JP2007315455A

JP2007315455A - 芝刈機の動力伝達制御機構

Info

Publication number: JP2007315455A
Application number: JP2006144084A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kawakami; 俊明川上; Hiroshi Kobayashi; 浩小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-24
Also published as: DE602007003693D1; DE602007000284D1; CN101803510B; CN101803510A; JP4804225B2; EP1987711B1; EP1987711A2; CN101077049B; US20070275821A1; DE07010390T1; EP1859666A1; EP1859666B1; US7666117B2; CN101077049A; EP1987711A3

Abstract

【課題】内燃機関の負荷追従性，クラッチ，負荷のばらつきに影響されずに、常に電磁クラッチにより内燃機関の動力をエンジンストールすることなくブレードの回転に確実に伝達することができる芝刈機の動力伝達制御機構を供する。
【解決手段】電磁クラッチ制御手段が、操作スイッチがオンすると、所定時間Ｔ、検出機関回転数Ｎを読み込み、今回読み込んだ今回機関回転数Ｎと前回読み込んだ前回機関回転数Ｎｏとを比較し、今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ以上のとき電磁クラッチを接続し、今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行う芝刈機の動力伝達制御機構。
【選択図】図１０

Description

本発明は、内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機における動力伝達制御機構に関する。

芝刈機において、内燃機関の動力のブレードへの伝達を制御するのに、摩擦クラッチ等の機械的なクラッチを使用するものであると、徐々にクラッチを接続させる（半クラッチ状態を経る）ことにより、ブレードの慣性等の負荷に伴う内燃機関に対する急激な負荷変動を避けて、負荷接続時の内燃機関の稼動停止（エンジンストール）が防止されていた。

しかし、動力伝達機構に電磁クラッチが介装される芝刈機（例えば、特許文献１参照）においては、回転するディスクどうしの吸着により動力が伝達されるため、緩衝要素がなく急激な負荷変動を回避できずに負荷接続時にエンジンストールが生じ易い。

特開平９−３６号公報特許文献１には、負荷接続時の動力伝達制御については開示されていない。

一般的に電磁クラッチを接続したとき内燃機関に対して大きな負荷変動が加わるものについては、電磁クラッチをパルス駆動する方法がある（例えば、特許文献２参照）。
特開昭５８−１９１３２６号公報

特許文献２に開示された動力伝達制御は、パルス幅を次第に広く設定するようにして電磁クラッチをパルス駆動するものである。

しかし、パルス幅を次第に広くしながらパルス駆動させるには、複雑な制御回路を構成する必要があるとともに、パルス幅の設定にあたっては、内燃機関の負荷追従性，クラッチ，ブレード等の負荷のばらつきを考慮する必要があり容易ではなく、一度設定したとしてもクラッチの経年変化などには対応できない。
また電磁クラッチをパルス駆動する場合、電磁クラッチは半クラッチに相当する状態にあって、クラッチの摩耗も早まることになる。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、内燃機関の負荷追従性，クラッチ，負荷のばらつきに影響されずに、常に電磁クラッチにより内燃機関の動力をエンジンストールすることなくブレードの回転に確実に伝達することができる芝刈機の動力伝達制御機構を供する点にある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、作業者の操作でオン・オフする操作スイッチと、内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記操作スイッチの作動信号と前記機関回転数検出手段が検出した機関回転数に基づいて前記電磁クラッチを駆動制御する電磁クラッチ制御手段とを備え、前記電磁クラッチ制御手段は、前記操作スイッチがオンすると、所定時間、前記機関回転数検出手段が検出する機関回転数を読み込み、今回読み込んだ今回機関回転数と前回読み込んだ前回機関回転数とを比較し、今回機関回転数が前回機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、今回機関回転数が前回機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行う芝刈機の動力伝達制御機構とした。

請求項２記載の発明は、内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、作業者の操作でオン・オフする操作スイッチと、内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記操作スイッチの作動信号と前記機関回転数検出手段が検出した機関回転数に基づいて前記電磁クラッチを駆動制御する電磁クラッチ制御手段とを備え、前記電磁クラッチ制御手段は、前記操作スイッチがオンすると、所定時間、前記機関回転数検出手段が検出する機関回転数を読み込み、読み込んだ機関回転数が指示機関回転数より第１規定回転数分低い下限機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断し、読み込んだ機関回転数が指示機関回転数より第２規定回転数分低い上限機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、読み込んだ検出機関回転数が前記下限機関回転数以上で前記上限機関回転数未満のときは、今回読み込んだ今回機関回転数と前回読み込んだ前回機関回転数とを比較し、今回機関回転数が前回機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、今回機関回転数が前回機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構である。

請求項３記載の発明は、内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、作業者の操作でオン・オフする操作スイッチと、内燃機関の吸気系に設けられたスロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記操作スイッチの作動信号と前記スロットル開度検出手段が検出したスロットル開度に基づいて前記電磁クラッチを駆動制御する電磁クラッチ制御手段とを備え、前記電磁クラッチ制御手段は、前記操作スイッチがオンすると、所定時間、前記スロットル開度検出手段が検出するスロットル開度を読み込み、読み込んだスロットル開度が上限スロットル開度未満のとき電磁クラッチを接続し、読み込んだスロットル開度が上限スロットル開度以上のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構である。

請求項１記載の芝刈機の動力伝達制御機構によれば、電磁クラッチ制御手段により、操作スイッチがオンすると、今回機関回転数が前回機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、今回機関回転数が前回機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うので、機関回転数が上昇しているときは電磁クラッチを接続し、機関回転数が下降するときは電磁クラッチを切断することを所定時間繰り返すことで、電磁クラッチを接続のままにすることによるエンジンストールを回避して、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを確実に接続することができる。
電磁クラッチの周期的制御は、所定時間内に限定して行われるので、電磁クラッチの摩耗も抑制される。

機関回転数に基づき電磁クラッチが制御されるので、内燃機関の負荷追従性やクラッチ，負荷のばらつきに影響されずに、常に電磁クラッチにより内燃機関の動力をエンジンストールすることなくブレードの回転に確実に伝達することができる。

請求項２記載の芝刈機の動力伝達制御機構によれば、電磁クラッチ制御手段により、操作スイッチがオンすると、読み込んだ機関回転数が指示機関回転数より第１規定回転数分低い下限機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断し、読み込んだ機関回転数が指示機関回転数より第２規定回転数分低い上限機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、読み込んだ検出機関回転数が前記下限機関回転数以上で前記上限機関回転数未満のときは、今回読み込んだ今回機関回転数と前回読み込んだ前回機関回転数とを比較し、今回機関回転数が前回機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、今回機関回転数が前回機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うので、読込んだ検出機関回転数が下限機関回転数未満で指示機関回転数に遠く及ばないときは、電磁クラッチを切断状態に維持し、検出機関回転数が上限機関回転数以上で指示機関回転数に近いときは電磁クラッチを接続状態に維持し、機関回転数がその中間にあるときは機関回転数が上昇していれば電磁クラッチを接続し、下降していれば切断することで、電磁クラッチの接続・切断の繰り返しの回数を可及的に少なくし電磁クラッチの摩耗を一層抑制し、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを確実に接続することができる。

また、内燃機関の特性で機関回転数の低下により出力が下がる場合、電磁クラッチによる負荷の接続で相当程度低い機関回転数レベルで機関回転数の上昇・下降が繰り返されおそれがあるが、下限機関回転数未満の低い機関回転数のときは、強制的に電磁クラッチを切断することで、低い機関回転数レベルでの電磁クラッチの接続・切断の繰り返しを回避することができる。

電磁クラッチの周期的制御は、所定時間内に限定して行われるとともに、所定時間内でも、電磁クラッチの接続・切断の繰り返しの回数を可及的に少なくできるので、電磁クラッチの摩耗がより一層抑制される。

請求項３記載の芝刈機の動力伝達制御機構によれば、電磁クラッチ制御手段により、読み込んだスロットル開度が上限スロットル開度未満のとき電磁クラッチを接続し、読み込んだスロットル開度が上限スロットル開度以上のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うので、スロットル開度が上限スロットル開度以上で出力に余裕がないときは、電磁クラッチを切断することで、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを確実に接続することができる。

電磁クラッチの周期的制御は、所定時間内に限定して行われるので、電磁クラッチの摩耗も抑制される。
スロットル開度に基づき電磁クラッチが制御されるので、内燃機関の負荷追従性やクラッチ，負荷のばらつきに影響されずに、常にエンジンストールすることなく電磁クラッチにより内燃機関の動力をブレードの回転に確実に伝達することができる。

以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図１０に基づいて説明する。
本実施の形態に係る芝刈機１は、４ストロークサイクルの内燃機関10によりブレード12を回転して芝刈り作業を行い、走行用ＤＣモータ30により自ら走行することができるハイブリッド型の自走式芝刈機である。

図１は、本芝刈機１の全体斜視図であり、図２は芝刈機本体の側面図、図３は同平面図、図４は同後面図である。
地面に沿って回転するブレード12を軸支して上方から覆うブレードハウジング２が、左右一対の前輪６，６および後輪７，７によって走行自在に支持されている。
本明細書中では、芝刈機１の前進方向を向いた状態を基準にして前後左右を決めることとする。

ブレードハウジング２は、４隅が前輪６，６と後輪７，７の４輪を軸支する軸受部２ｆ、２ｆ、２ｒ、２ｒをなし、軸受部２ｆ、２ｆ、２ｒ、２ｒに囲まれた中央部２ｃの下部が偏平椀状をなしてブレード12を覆うブレード収容部２ｂが形成され、中央部２ｃは後半が後方へいくに従い上方に膨出し、さらに後方に連続して上方に膨出した膨出部２ｅが形成されている。

このブレードハウジング２の中央部２ｃに、内燃機関10がクランク軸11を鉛直に指向させて搭載されている。
内燃機関10は、シリンダ10cyを前方に向け、クランクケース10ｃからクランク軸11を下方に突出している。

クランク軸11とブレード12との間に電磁クラッチ20が介装されている。
したがって、内燃機関10の駆動が電磁クラッチ20の接続を介してブレード12を回転して芝を刈ることができる。

ブレードハウジング２における中央部２ｃの右側部から後半の膨出部２ｅに亘って斜めに鉛直仕切板３（図３参照）によってブレードハウジング２内を仕切られて刈芝搬送通路４が形成されている。
刈芝搬送通路４は、ブレードハウジング２内を画成して形成された通路で、通路前端がブレード収容部２ｂに開口しており、同前端開口から後方へ通路断面積を徐々大きくしていき、膨出部２ｅの若干傾斜した後壁に大きな後端開口４ｂを形成している。

刈芝搬送通路４の後端開口４ｂは膨出部２ｅの後壁２ｄの右半部強を大きく開口しており、この後端開口４ｂに前端の口を連結して刈芝収集袋５が後方に延設される（図１参照）。

斜めの鉛直仕切板３によってブレードハウジング２内を仕切られて右側に刈芝搬送通路４が形成され、鉛直仕切板３より左側の空間の下半部に走行用ＤＣモータ30と減速機構40が設けられている。

走行用ＤＣモータ30のモータ駆動軸31が減速機構40の上部に減速機構40の入力軸として挿入されており、モータ駆動軸31の回転が減速ギヤ群の噛合いを介して減速機構40の下部において出力軸である駆動軸50に減速されて伝達される。

駆動軸50は、後輪７，７をそれぞれ回転自在に軸支する後車軸７ａ，７ａの後方において、左右に延びて回転自在に架設されており、駆動軸50の両端に双方向クラッチ55を介して嵌着された駆動ギヤ61，61が後輪７，７に一体に固着された被動ギヤ62，62と噛合している。

したがって、走行用ＤＣモータ30のモータ駆動軸31の回転が、減速機構40を介して減速されて駆動軸50に伝達され、駆動軸50の回転が双方向クラッチ55および駆動ギヤ61，61と被動ギヤ62，62の噛合いを介して後輪７，７の回転に伝達されて芝刈機１が走行される。

なお、双方向クラッチとは、駆動源側の駆動軸の前進方向の動力のみが駆動輪に伝達されるとともに、クラッチの係合が外れて切断状態にあれば駆動輪側の前進方向および後進方向の双方向の回転は駆動軸側に伝達されない構造のクラッチのことである。

走行用ＤＣモータ30の駆動制御、内燃機関10の運転制御および内燃機関10の駆動をブレード12に伝達する前記電磁クラッチ20の接続・切断制御などは、全てコンピュータによる電子制御装置であるＥＣＵ70により実行される。

このＥＣＵ70は、ブレードハウジング２の後部膨出部２ｅの上部で刈芝搬送通路４の鉛直仕切板３により仕切られた左側の空間の上半部に配設される。
ＥＣＵ70の下方に前記走行用ＤＣモータ30が位置する。

ＥＣＵ70は、直方体状の筐体に収容されており、筐体の上面には冷却フィン71が多数枚並んで長尺に突出形成されている。
ブレードハウジング２の後部膨出部２ｅの傾斜した上壁の一部が矩形に開口しており、その矩形口はＥＣＵ70の筐体の上面の長方形より若干小さく、同矩形口に下側から冷却フィン71を嵌挿して上部に露出させ、ＥＣＵ70の筐体の上面外周縁部を矩形口の開口縁部に当接してねじ72により固着してＥＣＵ70はブレードハウジング２の上壁に支持される。

次に、動力伝達系について図５ないし図７に基づき説明する。
まず、内燃機関10の動力をブレード12に伝達する電磁クラッチ20の構造を図５に示した断面図に基づき説明する。

内燃機関10の下方に突出したクランク軸11に下方から回転ディスク21がセレーション嵌合され、さらに円筒状のカラー22が嵌挿されてワッシャ23ｗを介してフランジ付ボルト23により一体に固着され、クランク軸11と一体に回転ディスク21が回転するようになっている。
回転ディスク21は、ベアリング19で軸支された円筒部21ａとその下端の円板部21ｂからなり、円板部21ｂの上に近接して環状に電磁コイル24が上部を支持されて吊設されている。

前記カラー22の外周にベアリング25を介して環状のブレード支持部材26がクランク軸11と相対回転自在に取り付けられており、同環状支持部材26の下面にブレード12の基端環状部12ａが当接されてフランジ付きボルト26ｂにより一体に固着されている。
したがって、ブレード12はクランク軸11と相対回転自在に支持されている。

ブレード支持部材26の上には中空円板状のクラッチディスク27が上下移動可能に支持されている。
すなわち、ブレード支持部材26の上面に立設された複数のピン26ｐがクラッチディスク27を貫通して、クラッチディスク27がブレード支持部材26に対して上下移動を可能とするが相対的な回転は規制されて共に回転する構造をしている。

このクラッチディスク27は、前記回転ディスク21の円板部21ｂに近接して対向しており、上方に移動したときは、接触する。
クラッチディスク27の上面の回転ディスク21の円板部21ｂと接触する面には摩擦部材が貼着されている。

なお、クラッチディスク27の下面の外周縁部の下方には、環状係止板28がブレードハウジング２にボルト29により固定支持されている。
環状係止板28の上面には環状に摩擦部材28ａが貼着されている。

電磁クラッチ20は以上のような構造をしている。
電磁コイル24に通電せず消磁しているときは、クラッチディスク27は下方に移動して回転ディスク21と離れているので、内燃機関10が駆動されクランク軸11が回転ディスク21とともに回転していてもブレード支持部材26には動力が伝達されず、ブレード12は回転しない。

一方、電磁コイル24に通電し励磁すると、磁力によりクラッチディスク27は上方に移動して回転ディスク21に吸着するので、クランク軸11の回転は回転ディスク21と一体にクラッチディスク27を回転し、クラッチディスク27の回転はピン26ｐを介してブレード支持部材26に伝達されてブレード12が回転する。

ここで、電磁コイル24を消磁すると、回転ディスク21からクラッチディスク27が離れ、クラッチディスク27は下降して環状係止板28の摩擦部材28ａの上に載り、ブレード12とともに慣性により回転しようとするのを規制されて停止する。

次に、走行用ＤＣモータ30による走行駆動系について図５ないし図７に基づいて説明する。
ブレードハウジング２の後部膨出部２ｅの鉛直仕切板３より左側の空間の下半部に、走行用ＤＣモータ30と減速機構40が設けられており、図７に示すように、走行用ＤＣモータ30の右側に突出したモータ駆動軸31が、減速機ケース41の上部に挿入されており、モータ駆動軸31の端部にモータ駆動ギヤ32が嵌着されている。

減速機ケース41の下部には駆動軸50が左右方向に貫通しており、減速機ケース41の内部にはモータ駆動軸31と駆動軸50との間に２本のギヤ軸42，43が左右方向に指向して架設されている。
ギヤ軸42に回転自在に軸支された小径ギヤ45に一体に嵌着された大径ギヤ44が、前記駆動ギヤ32と噛合している。

ギヤ軸43には大径ギヤ46と小径ギヤ47が一体となって回転自在に軸支されており、大径ギヤ46が前記小径ギヤ45に噛合し、小径ギヤ47が駆動軸50に嵌着された大径ギヤ48に噛合している。
減速機構40は、以上のように構成されており、モータ駆動軸31の回転が、小径ギヤから大径ギヤへの各ギヤの噛合を経て減速されて駆動軸50に伝達される。

駆動軸50の両端には双方向クラッチ55，55を介して駆動ギヤ61，61が設けられており、駆動ギヤ61，61が後輪７，７と一体の被動ギヤ62，62と噛合している。
したがって、走行用ＤＣモータ30の駆動により双方向クラッチ55，55は接続されて後輪７，７が回転して芝刈機１は走行することができる。

走行用ＤＣモータ30の駆動を停止電力を供給した状態で停止すると、双方向クラッチ55，55は切断状態で停止し、双方向クラッチは切断状態にあれば駆動輪側の前進方向および後進方向の双方向の回転は駆動軸側に伝達されない構造なので、芝刈機１の押し引き作業および方向転換が軽快に行える。

以上のような芝刈機１の本体に対して、ブレードハウジング２の後部膨出部２ｅの上部からは、後方に操作ハンドル80が延設されている。
操作ハンドル80は、管状部材をコ字状の屈曲したもので、ブレードハウジング２の後部膨出部２ｅの左右側部から左右長柄部81Ｌ，81Ｒが後方へ幾らか上向きに長尺に延出し、その後端部どうしを握り部82が連結して操作ハンドル80を構成している。

操作ハンドル80には、作業者が操作する種々の操作部材が配設されている。
図８を参照して、上方に凸に湾曲した握り部82の中央に直方体状の第１操作スイッチケース83が下方へ吊設されており、同第１操作スイッチケース83の正面に押しボタン84が配設されている。
湾曲した握り部82の前方に同握り部に接離自在にブレードレバー85が設けられている。

第１操作スイッチケース83の左右側壁を貫通した揺動中心軸90の外部に突出した両端に基端部が嵌着されて左右走行レバー86，86が握り部82の後方で揺動可能に設けられている。
走行レバー86は、揺動中心軸90に基端部が嵌着された揺動アーム部86ａと同揺動アーム部86ａの先端から左右側方に屈曲した操作部86ｂとからなる。

左右走行レバー86，86が前方に揺動すると、操作部86ｂ，86ｂが握り部82と接し、後方へ揺動して離れる。
操作部86ｂは、円管状の握り部82の外周面に概ね嵌合するように断面が円弧形状をして握り部82の形状と同形に湾曲している。

また、右長柄部81Ｒの握り部82寄りには、第２操作スイッチケース87が内側に取り付けられており、側面視三角形をした第２操作スイッチケース87の左側面には前後に揺動可能に速度調整レバー88が取り付けられている。
さらに、第２操作スイッチケース87の後面（作業者にとって正面）にはイグニッションつまみ89が回動可能に設けられている。

なお、右長柄部81Ｒに突設されたグリップ受け95に、スタートグリップ96が支持されており、スタートグリップ96からはスタート用ロープ97が前方に延び、内燃機関10の上部に配設されたリコイルスタータ（図示せず）に連結されている。

押しボタン84、ブレードレバー85、走行レバー86、速度調整レバー88、イグニッションつまみ89の操作に対してそれぞれ押しボタンスイッチ84ｓ、ブレードレバースイッチ85ｓ、走行レバースイッチ86ｓ、速度操作ボリューム88ｓ、イグニッションスイッチ89ｓが作動し、押しボタンスイッチ84ｓ、ブレードレバースイッチ85ｓ、走行レバースイッチ86ｓ、速度操作ボリューム88ｖ、イグニッションスイッチ89ｓの信号は、前記ＥＣＵ70に入力される。

本芝刈機１の制御系の概略ブロック図を図９に示す。
内燃機関10は、機関回転数を一定に維持すべく調整する電子ガバナ機構を備えており、スロットルバルブを駆動する電子ガバナモータ75を、ＥＣＵ70が制御する。
また、ＥＣＵ70は電磁クラッチ20および走行用ＤＣモータ30を駆動制御する。

内燃機関10には、クランク軸11の回転により発電するＡＣ発電機76が装備されており、ＡＣ発電機76により発電した電力のうち走行用電力が走行用ＤＣモータ30に供給されて走行に供されるとともに、制御用電力がＥＣＵ70や電子ガバナモータ75等の制御系に供される。

ＥＣＵ70は内燃機関10や走行用ＤＣモータ30を駆動制御するため、内燃機関10の運転状況を検出する機関回転数センサ77およびスロットル開度センサ78等を備えており、機関回転数センサ77が検出した機関回転数やスロットル開度センサ78が検出したスロットル開度のデータ信号がＥＣＵ70に入力される。

イグニッションつまみ89を操作すると、イグニッションスイッチ89ｓがオンし、走行レバー86を前方握り部82方向に揺動操作すれば走行レバースイッチ86ｓがオンして走行用ＤＣモータ30にＡＣ発電機76が発電した走行用電力を供給して駆動を開始して走行を始める。

押しボタン84が押された後に、続けてブレードレバー85を後方握り部82方向に揺動操作することで、押しボタンスイッチ84ｓに続いてブレードレバースイッチ85ｓがオンすると、電磁クラッチ20に通電して電磁コイル24を励磁してクラッチ接続状態としてブレード12を回転して芝刈り作業を行うことが可能となる。

この電磁クラッチ20を接続して内燃機関10の動力によりブレード12を回転させるときのＥＣＵ70による電磁クラッチ20の制御手順について、その第１の実施例を図１０に示し説明する。

まず、押しボタンスイッチ84ｓがオンしたときに“１”が立つフラグＦに、“１”が立っているか否かを判別し（ステップ１）、“１”が立っていないときはステップ２に進み、押しボタンスイッチ84ｓがオンしたか否か、すなわち押しボタン84が押されたか否かを判別する。

押しボタンスイッチ84ｓがオフ状態ならばステップ５に飛び、内燃機関10の指示機関回転数を、芝刈り作業をしていないときの所定の機関回転数Ｎａに設定し、次いで制御時間カウンタ値Ｔを設定する。
制御時間カウンタ値Ｔは電磁クラッチ20の制御する最大時間に相当する。

押しボタン84が押され押しボタンスイッチ84ｓがオンすると、ステップ２からステップ３に進み、フラグＦに“１”を立て、ステップ５に進む。
したがって、押しボタンスイッチ84ｓがオンすると、その後はステップ１のフラグＦの判別で、“１”が立っているので、ステップ４に進む。

ステップ４では、ブレードレバースイッチ85ｓがオンしたか否か、すなわちブレードレバー85が操作されたか否かが判別される。
ブレードレバースイッチ85ｓがオンされるまでは、ステップ４から前記ステップ５に飛び、ブレードレバー85が操作されブレードレバースイッチ85ｓがオンすると、ステップ７に進み、フラグＦを“０”に戻しておき、ステップ８に進む。

ステップ８では、指示機関回転数Ｎｓを、芝刈り作業を実行するときの所定機関回転数Ｎｂ（芝刈り作業をしていないときの指示機関回転数Ｎａより高回転）に設定する。

このように、押しボタン84，ブレードレバー85の順に操作され、押しボタンスイッチ84ｓに続いてブレードレバースイッチ85ｓがオンしたときに、電磁クラッチ20の駆動制御に入る。
押しボタン84が押されることなく、ブレードレバー85が揺動操作されても電磁クラッチ20の駆動制御に入らず、芝刈り作業を行うことはできない。

押しボタンスイッチ84ｓに続いてブレードレバースイッチ85ｓがオンして、電磁クラッチ20の駆動制御に入り、ステップ７，８からステップ９に進むと、前記制御時間カウンタ値Ｔが正の値を示しているか否かを判別し、正の値ならばステップ１０に進み、０以下ならばステップ１９に飛ぶ。

制御時間カウンタ値Ｔが正の値を示している間は、ステップ９からステップ１０に進んで、制御時間カウンタ値Ｔがデクリメント（減算）され、ステップ１１に進む。
制御時間カウンタ値Ｔが繰り返し減算されて０以下となるような当初設定された制御時間に達すると、ステップ19に飛んで、電磁クラッチ20に通電して接続状態としてブレード12を回転させ強制的に芝刈り作業に入る。
これは、いつまでも電磁クラッチ20の駆動制御を繰り返し行うのを避け、ブレード12の回転を安定化するためである。

制御時間カウンタ値Ｔが正の値を示していて、ステップ９からステップ１０、次いでステップ１１に進むと、制御周期カウンタ値ｔが正の値を示しているか否かを判別する。
制御周期カウンタ値ｔは、電磁クラッチ20の駆動制御を繰り返す周期に相当する。

制御周期カウンタ値ｔが正の値を示している間は、ステップ１２に進んで、制御周期カウンタ値ｔがデクリメント（減算）される。
制御周期カウンタ値ｔが繰り返し減算されて０以下となるとステップ１３に飛んで、制御周期カウンタ値ｔを所定の周期に設定する。

この所定の周期は、指示機関回転数から導き出せる１サイクルの周期に近い周期にする。
なお、内燃機関10は４ストロークサイクル内燃機関なので、２回転で１サイクルである。
したがって、芝刈り作業をしていないときの機関回転数の周期と、芝刈り作業をしているときの機関回転数の周期との中間の周期とすることが考えられる。

ステップ１３で制御周期カウンタ値ｔを所定の周期に設定すると、ステップ１４に進み、機関回転数センサ77により検出した機関回転数Ｎを読込み、次のステップ１５で今回読み込んだ今回機関回転数Ｎと前回（１周期前）読み込んだ前回機関回転数Ｎｏとを比較し、今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ未満であればステップ１６に進み、今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ以上であればステップ１８に進む。

今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ未満で、１周期前に比べて機関回転数が低下しているときは、ステップ１６に進み、前回機関回転数Ｎｏを今回機関回転数Ｎに置き換えておき、ステップ１７で電磁クラッチ20への通電を停止して電磁クラッチ20を切断してブレード12の回転を停止する。
すなわち、機関回転数が低下しているときは、回転するブレード12への負荷が大き過ぎ、このまま電磁クラッチ20を接続状態にすると内燃機関10が停止（エンジンストール）するおそれがあるので、電磁クラッチ20を切断する。

一方、今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ以上で、１周期前に比べて機関回転数が上昇しているときは、ステップ１８に進み、前回機関回転数Ｎｏを今回機関回転数Ｎに置き換えておき、ステップ１９で電磁クラッチ20へ通電して電磁クラッチ20を接続してブレード12を回転させる。
すなわち、機関回転数が上昇しているときは、エンジンストールのおそれはないので、電磁クラッチ20を接続状態としてブレード12を回転させる。

以上のように、制御時間（制御時間カウント値Ｔ）が経過するまで、制御周期（制御周期カウント値ｔ）ごとに、今回機関回転数Ｎと前回機関回転数Ｎｏとを比較して、機関回転数が低下しているときは電磁クラッチ20を切断状態とし、機関回転数が上昇しているときは電磁クラッチ20を接続状態とすることを繰り返すことにより、電磁クラッチ20を接続のままにすることによるエンジンストールを回避して、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを確実に接続することができる。

制御時間を経過した後は、通常内燃機関10は指示機関回転数による運転が可能な状態になっているので、電磁クラッチ20を接続状態に維持して芝刈り作業の定常の運転状態に入るようにしている。

機関回転数に基づき電磁クラッチ20が制御されるので、内燃機関の負荷追従性やクラッチ，負荷のばらつきに影響されずに、常に電磁クラッチ20により内燃機関10の動力をエンジンストールすることなくブレード12の回転に確実に伝達することができる。

次に、電磁クラッチ20の制御手順について、第２の実施例を図１１に示す。
前記第１の実施例では、制御周期を予め指示機関回転数Ｎｓから導き出せる１サイクルの周期に近い一定の周期に決めていたが、本第２の実施例では、機関回転数センサ77により検出される現在の機関回転数Ｎから算出される内燃機関の１サイクルの周期を制御周期にしたものである。

本第２の実施例のステップ２１からステップ３０までは、前記第１の実施例のステップ１からステップ１０と同じであり、本第２の実施例のステップ３２からステップ３７までは、前記第１の実施例のステップ１４からステップ１９と同じである。

ステップ３１における内燃機関の１サイクルの周期経過の判断は、最初のサイクルは芝刈り作業をしていないときの指示機関回転数から１サイクルの周期を算出して、同周期の経過を判断し、次サイクルからはステップ３２で読込む検出機関回転数Ｎに基づいて算出された１サイクルの周期の経過を判断する。

したがって、制御時間（制御時間カウント値Ｔ）が経過するまで、内燃機関10の１サイクルの周期ごとに、今回機関回転数Ｎと前回機関回転数Ｎｏとを比較して、機関回転数が低下しているときは電磁クラッチ20を切断状態とし、機関回転数が上昇しているときは電磁クラッチ20を接続状態とすることを繰り返すことにより、電磁クラッチ20を接続のままにすることによるエンジンストールを回避して、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを確実に接続することができる。
電磁クラッチ20の周期的制御は、制御時間内に限定して行われるので、電磁クラッチの摩耗が抑制される。

次に、電磁クラッチ20の制御手順について、第３の実施例を図１２に示し説明する。
本第３の実施例のステップ４１からステップ５４までは、前記第１の実施例のステップ１からステップ１４と同じである。

そして、制御周期カウンタ値ｔが繰り返し減算されて０以下となるとステップ５３に飛んで、制御周期カウンタ値ｔを所定の周期に設定し、ステップ５４で検出機関回転数Ｎを読込んだ後は、ステップ５５において、検出機関回転数Ｎが指示機関回転数Ｎｓより第１規定回転数ｎ１分低い下限機関回転数未満か否かを判別している。

検出機関回転数Ｎが下限機関回転数未満のときは、ステップ５８に飛んで前回機関回転数Ｎｏを今回機関回転数Ｎに置き換えておき、ステップ５９で電磁クラッチ20への通電を停止して電磁クラッチ20を切断してブレード12の回転を停止する。

内燃機関の特性で機関回転数の低下により出力が下がる場合、電磁クラッチ20による負荷の接続で相当程度低い機関回転数レベルで機関回転数の上昇・下降が繰り返されおそれがあるが、下限機関回転数未満の低い機関回転数のときは、強制的に電磁クラッチ20を切断することで、後記するステップ５７以降で低い機関回転数レベルでの電磁クラッチ20の接続・切断の繰り返しを回避することができる。
また、下限機関回転数未満の低い機関回転数のときは、エンジンストールのおそれもあり、芝刈り作業の仕上がりが良好でなく芝刈り作業に適さないこともあるので、強制的に電磁クラッチ20を切断し、芝刈り作業を停止する。

ステップ５５で、検出機関回転数Ｎが下限機関回転数を超えていると判別されたときは、ステップ５６に進み、検出機関回転数Ｎが指示機関回転数Ｎｓより第２規定回転数ｎ２分低い上限機関回転数以上か否かを判別している。
なお、ｎ１＞ｎ２の関係にある。

検出機関回転数Ｎが上限機関回転数以上のときは、ステップ６０に飛んで前回機関回転数Ｎｏを今回機関回転数Ｎに置き換えておき、ステップ６１で電磁クラッチ20へ通電して電磁クラッチ20を接続してブレード12を回転させる。

検出機関回転数が上限機関回転数以上で指示機関回転数に近いときは、機関回転数が低下してもエンジンストールのおそれがなく、芝刈り作業の仕上がりも略良好なので、電磁クラッチを接続状態に維持することにし、電磁クラッチ20の接続・切断の繰り返しの回数を可及的に少なくし、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを速やかに、かつ確実に接続する。

ステップ５６で、検出機関回転数Ｎが上限機関回転数未満と判別されたときは、ステップ５７に進む。
すなわち、検出機関回転数Ｎが下限機関回転数以上で上限機関回転数未満のときに、ステップ５７に進み、今回読み込んだ今回機関回転数Ｎと前回（１周期前）読み込んだ前回機関回転数Ｎｏとを比較する。

今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ未満であればステップ５８に進み、前回機関回転数Ｎｏを今回機関回転数Ｎに置き換えておき、ステップ５９で電磁クラッチ20への通電を停止して電磁クラッチ20を切断してブレード12の回転を停止し、一方、今回機関回転数Ｎが前回機関回転数Ｎｏ以上であればステップ６０に進み、前回機関回転数Ｎｏを今回機関回転数Ｎに置き換えておき、ステップ６１で電磁クラッチ20へ通電して電磁クラッチ20を接続してブレード12を回転させる。

読込んだ検出機関回転数Ｎが下限機関回転数未満で指示機関回転数Ｎｓに遠く及ばないときは、電磁クラッチ20を切断状態に維持し、検出機関回転数Ｎが上限機関回転数以上で指示機関回転数Ｎｓに近いときは電磁クラッチ20を接続状態に維持し、機関回転数Ｎがその中間にあるときは機関回転数が上昇していれば電磁クラッチ20を接続し、下降していれば切断することで、電磁クラッチ20の接続・切断の繰り返しの回数を可及的に少なくし、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチを速やかに、かつ確実に接続することができる。

電磁クラッチ20の周期的制御は、制御時間内に限定して行われるとともに、制御時間内でも、電磁クラッチ20の接続・切断の繰り返しの回数を可及的に少なくできるので、電磁クラッチ20の摩耗がより一層抑制される。

次に、電磁クラッチ20の制御手順について、第４の実施例を図１３に示し説明する。
本第４の実施例は、前記実施例の機関回転数Ｎの代わりに内燃機関10の吸気系のスロットルバルブの弁開度であるスロットル開度θに基づき電磁クラッチ20を駆動制御するものである。
スロットル開度θは、前記スロットル開度センサ78により検出される。

本第４の実施例のステップ７１からステップ８３までは、前記第１の実施例のステップ１からステップ１３と同じである。
そして、制御周期カウンタ値ｔが繰り返し減算されて０以下となるとステップ８３に飛んで、制御周期カウンタ値ｔを所定の周期に設定した後、ステップ８４で、スロットル開度センサ78により検出されたスロットル開度θを読込み、次のステップ８５で検出スロットル開度θが上限スロットル開度θｕ（例えば80％開度）未満か否かを判別する。

検出スロットル開度θが上限スロットル開度θｕ以上であれば、ステップ８６に進み、電磁クラッチ20への通電を停止して電磁クラッチ20を切断し、検出スロットル開度θが上限スロットル開度θｕ未満であれば、電磁クラッチ20に通電し電磁クラッチ20を接続してブレード12を回転させる。

すなわち、検出スロットル開度θが上限スロットル開度θｕ以上で内燃機関10の出力に余裕がないときは、多少でも変動があるとエンジンストールのおそれがあるので、電磁クラッチ20を切断し、検出スロットル開度θが上限スロットル開度θｕ未満で内燃機関10の出力に余裕があるときに、電磁クラッチ20を接続してブレード12を回転させるようにしている。

ステップ８３からステップ８７までの上記スロットル開度θによる電磁クラッチ20の接続・切断制御を、制御周期ｔごとに実行することが、制御時間Ｔ内で行われることで、エンジンストールを生じさせずに電磁クラッチ20を確実に接続することができる。

スロットル開度θに基づき電磁クラッチ20が制御されるので、内燃機関10の負荷追従性やクラッチ，負荷のばらつきに影響されずに、常に電磁クラッチ20により内燃機関10の動力をエンジンストールすることなくブレード12の回転に確実に伝達することができる。
電磁クラッチ20の周期的制御は、制御時間内に限定して行われるので、電磁クラッチ20の摩耗も抑制される。

以上の実施の形態は、ハイブリッド型の自走式芝刈機に適用したものであるが、本発明は、芝刈り作業とともに走行駆動も内燃機関の動力で行う自走式芝刈機にも適用可能である。

本発明の一実施の形態に係る芝刈機の全体斜視図である。同芝刈機本体の側面図である。同平面図である。同後面図である。芝刈機の一部省略し一部断面とした部分側面図である。芝刈機の一部省略し一部断面とした後面図である。走行用ＤＣモータおよび減速機構の断面図（図５のVII−VII線断面図）である。操作ハンドルの握り部周辺の構成を示す斜視図である。本芝刈機の制御系の概略ブロック図である。第１の実施例の電磁クラッチの制御手順を示すフローチャートである。第２の実施例の電磁クラッチの制御手順を示すフローチャートである。第３の実施例の電磁クラッチの制御手順を示すフローチャートである。第４の実施例の電磁クラッチの制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１…芝刈機、２…ブレードハウジング、２ｅ…膨出部、３…鉛直仕切板、４…刈芝搬送通路、５…刈芝収集袋、６…前輪、７…後輪、
10…内燃機関、11…クランク軸、12…ブレード、20…電磁クラッチ、21…回転ディスク、22…カラー、23…フランジ付ボルト、24…電磁コイル、25…ベアリング、26…ブレード支持部材、26ｐ…ピン、27…クラッチディスク、28…環状係止板、29…ボルト、
30…走行用ＤＣモータ、31…モータ駆動軸、32…モータ駆動ギヤ、40…減速機構、41…減速機ケース、42，43…ギヤ軸、50…駆動軸、51…スリーブハウジング、52…ベアリング、61…駆動ギヤ、62…被動ギヤ、
70…ＥＣＵ、71…冷却フィン、75…電子ガバナモータ、76…ＡＣ発電機、77…機関回転数センサ、78…スロットル開度センサ、
80…操作ハンドル、81Ｌ…長柄部、82…握り部、83…第１操作スイッチケース、84…押しボタン、84ｓ…押しボタンスイッチ、85…ブレードレバー、85ｓ…ブレードレバースイッチ、86…走行レバー、86ｓ…走行レバースイッチ、87…第２操作スイッチケース、88…速度調整レバー、88ｓ…速度操作ボリューム、89…イグニッションつまみ、89ｓ…イグニッションスイッチ、95…グリップ受け、96…スタートグリップ、97…スタート用ロープ。

Claims

内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、
作業者の操作でオン・オフする操作スイッチと、
内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記操作スイッチの作動信号と前記機関回転数検出手段が検出した機関回転数に基づいて前記電磁クラッチを駆動制御する電磁クラッチ制御手段とを備え、
前記電磁クラッチ制御手段は、
前記操作スイッチがオンすると、所定時間、
前記機関回転数検出手段が検出する機関回転数を読み込み、
今回読み込んだ今回機関回転数と前回読み込んだ前回機関回転数とを比較し、
今回機関回転数が前回機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、
今回機関回転数が前回機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構。
内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、
作業者の操作でオン・オフする操作スイッチと、
内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記操作スイッチの作動信号と前記機関回転数検出手段が検出した機関回転数に基づいて前記電磁クラッチを駆動制御する電磁クラッチ制御手段とを備え、
前記電磁クラッチ制御手段は、
前記操作スイッチがオンすると、所定時間、
前記機関回転数検出手段が検出する機関回転数を読み込み、
読み込んだ機関回転数が指示機関回転数より第１規定回転数分低い下限機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断し、
読み込んだ機関回転数が指示機関回転数より第２規定回転数分低い上限機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、
読み込んだ検出機関回転数が前記下限機関回転数以上で前記上限機関回転数未満のときは、
今回読み込んだ今回機関回転数と前回読み込んだ前回機関回転数とを比較し、
今回機関回転数が前回機関回転数以上のとき電磁クラッチを接続し、
今回機関回転数が前回機関回転数未満のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構。
内燃機関の動力が電磁クラッチを介してブレードに伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、
作業者の操作でオン・オフする操作スイッチと、
内燃機関の吸気系に設けられたスロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、
前記操作スイッチの作動信号と前記スロットル開度検出手段が検出したスロットル開度に基づいて前記電磁クラッチを駆動制御する電磁クラッチ制御手段とを備え、
前記電磁クラッチ制御手段は、
前記操作スイッチがオンすると、所定時間、
前記スロットル開度検出手段が検出するスロットル開度を読み込み、
読み込んだスロットル開度が上限スロットル開度未満のとき電磁クラッチを接続し、
読み込んだスロットル開度が上限スロットル開度以上のとき電磁クラッチを切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構。