JP4623673B2 - 除雪機 - Google Patents
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また、オーガ部を地面(積雪面)に対して可及的に平行に配置すべく、オーガ部を車輌前後方向に沿った揺動軸の軸線回りに揺動させることにより、機体フレームに対して傾けて配設可能とする構成も公知となっている(例えば、特許文献1参照)。このように、オーガ部を地面に対して可及的に平行に配置させることによって、オーガ部と地面(積雪面)との接触領域を大きくして、掻き取り効率を高めることができる。
ここで、制御部によりオーガ揺動除雪モードが実行されると、オーガ部を揺動軸の軸線回り一方側および他方側に交互に揺動させるべく、揺動機構が制御される。
これにより、揺動途中であっても、障害物や地形変化により地面に直接接触した場合に、オーガ部への負荷量が増大したことをもって検知し、オーガ部の押し付け力の超過を防止し、障害物や地面の破損を防止するとともに、負荷量の増大によるオーガ部および揺動機構の変形や破損を防止することができる。
したがって、オーガ部において接地圧が高められた側のクローラのトルクを上昇させて、オーガ部の当該端部における押し付け力を向上させることができ、除雪効果をより高めることができる。その一方で、オーガ部が雪を掻き取る際の負荷による当該接地側のクローラにおけるスリップの発生および回転力の低下を防止し、除雪機の直進安定性を向上させることができる。
また、予め地面に対して掻き取りオーガの回転軸が略平行となるように、オーガ部を位置させておくことにより、掻き取りオーガの回転軸が地面に対して所定の傾斜角となるまでオーガ部を揺動することができ、実際の地面に合わせた除雪作業を容易に行うことができる。
図1において、除雪機の全体構成から説明する。機体フレーム9の前部には除雪部1が配設されている。除雪部1は、機体フレーム9の前端に連設したブロアハウジング46内にブロアが収納される。ブロアハウジング46の上部の進行方向左側には、雪吹上口46aが配設され、当該雪吹上口46a上に左右回動可能に投雪シュート47が突出されている。一方、ブロアハウジング46前部には、後述するオーガ入力軸48dに略垂直且つ通常時において車輌方向左右に沿った回転軸48aと、当該回転軸48a回りに回転可能な掻き込みオーガ48bと、前記回転軸48aの両端を軸支した状態で前記掻き込みオーガ48bを収納したオーガカバー48cとで構成されるオーガ部48が配置されている。
オーガ部48は、機体フレーム9に対して前記オーガ入力軸48d回りに揺動可能に構成されている。本実施形態においては、除雪部1全体が機体フレーム9に対しオーガ入力軸48d回りに揺動可能に構成されることにより実現されている。
前記掻き込みオーガ48bと前記ブロアとは同時に駆動されて、該掻き込みオーガ48bの回転軸48a回りの回動によって雪を砕いて中央側へ掻き込み、ブロアによって上方へ吹き飛ばし、投雪シュート47によってガイドされて任意の方向へ排出されるように構成されている。
なお、旋回モータを用いずに、手動で投雪シュート47を回動する構成としてもよい。この場合は、運転操作部40の側部に投雪シュート回動用ハンドルを配設する。投雪シュート47は、該ハンドルの回動に連動して回動し、投雪方向が変更される。
また、前記操作ボックス14上には図1に示すように、除雪部1のオーガ部48を揺動操作するための揺動操作レバー16と、オーガ部48の制御モードを断続的に揺動させるオーガ揺動除雪モード(後述)に切り替えるモード切替スイッチ(レバー)17と、一定時間オーガ揺動除雪モードを実行させるモード実行スイッチ(ボタン)18とが配設されている。詳しくは後述する。
さらに、操作ボックス14上には、走行変速レバー、エンジン回転レバーおよびシュート調整レバー等が配設され、操作ボックス14下方には、駐車ブレーキも兼用するサイドクラッチレバー53が配設されている。
より詳しくは、クローラ50R,50Lは、前記クローラフレーム42に軸支され、トランスミッション630の出力軸632と最終伝達機構640を介して作動連結された駆動スプロケット2と、前記クローラフレーム42に軸支され、前記駆動スプロケット2の後方に配設された従動スプロケット3と、前記駆動スプロケット2および前記従動スプロケット3の間に巻回され、駆動スプロケット2の回転に伴って前記従動スプロケット3に動力を伝達するクローラベルト5とを具備している。駆動スプロケット2の回転に伴ってクローラベルト5が回転することにより、除雪機が走行可能となる。
エンジン60の出力軸600と、前記掻き込みオーガ48bの回転軸48aを回転させるオーガ入力軸48dとは、作業機系伝動機構610により作動連結されるとともに、エンジン60の出力軸600と、トランスミッション630の入力軸631とは、走行系伝動機構620により作動連結される。
また、作業機系伝動機構610および走行系伝動機構620には、駆動プーリ611,612および従動プーリ621,622の間に配設されたベルト613,623に、ロッドを介して押圧可能なテンションローラ(図示せず)が設けられており、各クラッチレバー51,52の操作に応じて前記テンションローラがベルト613,623を押圧して、ベルト613,623にテンションを与えることにより、エンジン60からの動力が駆動プーリ611,621から従動プーリ612,622に伝動される結果、除雪部1(オーガ部48)およびクローラ式走行装置50に伝動される。
なお、作業機系伝動機構610および走行系伝動機構620は、ベルトカバー43により被覆されている。
また、図1に示すように、機体フレーム9の後方内部には、除雪部1の高さを調節するための電動リフティング機構80が配置されている。該電動リフティング機構80は、後述する電動揺動機構と同じく、モータ、歯車機構およびリンク機構を有し、該リンク機構をクローラ式走行装置50に連結し、前記モータの駆動でリンク機構を回動して除雪部1の高さ調節を可能としている。
前記電動揺動機構7は、アクチュエータとしてのモータ21と、前記モータ21の出力を減速する減速歯車機構を備えたギヤボックス20と、ギヤボックス20の出力である駆動軸64の回転を前記揺動軸としての前記オーガ入力軸48a回りの揺動に変換するリンク機構とを具備する。ここでは、モータ21およびギヤボックス20がオーガ部48(除雪部1)側に設けられ、リンク機構のギヤボックス20とは反対側の端部が機体フレーム9側に取り付けられている。
また、前記減速歯車機構は、前記モータ21の出力軸22に相対回転不能に支持されたウォーム31と、前記ウォーム31に噛合した状態で前記モータ21の出力軸22に対し略垂直な駆動軸64に相対回転不能に支持されたウォームホイル32とを具備する。
さらに、前記リンク機構は、前記駆動軸64の端部に相対回転不能に取り付けられたアーム33と、前記アームの前記駆動軸64の軸線から偏心した位置に一端が取り付けられたリンクロッド55と、機体フレーム9に固着され、前記リンクロッド55の他端が軸線回り相対回転自在に取り付けられた固定軸57とを具備する。
また、前記機体フレーム9の前面の右側下方に平面視U字形状のリンクロッド受座56が固設されている。該リンクロッド受座56には固定軸57が挿通されている。前記リンクロッド55の他端には、当該固定軸57を挿通可能とする取付穴を有し、固定軸57の軸線方向に延出された固定パイプ67が固着されている。そして、リンクロッド受座56および固定パイプ67が固定軸57に挿通された状態で、平座金を介して割りピン等で固定されることにより、リンクロッド55が固定軸57回り回動可能に支持されている。
例えば、モータ21を駆動して前記ウォームホイル32を背面視において右回転させると、アーム33も同方向に回転し、該アーム33の先端が下方に下がるように回転する。このとき、リンクロッド55は、自身が下方に下がることにより、機体フレーム9を下方に押し下げ、その反力で除雪部1が相対的に揺動軸48a回り一方側(背面視左回転方向、言い換えるとオーガ部48が左下がりになる状態)に揺動される。
また、ウォームホイル32を背面視において左回転させると、アーム33も同方向に回転し、アーム33の先端が上方に上がるように回転する。このとき、リンクロッド55は、自身が上方に上がることにより、機体フレーム9を上方に引き上げ、その反力で除雪部1が相対的に揺動軸48a回り他方側(背面視右回転方向、言い換えるとオーガ部48が右下がりになる状態)に揺動される。
また、ギヤボックス20の故障時等の非常時には、アーム33およびリンクロッド受座56からリンクロッド55を外して、手動で傾きを調節することも可能である。
カバー15a,15bを外すと、図5に示すように、前記ウォーム31とウォームホイル32が剥き出しとなり、メンテナンス作業等を行うことができる。このように、前記ウォーム31とウォームホイル32とは、ギヤボックス20に着脱可能に取り付けられたカバー15で覆われているため、ウォーム31とウォームホイル32とが雨や雪などで濡れて錆びたり、石などを噛み込み故障することを防止することができるとともに、作業者の安全を確保することができる。さらに、カバー15は着脱可能であるため、グリス注油等のメンテナンス作業等を容易に行うことができる。また、旋回モータのカバーを一体化し、ギヤボックス20と兼用することにより、雨や雪などの侵入を効果的に防止することができる。
また、ギヤボックス20の底面に位置する下部カバー15bには、図9に示すように、複数個の水抜き穴20aが設けられている。これにより、ギヤボックス20内に水が万一浸入した場合、水はギヤボックス20の底面に向かって流れ、水抜き穴20aから排出される結果、ギヤボックス20内に溜まらない。水抜き穴20aの数は、ギヤボックス20から水が十分に排出できる数であれば限定されるものではない。さらに、水抜き穴20aは作業者の指が入らない程度の大きさとして、安全を確保している。
このような構成によれば、除雪部1を左右揺動操作して、最大揺動角度に達すると、スペーサ70の側面が上ガイドプレート68の下部に形成した水平平面部68aと当接することになり、除雪部1がそれ以上同じ方向に揺動しないように規制される。
本実施形態の除雪機は、上記構成に加えて、図11に示すように、前記揺動機構7を介して機体フレーム9に対して前記オーガ部48(除雪部1)の前記揺動軸(オーガ入力軸48d)回りの揺動を制御する制御部C1を具備し、前記制御部C1は、前記モード切替スイッチ(ここではレバー)17またはモード実行スイッチ(ここではボタン)18の操作に応じて、前記オーガ部48を前記揺動軸48dの軸線回り一方側(ここでは、オーガ部48が右下がりとなる方向であり、以下、右回りと言う。図2の矢符R方向参照)および他方側(ここでは、オーガ部48が左下がりとなる方向であり、以下、左回りと言う。)に交互に揺動させるオーガ揺動除雪モードP2を実行し得るものである。
前記モード切替レバー17は、通常除雪モードP1とオーガ揺動除雪モードP2とを切り替え可能な操作レバーであり、前記モード実行スイッチ18は、人為操作された際に、所定時間、前記オーガ揺動除雪モードP2が実行されるように構成される。
本実施形態の制御プログラムPは、オーガ部48を機体フレーム9に対して固定した状態で掻き込みオーガ48bを回転軸48a回りに回転させて除雪作業を行う通常除雪モードP1と、オーガ部48を機体フレーム9に対して揺動させた状態で掻き込みオーガ48bを回転軸48a回りに回転させて除雪作業を行うオーガ揺動除雪モードP2とを有している。
なお、本実施形態における現在角度θは、前記基準位置から前記右回りに正の値、前記左回りに負の値をとるものとする。すなわち、現在角度θは、右回りに増大し、左回りに減少する。
ここで、角度検知手段C3は、揺動機構7のアクチュエータであるモータ21の回転角を検知するポテンショセンサ等とすることにより実現可能である。また、モータ21をステップモータとして、制御パルスをモニタすることとしてもよい。また、実際に揺動軸48d回りの回転角をポテンショセンサにより検知することとしてもよい。
除雪作業中、制御モードに変更がなければ(ステップS5においてNo)、パラメータ[モード]を「通常」に維持し(ステップS6でNoおよびステップS7)、除雪作業制御を繰り返す。
除雪作業中において、作業クラッチレバー52が操作されなくなる(OFFとなった)場合(ステップS2でNo)、前記作業機系伝動機構610のテンションローラがベルト613へのテンションが弱まる方向に動き、掻き込みオーガ48bの回転が停止される(ステップS4)。
なお、モード実行ボタン18が押下操作された際は、当該操作時からタイマーC2により時間計測が行われる。
さらに、オーガ部48の現在角度θは、角度検知手段C3により検知され、検知された値がパラメータ[現在角度]の値に設定される(ステップS15)。加えて、傾斜角Δθ=θ−θ0が演算され、パラメータ[傾斜角]の値が設定される(ステップS16)。さらに、オーガ部48の前記開始位置(揺動中心)からの最大傾斜角が揺動角θsとして設定される(ステップS17)。揺動角θsは、予め機械的に定められていてもよいし、場合に応じて複数の揺動角θsの中から人為操作により選択可能としてもよい。揺動角θsを人為的に選択可能とすることにより、掻き込みオーガ48bの押し付け力を場合に応じて任意に調整して、除雪効果を調整することができる。
前記傾斜角Δθが揺動角θsを超えると(ステップS18でYes)、揺動方向を切り替えるべく、パラメータ[揺動方向]を「左」に更新する(ステップS19)。
これにより、次回の制御ループにおいて、揺動機構7のモータ21を逆回転させて、オーガ部48を揺動軸48d回り他方側(背面視左回転)させる制御に切り替える(ステップS12でNoおよびステップS20)。
なお、前述のように、オーガ部48の右回転制御中においては、角度検知手段C3によって前記モータ21の回転が監視されるが、前記モータ21が回転していない場合(ステップS14でNo)にはすぐに揺動方向を変更すべくステップS19へと移行する。モータ21が回転していないことは、例えば、角度検知手段C3において検知される値(現在角度θ)が所定時間変化しない(動かない)ことをもって検知可能である。このようにして、モータ21が回転しなくなったことをもってオーガ部48が地面等に接触したことを検知し、それ以上同方向に揺動させないようにする。地面等の保護および除雪機の保護のためである。
なお、オーガ部48の左回転制御中においても、角度検知手段C3によって前記モータ21の回転が監視され(ステップS21)、前記モータ21が回転していない場合(ステップS21でNo)にはすぐに揺動方向を変更すべく後述するステップS26へと移行する。
このようにして、交互に揺動方向が切り替えられることにより、オーガ部48が往復揺動される。
そして、モード切替レバー17の操作により制御モードが通常除雪モードP1に戻されるまたはモード実行ボタン18を操作してから所定の時間経過後に自動的に通常除雪モードP1に復帰すると(ステップS5においてNoおよびステップS6においてYes)、オーガ部48の位置をパラメータ[開始位置]の位置に復帰させた上で(ステップS27)、パラメータ[モード]が「通常」に切り替えられる(ステップS7)。オーガ揺動除雪モードP2の終了後、オーガ部48を開始位置に復帰させることにより、再調整を不要とし、作業の効率化を図ることができる。
また、モード切替レバー17とは別に、所定時間だけオーガ揺動除雪モードP2に切り替えられ、所定時間経過後通常除雪モードP1に自動的に復帰するモード実行ボタン18を設けることにより、一時的に除雪効果を挙げたい場合に、作業者の手間を省いて迅速かつ効率的にオーガ揺動除雪モードP2を実行させることができる。
したがって、予め地面に対して掻き取りオーガ48bの回転軸48aが略平行となるように、オーガ部48を位置させておくことにより、掻き取りオーガ48bの回転軸48aが地面に対して所定の傾斜角(揺動角θs)となるまでオーガ部48を揺動することができ、実際の地面に合わせた除雪作業を容易に行うことができる。
これにより、揺動途中であっても、障害物や地形変化により地面に直接接触した場合に、オーガ部48への負荷量が増大したことをもって検知し、オーガ部48の押し付け力の超過を防止し、障害物や地面の破損を防止するととともに、負荷量の増大によるオーガ部48および揺動機構7の変形や破損を防止することができる。
なお、揺動方向を変更する負荷量の基準値は、操作レバー(図示せず)により変更可能に構成されることとしてもよい。
したがって、オーガ部48において接地圧が高められた側のクローラ50R,50Lのトルクを上昇させて、オーガ部48の当該端部における押し付け力を向上させることができ、除雪効果をより高めることができる。その一方で、オーガ部48が雪を掻き取る際の負荷による当該接地側のクローラ50R,50Lにおけるスリップの発生および回転力の低下を防止し、除雪機の直進安定性を向上させることができる。
例えば、前記オーガ揺動除雪モードP2において、前記切替条件は、所定時間の経過であることとしてもよい。この場合、前記オーガ揺動除雪モードP2において、所定時間経過毎に、前記オーガ部48の前記揺動軸48dの軸線回りの揺動方向が切り替えられる。
また、例えば、前記オーガ部48の地面に対する傾斜角を検知する絶対角検知手段を具備し、前記オーガ揺動除雪モードP2において、前記切替条件は、前記絶対角検知手段の検知結果に基づいて、前記地面に対する前記オーガ部48の傾斜角が所定角度以上となることであるとしてもよい。この場合、前記オーガ揺動除雪モードにおいて、前記絶対角検知手段の検知結果に基づいて、前記地面に対する前記オーガ部の傾斜角が所定角度となる毎に、前記オーガ部48の前記揺動軸48dの軸線回りの揺動方向が切り替えられる。
また、例えば、前記オーガ部48の機体フレーム9に対する傾斜角を検知する相対角検知手段を具備し、前記オーガ揺動除雪モードP2において、前記切替条件は、前記相対角検知手段の検知結果に基づいて、前記機体フレーム9に対する前記オーガ部48の傾斜角が所定角度となることとしてもよい。この場合、前記オーガ揺動除雪モードにおいて、前記機体フレーム9に対する傾斜角が所定角度となる毎に、前記オーガ部48の前記揺動軸48の軸線回りの揺動方向が切り替えられる。
9…機体フレーム
48…オーガ部
48a…回転軸
48b…掻き取りオーガ
48d…オーガ入力軸(揺動軸)
50…クローラ式走行装置
50R,50L…クローラ
60…エンジン
C1…制御部
C3…角度検知手段
C4…揺動負荷検知手段
P2…オーガ揺動除雪モード
Δθ…傾斜角
Claims (4)
- 機体フレームと、
前記機体フレームに配設されたエンジンと、
前記エンジンによって作動的に駆動される走行装置と、
前記機体フレームの前部に配設され、掻き取りオーガの回転軸が車輌前後方向に対して略垂直に沿い且つ前記回転軸が車輌前後方向に沿った揺動軸の軸線回りに揺動可能なように機体フレームに支持されたオーガ部と、
前記オーガ部を前記揺動軸の軸線回りに揺動させる揺動機構と、
前記揺動機構による前記オーガ部の前記揺動軸回りの揺動を制御する制御部とを具備し、
前記制御部は、前記オーガ部を前記揺動軸の軸線回り一方側および他方側に交互に揺動させるオーガ揺動除雪モードを実行し得る除雪機であって、
前記オーガ揺動除雪モード開始時における前記オーガ部の開始位置に対する前記オーガ部の傾斜角を検知する角度検知手段を具備し、
前記オーガ揺動除雪モードにおいて、前記オーガ部の前記揺動軸の軸線回りの揺動方向を切り替える切替条件は、前記角度検知手段の検知結果に基づいて、前記傾斜角が所定角度以上となることであることを特徴とする除雪機。 - 前記揺動軸の軸線回りの揺動による前記オーガ部の負荷量を検知する揺動負荷検知手段を具備し、
前記制御部は、前記揺動負荷検知手段が所定値以上の負荷量を検出した場合、前記切替条件に関わらず、前記オーガ部の前記揺動軸の軸線回りの揺動方向を切り替えることを特徴とする請求項1記載の除雪機。 - 前記走行装置の速度を検知する速度検知手段を備え、
前記制御部は、前記オーガ揺動除雪モードにおいて、前記走行装置の速度を所定速度以下に制限する制御を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の除雪機。 - 前記走行装置は、左右一対のクローラを有し、それぞれのクローラが独立して駆動可能に構成されており、
前記制御部は、前記オーガ揺動除雪モードにおいて、前記オーガ部の車輌幅方向両端部のうち下方に位置する端部側のクローラを上方に位置する端部側のクローラに比べて増速させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の除雪機。
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