JP6530094B1 - 自走式作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】走行幅の狭い畦道や構造物の狭い隙間を安定的に走行すること。【解決手段】走行部３は本体部２の進行方向両側に設けられ、駆動輪３１はクローラベルト３４を備える。各走行モータ２２は、上記各駆動輪の回転軸芯３１ａと同軸上にモータの回転軸芯２２ａが位置するように、かつ、各々、上記各クローラベルトの幅員内に位置するように本体フレーム２１に設けられる。本体部２のバッテリは駆動輪の回転軸芯線上に位置するように本体フレームに設けられる。走行モータは駆動輪に直接連結されるので、駆動に係る部材の重心がクローラベルトの周転軌跡内における走行モータの設置高さの範囲内に納めることができ、またバッテリが駆動輪の回転軸芯上に位置するから、バッテリの重心Ｇｂの高さを低位化させることができる。バッテリは駆動輪の回転軸芯線上に位置するため、地上高を確保しつつ機体の全体高を低く抑えることができる。【選択図】図２

Description

本願発明は草刈作業などに使用される自走式作業機に関する。

草刈作業を例にして説明する。草刈作業は炎天下での作業となるため、老人だけでなく、若者にもつらい作業である。また刈払機を使用した草刈作業は草刈刃による自損事故の発生も多かった。さらに、草刈作業は狭い畦道や構造物の狭い隙間等、足場が不安定な場所での作業となっていた。
自走式草刈機を使用した場合、作業部にて刈取った草はハウジングにて中央部に集められ、後方より排出される。よって、作業部後方に位置する本体部は刈取った草を跨がなければならないため、本体フレームの位置は高位となり、いわば腰高に設定される。
一方、機体全体の高さは、梁等が設置されているような場所でも潜って走行できるように、機体高が可及的に低位となるよう設定される。

ところで、この種自走式作業機を駆動させるためには、走行モータとバッテリが必須であるところ、いずれも重量物であるため、腰高の機体における重心の設定が難しい。

従来においては、例えば、特許文献１のようなものがあった。これは輪距内にバッテリを配置するものである。

しかしながら、特許文献１においては、バッテリは本体部の両側に設けられる駆動輪の駆動軸を避けて配設されなければならないため、作業部の上下駆動に必要なアクチェエータなどの機器の設置スペースが限定されるという欠点があった。

特開２０１３−１４６１９５号公報

本願発明は上記に鑑み、本体フレームまでの位置（以下「地上高」という）を比較的高位とするにもかかわらず、機体全体の高さは可及的に低位としなければならないという、両立することが困難な課題を同時に達成することを目的とする。

また、走行幅の狭い畦道や構造物の狭い隙間を安定的に走行することができる自走式作業機を供することを目的とする。

上記課題解決のため、本願発明による自走式作業機は、本体部と、該本体部の進行方向両側に設けられた走行部とからなる自走式作業機において、上記該走行部はクローラベルトを備えた走行自在の駆動輪と、上記各駆動輪を駆動せしめる複数の走行モータとからなり、上記本体部は上記走行モータの駆動源たるバッテリを備え、上記各走行モータはすべて上記各駆動輪の回転軸芯と同軸上にモータの回転軸芯が位置するように、かつ、各走行モータの重心が上記各クローラベルトの幅員内に位置するように本体フレームに設けられ、上記バッテリが上記駆動輪の回転軸芯線上に位置するように本体フレームに設けられることを特徴とする。
また請求項２による本願発明による自走式作業機は、請求項１記載の自走式作業機において、上記バッテリは上記走行モータの延長線上に位置するように本体フレームに設けられることを特徴とする。
また請求項３による本願発明による自走式作業機は、請求項１又は請求項２記載の自走式作業機において、上記バッテリは進行方向に沿って複数設けられることを特徴とする。
また請求項４による本願発明による自走式作業機は、請求項１又は請求項２記載の自走式作業機において、上記バッテリが１箇設けられることを特徴とする。
また請求項５による本願発明による自走式作業機は、請求項３記載の自走式作業機において、後部バッテリは長辺部が進行方向に沿って位置することを特徴とする。
また請求項６による本願発明による自走式作業機は、請求項３記載の自走式作業機において、前部バッテリは長辺部が進行方向に直交して位置することを特徴とする。
また請求項７による本願発明による自走式作業機は、請求項３乃至請求項６のいずれか一記載の自走式作業機において、上記バッテリは異なる種類の固定部材により固定され、一の固定部材が上記本体部と一体になるよう本体フレームに設けられ、他の固定部材が弾性体からなり、一の固定部材の上に置かれた上記バッテリを取外し可能に掛止することを特徴とする。
また請求項８による本願発明による自走式作業機は、請求項３、請求項５又は請求項６記載の自走式作業機において、各バッテリの回路構成が並列であることを特徴とする。
また請求項９による本願発明による自走式作業機は、請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の前方に作業部が設けられることを特徴とする。
また請求項１０による本願発明による自走式作業機は、請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の後方に作業台車が連結されることを特徴とする。
また請求項１１による本願発明による自走式作業機は、請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の前方に作業部が設けられるとともに、上記本体部の後方に他の作業台車が連結されることを特徴とする。
また請求項１２による本願発明による自走式作業機は、請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の前方に作業台車が連結されることを特徴とする。

本願発明による自走式作業機によれば、走行モータは駆動輪に直接連結されるので、駆動に係る部材の重心がクローラベルトの周転軌跡内における走行モータの設置高さの範囲内に納めることができ、またバッテリが駆動輪の回転軸芯上に位置するから、バッテリの重心Ｇｂの高さを低位化させることができる。これらにより、機体の重心Ｇ高さが低位化される。
さらに、バッテリは駆動輪の回転軸芯線上に位置するため、地上高を確保しつつ機体の全体高を低く抑えることができる。よって、本体部は刈取った草を跨いで走行することが可能となる。

また、走行モータは、各々、クローラベルトの幅員内に位置するように本体フレームに設けられているので、機材とくにバッテリの設置スペースを確保することができるとともに、機体の全体幅を可及的に狭小化することができる。これにより、狭い畦道や構造物の狭い隙間等、道幅が狭い場所でも走行することが可能となる。

さらに走行モータやバッテリといった重量物が分散配置されるので、進行方向に向かって左右方向に対する回転モーメントを抑制することができ、傾斜地でも安定的に走行することが可能となる。

また請求項２による自走式作業機によれば、バッテリが走行モータの延長線上に位置するため、地上高を確保しつつ機体の全体高を低く抑えることができるという効果がより確実となる。

また請求項３による自走式作業機によれば、上記バッテリが進行方向に沿って複数設けられるので、各部の駆動寿命の長時間化が一層向上する。

また請求項４による自走式作業機によれば、バッテリが１個のみ設けられるので、機体重心Ｇのバランスがより取り易いという効果がある。

また請求項５による自走式作業機によれば、後部バッテリの長辺部が進行方向に沿って位置するので、走行モータ間に設けるバッテリの設置スペースを小とすることができる。これにより、機体幅を一層狭小化することができるので、田畑に設けられた畦状の細い走行路でも走行が可能となる。

また請求項６による自走式作業機によれば、前部バッテリの長辺部が進行方向に直交して位置するので、重量の大なる作業部を機体の中央に配置することが可能となる。これにより、機体の重心のバランスを取りやすくなる効果がある。

また請求項７による自走式作業機によれば、バッテリが異なる種類の固定部材により固定され、一の固定部材が本体部と一体になるよう本体フレームに設けられ、他の固定部材が弾性体からなり、一の固定部材の上に置かれたバッテリを取外し可能に掛止するので、バッテリの固定がより確実になる効果がある。

また請求項８による自走式作業機によれば、各バッテリの回路構成が並列であるので、各部の駆動寿命の長時間化が一層向上する。

また請求項９乃至請求項１２のいずれかによる自走式作業機によれば、上記本体部の前方又は／及び後方に、作業部を設け又は／及び連結させることができるので、作業環境に応じた作業とすることができ、また作業内容を種々にすることができる。

本願発明による自走式作業機の実施の形態を示す平面図である。 図１の正面図である。 図１の一部切欠右側面図である。 図１の左側面図である。 （Ａ）は図１の固定部材の実施例を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。

次に、実施の形態を示す図面に基づき、本願発明による自走式作業機をさらに詳しく説明する。なお、便宜上同一の機能を奏する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

自走式作業機１は、本体部２と、走行部３と、作業部４からなり、ラジコンと呼ばれる操作送信機５により操縦され、矢示方向に走行する。

本体部２は、本体フレーム２１が水平方向に設けられ、該本体フレーム２１に後に述べる駆動輪３１を駆動せしめる走行モータ２２を備えた走行部３が配置され、上記走行モータ２２の駆動源たるバッテリ２３，２４が載置される。

進行方向後方に載置される後部バッテリ２３は、後記する駆動輪３１の回転軸芯３１ａ上に位置するように、本実施例では、上記走行モータ２２の延長線上に位置するように本体フレーム２１に固着される。即ち、バッテリ２３は、本体フレーム２１と一体に設けられた第１固定部材２５の上に、長辺部２３ａが進行方向に沿って位置するように載置され、上方からバンド状の弾性体からなる第２固定部材２６により取外し可能にしっかりと掛止される。

進行方向前方に載置される前部バッテリ２４は、上記後部バッテリ２３に隣接して、長辺部２４ａが進行方向に直交して位置するように水平状に載置され、上方から上記第２固定部材２６により取外し可能にしっかりと掛止される。Ｇｂ１はバッテリ２３の重心、Ｇｂ２は前部バッテリ２４の重心を各示す。２５ａは第１固定部材２５の係止部であり、その係止孔（図示省略）に、第２固定部材２６の下端部に形成された係止突起２６ａを掛止する。

２７は上記本体フレーム２１に設置される制御部、２８は上記走行部３を操作する操作スイッチである。

走行部３は上記本体部２の進行方向両側に配設される。該走行部３は、上記した走行モータ２２、駆動輪３１たる後輪と従動輪３２たる前輪からなり、両輪間に転輪３３を介して、クローラベルト３４が掛け渡される。また上記本体フレーム２１に、走行フレーム３５が固着されており、この走行フレーム３５に上記した走行モータ２２、駆動輪３１、従動輪３２及び転輪３３の回転軸芯が回転可能に取り付けられる。
上記駆動輪を駆動する上記走行モータ２２は、その回転軸芯２２ａが上記駆動輪３１の回転軸芯３１ａと同軸上に位置するように、上記走行フレーム３５に設けられる。即ち、上記走行モータ２２は、左右両端から回転軸芯２２ａを突出させて、上記走行フレーム３５に固着される。この回転軸芯２２ａに、上記駆動輪３１の回転軸芯３１ａが伝動部材を用いずに直接連結されるので、駆動輪３１が回転可能となる。上記走行モータ２２は、その重心Ｇｍが後記する上記クローラベルト３４の幅員内に位置するように上記走行フレーム３５に設けられる。

作業部４は、昇降自在のハウジング４１からなり、上記本体部２の進行方向前方に設けられる。該ハウジング４１は、上面４１ａと起立した側面４１ｂとからなり、上面及び前面が開放され、後面の中央部が切欠されている。上面４１ａの内には草刈機４２が回転可能に設けられる。これにより、刈取った草が側面４１ｂにガイドされ、後面から排出されるようになっている。さらに上記ハウジングの前方には飛散防止用のガード４１ｃが上面４１ａから垂下げられていて、草刈機４２の回転による前方側への異物の飛散を防止している。

草刈機４２は適宜数（本実施例では２機）設けられ、各草刈機４２が適宜数（本実施例では各４箇ずつ計８箇）の草刈刃４２ａが設けられる。４３は上記ハウジング４１を昇降する昇降アーム、４４は該昇降アーム４１の昇降支点軸、４５は上記ハウジング４１を昇降せしめる昇降シリンダである。また上記ハウジング４１内の草刈機４２の下部には、凸凹のある地表面との間の空隙を確保し、草刈刃４２ａの回転に支障を来さないようにするため、接地体４６が設けられる。

ここで、各部の寸法について説明する。図示実施例において、走行部３全長Ｗ１は７４５ｍｍ、クローラベルト３４の中心線間の輪距幅Ｄ１は４８０ｍｍ、機体全高Ｈ１は３７０ｍｍである。またハウジング４１の先端部から走行部３の後端部までの本機全長Ｗ２は１３２０ｍｍ、ハウジング４１の全幅Ｄ２は８００ｍｍ、本体フレーム２１の地上高Ｈ２は１７２ｍｍ、ハウジング４１高Ｈ３は１５７ｍｍである。クローラベルト３４の幅Ｄ４は１００ｍｍである。また従動輪３２の回転軸芯と転輪３３の回転軸芯間の長さ、即ち接地長Ｌ１は４０５ｍｍ，従動輪３２の回転軸芯と駆動輪３１の回転軸芯間の長さ、即ち軸距長Ｌ２は４９４ｍｍである。このように自走式作業機１はラジコン操縦が可能なように小型に構成されている。

本実施の形態においては、走行モータ２２は駆動輪３１に直接連結されるので、駆動に係る部材の重心がクローラベルト３４の周転軌跡内における走行モータ２２の設置高さの範囲内に納めることができる。またバッテリ２３が駆動輪３１の回転軸芯３１ａ上に位置するから、バッテリの重心Ｇｂ１の高さを低位化させることができる。これらにより、機体の重心Ｇ１の高さが低位化される。さらにバッテリ２３は駆動輪の回転軸芯線上、即ち走行モータ２２の延長線上に位置するため、地上高を確保しつつ機体の全体高を低く抑えることができる。よって、本体部は刈取った草を跨いで走行することが可能となる。

また走行モータ２２やバッテリ２３、２４といった重量物が分散配置されるので、進行方向に向かって左右方向に対する回転モーメントを抑制することができ、機体の重心Ｇの低位化と相まって、傾斜地でも安定的に走行することが可能となる。

ここで重心の低位化について図示実施例に基づき具体的にみてみる。まず、各数値を確認すると次の通りである。
（高さ）本体フレーム２１の地上高Ｈ２／機体全高Ｈ１＝１７２／３７０＝０．４６５ ＜１＞
（幅員）機体の半幅Ｄ３／輪距幅Ｄ１＝２４０／４８０＝０．５ ＜２＞
（長さ）接地長Ｌ１／走行部３の全長Ｗ１＝４０５／７４５＝０．５４４ ＜３＞

＜１＞より、走行モータ２２やバッテリ２３、２４といった重量物が載置される本体フレーム２１の地上高Ｈ２は機体全高Ｈ１の真中より下方であることから、機体の重心Ｇが低位化するので、走行が安定する。＜２＞より丁度機体の半幅長のところに機体の重心Ｇが位置するので、安定走行が可能となる。＜３＞より、接地長Ｌ１が走行部３全長Ｗ１の半値より大であるので、接地面が長大となり、安定走行が可能となる。
かくして、本実施の形態による自走式作業機１は腰高であるが、機体の重心Ｇが低位化されるため、安定走行が可能となり、腰高であるが故に、本体部２が刈取った草を跨いで走行することが可能となるのである。

また走行モータ２２の重心Ｇｍがクローラベルト３４の幅員Ｄ４に位置するようにした点をさらに詳しく説明する。走行モータ２２がクローラベルト３４の幅員Ｄ４から食み出ている場合を想定してみる。この場合、走行モータ２２が内側に食み出ていると、バッテリ２３の搭載が困難となるので、バッテリ２３は走行モータ２２の前方又は後方に移動させて搭載せざるを得なくなる。よって機体の前後方の長さが長大化する。また走行モータ２２が外側に食み出ていると、走行モータ２２は本体部２の外方に突出するため、走行時に邪魔となり衝突等のおそれが生ずる。

次に、バッテリ２３，２４の配置について述べる。バッテリ２３は長辺部２３ａが進行方向に沿って位置するから、機体幅を狭小化することができる。よって、田畑に設けられた畦上の細い走行路や、障害物が乱立するような場所でも容易に走行することができる。また前部バッテリ２４について言えば、長辺部２４ａが進行方向に直交して位置するから、作業部４が本体部２側に寄せられることになり、この結果、機体の重心バランスが前方に寄り走行性能が低下するおそれがあるところ、本実施の形態ではクローラベルト３４の接地長Ｌ１が前記のように比較的長大化されるので、接地面圧が前後方向に偏らず、走行の不安定を防止することができる。

また、本実施の形態によれば、ラジコン操縦であるため、夏場等での炎天下の作業とならない利点があり、作業者が自ら足場の不安定な場所に立ったり歩いたりする必要がないという利点がある。

バッテリは前後に２箇所搭載され、回路構成が並列回路とされるので、各部の駆動寿命を長時間化させることができる。バッテリの充電には長時間を要するため、充電切れによる作業の中断は作業効率に悪影響を与えるところ、これを防止することができる。

本願発明による自走式作業機は上記した実施の形態に制限されない。まず、機体重心Ｇに関しては、走行モータ２２やバッテリ２３、２４の回転軸芯が図示実施例の回転軸芯より若干ずれても、機体重心Ｇに影響しない程度であれば許容される。また、本文で述べた各部の寸法は一例である。さらに、バッテリは１個の場合でもよい。

作業部に関しては、図示実施の形態の作業部４に加え、本体部２の後方に図示しない作業台車を連結し牽引作業させることもできる。また作業部４を設けず、本体部２の後方に図示しない作業台車を連結し牽引作業させることもできる。さらに、本体部２の前方に図示しない作業台車を連結し牽引することもできる。

また、作業部の作業内容は任意である。例えば、作業台車には資材や収穫物を積んで運搬してもよい。また本機を例えば建築物の解体作業などにも適用することができる。

本願発明による自走式作業機は草刈作業に活用することができる。

１ 自走式作業機
２ 本体部
２１ 本体フレーム
２２ 走行モータ
２２ａ 回転軸芯
２３ 後部バッテリ
２３ａ 長辺部
２４ 前部バッテリ
２４ａ 長辺部
２５ 第１固定部材
２５ａ 係止部
２６ 第２固定部材
２６ａ 係止突起
２７ 制御部
２８ 操作スイッチ
３ 走行部
３１ 駆動輪
３１ａ 回転軸芯
３２ 従動輪
３３ 転輪
３４ クローラベルト
３５ 走行フレーム
４ 作業部
４１ ハウジング
４１ａ 底面
４１ｂ 側面
４２ 草刈機
４２ａ 草刈刃
４３ 昇降アーム
４４ 昇降支点軸
４５ 昇降シリンダ
４６ 接地体
５ 操作送信機
Ｇ 重心（機体）
Ｇｍ 重心（走行モータ）
Ｇｂ１ 重心 （後部バッテリ）
Ｇｂ２ 重心 （前部バッテリ）

Claims (12)

1. 本体部と、該本体部の進行方向両側に設けられた走行部とからなる自走式作業機において、
   上記該走行部はクローラベルトを備えた走行自在の駆動輪と、上記各駆動輪を駆動せしめる複数の走行モータとからなり、
   上記本体部は上記走行モータの駆動源たるバッテリを備え、
   上記各走行モータはすべて上記各駆動輪の回転軸芯と同軸上にモータの回転軸芯が位置するように、かつ、各走行モータの重心が上記各クローラベルトの幅員内に位置するように本体フレームに設けられ、
   上記バッテリが上記駆動輪の回転軸芯線上に位置するように本体フレームに設けられることを特徴とする自走式作業機。
2. 請求項１記載の自走式作業機において、上記バッテリは上記走行モータの延長線上に位置するように本体フレームに設けられることを特徴とする自走式作業機。
3. 請求項１又は請求項２記載の自走式作業機において、上記バッテリは進行方向に沿って複数設けられることを特徴とする自走式作業機。
4. 請求項１又は請求項２記載の自走式作業機において、上記バッテリが１箇設けられることを特徴とする自走式作業機。
5. 請求項３記載の自走式作業機において、後部バッテリは長辺部が進行方向に沿って位置することを特徴とする自走式作業機。
6. 請求項３記載の自走式作業機において、前部バッテリは長辺部が進行方向に直交して位置することを特徴とする自走式作業機。
7. 請求項３乃至請求項６のいずれか一記載の自走式作業機において、上記バッテリは異なる種類の固定部材により固定され、一の固定部材が上記本体部と一体になるよう本体フレームに設けられ、他の固定部材が弾性体からなり、一の固定部材の上に置かれた上記バッテリを取外し可能に掛止することを特徴とする自走式作業機。
8. 請求項３、請求項５又は請求項６記載の自走式作業機において、各バッテリの回路構成が並列であることを特徴とする自走式作業機。
9. 請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の前方に作業部が設けられることを特徴とする自走式作業機。
10. 請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の後方に作業台車が連結されることを特徴とする自走式作業機。
11. 請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の前方に作業部が設けられるとともに、上記本体部の後方に他の作業台車が連結されることを特徴とする自走式作業機。
12. 請求項１記載の自走式作業機において、上記本体部の前方に作業台車が連結されることを特徴とする自走式作業機。

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