(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0008】
−実施形態1−
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図1は、ホイールローダ1の外観を示す側面図である。ホイールローダ1は、センタピン100により互いに回動自在に連結されたフロントフレーム6およびリアフレーム7を備える。フロントフレーム6には、フロントタイヤ10、フロントアタッチメント2等が設けられている。
【0009】
リアフレーム7には運転室8およびエンジン室9、リアタイヤ11等が設けられ、リアフレーム7の後端部の左右にはカウンタウエイト12a,12bが装着されている。なお、
図1では、図示手前側にカウンタウエイト12aが装着され、図示奥側にカウンタウエイト12bが装着されている。センタピン100を介してリアフレーム7に連結されたフロントフレーム6は、ステアリングシリンダ(不図示)の伸縮によりリアフレーム7に対して左右に屈折する。
【0010】
エンジン室9にはエンジン(不図示)が搭載され、エンジン室9内の後端にはラジエータや冷却ファン等を備えた冷却装置91が配置されている。冷却装置91を覆うカバー92には冷却装置91の吸排気が通過する吸排気開口92aが形成されている。カウンタウエイト12a,12bは、上面が吸排気開口92aの位置よりも下側になるような形状とされている。
【0011】
フロントアタッチメント2においては、リフトアームシリンダ20の伸縮駆動によりリフトアーム21が上下方向に回動(俯仰動)する。リフトアーム21の先端に設けられたバケット22は、バケットシリンダ23の伸縮駆動により上下方向に回動(ダンプまたはクラウド)する。バケット22を駆動するリンク機構には、ベルクランク24およびプッシュロッド25等を備えるZリンク機構が用いられている。
【0012】
カウンタウエイト12a,12bは、掘削作業時にフロントアタッチメント2にかかる荷重モーメント、あるいは、バケット22に積み荷を積載した時にかかる荷重モーメントに対して、カウンタモーメントとしての役割を担っている。本実施の形態では、このカウンタウエイト12a,12bの固定形態に特徴を有している。
【0013】
図2は、リアフレーム7の後端部に固定されたカウンタウエイト12a,12bを示す平面図である。なお、
図2では、カウンタウエイト12bとリアフレーム7との固定部分を破断面で示した。本実施の形態では、カウンタウエイト12a,12bは、カウンタモーメントの異なる2つの固定形態(固定姿勢)でリアフレーム7に固定することができる。
図2(a)は第1の固定姿勢を示し、
図2(b)は第2の固定姿勢を示す。
【0014】
図2(a)に示す第1の固定姿勢では、一方のカウンタウエイト12aはリアフレーム7の車両左側に設けられた左側面7aに固定され、他方のカウンタウエイト12bはリアフレーム7の車両右側に設けられた右側面7bに固定される。固定は、ボルト71とナット70によって行われる。
図2(b)に示す第2の固定姿勢では、カウンタウエイト12a,12bの固定配置が第1の固定姿勢と左右逆転し、カウンタウエイト12aはリアフレーム7の背面7cの右隅に固定され、カウンタウエイト12bは背面7cの左隅に固定される。リアフレーム7の背面7cの中央位置には牽引装置取り付け部7dが設けられている。牽引装置取り付け部7dには連結用ピンを装着する穴が形成されている。
【0015】
図3は、カウンタウエイト12aの外観を示す斜視図である。カウンタウエイト12aの面125には、
図2のようにリアフレーム7にボルト固定するためのボルト穴127が2つ形成されている。また、面125に対して垂直な面124にはリアフレーム7に形成された矩形穴73(
図2,4参照)に係合する凸部126が形成されている。カウンタウエイト12aの下面には傾斜面122および123が形成されている。また、カウンタウエイト12aの上面121は、凹凸が少ない面に形成されている。
【0016】
なお、
図2に示したようにカウンタウエイト12aとカウンタウエイト12bとは、面125と対向する方向から見て左右対称な形状をしている。そのため、図示は省略するが、カウンタウエイト12bの形状は左右対称である点を除けば、各部(上面121,傾斜面122および123,面124,面125,凸部126,ボルト穴127)の形状はカウンタウエイト12aと同様である。
【0017】
図4はリアフレーム7におけるカウンタウエイト固定部の構成を示す図である。
図4では、左側面7aおよび右側面7bの一部と、背面7cを示した。なお、
図4の背面7cに設けられる牽引装置取り付け部7dの図示は省略した。両側面7a,7bの後端部分にはカウンタウエイト12a,12bを固定するためのボルト穴72aが形成され、背面7cの車両左側および車両右側である左右両端部分には、カウンタウエイト12a,12bを固定するためのボルト穴72b形成されている。両側面7a,7bおよび背面7cには、凸部126が係合する矩形穴73がボルト穴72a,72bに対応付けて形成されている。
【0018】
図2(a)に示す第1の固定姿勢の場合には、左側面7aにカウンタウエイト12aが取り付けられ、右側面7bにカウンタウエイト12bが取り付けられる。カウンタウエイト12aを左側面7aに取り付ける際には、凸部126を背面7cの左端部分に形成されている矩形穴73に係合させ、かつ、ボルト穴127を左側面7aのボルト穴72aに対向させる。そして、空洞部121からボルト71を挿入してリアフレーム7の内側からナット70を締結することにより、カウンタウエイト12aをリアフレーム7に固定する。カウンタウエイト12bを右側面7bに取り付ける際も同様で、凸部126を背面7cの右端部分に形成されている矩形穴73に係合させ、かつ、ボルト穴127を右側面7bのボルト穴72aに対向させる。そして、空洞部121からボルト71を挿入してリアフレーム7の内側からナット70を締結することにより、カウンタウエイト12bをリアフレーム7に固定する。
【0019】
一方、
図2(b)に示す第2の固定姿勢の場合には、背面7cの右端部分にカウンタウエイト12aが取り付けられ、背面7cの左端部分にカウンタウエイト12bが取り付けられる。カウンタウエイト12aを背面7cの右端部分に取り付ける際には、凸部126を右側面7bに形成されている矩形穴73に係合させ、かつ、ボルト穴127を背面7cの右端部分に形成されているボルト穴72bに対向させる。そして、ボルト71とナット70によりカウンタウエイト12aをリアフレーム7に固定する。カウンタウエイト12bを背面7cの左端部分に取り付ける際には、凸部126を左側面7aに形成されている矩形穴73に係合させ、かつ、ボルト穴127を背面7cの左端部分に形成されているボルト穴72bに対向させる。そして、ボルト71とナット70によりカウンタウエイト12bをリアフレーム7に固定する。
【0020】
図5は、第1および第2の固定姿勢におけるカウンタモーメントを説明する図である。
図5において、(a)は第1の固定姿勢の場合を示し、(b)は第2の固定姿勢の場合を示す。G1,G2は、それぞれカウンタウエイト12a,12bの重心位置を示す。そして、符号Gで示す位置は、2つのカウンタウエイト12a,12bを合わせたトータルの重心位置を示している。
【0021】
図5(a)に示す第1の固定姿勢の場合、フロントタイヤ10の車軸から重心位置Gまでの距離はL1となる。カウンタウエイト12a,12bの合計重量をWとしたとき、カウンタモーメントはそれらの積(L1×W)で表される。一方、
図5(b)に示す第2の固定姿勢の場合、フロントタイヤ10の車軸から重心位置Gまでの距離L2は、距離L1の場合よりも長くなり(L2>L1)、カウンタモーメント(L2×W)は第1の固定姿勢の場合のカウンタモーメント(L1×W)よりも大きくなる。例えば、荷重モーメントが定格よりも小さい通常の作業では第1の固定姿勢で使用し、フロントアタッチメントにかかる負荷が大きい重作業時には、車体安定性を向上させるために第2の固定姿勢で使用する。
【0022】
このように、本実施の形態では、カウンタウエイト12a,12bの固定姿勢を変更することで、カウンタモーメントを変更することができる。そのため、従来の建設機械のように、標準装着用カウンタウエイトに加えて別の重量増量用カウンタウエイトを準備する必要がない。
【0023】
また、リアフレーム7に形成された矩形穴73にカウンタウエイト12a,12bの凸部126を係合させる構造とすることで、ボルト固定時のカウンタウエイトの位置決めや保持に利用することができ、ボルト固定作業の作業性向上が図れる。
【0024】
なお、上述した実施形態では、カウンタウエイト12a,12bの面125にボルト穴127を形成し、面124に凸部126を形成したが、逆に、面124にボルト穴127を形成し、面125に凸部126を形成しても良い。この場合、
図2(a)に示す第1の固定姿勢においては、カウンタウエイト12a,12bは背面7cのボルト穴72bを用いてリアフレーム7に固定される。一方、
図2(b)に示す第2の固定姿勢では、カウンタウエイト12a,12bは側面7a,7bに形成されたボルト穴72aを用いてリアフレーム7に固定される。
【0025】
図6は、ディパーチャアングルを説明する図である。
図6(b)は、ホイールローダ1が坂道を上る場合を示している。なお、カウンタウエイト12a,12bは第2の固定姿勢で装着されている。角度αは坂道の傾斜角度である。ホイールローダ1は、このような所定角度αの坂道を上り下りできるように、すなわち、リアタイヤ11よりも後方の車体が地面と干渉しないように、
図6(a)に示すようなディパーチャアングルαを確保している。接地点Pを通り水平面に対して傾斜した面Sを仮定したとき、その傾斜した面Sが車体下部と非接触状態を保つ上限の角度αが、ディパーチャアングルである。
【0026】
本実施の形態では、このディパーチャアングルαを確保するために、カウンタウエイト12a,12bの下面に傾斜面122,123が形成されている。傾斜面123は、カウンタウエイト12a,12bが第1の固定姿勢でリアフレーム7に固定された場合に、ディパーチャアングルαが確保されるように形成されたものである。第1の固定姿勢においては、傾斜面123はカウンタウエイト12a,12bの車両前端側から車両後端側にかけて車両上方向に傾斜している。一方、傾斜面122は、第2の固定姿勢においてディパーチャアングルαが確保されるように形成されたものである。この場合も、傾斜面122はカウンタウエイト12a,12bの車両前端側から車両後端側にかけて車両上方向に傾斜している。このように、第1の固定姿勢および第2の固定姿勢のいずれにおいてもディパーチャアングルαが確保されている。
【0027】
図1に示すように、エンジン室9内の後端にはラジエータや冷却ファン等を備えた冷却装置91が配置され、冷却装置91を覆うカバー92には冷却装置91の吸排気が通過する吸排気開口92aが形成されている。そして、リアフレーム7に固定されたカウンタウエイトの上端位置(上面の最も高い位置)は、第1および第2の固定姿勢のいずれの場合でも車両高さ方向に関して吸排気開口92a(最も下側の吸排気開口92a)よりも低い位置とされる。そのため、リアフレーム7の後端部分に設けられるカウンタウエイト12a,12bは吸排気の妨げにならない。もちろん、カウンタウエイトが配置される位置に吸排気開口が無い場合には、カウンタウエイトの高さ寸法に関してこのような制限を設けなくても構わない。
【0028】
また、
図2に示すように、リアフレーム7の中央位置には牽引装置取り付け部7dが設けられる場合がある。このような場合も考慮し、カウンタウエイト12a,12bの形状は、
図2に示すように牽引装置取り付け部7dの利用を妨げないような形状に形成されている。
【0029】
(変形例1)
図7は、カウンタウエイトの変形例1を示す図である。また、
図8は、
図7のカウンタウエイトが固定されるリアフレーム7の固定部を示す図である。
図7に示すカウンタウエイト32は、リアフレーム7に固定するための固定部の形状が実施形態1のカウンタウエイト12a,12bと異なっている。なお、
図8では、背面7cに設けられる牽引装置取り付け部7dの図示は省略した。
【0030】
図3に示したカウンタウエイト12aでは、L字形状に形成された2つの面124,125がリアフレーム7の側面7a,7b(第2の固定姿勢の場合)または背面7c(第1の固定姿勢の場合)に対向するように固定された。一方、
図7に示すカウンタウエイト32では、リアフレーム7に対向する面325は一つの平面で構成され、その面325に固定部として4つのボルト穴327が形成されている。なお、カウンタウエイト32は中央線L10に関して左右対称の形状となっており、下面には傾斜面322と一対の傾斜面323が形成されている。
【0031】
図8に示すように、左側面7aおよび右側面7bの各後端部分には、4つのボルト穴74aがそれぞれ形成されている。また、背面7cの左右の端部領域には、4つのボルト穴74bがそれぞれ形成されている。変形例1における第1の固定姿勢では、
図9(a)に示すように側面7a,7bに形成されたボルト穴74aを利用して、カウンタウエイト32を左側面7aおよび右側面7bにボルト71およびナット70で固定する。一方、第2の固定姿勢の場合には、
図9(b)に示すように背面7cに形成されたボルト穴74bを利用して、背面7cの左右両端部分にカウンタウエイト32をそれぞれ固定する。カウンタウエイト32には、ボルト71を挿入するための空洞部321が形成されている。
【0032】
なお、一対の傾斜面323は、第1の固定姿勢におけるディパーチャアングルαを確保するために設けられた傾斜面である。一方、傾斜面322は、第2の固定姿勢におけるディパーチャアングルαを確保するために設けられた傾斜面である。
【0033】
(変形例2)
図3に示した実施形態1のカウンタウエイト12a,12b、および
図7に示した変形例1のカウンタウエイト32では、リアフレーム7に第1および第2の固定姿勢に対応する固定部(ボルト穴72a,72bまたは74a,74b)をそれぞれ設け、カウンタウエイトをいずれの固定部に固定するかによって第1の固定姿勢または第2の固定姿勢とする構成であった。これに対して、変形例2においては、カウンタウエイト側に2組の固定部を設けるようにした。
【0034】
図10は、変形例2におけるカウンタウエイト42aを示す図である。カウンタウエイト42aにおいて、上面421、傾斜面422,423、面424,425は
図3に示すカウンタウエイト12aの上面121、傾斜面122,123、面124,125と同様の構成となっているが、以下の構成がカウンタウエイト12aと異なっている。面424,425には、それぞれ4つのボルト穴427が形成されている。なお、
図10に示すカウンタウエイト42aは上述したカウンタウエイト12aに対応し、図示は省略するがカウンタウエイト12bに対応するカウンタウエイト42bを備える。
【0035】
図11は、カウンタウエイト42a,42bを用いた場合の第1の固定姿勢および第2の固定姿勢を示す図である。
図11(a)は第1の固定姿勢を示す図である。カウンタウエイト42aは、面425(
図10参照)に設けられたボルト穴427aを用いてリアフレーム7の左側面7aに固定される。同様に、カウンタウエイト42bは、面425に設けられたボルト穴427aを用いてリアフレーム7の右側面7bに固定される。左側面7aおよび右側面7bには、各ボルト穴427aに対応する位置にボルト穴75がそれぞれ形成されている。カウンタウエイト42a,42bには、それぞれボルト71を挿入するための空洞部421a,421bが形成さている。
【0036】
図11(b)は第2の固定姿勢を示す図である。カウンタウエイト42aは、面424(
図10参照)に設けられたボルト穴427bを用いてリアフレーム7の右側面7bに固定される。同様に、カウンタウエイト42bは、面424に設けられたボルト穴427bを用いてリアフレーム7の左側面7aに固定される。
【0037】
以上説明したように、ホイールローダ1は、
図2に示すようにカウンタウエイト12a,12bをリアフレーム7(車両本体フレーム)の後部に着脱可能に備えている。そして、
図4に示すように、カウンタウエイト12a,12bを第1カウンタモーメント(L1×W)となる第1の固定姿勢でリアフレーム7に固定するためのボルト穴72a(第1固定部)と、カウンタウエイト12a,12bを第1カウンタモーメント(L1×W)よりも大きなとなる第2カウンタモーメントとなる第2の固定姿勢で固定するためのボルト穴72b(第2固定部)とを、リアフレーム7に備える。
【0038】
このように、一組のカウンタウエイト12a,12bを異なる固定姿勢の間で変更可能な構成としたので、一組のカウンタウエイト12a,12bを用いて異なる2種類のカウンタモーメントが可能となる。そのため、従来の建設機械のように、標準カウンタウエイト(第1の固定姿勢のカウンタウエイト12a,12bが相当する)に加えて別の重量増量カウンタウエイトを準備する必要がない。
【0039】
なお、
図2,4に示す構成では、第1固定部としてのボルト穴72aと第2固定部としてのボルト穴72bとが、リアフレーム7に設けられている。一方、
図10,11に示す構成では、第1固定部としてのボルト穴427aと第2固定部としてのボルト穴427bとが、カウンタウエイト42a,42bに設けられている。
【0040】
また、
図3に示すように、カウンタウエイト12a,12bの面125にボルト穴127を形成し、面124に凸部126を形成する構成の場合、第1固定部としてのボルト穴72aはリアフレーム7の左右側面7a,7bに設けられ、第2固定部としてのボルト穴72bはリアフレーム7の背面7cに設けられる。逆に、面124にボルト穴127を形成し、面125に凸部126を形成する構成の場合には、ボルト穴72bは第1固定部として機能し、ボルト穴72aは第2固定部として機能する。
【0041】
なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施形態ではホイールローダのカウンタウエイトを例に説明したが、油圧ショベルのカウンタウエイトなどのようにカウンタウエイトを備える種々の建設機械に適用することができる。