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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1.
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Stand der Technik
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Herkömmlich ist ein Radlader als Arbeitsmaschine bekannt. In einem Radlader ist ein Werkzeug wie etwa eine Schaufel an einem vorderen Ende eines Auslegers angebracht, der an einem Fahrzeugkörper geschwenkt wird, wobei der Ausleger durch einen Auslegerzylinder nach oben und nach unten bewegt werden kann und die Schaufel über eine Z-Balken-Verbindung angetrieben wird.
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Wie in
12 gezeigt, umfasst die herkömmliche Z-Balken-Verbindung nach dem Stand der Technik: einen Winkelhebel
11, der drehbar an im wesentlichen dem Zentrum eines Auslegers
10 geschwenkt wird; einen Kippzylinder (siehe die gepunktete Strichlinie), der ein oberes Ende des Winkelhebels
11 mit dem nicht gezeigten Fahrzeugkörper verbindet; und eine Verbindung
13, die das untere Ende des Winkelhebels
11 mit einem hinteren Teil einer Schaufel
20 verbindet. Eine derartige Ausgestaltung des Winkelhebers ist beispielsweise aus der
JP H06-293498 A bekannt.
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Es ist zu beachten, dass in 12 der Auslegerzylinder und der Kippzylinder nicht gezeigt sind, um die Darstellung zu vereinfachen. Außerdem ist eine Schwenkposition Z des Kippzylinders an einem Arbeitskörper des Fahrzeugkörpers an dem Ausleger 10 gezeigt. Die Schwenkposition Z befindet sich jedoch tatsächlich an dem nicht gezeigten Fahrzeugkörper und nicht an dem Ausleger 10. Weiterhin sind in 12 Zustände der Schaufel an einer Bodenposition, an einer Zwischenposition und an einer höchsten Position gezeigt.
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Bei dem Radlader mit dem oben beschriebenen Aufbau ist die Schaufel 20 in der Nähe der Bodenposition positioniert, um Grabarbeiten durchzuführen, und an der Zwischenposition oder höchsten Position positioniert, um den Aushub auf einem Lastfahrzeug abzuladen.
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Außer Grabarbeiten kann der Radlader auch Schlamm, Mist oder ähnliches schaufeln. In diesem Fall wird die Schaufel 20 wie in 12 gezeigt gekippt, damit der flüssige Schlamm oder ähnliches nicht abläuft und ein effizientes Schaufeln durchgeführt werden kann.
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Wie in 13 gezeigt, kann bei dem Radlader eine Schaufel 20 durch eine Gabel 30 ersetzt werden, wobei für den Wechsel ein nicht gezeigter Kippzylinder im wesentlichen ausgefahren wird, um die Gabel 30 zu montieren. Das heißt, die Ausfahrlänge des Kippzylinders entspricht wie durch die doppelt gepunktete Linie gezeigt einem Versatzwinkel a der Schaufel 20, wobei die Gabel 30 an dieser Position an einer Verbindung 13 montiert wird.
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Also auch bei dem Radlader mit der Z-Balken-Verbindung wird der Befestigungswinkel von der Bodenposition zu der höchsten Position im wesentlichen konstant gehalten, wobei die Winkeleigenschaft verbessert wird, um die Arbeit unter Verwendung der Gabel 30 zu ermöglichen.
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Beschreibung der Erfindung
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Problemstellung der Erfindung
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Wenn jedoch bei dem in der
JP H06-293498 A beschriebenen Radlader, bei dem die Gabel mit der Z-Balken-Verbindung kombiniert ist, die Schaufel anstelle der Gabel montiert ist und die Schaufel zu der höchsten Position gehoben wird, erhöht sich der Neigungswinkel des vorderen Endes der unteren Fläche der Schaufel in Bezug auf eine horizontale Ebene.
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Wenn also zum Beispiel Erde und Sand nach einem Graben in die Schaufel geladen und auf die Ladefläche eines Lastfahrzeugs gekippt werden sollen und sich dabei der Ausleger hebt, lässt die Schaufel die Last vorzeitig fallen, sodass das Abschütten der Last nicht an der geplanten Höhe durchgeführt werden kann.
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Es daher ausgehend von der
JP H06-293498 A eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine anzugeben, bei der eine Schaufel und eine Gabel ausgetauscht werden können, wobei die Schaufel im wesentlichen horizontal gehalten wird, wenn die Schaufel zu der höchsten Position gehoben wird, wobei das Abschütten der Last bei einer geplanten Höhe durchgeführt werden kann.
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Problemlösung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, die umfasst: einen Ausleger, dessen eines Ende an einem Arbeitskörper montiert ist, der einen Arbeitsapparat hält; eine an dem anderen Ende des Auslegers montierte Schaufel mit einer beschichteten oder aufgerauten inneren Bodenfläche, wobei die Schaufel durch eine Gabel ersetzt werden kann; einen Winkelhebel, der in der Mitte des Auslegers in der Längsrichtung des Auslegers montiert ist; einen Kippzylinder, dessen eines Ende an dem Arbeitskörper schwenkt, und dessen anderes Ende an einem Endteil des Winkelhebels montiert ist; und eine Verbindung zum Verbinden des anderen Endteils des Winkelhebels mit der Schaufel. Wenn sich in der Arbeitsmaschine die Schaufel an einer horizontalen Bodenposition befindet und eine untere Fläche der Schaufel auf der Bodenfläche liegt: ist das andere Ende des Kippzylinders an einem oberen Endteil des Winkelhebels montiert; ist die Verbindung mit einem unteren Endteil des Winkelhebels verbunden; wird ein Winkel θ, der zwischen ersten und zweiten Liniensegmenten auf der Seite der Schaufel gebildet wird durch die folgende Gleichung wiedergegeben: 155 Grad ≤ θ ≤ 176 Grad, wobei das erste Liniensegment eine Schwenkachse des Winkelhebels an dem Ausleger mit einer Schwenkachse des Winkelhebels an der Verbindung verbindet, und das zweite Liniensegment die Schwenkachse des Winkelhebels an dem Ausleger mit einer Schwenkachse des Winkelhebels an dem Kippzylinder auf der Seite der Schaufel verbindet, und wird ein Winkel α, der durch das zweite Liniensegment und ein Liniensegment, das die Schwenkachse des Winkelhebels an dem Kippzylinder mit einer Schwenkachse des Kippzylinders an dem Arbeitskörper verbindet, gebildet wird, durch die folgende Gleichung wiedergegeben: 48 Grad ≤ α ≤ 72,3 Grad. Wenn sich die Schaufel an einer höchsten Position befindet, ohne dass der Kippzylinder von der horizontalen Bodenposition betätigt wird, wird der Neigungswinkel ω der unteren Fläche der Schaufel in Bezug auf die horizontale Ebene durch die folgende Gleichung wiedergegeben: ω ≤ 4,5 Grad.
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In diesem Fall wird ein zulässiger Neigungswinkel an der höchsten Position aus einem maximalen Koeffizienten der statischen Reibung μ zwischen der geladenen Erde/dem geladenen Sand und einer Innenbodenfläche der Schaufel und aus einer Beschleunigung erhalten, die auf die Schaufel wirkt, wenn der Arbeitsapparat der Arbeitsmaschine betätigt wird.
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Indem gemäß dem oben beschriebenen Aspekt der vorliegenden Erfindung der Winkel θ, der durch das erste Liniensegment und das zweite Liniensegment des Winkelhebels auf der Seite der Schaufel gebildet wird, auf 176 Grad oder weniger gesetzt wird, und indem der Winkel α, der durch das zweite Liniensegment des Winkelhebels und die Mittellinie des Kippzylinders gebildet wird, auf 72,3 Grad oder kleiner gesetzt wird, ist auch dann, wenn die Schaufel zu der höchsten Position gehoben wird, der Neigungswinkel ω des vorderen Endes der unteren Fläche der Schaufel auf 4,5 Grad oder kleiner gesetzt. Also obwohl die Schaufel zu der höchsten Position gehoben wird, fällt die geladene Erde/der geladene Sand nicht von der Schaufel, wobei eine Arbeitsmaschine vorgesehen wird, an der eine Schaufel oder eine Gabel verwendet werden können.
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Wenn sich in der Arbeitsmaschine die Schaufel an der horizontalen Bodenposition befindet und die untere Fläche der Schaufel auf der Bodenfläche liegt, kann das eine Ende des Kippzylinders unter einer Montageposition des Auslegers an dem Arbeitskörper montiert werden.
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Dementsprechend wird der Winkel der Schaufel nicht zwischen der Bodenposition und einer höchsten Position verschoben, wenn der Ausleger gehoben wird, sodass die Winkeleigenschaften der Schaufel in einem horizontalen Zustand oder in einem gekippten Zustand an der Bodenposition verbessert werden können.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht, die den Aufbau einer Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau der Arbeitsmaschine gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
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3 ist eine schematische Ansicht, in der die Schaufel der Arbeitsmaschine gemäß der Ausführungsform an einer horizontalen Bodenposition und einer höchsten Position gezeigt ist.
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4 ist eine schematische Ansicht, das die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel und einem maximalen Reibungskoeffizienten der Schaufel gemäß der Ausführungsform zeigt.
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5 ist ein Kurvendiagramm, die die Beziehung zwischen dem Winkel α und einem Neigungswinkel ω an der höchsten Position gemäß der Ausführungsform zeigt.
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6 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Winkel α und einem Winkel θ gemäß der Ausführungsform zeigt.
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7 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Winkel α und einem Neigungswinkel ω an der höchsten Position gemäß der Ausführungsform zeigt.
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8 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Winkel α und einem geometrischen Drehwinkel δ gemäß der Ausführungsform zeigt.
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9 ist eine schematische Ansicht, die Zustände zeigt, in denen sich ein anderes Werkzeug an der Arbeitsmaschine gemäß dieser Ausführungsform an der horizontalen Bodenposition, an einer Zwischenposition und an der höchsten Position befindet.
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10A ist eine schematische Ansicht, die die Zustände zeigt, in denen sich eine an der Arbeitsmaschine des Typs A gemäß der Ausführungsform montierte Schaufel an der horizontalen Bodenposition und an der höchsten Position befindet.
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10B ist eine schematische Ansicht, die die Zustände zeigt, in denen sich eine an der Arbeitsmaschine des Typs A gemäß der Ausführungsform montierte Gabel an der horizontalen Bodenposition, an der Zwischenposition und an der höchsten Position befindet.
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11A ist eine schematische Ansicht, die Zustände zeigt, in denen sich eine an der Arbeitsmaschine des Typs B gemäß der Ausführungsform montierte Schaufel an der horizontalen Bodenposition und an der höchsten Position befindet.
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11B ist eine schematische Ansicht, die die Zustände zeigt, in denen sich eine an der Arbeitsmaschine des Typs B gemäß der Ausführungsform montierte Gabel an der horizontalen Bodenposition, an der Zwischenposition und an der höchsten Position befindet.
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12 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer herkömmlichen Z-Balken-Verbindung zeigt.
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13 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau der herkömmlichen Z-Balken-Verbindung in einer Verbindung mit einer Gabel zeigt.
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Erläuterung der Bezugszeichen
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- 1 ... Radlader (Arbeitsmaschine), 10 ... Ausleger, 20 ... Schaufel, 11 ... Winkelhebel, 12 ... Kippzylinder, 13 ... Verbindung, L1 ... erstes Liniensegment, L2 ... zweites Liniensegment, L3 ... Liniensegment.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Seitenansicht, die einen Radlader (eine Arbeitsmaschine) 1 gemäß der Ausführungsform zeigt, und 2 ist eine äußere perspektivische Ansicht, die eine Arbeitsaustattung 2 des Radladers 1 zeigt. Dabei entspricht die Arbeitsaustattung 2 dem in 2 gezeigten Teil mit Ausnahme eines Arbeitskörpers 16A. Es ist zu beachten, dass in 1 und 2 ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um die bereits mit Bezug auf den Stand der Technik beschriebenen Strukturkomponenten anzugeben.
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Der Radlader 1 umfasst: einen Fahrzeugkörper 16, der unter Verwendung von Vorder- und Hinterrädern 14 und 15 fahren kann; den Arbeitskörper 16A, der an einer vorderen Seite des Fahrzeugkörpers 16 (auf der linken Seite von 1) vorgesehen ist, um die Arbeitsausstattung 2 einschließlich einer Schaufel 20 zu halten; einen Ausleger 10, der die Schaufel 20 antreibt; und einen Verbindungsmechanismus des Z-Balken-Verbindungstyps.
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Der Ausleger 10 wird an dem Arbeitskörper 16A an einem Basisende desselben geschwenkt und durch eine Auslegerzylinder 17 angetrieben; und die Schaufel 20 wird an einem vorderen Ende des Auslegers 10 geschwenkt. Der Verbindungsmechanismus des Z-Balken-Verbindungstyps umfasst: einen abgestuften Winkelhebel 11, der an einer mittleren Position des Auslegers 10 in der Längsrichtung desselben geschwenkt wird; einen Kippzylinder 12 zum Antreiben eines oberen Endes des Winkelhebels 11 (des oberen Endes, wenn sich die Schaufel in der Bodenposition befindet); und eine Verbindung 13, die eine untere Endseite des Winkelhebels 11 mit der Schaufel 20 verbindet, wobei der Kippzylinder 12 montiert ist, um den Winkelhebel 11 mit dem Arbeitskörper 16A zu verbinden.
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In diesem Fall wird das Basisende des Kippzylinders 12 an dem Arbeitskörper 16A geschwenkt und wird eine Schwenkposition Z des Kippzylinders 12 an dem Arbeitskörper 16A zu einer Position versetzt, an der ein Befestigungswinkel der Schaufel 20 nicht zwischen der Bodenposition und der höchsten Position versetzt wird, wenn der Ausleger 10 gehoben wird, wobei in dieser Ausführungsform die Schwenkposition Z etwas unter der Schwenkposition S des Auslegers 10 an dem Arbeitskörper 16A liegt. Dadurch werden die Winkeleigenschaften der Schaufel 20 in einem horizontalen Zustand oder in einem gekippten Zustand an der Bodenposition verbessert.
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In dem oben beschriebenen Radlader 1 wird in Bezug auf den Winkelhebel 11 ein Winkel θ, der durch ein erstes Liniensegment L1, das eine Schwenkposition Y an dem Ausleger 10 und eine Schwenkposition X an der Verbindung 13 verbindet, und durch ein zweites Liniensegment L2, das eine Schwenkposition W an dem Kippzylinder 12 und die Schwenkposition Y verbindet, auf der Seite der Schaufel 20 in einem durch die folgende Gleichung (1) wiedergegebenen Bereich gesetzt.
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[Gleichung 1]
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0 Grad < θ ≤ 176 Grad (1)
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Weiterhin wird wie in 1 gezeigt in einem Zustand, in dem sich die Schaufel 20 an der Bodenposition befindet, an der eine untere Fläche 21 der Schaufel 20 auf einer Bodenfläche liegt, ein spitzer Winkel α, der durch ein Liniensegment L3, das eine Schwenkposition Z des Kippzylinders 12 an dem Arbeitskörper 16A mit der Schwenkposition W des Kippzylinders 12 an dem Winkelhebel 11 an einem vorderen Ende des Kippzylinders 12 verbindet, und das oben genannte zweite Liniensegment gebildet wird, in einem durch die folgende Gleichung (2) wiedergegebenen Bereich gesetzt.
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[Gleichung 2]
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In diesem Fall wird die Verbindung einschließlich eines Stifts und eines Lochs allgemein durch die Reibung beeinflusst, wenn der Winkel zwischen den Verbindungsarmkomponenten 15 Grad oder weniger beträgt, sodass die Betätigung desselben nicht glatt durchgeführt werden kann. Deshalb sollte der Wert des Winkels α größer als 15 Grad sein.
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Wenn sich die Schaufel 20 an der horizontalen Bodenposition befindet und die untere Fläche 21 der Schaufel 20 auf der Bodenfläche liegt, und wenn der durch ein Liniensegment L4, das eine Montageposition PP1 der Schaufel 20 an dem Ausleger 10 mit einer Montageposition PP2 der Schaufel 20 an der Verbindung 13 verbindet, und durch eine vertikale Linie V, die durch die Montageposition PP1 verläuft, gebildete Winkel als geometrischer Drehwinkel δ bezeichnet wird, wird der geometrische Drehwinkel δ wie durch die folgende Gleichung (3) angegeben gesetzt.
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[Gleichung 3]
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Die oben genannten Winkel θ, α und δ sind wie folgt definiert.
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Wenn zuerst wie in 3 gezeigt die Schaufel 20 zu einer höchsten Position T gehoben wird und dabei die Erde/der Sand aus der Schaufel 20 gleitet, kann die Erde/der Sand nicht auf die Ladefläche eines Lastfahrzeugs geladen werden, was weiter unten ausführlicher erläutert wird.
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Wenn in 3 die Schaufel 20 nur durch den Auslegerzylinder 17 von einer horizontalen Bodenposition E zu der höchsten Position T gehoben wird, ohne den Kippzylinder 12 zu verlängern oder zu verkürzen, verändert sich der Neigungswinkel ω des vorderen Endes der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 in Bezug auf die horizontale Ebene H wie nachfolgend erläutert.
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Wenn der Neigungswinkel ω des vorderen Endes der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 in Bezug auf die horizontale Ebene H geändert wird, entspricht der Zustand, in dem die Erde/der Sand nicht gleiten, wie in 4 gezeigt der Beziehung der Kurve G1, bei der mit steigendem Neigungswinkel ω ein maximaler Koeffizient der statischen Reibung μ zwischen der Erde und dem Sand an einer inneren Bodenfläche 22 (siehe 3) der Schaufel 20 größer wird. Diese Beziehung wird durch die folgende Gleichung (4) wiedergegeben, wobei W die Masse der Last wiedergibt, g die Fallbeschleunigung wiedergibt und b die Beschleunigung in einer horizontalen Richtung wiedergibt.
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[Gleichung 4]
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W·g·sinω + W·b·cosω = (W·g·cosω – W·b·sinω) × μ (4)
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In diesem Fall beträgt die Beschleunigung bei der Rückwärtsbewegung des Radladers 1, d. h. die in der Schaufel 20 in einer horizontalen Rückwärtsrichtung erzeugte Beschleunigung ungefähr 0,02 G bis 0,1 G. Um jedoch beim Abladen von Erde und Sand auf eine Ladefläche eines Lastfahrzeugs die Gefahr eines Gleitens der Erde und des Sands zu vermeiden, kann von einer Beschleunigung von 0,02 G ausgegangen werden. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Neigungswinkel ω und dem maximalen Koeffizienten der statischen Reibung μ für den Fall, dass von einer Beschleunigung von 0,02 G ausgegangen wird.
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Der maximale Koeffizient der statischen Reibung μ zwischen der Erde/dem Sand und der inneren Bodenfläche 22 der Schaufel 20 kann angepasst werden, indem die innere Bodenfläche 22 beschichtet oder aufgeraut wird. Bei einer Nutzung über Jahre hinweg verschleißt jedoch die innere Bodenfläche 22, sodass allmählich ein maximaler Koeffizient der statischen Reibung μ nahe demjenigen einer Stahlfläche der Schaufel 20 erhalten wird. Als allgemeiner maximaler Koeffizient der statischen Reibung μ wird also ein Wert von 0,1 angenommen, um die Gefahr eines Gleitens der Erde/des Sands zu vermeiden.
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Wenn man wie oben beschrieben mit Bezug auf eine Kurve in 4 annimmt, das der maximale Koeffizient der statischen Reibung μ gleich 0,1 ist, und wenn der Neigungswinkel ω der Schaufel 20 nicht kleiner als 4,5 Grad ist, erhöht sich die Gefahr, dass die Erde/der Sand aus der Schaufel 20 gleiten.
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Wenn eine Gabel 30 montiert ist und wenn der Winkel θ, der durch das erste Liniensegment L1 und das zweite Liniensegment L2 des Winkelhebels 11 gebildet wird, sich ändert, weil ein Steigungswinkel eines vorderen Endteils einer unteren Fläche der Gabel 30 in Bezug auf die horizontale Ebene H an der horizontalen Bodenposition E, an der Zwischenposition und an der höchsten Position T konstant gehalten wird, obwohl der Winkel θ geändert wird, ist die Beziehung zwischen dem Winkel α und dem Neigungswinkel ω der Schaufel 20 an der höchsten Position T wie in der folgenden Tabelle 1 und durch die Kurven G2 und G2 von 5 angegeben. Die Zustände der Schaufel 20 und der Gabel 30 an den Punkten P1 in der Kurve von 5 und
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6 sind jeweils in
10A und
10B gezeigt, während die Zustände der Schaufel
20 und der Gabel
30 an den Punkten P2 jeweils in
11A und
11b gezeigt sind. Was die anderen Punkte als die in den Kurven gezeigten Punkte P1 und P2 betrifft, wird die Position von Z ebenfalls verschoben, um die Winkeländerung bei der Montage der Gabel
30 konstant vorzusehen, obwohl sich θ ändert. Es ist zu beachten, dass ω' in
10B und
11B jeweils einen Steigungswinkel des vorderen Endteils der unteren Fläche der Gabel
30 wiedergibt. [Tabelle 1]
| Typ A | Typ B |
| Winkel α
(Grad) | Neigungswinkel ω
(Grad) | Winkel θ
(Grad) | Winkel α
(Grad) | Neigungswinkel ω
(Grad) | Winkel θ
(Grad) |
| 60,3 | 1,4 | 158 | 56,3 | 1,2 | 155 |
| 64,2 | 0,1 | 163 | 59,6 | 0,2 | 159,5 |
| 68,9 | –1,8 | 169 | 63,4 | –1,1 | 164,5 |
| 72, 11 | –3,15 | 173 | 68 | –2,7 | 170,5 |
| 73,8 | –3,9 | 175 | 71,5 | –4,07 | 175 |
| 74,58 | –4,36 | 176 | 72,3 | –4,4 | 176 |
| 75,4 | –4,8 | 177 | 72,71 | –4,58 | 176,5 |
| 76,3 | –5,3 | 178 | 73,5 | –4,9 | 177,5 |
| 78,8 | –7,1 | 181 | 73,9 | –5,1 | 178 |
| 84,1 | –10,6 | 187 | 75,6 | –5,9 | 180 |
| | | | 78,9 | –7,6 | 184 |
| | | | 84,1 | –11 | 190 |
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Um den Neigungswinkel ω der Schaufel 20 zu erläutern, wird eine Simulation unter Verwendung von zwei Typen von Radladern 1 mit unterschiedlichen Abmessungen des Auslegers usw. durchgeführt (Typ A und Typ B in 5; der Typ A wird durch die Kurve G2 wiedergegeben, und der Typ B wird durch die Kurve G3 wiedergegeben). Weiterhin gibt ω < 0 Grad in 5 mit Bezug auf den in der Ordinate wiedergegebenen Neigungswinkel ω der Schaufel einen Zustand an, in dem das vordere Ende der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 unterhalb der horizontalen Ebene liegt, während ω > 0 Grad einen Zustand angibt, in dem das vordere Ende der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 über der horizontalen Ebene liegt.
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Wie durch die Kurven G2 und G3 von 5 angegeben, wird der Neigungswinkel ω der Schaufel 20 zu 4,5 Grad, wenn der Typ A einen Winkel α von 74,6 Grad und der Typ B einen Winkel von 72,3 Grad aufweist.
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Außerdem werden die Winkel α des Typs A und des Typs B und der Winkel θ des Winkelhebels 11 in der Simulation durch die Kurven G4 und G5 von 6 wiedergegeben. Mit Bezug auf die Kurven G4 und G5 wird durch die Kurve G4 deutlich, dass der Winkel α zu 74,6 Grad oder kleiner wird, wenn der Winkel θ des Winkelhebels 11 in dem Typ A zu 176 Grad oder weniger wird, und wird durch die Kurve G5 deutlich, dass der Winkel α zu 72,3 Grad oder weniger wird, wenn der Winkel θ in dem Typ B zu 176 Grad oder kleiner wird.
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Um also in beiden Radladern 1 des Typs A (G4) und des Typs B (G5) den Neigungswinkel ω der Schaufel an der höchsten Position T auf 4,5 Grad oder kleiner zu setzen, wird der Winkel α auf 72,3 Grad oder weniger gesetzt und wird der Winkel δ des Winkelhebels 11 auf 176 Grad oder weniger gesetzt (innerer Teil der Schraffierung von 6).
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Indem wie oben beschrieben die notwendige Bedingung gesetzt wird, dass der Winkel θ die Gleichung (1) erfüllt und der Winkel α die Gleichung (2) erfüllt, kann der Neigungswinkel ω der Schaufel 20 an der höchsten Position T von 3 auf 4,5 Grad oder weniger gesetzt werden. Die Schaufel 20 kann also zu der höchsten Position T gehoben werden, wobei die Verlängerungs- oder Verkürzungsgröße des Kippzylinders 12 nicht angepasst wird und dennoch die Erde/der Sand in der Schaufel 20 nicht gleitet.
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Wenn eine Gabel 30 montiert wird und der geometrische Drehwinkel δ geändert wird, während der Steigungswinkel ω' des vorderen Endteils der unteren Fläche der Gabel 30 in Bezug auf die horizontale Ebene H an der horizontalen Bodenposition E, an der Zwischenposition und an der höchsten Position T gehalten wird, obwohl der Winkel δ geändert wird, ist die Beziehung zwischen dem Winkel ω und dem Neigungswinkel ω der Schaufel 20 an der höchsten Position T wie in der folgenden Tabelle 2 und durch die Kurven G6 und G7 von 7 angegeben.
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Es ist zu beachten, dass eine Änderung des Radladers 1 des Typs A durch die Kurve G6 wiedergegeben wird, während eine Änderung des Radladers 1 des Typs B durch die Kurve G7 wiedergegeben wird.
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Indem der geometrische Drehwinkel δ geändert wird, werden die Verbindung
13 und der Winkelhebel
11 drehend um einen Auslegerendpunkt PP1 als Zentrum bewegt und wird auch die Position der Schwenkposition X verschoben. Bei anderen Punkten als den Punkten P1 und P2 in den Kurven wird auch die Position von Z bewegt, um den Steigungswinkel ω' des vorderen Endteils der unteren Fläche der Gabel
30 in Bezug auf die horizontale Ebene H bei montierter Gabel
30 konstant zu halten, obwohl der geometrische Drehwinkel δ geändert wird. [Tabelle 2]
| Typ A | Typ B |
| Winkel α
(Grad) | Neigungswinkel ω
(Grad) | Winkel θ
(Grad) | Winkel α
(Grad) | Neigungswinkel ω
(Grad) | Winkel θ
(Grad) |
| 44,3 | 6,6 | –5 | 41 | 7 | –3 |
| 53,3 | 3,6 | 5 | 59,6 | 0,2 | 17 |
| 55,4 | 3 | 7 | 71,5 | –4,1 | 27 |
| 64,2 | 0,08 | 15 | 72,24 | –4,38 | 27,6 |
| 72,86 | –3,53 | 22 | 72,78 | –4,6 | 28 |
| 74,2 | –4,2 | 23 | 74,1 | –5,2 | 29 |
| 74,62 | –4,41 | 23,3 | 86,1 | –12,5 | 37 |
| 77 | –5,7 | 25 | - | - | - |
| 84,6 | –11,4 | 30 | - | - | - |
| 93,2 | –23,2 | 35 | - | - | - |
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Mit Bezug auf die Kurven G6 und G7 von 7 wird der Neigungswinkel ω der Schaufel 20 zu ungefähr 4,5 Grad, wenn der Typ A einen Winkel α von 74,6 Grad aufweist. Wenn jedoch bei dem Typ B der Winkel α gleich 72,74 Grad ist, liegt ω bei 4,38 Grad, und wenn der Winkel α bei 72, 78 Grad ist, liegt ω bei 4,60 Grad, sodass der Winkel ω von 4,5 Grad dazwischen liegt. Diese Werte sind Näherungswerte, um eine Position in Entsprechung zu ω von 4,5 Grad bei einem Winkel α von 72,53 zu erhalten.
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Außerdem werden die Beziehungen zwischen dem Winkel α des Typs A und des Typs B und dem geometrischen Drehwinkel δ in der Simulation durch die Kurven G8 und G9 von 8 wiedergegeben. Wie durch die Kurven G8 und G9 angegeben, wird der Winkel α zu 74,6 Grad oder kleiner, wenn der geometrische Drehwinkel δ in dem Typ A bei 23,3 Grad oder kleiner liegt, und wird der Winkel α zu 72,24 Grad oder kleiner, wenn der geometrische Drehwinkel δ in dem Typ B bei 27,6 Grad oder kleiner liegt.
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Um also bei den Radladern 1 des Typs A (G8) und des Typs B (G9) den Neigungswinkel ω an der höchsten Position T zu 4,5 Grad oder weniger bringen, wird ähnlich wie oben beschrieben der Winkel α auf 72,3 Grad oder weniger gesetzt und wird der geometrische Drehwinkel δ auf 23,3 Grad oder weniger gesetzt (innerer Teil der Schraffierung von 8).
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Indem wie oben beschrieben die notwendige Bedingung gesetzt wird, dass der Winkel α die Gleichung (2) erfüllt und dass der geometrische Drehwinkel δ die Gleichung (3) erfüllt, kann der Neigungswinkel ω der Schaufel 20 an der höchsten Position T von 3 zu 4,5 Grad oder kleiner geführt werden. Ähnlich wie in dem Fall des Winkels δ und des Winkels α kann also die Schaufel 20 nach oben zu der oberen Position T gehoben werden, ohne die Vergrößerungs- oder Verkleinerungsgröße des Kippzylinders 12 anzupassen oder ein Gleiten der Erde/des Sands in der Schaufel 20 zu verursachen. Natürlich werden die Gleichungen (1), (2) und (3) derart vorgesehen, dass der Radlader 1 zuverlässiger einen Neigungswinkel ω von 4,5 Grad oder kleiner aufweist.
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Um ein diese Bedingung erfüllendes Beispiel darzustellen, wird eine Simulation an einem Radlader 1 des Typs A mit einem Winkel α von 55,4 Grad, einem geometrischen Drehwinkel δ von 7,0 Grad und einem Neigungswinkel ω von 3,0 Grad durchgeführt, wobei eine Gabel 30 als Werkzeug eingesetzt wird und die Gabel 30 von der horizontalen Bodenposition E zu einer Zwischenposition M und einer oberen Position T wie in 9 gezeigt gehoben wird.
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Aus der Simulation ergibt sich, dass der Steigungswinkel ω' des vorderen Endteils der unteren Fläche der Gabel 30 in Bezug auf die horizontale Ebene bei 0 Grad an der horizontalen Bodenposition E, bei 1,6 Grad an der Zwischenposition M und bei 7,8 Grad bei der höchsten Position T liegt. Auch an der höchsten Position T fällt eine durch die Gabel 30 getragene Last oder ähnliches nicht von dem vorderen Ende der Gabel 30 nach unten. Solange der Radlader 1 die oben genannte Bedingung erfüllt, fällt unabhängig davon, ob die Schaufel 20 oder die Gabel 30 als Werkzeug eingesetzt wird, die geladene Erde/der geladene Sand nicht von dem Werkzeug, sodass ein Abladen auch an der höchsten Position T zuverlässig durchgeführt werden kann.
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Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist, sondern dass Modifikationen, Verfeinerungen und ähnliches vorgesehen werden können, ohne dass der Erfindungsumfang verlassen wird.
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In der vorstehenden Beschreibung wird die Erfindung auf den Radlader 1 angewendet, wobei die Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung kann auf eine beliebige Arbeitsmaschine mit einer so genannten Z-Balken-Verbindung angewendet werden.
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Weiterhin sind die Winkel θ und α und der geometrische Drehwinkel δ der vorliegenden Erfindung nicht auf die in der vorstehenden Beschreibung genannten beschränkt. Solange der Neigungswinkel der Schaufel 20 an der oberen Position bei 4,5 Grad oder weniger liegt, können verschiedene Kombinationen innerhalb des Erfindungsumfangs verwendet werden, um die oben genannte Bedingung zu erfüllen.
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Weiterhin können der Aufbau, die Form und ähnliches der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, solange die Zielsetzung er vorliegenden Erfindung erreicht wird.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in einem Radlader, sondern auch in anderen fahrbaren oder stationären Baumaschinen verwendet werden.
