JP2016016793A - 電動クローラ式運搬車 - Google Patents

Abstract

【課題】果樹園など山間地の急斜面での農作業は重労働でそれを補助する農業機械は小型、軽量であって機動性を有することが要求される。従来のエンジンを採用した機械は操作が複雑で安全性に欠ける。また、農薬等の散布作業は負担が重くかつ有害な気体を吸引するおそれがある。そこで、悪路、急斜面、狭小地であっても機動性を発揮し、操作性、安全性に優れた農作業用クローラ式運搬車を提供し、これを利用した薬液噴霧作業も可能にすることを目的とする。
【解決手段】駆動源にモータを採用して操作容易性、作業環境の質の向上を図り、2つのモータにより左右のクローラの動きを個別に制御することで細かな動きを可能とし、旋回範囲を可及的に小さくするなど機動性を確保する。また、駆動輪や薬液供給ポンプを電子制御し、無線或いは有線による遠隔操作を可能にして作業の負担軽減及び安全性を高める。
【選択図】図１

Description

本発明は農作業用自走車両、より詳しくは山間部等の傾斜地や狭小地に存在する果樹園、畑においても駆動力と機動性を発揮する電動クローラ式運搬車に関する。

農作物や肥料などを運搬するクローラ式運搬車としてエンジンを搭載したものがよく知られているが、電動モータを駆動源とする運搬車もある（特許文献１）。しかしながら、左右の駆動輪を各々別に操作する機動性に優れたクローラ式運搬車はなかった。又、現場でのエネルギー確保を容易にする工夫はなされていない。

特開平０９−２２６６３８号公報

特許文献１記載のクローラ式運搬車は一つの駆動輪と遊転輪とに一条のクローラベルトを掛け渡し、駆動源となるモータをクローラベルトのループ内に配置して成る発明である。これは畑の畝の間等、幅が狭い場所での作業には適している。

一方、山間部の急斜面に位置する果樹園内の道は不整地であるだけでなく、狭く曲がりくねっており、前方が崖になっている等、旋回スペースが確保できない事がある。

また、従来のガソリン等を燃料とするエンジンを搭載した運搬車は排気ガスを排出し運転音も大きく、操縦が複雑であることが多い。

一方、農作業従事者の人出不足は深刻で高齢者や女性が作業者の中核となっている現状では重労働を補助するための機械の導入は不可欠である。しかし、機械自体が大掛かりで重量が重く操作が複雑では使い勝手が悪く、また事故の原因となりかねない。

さらに、ガソリンスタンドの数が減少し、僻地や山間部では農作業車の燃料確保が容易ではなく、補充作業は危険且つ重労働であった。

また、農作物に農薬や液状肥料を散布する際、作業者は、噴霧器本体を背中に背負い、噴霧ノズルを把持して左右に揺動させながら歩いて噴霧作業を行っていた。タンクは重く山間地にある果樹園等での散布作業は足場が悪く重労働である。また果樹の葉の裏側へ散布する際、ノズルを上方へ向けて散布すると作業者自らも農薬等を被ってしまうことがある。特にビニルハウス内等密閉空間での農作物への散布作業は人体への有害性が懸念される。

そこで、本願では圃場等の軟弱な路面、山間地等の急斜面であっても安定して走行し、かつ小回りが利く等機動性を有し、高齢者や女性でも安心して使用できる高い操作性を有するとともに遠隔操作が可能な電動クローラ式運搬車を提供することを目的とするのである。

また、ソーラーパネルを取り付け現場でのエネルギー確保を可能としメンテナンスを容易にしたのである。

上記課題を解決するために請求項１では電動クローラ式運搬車（以下「クローラ式運搬車」と略す）を次のように構成した。

即ち、上部に荷台を載置した車体フレームに２つのモータを搭載し、バッテリ、制御回路基板を備え、車体フレームの後方に手押しハンドルを有し、車体フレームの下部前方に左右一対の遊転車輪、後方に左右一対の駆動車輪を取り付け、前後の車輪にクローラベルトを巻回し、モータで左右の駆動車輪を個別に動作させるように構成したのである。

また、車体の安定性を高めるために車体フレームの下部にクロスメンバーを掛け渡してバッテリを載置した。

次に、請求項２では請求項１のモータを、ギアを内蔵したインホイールモータとし、操作性や安全性を高めるために発進、停止又は走行速度制御、操舵等の運転操作、農薬等の薬液の噴霧作業を無線又は有線により遠隔操作可能とするのである。

重労働であった薬液散布作業の労力を軽減するために、請求項５では、液体を収容可能なタンクと、タンクから供給される液体を加圧するポンプと、ポンプを駆動させる駆動源をクローラ式運搬車の荷台に載置する。タンクの吐出口に接続した、先端に噴霧ノズルを装着したパイプや薬液を供給するホースを支持する支柱を荷台前方に伸縮自在に取り付けるのである。

そして請求項６では車体フレームにソーラーパネルを上下左右に起倒可能に取り付けてバッテリへ充電し現場でのエネルギー確保を実現するのである。

農業用自走式運搬車にクローラ走行装置を採用したため、圃場等の軟弱な路面や山間地であっても高い牽引力、走破性、走行安定性を有する。

無線或いは有線ワイヤを接続して手元コントローラで操作を行うため、高齢者や女性であっても操作容易である。操作レバーを離すと電力の供給が遮断されクローラ式運搬車に自動的にブレーキがかかり安全性が高い。また、駆動源が電動モータであるため運転音が静かで空気を汚さない。

２つのモータを搭載し、左右のクローラ走行装置に接続したため左右のクローラの正逆回転、回転速度の調整、片方のみの停止等の細かな操作が可能となる。これにより旋回範囲が運搬車全長となるため小回りが利く。これは特に山間地等の狭小地において高い機動性を発揮し、入り組んだ果樹の間をスムーズに運航できるのである。又、インホイールモータを搭載したことでエネルギーロスが少なくなると共に、車内にスペースが生まれ補助バッテリや工具、農機具等を収納することができる。

遠隔操作ができるので、操作者はクローラ式運搬車から離れた位置から作業を行うことができ農作業の負担を軽減し更に安全である。例えば、作業者は荒天時でも屋内から運搬車を動かすことができ、また農薬等の散布作業において農薬を吸い込む事が無い。特にビニルハウスのような密閉空間での農薬散布作業においては効果が高い。

重量物であるバッテリを運搬車の最下部に搭載したため重心が低く安定走行が可能である。

ソーラーパネルを搭載すると共に、照射角度を調整することができ効率的に太陽光を集光することができる。又不使用時は裏返すことで破損等を防ぐことができるのである。

本発明に係るクローラ式運搬車の斜視図。 同、背面図。 同、左側面図。 クローラ式運搬車の内部構造を示す概略図 荷台傾斜装置を稼働させた状態を示す説明図。 有線コントローラの正面図。 無線コントローラの正面図。 タブレット端末機をコントローラとして使用する状態を示す説明図。 ソーラーパネルを取り付けたクローラ式運搬車の斜視図。 同、左側面図。 折り畳み式大型ソーラーパネルを載置した状態を示す説明図。 農薬等散布用アタッチメントを取り付けた状態を示す斜視図。 耕運用アタッチメントを装着した状態を示す説明図。 同、草刈り用アタッチメントを装着した状態を示す説明図。

次に本発明に係るクローラ式運搬車の最適な実施形態について図面を参照しながら詳説する。

図１が農業機械としての自走式車両である本発明に係るクローラ式運搬車１の斜視図、図２が背面図、図３が左側面図である。

クローラ式運搬車１はモータ等の動力源を内装した車体フレーム２、車体フレーム２の前方にヒンジを介して接続した荷台３、門型パイプに接続した操縦ハンドル５を取り付けた背面板６及び駆動部４を有する。
操縦ハンドル５は後方に向けて設けられており、作業者は当該操縦ハンドルを握ってクローラ式運搬車１を押進することができる。

駆動部４は車体フレーム２下部の左右に配された車輪支持フレーム７−７、左右一対の遊転車輪８−８、後方に配された左右一対の駆動車輪９−９、遊転車輪８と駆動車輪９との間に巻回された左右一対のクローラベルト１０、クローラベルト１０の内周を転動する接地転輪１１から構成される。

クローラベルト１０の内周面には起設したガイド凹部（図示せず）にクローラガイド（図示せず）が介在してクローラベルトの揺れや外れを抑制している。クローラガイドは遊転車輪８と接地転輪を連結するホイルフレーム１２の後方にねじ１３で取り付けられており、前方にはクローラベルトの張りを調整するテンションボルト１４が取り付けられている。

遊転車輪８−８、駆動車輪９−９は左右の車輪支持フレーム７−７に車軸１５−１５、１６−１６で個別に支持されている。
クローラベルト１０の内周面に形成された凹部に駆動車輪の凸部が噛合してクローラベルト１０が回転する。クローラベルト１０は外周面に所定のパターンで起設したトレッドパターンを有する（図示せず）。

図４の内部構造概略図に示すように本願では車体フレーム２の中に駆動源として２つの
電動モータ１７、１８を採用し、これらに電力を供給するバッテリ１９、２０を搭載している。本願のクローラ式運搬車１は２つのモータの駆動力がそれぞれ左右のクローラ走行装置に動力伝達機構を介して伝達可能となっている。

車体フレーム２に取り付けたクロスメンバー２１の上にはクローラ式運搬車１の発進、停止及び走行速度制御，操舵等の運転操作を無線または有線により遠隔操作可能とした無線リモコン受信部と制御部とを含む電子回路基板２２、２３が搭載されている。駆動輪とモータの出力軸の回転数が無断変速制御できるため運搬車の滑らかな加速或いは減速運転が可能である。

また、点線で示したバッテリ１９、２０はクロスメンバー２１の下部に収納されている。

二つのモータは駆動車輪の車軸１６−１６にギアを介して接続され、各モータの動力が左右の駆動車輪に伝達される。

二つのモータ及び電子回路で左右の駆動輪の回転を制御するため、一方の駆動輪だけを作動させる、あるいはそれぞれ正逆方向に回転させる等の細かい操作が可能である。

本願のクローラ式運搬車は本体大きさが約幅６０cm、長さ１２０cm及び高さ８０cmと非常にコンパクトであるうえに、回転方向や速度を左右個別に制御できる。従って、小さな動きが可能となり、方向転換や小旋回がより自在に実行でき、正確かつ滑らかな走行のできる、小回りの利くクローラ式運搬車を提供することができるのである。これは斜面である果樹園において狭く、入り組んだ果樹の間を縫うような走行を実現するのである。

この実施形態ではモータを運搬車本体内に収納しているが、請求項２では、インホイールモータを左右の駆動輪に収納する。（図示せず）。ギア内蔵のインホイールモータを採用し、駆動力を車軸に直接伝達するためエネルギー損失が少ないだけでなく、モータや制御部をホイール内に収納したことで泥や埃等に曝されることが少なく耐久性が高くなる。さらに、重量も軽くなり、また、運搬車本体に農作業道具等を収納できるスペースも確保できるのである。

また、インホイールモータの採用により車体重量の軽量化が図れると共に車体内部に収納スペースが確保できる。このスペースに農機具や工具また補助のバッテリ等を搭載することができるのである。

クローラ式運搬車１は無線式リモコン或いはワイヤ式リモコンによって操縦する。図２における車体フレーム後方下部面２４にはバッテリ充電を行う充電コネクタ２５、有線リモコン２９（図６）に取り付けたワイヤケーブル３０を接続するコネクタ２６、メインスィッチ２７及び無線式リモコン３５（図９）からの無線信号を受信するアンテナ２８が取り付けられている。

クローラ式運搬車の操縦者は、ワイヤ３０で車体コネクタ２６と接続したリモコン２９の把持部３１、３２を把持しながら左右の操作レバー３３、３４を指を使って操作する。無線式リモコン３５はモニター３６を有し、車体フレーム２の前方下部に取り付けたカメラ（図示せず）からの映像を映しだすことができるのでクローラ式運搬車１が見えない場所からの遠隔運転も可能である。

付属品としてのリモコンではなく、所有のPC或いはタブレット、スマートフォンなどの携帯端末に操作アプリケーションをダウンロードしてクローラ式運搬車の操作を行うこと
も可能である。又傾きセンサを取り付けた端末３７（図８）を使用すると感覚的な操作を実行することができ片手による操縦を行うこともできるのである。端末３７のインターフェースの表示に従い、所望動作に応じて端末を傾けながら押圧して操作する。

次に本願のクローラ式運搬車１の荷台を油圧シリンダの伸長動作によって起立、倒伏させる荷台傾動構造について説明する（図４参照）。

当該構造は油圧シリンダ、シリンダに圧油を供給する油圧ポンプ、圧油の流れを制御する切換え弁、これらを操作する操作手段から成る（図示せず）。

図４に示すように車体フレーム２に架設した架台３８、３９の略中央に車長方向に架台４０を取り付け、その上に油圧シリンダ４２が起倒自在に動く溝を有する取り付け部材４１を固着するのである。油圧シリンダ４２の端部は荷台の裏面にとりつけられており、荷台３はヒンジ（図示せず）を介してクローラ式運搬車１のフレーム２の前方に傾動可能に取り付けられている。

油圧ポンプは動力取り出し装置を介してモータによって駆動され、図５に示すように油圧シリンダ４２が伸長して荷台３の底面を斜め前方に押し上げて荷台に載置した荷物を地面へと下ろすのである。

本願発明の駆動源は電力であるが、充電用電源としてソーラーパネルを作業場である畑、果樹園等に設置することがより好ましい。現場での充電を可能とすることで長時間の作業を円滑に行うことができ、メンテナンスがさらに容易になるのである。また、大型ソーラーパネルを設置した充電ステーションを設置すると農作業車への駆動エネルギー補充に限らず日常生活や災害時の電源確保に資するのである。

さらに、請求項６の実施形態ではクローラ式運搬車４３にバッテリへの電力補充のためのソーラーパネル４４が装着されている。

ソーラーパネル４４は操縦ハンドル４５の上方であって、後方に向けて延設された背面板４６を形成する門型杵４７の内側に取り付けられている。

矩形状のソーラーパネル４４の枠４４aを形成する４辺の略中央部に支持孔（図示せず）が穿設されており、対応する門型杵４７の内側には、ばね等の弾性体を内装した、短寸の支持パイプ４８、４９、５０、５１を門型杵の内側に出入自在に取り付ける。

図９では上下、左右４本の支持パイプをソーラーパネルの取り付け孔に嵌め込んでソーラーパネル４４を固定した状態を示しているが、上下の支持パイプ４８、４９のみ、或いは左右の支持パイプ５０、５１のみによってソーラーパネルを支持することで太陽光の照射角度に合わせてソーラーパネル４４を左右或いは上下方向に回動させて傾けることができる。また雨天時や不使用時には半回転させて裏返し、パネルを汚染や損傷から防ぐこともできるのである。

支持パイプ５１と４９には接続コネクタを内装し、車に搭載したバッテリと切り替え可能に接続する。

ソーラーパネルを車体に取り付けたことで運搬車に搭載した、複数のバッテリの内一のバッテリでクローラ式運搬車を稼働しながら、同時に他のバッテリへの充電を行えるのである。

逆流防止ダイオードを内蔵した単結晶型ソーラーパネル等の高効率の発電装置を使用することで効率良く充電が可能となり、門型杵にフック等の係止具を取り付けると大型のソーラーパネルを載置することもできる。当該ソーラーパネル５２はヒンジ５３で接続された開閉型パネルであって発電量２４V、最大４Aであって約６時間で満充電となる。門型杵が後方に斜めに延設されているため効率良く太陽光を集光でき、クローラ式運搬車を移動させて太陽の動きに追随容易である。

インホイールモータの採用によって車内に確保できたスペースに補助バッテリやチャージコントローラーを搭載することができる。

最近では市中においてもガソリンスタンドの数が減少しつつあるが山間地においてはなおさらであり、農作業に必要なエネルギー確保が難しく、高齢化が進む現場では燃料補給問題が解決すべき課題の一つである。その点本願では電力をエネルギーとしさらに電動運搬車本体に太陽電池をセットし現場で充電を可能としたので重労働であった山間部での農作業を容易にするだけでなく、これを持続可能としたのである。

続いて農薬などの薬液又は液状肥料の入ったタンクを本願発明のクローラ式運搬車荷台に搭載して散布作業を行うときの動作説明を行う（図１２）。

ここで使用する動力噴霧器は、薬液を貯蔵するタンク５５と、タンク内の薬液を加圧するポンプ５６と、ポンプへの電力を供給する電源となるバッテリ５７から構成される。この実施形態では約１００の薬液を貯蔵したタンクの積載が可能である。

タンクの上方に形成された吐出口５５ａと薬液を噴霧する噴霧ノズル５８はホース５９で連結され、ポンプ５６によって加圧された薬液が噴霧ノズル５８へと供給されるのである。噴霧ノズル５８とホース５９は、荷台前方に立設した門型杆から成る支持部材６０に取り付けたパイプ６１の先端部に接続されている。門型支持部材６０及びパイプ６１を伸縮させて噴霧ノズル５８の高さは調整自在（矢印A）である。

噴霧ノズル５８は先端に複数の噴霧孔５８aを穿設したパイプを横方向に配設したものであって、広範囲への噴霧を可能とし、さらに矢印B方向に回動自在（約１２０度）とし噴霧方向の調整ができる構造となっている。

従って噴霧方向の選択が自在で、下方に向けて薬液を散布したりまた、上方に向けて果樹の葉の裏側へ散布したりすることもできる。また、複数の散布孔が放射状に配置された噴霧ノズルを使用することで、一度に広い範囲への薬液散布を行うこともできるのである。なお、噴霧ノズルの形状はこの実施形態に限られるものではなく、適宜変更可能である。

薬液噴霧作業は無線或いは有線リモコンを使って、ポンプへの供給電力のオンオフ操作により行われる。これにより噴霧場所から離れた位置から指令を出すことができる（約３０ｍ）。特に、ビニルハウス内等の密閉空間での遠隔操作が可能になるため有害な気体を吸引することが無い。従って、カッパやマスクの着用を要することなく安全に農薬等の薬液散布作業を行うことができるのである。

本願では、クローラ式運搬車や薬液噴霧器等の操作（ノズルの高さ調整、噴霧角度調整）を行う操作部を有し、通信回線を介して受信した指令に従って走行するクローラ式運搬車等を屋外、或いはビニルハウス等の室内に置き、携帯端末とクローラ式運搬車等とを通信回線を介して接続して携帯端末から指令を送り、その指令に応じてこれらの操作を行うことを特徴とする。

次に本願のクローラ式運搬車に用途に応じたアタッチメントを接続した状態について説明する
図１３は、本願のクローラ式運搬車６２の後方に耕運用アタッチメント６３を取り付けている。下方に向けて折り曲げた支持部材６４の端部に耕運用羽６５を取り付け、当該支持部材６４をクローラ式運搬車の下方であって左右のクローラの間に出入自在に取り付ける。支持部材６４の伸縮は無段階にコントロール可能で、無線による遠隔操作もできる。

図１４は、本願のクローラ式運搬車６６の前方に草刈り用アタッチメント６７を取り付けた状態を示す説明図である。複数の刃を有する円盤状草刈り部材６８を先端部に垂下装着した支持パイプ６９をクローラ式運搬車の本体内部に出入自在に取り付けるのである。当該アタッチメント６７は不使用時には本体下方に格納されているため走行時の邪魔にならない。クローラ式運搬車に取り付けることで２０度程度の傾斜面でも草刈り作業が行え、また遠隔操作によって自動走行が可能である。

アタッチメントの種類は上記に限定されるものではなく、クローラ式運搬車の前後に使用目的に応じた種々の部材を着脱自在に取り付けて山間部や果樹園等での種々の作業を行えるのである。 またアタッチメントの接続に関する具体的な構成は上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において設計変更可能である。

本発明に係るクローラ式運搬車は田畑での農作業、山間地での果樹園での作業に利用可能である。

１、４３、６２、６６、クローラ式運搬車 ２、車体フレーム
３、荷台 ４、駆動部
５、操縦ハンドル ７、ホイルフレーム
８、遊転輪 ９、駆動輪
１０、クローラベルト １１、接地転輪
１７、１８、モータ １９、２０、５７、バッテリ
２１、クロスメンバー ２２、２３、電子回路基板
１５、１６、車軸 ２５、充電コネクタ
２６、有線ワイヤ接続コネクタ ２７、スイッチ
２８、アンテナ ２９、有線コントローラ
３０、ワイヤケーブル ３５、無線コントローラ
５５、薬液タンク ５６、油圧ポンプ
５８、噴霧ノズル ５９、ホース
６０、門型支持部材 ６１、パイプ
６３、耕運機用アタッチメント ６７、草刈り用アタッチメント

Claims (7)

1. 上部に荷台を載置した車体フレームに２つのモータと、バッテリと制御回路基板を備え、
   車体フレームの後方に手押しハンドルを有し、
   車体フレームの下部前方に左右一対の遊転車輪、後方に左右一対の駆動車輪を取り付け、前後の車輪にクローラベルトを巻回し、
   各モータで左右の駆動車輪を個別に動作させることを特徴とするクローラ式運搬車。
2. 上部に荷台を載置した車体フレームにバッテリと制御回路基板を備え、
   車体フレームの後方に手押しハンドルを有し、
   車体フレームの下部前方に左右一対の遊転車輪、後方に左右一対の駆動車輪を取り付け、前後の車輪にクローラベルトを巻回し、
   駆動輪に取り付けたインホイールモータで左右の駆動車輪を個別に動作させることを特徴とするクローラ式運搬車。
3. 車体フレームの下部にクロスメンバーを掛け渡してバッテリを載置したことを特徴とする請求項１又は２記載のクローラ式運搬車。
4. 発進、停止又は走行速度制御、操舵等の運転操作を無線又は有線により遠隔操作可能としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載されたクローラ式運搬車。
5. 液体を収容可能なタンクと、タンクから供給される液体を加圧するポンプと、ポンプを駆動させる駆動源を荷台に備え、
   タンクの吐出口と接続した噴霧ノズルを伸縮自在に支持する支柱を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載されたクローラ式運搬車。
6. ポンプの駆動を有線或いは無線により遠隔操作可能としたことを特徴とする請求項５記載のクローラ式運搬車。
7. 車体フレームにソーラーパネルを上下又は左右に起倒可能に取り付け、搭載したバッテリと接続したことを特徴とする請求項１又は２記載のクローラ式運搬車。

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