DE112013000157B3

DE112013000157B3 - Grablöffel und Arbeitsfahrzeug

Info

Publication number: DE112013000157B3
Application number: DE112013000157.8T
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Yoshida; Tatsuo Aira; Daijiroh Tanaka
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103857843B; US20160251821A1; WO2014171024A1; US9562340B2; JP5566542B1; KR101650805B1; CN103857843A; JPWO2014171024A1; KR20150064215A

Abstract

Grablöffel, der an einem Arm (8) eines Arbeitsfahrzeugs (100) befestigbar ist, umfassend: einen Löffelkörper (21), der einen Bodenflächenbereich (32), der in einer Seitenansicht zwei gekrümmte Flächenabschnitte (41, 42) mit unterschiedlichen Krümmungsradien (R1, R2) aufweist, einen Rückflächenbereich (33) mit einem ersten Ende, wobei der Rückflächenbereich (33) mit dem Bodenflächenbereich (32) an dem ersten Ende verbunden ist, und ein Paar von Seitenflächenbereichen (34), die Seiten eines von dem Bodenflächenbereich (32) und von dem Rückflächenbereich (33) umgebenen Raums abdecken, hat; einen Lippenbereich (35), der auf einer dem Rückflächenbereich (33) gegenüberliegenden Seite an einem Kantenbereich des Löffelkörpers (21) befestigt ist; eine Aufhängung (22), die eine erste Öffnung (38) und eine zweite Öffnung (39) hat, durch welche Anlenkbolzen für die Anbringung an dem Arm (8) hindurchgehen, und die an dem Rückflächenbereich (33) befestigt ist, wobei die zweite Öffnung (39) an dem ersten Ende des Rückenflächenbereichs (33) angeordnet ist; und einen Schneidkantenbereich (23), der an dem Lippenbereich (35) befestigt ist, wobei die Länge einer ersten virtuellen Linie (S1), die in einer Seitenansicht die Mitte der ersten Öffnung (38) in der Aufhängung (22) und ein vorderes Ende des Lippenbereichs (35) verbindet, als ein Anlenkradius (V) angegeben ist, wobei die erste Öffnung (38) der Aufhängung (22) derart angeordnet ist, dass die erste virtuelle Linie (S1) durch den Rückenflächenbereich (33) hindurch verläuft; wobei das längste der Liniensegmente, die in einer Seitenansicht senkrecht zur ersten virtuellen Linie (S1) sind und von der ersten virtuellen Linie (S1) zum Bodenflächenbereich (32) verlaufen, als eine zweite virtuelle Linie (S2) angegeben ist und wobei die Länge der zweiten virtuellen Linie (S2) als Löffeltiefe (D) festgelegt ist, wobei die Größe eines Winkels, der in einer Seitenansicht durch den Lippenbereich (35) und die erste virtuelle Linie (S1) gebildet wird, als Lippenwinkel (θ) angegeben ist ...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Grablöffel gemäß Anspruch 1 und ein Arbeitsfahrzeug gemäß Anspruch 2.
Beschreibung des Standes der Technik
Ein Grablöffel, der an einem Arbeitsfahrzeug montiert ist, hat eine Vielzahl von Zähnen, eine Aufhängung und einen Löffelkörper. Die Zähne sind an der Vorderseite in einem oberen Bereich des Löffelkörpers vorgesehen. Die Aufhängung befindet sich an einem Rückflächenbereich des Löffelkörpers. Außerdem hat die Aufhängung eine Öffnung, und der Grablöffel ist an einem Arm befestigt, indem ein Anlenkbolzen durch die Öffnung hindurchgesteckt ist. Auf diese Weise ist der Grablöffel an dem Arm befestigt und kann geschwenkt werden, während er an dem Anlenkbolzen zentriert wird.
Durch die DE 1 940 085 U und durch die US 2011/0289803 A1 ist zum Beispiel eine Konfiguration eines solchen Grablöffels offenbart, mit einem Bodenflächenbereich, in dem bei seitlicher Betrachtung ausgehend von der Zahnseite in der genannten Reihenfolge ein linearer Abschnitt, ein Bogenabschnitt und ein linearer Abschnitt gebildet sind.
Ferner wird durch die WO 2011/049061 A1 ein Grablöffel vorgeschlagen, dessen Einsatzdauer verlängert wird, indem der Grabwiderstand und die Abnutzung verringert werden. Bei diesem Grablöffel ist eine Bodenfläche mit zwei gekrümmten Flächenabschnitten ausgebildet, die in einer Seitenansicht verschiedene Krümmungsradien haben.
ÜBERSICHT
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Bei Grablöffeln, die in der vorstehend beschriebenen konventionellen Weise gebildet sind, ergeben sich jedoch die folgenden Probleme.
Wenn zum Beispiel eine Vergrößerung des Fassungsvermögens des Grablöffels gewünscht wird und der Grablöffel aus diesem Grund verbreitert wird, ist es ohne Weiteres möglich, dass es während des Betriebs zu einer Verwindung kommt und dass sich die auf den Arm wirkende Last durch das größere Fassungsvermögen erhöht.
Der Erfindung liegt somit ausgehend von der US 2011/0289803 A1 die Aufgabe zugrunde, einen Grablöffel und ein Arbeitsfahrzeug anzugeben, dahingehend, dass angesichts der Probleme bei konventionellen Grablöffeln ein größeres Fassungsvermögen erzielbar ist, während die auf den Arm wirkende Last verringert wird.
Mittel zur Lösung des Problems
Ein Grablöffel gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Grablöffel, der an einem Arm eines Arbeitsfahrzeugs befestigbar ist und der versehen ist mit einem Löffelköper, einem Lippenbereich, einer Aufhängung und einem Schneidkantenbereich. Der Löffelkörper hat einen Bodenflächenbereich mit zwei gekrümmten Flächenabschnitten, die in einer Seitenansicht verschiedene Krümmungsradien haben, einen Rückflächenbereich, der mit dem Bodenflächenbereich verbunden ist, und ein Paar von Seitenflächenbereichen, die die Seiten eines Raums bedecken, der von dem Bodenflächenbereich und dem Rückflächenbereich umgeben ist. Der Lippenbereich ist auf einer dem Rückseitenbereich gegenüberliegenden Seite an einem Kantenbereich des Löffelkörpers befestigt. Die Aufhängung hat eine Öffnung, durch die ein Anlenkbolzen für die Anbringung an dem Arm hindurchgeht, und ist an dem Rückflächenbereich befestigt. Der Schneidkantenbereich ist an dem Lippenbereich befestigt. Die Länge einer virtuellen Linie, die in einer Seitenansicht die Mitte der Öffnung in der Aufhängung und ein vorderes Ende des Lippenbereichs verbindet, ist als Anlenkradius angegeben. Das längste der zur virtuellen Linie senkrechten Liniensegmente von der virtuellen Linie zu dem Bodenflächenbereich ist als zweite virtuelle Linie angegeben, und die Länge der zweiten virtuellen Linie ist als Tiefe des Löffels angegeben. Die Größe eines zwischen dem Lippenbereich und der virtuellen Linie gebildeten Winkels in einer Seitenansicht ist als Lippenwinkel angegeben. Bei einem Anlenkradius V, einer Löffeltiefe D und einem Lippenwinkel θ wird Folgendes erfüllt: 62° ≤ θ ≤ 72° und 0,7 ≤ D/V ≤ 0,8
Da die Krümmung des Bodenbereichs vergrößert wird und die Löffeltiefe durch eine Festlegung des Lippenwinkels θ auf 62° oder mehr vergrößert wird, kann sogar bei gleicher Breite wie bei den bekannten Grablöffeln das Fassungsvermögen (Fassungsvermögen des Grablöffels) vergrößert werden. Es ist auf diese Weise also möglich, bei einer geringeren Belastung des Arms ein größeres Fassungsvermögen zu erreichen, ohne den Grablöffel zu verbreitern.
Während des Aushubs schwenkt der Grablöffel und wird dabei an der Öffnung in der Aufhängung zentriert. Indem der Lippenwinkel θ auf 72° oder weniger festgelegt wird, kann der Bodenflächenbereich nicht tiefer als die Bewegungsbahn der Vorderkante des Schneidkantenbereichs vorstoßen. Dadurch kann der Grabwiderstand verringert werden. Da die Krümmung des Bodenflächenbereichs größer wird, wenn der Lippenwinkel θ mehr als 72° beträgt, gibt es Fälle, in denen es schwierig ist sicherzustellen, dass das ausgehobene Material aus dem Grablöffel geleert wird. Das Entleeren des Grablöffels lässt sich sicherstellen, indem der Lippenwinkel θ auf 72° oder weniger festgelegt wird.
Da eine Vergrößerung des Fassungsvermögens des Löffels anders als beim Stand der Technik durch eine Einstellung des Lippenwinkels θ erreicht wird, kann der Anlenkradius bei dem Grablöffel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung auf die gleiche Länge festelegt werden wie bei bekannten Grablöffeln. Da Steuergrößen seitens des Körpers eines Hydraulikbaggers entsprechend dem Anlenkradius bestimmt werden, lässt sich der Grablöffel gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ohne Weiteres auswechseln, ohne dass hierfür die Steuergrößen geändert werden müssen.
Da der Grablöffel ferner vertieft wird, indem die Löffeltiefe geteilt durch den Anlenkradius auf 0,7 oder größer festgelegt wird, lässt sich das Fassungsvermögen im Vergleich zum Stand der Technik vergrößern. Wenn die Tiefe des Löffels geteilt durch den Anlenkradius größer als 0,8 ist, gibt es im Fälle, in denen der Löffel im Verhältnis zu dem Anlenkradius zu tief ist, so dass es schwierig ist sicherzustellen, dass das der Grablöffel entleert wird, oder auch Fälle, in denen sich der Grabwiderstand erhöht. Indem die Tiefe des Löffels geteilt durch den Anlenkradius auf 0,8 oder weniger festgelegt wird, lässt sich die Entleerung sicherstellen, während der Grabwiderstand verringert wird.
Bei einer Breite Z des Grablöffels (Löffelbreite) erfüllt der Grablöffel Folgendes: 0,73 ≤ D/Z ≤ 0,83
Bei einer Vergrößerung des Werts der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite kann das Fassungsvermögen des Löffels im Verhältnis zur Breite vergrößert werden. Das heißt, durch Festlegen des Betrags der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite auf 0,73 oder größer kann das Fassungsvermögen des Löffels im Vergleich zum Stand der Technik vergrößert werden, auch wenn die Breite die gleiche ist wie bei den bekannten Grablöffeln. Wenn der Betrag der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite größer ist als 0,83, gibt es Fälle, in denen die Löffeltiefe im Verhältnis zur Löffelbreite zu tief ist und es schwierig ist sicherzustellen, dass der Löffel entleert wird, oder Fälle, in denen sich der Grabwiderstand erhöht. Indem der Betrag der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite auf 0,83 oder kleiner festgelegt wird, lässt sicherstellen, dass der Löffel entleert wird, während der Grabwiderstand verringert wird.
Ein Arbeitsfahrzeug gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat einen Fahrzeugkörper, einen an dem Fahrzeugkörper befestigten Ausleger, einen Arm, der an dem Ausleger befestigt ist, und den Baggerlöffel gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, der an dem Arm befestigt ist.
Da das Fassungsvermögen ohne eine Änderung der Breite des Grablöffels vergrößert werden kann, lässt sich diese Vergrößerung des Fassungsvermögens erzielen, während die auf den Arm wirkende Last verringert wird.
Wirkungen der Erfindung
Erfindungsgemäß ist es möglich, einen Grablöffel, dessen Fassungsvermögen bei einer gleichzeitigen Verringerung der auf einen Arm wirkenden Last verringert werden kann, und ein Arbeitsfahrzeug bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Außenansicht eines Hydraulikbaggers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Grablöffels von 1;
3 ist eine Seitenansicht des Grablöffels von 2 in einem horizontalen Zustand;
4 ist eine Seitenansicht des Grablöffels von 2, wobei der Lippenbereich derart angeordnet ist, dass dieser sich in einem horizontalen Zustand befindet;
5 ist eine Rückansicht des Grablöffels von 2;
6 ist eine Darstellung der Bewegungsbahn des Grablöffels von 2;
7 ist eine Seitenansicht eines Grablöffels gemäß Vergleichsbeispiel 1;
8 ist eine Darstellung der Bewegungsbahn des Grablöffels des Vergleichsbeispiels von 7;
9 ist eine Seitenansicht eines Grablöffels einer Ausführungsform, wobei der Lippenbereich derart angeordnet ist, dass dieser sich in einem horizontalen Zustand befindet;
10 ist eine Seitenansicht eines Grablöffels gemäß dem Vergleichsbeispiel 2;
11 ist eine schematische Seitenansicht des Grablöffels gemäß dem Vergleichsbeispiel 2, wobei der Lippenbereich derart angeordnet ist, dass dieser sich in einem horizontalen Zustand befindet;
12 ist eine Seitenansicht eines Grablöffels gemäß dem Vergleichsbeispiel 3, wobei der Lippenbereich derart angeordnet ist, dass dieser sich in einem horizontalen Zustand befindet;
13 ist ein Diagramm der Maßzahlen des Wandflächenwiderstands für Beispiel 1, das Vergleichsbeispiel 2 und das Vergleichsbeispiel 3;
14 ist ein Diagramm der Presskraft-Maßzahlen für Beispiel 1, das Vergleichsbeispiel 2 und das Vergleichsbeispiel 3;
15 ist eine Seitenansicht, die den Grablöffel gemäß vorliegender Ausführungsform und den Grablöffel gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 zeigt; und
16 ist ein Diagramm, das die Änderung der Grabwiderstand-Maßzahlen bei Änderung des Lippenwinkels zeigt.
DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Arbeitsfahrzeug und ein Grablöffel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind wie folgt, wobei bei deren Beschreibung auf die 1 bis 16 Bezug genommen wird.
Gesamtkonfiguration des Hydraulikbaggers 100
1 zeigt in einer Ansicht einen Hydraulikbagger 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Hydraulikbagger 100 hat einen Fahrzeugkörper 1 und ein Arbeitsgerät 4.
Der Fahrzeugkörper 1 hat einen Fahrkörper 2 und einen Drehkörper 3. Der Fahrkörper 2 hat ein Paar von Fahreinrichtungen 2a und 2b. Die Fahreinrichtungen 2a und 2b haben jeweils Raupenketten 2d und 2e, durch welche der Hydraulikbagger 100 fahren kann und die durch die Antriebskraft einer Antriebsmaschine angetrieben werden.
Der Drehkörper 3 ist auf dem Fahrkörper 2 montiert und kann sich relativ zu dem Fahrkörper 2 drehen. Im vorderen Bereich auf der linken Seite des Drehkörpers 3 befindet sich eine Kabine 5. In der vorliegenden Beschreibung der Gesamtkonfiguration bedeutet die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung von der Kabine 5 aus gesehen die Richtung nach vorne und nach hinten. Ferner stimmt die Vorwärts- und Rückwärtsrichtung mit der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung der Kabine 5 überein, das heißt, mit dem Drehkörper 3. Die Links- und Rechtsrichtung oder die seitliche Richtung bedeutet die Breitenrichtung des Fahrzeugkörpers 1.
Der Drehkörper 3 hat einen Kraftstofftank 14, einen Hydrauliköltank 15, einen Antriebsmaschinenraum 16 und eine Kammer 17 für Einrichtungen. Der Kraftstofftank 14 speichert Kraftstoff für den Betrieb der später zu beschreibenden Antriebsmaschine 21. Der Kraftstofftank 14 liegt vor dem Hydrauliköltank 15. Der Hydrauliköltank 15 speichert Hydrauliköl, das von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Hydraulikpumpe in Hydraulikzylinder 10 bis 12 gespeist wird. Der Antriebsmaschinenraum 16 enthält in einem innenliegenden Abschnitt die Antriebsmaschine. Die Kammer 17 für Einrichtungen liegt auf der Rückseite der Kabine 5 und ist in der Breitenrichtung des Fahrzeugs in einer Reihe mit dem Antriebsmaschinenraum 16 angeordnet. Ein Unterbringungsraum, in dem ein Kühler und ein Kühlgebläse zum Kühlen der Antriebsmaschine (nicht dargestellt) untergebracht sind, ist in einem innenliegenden Abschnitt der Kammer 17 für Einrichtungen vorgesehen. Ballast 18 ist auf der Rückseite des Antriebsmaschinenraums 16 und der Kammer 17 für Einrichtungen angeordnet.
Das Arbeitsgerät 4 ist mittig an dem vorderen Bereich des Drehkörpers 3 befestigt und hat einen Ausleger 7, einen Arm 8 und einen Grablöffel 9. Ein unterer Endabschnitt des Auslegers 7 ist mit dem Drehkörper 3 derart verbunden, dass er sich heben und senken lässt. Außerdem ist ein vorderer Endabschnitt des Auslegers 7 mit einem unteren Endabschnitt des Arms 8 so verbunden, dass er sich heben und senken lässt, und ein vorderer Endabschnitt des Arms 8 ist mit dem Grablöffel 9 so verbunden, dass dieser wippen kann. Weiterhin sind in Entsprechung mit dem Ausleger 7, dem Arm 8 und dem Grablöffel 9 ein Auslegerzylinder 10, ein Armzylinder 11 und ein Grablöffelzylinder 12 vorgesehen. Das Arbeitsgerät 4 wird durch den Betrieb der Hydraulikzylinder 10 bis 12 angetrieben, wodurch Arbeiten ausgeführt werden, zum Beispiel Aushubarbeiten.
Konfiguration des Grablöffels 9
2 ist eine perspektivische Ansicht des Grablöffels 9 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine Seitenansicht des Grablöffels 9 von 2. 4 ist eine Seitenansicht des Grablöffels 9 von 2 und zeigt eine Neigung des Grablöffels 9, die sich von jener unterscheidet, die in 3 dargestellt ist. 5 ist eine Rückansicht des Grablöffels 9 von 2.
Wie in den 2 bis 5 gezeigt ist, hat der Grablöffel 9 einen Löffelkörper 21 einen Lippenbereich 35, Zahnadapter 24, eine Aufhängung 22 und eine Vielzahl von Zähnen 23.
Der Löffelkörper 21 hat einen Vorderflächenbereich 31, einen Bodenflächenbereich 32, einen Rückflächenbereich 33 und ein Paar von Seitenflächenbereichen 34. Der Vorderflächenbereich 31 ist ein Element, das in einer Seitenansicht die Form einer ebenen Platte hat und geradlinig ist. Das Bodenflächenelement 32 ist ein Element, das die Form einer gekrümmten Platte hat, die sich in einer Seitenansicht konvex in Richtung Außenseite des Löffelkörpers 21 wölbt. Der Bodenflächenbereich 32 ist mit dem Vorderflächenbereich 31 verbunden. Der Rückflächenbereich 33 hat eine Form, bei der ein plattenförmiges Element gebogen ist. Der Rückflächenbereich 33 ist mit dem Bodenflächenbereich 32 verbunden. Die Seitenflächenbereiche des Paares von Seitenflächenbereichen 34 sind mit einem Abstand voneinander angeordnet und bedecken die Seiten eines Raums, der von dem Vorderflächenbereich 31, dem Bodenflächenbereich 32 und dem Rückflächenbereich 33 umgeben ist.
Der Lippenbereich 35 ist in einer Seitenansicht ein Element in Form einer ebenen Platte und ist geradlinig. Der Lippenbereich 35 ist ein Bereich, an dem die Zahnadapter 24 und die Zähne 23 befestigt sind. Der Lippenbereich 35 ist an einem dem Rückflächenbereich 33 gegenüberliegenden Kantenbereich befestigt. Im Detail ist der Lippenbereich 35 an dem Kantenbereich des Vorderflächenbereichs 31 befestigt. Die Dicke des Lippenbereichs 35 ist größer als die Dicke des Vorderflächenbereichs 31.
Die Aufhängung 22 ist ein Element zur Anbringung/Befestigung des Grablöffels 9 an dem Arm. Die Aufhängung 22 ist an dem Rückflächenbereich 33 befestigt. Die Aufhängung 22 hat zwei Befestigungsbereiche 22a, die auf dem Rückflächenbereich 33 in Richtung zur Außenseite aufgesetzt sind. Jeder der Befestigungsbereiche 22a ist ein Element in Plattenform, das in einer Orientierung senkrecht zur Breitenrichtung des Grablöffels 9 angeordnet ist. Außerdem liegen die beiden Befestigungsbereiche 22a einander mit einem Abstand W gegenüber, wie in 5 gezeigt. Der Abstand ist als Aufhängungsbreite W angegeben. In den Befestigungsbereichen 22a sind jeweils eine erste Öffnung 38 und eine zweite Öffnung 39 gebildet. Ein (in der Figur nicht dargestellter Anlenkbolzen für die Anbringung/Befestigung der Aufhängung 22 an dem Arm ist durch die erste Öffnung 38 hindurchgesteckt (oder geht hindurch). Die zweite Öffnung 39 ist auf der Seite des Bodenflächenbereichs 32 der ersten Öffnung 38 gebildet, und ein Anlenkbolzen (in der Figur nicht dargestellt) zum Befestigen der Aufhängung 22 an dem Löffelzylinder 12 (siehe 1) ist durch die zweite Öffnung 39 hindurchgesteckt (oder geht hindurch).
Die Vielzahl von Zähnen 23 ist über die Zahnadapter 24 an dem Lippenbereich 35 befestigt. Die Zähne sind entlang des Endbereichs des Lippenbereichs 35 mit Abständen voneinander angeordnet. In einer Seitenansicht haben die Zähne jeweils eine konisch zulaufende Form.
Konfiguration des Löffelkörpers 21
Im Folgenden wird die Form des Löffelkörpers 21 im Detail beschrieben. In der Beschreibung der Konfiguration des Grablöffels 9 wird in dem in 3 dargestellten Zustand die vordere Endseite der Zähne 23 als ”Vorderseite” und die Seite der ersten Öffnung 38 als ”Rückseite” bezeichnet.
Der vorstehend beschriebene Bodenflächenbereich 32 hat einen ersten gekrümmten Flächenabschnitt 41 und einen zweiten gekrümmten Flächenabschnitt 42. Der erste gekrümmte Flächenabschnitt 41 ist mit dem Vorderflächenbereich 31 verbunden. Dementsprechend liegt der Vorderflächenbereich 31 zwischen dem ersten gekrümmten Flächenabschnitt 41 und dem Lippenbereich 35.
Der erste gekrümmte Flächenabschnitt 41 hat in einer Seitenansicht einen ersten Krümmungsradius R1. Eine Mitte O1 des Krümmungsradius des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 41 ist außerhalb des Löffelkörpers 21 positioniert. Außerdem ist die Mitte O1 in dem in 3 dargestellten Zustand in einer Seitenansicht oberhalb und zur Rückseite der Mitte der ersten Öffnung 38 positioniert. Der zweite gekrümmte Flächenabschnitt 42 ist ab dem ersten gekrümmten Flächenabschnitt 41 auf der Seite des Rückflächenbereichs 33 positioniert, d. h. nach hinten, und ist mit dem ersten gekrümmten Flächenabschnitt 41 verbunden. Der zweite gekrümmte Flächenabschnitt hat einen zweiten vorgegebenen Krümmungsradius R2, der kleiner als der erste Krümmungsradius R1 ist. Eine Mitte O2 des Krümmungsradius des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 42 ist innerhalb des Löffelkörpers 21 positioniert.
Hier ist die Länge einer virtuellen Linie S1 (ein Beispiel einer virtuellen Linie), die in einer Seitenansicht eine Mitte Q1 der ersten Öffnung 38 in der Aufhängung 22 und ein vorderes Ende Q2 des Lippenbereichs 35 verbindet, als Anlenkradius V angegeben. Im Detail ist das vordere Ende Q2 ein vorderes Ende einer inneren Ebene 35a des Lippenbereichs 35. Außerdem ist eine virtuelle Ebene, die in einer Seitenansicht die innere Ebene 35a des Lippenbereichs 35 einschließt, als Referenzebene S3 angegeben. Der Winkel, der in der Seitenansicht durch die Referenzebene S3 und den Anlenkradius V gebildet wird, bildet den Lippenwinkel θ (kann auch als Keilwinkel bezeichnet werden).
Außerdem wird eine virtuelle gekrümmte Fläche, deren Krümmungsradius der Länge eines Aushubdurchmessers S5 (siehe 3) von der Mitte der Öffnung 38 bis zu den vorderen Enden der Zähne 23 entspricht, als gekrümmte Referenzfläche S2 bestimmt, die sich in der Seitenansicht mit dem Endbereich des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 41, der auf der Seite des Lippenbereichs 35 positioniert ist, in Kontakt befindet, d. h. mit dem gekrümmten Flächenabschnitt 41 an dem Verbindungsbereich P1 des Vorderflächenbereichs 31 und des gekrümmten Flächenabschnitts 41. Ein Zustand, in dem die virtuelle Linie S1 horizontal angeordnet und der Bodenflächenbereich 32 unterhalb der virtuellen Linie S1 positioniert ist, wie in 3 gezeigt, wird als ”horizontaler Zustand” bezeichnet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste gekrümmte Flächenabschnitt 41 in einer Seitenansicht entlang der gekrümmten Referenzfläche S2 angeordnet. Wie 3 zeigt, ist ein Verbindungsbereich P2 des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 41 und des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 42 auf der Vorderseite, das heißt auf der Seite des Vorderflächenbereichs 31, eines Bereichs P3 positioniert, der so liegt, dass er in der Seitenansicht bezüglich des Bodenflächenbereichs 32 in dem horizontalen Zustand der unterste Bereich ist. Daher ist der Bereich P3, der so positioniert ist, dass er im horizontalen Zustand bezüglich des Bodenflächenbereichs 32 der unterste Bereich ist, in dem zweiten gekrümmten Flächenabschnitt 42 enthalten. Das heißt, der erste gekrümmte Flächenabschnitt 41 des Grablöffels 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Vergleich zu einem Grablöffel 109 gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 größer, was an späterer Stelle in Verbindung mit 7 erläutert wird, und die Größe des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 42 kann ohne übermäßige Verringerung des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 42 sichergestellt werden, so dass das Erdmaterial ohne weiteres in den Löffelkörper 21 hinein gelangen kann.
Die Länge der virtuellen Linie S4 (ein Beispiel einer zweiten virtuellen Linie), die von der virtuellen Linie S1 in Richtung auf den Bereich P3 senkrecht nach unten verläuft, wird außerdem als Löffeltiefe D angegeben. Mit anderen Worten lässt sich sagen, dass die virtuelle Linie S4 das längste der Liniensegmente ist, die in der Seitenansicht senkrecht zur virtuellen Linie S1 und von der Linie S1 zum Bodenflächenbereich 32 verlaufen.
Wie 4 zeigt, ist die Länge des Vorderflächenbereichs 31 in der Seitenansicht kleiner als die Länge des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 41 in der Richtung entlang des Lippenbereichs 35. Im Detail ist eine Länge L1 des Vorderflächenbereichs 31 in der Richtung entlang des Lippenbereichs 35 kleiner als die Länge L2 des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 41 in der Richtung entlang des Lippenbereichs 35. Der Lippenbereich 35 kann daher verkürzt werden. Die Herstellungskosten werden umso höher, je größer die Länge des Lippenbereichs 35 ist, da der Lippenbereich 35 zur Erhöhung der Stabilität dicker ausgebildet ist als der Vorderflächenbereich 31. Die mögliche Verkürzung des Lippenbereichs 35 ermöglicht also eine Verringerung der Herstellungskosten. Bei Herstellung des Bodenflächenbereichs 32 durch maschinelles Walzen eines Blechmaterials ist es außerdem möglich, den Bereich, der nicht gewalzt wird, als Vorderflächenbereich 31 zu nutzen. Dadurch wird die Materialausbeute verbessert.
Die Länge L1 des Vorderflächenbereichs 31 in der Richtung des Lippenbereichs 35 ist außerdem kleiner als die Länge L3 des Lippenbereichs 35 und der Zähne 23 in der Richtung entlang des Lippenbereichs 35. Die Länge des Vorderflächenbereichs 31 in der Richtung des Lippenbereichs 35 ist kleiner als der zweite Krümmungsradius R2. Außerdem ist der Verbindungsbereich P1 des Vorderflächenbereichs 31 und des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 41 an einer Position vorgesehen, die in dem in 3 gezeigten horizontalen Zustand höher liegt als die Mitte O2 des Krümmungsradius des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 42.
Wie 3 zeigt, ist ein Winkel δ, der durch die virtuelle Linie S2 und den Rückflächenbereich 33 gebildet wird, in der Seitenansicht ein stumpfer Winkel. Der Rückflächenbereich 33 ist im horizontalen Zustand derart geneigt, dass dieser zur Rückseite positioniert ist und zur Unterseite zeigt. Der obere Abschnitt des Rückflächenbereichs 33 ist zur Vorderseite der ersten Öffnung 38 und der untere Abschnitt des Rückflächenbereichs 33 unterhalb der ersten Öffnung 38 positioniert. Daher hat der Innenraum des Löffelkörpers 21 im horizontalen Zustand eine Form, die zur Rückseite und nach unten ausgedehnt ist. Infolgedessen wird in dem Löffelkörper 21 auf der Rückseite ein ausgedehnter Raum sichergestellt. Das Fassungsvermögen des Grablöffels 9 lässt sich dadurch vergrößern.
Die Breite des oberen Endes des Grablöffels 9 ist als Löffelbreite Z und die Breite des Bodenflächenbereichs des Grablöffels 9 als Löffelbodenbreite Y angegeben, wie in 5 dargestellt.
Der vorstehend beschriebene Lippenwinkel θ erfüllt Folgendes (Formel 1). 62° ≤ θ ≤ 72° Formel 1
Das Verhältnis D/V der Löffeltiefe D und des Anlenkradius V erfüllt Folgendes (Formel 2). 0,7 ≤ D/V ≤ 0,8 Formel 2
Wenn das Fassungsvermögen des vorstehend beschriebenen Grablöffels 9 V (m³) ist, erfüllt das Verhältnis von V/W des Löffel-Fassungsvermögens V (m³) und der Aufhängungsbreite W (m) Folgendes (Formel 3). 6 ≤ V/W ≤ 11 Formel 3
Das Verhältnis D/Z der vorstehend angegebenen Löffeltiefe D und der vorstehend angegebenen Löffelbreite Z erfüllt Folgendes (Formel 4). 0,73 ≤ D/Z ≤ 0,83 Formel 4
Das Verhältnis R1/N des Anlenkradius V und dem vorstehend angegebenen Krümmungsradius R1 (im Folgenden als ”Anlenkradiusverhältnis” bezeichnet) erfüllt Folgendes. (Formel 5) 0,65 ≤ R1/V ≤ 1,2 Formel 5
Wenn zum Beispiel R1 = 1800 mm und V = 1608 mm beträgt, dann ist R1/V = 1,12.
Im Folgenden werden die Charakteristiken des Grablöffels 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu Grablöffeln gemäß den Vergleichsbeispielen beschrieben.
Grabwiderstand des Grablöffels
Bei dem Grablöffel 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der erste gekrümmte Flächenabschnitt 41 entlang der gekrümmten Referenzfläche S2 angeordnet. Die gekrümmte Referenzfläche S2 ist eine gekrümmte Fläche, die der Bewegungsbahn der vorderen Enden der Zähne 23 während des Aushubs angenähert ist. Indem der erste gekrümmte Flächenabschnitt 41 entlang der gekrümmten Referenzfläche S2 angeordnet wird, kann der Berührungsdruck zwischen dem Bodenflächenbereich 32 und der Geländeoberfläche vermindert werden.
6 zeigt die Bewegungsbahn des Grablöffels 9 während des Aushubs, der erfolgt, indem der Grablöffel 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bewegt wird, während der Arm 8 bewegt wird (siehe 1). Die Pfeile in der Darstellung geben die Bewegungsrichtung des Grablöffels 9 an. Die gestrichelte Linie G1 zeigt die Geländeoberfläche. Die Strichzweipunktlinie T1 zeigt eine Bewegungsbahn T1 der vorderen Enden der Zähne 23. Hier wird ein Vorgang, bei dem der Grablöffel 9 von einem Stadium, in dem die vorderen Enden der Zähne 23 mit der Geländeoberfläche in Kontakt gelangen, ohne dass sich der Grablöffel 9 in das Erdreich eingräbt (ein Stadium (A) in 6), über ein Stadium, in dem sich die Zähne 23 in das Erdreich graben (ein Stadium (B) in 6), übergeht in ein Stadium, in dem die Zähne 23 in dem Erdreich horizontal liegen (ein Stadium (C) in 6), als ”Eindringen” bezeichnet. Ein Vorgang, bei dem der Grablöffel 9 von dem Stadium, in dem sich die Zähne in das Erdreich graben und in dem Erdreich horizontal liegen (das Stadium (C) in 6) übergeht in ein Stadium, in dem die vorderen Enden der Zähne 23 über dem Gelände erscheinen (ein Stadium (D) in 6), wird als ”Aushub” bezeichnet.
Die Reichweite des Arms 8 während des Aushubs ist auf eine Weite dahingehend eingestellt, dass die Position der ersten Öffnung 38 nach der Bewegung nicht über die Position der vorderen Enden der Zähne vor der Bewegung hinausgeht. Wie die 3 und 6 zeigen, befindet sich der Bodenflächenbereich 32 des Grablöffels 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Stadium (D) entlang der Bewegungsbahn T1 des vorderen Endes der Zähne 23. Dadurch ist es möglich, bei dem Grablöffel 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform während des Aushubs den Berührungsdruck des Bodenflächenbereichs 32 des Grablöffels 9 und der Geländeoberfläche zu verringern, und auch der Grabwiderstand kann verringert werden.
7 ist eine Seitenansicht des Grablöffels 109 gemäß Vergleichsbeispiel 1. Der Grablöffel 109 gemäß dem Vergleichsbeispiel hat einen Anlenkradius V (die Länge der ersten virtuellen Linie S7), dessen Länge die gleiche ist wie bei dem Grablöffel 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Krümmungsradius R101 des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 141 ist jedoch kleiner als der Anlenkradius V, und eine Mitte O101 des Krümmungsradius R101 des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 141 liegt in der Seitenansicht im Inneren des Grablöffels 109 und erfüllt nicht die vorstehend angegebene (Formel 5).
Außerdem ist eine Länge L101 eines Vorderflächenbereichs 131 des Grablöffels 109 gemäß dem Vergleichsbeispiel in der Seitenansicht größer als die Länge L1 des Vorderflächenbereichs 31 des Grablöffels 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei dem Grablöffel 109 gemäß dem Vergleichsbeispiel ist die Länge L101 des Vorderflächenbereichs 131 größer als die Länge L102 des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 141 in der Richtung entlang eines Lippenbereichs 135.
Hier sind der Vorderflächenbereich 131 und der erste gekrümmte Flächenabschnitt 141 durch einen Verbindungsbereich P10 verbunden. Der erste gekrümmte Flächenabschnitt 141 und der zweite gekrümmte Flächenabschnitt 142 sind an dem Verbindungsbereich P20 verbunden. Außerdem ist ein Bereich P30, der bezüglich eines Bodenflächenbereichs 132 im horizontalen Zustand am tiefsten positioniert ist, in dem zweiten gekrümmten Flächenabschnitt 142 enthalten.
Die Bewegungsbahn des Grablöffels 109 gemäß dem vorgenannten Vergleichsbeispiel 1 bei dessen Bewegung im Zuge der Bewegung des Arms 8 ist in 8 dargestellt. Die Reichweite des Arms 8 während des Aushubs (die Betätigung von Stadium (C) zu Stadium (D) in 8) ist die gleiche wie in 6. In 8 zeigt die Strichzweipunktlinie T101 eine Bewegungsbahn T101 der vorderen Enden der Zähne 23. Wie in 8 gezeigt ist, dringt bei dem Grablöffel 109 gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 in dem Stadium (D) ein Teil des Bodenflächenbereichs 132 unter die Bewegungsbahn T101 der vorderen Enden der Zähne 123 vor. Dementsprechend erhöht sich bei dem Grablöffel 109 gemäß Vergleichsbeispiel 1 während des Aushubs der Berührungsdruck zwischen dem Bodenflächenbereich 132 des Grablöffels 109 und der Geländeoberfläche, und der Grabwiderstand wird größer. Hier ist der Bereich der Übertretung mit M gekennzeichnet.
Auf diese Weise kann bei dem Grablöffel 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Berührungsdruck zwischen dem Bodenflächenbereich 32 des Grablöffels 9 und der Geländeoberfläche während des Aushubs verringert werden. Auch ist es möglich, den Grabwiderstand gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 zu verringern.
Wandflächenwiderstand und Presskraft des Grablöffels
Der Wandflächenwiderstand und die Presskraft des Grablöffels gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden nachstehend anhand eines Beispiels beschrieben.
9 ist eine Seitenansicht des Grablöffels 9 der vorliegenden Ausführungsform, wobei der Lippenbereich 35 derart angeordnet ist, dass er sich in einem horizontalen Zustand befindet. Bei dem Grablöffel von Beispiel 1, das ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist, ist der Lippenwinkel θ des Grablöffels 9 von 9 auf 64°, der Anlenkradius V auf 1771 mm, die Löffeltiefe D auf 1234 mm, der erste Krümmungsradius R1 auf 1800 mm und der zweite Krümmungsradius auf 650 mm festgelegt, und das Fassungsvermögen V des Löffels beträgt 3,6 m³.
Ein Teil des vorderen Endes des Lippenbereichs 35 entlang der virtuellen Linie S1, dessen Länge dem 0,27-fachen (d. h. 0,27 V) der Länge der virtuellen Linie S1 (dem Anlenkradius V) entspricht, ist als F angegeben. Ein Punkt, an dem horizontale Linie, die durch F verläuft, und der Bodenflächenbereich 32 sich schneiden, ist als G6 angegeben. Ferner ist der Teil des vorderen Endbereichs des Lippenbereichs 35 als G1 angegeben. G1 ist die gleiche Position wie Q2 und ist das vordere Ende des horizontalen Flächenbereichs innseitig in dem Lippenbereich 35. Eine Breite H zwischen einer horizontalen Linie, die durch G1 verläuft, und einer horizontalen Linie, die durch G6 verläuft, ist in fünf gleiche Abstände unterteilt, und die Punkte, an denen sich die horizontalen Linien, die in 5 gleiche Abstände unterteilt sind, mit dem Bodenflächenbereich 32 schneiden, sind ausgehend von der G1-Seite der Reihe nach als G2, G3, G4 und G5 angegeben. Wie in der Detailvergrößerung (siehe das Innere des durch die Strichzweipunktlinie eingekreisten Bereichs) in 9 dargestellt ist, ist die vertikale Richtungskomponente der Reaktionskraft, die an den Wandflächen erzeugt wird, wenn in Richtung des Pfeils J eine Kraft ausgeübt wird, an jedem der Punkte G1 bis G6 als Wandflächenwiderstand k1 angegeben, und die Komponente k2 in der horizontalen Richtung ist als Presskraft angegeben.
Es wurden auch der Wandflächenwiderstand und die Presskraft an den Punkten G1 bis G6 im Aushubbereich bei einem Grablöffel 1009 des Vergleichsbeispiels 2 untersucht. 10 ist eine Seitenansicht des Grablöffels 1009 gemäß dem Vergleichsbeispiel 2. Der Grablöffel 1009 gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 erfüllt die vorstehende (Formel 5), doch der Lippenwinkel θ ist kleiner als 62° bemessen, und die vorstehende (Formel 1) wird nicht erfüllt.
Der Grablöffel 1009, der in 10 gezeigt ist, hat einen Löffelkörper 1021, einen Lippenbereich 1035, Zahnadapter 1024, eine Aufhängung 1022 und eine Vielzahl von Zähnen 1023. Der Löffelkörper 1021 hat einen Vorderflächenbereich 1031, einen Bodenflächenbereich 1032, einen Rückflächenbereich 1033 und ein Paar von Seitenflächenbereichen 1034. Der Bodenflächenbereich 1032 hat einen ersten gekrümmten Flächenabschnitt 1041 und einen zweiten gekrümmten Flächenabschnitt 1042. Der erste gekrümmte Flächenabschnitt 1041 ist mit dem Vorderflächenabschnitt 1031 verbunden. Öffnungen 1038 und 1039 für die Befestigung eines Arms sind in der Aufhängung 1022 vorgesehen. 10 zeigt einen Bereich P1003, der in einem horizontalen Zustand am tiefsten liegt, einen Verbindungsbereich P1002 des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 1041 und des zweiten gekrümmten Flächenabschnitts 1042 und einen Verbindungsbereich P1001 des Vorderflächenbereichs 1031 und des ersten gekrümmten Flächenabschnitts 1041. Das Fassungsvermögen des Grablöffels 1009 des Vergleichsbeispiels 2 beträgt 2,1 m³, und die Tiefe des Löffels beträgt 1021 mm. Der Lippenwinkel θ des Vergleichsbeispiels 2 beträgt 52°.
11 ist eine Seitenansicht, in der der Grablöffel 1009 derart angeordnet ist, dass der Lippenbereich 1035 horizontal liegt. Wie 11 zeigt, erfolgt die Festlegung eines Aushubbereichs und die Bestimmung der Punkte G1 bis G6 für den Grablöffel 1009 des Vergleichsbeispiels 2 in derselben Weise wie in 9.
Ferner wurden für den Grablöffel gemäß Vergleichsbeispiel 3, das in 12 gezeigt ist, die gleichen Untersuchungen angestellt. Ein Grablöffel 2009 gemäß Vergleichsbeispiel 3, das in 12 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem Grablöffel 9 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei ein Bodenflächenbereich 2032 in der Seitenansicht durch einen einzigen gekrümmten Flächenabschnitt mit einem vorgegebenen Krümmungsradius R6 gebildet ist. Der Grablöffel 2009 hat einen Löffelkörper 2012, einen Lippenbereich 2035, einen Zahnadapter 2024, eine Aufhängung 2022 und eine Vielzahl von Zähnen 2023. Der Löffelkörper 2021 hat einen Vorderflächenbereich 2031, den Bodenflächenbereich 2032, einen Rückflächenbereich 2033 und ein Paar von Seitenflächenbereichen 2034. Der Bodenflächenbereich 2032 ist als gekrümmter Flächenbereich mit dem Krümmungsradius R6 konfiguriert, wobei O2002 die Mitte bildet. Öffnungen 2038 und 2039 für die Befestigung eines Arms sind in der Aufhängung 2022 vorgesehen. Außerdem zeigt 12 den Verbindungsbereich P2001 des Vorderflächenbereichs 2031 und des Bodenflächenbereichs 2032.
Bei dem Grablöffel 2009 von Vergleichsbeispiel 3 beträgt der Lippenwinkel θ 54°, und die Löffeltiefe D beträgt 1435. Für den Grablöffel 2009 von Vergleichsbeispiel 3 wurden auch der Wandflächenwiderstand und die Presskraft an den Punkten G1 bis G6 untersucht.
13 ist ein Diagramm zur Darstellung der Maßzahlen des Wandflächen-Widerstands für die Punkte G1 bis G6 des Beispiels 1, des Vergleichsbeispiels 2 und des Vergleichsbeispiels 3. In 13 sind an der durchgezogenen Linie die Daten für Beispiel 1, an der gestrichelten Linie die Daten für das Vergleichsbeispiel 2 und an der Strichpunktlinie die Daten für das Vergleichsbeispiel 3 angegeben. Die in 13 gezeigte Maßzahl des Wandflächenwiderstands gibt den Grad der Änderung an, wenn die in Richtung des Pfeils J ausgeübte Kraft auf den Wert 100 festgelegt wurde.
14 ist ein Diagramm zur Darstellung der Presskraft-Maßzahlen für die Punkte G1 bis G6 des Beispiels 1, des Vergleichsbeispiels 2 und des Vergleichsbeispiels 3. In 14 sind an der durchgezogenen Linie die Daten für Beispiel 1, an der gestrichelten Linie die Daten für das Vergleichsbeispiel 2 und der Strichpunktlinie die Daten für das Vergleichsbeispiel 3 angegeben. 14 zeigt den Grad der Änderung, wenn die in Richtung des Pfeils J ausgeübte Kraft auf den Wert 100 festgelegt wurde.
Wie in den 13 und 14 dargestellt ist, steigt die Wandflächen-Widerstandskraft in dem Vergleichsbeispiel 3 bei G2 plötzlich an, und die Presskraft bei G4 ist Null. Folglich wird die Presskraft bei G5 und G6 umgekehrt und wird zum Widerstand.
In Beispiel 1 und in dem Vergleichsbeispiel 2 hingegen, die (Formel 5) erfüllen, erfolgt eine sanfte Änderung des Wandflächenwiderstands und der Presskraft, was vorzuziehen ist. Dadurch, dass der Bodenflächenbereich 32 den ersten gekrümmten Flächenabschnitt 41 und den zweiten gekrümmten Flächenabschnitt 42 umfasst, verläuft sowohl die Änderung des Wandflächenwiderstands als auch die Änderung der Presskraft des Grablöffels 9 der vorliegenden Ausführungsform auf sanfte Weise, was gegenüber dem Vergleichsbeispiel 3, in welchem der Bodenflächenbereich durch einen einzigen gekrümmten Flächenabschnitt gebildet wird, vorzuziehen ist.
Das heißt, dass bei dem Grablöffel 9 der vorliegenden Ausführungsform, indem die (Formel 5) erfüllt wird, ein zu bevorzugender Wandflächenwiderstand und eine zu bevorzugende Presskraft erzielt werden können.
Lippenwinkel θ des Grablöffels
15 zeigt einen Grablöffel, bei dem der Lippenwinkel 62 Grad oder mehr beträgt, als Beispiel der vorliegenden Ausführungsform, wobei der Grablöffel des Vergleichsbeispiels 2 darübergelegt ist. Der Grablöffel 9, der ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist, ist anhand der durchgezogenen Linie dargestellt. Der Grablöffel 1009 des Vergleichsbeispiels 2 ist anhand der Strichzweipunktlinie dargestellt. Eine Referenzebene des Grablöffels 1009 des Vergleichsbeispiels 2 ist durch S1003 angegeben und die virtuelle Linie S, die den Anlenkradius dargestellt, durch S1001. S1004 kennzeichnet die virtuelle Linie, die die Tiefe des Löffels in dem Vergleichsbeispiel darstellt.
Wie 15 zeigt, ist ein Lippenwinkel θ1 des Grablöffels 9, der ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist, größer bemessen als der Lippenwinkel θ1009 des Vergleichsbeispiels 2. Die Krümmung des Bodenflächenbereichs 32 des Grablöffels 9, der ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist, ist im Vergleich zu dem Grablöffel 1009 des Vergleichsbeispiels 2 größer, wodurch es möglich ist, die Tiefe D des Grablöffels zu vergrößern, wie das anhand der virtuellen Linien S4 und S1004 dargestellt ist. Dementsprechend kann bei dem Grablöffel 9, der ein Beispiel der vorliegenden Ausführungsform ist, das Fassungsvermögen V vergrößert werden, auch wenn die Löffelbreite Z und die Löffelbodenbreite Y die gleichen sind wie bei dem Grablöffel 1009 des Vergleichsbeispiels 2.
Wie in der später beschriebenen (Tabelle 1) gezeigt ist, ermöglicht ein Lippenwinkel des Grablöffels 9 von 62° als Beispiel 2 der vorliegenden Ausführungsform ein Fassungsvermögen von 2,3 m³. Wenn der Lippenwinkel 58,9° beträgt, wie in dem Vergleichsbeispiel 4, beträgt das Fassungsvermögen V 2,1 m³.

Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 4

Lippenwinkel θ (°) 62 58,9

Fassungsvermögen V (m³) 2,3 2,1
Auf diese Weise kann durch eine Bemessung des Lippenwinkels θ auf 62° oder mehr das Fassungsvermögen des Grablöffels im Vergleich zu den bekannten Grablöffeln vergrößert werden.

Im Folgenden wird ein Fall beschrieben, in dem der Lippenwinkel θ von 62° der Reihe nach vergrößert wird. Grablöffel, deren Lippenwinkel θ 68°, 70° und 72° betrug, wurden als Beispiel 3, 4 und 5 des Grablöffels verwendet, und Grablöffel, deren Lippenwinkel 64°, 76° und 78° betrug, wurden als Vergleichsbeispiel 5, 6 und 7 des Grablöffels verwendet. Die Maßzahlen des Übertretungsbetrags und des Grabwiderstands bei der Bewegung des Grablöffels im Zuge der Bewegung des Arms 8 (siehe 1), wie in 6 und 8 gezeigt, sind in (Tabelle 2) angegeben. Die an späterer Stelle beschriebene Aushubtiefe ist die Tiefe von der Oberfläche des Geländes bis zur tiefsten Position beim Baggern der Geländeoberfläche. Der Übertretungsbetrag ist der Betrag des Übertretens der Bewegungsbahn T101, wie in dem Abschnitt M, der in 8 gezeigt ist.

	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Vergleichsbeispiel 5	Vergleichsbeispiel 6	Vergleichsbeispiel 7
Lippenwinkel θ (°)	68°	70°	72°	74°	76°	78°
Aushubtiefe	582	582	582	582	582	582
Übertretungsbetrag (mm)	0	0	0	41	90	142
Maßzahl des Aushubwiderstands	100	100	100	108	118	142

Die in Tabelle 2 gezeigten Ergebnisse sind in 16 als Diagramm dargestellt. Die Maßzahl des Aushubwiderstands zeigt den Änderungsgrad des Aushubwiderstands bei einem Aushubwiderstand gleich 100 ohne Übertretung. Wie in 16 dargestellt ist, versteht es sich, dass bei einem Lippenwinkel θ von größer 72° eine Übertretung erfolgt und die Maßzahl des Aushubwiderstands größer wird.
Daraus ist zu erkennen, dass eine Zunahme des Aushubwiderstands verhindert werden kann, wenn der Lippenwinkel θ wie im Fall des Löffelbaggers 9 der vorliegenden Ausführungsform auf 72° oder weniger festgelegt wird.
Indem in der vorliegenden Ausführungsform die (Formel 5) und auch die Formel (1) erfüllt werden, wie vorstehend beschrieben, sind der Wandflächenwiderstand und die Presskraft vorteilhaft, und es ist möglich, das Fassungsvermögen des Grablöffels ohne eine Übertretung oder eine Erhöhung des Grabwiderstands zu vergrößern.
Weitere Beispiele
Für jede der Dimensionen des Grablöffels 9, der in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert wurde, werden Beispiele von Dimensionen angegeben, die alle der vorgenannten (Formeln 1 bis 5) erfüllen.
Beispiel 6
Der Lippenwinkel θ wurde auf 63,4°, der Anlenkradius V auf 1608 mm, die Löffeltiefe D auf 1151 mm, die Aufhängungsbreite W auf 371 mm (0,371 m), die Löffelbreite Z auf 1560 mm und der erste Krümmungsradius R1 auf 1800 mm festgelegt, wodurch das Fassungsvermögen des Grablöffels V 2,3 m³ betrug. Der zweite Krümmungsradius R2 ist hier auf 400 mm festgelegt, so dass die Löffelbodenbreite Y auf 1271 mm festgelegt werden kann.
Beispiel 7
Der Lippenwinkel θ wurde auf 70,7°, der Anlenkradius V auf 2157 mm, die Löffeltiefe D auf 1424 mm, die Aufhängungsbreite W auf 371 mm (0,371 m), die Löffelbreite Z auf 1715 mm und der erste Krümmungsradius R1 auf 1700 mm festgelegt, wodurch das Fassungsvermögen des Grablöffels V 3,9 m³ betrug. Der zweite Krümmungsradius R2 ist hier auf 500 mm festgelegt, so dass die Löffelbodenbreite Y auf 1373 mm festgelegt werden kann.
Merkmale

(1) Der Grablöffel 9 der vorliegend beschriebenen Ausführungsformen ist an dem Arm 8 des Hydraulikbaggers 100 befestigbar, wie in 3 gezeigt, und hat einen Löffelkörper 21, den Lippenbereich 35, eine Aufhängung und einen Schneidkantenbereich. Der Löffelkörper 21 umfasst den Bodenflächenbereich 32 mit zwei gekrümmten Flächenabschnitten 41 und 42 mit in einer Seitenansicht unterschiedlichen Krümmungsradien, den Rückflächenbereich 33, der mit dem Bodenflächenbereich 32 verbunden ist, und ein Paar von Seitenflächenbereichen 43, die die Seiten eines von dem Bodenflächenbereich 32 und dem Rückflächenbereich 33 umgebenen Raums bedecken. Der Lippenbereich 35 ist auf einer dem Rückflächenbereich 33 gegenüberliegenden Seite an einem Kantenbereich des Löffelkörpers 21 befestigt. Die Aufhängung 22 hat eine Öffnung 38, durch welche ein Anlenkbolzen für die Befestigung des Arms 8 hindurchgesteckt ist, und ist an dem Rückflächenbereich 33 befestigt. Die Zähne 23 (ein Beispiel eines Schneidkantenbereichs) sind an dem Lippenbereich 35 befestigt. Die Länge der virtuellen Linie S2, die in einer Seitenansicht die Mitte der Öffnung in der Aufhängung 22 und ein vorderes Ende des Lippenbereichs 35 verbindet, ist als Anlenkradius angegeben. Das längste der Liniensegmente, die in einer Seitenansicht senkrecht zu der virtuellen Linie S1 sind und von der virtuellen Linie S1 zu dem Bodenflächenbereich 32 verlaufen, ist als eine zweite virtuelle Linie S4 angegeben, und die Länge der zweiten virtuellen Linie S4 gibt die Tiefe des Grablöffels an. Die Größe eines Winkels, der in einer Seitenansicht durch den Lippenbereich 35 und die virtuelle Linie S1 gebildet wird, ist als Lippenwinkel angegeben. Folgendes wird erfüllt, wenn der Anlenkradius V ist, die Löffeltiefe D ist und der Lippenwinkel θ ist: 62° ≤ θ ≤ 72° und 0,7 ≤ D/V ≤ 0,8

Durch die Bemessung des Lippenwinkels θ auf 62° oder mehr kann das Fassungsvermögen des Grablöffels vergrößert werden, auch wenn die Breite die gleiche ist wie die der bekannten Grablöffel, da sich die Krümmung des Bodenflächenbereichs und die Tiefe des Grablöffels vergrößern lassen. Da es auf diese Weise möglich ist, das Fassungsvermögen zu vergrößern, ohne den Baggerlöffel 9 zu verbreitern, kann das Fassungsvermögen vergrößert und gleichzeitig die auf den Arm wirkende Last verringert werden.
Während des Aushubs schwenkt der Grablöffel 9 und wird dabei an der Öffnung 38 der Aufhängung 22 zentriert. Wenn jedoch der Lippenwinkel θ größer als 72° ist, taucht der Bodenflächenbereich 32 weiter nach unten als die Bewegungsbahn des vorderen Endes der Zähne 23, und der Grabwiderstand wird größer. Da ferner die Krümmung des Bodenflächenbereichs größer ist, wenn der Lippenwinkel θ 72° übersteigt, gibt es Fälle, in denen es schwierig ist, das Aushubmaterial aus dem Grablöffel zu leeren.
Indem der Lippenwinkel θ auf 72° oder weniger bemessen wird, lässt sich verhindern, dass der Grablöffel 9 der vorliegenden Ausführungsform über die Bewegungsbahn des vorderen Endes der Zähne 23 hinaus nach unten vorstößt, und auch der Grabwiderstand kann verringert werden, wie in 6 dargestellt. Ferner wird dafür gesorgt, dass der Grablöffel 9 zuverlässig geleert wird.
Da die Vergrößerung des Fassungsvermögens des Grablöffels im Vergleich zum Stand der Technik durch eine Einstellung des Lippenwinkels θ erreicht wird, kann der Anlenkradius des Grablöffels der vorliegenden Ausführungsform auf die gleiche Länge wie die des Anlenkradius der bekannten Grablöffel festgelegt werden. Da die Steuergrößen auf der Seite des Körpers des Hydraulikbaggers entsprechend dem Anlenkradius festgelegt werden, lässt sich der Grablöffel der vorliegenden Ausführungsform problemlos auswechseln, ohne die Steuergrößen ändern zu müssen.
Ferner wird eine Vergrößerung der Löffeltiefe D erreicht, indem die Löffeltiefe D geteilt durch den Anlenkradius V auf 0,7 oder mehr festgelegt wird. Dadurch wird in Vergleich zum Stand der Technik auch ein größeres Fassungsvermögen erzielt. Wenn dagegen die Löffeltiefe D geteilt durch den Anlenkradius V auf 0,8 oder darüber festgelegt wird, gibt es Fälle, in denen der Grablöffel im Verhältnis zu dem Anlenkradius V zu tief ist, wodurch das Entleeren erschwert wird, oder es gibt Fälle, in denen sich der Grabwiderstand vergrößert. Durch eine Festlegung der Löffeltiefe D geteilt durch den Anlenkradius V auf 0,8 oder weniger lässt sich sicherstellen, dass das Aushubmaterial aus dem Grablöffel geleert wird.

(2) Bei dem Grablöffel 9 gemäß vorstehender Ausführungsform wird Folgendes erfüllt, wenn die Breite des Aushublöffels (die Löffelbreite) gleich Z ist. 0,73 ≤ D/Z ≤ 0,83

Ist der Wert der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite hoch, kann das Fassungsvermögen des Löffels im Verhältnis zur Löffelbreite vergrößert werden. Das heißt, bei Festlegen des Werts der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite auf 0,73 oder höher ist es möglich, das Fassungsvermögen im Vergleich zum Stand der Technik zu vergrößern, auch wenn die Breite die gleiche ist wie die der bekannten Grablöffel. Wenn der Wert der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite größer als 0,83 ist, gibt es außerdem Fälle, in denen die Löffeltiefe im Verhältnis zur Löffelbreite zu groß ist, wodurch das Leeren des Löffels erschwert wird, oder es gibt Fälle, in den sich der Grabwiderstand erhöht. Durch eine Festlegung des Werts der Löffeltiefe geteilt durch die Löffelbreite auf 0,83 oder darunter kann sichergestellt werden, dass der Löffel geleert wird und dass der Grabwiderstand verringert wird.

(3) Der Hydraulikbagger (ein Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs) der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen hat den Fahrzeugkörper 1, den Ausleger 7, der an dem Fahrzeugkörper befestigt ist, den Arm 8, der an dem Ausleger 7 befestigt ist, und den Grablöffel 9, der an dem Arm 8 befestigt ist.

Da das Fassungsvermögen vergrößert werden kann, ohne die Breite des Grablöffels zu ändern, ist die Vergrößerung des Fassungsvermögens bei einer gleichzeitigen Verringerung der auf den Arm 8 wirkenden Last möglich.
Weitere Merkmale
Bei dem Grablöffel 9 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform hat die in 5 gezeigte Aufhängung 22 zwei einander gegenüberliegende Befestigungsbereiche 22a, die derart gebildet sind, dass sie von dem Rückflächenbereich 33 nach außen ragen. Das vordere Ende des Arms 8 ist zwischen den beiden Befestigungsbereichen 22a befestigt. Wenn der Abstand zwischen den beiden Befestigungsbereichen 22a als Aufhängungsbreite festgelegt wird, ist die Aufhängungsbereite W (m), und das Fassungsvermögen des Grablöffels ist V (m³), so dass Folgendes erfüllt wird: 6 ≤ V/W ≤ 11
Die Breite W der Aufhängung wird entsprechend der Größe des Hydraulikbaggers bestimmt, und es kann ein Baggerlöffel mit einem größeren Fassungsvermögen als das der bekannten Baggerlöffel an dem Hydraulikbagger montiert werden, da der Wert des Fassungsvermögens geteilt durch die Breite 6 oder höher ist. In einem Fall, in dem der Wert des Fassungsvermögens geteilt durch die Breite der Aufhängung größer als 11 ist, gibt es Fälle, in denen der Baggerlöffel zu tief ist, wodurch das Leeren des Löffels erschwert wird, oder Fälle, in denen sich der Grabwiderstand erhöht, wenn die Löffelbreite auf einem festen Wert gehalten wird.
Indem der Wert des Fassungsvermögens geteilt durch die Breite der Aufhängung auf 11 oder darunter festgelegt wird, kann sichergestellt werden, dass der Löffel zuverlässig geleert wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Bei einem Grablöffel gemäß vorliegender Erfindung kann das Fassungsvermögen vergrößert werden, während die auf einen Arm wirkende Last verringert wird, und der Grablöffel eignet sich für eine Verwendung bei Arbeitsfahrzeugen wie beispielsweise einem Hydraulikbagger.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugkörper
2: Fahrkörper
2a: Fahreinrichtung
2b: Fahreinrichtung
2d: Raupeneinrichtung
2e: Raupeneinrichtung
3: Drehkörper
4: Arbeitsgerät
5: Kabine
7: Ausleger
8: Arm
9: Grablöffel
10: Hydraulikzylinder
11: Hydraulikzylinder
12: Hydraulikzylinder
14: Kraftstofftank
15: Hydrauliköltank
16: Antriebsmaschinenraum
17: Kammer für Einrichtungen
18: Ballast
21: Löffelkörper
22: Aufhängung
22a: Befestigungsbereich
23: Zähne (Beispiel eines Schneidkantenbereichs)
24: Zahnadapter
31: Vorderflächenbereich
32: Bodenflächenbereich
33: Rückflächenbereich
34: Seitenflächenbereich
35: Lippenbereich
38: erste Öffnung (Beispiel einer Öffnung)
39: zweite Öffnung
41: erster gekrümmter Flächenabschnitt
42: zweiter gekrümmter Flächenabschnitt
100: Hydraulikbagger (Beispiel eines Arbeitsfahrzeugs)
109: Grablöffel
123: Zähne
131: Vorderflächenbereich
132: Bodenflächenbereich
135: Lippenbereich
141: erster gekrümmter Flächenabschnitt
142: zweiter gekrümmter Flächenabschnitt
1009: Grablöffel
1021: Löffelkörper
1022: Aufhängung
1023: Zähne
1031: Vorderflächenbereich
1032: Bodenflächenbereich
1033: Rückflächenbereich
1034: Seitenflächenbereich
1035: Lippenbereich
1041: erster gekrümmter Flächenabschnitt
1042: zweiter gekrümmter Flächenabschnitt
2009: Grablöffel
2021: Löffelkörper
2022: Aufhängung
2023: Zähne
2031: Vorderflächenbereich
2032: Bodenflächenbereich
2033: Rückflächenbereich
2034: Seitenflächenbereich
2035: Lippenbereich
2038: erste Öffnung
2039: zweite Öffnung
2041: erster gekrümmter Flächenabschnitt
2042: zweiter gekrümmter Flächenabschnitt
D: Löffeltiefe
G1: gestrichelte Linie
L1: Länge
L102: Länge
L2: Länge
L3: Länge
O1: Mitte
O101: Mitte
O2: Mitte
P1: Verbindungsbereich
P2: Verbindungsbereich
P20: Verbindungsbereich
P3: Bereich
Q1: Mitte
Q2: vorderes Ende
R1: erster Krümmungsradius
R101: erster Krümmungsradius
R2: zweiter Krümmungsradius
R6: Krümmungsradius
S1: Linie
S2: Referenzfläche
S3: Referenzebene
S4: virtuelle Linie
S5: Aushubdurchmesser
T1: Bewegungsbahn
T101: Bewegungsbahn
V: Anlenkradius
W: Aufhängungsbreite
Y: Löffelbodenbreite
Z: Löffelbreite
δ: Winkel
θ: Lippenwinkel
θ1: Lippenwinkel
θ1009: Lippenwinkel

Claims

Grablöffel, der an einem Arm (8) eines Arbeitsfahrzeugs (100) befestigbar ist, umfassend: einen Löffelkörper (21), der einen Bodenflächenbereich (32), der in einer Seitenansicht zwei gekrümmte Flächenabschnitte (41, 42) mit unterschiedlichen Krümmungsradien (R1, R2) aufweist, einen Rückflächenbereich (33) mit einem ersten Ende, wobei der Rückflächenbereich (33) mit dem Bodenflächenbereich (32) an dem ersten Ende verbunden ist, und ein Paar von Seitenflächenbereichen (34), die Seiten eines von dem Bodenflächenbereich (32) und von dem Rückflächenbereich (33) umgebenen Raums abdecken, hat; einen Lippenbereich (35), der auf einer dem Rückflächenbereich (33) gegenüberliegenden Seite an einem Kantenbereich des Löffelkörpers (21) befestigt ist; eine Aufhängung (22), die eine erste Öffnung (38) und eine zweite Öffnung (39) hat, durch welche Anlenkbolzen für die Anbringung an dem Arm (8) hindurchgehen, und die an dem Rückflächenbereich (33) befestigt ist, wobei die zweite Öffnung (39) an dem ersten Ende des Rückenflächenbereichs (33) angeordnet ist; und einen Schneidkantenbereich (23), der an dem Lippenbereich (35) befestigt ist, wobei die Länge einer ersten virtuellen Linie (S1), die in einer Seitenansicht die Mitte der ersten Öffnung (38) in der Aufhängung (22) und ein vorderes Ende des Lippenbereichs (35) verbindet, als ein Anlenkradius (V) angegeben ist, wobei die erste Öffnung (38) der Aufhängung (22) derart angeordnet ist, dass die erste virtuelle Linie (S1) durch den Rückenflächenbereich (33) hindurch verläuft; wobei das längste der Liniensegmente, die in einer Seitenansicht senkrecht zur ersten virtuellen Linie (S1) sind und von der ersten virtuellen Linie (S1) zum Bodenflächenbereich (32) verlaufen, als eine zweite virtuelle Linie (S2) angegeben ist und wobei die Länge der zweiten virtuellen Linie (S2) als Löffeltiefe (D) festgelegt ist, wobei die Größe eines Winkels, der in einer Seitenansicht durch den Lippenbereich (35) und die erste virtuelle Linie (S1) gebildet wird, als Lippenwinkel (θ) angegeben ist und wobei Folgendes erfüllt wird, wenn der Anlenkradius V ist, die Löffeltiefe D ist und der Lippenwinkel θ ist: 62 ≤ θ ≤ 72° und 0,7 ≤ D/V ≤ 0,8, wobei Folgendes erfüllt wird, wenn die Breite des Grablöffels Z ist: 0,73 ≤ D/Z ≤ 0,83.
Arbeitsfahrzeug, umfassend: einen Fahrzeugkörper (1); einen Ausleger (7), der an dem Fahrzeugkörper (1) befestigt ist; einen Arm (8), der an dem Ausleger (7) befestigt ist; und den Grablöffel (9) gemäß Anspruch 1, der an dem Arm (8) befestigt ist.