JP6542117B2 - 除雪機 - Google Patents

Description

本発明は、路面に対する除雪具の高さを変更することができる除雪機に関する。

除雪機は、クローラで走行する形式のものが普及している。クローラであれば、軟らかい路面に沈むことを防止できるからである。
保管場所から除雪現場まで移動するときに、除雪具を上げて、路面と接触しないようにすることが望まれる。除雪中も、路面に対する除雪具の高さを変更することで、作業性を高めることが望まれる。
そのため、路面に対する除雪具の高さを変更することができる除雪機が、各種提案されてきた（例えば、特許文献１（図３）参照）。

特許文献１の技術を、図１６に基づいて説明する。
図１６に示すように、除雪機１００は、上下回動駆動油圧シリンダ１０１を備えている。この上下回動駆動油圧シリンダ１０１は、油圧シリンダ（特許文献１段落番号０００９）である。この油圧シリンダ１０１を縮動することにより、除雪具１０２などが、想像線で示す位置まで上昇する。除雪具１０２が上昇した形態が「非作業形態」となり、除雪具１０２が実線で示す位置まで下がった形態が「作業形態」となる。

油圧シリンダ１０１は、厚肉シリンダに、ピストンを収納し、このピストンからピストンロッドを延ばした構造物であり、特に厚肉シリンダが重くなる。
油圧シリンダ１０１に圧油を供給し回収する油圧配管、圧油を発生する油圧ポンプ、油圧配管に設けられる油圧バルブ、油圧バルブを制御する油圧制御部が必須となる。
よって、油圧シリンダ１０１を採用すると高価となり、除雪機の価格高騰を招く。

油圧シリンダ１０１を電動シリンダに変更することは可能である。電動シリンダは、鋼製シリンダの一端に電動モータを取り付け、鋼製シリンダにボールねじやナットを収納してなる。油圧系統が不要であるが、鋼製シリンダが重く、ボールねじやナットが精密機械部品であって、高価であり、除雪機の価格高騰を招く。

除雪機の普及を考慮すると安価な除雪機が求められる。
よって、油圧シリンダや電動シリンダに代わる軽量で安価な高さ変更機構を備える除雪機が望まれる。

また、図１６に示すように、非作業形態では、ハンドル１０３及び操作盤１０４は、想像線で示す位置まで下がる。作業者は、体勢を低くする必要がある。作業者の負担を考慮すると、作業形態と非作業形態で、ハンドル１０３や操作盤１０４の高さが変わらないことが望ましい。

特開平１０−１５２８１４号公報

本発明は、ハンドルや操作盤の高さが同一である上に、軽量で安価な高さ変更機構を備える除雪機を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、走行部フレームに、駆動輪及びこの駆動輪より後方に配置される従動輪に掛け渡すようにして左右のクローラが設けられ、
前記駆動輪の車軸を回転中心として上下動可能に取り付けられた作業部フレームに、除雪具が設けられると共に、前記駆動輪及び前記除雪具を駆動する駆動源が設けられ、
前記走行部フレームの後部と前記作業部フレームの後部との間に、高さ変更機構が設けられ、この高さ変更機構で前記除雪具と路面との距離を変更するようにした除雪機であって、
前記高さ変更機構は、前記走行部フレームと前記作業部フレームの一方から伸びると共にラックを有する第１ブラケットと、前記走行部フレームと前記作業部フレームの他方から伸びる第２ブラケットと、この第２ブラケットで支持される電動モータと、この電動モータのモータ軸に取り付けられたウォームギヤと、前記第２ブラケットに回転自在に支持され前記ウォームギヤで回されるウォームホィールと、このウォームホィールに備えられ前記ラックに噛み合うピニオンとを備え、
前記走行部フレーム側に、バッテリが配置され、
前記高さ変更機構は、後端がカバーで覆われていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、請求項１記載の除雪機は、作業者が後方から連れ歩く歩行型除雪機であり、
作業者が握るハンドルが、走行部フレームから延ばされ、ハンドルに作業者が操作する操作盤が取り付けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、側方から見て、高さ変更機構より後方に且つ上にバッテリが配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、高さ変更機構は、ラックを有する第１ブラケットと、第２ブラケットと、この第２ブラケットで支持される電動モータと、この電動モータのモータ軸に取り付けられたウォームギヤと、第２ブラケットに回転自在に支持されウォームギヤで回されるウォームホィールと、このウォームホィールに備えられ前記ラックに噛み合うピニオンとで構成される。
厚肉シリンダや鋼製シリンダが不要であるため、高さ変更機構が軽量となる。その上、第１・第２ブラケット、ウォームギヤ、ウォームホィール、ピニオン、ラックは構造が単純であり安価である。
よって、請求項１によれば、軽量で安価な高さ変更機構を備える除雪機が提供される。
加えて、請求項１に係る発明では、重いバッテリは、走行部フレーム側に配置される。作業部フレームにバッテリを支持させることに比べて、本発明によれば作業部フレームは軽くなる。作業部フレームが軽量化できるため、高さ変更機構への負荷が軽減でき、高さ変更機構の小型化、軽量化及び低コスト化が図れる。
更に加えて、請求項１に係る発明では、高さ変更機構は、後端がカバーで覆われている。高さ変更機構を構成するウォームギヤ、ウォームホィール、ピニオン、ラックが、カバーで保護される。

請求項２に係る発明では、作業者が握るハンドルが、走行部フレームから延ばされ、ハンドルに作業者が操作する操作盤が取り付けられている。走行部フレームは、作業形態と非作業形態で高さや姿勢が変わらない。このような走行部フレームにハンドル及び操作盤を設けたので、ハンドル及び操作盤は、作業形態と非作業形態で高さや姿勢が変わらない。
よって、請求項２によれば、ハンドルや操作盤の高さが同一である上に、軽量で安価な高さ変更機構を備える除雪機が提供される。

請求項３に係る発明では、側方から見て、高さ変更機構より後方に且つ上にバッテリが配置されているため、バッテリの下方に、作業者が足先を入れる大きなスペースを確保することができる。

本発明に係る除雪機の平面図である。 除雪機の分解図である。 除雪機の側面図である。 図３の４矢視図である。 図４の要部拡大図である。 図５の６−６線断面図である。 図５の７−７線断面図である。 高さ変更機構の作用図である。 非作業形態における除雪機の側面図である。 除雪機における重心位置を説明する図である。 変更例を説明する除雪機の側面図である。 高さ変更機構の変更例を説明する分解図（機体前方から見る。）である。 高さ変更機構の変更例を説明する分解図（機体側方から見る。）である。 図１２の１４−１４線断面図である。 変更例に係る高さ変更機構の作用図である。 従来の除雪機の側面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

図１に示すように、除雪機１０は、前部に、除雪具としてのオーガー１１、このオーガー１１を覆うオーガーハウジング１２、雪を吹き上げるブロアーを覆うブロアーハウジング１３及びこのブロアーハウジング１３から延びて投雪方向を規定するシュータ１４を備え、左右に、クローラ１５Ｌ、１５Ｒ（Ｌは左を示す添え字、Ｒは右を示す添え字である。以下同じ）を備え、左右のクローラ１５Ｌ、１５Ｒの間にクローラ１５Ｌ、１５Ｒ、オーガー１１、ブロアーを駆動する駆動源１６を備え、後部に、左右のハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８を備えている歩行型除雪機である。駆動源１６は、ガソリンエンジンの他、モータであってもよい。

図２に示すように、走行部フレーム２１に、駆動輪２２及びこの駆動輪２２より後方に配置される従動輪２３が回転自在に支持され、駆動輪２２と従動輪２３とにクローラ１５Ｌ又は１５Ｒが掛け渡される。
走行部フレーム２１からハンドル１７Ｌ、１７Ｒが延ばされ、これらのハンドル１７Ｌ、１７Ｒに操作盤１８が取り付けられる。
走行部フレーム２１の後部に、重くて比較的大きなバッテリ２４が搭載されると共に高さ変更機構３０の下端が連結される。バッテリ２４は、走行部フレーム２１に直接搭載してもよいが、本例では、走行部フレーム２１からテラス２５を張り出し、このテラス２５に載せるようにした。

一方、作業部フレーム２６に、駆動源１６が搭載されると共にオーガー１１等が取り付けられる。駆動源１６で駆動される前輪車軸２７が、作業部フレーム２６から図面表裏方向に延ばされ、矢印（１）のように、駆動輪２２に機械的に連結される。駆動源１６により駆動輪２２が回される。さらには、駆動輪２２の車軸（前輪車軸２７）を回転中心として、走行部フレーム２１に、作業部フレーム２６が上下動可能に支持されている。
作業部フレーム２６から後方に延長部２８が延ばされ、この延長部２８に高さ変更機構３０の上端が機械的に連結される。

図３に示すように、前輪車軸２７を介して、走行部フレーム２１に作業部フレーム２６が機械的に連結され、駆動源１６でクローラ１５Ｌ、１５Ｒとオーガー１１が駆動され、除雪作業が実施される。

図４に示すように、除雪機後面視で、左右のクローラ１５Ｌ、１５Ｒの間に、左右に並んだ状態でバッテリ２４と高さ変更機構３０が配置されている。バッテリ２４が右で高さ変更機構３０が左であってもよい。

図５に示すように、高さ変更機構３０は、例えば、走行部フレーム２１と作業部フレーム２６の一方に付属するテラス２５から伸びると共にラック３１を有する第１ブラケット３２と、走行部フレーム２１と作業部フレーム２６の他方から伸びる延長部２８に付属する第２ブラケット３３と、この第２ブラケット３３で支持される電動モータ３４と、この電動モータ３４のモータ軸３５に取り付けられたウォームギヤ３６と、第２ブラケット３３に回転自在に支持されウォームギヤ３６で回されるウォームホィール３７と、このウォームホィール３７に備えられラック３１に噛み合うピニオン３８とからなる。

仮に、高さ変更機構３０として、油圧シリンダ又は電動シリンダを採用すると、油圧シリンダでは厚肉シリンダや油圧系統が必要であり、重く、高価となり、また、電動シリンダでは鋼製シリンダや精密なボールねじ、ナットが必要であり、重く、高価となる。
この点、本実施例では、高さ変更機構３０は、電動モータ３４と、ウォームギヤ３６と、ウォームホィール３７と、ラック３１と、ピニオン３８とを主要素とする。何れの要素も汎用部品であり、安価である。加えて、本実施例では、厚肉シリンダや鋼製シリンダを使用しない分だけ、軽量化が図れる。

図６に示すように、ウォームホィール軸４１は、第２ブラケット３３に設けられた軸受部材４２で回転自在に支えられている。また、第１ブラケット３２は、例えば、前フランジ４３と、この前フランジ４３より後方に位置する後フランジ４４と、前・後フランジ４３、４４を繋ぐウエブ４５とからなる溝形鋼であり、後フランジ４４にラック３１が刻まれている。
また、前フランジ４３に第２ブラケット３３をガイドする案内溝４６が設けられている。

電動モータ３４でウォームギヤ３６が回されると、このウォームギヤ３６でウォームホィール３７が回され、このウォームホィール３７でピニオン３８が回される。すると、図５において、第１ブラケット３２に対して、第２ブラケット３３が、上昇又は下降する。

ウォームギヤ３６とウォームホィール３７の間に大きな減速比が得られ、ピニオン３８とラック３１の間にも減速比が得られる。高減速比であるため、電動モータ３４の回転速度を高めることができ、回転速度が高いほど小型で軽量の電動モータ３４が採用できる。

さらには、ウォームギヤ３６とウォームホィール３７の間にセルフロック現象が発生する。図６にて、ウォームギヤ３６でウォームホィール３７を回すことはできるが、ウォームホィール３７でウォームギヤ３６を回すことはできない。回すことができないことをセルフロックと言う。

図５にて、電動モータ３４を停止すると、延長部２８及び第２ブラケット３３が下がろうとするが、セルフロックにより、延長部２８及び第２ブラケット３３が下がる心配はない。
電動モータ３４にブレーキを備えることは差し支えないが、セルフロック作用が期待できるため、ブレーキを省くことができ、電動モータ３４の更なる小型化及び低コスト化が図れる。

加えて、図６に示すように、第１ブラケット３２に、高さ変更機構３０を後方から覆うカバー３９をビス又はボルトで止めることが推奨される。路面の氷片が高さ変更機構３０に侵入することを防ぐことができる。
そして、カバー３９の後面３９ａとバッテリ２４の後面２４ａとの前後方向におけるオフセットαは、０〜数十ｍｍの範囲に設定する。
０であれば、カバー３９の後面３９ａとバッテリ２４の後面２４ａとが揃って外観性が高まる。

数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲であれば、バッテリ２４よりも高さ変更機構３０が、前方に配置され、高さ変更機構３０がバッテリ２４で保護される。
なお、カバー３９は必須ではなく、省くことが可能である。カバー３９を省く場合は、バッテリ２４よりも高さ変更機構３０を前方に配置することが望まれる。すなわち、カバー３９を省いた場合には、高さ変更機構３０の後端とバッテリ２４の後面２４ａとの距離がαとなる。

カバー３９を省いた場合には、高さ変更機構３０を構成する電動モータ３４と、ウォームギヤ３６と、ウォームホィール３７と、ラック３１と、ピニオン３８とが、目視可能であり、目視点検がきわめて容易になる。構成要素に、摩耗や欠けなど不具合が発生した場合には、簡単に当該要素を交換できる。
また、カバー３９で覆った場合には、カバー３９は、簡単な覆いであって小型で軽量であるため、容易に外すことができ、外した状態で、目視点検、要素の交換が容易に行える。

図７に示すように、第２ブラケット３３は、延長部２８に、横に伸びる（正確には除雪機長手方向に伸びる）長穴４８にピン４９を介して取り付ける。ピニオン３８をラック３１に沿って回すことにより、第２ブラケット３３を下げるときに、第２ブラケット３３は案内溝４６で案内されつつ下降する。

図８に示すように、延長部２８及び第２ブラケット３３が下がったときには、ピン４９は長穴４８の前側に移動している。すなわち、延長部２８が円弧運動するが、長穴４８を設けたので、円弧運動が妨げられない。

図９に示すように、高さ変更機構３０を縮動することにより、前輪車軸２７を中心に、作業部フレーム２６を回転させることができ、オーガー１１を路面５１から離すことができる。この場合でも、ハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８は、走行部フレーム２１で支持されているため、高さや姿勢は変わらない。すなわち、図９に示す非作業形態と、図３に示す作業形態の何れにおいてもハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８の高さや姿勢は変わらない。

次に、重心位置について、説明する。
図１０（ａ）に示す比較例では、ハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８は、作業部フレーム２６に支持されている。この比較例では、駆動源１６、オーガー１１、ハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８などを含む作業部フレーム２６の重心Ｇ１は、駆動源１６の直前位置にある。

図１０（ａ）において、作業部フレーム２６からハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８を撤去すると、重心位置が前へ移動する。
すなわち、図１０（ｂ）に示す実施例では、ハンドル１７Ｌ、１７Ｒ及び操作盤１８を、作業部フレーム２６から走行部フレーム２１へ移動した。結果、駆動源１６、オーガー１１などを含む作業部フレーム２６の重心Ｇ２は、十分に前方に移動する。
重心Ｇ２が前方に移動したことにより、作業中の食い付き性、すなわち、雪へのオーガー１１の食い込み性能が向上する。

次に本発明に係る変更例を説明する。
図１１に示す除雪機１０Ｂは、高さ変更機構３０Ｂの構造を変更した。加えて、バッテリ２４を高さ変更機構３０Ｂの後方に配置すると共に上方へ移動したことが、図３と異なる。その他は、図３と同一であるため、図３の符号を流用して、詳細な構造説明は省略する。

高さ変更機構３０Ｂよりもバッテリ２４を後方に配置すると共に、カバー３９を除いた状態での高さ変更機構３０Ｂの上端よりもバッテリ２４の底面が上になるよう、バッテリ２４を上方に配置する。バッテリ２４は、ハンドル１７Ｌ、１７Ｒで支持させる。この例では、操作盤１８の直ぐ下にバッテリ２４を配置した。バッテリ２４から操作盤１８へ伸びるハーネス（電線）を短くすることができる。

その上、バッテリ２４を上方へ移動したことにより、高さ変更機構３０Ｂの後方で且つバッテリ２４の下方に、大きなスペースができた。このスペースに作業者の足先を入れることができる。すなわち、作業者の動作がより自由になる。

次に、高さ変更機構３０Ｂの構造を詳しく説明する。
図１２に示すように、高さ変更機構３０Ｂは、ラック３１を有する第１ブラケット３２と、電動モータ３４、ウォームギヤ３６、ウォームホィール３７及びピニオン３８が取付けられている第２ブラケット３３と、想像線で示され第２ブラケット３３に取付けられるカバー３９とからなる。

第１ブラケット３２は、さらに、縦長の長穴５３を有すると共に下部に第１ヒンジ穴５４、５４を有している。
また、第２ブラケット３３は、上下に並んで配置される頭付きピン５５、５５を有すると共に下部に第２ヒンジ穴５６、５６を有している。

図１３に示すように、第２ブラケット３３にステイ５７を介して電動モータ３４が支持され、モータ軸３５が下方へ伸び、このモータ軸３５にウォームギヤ３６が取付けられ、このウォームギヤ３６がウォームホィール３７に噛み合っている。このウォームホィール３７と共にピニオン３８が第２ブラケット３３に回転自在に支持されている。

図１２にて、長穴５３に想像線で示すように頭付きピン５５、５５を嵌め、ラック３１に想像線で示すようにピニオン３８を噛ませる。

図１４に示すように、頭付きピン５５は、長穴５３の短径（図１２、溝幅ｄ）より大径のヘッド５５ａと、長穴５３の短径（溝幅）より僅かに小径のネック５５ｂと、長穴５３の短径（溝幅ｄ）より大径のショルダー５５ｃとを備えている。ネック５５ｂは第１ブラケット３２の厚さより僅かに長い。結果、長穴５３で案内されつつ、第２ブラケット３３は上下に移動可能となる。すなわち、第１ブラケット３２に対して、第２ブラケット３３は上下に移動可能となる。なお、頭付きピン５５、５５の作用で、第１ブラケット３２と第２ブラケット３３とは、常に平行になる。

次に、高さ変更機構３０Ｂの作用を説明する。
図１５（ａ）は、図１１の要部拡大図であって、作業部フレーム２６は、「作業形態」位置に保持されている。このような作業部フレーム２６の後端に、第２ヒンジ穴５６がボルト又はピンで連結される。すなわち、第２ブラケット３３は第２ヒンジ穴５６を中心に揺動可能に作業部フレーム２６に連結される。一方、第１ブラケット３２は第１ヒンジ穴５４を中心に揺動可能に走行フレーム２１に連結されている。

電動モータ３４を始動すると、ピニオン３８が回る。このピニオン３８はラック３１に沿って下方へ移動する。結果、作業部フレーム２６の後端は、下がって「非作業形態」となる。
なお、第１ヒンジ穴５４にて走行部フレーム２１に対して第１ブラケット３２が揺動し、第２ヒンジ穴５６にて作業部フレーム２６に対して第２フレーム３３が揺動するため、図１５（ａ）→（ｂ）、又は図１５（ｂ）→（ａ）の形態変化は円滑に行われる。

尚、図５〜図７で説明した高さ変更機構３０や図１２〜図１５で説明した高さ変更機構３０Ｂの構造は、本発明の基本構成（電動モータ、ウォームギヤ、ウォームホィール、ピニオン及びラック）を維持している限りにおいては、詳細構造は適宜変更することは差し支えない。
また、除雪具はオーガー１１の他、ドーザーであってもよい。

本発明は、路面に対して除雪具の高さを変更する必要がある除雪機に好適である。

１０、１０Ｂ…除雪機、１１…除雪具（オーガー）、１５Ｌ、１５Ｒ…クローラ、１６…駆動源、１７Ｌ、１７Ｒ…ハンドル、１８…操作盤、２１…走行部フレーム、２２…駆動輪、２３…従動綸、２４…バッテリ、２４ａ…バッテリの後面、２６…作業部フレーム、２７…駆動輪の車軸（前輪車軸）、２８…延長部、３０、３０Ｂ…高さ変更機構、３１…ラック、３２…第１ブラケット、３３…第２ブラケット、３４…電動モータ、３５…モータ軸、３６…ウォームギヤ、３７…ウォームホィール、３８…ピニオン、３９…カバー、３９ａ…カバーの後面、５１…路面。

Claims (3)

1. 走行部フレームに、駆動輪及びこの駆動輪より後方に配置される従動輪に掛け渡すようにして左右のクローラが設けられ、
   前記駆動輪の車軸を回転中心として上下動可能に取り付けられた作業部フレームに、除雪具が設けられると共に、前記駆動輪及び前記除雪具を駆動する駆動源が設けられ、
   前記走行部フレームの後部と前記作業部フレームの後部との間に、高さ変更機構が設けられ、この高さ変更機構で前記除雪具と路面との距離を変更するようにした除雪機であって、
   前記高さ変更機構は、前記走行部フレームと前記作業部フレームの一方から伸びると共にラックを有する第１ブラケットと、前記走行部フレームと前記作業部フレームの他方から伸びる第２ブラケットと、この第２ブラケットで支持される電動モータと、この電動モータのモータ軸に取り付けられたウォームギヤと、前記第２ブラケットに回転自在に支持され前記ウォームギヤで回されるウォームホィールと、このウォームホィールに備えられ前記ラックに噛み合うピニオンとを備え、
   前記走行部フレーム側に、バッテリが配置され、
   前記高さ変更機構は、後端がカバーで覆われていることを特徴とする除雪機。
2. 請求項１記載の除雪機は、作業者が後方から連れ歩く歩行型除雪機であり、
   前記作業者が握るハンドルが、前記走行部フレームから延ばされ、前記ハンドルに前記作業者が操作する操作盤が取り付けられていることを特徴とする除雪機。
3. 側方から見て、前記高さ変更機構より後方に且つ上に前記バッテリが配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の除雪機。

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