JP2013177058A - セミクローラ式作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】安定走行を可能とするセミクローラ式作業車両を提供することにある。
【解決手段】左右一対のクローラ式走行装置２０と、１輪の前輪３０と、把持部４０とで構成され、クローラ式走行装置２０が、駆動輪２１と、従動輪２２と、テンションローラ２３とを備え、従動輪２２の回転軸２２Ａとテンションローラ２３の回転軸２３Ａとを結ぶ線分に駆動輪２１の回転軸２１Ａから垂線を下ろしたとき、垂線によって線分が第１線分と第２線分とに分割され、かつ、第１線分が第２線分よりも長く、第１線分が第２線分に対して前輪３０側に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、後部に備える左右一対のクローラ式走行装置と、前部に備える１輪の前輪と、後部に備える作業部とで構成されるセミクローラ式作業車両に関する。

従来のセミクローラ式作業車両としてのトラクタは、操舵可能な左右一対の前輪を備え、後部に左右一対のクローラ式走行装置を備える。そして、クローラ式走行装置が、上部に備える１つの駆動輪と、下部に備える１つの従動輪と、下部に備える１つのテンションローラとで構成される。駆動輪と、従動輪と、テンションローラには、これらに外接するようにクローラベルトを掛け回す。このようなクローラ式走行装置では、従動輪とテンションローラとの間にあるクローラベルトが接地する。また、駆動輪の回転軸を中心としてクローラ式走行装置が回動可能に取り付けられている。

特開２００６−３３５２４０号公報

しかし、このような従来のセミクローラ式作業車両では、クローラ式走行装置の形状、すなわち、駆動輪、従動輪、テンションローラの配置の検討が十分になされてこなかった。このため、クローラ式走行装置が丸太などの障害物に乗り上げて走行面から浮き上がったときに、セミクローラ式作業車両が不安定となり、スリップしたり、転倒したりする可能性があった。このため、障害物に乗り上げたときであってもクローラ式走行装置が走行面から浮き上がる時間を短縮することが求められる。そこでこの発明は、安定走行を可能とするセミクローラ式作業車両を提供することにある。

このため請求項１に記載の発明は、後部に備える左右一対のクローラ式走行装置と、
前部に備える１輪の前輪と、
前記後部に備える作業部とで構成されるセミクローラ式作業車両であって、
前記クローラ式走行装置が、
上部に備える１つの駆動輪と、
下部に備える１つの従動輪と、
下部に備える１つのテンションローラとを備え、
前記駆動輪と、前記従動輪と、前記テンションローラに外接するようにクローラベルトを掛け回し、前記従動輪と前記テンションローラとの間にある前記クローラベルトが接地し、かつ、前記駆動輪の回転軸を中心として前記クローラ式走行装置が回動可能なセミクローラ式作業車両であって、
前記従動輪の回転軸と前記テンションローラの回転軸とを結ぶ線分に前記駆動輪の回転軸から垂線を下ろしたとき、該垂線によって前記線分が第１線分と第２線分とに分割され、かつ、前記第１線分が前記第２線分よりも長い作業車両であって、
前記第１線分が前記第２線分に対して前記前輪側に位置することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセミクローラ式作業車両において、前記前輪が、その車軸を通る鉛直線を回動中心として左右にそれぞれ回動可能であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のセミクローラ式作業車両において、前記前輪が前記鉛直線を回動中心として左右にそれぞれ９０度±１０度で回動可能であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のセミクローラ式作業車両において、前記前輪の左右への回動の駆動源が油圧装置であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のセミクローラ式作業車両において、前記前輪が駆動輪であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、後部に備える左右一対のクローラ式走行装置と、前部に備える１輪の前輪と、前記後部に備える作業部とで構成されるセミクローラ式作業車両であって、前記クローラ式走行装置が、上部に備える１つの駆動輪と、下部に備える１つの従動輪と、下部に備える１つのテンションローラとを備え、前記駆動輪と、前記従動輪と、前記テンションローラに外接するようにクローラベルトを掛け回し、前記従動輪と前記テンションローラとの間にある前記クローラベルトが接地し、かつ、前記駆動輪の回転軸を中心として前記クローラ式走行装置が回動可能なセミクローラ式作業車両であって、前記従動輪の回転軸と前記テンションローラの回転軸とを結ぶ線分に前記駆動輪の回転軸から垂線を下ろしたとき、該垂線によって前記線分が第１線分と第２線分とに分割され、かつ、前記第１線分が前記第２線分よりも長い作業車両であって、前記第１線分が前記第２線分に対して前記前輪側に位置する。

これにより、ホイールベースを保持したままで、効果的に車両の全長を短くすることができる。また、クローラ式走行装置が車両の中央（重心）近くの障害物を乗り越える際、クローラ式走行装置が上下に回動する範囲が小さくてすみ、スムーズに障害物に追随する。また、障害物を乗り越える際に、クローラ式走行装置が走行面から完全に離れる時間を短縮することができ、滑りやすい斜面でもセミクローラ式作業車両がスリップすることを低減できる。したがって、安定走行を可能としたセミクローラ式作業車両を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、前記前輪が、その車軸を通る鉛直線を回動中心として左右にそれぞれ回動可能であるので、セミクローラ式作業車両が進行方向を容易に変更可能である。また、回動角度を大きくし、左右のクローラ式走行装置を左右でそれぞれ逆に駆動回転させると、セミクローラ式作業車両の旋回半径を小さくすることができる。したがって、小さなスペースでセミクローラ式作業車両が旋回することができる。

請求項３に記載の発明によれば、前記前輪が前記鉛直線を回動中心として左右にそれぞれ９０度±１０度で回動可能であるので、前輪を９０度±１０度で回動させるとともに、左右のクローラ式走行装置を左右でそれぞれ逆に駆動回転させると、セミクローラ式作業車両の旋回半径はさらに小さくなり、ほぼゼロターンとなることができる。したがって、より小さなスペースでセミクローラ式作業車両が旋回することができる。

請求項４に記載の発明によれば、前記前輪の左右への回動の駆動源が油圧装置であるので、簡単な構成で駆動力を発揮して前輪を回動させることができる。

請求項５に記載の発明によれば、前記前輪が駆動輪であるので、セミクローラ式作業車両の駆動力を増すことができ、急な斜面をスリップすることなく上り下りすることを容易にする。また、旋回半径が小さくても前輪がスリップすることがない。

この発明のセミクローラ式作業車両の一例としての森林作業車両の側面図である。 その平面図である。 クローラ式走行装置の斜視図である。 その一部の斜視図である。 さらにその一部の拡大斜視図である。 クローラ式走行装置の駆動輪、従動輪、テンションローラの配置を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は森林作業車両が丸太を乗り越える様子を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）はともに前輪を９０度回動させた状態を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。なお、この明細書において、セミクローラ式作業車両の「後」とはクローラ式走行装置側を、セミクローラ式作業車両の「前」とは前輪側を、「左右」とはそれぞれ、前に向かって「左右」を指すものとする。

図１にはこの発明のセミクローラ式作業車両の一例としての無人走行の森林作業車両１０の側面図を、図２には、その平面図を、図３には、クローラ式走行装置の詳細を示す。森林作業車両１０は、左右一対のシャーシＳと、後部に備える左右一対のクローラ式走行装置２０と、前部に備える１輪の前輪３０と、後部に備える把持部（作業部）４０と、バケット５０（作業部）などを備える。なお、シャーシＳには、フレームＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を固設している。

クローラ式走行装置２０は、上部に備える１つの駆動輪２１と、下部に備える１つの従動輪２２と、下部に備える１つのテンションローラ２３と、従動輪２２とテンションローラ２３との間に補助ローラ２４，２４を備える。そして、駆動輪２１、従動輪２２と、テンションローラ２３、補助ローラ２４，２４に外接するようにクローラベルト２５を掛け回す。なお、符号２１Ａは駆動軸、符号２２Ａは従動輪の固定軸、符号２３Ａはテンションローラの固定軸である。駆動軸２１Ａは駆動回転し、固定軸２２Ａ，２３Ａは回転しない。したがって、駆動輪２１は駆動軸２１Ａとともに回転し、従動輪２２は固定軸２２Ａの周りを従動回転し、テンションローラ２３は固定軸２３Ａの周りを従動回転する。従動輪２２とテンションローラ２３は、取付フレーム２６に回転自在に取り付けられている。なお、クローラ式走行装置２０は左右対称に備える。

クローラベルト２５のうち、従動輪２２とテンションローラ２３との間にある部分が接地する。また、駆動輪２１の駆動軸２１Ａを中心としてクローラ式走行装置２０が回動可能である。

前輪３０はタイヤとホイールで構成され、前輪３０の中心に備える車軸３１の回りに回転自在である。前輪３０は車軸３１を介して、前輪ブラケット３２に支持されている。前輪ブラケット３２は、支持部３３に対して回動可能に取り付けられている。支持部３３は円筒状に形成され、シャーシＳ上に固設される。また、支持部３３はその中心線が車軸３１を通る鉛直線となる。支持部３３の上には矩形で板状のブラケット３４を配置する。なお、支持部３３とブラケット３４は、前輪ブラケット３２が回動しても不動である。

ブラケット３４の先端部には、ピンＰ１を介して回動板３６を回動可能に取り付ける。回動板３６は後側が円弧状に形成され、この円弧状の部分には、ギアが形成されている。このギアは、前輪ブラケット３２から上方に延設された円柱状のポストの側面と噛合している（すなわち、ポストの側面にはギアが形成されている）。このポストは支持部３３内に回動自在に備えられるが、ギアのある部分のみは支持部３３の開口より露出している。ポストの中心には固定軸を突出して配置し、ブラケット３４はこの固定軸に固設されている。固定軸は支持部３３の中心線と一致する。ポストは固定軸に対して回動自在である。固定軸の下端は、前輪ブラケット３２の裏側に取り付けられる。また、ポストと前輪ブラケット３２は固設され、同期して回動する。

一方、回動板３６の鋭角部分には、ピンＰ２を介して油圧シリンダ３５の一端を回動可能に取り付ける。油圧シリンダ（油圧装置）３５を伸縮させると回動板３６がピンＰ１を支点として回動し、回動板３６と噛合するポストが回動し、前輪ブラケット３２を回動させて、前輪３０が左右に回動する。これによって、森林作業車両１０は左右に走行方向を変えたり、旋回したりすることが可能となる。このとき、支持部３３とポストの中心にある固定軸は回転しない。

なお、前輪３０は、クローラ式走行装置２０の駆動力によって森林作業車両１０が走行する際に従動する車輪であってもよいし、インホイールモータを装着して駆動輪であってもよい。

クローラ式走行装置２０の上方には、把持部４０を備える。把持部４０は、一対の把持爪４１，４１と、把持爪４１の基端側を固定する開閉手段４２と、開閉手段４２を取り付けて保持する取付部４３などで構成される。開閉手段４２はモータの駆動力によって把持爪４１を開閉させる。取付部４３の左右両側には、取付棒４４を延出して備える。取付棒４４の両側端にはそれぞれ、アーム４５，４５の先端および油圧シリンダ４６の先端を回動自在に取り付ける。

一対のアーム４５，４５の基端側はそれぞれ、シャーシＳの前端にピン５２を介して回動自在に取り付ける。油圧シリンダ４６の基端は本体フレームＳ５に回動可能に取り付ける。本体フレームＳ５は、シャーシＳに固設されている。アーム４５の中間部には、バケット５０を取り付ける。詳しくは、バケット５０は、左右一対のアーム４５の間に取付ピン５１を介して回動自在に取り付けられる。なお、取付ピン５１は、バケット５０の側面とアーム４５とを連結するためのものである。バケット５０の側面における取付ピン５１の取り付け位置は、側面視において、バケット５０の重心位置と一致することが望ましい。このようにすると、アーム４５がピン５２を支点として上下に回動しても、バケット５０の水平姿勢は維持されたままとなり、バケット５０内に液体などを収納してもこぼれることがない。

このような構成となっているので、油圧シリンダ４６を伸縮させると、アーム４５が基端側のピン５２を支点として上下方向に回動し、把持爪４１やバケット５０が上下に移動する。

なお、符号ＣＲはカウルであり、カウルＣＲ内には、エンジン、燃料タンク、制御部などを備える。また、カウルＣＲには不図示の受信部を突設し、この受信部を介して、森林作業車両１０を遠隔操作する。

駆動軸２１Ａには、不図示のギアを取り付ける。このギアは、チェーンケース６１内に設けられる。チェーンケース６１内には別のギアを備える。符号６３はこのギアの回転軸である。チェーンケース６１内では、２つのギアの間にチェーンを掛け回している。

回転軸６３は別のチェーンケース６２内に回転自在に貫通している。回転軸６３には、さらに別のギアを備える。このギアはチェーンケース６２の一端側の内側に配置される。チェーンケース６２の他端側の内側にはさらに別のギアを備え、このギアの回転軸６４を突設する。チェーンケース６２内の２つのギアにはチェーンが掛け回されている。回転軸６４はカウルＣＲに備えるエンジンの出力軸と連結されている。したがって、エンジンからの駆動力は、チェーンケース６２，６１を介して駆動軸２１Ａに伝達され、駆動輪２１を回転させる。

チェーンケース６１の前端側の上面には、油圧シリンダ（油圧装置）２８の一端をピン２８Ｐを介して回動可能に取り付ける。油圧シリンダ２８の他端はフレームＳ３に回動可能に取り付ける（フレームＳ３はシャーシ（機体）Ｓに固設されている）。なお、油圧シリンダ２８は、チェーンケース６１およびシャーシＳ（フレームＳ３）に対して回動自在である。

なお、符号７１は、電装品類を収納した収納ボックスである。また、符号２６は取付フレームであり、取付フレーム２６は、従動輪２２とテンションローラ２３を回転自在に取り付ける。また、符号２７は、支持フレームであり、支持フレーム２７の一端は取付フレーム２６に、他端は本体フレームＳ６にそれぞれ回動自在に取付ける。本体フレームＳ６はシャーシＳに固設されている。

図４，５に示すように、取付フレーム２６は上部に円弧状の当接部２６Ａを備える。接触部２６Ａには、駆動軸２１Ａの外側に備える不図示のスリーブが当接する。なお、このスリーブと駆動軸２１Ａとの間にはボールベアリングを備える。したがって、駆動軸２１Ａが回転してもスリーブは回転しない。

取付フレーム２６の下端両側には、取付フレーム８１Ａ，８１Ｂをそれぞれ延設する。取付フレーム８１Ａは、取付フレーム８１Ｂ内にその一部を装嵌され、伸縮可能である。なお、符号８２はテンション付与装置であり、取付フレーム８１Ａを伸張方向にテンションをかけて保持するものである。テンション付与装置８２によりクローラベルト２５のテンションの強弱を容易に調節することができる。クローラベルト２５のテンションの強弱が調節可能であると、走行面に凹凸があるような場所を速く走行する場合には、クローラベルト２５のテンションを強くして、クローラベルト２５が撓んで他の部材に当接しないようにすることができる。

一方、取付フレーム２６の下端および、取付フレーム８１Ｂの下端には、取付フレーム８１Ｃが固設されている。取付フレーム８１Ｃには、固定軸２４Ａ，２４Ａを固設する。この固定軸２４Ａには、補助ローラ２４を従動回転自在に取り付ける。なお、符号２９はガイド板であり、走行面の傾斜や起伏に応じて回動軸２９Ａを中心として回動し、適切にクローラベルト２５をガイドする。補助ローラ２４はガイド板２９上に配置されている。

このように構成されているので、クローラ式走行装置２０は、駆動輪２１にクローラベルト２５を介して懸架される構造となっている。詳しくは、クローラベルト２５によって取付フレーム２６、取付フレーム８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ、従動輪２２、テンションローラ２３、補助ローラ２４，２４などが懸架されている。このため、取付フレーム２６は駆動軸２１Ａの回りに回動自在となっている。したがって、従動輪２２、テンションローラ２３、補助ローラ２４，２４なども駆動軸２１Ａの回りに回動自在となっており、走行面の凹凸に応じて回動する。

なお、この例では、図６に示すように、従動輪２２の固定軸２２Ａとテンションローラ２３の固定軸２３Ａとを結ぶ長さＬの線分に駆動輪２１の駆動軸２１Ａから垂線を下ろしたとき、垂線によって長さＬの線分が第１線分と第２線分とに分割され、かつ、第１線分の長さＬ２が第２線分の長さＬ１よりも長くなる。そして、第１線分が第２線分に対して前輪３０側に位置する。

このように構成された森林作業車両１０で不整地を走行する動作について図７（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。森林作業車両１０が森林内を前進して伐採した丸太Ｗに出くわしたとき、まず、前輪３０が丸太Ｗを乗り越える。次に、クローラ式走行装置２０の従動輪２２側から丸太Ｗに乗り上げる（図７（ａ））。このとき、クローラ式走行装置２０は駆動軸２１Ａを回動中心として図中で反時計回りに回動する。駆動軸２１Ａが固定軸２２Ａと固定軸２３Ａの中点から固定軸２３Ａ側に偏って位置しているため（図６参照）、テンションローラ２３側のクローラベルト２５は地面Ｇに接地したままであり、森林作業車両１０の走行安定性がよい。

森林作業車両１０がさらに前進して、クローラ式走行装置２０の駆動軸２１Ａが丸太Ｗの真上に近づく（図７（ｂ））と、クローラ式走行装置２０は駆動軸２１Ａを回動中心として図中で時計回りに回動する。駆動軸２１Ａが丸太Ｗの真上近傍にあるときは、クローラベルト２５が全て地面Ｇから浮き上がる。

森林作業車両１０がさらに前進すると、クローラ式走行装置２０は駆動軸２１Ａを回動中心として図中でさらに時計回りに回動し、従動輪２２側のクローラベルト２５が地面Ｇに接地する（図７（ｃ））。駆動軸２１Ａが固定軸２２Ａと固定軸２３Ａの中点から固定軸２３Ａ側に偏って位置しているため（図６参照）、動輪２２側のクローラベルト２５が地面Ｇに接地するまでの時間が短くてすみ、森林作業車両１０の走行安定性がよい。

次に、森林作業車両１０が旋回をする方法について説明する。森林作業車両１０が１８０度方向転換をするときは、図８（ａ）に示すように油圧シリンダ３５を所定長さだけ伸ばす。すると、回動板３６がピンＰ１を支点として図中で時計回りに回動する。これによって、ポストの中心にて前輪ブラケット３２が図中で時計回りに回動し、前輪３０は９０度回動する。

そして、森林作業車両１０を右回りに１８０度旋回させるときは、左側のクローラ式走行装置２０を前進方向に回転させるとともに、右側のクローラ式走行装置２０を後進方向に回転させることで、旋回半径を小さくしてゼロターンが可能となる。なお、前輪３０は９０度±１０度の範囲で回動させるとほぼゼロターンをすることができる。

一方、森林作業車両１０を左回りに１８０度旋回させるときは、左側のクローラ式走行装置２０を後進方向に回転させるとともに、右側のクローラ式走行装置２０を前進方向に回転させる。

なお、図８（ｂ）に示すように油圧シリンダ３５を所定長さだけ縮めると、回動板３６がピンＰ１を支点として図中で反時計回りに回動する。これによって、ポストの中心にて前輪ブラケット３２が図中で反時計回りに回動し、前輪３０は９０度回動する。このようにしても図８（ａ）と同様に前輪３０を９０度回動させることができる。なお、前輪３０は９０度±１０度の範囲で回動させるとほぼゼロターンをすることができる。

油圧シリンダ３５を伸縮させて前輪３０を９０度より大きく右または左に回動させると、さらに小回りのターンができる。

なお、上述の例では、クローラ式走行装置２０が上部に駆動輪２１、下部に従動輪２２およびテンションローラ２３を備え、側面視（図１）にて略三角形状に構成されたが、この発明はこれに限定されるものではなく、逆台形状などあらゆる形状を取りうる。

また、油圧シリンダ（油圧装置）３５はこれに限定されるものではなく、電動アクチュエータなどであってもよい。

さらに、上述の例では、前輪３０が車軸３１に１つのタイヤとホイールを備えて構成されたが、この発明はこれに限定されるものではなく、車軸３１に２つのタイヤとホイール（いわゆるダブルタイヤ）を備えてもよい。

また、上述の例では、森林作業車両１０に受信部を備え、森林作業車両１０を遠隔操作によって無人走行させたが、この発明はこれに限定されるものではない。したがって、森林作業車両が運転席を備え、運転者が乗車して走行するようにしてもよい。

この発明は上述の例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内であらゆる形態を取ることができる。

この発明のセミクローラ式作業車両は、森林作業車両のみならず、例えば、トラクタ、コンバイン、田植機、建設機械など不整地を作業するあらゆる作業車両に適用しうる。また、これらに適用するにあたり、運転者が乗車するようにしてもよいし、遠隔操作で無人走行させるようにしてもよい。

１０ 森林作業車両（セミクローラ式作業車両）
２０ クローラ式走行装置
２１ 駆動輪
２１Ａ 駆動軸
２２ 従動輪
２２Ａ 従動輪の固定軸
２３ テンションローラ
２３Ａ テンションローラの固定軸
２５ クローラベルト
３０ 前輪
４０ 把持部（作業部）

Claims (5)

1. 後部に備える左右一対のクローラ式走行装置と、
   前部に備える１輪の前輪と、
   前記後部に備える作業部とで構成されるセミクローラ式作業車両であって、
   前記クローラ式走行装置が、
   上部に備える１つの駆動輪と、
   下部に備える１つの従動輪と、
   下部に備える１つのテンションローラとを備え、
   前記駆動輪と、前記従動輪と、前記テンションローラに外接するようにクローラベルトを掛け回し、前記従動輪と前記テンションローラとの間にある前記クローラベルトが接地し、かつ、前記駆動輪の回転軸を中心として前記クローラ式走行装置が回動可能なセミクローラ式作業車両であって、
   前記従動輪の回転軸と前記テンションローラの回転軸とを結ぶ線分に前記駆動輪の回転軸から垂線を下ろしたとき、該垂線によって前記線分が第１線分と第２線分とに分割され、かつ、前記第１線分が前記第２線分よりも長い作業車両であって、
   前記第１線分が前記第２線分に対して前記前輪側に位置することを特徴とする、セミクローラ式作業車両。
2. 前記前輪が、その車軸を通る鉛直線を回動中心として左右にそれぞれ回動可能であることを特徴とする、請求項１に記載のセミクローラ式作業車両。
3. 前記前輪が前記鉛直線を回動中心として左右にそれぞれ９０度±１０度で回動可能であることを特徴とする、請求項２に記載のセミクローラ式作業車両。
4. 前記前輪の左右への回動の駆動源が油圧装置であることを特徴とする、請求項３に記載のセミクローラ式作業車両。
5. 前記前輪が駆動輪であることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のセミクローラ式作業車両。

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