(57)【要約】  バケット（９）の底面部（３２）は、第１曲面部（４１）と、第２曲面部（４２）とを有する。第２曲面部（４２）は、第１曲面部（４１）よりも背面部側に位置しており、第１曲面部（４１）とつながっている。第２曲面部（４２）の第２曲率半径（Ｒ２）は、第１曲面部（４１）の第１曲率半径（Ｒ１）より小さい。側面視において、第１曲面部（４１）の曲率半径の中心（Ｏ１）は、バケット本体（２１）の外側に位置する。そして、側面視において、仮想線（Ｓ１）が水平に配置され且つ底面部（３２）が仮想線（Ｓ１）より下方に位置した水平状態において、第１曲面部（４１）は、基準曲面（Ｓ２）に沿って又は基準曲面（Ｓ２）よりも上方に配置される。また、側面視において、第１曲面部（４１）と第２曲面部（４２）との接続部（Ｐ２）は、水平状態において、底面部（３２）のうち最も下方に位置する部分（Ｐ３）よりもリップ部（３５）側に位置する。
2011049061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両のアームに取り付けられるバケットであって、
側面視において湾曲した形状の底面部と、前記底面部につながっている背面部と、前記底面部と前記背面部とに囲まれた空間の側方を覆う一対の側面部と、を有するバケット本体と、
前記バケット本体において前記背面部の反対側に位置する縁部に固定されるリップ部と、
前記アームに取り付けるための取付ピンが通される孔が形成されており、前記背面部に固定されるブラケットと、
前記リップ部に固定される切刃部と、
を備え、
前記底面部は、
側面視において所定の第１曲率半径で湾曲した形状を有する第１曲面部と、
前記第１曲面部よりも前記背面部側に位置し、前記第１曲面部とつながっており、側面視において前記第１曲率半径より小さい所定の第２曲率半径で湾曲した形状を有する第２曲面部と、
を有し、
側面視において、前記第１曲面部の曲率半径の中心は、前記バケット本体の外側に位置し、
側面視において、前記ブラケットの前記孔の中心と前記切刃部の先端とを結んだ仮想線の長さをリスト半径と定義し、側面視において、前記リップ部側に位置する前記第１曲面部の端部において前記第１曲面部と接しており前記リスト半径と同じ長さの曲率半径で湾曲した形状を有する仮想曲面を基準曲面と定義した場合、前記仮想線が水平に配置され且つ前記底面部が前記仮想線より下方に位置した状態において、前記第１曲面部は、前記基準曲面に沿って又は前記基準曲面よりも上方に配置され、
側面視において、前記第１曲面部と前記第２曲面部との接続部は、前記仮想線が水平に配置され且つ前記底面部が前記仮想線より下方に位置した状態において前記底面部のうち最も下方に位置する部分よりも前記リップ部側に位置する、
バケット。
【請求項２】
前記バケット本体は、側面視において直線状の形状であり前記リップ部及び前記第１曲面部の間に位置する前面部をさらに有し、
側面視において、前記前面部の長さは、前記リップ部に沿った方向における前記第１曲面部の長さよりも小さい、
請求項１に記載のバケット。
【請求項３】
前記リスト半径をｄ、前記第１曲率半径をｒとした場合、
０．５９≦ｒ／ｄ≦１．０を満たす、
請求項１に記載のバケット。
【請求項４】
０．８≦ｒ／ｄ≦１．０を満たす、
請求項３に記載のバケット。
【請求項５】
側面視において、前記仮想線と前記背面部との成す角は鈍角である、
請求項１に記載のバケット。
【請求項６】
前記第１曲面部の曲率半径の中心は前記孔より上方に位置する、
請求項１に記載のバケット。
【請求項７】
前記第１曲面部の曲率半径の中心は前記孔より後方に位置する、
請求項６に記載のバケット。
【請求項８】
車両本体と、
前記車両本体に取り付けられるブームと、
前記ブームに取り付けられるアームと、
前記アームに取り付けられる請求項１から７のいずれかに記載のバケットと、
を備える作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
バケットおよび作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両に装備されるバケットは、複数のツースと、ブラケットと、バケット本体とを備える。ツースは、バケット本体の前側上部に設けられている。ブラケットは、バケット本体の背面部に設けられている。また、ブラケットには孔が設けられており、取付ピンが孔に通されることにより、バケットがアームに取り付けられる。これにより、バケットは取付ピンを中心に回動可能にアームに取り付けられる。【０００３】
また、バケット本体は、土砂を入れることができるように、一面が開口した箱状の形状を有している。バケット本体の底面部は、湾曲した形状を有している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バケットを用いて掘削を行う場合、アームが回動することによってバケット全体が移動しながら、バケットが上述したブラケットの孔を中心に回動する。これにより、ツースの先端が円弧状の軌跡を描いて移動する（図８の二点鎖線Ｔ１０１参照）。このとき、バケット本体の底面部が、ツースの先端の軌跡よりも下方に突出していると、底面部は、地面に強く押し付けられながら移動することになる。この場合、バケットに大きな掘削抵抗が発生してしまう。【０００６】
本発明の課題は、掘削抵抗を低減することができるバケットおよび作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に係るバケットは、作業車両のアームに取り付けられるバケットであって、バケット本体と、リップ部と、ブラケットと、切刃部とを備える。バケット本体は、底面部と、背面部と、一対の側面部と、を有する。底面部は、側面視において湾曲した形状を有する。背面部は、底面部につながっている。一対の側面部は、底面部と背面部とに囲まれた空間の側方を覆う。リップ部は、バケット本体において背面部の反対側に位置する縁部に固定される。ブラケットは、アームに取り付けるための取付ピンが通される孔が形成されており、背面部に固定される。切刃部は、リップ部に固定される。また、底面部は、第１曲面部と、第２曲面部とを有する。第１曲面部は、側面視において所定の第１曲率半径で湾曲した形状を有する。第２曲面部は、第１曲面部よりも背面部側に位置し、第１曲面部とつながっており、側面視において第１曲率半径より小さい所定の第２曲率半径で湾曲した形状を有する。側面視において、第１曲面部の曲率半径の中心は、バケット本体の外側に位置する。そして、側面視において、ブラケットの孔の中心と切刃部の先端とを結んだ仮想線の長さをリスト半径と定義する。また、側面視において、リップ部側に位置する第１曲面部の端部において第１曲面部と接しており、リスト半径と同じ長さの曲率半径で湾曲した形状を有する仮想曲面を基準曲面と定義する。そして、仮想線が水平に配置され且つ底面部が仮想線より下方に位置した状態（以下、「水平状態」と呼ぶ）において、第１曲面部は、基準曲面に沿って又は基準曲面よりも上方に配置される。また、側面視において、第１曲面部と第２曲面部との接続部は、水平状態において、底面部のうち最も下方に位置する部分よりもリップ部側に位置する。【０００８】
本発明の第２の態様に係るバケットは、第１の態様のバケットであって、バケット本体は、前面部をさらに有する。前面部は、側面視において直線状の形状であり、リップ部と第１曲面部との間に位置する。そして、側面視において、前面部の長さは、リップ部に沿った方向における第１曲面部の長さよりも小さい。【０００９】
本発明の第３の態様に係るバケットは、第１の態様のバケットであって、リスト半径をｄ、第１曲率半径をｒとした場合、０．５９≦ｒ／ｄ≦１．０を満たす。【００１０】
本発明の第４の態様に係るバケットは、第３の態様のバケットであって、０．８≦ｒ／ｄ≦１．０を満たす。【００１１】
本発明の第５の態様に係るバケットは、第１の態様のバケットであって、側面視において、仮想線と背面部との成す角は鈍角である。【００１２】
本発明の第６の態様に係るバケットは、第１の態様のバケットであって、第１曲面部の曲率半径の中心は上記孔より上方に位置する。【００１３】
本発明の第７の態様に係るバケットは、第６の態様のバケットであって、第１曲面部の曲率半径の中心は上記孔より後方に位置する。【００１４】
本発明の第８の態様に係る作業車両は、車両本体と、車両本体に取り付けられるブームと、ブームに取り付けられるアームと、アームに取り付けられる第１の態様から第７の態様のいずれかに記載のバケットと、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様に係るバケットにおいて、基準曲面は、上述した掘削時における切刃部先端の軌跡に近似した曲面である。従って、第１曲面部が、基準曲面に沿って又は基準曲面よりも上方に配置されることにより、バケット本体と地面との間の接触圧を低減することができる。これにより、掘削抵抗を低減することができる。また、側面視において、第１曲面部の曲率半径の中心は、バケット本体の外側に位置する。このため、第１曲面部の曲率半径を大きく確保することができる。また、第２曲面部が大きく確保されるので、バケット本体内に土砂が流れ込みやすくなる。【００１６】
本発明の第２の態様に係るバケットでは、前面部がバケット本体に存在することによりリップ部を短くすることができる。このため、材料費を低減することができる。また、側面視において、前面部の長さは、リップ部に沿った方向における第１曲面部の長さよりも小さい。このため、第１曲面部を長く確保することができる。【００１７】
本発明の第３の態様に係るバケットでは、リスト半径と第１曲率半径とが上記のような関係を満たすことによって、掘削抵抗をさらに低減することができる。【００１８】
本発明の第４の態様に係るバケットでは、リスト半径と第１曲率半径とが上記のような関係を満たすことによって、掘削抵抗をさらに低減することができる。【００１９】
本発明の第５の態様に係るバケットでは、水平状態において、バケット本体内の空間が、下側ほど背面側に広がった形状となる。このため、バケットの容量を大きくすることができる。【００２０】
本発明の第６の態様に係るバケットでは、第１曲面部の曲率半径を大きく確保することができる。【００２１】
本発明の第７の態様に係るバケットでは、第１曲面部の曲率半径を大きく確保することができる。【００２２】
本発明の第８の態様に係る作業車両では、バケットを用いて掘削作業を行う際に、掘削抵抗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る油圧ショベルの外観斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るバケットの斜視図。
【図３】水平状態におけるバケットの側面図。
【図４】リップ部を水平に配置した状態におけるバケットの側面図。
【図５】比較例に係るバケットの側面図。
【図６】第１実施形態に係るバケットと比較例に係るバケットとを示す側面図。
【図７】第１実施形態に係るバケットの軌跡を示す図。
【図８】比較例に係るバケットの軌跡を示す図。
【図９】第２実施形態に係るバケットの側面図。
【図１０】第３実施形態に係るバケットの側面図。
【図１１】第４実施形態に係るバケットの側面図。
【図１２】リスト半径比と掘削抵抗比との関係を示すグラフ。
【図１３】他の実施形態に係るバケットの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１００を図１に示す。この油圧ショベル１００は、車両本体１と作業機４とを備えている。
【００２５】
車両本体１は、走行体２と旋回体３とを有している。走行体２は、一対の走行装置２ａ，２ｂを有する。各走行装置２ａ，２ｂは、履帯２ｄ，２ｅを有しており、エンジンからの駆動力によって履帯２ｄ，２ｅが駆動されることによって、油圧ショベル１００を走行させる。なお、全体構成の説明において、前後方向とは、車両本体１の前後方向を意味する。また、左右方向、或いは、側方とは、車両本体１の車幅方向を意味する。
【００２６】
旋回体３は、走行体２上に載置されている。旋回体３は、走行体２に対して旋回可能に設けられている。また、旋回体３の前部左側位置には運転室５が設けられている。旋回体３は、燃料タンク１４と作動油タンク１５とエンジン室１６と収納室１７とを有している。燃料タンク１４は後述するエンジンを駆動するための燃料を貯留する。燃料タンク１４は、作動油タンク１５の後方に配置されている。作動油タンク１５は、図示しない油圧ポンプから吐出され油圧シリンダ１０〜１２に供給される作動油を貯留する。エンジン室１６は、内部にエンジンを収納する。収納室１７は、運転室５の後方に配置されており、エンジン室１６と車幅方向に並んで配置されている。収納室１７の内部には、エンジンを冷却するための図示しないラジエータおよびラジエータファンを収納する収納空間が設けられている。エンジン室１６と収納室１７との後方には、カウンタウェイト１８が設けられている。
【００２７】
作業機４は、旋回体３の前部中央位置に取り付けられており、ブーム７、アーム８、バケット９ａを有する。ブーム７の基端部は、旋回体３に回転可能に連結されている。また、ブーム７の先端部はアーム８の基端部に回転可能に連結されている。アーム８の先端部は、バケット９ａに回転可能に連結されている。また、ブーム７、アーム８およびバケット９ａのそれぞれに対応するように油圧シリンダ１０〜１２（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２）が配置されている。これらの油圧シリンダ１０〜１２が駆動されることによって作業機４が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。
【００２８】
図２から図４に示すように、バケット９ａは、バケット本体２１と、リップ部３５と、ブラケット２２と、複数のツース２３とを備える。
【００２９】
バケット本体２１は、前面部３１と、底面部３２と、背面部３３と、一対の側面部３４と、を有する。前面部３１は、平坦な板状の部材であり、側面視において直線状の形状を有する。底面部３２は、湾曲した板状の部材であり、側面視においてバケット本体２１の外側へ向けて凸に湾曲した形状を有する。底面部３２は、前面部３１につながっている。背面部３３は、板状の部材が屈曲された形状を有する。背面部３３は、底面部３２につながっている。一対の側面部３４は、互いに距離を隔てて配置されており、前面部３１と底面部３２と背面部３３とに囲まれた空間の側方を覆う。
【００３０】
リップ部３５は、平坦な板状の部材であり、側面視において直線状の形状を有する。リップ部３５は、ツースアダプタが取り付けられ、ツース２３が固定される部分である。リップ部３５は、バケット本体２１において背面部３３の反対側に位置する縁部に固定されている。具体的には、リップ部３５は、前面部３１の縁部に固定されている。リップ部３５の厚さは、前面部３１の厚さよりも大きい。
【００３１】
ブラケット２２は、バケット９ａをアームに取り付けるための部材である。ブラケット２２は、背面部３３に固定されている。ブラケット２２には、第１孔３８と第２孔３９とが形成されている。第１孔３８には、ブラケット２２をアームに取り付けるための取付ピン（図示せず）が通される。第２孔３９には、ブラケット２２をバケットシリンダ１２（図１参照）に取り付けるための取付ピン（図示せず）が通される。
【００３２】
複数のツース２３は、リップ部３５に固定される。ツース２３は、リップ部３５の端部に沿って互いに間隔を隔てて配置されている。ツース２３は、それぞれ側面視において先細りの形状を有する。
【００３３】
次に、バケット本体２１の形状について詳細に説明する。なお、バケット９ａの構成の説明では、図３に示す状態においてツース２３の先端側を「前」、第１孔３８側を「後」と呼ぶものとする。
【００３４】
上述した底面部３２は、第１曲面部４１と第２曲面部４２とを有する。第１曲面部４１は、前面部３１とつながっている。従って、前面部３１は、第１曲面部４１とリップ部３５との間に位置している。第１曲面部４１は、側面視において所定の第１曲率半径Ｒ１で湾曲した形状を有する。第１曲率半径Ｒ１は、後述するリスト半径Ｄ１と概ね同じ長さである。第１曲面部４１の曲率半径の中心Ｏ１は、バケット本体２１の外側に位置している。また、側面視において、中心Ｏ１は、図３に示す状態において、第１孔３８の中心よりも上方且つ後方に位置している。第２曲面部４２は、第１曲面部４１よりも背面部３３側、すなわち後側に位置しており、第１曲面部４１とつながっている。第２曲面部４２は、側面視において所定の第２曲率半径Ｒ２で湾曲した形状を有する。第２曲率半径Ｒ２は、第１曲率半径Ｒ１より小さい。第２曲面部４２の曲率半径の中心Ｏ２は、バケット本体２１の内側に位置している。
【００３５】
ここで、側面視において、ブラケット２２の第１孔３８の中心とツース２３の先端とを結んだ仮想線Ｓ１の長さをリスト半径Ｄ１と定義する。また、側面視において、リップ部３５側に位置する第１曲面部４１の端部、すなわち、前面部３１と第１曲面部４１との接続部Ｐ１において第１曲面部４１と接しておりリスト半径Ｄ１と同じ長さの曲率半径で湾曲した形状を有する仮想曲面を基準曲面Ｓ２と定義する。また、図３に示すように、仮想線Ｓ１が水平に配置され且つ底面部３２が仮想線Ｓ１より下方に位置した状態を「水平状態」と呼ぶ。
【００３６】
側面視において、第１曲面部４１は、基準曲面Ｓ２に沿って配置される。側面視において、第１曲面部４１と第２曲面部４２との接続部Ｐ２は、水平状態において底面部３２のうち最も下方に位置する部分Ｐ３よりも前側すなわち前面部３１側に位置する。従って、水平状態において底面部３２のうち最も下方に位置する部分Ｐ３は、第２曲面部４２に含まれる。
【００３７】
また、図４に示すように、側面視において、前面部３１の長さは、リップ部３５に沿った方向における第１曲面部４１の長さよりも小さい。具体的には、リップ部３５に沿った方向における前面部３１の長さＬ１は、リップ部３５に沿った方向における第１曲面部４１の長さＬ２よりも小さい。また、リップ部３５に沿った方向における前面部３１の長さＬ１は、リップ部３５に沿った方向におけるリップ部３５とツース２３との長さＬ３よりも小さい。リップ部３５に沿った方向における前面部３１の長さは、第２曲率半径Ｒ２よりも小さい。また、図３に示すように、水平状態において、前面部３１と第１曲面部４１との接続部Ｐ１は、第２曲面部４２の曲率半径の中心Ｏ２と概ね同じ高さに位置している。
【００３８】
側面視において、仮想線Ｓ１と背面部３３との成す角θは鈍角である。水平状態において、背面部３３は、下側ほど後方に位置するように傾斜している。背面部３３の上部は、第１孔３８よりも前側に位置しており、背面部３３の下部は、第１孔３８の下方に位置している。
【００３９】
また、リスト半径ｄと第１曲率半径ｒとの比（以下、「リスト半径比」と呼ぶ）ｒ／ｄは、以下の数１式を満たす。
【００４０】
【数１】
2011049061.tif 000003
【００４１】
すなわち、０．５９≦Ｒ１／Ｄ１≦１．０である。例えば、Ｒ１＝Ｄ１＝１７００ｍｍであり、この場合、Ｒ１／Ｄ１＝１である。
【００４２】
次に、本実施形態に係るバケット９ａの特徴を比較例に係るバケット１０９と比較して説明する。図５は、比較例に係るバケット１０９の側面図である。比較例に係るバケット１０９は、本実施形態に係るバケット９ａと同じリスト半径Ｄ１を有する。ただし、第１曲面部１４１の曲率半径Ｒ１０１は、リスト半径Ｄ１よりも小さく、側面視において、第１曲面部１４１の曲率半径Ｒ１０１の中心Ｏ１０１は、バケット１０９の内側に位置している。例えば、Ｄ１＝１７００ｍｍ、Ｒ１０１＝８００ｍｍである。この場合、リスト半径比Ｄ１／Ｒ１０１＝０．４７であり、上述した数１式を満たさない。
【００４３】
また、側面視において、比較例に係るバケット１０９の前面部１３１の長さＬ１０１は、本実施形態に係るバケット９ａの前面部３１の長さＬ１よりも長い。比較例に係るバケット１０９では、前面部１３１の長さＬ１０１が、リップ部１３５に沿った方向における第１曲面部１４１の長さＬ１０２よりも長くなっている。
【００４４】
なお、前面部１３１と第１曲面部１４１とは接続部Ｐ１０で接続されている。第１曲面部１４１と第２曲面部１４２とは接続部Ｐ２０において接続されている。また、水平状態において底面部１３２のうち最も下方に位置する部分Ｐ３０は、第２曲面部１４２に含まれている。
【００４５】
本実施形態に係るバケット９ａと比較例に係るバケット１０９とを重ねて描いた図を図６に示す。本実施形態に係るバケット９ａは、比較例に係るバケット１０９と比べて、水平状態において水平方向に対する底面部３２の傾斜が緩やかである。また、本実施形態に係るバケット９ａの底面部３２の前側部分は、比較例に係るバケット１０９の底面部１３２の前側部分よりも上方に位置している。このため、本実施形態に係るバケット９ａでは、掘削時において、バケット９ａの底面部３２と地面との接触圧が低減され、掘削抵抗を低減することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係るバケット９ａでは、第１曲面部４１は、基準曲面Ｓ２に沿って配置される。基準曲面Ｓ２は、掘削時におけるツース２３先端の軌跡に近似した曲面である。このため、第１曲面部４１が、基準曲面Ｓ２に沿って配置されることにより、底面部３２と地面との接触圧を低減することができる。
【００４７】
図７に、アーム８（図１参照）を移動させながら本実施形態に係るバケット９ａを移動させて掘削を行うときのバケット９ａの軌跡を示す。図中の矢印は、バケット９ａの進行方向を示している。破線Ｇ１は地面を示している。二点鎖線Ｔ１は、ツース２３先端の軌跡Ｔ１を示している。ここで、バケット９ａが地中に侵入しておらず、ツース２３の先端が地面に接触した状態（図７における（Ａ）の状態）からツース２３が地中に侵入し（図７における（Ｂ）の状態）、ツース２３が地中において水平な姿勢となった状態（図７における（Ｃ）の状態）までのバケット９ａの動作を「貫入」と呼ぶ。また、ツース２３が地中に侵入して水平な姿勢となった状態（図７における（Ｃ）の状態）から、バケット９ａが上述した水平状態となってツース２３の先端が地上に現れている状態（図７における（Ｄ）の状態）までのバケット９ａの動作を「掘削」と呼ぶ。掘削でのアーム８の振れ幅は、移動後の第１孔３８の位置が、移動前のツース２３先端の位置を越えない程度の大きさであるものとする。図７に示されているように、本実施形態に係るバケット９ａでは、底面部３２は、（Ｄ）の状態において、ツース２３先端の軌跡Ｔ１に沿っている。このため、本実施形態に係るバケット９ａでは、掘削時において、バケット９ａの底面部３２と地面との接触圧を低減することができ、掘削抵抗を低減することができる。
【００４８】
次に、上述した比較例に係るバケット１０９について、アーム８を移動させながらバケット１０９を移動させたときのバケット１０９の軌跡を図８に示す。掘削（図８における（Ｃ）の状態から（Ｄ）の状態までの動作）でのアーム８の振れ幅は、図７と同じである。図８において、二点鎖線Ｔ１０１は、ツース２３先端の軌跡Ｔ１０１を示している。図８に示されているように、比較例に係るバケット１０９では、（Ｄ）の状態において、底面部１３２の一部がツース１２３先端の軌跡Ｔ１０１よりも下方に突出している。従って、比較例に係るバケット１０９では、掘削時において、バケット１０９の底面部１３２と地面との接触圧が大きくなり、掘削抵抗が大きくなってしまう。
【００４９】
本実施形態に係るバケット９ａでは、側面視において、仮想線Ｓ１と背面部３３との成す角θは鈍角である。このため、水平状態において、バケット本体２１の内側の空間が、下側ほど後側に広がった形状となる。このため、バケット本体２１内において後側の空間が広く確保される。このため、バケット９ａの容量を大きくすることができる。
【００５０】
本実施形態に係るバケット９ａでは、側面視において、第１曲面部４１と第２曲面部４２との接続部Ｐ２は、水平状態において、底面部３２のうち最も下方に位置する部分Ｐ３よりも前側に位置する。すなわち、本実施形態に係るバケット９ａは、比較例に係るバケット１０９と比べて第１曲面部４１が大きくなっているが、第２曲面部４２が過度に小さくされることなく大きく確保されている。このため、バケット本体２１内に土砂が流れ込みやすくなる。
【００５１】
本実施形態に係るバケット９ａでは、側面視において、前面部３１の長さは、リップ部３５に沿った方向における第１曲面部４１の長さよりも小さい。このため、リップ部３５を短くすることができる。リップ部３５は強度を高くするために前面部３１よりも厚く形成されるため、リップ部３５が長いほど製造コストが高くなる。従って、リップ部３５を短くできることで、製造コストを低減することができる。また、底面部３２を板材をロール加工によって形成する場合には、ロール加工を施さない部分をそのまま前面部３１として利用することができる。このため、材料の歩留まりを向上させることができる。
２．第２実施形態
本発明の第２実施形態にかかるバケット９ｂを図９に示す。このバケット９ｂでは、第１曲面部４１の第１曲率半径Ｒ１１の中心Ｏ１１は、上記の第１実施形態と同様に、バケット９ｂの外側に位置している。また、リスト半径比Ｒ１１／Ｄ１１は、上述した数１式を満たす。ただし、第１曲率半径Ｒ１１は、リスト半径Ｄ１１よりも小さい。例えば、Ｒ１１＝１７００ｍｍ、Ｄ１１＝２２００ｍｍである。この場合、リスト半径比Ｒ１１／Ｄ１１＝０．７７である。また、側面視において、第１曲面部４１は、基準曲面Ｓ２よりも上方に配置される。
【００５２】
他の構成については、上記の第１実施形態にかかるバケット９ａと同様である。本実施形態にかかるバケット９ｂにおいても、第１実施形態にかかるバケット９ａと同様の効果を奏することができる。
３．第３実施形態
本発明の第３実施形態にかかるバケット９ｃを図１０に示す。このバケット９ｃでは、第１曲面部４１の第１曲率半径Ｒ２１の中心Ｏ２１は、上記の第１実施形態と同様に、バケット９ｃの外側に位置している。また、リスト半径比Ｒ２１／Ｄ２１は、上述した数１式を満たす。ただし、第１曲率半径Ｒ２１は、リスト半径Ｄ２１よりも小さい。例えば、Ｒ２１＝１３００ｍｍ、Ｄ２１＝２２００ｍｍである。この場合、リスト半径比Ｒ２１／Ｄ２１＝０．５９である。また、側面視において、第１曲面部４１は、基準曲面Ｓ２よりも上方に配置される。
【００５３】
他の構成については、上記の第１実施形態にかかるバケット９ａと同様である。本実施形態にかかるバケット９ｃにおいても、第１実施形態にかかるバケット９ａと同様の効果を奏することができる。
４．第４実施形態
本発明の第４実施形態にかかるバケット９ｄを図１１に示す。このバケット９ｄでは、第１曲面部４１の第１曲率半径Ｒ３１の中心Ｏ３１は、バケット９ｄの外側に位置している。リスト半径比Ｒ３１／Ｄ３１は、上述した数１式を満たす。また、第１曲率半径Ｒ３１は、リスト半径Ｄ３１よりも小さい。例えば、Ｒ１１＝１７００ｍｍ、Ｄ１１＝２２００ｍｍである。この場合、リスト半径比Ｒ３１／Ｄ３１＝０．７７である。また、側面視において、第１曲面部４１は、基準曲面Ｓ２よりも上方に配置される。
【００５４】
ただし、このバケット９ｄでは、前面部３１が設けられておらず、第１曲面部４１はリップ部３５ｄにつながっている。従って、基準曲面Ｓ２は、側面視において、リップ部３５ｄ側に位置する第１曲面部４１の端部、すなわち、リップ部３５ｄと第１曲面部４１との接続部Ｐ４において第１曲面部４１と接している。また、バケット９ｄのリップ部３５ｄの長さは、第２実施形態のバケット９ｂのリップ部３５と前面部３１とを合わせた長さに相当する。つまり、このバケット９ｄは、第２実施形態のバケット９ｂにおいて前面部３１を無くしてリップ部３５を第１曲面部４１の端部まで延長した形状となっている。
【００５５】
他の構成については、上記の第１実施形態にかかるバケット９ａと同様である。本実施形態にかかるバケット９ｄにおいても、上記の実施形態にかかるバケット９ａ〜９ｃと同様の効果を奏することができる。ただし、本実施形態では、リップ部３５ｄの長さが他の実施形態のリップ部３５の長さよりも長くなっている。リップ部は、高い強度を確保するために、バケット本体２１の他の部分よりも厚さを大きくする必要がある。このため、リップ部が長いほど材料費が高くなり、製造コストが増大してしまう。従って、製造コストを低減する観点からは、上記の実施形態のバケット９ａ〜９ｃのように、リップ部は短いことが望ましい。
５．実施例
次に、本発明の実施例について説明する。以下の表１に示す複数のサンプルについて、リスト半径比ｒ／ｄと掘削抵抗比との関係を調べた。
【００５６】
【表１】
2011049061.tif 000004
【００５７】
表１の各サンプルは、それぞれ異なるリスト半径ｄおよび異なる第１曲率半径ｒを有している。ここで、実施例１、実施例２、比較例１〜３はバケット容量１．４ｍ3のものである。また、実施例３，４及び比較例４はバケット容量４ｍ3のものである。各実施例のバケットの形状に関して、実施例１は、上述した第１実施形態のバケット９ａに対応している。実施例２及び実施例３は、上述した第２実施形態のバケット９ｂに対応している。実施例４は、上述した第３実施形態のバケット９ｃに対応している。また、比較例１〜４は、第１実施形態において説明した比較例のバケット１０９に対応している。
【００５８】
掘削抵抗比は、以下のように規定している。まず、それぞれの比較例において、上述したアームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２の油圧およびストロークから油圧エネルギーを算出する。この場合、掘削抵抗は、油圧エネルギーとみなすことができる。また、上記と同様にして、各実施例の油圧エネルギーを求める。そして、バケット容量１．４ｍ3のサンプルについては、比較例１の油圧エネルギーに対する各サンプルの油圧エネルギーを掘削抵抗比とした。また、バケット容量４ｍ3のサンプルについては、比較例４の油圧エネルギーに対する各サンプルの油圧エネルギーを掘削抵抗比とした。つまり、バケット容量が異なると、油圧エネルギーの絶対値も異なるため、便宜上正規化した値を用いた。
【００５９】
各サンプルについてのリスト半径比ｒ／ｄと掘削抵抗比との関係を図１２に示す。図１２のグラフでは、横軸がリスト半径比ｒ／ｄ、縦軸が掘削抵抗比を示している。また、グラフ中に示した符号Ａ〜Ｈは、表１の符号Ａ〜Ｈに対応している。このグラフからわかるように、リスト半径比ｒ／ｄが０．５９未満では、掘削抵抗比が急激に増大している。従って、リスト半径比ｒ／ｄは上述した数１式を満たすことが好ましい。また、リスト半径比ｒ／ｄは以下の数２式を満たすことがさらに好ましい。
【００６０】
【数２】
2011049061.tif 000005
【００６１】
６．他の実施形態
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、バケット９ａ〜９ｄの各部分の位置及び寸法の関係は、上記実施形態に限定されず、変更されてもよい。
【００６２】
また、上記の実施形態では、バケット９ａ〜９ｄは、切刃部として複数のツース２３を備えているが、図１３に示すバケット９ｅのように、カッティングエッジ２９が備えられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、掘削抵抗を低減することができる効果を有し、バケットおよび作業車両として有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１      車両本体
７      ブーム
８      アーム
９ａ〜９ｅ  バケット
２１    バケット本体
２２    ブラケット
２３    ツース
３１    前面部
３２    底面部
３３    背面部
３４    側面部
３５    リップ部
３８    第１孔
４１    第１曲面部
４２    第２曲面部
【図１】
2011049061.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011049061.tif 000011
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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