JPWO2005012653A1 - 作業機械 - Google Patents

Abstract

ホイルローダ３において、ベルクランク１１におけるブーム１０との枢軸位置Ｙおよび連結リンク１３との枢軸位置Ｘとを結ぶ第１線分Ｌ１と、ベルクランク１１におけるブーム１０との枢軸位置Ｙおよびチルトシリンダ１２との枢軸位置Ｗとを結ぶ第２線分Ｌ２とのなす角の角度を、アタッチメント２０、３０側で０度乃至１８０度に設定し、アタッチメントを、複数種類、例えばバケット２０、フォーク３０の中から選択的に用いることを可能とし、互いに種類の異なるアタッチメント２０、３０は、ブーム１０との枢軸位置を基準とすると、連結リンク１３との枢軸位置が互いに異なっている。

Description

本発明は、作業機械に関する。

従来、作業機械としてホイルローダが知られている。ホイルローダでは、車体に枢軸されたブームの先端にバケット等のアタッチメントが設けられ、当該ブームがブームシリンダによって上下動可能に設けられ、バケットがいわゆるＺバーリンクを介して駆動される。
Ｚバーリンクは、図３５に示すように、ブーム１０の略中央に回動可能に枢軸されたベルクランク１１と、ベルクランク１１の一端側および図示しない車体間を連結するチルトシリンダ（一点鎖線参照）と、ベルクランク１１の他端側およびバケット２０の背部を連結する連結リンク１３とで構成されている。

なお、図３５では、図面が複雑になるのを避けるためにブームシリンダおよびチルトシリンダの図示を省略してある。また、チルトシリンダの車体との枢軸位置（ピボット位置）Ｚは、図面ではブーム１０上に描かれているが、実際には図示しない車体に存在し、ブーム１０上に存在する訳ではない。そして、図３５においては、バケット２０の地上位置、中間位置、および最も上方のトップ位置での状態が示されている。

このような構成のホイルローダでは、バケット２０を地上位置近辺にして掘削作業を行い、中間位置あるいはトップ位置からダンプさせてトラックへの積込作業を行う。
さらに、掘削作業の他、ホイルローダを用いて泥土や家畜のし尿等を汲み上げる場合もある。この場合には、図３６に示すように、バケット２０を地上位置でチルトさせておき、流動性のある泥土などをこぼれにくくして効率的に汲み上げるようにしている。

また、ホイルローダとしては、チルトシリンダの車体との枢軸位置を所定位置に設定することで、バケットの地上位置からトップ位置までのアタッチメント角度を略一定に維持させ、角度特性を改善したホイルローダも知られている（例えば、特許文献１）。
この構成での動きを図９中に簡略化して図示した。

さらに、Ｚバーリンクを構成するベルクランクをアタッチメント側に傾斜させた形状も知られている（例えば、特許文献２）。
具体的には、図３７、図３８に示すように、このホイルローダのベルクランク１１は、ブーム１０との枢軸位置Ｙおよび連結リンク１３との枢軸位置Ｘを結ぶ線Ｌ１に対し、チルトシリンダ１２との枢軸位置Ｗおよび前記枢軸位置Ｙを結ぶ線Ｌ２がバケット２０側に傾斜した形状になっている。

その他、Ｚバーリンクにフォークを組み合わせたホイルローダも知られている（例えば、特許文献３）。
このホイルローダは、図３９に示すように、バケット２０からフォーク３０に交換可能であり、交換する際に、図示しないチルトシリンダを幾分伸ばした状態にし、この状態でフォーク３０を取り付けるようにしている。すなわち、チルトシリンダの伸ばし量は、二点鎖線で示すように、バケット２０でのオフセット角度α分に相当し、この位置でフォーク３０を連結リンク１３に取り付ける。
こうすることでＺバーリンクを用いたホイルローダであっても、地上位置からトップ位置までアタッチメント角度が略一定に維持されて角度特性を改善でき、フォーク３０での作業を可能にしている。

一方、ホイルローダの別な構造として、図４０に示す平行リンク式のものがある。この平行リンクでは、チルトレバー１９の下端（図の状態での下端）がブーム１０に枢軸され、チルトレバー１９の上端およびフォーク３０の背部を連結するように連結リンク１３が取り付けられ、チルトレバー１９の中間部分および車体（二点鎖線参照）を連結するようにチルトシリンダ１２が取り付けられ、これによりブーム１０と連結リンク１３とが平行に配置されている。
この平行リンクを用いたホイルローダでは、ブーム１０を上方に回動させても、チルトシリンダ１２の進退量を変更することなくフォーク３０の姿勢を一定に維持できるため、特にフォーク３０による荷の運搬や、上げ下ろし作業を安定した状態で行える。

特開平１１−３４３６３１号公報 米国特許第４，１５４，３４９号明細書 特開昭６３−２２４９９号公報

しかしながら、特許文献１のホイルローダでは、車体に対するチルトシリンダの枢軸位置を特定することでバケットの角度特性を改善しているが、流動性のある泥土等を汲み上げるのにバケットを地上位置でチルトさせた場合、ブームを回動させてバケットを上昇させると、トップ位置でのアタッチメント角度がプラス側（ダンプする側とは反対側）に大きくずれてしまい、角度特性を維持できないという問題がある。

このような問題は、図３５に示した従来のホイルローダにおいても、図３６に示すように同様に生じ、さらには、図３７に示した特許文献２のホイルローダにおいても、図３８に示すように同様に生じる。特に特許文献２のホイルローダでは（図３７、図３８）、チルトシリンダ（一点鎖線参照）が他のホイルローダと異なってブーム１０に枢軸されており、ブーム１０を回動させてもチルトシリンダとの位置関係が全く変化しないため、バケット２０を地上位置でチルトさせるとさせないとに係わらず、バケット２０の上昇に伴ってそのアタッチメント角度もそのままプラス側に大きくずれてしまい、バケット２０で汲み上げた泥土等がトップ位置に向かうに従って車体側にこぼれ落ちてしまうのである。

本発明の第１の目的は、バケットを地上位置で水平になるようにチルトシリンダを操作した場合、およびチルトさせた場合の両方において、角度特性を良好にできる作業機械を提供することにある。

また、特許文献３には、フォーク３０をＺバーリンクに取り付けることが開示されているが、Ｚバーリンクを用いたホイルローダは一般的に、平行リンクを用いたホイルローダと比較してトップでのチルト力特性が劣るので、荷の上げ下ろし作業には不利である（チルト力特性とは、チルトシリンダによるチルト力をいう）。
具体的に説明すると、図４１には、従来のＺバーリンクを用いたホイルローダ、および平行リンクを用いたホイルローダのチルトシリンダ１２によるチルト力特性がそれぞれ示されている。縦軸はバケット２０、フォーク３０の高さを表すリフト高であり、横軸はそれらのチルト力である。

この図によれば、Ｚバーリンクを用いたホイルローダでは、リフト高が小さい地上位置において最大のチルト力が得られ、バケット２０での掘削作業に向いていることがわかる。反対に、平行リンクを用いたホイルローダでは、地上位置からトップ位置にかけてチルト力が低下することがなく、フォーク３０による荷の上げ下ろし作業に向いていることがわかる。
このため、フォーク３０をＺバーリンクに取り付けただけの特許文献３の技術では、チルト力特性に関して何ら改善されておらず、バケット２０からフォーク３０に変えて荷の上げ下ろし作業等を行おうとしても、チルト力が不足して実際には困難である。

本願発明の第２の目的は、Ｚバーリンクを用いた場合でも、チルト力特性を向上させてフォークの使用を可能にした作業機械を提供することにある。

ところで、図４２には、Ｚバーリンクを用いた従来のホイルローダ（図３５、図３６）、および平行リンクを用いたホイルローダ（図４０）の角度特性がそれぞれ示されている。図４２において、縦軸はそれぞれのリフト高であり、横軸はそれらの水平からのずれを表すアタッチメント角度である。アタッチメント角度は、地上で水平に取り付けられた位置が０度とされる。
この図からも明らかなように、平行リンクを用いた方がアタッチメント角度の変動が少なく、荷くずれが厳禁とされるフォーク３０での作業に向いていることがわかる。

従って従来では、図４２および前述の図４１の内容から、掘削作業においては、Ｚバーリンクおよびバケット２０を組み合わせたホイルローダを使用し、荷の上げ下ろし作業においては、平行リンクおよびフォーク３０を組み合わせたホイルローダを使用するのが一般的であり、二種類のホイルローダを用意して作業に応じて使い分けをしていた。

しかしこれでは、二種類のホイルローダを用意する必要があるために不経済である。このために、特許文献３に示されているように、バケット２０とフォーク３０とを交換することで各作業に対応できるようにしたホイルローダが提案されているが、前述したように、チルト力の点で問題がある。
しかも、特許文献３によれば、フォーク３０と連結リンク１３との取付位置をバケット２０の場合よりもオフセットさせることで、フォーク３０を取り付けた際の角度特性のみを改善しているため、バケット２０使用時の角度特性が犠牲になっている。すなわち、図３９に示すように、バケット２０を取り付けてブーム１０をトップ位置まで回動させると、上方に向かうに従ってバケット２０が大きくダンプしてしまい、角度特性が極めて悪いという問題がある。

本発明の第３の目的は、前記第２の目的に加え、一つのリンク機構でＺバーリンクおよび平行リンクの優れた特性を実現でき、これにより必要に応じてバケット類やフォーク類などのようにアタッチメントを選択して利用できる作業機械を提供することにある。

なお、特許文献１にはチルトシリンダ１２の枢軸位置によりバケット２０の角度特性を改善したことが開示され、特許文献２にはバケット側に傾斜させたベルクランクが開示されているだけであり、バケット２０をフォーク３０に交換して使用する内容、およびチルト力特性に関しては、特許文献１，２には全く記載されていない。

本発明の請求項１の作業機械は、
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
ブームの他端にアタッチメントとして取り付けられたバケット類と、
ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
前記バケット類を地上水平位置とし、前記バケットの掘削面を地上面と対向させたときに、
ベルクランクの上端側を駆動するチルトシリンダと、
ベルクランクの下端側および前記バケット類を連結する連結リンクとを備え、
前記チルトシリンダは前記ベルクランクおよび前記構造体を連結し、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記連結リンクとの枢軸位置を結ぶ第１線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記チルトシリンダとの枢軸位置を結ぶ第２線分とのなす角の角度が、
前記バケット類側で０度乃至１８０度に設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項２の作業機械は、
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
ブームの他端にアタッチメントとして取り付けられたフォーク類と、
ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
前記フォーク類を地上水平位置としたときに、
ベルクランクの上端側を駆動するチルトシリンダと、
ベルクランクの下端側および前記フォーク類を連結する連結リンクとを備え、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記連結リンクとの枢軸位置を結ぶ第１線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記チルトシリンダとの枢軸位置を結ぶ第２線分とのなす角の角度が、
前記フォーク類側で０度乃至１８０度に設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項３の作業機械は、
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
ブームの他端にアタッチメントとして取り付けられたフォーク類と、
ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
前記フォーク類を地上水平位置としたときに、
ベルクランクの上端側を駆動するチルトシリンダと、
ベルクランクの下端側および前記フォーク類を連結する連結リンクとを備え、
前記チルトシリンダは前記ベルクランクおよび前記構造体を連結し、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記連結リンクとの枢軸位置を結ぶ第１線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記チルトシリンダとの枢軸位置を結ぶ第２線分とのなす角の角度が、
前記フォーク類側で０度乃至１８０度に設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項４の作業機械は、
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
ブームの他端に取り付けられたアタッチメントと、
ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
前記アタッチメントを地上水平位置としたときに、
ベルクランクの上端側を駆動するチルトシリンダと、
ベルクランクの下端側および前記アタッチメントを連結する連結リンクとを備え、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記連結リンクとの枢軸位置を結ぶ第１線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記チルトシリンダとの枢軸位置を結ぶ第２線分とがなす角の角度が、
前記アタッチメント側で０度乃至１８０度に設定され、
このアタッチメントは、複数種類の中から選択的に用いることが可能であり、
互いに種類の異なるアタッチメントは、前記ブームとの枢軸位置を基準とすると、前記連結リンクとの枢軸位置が互いに異なることを特徴とする。

本発明の請求項５の作業機械は、
一端が作業機を支持する構造体に取り付けられたブームと、
ブームの他端に取り付けられたアタッチメントと、
ブームの長手方向の途中に取り付けられたベルクランクと、
前記アタッチメントを地上水平位置としたときに、
ベルクランクの上端側を駆動するチルトシリンダと、
ベルクランクの下端側および前記アタッチメントを連結する連結リンクとを備え、
前記チルトシリンダは前記ベルクランクおよび前記構造体を連結し、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記連結リンクとの枢軸位置を結ぶ第１線分と、
前記ベルクランクにおける、前記ブームとの枢軸位置および前記チルトシリンダとの枢軸位置を結ぶ第２線分とのなす角の角度が、
前記アタッチメント側で０度乃至１８０度に設定され、
このアタッチメントは、複数種類の中から選択的に用いることが可能であり、
互いに種類の異なるアタッチメントは、前記ブームとの枢軸位置を基準とすると、前記連結リンクとの枢軸位置が互いに異なることを特徴とする。

本発明の請求項６の作業機械は、
請求項１、請求項３、及び請求項５に記載の作業機械において、
前記チルトシリンダの前記構造体への枢軸位置は、前記ブームの前記構造体への枢軸位置よりも下方にあることを特徴とする。
本発明の請求項７の作業機械は、
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の作業機械において、
前記第１線分及び前記第２線分のなす角の角度は、前記アタッチメントの地上位置からトップ位置までの間の任意の２位置で、このアタッチメントのアタッチメント角度の絶対値が略等しくなる角度以上に設定されていることを特徴とする。

本発明の請求項８の作業機械は、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の作業機械において、
前記第１線分及び前記第２線分のなす角の角度は、０度乃至１７０度であることを特徴とする。
本発明の請求項９の作業機械は、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載の作業機械において、
前記第１線分及び前記第２線分のなす角の角度は、１７０度乃至１８０度であることを特徴とする。

請求項１の作業機械においては、一端がベルクランクに取り付けられたチルトシリンダの他端は、ブームに取り付けられるのではなく、作業機を支持する構造体に取り付けられており、しかも、ベルクランクの第１線分及び第２線分のなす角の角度がバケット類側で０度乃至１８０度に設定されているため、従来のＺバーリンクを用いた構造（図３５、図３６）や、特許文献１、特許文献２（図３７、図３８）に記載された構造に比較すると、バケット類の地上位置での水平およびチルト状態にて、地上位置からトップ位置に向かうまでのアタッチメント角度のずれが小さくなり、角度特性が向上する。
従って、バケット類を地上位置で水平になるようにチルトシリンダを操作した場合、およびチルトさせた場合の両方において、角度特性を良好にでき、本発明の第１の目的を達成できる。

請求項２の作業機械においては、いわゆるＺバーリンクを採用した構造であるが、ベルクランクの第１線分及び第２線分のなす角の角度がフォーク類側で０度乃至１８０度に設定されているため、地上位置とトップ位置とでのベルクランク上部の有効長さの比が大きくなるから、車体側に傾斜したベルクランクを用いてバケットをフォークに変更している特許文献３記載の技術と比較し、特にトップ位置でのチルト力が大きくなってチルト力特性が向上し、フォークの使用に適したチルト力特性が得られる。
従って、チルト力特性を向上させてフォークの使用を可能にでき、本発明の第２の目的を達成できる。

請求項３の作業機械においては、請求項２の構成に加えて、ベルクランクと構造体とを連結するようにチルトシリンダを配置するので、フォーク類のアタッチメント角度のずれをより小さく抑える設定が可能であり、角度特性も向上し、よりフォーク類に適した角度特性が得られる。

請求項４の作業機械においては、種類の異なるアタッチメント毎に、ブームとの枢軸位置を基準とした連結リンクとの枢軸位置を異ならせるので、例えばベルクランクをチルト側に回動させた位置でアタッチメントを連結リンクに取り付ければ、前記枢軸位置がアタッチメントからより離間する側にオフセットされ、トップ位置でのチルト力が大幅に向上する。
さらには、請求項２で説明したように、ベルクランクの第１線分及び第２線分のなす角の角度をアタッチメント側で０度乃至１８０度とすることでも、チルト力の向上が期待される。このため、例えばバケット類に換えてフォーク類をオフセットさせた位置に取り付ける場合でも、特許文献３の技術に比して、トップ位置側でのより大きなチルト力特性が得られるうえ、Ｚバーリンクを採用しつつ、従来の平行リンクの場合と比べても何ら遜色のないチルト力特性が得られ、荷の上げ下ろし作業等が確実に実施されるようになる。
従って、前記第２の目的を達成できる。
一方、バケット類取付時は、オフセットせずに取り付ければよく、従前通り地上位置側でのチルト力特性も良好に維持され、掘削作業等にも確実に対応可能である。

また、ベルクランクの第１線分及び第２線分のなす角の角度をアタッチメント側で０度乃至１８０度としているので、例えばフォーク類を地上位置でオフセット位置に取り付けることはすなわち、請求項１で説明したように、バケット類をチルト状態で取り付けたのと同じであり、バケット類を地上位置にてオフセット（チルト）させないで取り付けた場合と比較しても、地上位置からトップ位置に向かうまでのそれぞれの角度特性の差が小さくなる。
つまり、オフセットせずにバケット類を使用した場合と、オフセットさせた位置にフォーク類を取り付けた場合は、角度特性が平行リンク並みに向上し、改善される。従って、特にバケット類を取り付けた場合では、特許文献３の技術とは異なって、トップ位置で大きくダンプする事態が生じない。

以上により、Ｚバーリンクにより、Ｚバーリンクおよび平行リンクの優れた特性を実現でき、これによって必要に応じてバケット類やフォーク類などのようにアタッチメントを選択して利用でき、本発明の第３の目的を達成できる。

請求項５の作業機械においては、請求項４の構成に加えて、ベルクランクと構造体とを連結するようにチルトシリンダを配置するので、地上位置からトップ位置に向かうまでのフォーク類のアタッチメント角度のずれをより小さく抑える設定が可能であり、角度特性が一層向上する。

請求項６の作業機械によれば、請求項１、３、５に記載の作業機械に、チルトシリンダの構造体への枢軸位置を、ブームの構造体への枢軸位置よりも下方とする構成を付加することにより、アタッチメントの角度特性を一層向上させることができる。

請求項７の作業機械によれば、バケット類等を地上位置でチルトさせて使用する場合には、例えば中間位置でのバケット類のダンプ方向へのずれ量（プラス側へのずれ量）と、トップ位置でのバケット類の構造体側へのずれ量（マイナス側へのずれ量）とが等しくなるように、すなわち水平に対するアタッチメント角度の絶対値が等しくなるように、ベルクランクの第１線分と第２線分とのなす角の角度を設定すればよく、ダンプする方向に大きくずれたり、または構造体側に大きくずれる心配がなく、泥土等の汲み上げ作業などをより良好に行える。
そして、そのようなベルクランクの第１線分と第２線分とのなす角の角度以下であれば、例えば中間位置からトップ位置の２位置間内でのずれ量が徐々に小さくなるうえ、トップ位置での構造体へのずれが小さくなるので、ずれ量が等しくなる位置に対して、泥土等が少なくともオペレータ側には一層こぼれにくくなり、汲み上げ作業等に十分に対応可能である。ただし、任意の２位置としては、中間位置およびトップ位置に限定されない。

請求項８の作業機械によれば、ベルクランクの第１線分及び第２線分のなす角の角度をアタッチメント側で０度乃至１７０度とする構成を付加することにより、角度特性及びチルト力特性を十分な余裕をもって確保することができる。
請求項９の作業機械によれば、ベルクランクの第１線分及び第２線分のなす角の角度をアタッチメント側で１７０度乃至１８０度とする構成付加することにより、フォーク類の連結リンクとの枢軸位置に対して、バケット類の連結リンクとの枢軸位置がブームとの枢軸位置を基準として３７度以上のオフセット角度となっている場合であっても、双方を取り付けることのできる作業機械とすることができる。

［図１］図１は本発明の第１実施形態に係る作業機械を示す側面図。
［図２］図２は第１実施形態に係る作業機械を示す要部斜視図。
［図３］図３は第１実施形態の動きを説明するための図。
［図４］図４は第１実施形態の動きを説明するための別の図。
［図５］図５は従来の作業機械および本発明の作業機械の角度特性を示す図。
［図６］図６は第１実施形態の別の作用を説明するための図。
［図７］図７は第１実施形態でのベルクランクの最大の傾斜角度を説明するための図。
［図８］図８は第１実施形態でのベルクランクの最大の傾斜角度を説明するための別の図。
［図９］図９は第１実施形態の効果を説明するための図。
［図１０］図１０は本発明の第２実施形態に係る作業機械を示す側面図。
［図１１］図１１は第２実施形態の作用を説明するための図。
［図１２］図１２は第２実施形態の作用を説明するための図。
［図１３］図１３は本発明の第３実施形態に係る作業機械を示す側面図。
［図１４］図１４は本発明の第３実施形態に係る作業機械の動きを説明するための図。
［図１５］図１５は第３実施形態の動きを仕様を変えて説明するための図。
［図１６］図１６は第３実施形態の要部を拡大して示す図。
［図１７］図１７は第３実施形態の作用を説明するための図。
［図１８］図１８は第３実施形態の作用を説明するための図。
［図１９］図１９は第３実施形態のチルト力特性の効果を説明するための図。
［図２０］図２０は第３実施形態の角度特性図。
［図２１］図２１は第３実施形態の角度特性図。
［図２２］図２２は第３実施形態のダンプスピード図。
［図２３］図２３は本発明の第４実施形態に係る作業機械の動きを説明するための図。
［図２４］図２４は第４実施形態の作業機械の動きを説明するための図。
［図２５］図２５は第４実施形態の角度特性図。
［図２６］図２６は第４実施形態のチルト力特性図。
［図２７］図２７は本発明の第５実施形態に係る作業機械の動きを説明するための図。
［図２８］図２８は第５実施形態の作業機械の動きを説明するための図。
［図２９］図２９は第５実施形態の角度特性図。
［図３０］図３０は第５実施形態のチルト力特性図。
［図３１］図３１は本発明の第１変形例を示す図。
［図３２］図３２は本発明の第２変形例を示す図。
［図３３］図３３は本発明の第３変形例を示す図。
［図３４］図３４は本発明の第４変形例を示す図。
［図３５］図３５は従来の一般的なＺバーリンクの動きを説明するための図。
［図３６］図３６は従来の一般的なＺバーリンクの動きを説明するための別の図。
［図３７］図３７は従来の他の作業機械の動きを説明するための図。
［図３８］図３８は前記他の作業機械の動きを説明するための別の図。
［図３９］図３９は従来の別の作業機械の動きを説明するための図。
［図４０］図４０は従来の一般的な平行リンクの動きを説明するための図。
［図４１］図４１は作業機械のチルト力特性を示す図。
［図４２］図４２は作業機械の角度特性を示す図。

符号の説明

１，２，３，４，５…作業機械であるホイルローダ、１０…ブーム、１１…ベルクランク、１２…チルトシリンダ、１３…連結リンク、１６…車体、１６Ａ…構造体、２０…バケット（バケット類、アタッチメント）、３０…フォーク（フォーク類、アタッチメント）、Ｌ１…第１線分，Ｌ２…第２線分、Ｐ，Ｑ，Ｓ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ…枢軸位置。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係るホイルローダ（作業機械）１の全体を示す側面図、図２は、ホイルローダ１の作業機の部分を示す外観斜視図であり、図３、図４は、ホイルローダの主要部の動きを示す図である。なお、各図において、背景技術で説明した構成部材については同一符号を付してある。

ホイルローダ１は、前後のタイヤ１４，１５で自走可能な車体１６を有しているとともに、車体１６の前方（図中の左側）にバケット２０を含む作業機を支持する構造体１６Ａと、バケット２０駆動用のブーム１０およびＺバーリンク式のリンク機構とを備えている。

ブーム１０は、基端が構造体１６Ａに枢軸されてブームシリンダ１７で駆動され、ブーム１０の先端には前記バケット（バケット類）２０が枢軸されている。Ｚバーリンク式のリンク機構は、ブーム１０の長手方向の途中に枢軸された「く」の字形状のベルクランク１１と、ベルクランク１１の上端側（バケット２０が地上位置にあるときの上端側）を駆動するチルトシリンダ１２と、ベルクランク１１の下端側およびバケット２０を連結する連結リンク１３とで構成され、チルトシリンダ１２がベルクランク１１および構造体１６Ａを連結するように取り付けられている。

この際、チルトシリンダ１２の基端側は構造体１６Ａに枢軸されており、チルトシリンダ１２の構造体１６Ａとの枢軸位置Ｚは、ブーム１０を上昇させた際、バケット２０のアタッチメント角度が地上位置からトップ位置の間でずれない位置に設定され、本実施形態では、ブーム１０の構造体１６Ａとの枢軸位置Ｓのやや下方に設定されている。このことにより、地上位置で水平あるいはチルト状態のバケット２０の角度特性を向上させている。

一方、このようなホイルローダ１において、ベルクランク１１は、ブーム１０との枢軸位置Ｙおよび連結リンク１３との枢軸位置Ｘを結ぶ第１線分Ｌ１と、チルトシリンダ１２との枢軸位置Ｗおよび枢軸位置Ｙを結ぶ第２線分Ｌ２とのなす角の角度がバケット２０側で０度乃至１８０度に設定されている。このことにより、バケット２０を地上位置で水平にした場合も、バケット２０を地上位置でチルトさせた場合においても（図４）、地上位置からトップ位置に向かうまでのバケット２０のアタッチメント角度のずれが小さくなり、この点でも角度特性を向上させている。

これらのこと、即ち、チルトシリンダ１２の構造体１６Ａに対する枢軸位置Ｚを、ブーム１０の構造体１６Ａに対する枢軸位置Ｓよりも下に配置したこと、及び、ベルクランク１１の第２線分Ｌ２を、第１線分Ｌ１に対してアタッチメント２０側に傾斜させたことを、図５（下右）に基づいて説明すると、先ず、バケット２０の地上水平状態でのベルクランク上回転角度（ベルクランク１１の第２線分Ｌ２の回転角度）とチルトシリンダ長さとの関係は点Ｔ０で表される。そして、同様に地上位置にあるとき、ベルクランク下回転角度（ベルクランク１１の第１線分Ｌ１の回転角度）と線分ＰＱの回転角度（後述）との関係は、点Ｔ０の上方の点Ｔ１で表され、さらに、地上にあるときの対Ｇ．Ｌ．アタッチメント角度は、点Ｔ１を左側に移行させた点Ｔ２で表され、０（ゼロ）度である。
次いで、チルトシリンダ１２の長さを変えずにバケット２０をトップ位置まで上昇させた際には、ベルクランク上回転角度は点Ｔ３まで小さくなり、同時にベルクランク下回転角度も点Ｔ４まで小さくなる。そして、この際のバケット２０の対Ｇ．Ｌ．アタッチメント角度はやはり、点Ｔ５で表されるように、地上位置と変わらず０度であり、アタッチメント角度のずれがなく、角度特性が良好であるといえる。

なお、「線分ＰＱの回転角度」とは、バケット２０のブーム１０との枢軸位置Ｐ（図１６）、およびバケット２０の連結リンク１３との枢軸位置Ｑ（図１６）とを結ぶ線分の回転角度であり、ブーム１０がトップ位置にあって、かつバケット２０が最もダンプ側に位置するときの線分ＰＱを０度とした場合、この線分ＰＱが枢軸位置Ｐを中心にして回転した際の相対角度である。前出のベルクランク上回転角度、下回転角度も、同姿勢時の位置を０度とした場合の枢軸位置Ｙを中心として回転した際の相対角度を表す。バケット２０の代わりにフォーク３０を用いた場合でも、同じ解釈である。

次に、バケット２０を地上位置でチルトさせた際のベルクランク上回転角度とチルトシリンダ長さとの関係は点Ｎ０で表される。つまり、チルトさせた分だけ、ベルクランク上回転角度が大きくなるとともに、チルトシリンダ長さが長くなるため、点Ｎ０は前記点Ｔ０に比して右上方にずれている。
そして、同様に地上位置にあるとき、ベルクランク下回転角度と線分ＰＱの回転角度との関係は、点Ｎ０の上方の点Ｎ１で表され、さらに、地上にあるときの対Ｇ．Ｌ．アタッチメント角度は、点Ｎ１を左側に移行させた点Ｎ２で表され、＋２５度である。これは、地上位置でバケット２０を上向きに２５度チルトさせたことを意味する。
次いで、チルトシリンダ１２の長さを変えずにバケット２０をトップ位置まで上昇させた際には、ベルクランク上回転角度は点Ｎ３まで小さくなり、同時にベルクランク下回転角度も点Ｎ４まで小さくなる。そして、この際のバケット２０の対Ｇ．Ｌ．アタッチメント角度はやはり、点Ｎ５で表されるように、地上位置と変わらず＋２５度となり、チルトさせた角度がそのまま維持されることで角度特性が良好であるといえる。

そして、バケット２０を地上位置でチルトさせた場合の角度特性は、図６に示すように、ベルクランク１１のバケット２０側への傾斜角度、つまり、線分Ｌ１に対する線分Ｌ２の傾斜角度によって変化する。尚、ここにいう傾斜角度は、線分Ｌ１に対しての線分Ｌ２の傾斜の程度を表すから、両線分Ｌ１、Ｌ２がなす角度は、１８０度−（傾斜角度）で計算される。
図６において、横軸はベルクランク１１のバケット２０側への傾斜角度を表し、縦軸はバケット２０のアタッチメント角度を表している。ベルクランク１１の傾斜角度は、マイナスが車体１６側への傾斜を表し、プラスがバケット２０側への傾斜を表している。アタッチメント角度としては、例えば中間位置およびトップ位置での値がそれぞれ示されている。このアタッチメント角度は、グランドレベルに対する角度であって、マイナスがダンプする方向へのずれを表し、プラスがチルトする方向へのずれを表している。この図からは、バケット２０をチルトさせた場合での実用上適用可能な傾斜角度を知ることができる。なお、例えば図９の第１実施形態のチルト姿勢は、図６の傾斜角度が１０度（線分Ｌ１及び線分Ｌ２がなす角度としては１７０度）の場合である。

図６によれば、ベルクランク１１上の線分Ｌ２を車体１６側に傾斜させた場合には（例えば、横軸で−２４度）、中間位置ではバケット２０のアタッチメント角度が０度に近く、ずれが少ないのであるが、トップ位置まで来ると、−１５度を超えて大きくチルトする方向にずれることになる。このため、バケット２０をチルトさせて泥土等の汲み上げ作業を行う場合など、トップ位置に近づくにつれて泥土等が車体１６側にこぼれてしまう可能性がある。
そして、このような不都合を解消するためには、作業の内容にもよるが、ベルクランク１１上の第２線分Ｌ２のバケット２０側への傾斜角度を１０度以上に設定することが望ましい。これは、第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２とがなす角の角度が１７０度以下にするということである。

すなわち、１０度では、バケット２０の中間位置でのマイナス側へのずれ量と、トップ位置でのプラス側へのずれ量とが等しくなり（本実施形態では±６度程度）、水平に対するアタッチメント角度の絶対値が等しくなるから、ダンプする方向に大きくずれたり、または車体１６側に大きくずれることがなく、泥土等の流動性のあるものを汲み上げるのには好適である（図９最右列参照）。
そして、１０度以上であれば、中間位置からトップ位置に至るまでのずれ量が徐々に小さくなるうえ、トップ位置でのチルトする方向へのずれが小さくなるので、ずれ量が等しくなる位置に対して、泥土等が少なくとも車体１６側即ちオペレータ側には一層こぼれにくくなり、汲み上げ作業等に十分に対応可能である。

また、３５度では、トップ位置でアタッチメント角度が０度となるが、３５度を越えるとダンプする方向にずれるため、トップ位置でダンプする方向へずれるのを嫌う作業の場合には、３５度以下での使用が望ましい。
さらに、３５度を超えると、中間位置およびトップ位置の双方でダンプする方向にずれるが、中間位置からトップ位置に移る間でのずれ量は少なくなるため、ずれ量を少なくして汲み上げ作業等を行いたい場合には、３５度以上であってもかまわない。

さらに、上限の傾斜角度は、各枢軸位置Ｘ，Ｙ，Ｚの設定の仕方や、ベルクランク１１の長さ等によっても異なる。一方、図７、図８に示すように、枢軸位置Ｗ，Ｚを結ぶ線Ｌ３と、枢軸位置Ｗ，Ｙを結ぶ線Ｌ２とが成す側面視での角度は、約１５度以上確保できる範囲内で設定されることが好ましい。各線Ｌ２，Ｌ３の成す角度が１５度を下回ると、各線Ｌ２，Ｌ３同士が側面視で重なる方向に近づくために、チルトシリンダ１２が機能しなくなり、バケット２０を地上で水平に維持できなかったり、バケット２０のチルト状態を復帰できない可能性がある。
バケット２０を水平に維持できる範囲での最大の傾斜角度は、例えば、図７に示す場合で約９９（９９．３）度である。バケット２０のチルト状態を復帰できる範囲での最大の傾斜角度は、例えば、図８に示す場合で約８７（８７．２）度であり、この時の地上に対するチルト角は４２度である。
また、傾斜角度は、角度特性およびチルト力特性を十分な余裕をもって確保できる範囲内で設定されることが望ましく、本実施形態では約８０（７９．５）度である。

このような本発明によれば、以下の効果がある。
（１）すなわち、ホイルローダ１においては、チルトシリンダ１２の基端がブーム１０に取り付けられるのではなく、構造体１６Ａに枢軸されており、また、ベルクランク１１では、線分Ｌ２が線分Ｌ１に対してバケット２０側に傾斜し、線分Ｌ１及び線分Ｌ２のなす角の角度がバケット側で０度〜１８０度となっているため、地上位置でバケット２０をそのまま取り付けた場合でも、また、地上位置でバケット２０をチルトさせた場合でも、地上位置からトップ位置に向かうまでのバケット２０のアタッチメント角度のずれを抑えることができ、従来のＺバーリンクを採用した構造（図３５、図３６）や、特許文献１、特許文献２（図３７、図３８）に開示された構造に比して、角度特性を大幅に向上させることができ、通常の掘削作業の他、泥土等の汲み上げ作業も良好に行える。

具体的な比較を図９に示す。ただし、図９において、各構成部材への符号は省略してある。この図によれば、地上に置かれたバケット２０が水平の場合と、バケット２０を地上でチルトさせた場合とにおいて、本実施形態の構造は、従来の一般的な構造、特許文献１、および特許文献２と比較しても、構造地上位置からトップ位置までの角度特性が最も優れていることがわかる。
つまり、従来の一般的な構造では、バケット２０をチルトさせずに用いた場合の角度特性はさほど悪くないが、地上でチルトさせた場合においてトップ位置でアタッチメント角度が大きくチルトする方向にずれてしまい、問題である。
特許文献１では、地上でチルトさせない場合の角度特性は優れているが、やはりチルトさせた場合のアタッチメント角度が特にトップ位置で大きくずれてしまい、問題となる。特許文献２では、枢軸位置Ｚがブーム１０に設けられているため、チルトさせるとさせないとに係わらず、角度特性が悪い。
これらに比して本実施形態、すなわち、チルトシリンダ１２が車体１６の構造体１６Ａに枢軸されること、その枢軸位置Ｚがブーム１０の構造体１６Ａに対する枢軸位置Ｓよりも下に配置したこと、及び、ベルクランクの第２線分Ｌ２を、第１線分Ｌ１に対してアタッチメント２０側に傾斜させたことにより、チルトさせない場合には、特許文献１と同様に優れた角度特性を示し、チルトさせた場合でも、中間位置とトップ位置で僅かにずれる程度であり、チルトさせた状態を略そのまま維持させてトップ位置まで持ち上げることができ、角度特性に優れている。

（２）また、バケット２０を地上位置でチルトさせて使用する場合には、例えば中間位置でのバケット２０のダンプ方向へのずれ量と、トップ位置でのバケット２０のチルトする方向へのずれ量とが等しくなるように、ベルクランク１１のバケット２０側への傾斜角度を設定するため、ダンプする方向に大きくずれたり、またはチルトする方向に大きくずれる心配がなく、汲み上げ作業をより良好に行える。そして、そのような傾斜角度以上であれば、例えば中間位置からトップ位置の２位置間内でのずれ量が徐々に小さくなるうえ、トップ位置でのチルトする方向へのずれが小さくなるので、ずれ量が等しくなる位置に対して、泥土等が少なくとも車体１６側即ちオペレータ側に一層こぼれにくくなり、汲み上げ作業等に十分に対応できる。

〔第２実施形態〕
図１０には、本発明の第２実施形態として、第１実施形態でのバケット２０に代えてフォーク（フォーク類）３０を取り付けたホイルローダ２が示されている。その他の構成は、第１実施形態と略同じである。
このようなホイルローダ２では、第１実施形態でのバケット２０の取付位置と略同じ位置にフォーク３０が取り付けられており、従って、地上位置で水平に取り付けられたフォーク３０のアタッチメント角度は、第１実施形態でのバケット２０と同様に、トップ位置に至るまでにずれることがなく、角度特性が良好に維持される。
さらに、ホイルローダ２によれば、ベルクランク１１の線分Ｌ１に対して線分Ｌ２がフォーク３０側に傾斜していることで、特許文献３で開示されたホイルローダに比べてトップ位置でのチルト力が大きくなり、チルト力特性も向上する。

以下には、チルト力の向上について、図１１、図１２を用いて説明する。図１１には、ベルクランク１１の線分Ｌ１と線分Ｌ２とのなす角を従来の角度（特許文献３を想定）から４５度および９０度の角度でフォーク３０側に傾斜させた状態（二点鎖線参照）が示されている。この際、Ａ１，Ａ２，Ａ３は、地上位置における従来の角度、４５度、９０度でのベルクランク１１上部の有効長さを表し、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、トップ位置での各有効長さを表している。
図１２には、ベルクランク１１の線分Ｌ１と線分Ｌ２とのなす角の角度（横軸）と有効長さＡ，Ｂ（左縦軸）との関係、およびベルクランク１１の線分Ｌ１と線分Ｌ２とのなす角の角度（横軸）と有効長さの比Ｂ／Ａ（右縦軸）との関係が示されている。
ここで、有効長さの比Ｂ／Ａは、（トップ位置でのベルクランク１１の回転力／地上位置でのベルクランク１１の回転力）を表し、値が大きいほどトップ位置でのチルト力が大きいことを表している。

従って、これら図１１、図１２によれば、ベルクランク１１の線分Ｌ１に対して線分Ｌ２をフォーク３０側へ傾斜させるにつれて、有効長さＡ，Ｂは徐々に小さくなるが、有効長さＡの減少割合が大きいために、有効長さの比Ｂ／Ａは反対に大きくなり、トップ位置でのチルト力が大きくなってチルト力特性が向上する。

本実施形態によれば、以下の効果がある。
（３）すなわち、ホイルローダ２では、ベルクランク１１の線分Ｌ１に対して線分Ｌ２がフォーク３０側に傾斜、つまり、線分Ｌ１及び線分Ｌ２のなす角の角度がフォーク側で０度〜１８０度になっているため、地上位置とトップ位置とでのベルクランク１１上部（傾斜させる側）の有効長さの比Ｂ／Ａを大きくできる。このため、車体１６側に第２線分Ｌ２が傾斜したベルクランク１１を用いてバケット２０をフォーク３０に変更するような特許文献３記載の技術では、フォーク３０での荷の上げ下げ作業が困難であったが、本実施形態では、特にトップ位置でのチルト力を大きくしてチルト力特性が向上するので、フォークの使用に適したチルト力特性を得ることができ、荷の上げ下げ作業を確実かつ容易に行える。

（４）また、チルトシリンダ１２の基端側の枢軸位置Ｚは、ブーム１０ではなく、構造体１６Ａに設けられているため、フォーク３０のアタッチメント角度のずれをより小さく抑える位置に枢軸位置Ｚを確実に設定でき、角度特性も向上させることができてよりフォーク３０に適した角度特性を得ることができる。

〔第３実施形〕
図１３には、本発明の第３実施形態に係るホイルローダ３が示されている。図１４には、用意された二種類のアタッチメントのうちバケット（アタッチメント）２０を用いた図が示されており、図１５には、フォーク（アタッチメント）３０を用いた図が示されている。これらバケット２０およびフォーク３０は、いずれかを装着して専用の作業を行ってもよいが、作業に応じて選択的に用いることも可能である。

また、本実施形態では、図１４、図１５、図１６に示すように、バケット２０の連結リンク１３との枢軸位置Ｑと、フォーク３０の連結リンク１３との枢軸位置Ｑとは、ブーム１０との枢軸位置Ｐを基準として異なった位置に設定されている。フォーク３０の枢軸位置Ｑは、バケット２０の場合に比し、チルトシリンダ１２を幾分進出させた位置にオフセットして設定されている。こうすることで、フォーク３０を用いた場合のチルト力を第２実施形態よりさらに向上させている。

このことを図１６、図１７、図１８に基づいて説明する。図１６には、フォーク３０の連結リンク１３との枢軸位置Ｑを、バケット２０の場合に比して２０度および４０度オフセットさせた状態が示されている（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３）。ただし、このオフセット角度は、バケット２０をそれぞれ２０度および４０度でチルトさせた位置と同じであるから、この図１６においては、バケット２０のチルト状態も併せて二点鎖線で示されている。

図１７において、ＣＧ１〜ＣＧ３、ＤＧ１〜ＤＧ３、ＥＧ１〜ＥＧ３はそれぞれ、地上位置における各枢軸位置Ｑ１〜Ｑ３でのベルクランク１１上部の有効長さ、ベルクランク１１下部の有効長さ、ブーム１０との枢軸位置Ｐから枢軸位置Ｑ１〜Ｑ３（図１６）の距離の有効長さを表している。また、ＣＴ１〜ＣＴ３、ＤＴ１〜ＤＴ３、ＥＴ１〜ＥＴ３はそれぞれ、トップ位置での各有効長さを表している。

図１８には、オフセット角度（横軸）と有効長さＣＧ，ＤＧ，ＥＧ，ＣＴ，ＤＴ，ＥＴ（左縦軸）との関係、およびオフセット角度（横軸）とチルト力の比（ＣＴ＊ＥＴ／ＤＴ）／（ＣＧ＊ＥＧ／ＤＧ）（右縦軸）との関係が示されている。ここで、有効長さの比（ＣＴ＊ＥＴ／ＤＴ）／（ＣＧ＊ＥＧ／ＤＧ）は、（トップ位置でのチルト力／地上位置でのチルト力）を表し、値が大きいほどトップ位置でのチルト力が大きいことを表す。

従って、これら図１７、図１８によれば、オフセット角度を大きくしても、有効長さＣＧ，ＤＧ，ＣＴ，ＤＴはさほど変化しないが、有効長さＥＧは明らかに小さくなり、有効長さＥＴは反対に長くなる。従って、有効長さの比（ＣＴ＊ＥＴ／ＤＴ）／（ＣＧ＊ＥＧ／ＤＧ）は、オフセット角度を大きくするにつれて徐々に大きくなり、トップ位置でのチルト力が大きくなってチルト力特性が向上するのである。

一方、バケット２０を取り付けた際の角度特性は基本的に、第１実施形態での角度特性、つまり図５での点Ｔ０〜Ｔ５で示す特性と略同じである。また、フォーク３０をオフセットさせた位置に取り付けることは、第１実施形態でのバケット２０を地上でチルトさせることと同じであるから、その角度特性は基本的に、図５での点Ｎ０〜Ｎ５上にプロットされる点Ｍ０〜Ｍ５で表される。このことからすれば、バケット２０使用時とフォーク３０使用時とではやはり、地上位置からトップ位置に向かうまでのそれぞれの角度特性の差が小さくなり、角度特性が良好であるといえる。

本実施形態によれば、以下の効果がある。
（５）ホイルローダ３において、バケット２０に代えてフォーク３０を取り付ける場合では、ベルクランク１１をチルト方向に回動させてオフセットし、この状態でフォーク３０を取り付けるため、オフセットさせずにバケット２０を取り付ける場合に比してトップ位置でのチルト力を大幅に向上させることができ、よりフォーク３０に適したチルト力特性を得ることができる。しかも、第２実施形態で説明したように、ベルクランク１１上の第２線分Ｌ２をフォーク３０側に傾斜させることでも、チルト力の向上を期待できる。
このため、フォーク３０をオフセットさせた位置に取り付けることにより、バケット２０をフォーク３０に換えて使用する特許文献３の技術よりも、トップ位置でさらに大きなチルト力を得ることができる。
しかも、そのチルト力特性は、図１９に示すように、専らフォーク３０に採用される従来の平行リンクの場合と何ら劣ることがなく、従来の平行リンクを備えたホイルローダと同様に、荷の上げ下ろし作業等を確実に実施できる。

（６）また、バケット２０を取り付けた場合にあっては、ベルクランク１１の線分Ｌ１に対して線分Ｌ２がバケット２０側に傾斜し、線分Ｌ１及び線分Ｌ２のなす角の角度がバケット２０側で０度〜１８０度とされていること等によりチルト力特性が向上するため、従来のＺバーリンクとバケット２０とによる構成（図３５、図３６）と比較しても、図１９に示すように、地上位置でのチルト力特性を維持しつつ、より高い位置でのチルト力特性を大幅に向上させることができ、バケット２０を通常より高く位置させての掘削作業も無理なく行える。

（７）さらに、バケット２０を用いた場合には、第１実施形態と同様な構成、すなわち、チルトシリンダ１２が車体１６の構造体１６Ａに枢軸されること、その枢軸位置Ｚがブーム１０の構造体１６Ａに対する枢軸位置Ｓよりも下に配置したこと、及び、ベルクランクの第２線分Ｌ２を、第１線分Ｌ１に対してアタッチメント２０側に傾斜させたことという構成を有していることで、その角度特性が優れており、従来の一般的なＺバーリンクの場合と比較すると、図２０に示すように、角度特性を各段に向上させることができる。
一方、フォーク３０を用いた場合においても、ベルクランク１１上の第２線分Ｌ２がフォーク３０側に傾斜しているので、このフォーク３０を地上位置でオフセット位置に取り付けることはすなわち、第１実施形態で説明したように、バケット２０をチルト状態で取り付けたのと同じであり、バケット２０を取り付けた場合と比較しても、図２０に示すように、それぞれの角度特性の差を小さくでき、従来の平行リンクの場合に比して、何ら遜色のない角度特性を得ることができる。
このため、角度特性についても、バケット２０を使用した場合とフォーク３０を使用した場合とで良好にでき、特にバケット２０を取り付けた場合では、特許文献３の技術とは異なって、トップ位置で大きくダンプするのを有効に防止できる。

ここで、特許文献３におけるフォーク３０からバケット２０に代えた際の角度特性を、図５（下左）を用いて具体的に説明すると、先ず、フォーク３０を地上位置で取り付けた際のベルクランク上回転角度とチルトシリンダ長さとの関係は点Ｖ０で表される。
これに対して、バケット２０を地上位置で取り付けた際には、角度α（図３９）のオフセット分だけベルクランク上回転角度が小さくなるから、チルトシリンダ長さとの関係は点Ｕ０で表される。そして、同様に地上位置にあるとき、ベルクランク下回転角度と線分ＰＱの回転角度との関係は、フォーク３０を取り付けた場合では、点Ｖ０の上方の点Ｖ１で表され、バケット２０を取り付けた場合では、点Ｕ０の上方の点Ｕ１で表される。さらに、地上にあるときの対Ｇ．Ｌ．（グランドレベル）アタッチメント角度は、点Ｖ１，Ｕ１を左側に移行させた点Ｖ２，Ｕ２で表され、それぞれ０度である。

次いで、チルトシリンダの長さを変えずにフォーク３０、バケット２０をトップ位置まで上昇させた際には、ベルクランク上回転角度は点Ｖ０，Ｕ０から点Ｖ３，Ｕ３まで小さくなり、同時にベルクランク下回転角度も点Ｖ４，Ｕ４まで小さくなる。そして、この際のフォーク３０の対Ｇ．Ｌ．アタッチメント角度は、フォーク３０では点Ｖ５で表されるように、地上位置と変わらず０度であるが、バケット２０では点Ｕ５で表されるように、−４０度程度ずれることになり、ダンプする方向に大きく傾く。つまり、図３９に示す状態となってしまい、角度特性が悪い。

これに対して本実施形態では、バケット２０を使用した場合（図５の点Ｔ０〜Ｔ５）と、フォーク３０を使用した場合（図５の点Ｍ０〜Ｍ５）とで角度特性を改善できるため、バケット２０がトップ位置で大きくダンプするのを有効に防止できるのである。

以上により、Ｚバーリンクを採用しつつも、Ｚバーリンクおよび平行リンクの優れた特性を実現でき、これによって必要に応じてバケット２０やフォーク３０などのようにアタッチメントを選択して利用できるから、ホイルローダ３としては１台でよく、２台のホイルローダを使い分けていた従来に比して経済的である。

（８）また、本実施形態でも、チルトシリンダ１２のボトム側（車体側）の枢軸位置Ｚは、ブーム１０ではなく、構造体１６Ａに設けられているため、バケット２０やフォーク３０のアタッチメント角度のずれをより小さく抑える位置に枢軸位置Ｚを確実に設定でき、角度特性も向上させることができて、バケット２０およびフォーク３０の両方に適した角度特性を得ることができる。また、枢軸位置Ｚを設定する際の自由度が高いので、要求される作業に応じた最良の角度特性を枢軸位置Ｚの設定によって得ることができる。例えば本実施形態では、図２０に示す角度特性となるように枢軸位置Ｚが設定されていたが、図２０中に示すような従来の平行リンクにより近い角度特性が要求される場合など、この角度特性が得られる位置に枢軸位置Ｚを容易に設定でき、図２１に示すように、平行リンクに近い角度特性も簡単に得ることができる。

（９）従来、平行リンクを用いたホイルローダにおいて、平行リンクにバケットを取り付けて簡便に掘削作業を行いたい場合があり、そのためのアタッチメントも用意されている。その場合、地上におけるチルト力がＺバーリンクに比べて小さく、掘削作業の効率が劣るのは勿論であるが、トップ位置にて相手車両への積み込みをする際の動作にも問題がある。
図２２に示すように、Ｚバーリンクではその機構の特性上、トップ位置でダンプする際に、大きな角度範囲においてダンプスピードが速く迅速な積込が行え、最大ダンプ付近においてベルクランク１１上の第１線分Ｌ１と連結リンク１３の相対角度が１８０度に近い角度まで開くためにダンプスピードが遅くなり、シリンダ操作をすること無くチルトシリンダ１２のストロークエンドでのショックを低減する効果を有している。この効果はソフトダンプ特性と呼ばれている。
平行リンクでは、全体にダンプスピードが遅い。しかし、シリンダストロークエンド付近では、ダンプスピードが急激に速くなって大きなショックを生じてしまうため、作業者がシリンダ速度を操作してチルトシリンダ他に負荷がかかるのを防ぐことが必要であった。
この問題に対して本実施形態では、Ｚバーリンクを基本構造としているために、ソフトダンプ特性をそのまま有しており、作業者に負担をかけない。
これらにより本実施形態では、地上での掘削力、トップでの積込作業速度、ソフトダンプ特性のいずれにおいても、従来の平行リンクにバケットを取り付ける方法よりも優れた性能を有しているのである。

（１０）さらに、アタッチメントとしてフォーク３０を用いる場合において、フォーク３０を従来の平行リンクに取り付けると、十分なチルト力を得るためにはチルトシリンダ１２の大型化が避けられないという問題がある。つまり、図４０に示すように、平行リンクでは、チルトシリンダ１２のヘッド側（ベルクランク１１側）に作動油を流入させ、シリンダロッド１８を引くことでフォーク３０にチルト力を生じさせるが、十分なチルト力を得るためには、シリンダロッド１８の断面積分を考慮した受圧面積を確保する必要があり、シリンダ径が大きくなって大型化するのである。
これに対してホイルローダ２では、Ｚバーリンクを採用した構造であり、チルトシリンダ１２のボトム側（車体１６側）に作動油等を流入させることで、シリンダロッド１８を押す方向に付勢しながらシリンダ力およびチルト力を生じさせるため、従来の平行リンク（図４０）に比較すると、十分なチルト力を確保するためには、シリンダロッド１８の断面積を考慮せずに受圧面積を設定できる。従って、チルトシリンダ１２としては、平行リンクの場合に比べて径寸法の小さいものでよい。

〔第４実施形態〕
図２３及び図２４には、本発明の第４実施形態に係るホイルローダ４の作業機部分が示され、図２３は、アタッチメントとしてバケット２０が装着された状態を表しており、図２４は、アタッチメントとしてフォーク３０が装着された状態を表している。
本実施形態に係るホイルローダ４は、ベルクランク１１におけるブーム１０との枢軸位置Ｙ及び連結リンク１３との枢軸位置Ｘを結ぶ第１線分Ｌ１と、ブーム１０との枢軸位置Ｙ及びチルトシリンダ（図示略）との枢軸位置Ｗを結ぶ第２線分Ｌ２とのなす角の角度が１８０度、つまり傾斜角度が０度に設定されていることが特徴である。

図２５には、このホイルローダ４のリフト高さと、各高さにおけるバケット２０及びフォーク３０の水平面に対する姿勢（角度として表示）が示されている。尚、図２３、図２４におけるリフト高さは、下側から順に図２５におけるＡ、Ｂ、Ｃのリフト高さである。
図２５から判るように、本実施形態に係るホイルローダ４によれば、前述と同様に、リフト高さによってもバケット２０やフォーク３０の姿勢が大きく変わることないことが判る。

また、その際のチルト力特性は図２６に示されるようなものであり、バケット２０及びフォーク３０のいずれの場合でも、最もリフト高さの高い３５００ｍｍにあっても、４０００ｋｇ以上のチルト力を有し、フォーク３０による荷物の積み卸し作業を確実に行うことができ、かつ低位置におけるバケット２０による掘削作業における作業効率が低下することもない。
このようなベルクランク１１の形状は、フォーク３０の枢軸位置Ｑがバケット２０の枢軸位置Ｑと比較して３７度以上の大きなオフセット角度に設定された場合に好適である。

〔第５実施形態〕
図２７及び図２８には、本発明の第５実施形態に係るホイルローダ５の作業機部分が示されており、図２７は、アタッチメントとしてバケット２０が装着された状態を表しており、図２８は、アタッチメントとしてフォーク３０が装着された状態を表している。
本実施形態に係るホイルローダ５は、ベルクランク１１におけるブーム１０との枢軸位置Ｙ及び連結リンクとの枢軸位置Ｘを結ぶ第１線分Ｌ１と、ブーム１０との枢軸位置Ｙ及びチルトシリンダ（図示略）との枢軸位置Ｗを結ぶ第２線分とのなす角の角度が１７５度、つまり傾斜角度が５度に設定されていることが特徴である。

図２９には、このホイルローダ５のリフト高さと、各高さにおけるバケット２０及びフォーク３０の水平面に対する姿勢（角度として表示）が示されている。尚、図２７、図２８におけるリフト高さは、下側から順に図２９におけるＡ、Ｂ、Ｃのリフト高さである。
図２９から判るように、本実施形態に係るホイルローダ５によれば、リフト高さによってもバケット２０やフォーク３０の姿勢が大きく変わることがなく、さらに、第４実施形態に係るホイルローダ４の場合と比較しても、フォーク３０使用時におけるＣ位置における姿勢が、ホイルローダ４の場合では１０度であったのに対して、ホイルローダ５では９度となっており、より改善していることが判る。

さらに、図３０に示されるように、ホイルローダ５のチルト力特性は、第４実施形態に係るホイルローダ４の場合と殆ど同じであり、フォーク３０による荷物の積み卸し作業を確実に行うことができ、かつ低位置におけるバケット２０による掘削作業の効率も低下することがない。
このようなベルクランク１１の形状は、フォーク３０の枢軸位置Ｑがバケット２０の枢軸位置Ｑと比較して３７度以上の大きなオフセット角度に設定された場合に好適である。

〔実施形態の変形〕
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。
例えば前記各実施形態でのベルクランク１１は主に「く」の字形状であったが、例えば、第１実施形態での図７、図８、および図３１（第１変形例）に示すＴ字形状でもよく、このような場合には、「く」の字形状よりも強度を大きくでき、傾斜角度をより大きく設定できる。要するに、ベルクランク１１の形状は、傾斜角度や強度等を勘案して任意に決められてよい。

前記第３実施形態では、異なる種類のアタッチメントとしてバケット２０およびフォーク３０について記載したが、その他、通常のバケット２０の代わりに、同じバケット類である網状のスケルトンバケットを用いたり、通常のフォーク３０の代わりに、同じフォーク類であるログランバーグラップルを用いてもよい。図３２（第２変形例）には、ログランバーグラップル４０が示されている。ログランバーグラップル４０は、地上に平置きされるフォーク部４１と、フォーク部４１の鉛直部上端に枢軸されるグラップル４２とを備え、このグラップル４２が油圧のグラップルシリンダ４３で回動駆動される。
このようなログランバーグラップル４０は、原木等の木材４４を把持しながら運搬するのに好適である。勿論、本発明の請求項１で用いられるバケット類としても、第１実施形態で説明したバケット２０に限定されず、請求項２、請求項３で用いられるフォーク類としても、第２実施形態で説明したフォーク３０に限定されず、前記のスケルトンバケットやログランバーグラップル４０などであってもよい。

前記各実施形態では、チルトシリンダ１２が車体１６に対して枢軸されていたが、図３３（第３変形例）、図３４（第４変形例）に示すように、ブーム１０の基端側に枢軸された場合でも、請求項２または請求項４の発明に含まれる。
すなわち、図３３においては、ベルクランク１１がフォーク３０側に傾斜しているとともに、チルトシリンダ１２がブーム１０に枢軸されている。図３４においてはさらに、バケット２０に対してフォーク３０の枢軸位置Ｑが、バケット２０の水平状態で枢軸される時の枢軸位置Ｑからオフセットされた状態で、連結リンク１３に取り付けられている。これらの構成では、角度特性はよくないが、フォーク３０側に傾斜させたベルクランク１１を用いたり、フォーク３０をオフセットさせることにより、チルト力特性を十分に向上させることができる。

前記各実施形態では、図２に示されるように、構造体１６Ａに対して２本のブーム１０を枢軸し、その間にベルクランク１１を配置していたが、本発明はこれに限られない。
すなわち、作業機を支持する構造体に対して、箱状のブーム１本を枢軸し、その外側面中間位置にベルクランクを枢軸したホイルローダに本発明を採用してもよい。この際、ベルクランクの数も１つだけではなく、外側面両脇にそれぞれベルクランクを枢軸してもよく、さらに、このベルクランクを駆動するチルトシリンダがベルクランクの数に応じて設けられたものであってもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の作業機械は、ホイルローダに利用できる他、自走式や定置式に限定されないあらゆる建設機械および土木機械にも利用できる。

Claims (9)

1. 一端が作業機を支持する構造体（１６Ａ）に取り付けられたブーム（１０）と、
   ブーム（１０）の他端にアタッチメントとして取り付けられたバケット類（２０）と、
   ブーム（１０）の長手方向の途中に取り付けられたベルクランク（１１）と、
   前記バケット類を地上水平位置とし、前記バケットの掘削面を地上面と対向させたときに、
   ベルクランク（１１）の上端側を駆動するチルトシリンダ（１２）と、
   ベルクランク（１１）の下端側および前記バケット類（２０）を連結する連結リンク（１３）とを備え、
   前記チルトシリンダ（１２）は前記ベルクランク（１１）および前記構造体（１６Ａ）を連結し、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｘ）を結ぶ第１線分（Ｌ１）と、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記チルトシリンダ（１２）との枢軸位置（Ｗ）を結ぶ第２線分（Ｌ２）とのなす角の角度が、
   前記バケット類（２０）側で０度乃至１８０度に設定されていることを特徴とする作業機械（１）。
2. 一端が作業機を支持する構造体（１６Ａ）に取り付けられたブーム（１０）と、
   ブーム（１０）の他端にアタッチメントとして取り付けられたフォーク類（３０）と、
   ブーム（１０）の長手方向の途中に取り付けられたベルクランク（１１）と、
   前記フォーク類を地上水平位置としたときに、
   ベルクランク（１１）の上端側を駆動するチルトシリンダ（１２）と、
   ベルクランク（１１）の下端側および前記フォーク類（３０）を連結する連結リンク（１３）とを備え、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｘ）を結ぶ第１線分（Ｌ１）と、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記チルトシリンダ（１２）との枢軸位置（Ｗ）を結ぶ第２線分（Ｌ２）とのなす角の角度が、
   前記フォーク類（３０）側で０度乃至１８０度に設定されていることを特徴とする作業機械（２）。
3. 一端が作業機を支持する構造体（１６Ａ）に取り付けられたブーム（１０）と、
   ブーム（１０）の他端にアタッチメントとして取り付けられたフォーク類（３０）と、
   ブーム（１０）の長手方向の途中に取り付けられたベルクランク（１１）と、
   前記フォーク類を地上水平位置としたときに、
   ベルクランク（１１）の上端側を駆動するチルトシリンダ（１２）と、
   ベルクランク（１１）の下端側および前記フォーク類（３０）を連結する連結リンク（１３）とを備え、
   前記チルトシリンダ（１２）は前記ベルクランク（１１）および前記構造体（１６Ａ）を連結し、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｘ）を結ぶ第１線分（Ｌ１）と、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記チルトシリンダ（１２）との枢軸位置（Ｗ）を結ぶ第２線分（Ｌ２）とのなす角の角度が、
   前記フォーク類（３０）側で０度乃至１８０度に設定されていることを特徴とする作業機械（２）。
4. 一端が作業機を支持する構造体（１６Ａ）に取り付けられたブーム（１０）と、
   ブーム（１０）の他端に取り付けられたアタッチメント（２０，３０）と、
   ブーム（１０）の長手方向の途中に取り付けられたベルクランク（１１）と、
   前記アタッチメントを地上水平位置としたときに、
   ベルクランク（１１）の上端側を駆動するチルトシリンダ（１２）と、
   ベルクランク（１１）の下端側および前記アタッチメント（２０，３０）を連結する連結リンク（１３）とを備え、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｘ）を結ぶ第１線分（Ｌ１）と、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記チルトシリンダ（１２）との枢軸位置（Ｗ）を結ぶ第２線分（Ｌ２）とがなす角の角度が、
   前記アタッチメント（２０，３０）側で０度乃至１８０度に設定され、
   このアタッチメント（２０，３０）は、複数種類の中から選択的に用いることが可能であり、
   互いに種類の異なるアタッチメント（２０，３０）は、前記ブームとの枢軸位置（Ｐ）を基準とすると、前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｑ）が互いに異なることを特徴とする作業機械（３）。
5. 一端が作業機を支持する構造体（１６Ａ）に取り付けられたブーム（１０）と、
   ブーム（１０）の他端に取り付けられたアタッチメント（２０，３０）と、
   ブーム（１０）の長手方向の途中に取り付けられたベルクランク（１１）と、
   前記アタッチメントを地上水平位置としたときに、
   ベルクランク（１１）の上端側を駆動するチルトシリンダ（１２）と、
   ベルクランク（１１）の下端側および前記アタッチメント（２０，３０）を連結する連結リンク（１３）とを備え、
   前記チルトシリンダ（１２）は前記ベルクランク（１１）および前記構造体（１６Ａ）を連結し、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｘ）を結ぶ第１線分（Ｌ１）と、
   前記ベルクランク（１１）における、前記ブーム（１０）との枢軸位置（Ｙ）および前記チルトシリンダ（１２）との枢軸位置（Ｗ）を結ぶ第２線分（Ｌ２）とのなす角の角度が、
   前記アタッチメント（２０，３０）側で０度乃至１８０度に設定され、
   このアタッチメント（２０，３０）は、複数種類の中から選択的に用いることが可能であり、
   互いに種類の異なるアタッチメント（２０，３０）は、前記ブームとの枢軸位置（Ｐ）を基準とすると、前記連結リンク（１３）との枢軸位置（Ｑ）が互いに異なることを特徴とする作業機械（３）。
6. 請求項１、請求項３、及び請求項５に記載の作業機械（１，２，３）において、
   前記チルトシリンダ（１２）の前記構造体（１６Ａ）への枢軸位置（Ｚ）は、前記ブーム（１０）の前記構造体（１６）への枢軸位置（Ｓ）よりも下方にあることを特徴とする作業機械（１，２，３）。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の作業機械（１，２，３）において、
   前記第１線分及び前記第２線分のなす角の角度は、前記アタッチメント（２０，３０）の地上位置からトップ位置までの間の任意の２位置で、このアタッチメント（２０，３０）のアタッチメント角度の絶対値が略等しくなる角度以下に設定されていることを特徴とする作業機械（１，２，３）。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の作業機械（１，２，３）において、
   前記第１線分及び前記第２線分のなす角の角度は、０度乃至１７０度であることを特徴とする作業機械。
9. 請求項１〜請求項７のいずれかに記載の作業機械（１，２，３）において、
   前記第１線分及び前記第２線分のなす角の角度は、１７０度乃至１８０度であることを特徴とする作業機械。

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