JP5718513B1 - 作業用車両 - Google Patents

Abstract

【課題】アームの上下揺動に応じたアーム先端の移動軌跡が垂直移動に近く、且つ前後方向の移動量を抑えて、アーム上下揺動時における車両の安定性および操作性に優れた作業用車両を提供する。【解決手段】アーム２１が最も下方に揺動した状態において、コントロールリンク２２は枢結点Ａと枢結される一端側から後方に向かって略水平に延びて配置され、他端側においてアーム２１と枢結点Ｄにおいて枢結され、アームシリンダ２３は枢結点Ｄより後側に位置して、枢結点Ｂと枢結される一端側から上方に向かって略垂直に延びて配置され、他端側においてアーム２１と枢結点Ｅにおいて枢結され、リフトリンク２４はアームシリンダ２３より後側に位置して、枢結点Ｃと枢結される一端側から上方に向かって略垂直に延びて配置され、他端側においてアーム２１と枢結点Ｆにおいて枢結され、枢結点ＥおよびＦは枢結点Ｄより上方に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、走行可能な車両本体に上下に揺動自在にアームを設け、このアームを上下に揺動させることによりアーム先端に着脱自在に取り付けられたアタッチメント（作業装置）を上下に移動させて作業を行う作業用車両に関する。

このような作業用車両の一例として、タイヤもしくはクローラからなる走行装置を車両本体の左右にそれぞれ設け、左右の走行装置の作動速度を異ならせることによって進行方向の転換を行うスキッドステアローダが知られている。スキッドステアローダに設けられてアームを上下揺動させるアーム支持機構は、アームの基端部が車両本体に枢結されて支持されるラディアル式の支持機構と、アームの基端部が２つのリンクを用いて車両本体に枢結されて支持される構成であって、側面視において車両本体、アームおよび２つのリンクにより平面４節閉リンク機構を構成するヴァーティカル式の支持機構とに大別される。ここで、ヴァーティカル式の支持機構は、上述のように２つのリンクを用いて構成されるものが一般的である。なお、ラディアル式よりも地面に対して垂直に近いアーム先端軌道を有するものが多いことに由来して、「ヴァーティカル式」と称される。

例えば下記特許文献１および２にはヴァーティカル式のアームを備えた作業用車両が開示されている。いずれも前後２本のリンク部材によりアームが車両本体に支持され、アームと車体にまたがって配設された油圧シリンダの伸縮に応じてアームが上下揺動されるように構成されている。ラディアル式の支持機構の場合には、アームは車体との枢結点を中心として上下揺動するため、アーム先端（およびアーム先端に取り付けられたバケット等のアタッチメント）が車両側方から見て枢結点を中心とした弧を描いて上下移動する。一方、ヴァーティカル式においては、２本のリンクの長さ、アームおよび車体との枢結位置を変更することにより、アームの上下移動に応じたアーム先端の移動軌跡を比較的自由に設定できる。

スキッドステア等のローダ（積み込み作業車）は、例えば、アーム先端にバケットを取り付け、土砂などをバケット内にすくい込んでダンプトラック等の運搬車両に積み込む作業に使われる。この積み込み作業では、まず、アームを下降させるとともに自車両の走行およびバケットの揺動作動を行なわせてバケットに土砂等をすくい込む。そして、自車両をダンプトラック等の運搬車両の近くに走行させた後、アームを上昇させるとともに車両の走行およびバケットの揺動作動を行なわせてこの運搬車両の荷台上に土砂を積み込む。このような積み込み作業を行うときに、ラディアル式の支持機構を用いたローダの場合には、アーム先端に取り付けられたバケットが円弧を描いて上昇するため、アームが下降した位置から水平位置までバケットが前進しながら上昇し、水平位置から上昇した位置までバケットが後退しながら上昇する。この場合、アームが水平位置でバケットが最も前に出るためダンプトラックとの干渉をさけるため、自車両をダンプトラックからある程度離れて位置させる必要がある。ところが、バケットを上昇させた後にバケット内の土砂をダンプトラックの上に積み込むときには、自車両を前進させてバケットをダンプトラックの荷台上に位置させる必要があるが、上述のようにアーム上昇位置ではバケットは後退しているため、自車両を前進させる距離が大きくなる。また、ラディアル式の支持機構を用いたローダにおいては、アーム先端に取り付けられたバケットが前方に凸となる円弧を描いて昇降するため、特にバケットに重量物が積載された状態でアームを上下に揺動させる場合に、前方への転倒の虞がある。

これに対してヴァーティカル式の支持機構を用いると、アームの上下揺動に対して、ア
ーム先端（およびここに取り付けられたバケット）を垂直に近い軌跡を描くように移動させるような構成とすることが可能である。このようにすれば、自車両をダンプトラックにより近づけてアームを上下揺動させることが可能となり、且つ、バケットを上昇させてバケット内の土砂をダンプトラックの上に積み込むときでの自車両の前進距離を小さくでき、効率のよい積み込み作業が可能となる。このようなことからヴァーティカル式の支持機構を採用した作業用車両も多く用いられている。また、ヴァーティカル式の支持機構は、ラディアル式の支持機構よりも、アーム先端（バケット）を垂直に近い軌跡を描くように移動させる構成とすることが可能であり、このように構成すれば、アームを上下に揺動させるときの前方への転倒の虞を低減でき、これをラディアル式に対する長所の一つとしている。

例えば、特許文献１には、アームが下降位置から上昇させたときに、アーム先端が僅かに前進しながら上昇した後、緩やかに後退しながらさらに上昇し、途中からまた前進しながら上昇するというＳ字状の軌跡を描くようにヴァーティカル式の支持機構を設定している。特許文献２の作業用車両では、アームを上下に揺動させたときに、アーム先端がＭ字状に前後に往復する構成となっている。

米国特許６，４７４，９３３号 米国特許出願公開第２００７／０１０４５６６号

ところで、ヴァーティカル式の支持機構を採用する場合、２本のリンクおよび油圧シリンダ（アームシリンダ）の長さおよび配置位置（アームおよび車体との枢結位置）の自由度が高いため、どのようにこれらを設定するかということが重要である。これにより車両全体としての外観デザイン、構造が変化し、且つ、アーム先端の移動軌跡も変化するためである。外観デザインおよび構造については、できる限りシンプルで見た目が良好なものであることが求められる。また、アーム先端の移動軌跡については、上述のような積み込み作業を考えると、アーム先端は垂直に移動することが求められる。但し、特許文献１の作業車のように、アームが上動位置に揺動したときにアーム先端が前方に位置する構成とすると、運搬車両への積み込みのための前進距離は短くなるが、バケット積載物の重量の影響を受けてアーム上昇時に車両が不安定になりやすいという問題がある。また、バケット移動軌跡が特許文献１の場合はＳ字状であり、特許文献２の場合はＭ字状に前後に移動する構成であり、アームの揺動に伴って車両の重心位置が前後に変化して扱いづらい（操作性が良くない）という問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、アームの上下揺動に応じたアーム先端の移動軌跡が垂直移動に近く、且つ前後方向の移動量を抑えて、アーム上下揺動時における車両の安定性および操作性に優れた作業用車両を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る作業用車両は、走行可能な走行車両と、前記走行車両に上下揺動可能に取り付けられるアームと、前記アームを前記走行車両に対して上下揺動可能に支持する支持機構とを有して構成され、前記支持機構が、前記アームと前記走行車両とに跨がって連結配置されるコントロールリンク、アームシリンダおよびリフトリンクとを備え、前記アームシリンダを伸縮させて前記アームを上下揺動させるように構成される。この作業用車両において、前記走行車両に設けられる前記コントロールリンク、前記アームシリンダおよび前記リフトリンクのそれぞれの一端部と前記走行車両との枢結点Ａ，Ｂ，Ｃの車両前後方向の位置関係が、前記枢結点Ａが最も車両前側に位置し、前記枢結点Ｂが前記枢結点Ａより後側に位置し、前記枢結点Ｃが前記枢結点Ｂより後側に位置し、前記枢結点Ｂが前記枢結点ＡおよびＣより下側に位置して設けられており、前記枢結点Ａが前記走行車両の中間部に位置するとともに前記枢結点ＢおよびＣが前記走行車両の後部に隣り合って位置し、前記枢結点Ａと前記枢結点Ｂの間の距離が前記枢結点Ｂと前記枢結点Ｃの間の距離より大きく、前記アームが最も下方に揺動した状態において、前記コントロールリンクは前記枢結点Ａと枢結される一端側から後方に向かって略水平に延びて配置され、他端側において前記アームと枢結点Ｄにおいて枢結され、前記枢結点Ｄは前記枢結点Ｂに最も近づいて位置し、前記アームシリンダは前記枢結点Ｄより後側に位置して、前記枢結点Ｂと枢結される一端側から上方に向かって略垂直に延びて配置され、他端側において前記アームと枢結点Ｅにおいて枢結され、前記リフトリンクは前記アームシリンダの後側に隣り合って位置して、前記枢結点Ｃと枢結される一端側から上方に向かって前記アームシリンダと略平行に且つ略垂直に延びて配置され、他端側において前記アームと枢結点Ｆにおいて枢結され、前記枢結点ＥおよびＦは前記枢結点ＡおよびＤより上方に位置する。

上記作業用車両において、好ましくは、前記枢結点Ａが前記枢結点Ｃより上側に位置する。

上記作業用車両において、好ましくは、前記アームが最も下方に揺動した状態において、前記コントロールリンクは前記枢結点Ａと枢結される一端側から後方且つ下方に向かって延びる。

上記作業用車両において、好ましくは、前記アームが最も下方に揺動した状態において、前記枢結点Ｆが前記枢結点Ｅより上方に位置する。
また、好ましくは、前記走行車両の左右側部に、前記アームシリンダおよび前記リフトリンクの外側に位置してこれらを覆う側部フレーム部材を有する。

上記作業用車両において、好ましくは、前記アームを最も下方に揺動した状態から中間揺動位置を経て最も上方に揺動した状態に揺動させるとき、前記アームの前端部は、前記アームが最も下方に揺動した状態から前記中間揺動位置に到達するまでは、前記アームが上方に揺動されるに従って前方に移動し、前記アームが前記中間揺動位置から最も上方に揺動した状態に到達するまでは、前記アームが上方に揺動されるに従って後方に移動し、前記アームが最も下方に揺動した状態における前記アームの前端部は、前記アームが最も上方に揺動した状態における前記アームの前端部よりも後方に位置する。

上記のように構成された本発明に係る作業用車両によれば、いわゆるヴァーティカル式の支持機構を採用した上で、アームを下動位置から上に揺動させたときに、アーム先端を途中まで緩やかに前移動させながら上動させ、その後、スムーズに且つほぼ垂直に上動させることができる構成とすることが可能である。このため、アーム先端を途中まで緩やかに前移動させながら上動させ、その後、スムーズに且つほぼ垂直に上動させる構成とすることにより、アーム上下揺動時における車両の安定性および操作性に優れた作業用車両を得ることができる。また、アーム最下動位置でコントロールリンクはほぼ水平に延び、アームシリンダおよびリフトリンクを互いに近づけて平行に且つ垂直上方に延びるようにしてコンパクトに配置でき、コンパクトな外観デザインとすることができる。

また、上記の本発明に係る作業用車両は、アーム最下動位置において、コントロールリンクが後方に向かって略水平に延びる構成、すなわち、枢結点Ａに対して枢結点Ｄが略同一の高さに位置する構成を有する。このため、コントロールリンクが例えば枢結点Ａから後方に向かって上がるように延びて配置される構成に対して、アームが最下動位置近傍に位置した状態でのアームの機構的瞬間中心（単に「瞬間中心」とも称され、アームが或る瞬間において或る点を中心に回転運動を行っていると見なせる場合、その中心点）位置を低くすることができる。ここで、アーム先端の移動速度は、アームの瞬間中心とアーム先端とを結ぶ線分に対して直交する方向の成分として規定される。このため、上記のようにアームの瞬間中心位置を低くすることにより、アーム先端の移動速度の水平方向成分を小さくして、最下動位置近傍でアームを揺動させるときのアーム先端の前方への移動を抑え
て、アーム先端をほぼ垂直に移動させることが可能になるので、車両の安定性に優れた作業用車両を得ることができる。

本発明を適用したクローラ式スキッドステアローダをアームが最下動位置に揺動された状態で示す左側面図である。 上記スキッドステアローダを示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。 上記スキッドステアローダをアームが最上動位置に揺動させた状態で示す左側面図である。 上記スキッドステアローダにおけるアーム先端の移動軌跡を説明するための上記スキッドステアローダの左側面図である。 上記スキッドステアローダにおけるアームが最下動位置、中間位置および最上動位置に位置する状態およびアーム先端の移動軌跡を示すスケルトン図である。 上記スキッドステアローダに用いられるヴァーティカル式の支持機構においてコントロールリンクの長さ変化に伴うアーム先端の移動軌跡の違いを説明するスケルトン図である。 上記ヴァーティカル式の支持機構においてコントロールリンクの長さ変化に伴うアーム先端の移動軌跡の違いを説明するスケルトン図である。 上記コントロールリンクの長さを調整するための軌跡調整機構を示す図であり、（ａ）は軌跡調整機構全体を模式的に示すスケルトン図であり、（ｂ）はこの軌跡調整機構を構成する伸縮コントロールリンクを示す図であり、（ｃ）は伸縮コントロールリンクの代替案としての屈伸式コントロールリンクを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、アームの先端にバケットを装着したクローラ式のスキッドステアローダ（以下、クローラローダ１と称する）に、本発明を適用した例について説明する。まず、クローラローダ１の全体構成について、図１〜図３を参照して説明する。以下においては説明の便宜のため、各図に付記する矢印方向で前後、左右および上下を定義して説明を行う。

クローラローダ１は、図１に示すように、無端状の履帯３を有して構成される左右一対の走行装置５，５と、これら走行装置５，５が左右に取り付けられた本体フレーム９と、本体フレーム９に取り付けられたローダ装置２０と、本体フレーム９の中央上部に設けられたオペレータキャビン１１とを有して構成されている。なお、走行装置５，５と本体フレーム９とをあわせて、以下「車両１０」と称する。

オペレータキャビン１１は箱状に形成されており、車両前側が開口し、開口部に開閉自在な前扉１１ａが設けられている。オペレータキャビン１１内には、作業者が車両前側に向いて着座するオペレータシート（図示せず）が設けられており、このオペレータシートの左右に、走行装置５およびローダ装置２０の駆動を操作するための操作レバー（図示せず）が配設されている。

上述のように、本体フレーム９にローダ装置２０が取り付けられるのであるが、本体フレーム９にはローダ装置２０を取り付けるための複数の枢結点が設けられている。具体的には、オペレータキャビン１１の左右側方で且つ走行装置５の上方に位置する枢結点Ａ、枢結点Ａに対して後方下側に位置する枢結点Ｂ、および枢結点Ｂに対して後方であって枢結点Ａに対して下方で且つ枢結点Ｂに対して上方に位置する枢結点Ｃが、それぞれ設けられている。

ローダ装置２０は、オペレータキャビン１１の前後左右を囲むように配設されたアーム２１と、本体フレーム９およびアーム２１に跨って取り付けられた左右一対のコントロールリンク２２と、コントロールリンク２２の後側において本体フレーム９およびアーム２１に跨って取り付けられた左右一対のアームシリンダ２３と、アームシリンダ２３の後側において本体フレーム９およびアーム２１に跨って取り付けられた左右一対のリフトリンク２４と、アーム２１の前端部にブラケット２９ａを介して取り付けられたバケット２９とから構成される。なお、左右一対のコントロールリンク２２、アームシリンダ２３およびリフトリンク２４は左右対称に設けられており、コントロールリンク２２、アームシリンダ２３およびリフトリンク２４を介してアーム２１が本体フレーム９に取り付けられている。

アーム２１は、オペレータキャビン１１の左側に位置して前後に延びる左アーム２１Ｌと、オペレータキャビン１１の右側に位置して前後に延びる右アーム２１Ｒと、オペレータキャビン１１の前側に位置して左右に延びる前クロスメンバー２１Ｆと、オペレータキャビン１１の後側に位置して左右に延びる後クロスメンバー２１Ｂとからなり、左アーム２１Ｌおよび右アーム２１Ｒが前クロスメンバー２１Ｆおよび後クロスメンバー２１Ｂにより一体的に結合されて構成される。

左アーム２１Ｌは、左側面視（図１参照）において、後側から順に、前後に延びるとともに前後中間部分が下方に延びる基端部２１ａと、基端部２１ａの前部から前方に延びる中間部２１ｂと、中間部２１ｂの前部から前方に延びるとともに下方へ屈曲する先端部２１ｃとを備え、これら基端部２１ａ、中間部２１ｂおよび先端部２１ｃが一体的に結合されて構成される。基端部２１ａには、図１に示すように、下方に延びて形成された部分の下端部に枢結点Ｄ、この枢結点Ｄに対して後方上側に位置する枢結点Ｅ、この枢結点Ｅに対して後方上側に位置する枢結点Ｆがそれぞれ形成されている。図１に示すように、アーム２１が下動した状態において、枢結点Ｄは枢結点Ａに対して後方で若干下側に位置し、枢結点Ｅは枢結点Ｂに対してほぼ真上に位置し、枢結点Ｆは枢結点Ｃに対してほぼ真上に位置している。また、先端部２１ｃの前端部に枢結点Ｇが形成されている。なお、右アーム２１Ｒは、左アーム２１Ｌと左右対称であり、基本的に同一の構成を有しているので、ここでの説明を省略する。

コントロールリンク２２は、一端が本体フレーム９の枢結点Ａに枢結されるとともに、他端がアーム２１（基端部２１ａ）の枢結点Ｄに枢結されて、本体フレーム９およびアーム２１に跨って取り付けられる。このコントロールリンク２２は、上述した枢結点Ａと枢結点Ｄとの位置関係により、図１に示す最下動位置において、前端に対して後端が若干下がるように傾斜した状態で前後に延びて配設される。また、コントロールリンク２２はこのように前後に延びた状態で、その全体が枢結点ＢおよびＣよりも上方に位置し、且つ枢結点Ｅおよび枢結点Ｆよりも下方に位置している。

アームシリンダ２３は、油圧の供給を受けてシリンダチューブに対してシリンダロッドが伸縮作動する油圧シリンダにより構成される。シリンダチューブ側の端部が本体フレーム９の枢結点Ｂに枢結されるとともに、シリンダロッド側の端部がアーム２１（基端部２１ａ）の枢結点Ｅに枢結されて、本体フレーム９およびアーム２１に跨ってアームシリンダ２３が取り付けられる。このアームシリンダ２３は、上述した枢結点Ｂと枢結点Ｅとの位置関係により、図１に示す最下動位置において略垂直方向に延びるとともに、前後方向においてコントロールリンク２２とリフトリンク２４との間に配設される。

リフトリンク２４は、側面視で略「く」の字状に形成されており、下端が本体フレーム９の枢結点Ｃに枢結されるとともに、上端がアーム２１（基端部２１ａ）の枢結点Ｆに枢結されて、本体フレーム９およびアーム２１に跨って取り付けられる。このリフトリンク
２４は、上述した枢結点Ｃと枢結点Ｆとの位置関係により、図１に示す最下動位置において垂直方向に延びる。なお、右アーム２１Ｒも左アーム２１Ｌと同様に、右アーム２１Ｒ用のコントロールリンク２２、アームシリンダ２３およびリフトリンク２４を介して本体フレーム９の右側に取り付けられる。

アーム２１（先端部２１ｃ）の枢結点Ｇに、上下に揺動自在にブラケット２９ａが枢結されており、このブラケット２９ａにバケット２９が着脱自在に取り付けられている。ブラケット２９ａ（バケット２９）は、先端部２１ｃに設けられたバケットシリンダ２８，２８を伸縮作動させることにより、枢結点Ｇを中心として上下に揺動される。なお、図１および図３においては、コントロールリンク２２、アームシリンダ２３およびリフトリンク２４を分かりやすく示すために、これらを車両左側に移動させた状態を図示しているが、実際にはこれらの左右側方が側部フレーム９ａに覆われている（図４参照）。

アームシリンダ２３を伸縮作動させることにより、バケット２９を地面に当接させたアーム２１の最下動位置（図１および図２に示す位置であり、この位置のアーム２１をアーム２１Ｄと称して説明する）と、アーム２１の前端部をオペレータキャビン１１よりも上方に揺動させた最上動位置（図３に示す位置であり、この位置のアーム２１を２１Ｕと称して説明する）との間で、アーム２１を上下に揺動させることができるようになっている（詳細は後述）。

以上のように構成されるクローラローダ１は、作業者がオペレータシートに着座して操作レバーを操作することにより、操作レバーの操作に応じて、走行装置５を駆動させて車両１０を走行移動させたり、アームシリンダ２３を伸縮作動させてアーム２１を上下に揺動させたり、バケットシリンダ２８を伸縮作動させてバケット２９を上下に揺動させたりすることができる。アームシリンダ２３を伸縮作動させることにより、図４に示すように、アーム２１を最下動位置２１Ｄと最上動位置２１Ｕとの間で上下に揺動させることが可能であり、このときのアーム２１の上下揺動について図５を参照しながら以下に詳細に説明する。

以下においては、アーム２１の上下への揺動について、アームシリンダ２３を伸縮作動させることにより、アーム２１を最下動位置２１Ｄから最上動位置２１Ｕに向けて揺動させる場合を想定して説明する。ここで、コントロールリンク２２は、枢結点Ａにおいて本体フレーム９に枢結されてこの枢結点Ａを中心として回転自在である。このため、枢結点Ａを中心としてコントロールリンク２２が回転されるとき、コントロールリンク２２とアーム２１とを繋ぐ枢結点Ｄは、枢結点Ａを中心としコントロールリンク２２を半径とする円弧上を移動する。一方、リフトリンク２４は、枢結点Ｃにおいて本体フレーム９に枢結されてこの枢結点Ｃを中心として回転自在である。このため、枢結点Ｃを中心としてリフトリンク２４が回転されるとき、リフトリンク２４とアーム２１とを繋ぐ枢結点Ｆは、枢結点Ｃを中心としリフトリンク２４を半径とする円弧上を移動する。よって、アームシリンダ２３を伸長作動させると、枢結点Ｄと枢結点Ｆとの距離が一定のままで、枢結点Ｄが枢結点Ａを中心とする円弧上を移動するとともに、枢結点Ｆが枢結点Ｃを中心とする円弧上を移動する。アーム２１は、このように移動する枢結点Ｄおよび枢結点Ｆに対応して、前後方向への傾きおよび前後方向における位置を変化させながら上方に揺動される。

図５には、アーム２１が最下動位置２１Ｄに位置する状態での枢結点Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを、それぞれ枢結点Ｄｄ，Ｅｄ，Ｆｄ，Ｇｄとして示している。このようにアーム２１が最下動位置２１Ｄに位置する状態でアームシリンダ２３を伸長作動させると、枢結点Ｄと枢結点Ｆとの距離が一定のままで、枢結点Ｄが枢結点Ａを中心とする円弧上を上方前側に向けて移動するとともに、枢結点Ｆが枢結点Ｃを中心とする円弧上を後方に向けて移動する。このとき、アームシリンダ２３は、枢結点Ｂを中心として後方に揺動される。これによ
りアーム２１は、枢結点Ａと枢結点Ｆとを結ぶ直線上に枢結点Ｄが到達する（枢結点Ａ，Ｆ，Ｄが一直線上に並ぶ）揺動位置近傍まで、枢結点Ｇを若干前方でほぼ垂直上方に移動させながら、上方に揺動される。図５には、枢結点Ａと枢結点Ｆとを結ぶ直線上に枢結点Ｄが到達した状態での枢結点Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを、それぞれ枢結点Ｄｃ，Ｅｃ，Ｆｃ，Ｇｃとして示しており、このときのアーム２１の位置を中間位置２１Ｃと称して説明する。リフトリンク２４は、この中間位置２１Ｃにおいて最も後方に位置するが、中間位置２１Ｃのときに本体フレーム９の後部に干渉しないように側面視略「く」の字状に形成されている。

ここで、クローラローダ１は、最下動位置２１Ｄにおいてコントロールリンク２２が後方に向かって略水平に延びる構成、すなわち、枢結点Ａに対して枢結点Ｄが略同一の高さに位置する構成を有する。このため、コントロールリンク２２が例えば枢結点Ａから後方に向かって上がるように延びて配置される構成に対して、アーム２１が最下動位置２１Ｄ近傍に揺動した状態でのアーム２１の瞬間中心位置を低くすることができる。ここで、アーム２１先端の移動速度は、アーム２１の瞬間中心とアーム２１先端（枢結点Ｇ）とを結ぶ線分に対して直交する方向の成分として規定される。このため、上記のようにアーム２１の瞬間中心位置を低くすることにより、アーム２１先端の移動速度の水平方向成分を小さくして、最下動位置２１Ｄ近傍でアーム２１を揺動させるときのアーム２１先端の前方への移動を抑えてほぼ垂直に移動させることが可能になり、車両１０の安定性を確保できる。

アーム２１が中間位置２１Ｃに位置する状態から、さらにアームシリンダ２３を伸長作動させると、枢結点Ｄと枢結点Ｆとの距離が一定のままで、枢結点Ｄが枢結点Ａを中心とする円弧上を上方前側に向けて移動するとともに、枢結点Ｆが枢結点Ｃを中心とする円弧上を前方に向けて移動する。このとき、アームシリンダ２３は、枢結点Ｂを中心として前方に揺動される。これによりアーム２１は、最上動位置２１Ｕに到達するまで上方に揺動されるが、このとき先端枢結点Ｇは、中間位置２１Ｃに対応した枢結点Ｇｃ近傍に対して上方において、極く僅か後方に移動しながら垂直上方に移動する。図５には、最上動位置２１Ｕでの枢結点Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを、それぞれ枢結点Ｄｕ，Ｅｕ，Ｆｕ，Ｇｕとして示している。ここで先端枢結点Ｇｕは、図４に示すように、前後方向においてオペレータキャビン１１の前方に位置しているので、バケット２９の土砂等がオペレータキャビン１１上に落下することを防止できる。

このようにして、アーム２１を最下動位置２１Ｄから最上動位置２１Ｕまで上方に揺動させると、先端枢結点Ｇの位置は、滑らかなほぼ垂直上方に延びる若干円弧状となる軌跡を描く。なお、中間位置２１Ｃでの先端枢結点Ｇｃ近傍が最も前方に位置しており、次に最上動位置２１Ｕでの先端枢結点Ｇｕがこれよりほんの僅か後方に位置し、最下動位置２１Ｄでの先端枢結点Ｇｄが最も後方に位置している。また、アーム２１を上下に揺動させるとき、コントロールリンク２２、アームシリンダ２３およびリフトリンク２４が互いに干渉しないように、すなわち、これらの移動範囲が互いに干渉しないように、本体フレーム９およびアーム２１に枢結点Ａ〜Ｆが設けられている。

先端枢結点Ｇの移動軌跡は、コントロールリンク２２、アームシリンダ２３およびリフトリンク２４の長さおよび配置位置（すなわち、枢結点Ａ〜Ｆの配置位置）により決まる。そこで、アーム２１の上下揺動に応じた枢結点Ｇの軌跡の変化について、コントロールリンク２２の長さおよび枢結点Ａを変更した場合を例にして、図６および図７を参照しながら以下に説明する。

図６（ｃ）に示されるように、コントロールリンク２２と本体フレーム９との枢結点Ａを後方にずらせた枢結点ａに設定したリンク構成を考える。まず、この枢結点を上述した
とおりの枢結点Ａの位置にあるときのリンク構成を図６（ａ）にリンク構成Ｍ１として示している。このときのアーム２１の先端枢結点Ｇは、上述したように点Ｇｄから点Ｇｕまで滑らかなほぼ垂直上方に移動する軌跡を描く。一方、枢結点ａに設定（枢結点Ａより後に移動させるとともにその分だけコントロールリンク２２の長さを短く設定）した場合、先端枢結点Ｇは図６（ｂ）に示すように、点Ｇｄから点ｇｕまで滑らかなほぼ垂直上方に移動する軌跡を描く。両軌跡ともに滑らかなほぼ垂直上方に移動する軌跡であるが、図７に示すように、アーム２１が上方に揺動されるに応じて先端枢結点Ｇの位置が前後に異なる軌跡となることが分かる。すなわち、枢結点Ａを枢結点ａにしたときには、アーム２１の先端枢結点Ｇ（バケット２９を枢結する点）が前側となる。

以上のように、枢結点Ａの前後位置およびコントロールリンク２２の長さに応じて、アーム２１を上下に揺動させるときに枢結点Ｇの描く軌跡、特にアーム２１が上方に揺動されるときでの枢結点Ｇの前後位置（バケット２９の前後位置）が変化することが分かる。

ところで、車両１０の前方においてアーム２１（バケット２９）を上下に揺動可能に構成されたクローラローダ１においては、アーム２１が最上動位置２１Ｕ近傍）に揺動された状態での枢結点Ｇ（バケット２９）が、前方に位置するに従って前方に転倒する虞が高くなるという問題がある。一方で、アーム２１が上方に揺動された状態において、バケット２９がオペレータキャビン１１の上方近傍に位置すると、バケット２９内の土砂等がこぼれた場合にキャビン１１上に落下するという問題がある。そこで、本発明を適用したクローラローダ１においては、アーム２１が最上動位置２１Ｕ近傍に揺動された状態において、バケット２９内の土砂等がこぼれてもキャビン１１上に落下しない前後位置（具体的には、キャビン１１の前端部よりも前方）であって、中間位置２１Ｃにおける先端枢結点Ｇｃよりも後方に枢結点Ｇが位置するように、枢結点Ａの前後位置およびコントロールリンク２２の長さが設定されている。これにより、上記２つの問題を解決している。

このように構成されるクローラローダ１を用いて、バケット２９内にすくい込んだ土砂等をダンプトラックに積み込む作業を行う場合、上述のようにアーム２１が最上動位置２１Ｕ近傍に揺動された状態において、中間位置２１Ｃにおける先端枢結点Ｇｃよりも後方に枢結点Ｇ（バケット２９）が位置しているため、自車両を前進させる距離が大きくなって作業効率が低下することがある。このため、このような作業を行うとき、アーム２１が最上動位置２１Ｕ近傍に揺動された状態での枢結点Ｇ（バケット２９）の位置を前方に移動させることにより、作業効率を優先させることが望まれる場合がある。このように、作業に応じてアーム２１先端（バケット２９）の移動軌跡に対する要求は様々であり、アーム２１先端の移動軌跡を変更設定できる構成が望まれる。そこで、枢結点Ａの前後位置およびコントロールリンク２２の長さを調整する軌跡調整機構を備えることにより、アーム２１先端の移動軌跡を変更設定できるクローラローダについて、図８を参照しながら以下に説明する。

図８（ａ）には、長手方向の長さが一定のコントロールリンク２２の代わりに、長手方向に伸縮自在に構成された伸縮コントロールリンク７３を用いて構成される軌跡調整機構７０を示している。この軌跡調整機構７０は、本体フレーム９に前後に延びて設けられたスライドレール７１と、枢結点Ａが形成されスライドレール７１に沿って前後に移動可能なブロック７２と、このブロック７２およびアーム２１に跨って取り付けられた伸縮コントロールリンク７３とを備えて構成される。伸縮コントロールリンク７３は、図８（ｂ）に示すように、ブロック７２の枢結点Ａに枢結される基端部７３ａと、この基端部７３ａに前後に伸縮自在に設けられアーム２１の枢結点Ｄに枢結される先端部７３ｂとを備えて構成される。

この伸縮機構は、例えば、互いに螺合するネジ構造を用いて構成することができる。す
なわち、基端部７３ａ内に雌ネジを形成し、先端部７３ｂに雄ネジを形成し、その螺合量を調整して伸縮コントロールリンク７３の長さを調整可能とする。このとき、枢結点Ｄは変化させないように、ブロック７２がスライドレール７１上をスライド移動して枢結点Ａの位置を調整する。

このようにして、軌跡調整機構７０により枢結点Ａの前後位置および伸縮コントロールリンク７３の長さを調整することにより、最下動位置２１Ｄでのアーム２１の位置および角度姿勢を変化させることなく、枢結点Ｇの描く軌跡を変更設定できる。なお、軌跡調整機構７０により枢結点Ａの前後位置および伸縮コントロールリンク７３の長さを一旦調整した後は、ブロック７２をスライドレール７１上に固定させる必要がある。そこで、軌跡調整機構７０は、ローダ装置２０の作動中にブロック７２の前後へのスライド移動をロックするスライドロック機構（図示せず）、およびローダ装置２０の作動中に伸縮コントロールリンク７３の伸縮作動をロックする伸縮ロック機構（図示せず）を備えている。

なお、安全性を確保するために、スライドロック機構および伸縮ロック機構が作動していない状態でのローダ装置２０の作動を規制する作動規制装置（図示せず）を備える構成が好ましい。

図８（ｂ）に示す伸縮コントロールリンク７３に代えて、図８（ｃ）に示すような屈伸式コントロールリンク８３を用いた構成としても良い。屈伸式コントロールリンク８３は、基端アーム８４の一端と先端アーム８５の一端とを枢結点８６で枢結して構成されており、基端アーム８４の他端がブロック７２の枢結点Ａに枢結されるとともに、先端アーム８５の他端がアーム２１の枢結点Ｄに枢結されている。そして、例えば図示しないアクチュエータにより枢結点８６を上下に作動させることにより、枢結点Ａの前後位置、およびその前後位置に対応した屈伸式コントロールリンク８３の長さが設定される。

ところで、上記の軌跡調整機構７０は、右アーム２１Ｒおよび左アーム２１Ｌのそれぞれに対応させて設けられており、左右の軌跡調整機構７０，７０の間で、枢結点Ａの前後位置およびコントロールリンクの長さが異なると、スムーズにアーム２１を上下に揺動させることが困難になる。そこで、左右の軌跡調整機構７０，７０の間で、枢結点Ａの前後位置およびコントロールリンクの長さの少なくとも一方が異なる状態でのローダ装置２０の作動を規制する作動規制装置（図示せず）を備える構成が好ましい。

上記軌跡調整機構を備えると、例えばクローラローダを用いて運搬車両の荷台に土砂等を積載する作業を行う場合、最上動位置２１Ｕ近傍においてアーム２１の前端部（バケット２９）が前方に位置するように調整すれば、積載作業を効率良く行うことができる。一方で、例えば比較的大きな荷重がアーム先端に作用する作業を行う場合、最上動位置２１Ｕ近傍においてアーム２１の前端部が後方側に位置するように調整すれば、アーム最上動位置２１Ｕ近傍での車両の安定性を確保できる。

１ クローラローダ（作業用車両）
１０ 車両（走行車両）
２１ アーム
２２ コントロールリンク
２３ アームシリンダ
２４ リフトリンク

Claims (6)

1. 走行可能な走行車両と、前記走行車両に上下揺動可能に取り付けられるアームと、前記アームを前記走行車両に対して上下揺動可能に支持する支持機構とを有して構成され、前記支持機構が、前記アームと前記走行車両とに跨がって連結配置されるコントロールリンク、アームシリンダおよびリフトリンクとを備え、前記アームシリンダを伸縮させて前記アームを上下揺動させるように構成される作業用車両であって、
   前記走行車両に設けられる前記コントロールリンク、前記アームシリンダおよび前記リフトリンクのそれぞれの一端部と前記走行車両との枢結点Ａ，Ｂ，Ｃの車両前後方向の位置関係が、前記枢結点Ａが最も車両前側に位置し、前記枢結点Ｂが前記枢結点Ａより後側に位置し、前記枢結点Ｃが前記枢結点Ｂより後側に位置し、前記枢結点Ｂが前記枢結点ＡおよびＣより下側に位置して設けられており、前記枢結点Ａが前記走行車両の中間部に位置するとともに前記枢結点ＢおよびＣが前記走行車両の後部に隣り合って位置し、前記枢結点Ａと前記枢結点Ｂの間の距離が前記枢結点Ｂと前記枢結点Ｃの間の距離より大きく、
   前記アームが最も下方に揺動した状態において、
   前記コントロールリンクは前記枢結点Ａと枢結される一端側から後方に向かって略水平に延びて配置され、他端側において前記アームと枢結点Ｄにおいて枢結され、前記枢結点Ｄは前記枢結点Ｂに最も近づいて位置し、
   前記アームシリンダは前記枢結点Ｄより後側に位置して、前記枢結点Ｂと枢結される一端側から上方に向かって略垂直に延びて配置され、他端側において前記アームと枢結点Ｅにおいて枢結され、
   前記リフトリンクは前記アームシリンダの後側に隣り合って位置して、前記枢結点Ｃと枢結される一端側から上方に向かって前記アームシリンダと略平行に且つ略垂直に延びて配置され、他端側において前記アームと枢結点Ｆにおいて枢結され、
   前記枢結点ＥおよびＦは前記枢結点ＡおよびＤより上方に位置することを特徴とする作業用車両。
2. 前記枢結点Ａが前記枢結点Ｃより上側に位置することを特徴とする請求項１に記載の作業用車両。
3. 前記アームが最も下方に揺動した状態において、前記コントロールリンクは前記枢結点Ａと枢結される一端側から後方且つ下方に向かって延びることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の作業用車両。
4. 前記アームが最も下方に揺動した状態において、前記枢結点Ｆが前記枢結点Ｅより上方に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の作業用車両。
5. 前記アームを最も下方に揺動した状態から中間揺動位置を経て最も上方に揺動した状態に揺動させるとき、
   前記アームの前端部は、
   前記アームが最も下方に揺動した状態から前記中間揺動位置に到達するまでは、前記アームが上方に揺動されるに従って前方に移動し、
   前記アームが前記中間揺動位置から最も上方に揺動した状態に到達するまでは、前記アームが上方に揺動されるに従って後方に移動し、
   前記アームが最も下方に揺動した状態における前記アームの前端部は、前記アームが最も上方に揺動した状態における前記アームの前端部よりも後方に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の作業用車両。
6. 前記走行車両の左右側部に、前記アームシリンダおよび前記リフトリンクの外側に位置してこれらを覆う側部フレーム部材を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の作業用車両。

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