(57)【要約】      （修正有）【課題】作業動作を行う際、空気入りタイヤは無限軌道よりも安定性が悪くなるが、安定性のための安定脚を追加しなくても安定性を確保できる作業機械を提供する。【解決手段】上部構造１４が下部構造１２に対して回転するように取り付け、運転室３０を上部構造１４に対して回転可能に取り付け、且つ作業アーム４０が概ね水平な軸を中心に上下に移動可能であるように上部構造１４に回転可能に取り付けた。更に原動機及び伝動装置を下部構造内１２に収容し、原動機は上部構造１４の下限と一致する高さよりも下に配置することで、安定性を確保できるようにする。【選択図】図１
2016089614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械であって、
地面係合構造と、
前記地面係合構造に接続されている下部構造と、
第１の概ね直立の軸を中心に前記下部構造に対して回転可能であるように前記下部構造に回転可能に取り付けられている上部構造と、
第２の概ね直立の軸を中心に前記上部構造に対して回転可能であるように前記上部構造に回転可能に取り付けられている運転室と、
概ね水平な軸を中心に上下に移動可能であるように前記上部構造に回転可能に取り付けられている作業アームと、
前記作業機械を推進するために地面係合構造を移動させるための駆動装置であって、原動機及び伝動装置を含む駆動装置と
を備え、
前記原動機及び伝動装置は前記下部構造内に収容され、前記原動機は前記上部構造の下限と一致する高さよりも下に配置されている、作業機械。
【請求項２】
前記作業アームは、第３の概ね直立軸を中心に前記上部構造に対して回転するように前記上部構造に回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の作業機械。
【請求項３】
前記地面係合構造は、各々がそれに取り付けられている一対の車輪を有する前後の車軸を含む、請求項１又は２に記載の作業機械。
【請求項４】
前記原動機の大部分が前記車輪の上限と一致する高さよりも下に配置されている、請求項３に記載の作業機械。
【請求項５】
前記原動機は前後の車軸の間に配置されている、請求項３又は４に記載の作業機械。
【請求項６】
前記原動機は前記作業機械の前後方向に対して横方向に取り付けられている、請求項１から５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項７】
前記原動機は前記作業機械の前後方向に対して実質的に垂直に取り付けられている、請求項６に記載の作業機械。
【請求項８】
前記原動機はピストンを含むレシプロエンジンであり、前記エンジンは前記ピストンが直立姿勢を有するように取り付けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項９】
熱交換器及び冷却ファンが前記原動機に隣接して取り付けられ、前記ファンの回転軸が前記作業機械の前後方向に対して実質的に平行であるように配置されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１０】
前記作業機械は、前記作業機械の前後方向に延びる軸の一方の側に配置されている燃料タンクを備え、前記原動機は、前記作業機械の前後方向に延びる軸の他方の側に配置されている、請求項１から９のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１１】
前記作業機械は、前記作業機械の前後方向に延びる軸の一方の側に配置されている作動液タンクを備え、且つ前記エンジンは、前記作業機械の前後方向に延びる軸の他方の側に配置されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１２】
前記運転室は前記上部構造に対して実質的に中心に配置されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１３】
前記上部構造がそれを中心に回転させられる前記第２直立軸は、実質的に前記下部構造の中心にある、請求項１から１２のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１４】
カウンターウェイトが前記作業アームの反対側の位置で前記上部構造に取り付けられている、請求項１から１３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１５】
前記カウンターウェイトは曲面状であり、前記運転室の一部が曲面状であり、前記カウンターウェイトの曲面部は前記運転室の曲面部に従っている、請求項１４に記載の作業機械。
【請求項１６】
前記作業アームは、ブームと、前記ブームに旋回可能に接続されているディッパーとを有する、請求項１から１５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１７】
１つ以上の液圧シリンダーが前記ディッパーを前記ブームに対して旋回させるように構成されている、請求項１６に記載の作業機械。
【請求項１８】
前記作業機械は約１２００ｋｇから１２０００ｋｇの間の重さがある、請求項１から１７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項１９】
前記作業アームはキングポスト装置を用いて前記上部構造に取り付けられている、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項２０】
液圧シリンダーが、第３の概ね直立の軸を中心に前記作業アームを前記上部構造に対して回転させるために使用される、請求項１９に記載の作業機械。
【請求項２１】
前記伝動装置は液圧ポンプと液圧モーターとを備える、請求項１から２０のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項２２】
前記液圧ポンプは、前記作業アームの回転を始動させるために前記液圧シリンダーに流体を供給する、請求項２０に従属する請求項２１に記載の作業機械。
【請求項２３】
前記液圧ポンプは、前記ディッパーを前記ブームに対して回転させるために前記１つ以上の液圧シリンダーに流体を供給する、請求項１７に従属する請求項２１又は２２に記載の作業機械。
【請求項２４】
前記上部構造は、幅よりも長さが長くなるような寸法にされ、前記長さと幅は、前記作業機械が道路に沿って走行しているときに前記上部構造の長さが前後方向にあるように定められる、請求項１から２３のいずれか１項一項に記載の作業機械。
【請求項２５】
前記作業アームは、長さ方向において前記上部構造の一端にあり且つ幅方向において前記上部構造の中心にある位置で前記上部構造に取り付けられている、請求項２４に記載の作業機械。
【請求項２６】
前記上部構造は前記下部構造に対して少なくとも１８０°回転することができる、請求項１から２５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項２７】
前記運転室は前記上部構造に対して少なくとも１８０°回転することができる、請求項１から２６のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項２８】
電気モーターを用いて、前記上部構造は前記下部構造に対して回転可能であり且つ／又は前記運転室は前記上部構造に対して回転可能である、請求項１から２７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項２９】
前記液圧モーターを用いて、前記上部構造は前記下部構造に対して回転可能であり且つ／又は前記運転室は前記上部構造に対して回転可能である、請求項１から２７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３０】
前記上部構造と前記下部構造との間の回転接続部は、前記下部構造に対する前記上部構造の位置とは無関係に電気信号及び／又は作動液が前記上部構造に送られることを可能にするように構成されているロータリージョイント装置を含む、請求項１から２９のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３１】
前記上部構造と前記運転室との間の回転接続部は、前記上部構造から前記運転室へのホース及び／又はケーブルの経路を定める機構を含み、前記機構は、前記上部構造に対する前記運転室の位置を構成するべくホース及び／又はケーブルが巻かれ又は巻き戻されることを可能にするように構成されている、請求項１から３０のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３２】
前記作業機械は四輪駆動用に構成されている、請求項１から３１のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３３】
前記前後の車軸は少なくとも二輪操舵用に構成されている、請求項１から３２のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３４】
１８５ｃｍの身長を有するオペレーターの場合の前記機械の右側後方の角を越える視線角度は、水平面の下に少なくとも３０°、より好ましくは水平面の下に少なくとも４５°である、請求項１から３３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３５】
前記作業機械は少なくとも後方小旋回掘削機であり、好ましくは、前記作業機械は後方ゼロ旋回掘削機である、請求項１から３４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３６】
前記上部構造に対する前記運転室の回転軸は、前記下部構造に対する前記上部構造の回転軸と一致する、請求項１から３５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３７】
前記上部構造に対する前記運転室の回転軸は、前記下部構造に対する前記上部構造の回転軸からずらされている、請求項１から３５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３８】
前記作業機械は、地面と係合するために伸長可能な安定脚を備える、請求項１から３７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項３９】
前記作業機械はドーザーブレードを備える、請求項１から３８のいずれか１項に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作業機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類の作業機械が知られている。このような機械は、一般的に、土壌移動作業（例えば、溝掘り、地均し、及び積み込み）及び荷役運搬（例えば、溝内に骨材を入れること、材料を持ち上げること、及びそれらを高架プラットフォームに置くこと）に使用される。
【０００３】
このような機械は、一般的に、特に一種類の機械用に設計されたサブアセンブリ一式から製造されるが、エンジン、ギアボックス、及び液圧ポンプなどの一部の構成要素は、様々な機械のタイプで共有することができる。
【０００４】
既知の機械の例は、以下のものを含む。
【０００５】
旋回掘削機は、下部構造に対して無制限に回転可能な上部構造を備える。上部構造は、上記タイプの作業動作を行うためにバケットなどのアタッチメントを操作するための作業アーム装置、ディーゼルＩＣエンジンなどの原動機、液圧ポンプ、及び運転室を含む。原動機は、作業アーム装置を作動させる加圧流体を提供するために、また、掘削機を推進するための２つの無限軌道又は４つの車輪（又は二重車輪構造における８つの車輪）のいずれかを選択的に駆動するために使用される下部構造に配置された１つ以上の液圧モーターに電力を供給するために、液圧ポンプを駆動する。
【０００６】
旋回輪が上部構造と下部構造とを回転可能に接続し、中央ロータリージョイント装置が、上部構造と下部構造の相対的な位置にかかわらず、作動液が上部構造にあるポンプから液圧モーターへ通過し且つ上部構造に戻ることを可能にする。旋回掘削機が推進用の無限軌道を使用する場合、下部構造の両側で無限軌道を差動的に駆動することにより操舵が行われる。旋回掘削機が推進用の車輪を使用する場合、操舵装置が２つ又は４つの車輪用に使用され、このために下部構造には別個の液圧制御が必要とされる。
【０００７】
旋回掘削機は幅広いサイズで利用できる。極小、小型及び中型の掘削機は約７５０ｋｇから最大で約１２，０００ｋｇまでの運転重量の範囲にわたり、一般的に、上部構造への「キングポスト」インターフェイスを用いて上部構造に対して実質的に垂直な軸を中心に旋回することができる作業アーム装置を有することで知られている。一般に、小型及び中型の掘削機は、上記の約１，２００ｋｇの重量を有する。その運転重量が約１２，０００ｋｇを超える大型の掘削機は、しばしば「Ａフレーム」掘削機と呼ばれ、一般的に、垂直軸の周りに固定され且つ従って上部構造と一緒にのみ回転することができる作業アーム装置を有する。これは、小さい掘削機ほど限られたスペースで動作することを期待され、従って、例えば、壁などの障害物の近くで溝を掘るために２つの相互にずらされた軸を中心に回転する能力が極小、小型及び中型の掘削機にとってより望ましいことによる。
【０００８】
作業アーム装置は、一般に、ディッパーに旋回可能に接続されているブームを含む。２つの旋回可能に接続されている部分を有する三関節ブームと、多くの場合、単一の概ね曲面状の構造から作られる単一ブームとを含む、数種類のブームが利用可能である。ディッパーがブームに旋回可能に接続され、アタッチメント（例えばバケット）用のマウントがディッパーに設けられている。液圧シリンダーは、所望の作業動作を行うようにブーム、ディッパー及びマウントを互いに対して動かすために設けられている。
【０００９】
無限軌道の掘削機は、低い最高速度とそれらの金属製無限軌道が舗装道路に引き起こす損傷のせいで、それら自体の推進力によって大きな距離を移動することができない。しかしながら、それらの無限軌道は掘削機の安定性を高める。車輪付きの掘削機は、より高速（一般的に最大時速４０ｋｍ）で、且つ舗装道路表面に感知できるほどにダメージを与えることなく、「道路輸送」できる。しかしながら、作業アーム組立体は、必然的に道路輸送中に上部構造の前方に延び、これにより乗り心地と前方視界が損なわれる可能性がある。作業動作を行う際、空気入りタイヤは無限軌道よりも安定性が悪いプラットフォームを提供するので、安定性のために追加の安定脚が配置されることがある。
【００１０】
原動機、液圧ポンプ、液圧リザーバなどが上部構造に位置するので、旋回掘削機のすべてのタイプの重心は比較的高い。これらの構成要素は作業動作中に誘発される力と釣り合う力として働くように配置することができるが、一方、実装上の制約がこのような配置を準最適なものにすることがあり、また、例えば、機械の後部を越える視線を制限することがある。
【００１１】
掘削機は一般に掘削などの作業に使用される。しかしながら、積み込みなどの作業を行うことが望まれる場合には、別のタイプの機械を使用しなければならない。積み込み作業が可能な機械は既知であり、様々な形式を有する。一般に「テレスコピックハンドラー」又は「テレハンドラー」と呼ばれる１つの形式では、上部構造と下部構造が互いに対して固定され、２つ以上の部品の伸縮ブームの形態の中央作業アームが機械の前後に延びている。ブームは機械の後端に向かって水平軸を中心に旋回し、アタッチメントがブームの前端に解放可能に取り付けられ且つ第２の別個の水平軸を中心に旋回可能である。一般に使用されるアタッチメントは、パレットフォーク及びショベルを含む。テレハンドラーは、一般的な積み込み作業（例えば、建設現場で骨材を貯蔵パイルから必要な場所に移動させること）及び建築材料を高架プラットフォーム上に乗せるなどの持ち上げ作業に使用することができる。
【００１２】
テレハンドラーは、一般的に、推進用の２つの車軸に４つの車輪を有し、１つ又は両方の車軸が操縦可能であり且つ駆動される。原動機（一般的にディーゼルＩＣエンジン）は、前輪と後輪の間で機械の一方の側にずらされたポッド内に配置することができ、液圧伝動装置又は機械式伝動装置によって車輪に接続されている。運転室は、多くの場合、ブームの原動機に対する反対側に位置し、車輪の間で比較的低いところにある。その意図する用途に応じて、展開可能な安定脚を機械に設けることができる。
【００１３】
テレハンドラーの一部は、追加の重量及びより大きな高さを犠牲にして、持ち上げを旋回動作と組み合わせるために運転室とブームを回転可能な上部構造に取り付ける。これらの機械は主に積み込みの代わりに持ち上げに使用されるので、それらは、長いブームを収容するために従来のテレハンドラーよりも長いホイールベースを有し、操縦性に影響を与える。また、機械に近い地面の方への見通しは持ち上げの場合には掘削の場合に比べて重要でないので、結果的にこれらの見通しが非常に悪い。
【００１４】
更に、作業機械は、所定量の使用燃料に対して行われる作業動作の量に関して、動作がより効率的になることが望ましい。これは、原動機、伝動装置、ドライブライン及び液圧システムの燃料効率によるものであり、且つオペレーターが作業動作を見るために不必要に頻繁に作業機械を再配置する必要があることを意味する視界不良のような二次因子によるものであるか、又ははるかにゆっくり動作を行い、それにより効率を犠牲にする場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、従来技術の作業機械に関連する１つ以上の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様は、作業機械であって、地面係合構造と、地面係合構造に接続されている下部構造と、第１の概ね直立の軸を中心に下部構造に対して回転可能であるように下部構造に回転可能に取り付けられている上部構造と、第２の概ね直立の軸を中心に上部構造に対して回転可能であるように上部構造に回転可能に取り付けられている運転室と、概ね水平な軸を中心に上下に移動可能であるように上部構造に回転可能に取り付けられている作業アームと、作業機械を推進するために地面係合構造を移動させるための駆動装置であって、原動機及び伝動装置を含む駆動装置とを備え、原動機及び伝動装置は下部構造内に収容され、原動機は上部構造の下限と一致する高さよりも下に配置されている作業機械を提供する。
【００１７】
有利には、本発明の運転室と上部構造は、限られた作動空間での作業の最適化と視界の改善のために、互いに対して回転させることができる。例えば、作業機械を道路で運転するとき、オペレーターに前方の道路の改善された視界を提供するために作業アームを作業機械の後方に配置するように、運転室及び上部構造を互いに対して回転させることができる。
【００１８】
視界は、原動機と伝動装置を下部構造内に収容し且つ原動機の大部分を車輪の上限と一致する高さよりも下に配置することによって、更に改善される。従来の作業機械では多くの場合、原動機は上部構造に収容されているが、これにより作業機械のオペレーターの視界を妨げる障害物が生じる。原動機を作業機械のより低い位置へ移動させることにより、原動機又はその一部がオペレーターの視線から離される。作業アームは、アタッチメント、例えばバケットを取り付けるためのマウントを備えることができる。
【００１９】
一実施形態では、作業アームは、第３の概ね直立の軸を中心に上部構造に対して回転するように上部構造に回転可能に取り付けられている。
【００２０】
第３の概ね直立の軸を中心に上部構造に対して回転可能な作業アームを設けることにより、有利なことに、作業機械の汎用性及び幅広い作業にわたるユーザーの視界が改善される。例えば、機械が障害物（例えば壁）の近くで掘削している場合、作業アームが機械の前方へ、ただし一方の側へずらされ、壁の近くでの掘削を可能にするように、運転室、上部構造及び作業アームを互いに対して回転させることができ、掘削作業の視野を改善するために、運転室を掘削される領域に向かって回転させることができる。
【００２１】
一実施形態では、地面係合構造は前後の車軸を含み、前後の車軸は各々がそれに取り付けられている一対の車輪を有する。
【００２２】
一実施形態では、原動機の大部分が車輪の上限に一致する高さよりも下に配置されている。
【００２３】
一実施形態では、原動機は前後の車軸の間に配置されている。
【００２４】
このような配置は、有利なことに、オペレーターの視野と作業機械のコンパクト性を改善する。
【００２５】
一実施形態では、原動機は作業機械の前後方向に対して横方向に取り付けられている。
【００２６】
一実施形態では、原動機は作業機械の前後方向に対して実質的に垂直に取り付けられている。原動機は、エンジン、例えばレシプロエンジン、例えばディーゼルＩＣエンジンであることができる。
【００２７】
一実施形態では、原動機はピストンを含むレシプロエンジンであり、エンジンはピストンが直立姿勢を有するように取り付けられている。
【００２８】
一実施形態では、熱交換器及び冷却ファンが原動機に隣接して取り付けられ、ファンの回転軸が作業機械の前後方向に対して実質的に平行であるように配置されている。
【００２９】
一実施形態では、作業機械は、作業機械の前後方向に延びる軸の一方の側に配置されている燃料タンクを備え、原動機は、作業機械の前後方向に延びる軸の他方の側に配置されている。
【００３０】
一実施形態では、作業機械は、作業機械の前後方向に延びる軸の一方の側に配置されている作動液タンクを備え、エンジンは、作業機械の前後方向に延びる軸の他方の側に配置されている。
【００３１】
一実施形態では、運転室は上部構造に対して実質的に中心に配置されている。
【００３２】
一実施形態では、上部構造がそれを中心に回転させられる第２直立軸は、実質的に下部構造の中心にある。
【００３３】
一実施形態では、カウンターウェイトが作業アームの反対側の位置で上部構造に取り付けられている。
【００３４】
一実施形態では、カウンターウェイトは曲面状であり、運転室の一部が曲面状であり、カウンターウェイトの曲面部は運転室の曲面部に従っている。
【００３５】
このような形態は、よりコンパクトな上部構造を提供するのに有利である。例えば、運転室の前部及び後部が曲面状であってもよい。
【００３６】
一実施形態では、作業アームは、ブームと、ブームに旋回可能に接続されているディッパーとを有する。
【００３７】
一実施形態では、１つ以上の液圧シリンダーがディッパーをブームに対して旋回させるように構成されている。
【００３８】
有利なことに、ブームは旋回可能に接続されている少なくとも２つの部分を含むことができる（例えば、ブームは三関節ブームである）。１つ以上の液圧シリンダーがブームの一部分をブームの他の部分に対して回転させるように構成されることができる。
【００３９】
一実施形態では、作業機械は約１２００ｋｇから１２０００ｋｇの間の重さがある。例えば、作業機械は小型又は中型の掘削機であることができる。
【００４０】
一実施形態において、作業アームはキングポスト装置を用いて上部構造に取り付けられている。
【００４１】
一実施形態では、液圧シリンダーが、第３の概ね直立の軸を中心に作業アームを上部構造に対して回転させるために使用される。
【００４２】
一実施形態では、伝動装置は液圧ポンプと液圧モーターとを備える。
【００４３】
一実施形態では、液圧ポンプは、作業アームの回転を始動させるために液圧シリンダーに流体を供給する。
【００４４】
一実施形態では、液圧ポンプは、ディッパーをブームに対して回転させるために１つ以上の液圧シリンダーに流体を供給する。
【００４５】
一実施形態では、上部構造は、幅よりも長さが長くなるような寸法にされ、長さと幅は、作業機械が道路に沿って走行しているときに上部構造の長さが前後方向にあるように定められる。
【００４６】
一実施形態では、作業アームは、長さ方向において上部構造の一端にあり且つ幅方向において上部構造の中心にある位置で上部構造に取り付けられている。下部構造は上部構造よりも前後方向に長いことができる。
【００４７】
一実施形態では、上部構造は下部構造に対して少なくとも１８０°回転させることができる。
【００４８】
一実施形態では、運転室は上部構造に対して少なくとも１８０°回転させることができる。
【００４９】
一実施形態では、電気モーターを用いて上部構造は下部構造に対して回転可能であり且つ／又は運転室は上部構造に対して回転可能である。
【００５０】
一実施形態では、液圧モーターを用いて上部構造は下部構造に対して回転可能であり且つ／又は運転室は上部構造に対して回転可能である。
【００５１】
一実施形態では、上部構造と下部構造との間の回転接続部は、下部構造に対する上部構造の位置とは無関係に電気信号及び／又は作動液が上部構造に送られることを可能にするように構成されているロータリージョイント装置を含む。
【００５２】
一実施形態では、上部構造と運転室との間の回転接続部は、上部構造から運転室へのホース及び／又はケーブルの経路を定める機構を含み、機構は、上部構造に対する運転室の位置を構成するべくホース及び／又はケーブルが巻かれ又は巻き戻されることを可能にするように構成されている。
【００５３】
一実施形態では、作業機械は四輪駆動用に構成されている。
【００５４】
一実施形態では、前後の車軸は少なくとも二輪操舵用に構成されている。例えば、前後の車軸は二輪又は四輪操舵用に構成されることができる。
【００５５】
運転室は、前車軸に取り付けられた車輪対の車輪の各々の外側面の間の距離の３分の１から３分の２の幅を有することができる。運転室は、前車軸に取り付けられた車輪対の車輪の各々の外側面の間の距離の３分の１から２分の１の幅を有することができる。上部構造は実質的に下部構造の幅以下の幅を有することができる。上部構造は、実質的に下部構造の長さの２分の１から４分の３に等しい長さを有することができる。
【００５６】
一実施形態では、１８５ｃｍの身長を有するオペレーターの場合の機械の右側後方の角を越える視線角度は、水平面の下に少なくとも３０°、より好ましくは水平面の下に少なくとも４５°である。
【００５７】
一実施形態では、作業機械は少なくとも後方小旋回掘削機であり、好ましくは、作業機械は後方ゼロ旋回掘削機である。
【００５８】
一実施形態では、上部構造に対する運転室の回転軸は、下部構造に対する上部構造の回転軸と一致する。
【００５９】
一実施形態では、上部構造に対する運転室の回転軸は、下部構造に対する上部構造の回転軸からずらされている。
【００６０】
一実施形態では、作業機械は地面と係合するために伸長可能な安定脚を備える。
【００６１】
一実施形態では、作業機械はドーザーブレードを備える。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
ここで添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【図１】直線掘削位置にある本発明の実施形態に係る作業機械の側面図である。
【図２】図１の機械の平面図である。
【図３】図１の機械の正面図である。
【図４】図１の機械の下部構造部分の平面図である。
【図５】オフセット掘削位置にある図１の機械の側面図である。
【図６】図５の機械の正面図である。
【図７】図５の機械の平面図である。
【図８】道路輸送位置にある図１の作業機械の側面図である。
【図９】図８の機械の平面図である。
【図１０】図８の機械の正面図である。
【図１１】図８の機械の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
全体的な構成
図１から３を参照すると、本発明の一実施形態に係る作業機械１０が幾分簡略化した形で示されている。本実施形態では、作業機械は中型の掘削機（約６から１２トンの間の運転重量）であると考えることができる。他の実施形態では、作業機械は小型の掘削機（１．２から６トンの間の運転重量）であってもよい。機械は、旋回輪１６の形態の旋回機構によって連結されている下部構造１２と上部構造１４とを備える。旋回輪１６は、本実施形態では下部構造１２に対する上部構造の無制限の回転を可能にする。オペレーターがそこから作業機械を操作することができる運転室３０が、上部構造に回転可能に取り付けられている。作業アーム装置４０もまた、上部構造に回転可能に取り付けられ、材料取り扱い作業を行うために設けられている。
下部構造
下部構造は、前後に延びる一対の間隔を置いて配置された平行なシャーシレール１８ａ及び１８ｂから形成されている。レールは、下部構造１２の強度の大部分を提供している。下部構造は地面係合構造に接続されており、地面係合構造は、本実施形態では、シャーシレール１８ａ、１８ｂに取り付けられている第１及び第２駆動軸２０ａ及び２０ｂと、各軸端に回転可能に取り付けられている車輪とを含む。本実施形態では、第２駆動軸２０ｂはシャーシレール１８ａ、１８ｂに対して固定されており、一方、第１駆動軸２０ａは限られた関節運動をすることができ、それにより地面が平らでない場合でも車輪が接地したままであることを可能にする。車輪１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄには、一般的にオフロード用の空気入りタイヤが設けられている。両方の車軸２０ａ、２０ｂに接続されている車輪は、ステアリングハブ１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄによって操縦可能である。本実施形態では、ホイールベースは２．６５ｍであり、典型的な範囲は２．０ｍから３．５ｍである。
【００６４】
本出願では、前後方向Ａは、シャーシレール１８ａ及び１８ｂの全体的な方向に対して実質的に平行な方向として定められる。概ね直立の方向Ｕが、作業機械が水平地盤にあるときに実質的に垂直な方向として定められる。概ね横方向Ｌは、作業機械が水平地盤にあるときに実質的に水平で且つ前後方向Ａに対して実質的に垂直な方向として定められる。
【００６５】
本実施形態では、ドーザーブレード装置２２がシャーシレール１８ａ及び１８ｂの一方の端部に旋回可能に固定されており、ドーザーブレード装置２２は既知の装置を用いて液圧シリンダー２１によって昇降させることができ、また掘削の際に隣接する車輪を地面から持ち上げることにより、機械の安定化装置として作用するが、しかしながら、これは他の実施形態では設けなくてもよい。
【００６６】
安定脚装置２４がシャーシレール１８の反対側の端部に旋回可能に取り付けられており、安定脚装置２４はまた既知の装置を用いて液圧シリンダー２３によって昇降させることができるが、他の実施形態ではこれを省略してもよい。
駆動部
図４を参照すると、既知の掘削機とは対照的に、原動機と伝動装置とを含む駆動装置が下部構造１２内に収容されている。本実施形態では、原動機はディーゼルＩＣエンジン６４である。エンジン６４は、前後方向に下部構造の中心を通って延びる軸Ｂの一方の側に取り付けられている。エンジン６４は軸Ｂに対して横方向に取り付けられており、すなわち、エンジンのクランク軸の回転軸Ｒが前後方向の軸Ｂを横切っている。エンジン６４は更に、エンジンのピストンが実質的に直立の方向Ｕに延びるように配向されている。
【００６７】
熱交換器６６及び冷却ファン６８が、エンジン６４に隣接して下部構造内に収容されている。冷却ファン６８はファンの回転軸Ｑが前後方向Ａに延びるように配向されているが、それは他の実施形態では異なるように配向されてもよい。
【００６８】
エンジン６４への燃料供給を提供する燃料タンク７０が、軸Ｂのエンジンに対する反対側に配置されている。液圧タンク７２が、軸Ｂのエンジンに対する反対側に、燃料タンク７０に隣接して設けられている。
【００６９】
エンジン６４、熱交換器６６、冷却ファン６８、燃料タンク７０及び液圧タンク７２は全て、車軸２０ａ及び２０ｂの間の領域に収容されている。図１に見られるように、エンジン６４は、上部構造１４の下限と一致する高さよりも下に配置されている。実際にはエンジン６４の大部分、本実施形態ではエンジン６４の全体は、車輪１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの上限と一致する高さＱよりも下に配置されている。本実施形態では、熱交換器６６、冷却ファン６８、燃料タンク７０及び液圧タンク７２の大部分は、車輪１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの上限と一致する高さＱよりも下にある。
【００７０】
本実施形態では伝動装置は液圧伝動装置であるが、代替的な実施形態では伝動装置は機械的又は電気的であってもよい。伝動装置は液圧ポンプ７４と液圧モーター７６とを含む。エンジン６４はポンプ７４を駆動するように構成されており、ポンプ７４は作動液を作動液タンク７２から液圧モーター７６に供給するように構成されている。液圧モーター７６は、作業機械１０を地面に沿って推進するために車軸２０ａ、２０ｂを回転させる２つの駆動シャフト７８、８０を回転させ、すなわち、本実施形態では、作業機械は四輪駆動である。代替的な実施形態では、作業機械は二輪駆動であってもよく、又はオペレーターが二輪駆動か四輪駆動を選択するこができるように構成されてもよい。
【００７１】
ポンプ７４はエンジン６４に隣接して配置され、エンジンからポンプへの流入がエンジンからポンプへの排出と軸方向に位置合わせされるように配向されている。液圧モーター７６は、液圧モーターの回転軸が軸Ｂと一致するように配置されている。本実施形態では、液圧モーター７６は、横方向Ｌにおいて下部構造の中心を通って延びる軸Ｃの一方の側に、軸Ｃの液圧ポンプ７４及びエンジンに対する反対側に配置されている。すなわち、本実施形態では、液圧モーター７６はドーザーブレード装置２２側に配置されており、エンジン及び液圧ポンプは安定化装置２４側に配置されている。
【００７２】
液圧ポンプ７４は更に、作業アーム装置（後述する）を作動させるための液圧シリンダー５０、５２、５４、６０、６２とドーザーブレード及び安定化装置の液圧シリンダー２１、２３に作動液を供給し、適切な制御弁装置が液圧シリンダーへの供給を制御するように構成されている。しかしながら、代替的な実施形態では、個別のポンプが、１つ以上の液圧シリンダーに対して、モーターと液圧シリンダーに作動液を供給するために使用されることができる。
上部構造
上部構造１４は、旋回輪１６に取り付けられている構造プラットフォーム２６を備える。図に見られるように、旋回輪１６は、上部構造１４を下部構造の中心に取り付けるために、前後方向Ａと横方向Ｌにおいて下部構造１２に対して実質的に中心にある。旋回輪１６は、概ね直立の軸Ｚを中心とする下部構造に対する上部構造１４の回転を可能にする。
【００７３】
ロータリージョイント装置８５が、旋回輪１６の中心に設けられ、且つ下部構造の上部構造への複数の作動液ライン、戻り作動液ライン及び電気（コントローラーエリアネットワーク（ＣＡＮ））信号線を提供するように構成され、一方で、下部構造に対する上部構造の３６０度の回転を可能にする。このようなロータリージョイント装置の構成は、当技術分野で知られている。
【００７４】
プラットフォーム２６は運転室３０を搭載している。運転室は、オペレーターの座席と機械制御部とを収容している。運転室は、上部構造１４と運転室との間を電気ケーブル及び／又は液圧ホース（図示せず）で接続する回転装置３２を介してプラットフォームに取り付けられている。概ね直立の軸Ｙを中心とする上部構造に対する運転室の回転を可能にするべくケーブル／ホースが巻かれ又は巻き戻されることを可能にするために、ケーブル及び／又は液圧ホースに緩みが設けられている。上部構造１４に対する運転室３０の回転は、本実施形態では２７０°に制限されているが、１８０°から３６０°の範囲であってもよい。回転を３６０°未満に制限することは、ケーブル及び／又はホースの運転室への経路を定めるのに単純化された構成が使用されることを可能にする。また、回転装置は、例えば、下部構造と上部構造との間のものと同様のロータリージョイント装置を用いて、完全な３６０°の回転を可能にするように構成することもできる。
【００７５】
上部構造１４は、第１液圧モーター３２を用いて下部構造１２に対して回転させられる。運転室３０は、オペレーターの座席の下に位置する第２液圧モーター（図では見えない）を用いて上部構造１４に対して回転される。代替的な実施形態では、上部構造及び／又は運転室は電気モーターを用いて回転させることができる。
【００７６】
本実施形態では、軸ＹとＺがずらされているが、他の実施形態では一致していてもよい。
【００７７】
プラットフォームは更に、作業アーム装置４０用のキングポスト２８を搭載している。キングポスト２８装置は、当技術分野で知られており、概ね直立の軸Ｘ及び概ね横方向の軸Ｗを中心とする作業アームの回転を可能にする。
【００７８】
上部構造１４は更に、上部構造のキングポスト２８に対する反対側に配置されている作業アーム装置用のカウンターウェイト３４を備える。
【００７９】
図１から３に示される直線掘削位置では、カウンターウェイト３４は、カウンターバランス効果を最適化するために運転室３０の後ろにあり、図８から１１に示される道路輸送位置では、カウンターウェイト３４は運転室３０の前にある。
【００８０】
本実施形態では、カウンターウェイト３４は、運転室に最も近い領域に曲面状の輪郭を有している。運転室の後部３６と運転室の前部３８はそれぞれ、カウンターウェイトの曲面状の輪郭と相補的である曲面状の輪郭を有している。相補的な曲面状の輪郭は、上部構造１４に対する運転室の回転を特にコンパクトに収容する。カウンターウェイトは、運転室３０の高さの１／４から１／３の距離だけプラットフォーム２６から上方に突出している。このような高さは、様々な動作モードにわたってオペレーターの視線に限られた障害物しか有さないことが見出されている。すなわち、オペレーターの視線は、図１から３に示される直線掘削位置において自分の肩越しに見ている場合に改善されており、オペレーターが前方を向いている場合も運転室の各側面で同様に良好である。
【００８１】
本実施形態では、カウンターウェイトが下部構造の設置面積を越えて最小量しか広がらないため、掘削機は後方小旋回（ＣＴＳ）掘削機であるとみなすことができる。他の実施形態では、作業機械は、カウンターウェイトがいかなる位置でも下部構造の設置面積を越えて突出しない後方ゼロ旋回（ＺＴＳ）掘削機で構成されてもよい。
作業アーム
本実施形態の作業アーム装置４０は掘削機アーム装置である。作業アーム装置は、ディッパー４４に旋回可能に接続されている三関節ブーム４２を含む。三関節ブーム４２は、第２部分４８に旋回可能に接続されている第１部分４６を含む。液圧シリンダー５０が、概ね横方向の軸Ｗを中心にキングポスト２８に対してブーム４２の第１部分４６を上げ下げするために設けられている。更なる液圧シリンダー５２が、概ね横方向の軸Ｔを中心にブームの第１部分に対してブーム４２の第２部分４８を旋回させるために設けられている。更に他の液圧シリンダー５４が、概ね横方向の軸Ｓを中心にブーム４２に対してディッパー４４を回転させるために設けられている。マウント５６が、ディッパー４４にアタッチメントを旋回可能に取り付けるために設けられており、本実施形態ではアタッチメントはバケット５８である。液圧シリンダー６０が、ディッパー４４に対してアタッチメントを回転させるために設けられている。しかしながら、代替的なブームシリンダー装置（例えば、ツインシリンダー）を他の実施形態で利用することができる。
【００８２】
図２に最も明確に示される、更に他の液圧シリンダー６２が、概ね直立の軸Ｘを中心に作業アーム装置４０を回転させるために設けられている。作業アーム装置を回転させる液圧シリンダー装置を用いることによって、作業機械１０の製造及び操作が簡略化される。
【００８３】
上部構造１４に対して回転可能な運転室３０、下部構造１２に対して回転可能な上部構造、及び上部構造に対して回転可能な作業アーム装置４０を設けることにより、作業機械の前記構成要素は、従来技術の類似タイプの作業機械に比べてオペレーターが改善された視界を有するように互いに対して回転させることができ、また作業機械が限られた空間内で作業するのを可能にすることができる。
【００８４】
上部構造１４内の従来の位置とは対照的に、エンジンを下部構造内に収容することにより、ユーザーの視界が改善される。エンジンを、例えば上部構造の代わりに下部構造内に配置し且つエンジンの大部分を高さＱよりも下に配置することは、エンジンがオペレーターの視線に障害物を生じないか又は少なくともかなり小さい障害物しか生じないことを意味する。結果として、オペレーターの座席に着座した１８５ｃｍの身長を有するオペレーター（９５パーセンタイル男性）の場合の機械の右側後方の角を超える視線角度α（図１）は、（このサイズの従来の中型掘削機での約２２°に比べて）水平面よりも下に少なくとも３０°、しかしながらより一般的には少なくとも４０°、或いは最大で５０°である。これにより、上部構造の部分によって見えなくなる機械の周囲の土地面積の大幅な減少がもたらされ、それにより機械を操縦するための視界を改善することができる。本実施形態では、駆動装置が下部構造内にコンパクトに収容されるように配置され、それによりユーザーの視界を更に改善するために下部構造の幅、長さ及び高さが最小化されている。
【００８５】
図面から分かるように、本発明は、コンパクトな作業機械を提供し、エンジンと伝動装置の位置が前記コンパクト化を達成することに寄与している。図１から３を参照すると、上部構造１４は、下部構造１２の長さの約３／４であることが分かる。しかしながら、上部構造の幅は、下部構造の幅に実質的に等しい。運転室３０は概ね、最も幅の広い位置で測定して下部構造１２の幅の１／２であり、且つ最も長い位置で測定して上部構造１４の長さの３／４である。作業機械の記載されている寸法は、視界を更に改善すること、また限られた空間内で動作可能な多目的に使用できる機械を提供することが見出されている。
【００８６】
本発明の様々な利点は、作業機械の様々な動作モードに関する以下の説明から明らかになるであろう。
直線掘削動作
図１から３を参照すると、オペレーターが直線的な掘削を行いたい場合、オペレーターが概ねドーザーブレード装置２２の方向を向くように、直立軸Ｙを中心に運転室３０を回転させる。作業アーム装置４０がほんのわずかに軸Ｂからずらされるように、且つカウンターウェイト３４が運転室の後ろにあり、オペレーターが作業アームの横を見下ろして例えば掘削されている溝を見ることができるように、直立軸Ｚを中心に上部構造１４を回転させる。次に、必要に応じて、作業アームが実質的に軸Ｂに対して平行であるように直立軸Ｘを中心に作業アーム装置を回転させるために、液圧シリンダー６２が伸縮される。この位置では、オペレーターは作業アーム装置４０に面して座っており且つ掘削を必要とする領域の良好な視野を有している。また、動作が直線状の溝掘り動作である場合、作業機械は、溝の一部が掘削された時点で逆向きにすることによって、簡単に再配置することができる。
【００８７】
追加の安定性のために、安定化装置２４を地面に係合するように展開することができる。更に安定性が必要な場合は、地面と係合し且つ前車軸２０ａの車輪１９ａ、１９ｂを地面から持ち上げるために、ドーザーブレード装置２２を伸ばすことができる。
【００８８】
次に、必要に応じて掘削作業を行うべく、ブーム４２の第１及び第２部分を互いに対して旋回させ、ディッパー４４をブーム４２に対して旋回させ、且つ／又はバケット５８をディッパーに対して旋回させるために、液圧シリンダー５２、５４、６０を使用することができる。
【００８９】
図１に見られるように、作業機械１０の構成は、オペレーターが掘削される領域の良好な視界を有することを可能にする。
オフセット掘削動作
図５から７を参照すると、オフセット掘削モードが示されている。このタイプの掘削は、例えば、作業機械１０が壁の近くに溝を掘るのに使用される場合に、使用することができる。この動作モードでは、オペレーターが掘削される溝の方を向くように、運転室３０を、ドーザーブレード２２が配置されている端部の方を向いているが、軸Ｂを横切るように回転させることができる。カウンターウェイト３４が運転室３０の後方にあるが一方の側にずらされ、且つ作業アーム装置４０が運転室３０の前方にあるがその一方の側にずらされるように、上部構造を回転させる。
【００９０】
次に、作業アーム装置４０を前後方向に延びるように回転させるために、液圧シリンダー６２を収縮させる。必要に応じて、安定化装置２４と、任意でドーザ装置２２とを付加的な安定性のために伸長させる。次に、溝を掘削するべく作業アーム装置４０を動かすために液圧シリンダー５０、５２、５４及び６０を操作する。また、掘削動作後の再配置は、作業機械の単純な反転によって達成することができる。
道路輸送動作
図８から１１を参照すると、オペレーターが作業機械１０を、例えば道路上で、かなりの距離にわたって運転したい場合（すなわち「道路輸送」動作）、オペレーターが概ね安定化装置２４の方向を向くように運転室３０を回転させる。カウンターウェイト３４が運転室の前方にあり且つ作業アーム装置４０が運転室の後方にあるように、上部構造１４を回転させる。
【００９１】
作業アーム装置４０をコンパクトな形状に折り畳むために液圧シリンダー５０、５２、５４及び６０を伸長させる。
【００９２】
作業アーム装置４０を運転室３０の背後に配置すること、カウンターウェイト３４の高さが低いこと及びエンジンの下部構造内への配置が、運転中のオペレーターの視界が最適化されることを保証する。
【００９３】
記載された動作モードから明らかなように、本発明の作業機械は、オペレーターが限られた空間内で且つ改善された視界で多数の異なる動作タスクを行うことを可能にする。
変形例
１つ以上の好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更又は修正をなし得ることが理解されるであろう。
【００９４】
例えば、記載された作業機械の地面係合構造は車輪を含むが、代替的な実施形態では２つの無限軌道を設けることができる。
【００９５】
記載された実施形態で作業アームに接続されて示されたアタッチメントはバケットであり、記載された作業動作は掘削であるが、代替的な実施形態では他のアタッチメントを使用することができ、且つ／又は作業機械は他の作業動作に使用することができる。例えば、アタッチメントは、地均し又は溝掘り用バケット、浚渫用バケット、廃棄及びリサイクル用アタッチメント、液圧ブレーカー、又はアースドリルなどであってもよい。
【００９６】
本明細書に記載の実施形態では、エンジンは前後の車軸の間に配置され、これはよりコンパクトな作業機械を提供するのに役立つからであるが、本発明の利点は、例えば原動機が各車軸又は各車輪を直接駆動するために設けられた電気モーターである代替的な実施形態で達成することができる。
【００９７】
本明細書に記載の実施形態では、本実施形態のエンジンと伝動装置のパッケージングサイズを小さくするためにエンジンは軸Ｂに対して垂直に配置されているが、本発明の利点は、エンジンを他の横方向位置に、例えば時計回りに測定された軸Ｂに対して３０から７０°の間に配置することができる代替的な実施形態で達成することができる。
【００９８】
本明細書に記載の実施形態では、エンジンはピストンの長手方向軸が実質的に直立に配向されるように配置されているが、代替的な実施形態では、ピストンは他の方法で配向することができ、例えば、ピストンは実質的に水平とすることができる。更なる代替的な実施形態では、原動機はディーゼルエンジンでなくてもよく、例えばエンジンはガソリンエンジンであってもよいし、更に代替方法として原動機はレシプロエンジンでなくてもよく、例えばエンジンは１つ以上のバッテリー又は燃料電池で動く電気モーターであってもよい。
【００９９】
本発明の燃料タンク、作動液タンク、熱交換器、ファン及びエンジンの配置は、そのコンパクトな性質のために有利であるが、本発明の利点は、これらの構成要素を他の場所に配置することができる代替的な実施形態で実現することができ、例えば燃料タンクと作動液タンクは、車軸の間に配置されなくてもよい。
【０１００】
本明細書に記載の実施形態の運転室は上部構造に対して実質的に中心に配置され、このことはオペレーターの視線が作業機械の両側で同様であることを意味するが、代替的な実施形態では、運転室は上部構造の中心からずれていてもよい。本発明の運転室及び上部構造は、運転室がすべての動作モードで上部構造によって規定された領域内に収まるような寸法にされているが、代替的な実施形態では、運転室の一部が特定の動作モードで上部構造の上に突き出ることができる。
【０１０１】
記載された実施形態では、上部構造１４は下部構造１２の中心位置に取り付けられており、このことは改善された視界及び作業機械の小型化のために最適であることが判明しているが、本発明の利点は、上部構造を下部構造の任意の適切な位置に取り付けることができる代替的な実施形態で達成することができる。
【０１０２】
本明細書に記載の実施形態のカウンターウェイトは、運転室を収容するために曲面状であるが、代替的な実施形態では、カウンターウェイトは運転室の回転を可能にするために運転室から十分に離間していることができ且つ／又はカウンターウェイトは別々の複数の重りとして設けることができる。
【０１０３】
本実施形態の作業アームはキングポスト装置であるが、代替的な実施形態では、作業アーム装置は他の既知の方法で上部構造に旋回可能に取り付けることができる。
【０１０４】
記載された作業アームは、ディッパー及び三関節ブームを含むが、代替的な実施形態では、ブームは上部構造とディッパーへの接続部でのみ関節接合されることができる。更なる代替的な実施形態では、ブーム又はディッパーの一部は伸縮式であってもよい。
【０１０５】
他の実施形態では、代替的な伝動装置、例えば、従来のギアボックス、パワーシフトギアボックス及び／又はトルクコンバーターギアボックスを使用することができる。ＩＣエンジン、例えば電気モーターの代わりに又はそれと組み合わせて、他の原動機を使用することができる。
【０１０６】
作業機械は、手動制御、液圧制御又は電気液圧制御を用いて動作させることができる。
【０１０７】
本発明の運転室、上部構造及び下部構造の相対寸法は、オペレーターの視線を更に改善するために最適化されてきたが、本発明の利点は、任意の適切な相対寸法を選択することができる代替的な実施形態で達成することができる。
【０１０８】
本実施形態では、両方の車軸の車輪が操縦可能である（すなわち、作業機械が四輪操舵用に構成されている）が、代替的な実施形態では、車軸の一方の車輪のみが操縦可能である（すなわち、作業機械が二輪操舵用に構成されている）こともできる。
【０１０９】
本実施形態では、運転室は図面に示され、運転室のドアに完全に囲まれた構造であるが、代替的な実施形態では、運転室は、屋根を有し且つコントロールパネルと運転席を収容している解放的な構造であってもよい。
【図１】
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【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】
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【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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【外国語明細書】
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