JP2010184636A - 乗用型作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】乗用型作業車両において、キャスタ輪の自由走行と強制走行とを切り替え可能とし、かつ、自由操向と強制操向とを切り替え可能とする構成において、省エネルギー化を有効に図れる構成を実現することである。
【解決手段】乗用型作業車両である芝刈車両は、左右車輪、キャスタ輪、作業機である芝刈り機、キャスタ輪用の走行用モータ４２，４４、操舵用モータ４６，４８、走行系クラッチ９２及び操舵系クラッチ９４を備える。走行系クラッチ９２は、走行用モータ４２，４４の駆動を停止した状態で車軸から走行用モータ４２，４４への回転力の伝達を遮断可能とする。操舵系クラッチ９４は、操舵用モータ４６，４８の駆動を停止した状態で操舵軸７８から操舵用モータ４６，４８への回転力の伝達を遮断可能とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、互いに独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、自由走行と強制走行とが切り替え可能で、かつ、自由操舵と強制操舵とが切り替え可能な操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、対地作業を行うために駆動される作業機とを備える乗用型作業車両に関する。

芝刈り作業や、耕うん等の対地作業を行うために駆動される作業機を備える作業車両が、従来から知られている。また、このような作業車両において、それぞれ電動モータ等の動力源により互いに独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、自由操向可能な操向輪であるキャスタ輪とを備える作業車両も考えられている。

例えば、作業車両として、作業機である芝刈り機を搭載し、作業者が乗り込んで走行と芝刈の操縦を車上で行う自力走行が可能な芝刈り車両があり、これは乗用型芝刈車両と呼ばれる。芝刈り機としては、例えば、芝刈回転工具等がある。

乗用型芝刈車両は、車両の一種ではあるが、道路走行のために用いられるのではなく、もっぱら庭等のいわゆるオフロードで用いられ、芝刈作業のために地表を移動するものであり、車輪の駆動と、芝刈り機の駆動を行うための電動モータ等の動力源が搭載される。電動モータは、バッテリ等の電力供給源から電力を供給されるが、内燃機関により発電する発電機を搭載し、発電した電力をバッテリに供給するハイブリッド型乗用芝刈車両も考えられている。

例えば、特許文献１には、電動回転電機等の電気的エネルギの供給源を電源ユニットとし、電源ユニットへの電力供給元としてエンジン及び発電機を用いるハイブリッド式乗用型芝刈車両が開示されている。また、乗用型芝刈車両は、メインフレームに主駆動輪である左右車輪、操向輪である左右キャスタ輪等を取り付けている。左右車輪には車軸電動回転機が接続され、キャスタ輪には操向輪用電動回転機が接続されている。また、左右キャスタ輪を操向軸の周りに回転させるために、左右キャスタ輪の操向軸に接続し、モータとして機能するステアリングアクチュエータを設けている。また、ステアリングアクチュエータと操向軸との間を連結状態とすることで、コントローラの制御の下で、任意の操向角度にキャスタ輪を向かせることができるとされている。

また、特許文献２には、乗用型芝刈車両において、右左２個の主駆動輪と、操向輪である右左２個のキャスタ輪と、コントローラとを備え、２個の主駆動輪を電動モータにより駆動し、２個のキャスタ輪を操向用電動モータにより操向する乗用型芝刈車両が開示されている。コントローラは、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、走行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とされている。

特開２００８−１６８８６９号公報 特開２００８−１６８８７１号公報

特許文献１，２に記載された乗用型芝刈車両では、主駆動輪を車軸電動回転機である電動モータにより駆動し、キャスタ輪を操向輪用電動回転機である電動モータにより駆動している。また、キャスタ輪を操向軸の周りに回転させるために、ステアリングアクチュエータである電動モータを設けている。ただし、特許文献１に記載された車両の場合、操向輪用電動回転機及びステアリングアクチュエータが駆動停止されている場合に、主駆動輪の駆動によりキャスタ輪を走行させたり、または操向する場合に、操向輪用電動回転機及びステアリングアクチュエータが抵抗となり、主駆動輪を駆動するためのトルクを低減する面から改良の余地がある。例えば、操向輪用電動回転機及びステアリングアクチュエータとしてそれぞれ機能するモータが永久磁石付きロータを有する永久磁石付モータである場合に、モータの非通電時に主駆動輪の駆動に伴って地面からキャスタ輪を駆動させると、永久磁石と対向するステータからの磁気的反力により抵抗となるコギングトルクが生じる可能性がある。コギングトルクは車両の走行抵抗となり、また、キャスタ輪が自由操向する場合の抵抗となるため、好ましくない。このため、車両を意図する速度及び方向に走行させるために主駆動輪駆動用の車軸電動回転機に供給する電力が大きくなり、省エネルギー化を図る面から改良の余地がある。また、モータがブラシ付モータ等、永久磁石付モータ以外である場合も、例えばブラシと整流子との摺接部での摺接抵抗が生じる等のため、モータの非通電時に、車両の走行抵抗や自由操向する場合の抵抗が大きくなり、省エネルギー化を図る面から改良の余地がある。

また、特許文献２に記載された車両の場合、特許文献２の図１７に示す構造では、キャスタ輪に固定した下側回転軸の一端部周囲に、一方向クラッチを介して、平歯車機構を構成する平歯車を支持している。平歯車は、電動モータの回転軸と作動的に連結される。そして、平歯車の回転速度がキャスタ輪の回転速度に対して遅くなる傾向となる場合には、電動モータから下側回転軸への動力の伝達を遮断して、電動モータがキャスタ輪の回転に対して抵抗となることを抑制している。このため、操向輪用電動回転機である電動モータへの電力供給を停止した場合にこの電動モータが抵抗となることを防止して、省エネルギー化を図れる可能性はある。

また、特許文献２には、自由操向モードを実現するために、操向用電動モータへの電力供給を停止するか、操向用電動モータからキャスタ輪への操向用の動力伝達を遮断することができ、例えば、操向用電動モータとキャスタ輪の駆動部との間の動力伝達部にクラッチ機構を設けることもできると記載されている。ただし、特許文献２には、操舵用モータの駆動を停止し、キャスタ輪を自由操向させる場合に主駆動輪の走行に伴う地面からの力によりキャスタ輪を従動的に操向させる場合に、操舵用モータがその操向に対する抵抗となることを防止する手段は開示されていない。すなわち、操向用電動モータの駆動を停止した状態でさらに回転力の伝達を遮断可能とするクラッチは開示されていない。このような特許文献２に記載の構成において、操向用電動モータに電力が供給された状態で操向用動力伝達遮断のためのクラッチが遮断されたのでは、無駄に電力が消費されてしまい、省エネルギー化を図る面から改良の余地がある。

本発明の目的は、乗用型作業車両において、キャスタ輪の自由走行と強制走行とを切り替え可能とし、かつ、自由操向と強制操向とを切り替え可能とする構成において、省エネルギー化を有効に図れる構成を実現することである。

本発明に係る乗用型芝刈車両は、互いに独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、自由走行と強制走行とが切り替え可能で、かつ、自由操舵と強制操舵とが切り替え可能な操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、対地作業を行うために駆動される作業機と、キャスタ輪の走行駆動のための走行用モータと、キャスタ輪の操舵のための操舵用モータと、走行用モータからキャスタ輪の車軸へ動力を伝達する走行系動力伝達経路に設けられ、走行用モータの駆動を停止した状態で車軸から走行用モータへの回転力の伝達を遮断可能な走行系クラッチと、操舵用モータとキャスタ輪用の操舵軸との間で動力を伝達する操舵系動力伝達経路に設けられ、操舵用モータの駆動を停止した状態で操舵軸から操舵用モータへの回転力の伝達を遮断可能な操舵系クラッチと、備えることを特徴とする乗用型作業車両である。

上記構成によれば、走行系クラッチの断接の切り替えによりキャスタ輪の自由走行と強制走行とが切り替え可能となり、かつ、操舵系クラッチの断接の切り替えによりキャスタ輪の自由操向と強制操向とが切り替え可能となる。しかも、走行用モータの駆動を停止した状態で走行系クラッチが車軸から走行用モータへの回転力の伝達を遮断可能とし、操舵用モータの駆動を停止した状態で操舵系クラッチが操舵軸から操舵用モータへの回転力の伝達を遮断可能とするので、各モータが駆動を停止した状態で、対応するクラッチによる動力の伝達が遮断される。このため、車両の走行等に伴い、キャスタ輪の車軸または操舵軸を介して、地面からの力がモータ側に伝達される傾向となる場合でも、その力のモータへの伝達を防止できる。すなわち、キャスタ輪が自由走行または自由操向する場合に、モータが抵抗となることを防止でき、車軸または操舵軸をより円滑に回転させることができる。したがって、省エネルギー化を有効に図れる構成を実現できる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵系クラッチよりも下流側に設けられ、操舵軸または操舵軸に連結された部分の操舵角度を検出する操舵角度センサを備える。

上記構成によれば、操舵系動力伝達経路に操舵系クラッチを設ける構成において、操舵系クラッチの断接にかかわらず、操舵軸または操舵軸に連結された部分の操舵角度が検出可能となる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、操舵軸と平行に配置されたセンサ軸と、センサ軸と操舵軸との間に設けられ、操舵軸の回転をセンサ軸に、操舵軸の回転速度と等速、または操舵軸の回転速度よりも遅い速度で伝達する歯車機構とを備える。

上記構成によれば、操舵軸及び操舵角度センサを含む部分の構成が過度に大型化することを防止でき、基本となる構成に対する、操舵軸の操舵角度を検出可能とするための変更部分を、比較的単純な構成で実現できるとともに、変更部分を少なくできる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、走行系クラッチは、制御部からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としている。

上記構成によれば、運転者の操作に応じて、または、車両の走行状態に応じて、制御部からの信号により、走行系クラッチを用いて、キャスタ輪と走行用モータとの間の動力伝達を遮断または接続することができる。このため、走行用モータが電動回転機である場合に、走行系クラッチを備えるのにもかかわらず、制動時に走行系クラッチを接続することで、キャスタ輪による回生制動を実現でき、キャスタ輪の回転力を走行用モータに伝達して、走行用モータの発電により乗用型作業車両のさらなる省エネルギ化を図りやすくなる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、操舵系クラッチは、制御部からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としている。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、走行系クラッチは、制御部からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としており、制御部は、走行系クラッチを接続する場合に、操舵系クラッチを常に接続する。

上記構成によれば、旋回時にキャスタ輪が意図しない方向に向いたままキャスタ輪が無理に走行駆動して芝が痛められることを有効に防止できる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、走行系クラッチは、ワンウェイクラッチである。

上記構成によれば、走行系クラッチ用の制御機構、例えばクラッチと制御部とを接続するケーブル等が不要となる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、走行系クラッチは、ツーウェイクラッチである。

上記構成によれば、走行系クラッチ用の制御機構、例えばクラッチと制御部とを接続するケーブル等が不要となる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、回生制動要求があると判定された場合に走行用モータにより発電した電力を蓄電部に供給し、蓄電部を充電させる制御部を備え、制御部は、回生制動要求があると判定された場合に、走行用モータに電力を供給することにより走行用モータを走行時の方向と逆方向に回転させることにより走行系クラッチを接続させた後、走行用モータの発電により回生制動を行わせる。

上記構成によれば、走行系クラッチをワンウェイクラッチまたはツーウェイクラッチとする場合でも、キャスタ輪から走行系クラッチを介して走行用モータに回転力の伝達を可能とし、走行用モータの発電により回生制動を行わせることができる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、車両の姿勢が登坂状態であるか否かを検知する登坂検知センサを備え、車両の姿勢が登坂状態にある場合に、キャスタ輪の対地速度を、左右車輪の対地速度よりも高くする。より好ましくは、車両の姿勢が登坂状態にある場合に、キャスタ輪の対地速度を、左右車輪の対地速度よりも２０％以下の割合で（より好ましくは１５％以下の割合で）高くする。

上記構成によれば、車両において、登坂時に車輪がスリップしやすくなることで、頻繁に二輪駆動状態と四輪駆動状態とが切り替えられるのを防止でき、常に四輪駆動走行とし、乗り心地をよくでき、より安定した走行を行える。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、操舵系クラッチは、ツーウェイクラッチである。

上記構成によれば、操舵系クラッチ用の制御機構、例えばクラッチと制御部とを接続するケーブル等が不要となる。

また、本発明に係る乗用型作業車両において、好ましくは、操舵角度センサは、操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵系クラッチよりも下流側に配置される操舵軸上、または操舵軸と同軸に配置されるように操舵軸に連結された別の軸上に設けられた被検出部と、被検出部と対向する位置に設けられた検出部とを含む構成を採用する。

本発明に係る乗用型作業車両によれば、キャスタ輪の自由走行と強制走行とを切り替え可能とし、かつ、自由操向と強制操向とを切り替え可能とする構成において、省エネルギー化を有効に図れる構成を実現できる。

本発明に係る第１の実施の形態の乗用型作業車両である、芝刈車両の構成を示す斜視図である。 図１からキャスタ輪支持ユニットを取り付けた揺動アーム部分を取り出して上方から下方に見た図である。 図２の下方から上方に見た図である。 図２の左方から右方に見た図である。 図２のＡ−Ａ断面拡大図である。 図１から１個のキャスタ輪支持ユニットを取り出して左右方向片側から他側に見た図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 図６のＣ−Ｃ断面図である。 走行系動力伝達軸に関して回転側ハウジングのキャスタ輪取付側部分の左右を逆にした状態で示す、図８のＤ−Ｄ断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態の芝刈車両におけるコントローラを含む、電気系統構成要素に関する基本構成を示す図である。 図１の芝刈車両の旋回機能に関する部分についてのブロック図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、直線走行の場合の様子を説明する図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、旋回走行の場合の様子を説明する図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、旋回指示が与えられたときに旋回中心位置を求める様子を説明する図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の操向角度等を求める様子を説明する図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の速度等を求める様子を説明する図である。

［本発明に係る第１の実施の形態］
以下に図面を用いて本発明に係る第１の実施の形態につき詳細に説明する。図１は、本発明に係る第１の実施の形態の乗用型作業車両である、芝刈車両の構成を示す斜視図である。図２は、図１からキャスタ輪支持ユニットを取り付けた揺動アーム部分を取り出して上方から下方に見た図である。図３は、図２の下方から上方に見た図である。図４は、図２の左方から右方に見た図である。図５は、図２のＡ−Ａ断面拡大図である。図６は、図１から１個のキャスタ輪支持ユニットを取り出して左右方向片側から他側に見た図である。図７は、図６のＢ−Ｂ断面図である。図８は、図６のＣ−Ｃ断面図である。図９は、走行系動力伝達軸に関して回転側ハウジングのキャスタ輪取付側部分の左右を逆にした状態で示す、図８のＤ−Ｄ断面図である。図１０は、本実施の形態の芝刈車両におけるコントローラを含む、電気系統構成要素に関する基本構成を示す図である。図１１は、図１の芝刈車両の旋回機能に関する部分についてのブロック図である。図１２は、本実施の形態において、直線走行の場合の様子を説明する図である。図１３は、本実施の形態において、旋回走行の場合の様子を説明する図である。図１４は、本実施の形態において、旋回指示が与えられたときに旋回中心位置を求める様子を説明する図である。図１５は、本実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の操向角度等を求める様子を説明する図である。図１６は、本実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の速度等を求める様子を説明する図である。

なお、以下では、芝刈車両の駆動源として、後輪であり主駆動輪である左右車輪の駆動源、前輪である左右キャスタ輪の走行用駆動源及び操向用駆動源、芝刈り機を構成する芝刈回転工具である芝刈用ブレードの駆動源としていずれも電動回転機である電動モータを用いるものを説明するが、それぞれの駆動源として油圧モータ等の他の駆動源を用いてもよい。なお、本明細書全体において、左右、前後は、それぞれ特に断らない限り、芝刈車両の左右、前後を意味する。

また、以下では、電動モータへの電力の供給元として電源ユニットであり、蓄電部であるバッテリを使用したものについて説明するが、バッテリへ電力を供給するために内燃機関であるエンジンと、エンジンにより駆動される発電機とを用いて発電機により発電した電力をバッテリに供給する構成とするハイブリッド型乗用芝刈車両を採用することもできる。また、ハイブリッド型乗用芝刈車両を採用する場合に、適当な動力伝達機構を介して、エンジンの出力軸から芝刈用ブレードへの動力の伝達を可能とし、エンジンを芝刈り用ブレードの駆動源として用いてもよい。

また、左右車輪の駆動源である電動モータと、キャスタ輪の駆動源である電動モータとは、電力を供給して車輪またはキャスタ輪に対し回転駆動力を出力する機能を有するが、車輪またはキャスタ輪に対し制動がかけられるときにそれぞれ回生エネルギを回収する発電機としての機能も有する。

また、電源ユニットとして、外部から充電電力の供給を受ける蓄電部の他、または蓄電部とともに、燃料電池、太陽電池等のように自己発電機能を有するものも使用できる。

また、以下に説明する芝刈車両における各要素の配置は、芝刈車両の仕様等によって適宜な変更を行うことが可能である。以下に図面を用いて説明する。

図１に示すように、芝刈車両１０は、自走型のオフロード車両であり、メインフレーム１２の後寄り（図１の右寄り）部分に、互いに独立に走行駆動される主駆動輪である２個の左右車輪１４，１５（図１では左車輪１４についてのみ図示する。右車輪１５については図１１等参照。以下同じ。）を支持し、メインフレーム１２の前端部（図１の左端部）に揺動可能に支持した揺動アーム１６の左右両端部に、操向輪である２個の左右キャスタ輪１８，２０を支持している。また、メインフレーム１２の前後方向（図１の矢印α方向）に関してキャスタ輪１８，２０と左右車輪１４，１５との間に、対地作業を行うために駆動される作業機である、芝刈り機（モア）２２（図１０参照、図１では図示を省略する。）を設けている。芝刈り機２２は、芝刈り機２２駆動用の動力源である図示しないモア用電動モータ（または油圧モータ）と作動的に連結している。例えば、モア用電動モータ（または油圧モータ）と芝刈り機２２とを、図示しない歯車機構、または自在継手および伝道軸により作動的に、すなわち動力の伝達を可能に連結する。芝刈り機２２を構成する芝刈回転工具は、図示しないモアデッキ内に配置し、刈り取った草を芝刈車両の側方に直接排出可能としている。ただし、芝刈り機２２で刈り取った草を図示しない排出ダクトを通じて後方に排出可能とし、排出ダクトの後端に接続するように車両上側に搭載した図示しない収草タンクに集めるようにすることもできる。

また、芝刈り機２２は、芝刈回転工具として、地表に垂直に回転軸を有し、回転軸の周りに１個または複数のブレードが配置されブレードを回転することで芝等を破断して刈り取る芝刈用ブレード型のものを用いたり、芝刈回転工具として、地表に平行に回転軸を有するシリンダに例えばらせん状の刃を配置し、芝等を挟み取って刈り取る芝刈用リール型のものを用いることができる。

また、メインフレーム１２の上面側に運転席２４を設けており、運転席２４の前側にステアリング操作子２６と、芝刈車両１０の加速のための前進側アクセルペダル２８及び後進側アクセルペダル３０と、芝刈車両１０の制動のためのブレーキペダル３２とを設けている。ステアリング操作子２６は、旋回の指示を行うためのもので、例えば、円形、欠円形等のステアリングホイールであり、回転または揺動によって、車両の旋回方向を調整する機能を有する。例えば、ステアリング操作子２６がステアリングホイールである場合、その回転軸を中心として時計方向または反時計方向に任意の角度で回転できる。アクセルペダル２８，３０の左右の位置関係は互いに逆にすることもできる。アクセルペダルは、図示の例のように前進側アクセルペダル２８及び後進側アクセルペダル３０の２個のペダルにより構成してもよく、また、アクセルペダルをメインフレーム１２に対し固定の水平軸に揺動可能に支持した１個のペダルにより構成し、前側を踏み込む場合と後側を踏み込む場合とで、前進用として機能させるか、後進用として機能させるかを変えることもできる。

また、後輪である左右車輪１４，１５は、それぞれ車輪１４，１５の走行駆動のための電動モータである、２個の車輪用モータ３４，３６（図１１）によりそれぞれ駆動可能としている。すなわち、２個の車輪用モータ３４，３６は、回転軸の駆動により、２個の左右車輪１４，１５を互いに独立して駆動する。２個の車輪用モータ３４，３６は、永久磁石付きのＤＣブラシレスモータ、ブラシ付モータ等であり、正逆両方向に回転駆動することを可能としている。また、２個の車輪用モータ３４，３６の回転数は、後述する制御部である、コントローラ３８により制御可能としている。

また、前輪である左右キャスタ輪１８，２０は、それぞれキャスタ輪１８，２０の走行駆動のための電動モータである、２個の走行用モータ４２，４４により駆動可能としている。また、左右キャスタ輪１８，２０は、それぞれキャスタ輪１８，２０の操舵のための電動モータである、２個の操舵用モータ４６，４８により駆動可能としている。各走行用モータ４２，４４や、各操舵用電動モータ４６，４８も、永久磁石付きのＤＣブラシレスモータ、ブラシ付モータ等であり、正逆両方向に回転駆動することを可能としている。上記の各モータ３４，３６，４２，４４，４６，４８へは、メインフレーム１２上側の運転席２４の左右両側に配置した電源ユニットである２個のバッテリ５０、５１の少なくとも一方から電力を供給可能としている。

また、図示を省略するが、運転席２４付近に、芝刈り機２２の操作を行うための操作部である起動スイッチや、停止状態を維持するためのパーキングブレーキ機構を構成するパーキングブレーキレバー等の操作部を設けることもできる。なお、ステアリング操作子２６として、ステアリングホイールではなく、芝刈車両１０の旋回、加速、減速を行うための、右左両側に２個離れて設けた２レバー式操作子であり、２本の操作部である操作レバーを設けることもできる。この場合には、アクセルペダル２８，３０は省略する。

また、バッテリ５０，５１、車輪用モータ３４，３６等のモータ等の各構成要素の動作を総合的に制御するコントローラ３８は、メインフレーム１２の上面側あるいは底面側の適当な位置に配置している。コントローラ３８は電気回路であるので、他の機構要素と比べて、分散配置を行うことが可能である。図１に示す例では、メインフレーム１２の上面側で運転席２４の後側に１個のコントローラ３８を配置しているが、コントローラ３８は複数に分けたものを分散配置して、互いに適当な信号ケーブル等で相互に接続することもできる。コントローラ３８は、車輪用モータ３４，３６等のモータに用いられるインバータ回路等のドライバー回路と、ＣＰＵ等の制御論理回路とを含む。また、車両に搭載するバッテリ５０，５１は、１個のみとすることもできる。

また、左右キャスタ輪１８，２０は、メインフレーム１２の前端部に、揺動アーム１６を介して支持している。すなわち、メインフレーム１２の左右方向中央部に、ステアリング操作子２６の回転支持部をその上側に支持する直立フレーム５２を固定しており、直立フレーム５２の前端部に揺動アーム１６を、水平方向で前後方向に向く前後方向軸を中心とする揺動可能に支持している。そして、揺動アーム１６の両端部に、それぞれキャスタ輪１８，２０を回転可能に支持する左右２個のキャスタ輪支持ユニット５４，５６を固定している。

すなわち、メインフレーム１２前側に設けた直立フレーム５２の前端部に、前後方向に伸びる突き出し部材５８を固定している。図２から図５に示すように、突き出し部材５８は、下側が開口する断面略Ｕ字形の中間ブラケット６０と、中間ブラケット６０の後端部（図２の上端部）に、中間ブラケット６０の後端開口を塞ぐように固定した取付ブラケット６２と、中間ブラケット６０の前端部（図２の下端部）に、中間ブラケット６０の前端開口を塞ぐように固定した板部６４と、取付ブラケット６２及び板部６４に、中間ブラケット６０の内側に前後方向に挿通させるようにその両端部を固定した前後方向軸である、軸６６とを備える。取付ブラケット６２は、直立フレーム５２にボルト等により固定している。また、図５に示すように、軸６６に、軸６６に対する回転可能に軸支持ブラケット６８を支持しており、軸支持ブラケット６８の下端部に揺動アーム１６を、左右方向に伸びるように固定している。この構成により、揺動アーム１６は、メインフレーム１２（図１）の前端部に、前後方向かつ水平方向に伸びる軸６６を中心とする揺動可能に支持される。

また、図５に示すように、突き出し部材５８に、軸６６を介して揺動アーム１６を揺動可能に支持した状態で、中間ブラケット６０の左右両端に設けた一対の壁部７０の下端縁と、揺動アーム１６の上端面との間を隙間７２を介して対向させることで、一対の壁部７０の下端縁を、揺動アーム１６の揺動範囲を制限するためのスイングストッパとして機能させている。すなわち、メインフレーム１２に固定した部分と揺動アーム１６との間に、揺動アーム１６の揺動範囲を規制するスイングストッパを設けている。

また、図２から図４に示すように、揺動アーム１６の左右両端部に、ボルト等の締結部材により左右２個のキャスタ輪支持ユニット５４，５６を固定している。図６から図９に詳しく示すように、それぞれのキャスタ輪支持ユニット５４，５６は、固定側ハウジング７４と、固定側ハウジング７４の上側に固定した走行用モータ４２（または４４、以下同じ。）及び操舵用モータ４６（または４８、以下同じ。）と、回転側ハウジング７６及び操舵軸７８と、操舵系動力伝達軸８０と、駆動軸である走行系動力伝達軸８２と、操舵系歯車機構８４と、走行系歯車機構８６と、操舵角度センサ８８と、キャスタ輪１８，２０と、車軸９０と、走行系クラッチ９２及び操舵系クラッチ９４とを備える。２個のキャスタ輪支持ユニット５４，５６は、互いに同じ部品であり、前後方向に関して互いに逆にして揺動アーム１６（図１）の前面及び上面に突き当てるように、締結部材であるボルト等により取り付け、固定している。

図８に示すように、固定側ハウジング７４は、左右２個の略筒状のモータ結合部材９６と、板状の上側部材９８と、上下に凹部を設けた中間部材１００と、上部に凹部を有し、左右片側に下方に突出する筒部１０２を設けた下側部材１０４とを上下に組み合わせた状態で、ボルト等により結合している。上側部材９８の上側の左右に離れた位置に操舵用モータ４６と走行用モータ４２とをそれぞれ構成するモータケースを、それぞれモータ結合部材９６を介して固定している。この状態で、各モータ４６，４２の回転軸１０６，１０８は、鉛直方向に向いている。各回転軸１０６，１０８は、各モータケースに回転可能に支持している。また、モータ結合部材９６の上部内側に、対応するモータ４６，４２の回転軸１０６，１０８の下端部を挿入している。

固定側ハウジング７４に操舵系動力伝達軸８０を、操舵用モータ４６の回転軸１０８と同軸上に、この回転軸１０８の下側に回転可能に支持している。回転軸１０８の下端と操舵系動力伝達軸８０の上端とは隙間を介して対向させている。操舵系動力伝達軸８０は、図８に示すように、互いにキー等により同期して回転するように結合した同軸上の２個の軸を含んで構成することもできる。また、回転軸１０８と操舵系動力伝達軸８０とを、操舵系クラッチ９４により機械的、すなわち作動的に結合可能としている。すなわち、操舵系クラッチ９４は、ソレノイド等の励磁部１１０と変位部材１１２と軸回転同期部材１１３とを有する電磁クラッチであり、操舵系クラッチ９４を接続する、すなわち、励磁部１１０への通電による磁力の発生により、励磁部１１０の上側に対向する変位部材１１２を下方に変位可能とし、回転軸１０８と同期して回転する回転部材１１４からの動力が軸回転同期部材１１３に伝達されるようにしている。軸回転同期部材１１３は、キー等により操舵系動力伝達軸８０の上側周囲に、同期して回転可能である。変位部材１１２は、操舵系動力伝達軸８０に対し上下方向の変位可能に支持している。変位部材１１２と回転部材１１４との間に、引っ張りばねの機能を有する弾性部材である図示しない板ばねを結合している。励磁部１１０への非通電時には、変位部材１１２が板ばねの弾力により上方に引っ張られ、変位部材１１２と軸回転同期部材１１３との間に隙間が形成される。一方、励磁部１１０への通電時には、変位部材１１２が下方に変位して変位部材１１２の下面が軸回転同期部材１１３の上面に強く押し付けられ、変位部材１１２と軸回転同期部材１１３とが同期して回転可能となる。このため、操舵用モータ４６の回転に伴い、変位部材１１２が回転すると、軸回転同期部材１１３とともに操舵系動力伝達軸８０も、変位部材１１２と同期回転する。

操舵系クラッチ９４は、コントローラ３８（図１）からの制御信号の入力によりオンである接続と、オフである切断との切り替えを可能としており、接続状態では、回転軸１０８から操舵系動力伝達軸８０への動力の伝達を可能とし、切断状態では、回転軸１０８から操舵系動力伝達軸８０への動力の伝達を遮断する。このために操舵系クラッチ９４とコントローラ３８とをケーブル１１６により接続している。

また、下側部材１０４の下側に設けた筒部１０２の内側に、鉛直方向に向いた略円筒状の操舵軸７８を回転可能に支持している。筒部１０２の下端から操舵軸７８の下端部を突出させ、操舵軸７８の下端部に回転側ハウジング７６の上端部を固定している。また、操舵系動力伝達軸８０と操舵軸７８との間に操舵系歯車機構８４を設けて、操舵系動力伝達軸８０の回転を操舵軸７８に伝達可能としている。図示の例では、複数の平歯車により操舵系歯車機構８４を構成している。また、図７に示すように、回転側ハウジング７６の下側に水平方向の車軸９０を回転可能に支持し、車軸９０と一体に回転するようにキャスタ輪１８，２０を、車軸９０に取り付けている。

また、図８に示すように、操舵用モータ４６の回転軸１０８と、回転部材１１４と、操舵系クラッチ９４と、操舵系動力伝達軸８０と、操舵系歯車機構８４と、操舵軸７８とにより操舵系動力伝達経路を構成している。したがって、操舵系クラッチ９４は、操舵用モータ４６と操舵軸７８との間で動力を伝達する操舵系動力伝達経路に設けられる。また、操舵系クラッチ９４は、操舵用モータ４６への電力供給を停止した状態、すなわち操舵用モータ４６の駆動を停止した状態で、操舵軸７８から操舵用モータ４６への回転力の伝達を遮断可能とする。

また、固定側ハウジング７４に走行系動力伝達軸８２を、走行用モータ４２の回転軸１０６と同軸上に、この回転軸１０６の下側に回転可能に支持している。回転軸１０６の下端と走行系動力伝達軸８２の上端とは、隙間を介して対向させている。走行系動力伝達軸８２は、図８に示すように、互いにキー等により同期して回転するように結合した同軸上の２個の軸を含んで構成することもできる。また、回転軸１０６と走行系動力伝達軸８２とを、走行系クラッチ９２により機械的、すなわち作動的に結合可能としている。走行系クラッチ９２は、上記の操舵系クラッチ９４の構成と同様の構成を有する電磁クラッチであり、励磁部１１０と変位部材１１２と軸回転同期部材１１３とを有する。軸回転同期部材１１３は、走行系動力伝達軸８２の周囲に、同期して回転可能である。変位部材１１２は、走行系動力伝達軸８２に対し上下方向の変位可能に支持している。変位部材１１２と、回転軸１０６と同期して回転する回転部材１２０との間に、引っ張りばねの機能を有する弾性部材である図示しない板ばねを結合している。励磁部１１０への非通電時には、変位部材１１２が板ばねの弾力により上方に引っ張られ、変位部材１１２と軸回転同期部材１１３との間に隙間が形成される。一方、励磁部１１０への通電時には、変位部材１１２が下方に変位して変位部材１１２の下面が軸回転同期部材１１３の上面に強く押し付けられ、変位部材１１２と軸回転同期部材１１３とが同期して回転可能となる。このため、走行系クラッチ９２を接続した状態で、走行用モータ４２の回転に伴い、変位部材１１２が回転すると、軸回転同期部材１１３とともに走行系動力伝達軸８２も、変位部材１１２と同期回転する。

走行系クラッチ９２も、操舵系クラッチ９４と同様に、コントローラ３８（図１）からの制御信号の入力によりオンである接続と、オフである切断との切り替えを可能としており、接続状態では、回転軸１０６から走行系動力伝達軸８２への動力の伝達を可能とし、切断状態では、回転軸１０６から走行系動力伝達軸８２への動力の伝達を遮断する。このために走行系クラッチ９２とコントローラ３８とをケーブル１１６により接続している。

図７に示すように、回転側ハウジング７６の上部内側に水平方向の軸を中心として回転可能に上側回転軸１１８を支持しており、走行系動力伝達軸８２の下端部と上側回転軸１１８の一端部（図７の左端部）とを、かさば歯車機構により動力の伝達可能に連結している。そして、回転側ハウジング７６の内側に設けた走行系歯車機構８６により、上側回転軸１１８の回転を車軸９０に伝達可能としている。図示の例では、複数の平歯車により走行系歯車機構８６を構成している。

また、走行系動力伝達軸８２は、操舵軸７８の内側に貫通させるように、操舵軸７８に対し回転可能に支持している。また、走行用モータ４２の回転軸１０６と、回転軸１０６と同期して回転する回転部材１２０と、走行系クラッチ９２と、走行系動力伝達軸８２と、走行系歯車機構８６と、車軸９０とにより走行系動力伝達経路を構成している。したがって、走行系クラッチ９２は、走行用モータ４２と車軸９０との間で動力を伝達する走行系動力伝達経路に設けられる。また、走行系クラッチ９２は、走行用モータ４２への電力供給を停止した状態、すなわち走行用モータ４２の駆動を停止した状態で、車軸９０から走行用モータ４２への回転力の伝達を遮断可能とする。

また、キャスタ輪支持ユニット５４，５６に、操舵軸７８の操舵角度の検出のために操舵角度センサ８８を設けている。操舵角度センサ８８は、鉛直方向、すなわち操舵軸７８と平行に、下側部材１０４に回転可能に支持したセンサ軸１２２と、センサ軸１２２と操舵軸７８との間に設けたセンサ用歯車機構１２４と、センサ軸１２２の下端側に設けた検出ユニット１２６とを含む。センサ用歯車機構１２４は、操舵軸７８の上部に固定した平歯車である軸側歯車１２８と、センサ軸１２２の上部に固定した平歯車であるセンサ側歯車１３０とを噛合させている。センサ軸１２２の下端部は、検出ユニット１２６の内側に挿入し、センサ軸１２２の基準位置からの回転方向のずれ及びその方向を表す操舵角度を検出する。このような操舵角度センサ８８は、直進方向に対応する操舵軸７８の基準位置からの回転方向のずれ及びその回転方向を表す操舵角度（例えば＋α、−α、プラスマイナスは回転方向を表す。）を検出可能としている。検出された操舵角度は、検出信号としてケーブル１１６を介してコントローラ３８（図１）に送られる。このような操舵角度センサ８８は、操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵系クラッチ９４よりも下流側に設けられる。

なお、操舵角度センサ８８は、操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵系クラッチ９４よりも下流側に配置される操舵軸７８上、または操舵軸７８と同軸に配置されるように操舵軸７８に連結された別の軸上に設けられた被検出部と、被検出部と対向する位置に設けられた検出部とを含むものとすることもできる。また、操舵角度センサ８８により、操舵軸７８に連結された部分の操舵角度を検出可能とすることもできる。

本実施の形態では、軸側歯車１２８とセンサ側歯車１３０との歯数を同じとしている。このため、センサ用歯車機構１２４は、操舵軸７８の回転を、センサ軸１２２に操舵軸７８の回転速度と等速で伝達する。ただし、センサ側歯車１３０の歯数を、軸側歯車１２８の歯数よりも多くすることもできる。この場合には、センサ用歯車機構１２４は、操舵軸７８の回転をセンサ軸１２２に、操舵軸７８の回転速度よりも遅い速度で伝達する。この場合、操舵軸７８の回転角度とセンサ軸１２２の回転角度とは同じとならないが、センサ軸１２２の検出した回転角度から操舵軸７８の操舵角度を１：１の関係で演算で算出することができる。逆に、本実施例の場合と異なり、センサ側歯車１３０の歯数が、軸側歯車１２８の歯数よりも小さくなると仮定すると、センサ軸１２２の１の位相に対して操舵軸７８の位相が２の値をとる可能性があり、操舵軸７８の操舵角度を正確に検出することが難しくなる。

このような各要素を含むキャスタ輪支持ユニット５４，５６は、揺動アーム１６（図１）の左右両端部に支持するもの同士で同一の部品である。また、図４、図６に示すように、キャスタ輪支持ユニット５４，５６は、それぞれ揺動アーム１６の左右両端部の上面の平面部１３２（図４）に突き当て可能な基準面である、下側部材１０４の下方に向いた互いに平行である、または同一の仮想平面上に位置する、一対の第１平面部１３４と、揺動アーム１６の左右両端部の前面の平面部１３６（図４）に突き当て可能な基準面である、下側部材１０４の前後方向（図４、図６の左右方向）に向いた互いに平行な一対の第２平面部１３８とを含む。下側部材１０４の前後方向長さは、上端部で、筒部１０２部分よりも大きくしており、この上端部の下側面に、一対の第１平面部１３４を設けている。また、一対の第２平面部１３８は、下側部材１０４の下端部に設けた筒部１０２の外周面の前後方向に向いた面に設けている。そして、走行用モータ４２，４４を操舵用モータ４６、４８に対して、車両の外側に配置するように、２個のキャスタ輪支持ユニット５４，５６同士で前後方向の向きを異ならせ、第１平面部１３４及び第２平面部１３８をそれぞれ揺動アーム１６の上面及び前面の平面部１３２，１３６に突き当て、この状態で、ボルト等により揺動アーム１６に固定側ハウジング７４を固定している。

キャスタ輪１８，２０は、操舵系クラッチ９４を切断した状態で操舵軸７８を中心とする３６０度以上の自由回転、すなわち自由操向が可能となり、操舵系クラッチ９４を接続した状態で操舵用モータ４６，４８による強制操舵が可能となる。また、キャスタ輪１８，２０は、走行系クラッチ９２を切断した状態で車軸９０（図７）を中心とする自由回転、すなわち自由走行が可能となり、走行系クラッチ９２を接続した状態で走行用モータ４２，４４による強制走行が可能となる。すなわち、各キャスタ輪１８，２０は、操舵系クラッチ９４と走行系クラッチ９２とにより、自由走行と強制走行とが切り替え可能で、かつ、自由操舵と強制操舵とが切り替え可能である。

このように前後方向に向く水平方向の軸を中心とする揺動可能な揺動アーム１６と、揺動アーム１６に支持したキャスタ輪１８，２０とを備える構成によれば、地面が凹凸や傾斜面である等、地表面状態が悪いである場合でも、左右車輪１４，１５の車軸と、キャスタ輪１８，２０の車軸９０（図７）との水平方向に対する平行度、すなわち傾斜度を異ならせることができ、キャスタ輪１８，２０の接地度を高くして、キャスタ輪１８，２０及び車輪１４，１５の駆動力をより有効に地面に伝達することができる。

図１０は、コントローラ３８を含む芝刈車両１０の基本構成を示している。コントローラ３８は、例えば、ＣＰＵを含む制御回路部であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４０と、図１１に示す左右車輪１４，１５用の車輪用モータ３４，３６駆動のための図示しない２個の駆動回路（モータドライバ）と、左右のキャスタ輪１８，２０走行用の走行用モータ４２，４４駆動のための２個の第２駆動回路（モータドライバ）１４２，１４４と、左右のキャスタ輪１８，２０操舵用の操舵用モータ４６，４８駆動のための２個の第３駆動回路（モータドライバ）１４６，１４８と、車輪用モータ３４，３６及び走行用モータ４２，４４に対応する図示しない複数の電力回生ユニットとを含む。例えば、第１駆動回路は、ＥＣＵ１４０からの制御信号により、車輪用モータ３４，３６を駆動する。車輪用モータ３４，３６からは、コントローラ３８に、回転数、回転方向、電流値等を表す信号をフィードバックする。また、車輪用モータ３４，３６に対応して、対応する車輪１４，１５（図１１）を制動するための電動等で作動する図示しないブレーキユニットを設けており、ブレーキペダル３２（図１）の操作に応じて、コントローラ３８からの制御信号により制動力を発揮するようにしている。

また、ＥＣＵ１４０からの制御信号により、走行系クラッチ９２及び操舵系クラッチ９４の断接と、芝刈り機２２の作動とを制御している。また、バッテリ５０，５１から、芝刈り機２２、クラッチ９２，９４、モータ３４，３６，４２，４４，４６，４８に電力を供給している。

また、前進側アクセルペダル２８（図１）と、後進側アクセルペダル３０（図１）との操作量である踏込量を、それぞれに対応する前進ペダルセンサ１５０と後進ペダルセンサ１５２とにより検出し、各ペダルセンサ１５０，１５２からの検知信号をＥＣＵ１４０に入力している。また、左右キャスタ輪１８，２０にそれぞれ対応する操舵角度センサ８８からの検出信号と、ステアリング操作子２６（図１）の操作量、すなわちステアリング位置の検出値を検知信号として、ＥＣＵ１４０に入力している。

なお、図１０において、各要素を接続する実線はＥＣＵ１４０と各要素とがＣＡＮｂｕｓ規格の車載ネットワークの通信線で接続されていることを表しており、太い破線は、検知信号がＥＣＵ１４０に入力されることを表しており、細い破線は、バッテリ５０，５１から各要素に電力が供給されることを表している。すなわち、各モータ３４，３６，４２，４４，４６，４８の駆動回路１４２，１４４，１４６，１４８とクラッチ９２，９４と芝刈り機２２とＥＣＵ１４０との間で、１本の配線により複数の部品を制御するための信号を多重通信により伝送可能とする。なお、各モータ３４，３６，４２，４４，４６，４８の駆動回路１４２，１４４，１４６，１４８とＥＣＵ１４０との間だけをＣＡＮｂｕｓ規格の車載ネットワークの通信線で接続してもよく、これに加えて各センサ８８，１５０，１５２，１５４等もＣＡＮｂｕｓ規格の車載ネットワークの通信線で接続してもよい。また、各要素をＣＡＮｂｕｓ規格以外、例えばＦｌｅｘＲａｙ規格等の車載ネットワークの通信線で接続してもよい。

また、左右車輪１４，１５（図１１）の制動に対応して、車輪用モータ３４，３６が発電機の役目を果たし、発電された電力が電力回生ユニットを介して電源ユニットであるバッテリ５０，５１に蓄電される。なお、車輪用モータ３４，３６駆動のための第１駆動回路と電力回生ユニットとは、インバータを含む回路により両方の機能を持たせることができる。また、キャスタ輪１８，２０（図１１）走行用の走行用モータ４２，４４についても車輪用モータ３４，３６の場合と同様であり、走行用モータ４２，４４に対応する電力回生ユニットについても、車輪用モータ３４，３６に対応する電力回生ユニットの場合と同様である。

なお、バッテリ５０，５１は、電気エネルギを蓄え、必要に応じて、車輪用モータ３４，３６（図１１）、走行用モータ４２，４４等の負荷に電力を供給する機能を有する２次電池であり、鉛蓄電池、リチウムイオン組電池、ニッケル水素組電池等を用いることができ、バッテリ５０，５１の代わりにキャパシタ等の他の蓄電部を用いることもできる。

なお、バッテリ５０，５１は、いわゆるプラグインの方法等で、外部電源から充電電力の供給を受けるようにすることもできる。この場合には、芝刈車両１０が作動していないときに、外部電源によりバッテリ５０，５１を十分に充電できる。また、芝刈車両１０がエンジンとバッテリ５０，５１とを有するハイブリッド芝刈車両である場合に、バッテリ５０，５１に外部電源から充電可能とすることもできる。

芝刈り機２２を駆動するための電動モータである、図示しないモア用モータは、例えば、バッテリ５０，５１に接続され、芝刈り機２２を構成する芝刈り用ブレードを回転駆動させる機能を有する。モア用モータの作動は、運転席２４（図１）の近くに設けられる図示しない芝刈り機起動スイッチのオン・オフによって制御される。すなわち、ＥＣＵ１４０が芝刈り機起動スイッチのオン・オフ状態を検出し、その検出に応じて、モア用モータ駆動用のドライバーの作動を制御し、モア用モータを作動させ、あるいは停止させることにより芝刈り機２２を駆動または駆動停止させる。

本実施の形態では、ステアリング操作子２６の操作量と、アクセルペダル２８，３０の踏込量とに応じて、左右車輪１４，１５（図１１）に接続される車輪用モータ３４，３６の作動を制御する。また、操舵系クラッチ９４が接続された場合には、車輪用モータ３４，３６の制御に加えて操舵用モータ４６，４８の作動も制御し、走行系クラッチ９２が接続された場合には、車輪用モータ３４，３６の制御に加えて走行用モータ４２，４４の作動も制御する。各クラッチ９２，９４が切断された場合を考えると、ステアリング操作子２６の操作量と、アクセルペダル２８，３０の踏込量とに応じて、左右車輪１４，１５に接続される車輪用モータ３４，３６の作動を制御する。ＥＣＵ１４０は、アクセルペダル２８，３０の踏込量により、左右の車輪用モータ３４，３６の回転速度の両方の平均速度を設定し、ステアリング操作子２６の操作量により、左右の車輪用モータ３４，３６の速度差を設定する。なお、ステアリング操作子２６の操作量により、左右の車輪用モータ３４，３６の速度比を設定することもできる。

例えば、ステアリング操作子２６を直進状態を指示する中立位置として前進側アクセルペダル２８を踏み込むと、車輪１４，１５（図１１）を前進側に回転させ、踏込量が大きいほど車輪１４，１５の回転数が高くなり、前進速度が高速側となる。これに代えて後進側アクセルペダル３０を踏み込むと、車輪１４，１５を後進側に回転させ、踏込量が大きいほど車輪１４，１５の回転数が高くなり、後進速度が高速側となる。これによって、芝刈車両１０を任意の速度で前進または後進させることができる。

また、前進側アクセルペダル２８を適当な踏込量の状態にしたまま、ステアリング操作子２６を時計方向に回転すると、左車輪１４（図１１）の回転速度が右車輪１５（図１１）の回転速度よりも高くなり、芝刈車両１０を走行させながら右旋回させることができる。ステアリング操作子２６の回転量を大きくすると左車輪１４の回転速度と右車輪１５の回転速度との差が大きくなり、逆にステアリング操作子２６の回転量を少なくすることで左右の車輪１４，１５の回転速度の差を小さくできる。これにより旋回半径を調整できる。ステアリング操作子２６を反時計方向に回転すると、右車輪１５の回転速度が左車輪１４の回転速度よりも高くなり、芝刈車両１０を走行させながら左旋回させることができる。

また、前進側アクセルペダル２８の踏込量を踏んだ状態で変化させることで、走行速度を変更しながら旋回させることもできる。後進側アクセルペダル３０を踏み込んでステアリング操作子２６を操作することで、後進時における旋回を行うことができる。

このように、ステアリング操作子２６の回転操作とアクセルペダル２８，３０の踏込操作とによって、左右の車輪用モータ３４，３６のそれぞれの回転数を独立に調整し、走行と旋回の操縦を行うことができる。また、操舵系クラッチ９４が切断された状態で、キャスタ輪１８，２０は、操舵軸７８の周りに自由回転可能となり、各車輪用モータ３４，３６の作動に対応する左右車輪１４，１５の走行に対応して操向角度が定まる。

また、左右の操舵系クラッチ９４を接続した状態では、コントローラ３８の制御の下で、任意の操向角度に強制的にキャスタ輪１８，２０を向かせることができる。例えば、操舵系クラッチ９４が切断されていると、傾斜地または凹凸地表等で、キャスタ輪１８，２０の操向角度が適切でなくなることがある。そのような場合に適当な操向角度検出手段を用いて操向角度を監視し、適切な操向角度からの乖離が大きくなったとき等に、ＥＣＵ１４０が各操舵系クラッチ９４を接続するとともに、操舵用モータ４６，４８を駆動する各第３駆動回路１４６，１４８に制御信号を入力することにより、キャスタ輪１８，２０を適切な操向角度に、より精度よく向かせることができる。なお、操向角度が適切な角度に向いた状態で操舵系クラッチ９４を切断することもできる。このような構成の場合、キャスタ輪１８，２０の操舵角度を監視する必要があるので、操舵角度センサ８８の検出値に応じて、操舵系クラッチ９４を断接する。

また、ＥＣＵ１４０は、入力される芝刈車両１０の車両状態を表す検出信号を処理し、各構成要素に対する制御信号を作り出すＣＰＵ等の制御論理回路およびメモリ等を含む。

車輪用モータ３４，３６、操舵用モータ４６，４８の制御としては、基本的には、走行速度を目標値とする回転数制御が行われる。特に旋回時には、ステアリング操作子２６の操作量信号によって、旋回中心位置に対応する左右車輪１４，１５の速度差が指示されるので、アクセルペダル２８，３０の踏込量の操作量信号によって、平均走行速度、すなわち、左右の車輪１４，１５の車軸上で、左右の車輪１４，１５のちょうど中間位置における対地速度が指示され、各モータ３４，３６，４６，４８で相互に関連しながら、相互に異なる目標回転数または目標回転角度に対する制御が行われる。なお、予め、アクセルペダル２８，３０の踏込量の操作量信号の大きさと平均走行速度との対応関係、ステアリング位置の操作量信号の大きさと左右車輪１４，１５の速度差または速度比との対応関係を求めておいて、例えばコントローラ３８が有する記憶部１５８（図１１）に記憶させておくこともできる。なお、直線走行時には、出力トルクを目標値とするトルク制御が行われ、トルク制御にはベクトル制御を用いることができる。

次に、芝刈車両１０の旋回機能について説明する。以下では、図１から図１０に示した要素と同等の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。なお、図１０におけるコントローラ３８に対応する部分を図１１では制御部１５６及び記憶部１５８として示している。制御部１５６の中で、旋回駆動モジュール１６８が、コントローラ３８において、車輪１４，１５とキャスタ輪１８，２０とについての各モータ３４，３６，４２，４４，４６，４８（４６，４８は図１０等参照）のための駆動回路部分を含む部分に対応し、その他の部分と、制御部１５６に接続される記憶部１５８とが、コントローラ３８において、制御論理回路部分を含む部分に対応する。

図１１に示すように、車輪１４，１５には、それぞれ車輪用モータ３４，３６（Ｍ_DR，Ｍ_DL）が接続され、キャスタ輪１８，２０には、それぞれ走行用モータ４２，４４（Ｍ_SR，Ｍ_SL）が接続される。そして、ステアリング操作子２６からは、制御部１５６に対し、ステアリング操作子２６の操作量信号が伝送され、アクセルペダル２８，３０からは、制御部１５６に対し、アクセルペダル２８，３０の操作量信号が伝送され、制御部１５６から、車輪用モータ３４，３６、走行用モータ４２，４４、操舵用モータ４６，４８等にそれぞれ駆動信号が伝送される。

制御部１５６は、ステアリング操作子２６及びアクセルペダル２８，３０の操作量信号に基づいて、車輪用モータ３４，３６、走行用モータ４２，４４、操舵用モータ４６，４８等に対する駆動信号を生成し、車輪１４，１５とキャスタ輪１８，２０とを旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに旋回させる機能を有する。

制御部１５６は、アクセルペダル２８，３０の操作量信号に応じた平均走行速度を取得する平均走行速度取得モジュール１６０と、平均走行速度と、ステアリング操作子２６の操作量に応じた左右車輪１４，１５の速度差とである、旋回指示入力を取得し、その指示内容から、旋回中心位置を求めて取得する旋回中心位置取得モジュール１６２と、旋回中心位置から左右車輪１４，１５の速度を求めて取得する左右車輪速度取得モジュール１６４と、旋回中心位置と左右車輪１４，１５速度とに基づいてキャスタ輪１８，２０速度を求めて取得するキャスタ輪速度取得モジュール１６６と、左右車輪１４，１５速度とキャスタ輪１８，２０速度とに基づいて車輪１４，１５とキャスタ輪１８，２０とについての各モータ３４，３６等に対する制御信号を生成し車輪１４，１５とキャスタ輪１８，２０とを旋回中心位置の周りに旋回させる旋回駆動モジュール１６８とを含んで構成される。

このような各機構は、旋回駆動モジュール１６８のドライバー部分を除いて車載用コンピュータで構成することができる。そして、上記各機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、芝刈車両制御プログラムを実行することで実現できる。勿論、上記各機能の一部をハードウェアで実現することも可能である。

制御部１５６に接続される記憶部１５８には、芝刈車両制御プログラムが記憶される。また、制御部１５６の各機能について、以下に詳細に説明するが、それに先立って、直線走行と、旋回走行とについて、図１２、図１３を用いて説明する。以下では、図１から図１１の符号を用いて説明する。これらの図においては、芝刈車両１０における車輪１４，１５、キャスタ輪１８，２０の平面図における状態が模式的に示されている。ここで、車輪１４，１５及びキャスタ輪１８，２０は、それぞれ独立に走行駆動されている。

図１２は直線走行の場合で、車輪１４，１５、キャスタ輪１８，２０の全てが、同一方向に同一速度で走行している。ここで同一速度とは、対地速度であり、車輪１４，１５の直径とキャスタ輪１８，２０の直径の相違によって、同一速度であっても、車輪１４，１５の回転数と、キャスタ輪１８，２０の回転数とは異なっている。

図１３は、旋回走行の場合で、（ａ）は、旋回中心位置１７０が、車輪１４，１５の車軸方向の延長上で車輪１４，１５の外側にある場合を、（ｂ）は、旋回中心位置１７０が、車輪１４，１５のいずれか一方の接地位置にある、信地旋回と呼ばれる場合を、それぞれ示している。（ｃ）は、旋回中心位置１７０が車輪１４，１５の車軸上で、ちょうど両車輪の中間の位置にあり、さらに、車輪１４，１５の速度の絶対値が同じであるが、一方側車輪１４の速度方向と他方側車輪１５の速度方向とが互いに逆方向である、超信地旋回あるいはスピン旋回と呼ばれる場合を示している。この場合は、旋回中心位置１７０を中心として、芝刈車両１０が旋回する。

なお、図１３の（ａ）から（ｃ）は旋回走行の典型的な例を示したもので、これらの典型的場合の間の旋回が行われる場合もある。例えば、車輪１４，１５の内側にあるが、車輪１４，１５の中間位置でなくいずれかの車輪側に偏っている場合等がある。いずれの場合でも、車輪１４，１５、及びキャスタ輪１８，２０は、芝刈車両１０における平面配置関係を変更することなく、旋回中心位置を中心に旋回する。

次に、図１１で説明した構成の作用について説明する。ステアリング操作子２６を備える芝刈車両１０が運転始動すると、芝刈車両制御プログラムが起動する。そして、ステアリング操作子２６が操作されると、その旋回指示入力が取得される。具体的には、ステアリング操作子２６及びアクセルペダル２８，３０の踏込量の操作量信号が旋回指示入力信号として制御部１５６に伝送される。

そして、ステアリング位置が中立位置から時計方向側にずれるにしたがって、左車輪１４の回転数が右車輪１５の回転数よりも高くする指示を表す。また、ステアリング位置が中立位置から反時計方向側にずれるにしたがって、右車輪１５の回転数が左車輪１４の回転数よりも高くする指示を表す。ステアリング位置が中立位置から大きく離れるにつれて、左車輪１４と右車輪１５との回転数の差を大きくする指示を表す。また、アクセルペダル２８，３０の踏込量が大きいほど、走行速度を高速にする指示であり、踏込量が少ないほど、走行速度を低速にする指示を表す。したがって、アクセルペダル２８，３０の踏込量の操作量信号によって、平均走行速度が指示され、ステアリング位置の操作量信号によって旋回中心位置に対応する左右車輪１４，１５の速度差が指示されることになる。

このように、ステアリング操作子２６を備える芝刈車両１０においては、旋回指示入力として、平均走行速度と左右車輪１４，１５の速度差とを取得することになる。なお、上記のように、ステアリング操作子２６をステアリングホイールではなく、運転席２４の左右両側に配置した揺動可能な２レバー式操作子を備え、２レバー式操作子の倒れ量で対応する左右車輪１４，１５の速度を指示することもできる。この場合、前側に倒すことで対応する車輪の前進を指示し、後側に倒すことで対応する車輪の後進を指示することができる。このような２レバー式操作子を備える芝刈車両１０においては、２レバー式操作子の操作量から左右車輪１４，１５のそれぞれの速度を旋回指示入力として取得する。

次に、取得した旋回指示入力から、旋回中心位置を求めて取得し、左右車輪１４，１５速度を求めて取得する。この機能は、制御部１５６の旋回中心位置取得モジュール１６２、左右車輪速度取得モジュール１６４によって実行される。具体的には、図１４に示す方法で、旋回中心位置を取得する。図１４（ａ）は、図１３（ａ）に対応する図で、車輪１４，１５の配置と、これから求めようとする旋回中心位置１７０とが示されている。ここで、旋回時に外側にある外側車輪１５の対地速度がＶ_oとして示され、旋回時に内側にある内側車輪１４の対地速度がＶ_iとして示されている。また、左右車輪１４，１５の車軸上で、左右車輪１４，１５のちょうど中間位置における対地速度Ｖ_Mは、平均走行速度に対応するもので、Ｖ_M＝（Ｖ_o＋Ｖ_i）／２で与えられる。なお、平均走行速度を求めて取得する機能は、旋回中心位置取得モジュール１６２によって実行されるが、特にこの部分のみを取り出して利用することもあるので、図１１では、制御部１５６の１つの機能として、平均走行速度取得モジュール１６０を図示している。

また、車輪１４，１５の間の間隔である主駆動輪トレッドは２Ｔで示され、車輪１４，１５の半径はｒ_rで示されている。したがって、外側車輪１５の車軸周りの回転数Ｎ_oは、（６０Ｖ_o）／（２πｒ_r）、内側車輪１４の車軸周りの回転数Ｎ_iは、（６０Ｖ_i）／（２πｒ_r）で与えられる。

図１４（ｂ）は、上記の記号を用いて、旋回中心位置１７０を求める計算過程を示す図である。ここで、旋回中心位置１７０は、車輪１４，１５の車軸上で、車輪１４，１５のちょうど中間位置からの距離Ｒで表すものとする。図１４（ｂ）に示されるように、旋回中心位置は、Ｒ＝Ｔ×｛（Ｎ_o＋Ｎ_i）／（Ｎ_o−Ｎ_i）｝で表わすことができる。したがって、芝刈車両１０の構成によってＴが定まれば、アクセルペダル２８，３０の踏込量に基づく平均走行速度Ｖ_Mに対応する平均回転数Ｎ_M＝（Ｎ_o＋Ｎ_i）／２と、ステアリング位置に基づく速度差に対応する回転数差Δ＝（Ｎ_o−Ｎ_i）とを与えて、旋回中心位置Ｒを求めることができる。また、旋回中心位置Ｒと、平均回転数Ｎ_M＝（Ｎ_o＋Ｎ_i）／２と、速度差に対応する回転数差Δ＝（Ｎ_o−Ｎ_i）とから、外側車輪１５と内側車輪１４とのそれぞれの速度に対応する回転数Ｎ_o，Ｎ_iを求めることができる。また、回転数Ｎ_o，Ｎ_iから対応する車輪１５，１４の速度Ｖ_o，Ｖ_iを求めることができる。

次に、左右車輪１４，１５速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪１８，２０の速度を求め取得する。この機能は、制御部１５６のキャスタ輪速度取得モジュール１６６によって実行される。

図１５と図１６は、図１４で求められた旋回中心位置Ｒを用いて、キャスタ輪１８，２０の速度を求める様子を示す図である。以下では、図１１、図１４の符号を用いて説明する。図１５（ａ）は、図１３（ａ）、図１４に対応する図で、車輪１４，１５の配置と、キャスタ輪１８，２０の配置と旋回中心位置１７０とを示している。ここで、これから求めようとするキャスタ輪１８，２０の速度について、旋回中心位置１７０から見て外側のキャスタ輪２０の対地速度をＶ_Foとし、内側のキャスタ輪１８の対地速度をＶ_Fiとして示している。

また、キャスタ輪１８，２０の間の間隔であるキャスタ輪トレッドは２ｔ、車輪１４，１５の中間位置とキャスタ輪１８，２０の中間位置との間の距離であるホイールベース長さはＷ、キャスタ輪１８，２０の半径はｒ_fで示している。したがって、旋回時に外側となるキャスタ輪２０の車軸周りの回転数Ｎ_Foは、（６０Ｖ_Fo）／（２πｒ_f）、旋回時に内側となるキャスタ輪１８の車軸周りの回転数Ｎ_Fiは、（６０Ｖ_Fi）／（２πｒ_f）で与えられる。

なお、キャスタ輪１８，２０は、操舵軸７８の周りに自由回転可能状態とし、車輪１４，１５の走行に対応して操向角度が定まる状態としてもよいが、キャスタ輪１８，２０を操舵軸７８の周りに次に示す所定の角度に強制的に向くように操舵用モータ４６，４８の駆動により操舵することもできる。また、キャスタ輪１８，２０を操舵軸７８周りに自由回転可能とする、すなわち操舵系クラッチ９４を切断するのは、キャスタ輪１８，２０が走行用モータ４２，４４により駆動されない、すなわち走行系クラッチ９２が切断された場合のみとする。逆にいうと、走行系クラッチ９２を接続する場合には、常に、操舵系クラッチ９４を接続してキャスタ輪１８，２０を強制的に操向するように、コントローラ３８により、操舵系クラッチ９４の断接を制御する。

また、図１５（ａ）では、キャスタ輪１８，２０の操向角度をθ_o，θ_iで示している。また、各キャスタ輪１８，２０の接地位置と旋回中心位置１７０との間の距離は、それぞれＲ_o，Ｒ_iで示している。

図１５（ｂ）は、上記の記号を用いて、各キャスタ輪１８，２０の操向角度θ_o，θ_iを求める計算過程を示す図である。ここでは、図１４で説明したようにして求めたＲと、ホイールベース長Ｗと、キャスタ輪トレッドの１／２であるｔとから、各キャスタ輪１８，２０の旋回中心位置に相当するＲ_o，Ｒ_iを求め、これとＲとの関係から、操向角度θ_o，θ_iを求めている。ここで、Ｒ_o，Ｒ_iは、各キャスタ輪１８，２０の接地位置と旋回中心位置１７０との間の距離で与えられる。

図１６は、車輪１４，１５の平均走行速度Ｖ_Mに応じたキャスタ輪１８，２０の速度Ｖ_Fo，Ｖ_Fiを求める過程を示す図である。図１４からＲが求められており、１５（ｂ）においてＲ_oは求められているので、キャスタ輪１８の速度Ｖ_Fo及びこれに対応する回転数Ｎ_Foが図１６で示すように求められる。別のキャスタ輪１８の速度Ｖ_Fi及びこれに対応する回転数Ｎ_Fiも同様に求められる。したがって、予め分かっている車両と緒元と必要な計算式やマップとを記憶部１５８に記憶させ、記憶部１５８から取得したデータを用いて、旋回指示入力から、旋回中心位置と、車輪１４，１５及びキャスタ輪１８，２０の速度とを取得する工程を容易に実行できる。

次に、車輪速度とキャスタ輪速度、または車輪回転数Ｎ_o，Ｎ_iとキャスタ輪回転数Ｎ_Fo，Ｎ_Fiとに基づいて、車輪用モータ３４，３６と走行用モータ４２，４４との駆動を制御して、芝刈車両１０を旋回駆動する。この機能は、制御部１５６の旋回駆動モジュール１６８によって実行される。具体的には、取得された車輪速度または車輪回転数Ｎ_o，Ｎ_iを車輪用モータ３４，３６にそれぞれ独立に与え、取得されたキャスタ輪速度またはキャスタ輪回転数Ｎ_Fo，Ｎ_Fiを走行用モータ４２，４４にそれぞれ独立に与え、これにより車輪１４，１５とキャスタ輪１８，２０とをそれぞれ関連付けながら独立にそれぞれの車軸の周りに回転させて、芝刈車両１０を走行させながら旋回中心位置１７０の周りに旋回させる。

本実施の形態では、走行系クラッチ９２を接続した状態で、このキャスタ輪１８，２０の回転数の条件を維持しながら、走行用モータ４２，４４によってキャスタ輪１８，２０に駆動力を与えることができる。したがって、芝刈車両１０全体としてトルクを増大させることができ、しかも、なんら無理のある回転をしていないので、旋回が所望どおり行われ、かつ、芝の植栽等を痛めることも少ない。このように、キャスタ輪１８，２０に駆動力を与えることで、芝刈車両１０全体としてトルクを増大させながら、適切な旋回を行わせることができる。

上記では、旋回中心位置１７０が車輪１４，１５の外側にある場合、すなわち、図１３（ａ）の場合について、キャスタ輪１８，２０の回転数を求める手順を説明したが、図１３（ｂ）の信地旋回の場合、（ｃ）の超信地旋回の場合も、図１４から図１６に説明したと同様に、芝刈車両１０の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪１８，２０の回転数を求めることができる。

また、上記では、車輪１４，１５の数が２で、キャスタ輪１８，２０の数が２である４輪駆動の芝刈車両１０について説明したが、キャスタ輪１８，２０の数が１である３輪駆動の場合でも、図１４から図１６で説明したのと同様に、芝刈車両１０の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪１８，２０の回転数を求めることができる。同様に、車輪１４，１５の数が２以外である場合、キャスタ輪１８，２０の数が３以上である場合等についても、芝刈車両１０の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、車輪１４，１５及びキャスタ輪１８，２０の回転数を求めることができる。

また、上記では、キャスタ輪１８，２０用の走行系クラッチ９２を接続し、キャスタ輪１８，２０を走行用モータ４２，４４によって駆動させる場合を説明したが、コントローラ３８により車輪１４，１５のみで十分走行等が可能と判定されたときは２輪駆動とし、トルクが不足すると判定されたときに、キャスタ輪１８，２０による駆動を行うものとしてもよい。トルク不足の恐れを判断するためには、芝刈車両１０に車両の傾きを検知するための図示しない傾斜センサを設け、傾斜センサからの傾きの検出信号をコントローラ３８に伝送し、コントローラ３８において、対地傾斜角度が所定の閾値傾斜角度を超えると判断されたときに、走行系クラッチ９２を接続し、そうでないときに走行系クラッチ９２を切断するように、走行系クラッチ９２の断接を制御することもできる。

キャスタ輪１８，２０に常時駆動力が与えられる構成とするときは、車輪１４，１５の駆動力をその分少なくすることができ、芝刈車両１０全体として、小型のモータを用いることが可能となる。また、キャスタ輪１８，２０による駆動を、必要なときのみに用いる構成とするときは、例えば、平地走行のようにトルクをあまり必要としないときに、芝刈車両１０の電力消費量を抑制することができる。

また、キャスタ輪１８，２０用の操舵系クラッチ９４を接続し、操舵用モータ４６，４８により、キャスタ輪１８，２０を操舵軸７８周りに強制的に回転させ、所望の操向角度とすることもできる。例えば、地表の状態によっては、キャスタ輪１８，２０が予期しない方向を向くことがあり、この状態を放置することで、所望の走行、旋回等が行わない場合が生じうる。このため、キャスタ輪１８，２０の操舵角度を検出する操舵角度センサ８８からの検出信号により、操舵角度を監視し、例えば、図１５から図１６で求められる計算操舵角度から許容範囲を超えて、実際の操舵角度が逸脱したときに、実際の操舵角度を計算操舵角度に戻す制御を行うことができる。これによって、実際の地表状態にかかわらず、より安定した走行と旋回とを確保することができる。

なお、キャスタ輪１８，２０用の走行系クラッチ９２及び操舵系クラッチ９４は、上記のように車両状態を検出する信号が入力されるコントローラ３８により、状況に応じて自動に断接を制御する構成を採用する以外に、運転席２４周辺部に設けた切り替えスイッチ等の操作部の操作に応じて、走行系クラッチ９２及び操舵系クラッチ９４を手動で断接可能とすることもできる。この場合、コントローラ３８は、操作部からの信号を入力されて、断接の切り替えのための制御信号を走行系クラッチ９２及び操舵系クラッチ９４の少なくとも一方に入力することで、少なくとも一方の断接を切り替える。ただし、このように手動でクラッチ９２，９４の断接を切り替え可能とする場合でも、走行系クラッチ９２を接続して、キャスタ輪１８，２０を強制的に走行駆動する場合には、常に操舵系クラッチ９４を接続し、キャスタ輪１８，２０を強制的に計算で求められた向きに操舵するように、コントローラ３８が操舵系クラッチ９４の断接を制御する。このように構成することで、旋回時にキャスタ輪１８，２０が意図しない方向に向いたままキャスタ輪１８，２０が無理に走行駆動して芝が痛められることを有効に防止できるという効果を得られる。なお、このようなクラッチの断接を手動で切り替える場合だけでなく、上記のように、実際の操舵角度が計算操舵角度から許容範囲を超えるか否かに応じて、自動で切り替える構成を採用する場合も、走行系クラッチ９２を接続して、キャスタ輪１８，２０を強制的に走行駆動する場合には、常に操舵系クラッチ９４を接続し、キャスタ輪１８，２０を強制的に計算で求められた向きに操舵するように、コントローラ３８が操舵系クラッチ９４の断接を制御する。この場合も、旋回時にキャスタ輪１８，２０が無理に走行駆動して芝が痛められるのを有効に防止できる。

このような乗用型作業車両によれば、走行系クラッチ９２の断接の切り替えによりキャスタ輪１８，２０の自由走行と強制走行とが切り替え可能となり、かつ、操舵系クラッチ９４の断接の切り替えによりキャスタ輪１８，２０の自由操向と強制操向とが切り替え可能となる。しかも、走行用モータ４２，４４の駆動を停止した状態で走行系クラッチ９２が車軸９０から走行用モータ４２，４４への回転力の伝達を遮断可能とし、操舵用モータ４６，４８の駆動を停止した状態で操舵系クラッチ９４が、操舵軸７８から操舵用モータ４６，４８への回転力の伝達を遮断可能とするので、キャスタ輪１８，２０用の各モータ４２，４４，４６，４８が駆動を停止した状態で、対応するクラッチ９２，９４が切断される。このため、車両の走行等に伴い、キャスタ輪１８，２０の車軸９０または操舵軸７８を介して、地面からの力がモータ４２，４４，４６，４８側に伝達される傾向となる場合でも、その力のモータ４２，４４，４６，４８への伝達を防止できる。すなわち、キャスタ輪１８，２０が自由走行または自由操向する場合に、モータ４２，４４，４６，４８が抵抗となることを防止でき、車軸９０または操舵軸７８をより円滑に回転させることができる。したがって、省エネルギー化を有効に図れる構成を実現できる。

また、操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵系クラッチ９４よりも下流側に設けられ、操舵軸７８の操舵角度を検出する操舵角度センサ８８を備える。このため、操舵系動力伝達経路に操舵系クラッチ９４を設ける構成において、操舵系クラッチ９４の断接にかかわらず、操舵軸７８の操舵角度が検出可能となる。

また、操舵軸７８と平行に配置されたセンサ軸１２２と、センサ軸１２２と操舵軸７８との間に設けられ、操舵軸７８の回転をセンサ軸１２２に、操舵軸７８の回転速度と等速、または操舵軸７８の回転速度よりも遅い速度で伝達するセンサ用歯車機構１２４とを備える。このため、操舵軸７８及び操舵角度センサ８８を含む部分の構成が過度に大型化することを防止でき、基本となる構成に対する、操舵軸７８の操舵角度を検出可能とするための変更部分を、比較的単純な構成で実現できるとともに、変更部分を少なくできる。また、検出ユニット１２６として、一般的に使用されている既製品の操舵角度センサの検出ユニットを使用しやすくなる。

また、走行系クラッチ９２は、コントローラ３８からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としている。このため、運転者の操作に応じて、または、車両の走行状態に応じて、コントローラ３８からの信号により、走行系クラッチ９２を用いて、キャスタ輪１８，２０と走行用モータ４２，４４との間の動力伝達を遮断または接続することができる。したがって、走行用モータ４２，４４が本実施の形態のように電動式のモータである場合に、走行系クラッチ９２を備えるのにもかかわらず、制動時に走行系クラッチ９２を接続することで、キャスタ輪１８，２０による回生制動を実現でき、キャスタ輪１８，２０の回転力を走行用モータ４２，４４に伝達して、走行用モータ４２，４４の発電電力をバッテリ５０，５１に充電可能とし、芝刈車両１０のさらなる省エネルギ化を図りやすくなる。なお、走行系クラッチ９２は、図８に示す配置位置に配置するものではなく、例えば、キャスタ輪１８，２０の車軸９０の外周面と、車軸９０の周囲に設ける走行系歯車機構８６を構成する最下段の平歯車の内周面との間に設けることもできる。

［第２の発明の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の乗用型作業車両である芝刈車両の基本構成は、上記の図１から図１６に示した第１の実施の形態の芝刈車両１０の場合と同様である。以下の説明では、図１から図１６を参照しつつ、図１から図１６に示した要素と同等の要素または対応する要素には同一符号を付して説明する。本実施の形態では、上記の第１の実施の形態において、図８を参照するように、走行系クラッチ９２を電磁クラッチではなく、ワンウェイクラッチまたはツーウェイクラッチとしている。また、操舵系クラッチ９４は、電磁クラッチではなくツーウェイクラッチとしている。各クラッチ９２，９４を設ける位置は、第１の実施の形態の場合と同様の位置としてもよく、異なる位置としてもよい。ただし、操舵系クラッチ９４は、操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵角度センサ８８よりも上流側の位置に設けることが、操舵系クラッチ９４の断接にかかわらず、操舵角度を検出可能とするために好ましい。また、走行系クラッチ９２は、例えば、図７を参照するように、キャスタ輪１８，２０の車軸９０の外周面と、車軸９０の周囲に設ける走行系歯車機構８６を構成する最下段の平歯車の内周面との間に設けることもできる。

図７、図８を参照するように、走行系クラッチ９２をワンウェイクラッチとする場合、走行系クラッチ９２は、走行用モータ４２，４４の回転数が車速、すなわちキャスタ輪１８，２０の回転速度に関して所定割合以下に低くなる、例えば走行用モータ４２，４４の回転軸１０６が走行系動力伝達軸８２に対して遅くなる傾向となる場合に、キャスタ輪１８，２０の車軸９０から走行用モータ４２，４４への動力の伝達を遮断する。この場合も、走行系クラッチ９２は、上記の第１の実施の形態で電磁クラッチとする場合と同様に、走行用モータ４２，４４の駆動を停止した状態で、車軸９０から走行用モータ４２，４４への回転力の伝達が遮断可能となる。この構成の場合も、走行用モータ４２，４４の駆動を停止した状態で、走行用モータ４２，４４がキャスタ輪１８，２０の回転に対して抵抗となることを抑制できる。このため、車両の省エネルギ化を図れる。

なお、キャスタ輪１８，２０を自由操向させる場合に車両が前進するかまたは後進するかの違いに応じて、操舵軸７８とキャスタ輪１８，２０の車軸９０との前後方向の位置関係は逆転する。例えば、上記の図６に示す例では、前後方向（図６の左右方向）に関して、操舵軸中心１７２と車軸中心、すなわちタイヤ中心１７４との間にオフセットと呼ばれるキャスタトレイル１７６が設けられている。この場合には、操向が自由回転で、左右車輪１４，１５の走行に応じて操向角度が定まりやすくなる。例えば、車両の前進時には、キャスタ輪１８，２０のタイヤ中心１７４は操舵軸中心１７２に対し、後側に位置し、車両の後進時には、タイヤ中心１７４は操舵軸中心１７２に対し、前側に位置する。したがって、走行系クラッチ９２がワンウェイクラッチである場合でも、車両の前進または後進にかかわらず、走行用モータ４２，４４が駆動を停止し、車輪用モータ３４，３６により車輪１４，１５が駆動される場合に、キャスタ輪１８，２０から走行用モータ４２，４４への回転の伝達が遮断され、走行用モータ４２，４４がキャスタ輪１８，２０の走行に対する抵抗となることを抑制できる。ただし、この場合、上記の第１の実施の形態の場合と異なり、キャスタ輪１８，２０による回生制動を行わせ、走行用モータ４２，４４による電力回生を行わせることはできない。

これに対して、図７、図８を参照するように、走行系クラッチ９２をツーウェイクラッチとする場合、走行系クラッチ９２は、走行用モータ４２，４４から車軸９０へ動力が伝達される傾向となる場合のみ、走行用モータ４２，４４と車軸９０との間の動力の伝達を可能とし、車軸９０から走行用モータ４２，４４へ動力が伝達される傾向となる場合には動力伝達を遮断する。また、ツーウェイクラッチであるので、走行用モータ４２，４４がいずれの方向に回転する場合でも、走行用モータ４２，４４から車軸９０への動力の伝達を可能とする。また、このように走行系クラッチ９２をツーウェイクラッチとする場合には、制御部であるコントローラ３８は、回生制動要求があると判定された場合に走行用モータ４２，４４により発電した電力を電源ユニットであり、蓄電部であるバッテリ５０，５１に供給し、バッテリ５０，５１を充電させる。例えば、車両走行時にアクセルペダル２８，３０がオフ、すなわち踏込量が０となること、または、車両走行時にブレーキペダル３２が踏み込まれたことをセンサにより検出されると、その検出信号を入力されたコントローラ３８が回生制動要求があると判定する。そして、この場合は、コントローラ３８により車輪用モータ３４，３６及び走行用モータ４２，４４の駆動回路１４２，１４４（図１０参照）が制御され、各モータ３４，３６，４２，４４の発電による電力がバッテリ５０，５１に充電される。

また、この場合、単に走行系クラッチ９２をツーウェイクラッチとするだけでは、制動時のキャスタ輪１８，２０の回転が走行用モータ４２，４４に伝達されず、キャスタ輪１８，２０による回生制動を行わせることができない。このため、キャスタ輪１８，２０による回生制動を行わせるために、コントローラ３８は、次の回生制動制御処理を実行する。すなわち、この処理では、コントローラ３８が、走行用モータ４２，４４を、走行時と逆方向に回転させるように制御する。すなわち、コントローラ３８は、回生制動要求があると判定した場合に、走行用モータ４２，４４に電力を供給することにより走行用モータ４２，４４を走行時の方向、すなわち走行時に加速させる場合に回転させる方向と逆方向に回転させることにより走行系クラッチ９２を接続させる。そして、コントローラ３８は、その後、走行系クラッチ９２を接続させた状態のまま、走行用モータ４２，４４の電力回生により、回生制動を行わせる。

また、図８を参照するように、操舵系クラッチ９４は、操舵用モータ４６，４８から操舵軸７８へ動力が伝達される傾向となる場合のみ、操舵用モータ４６，４８と操舵軸７８との間の動力の伝達を可能とし、操舵軸７８から操舵用モータ４６，４８へ動力が伝達される傾向となる場合に動力伝達を遮断するツーウェイクラッチとする。この場合も、操舵系クラッチ９４は、操舵用モータ４６，４８の駆動を停止した状態で操舵軸７８から操舵用モータ４６，４８への回転力の伝達が遮断可能となる。この構成の場合も、操舵用モータ４６，４８の駆動を停止した状態で、操舵用モータ４６，４８がキャスタ輪１８，２０の自由操向に対して抵抗となることを抑制できる。このため、車両の省エネルギ化を図れる。なお、キャスタ輪１８，２０をいずれの方向へも操向可能とするため、操舵用モータ４６，４８は、いずれの方向の回転も操舵軸７８に伝達可能とする必要があり、操舵系クラッチ９４として、単純にワンウェイクラッチを採用することはできない。

このように走行系クラッチ９２をワンウェイクラッチまたはツーウェイクラッチとし、操舵系クラッチ９４をツーウェイクラッチとするので、上記の第１の実施の形態の場合と異なり、クラッチ９２，９４用の制御機構、例えばクラッチ９２，９４とコントローラ３８とを接続するケーブル１１６等が不要となる。

また、本実施の形態では、図１０を参照するように、芝刈車両１０は、車両の姿勢が登坂状態である、すなわち芝刈車両１０の前部が後部よりも上側に位置するか否か、または車両の登坂角度が所定値以上であるか否かを検知する登坂検知センサ１７８を備える。登坂検知センサ１７８の検知信号は、コントローラ３８が有するＥＣＵ１４０に入力している。ＥＣＵ１４０は、登坂検知センサ１７８の検知信号から車両の姿勢が登坂状態にあると判定した場合に、左右キャスタ輪１８，２０の対地速度Ｖ_Fを、左右車輪１４，１５の対地速度Ｖ_Rよりも高くする（Ｖ_F＞Ｖ_R）ように、走行用モータ４２，４４を制御する。例えば、キャスタ輪１８，２０と車輪１４，１５との直径が同じである場合には、キャスタ輪１８，２０の回転速度を車輪１４，１５の回転速度よりも高くする。

これに対して、ＥＣＵ１４０は、登坂検知センサ１７８の検知信号から車両の姿勢が非登坂状態にあると判定した場合、例えば、芝刈車両１０の前部と後部とが上下方向に関してほぼ同位置にある、すなわち略平地状態にある、または車両の登坂角度が所定値未満であると判定された場合には、左右キャスタ輪１８，２０の対地速度Ｖ_Fが、左右車輪１４，１５の対地速度Ｖ_Rよりも遅くなる（Ｖ_F＜Ｖ_R）ように、走行用モータ４２，４４を制御する。例えば、キャスタ輪１８，２０と車輪１４，１５との直径が同じである場合には、キャスタ輪１８，２０の回転速度を車輪１４，１５の回転速度よりも低くする。

このような制御のために、左右車輪１４，１５の対地速度に対応する車輪用モータ３４，３６の回転速度の検出値と、左右キャスタ輪１８，２０の対地速度に対応する走行用モータ４２，４４の回転速度の検出値とを利用する。好ましくは、コントローラ３８は、車両の姿勢が登坂状態にあると判定した場合に、左右キャスタ輪１８，２０の対地速度Ｖ_Fを、左右車輪１４，１５の対地速度Ｖ_Rよりも２０％以下の割合で高くするように（より好ましくは、左右車輪１４，１５の対地速度よりも１５％以下の割合で高くするように）、走行用モータ４２，４４を制御する。このような構成によれば、走行系クラッチ９２がワンウェイクラッチまたはツーウェイクラッチである場合に、平地走行時には、左右車輪１４，１５がぬかるみに入る等、路面抵抗が低い場所を走行することにより、左右車輪１４，１５がスリップしたり、左右車輪１４，１５の駆動力が地面に十分に伝達されない場合のみ四輪駆動を実現し、左右車輪１４，１５の駆動力が地面に十分に伝達されている場合には、左右車輪１４，１５のみの二輪駆動を実現することができる。

また、走行系クラッチ９２がワンウェイクラッチまたはツーウェイクラッチである場合に、登坂走行時には、左右車輪１４，１５がスリップしやすくなることで、頻繁に二輪駆動状態と四輪駆動状態とが切り替えられるのを防止でき、常に四輪駆動走行とし、乗り心地をよくでき、より安定した走行を行える。その他の構成については、上記の第１の実施の形態と同様である。

なお、本実施の形態において、走行系クラッチ９２と操舵系クラッチ９４とのうち、一方を非電磁クラッチであるワンウェイクラッチまたはツーウェイクラッチとするとともに、他方を第１の実施の形態と同様に電磁クラッチ等、コントローラ３８からの制御信号の入力により入切可能なクラッチとすることもできる。

なお、本発明から外れる構造ではあるが、参考例として、上記の各実施の形態において、キャスタ輪１８，２０走行用の走行用モータ４２，４４と走行系クラッチ９２とを省略し、常に左右車輪１４，１５のみの二輪駆動となる構成を採用することもできる。

１０ 芝刈車両、１２ メインフレーム、１４，１５ 車輪、１６ 揺動アーム、１８，２０ キャスタ輪、２２ 芝刈り機（モア）、２４ 運転席、２６ ステアリング操作子、２８ 前進側アクセルペダル、３０ 後進側アクセルペダル、３２ ブレーキペダル、３４，３６ 車輪用モータ、３８ コントローラ、４２，４４ 走行用モータ、４６，４８ 操舵用モータ、５０，５１ バッテリ、５２ 直立フレーム、５４，５６ キャスタ輪支持ユニット、５８ 突き出し部材、６０ 中間ブラケット、６２ 取付ブラケット、６４ 板部、６６ 軸、６８ 軸支持ブラケット、７０ 壁部、７２ 隙間、７４ 固定側ハウジング、７６ 回転側ハウジング、７８ 操舵軸、８０ 操舵系動力伝達軸、８２ 走行系動力伝達軸、８４ 操舵系歯車機構、８６ 走行系歯車機構、８８ 操舵角度センサ、９０ 車軸、９２ 走行系クラッチ、９４ 操舵系クラッチ、９６ モータ結合部材、９８ 上側部材、１００ 中間部材、１０２ 筒部、１０４ 下側部材、１０６，１０８ 回転軸、１１０ 励磁部、１１２ 変位部材、１１３ 軸回転同期部材、１１４ 回転部材、１１６ ケーブル、１１８ 上側回転軸、１２０ 回転部材、１２２ センサ軸、１２４ センサ用歯車機構、１２６ 検出ユニット、１２８ 軸側歯車、１３０ センサ側歯車、１３２ 平面部、１３４ 第１平面部、１３６ 平面部、１３８ 第２平面部、１４０ ＥＣＵ、１４２，１４４ 第２駆動回路、１４６，１４８ 第３駆動回路、１５０ 前進ペダルセンサ、１５２ 後進ペダルセンサ、１５４ ハンドルセンサ、１５６ 制御部、１５８ 記憶部、１６０ 平均走行速度取得モジュール、１６２ 旋回中心位置取得モジュール、１６４ 左右車輪速度取得モジュール、１６６ キャスタ輪速度取得モジュール、１６８ 旋回駆動モジュール、１７０ 旋回中心位置、、１７２ 操舵軸中心、１７４ タイヤ中心、１７６ キャスタトレイル、１７８ 登坂検知センサ。

Claims (11)

1. 互いに独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
   自由走行と強制走行とが切り替え可能で、かつ、自由操舵と強制操舵とが切り替え可能な操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
   対地作業を行うために駆動される作業機と、
   キャスタ輪の走行駆動のための走行用モータと、
   キャスタ輪の操舵のための操舵用モータと、
   走行用モータからキャスタ輪の車軸へ動力を伝達する走行系動力伝達経路に設けられ、走行用モータの駆動を停止した状態で車軸から走行用モータへの回転力の伝達を遮断可能な走行系クラッチと、
   操舵用モータとキャスタ輪用の操舵軸との間で動力を伝達する操舵系動力伝達経路に設けられ、操舵用モータの駆動を停止した状態で操舵軸から操舵用モータへの回転力の伝達を遮断可能な操舵系クラッチと、備えることを特徴とする乗用型作業車両。
2. 請求項１に記載の乗用型作業車両において、
   操舵系動力伝達経路での動力伝達方向に関して、操舵系クラッチよりも下流側に設けられ、操舵軸または操舵軸に連結された部分の操舵角度を検出する操舵角度センサを備えることを特徴とする乗用型作業車両。
3. 請求項２に記載の乗用型作業車両において、
   操舵軸と平行に配置されたセンサ軸と、
   センサ軸と操舵軸との間に設けられ、操舵軸の回転をセンサ軸に、操舵軸の回転速度と等速、または操舵軸の回転速度よりも遅い速度で伝達する歯車機構とを備えることを特徴とする乗用型作業車両。
4. 請求項１に記載の乗用型作業車両において、
   走行系クラッチは、制御部からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としていることを特徴とする乗用型作業車両。
5. 請求項１に記載の乗用型作業車両において、
   操舵系クラッチは、制御部からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としていることを特徴とする乗用型作業車両。
6. 請求項５に記載の乗用型作業車両において、
   走行系クラッチは、制御部からの制御信号の入力により接続と切断との切り替えを可能としており、
   制御部は、走行系クラッチを接続する場合に、操舵系クラッチを常に接続することを特徴とする乗用型作業車両。
7. 請求項１に記載の乗用型作業車両において、
   走行系クラッチは、ワンウェイクラッチであることを特徴とする乗用型作業車両。
8. 請求項１に記載の乗用型作業車両において、
   走行系クラッチは、ツーウェイクラッチであることを特徴とする乗用型作業車両。
9. 請求項８に記載の乗用型作業車両において、
   回生制動要求があると判定された場合に走行用モータにより発電した電力を蓄電部に供給し、蓄電部を充電させる制御部を備え、
   制御部は、回生制動要求があると判定された場合に、走行用モータに電力を供給することにより走行用モータを走行時の方向と逆方向に回転させることにより走行系クラッチを接続させた後、走行用モータの発電により回生制動を行わせることを特徴とする乗用型作業車両。
10. 請求項７または請求項８に記載の乗用型作業車両において、
    車両の姿勢が登坂状態であるか否かを検知する登坂検知センサを備え、
    車両の姿勢が登坂状態にある場合に、キャスタ輪の対地速度を、左右車輪の対地速度よりも高くすることを特徴とする乗用型作業車両。
11. 請求項１に記載の乗用型作業車両において、
    操舵系クラッチは、ツーウェイクラッチであることを特徴とする乗用型作業車両。

Images