(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪と、前記駆動輪の外径よりも小さな外径を有すると共に前記駆動輪と同軸に前記駆動輪の軸方向内側に固設される補助駆動輪とを備えた作業車の駆動輪において、
前記補助駆動輪の車輪幅は、前記駆動輪の車輪幅以下であり、
前記補助駆動輪は、一方の側面が前記駆動輪に固設される一方、他方の側面は開放され、前記補助駆動輪の外周に沿って前記補助駆動輪の前記軸方向内側に向けて複数の凸部が突設され、前記複数の凸部は前記駆動輪の外周面よりも径方向内側に位置することを特徴とする作業車の駆動輪。
【請求項２】
前記補助駆動輪の外周面は、前記駆動輪の軸に平行な複数の畝部を有することを特徴とする請求項１記載の作業車の駆動輪。
【請求項３】
前記作業車が自律走行作業車であることを特徴とする請求項１又は２記載の作業車の駆動輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は作業車の駆動輪に関し、より具体的には悪路での走破性を向上させるようにした作業車の駆動輪に関する。
【背景技術】
【０００２】
悪路での走破性を向上させることを目的とした従来の駆動輪としては、例えば特許文献１記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１記載の技術では、電動車椅子用のタイヤであって、地面を転動する空気タイヤ部（駆動輪）と、空気タイヤ部と同心に設けられると共に空気タイヤ部よりも径が小さい中実タイヤ部（補助タイヤ）を備えることにより、空気タイヤ部が側溝などの悪路にはまってしまった場合には補助タイヤよって悪路から脱出できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１５７０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の技術にあっては、補助タイヤの幅が空気タイヤ部の幅よりも広くなるように構成することにより、空気タイヤ部による通常走行時の燃費や静粛性を悪化させないようにしつつ、補助タイヤまでもが悪路にはまってしまうことを防ぐようにしている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の如く補助タイヤの幅が大きい場合、悪路にはまる可能性が低い分、仮に補助タイヤまでもが悪路にはまってしまうと悪路からの脱出が一層困難となってしまう虞があるため、補助タイヤの幅が大きいことは必ずしも好ましいこととは言えない。
【０００７】
また、補助タイヤを含めたタイヤ全体の幅が大きくなるが、作業車にあっては、車輪の幅が広くなると、作業エリアの端（縁）においていわゆる作業のやり残しが生じてしまうなど、作業性が低下してしまう虞がある。
【０００８】
一方、単に悪路における走破性を向上させることが目的であれば、補助タイヤなどを設けず、駆動輪自体の車輪幅や外径を大きくすることも考えられるが、車輪幅を大きくした場合、走行痕が目立ち易く、作業後における作業エリアの美感を損ねる虞がある。また、駆動輪の外径を大きくした場合、作業車そのものが大型化する結果、狭路等での作業性が低下してしまうという不都合がある。
【０００９】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、作業車の作業性を損ねることなく、悪路での走破性を向上させるようにした作業車の駆動輪を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、駆動輪と、前記駆動輪の外径よりも小さな外径を有すると共に前記駆動輪と同軸に前記駆動輪の軸方向内側に固設される補助駆動輪とを備えた作業車の駆動輪において、前記補助駆動輪の車輪幅は、前記駆動輪の車輪幅以下であり、前記補助駆動輪は、一方の側面が前記駆動輪に固設される一方、他方の側面は開放され、前記補助駆動輪の外周に沿って前記補助駆動輪の前記軸方向内側に向けて複数の凸部が突設され、前記複数の凸部は前記駆動輪の外周面よりも径方向内側に位置する如く構成した。
【００１１】
請求項２に係る作業車の駆動輪にあっては、前記補助駆動輪の外周面は、前記駆動輪の軸に平行な複数の畝部を有する如く構成した。
【００１２】
請求項３に係る作業車の駆動輪にあっては、前記補助駆動輪は、一方の側面が前記駆動輪に固設される一方、他方の側面は開放される如く構成した。
【００１３】
請求項４に係る作業車の駆動輪にあっては、前記作業車が自律走行作業車である如く構成した。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にあっては、駆動輪の外径よりも小さな外径を有すると共に、駆動輪と同軸に、その軸方向内側に固設される補助駆動輪を備えた作業車の駆動輪において、補助駆動輪の車輪幅は駆動輪の車輪幅以下であり、補助駆動輪は、一方の側面が駆動輪に固設される一方、他方の側面は開放され、補助駆動輪の外周に沿って補助駆動輪の軸方向内側に向けて複数の凸部が突設され、複数の凸部は駆動輪の外周面よりも径方向内側に位置するように構成したので、作業車の作業性を損ねることなく悪路における走破性を向上させることが可能となる。
【００１５】
即ち、補助駆動輪を設けることで、窪みや溝などが存在する悪路における走破性を向上させる、換言すれば駆動輪が窪みや溝などで脱輪し空転してしまうような場合であっても、補助駆動輪によって作業車が悪路から復帰することができる。また、補助駆動輪の車輪幅を比較的小さくするように構成したので、補助駆動輪を含めた駆動輪の幅が必要以上に大きくなるのを回避することができ、作業エリアの端（縁）における作業性が低下するのを回避することができる。また、駆動輪のみならず、補助駆動輪までもが窪みや溝などで脱輪した場合であっても、補助駆動輪に設けられる凸部が当該窪みなどの側面と接触することにより、作業車が窪みなどから脱出するために必要な摩擦を発生させることが可能となり、作業車の悪路における走破性をより一層向上させることができる。
【００１６】
請求項２に係る作業車の駆動輪にあっては、補助駆動輪の外周面は、駆動輪の軸に平行な複数の畝部を有するように構成したので、上記した効果に加え、作業車の悪路走破性をより一層向上させることができる。
【００１７】
即ち、駆動輪が窪みや溝などで脱輪した場合であっても、当該畝部が窪みなどの縁に接触することにより、作業車が窪みなどから脱出するために必要な摩擦を発生させることが可能となり、作業車の悪路における走破性をより一層向上させることができる。
【００１８】
請求項３に係る作業車の駆動輪にあっては、補助駆動輪は、一方の側面が駆動輪に固設される一方、他方の側面は開放されるように構成したので、上記した効果に加え、作業車の悪路走破性をより一層向上させることができる。
【００２０】
請求項４に係る作業車の駆動輪にあっては、作業車が自律走行作業車であるように構成したので、上記した効果に加え、作業エリア内をランダムに走行する自律走行作業車であっても、走行痕などが目立たず、作業終了後の美観を損ねることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施例に係る作業車の側面図である。
【図２】図１に示す作業車の平面図である。
【図３】悪路走行時の作業車の駆動輪の動作について説明するための説明図である。
【図４】図１に示す作業車の駆動輪の構造を具体的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に即してこの発明に係る作業車の駆動輪を実施するための形態について説明する。
【実施例】
【００２３】
図１はこの発明に係る作業車の側面図、図２はその平面図である。
【００２４】
図１と図２に示す如く、符号１０は作業車（自律走行作業車。例えば芝刈り機）を示す。作業車１０の車体１２はシャシ１２ａとそれに取り付けられるフレーム１２ｂからなる。また、作業車１０は、シャシ１２ａの前端側にステー１２ａ１を介して固定される比較的小径の左右の前輪１３と、シャシ１２ａに直接取り付けられる比較的大径の左右の後輪１４とを備える。
【００２５】
作業車１０のシャシ１２ａの中央位置付近には作業機、例えば芝刈り作業用のブレード（ロータリブレード）１６が取り付けられると共に、その上部には電動モータ２０が配置される。ブレード１６は電動モータ２０に接続され、電動モータ（以下「作業モータ」という）２０によって回転駆動される。
【００２６】
ブレード１６にはユーザの手動操作自在なブレード高さ調整機構２２が接続される。ブレード高さ調整機構２２はネジ（図示せず）を備え、そのネジをユーザが手で廻すことでブレード１６の接地面ＧＲからの高さが調整可能に構成される。
【００２７】
また作業車１０のシャシ１２ａには、ブレード１６の後端側で２個の電動モータ（以下「走行モータ」という）２４が取り付けられる。走行モータ２４は左右の後輪１４に接続され、前輪１３を従動輪、後輪１４を駆動輪として左右独立に正転（前進方向への回転）あるいは逆転（後進方向への回転）させる。ブレード１６、作業モータ２０、走行モータ２４などはフレーム１２ｂで被覆される。
【００２８】
作業車１０の後部には充電ユニット（ＡＣ／ＤＣ変換器を含む）２６とバッテリ３０が格納されると共に、フレーム１２ｂには充電端子３２が２個、前方に突出するように取り付けられる。充電端子３２は内側に接点３２ａを備える。
【００２９】
充電端子３２は充電ユニット２６に配線を介して接続されると共に、充電ユニット２６はバッテリ３０に配線を介して接続される。作業モータ２０と走行モータ２４はバッテリ３０に配線を介して接続され、バッテリ３０から通電されるように構成される。なお、図１，２では配線の図示を省略する。
【００３０】
このように作業車１０は４輪の電動式の自律走行作業車（例えば芝刈り機）として構成される。
【００３１】
作業車１０の前方には左右２個の磁気センサ３４が配置される。また、フレーム１２ｂには接触センサ３６が取り付けられる。接触センサ３６は、障害物や異物との接触によってフレーム１２ｂがシャシ１２ａから外れるとき、オン信号を出力する。
【００３２】
作業車１０の中央位置付近には収納ボックスが設けられ、その内部に収納された基板４０上にはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）４２が配置されると共に、それに近接して作業車１０の重心位置のｚ軸回りに生じる角速度（ヨーレート）を示す出力を生じるＹａｗセンサ（角速度センサ）４４と、作業車１０に作用するｘ，ｙ，ｚ（３軸）方向の加速度Ｇを示す出力を生じるＧセンサ（加速度センサ）４６が配置される。
【００３３】
後輪（駆動輪）１４の付近には後輪１４の車輪速を示す出力を生じる車輪速センサ５０が配置されると共に、シャシ１２ａとフレーム１２ｂの間にはリフトセンサ５２が配置され、ユーザなどによってフレーム１２ｂがシャシ１２ａからリフトされた（持ち上げられた）とき、オン信号を出力する。
【００３４】
また、作業車１０にはメインスイッチ５６と非常停止スイッチ６０がユーザの操作自在に設けられる。
【００３５】
上記した磁気センサ３４、接触センサ３６、Ｙａｗセンサ４４、Ｇセンサ４６、車輪速センサ５０、リフトセンサ５２、メインスイッチ５６、および非常停止スイッチ６０の出力は、ＥＣＵ４２に送られる。
【００３６】
作業車１０のフレーム１２ｂは上面で大きく切り欠かれ、そこにディスプレイ６２が設けられる。ディスプレイ６２はＥＣＵ４２に接続され、ＥＣＵ４２の指令に応じて作業モードなどを表示する。  
【００３７】
上記の如く構成された作業車１０の作業（芝刈り作業）について説明すると、作業エリアの芝の生育状況に応じてユーザによってブレード１６の高さがブレード高さ調整機構２２を介して手動で調整されてメインスイッチ５６がオンされてオン信号が出力されたとき、ＥＣＵ４２は動作を開始して作業モードに入り、芝刈り作業を行う。
【００３８】
ＥＣＵ４２は作業モードにおいて、車輪速センサ５０から検出される車速が所定の値となるように走行モータ２４を制御して作業車１０を走行させると共に、ブレード１６の回転数が所定の値となるように作業モータ２０の動作を制御してブレード１６で作業をさせる。
【００３９】
より具体的には、ＥＣＵ４２は作業モードにおいて、作業車１０を作業エリアの内側でランダムに、あるいはプログラムに沿って走行させて作業させると共に、磁気センサ３４の出力に基づき、作業車１０が作業エリアの外側に出たと判断するときは、Ｙａｗセンサ４４の出力から検出される進行方向を所定の角度だけ変更して作業エリアの内側に向けて復帰させる。
【００４０】
なお、左右の後輪（駆動輪）１４は左右の走行モータ２４で独立して正逆両方向に駆動可能に構成されることから、左右の走行モータ２４を同一回転数で正転させると、作業車１０は直進し、異なる回転数で正転させると、作業車１０は回転数が少ない方向に旋回する。左右の走行モータ２４の一方を正転、他方を逆転させると、左右の後輪１４もその方向に回転するため、作業車１０はその場旋回（いわゆる超信地旋回）する。
【００４１】
また、ＥＣＵ４２は作業モードあるいは充電ステーションへの帰還モードにおいて接触センサ３６とリフトセンサ５２と非常停止スイッチ６０のいずれかからオン信号が出力されたとき、作業モータ２０と走行モータ２４を停止させて走行と作業を停止する。
【００４２】
上記した作業車１０の構成を前提として、以下、この発明の実施例に係る左右の後輪（駆動輪）１４の構成について説明する。
【００４３】
先ず、図３を参照しながら作業車１０の走行中に想定される課題とその解決策について概説する。図３は悪路走行時の作業車１０の駆動輪１４の動作について説明するための説明図である。
【００４４】
図３に示すように、作業車１０が作業を行う作業エリアは必ずしも平坦な場所に限られず、場所によっては凹凸が激しくいわゆる悪路と呼ばれるような場所で作業を行うことが求められることも多い。
【００４５】
特に、作業車１０が自律走行型の作業車からなる場合、悪路を適確に検出してこれを避けることが困難なことも多い。従って、このような作業車１０にあっては、窪みや溝などが存在する悪路を走行中であっても駆動輪１４が脱輪し難くするか、脱輪して駆動輪１４が空転してしまうような状況にあっても、そこから自力で復帰できるように構成されることが望ましい。
【００４６】
そこで、この発明の実施例にあっては、図３（ｂ）に示すように、左右の後輪（駆動輪）１４の内側において、駆動輪１４の外径よりも小さな外径を有すると共に、駆動輪１４と同軸となる補助駆動輪１４０を設けることとした。
【００４７】
かかる構成とすることにより、仮に駆動輪１４が窪みや溝などの存在する悪路において脱輪し、空転してしまうような場合であっても、補助駆動輪１４０によって悪路から脱出（復帰）することが可能となる。
【００４８】
図４は、作業車１０の駆動輪１４の構造をより具体的に示す斜視図である。
【００４９】
ここでこの発明の目的について再説すると、前述したように、駆動輪１４の脱輪回避を目的として駆動輪１４自体の車輪幅を大きくすると、作業後に走行痕が目立ち易く、作業エリアの美感を損ねる虞がある。また、先行技術のように普段は地面に接触しない補助輪を設ける場合であっても、当該補助輪の車輪幅が大きいと、特に作業エリアの端部における作業性を損ねる虞がある。
【００５０】
従って、この発明の実施例にあっては、かかる不都合を解消しつつ、悪路における走破性を向上させた作業車１０の駆動輪１４を提供することを目的とする。
【００５１】
上記目的を達成すべく、この発明の実施例にあっては、駆動輪１４の内側に、駆動輪１４よりも外径が小さい補助駆動輪１４０を設けることとした。また、図４（ａ）（ｂ）に示す如く、補助駆動輪１４０は、駆動輪１４と同軸となるように配置されると共に、ボルト７０によって駆動輪１４の内側に締結（固設）される。なお、補助駆動輪１４０は底面の一方が開放された円柱形状からなり、開放された面とは異なる面（即ち駆動輪１４の内側と固設される方の面）にボルト７０のボルト孔７０ａが穿設される。
【００５２】
また、補助駆動輪１４０の車輪幅は、駆動輪１４の車輪幅以下となるように成形される。従って、作業エリアの端（縁）部において作業性が低下することもない。
【００５３】
さらに、図４（ｂ）に良く示す如く、補助駆動輪１４０の外周面は、駆動輪１４及び補助駆動輪１４０の軸方向と平行な方向に伸びる複数の畝部１４０ａを有する。畝部１４０ａは、補助駆動輪１４０の外周面において、その軸方向の一方の端部から他方の端部にまで亘りその半径方向に突出するように設けられると共に、補助駆動輪１４０の外周面を覆うように一定間隔で連続して設けられる。
【００５４】
また、補助駆動輪１４０のうち駆動輪１４の内側に固設される側面とは反対側の側面は、駆動輪１４（及び補助駆動輪１４０）の軸方向に突出する凸部１４０ｂが複数形成される。
【００５５】
具体的には、図４（ｂ）に示す如く、作業車１０の本体側へと突出する凸部１４０ｂが、補助駆動輪１４０の外周に沿って一定間隔で連続して形成される。また、凸部１４０ｂと畝部１４０ａの位置関係は対応しており、凸部１４０ｂが形成される位置に畝部１４０ａが設けられる。
【００５６】
この発明の実施例にあっては、補助駆動輪１４０を上記のように構成したので、駆動輪１４が悪路、特に作業エリア内の窪みや溝などで脱輪した場合であっても、図３（ｂ）に示す如く、補助駆動輪１４０によって悪路から復帰することが可能となる。
【００５７】
即ち、補助駆動輪１４０の外周面に畝部１４０ａを設けると共に、凸部１４０ｂを形成するように構成したので、作業車１０が窪みや溝などで脱輪し、駆動輪１４が空転する状態となった場合であっても、当該窪みなどの縁と畝部１４０ａが接触することにより、作業車１０が窪みなどから脱出することが可能となる。さらに、補助駆動輪１４０までもが窪みや溝などにはまった場合であっても、当該窪みなどの側面と凸部１４０ｂが接触することにより、作業車１０が窪みなどから脱出（悪路から復帰）することが可能となる。
【００５８】
以上の如く、この発明の実施例にあっては、駆動輪１４と、前記駆動輪１４の外径よりも小さな外径を有すると共に前記駆動輪１４と同軸に前記駆動輪１４の軸方向内側に固設される補助駆動輪１４０とを備えた作業車１０の駆動輪１４において、前記補助駆動輪１４０の車輪幅は、前記駆動輪の車輪幅以下であり、前記補助駆動輪１４０は、一方の側面が前記駆動輪１４に固設される一方、他方の側面は開放され、前記補助駆動輪１４０の外周に沿って前記補助駆動輪１４０の前記軸方向内側に向けて複数の凸部１４０ｂが突設され、前記複数の凸部１４０ｂは前記駆動輪１４０の外周面よりも径方向内側に位置するように構成したので、作業車１０の作業性を損ねることなく悪路における走破性を向上させることが可能となる。
【００５９】
即ち、補助駆動輪１４０を設けることで、窪みや溝などが存在する悪路における走破性を向上させる、換言すれば駆動輪１４が窪みや溝などで脱輪し空転してしまうような場合であっても、補助駆動輪１４０によって作業車１０が悪路から復帰することができる。また、補助駆動輪１４０の車輪幅を比較的小さくするように構成したので、補助駆動輪１４０を含めた駆動輪１４の幅が必要以上に大きくなるのを回避することができ、作業エリアの端（縁）における作業性が低下するのを回避することができる。また、駆動輪１４のみならず、補助駆動輪１４０までもが窪みや溝などで脱輪した場合であっても、補助駆動輪１４０に設けられる凸部１４０ｂが当該窪みなどの側面と接触することにより、作業車１０が窪みなどから脱出するために必要な摩擦を発生させることが可能となり、作業車１０の悪路における走破性をより一層向上させることができる。
【００６０】
また、前記補助駆動輪１４０の外周面は、前記駆動輪１４の軸に平行な複数の畝部１４０ａを有するように構成したので、上記した効果に加え、作業車１０の悪路走破性をより一層向上させることができる。
【００６１】
即ち、駆動輪１４が窪みや溝などで脱輪した場合であっても、当該畝部１４０ａが窪みなどの縁に接触することにより、作業車１０が窪みなどから脱出するために必要な摩擦を発生させることが可能となり、作業車１０の悪路における走破性をより一層向上させることができる。
【００６２】
また、前記補助駆動輪１４０は、一方の側面が前記駆動輪１４に固設される一方、他方の側面は開放されるように構成したので、上記した効果に加え、作業車１０の悪路走破性をより一層向上させることができる。
【００６４】
また、前記作業車１０が自律走行作業車であるように構成したので、上記した効果に加え、作業エリア内をランダムに走行する自律走行作業車１０であっても、走行痕などが目立たず、作業終了後の美観を損ねることがない。
【００６５】
なお、作業車１０の構成として芝刈り機を例に挙げ、図１，２を示して具体的に説明したが、作業車１０はこれに限られるものではない。
【００６６】
また、上記では、後輪１４を駆動輪とする作業車１０を示して説明したが、これは例示に過ぎず、前輪１３を駆動輪とするものでも良く、また前輪後輪の両方を駆動輪とする四輪駆動の作業車であっても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１０  作業車（自律走行作業車）、１４  左右の後輪（駆動輪）、７０  ボルト、７０ａ  ボルト孔、１４０  補助駆動輪、１４０ａ  畝部、１４０ｂ  凸部
【図１】
0006612020.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006612020.tif 000004
【図４】
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