JP2007022233A

JP2007022233A - クローラ式移動体

Info

Publication number: JP2007022233A
Application number: JP2005205146A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ichiyanagi; 健一柳; Kenichi Nakazato; 謙一中里
Original assignee: Kikuchi Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Kikuchi Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-02-01

Abstract

【課題】走行路上の倒木や階段状の構造物などの障害物を乗り越える機能を新たに設け、作業車両や搬器の移動手段としてさらに用途の拡大を図る。
【解決手段】移動体フレーム１０の両側に対にして、垂直方向に向けて略三角形状に配置された上部の駆動輪（２０１）及び下部の複数の転輪とこれら駆動輪と転輪との間に略三角形状に巻き掛けられたクローラとを有する走行クローラ２０を備え、各種駆動形式により駆動するクローラ式移動体において、各走行クローラ２０を上部の駆動輪２０１の回転軸を傾動中心として垂直方向に傾動する走行クローラ傾動装置３０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業車両や搬器の移動手段として使用するクローラ式移動体に関する。

従前、本願発明者は、特許文献１により、作業車両に使用するクローラ式移動体を提案している。この特許文献１によると、クローラ式移動体（作業車両）は、移動体フレーム（機体）の四隅にそれぞれ、走行クローラ（クローラ式走行装置）を備え、自走式に構成されている。このクローラ式移動体の特徴は、各走行クローラの接地面積が広いため、安定した走行が可能になっている。また、駆動方式は４ＷＤ（４輪駆動形式）が採用されているため、作業箇所の周辺の路面状態によってスリップした走行クローラがあっても、走行に不都合を生じる虞がない。さらに、ステアリングに４ＷＳ（４輪操舵形式）が採用されており、前後輪の操舵方向を逆に制御することにより作業車両の回転半径を極めて小さくして、作業範囲を小さくすることができる。
特開２０００−１６０５０９公報

しかしながら、先に提案したクローラ式移動体では、４つの走行クローラと、その４輪駆動形式及び４輪操舵形式とにより、あらゆる地形に対応した走行性能を持たせているものの、その走行路上に倒木や階段状の構造物などの障害物があった場合に、この障害物を乗り越える機能がなく、このような条件付きのフィールドに対応できないという問題がある。

本発明は、先に提案したクローラ式移動体を改良するもので、このクローラ式移動体において、走行路上の倒木や階段状の構造物などの障害物を乗り越える機能を新たに設け、作業車両や搬器の移動手段としてさらに用途の拡大を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のクローラ式移動体は、移動体フレームの両側に対にして、垂直方向に向けて略三角形状に配置された上部の駆動輪及び下部の複数の転輪とこれら駆動輪と転輪との間に略三角形状に巻き掛けられたクローラとを有する走行クローラを備え、各種駆動形式により駆動するクローラ式移動体において、前記各走行クローラを前記上部の駆動輪の回転軸を傾動中心として垂直方向に傾動する走行クローラ傾動装置を備えたことを要旨とする。

また、本発明は次のように具体化される。第１に、移動体フレームに各走行クローラの上部を跨ぐ支持部材を備え、前記各支持部材に前記各走行クローラは駆動輪の回転軸と同軸上で傾動可能に支持され、走行クローラ傾動装置は、前記走行クローラごとにその側方に配置され、一端を前記駆動輪の上方で前記支持部材に垂直方向に傾動可能に軸支され、他端を最前方位置の転輪の回転軸と同軸上に垂直方向に傾動可能に軸支されたシリンダと、その駆動装置とにより構成される。第２に、各走行クローラは複数の転輪が水平方向に一列に配列された前輪、中間輪、及び後輪からなり、駆動輪と前記前輪との間隔を前記駆動輪と前記後輪との間隔よりも長くした配置構成を採る。第３に、各走行クローラは各別に駆動される形式に構成される。第４に、各走行クローラは各別に操舵される形式に構成される。第５に、各走行クローラは最大操舵角度９０度に構成される。第６に、各走行クローラは静油圧式無段階変速装置（ＨＳТ）により無段階変速方式に構成される。

本発明のクローラ式移動体は、上記各構成により、走行路上に倒木や階段状の構造物などの障害物があってもそれを乗り越えることができ、作業車両や搬器の移動手段としてさらに用途の拡大を図ることができる。

以下、本発明の一実施の形態について図を用いて説明する。図１において、クローラ式移動体１は、移動体フレーム１０の前後に、（左右）両側に対にして、走行クローラ２０を備え、これら走行クローラ２０が各種駆動形式により駆動される自走式の構成になっている。

移動体フレーム１０上には、内燃機関と、走行用トランスミッションとして、ポンプとモータを組み合わせた静油圧式無段階変速装置（Hydro Static Transmission）が搭載される。図１に示すように、移動体フレーム１０にはエンジン１１、このエンジン１１により駆動される走行駆動用ポンプ１２およびアクチュエータ駆動用ポンプ１３が搭載されるとともに、補機１４やウェイト１５がエンジン１１と均衡すべく、振分けて設置される。図２に示すように、エンジン１１によって、Ｖベルト等を介して前部側の走行クローラ２０Ｆ用の走行駆動用ポンプ１２Ｆ、後部側の走行クローラ２０Ｒ用の走行駆動用ポンプ１２Ｒ、油吸上ポンプ１６およびアクチュエータ用ポンプ１７が回転駆動される。これらのポンプは二連斜板ポンプと二連ギヤポンプとを併置したもの等が採用され、斜板の傾斜角度の選定によって送油量すなわち走行速度の無段階微調整が可能である。油吸上ポンプ１６により油タンクТから吸い上げられた油は、前部側の走行クローラ２０Ｆ及び後部側の走行クローラ２０Ｒの前進用あるいは後進用の逆止弁１８Ｆあるいは１８Ｒおよび前進用あるいは後進用のリリーフ弁１９Ｆあるいは１９Ｒを通じて調圧されて、前部側の走行クローラ２０Ｆ用の走行駆動用ポンプ１２Ｆ、後部側の走行クローラ２０Ｒ用の走行駆動用ポンプ１２Ｒにより、各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒにおける各駆動用油圧モータ２１Ｆ、２１Ｒがそれぞれ回転駆動される。このようにして各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒの駆動は、あらゆる速度に対応して最大トルクを発生する回転数を維持した無段変速を可能にする。このように走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒの駆動がＨＳＴによりなされるように構成されるので、このクローラ式移動体１が作業車両として利用される場合に、あらゆる速度に適応させて路面作業を走行速度と作業機械の挙動に整合させて最大トルクを発生させる回転数を維持することができる。

４つの走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒはそれぞれ、図３に示すように、クローラフレーム２２上に上部の駆動輪２０１及び下部の複数の転輪２０２、２０３、２０４が垂直方向に向けて略三角形状に配置され、これら駆動輪２０１と転輪２０２、２０３、２０４との間に無端状のゴムクローラ２０５が略三角形状に巻き掛けられて組み立てられる。この場合、特に、複数の転輪２０２〜２０４が水平方向に一列に配列された前輪２０２、中間輪２０３、及び後輪２０４からなり、駆動輪２０１と前輪２０２との間隔を駆動輪２０１と後輪２０４との間隔よりも長くした配置構成で、ゴムクローラ２０５の接地面が前輪２０１方向に長く延ばし出される。このゴムクローラ２０５を装備した走行クローラ２０で設置面積を広くして、優れた安定性を発揮することができる。

駆動方式は各走行クローラ２０が各別に駆動される４ＷＤ（４輪駆動形式）が採用され、ステアリングは各走行クローラ２０が各別に操舵される４ＷＳ（４輪操舵形式）が採用される。図１及び図４に示すように、各走行クローラ２０は、移動体フレーム１０の前部及び後部（図示省略）の前後に垂設された一対の支持ブラケット２３、２３間に移動体フレーム１０の中心前後方向に延びる走行クローラフレーム支軸２４に軸支された走行クローラフレーム２５により、走行クローラフレーム支軸２４の周りで揺動可能に構成される。走行クローラフレーム２５の左右両端部にそれぞれキングピン２６が鉛直方向に設けられ、キングピン２６を介して、ナックルアーム２７が軸支される。これらのナックルアーム２７にそれぞれ各別に駆動される駆動用油圧モータ２１Ｆ、２１Ｒが設置され、これらの駆動用油圧モータ２１Ｆ、２１Ｒにそれぞれ、図２に示すように、各走行クローラ２０の駆動輪２０１が減速装置２８Ｆ、２８Ｒを介して装着される。このようにして移動体フレーム１０の前部及び後部の左右両側に各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒが、各別に回転駆動力が伝達される４輪駆動形式に構成される。また、図４に示すように、左右のナックルアーム２７にはそれぞれ操舵ロッド２９の端部が軸支され、これらの他端部同士は連携されて同期操作される。この操舵２９の直線的な移動によって、ナックルアーム２７すなわち駆動用油圧モータ２１Ｆ、２１Ｒに装着された走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒがキングピン２６を中心として矢印の方向に操舵される。図５に、この操舵機構によって、各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒを操舵する様子を示している。ここで、直線走行時の各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒを実線で示し、左前方（図面右下）へ操舵した状態を１点鎖線で示し、操舵ロッド２９を移動体フレーム１０外方へ移動させて各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒを右前方（図面左下）へ移動し、ついには走行クローラ２０の操舵角度を最大９０°まで操舵した状態を２点鎖線で示している。このようにして移動体フレーム１０の前部及び後部の左右両側に各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒは４輪操舵形式に構成される。この４ＷＳにより、前部側の各走行クローラ２０Ｆと後部側の各走行クローラ２０Ｒとを同方向、同角度に操舵することによって、移動体フレーム１０の向きを変えずに斜め前（又は後）への移動が可能となる。さらに前部側及び後部側の各走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒが共に右方向に９０度、左方向に３０度の操舵範囲を持つので、移動体フレーム１０を真横移動させることも可能である。この４輪操舵形式により、作業性の向上、作業エリアの縮小、移動時間の短縮などの利点がある。

各走行クローラ２０にはまた、段差突破機構を備える。これは各走行クローラ２０が各別に、上部の駆動輪２０１の回転軸を傾動中心として垂直方向に傾動される走行クローラ傾動装置３０として具体化される。この場合、図６に示すように、移動体フレーム１０に、各キングピン２６の頂部から各走行クローラ２０の上部を跨ぎ、上部の駆動輪２０１の回転軸まで延びる略逆Ｌ字形の支持ブラケット３１が取り付けられ、これらの支持ブラケット３１に支軸３２（図３参照）を介して、各走行クローラ２０が駆動輪２０１の回転軸と同軸上で垂直方向に傾動可能に支持される。これに併せて、各走行クローラ２０の駆動輪２０１の上方で各支持ブラケット３１の上部角部付近に軸受部材３３が取り付けられ、各走行クローラ２０の最前方位置の転輪（前輪）２０２の回転軸と同軸上に軸受部材３４が取り付けられる。走行クローラ傾動装置３０は、走行クローラ２０ごとにその外側方に配置される油圧シリンダ３５と、その駆動装置とにより構成される。各油圧シリンダ３５はシリンダ３５１側一端の取付部３６１を支持ブラケット３１上部の軸受部材３３に軸を介して垂直方向に傾動可能に軸支され、ピストン３５２が伸縮量の中立点まで伸ばされてピストン３５２側他端の取付部３６２を前輪２０２の軸受部材３４に軸を介して垂直方向に傾動可能に軸支される。これらの油圧シリンダ３５は駆動装置の油圧ポンプ１３に接続される。

この段差突破機構は油圧シリンダ３５で走行クローラ２０を持ち上げることで障害物を乗り越える仕組みであり、段差前で油圧シリンダ３５のピストン３５２を中立点（図７）から収縮することにより、走行クローラ２０の設置面を水平な状態から、図８に示すように、最前方の転輪（前輪）２０２を上方に傾動する動き（走行クローラ２０の先端を上げる動作）、段差の上に走行クローラ２０を乗せてから、油圧シリンダ３５のピストン３５２を少し伸長して前輪２０２を段差に押し付ける動き（走行クローラ２０の乗上踏み込み動作）、段差上でピストン３５２をさらに中立点まで伸長して、図９に示すように、走行クローラ２０の設置面を水平方向に向けて走行クローラ２０の姿勢を保持する動き（走行クローラ２０の姿勢保持動作）、また、段差から下方へピストン３５２を中立点からまたさらに伸長して、図１０に示すように、前輪２０２を下方に傾動する動き、すなわち前輪２０２を段差から下ろす動き（走行クローラ２０の先端を下げる動作）、そしてこの下ろす動きからピストン３５２を伸縮して前輪２０２の着地時の衝撃を緩和する動き（走行クローラ２０の衝撃緩和動作）又は前輪２０２を着地面に押し付ける動き（走行クローラの着地踏み込み動作）、段差を乗り越えた後、油圧シリンダ３５のピストン３５２を中立点に収縮することにより、前輪２０２を上方に傾動し、走行クローラ２０の設置面を通常の水平な状態に戻す動き（走行クローラ２０の通常姿勢保持動作）を、障害物を乗り越える基本的な動きとして備える。これらの基本的な動きと走行クローラ２０の持つ推進力（ＨＳＴの制御による前進又は後退と停止）とを選択的に組み合わせた制御方式によって、走行路上の倒木や階段状の構造物を乗り越え、また、斜面を走行する。

倒木を乗り越える場合、まず、倒木に接近したときに、前部側の各走行クローラ２０Ｆの先端を上げる動作により、前部側の各走行クローラ２０Ｆの先端を持ち上げる。このとき、後部側の各走行クローラ２０Ｒを通常の姿勢に維持する。前部側の各走行クローラ２０Ｆを倒木の上に乗せたときに、各走行クローラ２０Ｆの乗上踏み込み動作により、各走行クローラ２０Ｆを踏み込みながら、倒木の上に乗り上げる。このとき、後部側の各走行クローラ２０Ｒを引き続き通常の姿勢に維持する。倒木上で前部側の各走行クローラ２０Ｆの姿勢保持動作により、各走行クローラ２０Ｆの姿勢を保持してから、各走行クローラ２０Ｆの先端を下げる動作により、各走行クローラ２０Ｆの先端を倒木から下ろしていく。そして、前部側の各走行クローラ２０Ｆの衝撃緩和動作により、各走行クローラ２０Ｆの着地時の衝撃を緩和する。倒木を乗り越えたところで、前部側の各走行クローラ２０Ｆの通常姿勢保持動作により、各走行クローラ２０Ｆの設置面を通常の水平な状態に戻す。このとき、後部側の各走行クローラ２０Ｒの先端を上げる動作により、各走行クローラ２０Ｒの先端を持ち上げて、同様の動きを繰り返す。この倒木を乗り越える動作では、特に、走行クローラ２０を倒木の上に乗せたときに走行クローラ２０の倒木を踏み込む動作により、倒木に対して加重を垂直に加えることができ、これが倒木を押える作用となって、走行クローラ２０が倒木を回転させることなく確実に乗り越えることができる。

階段を昇降する場合、まず、階段に接近したときに、前部側の各走行クローラ２０Ｆの先端を上げる動作により、前部側の各走行クローラ２０Ｆの先端を持ち上げる。このとき、後部側の各走行クローラ２０Ｒを通常の姿勢に維持する。前部側の各走行クローラ２０Ｆを段差の上に乗せたときに、各走行クローラ２０Ｆの乗上踏み込み動作により、各走行クローラ２０Ｆを踏み込み、走行クローラ２０を階段の段差に合わせて押し付けながら、段差を登る。このとき、後部側の各走行クローラ２０Ｒを引き続き通常の姿勢に維持する。前部側の各走行クローラ２０Ｆが階段を登り終えた後、前部側の各走行クローラ２０Ｆの姿勢保持動作により、各走行クローラ２０Ｆの姿勢を保持してから、後部側の各走行クローラ２０Ｒの先端を持ち上げて、同様の動きを繰り返す。このようにして全走行クローラ２０Ｆ、２０Ｒが階段を登り終える。階段を降りるときは、前部側の各走行クローラ２０Ｆの先端を下げる動作により、各走行クローラ２０Ｆの先端を１段ずつ下ろしていく。この場合、階段を１段降りるごとに、前部側の各走行クローラ２０Ｆの衝撃緩和動作により各走行クローラ２０Ｆの着地時の衝撃を緩和し、さらに各走行クローラ２０Ｆの通常姿勢保持動作により、各走行クローラ２０Ｆの設置面を通常の水平な状態に戻す。続いて、後部側の各走行クローラ２０Ｒを同様にして階段から降ろす。この階段を昇降する動作では、階段を登る場合、走行クローラ２０を階段の段差に合わせて押し付けるので、走行クローラ２０が階段を滑ることなく、円滑に登ることができる。また、階段を降りる場合、走行クローラ２０の衝撃緩和動作により各走行クローラ２０の着地時の衝撃を緩和するので、段差を降りる際の衝撃による回転軸への負荷を避けることができ、また、走行クローラ２０の通常姿勢保持動作により、走行クローラ２０の設置面を通常の水平な状態に戻すので、走行クローラ２０が階段から滑り落ちるのを防止することができる。

斜面を走行する場合、各走行クローラ２０の踏み込み動作により、各走行クローラ２０の先端を斜面に押し付けて走行する。このようにすることで、各走行クローラ２０の先端の浮きを防止して、各走行クローラ２０を円滑に走行させることができる。

以上説明したように、このクローラ式移動体１によれば、各走行クローラ２０を上部の駆動輪２０１の回転軸を傾動中心として垂直方向に傾動する走行クローラ傾動装置３０を設けたので、走行路上に倒木や階段状の構造物などの障害物があっても、それを乗り越えることができ、あらゆる地形の作業フィールドに対応させることができる。

特に、この走行クローラ傾動装置３０の場合、移動体フレーム１０に各走行クローラ２０の上部を跨ぐ支持ブラケット３１を設け、各支持ブラケット３１に各走行クローラ２０を駆動輪２０１の回転軸と同軸上で傾動可能に支持して、走行クローラ２０ごとにその側方に油圧シリンダ３５を配置し、一端を駆動輪２０１の上方で支持ブラケット３１に垂直方向に傾動可能に軸支し、他端を最前方位置の転輪２０２の回転軸と同軸上に垂直方向に傾動可能に軸支して、油圧ポンプにより駆動するので、クローラ式移動体１に走行クローラ傾動装置３０を簡易な構成で、低コストに併設することができる。また、各走行クローラ２０を、複数の転輪２０２、２０３、２０４を水平方向に一列に配列した前輪２０２、中間輪２０３、及び後輪２０４により構成し、駆動輪２０１と前輪２０２との間隔を駆動輪２０１と後輪２０４との間隔よりも長くしているので、既述のとおり、各走行クローラ２０の傾動作を効果的に行うことができる。

なお、上記実施の形態では、油圧ポンプ、ステアリング、走行クローラ傾動装置に図示されない制御手段が設けられ、当該各部が操作者のコントローラにより駆動されるものとしている。この場合、無線システムを併せて組み込み、無線で遠隔操作を行うことが好ましい。

本発明の一実施の形態におけるクローラ式移動体の側面断面図同クローラ式移動体の平面断面図同クローラ式移動体に採用される走行クローラの側面図（Ａ）同クローラ式移動体に採用される駆動形式及び操舵形式の構成を示す平面図（Ｂ）同クローラ式移動体に採用される駆動形式及び操舵形式の構成を示す正面図同クローラ式移動体に採用される駆動形式及び操舵形式による走行クローラの動作例を示す平面図同クローラ式移動体に採用される段差突破機構の正面図同クローラ式移動体に採用される段差突破機構の中立状態を示す側面図同クローラ式移動体に採用される段差突破機構の走行クローラの先端を上げる動作を示す側面図同クローラ式移動体に採用される段差突破機構の走行クローラの姿勢保持動作を示す側面図同クローラ式移動体に採用される段差突破機構の走行クローラの先端を下げる動作を示す側面図

符号の説明

１クローラ式移動体
１０移動体フレーム
１１エンジン
１２走行駆動用ポンプ
１２Ｆ走行駆動用ポンプ
１２Ｒ走行駆動用ポンプ
１３アクチュエータ駆動用ポンプ
１４補機
１５ウェイト
１６油吸上ポンプ
１７アクチュエータ用ポンプ
Т 油タンク
１８Ｆ逆止弁
１８Ｒ逆止弁
１９Ｆリリーフ弁
１９Ｒリリーフ弁
２０走行クローラ
２０Ｆ前部側の走行クローラ
２０Ｒ後部側の走行クローラ
２０１駆動輪
２０２前輪（転輪）
２０３中間輪（転輪）
２０４後輪（転輪）
２０５ゴムクローラ
２１Ｆ駆動用油圧モータ
２１Ｒ駆動用油圧モータ
２２クローラフレーム
２３支持ブラケット
２４支持クローラフレーム支軸
２５支持クローラフレーム
２６キングピン
２７ナックルアーム
２８Ｆ減速装置
２８Ｒ減速装置
２９操舵ロッド
３０走行クローラ傾動装置
３１支持ブラケット
３２支軸
３３軸受部材
３４軸受部材
３５油圧シリンダ
３５１シリンダ
３５２ピストン
３６１取付部
３６２取付部

Claims

移動体フレームの両側に対にして、垂直方向に向けて略三角形状に配置された上部の駆動輪及び下部の複数の転輪とこれら駆動輪と転輪との間に略三角形状に巻き掛けられたクローラとを有する走行クローラを備え、各種駆動形式により駆動するクローラ式移動体において、
前記各走行クローラを前記上部の駆動輪の回転軸を傾動中心として垂直方向に傾動する走行クローラ傾動装置を備えたことを特徴とするクローラ式移動体。
移動体フレームに各走行クローラの上部を跨ぐ支持部材を備え、前記各支持部材に前記各走行クローラは駆動輪の回転軸と同軸上で傾動可能に支持され、走行クローラ傾動装置は、前記走行クローラごとにその側方に配置され、一端を前記駆動輪の上方で前記支持部材に垂直方向に傾動可能に軸支され、他端を最前方位置の転輪の回転軸と同軸上に垂直方向に傾動可能に軸支されたシリンダと、その駆動装置とにより構成される請求項１に記載のクローラ式移動体。
各走行クローラは複数の転輪が水平方向に一列に配列された前輪、中間輪、及び後輪からなり、駆動輪と前記前輪との間隔を前記駆動輪と前記後輪との間隔よりも長くした配置構成を採る請求項１又は２に記載のクローラ式移動体。
各走行クローラは各別に駆動される形式に構成される請求項１乃至３のいずれかに記載のクローラ式移動体。
各走行クローラは各別に操舵される形式に構成される請求項１乃至４のいずれかに記載のクローラ式移動体。
各走行クローラは最大操舵角度９０度に構成される請求項５に記載のクローラ式移動体。
各走行クローラは静油圧式無段階変速装置（ＨＳТ）により無段階変速方式に構成される請求項１乃至６のいずれかに記載のクローラ式移動体。