JP6034984B2 - バケットおよびこれを備えた作業車両 - Google Patents

バケットおよびこれを備えた作業車両 Download PDF

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Description

本発明は、バケットおよびこれを備えた作業車両に関する。
従来、ホイールローダ等の作業車両には、作業機を構成するバケットが設けられている。このようなバケットの断面として、所定のバケット半径により円弧状に湾曲した中間部分と、中間部分の下側からその円弧の接線方向に直線状に延設された底部部分と、中間部分の上側からその円弧の接線方向に直線状に延設された上部部分とを有する形状のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特表2013−526664号公報
しかしながら、従来のバケットにおいては、堆積された山あるいは地山などに対してすくい込み作業や掘削作業を行う場合、対象物の種類、大きさ(粒径)等によっては、バケット奥側の中間部分に押し込まれて溜まった対象物が、さらに押し込まれてくる対象物の受入れを阻害し、バケットのすくい込みが滑らかに行われず、作業量(生産量)を確保できないという問題がある。
そこで、このような問題を解決するために、バケット奥側の断面形状として、より大きなバケット半径を採用し、バケットの奥側での容量を増やすことが考えられる。
しかし、単にバケットの容量を大きくしたのでは、ホイールローダの走行姿勢時にバケットとその後側、つまりバケットに対して車体後方側に近接するブームとが干渉することとなり、容量を増やすには限界がある。また、そのような干渉を避けようとしてバケットを前方に配置させると、バケットの奥行きが浅くなって容量の増加が望めない。
一方、作業量が十分に確保されている場合には、それに伴って掘削距離を延ばすことが可能であるが、延びた掘削距離の全域でバケットを安定して突入させることが要求され、その解決が望まれる。
本発明の目的は、作業量を確保でき、かつすくい込み作業や掘削作業を安定して維持できるバケットおよびこれを備えた作業車両を提供することにある。
本発明のバケットは、下部前端縁が一直線状に設けられたバケットであって、前記下部前端縁からバケット奥側に向かって水平に延出した第1直線部と、前記第1直線部の後端縁に連続してバケット奥側に向かってさらに延出し、当該バケット奥側に向かって上向きに傾斜した傾斜部と、前記傾斜部の後端縁に下端縁で連続し、所定のバケット半径で形成された曲面部と、前記曲面部の上端縁に連続し、バケット間口に向かって上向きに傾斜した第2直線部と、前記第2直線部の前端縁に対して折曲部を介してバケット間口側に折曲し、当該バケット間口に向かってさらに延出した第3直線部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、曲面部を形成するバケット半径として、従来よりも大きいものを採用する。
そして、バケット半径をより大きくして曲面部を形成し、その曲面部よりもバケット間口側(前側)に傾斜部を設けることで、すくい込み作業時や掘削作業時には、バケットを突入させるに従って、バケット内に押し込まれて傾斜部から曲面部に至る対象物をさらに滑らせて、当該曲面部をせり上がるようにバケット奥側で巻き上げることができる。このため、さらなる対象物が押し込まれても、その押込が阻害されることがない。
また、バケット奥側に位置する曲面部は、そのバケット間口側に傾斜部を設けることで上方に位置することになるから、大きなバケット半径を採用したにもかかわらず、バケット下部側でのバケット容量が犠牲になるが、本発明では、その分を第2、第3直線部および折曲部で形成される膨出部分、すなわちバケットの上部側で補うことができる。従って、バケット間口の開口部分の上方向の大きさを変えず、バケットの容量を確保でき、大きなバケット半径により、バケット間口の上部側からバケット内への対象物の流れ込みをも促進できる。
以上により、大きなバケット半径にすることで、対象物をバケット奥側に押し込みやすくし、本来有するバケット容量を確保でき、作業量を十分に確保できる。
さらに、バケット間口側に第1直線部を設けることにより、すくい込み作業あるいは掘削作業時にバケットを突入させた際、バケットを水平に真っ直ぐ突入させることができ、すくい込み作業や掘削作業を安定して維持できる。
なお、バケット奥側に位置する曲面部が第1直線部および傾斜部よりも上方に位置することにより、大きなバケット半径を採用しても、曲面部の位置が後方にはみ出すことがないから、走行姿勢にあっても、ブーム等との干渉を避けることができる。
本発明のバケットにおいて、前記第1直線部は、前記下部前端縁を含んで形成された板状取付部と、前記板状取付部の後端縁に連続した板状底部とを備えて構成されるか、または前記板状取付部のみで構成されることが好ましい。
本発明のバケットにおいて、前記傾斜部の前記第1直線部との成す角度は4°以上であることが好ましい。
本発明のバケットにおいて、前記第1直線部の水平方向の長さと、前記下部前端縁から前記曲面部のバケット奥側に向かって最も膨出した位置までの水平方向の長さとの比は、0.3ないし0.5であることが好ましい。
本発明のバケットにおいて、上側表面部分には、当該上側表面部分を補強する補強部材が設けられ、前記折曲部は、前記補強部材よりもバケット奥側の位置に設けられていることが好ましい。
一方、本発明の作業車両は、以上に記載のいずれかのバケットを備えることを特徴とする。
本発明の作業車両において、車体フレームと、前記バケットおよび車体フレームを連結するブームとを備え、走行姿勢状態では、前記バケットとブームとの距離は、前記折曲部で最小となることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る作業車両を示す側面図。 作業車両に搭載されたバケットを示す全体斜視図。 バケットを示す断面図。 走行姿勢状態でのバケットとブームとの位置関係を示す断面図。 本発明の変形例を示す断面図。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る作業車両としてのホイールローダ1を示す側面図である。なお、各図においては、ホイールローダ1の運転姿勢にあるオペレータを基準として、車体前後方向を単に前後方向といい、車体幅方向を左右方向といい、車体上下方向を単に上下方向という。また、バケット奥側とは、バケット間口を基準として後方側をいう。
[ホイールローダの概略説明]
図1において、ホイールローダ1は、鋼製の車両本体2を備えている。車両本体2は、後部車体フレームと、後部車体フレームに対して左右方向に屈折自在な車体フレームとしての鋼製の前部車体フレーム21とを備えている。後部車体フレームには、キャブ4、走行装置5、および動力部6が搭載されている。前部車体フレーム21の前方側には、作業機3が支持されている。
作業機3について詳説すると、作業機3は、前部車体フレーム21に枢軸されるブーム31と、このブーム31に上下に枢軸されるバケット32と、ブーム31の中間部分にブーム31に枢軸されるベルクランク33とを備えている。
ブーム31は、左右に一対配置され、前部車体フレーム21に対して上下に回動自在に枢軸されている。このブーム31の中間部には、リフトシリンダ(図示略)が枢軸され、リフトシリンダの基端部分は、前部車体フレーム21に枢軸されている。そして、このリフトシリンダを油圧によって伸縮させることにより、ブーム31が上下に回動するようになっている。
バケット32は、掘削土等の対象物W(図3)を積み込む部分である。バケット32は、ブーム31との枢軸位置よりも上部にリンク(図示略)が枢軸されており、リンクの他端側はベルクランク33の下端部に枢軸されている。
ベルクランク33は、一対のブーム31の間に枢軸され、下端は前記リンクの基端部分が接続されている。ベルクランク33の上端には、バケットシリンダ34が枢軸され、このバケットシリンダ34の基端部分は、前部車体フレーム21に枢軸されている。
そして、発破後の岩塊が堆積された山や地山に、バケット32を地表GLに擦る程度に位置させた状態で突入させる(図3中の白抜き矢印は突入方向を示す)。そして、リフトシリンダを伸ばすと、バケット32内に対象物W(図3)が積み込まれた状態でブーム31が上方に回動して、すくい込み作業や掘削作業を行うことができる。
さらに、バケット32が上方に位置した状態で、バケットシリンダ34を縮めると、ベルクランク33の上端部分が車両本体2側に回動し、ベルクランク33の下端部分が車両前方側に回動する。すると、リンクによってバケット32の上部が車両前方側に押され、これによりバケット32が回動して、バケット32内に積み込まれた対象物Wをダンプさせることができる。
[バケットの具体的な説明]
図2は、バケット32を示す全体斜視図、図3は、バケット32の側断面を示す断面図であり、底面43Gを水平にした状態が示されている。
図2、図3において、バケット32は、下部前端縁43Fが一直線状に設けられた平刃形状を有するバケットであって、バケット間口の下部側から上部側にかけて連続して設けられた主板部41と、主板部41の左右両側を覆う一対の側板部42とを備え、側板部42の下部側には、図示しないサイドエッジガードを取り付けることが可能である。
主板部41は、下部前端縁43Fからバケット奥側に向かって水平に延出した第1直線部43と、第1直線部43の後端縁43Bに連続してバケット奥側に向かってさらに延出し、当該バケット奥側に向かって上向きに傾斜した平坦面からなる傾斜部44と、傾斜部44の後端縁44Bに下端縁45Lで連続し、所定のバケット半径Rで形成された曲面部45と、曲面部45の上端縁45Uに連続し、バケット間口に向かって上向きに傾斜した第2直線部46と、第2直線部46の前端縁46Fに対して折曲部47を介してバケット間口側に折曲し、当該バケット間口に向かってさらに延出した第3直線部48とを備える。
これらのうち、第1直線部43は、下部前端縁43Fを含んで形成された板状取付部431と、板状取付部431の後端縁431Bに連続した板状底部432とを備えて構成され、底面43Gを有している。板状取付部431は、厚板鋼板で左右方向に沿って長尺に形成され、その下面にはボトムガード51がボルト止めされている。板状底部432、傾斜部44、曲面部45、第2直線部46、折曲部47、および第3直線部48は、一枚の鋼板にて形成され、板状底部432から曲面部45の途中まではさらに、積層板52があてがわれて補強されている。
傾斜部44と第1直線部43(本実施形態では、第1直線部43の底面43G)との成す角度θは4°以上、好ましくは4°以上、8°以下である。4°よりも小さいと、第1直線部43から傾斜部44を通って曲面部45に押し込まれる対象物Wが、傾斜部44と曲面部45との間でスムーズに滑動せず、バケット奥側に移動しにくくなる可能性がある。反対に、8°よりも大きいと、バケット32を対象物Wに対して突入させた際の抵抗が大きくなり、快適な作業が行えないうえ、バケット奥側に押し込まれた対象物Wがバケット間口側に転がり出やすくなる可能性がある。
曲面部45のバケット半径Rは、従来のバケット半径と比較して大きい。曲面部45は、傾斜部44の後側に連続していることで、従来よりも上方に位置している。また、このような曲面部45の前側に設けられた傾斜部44は、バケット半径Rによって形成される曲面部45に対して接線方向から連続している。
ここで、第1直線部43の水平方向の長さAと、下部前端縁43Fから曲面部45のバケット奥側に向かって最も膨出した位置までの水平方向の長さBとの比(A/B)は、0.3ないし0.5である。
例えば、0.3よりも小さいと、相対的に傾斜部44の上下方向の高さが高くなり、バケットの突入時の抵抗が増して、快適な操作を実現できなかったり、バケット奥側がより上方に位置することになって、ブーム31等との干渉により現実的には、バケットを搭載できなかったりする可能性がある。また、0.3よりも小さいと、相対的に第1直線部43の水平方向の長さAが短くなり、突入時の安定性を確保できない可能性もある。
反対に、0.5よりも大きいと、相対的に曲面部45の水平方向の長さが短くなり、大きなバケット半径Rを採用できない可能性があるうえ、対象物Wの押込がスムーズに行えないなど、この点でも快適な操作が望めない可能性がある。また、0.5よりも大きいと、相対的に長さAが大きくなることで、バケットの突入時の抵抗が増す。
第2直線部46の背面には、ストッパ53が設けられている。ストッパ53は、後述する走行姿勢にて、ブーム31に意図的に当接させる部材である。こうすることで、走行中におけるバケット32のがたつきや、ブーム31、ベルクランク33、その他のリンクの連結部分でのがたつきを抑制し、騒音が少なく、かつ安定した走行を実現している。
折曲部47は、バケット32の上側表面部分であって、第3直線部48の背面を補強する補強部材54よりもバケット奥側、つまり後側に設けられている。この場合、折曲部47の存在により、バケット32の上側表面部分を補強可能であるのに加え、補強部材54によっても補強可能であるから、当該上側表面部分を広範囲で補強できる。折曲部47としては、所定の曲げ半径を有して折曲された形状の他、左右に亘る折曲線が生じる程にシャープに折曲された形状であってもよく、その実施にあたって適宜な形状を採用できる。
第3直線部48の背面には、前出の補強部材54が設けられている。補強部材54の前端縁54Fには、バケット間口を上方から覆うようにスピルガード部55が連続して延設されている。なお、スピルガード部55は、本実施形態において、バケット32の主板部41には含まれない。
第2直線部46、折曲部47、および第3直線部48により本実施形態では、バケット32の外方側に膨出した膨出部56が左右方向に連続して形成されている。このような膨出部56の内部空間は、バケット容量の一部として算定される。すなわち傾斜部44の後側に設けられた曲面部45が従来よりも上方に位置することで、バケット32の下部側でのバケット容量が減少するが、この減少分を補うかたちで膨出部56が設けられている。
[走行姿勢の説明]
図4には、走行姿勢状態でのバケット32とブーム31との位置関係が示されている。
図4において、走行姿勢でのバケット32は、バケット間口が上方を向くように最大にチルトされ、側板部42の前端縁42Fが略水平となっている。このような走行姿勢において、バケット32とブーム31の先端とが枢軸された連結部57は、車両本体2の地上高さを越えた位置まで上昇している。そして、走行姿勢では、バケット32の中でも、折曲部47を含む第2直線部46の大部分がブーム31と最も近接しており、両者間の距離Sは最小となる。
そして、このような位置にストッパ53が配置されている。ストッパ53の配置位置は、当該ストッパ53を介してバケット32を支持するブーム31でのモーメントを勘案し、適正に決定される。本実施形態では、ストッパ53の適正な配置位置での距離Sが最小となるまで、バケット半径Rを可能な限り大きくしている。
また、バケット32とベルクランク33とは、第3直線部48に対応した位置で互いに最も近接する。従って、そのような狭小な空間内に収まるよう、補強部材54の形状や大きさが決定されている。
なお、図中のバケット32の曲面部45の後側に付された符号57は、前述したようにバケット32とブーム31との連結部を示し、符号58は、ベルクランク33の下部側とバケット32とを連結する図示略のチルト用のリンク部材の連結部を示す。
[実施形態の効果]
以上に説明した本実施形態によれば、バケット32の曲面部45を形成するバケット半径として、従来よりも大きいものが採用され、その曲面部45よりもバケット間口側に傾斜部44が設けられているため、すくい込み作業時や掘削作業時には、バケット32を突入させるに従って、図3中に2点鎖線および2点鎖線矢印Cで示すように、バケット32内に押し込まれて傾斜部44から曲面部45に至る対象物Wをさらに滑らせて、当該曲面部45をせり上がるようにバケット奥側で巻き上げることができる。このため、さらなる対象物Wが押し込まれても、その押込が阻害されるのを抑制できる。
また、バケット奥側に位置する曲面部45は、その前側に傾斜部44を設けることで上方に位置することになるから、大きなバケット半径Rを採用したにもかかわらず、バケット下部側でのバケット容量が犠牲になるのであるが、本実施形態では、その分を第2、第3直線部46,48および折曲部47で形成される膨出部56、すなわちバケット32の上部側で補うことができる。従って、大きなバケット半径Rを採用して膨出部56を形成することで、2点鎖線矢印Dで示すように、バケット間口の上部側からバケット内への対象物Wの流れ込みをも促進できる。
これらのことから、大きなバケット半径Rによってバケット容量を増やすのではなく、対象物Wをバケット奥側に押し込みやすくすることで、本来有するバケット容量を確実に活かし、作業量を十分に確保できるという効果がある。
さらに、バケット間口側に第1直線部を設けることにより、すくい込み作業あるいは掘削作業時にバケットを突入させた際、バケットを水平に真っ直ぐ突入させることができ、安定した作業を実現できるという効果もある。
そして、本実施形態のバケット32は、傾斜部44を滑り落ちたり、転がり落ちたりしにくく、スムーズに曲面部45に押し込まれるような粒径の対象物W、例えば、粒径40mm程度に破砕された対象物Wに好適に用いることができる。
また、対象物Wの粒径が大きくなると、対象物Wがバケット32内で押し込まれにくくなり、ホイールローダ1での突入が妨げられるが、バケット32に傾斜部44が設けられていることで、バケット32に下向きの力が発生するため、ホイールローダ1の前輪に荷重がかかって牽引力が上がり、作業をより容易にできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、第1直線部43は、下部前端縁43Fを有する板状取付部431とその後側に連続する板状底部432とで構成されていたが、図5に示すように、第1直線部43全体を同一の厚板鋼板からなる板状取付部433のみによって構成してもよい。
前記実施形態では、傾斜部44が平坦面にて形成されていたが、平坦面に近い曲面にて形成されている場合でも、本発明に含まれる。
本発明は、ホイールローダに利用できる他、バックホーローダやスキッドステアローダ等にも利用することができる。
1…ホイールローダ(作業車両)、21…前部車体フレーム(車体フレーム)、31…ブーム、32…バケット、43…第1直線部、43B…後端縁、43F…下部前端縁、44…傾斜部、44B…後端縁、45…曲面部、45L…下端縁、45U…上端縁、46…第2直線部、46F…前端縁、47…折曲部、48…第3直線部、431,433…板状取付部、431B…後端縁、432…板状底部、54…補強部材、A,B…水平方向の長さ、R…バケット半径、S…距離、θ…角度。

Claims (7)

  1. ローダに用いられる作業機であって、
    バケットと、
    前記ローダの車体フレームに一端が枢軸され、さらに他端が前記バケットに枢軸されるブームとを備え、
    前記バケットは、
    一直線状に設けられた下部前端縁と、
    前記下部前端縁からバケット奥側に向かって水平に延出した第1直線部と、
    前記第1直線部の後端縁に連続してバケット奥側に向かってさらに延出し、当該バケット奥側に向かって上向きに傾斜した平坦面からなる傾斜部と、
    前記傾斜部の後端縁に下端縁で連続し、所定のバケット半径で形成された曲面部と、
    前記曲面部の上端縁に連続し、バケット間口に向かって上向きに傾斜した第2直線部と、
    前記第2直線部の前端縁に対して折曲部を介してバケット間口側に折曲し、当該バケット間口に向かってさらに延出した第3直線部とを備え、
    前記バケットのバケット開口が上方に向くようにチルトした状態では、前記バケットと前記ブームとの距離が前記折曲部で最小となるように、前記第2直線部が前記ブームと対向する位置に位置し、
    前記第2直線部の背面であって、かつ、前記バケットのバケット開口が上方に向くようにチルトして、前記バケットと前記ブームとの距離が前記折曲部で最小となるように、前記第2直線部が前記ブームと対向する位置に位置する状態において前記ブームと対向する位置に、前記ブームと当接するストッパが設けられている
    ことを特徴とする作業機
  2. 請求項1に記載の作業機において、
    前記ストッパを設ける位置は、前記ストッパを介して前記バケットを支持する前記ブームでのモーメントに基づいて決定される
    ことを特徴とする作業機
  3. 請求項1または請求項2に記載の作業機において、
    前記第1直線部は、
    前記下部前端縁を含んで形成された板状取付部と、前記板状取付部の後端縁に連続した板状底部とを備えて構成されるか、
    または前記板状取付部のみで構成される
    ことを特徴とする作業機
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の作業機において、
    前記傾斜部と前記第1直線部との成す角度は4°以上である
    ことを特徴とする作業機
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の作業機において、
    前記第1直線部の水平方向の長さと、前記下部前端縁から前記曲面部のバケット奥側に向かって最も膨出した位置までの水平方向の長さとの比は、0.3ないし0.5である
    ことを特徴とする作業機
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の作業機において、
    上側表面部分には、当該上側表面部分を補強する補強部材が設けられ、
    前記折曲部は、前記補強部材よりもバケット奥側の位置に設けられている
    ことを特徴とする作業機
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の作業機を備える
    ことを特徴とするローダ。
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