JP2018085970A - 電動芝刈機 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御装置が冷却されやすい電動芝刈機を提供する。【解決手段】 電動芝刈機で１あって、底部に凹設され下方に向けて開口したブレード収容室７及び上下に貫通してブレード収容室に至る貫通孔３２を有するベース部２ｂ、及びベース部の上部を上方から覆うカバー部２ｃを備える本体２と、ベース部の上面に設けられ、カバー部によって上方から覆われたモータ支持板３８と、貫通孔から下方に突出する出力軸６４を有し、モータ支持板に支持され、カバー部によって上方から覆われた電気モータと、出力軸６４に設けられ、ブレード収容室に収容されたブレード３と、電気モータを制御する制御装置１０と、本体に設けられた空気取入口２１からブレード収容室に至る空気流通路Ａとを有し、制御装置を支持するための制御装置支持板８０がモータ支持板から空気取入口に向かって延出し、空気流通路がベース部の上面とモータ支持板の下面との間に画定される空間Ｘを含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、モータ等の駆動を制御するための制御装置を備えた電動芝刈機に関する。

電動作業機、特に電動芝刈機では、芝を切断するカッタ（ブレード）を回転させる電気モータと、電気モータの駆動制御等を行うため制御装置が搭載されている。このような電動芝刈機では、電動モータの熱がハウジングやシュラウドに籠ることが問題となるため、バッテリ及び電動モータの放熱を配慮した電動芝刈機が開発されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の電動芝刈機は、電動モータ及びバッテリを一括して覆うカバー部材を備え、このカバー部材の前方下部に開放口を形成し、且つ後方に通風孔を形成することで開放口から通風孔に通風させる。それによって、開放口から流入した風がバッテリ側方を経由し通風孔へ流れる空気流れが形成され、バッテリ又は電動モータの冷却が行われる。特許文献１の制御装置は電動モータの上側に配置され、その制御部の上にバッテリが配置されている。

特開２００３−６１４３９号公報

近年、電動芝刈機の制御装置では車体の姿勢に応じた電気モータの制御等、より多くの処理が行われるため、制御装置からの排熱も問題となっている。しかしながら、特許文献１の電動芝刈機では、制御装置は電気モータとバッテリとの間に挟まれているため、制御装置を十分冷却することが難しいという問題があった。

本発明は、以上の背景を鑑み、制御装置が冷却されやすい電動芝刈機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、電動芝刈機（１）であって、底部に凹設され下方に向けて開口したブレード収容室（７）及び上下に貫通して前記ブレード収容室に至る貫通孔（３２）を有するベース部（２ｂ）、及び前記ベース部の上部を上方から覆うカバー部（２ｃ）を備える本体（２）と、前記ベース部の上面に設けられ、前記カバー部によって上方から覆われたモータ支持板（３８）と、前記貫通孔から下方に突出する出力軸（６４）を有し、前記モータ支持板に支持され、前記カバー部によって上方から覆われた電気モータ（８）と、前記出力軸に設けられ、前記ブレード収容室に収容されたブレード（３）と、前記電気モータを制御する制御装置（１０）と、前記本体に設けられた空気取入口（２１）から前記ブレード収容室に至る空気流通路（Ａ）とを有し、前記制御装置を支持するための制御装置支持板（８０）が前記モータ支持板から前記空気取入口に向かって延出し、前記空気流通路が、前記ベース部の上面と前記モータ支持板の下面との間に画定される空間（Ｘ）を含む電動芝刈機が提供される。

ブレード収容室にはブレードの回転によって負圧が発生し、空気取入口からブレード収容室に至る空気流通路が形成される。この態様によれば、空気流通路に沿って流れる風はベース部の上面とモータ支持板の下面との間に画定される空間を通過する前に制御装置支持板近傍を通過する。また、制御装置は空気流通路のうち電気モータより空気取入口に近く、電気モータからの熱が排熱される地点よりも上流側に配置されている。よって、制御装置は電気モータの排熱を受けにくく、空気流通路を通る風によって効果的に冷却される。

また、上記の態様において、前記空気流通路が前記電気モータの上部と前記カバー部との間に設けられた空間（Ｙ）を通過する部分を更に含むとよい。

この態様によれば、電気モータの上部を流れる風によって電気モータが冷却される。

また、上記の態様において、前記カバー部の上面にバッテリ（２０）を収容すべくバッテリ収容凹部（１９）が設けられ、前記空気流通路が前記電気モータの上部と前記バッテリ収容凹部との間に設けられた空間（Ｙ）を含むとよい。

この態様によれば、電気モータの上部とバッテリ収容凹部との間を流れる風によってバッテリ及び電気モータが冷却される。

また、上記の態様において、前記制御装置支持板が、前記モータ支持板の縁部近傍の上面にスペーサ（７９，７９Ｂ）を介して取り付けられているとよい。

この態様によれば、スペーサを変更することによって、制御装置支持板を制御装置が効果的に冷却される位置に配置することが可能となる。

また、上記の態様において、前記制御装置支持板が、更に、前記モータ支持板の縁部近傍の上面に弾性部材（９０）を介して取り付けられているとよい。

この態様によれば、電気モータによる振動が制御装置に伝わりにくく、その振動によって制御装置が破損する虞が小さくなる。

また、上記の態様において、前記制御装置支持板の少なくともいずれかの面にヒートシンク（８２）が取り付けられているとよい。

この態様によれば、ヒートシンクによって効果的に制御装置の熱が排出される。

また、上記の態様において、前記ヒートシンクが前記空気流通路の空気の流れ方向に沿ってフィン（８４）を有するとよい。

この態様によれば、空気流通路を通る風の流れがフィンによって妨げられにくくなり、制御装置が効率よく冷却される。

また、上記の態様において、前記モータ支持板が、前記本体の上面に複数のゴムマウント（３６）を介して取り付けられているとよい。

この態様によれば、本体に電気モータの振動が伝わりにくく、その振動によって本体が破損する虞が小さくなる。

また、上記の態様において、前記制御装置支持板が、前記モータ支持板から概ね水平に延出し水平な主面を有するとよい。

この態様によれば、制御装置支持板をモータ支持板に取り付けやすい。

また、上記の態様において、前記制御装置支持板が、前記モータ支持板から概ね水平に延出し垂直な主面を有するとよい。

この態様によれば、制御装置支持板をモータ支持板に取り付けやすく、且つ、制御装置支持板の両側に流通路が形成されるため片側の面に熱が籠りにくく、制御装置が効率よく冷却される。

また、上記の態様において、前記ベース部が前記貫通孔の開口縁近傍に設けられ下方に延びる筒状ダクト（３４）を有するとよい。

この態様によれば、ブレードの回転によってブレードの下側に負圧が発生し筒状ダクトを介してベース部の上面、及びモータ支持板の下面の間に伝えられるため空気流通路の風の流れが安定化する。

以上の構成によれば、制御装置が冷却されやすい電動作業機を提供することが可能となる。

本発明に係る電動芝刈機の斜視図 図１の電動芝刈機の縦断面図 図１のカバー部が開かれたときの電動芝刈機前部の斜視図 制御装置、制御装置支持板、及びヒートシンクの分解斜視図 図２のスペーサと異なるスペーサを用いたときの電動芝刈機の断面図の要部拡大図 異なるカッターハウジングを有する電動芝刈機の断面図の要部拡大図 別実施形態での制御装置支持板の斜視図 制御装置の主面方向が異なる実施形態における電動芝刈機の断面図

以下に本発明に係る電動芝刈機を図１〜図８を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電動芝刈機１は、本体２と、本体２の下部に設けられたブレード３と、本体２に結合した左右一対の前輪４及び後輪５と、本体２から後上方に延びるハンドル６とを有する。本体２には下部中央にブレード収容室７が凹設され、ブレード収容室７にブレード３が収容されている。本体２にはブレード３を回転させるためのブレード用モータ８、及び左右の後輪５を駆動するための走行用モータ９が支持されている。ブレード用モータ８及び走行用モータ９は共に電気モータであり、本体２には各モータの駆動を制御する制御装置１０が設けられている。

ハンドル６は、図１に示されるように、本体２の後部左右からそれぞれ後上方に延びる側辺部１２と、各側辺部１２の後端同士を互いに連結する後辺部１３とを有する。ハンドル６の後辺部１３には、走行用モータ９を操作するための走行用レバー１５とブレード用モータ８を操作するためのブレード用レバー１６とが設けられている。

図２に示されるように、本体２は、その下部を画定し、その底部にブレード収容室７を下方に向けて開口させるベース部２ｂと、その上部を画定し、ブレード用モータ８、左右の走行用モータ９、及び制御装置１０を覆うカバー部２ｃとを備えている。カバー部２ｃは、前壁、左壁、右壁、後壁、及び上壁を有し、上壁の上面にはバッテリ収容凹部１９が凹設されている。バッテリ収容凹部１９には、各モータ８、９、及び制御装置１０に電力を供給するバッテリ２０が着脱可能に収容されている。

カバー部２ｃの前側下部には本体２の内外を連通させる空気取入口２１が設けられている。本実施形態では、カバー部２ｃの前端底面の一部が上方に凹み、本体２の上面と当接しないように構成されており、カバー部２ｃの前端底面と本体２の上面とによって空気取入口２１が画定されている。

ベース部２ｂにはブレード収容室７からベース部２ｂの後面に延びる通路２２が形成され、その開口端を塞ぐようにグラスバッグ２３（図１）が設けられている。ブレード３によって刈り取られた芝はブレード収容室７から通路２２を通って後方へ排出され、グラスバッグ２３に回収される。グラスバッグ２３は刈り取られた芝を収容し、刈り取られた芝と同時に流入する排気を通す布によって形成されている。

ベース部２ｂは、ベース部２ｂの略中央において水平な上面を有するデッキ３０と、デッキ３０の略中央部に円状断面を有して上下に貫通する第１貫通孔３２とを有する。デッキ３０には第１貫通孔３２を取り囲むように複数のボルト孔が配置されている。ベース部２ｂは、更に、第１貫通孔３２の下側開口縁近傍に接続され円筒状に下方に延びた筒状ダクト３４を有している。本実施形態では、筒状ダクト３４は第１貫通孔３２の下側開口縁に結合している。

第１貫通孔３２を取り囲むボルト孔にはゴムブッシュ（ゴムマウント）３６が取り付けられ、その上にモータ支持板３８が概ね水平となるように締結されている。モータ支持板３８には、上面視において第１貫通孔３２の軸線を中心として上下に貫通し、円形な断面を有する第２貫通孔４０と、モータ支持板３８の上面から第２貫通孔４０の軸線を中心とする円筒状に上方に向けて突出したモータ収容部４２とが設けられている。第２貫通孔４０の内径は第１貫通孔３２の内径よりも小さく設定され、モータ支持板３８は、上面視において第１貫通孔３２よりも大きくなるように設定されている。

ブレード用モータ８はステータ６０と、ロータ６２と、ロータ６２に結合する出力軸６４とを有する公知のアウタロータ型のモータである。ブレード用モータ８はその出力軸６４が第２貫通孔４０、及び第１貫通孔３２を通過し、筒状ダクト３４の内部を通って筒状ダクト３４の下端より下側まで突出するようにモータ収容部４２に収容されている。更に、ステータ６０がモータ支持板３８に締結されることによって、ブレード用モータ８はモータ支持板３８に支持されている。モータ収容部４２の上部にはブレード用モータ８の上側を覆う蓋体６６が取り付けられている。蓋体６６の上側にはバッテリ収容凹部１９が形成されており、蓋体６６とバッテリ収容凹部１９を画定する底壁との間には空間が設けられている。

ブレード用モータ８の出力軸６４は第１貫通孔３２から下方に突出し、筒状ダクト３４の下端より下方にまで到達している。ブレード用モータ８の出力軸６４の下端近傍には、細長い部材によって形成されたブレード３が出力軸６４に対し水平方向の両方へ延びるように結合している。ブレード３はその両端において回転方向の前縁に形成された刃３Ａと、旋回流及び上昇気流を発生させるべく前縁から後上方へ湾曲しつつ延びるエアリフト部３Ｂとを備える。

ベース部２ｂは更にデッキ３０を外囲しデッキ３０より下方にまで環状に延びるブレードハウジング６９を有している。ブレードハウジング６９の底部はデッキ３０より下側に位置している。ブレードハウジング６９は、その底部において下方に向けて開口し出力軸６４を軸線とする概ね環状に凹設されたブレードハウジング凹部７１を有している。ブレードハウジング凹部７１にはブレード３の刃３Ａ及びエアリフト部３Ｂが収容されている。ブレードハウジング６９の底面、及びデッキ３０の下面によって、ブレード収容室７が画成されている。

モータ支持板３８上面の前縁部近傍には、上方に棒状に突出する左右１対のポスト７８が設けられている。各ポスト７８の外周には雄ねじが形成され、各ポスト７８にはスペーサ７９が通されている。

図３及び図４に示すように、２つのスペーサ７９の上側には、２つのポスト７８を繋ぎ、水平に、且つ前方に延びる板状の制御装置支持板８０がナットを用いて締結されている。そのため、制御装置支持板８０はモータ支持板３８から概ね水平に延出し水平な上面、及び下面を有する。制御装置支持板８０の上面には制御装置１０が螺子を用いて取り付けられている。制御装置１０は、走行用レバー１５（図１）及びブレード用レバー１６（図１）からの入力を受ける入力ポート、及びブレード用モータ８（図２）及び走行用モータ９（図２）の駆動を制御するためのモータドライバ等を有する電子制御回路（ＥＣＵ）が実装されたボードである。制御装置１０はバッテリ２０（図２）から電力の供給を受けるべくバッテリ２０に接続されている。制御装置１０は、バッテリ２０から供給される電力によって、走行用レバー１５、ブレード用レバー１６の入力を処理し、所定の制御フローに基づいて、ブレード用モータ８及び走行用モータ９の駆動を制御する。

制御装置支持板８０の下面にはヒートシンク８２が設けられている。ヒートシンク８２には下方に向けて板状に突出し互いに平行に配置された複数のフィン８４が形成されている。ヒートシンク８２はフィン８４の延在方向が前後方向となるように制御装置支持板８０に配置されている。

次に本発明に係る電動芝刈機１の動作について説明する。図１及び図２に示されるように、電動芝刈機１が起動し、作業者がブレード用レバー１６に所定の入力を行うとブレード用モータ８が駆動しブレード３が回転する。

ブレード３が回転すると、エアリフト部３Ｂによって上昇気流が発生し、エアリフト部３Ｂの下側が負圧となる。そのため、空気取入口２１からベース部２ｂとカバー部２ｃとの間を通りブレード収容室７に至る空気流通路Ａが形成される。空気流通路Ａには、空気取入口２１から制御装置支持板８０とブレードハウジング６９との間の空間、モータ支持板３８の下面とデッキ３０の上面との間の空間、及び第１貫通孔３２を通ってブレード収容室７に至る空気流通路Ｘと、空気取入口２１からバッテリ収容凹部１９と蓋体６６との間の空間を通過してモータ収容部４２の後側に至り、第１貫通孔３２を介してブレード収容室７に至る空気流通路Ｙとが含まれる。ブレード収容室７に到達した風は上面視においてブレード収容室７から通路２２を通ってグラスバッグ２３に至り、グラスバッグ２３から外部へ排出される。

次に本発明に係る電動芝刈機１の効果について説明する。図２に示されるように、空気取入口２１から流入した風がヒートシンク８２の下面とベース部２ｂの上面との間を流れるため、ヒートシンク８２が効率よく冷却され、制御装置１０の排熱が促進される。

ブレード用モータ８からの熱は主にモータ収容部４２の外側壁面から排出される。また、制御装置１０はモータ収容部４２より前側に位置しているため空気取入口２１に近い。そのため、制御装置１０は、空気流通路Ｘにおいてモータ収容部４２が顕に露出する範囲（モータ収容部４２の底壁）よりも上流側に位置している。そのため、制御装置１０はブレード用モータ８の排熱を受けにくく、ヒートシンク８２が空気流通路Ｘを通る風によって効果的に冷却される。

空気流通路Ｙにはブレード用モータ８の上部上面とカバー部２ｃの下面との間に画定される空間を含んでいる。そのため、空気流通路Ｙを通る風がモータアッパハウジング６７とカバー部２ｃとの間の空間を通過するため、ブレード用モータ８が冷却される。

更に、空気流通路Ｙにはブレード用モータ８とバッテリ収容凹部１９との間に設けられた空間を含んでいる。そのため、空気流通路Ｙを通る風によって、ブレード用モータ８とバッテリ２０とが共に冷却され、ブレード用モータ８及びバッテリ２０から制御装置１０への熱の流入が抑えられる。

制御装置１０の主面及びヒートシンク８２のフィン８４間の溝は空気流通路Ｘに対して平行となっているため、制御装置１０によって空気流通路Ｘを通る風の流れが妨げられ難い。そのため、制御装置１０の冷却に必要な風量を確保しやすい。

図５に示されるように、制御装置支持板８０を異なる高さを有するスペーサ７９Ｂを介してポスト７８に締結すると、ベース部２ｂに対してヒートシンク８２を上下方向に異なる位置に配置することが可能である。そのため、スペーサ７９の高さを最適化することによって、ヒートシンク８２の位置を、フィン８４の間を通過する風量が大きくなるように調節することができる。

制御装置支持板８０とモータ支持板３８とを別体構造にすることで、ブレード用モータ８の振動がモータ支持板３８から制御装置支持板８０に伝わりにくくなるため、振動によって制御装置１０が損傷する虞が小さくなる、制御装置支持板８０はモータ支持板３８に設けられたポスト７８にナットを用いて締結することができるため、制御装置支持板８０のモータ支持板３８への取り付けが容易であり制御装置１０の搭載性が向上する。

図２に示されるように、モータ支持板３８がデッキ３０に複数のゴムブッシュ３６を介して取り付けられている。そのため、ブレードハウジング６９にブレード用モータ８の振動が伝わりにくく、本体２からの騒音の発生や本体２の破損が防止される。

ブレード収容室７はその周方向に概ね等しく筒状ダクト３４に接続し、モータ支持板３８とベース部２ｂ上部との間隙は筒状ダクト３４を介して引圧されているため、モータ支持板３８とベース部２ｂ上部との間隙を流れる風が乱れにくく、制御装置１０が安定して冷却される。

刈り取る芝の種類によっては、形状の異なるブレード３を取り付け可能とすべく、ブレードハウジング６９を図６の破線から図６の実線に示される変更し、ブレード収容室７を大きくなるように変更する場合がある。図６に示されるように、制御装置支持板８０はベース部２ｂとは別体で形成されているため、スペーサ７９Ｂの長さを変えることによって、ヒートシンク８２を適切な位置に調節することが可能である。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。図４に示されるように、制御装置支持板８０とスペーサ７９との間、又はスペーサ７９とモータ支持板３８との間に弾性部材９０が設けられ、制御装置支持板８０とモータ支持板３８とが弾性部材９０を介して締結されていてもよい。弾性部材９０によって、ブレード用モータ８に発生した振動が制御装置１０により伝わりにくくなり、振動による制御装置１０の保護が図られる。

本発明はスペーサ７９の有無、及び大きさは限定されない。例えば、図７に示すように、スペーサ７９を用いなくとも制御装置支持板８０にスペーサ７９の高さを有するボス９１を設けることによって、制御装置支持板８０をポスト７８の所定の高さに締結されるようにしてもよい。

図８に示されるように、制御装置支持板８０が、モータ支持板３８から概ね水平に延出し垂直な主面を有するように取り付けられてもよい。その場合であってもフィン８４が前後方向に延在するようにヒートシンク８２が制御装置支持板８０に取り付けられているとよい。制御装置支持板８０の両面に概ね均一に風が流れるため、制御装置支持板８０がモータ支持板３８から概ね垂直に延出するように取り付けられることによって、制御装置支持板８０の片側の面に熱が籠る虞が小さくなるという利点がある。

本発明は空気取入口２１の位置及び大きさには限定されない。例えば、カバー部２ｃの左右側面の底面とベース部２ｂの上面との間に空気取入口２１が設けられてもよい。その場合であっても、制御装置１０をモータ収容部４２の底面よりも空気流通路Ｘの上流側に配置すればよい。

上記実施形態において制御装置１０及びヒートシンク８２は互いに制御装置支持板８０の異なる主面に結合されていたが、主面の同じ側に結合されていてもよい。

１ ：電動芝刈機
２ ：本体
２ｂ ：ベース部
２ｃ ：カバー部
３ ：ブレード
７ ：ブレード収容室
８ ：ブレード用モータ（電気モータ）
１０ ：制御装置
１９ ：バッテリ収容凹部
２０ ：バッテリ
２１ ：空気取入口
３２ ：第１貫通孔
３４ ：筒状ダクト
３６ ：ゴムブッシュ（ゴムマウント）
３８ ：モータ支持板
６４ ：出力軸
７９ ：スペーサ
７９Ｂ ：スペーサ
８０ ：制御装置支持板
８２ ：ヒートシンク
８４ ：フィン
９０ ：弾性部材
Ａ ：空気流通路
Ｘ ：空気流通路
Ｙ ：空気流通路

Claims (11)

1. 電動芝刈機であって、
   底部に凹設され下方に向けて開口したブレード収容室及び上下に貫通して前記ブレード収容室に至る貫通孔を有するベース部、及び前記ベース部の上部を上方から覆うカバー部を備える本体と、
   前記ベース部の上面に設けられ、前記カバー部によって上方から覆われたモータ支持板と、
   前記貫通孔から下方に突出する出力軸を有し、前記モータ支持板に支持され、前記カバー部によって上方から覆われた電気モータと、
   前記出力軸に設けられ、前記ブレード収容室に収容されたブレードと、
   前記電気モータを制御する制御装置と、
   前記本体に設けられた空気取入口から前記ブレード収容室に至る空気流通路とを有し、
   前記制御装置を支持するための制御装置支持板が前記モータ支持板から前記空気取入口に向かって延出し、
   前記空気流通路が、前記ベース部の上面と前記モータ支持板の下面との間に画定される空間を含むことを特徴する電動芝刈機。
2. 前記空気流通路が前記電気モータと前記カバー部との間に画定される空間を含むことを特徴とする請求項１に記載の電動芝刈機。
3. 前記カバー部の上面にバッテリを収容すべくバッテリ収容凹部が設けられ、
   前記空気流通路が前記電気モータと前記バッテリ収容凹部との間に設けられた空間を含むことを特徴とする請求項２に記載の電動芝刈機。
4. 前記制御装置支持板が、前記モータ支持板の縁部近傍の上面にスペーサを介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。
5. 前記制御装置支持板が、更に、前記モータ支持板の縁部近傍の上面に弾性部材を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。
6. 前記制御装置支持板の少なくともいずれかの面にヒートシンクが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。
7. 前記ヒートシンクが前記空気流通路の空気の流れ方向に沿ってフィンを有することを特徴とする請求項６に記載の電動芝刈機。
8. 前記モータ支持板が、前記ベース部の上面に複数のゴムマウントを介して取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。
9. 前記制御装置支持板が、前記モータ支持板から概ね水平に延出し水平な主面を有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。
10. 前記制御装置支持板が、前記モータ支持板から概ね水平に延出し垂直な主面を有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。
11. 前記ベース部が前記貫通孔の開口縁近傍に設けられ下方に延びる筒状ダクトを有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１つの項に記載の電動芝刈機。

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