JP2023121446A - 乗用型芝刈り機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明ではブレードモータで複数のモアブレードを駆動する乗用型芝刈り機において、各モアブレードの回転を同期する制御を簡略にして、刈芝の飛散が少なく収集作業が容易に出来るようにすることを目的とする。【解決手段】モアブレード１Ｂを装着する複数のモアブレード軸５Ａ，５Ｂを軸支するモアデッキ１を設け、ブレードモータ７でモアブレード軸５Ａ，５Ｂを駆動する乗用型芝刈り機において、ブレードモータ７を取り付けた変速ギヤケース５Ｌに軸支するモアブレード軸５Ｂを駆動すると共にメカ伝動機構８を介して他のモアブレード軸５Ａを軸支する変速ギヤケース５Ｒに動力伝動することを特徴とする乗用型芝刈り機とする。【選択図】図８

Description

本発明は、動力源として車体に搭載したバッテリーで芝刈取部の電動モータを駆動する乗用型芝刈り機に関する。

特開２０２０―１１４号公報に記載の乗用型芝刈り機では、走行車体の前部下方に左右一対のモアブレードを装備するモアデッキを設け、モアデッキ上に載置した左右ブレードモータで各モアブレードを直接駆動するようにしている。

特開２０２０―１１４号公報

上記従来の乗用型芝刈り機では、左右一対のモアブレードをそれぞれ別のブレードモータで駆動しているので駆動力伝動が確実であるが、回転軌跡がラップする左右のモアブレードの回転速度を完全に同期させないと刈芝が飛散して収集が困難になる。そのために左右モアブレードの回転速度を検出したり左右ブレードモータの回転出力を制御したりして回転を同期するためにそれぞれの回転センサや制御装置が必要であった。

本発明ではブレードモータで複数のモアブレードを駆動する乗用型芝刈り機において、各モアブレードの回転を同期する制御を簡略にして、刈芝の飛散が少なく収集作業が容易に出来るようにすることを目的とする。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。

請求項１の発明は、モアブレード１Ｂを装着する複数のモアブレード軸５Ａ，５Ｂを軸支するモアデッキ１を設け、ブレードモータ７でモアブレード軸５Ａ，５Ｂを駆動する乗用型芝刈り機において、ブレードモータ７を取り付けた変速ギヤケース５Ｌに軸支するモアブレード軸５Ｂを駆動すると共にメカ伝動機構８を介して他のモアブレード軸５Ａを軸支する変速ギヤケース５Ｒに動力伝動することを特徴とする乗用型芝刈り機とする。

請求項２の発明は、ブレードモータ７と複数の変速ギヤケース５Ｌ、５Ｒ及びメカ伝動機構８をモアデッキ１のケース平面上に設けたことを特徴とする請求項１に記載の乗用型芝刈り機とする。

請求項３の発明は、複数のモアブレード１Ｂで刈り取った刈芝をコレクタ１１に送るシュータ１７をモアデッキ１の左右の片側に設け、左右の他側にブレードモータ７を取り付けた変速ギヤケース５Ｌを設けたことを特徴とする請求項１に記載の乗用型芝刈り機とする。

請求項１の発明で、モアブレード１Ｂを装着したモアブレード軸５Ｂがブレードモータ７を装着した変速ギヤケース５Ｌで駆動され、さらに変速ギヤケース５Ｌからメカ伝動機構８を介して他の変速ギヤケース５Ｒに伝動されてそのモアブレード軸５Ａが駆動されるので、１個のブレードモータ７の回転駆動で複数のモアブレード軸５Ａ，５Ｂを同期回転させることが出来て、回転速度の検出と回転制御が簡単である。

請求項２の発明で、請求項１の効果に加えて、モアブレード１Ｂを取り付けたモアブレード軸５Ａ，５Ｂを軸支するモアデッキ１の上面にブレードモータ７と変速ギヤケース５とメカ伝動機構８の動力伝動部が載置されて、これらの動力伝動部が芝の刈幅を覆うモアデッキ１から大きく食み出すことなくして芝の刈取に支障なく、刈取作業がスムースに行える。

請求項３の発明で、請求項１の効果に加えて、モアデッキ１の左右にシュータ１７と変速ギヤケース５Ｌとブレードモータ７を左右バランス良く配置することで、モアデッキ１がバランス良く昇降し、刈跡が安定する。

本発明の実施形態にかかる乗用型芝刈り機の右側面図である。 同乗用型芝刈り機の側断面図である。 同乗用型芝刈り機の平面図である。 同乗用型芝刈り機の走行装置の動力伝動図である。 同乗用型芝刈り機の電力供給の制御ブロック図である。 同乗用芝刈り機のバッテリーの監視と表示のフローチャート図である。 同乗用芝刈り機のモアデッキの斜視図である。 同乗用芝刈り機のブレードモータの動力伝動線図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）同乗用芝刈り機の左ギヤケースに対するブレードモータの配置を変更した実施態様の動力伝動線図である。 同乗用芝刈り機の左ギヤケースとブレードモータの取付分解斜視図である。 同乗用芝刈り機のメカ伝動機構としてタイミングベルトを用いた動力伝動線図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）同乗用芝刈り機のタイミングベルトを用いた実施態様の動力伝動線図である。 同乗用芝刈り機のブレードモータと左プーリを示す側断面図である。 同乗用芝刈り機の走行速度規制の制御フローチャート図である。

以下、本発明の実施形態を図面に示す実施例で説明する。

まず、乗用型芝刈り機の構成及び作動について説明する。

本実施形態の乗用型芝刈り機は、図１乃至図３に示す如く、走行車体４の前側下部にリンクによりモアリフトシリンダ６Ｌ，６Ｒで昇降自在に連結したモアデッキ１と、その後側に刈り取られた芝草を吸引して搬送するブロワ１２と、その後上側に刈り取られた芝草を収容するコレクタ１１を備えている。

図７、８に示す如く、モアデッキ１の上部左右には、芝草を刈り取るモアブレード１Ｂを軸装した左右ブレード軸５Ａ，５Ｂを垂直に軸支する左右変速ギヤケース５Ｌ，５Ｒを載置して、左右変速ギヤケース５Ｌ，５Ｒをメカ伝動機構８である伝動軸８Ｚで連結し、左変速ギヤケース５Ｌに装着するブレードモータ７で左右ブレード軸５Ａ，５Ｂを駆動する。従って、ブレードモータ７の駆動力は、左ギヤケース５Ｌに垂直下方へ軸支する左ブレード軸５Ｂに伝動し、さらに左ギヤケース５Ｌから伝動軸８Ｚを介して右ギヤケース５Ｒに垂直下方へ軸支する右ブレード軸５Ａに伝動して駆動する。

図９は、ブレードモータ７の配置を変更した実施例図で、（Ａ）はブレードモータ７を左変速ギヤケース５Ｌの右側に設けた実施例、（Ｂ）はブレードモータ７を左変速ギヤケース５Ｌの右側で伝動軸８Ｚより下にした実施例、（Ｃ）はブレードモータ７を左変速ギヤケース５Ｌの右側で斜め前に設けた実施例、（Ｄ）はブレードモータ７を左変速ギヤケース５Ｌの右側で斜め後に設けた実施例である。図１０は、ブレードモータ７の取付具体実施例で、モアデッキ１上に左支持ブラケット４１と左変速ギヤケース５Ｌを取り付け、その側面にブレードモータ７を取り付ける。

なお、メカ伝動機構８は、図１１に示す如く、左ブレード軸５Ｂに装着する左プーリ８Ｐ１と右ブレード軸５Ａに装着しる右プーリ８Ｐ２に掛け回すタイミングベルト８Ｂで 、右変速ギヤケース５Ｒを逆転ギヤ伝動とする。

図１２は、メカ伝動機構８をタイミングベルト８Ｂとした実施態様図で、（Ａ）はブレードモータ７を左ギヤケース５Ｌの右側に設けた実施例、（Ｂ）はブレードモータ７を左ギヤケース５Ｌの左側に設けた実施例、（Ｃ）はブレードモータ７を右ギヤケース５Ｒに設けた実施例、（Ｄ）は右ギヤケース５Ｒを平ギヤの伝動で逆転させる実施例である。

図１３は、上記のメカ伝動機構８で、ブレードモータ７の取付部側断面で、モアデッキ１上にモータ支持台４０を取り付け、その上にブレードモータ７と左変速ギヤケース５Ｌを取り付けて、モータ支持台４０の内下部で左ブレード軸５Ｂに左プーリ８Ｐ１を装着している。

図７の如く、モアデッキ１上の右側にはコレクタ１１に通じるシュータ１７を設け、モアデッキ１下部でモアブレード１Ｂが刈り取った芝草をブロワ１２の吸引力でコレクタ１１内へ搬送する。

コレクタ１１はコレクタリフトシリンダ１３Ｌ，１３Ｒとコレクタダンプシリンダ１４Ｌ，１４Ｒで走行車体４に対して上昇して後方へダンプして内部の芝生を排出可能にしている。

コレクタ１１の前側には運転席１０が走行車体４に設けられている。この運転席１０前側のハンドルポストには、操向操作用のステアリングハンドル９や、操作盤が設けられていて、図示を省略するが、ステップには、前進用ペダルと後進用ペダルの走行ペダル、ブレーキペダル等が設けられ、作業者が運転席１０に座って操縦操作を行える。

コレクタ１１の下側で走行車体４を構成する積載フレーム１６を設け、その上にバッテリー１５を載せ、さらに上にケーシングに納めたモータ制御ユニット２７を搭載している。モータ用の電極をバッテリー１５の上面に設け、配線をモータ制御ユニット２７で覆い、配線がモータ制御ユニット２７の側面から出る。バッテリー１５は、追加して、運転席１０の左右で前輪２Ｌ，２Ｒの上に分割して設け、カバーで覆った構成にしても良い。また、駆動用のバッテリー１５の他に、ライトなどの電源として直流バッテリーを設けると良い。ブレードモータ７へのバッテリー１５とモータ制御ユニット２７からのコードは、シュータ１７の外側面に沿って配線する。

図４は、左右前輪２Ｌ，２Ｒと後輪３Ｌ，３Ｒの動力伝動システムを示し、出力軸を前に向けた前輪駆動モータ２０から前デフ機構２１と左右減速機構２２Ｌ，２２Ｒを介して左右前輪２Ｌ，２Ｒに伝動し、出力軸を後に向けた後輪駆動モータ２３から後デフ機構２４と左右減速機構２５Ｌ，２５Ｒを介して左右後輪３Ｌ，３Ｒに伝動する。前輪駆動モータ２０の回転が前軸回転センサ１９Ｆで検出され、後輪駆動モータ２３の回転が後軸回転センサ１９Ｒで検出される。前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３が前後車軸の内側に配置されるので、走行車体４が長くならない。

なお、左右前輪２Ｌ，２Ｒと左右後輪３Ｌ，３Ｒを各別のホイル電動モータにする構成にしても良い。

図５は、各モータと各電動シリンダの制御ブロック図で、バッテリー１５の電力がモータ駆動ユニット２７で制御されて、前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３、ブレードモータ７、ブロワ１２を駆動するブロアモータ１２Ｍ、モアリフトシリンダ６Ｌ，６Ｒ、コレクタリフトシリンダ１３Ｌ，１３Ｒ、コレクタダンプシリンダ１４Ｌ，１４Ｒに電力が供給される。また、直流バッテリー２９からライトやモータ制御装置３０への電力が供給される。

モータ制御装置３０には、前軸回転センサ１９Ｆと後軸回転センサ１９Ｒから回転数が入力し、前後進操作部３１、ブレード操作部３２、ブロア操作部３３、モア操作部３４、コレクタ昇降操作部３５、コレクタダンプ操作部３６の操作信号が入力し、２・４駆動自動切換え３７から切換信号が入力し、ブレード軸（右）回転センサ３８Ｒ、ブレード軸（左）回転センサ３８Ｌ、コレクタリフト高さ位置センサ３９のセンサ値が入力し、モータ制御装置３０からモータ駆動ユニット２７に制御信号が出力される。

２・４駆動自動切換え３７は、二輪駆動で走行中に駆動側の回転数と非駆動側の回転数の比率から駆動輪のスリップ状態や非駆動輪のオーバーラン状態を判断して、スリップやオーバーラン時に四輪駆動にする制御である。

モータ制御装置３０では次の制御が行われる。

まず、走行車体４の走行速度を減速・制動する場合には、前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３から回生電力がバッテリー１５に充電され、四輪駆動から二輪駆動に切り換えると非駆動側のモータを発電モードに切り換えて回生電力がバッテリー１５に充電される。

ブレード操作部３２を入から切にしてブレードモータ７は回転停止にした時に発電モードに切り換えて制動停止時間を調整して、回生電力がバッテリー１５に充電される。また、切刃が外力で回される時も発電モードにして回生電力をバッテリー１５に充電する。

コレクタ昇降操作部３５でコレクタリフトシリンダ１３Ｌ，１３Ｒを上昇にするとモータ駆動とし、降下にすると発電モードに切り換えて回生電力がバッテリー１５に充電されるようにする。

図６は、バッテリー１５の充電タイミングと走行可能表示のフローチャート図である。

バッテリー１５はコンセント２８で別電源に繋いで充電し、そのバッテリー１５を充電するタイミングはバッテリー１５の残容量が一定基準以下に低下するときであるが、前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３の走行モータを使用しているときの残容量基準と電動シリンダを使用しているときの残容量基準を別にして、走行モータ駆動とモアデッキ１の駆動＞走行モータ駆動とモアデッキ１の停止＞走行モータ停止とモアデッキ１の停止の三基準パターンで、軽負荷の時にはなるべく充電しないようにするとエンジン１６の燃料消費を抑えることが可能になる。

なお、バッテリー１５の残容量表示として、芝生の刈取走行作業、移動走行のみ、モアデッキ１の駆動のみでの続行可能時間を表示すると、エンジン１６を停止したままで使用可能な時間を知ることが出来る。また、前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３とブレードモータ７及び各電動シリンダの使用可能な時間をカラー表示や点滅表示することも出来る。

乗用型芝刈り機を長期間使用しない場合は、バッテリー１５を充電した状態で保存するが、その際は残容量が５０％程度で充電するのがバーテリー保存に良い。このために、充電開始スイッチを設け、この充電開始スイッチを長押しすると長期保存用の充電を開始するようにする。バッテリーの長期保存制御は、充電開始スイッチを押して残容量が５０％以下で充電ランプを点灯して開始し終了すると充電ランプを消灯する。

芝刈り作業のシーズン以外で、乗用型芝刈り機を長期間使用しない場合に、バッテリー１５を長期保存用に充電するモードを設けている。バッテリー１５を充電回路を通して外部電源に接続して充電スイッチを長押しすると、充電率を５０％に設定し、充電率が設定率になると充電中ランプを消して自動で充電を終了する。開始時に充電率が５０％以上であれば充電を開始しない。

図１４は、ブレードモータ７の消費電流を検出して機体の走行速度を変更制御する走行速度の制御フローチャート図である。

ステップＳ１で、走行ペダルを８０～１００％踏み込むと前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３が最大車速１０ｋｍ／ｈとなるように設定する。ブレードモータ７は、定格２５００ｒｐｍとする。

ステップＳ２でブレードモータ７の消費電流が７０Ａ以上が３秒以上続くと、ステップＳ３で走行ペダルを５０～１００％踏み込むと前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３が最大車速５ｋｍ／ｈとなるように設定する。

ステップＳ４でさらにブレードモータ７の消費電流が７０Ａ以上が３秒以上続くと、ステップＳ５で走行ペダルを０～１００％踏み込むと前輪駆動モータ２０と後輪駆動モータ２３が最大車速０ｋｍ／ｈとなるように設定、つまり走行停止する。そして、クリーナレバーで刈芝の詰りを除去する。

ステップＳ６で停止でなければ、ステップＳ２の前に戻る。

なお、この乗用型芝刈り機は、後進刈り規制としてモーメンタリスイッチを押しながら後進ペダルを踏む。モーメンタリスイッチが押されなかった場合は、車速を０．３ｍ／ｓに規制する。

１ モアデッキ
１Ｂ モアブレード
５Ｌ、５Ｒ 変速ギヤケース
７ ブレードモータ
８ メカ伝動機構
１７ シュータ

Claims (3)

1. モアブレード（１Ｂ）を装着する複数のモアブレード軸（５Ａ，５Ｂ）を軸支するモアデッキ（１）を設け、ブレードモータ（７）でモアブレード軸（５Ａ，５Ｂ）を駆動する乗用型芝刈り機において、ブレードモータ（７）を取り付けた変速ギヤケース（５Ｌ）に軸支するモアブレード軸（５Ｂ）を駆動すると共にメカ伝動機構（８）を介して他のモアブレード軸（５Ａ）を軸支する変速ギヤケース（５Ｒ）に動力伝動することを特徴とする乗用型芝刈り機。
2. ブレードモータ（７）と複数の変速ギヤケース（５Ｌ、５Ｒ）及びメカ伝動機構（８）をモアデッキ（１）のケース平面上に設けたことを特徴とする請求項１に記載の乗用型芝刈り機。
3. 複数のモアブレード（１Ｂ）で刈り取った刈芝をコレクタ（１１）に送るシュータ（１７）をモアデッキ（１）の左右の片側に設け、左右の他側にブレードモータ（７）を取り付けた変速ギヤケース（５Ｌ）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の乗用型芝刈り機。

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