JP3857324B2

JP3857324B2 - ボックス・ブーム・ローダー機構

Info

Publication number: JP3857324B2
Application number: JP50622899A
Authority: JP
Inventors: エー．デネブ，ジェフリー; エス．ローリン，オーエンス; ティー．マックミラン，チャールズ
Original assignee: キャタピラーソシエテアレスポンサビリテリミテ
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: DE69804458T2; EP0993527A1; JP2002507263A; WO1999001621A1; EP0993527B1; US5984618A; DE69804458D1

Description

技術分野
本発明は、一般に、矩形断面のボックス・ブーム・リフトアーム（box boom lift arm）を有するホイール・ローダー用ボックス・ブーム・ローダー機構に関し、特にホイール・ローダーのフレーム及びチルトリンク組立体へのボックス・ブーム・リフトアームの接続に関する。
背景技術
ホイール・ローダーのような現在の建設機械には、通常様々な接続手段によって機械のフレームに設置されるスラブ・リフトアーム（slab lift arm）が含まれる。一部のホイール・ローダーでは、より高い強度性能を得るために、スラブ・リフトアームの代わりにボックス・ブーム・リフトアームが使用されることがある。こうしたボックス・ブーム・リフトアームの中には、横方向に溶接された中間部によって接続された２つ以上の鋳造品から製造された中空一体構造を有するものがある。ボックス・ブーム・リフトアームは一般に、機械の強度性能、視認性及び有効性を向上させる構成の、フレームまたはチルトリンク組立体といった様々な構成部品に接続される。
ホイール・ローダーの運転中、ボックス・ブーム・リフトアームとチルトリンク組立体は高度の荷重を受けるが、これは過酷なものであることがある。従って、各構成部品が、機械全体の性能に影響しないように重量を制限する一方で、こうした荷重と力に耐えるために必要な強度を提供する十分な構成と相互間の接続を有することが重要である。ボックス・ブーム・ローダー機構の各構成部品に強度が要求されることは、運転中の機械の運転者の視認性を向上させる必要性と結びついている。
こうした設計の１つが、１９８８年９月６日にアンソニー、エル、ガルマン（Anthony L. Garman）に対して発行された米国特許第４，７６８，９１７号で開示されている。この設計では、ブーム・アームは、溶接中間部によって互いに溶接された２つの中空端部鋳造品から製造されている。フレームへのブーム・アームの接続は、フレームの外壁を横切って設置された旋回ピン継手を利用している。この方法でのブーム・アームの設置は、荷重の大部分がピン継手とブーム・アームの横方向溶接中間部で発生することを必要とするが、これは溶接鋳造品の破損の危険を増大することがある。ガルマン（Garman）のチルト装置は、リンクの動作中に機械にかかる大部分の荷重と力に耐える３つの別個の接続場所を有する細長い部材であるチルトレバーを利用している。チルトレバーは、そこにかかる荷重と力に耐えるため質量を増大しなければならないが、これは機械全体の性能を制限することがある。さらに、チルトレバーの末端にチルトシリンダを接続することで機械の視認性が妨げられる。
本発明は、上記で示した問題を克服することを目的とする。
発明の開示
本発明の１つの態様では、建設機械で使用されるボックス・ブーム・ローダー機構が開示される。この建設機械は、１対の外側側壁部分と、外側側壁部分の間に配置されそこから所定の距離だけ間隔の開いた一対の内側側壁部分を伴う中央部分とを伴うフレームを有する。ボックス・ブーム・ローダー機構には、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体が含まれるが、これは所定の長さだけ延びている１対の内側側壁と、１対の内側側壁の所定の長さとほぼ等しい所定の長さだけ延び、それに固定接続され第１端部部分を画定する上部及び底部壁とを有しており、かつ１対の外側側壁が１対の内側側壁の所定の長さに沿った所定の位置に接続されてそこから所定の長さだけ外側に延び、各外側側壁が上部及び底部壁に固定接続され第１端部部分の反対側の二叉に分岐した第２端部部分を画定する。二叉に分岐した第二端部部分はフレームの中央部分にまたがり、終端がフレーム・ピン継手でフレームと旋回接続する。チルトリンク手段はボックス・ブーム・リフトアーム組立体に旋回接続される。下部ピン・ボスが第１端部部分でボックス・ブーム・リフトアーム組立体に固定接続され、上部ピン・ボスはチルトリンク手段に固定接続される。第１油圧シリンダは第１端部でフレームに旋回接続され、第２端部でチルトリンク手段に旋回接続される。第２油圧シリンダは第１端部でフレームに旋回接続され、第２端部では、底部壁に隣接する第１ピン継手でボックス・ブーム・リフトアーム組立体に旋回接続される。
本発明には、上部及び底部壁がほぼ内側側壁の所定の長さに沿って１対の内側側壁に固定接続され、建設機械のフレームの中央部分にまたがりそれを通じて接続される二叉に分岐した端部部分を画定する、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体を利用するボックス・ブーム・ローダー機構が含まれる。二叉に分岐した端部部分のフレームとの接続と、上部及び底部壁の１対の内側及び外側側壁との独特な接続とによって、機械の重量を増大することなく、ボックス・ブーム・ローダー機構の負荷容量と強度が増大する。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のボックス・ブーム・ローダー機構を具現化している建設機械の部分等角投影図である。
図２は、本発明のボックス・ブーム・ローダー機構を具現化している建設機械の部分上面図である。
図３は、本発明が設置される建設機械のエンジンのない端部フレームの等角投影図である。
図４は、本発明が設置された図３のエンジンのない端部フレームの等角投影図である。
図５は、本発明が設置された図３のエンジンのない端部フレームの側面図である。
図６〜図８は、本発明のボックス・ブーム・リフトアーム組立体の様々な図である。
図９〜図１０は、ボックス・ブーム・ローダー機構のリフト動作範囲のある部分を示す側面図である。
図１１は、本発明のチルトレバーの等角投影図である。
図１２は、本発明のチルトリンク部の等角投影図である。
図１３は、本発明の油圧工具連結器の等角投影前面図である。
図１４は、作業用具と接続された本発明の油圧工具連結器の等角投影図である。
図１５は、図１４の油圧工具連結器をボックス・ブーム・ローダー機構に接続するために使用されるピンの上面及び側面図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明は様々な修正及び代替形態の余地があるが、その特定の実施形態が図面で例として示され、ここで詳細に説明される。しかし、本発明を開示された特定の形態に制限する意図はなく、反対に、添付の請求項によって定義される本発明の精神と範囲内にある全ての修正、同等物及び代替案を包含することを意図していることが理解されるべきである。
図面を参照すると、ホイール・ローダーのような建設機械１４で使用するボックス・ブーム・ローダー機構１０が開示され、これが作業用具１８を建設機械１４のエンジンメインフレーム２２に接続していることがわかる。図示されるホイール・ローダーは連接式であるが、連接式でない機械または何らかの種類の建設機械も本発明と共に使用されることが理解されるべきである。また、図１に示される作業用具はホイール・ローダーと共に一般的に使用されるバケットであるが、多数の様々な工具の何れか１つが使用されることが理解されるべきである。
エンジンのない端部フレーム（non-engine end frame）２６は、建設機械１４のエンジンメインフレーム２２に周知の方法で接続される。図１〜図３でより明瞭に示されるエンジンのない端部フレーム２６には、１対の外側側壁部分３０、３４と、相互間に内部空間５０を画定するよう配置された１対の内側側壁部分４２、４６を伴う中央塔部分３８とが含まれる。各内側側壁部分４２、４６は、外側側壁部分３０、３４の所定の長さより大きい所定の長さを有しており、外側側壁部分３０、３４から間隔を有し、１対の外部空間５４、５８を画定する。外側側壁部分３０、３４は、底部プレート６２で、底部プレート６６及び、中央塔部分３８の周囲構造と一体式に接続される。中央塔部分３８の上部表面７２は外側側壁部分３０、３４の上部表面７６より上に延び、後部壁部分８０を通じて接続される。
ボックス・ブーム・ローダー機構１０は６本のバーからなるリンクを有するが、これには、図４〜図１０に明瞭に見られるように、エンジンのない端部フレーム２６と作業用具１８との間に直接配置されたボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４が含まれる。ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４はほぼ、建設機械１４によって定義される中心線に一致する垂直平面上に配置される。ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４は１対の間隔の開いた内側側壁８８、９２を有するが、これは機械のホイールベースの長さの約０．９〜１．１倍の指定された長さだけ延びている。各内側側壁８８、９２は１枚の鋼板または何らかの他の適切な種類の材料から構成される。上部壁９６は、ボックス・ブーム・リフトアーム８４に沿ったボックス・ブーム・リフトアーム８４の全長の約０．４〜０．６倍の位置で５〜１５度の角度を有して長さに沿って形成され、間隔の開いた内側側壁８８、９２の長さとほぼ等しい長さを達成する。上部壁９６には、機械トレッド幅の約１５〜２５パーセントの幅を有する中央部分１００が含まれる。第１端部部分１０４は、中央部分１００の幅の約１．８〜２．２倍の幅で中央部分１００から外向きに広がる。第１端部部分１０４の反対側の二叉に分岐した第２端部部分１０８は、中央部分１００の幅の約２．０〜２．３倍の幅でほぼＵ形に中央部分１００から外向きに広がる。上部壁９６は１片の鋼板または何らかの他の適切な種類の材料から構成される。上部壁９６は、間隔の開いた内側側壁８８、９２の所定の全長にほぼ沿った連続的な横方向でない溶接により１対の間隔の開いた内側側壁８８、９２によって画定される上部表面で固定接続される。底部壁１２０は、相互間の横方向溶接によって二叉に分岐した第２プレート部材１２８に固定接続された第１プレート部材１２４から成る。第１プレート部材１２４はその全長に沿ってほぼ中間の位置で約５〜１５度の角度を有して形成され、第２プレート部材１２８と組み合わせて間隔の開いた内側側壁８８、９２の長さとほぼ等しい長さを達成する。第１及び第２プレート部材１２４、１２８は、間隔の開いた内側側壁８８、９２の所定の全長にほぼ沿った連続的な横方向でない溶接により、１対の間隔の開いた内側側壁８８、９２によって画定される底部表面１３０で固定接続される。第１プレート部材１２４と二叉に分岐した第２プレート部材１２８は底部壁１２０の中央部分１３２、第１端部部分１３６及び二叉に分岐した第２端部部分１４０を画定するが、幅はそれぞれ上部壁９６の中央部分１００、第１端部部分１０４及び二叉に分岐した第２端部部分１０８に対応し、それと間隔の開いた関係にある。上部壁９６と底部壁１２０の第１プレート部材１２４との第１端部部分１０４、１３６の、１対の内側側壁８８、９２の各々との接続が連結器端部部分１４４を画定する。１対の外側側壁１４８、１５２は１片の鋼板または何らかの他の適切な材料から構成され、各々ボックス・ブーム・リフトアーム８４の長さの約０．２〜０．４倍の長さを有する。１対の外側側壁１４８、１５２には各々第１及び第２端部１５６、１６０、１６４、１６８がそれぞれ含まれる。１対の外側側壁１４８、１５２は各々、それぞれ上部及び底部壁９６、１２０の二叉に分岐した第２端部部分１０８、１４０の外側部分１７２の間に配置され、第１端部１５６、１６４で１対の内側側壁８８、９２のそれぞれ１つに溶接される。１対の外側側壁１４８、１５２は、外側側壁１４８、１５２の長さにほぼ沿って延びる連続的な横方向でない溶接によって上部及び底部壁９６、１２０の外側部分１７２に固定接続される。１対の外側側壁１４８、１５２は、それぞれ上部及び底部壁９６、１２０の二叉に分岐した第２端部部分１０８、１４０のＵ形に合致するように結合する。１対の外側側壁１４８、１５２の第２端部１６０、１６８の終端は、それぞれ上部及び底部壁９６、１２０の二叉に分岐した第２端部１０８、１４０及びそれぞれ各内側側壁８８、９２とほぼ同一平面上にあり、連結器端部部分１４４の反対側の１対の脚１８０、１８４を伴う二叉に分岐した端部部分１７６を画定する。二叉に分岐した端部部分１７６の１対の脚１８０、１８４は各々、中央部分１００の幅の約０．５〜０．７５倍の幅を有する。閉鎖プレート１８６は、内側側壁８８、９２及び１対の脚１８０、１８４の間に配置され、それぞれ間隔の開いた内側側壁８８、９２の間の及び、間隔の開いた上部及び底部壁９６、１２０の間の距離にほぼ等しい長さと幅を有する。閉鎖プレート１８６は、内側側壁８８、９２に沿って二叉に分岐した端部部分１７６の間で周囲を溶接され、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４をほぼ密閉する。
ボックス・ブーム・リフトアーム組立体の上部壁、内側側壁及び外側側壁は、性能を最高にするためにほぼ横方向でない溶接によって溶接された１片の鋼板から構成されているが、この部分は、例えば、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体全体の一部または全部を鋳造または溶接するといった多数の方法の何れかで製造されることが理解されるべきである。
それぞれ１対の内側側壁８８、９２の第２端部１９２、２００と、１対の外側側壁１４８、１５２の第２端部１６０、１６８は内向きに延びる半円形状を有し、この半円形状が一緒に脚１８０、１８４の末端部分２１２で１対の輪郭フレーム・ボス設置表面２０４、２０８を画定する。１対の内側側壁８８、９２の第１端部１８８、１９６はそれぞれ内向きに延びる半円形状を有し、この半円形状が輪郭連結器ボス設置表面２１６を画定する。
各内側側壁８８、９２は全体にわたって、長さに沿ったいくつかの点位置からなる移行幅を有する。特に図８を参照すると、１対の内側側壁８８、９２の半円第１端部１８８、１９６は、点Ａから点Ｂまではボックス・ブーム・リフトアーム全長の約５パーセントの弧長さを有し、点Ｂから点Ｃまではボックス・ブーム・リフトアーム全長の約２０〜３０パーセントの長さを有し、水平面から約２度の角度であり、点Ｃから点Ｄまではボックス・ブーム・リフトアーム全長の約２５パーセントの長さを有し、水平面から約１０度の角度であり、点Ｄから点Ｅまではボックス・ブーム・リフトアーム全長の約４５〜５５パーセントの長さを有し、水平面から約４度の角度である。１対の内側側壁８８、９２の半円第２端部１９２、２００は、点Ｅから点Ｆまでボックス・ブーム・リフトアーム全長の約５パーセントの弧長さを有し、点Ｆから点Ｇまでボックス・ブーム・リフトアーム全長の約４０〜６０パーセントの長さを有し、水平面から約５度の角度であり、点Ｇから点Ａまではボックス・ブーム・リフトアーム全長の約４０〜５０パーセントの長さを有し、水平面から約７度の角度である。点Ｃは底部壁１２０の第１プレート部材１２４の曲がり位置と角度に対応する。点Ｇは上部壁９６の曲がり位置と角度に対応する。
鋼管から製造されたフレーム・ピン・ボス２２０、２２４は、それぞれ各輪郭フレーム・ボス設置表面２０４、２０８の中に配置され、ほぼそれぞれ内側側壁８８、９２及び外側側壁１４８、１５２及び上部及び底部壁９６、１２０の間で周囲に延びる複数の溶接によって脚１８０、１８４に固定接続される。鋼管から製造された下部連結器ピン・ボス２２８は、輪郭連結器ボス設置表面２１６の中に配置され、内側側壁８８、９２と上部及び底部壁９６、１２０の間で周囲に延びる複数の溶接によって連結器端部部分１４４で固定接続される。
ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の二叉に分岐した端部部分１７６の各脚１８０、１８４はそれぞれ外部空間５４、５８の中に延び、中央塔部分３８にまたがる。二叉に分岐した端部部分１７６の脚１８０、１８４は１対のピン継手２３２、２３６によってエンジンのない端部フレーム２６に旋回接続される。１対のピン継手２３２、２３６には各々、ピン２４０、２４４が含まれるが、これはそれぞれ、エンジンのない端部フレーム２６の１対の外側側壁部分３０、３４の１つ、１対のフレーム・ピン・ボス２２０、２２４の１つ及び、エンジンのない端部フレーム２６の１対の内側側壁部分４２、４６の１つを通じて延びる。１対のピン２３２、２３６の終端は中央塔部分３８の内部空間５０の中で互いに隣接し、１対のピン２３２、２３６はエンジンのない端部フレーム２６に周知の方法で接続される。
間隔の開いたラック及びダンプ・プレート２５０、２５４が上部壁９６の上部表面２５８に溶接される。ラック・プレート２５０は１対の間隔の開いた外向き突起２６２、２６６を有し、ダンプ・プレート２５４は１っの外向き突起２７０を有するが、これらは止めパッドの役目を果たす。ダンプ・プレート２５４の外向き突起２７０は、ダンプ・プレート２５４のほぼ全体にわたって延び、およそ外向き突起２６２、２６６の距離に等しい長さを有する。外向き突起２６２、２６６、２７０は各々、上部壁９６の上部表面２５８より高くなった接触表面２７５を有する。ラック及びダンプ・プレート２５０、２５４の外向き突起２６２、２６６、２７０は、上部表面２５８の上の、それぞれ別個の所定の位置に設置される。ラック及びダンプ・プレート２５０、２５４は、図９〜図１０により明瞭に見られるバケット１８の所定の角度に対応する、それぞれ最小及び最大リフト動作範囲２７６、２７７の指定された部分に関連して配置される。ラック及びダンプ・プレート２５０、２５４は上部壁９６の上部表面２５８に沿った別個の位置に設置された１つのプレートであることもあることに注意すべきである。また、ラック及びダンプ・プレート２５０、２５４の外向き突起２６２、２６６、２７０にはそれぞれ、本発明の範囲から逸脱することなく１または２個の止めパッドまたはその何らかの組合せが含まれることがあることに注意すべきである。リフト・ピン・ボス・プレート２７８はほぼ底部壁１２０の中央部分１３２に溶接され、ボックス・ブーム・リフトアーム全長の約１７〜２０パーセントの、底部壁１２０の長さの一部に沿って延びる。リフト・ピン・ボス・プレート２７８には、ピン継手２９０用のブラケットを画定する１対の外向きに延びる壁２８２、２８６が含まれる。リフト・シリンダ２９４は第１端部２９６で、ピン２９８により、外向きに延びる壁２８２、２８６の間のピン継手２９０でボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４に周知の方法で旋回接続される。リフト・シリンダ２９４の第２端部３０２は、ピン継手３１０により、内側側壁部分４２、４６の間の中央塔部分３８の内部空間５０の中でエンジンのない端部フレーム２６に旋回接続される。ピン継手３１０はピン継手２３２、２３６の下に配置されてボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４をエンジンのない端部フレーム２６に旋回接続し、最小及び最大リフト範囲２７６、２７７を通じて動作する際、リフト・シリンダ２９４から最適に平坦なリフト応答を提供するようにする。ピン継手３１０にはピン（図示せず）が含まれるが、これは内側側壁部分４２、４６を通じ、リフト・シリンダ２９４の第２端部３０２を通じて延び、周知の方法で内側側壁部分４２、４６に接続される。
チルトリンク手段３１８は、図４〜図５により明瞭に見られるように、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４に旋回接続される。チルトリンク手段３１８には、図１１〜図１２に詳細に示されるチルトレバー３２２とチルトリンク部３２６が含まれる。チルトレバー３２２は、１対の曲がった間隔の開いた側壁３２８、３３０を有する。間隔の開いた側壁３２８、３３０の一部はボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の上部壁９６にまたがる。チルトレバー３２２の１対の間隔の開いた側壁３２８、３３０の１つは各々、第１端部部分３３４で、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の１対の内側側壁８８、９２の１つとピン継手３３８で旋回接続される。ピン継手３３８には、間隔の開いた側壁３２８、３３０と内側側壁８８、９２を通じて延びるピン（図示せず）が含まれ、ボス（図示せず）によってボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４に周知の方法で接続される。チルトレバー３２２は、それに固定接続され間隔の開いた側壁３２８、３３０の間に延びる中実バー３４６を有する。バー３４６は、それぞれ最小及び最大リフト２７６、２７７の指定された部分でラック及びダンプ・プレート２５０、２５４の外向き突起２６２、２６６、２７０に接触するように、間隔の開いた側壁３２８、３３０の長さに沿ったある位置に設置される。チルトリンク部３２６は１対の間隔の開いた側面レール３５０、３５４を有し、各側面レール３５０、３５４はそれぞれ１対の間隔の開いた脚３５８、３６２、３６６、３７０を有し、それらはクリアランスを有するようにその長さに沿った指定された位置で角度がつけられている。１対の間隔の開いた脚３５８、３６２、３６６、３７０の１つは、チルトレバー３２２の１対の間隔の開いた側壁３２８、３３０の１つにまたがり、１対の別個のピン継手３８２、３８６によって、第１端部部分３７４でチルトレバー３２２の第２端部部分３７８と旋回接続される。１対のピン継手３８２、３８６には１対のピン（図示せず）が含まれるが、これは周知の方法で間隔の開いた脚３５８、３６２、３６６、３７０と間隔の開いた側壁３２８、３３０を通じて延び、１対のピン継手３８２、３８６の間の空間的な妨げられることのない関係を画定する。上部連結器ピン・ボス３９８は、チルトリンク部３２６の第２端部部分４０２で間隔の開いた側面レール３５０、３５４に溶接され、その間で下部連結器ピン・ボス２２８の長さとほぼ等しい長さで、１対のピン継手３８２、３８６の間の空間的関係より大きい距離だけ延びる。上部連結器ピン・ボス３９８の長さは、中央部分１００の幅の約１．８〜２．２倍である。チルトシリンダ４１０は第１端部４１４で、１対のピン継手３８２、３８６から所定の距離だけ離れて配置されたピン継手４１８で、チルトレバー３２２と旋回接続される。ピン継手４１８には、周知の方法でチルトシリンダ４１０の第１端部４１４を通じてチルトレバー３２２の間隔の開いた側壁３２８、３３０の間に延びるピン（図示せず）が含まれる。ピン継手４１８は、チルトレバー・バー３４６の上方でありチルトレバー３２２の中央部分４２６のほぼ上方で、１対のピン継手３８２、３８６及びピン継手３３８の間に配置される。チルトシリンダ４１０の第２端部４３０は、ピン継手４３４により内側側壁部分４２、４６の間の中央塔部分３８の内部空間５０の中でエンジンのない端部フレーム２６に旋回接続される。ピン継手４３４は、ピン継手２３２、２３６の上方でボックス・ブーム・リフトアーム８４の長さの約０．１〜０．２倍の位置に配置されるが、ピン継手２３２、２３６はボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４をエンジンのない端部フレーム２６に旋回接続し、チルトリンク手段３１８のセルフレベリング特性を向上させる。ピン継手４３４はピン継手２３２、２３６とほぼ同一線上か又はその後方に配置され得る。ピン継手４３４にはピン（図示せず）が含まれるが、これは内側側壁部分４２、４６を通じ、チルトシリンダ４１０の第２端部４３０を通じて延び、周知の方法で内側側壁部分４２、４６に接続される。
全ての寸法とその基準は全体的な見通しのみを目的として与えられたものであり、本発明が使用される機械または状況によって変化することがあることに注意すべきである。
図１３〜図１４により明瞭に示される油圧工具連結器４５０は、１対の間隔の開いた連結器組立体４５４、４５８を有する。連結器組立体４５４、４５８は各々本体部分４６２と、溶接、鋳造または一体式製造といった何らかの適切な方法で本体部分４６２に接続された垂直プレート部分４６６とを有する。連結器組立体４５４、４５８は上部及び下部連結器ピン・ボス３９８、２２８の両端部に設置され、相互間の空間的関係を画定する。各垂直プレート４６６の第１及び第２端部部分４７０、４７４には、ほぼ矩形の形状を有する第１及び第２ピン設置開口４７８、４７９と、開口４７８から延び終端が貫通する開口４９６を伴う１対の間隔の開いたフランジ４８６、４９２となるクランプ部分４８２とが含まれる。第２ピン設置開口４７９は第１ピン設置開口４７８より大きい。ほぼ矩形の形状は、１対の弓形端部壁５０２によって接合される１対の平面側壁５００からなる。側壁及び端部壁５００、５０２の間の交点に逃げ（図示せず）が形成される。１対のピン５０４、５０８は、その１つが図１５に示されるが、各々、円筒形の中央部分５１２と、各垂直プレート４６６の矩形の開口４７８、４７９に対応するほぼ矩形の端部部分５１６、５２０とを有する。図５に示される１対のピン５０４、５０８は、それぞれ上部及び下部連結器ピン・ボス３９８、２２８を通じ、１対の連結器組立体４５４、４５８の各々の垂直プレート４６６のピン設置開口４７８、４７９を通じて延びる。１対のピン５０４、５０８の円筒形中央部分５１２はそれぞれ上部及び下部連結器ピン・ボス３９８、２２８の中に配置され、矩形端部部分５１６、５２０は垂直プレート４６６の矩形開口４７８、４７９の中に配置され、それぞれ１対のピン継手５２１、５２２を画定する。１対のピン５０４、５０８は、１対のピンの一方５０８が、より大きなピン設置開口４７９の中に正しく嵌合するため１対のピンのもう一方５０４より大きくなっていること以外は同一であることが理解されるべきである。また、１対のピン５０４、５０８と各ピン設置開口４７８、４７９は、本発明の範囲を越えることなくほぼ等しい寸法のことがあることも理解されるべきである。ボルト組立体５２４は垂直プレート４６６の同軸方向に整合された開口４７８の各々を通じて延び、１対の連結器組立体４５４、４５８が１対のピン５０４、５０８にクランプするよう締め付けられ、チルトリンク部３２６及びボックス・ブーム・ローダー機構１０のボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４に接続するようにする。各本体部分４６２にはハウジング５２６と嵌合プレート５２８が含まれる。嵌合プレート５２８には前部壁部分５３２が含まれるが、これは一体式に延びて前部壁部分５３２からほぼ３０度の角度で形成された下部壁部分５３６となる。工具整合突起５４０は嵌合プレート５２８の最も外側の縁部５４４から延び、前部壁部分５３２と一体になって平らな表面５４６を画定する。下部壁部分５３６にはほぼ矩形の開口５４８が含まれる。各ハウジング５２６は、溶接のような何らかの適切な方法で嵌合プレート５２８の後部壁部分５５２に接続される。各ハウジング５２６には、上縁部５５２、中央室部分５５６及び、嵌合プレート５２８の下部壁部分５３６に向かって設置された下縁部５６０が含まれる。ハウジング５２６の各上縁部５５２は、各垂直プレート４６６のリップ５６４と機能的に関連し、工具設置縁５６８を画定する。工具設置縁５６８は、作業用具１８の上部後縁５７６に沿って横方向に形成された設置空隙または棚５７２によって受け入れられるようにされる。油圧ピン嵌合システム５８０がハウジング５２６の各中央室部分５５６の中に配置される。各油圧ピン嵌合システム５８０は何らかの適切な種類の油圧シリンダ（図示せず）を含み、ナット・ボルト組立体（図示せず）によって垂直に設置される。各油圧シリンダ（図示せず）は、嵌合プレート５２８の下部壁部分５３６の矩形の開口５４８とほぼ同軸方向に整合するくさび形嵌合ピン５８８に従来の通りに接続される。下部壁部分５３６は作業用具１８の設置棚５９２に向かって設置される。設置棚５９２は、下部壁部分５３６の矩形の開口５４８とほぼ同軸方向に整合する矩形の開口（図示せず）を有する。
産業上の利用の可能性
ホイール・ローダーのような建設機械１４の作業には普通、地面または積み重ねた山からの材料の掘削と、近くのトラックへの材料の積み込みまたは離れた場所への移動が含まれる。バケット１８は初め、材料の山に押しつけられる時ホイール・ローダー１４の原動力の荷重を受ける。バケット１８は同時に、リフト・シリンダ２９４の伸張によって上昇され、チルトシリンダ４１０の収縮によりリフト動作範囲２７６、２７７を通じてホイール・ローダー１４の方向に回転またはラックバック（racked back）される。材料がトラックに積み込まれる場合、バケット角度が最小及び最大リフト動作範囲２７６、２７７のある部分で制御されることが非常に重要である。最小リフト動作範囲２７６のある部分のバケット角度は材料がバケット１８からこぼれるのを防止するのに十分なものでなければならず、最大リフト動作範囲２７７のある部分のバケット角度はほぼ全ての材料をトラックに積み込むのに十分なものでなければならない。これは、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の上部壁９６の上部表面２５８上の機械式ラック及びダンプ止め２５０、２５４によって達成される。チルトレバー３２２は、バー３４６との組合せに十分な材料が提供されるように設計された。バー３４６とラック止め２５０の外向き突起２６２、２６６は、最小リフト動作範囲２７６のある部分でバケットが地面に対してあらかじめ選択された角度に達する時に接触するよう配置されている。チルトレバー３２２のバー３４６とダンプ止め２５４の外向き突起２７０は、最大リフト動作範囲２７７のある部分でバケットが地面に対してあらかじめ選択された負の角度に達する時接触するよう配置されている。上部壁９６上のラック及びダンプ止め２５０、２５４の配置は、ホイール・ローダーのリンクで通常使用されている片持式止めと比較して衝撃荷重を分散するより広い面積を提供する。ラック及びダンプ止めのために１つのプレートだけが使用される場合、バー３４６に代わって、またはそれとともに動作する他の構造が使用され、プレートと接触して同様の機能を提供することがあることに注意すべきである。
周知のように、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４とリンク手段３１８を通じたボックス・ブーム・ローダー機構１０への荷重と力は動作の様々な要因によって極めて過酷なことがあり、その全ての構成部品の強度と耐荷重能力を増大することを不可避にしている。本発明はボックス・ブーム・ローダー機構１０の強度と耐荷重能力を増大するいくつかの要因を有する。例えば、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４は横及びねじり荷重に対して追加強度を提供する。さらに、二叉に分岐した端部部分１７６によるボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４のエンジンのない端部フレーム２６への独特な接続によって、荷重の分散が向上する。これはピン継手２３２、２３６にかかる、中央塔部分１００を通じて延びるピン２４０、２４４によるエンジンのない端部フレーム２６への荷重の分散によって達成される。矩形断面はボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４全体を通じて維持され、高さと幅だけが変化する。ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の断面特性はより低い重量対強度特性比（a lower weight to strength perfomance ratio）を提供する。さらに、鋼板及び鋼管の完全な溶接組み立て部品からボックス・ブームリフトアーム組立体８４を製造することによって、横方向の溶接継ぎ目がほぼ除去され、疲労特性が改善される。エンジンのない端部フレーム２６との接続部での二叉に分岐した端部部分１７６の増大した幅は、エンジンのない端部フレーム２６でのボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の荷重を分散させるように設計されており、やはりボックス・ブーム・ローダー機構１０のねじり及び横剛性を増大する。連結器端部部分１４４の増大した幅もやはり、ピン継手５２１、５２２の近くでのボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の機械的強度、耐久性及び信頼性を改善する役目を果たす。１対のピン５０４、５０８は油圧工具連結器４５０の構造部材の役目を果たし、ねじり荷重負荷性能（torsional load carrying capability）を提供する。リフト・シリンダ２９４は、より大きなフットプリント（footprint）とリフト・シリンダの力のより良好な分配のため、リフト・ピン・ボス・プレート２７８によりボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４の底部壁に接続される。
工具の連結と積み込み作業中、ホイール・ローダー１４の運転者がバケット１８の角と連結境界面を見ることができることは非常に有益である。チルトシリンダ４１０とチルトレバー３２２の間の旋回接続は、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体が必要とするクリアランスのための設計上の制約、機械的セルフレベリングと最適なブレークアウト性能の製造上の要求だけでなく、視認性の向上をも考慮して配置されている。これは部分的には、チルトシリンダ４１０が、チルトレバー３２２とチルトリンク部３２６の間の１対のピン継手３８２、３８６から離れていることから得られる。さらに、チルトレバー３２２とチルトリンク部３２６の長さは、６本のバーからなるリンクの全ての旋回ピンの間の長さ比が、耐荷重能力、バケット１８のセルフレベリング及び視認性の向上について最適な連動性能を提供するようなものである。それぞれチルトレバー３２２とチルトリンク部３２６の曲がったそして角のある形状は、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４が要求する設計の制約を考慮している。さらに、チルトレバー３２２とチルトリンク部３２６の接続によって連動性能が向上するのと同時に視認性が増大する。独立した一対の連結器組立体４５４、４５８の使用によって、ボックス・ブーム・リフトアーム組立体８４とチルトリンク部３２６への組み付けが容易になる。独立した１対の連結器組立体４５４、４５８を伴う１対のピン５０４、５０８の使用によって油圧工具連結器４５０の幅全体にわたる構造用トルク管の必要は除外されるが、このことはさらに連結器端部部分１４４でのボックス・ブーム・ローダー機構１０の視認性を向上させる。
本発明の他の態様、目的及び利点は図面、開示及び添付の請求項の検討から得られる。

Claims

１対の外側側壁部分（３０、３４）と、前記外側側壁部分（３０、３４）の間に配置されそこから所定の距離だけ間隔の開いた１対の内側側壁部分（４２、４６）を伴う中央部分（３８）とを伴うフレーム（２６）を有する建設機械（１４）で使用するボックス・ブーム・ローダー機構（１０）であって、
所定の長さだけ延びる１対の内側側壁（８８、９２）と、前記１対の内側側壁（８８、９２）の前記所定の長さとほぼ等しい所定の長さだけ延びそれに固定接続されて第１端部部分（１４４）を画定する上部及び底部壁（９６、１２０）と、１対の外側側壁（１４８、１５２）であって、前記１対の内側側壁（８８、９２）の前記所定の長さに沿った所定の位置に接続され、そこから所定の距離だけ外向きに延び、各外側側壁（１４８、１５２）が前記上部及び底部壁（９６、１２０）に固定接続されて前記第１端部部分（１４４）の反対側の二叉に分岐した第２端部部分（１７６）を画定する１対の外側側壁（１４８、１５２）とを有し、前記二叉に分岐した第２端部部分（１７６）が前記フレーム（２６）の前記中央部分（３８）にまたがり終端がフレーム・ピン継手（２３２、２３６）で前記フレーム（２６）と旋回接続するボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）と、
前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）に旋回接続されたチルトリンク手段（３１８）と、
前記第１端部部分（１４４）で前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）に固定接続された下部ピン・ボス（２２８）及び、前記チルトリンク手段（３１８）に固定接続された上部ピン・ボス（３９８）と、
第１端部（４１４）で前記フレーム（２６）に旋回接続され、第２端部（４３０）で前記チルトリンク手段（３１８）に旋回接続される第１油圧シリンダ（４１０）と、
第１端部（２９６）で前記フレーム（２６）に旋回接続され、第２端部（３０２）で、前記底部壁（１２０）に隣接する第１ピン継手（２９０）で前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）に旋回接続される第２油圧シリンダ（２９４）と、
を備えるボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記フレーム・ピン継手（２３２、２３６）が、１対のフレーム・ピン・ボス（２２０、２２４）であって、各フレーム・ピン・ボス（２２０、２２４）が前記二叉に分岐した第２端部部分（１７６）の脚（１８０、１８４）に固定接続される１対のフレーム・ピン・ボス（２２０、２２４）と、１対のピン（２４０、２４４）であって、前記１対のピン（２４０、２４４）の各々が前記フレーム（２６）の前記１対の外側側壁部分（３０、３４）の１つと、前記１対のフレーム・ピン・ボス（２２０、２２４）の１つと、前記フレーム（２６）の前記１対の内側側壁部分（４２、４６）の１つを通じて延び、終端が前記フレーム（２６）の前記中央部分（３８）の中にある１対のピン（２４０、２４４）とを含む、請求項１に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記１対の内側側壁（８８、９２）及び上部壁（９６）が、前記１対の内側側壁（８８、９２）の所定の全長にほぼ沿って延びる連続的な横方向でない溶接によって固定接続され、前記１対の内側側壁（８８、９２）及び前記底部壁（１２０）が、前記１対の内側側壁（８８、９２）の所定の全長にほぼ沿って延びる連続的なほぼ横方向でない溶接によって固定接続され、前記１対の外側側壁（１４８、１５２）及び上部及び底部壁（９６、１２０）が、前記外側側壁（１４８、１５２）の所定の長さにほぼ沿って延びる連続的な横方向でない溶接によって固定接続される、請求項１に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記チルトリンク手段（３１８）が、第２ピン継手（３３８）で前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）に旋回接続されたチルトレバー（３２２）と、第１端部（３７４）で前記チルトレバー（３２２）に旋回接続されたチルトリンク部（３２６）とを含み、前記上部連結器ピン・ボス（３９８）が前記第１端部（３７４）の反対側の端部（４０２）で前記チルトリンク部（３２６）に固定接続される、請求項１に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記チルトレバー（３２２）が、１対の間隔の開いた側壁（３２８、３３０）であって、前記１対の間隔の開いた側壁（３２８、３３０）の各１つが前記第２ピン継手（３３８）で前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記１対の内側側壁（８８、９２）の１つに旋回接続される１対の間隔の開いた側壁（３２８、３３０）を有し、前記チルトリンク部（３２６）が、１対の間隔の開いた側面レール（３５０、３５４）であって、前記１対の側面レール（３５０、３５４）の各１つが前記チルトリンク部（３２６）の前記第１端部（３７４）で、それぞれ間隔の開いた第３及び第４ピン継手（３８２、３８６）で前記チルトレバー（３２２）の前記１対の側壁（３２８、３３０）の１つに旋回接続される１対の間隔の開いた側面レール（３５０、３５４）を有し、前記上部連結器ピン・ボス（３９８）が前記チルトリンク部（３２６）の前記１対の側面レール（３５０、３５４）の間に延びる、請求項４に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記第１及び第２油圧シリンダ（４１０、２９４）の前記第１端部（４１４、２９６）が前記フレーム（２６）の前記中央部分（３８）で接続され、前記第１油圧シリンダ（４１０）の前記第１及び第２端部（４１４、４３０）が前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記上部壁（９６）の上方に位置し、前記第１油圧シリンダ（４１０）の前記第２端部（４３０）が前記第３及び第４ピン継手（３８２、３８６）の下方のその間で、前記チルトレバー（３２６）の中央部分（４２６）の上方の第５ピン継手（４１８）のところに位置し、前記第２油圧シリンダ（２９４）の前記第１端部（２９６）が前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記底部壁（１２０）の下方に位置する、請求項５に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記二叉に分岐した第２端部部分（１７６）及び前記第１端部部分（１４４）が各々、前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の中央部分（１００）の所定の幅より大きい所定の幅を有する、請求項６に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記連結器端部部分（１４４）が前記第１端部部分（１４４）のより大きい所定の幅を確立するように前記上部及び底部壁（９６、１２０）の前記中央部分（１００）から広がる、請求項７に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記チルトリンク部（３２６）及び前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）との相対運動を可能にするため、それぞれ前記上部及び下部ピン・ボス（２２８、３９８）の第６及び第７ピン継手（５２１、５２２）で固定接続される工具連結器（４５０）を含む、請求項８に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記第２油圧シリンダ（２９４）の前記第２端部（３０２）が、前記ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記底部壁（１２０）のほぼ前記中央部分（１３２）に配置されたプレート組立体（２７８）によって前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）に旋回接続され、前記プレート組立体（２７８）が前記底部壁（１２０）の所定の長さに沿った所定の長さだけ延びる、請求項７に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記ラック及びダンプ止め（２５０、２５４）が、前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記上部壁（９６）の上部表面（２５８）上の所定の位置に配置され、前記ラック及びダンプ止め（２５０、２５４）が、前記上部壁（９６）の前記上部表面（２５８）より高くなった接触表面を有する外向き突起（２６２、２６６、２７０）を含む、請求項６に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記チルトレバー（３２２）が、前記第１油圧シリンダ（４１０）の前記第２端部（４３０）と前記ボックス・ブーム・リフトアーム組立体（８４）の前記上部壁（９６）の間の所定の位置で、前記１対の側壁（３２８、３３０）に接続されその間に延びるバー（３４６）を含み、前記チルトリンク部（３２６）の前記１対の側面レール（３５０、３５４）の各々が所定の位置で所定の角度で角を成している、請求項１１に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。
前記ボックス・ブーム・ローダー機構（１０）が最小リフト動作範囲（２７６）のある部分にあり、１対の側面レール（３５０、３５４）の曲がり角度が前記第５ピン継手（４１８）に隣接し接触しない関係にある時、前記チルトレバー（３２２）の前記バー（３４６）が前記ラック止め（２５０）に接触し、前記ボックス・ブーム・ローダー機構（１０）が最大リフト動作範囲（２７７）のある部分にある時、前記チルトレバー（３２２）の前記バー（３４６）が前記ダンプ止め（２５４）に接触する、請求項１２に記載のボックス・ブーム・ローダー機構（１０）。