JP2017122349A - Work device of work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ホイールローダ等の作業車両の作業装置に関する。 The present invention relates to a work device for a work vehicle such as a wheel loader.
一般に、作業車両としてのホイールローダは、車体の前方に作業装置（荷役装置）が設けられている。作業装置のリフトアームには、バケット、フォーク（パレットフォーク）等、作業に応じて様々なアタッチメントを取付けることが可能である。 Generally, a wheel loader as a work vehicle is provided with a work device (a cargo handling device) in front of a vehicle body. Various attachments such as a bucket and a fork (pallet fork) can be attached to the lift arm of the working device according to work.
例えば、ホイールローダにバケットを装着して土砂の掘削、運搬作業を行う場合、掘削完了後、バケットを含む作業装置は、運行姿勢（走行姿勢）にセットされる。運行姿勢は、作業に応じてばらつきがあるが、例えば、リフトアームとバケットとを結合するピンの高さを、車軸（車輪の軸）の高さの１〜１．５倍程度にセットし、かつ、バケットをチルト側ストッパが作動するまでフルチルトさせた状態に対応する。 For example, when excavating and transporting earth and sand by attaching a bucket to a wheel loader, the work device including the bucket is set in an operation posture (traveling posture) after completion of excavation. The driving posture varies depending on the work, for example, the height of the pin that connects the lift arm and the bucket is set to about 1 to 1.5 times the height of the axle (wheel axis), Further, this corresponds to a state where the bucket is fully tilted until the tilt side stopper operates.
このとき、地面に対するバケット角度（水平な地面とバケットの底面との角度）は、概ね５０°以下となる。ホイールローダは、運行姿勢で荷降ろし場所に到着すると、リフトアームを最揚高まで上げ、バケットをダンプ側ストッパが作動するまでフルダンプし、土砂をバケットから排出する。 At this time, the bucket angle with respect to the ground (the angle between the horizontal ground and the bottom surface of the bucket) is approximately 50 ° or less. When the wheel loader arrives at the unloading place in the operation posture, the lift arm is raised to the highest lift, the bucket is fully dumped until the dump side stopper is operated, and the earth and sand are discharged from the bucket.
ここで、例えば、掘削に特化したホイールローダ、即ち、掘削専用のホイールローダ（バケット専用機）は、運行姿勢からリフトアームを上げる動作を行ったときに、リフトアームの角度が水平より大きい範囲で、バケットのチルト角度の変化が小さくなるようにしている。しかし、このようなホイールローダは、アタッチメントをバケットからフォークに取り換えてフォーク作業を行うと、フォークの好ましい角度特性が得られない可能性がある。即ち、フォークを地上水平にセットした後、リフトアームを上げる動作を行ったときに、地面に対するフォーク角度（水平な地面とフォークとの角度）の変化が大きくなるという短所がある。 Here, for example, a wheel loader specialized for excavation, that is, a wheel loader dedicated to excavation (bucket dedicated machine), when the lift arm is lifted from the operation posture, the angle of the lift arm is larger than the horizontal. Thus, the change in the tilt angle of the bucket is made small. However, in such a wheel loader, when the attachment is changed from the bucket to the fork and the fork work is performed, there is a possibility that a preferable angular characteristic of the fork cannot be obtained. That is, there is a disadvantage that when the lift arm is lifted after the fork is set horizontally on the ground, the change in the fork angle (the angle between the horizontal ground and the fork) with respect to the ground becomes large.
このため、バケット作業とフォーク作業との両方を行うホイールローダ、即ち、汎用のホイールローダ（汎用機）は、バケット作業に求められる角度特性とフォーク作業に求められる角度特性とを両立できることが好ましい。これに対し、例えば、特許文献１には、リフトアーム（ブーム）に設けられたブラケットとベルクランクとの支点をＹとし、ベルクランクとプッシュロッド（連結リンク）との支点をＸとし、ベルクランクとチルトシリンダとの支点をＷとした場合に、支点Ｙと支点Ｘとを結ぶ線分（Ｌ１）と支点Ｙと支点Ｗとを結ぶ線分（Ｌ２）とのなす角度を、アタッチメント側で０°ないし１８０°に規制した構成が記載されている。
For this reason, it is preferable that a wheel loader that performs both the bucket work and the fork work, that is, a general-purpose wheel loader (general-purpose machine) can satisfy both the angle characteristics required for the bucket work and the angle characteristics required for the fork work. On the other hand, for example, in
特許文献１の構成は、ベルクランクの角度をアタッチメント側で０°ないし１８０°に規制しているため、例えば、バケットを取付けた運行姿勢において、ベルクランクとチルトシリンダとの支点の前方への張出し量が大きくなる。この場合、掘削用のバケット（小型のバケット）に代えて、これよりも大きいバケット（大型のバケット）、例えば、木材チップ等の軽量物を扱うチップバケットを取付けると、チップバケットとベルクランクとが干渉する可能性がある。このため、そのままでは、チップバケットを取付けることができない。
In the configuration of
一方、プッシュロッド（連結リンク）を短くすることにより、ベルクランクとチルトシリンダとの支点の前方への張出し量を小さくし、掘削用のバケットだけでなくチップバケットも取付けることができるようにすることが考えられる。しかし、プッシュロッド（連結リンク）を短くすると、リフトアームを最揚高まで上げた状態でのバケットのダンプ角度（下向きの角度）を確保しにくくなる。このため、汎用性の面で制限される可能性がある。 On the other hand, by shortening the push rod (connecting link), the forward extension amount of the fulcrum of the bell crank and the tilt cylinder can be reduced, so that not only the bucket for excavation but also the tip bucket can be attached. Can be considered. However, if the push rod (connection link) is shortened, it becomes difficult to ensure the bucket dump angle (downward angle) with the lift arm raised to the maximum lift. For this reason, there is a possibility that it is limited in terms of versatility.
本発明の目的は、ベルクランクとチルトシリンダとの支点の前方への張出し量を抑制でき、汎用性を向上することができる作業車両の作業装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a working device for a work vehicle that can suppress the amount of protrusion of a fulcrum of a bell crank and a tilt cylinder to the front and improve versatility.
本発明の作業車両の作業装置は、車体に長さ方向の基端側が回動可能に取付けられたリフトアームと、前記車体と前記リフトアームとの間に取付けられたアームシリンダと、前記リフトアームの先端側に回動可能に取付けられたバケットまたはフォークを含むアタッチメントと、前記リフトアームの長さ方向の中間部位に設けられたブラケットと、前記ブラケットに長さ方向の中間部が回動可能に取付けられたベルクランクと、前記ベルクランクの長さ方向の一側と前記車体との間に取付けられたチルトシリンダと、前記ベルクランクの長さ方向の他側と前記アタッチメントとの間に取付けられたプッシュロッドとを備えてなる。 A working device for a work vehicle according to the present invention includes a lift arm that is pivotally attached to a vehicle body in a longitudinal direction, an arm cylinder that is attached between the vehicle body and the lift arm, and the lift arm. Attachment including a bucket or fork rotatably attached to the front end side of the bracket, a bracket provided at an intermediate portion in the longitudinal direction of the lift arm, and an intermediate portion in the longitudinal direction of the bracket can be rotated An attached bell crank; a tilt cylinder attached between one side of the bell crank in the longitudinal direction and the vehicle body; and an attachment between the other side of the bell crank in the longitudinal direction and the attachment. And a push rod.
上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記アタッチメントと前記リフトアームとの支点をａとし、前記アタッチメントと前記プッシュロッドとの支点をｂとし、前記車体と前記リフトアームとの支点をｃとし、前記車体と前記チルトシリンダとの支点をｄとし、前記ベルクランクと前記ブラケットとの支点をｅとし、前記ベルクランクと前記プッシュロッドとの支点をｆとし、前記ベルクランクと前記チルトシリンダとの支点をｇとし、側面視での前記支点ａと前記支点ｂとの距離をＲ１とし、側面視での前記支点ｃと前記支点ｄとの距離をＲ２とし、側面視での前記支点ｅと前記支点ｆとの距離をＬ１とし、側面視での前記支点ｅと前記支点ｇとの距離をＬ２とし、側面視での前記支点ｅから前記支点ａと前記支点ｃとを結ぶ線分に降ろした垂線の長さをＨとした場合に、１．０３≦｛（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）｝≦１．１１、０．８８≦（Ｌ２／Ｌ１）≦１．０４、１．０３≦（Ｌ１／Ｈ）≦１．０９とし、かつ、前記リフトアームのリフト角度θをその全作動角範囲のうちの６０％位置に合せると共に、前記アタッチメントが前記バケットであれば前記バケットのチルト角度ψを３５°、または、前記アタッチメントが前記フォークであれば前記フォークのチルト角度ωを２５°に合せたときを基準姿勢としたときに、側面視での前記支点ａと前記支点ｂとを結ぶ線分と前記プッシュロッドとのなす角度をα１とし、側面視での前記支点ｃと前記支点ｄとを結ぶ線分と前記チルトシリンダとのなす角度をα２とし、側面視での前記支点ｅと前記支点ｆとを結ぶ線分と前記プッシュロッドとのなす角度をβ１とし、側面視での前記支点ｅと前記支点ｇとを結ぶ線分と前記チルトシリンダとのなす角度をβ２とした場合に、８０°≦α１≦８４°、７５°≦α２≦９２°、７６°≦β１≦７８°、７５°≦β２≦８０°の条件を満たすように構成されたことにある。 In order to solve the above-described problem, a feature of the configuration adopted by the present invention is that a fulcrum between the attachment and the lift arm is a, a fulcrum between the attachment and the push rod is b, the vehicle body and the lift The fulcrum with the arm is c, the fulcrum between the vehicle body and the tilt cylinder is d, the fulcrum between the bell crank and the bracket is e, the fulcrum between the bell crank and the push rod is f, and the bell The fulcrum between the crank and the tilt cylinder is g, the distance between the fulcrum a and the fulcrum b in the side view is R1, the distance between the fulcrum c and the fulcrum d in the side view is R2, and the side view The distance between the fulcrum e and the fulcrum f at L is L1, the distance between the fulcrum e and the fulcrum g in side view is L2, and the fulcrum a and the fulcrum a from the fulcrum e in side view are Assuming that the length of the perpendicular line drawn to the line connecting the point c is H, 1.03 ≦ {(L2 / R2) / (L1 / R1)} ≦ 1.11, 0.88 ≦ (L2 / L1) ≦ 1.04, 1.03 ≦ (L1 / H) ≦ 1.09, and the lift angle θ of the lift arm is adjusted to 60% of the total operating angle range, and the attachment is In the case of the bucket, when the tilt angle ψ of the bucket is 35 °, or when the attachment is the fork, the fork tilt angle ω is set to 25 ° as a reference posture, in a side view. The angle formed between the line segment connecting the fulcrum a and the fulcrum b and the push rod is α1, and the angle formed between the line segment connecting the fulcrum c and the fulcrum d and the tilt cylinder in a side view is α2. And the fulcrum e in the side view and the fulcrum When the angle formed between the line connecting the point f and the push rod is β1, and the angle formed between the line connecting the fulcrum e and the fulcrum g in the side view and the tilt cylinder is β2, The configuration is such that 80 ° ≦ α1 ≦ 84 °, 75 ° ≦ α2 ≦ 92 °, 76 ° ≦ β1 ≦ 78 °, and 75 ° ≦ β2 ≦ 80 ° are satisfied.
本発明の作業車両の作業装置は、ベルクランクとチルトシリンダとの支点の前方への張出し量を抑制でき、汎用性を向上することができる。 The work device for a work vehicle according to the present invention can suppress the amount of forward protrusion of the fulcrum of the bell crank and the tilt cylinder, and can improve versatility.
以下、本発明に係る作業車両の作業装置の実施の形態を、ホイールローダの作業装置に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a working device for a work vehicle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example a case where the working device is applied to a working device for a wheel loader.
図１において、ホイールローダ１は、左，右の前車輪２が設けられた前部車体３と左，右の後車輪４が設けられた後部車体５とが左，右方向に屈曲可能に連結されたアーティキュレート式の作業車両として構成されている。即ち、前部車体３および後部車体５は、ホイールローダ１の車体を構成し、前部車体３と後部車体５との間には、ステアリングシリンダ（図示せず）が設けられている。前部車体３と後部車体５は、ステアリングシリンダを伸長・縮小させることにより左，右方向に屈曲し、ホイールローダ１の走行時の操舵を行うことができる。
In FIG. 1, a
ホイールローダ１の前部車体３の前側には、後述の作業装置２１が俯仰動可能に取付けられている。このために、前部車体３の前側には、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの基端側（後端側）および左，右のアームシリンダ２３の基端側をそれぞれ回動可能に支持するための左，右のアームブラケット３Ａ，３Ｂが設けられている。左，右のアームブラケット３Ａ，３Ｂは、前部車体３の左，右方向に離間して配置されている。また、前部車体３の前側には、チルトシリンダ２７の基端側を回動可能に支持するためのチルトシリンダブラケット３Ｃが設けられている。チルトシリンダブラケット３Ｃは、左，右のアームブラケット３Ａ，３Ｂの間に配置されている。
On the front side of the
一方、ホイールローダ１の後部車体５には、運転室を画成するキャブ６が設けられている。キャブ６内には、オペレータが着席する運転席７、オペレータが操作するステアリングホイール８、走行用ペダル（図示せず）に加え、作業装置２１を操作する操作レバー装置９（図２参照）が設けられている。また、図２に示すように、ホイールローダ１の後部車体５には、原動機としてのエンジン１０に加え、動力伝達装置１１、油圧ポンプ１６、パイロットポンプ１７等が設けられている。
On the other hand, the
前部車体３の下側には、左，右方向に延びるフロントアクスル（前車軸）１２が設けられている。フロントアクスル１２の両端側には、左，右の前車輪２が取付けられている。一方、後部車体５の下側には、左，右方向に延びるリヤアクスル（後車軸）１３が設けられている。リヤアクスル１３の両端側には、左，右の後車輪４が取付けられている。
A front axle (front axle) 12 extending in the left and right directions is provided below the
フロントアクスル１２は、前プロペラシャフト１４を介して動力伝達装置１１に接続されている。リヤアクスル１３は、後プロペラシャフト１５を介して動力伝達装置１１に接続されている。動力伝達装置１１は、変速機構、トルクコンバータを含んで構成され、エンジン１０の回転出力を減速して前プロペラシャフト１４および後プロペラシャフト１５に伝達する。
The
次に、ホイールローダ１の油圧回路について、図２を参照しつつ説明する。なお、図２では、作業装置２１の油圧系統、即ち、作業装置２１のアームシリンダ２３およびチルトシリンダ２７を駆動するための油圧回路を示している（ステアリングシリンダ等を駆動するための油圧回路は省略している）。
Next, the hydraulic circuit of the
油圧ポンプ１６およびパイロットポンプ１７は、エンジン１０によって駆動される。油圧ポンプ１６は、作動油を貯溜する作動油タンク１８と共にメインの油圧源を構成している。油圧ポンプ１６は、ホイールローダ１に搭載された各種の油圧アクチュエータ（アームシリンダ２３、チルトシリンダ２７、ステアリングシリンダ等）を駆動するための動力源となるものである。油圧ポンプ１６は、作動油タンク１８内の作動油（油）を昇圧してコントロールバルブ１９に向けて吐出する。
The
一方、パイロットポンプ１７は、作動油タンク１８と共にパイロット油圧源を構成している。パイロットポンプ１７から吐出された圧油は、パイロットリリーフ弁（図示せず）によって所定の圧力に保たれており、操作パイロット弁となる操作レバー装置９に供給される。
On the other hand, the
コントロールバルブ１９は、操作レバー装置９の操作に応じて、油圧ポンプ１６からアームシリンダ２３およびチルトシリンダ２７に供給される圧油の方向を制御する。即ち、オペレータによって操作レバー装置９が操作されると、操作レバー装置９によって減圧されたパイロット圧油がコントロールバルブ１９に導かれる。
The
コントロールバルブ１９は、操作レバー装置９からのパイロット圧油に応じてスプールが変位し、油圧ポンプ１６からアームシリンダ２３およびチルトシリンダ２７に圧油が供給される。これにより、アームシリンダ２３およびチルトシリンダ２７は、油圧ポンプ１６から供給される圧油によって駆動される。
In the
次に、作業装置２１について、図１および図２に加え、図３ないし図８も参照しつつ説明する。
Next, the working
作業装置２１は、荷役装置とも呼ばれるもので、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂと、左，右のアームシリンダ２３（左側のみ図示）と、それぞれがアタッチメント２４であるバケット２４Ａ（図１〜図４、図６、図７）またはフォーク２４Ｂ（図５、図８）と、ベルクランクブラケット２５と、ベルクランク２６と、チルトシリンダ２７と、プッシュロッド２８とを含んで構成されている。
The working
左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂは、前部車体３の前側に左，右方向に離間して配置されている。左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ長さ方向（車体の前，後方向）の基端側（後端側）が前部車体３に回動（俯仰動）可能に取付けられている。即ち、左リフトアーム２２Ａの基端側は、ピン結合により、前部車体３の左アームブラケット３Ａに上，下方向の回動を可能に取付けられている。右リフトアーム２２Ｂの基端側は、ピン結合により、前部車体３の右アームブラケット３Ｂに上，下方向の回動を可能に取付けられている。
The left and right lift
左，右のアームシリンダ２３は、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂと同様に、前部車体３の前側に左，右方向に離間して配置されている。左アームシリンダ２３は、前部車体３と左リフトアーム２２Ａとの間に取付けられている。右アームシリンダ（図示せず）は、前部車体３と右リフトアーム２２Ｂとの間に取付けられている。この場合、左，右のアームシリンダ２３は、それぞれ左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの下側に配置されている。
The left and
アームシリンダ２３は、リフトシリンダとも呼ばれる油圧シリンダである。即ち、図２に示すように、アームシリンダ２３は、チューブ２３Ａと、該チューブ２３Ａ内に摺動可能に挿嵌され、チューブ２３Ａ内をボトム側油室とロッド側油室とに画成するピストン（図示せず）と、基端側がピストンに固着され、先端側がチューブ２３Ａ外に突出したロッド２３Ｂとにより構成されている。
The
アームシリンダ２３は、チューブ２３Ａのボトム側、即ち、ロッド２３Ｂが突出する側となる先端側（前端側）とは反対側の基端側（後端側）が、ピン結合により、前部車体３に上，下方向の回動を可能に取付けられている。即ち、左アームシリンダ２３のチューブ２３Ａは、前部車体３の左アームブラケット３Ａのうち左リフトアーム２２Ａの基端側がピン結合した部位よりも下側にピン結合されている。一方、右アームシリンダのチューブは、前部車体３の右アームブラケット３Ｂのうち右リフトアーム２２Ｂの基端側がピン結合した部位よりも下側にピン結合されている。
As for the
アームシリンダ２３は、ロッド２３Ｂの先端側、即ち、チューブ２３Ａとは反対側が、ピン結合により、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの中間部位に回動可能に取付けられている。即ち、左アームシリンダ２３のロッド２３Ｂは、左リフトアーム２２Ａの中間部位にピン結合されている。一方、右アームシリンダのロッドは、右リフトアーム２２Ｂの中間部位にピン結合されている。左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂは、左，右のアームシリンダ２３の伸長・縮小に基づいて、上，下方向に回動される。
The
それぞれがアタッチメント２４であるバケット２４Ａ（図１〜図４、図６、図７）またはフォーク２４Ｂ（図５、図８）は、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの先端側に回動を可能に取付けられている。即ち、アタッチメント２４（バケット２４Ａ、フォーク２４Ｂ）の基端側（後端側）は、ピン結合により、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂに上，下方向の回動を可能に取付けられている。アタッチメント２４は、チルトシリンダ２７の伸長・縮小に基づいて、上向きに回動（チルト）、または、下向きに回動（ダンプ）される。
A
図３に示すように、アタッチメント２４としては、例えば、実線および破線で示す掘削用の小型のバケット２４Ａだけでなく、小型のバケット２４Ａに代えて、二点鎖線で示す木材チップ用のチップバケット、即ち、大型のバケット２４Ａを用いることができる。なお、図３では、バケット２４Ａにより土砂３０を運ぶときの運行姿勢を実線で示し、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最揚高まで上げた状態でバケット２４Ａをダンプさせたときの姿勢を破線で示している。さらに、アタッチメント２４としては、図５および図８に示すように、バケット２４Ａに代えて、パレットフォークとも呼ばれるフォーク２４Ｂを用いることもできる。
As shown in FIG. 3, as the
ブラケットとしてのベルクランクブラケット２５は、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの長さ方向（前，後方向）の中間部位に設けられている。図１に示すように、ベルクランクブラケット２５は、連結部材２５Ａと、ベルクランク支持部２５Ｂとを含んで構成されている。連結部材２５Ａは、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの中間部位の間に左，右方向に架け渡すように設けられ、これら左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの中間部位の間を連結している。ベルクランク支持部２５Ｂは、連結部材２５Ａの長さ方向（左，右方向）の中間部に設けられている。ベルクランク支持部２５Ｂの基端側は、連結部材２５Ａに固定されている。ベルクランク支持部２５Ｂの先端側には、ベルクランク２６が回動可能に取付けられている。
The bell crank
ベルクランク２６は、長さ方向の中間部がベルクランクブラケット２５に回動可能に取付けられている。この場合、ベルクランク２６は、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの間に配置されている。ベルクランク２６は、略Ｖ字状（略「く」の字状）の細長いリンク部品として形成されている。ベルクランク２６の長さ方向の中間部は、ベルクランクブラケット２５（ベルクランク支持部２５Ｂ）の先端側に、ピン結合により、回動可能に連結されている。ベルクランク２６の長さ方向の一側は、チルトシリンダ２７が回動可能に連結されている。ベルクランク２６の長さ方向の他側は、プッシュロッド２８が回動可能に連結されている。
The
チルトシリンダ２７は、ベルクランク２６の長さ方向の一側と前部車体３との間に取付けられている。この場合、チルトシリンダ２７は、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの間に配置されている。図２に示すように、チルトシリンダ２７は、油圧シリンダであり、チューブ２７Ａと、該チューブ２７Ａ内に摺動可能に挿嵌され、チューブ２７Ａ内をボトム側油室とロッド側油室とに画成するピストン（図示せず）と、基端側がピストンに固着され、先端側がチューブ２７Ａ外に突出したロッド２７Ｂとにより構成されている。
The
チルトシリンダ２７は、チューブ２７Ａのボトム側、即ち、ロッド２７Ｂが突出する側となる先端側とは反対側の基端側が、ピン結合により、前部車体３のチルトシリンダブラケット３Ｃに上，下方向の回動を可能に取付けられている。一方、チルトシリンダ２７は、ロッド２７Ｂの先端側、即ち、チューブ２７Ａとは反対側が、ピン結合により、ベルクランク２６の一側に回動可能に取付けられている。
The
プッシュロッド２８は、ベルクランク２６の長さ方向の他側とアタッチメント２４（バケット２４Ａ，フォーク２４Ｂ）との間に取付けられている。この場合、プッシュロッド２８は、左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの間に配置されている。プッシュロッド２８は、連結リンクとも呼ばれ、基端側（後端側）がピン結合によりベルクランク２６の他側に回動可能に取付けられている。
The
一方、プッシュロッド２８の先端側（前端側）は、アタッチメント２４の基端側（後端側）で左，右のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの先端側がピン結合した部位よりも上側にピン結合されている。プッシュロッド２８は、チルトシリンダ２７の伸長・縮小によるベルクランク２６の回動に基づいて、アタッチメント２４を回動させる。
On the other hand, the front end side (front end side) of the
ところで、図６および図７は、アタッチメント２４がバケット２４Ａのときのホイールローダ１によるバケット作業を示している。この場合、図６は、バケット２４Ａを運行姿勢とした状態からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最揚高まで上げたときの動きを示している。また、図７は、バケット２４Ａを地上水平とした状態からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最揚高まで上げたときの動きを示している。
6 and 7 show bucket work by the
一方、図８は、アタッチメント２４がフォーク２４Ｂのときのホイールローダ１によるフォーク作業を示している。この場合、図８は、フォーク２４Ｂを地上水平とした状態からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最揚高まで上げたときの動きを示している。
On the other hand, FIG. 8 shows the fork work by the
ここで、バケット２４Ａによるバケット作業とフォーク２４Ｂによるフォーク作業との両方を行うホイールローダ１、即ち、汎用機とも呼ばれる汎用のホイールローダ１は、バケット作業に求められる角度特性とフォーク作業に求められる角度特性とを両立できることが好ましい。これに対し、例えば、特許文献１には、ベルクランクの角度をアタッチメント側で０°ないし１８０°に規制した構成が記載されている。しかし、この構成は、バケットを取付けた運行姿勢において、ベルクランクとチルトシリンダとの支点の前方への張出し量が大きくなる。
Here, the
このため、大型のバケット、例えば、木材チップ等の軽量物を扱うチップバケットを取付けると、チップバケットとベルクランクとが干渉する可能性がある。一方、この干渉を抑制するために、プッシュロッドを短くすることが考えられる。しかし、プッシュロッドを短くすると、リフトアームを最揚高まで上げた状態でのバケットのダンプ角度（下向きの角度）を確保しにくくなる。 For this reason, if a large bucket, for example, a chip bucket that handles a lightweight object such as a wood chip, is attached, the chip bucket and the bell crank may interfere with each other. On the other hand, in order to suppress this interference, it is conceivable to shorten the push rod. However, if the push rod is shortened, it becomes difficult to ensure the bucket dump angle (downward angle) with the lift arm raised to the maximum lift height.
そこで、本実施の形態では、ベルクランク２６の角度をアタッチメント２４側で１８０°よりも大きくしている。この場合に、作業装置２１は、図４および図５に示すように、各部の寸法および角度を、次のように設定している。
Therefore, in the present embodiment, the angle of the bell crank 26 is set to be larger than 180 ° on the
即ち、バケット２４Ａまたはフォーク２４Ｂとリフトアーム２２Ａ，２２Ｂとの支点をａとする。バケット２４Ａまたはフォーク２４Ｂとプッシュロッド２８との支点をｂとする。前部車体３（の左，右のアームブラケット３Ａ，３Ｂ）とリフトアーム２２Ａ，２２Ｂとの支点をｃとする。前部車体３（のチルトシリンダブラケット３Ｃ）とチルトシリンダ２７との支点をｄとする。ベルクランク２６とベルクランクブラケット２５（のベルクランク支持部２５Ｂ）との支点をｅとする。ベルクランク２６とプッシュロッド２８との支点をｆとする。ベルクランク２６とチルトシリンダ２７との支点をｇとする。
That is, the fulcrum between the
そして、側面視での支点ａと支点ｂとの距離をＲ１とし、側面視での支点ｃと支点ｄとの距離をＲ２とし、側面視での支点ｅと支点ｆとの距離をＬ１とし、側面視での支点ｅと支点ｇとの距離をＬ２とし、側面視での支点ｅから支点ａと支点ｃとを結ぶ線分に降ろした垂線の長さをＨとする。この場合に、１．０３≦｛（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）｝≦１．１１、０．８８≦（Ｌ２／Ｌ１）≦１．０４、１．０３≦（Ｌ１／Ｈ）≦１．０９としている。即ち、下記の数１式、数２式、数３式に規制（設定）している。換言すれば、本実施の形態の作業装置２１は、下記の数１式、数２式、数３式を満たしている。
The distance between the fulcrum a and the fulcrum b in the side view is R1, the distance between the fulcrum c and the fulcrum d in the side view is R2, and the distance between the fulcrum e and the fulcrum f in the side view is L1. The distance between the fulcrum e and the fulcrum g in the side view is L2, and the length of the perpendicular dropped from the fulcrum e in the side view to the line connecting the fulcrum a and the fulcrum c is H. In this case, 1.03 ≦ {(L2 / R2) / (L1 / R1)} ≦ 1.11, 0.88 ≦ (L2 / L1) ≦ 1.04, 1.03 ≦ (L1 / H) ≦ 1.09. That is, the following
これに加えて、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂのリフト角度θをその全作動角範囲（作動角レンジ）のうちの６０％位置に合せる。なお、リフト角度θは、支点ｃと支点ａとを結ぶ線分と水平線Ｏ−Ｏとのなす角度とし、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂが上がる向きを正とする。リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの作動角（作動レンジ）は、０°（水平）に対して下げ側と上げ側の角度が同程度または上げ側の角度が若干大きく設定されることが多い。
In addition to this, the lift angle θ of the
いずれにしても、本実施の形態では、リフト角度θを、その作動角レンジ（最大リフト角−最小リフト角）の６０％位置に合せると共に、アタッチメント２４がバケット２４Ａであればバケット２４Ａのチルト角度ψ（図４）を３５°、または、アタッチメント２４がフォーク２４Ｂであればフォーク２４Ｂのチルト角度ω（図５）を２５°に合せる。このときの作業装置２１の姿勢を、基準姿勢とする。
In any case, in the present embodiment, the lift angle θ is adjusted to the 60% position of the operating angle range (maximum lift angle−minimum lift angle), and if the
ここで、バケット２４Ａのチルト角度ψ（バケット角度ψ）は、バケット２４Ａの底面の直線部と水平線Ｏ−Ｏのなす角度としている。フォーク２４Ｂのチルト角度ω（フォーク角度ω）は、フォーク２４Ｂの底面の直線部と水平線Ｏ−Ｏのなす角度とする。この場合、チルト、ダンプを区別せずに、チルト角（チルト角度）を用いる。なお、図４および図５は、各部の寸法（距離、長さ）および角度がどの位置に対応するかを説明するための図面であり、θ、ψ、ωを基準姿勢に厳密に合せてはいない。即ち、図４および図５では、θ、ψ、ωは、基準姿勢の値からずらしている。
Here, the tilt angle ψ (bucket angle ψ) of the
本実施の形態では、作業装置２１を基準姿勢としたときに、側面視での支点ａと支点ｂとを結ぶ線分とプッシュロッド２８とのなす角度をα１とし、側面視での支点ｃと支点ｄとを結ぶ線分とチルトシリンダ２７とのなす角度をα２とし、側面視での支点ｅと支点ｆとを結ぶ線分とプッシュロッド２８とのなす角度をβ１とし、側面視での支点ｅと支点ｇとを結ぶ線分とチルトシリンダ２７とのなす角度をβ２とする。この場合に、８０°≦α１≦８４°、７５°≦α２≦９２°、７６°≦β１≦７８°、７５°≦β２≦８０°としている。即ち、下記の数４式、数５式、数６式、数７式に規制（設定）している。換言すれば、本実施の形態の作業装置２１は、下記の数４式、数５式、数６式、数７式を満たしている。
In the present embodiment, when the working
本実施の形態では、数１式〜数３式を満たし、かつ、基準姿勢で数４式、数５式、数６式、数７式を満たしているため、ベルクランク２６の角度、即ち、側面視での支点ｅと支点ｆとを結ぶ線分と支点ｅと支点ｇとを結ぶ線分とのなす角度を、アタッチメント２４側で１８０°よりも大きくすることができる。これに加えて、本実施の形態では、バケット作業に求められる角度特性とフォーク作業に求められる角度特性とを両立することができる。
In the present embodiment, since
即ち、数１式〜数７式の数値範囲は、次の３つの要件を満たすことができるように設定した。第１の要件は、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作、下げ動作に伴うフォーク角度ω（フォーク２４Ｂのチルト角度ω）の変化を抑制すること。第２の要件は、バケットレベリング機能を作動させたときのリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの最揚高でのバケット角度ψ（バケット２４Ａのチルト角度ψ）のマイナス側（ダンプ側）への傾きを抑制すること。第３の要件は、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂが高い位置でのチルト力を向上すること。
In other words, the numerical ranges of
まず、第１の要件について説明する。例えば、フォーク作業では、フォーク２４Ｂを地上で水平とした姿勢である地上水平姿勢（例えば、図８に実線で示す姿勢）からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作を行ったときに、フォーク角度ωの変化が小さいことが好ましい。本実施の形態では、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを水平にした姿勢となる「最大リーチ姿勢」（例えば、図８に破線で示す姿勢）から、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最も起こした姿勢となる「最揚高姿勢」（例えば、図８に二点鎖線で示す姿勢）の間で、フォーク角度ωの変化が２°以上８°以下（２°≦ω≦８°）になるように要件を設定した。
First, the first requirement will be described. For example, in the fork work, when the
なお、フォーク２４Ｂに荷物を積み込むとき（例えば、パレットやコンテナにフォーク２４Ｂを差し込むとき）は、フォーク２４Ｂを水平にセットするため、地上付近のフォーク角度ωは、当然２°以下になる。そこで、フォーク角度ωの要件の有効範囲は、「最大リーチ姿勢」から「最揚高姿勢」の間とした。便宜上、「最大リーチ姿勢」と「最揚高姿勢」の２姿勢において、フォーク角度ωを２°以上８°以下に制限できる範囲を上限値、下限値とする。第１の要件は、フォーク作業において荷物がフォーク２４Ｂから滑り落ちることを抑制しつつ水平に保つことを意図したものである。
In addition, when loading a load on the
次に、第２の要件について説明する。例えば、バケット作業では、バケットレベリング機能を作動させたときのリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの最揚高でのバケット角度ψのマイナス側（ダンプ側）への傾きを抑制できることが好ましい。本実施の形態では、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最も起こした最揚高とし、かつ、バケット２４Ａを水平にするバケットレベリング機能を作動させたとき（例えば、図７に二点鎖線で示す姿勢のとき）に、バケット角度ψが−２°以上（ψ≧−２°）になるように要件を設定した。換言すれば、バケット２４Ａを地上水平とした姿勢（例えば、図７に実線で示す姿勢）からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作を行ったときに、最揚高姿勢（例えば、図７に二点鎖線で示す姿勢）でのバケット角度ψが−２°以上（ψ≧−２°）になるようにした。
Next, the second requirement will be described. For example, in bucket work, it is preferable that the inclination of the bucket angle ψ to the minus side (dump side) at the highest lift height of the
この要件の意図は、以下の通りである。即ち、一般的に、ホイールローダ１は、バケット２４Ａを地上に下ろしたときに、バケット角度ψがほぼ０°（水平）になるようにするバケットレベリング機能（バケットオートレベラーシステム）を有している。ホイールローダ１のオペレータは、ダンプトラックへの排土を終えた後、次の掘削作業の準備を行うために、バケットレベリング機能を使用してバケット２４Ａを地上付近に下ろしたときにほぼ水平になるように操作を行う。
The intent of this requirement is as follows. That is, generally, the
このとき、バケット角度ψが水平よりもダンプ側（負側）に大きいと、ホイールローダ１を後退させてダンプトラックから離れるときに、バケット２４Ａの底部がダンプトラックの荷台の側壁（所謂、あおりと呼ばれる部分）に接触する可能性が大きくなる。そこで、この接触の可能性を低減すべく、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最も起こした最揚高でのバケット角度ψが−２°以上（ψ≧−２°）になるように設定した。
At this time, if the bucket angle ψ is larger on the dump side (negative side) than the horizontal, when the
第３の要件は、次の通りである。例えば、バケット作業では、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂが高い位置でのチルト力を向上できることが好ましい。本実施の形態では、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最揚高まで上げた状態でのバケット水平チルト力を、常用荷重（定格積載質量）の１．７倍以上になるように要件を設定した。この要件により、例えば、マテリアルハンドリング用のアタッチメントを使用するときに、多用する最揚高付近でのチルト動作の作業性を向上することができる。
The third requirement is as follows. For example, in the bucket work, it is preferable that the tilt force at a position where the
次に、数１式〜数７式の数値範囲について、図９ないし図１５を参照しつつ説明する。まず、図９は、「フォークのチルト角度」と「（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）」との関係を示している。図９中の四角印は、「（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）」の各値に対する最大リーチ姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図９中の特性線４１は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図９中の黒色の三角印は、「（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）」の各値に対する最揚高姿勢のフォーク角度ωをプロットとしたものであり、図９中の特性線４２は、これらのプロットの近似線に対応する。
Next, the numerical ranges of the
図９に示すように、「（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）」が１．０３よりも小さいと、最大リーチ姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。一方、「（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）」が１．１１よりも大きいと、最揚高姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。そこで、「（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）」は、数１式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 9, when “(L2 / R2) / (L1 / R1)” is smaller than 1.03, the fork angle ω in the maximum reach posture tends to be larger than 8 °. On the other hand, when “(L2 / R2) / (L1 / R1)” is larger than 1.11, the fork angle ω in the highest lift position tends to be larger than 8 °. Therefore, “(L2 / R2) / (L1 / R1)” is a numerical range of the
図１０は、「フォークのチルト角度」および「常用荷重に対する最揚高でのバケットチルト力」と「Ｌ２／Ｌ１」との関係を示している。図１０中の黒色の三角印は、「Ｌ２／Ｌ１」の各値に対する最揚高姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図９中の特性線４３は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図１０中の米印は、「Ｌ２／Ｌ１」の各値に対する最揚高水平姿勢でのバケットチルト力をプロットとしたものであり、図１０中の特性線４４は、これらのプロットの近似線に対応する。
FIG. 10 shows a relationship between “L2 / L1” and “the tilt angle of the fork” and “the bucket tilt force at the maximum lifting height with respect to the normal load”. A black triangle mark in FIG. 10 is a plot of the fork angle ω (fork tilt angle) of the highest lift position with respect to each value of “L2 / L1”. The
図１０に示すように、「Ｌ２／Ｌ１」が０．８８よりも小さいと、最揚高水平姿勢でのバケットチルト力が１．７倍よりも小さくなる傾向がある。一方、「Ｌ２／Ｌ１」が１．０４よりも大きいと、最揚高姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。そこで、「Ｌ２／Ｌ１」は、数２式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 10, when “L2 / L1” is smaller than 0.88, the bucket tilt force in the highest lifted horizontal posture tends to be smaller than 1.7 times. On the other hand, when “L2 / L1” is larger than 1.04, the fork angle ω in the highest lift position tends to be larger than 8 °. Therefore, “L2 / L1” is set to a numerical range of
図１１は、「フォークのチルト角度」および「常用荷重に対する最揚高でのバケットチルト力」と「Ｌ１／Ｈ」との関係を示している。図１１中の四角印は、「Ｌ１／Ｈ」の各値に対する最大リーチ姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図１１中の特性線４５は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図１１中の米印は、「Ｌ１／Ｈ」の各値に対する最揚高水平姿勢でのバケットチルト力をプロットとしたものであり、図１１中の特性線４６は、これらのプロットの近似線に対応する。
FIG. 11 shows the relationship between “L1 / H” and “fork tilt angle” and “bucket tilt force at the maximum lift for a normal load”. A square mark in FIG. 11 is a plot of the fork angle ω (fork tilt angle) of the maximum reach posture with respect to each value of “L1 / H”. A
図１１に示すように、「Ｌ１／Ｈ」が１．０３よりも小さいと、最大リーチ姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。一方、「Ｌ２／Ｈ」が１．０９よりも大きいと、最揚高水平姿勢でのバケットチルト力が１．７倍よりも小さくなる傾向がある。そこで、「Ｌ１／Ｈ」は、数３式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 11, when “L1 / H” is smaller than 1.03, the fork angle ω in the maximum reach posture tends to be larger than 8 °. On the other hand, when “L2 / H” is larger than 1.09, the bucket tilt force in the highest lifted horizontal posture tends to be smaller than 1.7 times. Therefore, “L1 / H” is in the numerical range of
図１２は、「フォークのチルト角度」および「バケットのチルト角度」と「基準姿勢におけるα１」との関係を示している。図１２中の四角印は、「α１」の各値に対する最大リーチ姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図１２中の特性線４７は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図１２中の黒色の菱形印は、「α１」の各値に対する最揚高姿勢のバケット角度ψ（バケットチルト角度）をプロットとしたものであり、図１２中の特性線４８は、これらのプロットの近似線に対応する。
FIG. 12 shows the relationship between “tilt angle of fork” and “tilt angle of bucket” and “α1 in the reference posture”. A square mark in FIG. 12 is a plot of the fork angle ω (fork tilt angle) of the maximum reach posture with respect to each value of “α1”, and a
図１２に示すように、「α１」が８０°よりも小さいと、最揚高姿勢のバケット角度ψが−２°よりも小さくなる傾向がある。一方、「α１」が８４°よりも大きいと、最大リーチ姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。そこで、「α１」は、数４式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 12, when “α1” is smaller than 80 °, the bucket angle ψ in the highest lifted posture tends to be smaller than −2 °. On the other hand, if “α1” is larger than 84 °, the fork angle ω in the maximum reach posture tends to be larger than 8 °. Therefore, “α1” is set to a numerical value range of
図１３は、「フォークのチルト角度」および「常用荷重に対する最揚高でのバケットチルト力」と「基準姿勢におけるα２」との関係を示している。図１３中の四角印は、「α２」の各値に対する最大リーチ姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図１３中の特性線４９は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図１３中の米印は、「α２」の各値に対する最揚高水平姿勢でのバケットチルト力をプロットとしたものであり、図１３中の特性線５０は、これらのプロットの近似線に対応する。
FIG. 13 shows the relationship between “fork tilt angle” and “bucket tilt force at the maximum lift relative to the normal load” and “α2 in the reference posture”. A square mark in FIG. 13 is a plot of the fork angle ω (fork tilt angle) of the maximum reach posture for each value of “α2”, and a
図１３に示すように、「α２」が７５°よりも小さいと、最揚高水平姿勢でのバケットチルト力が１．７倍よりも小さくなる傾向がある。一方、「α２」が９２°よりも大きいと、最大リーチ姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。そこで、「α２」は、数５式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 13, when “α2” is smaller than 75 °, the bucket tilt force in the highest lift horizontal posture tends to be smaller than 1.7 times. On the other hand, when “α2” is larger than 92 °, the fork angle ω in the maximum reach posture tends to be larger than 8 °. Therefore, “α2” is set to a numerical range of
図１４は、「フォークのチルト角度」および「常用荷重に対する最揚高でのバケットチルト力」と「基準姿勢におけるβ１」との関係を示している。図１４中の黒色の三角印は、「β１」の各値に対する最揚高姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図１４中の特性線５１は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図１４中の米印は、「β１」の各値に対する最揚高水平姿勢でのバケットチルト力をプロットとしたものであり、図１４中の特性線５２は、これらのプロットの近似線に対応する。
FIG. 14 shows the relationship between “fork tilt angle” and “bucket tilt force at the maximum lift relative to the normal load” and “β1 in the reference posture”. The black triangle mark in FIG. 14 is a plot of the fork angle ω (fork tilt angle) of the highest lift position with respect to each value of “β1”, and the
図１４に示すように、「β１」が７６°よりも小さいと、最揚高姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。一方、「β１」が７８°よりも大きいと、最揚高水平姿勢でのバケットチルト力が１．７倍よりも小さくなる傾向がある。そこで、「β１」は、数６式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 14, when “β1” is smaller than 76 °, the fork angle ω in the highest lift position tends to be larger than 8 °. On the other hand, when “β1” is larger than 78 °, the bucket tilt force in the highest lifted horizontal posture tends to be smaller than 1.7 times. Therefore, “β1” is set to a numerical value range of
図１５は、「フォークのチルト角度」および「バケットのチルト角度」と「基準姿勢におけるβ２」との関係を示している。図１２中の四角印は、「β２」の各値に対する最大リーチ姿勢のフォーク角度ω（フォークチルト角度）をプロットとしたものであり、図１５中の特性線５３は、これらのプロットの近似線に対応する。一方、図１５中の黒色の菱形印は、「β２」の各値に対する最揚高姿勢のバケット角度ψ（バケットチルト角度）をプロットとしたものであり、図１５中の特性線５４は、これらのプロットの近似線に対応する。
FIG. 15 shows the relationship between “tilt angle of fork” and “tilt angle of bucket” and “β2 in the reference posture”. A square mark in FIG. 12 is a plot of the fork angle ω (fork tilt angle) of the maximum reach posture with respect to each value of “β2”, and a
図１５に示すように、「β２」が７５°よりも小さいと、最大リーチ姿勢のフォーク角度ωが８°よりも大きくなる傾向がある。一方、「β２」が８０°よりも大きいと、最揚高姿勢のバケット角度ψが−２°よりも小さくなる傾向がある。そこで、「β２」は、数７式の数値範囲とした。
As shown in FIG. 15, when “β2” is smaller than 75 °, the fork angle ω in the maximum reach posture tends to be larger than 8 °. On the other hand, when “β2” is larger than 80 °, the bucket angle ψ in the highest lift position tends to be smaller than −2 °. Therefore, “β2” is set in the numerical range of
本実施の形態によるホイールローダ１の作業装置２１は上述の如き構成を有するもので、次に、その動作について説明する。
The working
ホイールローダ１のオペレータは、キャブ６に搭乗して運転席７に着座する。オペレータは、ステアリングホイール８、走行用ペダル等を操作することにより、ホイールローダ１を走行させることができ、操作レバー装置９を操作することにより、作業装置２１を俯仰動させることができる。このとき、ホイールローダ１は、作業装置２１のアタッチメント２４がバケット２４Ａであれば、例えば、土砂の掘起こし、すくい採り、運搬、ダンプトラックへの積み込み（排土）等のバケット作業を行うことができる。一方、作業装置２１のアタッチメント２４がフォーク２４Ｂであれば、ホイールローダ１は、例えば、パレットやコンテナにフォーク２４Ｂを差し込み、荷物の運搬、積み降ろし等のフォーク作業を行うことができる。
The operator of the
ここで、作業装置２１のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂは、バケット作業のときもフォーク作業のときも、アームシリンダ２３が伸長することにより上昇し、アームシリンダ２３が縮小することにより下降する。リフトアーム２２Ａ，２２Ｂのみを上下に動かすとき（リフト操作のみ行うとき）は、チルトシリンダ２７の長さは一定である。即ち、チルトシリンダ２７は、チルトシリンダブラケット３Ｃとベルクランク２６との間に設けられており、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上下動（リフト動作）に伴って、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂ（ベルクランク２６）と前部車体３との位置関係が変化する。
Here, the
このため、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂに対するベルクランク２６の角度が変化し、これに連動してプッシュロッド２８およびアタッチメント２４も動作する。このメカニズムにより、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作のときは、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂに対してアタッチメント２４がダンプし、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの下げ動作のときは、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂに対してアタッチメント２４がチルトする。
For this reason, the angle of the bell crank 26 with respect to the
この場合に、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂのリフト角度θに対するアタッチメント２４のチルト角度（バケット２４Ａのチルト角度ψ、フォーク２４Ｂのチルト角度ω）の変化を、アタッチメント角度特性と呼ぶ。このアタッチメント角度特性は、作業装置２１の寸法関係によって決まる。
In this case, changes in the tilt angle of the attachment 24 (the tilt angle ψ of the
例えば、アタッチメント２４がフォーク２４Ｂのとき、即ち、フォーク作業のときは、フォーク２４Ｂを地上水平にセットし、その姿勢からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作を行ったときに、初期段階で若干チルトし、その後ほぼ水平を保つことが良いとされる。一方、アタッチメント２４がバケット２４Ａのとき、即ち、バケット作業のときは、運行姿勢からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作を行ったときに、リフト角度θが０°以上で、即ち、最大リーチ姿勢から最揚高姿勢の間で、バケット２４Ａのチルト角度ψの変化が少ない方が良いとされる。
For example, when the
図１６は、本実施の形態のアタッチメント角度特性の一例とバケット専用機のアタッチメント角度特性の一例を示す特性線図である。図１６に示すように、バケット作業にて運行姿勢からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ単独動作を行った場合、実施の形態では、特性線６１で示すように、リフト角度θが０°を超えてから最揚高までの間のチルト角度ωの変化を１．４°以下にできる。これに対して、バケット専用機のチルト角度の変化は、特性線６２で示すように、５°以下となる。即ち、実施の形態では、汎用機（バケット作業とフォーク作業との両方を行うホイールローダ１）にも拘わらず、バケット専用機と比較してもアタッチメント角度特性を良好にできる。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing an example of the attachment angle characteristic of the present embodiment and an example of the attachment angle characteristic of the bucket dedicated machine. As shown in FIG. 16, when the
一方、フォーク作業にて地上水平姿勢からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ単独動作を行った場合、実施の形態では、特性線６３で示すように、フォーク２４Ｂのチルト角度ωを、リフト角度θが０°のときに５°（最大値）にでき、最揚高のときに２．５°にできる。これに対して、バケット専用機にフォークを取付けたときのチルト角度の変化は、特性線６４で示すように、大きく変化する。これにより、本実施の形態では、アタッチメント２４がフォーク２４Ｂのときのアタッチメント角度特性も良好にできる。
On the other hand, when the
一方、図１７は、本実施の形態のチルト力特性の一例とバケット専用機のチルト力特性の一例を示す特性線図である。ここで、チルト力は、車体の大きさによって変わるので、絶対値ではなく、相対的な力として表す。即ち、バケット２４Ａのチルト角度ψとフォーク２４Ｂのチルト角度ωとを共に０°とし、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの操作は行わず、チルトシリンダ２７に延び側（チルト側）の最大推力を発生させたときのバケット２４Ａの爪先またはフォーク２４Ｂの爪先における上向きの力をチルト力と定義する。
On the other hand, FIG. 17 is a characteristic diagram showing an example of the tilt force characteristic of the present embodiment and an example of the tilt force characteristic of the bucket dedicated machine. Here, since the tilt force varies depending on the size of the vehicle body, it is expressed as a relative force, not an absolute value. That is, both the tilt angle ψ of the
図１７中、特性線７１は、アタッチメント２４がバケット２４Ａのときの本実施の形態のチルト力に対応する。特性線７２は、アタッチメントがバケットのときのバケット専用機のチルト力に対応する。特性線７３は、アタッチメント２４がフォーク２４Ｂのときの本実施の形態のチルト力に対応する。特性線７４は、バケットに代えてフォークを取付けたときのバケット専用機のチルト力に対応する。
In FIG. 17, the
本実施の形態とバケット専用機のチルト力を、リフト角度θが０°以上の範囲で比較する。この場合、本実施の形態によれば、アタッチメント２４がバケット２４Ａのときは、バケット専用機の１．５倍以上のチルト力を確保でき、アタッチメント２４がフォーク２４Ｂのときは、バケット専用機の１．３倍以上のチルト力を確保できる。なお、フォーク２４Ｂのチルト力がバケット２４Ａのチルト力よりも小さい理由は、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの回動支点（支点ｃ）からフォーク２４Ｂの爪先までの距離が、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの回動支点からバケット２４Ａの爪先までの距離よりもが長くなるためである。
The tilt force between the present embodiment and the bucket dedicated machine is compared in the range where the lift angle θ is 0 ° or more. In this case, according to the present embodiment, when the
かくして、本実施の形態によれば、ベルクランク２６とチルトシリンダ２７との支点ｇの前方への張出し量を抑制でき、汎用性を向上することができる。
Thus, according to the present embodiment, the amount of forward protrusion of the fulcrum g between the bell crank 26 and the
即ち、実施の形態によれば、１．０３≦｛（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）｝≦１．１１、０．８８≦（Ｌ２／Ｌ１）≦１．０４、１．０３≦（Ｌ１／Ｈ）≦１．０９とし、かつ、基準姿勢のときに、８０°≦α１≦８４°、７５°≦α２≦９２°、７６°≦β１≦７８°、７５°≦β２≦８０°としている。このため、ベルクランク２６のなす角度、即ち、側面視での支点ｅと支点ｆとを結ぶ線分と支点ｅと支点ｇとを結ぶ線分とのなす角度を、アタッチメント２４側で１８０°よりも大きくすることができる。
That is, according to the embodiment, 1.03 ≦ {(L2 / R2) / (L1 / R1)} ≦ 1.11, 0.88 ≦ (L2 / L1) ≦ 1.04, 1.03 ≦ ( L1 / H) ≦ 1.09, and in the standard posture, 80 ° ≦ α1 ≦ 84 °, 75 ° ≦ α2 ≦ 92 °, 76 ° ≦ β1 ≦ 78 °, 75 ° ≦ β2 ≦ 80 ° Yes. Therefore, the angle formed by the bell crank 26, that is, the angle formed by the line segment connecting the fulcrum e and the fulcrum f and the line segment connecting the fulcrum e and the fulcrum g in a side view is 180 ° on the
これにより、ベルクランクと２６チルトシリンダ２７との支点ｇの前方への張出し量を抑制でき、図８に示すフォーク２４Ｂ、図３に実線で示す掘削用のバケット等の小型のバケット２４Ａに加えて、図３に二点鎖線で示す木材チップ用のチップバケット等の大型のバケット２４Ａも使用可能になる。このとき、プッシュロッド２８の長さを確保できるため、図３に示すように、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを最揚高まで上げた状態でのバケット２４Ａのダンプ角度（下向きの角度）を確保することができる。この結果、汎用性を向上することができる。
As a result, the forward extension amount of the fulcrum g between the bell crank and the 26
しかも、実施の形態によれば、１．０３≦｛（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）｝≦１．１１、（Ｌ２／Ｌ１）≦１．０４、１．０３≦（Ｌ１／Ｈ）とし、かつ、基準姿勢のときに、α１≦８４°、α２≦９２°、７６°≦β１、７５°≦β２としている。このため、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作、下げ動作に伴うフォーク角度ωの変化を抑制できる。即ち、フォーク２４Ｂを地上水平にセットした状態からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ単独動作を行ったときに、フォーク２４Ｂの角度変化を抑制することができる。具体的には、フォーク角度ωの変化を−２°以上８°以下に抑えることができる。
Moreover, according to the embodiment, 1.03 ≦ {(L2 / R2) / (L1 / R1)} ≦ 1.11, (L2 / L1) ≦ 1.04, 1.03 ≦ (L1 / H) In the reference posture, α1 ≦ 84 °, α2 ≦ 92 °, 76 ° ≦ β1, and 75 ° ≦ β2. For this reason, the change of the fork angle (omega) accompanying the raising operation | movement of the
これに加えて、実施の形態によれば、０．８８≦（Ｌ２／Ｌ１）、（Ｌ１／Ｈ）≦１．０９とし、かつ、基準姿勢のときに、７５°≦α２、β１≦７８°としている。このため、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂが高い位置でのチルト力を向上できる。即ち、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂを高い位置にセットした姿勢におけるチルト力を向上できる。具体的には、リフトアームを最揚高まで上げた状態でのバケット水平チルト力を常用荷重の１．７倍以上にすることができる。
In addition to this, according to the embodiment, 0.88 ≦ (L2 / L1), (L1 / H) ≦ 1.09, and 75 ° ≦ α2 and β1 ≦ 78 ° in the reference posture. It is said. For this reason, the tilt force at the position where the
さらに、実施の形態によれば、基準姿勢のときに、８０°≦α１、β２≦８０°としている。このため、バケット２４Ａを地上水平とした状態からリフトアーム２２Ａ，２２Ｂの上げ動作を行ったときに、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの最揚高でのバケット角度ψのマイナス側（ダンプ側）への傾きを抑制できる。具体的には、バケット角度ψを−２°以上にすることができる。これにより、バケット２４Ａの底部がダンプトラックの荷台の側壁に接触することを抑制できる。
Furthermore, according to the embodiment, 80 ° ≦ α1 and β2 ≦ 80 ° are set in the reference posture. Therefore, when the
なお、上述した実施の形態では、リフトアーム２２Ａ，２２Ｂの先端側に取付けるアタッチメント２４としてバケット２４Ａとフォーク２４Ｂを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、リフトアームの先端側には、バケットおよびフォーク以外にも、作業内容に応じて様々なアタッチメントを取付けることができる。
In the above-described embodiment, the
上述した実施の形態では、作業装置２１を、２本のリフトアーム２２Ａ，２２Ｂと、２本のアームシリンダ２３とにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、リフトアームを１本とし、アームシリンダを１本としてもよい。即ち、作業装置のリフトアーム、アームシリンダ、チルトシリンダ等の数、形状等は、図示した実施の形態に限定されるものではない。
In the above-described embodiment, the case where the
上述した実施の形態では、ブラケットとしてのベルクランクブラケット２５を、連結部材２５Ａとベルクランク支持部２５Ｂとにより構成した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、ブラケットは、リフトアームの長さ方向の途中にベルクランクを回動可能に支持することができれば、各種形状のものを用いることができる。
In the above-described embodiment, the case where the bell crank
上述した実施の形態では、作業装置２１が取付けられた作業車両としてホイールローダ１を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、ホイールローダ以外の作業車両に適用してもよい。
In the above-described embodiment, the
１ ホイールローダ（作業車両）、 ３ 前部車体（車体）、 ５ 後部車体（車体）、 ２１ 作業装置、 ２２Ａ 左リフトアーム（リフトアーム）、 ２２Ｂ 右リフトアーム（リフトアーム）、 ２３ アームシリンダ、 ２４ アタッチメント、 ２４Ａ バケット、 ２４Ｂ フォーク、 ２５ ベルクランクブラケット（ブラケット）、 ２６ ベルクランク、 ２７ チルトシリンダ、 ２８ プッシュロッド、 ａ〜ｇ 支点、 Ｌ１，Ｌ２，Ｒ１，Ｒ２ 距離、Ｈ 長さ、 θ リフト角度、 ψ バケット角度（バケットのチルト角度）、 ω フォーク角度（フォークのチルト角度）、 α１，α２，β１，β２ なす角度
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記車体と前記リフトアームとの間に取付けられたアームシリンダと、
前記リフトアームの先端側に回動可能に取付けられたバケットまたはフォークを含むアタッチメントと、
前記リフトアームの長さ方向の中間部位に設けられたブラケットと、
前記ブラケットに長さ方向の中間部が回動可能に取付けられたベルクランクと、
前記ベルクランクの長さ方向の一側と前記車体との間に取付けられたチルトシリンダと、
前記ベルクランクの長さ方向の他側と前記アタッチメントとの間に取付けられたプッシュロッドとを備えてなる作業車両の作業装置において、
前記アタッチメントと前記リフトアームとの支点をａとし、
前記アタッチメントと前記プッシュロッドとの支点をｂとし、
前記車体と前記リフトアームとの支点をｃとし、
前記車体と前記チルトシリンダとの支点をｄとし、
前記ベルクランクと前記ブラケットとの支点をｅとし、
前記ベルクランクと前記プッシュロッドとの支点をｆとし、
前記ベルクランクと前記チルトシリンダとの支点をｇとし、
側面視での前記支点ａと前記支点ｂとの距離をＲ１とし、
側面視での前記支点ｃと前記支点ｄとの距離をＲ２とし、
側面視での前記支点ｅと前記支点ｆとの距離をＬ１とし、
側面視での前記支点ｅと前記支点ｇとの距離をＬ２とし、
側面視での前記支点ｅから前記支点ａと前記支点ｃとを結ぶ線分に降ろした垂線の長さをＨとした場合に、
１．０３≦｛（Ｌ２／Ｒ２）／（Ｌ１／Ｒ１）｝≦１．１１、
０．８８≦（Ｌ２／Ｌ１）≦１．０４、
１．０３≦（Ｌ１／Ｈ）≦１．０９とし、かつ、
前記リフトアームのリフト角度θをその全作動角範囲のうちの６０％位置に合せると共に、前記アタッチメントが前記バケットであれば前記バケットのチルト角度ψを３５°、または、前記アタッチメントが前記フォークであれば前記フォークのチルト角度ωを２５°に合せたときを基準姿勢としたときに、
側面視での前記支点ａと前記支点ｂとを結ぶ線分と前記プッシュロッドとのなす角度をα１とし、
側面視での前記支点ｃと前記支点ｄとを結ぶ線分と前記チルトシリンダとのなす角度をα２とし、
側面視での前記支点ｅと前記支点ｆとを結ぶ線分と前記プッシュロッドとのなす角度をβ１とし、
側面視での前記支点ｅと前記支点ｇとを結ぶ線分と前記チルトシリンダとのなす角度をβ２とした場合に、
８０°≦α１≦８４°、
７５°≦α２≦９２°、
７６°≦β１≦７８°、
７５°≦β２≦８０°の条件を満たすように構成されたことを特徴とする作業車両の作業装置。 A lift arm that is pivotally attached to the vehicle body in the longitudinal direction,
An arm cylinder attached between the vehicle body and the lift arm;
An attachment including a bucket or fork rotatably attached to the tip side of the lift arm;
A bracket provided at an intermediate portion in the length direction of the lift arm;
A bell crank that is pivotally attached to the bracket in the longitudinal direction;
A tilt cylinder attached between one side of the bell crank in the longitudinal direction and the vehicle body;
In a work device for a work vehicle comprising a push rod attached between the other side of the bell crank in the length direction and the attachment,
A fulcrum of the attachment and the lift arm is a,
The fulcrum between the attachment and the push rod is b,
The fulcrum between the vehicle body and the lift arm is c,
The fulcrum between the vehicle body and the tilt cylinder is d,
The fulcrum between the bell crank and the bracket is e,
The fulcrum between the bell crank and the push rod is f,
The fulcrum of the bell crank and the tilt cylinder is g,
The distance between the fulcrum a and the fulcrum b in a side view is R1,
The distance between the fulcrum c and the fulcrum d in a side view is R2,
The distance between the fulcrum e and the fulcrum f in a side view is L1,
The distance between the fulcrum e and the fulcrum g in a side view is L2,
When the length of the perpendicular dropped from the fulcrum e in a side view to the line connecting the fulcrum a and the fulcrum c is H,
1.03 ≦ {(L2 / R2) / (L1 / R1)} ≦ 1.11
0.88 ≦ (L2 / L1) ≦ 1.04,
1.03 ≦ (L1 / H) ≦ 1.09, and
The lift angle θ of the lift arm is adjusted to 60% of the total operating angle range, and if the attachment is the bucket, the bucket tilt angle ψ is 35 °, or the attachment is the fork. For example, when the fork tilt angle ω is set to 25 ° as a reference posture,
The angle formed by the line connecting the fulcrum a and the fulcrum b in a side view and the push rod is α1,
An angle formed between a line segment connecting the fulcrum c and the fulcrum d in a side view and the tilt cylinder is α2,
The angle formed by the line connecting the fulcrum e and the fulcrum f in the side view and the push rod is β1,
When an angle formed between a line segment connecting the fulcrum e and the fulcrum g in a side view and the tilt cylinder is β2,
80 ° ≦ α1 ≦ 84 °,
75 ° ≦ α2 ≦ 92 °,
76 ° ≦ β1 ≦ 78 °,
A work device for a work vehicle, characterized in that the work vehicle is configured to satisfy a condition of 75 ° ≦ β2 ≦ 80 °.
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