-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine.
-
Herkömmlicherweise ist ein Radlader als Arbeitsmaschine bekannt. Bei einem Radlader ist ein Vorsatzgerät, wie etwa eine Schaufel oder ähnliches, an einem distalen Ende eines Auslegers vorgesehen, welcher schwenkbar an einer Karosserie angebracht ist, wobei der Ausleger in einer Weise, wobei dieser durch einen Auslegerzylinder nach oben und unten beweglich ist, vorgesehen ist und die Schaufel über ein Z-förmiges Gestänge betrieben wird.
-
Wie in 15 dargestellt, umfaßt das Z-förmige Gestänge einen Winkelhebel 11, welcher drehbar im wesentlichen an dem mittleren Abschnitt des Auslegers 10 schwenkbar angebracht ist, einen Kippzylinder (siehe Strichlinien), welcher ein oberes Ende des Winkelhebels 11 und die Karosserie (nicht dargestellt) verbindet, und ein Verbindungsglied 13, welches ein unteres Endes des Winkelhebels 11 und einen hinteren Abschnitt der Schaufel 20 verbindet.
-
Im übrigen sind in 15 der Auslegerzylinder und der Kippzylinder weggelassen, um die Figur zu vereinfachen. Ein Schwenkbereich (Schwenkungsbereich) Z des Kippzylinders bezüglich der Karosserie ist in der Figur an dem Ausleger 10 eingezeichnet, befindet sich jedoch in Wirklichkeit an der Karosserie (nicht dargestellt), nicht an dem Ausleger 10. In 15 ist die Schaufel 20 in einer Bodenposition, einer Zwischenposition und einer obersten Maximalhöhenposition dargestellt.
-
Bei einem derartigen Radlader wird ein Grabvorgang ausgeführt, wobei die Schaufel nahe bei der Bodenposition angeordnet ist, und ein Beladungsvorgang wird derart ausgeführt, daß eine Last aus der Zwischenposition oder einer oberen Position auf einen Lastwagen gekippt wird. Das Kippen ist mit einem sogenannten „Ladungseinebnen“ verbunden, das bedeutet, daß die Oberseite des Erd- und Sandmaterials, welches auf einen Kippwagen oder ähnliches aufgeladen wird, eingeebnet wird. Die „Ladungseinebnung“, wobei eine Höhe der Schaufel 20 hauptsächlich über eine Betätigung des Auslegerzylinders eingestellt wird, wird nicht wirksam durchgeführt, wenn ein Winkel einer unteren Fläche 21 der Schaufel 20 nicht horizontal ist.
-
Um den Grabvorgang zu beginnen, unmittelbar nachdem Erde und Sand auf einen Kippwagen oder ähnliches aufgeladen wurden, ist die Arbeitsmaschine mit einer Funktion, welche als automatische Einebnungsschaltung bezeichnet wird, zum Betätigen des Kippzylinders versehen, um den Winkel der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 ohne manuelle Bedienung durch einen Bediener zu einem horizontalen Zustand in der Bodenposition zu ändern. Wenn die untere Fläche 21 der Schaufel 20 in der Maximalhöhenposition stark nach unten zu deren distalen Ende hin geneigt ist, gelangt die Schaufel 20 in Kontakt mit einem Laderaum des Kippwagens oder ähnlichem, wenn der Radlader zurückgefahren wird, wodurch die Rückfahrbewegung des Radladers blockiert wird.
-
Ferner fallen, wenn das distale Ende der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 bei deren maximaler Höhe nach unten geneigt ist, die Erde, der Sand und ähnliches auf den Boden, wenn der Radlader zurückgefahren wird, wobei dies die Arbeiten stören kann.
-
Daher befindet sich ein Winkel der unteren Fläche 21 der Schaufel 20, wenn diese von der Bodenniveauposition auf die Maximalhöhenposition angehoben wird, ohne den Kippzylinder zu betätigen, vorzugsweise möglichst nahe bei einer horizontalen Stellung.
-
Gemäß den obigen Darlegungen wird das Winkelverhalten des Vorsatzgeräts bei einem Radlader (beispielsweise in Patentschrift 1 offenbart) verbessert. Gemäß einer derartigen Verbesserung ist der Winkelhebel 11 nach unten zu dem Vorsatzgerät hin geneigt bzw. überhaupt nicht geneigt, wenn sich die Schaufel 20 auf dem Boden befindet.
-
Ferner ist ein Radlader bekannt, wobei eine Gabel mit dem Z-förmigen Gestänge kombiniert ist (beispielsweise Patentschrift 2).
-
- Patentschrift 1: WO 2005/ 012 653 A1
- Patentschrift 2: JP S63- 22 499 A
-
Weiterer Stand der Technik ist in der
JP H06-293 498 A beschrieben.
-
Bei einer Höhe, bei welcher ein normaler Beladungsvorgang eines Radladers, welcher in Patentschrift 1 offenbart ist, in einem Gabelvorsatzzustand ausgeführt wird, das bedeutet, bei einer Höhe, bei welcher ein Schwenkbereich einer Gabel bezüglich eines Auslegers im wesentlichen von dem Bodenniveau ausgehend 1,5 m hoch ist, ist ein unteres Ende eines Winkelhebels jedoch niedriger als ein unteres Ende der unteren Fläche der Gabel angeordnet, so daß bei einem Beladungsvorgang eine Störung des Winkelhebels an einem Lastfahrzeug erfolgt.
-
Wenn eine Schaufel anstatt einer Gabel an einem Radlader, welcher in Patentschrift 2 offenbart ist, angebracht ist und die Schaufel auf die Maximalhöhenposition angehoben wird, wird ein nach unten gerichteter Winkel zwischen einem distalen Ende der unteren Fläche der Schaufel und der horizontalen Ebene verbreitert. Demgemäß kippt, bevor ein Bediener versucht, das Erd- und Sandmaterial, welches auf der Schaufel aufgeladen ist, auf den Laderaum des Lastwagens oder ähnliches zu kippen, die Schaufel das Erd- und Sandmaterial unerwünschterweise aus, wenn der Ausleger immer höher angehoben wird, wodurch ein Beladungsvorgang auf einen Kippwagen bei einer beabsichtigten Höhe behindert wird.
-
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine zu schaffen, wobei ein Winkel der unteren Fläche der Schaufel nicht stark geändert wird und eine Schaufel, welche auf deren maximalen Höhe angehoben wird, im wesentlichen horizontal gehalten wird.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
-
Bei einer derartigen Arbeitsmaschine ist es weniger wahrscheinlich, daß eine Störung der Arbeitsmaschine in einem Schaufelvorsatzzustand oder einem Gabelvorsatzzustand an einer Beladungsmaschine, wie etwa einem Kippwagen, erfolgt.
-
Eine Arbeitsmaschine gemäß einem Aspekt der vorliegenden technischen Lehre umfaßt: einen Ausleger, dessen erstes Ende an einem Strukturkörper angebracht ist, welcher ein Arbeitsgerät trägt; eine Schaufel bzw. eine Gabel, welche auswechselbar an einem zweiten Ende des Auslegers angebracht ist; einen Winkelhebel, welcher an einer Stelle auf halber Strecke in einer Längsrichtung des Auslegers angebracht ist; einen Kippzylinder, dessen erstes Ende schwenkbar an dem Strukturkörper angebracht ist und dessen zweites Ende an einem ersten Ende des Winkelhebels angebracht ist; und ein Verbindungsglied, welches ein zweites Ende des Winkelhebels und die Schaufel bzw. die Gabel verbindet, wobei, wenn sich die Schaufel bzw. die Gabel, welche an dem zweiten Ende des Auslegers angebracht ist, in einer Boden-Horizontalposition befindet und sich eine untere Fläche der Schaufel bzw. eine untere Fläche der Gabel auf dem Boden befindet: der Kippzylinder an einem oberen Endabschnitt des Winkelhebels angebracht ist; das Verbindungselement mit einem unteren Endabschnitt des Winkelhebels verbunden ist, wobei, wenn sich die Schaufel bzw. die Gabel, welche an dem zweiten Ende des Auslegers angebracht ist, in der Boden-Horizontalposition befindet und sich die untere Fläche der Schaufel bzw. die untere Fläche der Gabel auf dem Boden befindet: ein Winkel θ, welcher auf einer Seite der Schaufel bzw. auf einer Seite der Gabel durch einen ersten Linienabschnitt, welcher einen Schwenkbereich des Winkelhebels bezüglich des Auslegers und einen Schwenkbereich des Winkelhebels bezüglich des Verbindungsglieds verbindet, und einen zweiten Linienabschnitt, welcher die Schwenkachse des Winkelhebels bezüglich des Auslegers und einen Schwenkbereich des Winkelhebels bezüglich des Kippzylinders verbindet, gebildet wird, die Beziehung 191,4 (Grad) < θ ≤ 206,5 (Grad) erfüllt, und wobei, wenn sich die Gabel, welche an dem zweiten Ende des Auslegers angebracht ist, in der Boden-Horizontalposition befindet und sich die untere Fläche der Gabel auf dem Boden befindet: ein Winkel α, welcher durch den zweiten Linienabschnitt und einen Linienabschnitt, welcher die Schwenkachse des Winkelhebels bezüglich des Kippzylinders und einen Schwenkbereich des Kippzylinders bezüglich des Strukturkörpers verbindet, gebildet wird, in einem Gabelvorsatzzustand die Beziehung 61,0° ≤ α ≤ 73,2 (Grad) erfüllt und wobei, wenn die Gabel an dem zweiten Ende des Auslegers angebracht ist und ein Schwenkbereich der Gabel bezüglich des Auslegers vom Boden ausgehend im wesentlichen 1,5 m hoch ist, ein unteres Ende des Winkelhebels höher als ein unteres Ende der Gabel angeordnet ist.
-
Hierbei wird der nach unten gerichtete Winkel, welcher in der Maximalhöhenposition zulässig ist, auf Basis eines Koeffizienten µ. der maximalen statischen Reibung, welche zwischen dem aufgeladenen Erd- und Sandmaterial und einer inneren unteren Fläche der Schaufel wirkt, und einer Beschleunigung G, welche auf die Schaufel wirkt, wenn das Arbeitsgerät der Arbeitsmaschine betätigt wird, bestimmt.
-
Gemäß dem Aspekt der vorliegenden technischen Lehre kann durch Festlegen des Winkels θ, welcher auf der Seite der Schaufel durch den ersten Linienabschnitt und den zweiten Linienabschnitt des Winkelhebels gebildet wird, auf 206,5 (Grad) oder weniger und des Winkels α, welcher durch den zweiten Linienabschnitt des Winkelhebels und eine Mittellinie des Kippzylinders gebildet wird, auf 73,2 (Grad) oder weniger der nach unten gerichtete Winkel ω des distalen Endes der unteren Fläche der Schaufel in der Maximalhöhenposition auf 10 (Grad) oder weniger festgelegt werden. Daher wird verhindert, daß das aufgeladene Erd- und Sandmaterial ohne Neigen der Schaufel herunterfällt, so daß die Arbeitsmaschine, welche sowohl die Schaufel als auch die Gabel verwenden kann, geschaffen werden kann.
-
Ferner ist, wenn die Schwenkachse der Gabel bezüglich des Auslegers in dem Gabelvorsatzzustand vom Boden ausgehend 1,5 m hoch ist, das untere Ende des Winkelhebels höher als das untere Ende der Gabel angeordnet, so daß verhindert wird, daß bei einem Beladungsvorgang eine Störung des Winkelhebels an einem Kippwagen oder ähnlichem erfolgt, wodurch ein wirksamer Beladungsvorgang ermöglicht wird.
-
Bei der oben erwähnten Anordnung erfüllt, wenn sich die Schaufel in einer Maximalhöhenposition befindet, ein nach unten gerichteter Winkel ω zwischen einem distalen Ende der unteren Fläche der Schaufel und einer horizontalen Ebene vorzugsweise die Beziehung ω ≤ 10 (Grad).
-
Bei dieser Anordnung beträgt, wenn sich die Schaufel in der Maximalhöhenposition befindet, der nach unten gerichtete Winkel zwischen dem distalen Ende der unteren Fläche der Schaufel und der horizontalen Ebene 10 (Grad) oder weniger, so daß, wenn die Schaufel zu einer Maximalhöhenposition geneigt wird, das aufgeladene Erd- und Sandmaterial nicht aus der Schaufel herausfällt.
-
Bei der oben erwähnten Anordnung ist, wenn sich die Schaufel bzw. die Gabel, welche an dem zweiten Ende des Auslegers angebracht ist, in einer Boden-Horizontalposition befindet und sich eine untere Fläche der Schaufel bzw. eine untere Fläche der Gabel auf dem Boden befindet: ein Linienabschnitt, welcher die Schwenkachse des Kippzylinders bezüglich des Strukturkörpers und einen Schwenkbereich des Auslegers bezüglich des Strukturkörpers verbindet, vorzugsweise nach unten zu der Schaufel bzw. zu der Gabel hin gegen eine horizontale Ebene geneigt.
-
Bei dieser Anordnung befindet sich die Schwenkachse des Kippzylinders bezüglich des Strukturkörpers in einer Position, welche sich bezüglich der Schwenkachse des Auslegers bezüglich des Strukturkörpers in Richtung nach vorne und nach unten befindet, so daß die Bewegungslinie der Schwenkachse W des Winkelhebels bezüglich des Kippzylinders um die Schwenkachse des Kippzylinders bezüglich des Strukturkörpers beschrieben wird. Demgemäß nimmt die Winkeländerung der Schaufel, welche der Anhebung des Auslegers entspricht, ab, und die Schaufel, welche auf die Maximalhöhenposition angehoben wird, wird im wesentlichen horizontal gehalten.
-
Bei der oben erwähnten Anordnung ist, wenn sich die Gabel in der Boden-Horizontalposition befindet und die untere Fläche der Gabel vollständig gegen die Boden-Horizontalposition geneigt ist, der gesamte Winkelhebel vorzugsweise bezüglich einer Verlängerungslinie, welche von einer hinteren Fläche der Gabel ausgehend nach oben verläuft, benachbart zu dem Strukturkörper angeordnet.
-
Bei dieser Anordnung ist, wenn sich die Gabel in der Boden-Horizontalposition befindet und die untere Fläche der Gabel vollständig gegen die Bodenposition geneigt ist, der gesamte Winkelhebel näher bei dem Ausleger als bei der hinteren Fläche der Gabel angeordnet, so daß selbst dann keine Störung der Lasten der Gabel an dem Winkelhebel erfolgt, wenn sich die Gabel in der Boden-Horizontalposition befindet, wodurch verhindert wird, daß die Lasten beschädigt werden oder herunterfallen. Nachfolgend werden in Bezug auf die Figuren verschiedene Ausführungsformen beschrieben. Insbesondere wird eine Arbeitsmaschine vom Typ A und eine Arbeitsmaschine vom Typ B beschrieben. Vom Schutzbereich sind lediglich diejenigen Winkel, die in den Ansprüchen beschrieben sind, abgedeckt.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Seitenansicht, welche eine Struktur einer Arbeitsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Struktur der Arbeitsmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt.
- 3 ist eine schematische Ansicht, welche eine Schaufel der Arbeitsmaschine gemäß dem Ausführungsbeispiel in einer Boden-Horizontalposition und einer Maximalhöhenposition darstellt.
- 4 ist eine schematische Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einem nach unten gerichteten Winkel und einem Koeffizienten der maximalen statischen Reibung der Schaufel gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt.
- 5 ist eine schematische Ansicht, welche eine Arbeitsmaschine eines Typs A in einem Schaufelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei sich die Schaufel in der Boden-Horizontalposition, einer Zwischenposition und der Maximalhöhenposition befindet.
- 6 ist eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsmaschine des Typs A in einem Gabelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei sich die Gabel in der Boden-Horizontalposition, der Zwischenposition und der Maximalhöhenposition befindet.
- 7 ist eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsmaschine des Typs A in dem Gabelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei die Gabel vollständig gegen die Boden-Horizontalposition geneigt ist.
- 8 ist eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsmaschine des Typs A in dem Gabelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei sich die Gabel auf einer Höhe eines normalen Beladungsvorgangs befindet.
- 9 ist eine schematische Ansicht, welche eine Arbeitsmaschine eines Typs B in einem Schaufelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei sich die Schaufel in der Boden-Horizontalposition, einer Zwischenposition und der Maximalhöhenposition befindet.
- 10 ist eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsmaschine des Typs B in einem Gabelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei sich die Gabel in der Boden-Horizontalposition, der Zwischenposition und der Maximalhöhenposition befindet.
- 11 ist eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsmaschine des Typs B in dem Gabelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei die Gabel vollständig gegen die Boden-Horizontalposition geneigt ist.
- 12 ist eine schematische Ansicht, welche die Arbeitsmaschine des Typs B in dem Gabelvorsatzzustand gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt, wobei sich die Gabel auf einer Höhe eines normalen Beladungsvorgangs befindet.
- 13 ist ein Kurvendiagramm, welches eine Beziehung zwischen einem Winkel α und einem nach unten gerichteten Winkel .ω in der Maximalhöhenposition gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt.
- 14 ist ein Kurvendiagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Winkel α und einem Winkel θ gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellt.
- 15 ist eine schematische Ansicht, welche eine Struktur eines herkömmlichen Z-förmigen Gestänges darstellt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Radlader (Arbeitsmaschine),
- 10
- Ausleger,
- 11
- Winkelhebel,
- 12
- Kippzylinder,
- 13
- Verbindungsglied,
- 20
- Schaufel,
- 30
- Gabel,
- L1
- erster Linienabschnitt,
- L2
- zweiter Linienabschnitt,
- L3
- Linienabschnitt.
-
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel (werden Ausführungsbeispiele) der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die Zeichnung beschrieben.
-
1 ist eine Seitenansicht, welche einen Radlader (eine Arbeitsmaschine) 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel vollständig darstellt. 2 ist eine perspektivische Außenansicht eines Arbeitsgeräts 2 des Radladers 1. Hierbei bezieht sich das Arbeitsgerät 2 auf einen Abschnitt mit Ausnahme eines Strukturkörpers 16A in 2. In jeder Figur sind die gleichen Bezugsziffern den gleichen Elementen zugeordnet, welche im Abschnitt des technischen Hintergrunds beschrieben wurden.
-
Der Radlader 1 umfaßt: eine Karosserie 16 mit Eigenantrieb mit Vorderreifen 14 und Hinterreifen 15; einen Strukturkörper 16A, welcher das Arbeitsgerät 2 trägt, wobei das Arbeitsgerät 2 eine Schaufel 20 in Anordnung vor der Karosserie 16 (linke Seite in der Figur); einen Ausleger 10, welcher die Schaufel 20 antreibt; und eine Z-förmige Gestängevorrichtung umfaßt.
-
Ein Basisende des Auslegers 10 ist schwenkbar an dem Strukturkörper 16A angebracht, so daß der Ausleger 10 durch den Auslegerzylinder 17 betrieben wird, und die Schaufel 20 ist schwenkbar an einem distalen Ende des Auslegers 10 angebracht. Die Gestängevorrichtung eines Z-förmigen Gestängevorrichtungstyps umfaßt einen Winkelhebel 11, welcher schwenkbar an einer Stelle auf halber Strecke in einer Längsrichtung des Auslegers 10 angebracht ist, einen Kippzylinder 12 zum Antreiben eines oberen Endes (eines oberen Endes, wenn sich die Schaufel 20 auf dem Boden befindet) des Winkelhebels 11 und ein Verbindungsglied 13 zum Verbinden eines unteren Endes des Winkelhebels 11 mit der Schaufel 20. Der Kippzylinder 12 ist in einer geeigneten Weise angebracht, um den Winkelhebel 11 und den Strukturkörper 16A zu verbinden.
-
In diesem Fall ist das Basisende des Kippzylinder 12 schwenkbar an dem Strukturkörper 16A angebracht, und ein Schwenkbereich Z des Kippzylinders 12 bezüglich des Strukturkörpers 16A ist auf eine geeignete Position festgelegt, welche nicht zuläßt, daß sich ein Winkel einer unteren Fläche 21 der Schaufel 20 zwischen der Bodenposition und der Maximalhöhenposition ändert, wenn der Ausleger 10 angehoben wird. Insbesondere ist die Schwenkachse Z auf einen Ort festgelegt, welcher sich bezüglich eines Schwenkbereichs S des Auslegers 10 bezüglich des Strukturkörpers 16A in Richtung nach vorne und nach unten befindet, so daß die Bewegungslinie eines Schwenkbereichs W des Winkelhebels 11 bezüglich des Kippzylinders 12 um die Schwenkachse Z beschrieben wird. Demgemäß wird das Winkelverhalten der Schaufel 20 in einem horizontalen Zustand oder einem geneigten Zustand in der Bodenposition verbessert.
-
Demgegenüber ist bei dem oben erwähnten Radlader
1 der Winkelhebel
11 derart angeordnet, daß ein Winkel θ, welcher auf der Seite der Schaufel
20 durch einen ersten Linienabschnitt
L1 und einen zweiten Linienabschnitt
L2 gebildet wird, einem Bereich angehört, welcher durch die folgende Formel (1) dargestellt wird, wobei der erste Linienabschnitt
L1 die Schwenkachse Y des Winkelhebels
11 bezüglich des Auslegers
10 und dessen Schwenkachse X bezüglich des Verbindungsglieds
13 verbindet und der zweite Linienabschnitt
L2 dessen Schwenkachse W bezüglich des Kippzylinders
12 und die Schwenkachse Y verbindet.
Formel 1
-
Wie in
1 dargestellt, gehört, wenn sich die Schaufel in der Boden-Horizontalposition befindet bzw. sich die Gabel (in
1 nicht dargestellt) in der Boden-Horizontalposition befindet und wenn sich die untere Fläche der Schaufel
20 bzw. die untere Fläche der Gabel auf dem Boden befindet, ein spitzer Winkel α, welcher durch einen Linienabschnitt
L3 und den Linienabschnitt
L2 gebildet wird, in einem Gabelvorsatzzustand einem Bereich an, welcher durch die folgende Formel (2) dargestellt wird. Der Linienabschnitt
L3 verbindet die Schwenkachse Z des Kippzylinders
12 bezüglich des Strukturkörpers 16A und die Schwenkachse W des Winkelhebels
11 bezüglich des Kippzylinders
12. Die Schwenkachse W befindet sich bei einem distalen Ende des Kippzylinders
12.
Formel 2
-
Hierbei ist es bei einem Gestänge, welches mit einem Zapfen und einer Öffnung versehen ist, aufgrund der Tatsache, daß ein erhöhter Reibungseinfluß eine gleitende Betätigung des Gestänges behindert, wenn ein Winkel zwischen den Gestängearmelementen 15 (Grad) oder weniger beträgt, günstig, wenn der Wert des Winkels α 15 (Grad) überschreitet.
-
Ferner ist ein Linienabschnitt L4, welcher die Schwenkachse Z und die Schwenkachse S verbindet, nach unten zu der Schaufel 20 hin gegen die horizontale Ebene H geneigt, wodurch ein Winkel β mit der horizontalen Ebene H gebildet wird. Im übrigen ist der Winkel β bei dem Ausführungsbeispiel auf einen Wert in der Nähe von 45 (Grad) festgelegt.
-
Die Winkel θ und α sind folgendermaßen festgelegt.
-
Wie in 3 dargestellt, kann, wenn Erd- und Sandmaterial, welches in der Schaufel 20 aufgeladen ist, abrutscht, wenn die Schaufel 20 auf eine Maximalhöhenposition angehoben wird, das Erd- und Sandmaterial nicht auf den Laderaum des Kippwagens oder ähnliches aufgeladen werden. Nachfolgend wird zuerst dieses Problem betrachtet.
-
Es erfolgt eine Betrachtung der Änderung des nach unten gerichteten Winkels ω, welcher zwischen einem distalen Ende der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 und der Schaufel 20 gebildet wird, wenn die Schaufel 20 lediglich durch den Auslegerzylinder 17 ohne Ausfahren oder Einziehen des Kippzylinders 12 in 3 von der Boden-Horizontalposition E auf eine Maximalhöhenposition T angehoben wird.
-
Eine Bedingung, welche erforderlich ist, um zu verhindern, daß das Erd- und Sandmaterial abrutscht, wenn der nach unten gerichtete Winkel ω des distalen Endes der unteren Fläche 21 der Schaufel
20 geändert wird, wird aus einer Beziehung abgeleitet, welche durch eine Kurve G1 ausgedrückt wird, welche in
4 dargestellt ist, wobei ein Koeffizient µ der maximalen statischen Reibung, welche zwischen dem Erd- und Sandmaterial und der inneren unteren Fläche 22 (siehe
3) wirkt, ansteigt, wenn der nach unten gerichtete Winkel ω ansteigt. Die Beziehung kann durch die folgende Formel (3) ausgedrückt werden, vorausgesetzt, daß W eine Masse einer Last ist, g die Gravitationsbeschleunigung ist und b eine horizontale Beschleunigung ist.
Formel 3
-
Hierbei beträgt eine Beschleunigung, mit welcher der Radlader 1 zurückfährt, das bedeutet, die Beschleunigung, welche auf die Schaufel 20 in einer horizontalen Richtung nach hinten wirkt, etwa 0,02 G bis 0,1 G. Wenn der Radlader 1 zurückfährt, nachdem Erde, Bodenmaterial und ähnliches in einen Laderaum eines Lastwagens gekippt wurde, kann jedoch angenommen werden, daß die Beschleunigung 0,02 G beträgt, da der Rückfahrvorgang vorsichtig durchgeführt wird, um eine Störung zwischen der Schaufel 20 und dem Laderaum des Lastwagens zu vermeiden. Demgemäß stellt 4 eine Beziehung zwischen dem nach unten gerichteten Winkel ω und dem Koeffizienten µ der maximalen statischen Reibung unter der Bedingung, daß die Beschleunigung 0,02 G beträgt, dar.
-
Der Koeffizient µ der maximalen statischen Reibung zwischen dem Erd- und Sandmaterial und der inneren unteren Fläche 22 der Schaufel 20 kann durch Anstreichen oder Aufrauhen der inneren unteren Fläche 22 abgestimmt werden. Bei Verwendung über längere Zeit hinweg wird die innere untere Fläche 22 jedoch abgenutzt, so daß sich der Koeffizient µ der maximalen statischen Reibung nahe bei dem eines Stahlmaterials, welches die Schaufel 20 bildet, befindet. Somit ist der normale Koeffizient µ der maximalen statischen Reibung anzunehmenderweise auf 0,1 festgelegt, um zu verhindern, daß Erde, Bodenmaterial und ähnliches abrutschen.
-
Dennoch ist anzunehmen, daß in dem Fall, daß das Erd- und Sandmaterial einen großen Reibungskoeffizienten aufweist, wie etwa ein Lehmboden, der Koeffizient µ der maximalen statischen Reibung etwa 0,2 beträgt, wobei dies größer als der normale Koeffizient ist. Ferner wird, wenn der Radlader zurückgefahren wird, nachdem das Erd- und Sandmaterial auf den Lastwagen gekippt wurde, der Radlader zurückgefahren, während ein Spalt mit vernünftiger Größe zwischen dem Laderaum des Lastwagens und der Schaufel 20 aufrechterhalten wird. Ferner kann ein Ladungseinebnungsvorgang selbst dann durchgeführt werden, wenn ein Winkel der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 nicht genau horizontal ist.
-
Unter Verweis auf 4 sollte unter der Annahme, daß der Koeffizient µ der maximalen statischen Reibung etwa 0,2 beträgt, aus der obigen Beschreibung zu ersehen sein, daß es, wenn der nach unten gerichtete Winkel ω der Schaufel 20 10 (Grad) oder weniger beträgt, weniger wahrscheinlich ist, daß das Erd- und Sandmaterial, welches in der Schaufel 20 aufgeladen ist, abrutscht. Im übrigen entspricht der nach unten gerichtete Winkel ω von 4,5 (Grad) in 4 dem Koeffizienten µ der maximalen statischen Reibung von 0,1.
-
Als nächstes erfolgt eine Betrachtung einer Beziehung zwischen dem Winkel θ, dem Winkel α und der Schaufel 20 bei dem Arbeitsgerät 2, welches mit der Gabel angebracht ist, wenn der Winkel θ geändert wird. In diesem Fall wird ein Winkel θ geändert, während ein nach oben gerichteter Winkel ω' zwischen dem distalen Abschnitt einer unteren Fläche der Gabel und der horizontalen Ebene H bei jeder der Positionen aus der Gruppe der Boden-Horizontalposition E, der Zwischenposition und der Maximalhöhenposition T unverändert bleibt. Im Hinblick darauf wird der Radlader 1, welcher in der Betrachtung verwendet wird, zunächst unter Verweis auf die 5 bis 12 beschrieben. Es sei bemerkt, daß 5 bis 12 schematische Ansichten sind, welche das Arbeitsgerät 2 darstellen, wobei Symbole, welche bereits in den 1 bis 3 erwähnt wurden, zur besseren Anschaulichkeit teilweise weggelassen sind.
-
Es werden zwei Typen der Radlader 1, nämlich ein Typ A und ein Typ B, welche sich in der Fahrzeuggröße voneinander unterscheiden, untersucht. Der Radlader 1 des Typs A weist in einem Gabelvorsatzzustand einen Winkel θ von 188,0 (Grad) und einen Winkel α von 58,5 (Grad) auf. Der Radlader 1 des Typs B weist in dem Gabelvorsatzzustand einen Winkel θ von 191,4 (Grad) und einen Winkel α von 61,0 (Grad) auf. Sowohl der Radlader 1 des Typs A als auch der Radlader 1 des Typs B weisen einen Winkel β von etwa 45 (Grad) auf.
-
Die zwei Typen der Radlader 1 weisen die folgenden Merkmale auf.
-
Wenn die Schaufel 20 angebracht ist, kann aufgrund der Tatsache, daß die untere Fläche 21 der Schaufel 20 in deren Maximalhöhenposition T im wesentlichen horizontal ist, wie in 5 (Typ A) und 9 (Typ B) dargestellt, der Beladungsvorgang auf einer beabsichtigten Höhe durchgeführt werden, wobei verhindert wird, daß Erde, Sand und ähnliches bei einer Anhebung des Auslegers 10 von der Schaufel 20 herunterfallen.
-
Demgegenüber wird, wenn die Gabel 30 angebracht ist, der nach oben gerichtete Winkel ω' zwischen dem distalen Abschnitt der unteren Fläche 31 der Gabel 30 und einer horizontalen Ebene H in Übereinstimmung mit der Anhebung des Auslegers 10 monoton erhöht, ohne nach unten verkleinert zu werden, wie in 6 (Typ A) und 10 (Typ B) dargestellt, wodurch zuverlässig verhindert wird, daß ein aufgeladener Gegenstand auf halber Strecke herunterfällt. Der nach oben gerichtete Winkel ω' zwischen der unteren Fläche 31 der Gabel 30 und der horizontalen Fläche H in der Maximalhöhenposition T beträgt 10 (Grad) oder weniger, so daß das Arbeitsgerät 2 ein ausreichend paralleles Anhebungsverhalten aufweist.
-
Wie in 7 (Typ A) und 11 (Typ B) dargestellt, ist, wenn sich die Gabel 30 in der Boden-Horizontalposition E (siehe 6 und 10) befindet und die untere Fläche 31 der Gabel 30 durch Ausfahren des Kippzylinders 12 vollständig gegen die Bodenposition geneigt ist, der gesamte Winkelhebel 11 bezüglich einer Verlängerungslinie L5 benachbart zu dem Strukturkörper 16A angeordnet, wobei die Verlängerungslinie L5 von einer hinteren Fläche 32 der Gabel 30 ausgehend nach oben verläuft. Demgemäß erfolgt selbst dann, wenn die Gabel 30 in dem Vorsatzzustand der Gabel 30 vollständig geneigt ist, keine Störung einer Last auf der Gabel 30 an dem Winkelhebel 11.
-
Ferner ist, wenn die normale Beladungshöhe in dem Vorsatzzustand der Gabel 30, anders ausgedrückt, die Höhe der Schwenkachse U der Gabel 30 bezüglich des Auslegers 10, vom Boden ausgehend etwa 1,5 m beträgt, wie in 8 (Typ A) und 12 (Typ B) dargestellt, das untere Ende des Winkelhebels 11 um eine Entfernung h höher als die untere Fläche 31 der Gabel 30 angeordnet. Demgemäß ist es nicht wahrscheinlich, daß bei dem Beladungsvorgang von Lasten eine Störung des Ladefahrzeugs und des unteren Endes des Winkelhebels 11 erfolgt.
-
Bei der obigen Betrachtung durchlief der oben erwähnte Radlader 1 eine Simulation mit verschiedenen Werten des Winkels θ. Insbesondere wird in dem Vorsatzzustand der Gabel 30, wenn der Winkel geändert wird, während der nach oben gerichtete Winkel ω' zwischen dem distalen Abschnitt der unteren Fläche 31 der Gabel 30 und der horizontalen Ebene H in jeder Position aus der Gruppe der Boden-Horizontalposition, der Zwischenposition und der Maximalhöhenposition ungeachtet der Änderungen des Winkels θ unverändert bleibt, die Schwenkachse Z des Kippzylinders 12 bezüglich des Strukturkörpers 16A, um welchen die Bewegungslinie der Schwenkachse W des Winkelhebels 11 bezüglich des Kippzylinders 12 beschrieben wird, in Übereinstimmung mit den Änderungen des Winkels θ bewegt. Ferner wird gemäß der obigen Darlegung der Winkel α gleichfalls geändert. Dabei wird eine Beziehung zwischen dem Winkel α in dem Vorsatzzustand der Gabel 30 und dem nach unten gerichteten Winkel ω der Schaufel 20 in der Maximalhöhenposition T durch die Kurven G2 und G3 dargestellt, welche in 13 dargestellt sind.
-
Hierbei ist G2 in 13 eine Kurve des Typs A und G3 eine Kurve des Typs B. Ferner bedeutet im Hinblick auf den nach unten gerichteten Winkel ω der Schaufel 20 auf der vertikalen Achse in 13 ω < 0 (Grad), daß sich das distale Ende der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 unter der horizontalen Ebene befindet, während ω > 0 (Grad) bedeutet, daß sich das distale Ende der unteren Fläche 21 der Schaufel 20 über der horizontalen Ebene H befindet.
-
Gemäß den Kurven G2 und G3, welche in 13 dargestellt sind, muß, um den nach unten gerichteten Winkel ω der Schaufel 20 bei jedem Typ der Radlader 1 in der Maximalhöhenposition auf 10 (Grad) oder weniger festzulegen, der Winkel α in dem Vorsatzzustand der Gabel 30 73,2 (Grad) oder weniger betragen.
-
Die Beziehung zwischen dem Winkel α und dem Winkel θ des Winkelhebels 11 bei dem Typ A und dem Typ B sind bei dieser Simulation durch die Kurven G4 und G5 in 14 gegeben. Hierbei ist in 14 G4 eine Kurve des Typs A und G5 eine Kurve des Typs B. Im Hinblick auf den Winkel θ auf der vertikalen Achse in 14 stellt θ > 180 (Grad) dar, daß sich der Winkelhebel in einer „<“förmigen Gestalt befindet, wobei das offene Ende dem Strukturkörper 16A zugewandt ist, während θ < 180 (Grad) darstellt, daß sich der Winkelhebel 11 in einer „>“-förmigen Gestalt befindet, wobei das offene Ende der Schaufel 20 zugewandt ist.
-
Als Ergebnis der Simulation beträgt, wenn die nach unten gerichteten Winkel ω der Schaufel 20 in der Maximalhöhenposition T etwa 10 (Grad) erreichen, insbesondere einen Wert eines Punkts P1 (Typ A) und einen Wert eines Punkts (P2), der Winkel θ 206,5 (Grad) für den Typ A, während dieser 211,0 (Grad) für den Typ B beträgt. Demgemäß muß, um den Winkel α bei beiden Typen der Radlader 1 in dem Vorsatzzustand der Gabel 30 auf 73,2 (Grad) oder weniger festzulegen, der Winkel θ 206,5 (Grad) oder weniger betragen.
-
Bei jedem Typ betrug der nach oben gerichtete Winkel ω' zwischen dem distalen Abschnitt der unteren Fläche 31 der Gabel 30 und der horizontalen Ebene H in der Maximalhöhenposition T 10 (Grad) oder weniger.
-
Im übrigen ist aus 13 bekannt, daß, um den nach unten gerichteten Winkel ω der Schaufel 20 in der Maximalhöhenposition T auf 4,5 (Grad) oder weniger festzulegen, der Winkel α in dem Vorsatzzustand der Gabel 30 66,6 (Grad) oder weniger betragen muß. Der Winkel θ, welcher dem oben erwähnten nach unten gerichteten Winkel ω entspricht, insbesondere für die Winkel θ der Punkte P3 (Typ A) und P4 (Typ B) auf den Kurven in 13, beträgt 198,4 (Grad) für den Typ A bzw. 202, 0 (Grad) für den Typ B. Somit muß der Winkel θ 198,4 (Grad) oder weniger betragen.
-
Ausgehend von der obigen Beschreibung kann der nach unten gerichtete Winkel ω der Schaufel 20 in der Maximalhöhenposition, welche in 3 dargestellt ist, unter den Bedingungen, daß der Winkel θ die Formel (1) erfüllt und der Winkel α in dem Vorsatzzustand der Gabel 30 die Formel (2) erfüllt, auf 10 (Grad) oder weniger festgelegt werden. Daher kann die Schaufel 20 auf die Maximalhöhenposition T angehoben werden, ohne ein Ausmaß des Ausfahrens und Einziehens des Kippzylinders 12 einzustellen, während verhindert wird, daß Erd- und Sandmaterial von der Schaufel 20 abrutschen. Ferner erfolgt aufgrund der Tatsache, daß das untere Ende des Winkelhebels 11 bei der normalen Beladungshöhe des Vorsatzzustands der Gabel 30 höher als das untere Ende der unteren Fläche 31 der Gabel 30 angeordnet ist, bei dem Beladungsvorgang von Lasten keine Störung des Winkelhebels 11 an dem Ladefahrzeug, wodurch ein wirksamer Beladungsvorgang ermöglicht wird.
-
Die vorliegende Erfindung wurde auf den Radlader 1 in dem Ausführungsbeispiel angewandt, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann auf jede geeignete Arbeitsmaschine angewandt werden, solange die Arbeitsmaschine mit einem sogenannten Z-förmigen Gestänge versehen ist.
-
Der Winkel θ und der Winkel α bei der vorliegenden Erfindung sind nicht auf das beschränkt, was bei dem obigen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, sondern können verschiedene Kombinationen annehmen, sofern die oben beschriebenen Bedingungen erfüllt werden.
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur bei einem Radlader, sondern auch bei jeder geeigneten Baumaschine oder Tief- und Verkehrsbaumaschine verwendet werden. Eine derartige Baumaschine oder Tief- und Verkehrsbaumaschine ist nicht auf einen Typ mit Eigenantrieb oder einen festen Typ beschränkt.
