JP2008087673A - 乗用作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が比較的簡素でありながら、小回りが効き、草刈作業等を効率良く、迅速かつ円滑に行うことができる乗用作業機を提供する。
【解決手段】エンジン２２等の走行駆動系、作業用駆動系、運転席１８及び操作系が配在されたメインフレーム２０と、該メインフレーム２０に水平面内で回動可能に支持されるとともに、操舵輪１６、１６の車軸６０が一体回動可能に連結されたサブフレーム４０を備え、前記サブフレーム４０と前記メインフレーム２０のいずれか一方に、前記メインフレーム２０側からの荷重を受ける転動部材としてのローラー４７、４７が設けられるとともに、他方に、前記ローラー４７、４７が転動する回動案内面部材２７が設けられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、果樹園の下草刈等に用いられる乗用草刈機（乗用モア）や芝刈機等の乗用作業機に係り、特に、構成が比較的簡素でありながら、小回りが効き、草刈作業等を効率良く、迅速かつ円滑に行うことができる乗用作業機に関する。

この種の乗用作業機として、下記特許文献１、２等に見られるように、車体フレームが前側フレームと後側フレームとに分割され、両フレームをピボット等を持つ関節部で連結し、それらを水平面内で相対的に回動可能とした、つまり、前二輪もしくは後二輪を操舵輪とした中折れ式（アーティキュレート式）のものが知られている。

また、果樹園の下草刈等に用いられる乗用草刈機としては、前輪操舵で草刈部が前輪と後輪の間にある構造のものが多い。
別の構造の乗用草刈機（ゴルフ場芝刈り機等）として、前記特許文献２等に見られる如くの、後輪操舵で草刈部を前輪の前方に配置したものも知られている。

実開昭60−156921号公報 特開昭2000−270651号公報

しかしながら、前記中折れ式（アーティキュレート式）の乗用作業機では、前側フレームと後側フレームとを連結する関節部分に大きな荷重が加えられるため、該関節部分の強度を充分に確保しておくことが要求され、加えて、中折れ式であるが故に、エンジンの動力伝達系等に油圧等を利用した複雑な構造のものを採用せざるを得ず、コスト高、重量増、複雑化等を招いていた。

また、前輪操舵で草刈部が前輪と後輪との間（車体中央下側）にある構造の乗用草刈機は、最小回転半径が比較的大きく、車輪旋回軌跡と草刈部回転軌跡とのずれによる刈り残しが発生し易いという問題がある。さらに、刈刃部の真上に運転席があるため、繁茂した果樹の枝下や田圃の端などの草刈りを行うことが難しく、実質的に通り抜け走行できる部分のみが作業範囲（刈り取れる部分）となるという問題もあった。

また、前記特許文献２に見られる如くの、草刈部を前輪の前方に配置した後輪操舵の乗用草刈機（ゴルフ場芝刈り機等）は、全長が長くなる傾向があり、加えて、後輪操舵による尻振りが大きくなるため、樹木が入り組んだ果樹園内では走行操縦が難しく、また、機構も複雑になるため、コスト高となる等の問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、構成が比較的簡素でありながら、小回りが効き、草刈作業等を効率良く、迅速かつ円滑に行うことができる乗用作業機を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る乗用草刈機は、基本的には、エンジン等の原動機を含む走行駆動系、作業用駆動系、運転席及び操作系が配在されたメインフレームと、該メインフレームに水平面内で回動可能に支持されるとともに、操舵輪の車軸が一体回動可能に連結されたサブフレームを備え、前記サブフレームと前記メインフレームのいずれか一方に、前記メインフレーム側からの荷重を受ける転動部材が設けられるとともに、他方に、前記転動部材が転動する回動案内面部材が設けられていることを特徴としている。

好ましい態様では、前二輪が駆動輪、後二輪が操舵輪となっていて、前記後輪の前記車軸が前記サブフレームに一体回動可能に連結される。
より好ましい態様では、前記サブフレーム及び操舵輪の前記車軸の回動中心は、前記車軸の中心より車体前後方向にオフセットされる。
前記操舵輪の前記車軸は、好ましくは、前記サブフレームに設けられたセンターピンを中心として鉛直面内で揺動可能とされる。

他の好ましい態様では、前二輪が駆動輪、後二輪が操舵輪となっていて、前記前二輪の前方に草刈部が配置される。
別の好ましい態様では、前記後二輪が操舵輪で従動輪となっており、前記後輪の一方と前記車軸とが一体回転するようにされ、かつ、前記後輪の他方は、前記車軸に自由回転可能に取り付けられるとともに、前記後輪の他方と前記車軸との間に、それらを任意に接離できるクラッチ手段が介装される。

上記の如くの構成とされた本発明に係る乗用作業機では、次のような作用効果が得られる。
（１）動力伝達がメインフレーム上のみで行えるため、従来のアーティキュレート式のものに比べ、構造が簡単で軽量、コンパクトにできる。
（２）メインフレーム側からの荷重は、メインフレームに設けられた回動案内面部材又は転動部材→サブフレームに設けられた転動部材又は回動案内面部材→操舵輪（後二輪）で受けるため、従来のもののように、関節部分に大きな荷重は加えられず、関節部分（回動支点）は、サブフレーム及び操舵輪を水平面内で回動させ得る強度があれば良いので、関節部分の構造を簡略化でき部品コスト等を抑えることができる。
（３）後二輪が操舵輪とされ、この後輪の車軸が連結されたサブフレームは、メインフレームに対して水平面内で回動可能に支持されるとともに、サブフレーム及び操舵輪の車軸の回動中心が、前記車軸の中心より前方にオフセットされることにより、最小回転半径を前輪操舵のものに比べて小さくすることができるとともに、後輪操舵のような尻振り現象も抑えることができ、特に、樹間走行に好適となって、草刈作業等を効率良く、迅速かつ円滑に行うことができる。
（４）草刈部が前輪の前方に配置され、後輪を操舵するようにされた場合、草刈部の回転半径が小さくなり、刈り残しが少なくなる。また、運転席からの視認性が高く、特に草刈り操作性に優れたものとなる。
（５）草刈部が前方にあるため、従来のように通り抜けする必要が無く、枝奥の草刈りに優位である。
（６）前後の車軸間に草刈部がないこと及び後車軸が鉛直面内で揺動するようにされることにより、凸地での走破性が高くなる。
（７）運転席は前車軸から車輌中心にかけて配置され、最後部にエンジンが配置されることにより、従来の乗用草刈機に比べて全長を短くすることができる。

以下、本発明の乗用作業機の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図６は、それぞれ本発明に係る乗用作業機（乗用草刈機）の一実施形態を示す前方斜視図、後方斜視図、平面図、背面図、底面図、及び外装部分を取り去った基幹部分の前方斜視図である。

図示例の乗用草刈機１０は、車体１２の前部に駆動輪としての前輪１４、１４が、また、車体１２の後部に操舵輪としての後輪１６、１６が配置され、前輪１４、１４の前方に横並び３連の草刈刃を持つ草刈部１５が配置されている。車体１２の前部中央にはステアリングハンドル１７が配置され、車体１２中央には運転席１８が設けられ、運転席１８周りには、各種操作部材が配在されている。

車体１２の基幹部分は、図６に示される如くに、梯子状のメインフレーム２０で構成されており、このメインフレーム２０の後部上にエンジン２２が搭載されている。エンジン２２の動力は、図６に加えて図７を参照すればよくわかるように、二段ベルトプーリ式動力伝達機構２４により、メインフレーム２０の前部側下方に配置されたトランスミッション２５に伝達され、このトランスミッション２５から前輪１４、１４へ走行駆動力として、また、草刈部１５へその刈取用動力等として伝達される。

したがって、本実施形態においては、メインフレーム２０に、エンジン２２やトランスミッション２５等の走行駆動系、作業用駆動系、運転席及び操作系等が配在されている。

また、メインフレーム２０の後部下側には、後述するローラー４４が転動するレールの役目を果たす逆半皿状の回動案内面部材２７が取付固定されている。
この回動案内面部材２７の前端側下面には、ステアリングハンドル１７の操舵量（回転角度）に応じて後輪１６、１６の車軸６０（車軸ケース６２）を水平面内で回動させるための操舵旋回機構３０が設けられている。

操舵回動機構３０は、機構ケース部３２、この機構ケース部３２内に垂直姿勢で回転自在に配在された操舵用回転軸３３、該回転軸３３に近接して平行に垂直姿勢で配在された回動用中心軸３６、該回動用中心軸３６に回転自在に外嵌された段付きの回動用回転筒軸３７、及び、サブフレーム４０を備えている。

前記操舵用回転軸３３の上部には、ステアリングハンドル１７の操舵量（回転角度）に応じて前記操舵用回転軸３３を回転させるための巻掛伝動チェーン３４ａが巻き掛けられるスプロケットホイール３４ｂがキー止め、スプライン結合等により一体回転可能に取付固定されている。この操舵用回転軸３３の中央部には、前記サブフレーム４０を水平面内で回動させるための歯車部３５が設けられている。

一方、前記回動用中心軸３６は、機構ケース部３２の底板３２ａ上に乗せられ、その上下端部外周にはスリーブ３８、３９が外嵌され、前記回動用回転筒軸３７と上側のスリーブ３８との間には、スラストベアリング４１が介装されている。回動用回転筒軸３７の大径段差部３７ａ上には、図７に加えて、図８及び図９を参照すればよくわかるように、平面視概略扇形状（銀杏葉状）のカム板４３が外嵌されて、圧入、溶接、キー止め、スプライン結合等により一体回転可能に取付固定されている。このカム板４３の前部側（操舵用回転軸３３側）には、所定の角度範囲にわたって、前記歯車部３５に噛合する歯車部４５が設けられている。

また、回動用回転筒軸３７の大径段差部３７ａ下には、前記サブフレーム４０の前部が外嵌されて圧入、溶接、キー止め、スプライン結合等により一体回転可能に取付固定されている。このサブフレーム４０は、断面逆溝形状で平面視長方形のアーム状となっており、その後端側は、前記メインフレーム２０の後端より後方に突出させられている。

このサブフレーム４０における左右両側面の中央部付近には、前記メインフレーム２０側からの荷重を受ける転動部材としてのローラー４７、４７が溶接等により取付固定されている。このローラー４７、４７は、前記回動案内面部材２７の下面外周端部付近を転動するようになっている。

また、サブフレーム４０の中央部付近下面には、支持板４８が溶接等により固着されており、この支持板４８とサブフレーム４０の前側板４８との間を橋絡するようにセンターピン５０が水平姿勢で挿入固定されている。このセンターピン５０には、揺動用スリーブ５２が回転自在に外嵌されており、この揺動用スリーブ５２と後輪１６、１６の車軸６０に外挿された車軸ケース６２とが三角形状の前後の連結板６３、６４により連結固定されている。

一方、前記カム板４３とこれに近接配置された押圧アーム機構７０とでステアリング中立復元機構が構成される。押圧アーム機構７０は、図９を参照すればよくわかるように、メインフレーム２０（回動案内面部材２７）に取付固定されたアーム連結保持部材７５と、ステアリングハンドル１７が操作されていない中立位置にあるとき、カム板４３のカム面（外周端面）の中央（最も張り出している部分）に圧接する押圧ベアリング部７３が先端部に設けられた第１アーム７２と、この第１アーム７２と協同してＬ形アームを形成するように、前記アーム連結保持部材７５を介して前記第１アーム７２に一体回転可能に連結された第２アーム７４と、第１アーム７２（押圧ベアリング部７３）をカム板４３に押し付ける方向に付勢すべく、第２アーム７４の自由端側を側方に引っ張るコイルばね７６と、を備えている。なお、コイルばね７６の側方外端部は、メインフレーム２０に係止されている（図６参照）。

ところで、本実施形態のように、前輪１４、１４を駆動輪、後輪１６、１６を従動輪とした場合、前進時は従動輪がトレーディング方向となるため、直進安定性が得られるが、後進時（後退時）には、従動輪がリーディング方向となるため、直進安定性が悪くなる。特に、操舵角（切れ角）が大きい場合は、駆動力により関節部分を真っ直ぐ押す力が働くため、車体が屈折しやすい傾向がある。

そこで、本実施形態においては、図１０、図１１に示される如くに、右後輪１６Ａと左後輪１６Ｂとの間に、車軸６０と該車軸６０をベアリング６６、６７を介して回転自在に支持する車軸ケース６２とを配し、右後輪１６Ａ側は、車軸６０とハブ８１とをピン８３で固定して、右後輪１６Ａと車軸６０とが一体回転するようになし、また、左後輪１６Ｂは、車軸６０にフリーハブ８２を介して自由回転可能に取り付けられるとともに、左後輪１６Ｂと車軸６０との間に、それらを任意に接離できる噛み合わせクラッチ９０が介装されている。

噛み合わせクラッチ９０は、フリーハブ８２側の固定クラッチ要素９１と、車軸６０側の可動クラッチ要素９２とを備え、固定クラッチ要素９１は、フリーハブ８２に固定され、可動クラッチ要素９２は、キー９３により車軸６０と一体回転するようにされるが、軸方向に摺動可能とされている。ここで、図１１に示される如くに、固定クラッチ要素９１と可動クラッチ要素９２とが離間しているとき、左後輪１６Ｂは、車軸６２及び右後輪１６Ａの回転とは無関係にフリーで回転することができる。それに対し、可動クラッチ要素９２を左方向に移動させると、固定クラッチ要素９１と係合し、左後輪１６Ｂと車軸６０及び右後輪１６Ｂが一体回転する。なお、可動クラッチ要素９２は、図示していない付勢手段により常時、固定クラッチ要素から離れる方向に付勢されている。

可動クラッチ要素９２を左方向に移動させて固定クラッチ要素９１と噛み合わせるための手段として、車軸ケース６２の左端部に外嵌固定されたベアリング押さえ６８の外周に、摺動可能に押し子９５が外嵌されている。この押し子９５は、可動クラッチ要素９２の小径部外周に取り付けられているベアリング９６（のアウターレース）に当接して、該ベアリング９６を介して可動クラッチ要素９２を左方向に押動させるものである。押し子９５の移動、つまり、クラッチ９０の接離には、例えば、図８に示される如くに、インナーケーブ１０１とアウターチューブ１０２からなるボーデンケーブル１００を使用する。すなわち、ベアリング押さえ６８の外周に、インナーケーブル１０１係止用金具９７を固着するとともに、押し子９５の外周に、アウターチューブ係止用金具９８を固着しておき、インナーケーブル１０１を引っ張ることで、アウターチューブ１０２を相対的に左方向に前進させる。これより、図１０に示す押し子９５がベアリング９６を介して可動クラッチ要素９２を左方向に押動し、固定クラッチ要素９１と可動クラッチ要素９２とが係合してクラッチ９０が締結され、左後輪１６Ｂと車軸６０と右後輪１６Ａとが一体的に回転し、それらの間に差動が生じない。従って、後進する際に連動してクラッチ９０を締結状態にすることにより、直進安定性等が得られる。なお、クラッチ９０締結時には、車軸６０の左端部外周とフリーハブ８２との間に配在されているベアリング８６、８７が使用されて、左右の車輪に差動を生じ、それぞれ独立して遊転するが、差動量を適宜に調節したい場合には、クラッチ９０におけるクラッチ要素９１、９２を摩擦式とすることもできる。

かかる構成のもとで、ステアリングハンドル１７が操作されると、その操舵量（回転角度）がチェーン３４ａ及びスプロケットホイール３４ｂを介して操舵用回転軸３３に伝達され、操舵用回転軸３３がその操舵量に応じて回転せしめられる。操舵用回転軸３３が回転すると、その回転が歯車部３５→カム板４３の歯車部４５→回動用回転筒軸３７を介してサブフレーム４０に伝達され、サブフレーム４０に設けられたローラー４７、４７が回動案内面部材２７の下面に圧接しながら転動し、サブフレーム４０が操舵量に応じて回動用中心軸３６を中心（支点）Ｏとして回動する。これにより、図５（Ｂ）に示される如くに、サブフレーム４０に伴って後輪１６、１６の車軸６０（車軸ケース６２）も旋回し、操舵が行われる。

なお、前記カム板４３と押圧アーム機構７０とで構成されるステアリング中立復元機構においては、ステアリングハンドル１７が中立位置から操作されて、カム板４３、サブフレーム４０、及び後輪１６、１６の車軸６０（車軸ケース６２）が操舵方向に回動せしめられるときは、カム板４３の平面視扇形状のカム面の作用により、カム板４３、サブフレーム４０、及び後輪１６、１６の車軸６０（車軸ケース６２）を中立位置に戻そうとする力が働く。

前記の如くの構成とされた本実施形態の乗用草刈機１０においては、動力伝達がメインフレーム２０上のみで行えるため、従来のアーティキュレート式のものに比べ、構造が簡単で軽量、コンパクトにできる。

また、メインフレー２０側からの荷重は、メインフレーム２０に設けられた回動案内面部材２７→サブフレーム４０に設けられたローラー４７→操舵輪（後二輪１６、１６）で受けるため、従来のもののように、関節部分に大きな荷重は加えられず、操舵用回転軸３３や回動用回転筒軸３７等の関節部分は、サブフレーム４０及び操舵輪６、１６を水平面内で回動させ得る強度があれば良いので、関節部分の構造を簡略化でき部品コスト等を抑えることができる。

なお、転動部材としてのローラー４７をメインフレーム２０に設け、回動案内面部材２７をサブフレーム４０に設けても作用は変わらず、また、転動部材としてボールを用いても作用は変わらない。

また、後二輪１６、１６が操舵輪とされ、この後輪１６の車軸６０が連結されたサブフレーム４０が、メインフレーム２０に対して水平面内で回動可能に支持されるとともに、サブフレーム４０及び後輪１６、１６の車軸６０の回動中心が、前記車軸６０の中心より前方にオフセットされることにより、最小回転半径を前輪操舵のものに比べて小さくすることができるとともに、後輪操舵のような尻振り現象も抑えることができ、特に、樹間走行に好適となって、草刈作業等を効率良く、迅速かつ円滑に行うことができる。

加えて、草刈部が前輪の前方に配置され、後輪を操舵するようにされた場合、草刈部の回転半径が小さくなり、刈り残しが少なくなる。また、運転席からの視認性が高く、特に草刈り操作性に優れたものとなる。

このような作用効果を確認すべく、図１２に示される如くに、実際に本実施形態の乗用草刈機１０［本発明機：図１２（Ａ）］と、これと略同じ大きさ（車幅等）の従来の、前輪操舵で草刈部１５’が前輪１４’、１４’と後輪１６’、１６’との間にある構造の乗用草刈機１０’［従来機：図１２（Ｂ）］との比較試験を行ったところ、本発明機の最小回転半径Ｒａは、約１６００ｍｍであったのに対し、従来機の最小回転半径Ｒａ’は、約２０００ｍｍとなり、また、本発明機の旋回時刈り残し直径Ｄａは、約１４００ｍｍであったのに対し、従来機の旋回時刈り残し直径Ｄａ’は、約１７００ｍｍとなり、上記した作用効果が実証された。

以上の作用効果に加えて、草刈部が前方にあるため、従来のように通り抜けする必要が無く、枝奥の草刈りに優位である。
また、前後の車軸間に草刈部がないこと及び後車軸６０がセンターピン５０を中心（支点）として鉛直面内で揺動するようにされているので（図４参照）、凸地での走破性等が高くなる。

さらに、運転席１８が前輪１４、１４から車体中心にかけて配置され、最後部にエンジン２２が配置されるので、従来の乗用草刈機に比べて全長を短くすることができる。

本発明に係る乗用作業機の一実施形態を示す前方斜視図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態を示す後方斜視図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態を示す平面図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態を示す背面図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態を示す底面図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態を示す、外装部分を取り去った基幹部分の前方斜視図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態の主要部を示す部分切欠拡大側面図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態の主要部を示す下方斜視図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態の主要部を示す上方斜視図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態で使用されている後輪の切欠拡大図。 本発明に係る乗用作業機の一実施形態で使用されている左後輪の切欠拡大図。 本発明に係る乗用作業機の作用効果の説明に供される図。

符号の説明

１０ 乗用作業機（乗用草刈機）
１２ 車体
１４ 前輪
１５ 草刈部
１６ 後輪
１７ ステアリングハンドル
１８ 運転席
２０ メインフレーム
２２ エンジン
２７ 回動案内面部材
３０ 操舵回動機構
３３ 操舵用回転軸
３６ 回動用中心軸
３７ 回動用回転筒軸
４０ サブフレーム
４３ カム板
４７ ローラー（転動部材）
５０ センターピン
６０ 車軸
６２ 車軸ケース
９０ 噛み合わせクラッチ
９１ 固定クラッチ要素
９２ 可動クラッチ要素
９５ 押し子

Claims (6)

1. エンジン等の原動機を含む走行駆動系、作業用駆動系、運転席及び操作系が配在されたメインフレームと、該メインフレームに水平面内で回動可能に支持されるとともに、操舵輪の車軸が一体回動可能に連結されたサブフレームを備え、
   前記サブフレームと前記メインフレームのいずれか一方に、前記メインフレーム側からの荷重を受ける転動部材が設けられるとともに、他方に、前記転動部材が転動する回動案内面部材が設けられていることを特徴とする乗用作業機。
2. 前二輪が駆動輪、後二輪が操舵輪となっていて、前記後輪の前記車軸が前記サブフレームに一体回動可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の乗用作業機。
3. 前記サブフレーム及び操舵輪の前記車軸の回動中心は、前記車軸の中心より車体前後方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の乗用作業機。
4. 前記操舵輪の前記車軸は、前記サブフレームに設けられたセンターピンを中心として鉛直面内で揺動可能とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の乗用作業機。
5. 前記前二輪が駆動輪、前記後二輪が操舵輪となっていて、前記前二輪の前方に草刈部が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の乗用作業機。
6. 前記後二輪が操舵輪で従動輪となっており、前記後輪の一方と前記車軸とが一体回転するようにされ、かつ、前記後輪の他方は、前記車軸に自由回転可能に取り付けられるとともに、前記後輪の他方と前記車軸との間に、それらを任意に接離できるクラッチ手段が介装されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の乗用作業機。

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