JP2019210825A

JP2019210825A - 乗用芝刈機

Info

Publication number: JP2019210825A
Application number: JP2018105541A
Authority: JP
Inventors: 稜人菊地; Ayato Kikuchi; 智幸宮岡; Tomoyuki Miyaoka; 一樹藤原; Kazuki Fujiwara; 山下　暢; Noboru Yamashita; 暢山下; 一馬松木; Kazuma Matsuki; 和幸栗田; Kazuyuki Kurita
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2019-12-12
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: JP6863339B2

Abstract

【課題】ラジエータファンを正逆転に切換えて駆動する電動モータの耐久性向上と共に除塵を効果的に行わせようとすること。【解決手段】エンジン４と、ラジエータ４３と、電動モータ４８によって駆動されるラジエータファン４４とを備え、電動モータ４８は正逆転切換可能に構成し、ラジエータファン４４は予め設定した正転時間ｔｓ又は予め設定した逆転時間ｔｒに切り換わる構成とした乗用芝刈機において、ラジエータ４３の冷却水温Ｔを検出する水温センサ５５を設け、冷却水温Ｔが予め設定した設定水温Ｔ１に達しないときは、ラジエータファン４４の逆転連動を規制する。また、ラジエータファン４４の正転前に所定時間停止する逆転前停止時間と、逆転後の正転前に所定時間停止する正転前停止時間を設定する。【選択図】図９

Description

本発明は、芝刈作業を行うモーアを装着した乗用芝刈機に関し、特にラジエータの防塵網の除塵に関する。

ラジエータの防塵網を通して外気を吸い込むラジエータファンを有する乗用芝刈機において、定期的にラジエータファンを逆転させることにより防塵網に詰まった塵埃を吹き飛ばして外気導入を確実に行わせる構成がある（例えば、特許文献１）。

また、ラジエータ冷却水温度を検出する水温センサを設け、コンバイン非作業中、該水温センサが設定水温以上の場合に自動的にラジエータファンを逆転させる構成がある（例えば、特許文献２）

特開２００７−９８２５号公報特開２００１−４１０３８号公報

上記の特に特許文献２においては、水温センサが予め設定した温度に上昇すると、自動的にラジエータファンを逆転させて防塵網の目詰まり解消を図る構成としている。また非作業中であることを前提条件としている。

したがって、ラジエータ冷却水の温度を拠り所として逆転による目詰まり解消を図るもので、冷却水温度が適正に上昇し又は下降しない場合には不測に逆転を行わせることとなって却ってラジエータファン切換機構の耐久性を損なう恐れがある。また通常作業中の目詰まり対応に配慮がない課題がある。

本発明は上記課題に鑑み、ラジエータファンを駆動する電動モータの耐久性向上と共に、防塵網の除塵を効果的に行わせることを目的とする。

この発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。

請求項１に記載の発明は、エンジン４と、ラジエータ４３と、電動モータ４８によって駆動されるラジエータファン４４とを備え、電動モータ４８は正逆転切換可能に構成し、ラジエータファン４４は予め設定した正転時間ｔｓ又は予め設定した逆転時間ｔｒに切り換わる構成とした乗用芝刈機において、ラジエータ４３の冷却水温Ｔを検出する水温センサ５５を設け、冷却水温Ｔが予め設定した設定水温Ｔ１に達しないときは、ラジエータファン４４の逆転連動を規制する構成とした。

ラジエータ４３の防塵機能が目詰まり状態となると冷却水温が上昇するが、この水温が所定に上昇しないときは目詰まり状態にないためラジエータファン４４の逆転を規制することにより、無駄な逆転作動を抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ラジエータファン４４の正転前に所定時間停止する逆転前停止時間と、逆転後の正転前に所定時間停止する正転前停止時間を設定する。

停止時間を設定せず、回転方向を急に変更すると電動モータ４８にかかる負荷が大となるが、停止時間を設定することにより負荷を抑え、電動モータ４８の耐久劣化を抑制する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、冷却水温Ｔが予め設定したオーバヒート警告温度Ｔ２を超えるか又は該オーバヒート警告温度Ｔ２を超えかつ予め設定した警告判定時間に達すると警報出力する構成とし、ラジエータファン４４の逆転中は警報出力を規制し又は警告判定時間を延長するよう構成する。

このように構成すると、ラジエータファン４４の逆転中は冷却水温が上昇し易いが、警報出力を規制し又は警告判定時間を延長するものであるから、作業中断による作業効率低下を少なくできる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、車体１にエンジン４を搭載し、エンジン４の前方又は後方に冷却ファン５２を備え、車体１の左右いずれか一側にラジエータ４３及びラジエータファン４４を設け、前記逆転前停止時間と前記正転前停止時間を異ならせて設定した。

ラジエータファン４４はエンジン４作動中において常時回転するエンジン４の冷却ファン５３の送風の影響を受けるため、正転時と逆転時では停止するまでに要する時間が異なる。このため、逆転前停止時間と正転前停止時間を異なる時間設定とすることにより、それぞれ適切な停止時間に設定できる。

本発明によると、ラジエータファンを駆動する電動モータの耐久性向上と共に、ラジエータ部の除塵を効果的に行うことができる。

乗用芝刈機の側面図である。コレクタを外した乗用芝刈機の左斜後方斜視図である。図２の乗用芝刈機のバンパーを外した右斜後方斜視図である。乗用芝刈機の背面図である。車体の平面図である。ラジエータ及びその近傍の斜視図である。制御ブロック図である。フローチャートである。タイムチャートである。フローチャートである。フローチャートである。フローチャートである。フローチャートである。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施例の乗用芝刈機１の側面図を図１に示す。

走行車体１の前部と後部にそれぞれ前輪２，２と後輪３，３を備え、車体１の前部の下方であって前輪２，２の前方には刈刃４を有する芝草刈り取り用のモーア５が設けられ、所謂フロントモーアを構成している。前記車体１の前部上方のフロア６部にはステアリングコラム７を立設し、該コラム７の上部には操舵用のハンドル８が設けられている。また該ハンドル８の後方には操縦席９を設ける。

前記車体１のフレーム構成について詳述すると、前方側より前記フロア６や操縦席９等を支持するフロアフレーム１０、エンジン１１の動力を受けて走行用変速装置（例えばＨＳＴ）やモーア５を駆動する伝動系を収容する伝動ケース１２、該伝動ケース１２の上部に固定された安全ガード用フレーム１３、伝動ケース１２の下端部に連結され前記エンジン１１等を支持する左右一対のサイドフレーム１４Ｌ，１４Ｒ等からなる。

フロアフレーム１０は前側を平面視Ｕ状に形成され、前部には前記コラム７を支持し、後部には前記操縦席９や各種レバー等の操作ボックスを支持すべく設けられ、左右の後端を前記安全ガード用フレーム１３の左右側面１３Ｌ，１３Ｒに重合状態で連結する構成である。安全ガード用フレーム１３の前記左右側面１３Ｌ，１３Ｒに、安全ガード１５の左右支柱部１５Ｌ、１５Ｒを連結する構成とし、これら左右支柱部１５Ｌ，１５Ｒの上端を頭部フレーム１５Ｈで連結している。安全ガード用フレーム１３の左右各下部側にＬ型のケース連結部１３ａＬ，１３ａＲを設け、それぞれを前記伝動ケース１２の上面及び後面に固定連結することによって強固な剛体構造を得るよう構成している。

前記伝動ケース１２は、前記のように車体１のフレーム構造を構成する一部となっており、この伝動ケース１２の左右各端部に前輪２，２への伝動無端帯やギア類を内装する走行伝動ケース１２ａＬ，１２ａＲを伝動可能に装着する。

前記伝動ケース１２の下部には、左右のサイドフレーム１４Ｌ，１４Ｒを連結固定する。該サイドフレーム１４Ｌ，１４Ｒは後方に延出し、前後途中部にはエンジン搭載用斜板１４Ｅ，１４Ｅを構成し、前記エンジン１１を防振的に支持できる構成である。そしてサイドフレーム１４Ｌ，１４Ｒの後端側においてその上方に位置して後車軸ケース１６を設ける。該後車軸ケース１６の内部には後輪デフ機構、左右車軸、減速ギヤ機構等が内装される。前記サイドフレーム１４Ｌ，１４Ｒの各後端同士は左右連結部材１４Ｓによって連結固定されている。

前記エンジン１１の高さよりもやや高い位置に、上部フレーム１７を構成するが、該上部フレーム１７は平面視Ｕ型に成形され、湾曲部を後方とし左右の前端部を近傍のフレームに連結する。詳細には、前記安全ガードフレーム１３に下端が固定され垂直に立設せる左右一対の縦フレーム１８Ｌ，１８Ｒ同士を連結する横フレーム１９に前記前端部は連結固定される。

次いで、車体１のフレーム構造のうち後部の構成について説明する。前記左右のサイドフレーム１４Ｌ，１４Ｒの後端と前記上部フレーム１７の間に２本の補強兼用の縦支柱２０Ｌ，２０Ｒを設ける。この縦支柱２０Ｌ，２０Ｒの上下間に適宜本数に横桟２０Ｈ，２０Ｈを固定して設けることによって梯子状を呈した補強を図っている。

前記縦支柱２０Ｌ，２０Ｒの上下中央よりもやや高い位置に配置した横桟２０Hに、パンバー２１を設ける。また、車体１後部内側にはエアクリーナ３１を配置している。

図１に示すように、前記安全ガード１５の後方で、前記上部フレーム１７の上方に、昇降機構を介して刈り草を収容するコレクタ３２を設けている。昇降機構は、平行リンクの昇降アーム３３と、昇降シリンダ機構３４とを備え、一端側は前記安全ガード１５を支持する安全ガード用フレーム１３Ｌ，１３Ｒに、他端はコレクタ３２を載置できるコレクタフレーム３５に連結している。なお、前記モーア５による刈草は、図外ブロアの送風作用を受けて蛇腹ホース３６、ダクト３７を経由してコレクタ３２に収容される構成としている。ダクト３７はコレクタ３２の受入口と対向し、コレクタ３２昇降動作に支障ないよう下降時にダクト３７出口とコレクタ３２受入口とが合致し、上昇時にコレクタ３２受入口からダクト３７が容易に離反できるよう構成している。

前記車体１の側面において、前記エンジン１１の側面を覆うエンジンカバー４０を配置し、車体１後部側にはバンパー２１の中央板金材２２上方付近を覆うよう後部カバー４１を設けている。車体１の左側面にバッテリーを収容するバッテリーケース４２、車体１の右側面にラジエータ４３を配置している。

次いで、図６に基づき、ラジエータ４３及び周辺構造について説明する。クランク軸（図示せず）を車体１前後方向に配置したエンジン１１の前側右側方にラジエータ４３及びラジエータファン４４はファン軸４５軸芯が上記クランク軸と直交する状態で車体１に設けられる。ラジエータ４３本体を支持するブラケット４６は左右側（車体１基準では前後側）と底部を囲うようにＵ状に形成され上部に左右ブラケット部４６Ｌ，４６Ｒを接続する上部ブラケット４７を設けて剛体的に構成している。左右ブラケット部４６Ｌ，４６Ｒ及び底部ブラケット部４６Ｂのブラケット４６を、直接または間接的に前記サイドフレーム１４Ｒ及び上部フレーム１７に連結することにより、ラジエータ４３を支持している。なお、ブラケット４６に、ラジエータファン４４のシュラウド４４ａを取付け、ファン軸４５に正逆転可能な電動モータ４８を連動連結してなり、この電動モータ４８をラジエータ４３本体側から突出する支持アーム４９によって固定している。

ラジエータ４３の外側において、ブラケット４６及び上部ブラケット４７をベースとして小さい小孔を形成したパンチングメタル又は網体を函型に成形した防塵カバー５０を配置する。前記電動モータ４８の正転によってラジエータファン４４も正転し外気を吸入する。なお外気は、防塵カバー５０を経てラジエータ４３を通過し車体１内部のエンジン１１部へ導入される。

図５において、エンジン１１の動力を受けて走行変速装置としてのＨＳＴ５１に伝達され、図外トラニオン軸の回転制御によってＨＳＴ５１の出力側回転を高低に変更できる構成である。ＨＳＴ５１の動力は前輪２，２及び後輪３，３に伝達されて車体１を走行駆動できる構成である。ＨＳＴ５１とエンジン１１との間に該エンジン１１の駆動力によって回転し、エンジン１１を空冷する冷却ファン５２を配置している。この冷却ファン５２の側方にラジエータ４３が配置される位置関係である。

次に、前記ラジエータファン４４の電動モータ４８による正逆転切換制御について説明する。コントローラＣには、各種スイッチやレバーの操作信号やセンサ類からの検出信号を入力するが、ラジエータ水温を検出する水温センサ５５による検出信号が定期的に入力される構成としている（図７）。図８のフローチャートにおいて、乗用芝刈機のエンジン１１を始動すると、電動モータ４８は正転を開始しラジエータファン４４は正転する（Ｓ１０１，Ｓ１０２）。続いて、ファン正逆転モード選択か否かを判定し、図外モード設定スイッチのＯＮ等によってこのファン正逆転モードが選択されると（Ｓ１０３）、コントローラＣは予め設定した正転時間ｔｓ（例えば１５分）をカウント開始し（Ｓ１０４）、正転時間ｔｓが経過し（Ｓ１０５）、かつ前記水温センサ５５による検出冷却水温度Ｔが予め設定した設定水温Ｔ１（例えば９５℃）と比較し、検出冷却水温度Ｔ＞設定水温Ｔ１の場合（Ｓ１０６）、ラジエータファン４４は停止制御される（Ｓ１０７）。コントローラＣは、電動モータ４８に逆転切換信号を出力し、ラジエータファン４４も逆転する（Ｓ１０８）。コントローラＣは、予め設定した逆転時間ｔｒ（例えば２秒）をカウント開始し（Ｓ１０９）、正転時間ｔｓが経過すると電動モータ４８に停止出力されラジエータファンは停止する（Ｓ１１１）。

以降ラジエータファン４４のｔｓ時間の正転、ｔｒ時間の逆転を繰り返す（Ｓ１１３）。

上記のように、一定時間置きにラジエータファン４４を逆転させることにより、防塵カバー５０に詰まった塵埃を外方に吹き飛ばすことができる。なお、前記設定逆転時間ｔｒは極く短時間に設定し、ラジエータ水冷却に支障無きよう配慮して設定している。

なお、前記Ｓ１０６で、コントローラＣが検出冷却水温度≦設定水温Ｔ１と判定した場合には、Ｓ１０２に戻ってラジエータファン４４の正転を継続することとなる。すなわち、水温センサ５５の検出冷却水温Ｔが低いことは防塵カバー５０の目詰り程度も少ないと推定し、電動モータ４８及びラジエータファン４４への停止信号及び逆転指令信号の出力を実行しないよう構成している。また、このように、構成するとラジエータファン４４逆転の機会を少なくでき、機器の寿命を長く維持できる。

図９に示すタイムチャートに基づいて、基本パターンと対比しながら補足説明する。エンジン４の駆動中、ラジエータファン４４は正転時間ｔｓ毎に時間ｔｒ逆転（逆転１，逆転２，逆転３…）を繰り返し実行する構成を基本パターンとしている。一方上記説明の実施例を示す改良パターン１では、冷却水温を監視して、設定水温Ｔ１を越える場合のみ逆転指令を受付け、ラジエータファン４４は逆転可能である。図例では、基本パターン１における逆転１の時、冷却水温が設定水温Ｔ１に達していないため、逆転指令信号は規制されて出力されず、更にラジエータファン４４は正転を継続し次の正転時間ｔｓの後、冷却水温が設定水温Ｔ１を越えており、逆転指令信号が出力されることとなる（改良パターン１）。

また、図１０は、逆転指令信号を出力の後の次回の逆転指令信号出力のためのファン正転時間ｔｓのカウント時間算出についての一例を示すものである。基本パターンや改良パターン１のように逆転終了直後から固定の正転時間ｔｓを開始するのでなく、冷却水温の変化を監視して適正な正転時間ｔｓを算出するよう、つまり次回ラジエータファンの逆転指令出力のタイミングを適正に行い、むやみに逆転指令出力することで機器の耐久性が損なわれることのないようにするものである。ファン正逆転切換制御モードが選択され、制御実行中において（Ｓ２０１，２０２）、ラジエータファン４４が逆転状態で設定された逆転時間ｔｒが経過すると（Ｓ２０３，２０４）、逆転時間ｔｒのカウントが停止され、逆転指令出力も停止する（Ｓ２０５）。ファン正逆転切換制御の実行中であるので、ラジエータファン４４は正転に切り換わり、直ちに、正転時間ｔｓカウント開始される（Ｓ２０６）。ここで、冷却水温Ｔの状況が分析され、冷却水温Ｔが低下傾向にあると正転時間ｔｓのカウントを停止し又は中断する（Ｓ２０７，２０８）。Ｓ２０７における低下傾向の判断は、所定短時間間隔で冷却水温を検出し、前回の検出水温に対して今回の水温が低い時に低下傾向と判定し、今回水温が同等及び上昇のときは低下傾向にないと判定する。低下傾向にないときは正転時間ｔｓのカウントを継続する。Ｓ２０７の判定は、ラジエータファン４４の正転中常時判定する構成としてもよく、ラジエータファン４４が正転に切り換わった時点のみを判定対象とするなど、種々である。また、前回正転切り換わり時と今回正転切り換わり時の水温を対比する長いスパンで変化を見て低下傾向を判定してもよい。Ｓ２０８又はＳ２０９に続いてカウント時間を累計し、この累計カウント時間が設定したｔｓを超えると（Ｓ２１０，Ｓ２１１）、ラジエータファン４４の正転から逆転への切換を許容する（Ｓ２１２）。したがって、冷却水温が低下傾向を呈するときは、ラジエータ４３による冷却水循環が適正に行われていると推定されるもので、この低下傾向を判定することによって、ラジエータファン４４の逆転運転を延期させ得て、ラジエータファン４４の逆転機構の作動を減少させるから、無闇に機器耐久性の低下を来さない。

図９のタイムチャートにおいて、改良パターン１のラジエータファン４４逆転から正転への切り換わり後、検出される冷却水温の低下傾向を判定すると一定期間（ｔｄ）、低下傾向が発生しており、この期間ｔｄ遅れてラジエータファン４４の逆転指令を行っている（改良パターン２）。

前記ファン正逆転切換制御モードの選択中において（Ｓ３０１）、負荷運転状態を加味する場合がある（図１１）。つまり、負荷運転状態を判断し（Ｓ３０２）、所定の負荷運転状態であると判定されるときは、ファン正逆転切換制御モードを実行し（Ｓ３０３）、そうでないときはラジエータファン４４は正転のみを実行する（Ｓ３０４）。ここで、負荷運転状態を判定する手段としては、次のような場合がある。

すなわち、コントローラＣに接続するモーア駆動用ＰＴＯスイッチ５６のオン検出、及び作業機昇降位置検出センサ５７によるモーア５下降検出によって負荷運転状態と判定する。また、実エンジン回転数が所謂定格回転状態又はこれに近い状態のときを負荷運転状態と判定できる。なお、コントローラＣは、エンジン回転センサ５８からの実エンジン回転数、及びスロットルレバーのポジションセンサ５９の操作位置を元に、スロットルの操作位置におけるエンジン設定回転数と実エンジン回転数との差が所定の範囲内にあると、ラジエータファン４４を作動させるようにしてもよい。

次いで、前記冷却水温Ｔの管理に基づくオーバヒート警告について、図１２のフローチャートに基づき説明する。ファン正逆転切換制御モードが選択され、制御実行中において（Ｓ４０１，４０２）、冷却水温Ｔがオーバヒート警告温度Ｔ２を超え、この状態が所定時間継続すると（Ｓ４０３）、警報出力する。ところで、ラジエータファン４４が逆転中であるときは冷却水温度は上昇傾向にあるので、通常のラジエータファン４４正転状態のときよりも警報出力の判定に差異をつけるものとし、逆転中は警告判定時間を標準時間よりやや長く延長設定し（Ｓ４０５，４０６）、正転中は標準時間に設定する（Ｓ４０６）。そして、これらそれぞれの設定時間が経過するとホーン等の警報出力するものである（Ｓ４０７，４０８）。なお、延長設定に代替して警報出力をオフする構成としてもよい。

さらに、図１３に示す構成は、モーア作業中、方向転換や刈草放出等のためにモーア作業機を上昇するが、このタイミングを利用して、ラジエータファン４４を逆転させようとするものである。このように構成すると、モーア下降の作業中においては常時ラジエータファン４４は正転状態におかれるものであるから、エンジン負荷状態にラジエータファン４４が逆転することがないので、ラジエータ４３冷却効果を良好に維持する。

前記実施例におけるラジエータファン４４の正転から逆転に移行する際に、電動モータ４８へ正転出力から停止出力、逆転出力を順次出力する。また、逆転から正転に戻る際に、電動モータ４８へ停止出力、正転出力を順次出力する。そして、正転出力後の停止出力による逆転前停止時間は例えば８秒、続く逆転出力時間は２秒、さらに続く停止出力による正転前停止時間は約１０秒に設定し、再度正転出力に移行する。停止出力による逆転前停止時間と正転前停止時間とに差異を設ける根拠は、ラジエータファン４４の近傍にエンジン４冷却ファン５２が存在し、該冷却ファン５２の影響でラジエータファン４４の停止に影響するためである。なお、逆転前停止時間、逆転出力時間、正転前停止時間については、それぞれ単独で設定時間を任意に変更調整できるよう構成してもよい。

このように、ラジエータファン４４を連動する電動モータ４８の逆転前に所定時間停止する逆転前停止時間と、逆転後の正転前に所定時間停止する正転前停止時間を設定することにより、回転方向を急激に変更させると電動モータ４８にかかる負荷が大きくなるため、回転方向を変更する前に所定時間停止することで電動モータ４８にかかる負荷を抑え、電動モータ４８の劣化を抑制できる。

また、ラジエータファン４４はエンジン１作動中において常時回転する冷却ファンの送風の影響を受けるため、正転時と逆転時にでは停止するまでに要する時間が異なる。このため、逆転前停止時間と正転前停止時間に異なる時間設定とすることにより、それぞれ適切な停止時間を設定できる。

４エンジン
４３ラジエータ
４４ラジエータファン
４８電動モータ
５２冷却ファン
５５水温センサ
Ｔ冷却水温
Ｔ１設定水温
Ｔ２オーバヒート警告温度

Claims

エンジン（４）と、ラジエータ（４３）と、電動モータ（４８）によって駆動されるラジエータファン（４４）とを備え、前記電動モータ（４８）は正逆転切換可能に構成し、前記ラジエータファン（４４）は予め設定した正転時間（ｔｓ）又は予め設定した逆転時間（ｔｒ）に切り換わる構成とした乗用芝刈機において、
前記ラジエータ（４３）の冷却水温（Ｔ）を検出する水温センサ（５５）を設け、前記冷却水温（Ｔ）が予め設定した設定水温（Ｔ１）に達しないときは、前記ラジエータファン（４４）の逆転連動を規制する構成とした乗用芝刈機。
前記ラジエータファン（４４）の正転前に所定時間停止する逆転前停止時間と、逆転後の正転前に所定時間停止する正転前停止時間を設定する請求項１に記載の乗用芝刈機。
前記冷却水温（Ｔ）が予め設定したオーバヒート警告温度（Ｔ２）を超えるか又は該オーバヒート警告温度（Ｔ２）を超えかつ予め設定した警告判定時間に達すると警報出力する構成とし、前記ラジエータファン（４４）の逆転中は前記警報出力を規制し又は前記警告判定時間を延長するよう構成する請求項１又は請求項２に記載の乗用芝刈機。
車体（１）に前記エンジン（４）を搭載し、前記エンジン（４）の前方又は後方に冷却ファン（５２）を備え、前記車体（１）の左右いずれか一側に前記ラジエータ（４３）及び前記ラジエータファン（４４）を設け、前記逆転前停止時間と前記正転前停止時間を異ならせて設定した請求項２又は請求項３に記載の乗用芝刈機。