CN101077050A - 自行式作业机的行驶驱动机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供作业机的行驶驱动机构。在自行式割草机的行驶驱动机构中，利用电动机且经由动力传递装置驱动的驱动轴的旋转，经由设置在其两端的双向离合器传递到行驶用驱动轮侧。在双向离合器与驱动轮之间夹装动力传递装置。为了将由作业者操作的由行驶操作装置的动作所产生的指示信号作为输入来控制电动机，设有行驶控制装置。在向行驶控制装置输入由行驶操作装置的动作产生的行驶停止信号时，在电动机被供电的状态下，进行短路制动，与电动机相连的驱动轴的旋转停止，而行驶用驱动轮在惯性下旋转，所以双向离合器处于切断状态。因此，能够以在行驶动力传递装置上采用双向离合器的简单结构，容易进行作业机在驱动源驱动行驶后或停止后的推拉等作业。

Description

自行式作业机的行驶驱动机构

技术领域

本发明涉及利用驱动源的动力进行行驶的割草机等自行式作业机的行驶驱动机构。

背景技术

利用驱动源的动力进行行驶的割草机等自行式作业机，在使利用驱动源驱动的行驶停止后的状态下作业者或推或拉而使之移动，或者使作业机转动而改变方向，所以在行驶动力的传递装置上安装有离合器，在作业者对作业机进行移动时，切断离合器而使作业容易进行。

无论传递动力的方向如何都可进行切断的离合器机构，需要对离合器进行连接/切断的致动器，从而成本高，所以一般使用简单的单向离合器(例如，参照日本实公昭62-2338号公报)。

但是，在单向离合器的情况下，在由驱动源驱动行驶后停止时，单向离合器处于卡合状态，在向后方拉动作业机时，由于驱动轮侧的后退旋转，而使仍然连接着离合器的驱动源侧的驱动轴旋转，负载大且作业困难。为了消除该情况，需要进行切断离合器的动作。

另外，作为夹装在行驶动力的传递装置中的离合器，提出了具备双向离合器(二方向离合器)的例子(参照日本特开2005-127448号公报)。

在这里，所谓双向离合器是这样的结构：仅将驱动源侧的驱动轴的前进方向的动力传递给驱动轮，并且若离合器的卡合脱离，则驱动轮侧的前进方向以及后退方向这两个方向的旋转不传递给驱动轴侧。

在双向离合器的情况下，当在驱动源驱动下行驶之后进行停止时，如果离合器脱离，则驱动轮与驱动轴被切断而自由，能够容易地进行作业机的前后移动，但当在驱动源驱动下行驶之后进行停止时，虽然驱动轴停止，但驱动轮侧由于惯性而旋转，该驱动轮侧的旋转使驱动轴随着旋转，离合器的卡合没有脱离，从而在停止后向后方拉动作业机时，离合器仍旧卡合的状态被保持，负载大且作业困难。

发明内容

本发明是鉴于这一点而完成的，其目的在于提供一种自行式作业机的行驶驱动机构，其通过在行驶动力的传递装置上采用双向离合器的简单结构，能够容易地进行作业机在驱动源驱动行驶后或停止后的推动，当然也容易进行拉动作业。

为达成上述目的，本发明提供一种自行式作业机的行驶驱动机构，其中通过电动机的动力而使驱动轮旋转来进行行驶，其特征在于：该自行式作业机的行驶驱动机构包括，行驶动力的传递装置，其安装于电动机与驱动轮之间，并包含双向离合器；和行驶控制装置，其接收由作业者操作的行驶操作装置的动作所产生的指示信号作为输入，来控制上述电动机；并且，上述行驶控制装置在接收由上述行驶操作装置的动作所产生的行驶停止信号作为输入时，在电动机被供给电力的状态下进行动作，以引起电动机的短路停止。

根据本发明的自行式作业机的行驶驱动机构，行驶控制装置在接收由行驶操作装置的动作产生的行驶停止信号作为输入时，在电动机被供给电力的状态下停止驱动即短路停止。因此，驱动轴在被限制了旋转的状态下停止，所以在刚刚停止之后驱动轮因惯性而旋转直到停止，双向离合器被可靠地切断，从而能够容易地进行之后的作业机的推动作业以及拉动作业。

附图说明

图1是作为本发明的自行式作业机的一例的割草机的整体立体图。

图2是该割草机主体的侧视图。

图3是其俯视图。

图4是其后视图。

图5是将割草机的一部分省略并将局部剖开的局部侧视图。

图6是将割草机的一部分省略并局部剖开的后视图。

图7是行驶用直流(DC)电动机以及减速机构的剖面图，是沿图5的VII-VII线的剖面图。

图8是双向离合器的剖面图。

图9是沿图8的IX-IX线的剖面图。

图10是表示与图9相同截面下的其他的状态的剖面图。

图11是割草机的控制系统的示意框图。

图12是由行驶杆的操作进行的后轮的驱动控制以及由作业者进行的割草机的推拉作业的时序图。

具体实施方式

下面根据图1至图12对本发明的一个实施方式进行说明。

本实施方式的作业机是割草机1，是通过4冲程内燃机10使割草用刀具12(图2)旋转进行割草作业，并通过行驶用直流电动机30能够自己行驶的混合动力型的自行式割草机。

图1通过整体立体图表示本割草机1，图2通过侧视图表示割草机主体，图3是其俯视图，图4是其后视图。

参照图1，刀具外壳2对沿着地面旋转的刀具12(图2)进行枢轴支撑，并从上方进行覆盖，该刀具外壳2被左右一对的前轮6、6以及后轮7、7行驶自如地支撑。

在本说明书中，将割草机1的前进方向设为前方，并以此为基准确定前后左右。

刀具外壳2的四角具有对前轮6、6和后轮7、7这四个轮子进行枢轴支撑的轴承部2f、2f、2r、2r，由轴承部2f、2f、2r、2r围起来的中央部2c的下部为扁平碗状，从而形成覆盖刀具12的刀具容纳部2b，中央部2c的后半部分随着向后而向上方鼓出，进而向后方连续而形成向上方鼓出的鼓出部2e。

在该刀具外壳2的中央部2c上，以曲轴11(图2)指向垂直方向的方式搭载有内燃机10。内燃机10的气缸10cy朝向前方，曲轴11从曲轴外壳10c向下方突出。

如图5所示，在曲轴11与刀具外壳2之间，夹装有电磁离合器20。因此，内燃机10的驱动通过电磁离合器20的连接而使刀具12旋转，从而能够割草。

从刀具外壳2的中央部2c的右侧部连续到后半部分的鼓出部2e，斜着设有垂直分隔板3(参照图3)，通过垂直分隔板3对刀具外壳2内进行分隔，从而形成割草输送通路4。

割草输送通路4是对刀具外壳2内进行划分而形成的通路，通路前端开口于刀具容纳部2b，通路截面面积从该前端开口向后方逐渐变大，在鼓出部2e的稍微倾斜的后壁上形成大的后端开口4b(图3、图4)。

送草通路4的后端开口4b较大地开口成比鼓出部2e的后壁2d的右半部大，图1所示的运草收集袋5的前端的口连结在该后端开口4b上，并向后方延伸设置。

通过斜着的垂直分隔板3对刀具外壳2内进行分隔，从而在右侧形成上述割草输送通路4，在垂直分隔板3的左侧的空间的下半部设有行驶用直流电动机30和减速机构40。

如图4所示，行驶用直流电动机30的电动机驱动轴31插入减速机构40的上部，作为减速机构40的输入轴，电动机驱动轴31的旋转经由减速齿轮组的啮合而减速传递给位于减速机构40的下部作为输出轴的驱动轴50。

如图4以及图6所示，在分别旋转自如地枢轴支撑后轮7、7的后车轴7a、7a的后方，驱动轴50向左右延伸并被旋转自如地架设，驱动齿轮61、61经由双向离合器55而嵌装在驱动轴50的两端，该驱动齿轮61、61与一体地紧固在后轮7、7上的从动齿轮62、62相啮合。

因此，行驶用直流电动机30的电动机驱动轴31的旋转，经由减速机构40被减速并被传递给驱动轴50，驱动轴50的旋转经由双向离合器55以及驱动齿轮61、61与从动齿轮62、61的啮合而被传递为后轮7、7的旋转，从而使割草机1行驶。对于双向离合器55在后面叙述。

将行驶用直流电动机30的驱动控制、内燃机10的运转控制以及将内燃机10的驱动传递给刀具12的上述电磁离合器20的连接/切断控制等，全都通过由计算机构成的电子控制装置即ECU 70(图2、图4)执行。

该ECU 70被配设在这样的位置：在刀具外壳2的后部鼓出部2e的上部，并且是割草输送通路4的由垂直分隔板3分隔出的左侧空间的上半部上。上述行驶用直流电动机30位于ECU 70的下方。ECU 70被容纳在长方体状的框体内，在框体的上表面上，并列并长尺寸地突出形成有多个冷却风扇71。

刀具外壳2的后部鼓出部2e的倾斜的上壁的一部分开口为矩形，该矩形口比ECU 70的框体的上表面的长方形稍小。如图3所示，冷却风扇71从下侧嵌插于该矩形口并向上部露出，使ECU 70的框体的上表面外周缘部与矩形口的开口边缘部抵接，并通过螺钉72紧固，从而将ECU 70支撑在刀具外壳2的上壁上。

这样，被安装在刀具外壳2的后部鼓出部2e上的ECU 70，如图2所示，远离内燃机10且位于其后方，ECU 70的主体位于比内燃机10的上端靠下方。

从刀具外壳2的后部鼓出部2e的上部起，向后方延伸设置有操作把手80。操作把手80是将管状构件弯曲成U字状而成的部件，左右长柄部81L、81R从刀具外壳2的后部鼓出部2e的左右侧部向后方且稍向上长尺寸地延伸，其后端部彼此与握持部82相连结而构成操作把手80。

在操作把手80上，配设有刀具杆85和行驶杆86等操作构件，作业者在把持着操作把手80的握持部82并操作刀具杆85或行驶杆86的同时，操纵割草机1。

在图11中表示本割草机1的控制系统的示意框图。

内燃机10具备调整发动机转速的电子调速机构，ECU 70控制对内燃机10的节气门进行驱动的电子调速电动机75。另外，ECU 70控制电磁离合器20以及行驶用直流电动机30的工作。

在内燃机10中，装备有通过曲轴11的旋转而发电的交流(AC)发电机76，由交流发电机76发出的电力中的行驶用电力供给行驶用直流电动机30以供行驶，并且控制用电力供给ECU 70、电子调速电动机75等控制系统。

ECU 70控制内燃机10、行驶用直流电动机30的工作，由此其具备检测内燃机10的运转状况的发动机转速传感器77以及节气门开度传感器78等，由发动机转速传感器77检测出的发动机转速、由节气门开度传感器78检测出的节气门开度的数据信号被输入ECU 70。

通过刀具杆85、行驶杆86的操作而工作的刀具操作开关85s、行驶操作开关86s的操作信号被输入ECU 70，进行信号处理并供给电磁离合器20的电磁线圈24(图5)、行驶用直流电动机30的动作控制，从而控制割草作业、行驶驱动。

本割草机1大致如上所述那样构成，下面根据图5至图10说明动力传递系统的详细情况。

首先，根据图5的剖面图说明向刀具12传递内燃机10的动力的电磁离合器20的结构。

在向内燃机10的下方突出的曲轴11上，从下方呈锯齿形地嵌合有旋转盘21，进而嵌插有圆筒状的轴环22，并经由垫圈23w，通过带凸缘螺栓23固定成一体，从而旋转盘21与曲轴11一体地旋转。

旋转盘21由利用轴承19枢轴支撑的圆筒部21a和其下端的圆板部21b构成，在圆板部21b上悬吊设置有环状的电磁线圈24，电磁线圈24接近圆板部21b且被支撑在其上部。

在上述轴环22的外周上，经由轴承25安装有环状的刀具支撑构件26，并且该刀具支撑构件26相对于曲轴11旋转自如，刀具12的基端环状部12a与该环状支撑构件26的下表面抵接，并通过带凸缘的螺栓26b固定成一体。因此，刀具12被支撑成相对于曲轴11旋转自如。

在刀具支撑构件26上支撑有中空圆板状的离合器盘27，并且该离合器盘27能够上下移动。即，立设在刀具支撑构件26上表面上的多个销钉26p贯通离合器盘27，从而离合器盘27的结构为：相对于刀具支撑构件26能够上下移动，但被限制了与刀具支撑构件26相对的旋转而与其一起旋转。

该离合器盘27接近上述旋转盘21的圆板部21b并与之相对，在向上方移动时，与圆板部21b接触。在离合器盘27上表面的与旋转盘21的圆板部21b相接触的面上，粘贴有摩擦构件。

另外，在离合器盘27下表面的外周边缘部的下方，通过螺栓29在刀具外壳2上固定支撑有环状卡定板28。在环状卡定板28上表面上粘贴有摩擦构件28a。

电磁离合器20为上述那样的结构。在不向电磁线圈24通电而消磁时，离合器盘27向下方移动而与旋转盘21分离，因此即使驱动内燃机10，曲轴11与旋转盘21一起旋转，动力也不会传递到刀具支撑构件26上，由此刀具12不旋转。

另一方面，在向电磁线圈24通电而励磁时，离合器盘27由于磁力而向上方移动，吸附在旋转盘21上，所以曲轴11的旋转使离合器盘27与旋转盘21一体地旋转，离合器盘27的旋转经由销钉26p而传递到刀具支撑构件26上，从而刀具12旋转。

此时，如果使电磁线圈24消磁，离合器盘27离开旋转盘21，离合器盘27下降从而载置在环状卡定板28的摩擦构件28a上，离合器盘27与刀具12由于惯性而进行旋转的情况同时被限制，从而停止。

接下来，根据图5至图10说明由行驶用直流电动机30驱动的行驶驱动系统。

如已经叙述的那样，在刀具外壳2的后部鼓出部2e的从垂直分隔板3左侧空间的下半部上，设有行驶用直流电动机30和减速机构40，如图7所示，行驶用直流电动机30的向右侧突出的电动机驱动轴31插入减速机外壳41的上部，在电动机驱动轴31的端部嵌装有电动机驱动齿轮32。

在减速机外壳41的下部，在左右方向上贯通有驱动轴50；在减速机外壳41的内部，在电动机驱动轴31与驱动轴50之间，以指向左右方向的方式架设有2根齿轮轴42、43。

在齿轮轴42上旋转自如地枢轴支撑有小直径齿轮45，与小直径齿轮45一体地嵌装有大直径齿轮44，大直径齿轮44与上述驱动齿轮32相啮合。

大直径齿轮46和小直径齿轮47形成为一体，并且旋转自如地枢轴支撑在齿轮轴43上，大直径齿轮46与上述小直径齿轮45相啮合，小直径齿轮47与嵌装在驱动轴50上的大直径齿轮48相啮合。

减速机构40如上述那样构成，电动机驱动轴31的旋转经过从小直径齿轮与大直径齿轮的各齿轮的啮合而减速，然后被传递给驱动轴50。

在驱动轴50的两端经由双向离合器55、55设有驱动齿轮61、61。驱动齿轮61、61与一体形成在后轮7、7上的从动齿轮62、62相啮合。

通过图8至图10所示，对夹装在驱动轴50与驱动齿轮61之间的双向离合器55的结构涉及驱动轴50右端的部分进行说明。

另外，左右的双向离合器55、55做成对称，结构相同。

在刀具外壳2的轴承部2r上嵌装有套筒外壳51，并且该套筒外壳51的中心轴指向左右方向，在该套筒外壳51上经由轴承52旋转自如地支撑着驱动轴50。

在驱动轴50的端部上，沿着轴承52卡定有止动轮53a，在该止动轮53a上重叠有平轮53b，圆筒状的轴环58可空转地嵌合并与平轮53b抵接，驱动齿轮61相对旋转自如地被嵌合并被枢轴支承，驱动齿轮61通过经由平轮54b而卡定在前端的止动轮54a被定位。

另外，在套筒外壳51和轴环58之间夹装有密封构件59，该密封构件59付与摩擦，用于限制轴环58随着驱动轴50的旋转而旋转。

在驱动齿轮61的嵌插有驱动轴50的中心孔内，在轴环58一侧形成内径扩大了的扩大内径部，轴环58右侧一部分应相对旋转自如地嵌入其中。在轴环58的嵌入驱动齿轮61的扩大内径部的部分上，形成切口部58a。另外，在驱动齿轮61的扩大内径部的内周面上，在周向上的3个地方等间隔地形成卡定槽61a。

在驱动轴50的端部上，在平轮53b、54b之间的区域内，在偏心的位置上，在轴向切削形成圆孔和圆孔的一部分向外部开口的离合器片凹槽部56，截面钥匙孔形的摆动离合器片57是由在驱动轴50的轴向上延伸的圆柱部57a和从该圆柱部57a延伸出的突起部57b构成的，并且该摆动离合器片57被组合成下述那样：其圆柱部57a嵌合在离合器片凹槽部56的圆孔内，突起部57b摆动自如地从离合器片凹槽部56向半径方向外侧突出。

该摆动离合器片57在轴向上被配置在驱动齿轮61的扩大内径部中，并且位于轴环58的内侧，但摆动离合器片57的突起部57b从形成在轴环58上的切口部58a向半径方向外侧突出。

双向离合器55设为上述那样的结构。在图9中，在驱动轴50由于行驶用直流电动机30的驱动而向箭头方向旋转时，其随驱动轴50的旋转被密封构件59限制了的轴环58延迟旋转，由此，摆动离合器片57的突起部57b立起来(在图9中向逆时针方向摆动)，突起部57b的前端卡定在形成于驱动齿轮61的扩大内径部上的一个卡定槽61a中，双向离合器55成为卡合状态，使驱动齿轮61旋转，经由驱动齿轮61与从动齿轮62的啮合，使后轮7旋转，从而割草机1能够行驶。

如图10所示，在摆动离合器片57的突起部57b倒伏而从卡定槽61a脱离，从而双向离合器55在切断状态下停止时，即使推动或拉动割草机1，使得驱动齿轮61向前进侧或后退侧这两个方向旋转，但如果驱动轴50固定并停止，则通过相对于驱动齿轮61旋转而被限制了跟随旋转的轴环58，摆动离合器片57的突起部57b维持倒伏状态，从而不会与卡定槽61a卡合，动力也不会从驱动齿轮61传递到驱动轴50，由此驱动齿轮61空转。

在图12中表示由行驶杆86的操作进行的后轮7的驱动控制以及由作业者进行的割草机1的推拉作业的时序图。

在通过行驶杆86的行驶指示操作而接通(ON)行驶操作开关86s时，向行驶用直流电动机30供给行驶电力，驱动轴50旋转，如图9所示摆动离合器片57的突起部57b立起来，卡定在形成于卡定槽61a的一个中，双向离合器55成为卡合状态，后轮7向前进方向旋转，从而割草机1向前行驶。

然后，在通过行驶杆86的行驶停止指示操作而切断(OFF)行驶操作开关86s时，向行驶用直流电动机30供给停止电力从而电动机30短路停止，驱动轴50停止在限制了旋转的状态下。所谓“向电动机供给停止电力从而电动机短路停止”，是指例如使电动机的端子间强制地短路从而得到强力的制动作用的“短路制动(短路停止)”的现象。因此，在本发明中，在行驶用直流电动机30的端子间设有短路电路，在行驶操作开关86s变为切断状态时，ECU 70进行控制动作，以便使该短路电路投入工作。

电动机30的短路停止的结果是，驱动轴50刚刚停止之后，后轮7因惯性而旋转并直到停止前，驱动齿轮61绕着被限制了旋转而停止的驱动轴50而旋转。通过驱动齿轮61的该旋转，在相同方向上，卡定槽61a旋转，同时轴环58也旋转，由此，如图10所示，摆动离合器片57的突起部57b倒伏而从卡定槽61a脱离，双向离合器55可靠地变为切断状态，割草机1在双向离合器55处于切断的状态下停止。

在行驶用直流电动机30短路停止且双向离合器55处于切断状态下，割草机1停止，所以在作业者向前方推动已停止的割草机1时，后轮7向前进方向旋转，驱动齿轮61也与后轮7一起向前进方向旋转，但如从图10可知的那样，相对于驱动齿轮61的前进方向的旋转，双向离合器55原本没有卡合，所以驱动齿轮61空转，从而能够轻松地进行割草机1的推动作业。

然后，在作业者向后方拉动已停止的割草机1时也一样，后轮7向后退方向旋转，驱动齿轮61也与后轮7一起向后退方向旋转，但在图10的状态下，通过被限制了旋转的驱动轴50，摆动离合器片57的突起部57b也限制了轴环58相对于驱动齿轮61跟随旋转，通过该被限制了该随着旋转的轴环58，摆动离合器片57的突起部57b维持倒伏状态，双向离合器55没有卡合，驱动齿轮61空转，从而能够轻松地进行割草机1的拉动作业。

如上所述，本割草机1在停止行驶时，双向离合器55可靠地解除卡合而变为切断状态，在之后作业者推动(当然也包括拉动)割草机1时，当然也在拉动时，双向离合器55维持切断状态，驱动齿轮61在两个方向上空转，从而能够轻松地进行割草机1的推拉作业。

另外，由于驱动齿轮61在两个方向上空转，所以也能够轻松地进行割草机1的方向转换。

另外，在最终停止作业时，通过ECU 70而使对行驶用直流电动机30的供电停止。

在本实施方式中，列举了通过内燃机进行割草作业并通过电动机行驶的混合型的自行式割草机，但本发明也适用于割草作业和行驶都由电动机驱动的自行式割草机。

Claims (3)

1.一种自行式作业机的行驶驱动机构，其中通过电动机(30)的动力而使驱动轮(7)旋转来进行行驶，其特征在于：

该自行式作业机的行驶驱动机构包括：

行驶动力传递装置(40、50、55、61、62)，其安装于电动机(30)与驱动轮(7)之间，并包含双向离合器(55)；和

行驶控制装置(70)，其接收由作业者操作的行驶操作装置(86、86s)的动作所产生的指示信号作为输入，来控制上述电动机(30)；

上述行驶控制装置(70)在接收由上述行驶操作装置(86、86s)的动作所产生的行驶停止信号作为输入时，在电动机(30)被供给电力的状态下进行动作，以引起电动机(30)的短路停止。

2.如权利要求1所述的自行式作业机的行驶驱动机构，其特征在于：该自行式作业机的行驶驱动机构还包括驱动轴(50)，该驱动轴(50)由上述电动机(30)驱动而旋转，以使上述驱动轮(7)旋转，在上述驱动轴(50)与上述驱动轮(7)之间设置上述双向离合器(55)。

3.如权利要求1或2所述的自行式作业机的行驶驱动机构，其特征在于：上述电动机(30)在其端子之间具备短路电路，上述行驶控制装置(70)根据由上述行驶操作装置(86、86s)的动作产生的行驶停止信号而进行动作，以使上述短路电路投入工作。

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