土姿势。其中，两刮板的前面弯曲面相同，其挖掘角β为一定。

想要减小运土作业时的堆积于刮板前方的地表面上的土与地面之间的滑动阻力，只要减少堆积于地表面上的土量即可。如图15的实线和假想线所示，由刮板  运时的堆积土的前面的倾斜角(休止角)为一定。因此，为了减少堆积于地表面上的土量，将刀刃与堆积于地表面上的土的前端部之间的距离从L2至成为L1，按此要求来将土的前端部尽可能地靠近刮板10的刀刃，只需将同图中的实线和假想线所示的左下倾斜线的阴影区域从S2移行到S1即可。

但是，若单纯地想要使堆积于地表面上的土的前端部靠近于刀刃，则堆积于地表面上的土的前面始终是同一倾斜角，因此，在将挖掘角β及后退角γ设定为一定时，必然会降低刮板的高度，使刮板上的堆积的土的抱入量也减少。为了使该抱入量成为与通常相同的量，因刮板宽度一定，故必须使由实线和假想线的右倾斜的阴影所示的区域S1、S2成为相等。

其结果，为了在减小运土阻力的同时使挖掘量及运土量与通常的量相同，如图15的实线所示，在不改变挖掘角β的前提下调整刀刃角α，使刮板10后倾，同时增高刮板的高度。即，通过将挖掘角β与刀刃角α的差角即后退角γ设定成比通常的后退角γ2大的后退角γ2，可使刮板10后倾。然而，若使前述的后退角γ太大，则如上所述，不仅增大了土向刮板后方的出，而且在排土时堆积土不容易从刮板10落下。由此，最好是将该后退角γ的值设定为上述的15度以下。

附带说一下，本实施例中，将所述后退角γ定为10度，相对于此时堆积在刀刃前方的地表面上的通常的堆积土的接地长度L2，本实施例的刮板10的堆积土的接地长度L1约减少10％左右，大幅度减少地表面的堆积土量。另一方面，挖掘·运土中，前述前面部12～14的前方的堆积土可大量积载在各刮板前面上，即所谓的抱入量增加。其结果，因可大幅度减小运土阻力等，故可大幅度减小平均牵引力的消费马力，可获得良好的低燃费性能。

如前所述，由于可在前述刮板前面部11的前面上大量积载土，故可使车体前后的接地压力的平衡性良好，减少履带板罩等的动力消耗，可获得高牵引力。还可防止堆积于刮板前面部11的刮板前面上的土越过各前面部12～14的上端而向后方溢出。又，挖掘土不会与刮板前面压接，排土时的土的分离性良好，可提高排土性。另外，最好将所述各切削刀15～17的刀刃处于地面上时的前面与地面所形成的刀刃角α设定为35度以上。由此，可有效地以最少的挖掘·运土能量获得最大的土量。

下面，对本发明的更具体的实施例连同比较例一起作出说明。

制作比以上结构的本发明的刮板10的实际尺寸缩小成1/15的模型，作了如下的实验。将该模型刮板(以下称为本发明的模型刮板)设定成：刮板宽度271mm、刮板高度124mm、刮板容量4427cm²。作为测定条件设定成，刮板的挖掘深度为10mm，刀刃角α为52度，走行速度为35mm/秒的定速，将本发明的模型刮板咬入于含水比7.8％的花岗岩风化砂土中进行牵引。其次，使用负载计测用应力仪，分别对刀刃和刮板支撑架的应力进行了计测。

另一方面，作为传统的刮板的模型，如图18(A)所示，将中央前面部的左右两侧端部前倾状配置，制作了其左右两侧端部的切削刀117、117比中央前面部的切削刀115更向前方伸出的所谓的半U字状的刮板110。该模型刮板(以下称为传统的模型刮板)的刮板宽度、刮板高度、刮板容量与本发明的模型刮板同样设定，在与本发明的模型刮板相同条件下进行了计测。其结果可见图16～图21。

图16表示本发明的模型刮板与传统的模型刮板作比较的、对应于同一挖掘条件的刮板的移动距离的牵引力变化的一例。图中的粗实线表示的波形，表示本发明的模型刮板的牵引力变化，粗实线表示的抛物线表示该牵引力的平均值。图中以细实线表示的抛物线表示该牵引力的平均值。

从该图中可知，本发明的模型刮板的牵引力，随着移动距离的增加，以比传统的模型刮板小的力逐渐增大，该模型刮板内装满土时的距离(图中以双点划线所示的部分)，比传统的模型刮板短。换言之，与传统的刮板相比，本发明的刮板能利用更小的牵引力和以更短的移动距离来获得同等的挖掘量。

参照图17，表示作用于本发明的模型刮板的左右两侧端部的力与作用于传统的模型刮板的左右两侧端部的力作比较的、对应于刮板移动距离的力变化的一例。其纵轴表示移动方向为正时的刮板上所受到的力，绝对值越大，刮板的左右两侧端部越受到大的负载。横轴表示在规定的挖掘状态下的刮板的移动距离。在图上用粗实线表示的波形，表示作用于本发明的模型刮板的左右两侧端部的力的变化，粗实线表示的抛物线，表示该力的平均值。图上用细实线表示的波形，表示作用于传统的模型刮板的左右两侧端部的力的变化，细实线表示的抛物线，表示该力的平均值。一般来讲，刮板的左右两侧端部所受到的负载，随着移动距离的进行而增加，直至刮板内装满土、即运土能力饱和为止。

从该图中可知，本发明的模型刮板，在其刮板的左右两侧端部受到了与传统的模型刮板大致相同负载来进行短距离(图中以点划线所示的部分)移动，若超越该距离，与传统的模型刮板相比，作用于刮板的左右两侧端部的负载缓

地增加，若超越图中以双点划线所示部分的距离，则大致一定地进行推移。另一方面，传统的模型刮板，由于在该图所示的移动距离内，负载一贯地增加，故可确认挖掘未结束。即，本发明的刮板与传统的刮板相比，在同等的挖掘时，移动距离短，在以某种程度进行挖掘的状态下，左右两侧端部(即所谓的前端切削刀)所承受的负载小。

参照图18，图18(A)表示传统的模型刮板的负载冲量的一例，图18(B)表示本发明的模型刮板的负载冲量的一例，图18(B)中，在与上述实施例的刮板10实质性相同的构件上标记同一符号。

从这些图中可知，本发明的刮板10，可缓和作用于该中央前面部12的左右两侧端部的第2、第3切削刀16、17的负载，以小的牵引力从所述中央前面部12的第1切削刀15大致均等地作用于第2、第3切削刀16、17，同时刀刃力能有效地作用于各切削刀15～17。另一方面，传统的刮板110，为了得到最大的土量而必需有过大的负载。并且，因作用于传统的刮板110的左右两侧端部的切削刀117的负载集中地进行作用，故不能有效地使刮板110的中央前面部的切削刀115作用于土的挖掘。

图19表示本发明的模型刮板与传统的模型刮板作比较的、对应于刮板移动距离的土量变化一例的图。本发明的模型刮板与传统的模型刮板之间的土量变化分别用◆、■图示，用粗的虚线、细的虚线分别表示来自刮板侧面的土的出(窗构造)量的变化。

从该图中可知，本发明的模型刮板时，可以看出从挖掘开始至结束的土的出量比传统的模型刮板减少。这样，与传统的模型刮板相比，由本发明的模型刮板所得到装满时(图中以双点划线所示的部分)的土量，在同一挖掘时间内可增加约4％。

参照图20和图21，图20(A)、(B)表示传统的模型刮板的砂土堆积形状一例，图21(A)、(B)表示本发明的模型刮板的砂土堆积形状一例。

从这些图中可知，堆积于本发明的刮板10的左右两侧端部前方的土量比传统的模型刮板减少。并且，堆积于传统的刮板110的前方的土量，如图20(A)、(B)所示，相对于大致直线状地堆积于整个刮板全宽度，堆积于本发明的刮板10前方的土量，如图21(A)、(B)所示，从该刮板10的左右两侧端部向中央部且从该刮板10的上部向下部超越休止角，堆积成象山一样隆起很大的状态。从以上所述可以理  ，本发明的刮板10，因减少了土的  出，可更加大幅度地增大堆积于刮板前方的土量。

从上述实验结果所获得的数据中，当使用实机时，本发明的刮板处于运土姿势时的前方所堆积的全部土量，比传统的刮板有所增加。如上所述，这是因为将刮板前面部11的后退角γ设定为15度以下，使刮板10向后方倾斜，因此，挖掘·运土中，能将堆积于刮板10前方的堆积土大量积载在刮板前面上，同时将该堆积土的地面上的接地长度减少成L1，可减小挖掘阻力和运土阻力。

又，本发明的刮板的牵引力和平均牵引力的土量，比传统的刮板有所增加。本发明的刮板的挖掘阻力相比传统的刮板有所减小，运土阻力也减小。因此，本发明的刮板的挖掘·运土时的消耗马力比传统的挖掘·运土时的消耗马力小。从以上所述中可以理，与传统的刮板相比，本发明的刮板必然地能以短于传统的作业时间且小的牵引力及挖掘力，高效地实现所需的推土机作业。

从以上说明中可知，特别是本发明的刮板10的第1切削刀15，因比第2、第3切削刀16、17更向前方伸出，故先行于第2、第3切削刀16、17地积极进行砂土的挖掘。第2、第3切削刀16、17的实际的挖掘力小于第1切削刀15的挖掘力，缓和了作用于第3切削刀17的牵引力，牵引力有效地作用于各切削刀15～17。这样，可减轻对牵引力的阻力，可大幅度增大平均牵引力的土量。并且，可大幅度减小挖掘·运土中的消耗马力，同时可在短时间以最少的能量来获得最大的挖掘·运土时，明显提高前述作业机械的燃费效率，可实现低成本化。

Claims (16)

1.一种作业机械用刮板，是安装在各种作业机械上的刮板(10)，其特征在于，

具有中央前面部(12)、以及在其左右端部夹有连结前面部(13)状地进行配置的端部前面部(14)，

所述连结前面部(13)的下端和所述端部前面部(14)的下端，从上面看被配置于比所述中央前面部(12)的下端的更后方位置，

所述中央前面部(12)的下端具有与挖掘方向正交而左右延伸的形状。

2.如权利要求1所述的刮板，其特征在于，所述中央前面部(12)下端的刮板宽度(W1)大于左右的走行装置间的内宽(W0)。

3.如权利要求1所述的刮板，其特征在于，所述中央前面部(12)下端的刮板宽度(W1)大致与左右的走行装置的中心间距离即样板宽度(WG)相等。

4.如权利要求1～3任一项所述的刮板，其特征在于，

所述中央前面部(12)的下端具有第1切削刀(15)，左右的所述连结前面部(13)被配置成从上面看与所述中央前面部(12)连续，以规定的角度向后方扩开，下端具有第2切削刀(16)，

左右的所述端部前面部(14)被配置成同样地从上面看与所述连结前面部(13)连续，以规定的角度向前方扩开，下端具有第3切削刀(17)。

5.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，将所述第2切削刀(16)和所述第3切削刀(17)连续成V字状或U字状。

6.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，将所述连结前面部(13)和所述端部前面部(14)连续成V字状或U字状，

7.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，将所述第2切削刀(16)相对于第1切削刀(15)配置成左右略微向下倾斜，同时将所述第3切削刀(17)相对于第2切削刀(16)配置成左右略微向上倾斜。

8.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，具有将所述中央前面部(12)、所述连结前面部(13)、所述端部前面部(14)的背面支承用的支承体(20)，该支承体(20)的左右两侧部(22、22)越过所述端部前面部(14)的左右两侧端缘朝挖掘方向延设。

9.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，所述端部前面部(14)下端的刮板宽度(W3)小于所述中央前面部(12)下端的刮板宽度(W1)，更加小于所述连结前面部(13)下端的刮板宽度(W2)。

10.如权利要求1所述的刮板，其特征在于，所述中央前面部(12)、所述连结前面部(13)和所述端部前面部(14)的各刮板前面，比所述各切削刀(15、16、17)的前面更后倾。

11.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，所述中央前面部(12)、所述连结前面部(13)和所述端部前面部(14)的各切削刀(15、16、17)的后退角γ设定于15度以下的范围内。

12.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，至少将所述中央前面部(12)的刮板前面，由上下连续的弯曲构成。

13.如权利要求12所述的刮板，其特征在于，所述弯曲面作成具有同一曲率的凹形状。

14.如权利要求12所述的刮板，其特征在于，所述连结前面部(13)和所述端部前面部(14)的各刮板前面由具有同一曲率的弯曲面形成。

15.如权利要求4所述的刮板，其特征在于，将所述中央前面部(12)与所述端部前面部(14)的各切削刀(15、17)的延长线上交叉的交叉角(θ)设定为25度以下。

16.一种建筑·土木机械，其特征在于，具有权利要求1所述的刮板(10)。

Images