JP2008168871A - 乗用型芝刈り車両 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】右左2個の主駆動輪12,14と、操向輪である右左2個のキャスタ輪22,24と、コントローラ44,46,48とを備える。少なくとも2個の主駆動輪12,14を、第1電動モータ16および第2電動モータ18により駆動する。コントローラ44,46,48は、切り替え手段である切り替えモジュールを備え、切り替えモジュールは、キャスタ輪22,24を操向用電動モータにより強制的に操向する強制操向モードと、操向用電動モータの動力発生を停止し、または操向用電動モータからキャスタ輪22,24への操向用の動力伝達を遮断してキャスタ輪22,24の自由操向を可能とする自由操向モードとの、いずれかのモードへの切り替えを行う。
【選択図】図2
Description
なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献1の他に特許文献2から特許文献6がある。
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。図1から図11は、第1の実施の形態を示す図である。図1は、本実施の形態の乗用型芝刈り車両である芝刈り車両10の構成を示す略図であり、図2は、図1の略A−A断面図である。なお、以下においては、芝刈り車両10として、左右後輪を主駆動輪とし、左右前輪を操向輪とした場合について説明するが、操向輪を1輪とした3輪走行型とすることもできる。
図12は、本発明の第2の実施の形態において、上記の図4に対応する略断面図を示している。本実施の形態の場合には、上記の第1の実施の形態において、少なくともキャスタ輪22,24を操向用電動モータ82により強制的に操向する強制操向モードにおいて、2個のキャスタ輪22,24を、走行用の動力源である電動モータ88により駆動するように構成している。また、キャスタ輪22,24を支持する支持ハウジング112は、上側支持部114により、鉛直方向の軸を中心に360度を超えて自由に回転可能に支持している。すなわち、上側支持部114は、メインフレーム30に対し軸受により鉛直方向の軸周りに回転可能に支持した筒部116と、筒部116に固定した大歯車86および支持ハウジング112とを備える。また、メインフレーム30上にコントローラ44,46,48(図3参照)からの制御信号を受け取るスリップリング118を支持するとともに、スリップリング118の下側に導出したケーブル120を、支持ハウジング112の内側を通じてキャスタ輪22,24走行用の電動モータ88に接続している。
図13は、本発明の第3の実施の形態を示している。本実施の形態の場合、キャスタ輪22,24走行用の電動モータ88を、キャスタ輪22,24の上側に外れた部分に配置している。すなわち、電動モータ88は、メインフレーム30に対し鉛直方向の軸を中心に回転可能に支持した筒部116に大歯車86とともに固定している。そして、電動モータ88の回転軸の回転を、複数の平歯車を備える歯車機構122を介してキャスタ輪22,24に伝達するように構成している。歯車機構122を構成する複数の平歯車も、電動モータ88および大歯車86とともに、鉛直方向の軸であり、キャスタ輪22,24の旋回軸である、操向軸123を中心とする回転に伴って回転するようにしている。また、大歯車86には、キャスタ輪22,24旋回用の図示しない電動モータの回転軸に固定した小歯車を噛合させている。なお、図13では、操向軸123とキャスタ輪22,24とのタイヤ中心が一致していることを示している。このような構成とすることで、操向に対する抵抗(操向抵抗)を低減できる。その他の構成および作用については、上記の図1から図11に示した第1の実施の形態、または、上記の図9に示した第2の実施の形態と同様であるため、同等部分には同一符号を付して重複する図示および説明を省略する。
図14は、本発明の第4の実施の形態を示している。本実施の形態の場合、上記の図13に示した第3の実施の形態において、キャスタ輪22,24走行用の電動モータ88を、歯車機構122に関して、図14の右左方向で逆に取り付けている。その他の構成および作用は、上記の図13に示した第3の実施の形態と同様である。なお、図14でも、図13と同様に、操向軸123とキャスタ輪22,24とのタイヤ中心が一致していることを示している。
図15から図16は、本発明の第5の実施の形態を示している。図15は、図4に対応する断面図で、図16は図15の右側から左側に見た、一部を断面で示す図である。本実施の形態の場合、上記の図13に示した第3の実施の形態において、キャスタ輪22,24走行用の電動モータ88を、鉛直方向の軸を中心として90度回転させた位置に設けるとともに、電動モータ88の回転軸にかさ歯車機構により、上側回転軸124を作動的に連結している。そして、上側回転軸124と、キャスタ輪22,24に固定した下側回転軸126との間に中間回転軸128を配置し、上側回転軸124に固定した駆動側歯車130と、中間回転軸128に固定した従動側歯車132との間にチェーン134を掛け渡している。そして、中間回転軸128と下側回転軸126とを、平歯車機構136により作動的に連結している。この結果、電動モータ88の回転軸とキャスタ輪22,24に固定した下側回転軸126とは、作動的に連結される。また、図15においては、図13,図14と同様に、操向軸123とキャスタ輪22,24のタイヤ中心とが一致していることを示しているが、図16においては、操向軸123とキャスタ輪22,24のタイヤ中心との間にオフセットが設けられていることを示している。このオフセットは、キャスタトレイル137と呼ばれるもので、キャスタトレイル137を設けることで、操向が自由回転の状態において、主駆動輪の走行に対応して、操向角度が定まりやすくなる。その他の構成および作用は、上記の図13に示した第3の実施の形態と同様である。
図17は、本発明の第6の実施の形態を示している。本実施の形態の場合、上記の図15から図16に示した第5の実施の形態において、キャスタ輪22,24走行用の電動モータ88のケースを、メインフレーム30に対し鉛直方向に固定している。そして、電動モータ88のケースの下側周囲に、支持ハウジング112の上部を大歯車86とともに、鉛直方向の軸を中心とする回転可能に支持している。また、電動モータ88の回転軸と、上側回転軸124とを、かさ歯車機構により作動的に連結している。さらに、下側回転軸126の一端部(図17の右端部)周囲に、一方向クラッチ138を介して平歯車機構136を構成する平歯車を支持している。これにより、電動モータ88の回転数が車速、すなわち、キャスタ輪22,24の回転速度に関して所定割合以下に低くなる、すなわち、キャスタ輪22,24に固定した平歯車の回転速度がキャスタ輪22,24の回転速度に対して遅くなる傾向となる場合には、電動モータ88から下側回転軸126への動力の伝達を遮断して、電動モータ88がキャスタ輪22,24の回転に対して抵抗となることを抑制するようにしている。その他の構成および作用は、上記の図15から図16に示した第5の実施の形態と同様である。
図18は、本発明の第7の実施の形態に使用する主駆動輪12,14駆動用の第1電動モータ16および第2電動モータ18(図2等参照)の特性線図を示している。なお、芝刈り車両の基本構成は上記の図1から図11に示した第1の実施の形態と同様であるため、以下の説明において同等部分には同一符号を付して説明する。本実施の形態の場合、上記の第1の実施の形態において、コントローラ44,46,48は、電動モータ制御手段である電動モータ制御モジュールを備える。電動モータ制御モジュールは、芝刈り車両10が傾斜面上で停止している場合に、電動モータ16,18の回転数が0近傍でトルク、すなわち起動トルク(始動トルク)を発生するように、電動モータ16,18を制御して、車両のずり下がりを阻止する等抑制するようにしている。すなわち、上記の第1の実施の形態において、傾斜面上に車両が位置する場合、パーキングブレーキを解除して、ブレーキペダルを踏み込まない状態では、芝刈り車両10が自重により傾斜面に沿ってずり下がる傾向となる。
図19は、本発明の第8の実施の形態の主駆動輪12,14とキャスタ輪22,24との速度を表す模式図を示している。なお、芝刈り車両の基本構成は上記の図1から図11に示した第1の実施の形態と同様であるため、以下の説明において同等部分には同一符号を付して説明する。本実施の形態の場合、上記の図1から図11に示した第1の実施の形態において、コントローラ44,46,48は切り替え手段である切り替えモジュールを備える。また、切り替えモジュールは、主駆動輪12,14のスリップ率が所定値である5%以上で、好ましくは、5%以上で15%以下、より好ましくはほぼ10%である場合に、主駆動輪12,14のみを駆動する第1駆動モードから、主駆動輪12,14とキャスタ輪22,24との両方を駆動する第2駆動モードに切り替えるものとしている。
また、図示は省略するが、第9の発明の実施の形態として、上記の図19に示した第8の実施の形態において、コントローラ44,46,48(図3参照)は、速度制御手段である速度制御モジュールを備え、速度制御モジュールは、芝刈り車両10の傾斜面降坂時において、芝刈り車両10のオーバーラン率が所定値以上である場合に、芝刈り車両10の速度を抑制するように主駆動輪12,14走行用の動力源を制御する構成とすることもできる。ここで、「オーバーラン率」は、芝刈り車両10の傾斜面降板時において、主駆動輪12,14が地面に対して遅く回転する状態となる場合の、キャスタ輪22,24の移動速度に対して主駆動輪12,14の目標移動速度が低くなる割合をいう。例えば、主駆動輪12,14駆動用の電動モータ16,18の回転数から得られる主駆動輪12,14の目標移動速度V0と、キャスタ輪22,24走行用の電動モータ88(図4等参照)の回転数から得られるキャスタ輪22,24の移動速度V1とを比較して、目標移動速度V0よりも移動速度V1が高い場合にオーバーランしていると判定し、オーバーラン率を、{(V1−V0)/V0}×100(%)として求める。また、主駆動輪12,14およびキャスタ輪22,24にそれぞれ固定されたエンコーダ140,142(図19参照)を含む回転速度検出装置からの検出信号から、主駆動輪12,14の目標移動速度V0とキャスタ輪22,24の移動速度V1とを求め、オーバーラン率を求めることもできる。
また、同様に図示は省略するが、第10の発明の実施の形態として、上記の第9の実施の形態において、コントローラ44,46,48(図3参照)は、切り替え手段である切り替えモジュールを備え、切り替えモジュールは、芝刈り車両10の傾斜面降坂時において、主駆動輪12,14(図19等参照)のみを駆動する第1駆動モードから、主駆動輪12,14とキャスタ輪22,24(図19等参照)との両方を駆動する第2駆動モードに切り替える構成とすることもできる。例えば、芝刈り車両10が傾斜面降板時であるか否かは、傾斜センサ104(図3参照)等により検出された傾斜面の傾斜角度、主駆動輪12,14駆動用の電動モータ16,18の回転方向等により判定する。そして、芝刈り車両10が傾斜面降板時であることが判定されたならば、上記の図19に示した第8の実施の形態と同様に、切り替えモジュールは、主駆動輪12、14のみを駆動する第1駆動モードから、主駆動輪12,14とキャスタ輪22,24との両方を駆動する第2駆動モードに切り替える。
Claims (15)
- 2個の主駆動輪と、
操向輪であるキャスタ輪と、を備え、
少なくとも2個の主駆動輪は、走行用動力源により駆動する乗用型芝刈り車両であって、
切り替え手段を備え、
切り替え手段は、キャスタ輪を操向用動力源により強制的に操向する強制操向モードと、操向用動力源の動力発生を停止し、または操向用動力源からキャスタ輪への操向用の動力伝達を遮断してキャスタ輪の自由操向を可能とする自由操向モードとの、いずれかのモードへの切り替えを行うことを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項1に記載の乗用型芝刈り車両において、
切り替え手段は、運転者により操作する操向用操作部の操作量を検出する操作量検出部と、キャスタ輪の方向を検出するキャスタ輪方向検出部とからの検出信号がそれぞれ入力され、操作量検出部からの検出信号に対応するキャスタ輪の方向と、キャスタ輪方向検出部からの検出信号に対応するキャスタ輪の方向とが異なる場合に、自由操向モードから強制操向モードへ切り替えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項1または請求項2に記載の乗用型芝刈り車両において、
少なくとも強制操向モードにおいて、キャスタ輪は、キャスタ輪走行用の動力源により駆動されることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 2個の主駆動輪と、
操向輪であるキャスタ輪と、を備え、
少なくとも2個の主駆動輪は、走行用動力源により駆動する乗用型芝刈り車両であって、
走行用動力源は電動モータであり、
電動モータ制御手段を備え、
電動モータ制御手段は、車両が傾斜面上で停止している場合に、電動モータの回転数が0でトルクを発生するように電動モータを制御することにより、車両のずり下がりを抑制することを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項4に記載の乗用型芝刈り車両において、
電動モータ制御手段は、車両の傾斜面上でのずり下がりを抑制するために、電動モータの回転数が0で発生するトルクを、電動モータに印加する電圧をパラメータとして制御することを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 2個の主駆動輪と、
操向輪であるキャスタ輪と、を備え、
少なくとも2個の主駆動輪は、走行用動力源により駆動する乗用型芝刈り車両であって、
走行用動力源は電動モータであり、
制動部制御手段を備え、
制動部制御手段は、車両の傾斜面での発進時において、制動用操作部をオフにした場合でも、電動モータのトルクが傾斜面の角度に対応する所定トルクを超えた場合にのみ、制動部による制動を解除するように、制動部の制動状態を制御することを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 2個の主駆動輪と、
操向輪であるキャスタ輪と、を備え、
少なくとも2個の主駆動輪は、走行用動力源により駆動する乗用型芝刈り車両であって、
切り替え手段を備え、
切り替え手段は、主駆動輪のスリップ率が所定値以上である場合に、主駆動輪のみを駆動する第1駆動モードから、主駆動輪とキャスタ輪との両方を駆動する第2駆動モードに切り替えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項7に記載の乗用型芝刈り車両において、
主駆動輪のスリップ率が所定値未満である場合には、キャスタ輪走行用の動力源の動力発生を停止し、またはキャスタ輪走行用の動力源からキャスタ輪への動力伝達を遮断することを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項7に記載の乗用型芝刈り車両において、
切り替え手段は、主駆動輪のみを駆動する第1駆動モードから、主駆動輪とキャスタ輪との両方を駆動する第2駆動モードに切り替わった後、主駆動輪を駆動するトルクが増大するのにしたがって、キャスタ輪を駆動するトルクであるアシストトルクが減少することにより、アシストトルクの大きさ、または主駆動輪を駆動するトルクに対するアシストトルクの割合が所定値未満となった場合に、第2駆動モードから第1駆動モードに切り替えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 2個の主駆動輪と、
操向輪であるキャスタ輪と、を備え、
少なくとも2個の主駆動輪は、走行用動力源により駆動する乗用型芝刈り車両であって、
速度制御手段を備え、
速度制御手段は、車両の傾斜面降坂時において、車両のオーバーラン率が所定値以上である場合に、車両の速度を抑制するように主駆動輪走行用またはキャスタ輪走行用の走行用動力源を制御することを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 2個の主駆動輪と、
操向輪であるキャスタ輪と、を備え、
少なくとも2個の主駆動輪は、走行用動力源により駆動する乗用型芝刈り車両であって、
切り替え手段を備え、
切り替え手段は、車両の傾斜面降坂時には、主駆動輪のみを駆動する第1駆動モードから、主駆動輪とキャスタ輪との両方を駆動する第2駆動モードに切り替えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項1から請求項11のいずれか1に記載の乗用型芝刈り車両において、
芝刈り機駆動用電動モータに電力を供給する電力供給源は、内燃機関により駆動する発電機と、燃料電池と、二次電池またはキャパシタである蓄電部とのうち、少なくともいずれか1であることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項1から請求項12のいずれか1に記載の乗用型芝刈り車両において、
車両操向用の操作部は、ステアリングホイールと、ジョイスティックと、足踏み式ペダルと、操作レバーとのうちのいずれか1であるか、または、いずれか1を選択可能としていることを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項1から請求項13のいずれか1に記載の乗用型芝刈り車両において、
キャスタ輪の操向用と走行用との駆動状態とを制御する操向走行制御部を備え、
操向走行制御部は、キャスタ輪の所定の操向角度以上では、キャスタ輪走行用の動力源からキャスタ輪への動力伝達を遮断するか、またはキャスタ輪走行用の動力源の動力発生を停止して、キャスタ輪が自由走行状態になるように制御することを特徴とする乗用型芝刈り車両。 - 請求項1から請求項14のいずれか1に記載の乗用型芝刈り車両において、
キャスタ輪は、左右2個を設けており、
少なくとも2個のキャスタ輪を操向用動力源により強制的に操向する強制操向モードにおいて、車両操向用の操作部の操作に応じて、2個のキャスタ輪を、互いに独立して操向用動力源により強制的に操向可能としていることを特徴とする乗用型芝刈り車両。
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