子ども用の電動トラクターを自作した猛者が登場、6カ月かけてコツコツ自作

ソフトウェア開発や3DプリンターやCADを用いた工作が趣味であるというジェームズ・スタンリーさんが、子どもが庭で走り回れるように、電動トラクターを自作しています。

James Stanley - Tractor
https://incoherency.co.uk/blog/stories/tractor.html

スタンリーさんが自作した電動トラクターのシャーシおよび車輪は以下のような感じ。前輪と後輪が2つずつ搭載されており、前輪と後輪のサイズは異なります。

後ろから見るとこう。シャーシは合板製です。

ステアリングは小型トラクター・Ferguson TE20のものを真似しようとしたそうです。Ferguson TE20のステアリングホイールは運転席のすぐ近くにあるギアボックスまで伸びており、両側からシャフトが伸びています。シャフトは片側が時計回り、反対側が反時計回りに回転し、シャフトから伸びるアームはトラックロッドの一端を保持し、トラックロッドのもう一方の端はスタブ車軸のキングピンのアーム部分に接続されているそうです。

これを再現するためにアングルグラインダーのギアを使用してステアリングギアボックスを作成。

ステアリングギアボックスの問題のひとつは、シャフトが側面から突き出しているため、シャーシに取り付けることができなかったことだそうです。解決策はシャーシ内で部品を組み立てることでした。ただし、スタンリーさんは「これは非常に不便で、もしもやり直せるなら取り外し可能なものにしたい」と記しています。

ハンドルは完全自作です。2つのアルミパーツで構成されており、1つはリングで、もう1つはホイールの中心にある3本爪のようなパーツです。

後輪は乗用芝刈り機用の後輪を利用しており、シャーシ内にスプロケットを搭載しています。

スタンリーさんは「モーターがチェーンとスプロケットだけでリアアクスル(後車軸)を直接駆動すればうまくいく」と考えていたそうですが、計算の中で円周率の係数を見落としていたそうです。計算を修正すると、リアアクスルを直接駆動するには約30：1の減速比が必要であることが分かりました。これはあまりにも極端で、歯数が約300枚のリアスプロケットが必要ということになります。そのため、スタンリーさんはカウンターシャフトを追加しました。

スタンリーさんが電動トラクターに搭載したモーターは、逆回転させる機能がなかったため、モーターへの配線にDPDTスイッチを取り付けています。そして、電力源となるのは36Vのリチウムイオンバッテリーです。出力が350Wであるため速度が遅いそうですが、これは3歳児のおもちゃであるため「遅いのは織り込み済みの機能」だそうです。

シャーシの下から突き出ているスイッチ。

さらに、スイッチを切り替えるためのレバーをハンドルの隣に追加しています。レバーにベアリングは付いておらず、木材に開けられた穴に収まっているだけです。

ブレーキはミニバイクのものを使用しています。シャーシの左側にあるペダル(写真では右側)がケーブルを引っ張り、ケーブルがキャリパーのレバーを引っ張り、パッドをディスクに押し付けるようになっています。

ギアレバーと同様に、シャフトはベアリングのようなもので固定されておらず、木材に開けた穴の中で回転するだけです。ブレーキペダルにかかる力はギアレバーよりもはるかに大きいですが、ブレーキはあまり使用しないので、「この構造でも問題ない」とスタンリーさんは記しました。

スロットルレスポンスが非常に悪かったため、スタンリーさんはスロットルの位置を出力する機構(スロットルコンディショナー)をArduinoで作成。以下の写真のシャーシ内に配置された黄色い箱の中に、スロットルコンディショナーが収納されているそうです。しかし、このスロットルコンディショナーを利用するとスロットルが100％に到達しなくなってしまった模様。なお、スタンリーさんは「修正する気にはなれなかったし、余計な複雑さだと気づいたので、電子部品を取り外しました」と記しています。

トラクターのボンネット部分をどんなものにするか考えていたところ、子どもがトラクターのおもちゃを入手したため、これを参考にボンネットを作成することに決めたそうです。

完成したパーツをすべて一旦分解し、シャーシ部分を真っ白に塗ります。

そしてグレーのプライマーをスプレー。

そして残りの部分を着色して完成。

なお、2つある後輪は常に一緒に回転し、2つある前輪は中央のピンを支点に回転し、不整地を走行する際には4つの車輪すべてが地面に接地するよう設計されています。後輪にはディスクブレーキが搭載されていますが、効果は非常に低いそうです。

座席位置は調整可能で、大人が座れるだけのスペースを確保することも可能。ただ、体重がすべて後輪にかかってしまうため、大人にとっては操作性が非常に悪いそうです。そのため、大人が操縦するには体を前傾にして、体重を前輪にもかけるようにする必要があります。

なお、同じように自作トラクターを作成したという人がHacker Newsで自身の経験談を記載していました。