JP2023124355A - 乗用型芝刈り機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では電動モータをバッテリーで駆動する芝刈り機において、電動モータの負荷に応じてブレードの回転速度を制御してバッテリーの消費電力を抑制することで長時間の刈取作業が行えるようにすることを目的とする。【解決手段】アブレード１Ｂをブレードモータ７で駆動する芝刈り機において、ブレードモータ７の負荷電流値を検出する電流検出センサ４５とブレードモータ７の回転を制御するブレードモータ制御部５０を設け、電流検出センサ４５が検出する負荷電流値が標準範囲より低下すると定格回転数よりも低い低基準回転数に変更し、負荷電流値が標準範囲より上昇すると定格回転数よりも高い高基準回転数に変更し、負荷電流値が標準範囲に戻ると定格回転数に戻す制御をブレードモータ制御部５０で行うことを特徴とする乗用型芝刈り機。【選択図】図１０

Description

本発明は、動力源として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号公報に記載の芝刈り機では、走行車体の前部下方に芝草を刈り取るモアデッキを設け、走行車体を走行させる左右駆動輪を駆動する電動モータとモアデッキのブレードを駆動する電動モータをそれぞれ設け、走行車体に搭載したバッテリーで電動モータを駆動するようにしている。

特開２０２０―１１４号公報

上記従来の芝刈り機では、モアデッキのブレードを作業者が設定する所定の回転数で駆動しながら刈取走行するようにしている。このために、芝草が通常よりも多かったりするとブレードを回転駆動する電動モータの負荷が増大してバッテリーの消費電力が多くなって刈取可能芝地の面積が狭くなる。

本発明では電動モータをバッテリーで駆動する芝刈り機において、電動モータの負荷に応じてブレードの回転速度を制御してバッテリーの消費電力を抑制することで長時間の刈取作業が行え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をブレードモータ７で駆動する芝刈り機において、ブレードモータ７の負荷電流値を検出する電流検出センサ４５とブレードモータ７の回転を制御するブレードモータ制御部５０を設け、電流検出センサ４５が検出する負荷電流値が標準範囲より低下すると定格回転数よりも低い低基準回転数に変更し、負荷電流値が標準範囲より上昇すると定格回転数よりも高い高基準回転数に変更し、負荷電流値が標準範囲に戻ると定格回転数に戻す制御をブレードモータ制御部５０で行うことを特徴とする芝刈り機とする。

請求項２の発明は、電流検出センサ４５が検出する負荷電流値が所定時間標準範囲を越えると、ブレードモータ制御部５０の制御を低基準回転数或いは高基準回転数とし、負荷電流値が所定時間標準範囲に戻ると定格回転数に戻す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、ブレードモータ制御部５０でブレードモータ７の回転を定格回転数に制御して刈取作業を行うが、刈取負荷が小さくて電流検出センサ４５が検出する負荷電流が標準範囲よりも低下すると電力をあまり必要ない低基準回転数での回転制御に変更することで電力消費を低下させ、負荷電流値が標準範囲より高くブレードモータ７の負荷が大きいと高基準回転数での回転制御に変更することでブレードの回転を上昇させて切断力を高めて効率の良い刈取作業を行うので、バッテリーの電力消費が少なく長く使用出来る。

請求項２の発明で、請求項１の効果に加えて、電流検出センサ４５が検出する負荷電流値が短時間だけ標準範囲から変動してもブレードモータ７の制御回転数を変更することなので、僅かな切断負荷の変動ではモアブレード１Ｂの回転変動が少なく、滑らかな刈取作業が行える。

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。 同乗用芝刈り機の走行装置の動力伝動図である。 同乗用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。 同乗用芝刈り機のブレードモータの回転制御ブロック図である。 同乗用芝刈り機の負荷電流値と制御基準回転数の関係図である。

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及び図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ギヤケース５Ｌ，５Ｒを載置して、左右ギヤケース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。

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により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。

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。

また、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、後進用ペダル、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。

図９は、ブレードモータ７の回転を自動制御するブロック図で、バッテリー１５から電力が供給されるブレードモータ７の消費電流が電流検出センサ４５で検出され、その消費電流値がブレードモータ制御部５０に入力し、ブレードモータ制御部５０から回転制御信号が出力されて、ブレードモータ７の回転速度が制御される。

図１０は、消費電流値とブレードモータ７の制御回転数の関係を示し、消費電流値が３３～３８Ａの標準範囲では定格回転数（２５００ｒｐｍ）となるように制御され、消費電流値が３８Ａ以上になると高基準回転数（３０００ｒｐｍ）とし、消費電流値が３３以下となると低基準回転数（２０００ｒｐｍ）とする。この回転数変更は、消費電流値が境界を越えても直ちに変更することなく、超える状態が２，３秒間続くことで変更するようにすることで頻繁な回転数変更が生じないようにしている。

このように、ブレードモータ７が低負荷では回転数を抑えて消費電力を少なくし、高負荷では回転数を上昇させて切断効率を向上することで消費電力を少なく出来て、バッテリーの消耗を少なくしながら長時間の刈取作業が可能になるのである。

１Ｂ モアブレード
７ ブレードモータ
４５ 電流検出センサ
５０ ブレードモータ制御部

Claims (2)

1. モアブレード（１Ｂ）をブレードモータ（７）で駆動する芝刈り機において、ブレードモータ（７）の負荷電流値を検出する電流検出センサ（４５）とブレードモータ（７）の回転を制御するブレードモータ制御部（５０）を設け、電流検出センサ（４５）が検出する負荷電流値が標準範囲より低下すると定格回転数よりも低い低基準回転数に変更し、負荷電流値が標準範囲より上昇すると定格回転数よりも高い高基準回転数に変更し、負荷電流値が標準範囲に戻ると定格回転数に戻す制御をブレードモータ制御部（５０）で行うことを特徴とする乗用型芝刈り機。
2. 電流検出センサ（４５）が検出する負荷電流値が所定時間標準範囲を越えると、ブレードモータ制御部（５０）の制御を低基準回転数或いは高基準回転数とし、負荷電流値が所定時間標準範囲に戻ると定格回転数に戻す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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