JP2014103878A - 自動作業用走行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動力の伝達効率を低下させることなしに、走行装置の運動方向を自由に制御することができる自動作業用走行装置の提供。
【解決手段】 車輪ユニット２における走行用駆動軸３１が、操舵用駆動軸４１内において該操舵用駆動軸４１と同一垂直軸線Ｇ２上において同軸に設けられ、全ての走行車輪６の中心を通る垂直延長線Ｇ１を全ての走行用駆動軸３１の垂直軸線Ｇ２から同一方向にオフセットし、走行用駆動軸３１と走行車輪６の回転軸６１との間を小傘歯車（走行駆動軸３１側の傘歯車）３２と大傘歯車（走行車輪６側の傘歯車）６２により接続して走行駆動源３の回転を走行車輪６に伝達させ、走行用駆動軸３１側の小傘歯車３２の歯数をＺ１、走行車輪６の回転軸６１側の大傘歯車６２の歯数をＺ２、オフセット量をＬ、車輪有効径をＤとし、
Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ の関係式が成立するように、小傘歯車３２の歯数Ｚ１、大傘歯車６２の歯数Ｚ２、オフセット量Ｌ、走行車輪有効径Ｄを設定した。
【選択図】 図５

Description

本発明は自動作業用走行装置に関し、特に、自力推進式草刈機の走行装置に関する。

従来の自動作業用走行装置として、特許文献１に記載の走行装置が開示されている。
この従来の走行装置は、図１３に示すように、特に自力推進式草刈機用の走行装置（１２０）であって、フレーム（１００）と、フレームの円周上に配置される複数の同一な車輪ユニット（１２１）であり、各々の車輪ユニット（1２１）が、垂直軸線と水平軸線を中心として３６０°の角度範囲内で無制限に回転する、たわみ可能に懸架された走行車輪（２００）と、伝動部材（１１２）と共に走行車輪（２００）を旋回させる第１伝動ディスク（７００）とを備える、複数の同一な車輪ユニット（１２１）と、作業装置と、作業装置と車輪（２００）のための駆動軸（１１３）を有するモータユニット（３００）と、を含む走行装置において、
走行車輪（２００）の駆動が、各車輪ユニット（１２１）において、伝動装置（１１４）を介して各走行車輪（２００）と接続されたそれぞれの第２伝動ディスク（６００）により行われ、しかも、すべての第２伝動ディスク（６００）が、駆動軸（１１３）に配置された出力装置（８００）と、それぞれの伝動部材（９００）を介して接続された構造となっている。

この従来の走行装置では、各車輪ユニット（１２１）において、各走行車輪（２００）を各走行車輪（２００）の中心を通る垂直延長線（Ｇ１）を中心として３６０°の角度範囲内で無制限に同時旋回させることができるため、容易に走行装置（１２０）の運動方向を自由に制御することができると共に、走行装置（１２０）の旋回中に重力の中心が変化することがないので、走行装置（１２０）が転覆することはない、等の効果がある。

特許第４３７０２４８号公報

しかしながら、上述の効果を得るためには、各走行車輪（２００）の中心を通る垂直延長線（Ｇ１）を各走行車輪（２００）の駆動軸（Ｇ２）と一致させるために、各車輪ユニット（１２１）におけるステアリング用垂直回転軸と走行車輪（２００）の水平回転軸との間を傘歯車等の機構を介して接続する必要がある。
このため、走行装置（１２０）の停止時（ブレーキがかかっている状態）で、ステアリングを切ると、直行のギア機構が絡んでいるので軸上に回され、走行車輪（２００）が回転し、走行装置（１２０）が動いてしまうという問題がある。

そこで、従来技術では、伝導部材としてベルトを用い、ベルトをスリップさせて走行車輪（２００）の回転を抑制するようにしているため、駆動力の伝達効率が低下するという問題があった。

本発明は係る従来の問題点を解決するためになされたものであってその目的とするところは、駆動力の伝達効率を低下させることなしに、走行装置の運動方向を自由に制御することができる自動作業用走行装置を提供することにある。

前記目的を達成するための手段として、請求項１記載の自動作業用走行装置では、車体フレームと、該車体フレームの円周上に配置された複数の同一な車輪ユニットと、一つの走行用駆動源と、一つの操舵用駆動源と、を備え、
前記走行用駆動源から走行伝達機構を介して全車輪ユニットの走行車輪を駆動して走行し、前記操舵用駆動源から操舵伝達機構を介して全車輪ユニットの走行車輪を無制限に回転駆動して操舵する自動作業用走行装置であって、
前記車輪ユニットにおける走行用駆動軸が、前記操舵用駆動軸内において該操舵用駆動軸と同一垂直軸線上において同軸に設けられ、
前記全ての走行車輪の中心を全ての走行用駆動軸の垂直軸線から同一方向にオフセットし、走行用駆動軸と走行車輪の回転軸との間を傘歯車等の機構により接続して走行駆動源の回転を走行車輪に伝達させ、
走行用駆動軸側の傘歯車等の歯数をＺ１、走行車輪の回転軸側の傘歯車等の歯数をＺ２、オフセット量をＬ、車輪有効径をＤとし、
Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ
の関係式が成立するように、各傘歯車等の歯数Ｚ１、Ｚ２、オフセット量Ｌ、車輪有効径Ｄが設定されていることを特徴とする手段とした。

請求項２記載の自動作業用走行装置では、請求項１記載の自動作業用走行装置において、
前記車体フレームに、走行用駆動源と操作用駆動源の駆動を制御する制御ユニットを備えることを特徴とする手段とした。

請求項３記載の自動作業用走行装置では、請求項２記載の自動作業用走行装置において、
前記制御ユニットが、遠隔操作式であることを特徴とする手段とした。

請求項４記載の自動作業用走行装置では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
前記車輪ユニットが、４個であることを特徴とする手段とした。

請求項５記載の自動作業用走行装置では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
前記車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が同一方向であることを特徴とする手段とした。

請求項６記載の自動作業用走行装置では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
前記車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が互いに逆方向であることを特徴とする手段とした。

請求項７記載の自動作業用走行装置では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
前記車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が同一方向と逆方向とに切り替える切換機構を備えることを特徴とする手段とした。

請求項８記載の自動作業用走行装置では、請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
前記走行伝達機構が、各車輪ユニットにおける走行用駆動軸の上端に備えたスプロケットと、車体フレームの略中央に配置された一つの走行用駆動源の駆動軸に備えたスプロケットの間を、複数の案内スプロケットを介して無端チェーンで接続することにより、全走行車輪を同一方向に回転させるような構成としたことを特徴とする手段とした。

請求項９記載の自動作業用走行装置では、請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
前記操舵伝達機構が、各車輪ユニットに於ける操舵用駆動軸の上端に備えたスプロケットと、車体フレームの略中央に配置された一つの操舵用駆動源の駆動軸に備えたスプロケットの間を、複数の案内スプロケットを介して無端チェーンで接続することにより、全走行車輪を同一方向に操舵する構成としたことを特徴とする手段とした。

この発明の自動作業用走行装置においては、車輪ユニットにおける走行用駆動軸が、操舵用駆動軸内において該操舵用駆動軸と同一垂直軸線上において同軸に設けられ、全ての走行車輪の中心を全ての走行用駆動軸の垂直軸線から同一方向にオフセットし、走行用駆動軸と走行車輪の回転軸との間を傘歯車等の機構により接続して走行駆動源の回転を走行車輪に伝達させ、走行用駆動軸側の傘歯車等の歯数をＺ１、走行車輪の回転軸側の傘歯車等の歯数をＺ２、オフセット量をＬ、車輪有効径をＤとし、
Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ の関係式が成立するように、各傘歯車等の歯数Ｚ１、Ｚ２、オフセット量Ｌ、車輪有効径Ｄが設定したことにより、以下の効果が得られる。
即ち、走行用駆動軸を固定し、操舵用駆動軸を回転させようとすると、走行用駆動軸側の傘歯車等は固定されるので、操舵側の傘歯車等及び車軸は回転する。
３６０°操舵する場合の車軸回転量は走行用駆動軸側の傘歯車等の歯数Ｚ１を操舵側の傘歯車等の歯数Ｚ２で除した値となる。
回転量ｎ＝Ｚ１/Ｚ２・３６０°
この時、走行車輪が円滑に回るためには、オフセット量Ｌを半径とする円周長と操舵量３６０°時に回る走行車輪円周長が一致すればよい。
回転量ｎ＝２Ｌ・π/Ｄ・π・３６０°＝２Ｌ/Ｄ・３６０°
従って、Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ・３６０° となる関係が成立する歯数Ｚ１、Ｚ２、オフセット量Ｌ、車輪有効径Ｄに設定すれば、走行装置の停止時（走行用駆動軸固定時）に、操舵（操舵用駆動軸を回転）しても、走行車輪が回転して走行装置が動いてしまうことはない。
従って、従来のように走行伝達機構としてベルトを用い、ベルトをスリップさる必要がないため、走行駆動力の伝達効率を低下させることなしに、走行装置の運動方向を自由に制御することができる。

また、制御ユニットが、遠隔操作式であるため、走行装置の転倒等による事故から操縦者を保護することができる。

また、車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が同一方向であるため、走行装置を停止させた（フレームを固定した）状態で操舵方向を自由に変更することができる。

また、車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向を互いに逆方向とすることで、走行車両の走行トレース性を高めることができる。

また、車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が同一方向と逆方向とに切り替える切換機構を備えることで、あらゆる条件の走行に対応することができる。

実施例１の自動作業用走行装置を示す斜視図である。 実施例１の自動作業用走行装置を示す平面図である。 実施例１の自動作業用走行装置における車輪ユニットを示す斜視図である。 実施例１の自動作業用走行装置に於ける車輪ユニットを示す側面図である。 図４のＳ５―Ｓ５線における拡大縦断面図である。 実施例１の自動作業用走行装置の作動を示す操舵角４５°時の平面図である。 実施例１の自動作業用走行装置の作動を示す操舵角９０°時の平面図である。 実施例１の自動作業用走行装置の作動を示す操舵角１３５°時の平面図である。 実施例１の自動作業用走行装置の作動を示す操舵角１８０°時の平面図である。 実施例２の自動作業用走行装置を示す平面図である。 実施例２の自動作業用走行装置の作動を示す操舵角３０°時の平面図である。 実施例２の自動作業用走行装置の作動を示す操舵角−３０°時の平面図である。 従来例の走行装置を示す略支平面図である。

以下、図面に基づいて自動作業用走行装置を実現する最良の形態を説明する。

本発明の自動作業用走行装置は図１〜図９に示すように、車体フレーム１と、該車体フレーム１の円周上に配置された４個の同一な車輪ユニット２と、一つの走行用駆動源３と、一つの操舵用駆動源４と、を備え、走行用駆動源３から走行伝達機構５を介して全車輪ユニット２の走行車輪６を駆動して走行し、操舵用駆動源４から操舵伝達機構７を介して全車輪ユニット２の走行車輪６を無制限に回転駆動して操舵する構成となっている。

さらに詳述すると、前記車輪ユニット２における走行用駆動軸３１が、円筒状の操舵用駆動軸４１内において該操舵用駆動軸４１と同一垂直軸線上において同軸に設けられている。
前記各操作用駆動軸４１は、車体フレーム１の円周上の４隅にそれぞれ配置された固定用ホルダー４２に回転自在に取り付け支持されている。

また、全ての走行車輪６の中心を通る垂直延長線Ｇ１を全ての走行用駆動軸３１の垂直軸線Ｇ２から同一方向にオフセットし、走行用駆動軸３１と走行車輪６の回転軸６１との間を小傘歯車（走行駆動軸３１側の傘歯車）３２と大傘歯車（走行車輪６側の傘歯車）６２により接続して走行用駆動源３の回転を走行車輪６に伝達させるようになっている。

前記走行伝達機構５は、各車輪ユニット２における走行用駆動軸３１の上端に備えたスプロケット５１と、車体フレーム１の略中央に配置された一つの走行用駆動源３の駆動軸３ａに備えたスプロケット５２の間を、複数の案内スプロケット５３を介して無端チェーン５４で接続することにより、全走行車輪６を同一方向に回転させるような構成としている。

前記操舵伝達機構７は、各車輪ユニット２に於ける操舵用駆動軸４１の上端に備えたスプロケット７１と、車体フレーム１の略中央に配置された一つの操舵用駆動源４の駆動軸４ａに備えたスプロケット７２の間を、複数の案内スプロケット７３を介して無端チェーン７４で接続することにより、図６〜９に示すように、全走行車輪６を同一方向に無制限に回転操舵する構成としている。

そして、走行用駆動軸３１側の小傘歯車３２の歯数をＺ１、走行車輪６の回転軸６１側の大傘歯車６２の歯数をＺ２、オフセット量をＬ、走行車輪有効径をＤとし、
Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ
の関係式が成立するように、小傘歯車３２の歯数Ｚ１、大傘歯車６２の歯数Ｚ２、オフセット量Ｌ、車輪有効径Ｄが設定されている。

なお、図示を両略したが、前記車体フレーム１には、走行用駆動源３と操作用駆動源４の駆動をそれぞれ遠隔操作で制御する制御ユニットを備えている。

また、車体フレーム１には、草刈機や耕運機等を備えることができ、これらの駆動を走行用駆動源３からクラッチ機構を介して行うことができる。

次に、本実施例１の自動作業用走行装置の作用・効果を説明する。
この実施例の自動作業用走行装置では、車輪ユニット２における走行用駆動軸３１が、操舵用駆動軸４１内において該操舵用駆動軸４１と同一垂直軸線Ｇ２上において同軸に設けられ、全ての走行車輪６の中心を通る垂直延長線Ｇ１を全ての走行用駆動軸３１の垂直軸線Ｇ２から同一方向にオフセットし、走行用駆動軸３１と走行車輪６の回転軸６１との間を小傘歯車（走行駆動軸３１側の傘歯車）３２と大傘歯車（走行車輪６側の傘歯車）６２により接続して走行駆動源３の回転を走行車輪６に伝達させ、走行用駆動軸３１側の小傘歯車３２の歯数をＺ１、走行車輪６の回転軸６１側の大傘歯車６２の歯数をＺ２、オフセット量をＬ、車輪有効径をＤとし、
Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ の関係式が成立するように、小傘歯車３２の歯数Ｚ１、大傘歯車６２の歯数Ｚ２、オフセット量Ｌ、走行車輪有効径Ｄを設定したことにより、以下の効果が得られる。

即ち、走行用駆動軸３１を固定し、操舵用駆動軸４１を回転させようとすると、走行用駆動軸４１側の小傘歯車３２は固定されるので、操舵側の大傘歯車６２及び車軸は回転する。
３６０°操舵する場合の車軸回転量は走行用駆動軸３１側の小傘歯車３２の歯数Ｚ１を操舵側の大傘歯車６２の歯数Ｚ２で除した値となる。
回転量ｎ＝Ｚ１/Ｚ２・３６０°
この時、走行車輪６が円滑に回るためには、オフセット量Ｌを半径とする円周長と操舵量３６０°時に回る走行車輪円周長が一致すればよい。
回転量ｎ＝２Ｌ・π/Ｄ・π・３６０°＝２Ｌ/Ｄ・３６０°
従って、Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ・３６０° となる関係が成立する歯数Ｚ１、Ｚ２、オフセット量Ｌ、車輪有効径Ｄに設定すれば、走行装置の停止時（走行用駆動軸３１固定時）に、操舵（操舵用駆動軸４１を回転）しても、走行車輪６が回転して走行装置が動いてしまうことはない。
従って、従来のように走行伝達機構５としてベルトを用い、ベルトをスリップさる必要がないため、走行駆動力の伝達効率を低下させることなしに、走行装置の運動方向を自由に制御することができる。

また、制御ユニットが、遠隔操作式であるため、走行装置の転倒等による事故から操縦者を保護することができる。

また、車輪ユニット２が、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪６と後輪側の走行車輪６の操舵方向が同一方向であるため、走行装置を停止させた（車体フレーム１を固定した）状態で操舵方向を自由に変更することができる。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

この実施例２は、実施例１の自動作業用走行装置における変形例を示すものであり、図１０〜１２に示すように、前輪側の走行車輪６と後輪側の走行車輪６の操舵方向が逆方向である点で、上記実施例１とは相違したものである。
即ち、この実施例２では、操舵用駆動源４に直結した前輪側スプロケット７２ａを、反転歯車８ａ、８ｂを介して後輪側スプロケット７２ｂと連結することにより、図１１、１２に示すように、前輪と後輪が逆位相に操舵されるようにしている。

従って、この実施例２の自動作業用走行装置では、上記実施例１と同様の効果が得られる他に、走行車両の走行トレース性を高めることができるという追加の効果がえられる。

以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例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の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、前記実施例では走行車輪が４輪の場合を例にとって説明したが、３輪以上であれば良い。

また、実施例では、伝達機構としてスプロケットとチェーンを用いたが、その他公知の伝達機構を用いることができる。
また、各走行車輪をクローラ式とすることもできる。

また、実施例２において、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向を同位相操舵と逆位相操舵とに切り替える切換機構を備えることで、あらゆる条件の走行に対応することができる。

１ 車体フレーム
２ 車輪ユニット
３ 走行用駆動源
３ａ 駆動軸
３１ 走行用駆動軸
３２ 小傘歯車（走行駆動軸側の傘歯車）
４ 操舵用駆動源
４ａ 駆動軸
４１ 操舵用駆動軸
４２ 固定用ホルダー
５ 走行伝達機構
５１ スプロケット（走行用駆動軸側）
５２ スプロケット（走行用駆動源側）
５３ スプロケット（案内用）
５４ 無端チェーン
６ 走行車輪
６１ 回転軸
６２ 大傘歯車（走行車輪側の傘歯車）
７ 操舵伝達機構
７１ スプロケット（操舵用駆動軸側）
７２ スプロケット（操舵用駆動源側）
７２ａ 前輪側スプロケット（操舵用駆動軸側）
７２ｂ 後輪側スプロケット（操舵用駆動軸側）
７３ スプロケット（案内用）
７４ 無端チェーン
８ａ 反転歯車
８ｂ 反転歯車
Ｇ１ 垂直延長線
Ｇ２ 垂直軸線

Claims (9)

1. 車体フレームと、該車体フレームの円周上に配置された複数の同一な車輪ユニットと、一つの走行用駆動源と、一つの操舵用駆動源と、を備え、
   前記走行用駆動源から走行伝達機構を介して全車輪ユニットの走行車輪を駆動して走行し、前記操舵用駆動源から操舵伝達機構を介して全車輪ユニットの走行車輪を無制限に回転駆動して操舵する自動作業用走行装置であって、
   前記車輪ユニットにおける走行用駆動軸が、前記操舵用駆動軸内において該操舵用駆動軸と同一垂直軸線上において同軸に設けられ、
   前記全ての走行車輪の中心を全ての走行用駆動軸の垂直軸線から同一方向にオフセットし、走行用駆動軸と走行車輪の回転軸との間を傘歯車等の機構により接続して走行駆動源の回転を走行車輪に伝達させ、
   走行用駆動軸側の傘歯車等の歯数をＺ１、走行車輪の回転軸側の傘歯車等の歯数をＺ２、オフセット量をＬ、車輪有効径をＤとし、
   Ｚ１/Ｚ２＝２Ｌ/Ｄ
   の関係式が成立するように、各傘歯車等の歯数Ｚ１、Ｚ２、オフセット量Ｌ、車輪有効径Ｄが設定されていることを特徴とする自動作業用走行装置。
2. 請求項１記載の自動作業用走行装置において、
   前記車体フレームに、走行用駆動源と操作用駆動源の駆動を制御する制御ユニットを備えることを特徴とする自動作業用走行装置。
3. 請求項２記載の自動作業用走行装置において、
   前記制御ユニットが、遠隔操作式であることを特徴とする自動作業用走行装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
   前記車輪ユニットが、４個であることを特徴とする自動作業用走行装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
   前記車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が同一方向であることを特徴とする自動作業用走行装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
   前記車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が互いに逆方向であることを特徴とする自動作業用走行装置。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
   前記車輪ユニットが、前輪側２個と後輪側２個であり、前輪側の走行車輪と後輪側の走行車輪の操舵方向が同一方向と逆方向とに切り替える切換機構を備えることを特徴とする自動作業用走行装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
   前記走行伝達機構が、各車輪ユニットにおける走行用駆動軸の上端に備えたスプロケットと、車体フレームの略中央に配置された一つの走行用駆動源の駆動軸に備えたスプロケットの間を、複数の案内スプロケットを介して無端チェーンで接続することにより、全走行車輪を同一方向に回転させるような構成としたことを特徴とする自動作業用走行装置。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の自動作業用走行装置において、
   前記操舵伝達機構が、各車輪ユニットに於ける操舵用駆動軸の上端に備えたスプロケットと、車体フレームの略中央に配置された一つの操舵用駆動源の駆動軸に備えたスプロケットの間を、複数の案内スプロケットを介して無端チェーンで接続することにより、全走行車輪を同一方向に操舵する構成としたことを特徴とする自動作業用走行装置。

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