(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前後に走行用の車輪を備えた車体(1)にモーアデッキ(13)を芝刈作業姿勢と非作業姿勢となるよう昇降自在に装着し、該車体(1)にエンジン(27)を搭載し、走行用の電動モータ(M1)、該電動モータ(M1)に電力を供給するバッテリ(9a,9b)、前記エンジン(27)に駆動され該バッテリ(9a,9b)を充電する発電機(8)を備えた乗用型芝刈機において、モーアデッキ(13)のブレード(54)を支持するブレード軸(14)に車体1側のPTO軸から第1電磁クラッチ(C1)を介してエンジン駆動力を伝動可能に構成し、前記発電機(8)にはエンジン(27)の駆動力を第2電磁クラッチ(C2)を介して伝動可能に構成し、前記ブレード(54)が植生する芝草を刈り取る芝刈作業状態か、又は非作業状態かを検出する作業状態検出手段(S)を備え、芝刈作業状態を検出すると、前記第1電磁クラッチ(C1)を「入」とし第2電磁クラッチ(C2)を「切」とし、非作業状態を検出すると、前記第1電磁クラッチ(C1)を「切」とし第2電磁クラッチ(C2)を「入」に切り替える制御部(72)を備えた乗用型芝刈機において、
ブレード軸(14)の慣性回転により第3電磁クラッチ(C3)を介して補助発電機(8a)を駆動する構成とし、芝刈作業中第1電磁クラッチ(C1)が「切」に切り替わると、第3電磁クラッチ(C3)を「入」に切り替える構成とした乗用型芝刈機。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、芝刈作業においては、芝草の条件や芝刈作業設定等の要因で作業負荷の変動が伴い、又芝草を収容するコレクタが満杯になると芝刈作業を中断して芝草排出作業を行うなど、変動要因が多い。
【0005】
この発明は上記に鑑み、走行条件、作業状態等を的確に把握して省エネルギ効果の高い芝刈機を具現しようとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明は前記課題に鑑み、次のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項1の発明では、
前後に走行用の車輪を備えた車体(1)にモーアデッキ(13)を芝刈作業姿勢と非作業姿勢となるよう昇降自在に装着し、該車体(1)にエンジン(27)を搭載し、走行用の電動モータ(M1)、該電動モータ(M1)に電力を供給するバッテリ(9a,9b)、前記エンジン(27)に駆動され該バッテリ(9a,9b)を充電する発電機(8)を備えた乗用型芝刈機において、モーアデッキ(13)のブレード(54)を支持するブレード軸(14)に車体1側のPTO軸から第1電磁クラッチ(C1)を介してエンジン駆動力を伝動可能に構成し、前記発電機(8)にはエンジン(27)の駆動力を第2電磁クラッチ(C2)を介して伝動可能に構成し、前記ブレード(54)が植生する芝草を刈り取る芝刈作業状態か、又は非作業状態かを検出する作業状態検出手段(S)を備え、芝刈作業状態を検出すると、前記第1電磁クラッチ(C1)を「入」とし第2電磁クラッチ(C2)を「切」とし、非作業状態を検出すると、前記第1電磁クラッチ(C1)を「切」とし第2電磁クラッチ(C2)を「入」に切り替える制御部(72)を備え
た乗用型芝刈機において、
ブレード軸(14)の慣性回転により第3電磁クラッチ(C3)を介して補助発電機(8a)を駆動する構成とし、芝刈作業中第1電磁クラッチ(C1)が「切」に切り替わると、第3電磁クラッチ(C3)を「入」に切り替える構成とした乗用型芝刈機とする。
このように構成すると、非作業における走行状態では第2電磁クラッチ(C2)を「入」にしてエンジン(27)駆動力はもっぱら発電機(8)の回転を行う。また芝刈作業状態のときは第2電磁クラッチ(C2)を切りにし、エンジン(27)駆動力はもっぱらブレード軸(14)駆動にあてられる。なお、芝刈作業途中に満杯となったコレクタ(16)から排出操作を行う場合には、作業中断するが、制御部(72)はこれを作業状態検出手段(S)が検出すると、第1電磁クラッチC1を「切」、第2電磁クラッチC2を「入」に自動的に切り替えて発電機(8)を駆動し、バッテリ(9a,9b)を充電可能とさせる。
また、こうして、ブレード軸(14)駆動を遮断するとともに、第3電磁クラッチ(C3)を介して接続された補助発電機(8a)はブレード軸(14)の慣性で補助発電機(8a)を駆動する。
請求項2の発明は、
エンジン回転センサ(74)を設け、このエンジン回転センサ(74)による検出回転数(N)と予め設定した基準負荷回転数(Ns)とを比較し、該基準負荷回転数(Ns)よりも検出回転数(N)が高い場合には、前記第2電磁クラッチ(C2)を「切」から「入」に切り替える構成とし、
ブレード軸(14)を連動する第2電動モータ(M2)を設け、予め設定した前記エンジン基準回転数(Ns)よりも低い値の第2基準回転数(Ns2)を設定し、検出されたエンジン検出回転数(N)が第2基準回転数(Ns2)と比較してこの値よりも低いエンジン回転のとき、第2電動モータ(M2)を起動する
構成とした請求項1に記載の乗用型芝刈機とする。
このようにして補助的にブレード軸(14)を回転作動させることにより重負荷となっても作業を継続できる。
請求項3の発明は、前記ブレード軸(14)を連動する第2電動モータ(M2)を設け、作業状態検出手段(S)によって芝刈作業状態を検出すると、該第2電動モータ(M2)をONする共にエンジン(27)を停止する制御部(72)を有する請求項1
又は請求項2に記載の乗用型芝刈機とする。したがってエンジン騒音のない作業を実行できる。
【発明の効果】
【0007】
本発明は、前記の如く構成したので、以下の効果を奏する。
【0008】
即ち、請求項1に記載の発明によると、作業状態においてエンジン27出力をすべてブレード軸14の駆動に利用するため作業能力を向上する。また、例えばコレクタ排出作業によって芝刈作業中断の際、制御部(72)はこれを作業状態検出手段(S)が検出すると、第1電磁クラッチ(C1)を「切」、第2電磁クラッチ(C2)を「入」に自動的に切り替えて発電機(8)を駆動しエンジン(27)駆動を効率的に利用できる。
【0009】
また、補助発電機(8a)はブレード軸(14)の慣性で補助発電機(8a)を駆動でき、バッテリ(9a,9b)の補助充電を効率的に行い、エネルギの回収を行えて無駄を生じさせない。
【0010】
請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の効果に加え、補助的にブレード軸(14)を回転作動させることにより重負荷となっても作業を継続できる。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1
又は請求項2の効果に加え、ブレード軸(14)を連動する第2電動モータ(M2)を設けることで、低騒音作業が可能となって、作業環境を良好となす
。
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
本実施例の乗用型芝刈機の側面図を
図1に、乗用型芝刈機の平面図を
図2にそれぞれ示す。
車体1の前部下側に左右一対の前輪23を有したフロントアクスル24をセンタピボット25周りに揺動自在にして支架し、後部下側に左右一対の後輪26を有したリヤアクスルハウジング4を支架する。車体1の前端上部に搭載したエンジン27のエンジン出力軸3の駆動回転によって、このエンジン出力軸3の後側に連結した主伝動軸6を伝動する構成である。このエンジン出力軸3の前端部にはフライホイル28を取付け、エンジン27の後側にはラジエータ29や、ラジエータファン30等を配置し、上部をボンネット31で被覆し、これらの後側に燃料タンク32を設けて、ステアリングポスト33上にハンドル34を設けて、前記前輪23を操向連動する構成としている。
前輪23と後輪26との間には芝を刈る左右一対のブレード54をそれぞれ内装するモーアデッキ13を設けている。
前記リヤアクスルハウジング4は、前記センタラインLに対してトレッドの一側(本実施例では左側、以下同じ)寄り位置に後輪デフギヤ機構を内装するデフケース35を形成し、このデフケース35の側部に電動モータM1を構成し、該電動モータM1の出力回転をデフケース35内後輪デフギヤ機構に伝達する構成である。このデフケース35内後輪デフギヤ機構を介してリヤアクスルハウジング内に内装した後車軸39を駆動回転すべく構成し、該後車軸39の両端に軸装する後輪26を駆動する。
前記車体1及び主伝動軸6の上側部にはステップフロア2を敷設し、このステップフロア2の後部に上方に屈曲するシートフロア44を連設しこの上側にシート43を設けている。なお左右両側にはフェンダ45を形成する。
前記主伝動軸6は、エンジン出力軸3に始端部が連結した第1伝動軸6aと、その後端に継手部材71を介して連結する第2伝動軸6bとからなる。
また、主伝動軸6は、第2伝動軸6bの前部にプーリ53を固定して設ける。主伝動軸6の斜め下方にPTO軸11を設ける。PTO軸11はプーリ52を固定して設け、該プーリ52と第2伝動軸6bのプーリ53とをベルト12で巻回することで、第2伝動軸6bの動力を受け取る構成である。PTO軸11は内外2重軸構成とされ、プーリ52は外軸11Aに固定され、内軸11Bとの間に、第1電磁クラッチC1を構成して該第1電磁クラッチC1を「入」にすると内・外軸11A,11Bは連動状態となり、「切」では両者は伝動遮断状態となる。内軸11Bには自在継手軸11Uの一端を接続してなり、その他端をモーアデッキ13の入力軸15に連結する構成である。
モーアデッキ13内のブレード54に動力を伝動する順序は第一伝動軸6a、第2伝動軸6b、ベルト12、外軸11A、第1電磁クラッチC1、内軸11B、自在継手軸11U、入力軸15の順である。
一方、前記主伝動軸6の第2伝動軸6bに第2電磁クラッチC2を設け、該第2電磁クラッチC2を介して後方に配置する発電機8を駆動しうる構成である。該発電機8によって前記電動モータM1を駆動するバッテリ9a,9bに充電する構成である。なお、バッテリ9a,9bは複数揃えておくことが好ましく、例えばバッテリ9a,9bをシート43下方の空間部を利用して設置する構成としてもよい。
したがって、発電機8、バッテリ9a,9bにて回路構成される電動モータM1の回転により、前記のようにデフケース35内後輪デフギヤ機構、後車軸39を介して後輪26を駆動できる。
また、前記車体1の後端部に装着してモーアデッキ13からブレード54の回転作用で搬送されて送り込まれる芝草を収容するコレクタ16を設ける。
前記モーアデッキ13の排出口20と後方のコレクタ16の供給口21との間を連通するダクト22を、車体1のセンタラインLに対して右側寄り位置に偏倚して設けると共に、前記エンジン出力軸3に接続する主伝動軸6と自在継手軸11Uとを、このダクト22側とは反対側寄り位置に配置する。
前記モーアデッキ13は、車体1腹部に装着するミッドマウント形態で、センタラインLに対して左右両側部に偏倚して左、右一対のブレード軸14を軸装し、各ブレード軸14の下端部に芝草を刈取るブレード54を有する。このモーアデッキ13は、前後下端部にゲージホイル55、56を配置する。モーアデッキ13は、上部に左右一対の平行状の前リンク57と、後リンク58を配置して、車体1に対して吊下げ、リフト機構によって水平状態を維持して昇降するように構成している。又、このモーアデッキ13上の左、右ブレード軸14上部には、ブレードケース59、60を設け、左側ブレードケース59に、前記入力軸15を軸支して、内装のベベルギヤ等を介してこの直下のブレード軸14を噛合連動する。なお、動力はブレードケース59からブレードケース60へブレード伝動軸62により伝動される。
モーアデッキ13を上下するリフトレバー79を設け、該リフトレバー79を「上昇」側、又は「下降」側に切り替えて図外油圧昇降シリンダ機構を作動する構成としている。このリフトレバー79の上記「上昇」側、「下降」側の夫々に対応する位置検出スイッチ80U、80Dを備えて、芝刈作業状態と非作業状態とを検出する作業状態検出手段Sを構成している。なお、作業状態検出手段Sとしては、ブレード回転の有無を検出する手段によってもよく、手動のモードスイッチ形態でもよい。
前記コレクタ16は、車体1の後端に装着する。車体1の後端部に着脱可能の取付フレーム63(
図1)が前記ダクト22後端の供給口21や、リヤケース5等の外周部を囲繞する形態に形成して、この取付フレーム63に沿って前板17を取付ける。また、この取付フレーム63の後側上部に支持アーム64を突出させて、支軸65周りに後方上部へ開閉回動可能に支持するコレクタバッグ66または図示しないコレクタケースを取付ける。
このコレクタバッグ66は前面にバッグ口67を形成して、前板17後面に接圧させて閉鎖させることができる。前記モーアデッキ13の排出口20とこの前板17の右側部に形成の供給口21との間を、前記リヤアクスルハウジング4の右側上部を経るダクト22で連結して、排出口20から放出される芝草を搬送案内して供給口21からコレクタバッグ66内へ収容させる。コレクタバッグ66は、外周角部に沿ってバッグ枠68を形成し、このバッグ枠68の外周を通風網布で被覆して構成し、バッグ口67を前板17に接当させて閉口した状態で、搬送風は網布のメッシュ部から排出させて搬入芝草を収容することができる。
又、収容芝草は、コレクタバッグ66の上方に突出のハンドルレバー69を操作して支軸65周りに後方上部へ回動することにより、このバッグ口67を下向きに開いて、収容している芝草を落下排出することができる。このコレクタバッグ66の上側はカバー70で覆われている。
【0015】
次いで制御構成について説明する。制御部72には、キースイッチ73のON,OFF信号、エンジン回転センサ74やブレード回転センサ75、走行速度設定ダイヤル77からのアナログテータ、リフトレバーの検出スイッチ80U,80Dからの検出信号等を入力し、一方前記電動モータM1、電磁クラッチC1,C2等へ作動出力する機能を備える。
【0016】
前記エンジン27は、キースイッチ73をONすると起動し、エンジン27出力によって、発電機8を駆動し、モーアデッキ13内のブレード軸14を回転連動する。また、電動モータM1も起動して走行速度設定ダイヤル77の設定状態に応じて電動モータM1回転数が決定される。
【0017】
ところで、エンジン27起動後、電動モータM1に所定回転数出力、即ち走行速度設定ダイヤル77による設定が速度0でない所定速度に置かれると、車体1は発進し設定速度が得られるよう上記電動モータM1の回転を所定回転になるよう上昇させる。これと同時に、モーアデッキ13が上昇して非作業で走行状態にあるか、又は該モーアデッキ13は下降して芝刈の作業状態にあるかをリフトレバー判定し、非作業における走行状態では第2電磁クラッチC2を入にしてエンジン27駆動力をもっぱら発電機8の回転を行う。また作業状態のときは第2電磁クラッチC2を切りにし、エンジン27駆動力をもっぱらブレード軸14駆動にあてられる。このように構成すると、特に作業状態においてエンジン27出力をすべてブレード軸14の駆動に利用するため作業能力を向上する。なお、コレクタ16への集草を伴う作業では、作業途中に満杯となったコレクタ16から排出操作を行う場合には、作業中断するが、制御部72はこれを検出すると、第1電磁クラッチC1を「切」、第2電磁クラッチC2を「入」に自動的に切り替えて発電機8を駆動し、バッテリ9a,9bを充電可能とさせる。
【0018】
上記において、作業状態検出手段Sによる非作業状態又は作業状態の検出は、モーアデッキ13が非作業状態に上昇し、又は作業のために下降することに鑑み、モーアデッキ13の上下位置を直接検出するか、前リンク57及び後リンク58に作用してモーアデッキ13を昇降連動する昇降シリンダ機構(図示せず)を伸縮するリフトレバー79が「上昇」位置にあって検出スイッチ80UをONするか又は「下降」位置にあって検出スイッチ80DをONするかを検出することによって行う。
【0019】
図5のフローチャートに基づきその作用について説明する。キースイッチ73がONであるか否かを判定し(ステップ101)、ONのときはエンジンが起動する(ステップ102)。このとき電動モータM1に走行速度設定ダイヤル77から所定速度の出力がなされると車体1を発進すべく電動モータM1は回転する(ステップ103)。次いでリフトレバー79の位置の判定によって路上走行であるか、または芝刈作業であるかを判定する(ステップ104)。路上走行を行うときは、第1電磁クラッチC1を「切」、第2電磁クラッチC2を「入」とし(ステップ105、106)、芝刈作業を行うときは、第1電磁クラッチC1を「入」、第2電磁クラッチC2を「切」とする(ステップ107,108)。
従って、路上走行等非作業のときは、エンジン27出力は専ら発電機8を駆動するものであり、また、芝刈作業のときはエンジン27出力は専らブレード軸14を駆動するものであるから作業能力が高いものとなる。また、ステップ104で実質的に作業か非作業かを判定し、芝刈作業中であっても満杯となったコレクタ16内収容芝草を定期的に排出作業するが、この排出地への移動やコレクタ16を回動して排出作業を行う場合には、リフトレバー59にてモーアデッキ13は上昇位置に置かれるから、第1電磁クラッチC1は「切」、第2電磁クラッチC2は「入」に切り替わってエンジン27出力を発電機8駆動状態とすることができるから、効率的に充電を行い得て作業効率を向上する。
一連の作業が終了すると、走行速度設定ダイヤル77を速度0に戻して車体を停止させたのち、キースイッチ73をOFFしてエンジン停止する(ステップ109〜111)。
【0020】
また、
図6のフローチャートは、前記
図5におけるフローチャートにおけるステップ104で芝刈作業の判定後、ステップ107〜109に至る第1電磁クラッチC1、第2電磁クラッチC2の入り切り制御出力中(
図6においては、ステップ204、210が相当する)、制御部72はエンジン回転センサ74の検出回転数Nを受け予め設定した基準負荷回転数Nsと比較し(ステップ208,209)、該基準負荷回転数Nsよりも検出回転数Nが高い場合には、作業負荷が軽いと判定して第2電磁クラッチC2を「切」から「入」に切り替える(ステップ209、206)。このようにすると、芝刈作業中であっても軽負荷状態と判断される場合にはエンジン27出力の一部で発電機8を駆動しひいてはバッテリ充電に寄与し、エネルギ効率を向上できる。なお、前記ステップ209において、検出回転数Nが基準回転数に満たないときは予測される負荷状態にあるとして第2電磁クラッチC2を「切」としてエンジン27出力を専らブレード軸14回転に付与して芝刈作業を行う(ステップ210)。
【0021】
図7におけるフローチャートは、
図6におけるステップ204でリフトレバー59は下降位置にあって芝刈作業と判定されるとき、ステップ207〜ステップ210に至る間で芝刈作業を行うが(
図7においては、ステップ304の判定後、ステップ307〜310が相当する)、芝刈作業中に再度リフトレバー59の操作位置を判定し(ステップ311)、操作位置が「上昇」側に移行したときには、コレクタ排出作業などの必要に伴って作業中断と推定される。
ところで、前記PTO軸11の内軸11Bに第3電磁クラッチC3を介して接続された補助発電機8aを備えており(
図3)、前記ステップ311でモーアデッキ13が上昇される場合には直ちに第1電磁クラッチC1を「切」にすると共に、上記第3電磁クラッチC3を「入」に切り替える(ステップ312,313)。こうして、ブレード軸14駆動を遮断するとともに、前記PTO軸11の内軸11Bにクラッチ接続された補助発電機8aをブレード軸14の慣性で回転させて補助発電機8aを駆動させることができ、バッテリ9a,9bの補助充電を行わせることにより、エネルギの回収を行えて無駄を生じさせない。なお、図示は省略したが、ブレード軸14の回転を検出するブレード回転センサ75の検出値が所定以下になると第3電磁クラッチC3は「切」に復帰させる。
図8に示すフローチャートは、
図6におけるステップ207〜210の作用(
図8ではステップ407〜410に相当する)に加え、予め設定したエンジン基準回転数Nsよりも低い値の第2基準回転数Ns2を設定して重負荷を検出するものである。なお、前記モーアデッキ13の入力軸15とは別に第2入力軸15aを備え、該第2入力軸15aを第2の電動モータM2で駆動するようモーアデッキ13上にこれら第2入力軸15a及び第2電動モータM2を構成する。
そして、検出されたエンジン回転数Nが第2基準回転数Ns2と比較してこの値よりも低いエンジン回転となった場合(ステップ411)、第2電動モータM2を起動する(ステップ412)。このようにして補助的にブレード軸14を回転作動させることにより重負荷となっても作業を継続できる。
図9に示すフローチャートについて説明する。キースイッチ73ON後、走行用の電動モータM1をONして走行する(ステップ501〜504)。発進と同時にブレード回転センサ75の検出を読み込みブレード軸14回転が所定回転以上あるときには、作業中と判断しブレード軸14を連動する第2電動モータM2をONする(ステップ505〜507)。この第2電動モータM2のON動作と同時にエンジン27を停止制御する(ステップ508)。このように構成することにより、エンジン騒音のない作業を実行できる。なお、ブレード回転センサ75による検出ブレード回転数Bが予め設定した基準ブレード回転数Bsと比較され、検出ブレード回転数Bが低下するとエンジン27を起動する(ステップ509,510)。このように構成すると、通常は低騒音の作業を行いながら、負荷の高い芝刈作業にあってはエンジン駆動とするものであるから、作業中断を来たさない。
なお、エンジン起動(ステップ510)があると、直ちに第2電磁クラッチC2を「入」としてバッテリ充電体制をとるものである(ステップ511)。またステップ506でブレード回転が無いことを検出することで非作業を判定でき、この場合にも第2電磁クラッチC2を「入」としてバッテリ充電を行う(ステップ512)。
図11〜
図12は、芝刈作業中と非作業中の夫々について、停止時、発進時、定速走行時、加速時、減速時の各パターン毎に、更には芝刈作業中に合っては、作業負荷の大小に区分して、電動モータM1,M2、第2電磁クラッチC2の「入」「切」状況について適正に行って、省エネルギ効果、及び低騒音作業による効果を発揮させるものである。
ここで、減速時の回生充電については、発電機8の駆動に伴なう充電と区分し、所謂ブレーキ回生を意図するものである。