JP2000328977A

JP2000328977A - 作業用車両

Info

Publication number: JP2000328977A
Application number: JP11135576A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kyokane; 靖明京兼; Akihiro Hanai; 晶広花井; Satomi Wada; 里美和田; Mikio Hamada; 幹生浜田
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Subaru Corp
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】作業用車両における電子ガバナ装置の制御精
度を向上させる。【解決手段】エンジン１の動力を、ディファレンシャ
ル機構６１を備えたトランスミッション装置４を介して
車軸６２に伝達して走行する作業用車両において、ディ
ファレンシャル機構６１の前段に入力軸６の回転数を検
出する車速センサ１０を設ける。エンジン１は、車速が
最高速度規定値以上となった場合にはアクセルペダル３
１の踏み込み量にかかわらず電子ガバナ装置１９によっ
てスロットルバルブの開度が制限され、車速が最高速度
規定値未満に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般公道の走行用
に供しない走行車両に関し、特に、運搬車やゴルフカー
ト、芝刈り作業車等の作業用車両に適用して有効な技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ゴルフ場においてプレーヤの
移動やゴルフバック等の運搬に使用されるゴルフカート
や、草刈り等の各種作業に用いられる作業用車両では、
安全上の観点や操作性の面から車両最高速度を制限する
ため、いわゆるガバナ装置を取り付けたものが広く用い
られている。

【０００３】このガバナ装置としては、従来よりトラン
スミッション等の減速機構の一部に組み込まれる機械式
のものが知られており、そこでは、ガバナに対しギヤ等
によって車速に比例した回転数を与えることにより、車
速に応じたガバナフォースを得るようにしている。そし
て、このガバナフォースを利用することにより、機械的
リンケージを介してアクセルペダルワイヤの引き力に抗
してスロットルを閉じさせ、車両の最高速度を規制して
いる。

【０００４】ところが、このような機械的ガバナ装置で
は、長期間の使用により機械的な摺動部に磨耗が生じて
遊びが増加したり、ワイヤに伸びが生じたり等するた
め、リンケージ不良が発生し、設定最高速度のエラーや
運転フィーリングの悪化が生ずるという問題があった。
また、機械的動作部分に生じる錆によっても同様の問題
が生じ、特に、海岸近辺にて使用される場合、塩害によ
りそれが顕著になりその対策が必要となっていた。さら
に、機械的調整部分を有する構造のものでは、最高速度
規定値に収まるように施された調整をユーザー側で改
造、再調整される可能性があり、その保護機構などの保
護機能が必要となるという問題もあった。

【０００５】そこで近年、機械的なガバナ装置に代わっ
て、例えば、特開平２−２３８１３６号公報や特開平５
−６５０３６号公報のように、車速を検知してエンジン
回転数を電子的に制御するいわゆる電子ガバナ装置が開
発され、機械的構成に起因する諸問題の解決が図られて
いる。そこでは、例えば特開平５−６５０３６号公報の
ように、車速センサによって車軸の回転数の変化を検出
し、この車速センサの信号に基づいてスロットルアクチ
ュエータを駆動し、車速が一定となるようにエンジン回
転数を自動制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作業用
車両では一般に芝上走行時などに芝面等を損傷しないよ
うにディファレンシャル装置が設けられており、前述の
電子ガバナ装置のように車軸の回転数の変化を捉えてエ
ンジン回転数の制御を行うと、車軸の差動作用により制
御精度が低下するという問題がある。すなわち、ディフ
ァレンシャル装置を備えた車両では、曲線走行時などで
は車軸回転数と車速とは必ずしも同期せず、車軸回転数
の検知によっては正確に車速に対応した制御ができない
ことになる。

【０００７】本発明の目的は、作業用車両における電子
ガバナ装置の制御精度の向上を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の作業用車両は、
内燃機関を搭載し、前記内燃機関の動力をディファレン
シャル機構を備えたトランスミッション装置を介して車
軸に伝達して走行する作業用車両であって、前記ディフ
ァレンシャル機構前段に設けられた車速検出手段と、前
記内燃機関のスロットルバルブを駆動するバルブ駆動手
段と、前記車速検出手段からの信号に基づいて前記バル
ブ駆動手段を作動させて前記スロットルバルブの開度を
制御する出力制御手段とを有することを特徴としてい
る。

【０００９】そしてこれにより、ディファレンシャル装
置の差動作用の影響を受けることなく車速検出を行うこ
とができ、曲線走行時など車軸回転数が左右で異なる場
合であっても、車軸回転数の変動にかかわらず正確な車
速検出を行うことが可能となる。

【００１０】また、前記作業用車両に、アクセルペダル
のストローク量を検出するアクセル開度検出手段と、車
速検出手段によって検出された現在の車速と予め設定さ
れた最高速度規定値とを比較する車速比較手段と、車速
が最高速度規定値以上となった場合には前記アクセルペ
ダルのストローク量にかかわらず前記出力制御手段に対
し信号を送出し前記バルブ駆動手段によって前記スロッ
トルバルブの開度を制限する車速制限手段を設けるよう
にしても良い。

【００１１】これにより、作業用車両が坂道等において
最高速度規定値以上の速度となっても、それをアクセル
ペダルのストローク量にかかわらず制限することが可能
となり、車両の安全性を向上させることが可能となる。
また、無人走行への対応も可能となる。

【００１２】さらに、前記車速検出手段が、前記トラン
スミッション装置の入力軸の回転数を検出するようにし
ても良く、この場合、車速検出手段として磁気センサを
用い、入力軸に取り付けたロータの突起や歯車の歯の近
接・離反を検知して、そこから得られるパルス信号に基
づき車速を検出しても良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形
態であるゴルフカート（作業用車両、以下適宜カートと
略記する）の構成を示す説明図である。本発明によるカ
ートは、いわゆる電子ガバナ装置を搭載したカートにお
いて、ディファレンシャル装置前段に車速センサを設け
ることにより、その差動作用の影響を受けることなく速
度制御を実行できるようにしたものである。

【００１４】本実施の形態のカートは自動変速機付の走
行車両であり、図１に示したように、車両本体中央にエ
ンジン（内燃機関）１を配し、このエンジン１によって
車両後部の駆動輪２を駆動するようになっている。エン
ジン１からの出力は、自動変速装置３を介してトランス
ミッション装置４に入力される。トランスミッション装
置４内にはディファレンシャル装置６１が設けられてお
り、これを介して車軸６２にエンジン１の動力が伝達さ
れ駆動輪２が回転する。

【００１５】当該カートでは、自動変速装置３としてベ
ルト式の無段変速機（ＣＶＴ）が採用されており、エン
ジン１の出力軸であるクランクシャフトには駆動プーリ
５が設けられている。また、トランスミッション装置４
の入力軸６には被動プーリ７が設けられており、これら
の両プーリ５, ７の間にはベルト８が掛け渡されてい
る。両プーリ５, ７は、ＴＣＵ（トランスミッション制
御ユニット）の指令の下、図示しない油圧装置によりそ
の溝幅を適宜変更できるようになっており、この溝幅の
変化によりベルト８の巻き付き径が適宜変化して無段階
に変速を行えるようになっている。なお、当該カートは
電子制御による油圧式を採用しているが、遠心ガバナに
よる機械式のものであっても良い。

【００１６】トランスミッション装置４の入力軸６に
は、外周部に複数の突起９ａを備えたロータ９が取り付
けられている。また、ロータ９の近傍には、突起９ａの
近接、離反を検知することにより車速の検出を行う車速
センサ（車速検出手段）１０が設けられている。当該実
施の形態では、この車速センサ１０としてマグネットピ
ックアップ（磁気センサ）が使用されており、突起９ａ
の通過に伴って発生するパルス信号がＥＣＵ（エンジン
制御ユニット）４０に送出される。

【００１７】入力軸６はディファレンシャル装置６１の
前段に存在しており、当該カートでは、車速センサ１０
をディファレンシャル装置６１の後段にある車軸６２で
はなく、その前段に位置する入力軸６に配設している。
従って、ディファレンシャル装置６１の差動作用による
影響を受けることなく車速検出を行うことができ、エラ
ーのない正確な車速検出を行えるようになっている。ま
た、車速をパルスカウントによって検出できるため、車
速に基づいて行われる各種制御の精度を向上させること
も可能となっている。さらに、非接触式の車速検出機構
であるため、磨耗による経年変化がなく信頼性も向上す
る。

【００１８】一方、図２に示したように、エンジン１の
シリンダヘッド１１には、吸気ポート１２および排気ポ
ート１３が形成されている。また、これらのポート１
２, １３とエンジン１の燃焼室１４との間には、吸気バ
ルブ１５および排気バルブ１６が設けられており、これ
らは図示しないカムおよびロッカアームにより所定のタ
イミングにて開閉される。また、シリンダヘッド１１に
は、その先端を燃焼室１４に露呈させた点火プラグ１７
が設けられており、点火プラグ１７は図示しないイグナ
イタを介してＥＣＵ４０によって点火時期が制御され
る。

【００１９】エンジン１の吸気系には、インジェクタ装
置１８および電子ガバナ装置１９が設置されている。

【００２０】エンジン１の吸気ポート１２には、これと
連通して吸入管２０が配設されており、両者の接続部の
近傍にはインジェクタ装置１８が取り付けられている。
吸入管２０には、吸入管圧力を検出する圧力センサ２６
が設けられている。インジェクタ装置１８には、吸気ポ
ート１２に向けて燃料を噴射するインジェクタ２１が設
けられており、インジェクタ２１には図示しない燃料タ
ンクから燃料配管を経てフューエルレール２２にガソリ
ンが供給されている。そして、ＥＣＵ４０の制御の下、
このインジェクタ２１によりエンジン１に対してガソリ
ンが噴射供給される。なお、ガソリン噴射量は、吸入管
圧力とエンジン回転数に基づいて制御される。

【００２１】インジェクタ２１の上流にはさらに、電子
ガバナ装置（出力制御手段）１９を備えたスロットルバ
ルブ２３が設けられている。当該実施の形態ではこのス
ロットルバルブ２３として、フィードバック用信号出力
付の電動式スロットルが採用されており、ＤＣモータ
（バルブ駆動手段）６３によって駆動されるようになっ
ている。そして、このＤＣモータ６３をＥＣＵ４０によ
ってフィードバック制御することにより、バルブ開度が
所望の開度にて制御される。なお、バルブ開度は図示し
ないポテンショメータにより検出されている。

【００２２】また、スロットルバルブ２３は、後述する
アクセル開度と、吸入管圧力、車速に基づきＥＣＵ４０
によって制御されると共に、電子ガバナ装置１９により
その開度が適宜調節される。すなわち、車速センサ１０
によって車速が所定値以上であることが検知されると、
カート速度を制限するため電子ガバナ装置１９によって
スロットルバルブ２３の開度が制限されエンジン１に対
する空気供給量が絞られる。このためエンジン回転数が
抑制されて車速が低下し、これによりカートが所定の制
限速度以上にならないように制御されることになる。

【００２３】このように当該カートでは、機械式ガバナ
装置に変えて電子ガバナ装置１９を採用しているため、
アクセルワイヤの伸びや劣化、錆等による作動不良がな
く、また、機械的リンケージがないため車両設計上の自
由度も向上する。さらに、電子制御式であるため、機械
的なセッティング不良による速度のうねりなどの不安定
現象や、遊びの増加等に基づく制御遅れなどがなく、速
度安定性や追従性に優れ車両の運転フィーリングが良好
であると共にその設計の自由度も向上する。なお、スロ
ットルバルブ２３の上流にはエアクリーナ２４が設けら
れており、吸入管２０に流入する空気中の粉塵などを除
去している。

【００２４】エンジン１のクランクシャフトには、外周
部に複数の突起２５ａを備えたフライホイール２５が取
り付けられている。フライホイール２５の近傍にはエン
ジン回転数センサ３５が設けられており、これによって
突起２５ａの近接、離反を検知することによりエンジン
回転数が検出できるようになっている。

【００２５】さらに、エンジン１にはエンジン起動用の
スタータジェネレータ２７（図１参照）が取り付けられ
ている。このスタータジェネレータ２７は、ＥＣＵ４０
によって制御され、エンジン起動時にはセルモータとし
て働き、エンジン起動後には発電機として作用する。な
お、当該カートでは、運転者不在などの場合にはエンジ
ン起動が抑止され、その際にはこのスタータジェネレー
タ２７が作動しないように制御される。

【００２６】加えて、図１に示したように、当該カート
の前方側には運転席２８が設けられており、その前方に
はカートの主電源スイッチであるキースイッチ３０が設
けられている。そして、このキースイッチ３０をＯＮす
るとＥＣＵ４０やＴＣＵ等はその旨の信号を得て所定の
動作を開始するようになっている。また、運転席２８の
床面にはアクセルペダル３１が設けられており、そのス
トローク量は電気信号の形でＥＣＵ４０に伝達される。
当該カートでは、アクセルペダル３１が所定のエンジン
起動位置まで踏み込まれるとスタータジェネレータ２７
が駆動されてエンジン１が起動するようになっている。

【００２７】図３は、アクセルペダル３１のストローク
量検出機構の概略構成を示した説明図である。図３に示
したように、アクセルペダル３１はペダルボックス３２
に取り付けられた状態でカートに設置される。また、ペ
ダルボックス３２の内部には、リンク機構３３を介して
アクセルペダル３１と連結されたポテンショメータ（ア
クセル開度検出手段）３４が設けられている。そして、
アクセルペダル３１が踏み込まれると、リンク機構３３
の作用によりポテンショメータ３４の摺動接点側が動か
され、その抵抗値が変動する。このためアクセルペダル
３１が踏まれると、ＥＣＵ４０に送出される電気信号の
電流値がそのストローク量に応じて変動し、これにより
ＥＣＵ４０側ではアクセルペダル３１のストローク量
（アクセル開度）を認識できるようになっている。

【００２８】一方、ＥＣＵ４０は、図４に示したよう
に、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３およびバッ
クアップ用のＲＡＭ４４、タイマ４５とＩ／Ｏインター
フェース４６がバスライン４７を介して互いに接続され
たマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成さ
れる。そして、車速センサ１０やポテンショメータ３４
等のセンサ類やキースイッチ３０等からの信号を処理
し、電子ガバナ装置１９や、インジェクタ２１やスロッ
トルバルブ２３等のアクチュエータ類に制御信号を送出
する。

【００２９】Ｉ／Ｏインターフェース４６には、車速セ
ンサ１０，エンジン回転数センサ３５が波形整形回路４
８を介して接続されている。また、スロットルバルブ２
３（ＤＣモータ６３）、圧力センサ２６、キースイッチ
３０、ポテンショメータ３４は、それぞれＡ／Ｄ変換器
４９を介してＩ／Ｏインターフェース４６に接続されて
いる。さらに、Ｉ／Ｏインターフェース４６には、イン
ジェクタ２１やスロットルバルブ２３、スタータジェネ
レータ２７、電子ガバナ装置１９などが、駆動回路５０
を介して接続されている。

【００３０】ＲＯＭ４２には、制御プログラムおよび各
種制御用固定データが記憶されており、当該カートにお
ける最高速度規定値もここに格納されている。また、Ｒ
ＡＭ４３には、データ処理した後の各センサ類やスイッ
チからの入力信号やインジェクタ２１等への出力信号、
ＣＰＵ４１にて演算処理したデータなどが格納される。
そして、ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている
制御プログラムに従い、空燃比制御や点火時期制御等に
加えて、車速センサ１０やポテンショメータ３４等の出
力値に基づきスロットルバルブ２３や電子ガバナ装置１
９の制御を行い、当該カートの速度制御を実行する。

【００３１】図５は、ＥＣＵ４０における速度制御に関
する主要機能構成を示すブロック図である。図５に示し
たように、ＥＣＵ４０は作業用車両の制御装置として次
のような機能手段を有している。すなわち、ＥＣＵ４０
は、ポテンショメータ３４によって検出されたアクセル
開度や車速センサ１０、圧力センサ２６の検出値に基づ
きスロットルバルブ２３の開度を決定するスロットルバ
ルブ開度算出手段５１と、車速センサ１０によって検出
された現在の車速Ｖ₀とＲＯＭ４２に格納されている最
高速度規定値Ｖｍаｘとの比較を行う車速比較手段５２
と、車速が最高速度規定値Ｖｍаｘ以上となった場合に
は電子ガバナ装置１９に対し速度制限信号を送出し電子
ガバナ装置１９によってスロットルバルブ２３の開度を
制限させる車速制限手段５３とを有する構成となってい
る。

【００３２】次に、これらの機能手段による速度制御に
ついて説明する。当該カートでは、通常、ポテンショメ
ータ３４により検知されたアクセル開度や車速、吸入管
圧力に基づきスロットルバルブ開度算出手段５１によっ
てスロットルバルブ２３の開度が算出され、その値に応
じてＤＣモータ６３が駆動されてスロットルバルブ２３
が開かれる。これによりエンジン１の吸気系に空気が供
給され、インジェクタ２１から供給された燃料との混合
気によってエンジン１が駆動される。

【００３３】一方、車速比較手段５２は、キースイッチ
３０がＯＮの状態の時には常に車速センサ１０からの検
出値（Ｖ₀）と最高速度規定値Ｖｍаｘ（例えば１５km
/h）との比較を行っており、カートの走行速度が規定値
以上となるとその旨の信号を車速制限手段５３に送出す
る。これを受けた車速制限手段５３は、車速を規定値未
満とすべく電子ガバナ装置１９に対し速度制限信号を送
出し、電子ガバナ装置１９によりスロットルバルブ２３
の開度を制限させる。すなわち、速度制限信号を受けた
電子ガバナ装置１９は、アクセル開度に関わらずＤＣモ
ータ６３を駆動させてスロットルバルブ２３の開度を減
少させる。これにより、エンジン１に対する空気供給量
が絞られてエンジン回転数が抑制され、カートが最高速
度規定値Ｖｍаｘ以上の速度とならないように制御され
る。

【００３４】この場合、当該カートでは車速センサ１０
がディファレンシャル装置６１の前段に配設されてお
り、車速検出をディファレンシャル装置６１の差動作用
の影響を受けることなく行うことができる。すなわち、
曲線走行時など車軸６２が左右で異なる回転数となる場
合でも、車軸６２の回転ではなくディファレンシャル装
置前段の入力軸６にて車速検出を行っているため、正確
な車速検出を行うことができる。また、車速をパルスカ
ウントによって検出できるため、最高速度制御の精度を
向上させることも可能である。

【００３５】なお、前記最高速度規定値ＶｍаｘはＲＯ
Ｍ４２に格納されているため、ユーザー側で簡単に書き
換えることができない一方で、ＲＯＭ４２を交換すれば
規定値を変更できることから、ゴルフカートのみならず
工場敷地内での運搬車など、用途に応じて制限速度を容
易に変更することが可能である。従って、従来の機械式
ガバナ装置のようにユーザー側で安易に調整可能である
反面、制限速度を正確に設定するために煩雑な調整作業
を要するという手間もない。

【００３６】一方、当該カートでは電子制御方式を採っ
ているため車速制御を外部から実施でき、カートの無人
運転等の対応が可能となる。例えば、カートの呼び出し
などの遠隔操作や、カートが発信器を所持する利用者の
後を所定距離、速度を維持しつつ追従するなどの制御も
可能となる。また、通路にマグネットやビーコンを埋設
し、人通りの多い所定のポイント間や通路が交差する地
点などでは制限速度を下げるなど、制限速度の変更など
を適宜行うことも可能となる。なお、その際にはカート
上に、制限速度の変更信号を受ける受信部や、マグネッ
トの通過を受けて信号を発生させる電磁誘導手段などを
さらに設置する。

【００３７】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることは言うまでもない。

【００３８】たとえば、前述の実施の形態では電動スロ
ットルの駆動手段としてＤＣモータを用いたものを示し
たが、スロットル駆動手段としてはステッピングモータ
など駆動量が制御できる他のアクチュエータを用いるこ
とも可能である。また、車速センサ１０はロータ９の突
起９ａにより車速を検出しているが、それに代えて入力
軸６に取り付けられた歯車の歯の通過を検知して車速検
出を行っても良い。

【００３９】さらに、作業用車両としてゴルフカートを
例にとって説明したが、その適用対象はゴルフカートに
は限られず、ゴルフ場や庭園等の草刈りや液剤散布等に
使用される自律走行作業車や草刈り機、除雪機、建設機
械等の各種作業用車両にも適用可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明の作業用車両によれば、ディファ
レンシャル機構の前段に車速検出手段を設けたことによ
り、ディファレンシャル装置の差動作用の影響を受ける
ことなく車速検出を行うことができる。従って、曲線走
行時など車軸回転数が左右で異なる場合であっても、車
軸回転数の変動にかかわらず正確な車速検出を行うこと
が可能となり、車両速度の制御精度を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるゴルフカートの構
成を示す説明図である。

【図２】エンジンに対するインジェクタ装置と電子ガバ
ナ装置の取り付け状態を示す説明図である。

【図３】アクセルペダルのストローク量検出機構の概略
構成を示した説明図である。

【図４】図１のゴルフカートにおける電子制御系の回路
構成図である。

【図５】ＥＣＵにおける速度制御の主要機能構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）４トランスミッション装置１０車速センサ（車速検出手段）１９電子ガバナ装置（出力制御手段）２３スロットルバルブ３１アクセルペダル３４ポテンショメータ（アクセル開度検出手段）４０ＥＣＵ４１ＣＰＵ５１スロットルバルブ開度算出手段５２車速比較手段５３車速制限手段６１ディファレンシャル装置６２車軸６３ＤＣモータ（バルブ駆動手段）Ｖ₀ 車速Ｖｍаｘ最高速度規定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花井晶広愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内 (72)発明者和田里美愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内 (72)発明者浜田幹生愛知県大府市共和町一丁目１番地の１愛三工業株式会社内Ｆターム(参考） 3D044 AA45 AB01 AC03 AC26 AD04 AE21 3G093 AA06 AA08 AB05 BA07 BA14 DA01 DA06 DB00 DB05 EA09 EC01 FA08 FA13 FB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関を搭載し、前記内燃機関の動力
を、ディファレンシャル機構を備えたトランスミッショ
ン装置を介して車軸に伝達して走行する作業用車両であ
って、前記ディファレンシャル機構前段に設けられた車速検出
手段と、前記内燃機関のスロットルバルブを駆動するバルブ駆動
手段と、前記車速検出手段からの信号に基づいて前記バルブ駆動
手段を作動させて前記スロットルバルブの開度を制御す
る出力制御手段とを有することを特徴とする作業用車
両。
【請求項２】請求項１記載の作業用車両において、前
記作業用車両は、アクセルペダルのストローク量を検出
するアクセル開度検出手段と、車速検出手段によって検
出された現在の車速と予め設定された最高速度規定値と
を比較する車速比較手段と、車速が最高速度規定値以上
となった場合には前記アクセルペダルのストローク量に
かかわらず前記出力制御手段に対し信号を送出し前記バ
ルブ駆動手段によって前記スロットルバルブの開度を制
限する車速制限手段を有することを特徴とする作業用車
両。
【請求項３】請求項１または２記載の作業用車両にお
いて、前記車速検出手段は前記トランスミッション装置
の入力軸の回転数を検出することを特徴とする作業用車
両。