JP3423996B2 - 草刈機の車速検出装置 - Google Patents

草刈機の車速検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、傾斜地等
を走行しながら草を刈る草刈機の車速検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】草刈機の車速検出装置としては、特開平
7−264912号公報で示すように、静油圧式無段変
速装置の油圧ポンプのトラ二オン軸を操作する操作レバ
ーの操作角を検出して、油圧ポンプの斜板角より走行速
度を推定する構成を採るものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術による
場合には、ポンプとモータとの性能にバラツキが出る場
合があり、また、油温による作動油の変化を吸収出来ず
に、車速を検出してもこの検出値で走行制御等を行って
も精度の高い制御を行うことができなかった。例えば、
左右の走行装置に対して夫々独立した静油圧式無段変速
装置を備えた草刈機においては、車速センサにより検出
される双方のトラ二オン軸の操作角が同じであったとし
ても、夫々の静油圧式無段変速装置を構成する油圧ポン
プ及び油圧モータの稼動効率の影響により、実際に得ら
れる左右の走行装置の車速に差が生じて直進性能が悪く
なるなどの不都合が生じるようになっていた。
【0004】本発明の目的は、ポンプとモータとの性能
にバラツキや油温の変動があっても従来欠点を克服して
車速を検出し走行制御等を精度高く行うことができる草
刈機の車速検出装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕 請求項1記載の発明では、静油圧式無段変速装置の油圧
モータの出力軸一端に、油圧モータ出力を受けて走行装
置を駆動する減速機構を設けるとともに、油圧モータの
出力軸の他端に検出用ギヤを設け、前記検出用ギヤの回
転速度を検出する電磁ピックアップ機構を前記検出用ギ
ヤと対向して配置し、前記検出用ギヤと前記電磁ピック
アップ機構とで,前記油圧モータの出力回転を検出する
回転検出機構を構成し、前記油圧モータを挟んで前記走
行装置存在側とは反対側に、前記油圧モータに圧油を供
給する油圧ブロックを設け、その油圧ブロックの前記油
圧モータへの取付面とは反対側に、前記回転検出機構を
設けてある点にあり、その作用効果は次の通りである。
【0006】〔作用〕 つまり、油圧モータの出力軸と一体で回転する検出用ギ
ヤの歯部による凹凸を、電磁ピックアップ機構で検出す
ることによって、油圧モータの出力回転を略実速度で検
出できる。しかも、減速機構で駆動されている走行装置
自体の速度ではなく、減速機構に投入される前の高速状
態を検出するので、電磁ピックアップ機構を利用する検
出機構としては、検出精度を高めることができる。
【0007】 〔効果〕 従って、油温の影響及び油圧ポンプと油圧モータとの性
能の違いによる影響を受けない状態で高精度で車速を検
出することができ、車速制御等の制御精度も高まる。し
かも、電磁ピックアップ機構と検出用ギヤという比較的
簡単な構造のものを採用しているので、高精度ではある
が信頼性にかける面があるロータリーエンコーダや、設
置の為に引き回しスペースを必要とするフレキシブル回
転ケーブル式の回転センサを使用する場合に比べてその
ような欠点がなく、使い易い面がある。
【0008】但し、油圧モータの実速度を検出するもの
として、先に出願されたものがあり、その一例として、
例えば、特開平8−21847号公報に記載されたもの
がある。このものの要旨は、油圧モータのロータの外周
面に形成されたスプラインを回転検出用のギヤに兼用し
て、このスプラインに対向して電磁ピックアップ機構を
配置したものであるが、この場合には、スプラインの歯
数は車速を検出する面からきまるのではなく、スプライ
ンに係合されるブレーキ用の摩擦板との係合強度を維持
する面からの制約を受けるものであり、回転検出用のギ
ヤとして必要となる歯数を設定できるか否かといった問
題がある。これに対して本発明は、独立した回転ギヤを
設けているので、歯部の形状や刻設個数を任意に設定で
きる点で、精度のよい検出を行うことができるととも
に、油圧モータ内に電磁ピックアップ機構の検出部を設
ける必要がない分設置を容易に行える良さがある。
【0009】しかも、油圧ブロックを挟んで走行装置よ
り離れた側に回転検出機構を設けてあるので、電磁ピッ
クアップ機構の配線等を走行装置に付着する泥土等との
接触を未然に回避した取り付けとすることができる。
【0010】 〔構成〕 請求項2にかかる発明による特徴構成は、静油圧式無段
変速装置の油圧モータの出力軸一端に、油圧モータ出力
を受けて走行装置を駆動する減速機構を設けるととも
に、油圧モータの出力軸の他端に検出用ギヤを設け、前
記検出用ギヤの回転速度を検出する電磁ピックアップ機
構を前記検出用ギヤと対向して配置し、前記検出用ギヤ
と前記電磁ピックアップ機構とで,前記油圧モータの出
力回転を検出する回転検出機構を構成し、前記油圧モー
タを挟んで減速機構存在側とは反対側に、前記油圧モー
タに圧油を供給する油圧ブロックを設け、その油圧ブロ
ックの前記油圧モータへの取付面とは反対側に前記回転
検出機構を設け、前記油圧ブロックにおける給排油路の
取り出し方向と前記電磁ピックアップ機構の配線取り出
し方向を平行に設定してある点にあり、その作用効果は
次の通りである。
【0011】〔作用・効果〕 つまり、請求項1にかかる発明に対する作用効果に加え
、隣接する油圧ブロックにおける給排油路の取り出し
方向と前記電磁ピックアップ機構とが平行になるので、
それらを纏めた状態で処理でき、油圧源又は信号処理用
の制御装置までの配置スペースを小さくして効率よく処
理できる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1及び図2に示すように、この
草刈機は、走行機体1の前部にリフトアーム2とリンク
機構3とを介して昇降自在に吊り下げ支持されたフレー
ルモーア型式のモーア4、走行機体1に備えられた走行
装置としての左右一対のクローラ式走行装置5、走行機
体1の後部に搭載されたエンジン6などによって構成さ
れている。図3に示すように、左右のクローラ式走行装
置5は、夫々の静油圧式無段変速装置8によって独自に
油圧駆動走行するように構成されるとともに、モーア4
の回転駆動、及び、昇降駆動の夫々が全て油圧で行われ
るように構成されている。
【0013】油圧回路の構成について説明すると、図3
に示すように、この油圧回路には、モーア4を昇降操作
する油圧式単動型のリフトシリンダ9を駆動するための
第一油圧ポンプP1、左側のクローラ式走行装置5を駆
動するための可変容量型の第二油圧ポンプP2、右側の
クローラ式走行装置5を駆動するための可変容量型の第
三油圧ポンプP3、モーア4を回転駆動するための第四
油圧ポンプP4、及び、ラジエータ17に対する空冷用
ファン18を駆動する第五油圧ポンプP5が備えられて
いる。第一〜第五ポンプP1,P2,P3,P4,P5
の夫々は、エンジン6の出力軸6aにて駆動されるよう
に構成されている。そして、図5に示すように、第二油
圧ポンプP2、第三油圧ポンプP3とを前後直列に配置
して、エンジン6の前面に取付るとともに、エンジン出
力軸とカップリング16を介して駆動連結するととも
に、エンジン6の後面クランクケースに第四油圧ポンプ
P4を直接取付てある。これによって、ポンプを取り付
ける為のケース等を必要とせず、構造が簡単化する。
尚、第二油圧ポンプP2のさらに先端側には、左右クロ
ーラ式走行装置5,5に対する静油圧式無段変速装置8
の駆動閉回路A,Aに対するチャージポンプP6を取り
付けてある。このように各油圧ポンプをエンジン6に直
接取付て、油圧ポンプとエンジン6とのユニット化が可
能となり、エンジン6を防振機構7を介して支持してい
る。
【0014】第一油圧ポンプP1からの作動油は、フロ
ープライオリティ弁10を介して左右のリフトシリンダ
9へ供給される。リフトシリンダ9は、フロープライオ
リティ弁10における制御流が、電磁比例減圧弁13及
び電磁昇降弁11、電磁チェック弁12の作動で制御さ
れることによって、伸縮駆動されるように構成されてい
る。つまり、電磁比例減圧弁13によってモーア4を昇
降駆動するリフトシリンダ9のモーア保持圧を零から一
定の上昇圧としての持ち上げ圧(例えば持ち上げ力70
kg相当) まで線形状(リニア)に上昇するようにして、
泥土の付着による機能不全を招き易い接地センサ方式等
の不都合を解消するようにして、モーア4のフローティ
ング状態を草地面に応じて任意に制御できるようにして
ある。つまり、電磁比例減圧弁13に対する制御信号は
走行速度及び刈取面の凹凸度を勘案して後記する遠隔操
縦装置25に設けたシリンダ圧設定手段としてのボリュ
ーム25eで行う。ボリューム25eで設定された値
は、電磁比例減圧弁13に伝達されて電磁比例減圧弁1
3はそれに応じた持ち上げ圧を発生させる。これによっ
て、モーア4は刈取面に沿った状態で移動していく。上
記した電磁比例減圧弁13及び電磁昇降弁11、電磁チ
ェック弁12は、図2に示すように、リフトアーム2の
設置位置より後方位置に横並び状態で一つのバルブプレ
ート47に取り付け固定されており、バルブプレート4
7に油路等を形成できるので、配管等使用する必要性が
少なくなる分構成が簡単になる。一方、このようなフロ
ーティング制御を行う状態とは、異なる制御状態を採る
こともできる。つまり、図7に示すように、モーア4の
対走行機体1高さを検出する手段45としてリフトアー
ム2の回転角を検出するボリュームを設けるとともに、
モーア4の高さを設定する高さ設定手段25fしての設
定ボリュームを設け、設定高さになるようにリフトシリ
ンダ9を制御するポジション制御を行えるようにしてあ
る。上記した、シリンダ圧設定手段25eと高さ設定手
段25fとは後記する遠隔操縦装置25に設けてあり、
切換ノブ25gへの切換操作によって、いずれかの設定
手段25e,25fでの制御を行えるようになってい
る。つまり、走行機体1のピッチング状態が大きくなる
刈取面ではフローティング制御を選択するようにする。
リフトシリンダ9への供給油路に電磁チェック弁12を
設けてあるので、電源に異常が発生して電力供給が断た
れたとしても電磁チェック弁12が遮断作用して、モー
ア4の落下を阻止する。フロープライオリティ弁10に
おける余剰流は、電磁弁14を介して、補助動力の取り
出しを行うサービスポート15に供給される。
【0015】静油圧式無段変速装置8の夫々は閉回路A
を構成し、第二油圧ポンプP2あるいは第三油圧ポンプ
P3からの作動油によって、左右のクローラ式走行装置
5を夫々独自に駆動する第一油圧モータM1あるいは第
二油圧モータM2を駆動し前後進を無段階に変速するよ
うになっている。油圧ポンプP2,P3の斜板角を変更
するのに、第二油圧ポンプP2、第三油圧ポンプP3の
トラニオン軸に作用するサーボ制御油路B,Bに電磁弁
19,20を備え、この電磁弁19,20への電流制御
によって斜板角に変更しポンプP2,P3の吐出量を調
節するようにしてある。そして、電源トラブル時におい
ては、サーボ制御油路B,B夫々に介装したネガティブ
式の短絡用電磁弁21,21によって、サーボ制御油路
B内の油をタンクに戻して、戻しバネにより斜板を中立
位置に戻して走行を停止させるようにしてある。このよ
うな油圧によって油圧ポンプP2,P3の斜板角を変更
する方式に対して、従来はポンプ斜板角の変更を変速用
の電気モータで行っていたが、油温の変化が大きい場合
には左右の油圧モータM1,M2の特性が揃いにくい欠
点があった。
【0016】第四油圧ポンプP4からの作動油は、閉回
路Cによって固定容量の第三油圧モータM3を駆動する
ように作用し、チャージポンプP7によって補給される
ようになっている。第四油圧ポンプP4は、第二油圧ポ
ンプP2、第三油圧ポンプP3と同様に斜板角を電磁弁
22によるサーボ制御油路で変更する可変容量型ポンプ
であり、作業装置としてモーア以外の除雪機等に付け替
えた場合にも容量を変更して対応できるようになってい
る。電源遮断時等の対応としては、同様に、短絡用電磁
弁22によって対応している。
【0017】第二油圧ポンプP2、第三油圧ポンプP3
による駆動閉回路A,Aに対するチャージ油路Dからパ
イロット圧を取り出し油圧モータM1,M2に対するネ
ガティブブレーキ5A,5Aに連通接続されるパイロッ
ト油路Eを設け、このパイロット油路Eにネガティブブ
レーキ5A,5Aに対する作動油を給排制御する電磁制
御弁23を設けてある。つまり、ネガティブブレーキ5
Aには、チャージポンプP6からの作動油が供給される
ようになっている。第五ポンプP5からファン駆動用油
圧モータM4への供給回路に優先的分流弁たるフロープ
ライオリティ弁42を介装し、このフロープライオリテ
ィ弁42からの制御流を油圧モータM4に投入し、夏期
におけるエンジン出力低下があっても、ファン18を一
定の動力で駆動できるようにしてある。
【0018】図6に示すように、この草刈機は、遠隔操
縦装置25による無線遠隔操縦に基づいて作動制御され
るように構成されており、大型機においては時速4〜5
kmで作業走行し、小型機においては時速2〜3kmで
作業走行する。遠隔操縦装置25には、走行変速操作用
の第一操作レバー25a、旋回操作用の第二操作レバー
25b、モーア昇降操作用の第三操作レバー25c、及
び、モーア変速操作用の第四操作レバー25d、などが
備えられており、第二操作レバー25bを中立位置に設
定した状態で第一操作レバー25aを前後のいずれかに
操作することによって、走行機体1を前方あるいは後方
へ操作量に応じた所望の速度で直進させることができ、
又、第一操作レバー25aを操作しながら第二操作レバ
ー25bを左右のいずれかに操作することによって、走
行機体1を左右のいずれかに旋回させることができるよ
うになっている。一方、第三操作レバー25cを、上昇
操作位置、下降操作位置、あるいは、昇降停止位置のい
ずれかに切り換え操作することによって、モーア4を上
昇、下降、あるいは、昇降停止させることができ、又、
第四操作レバー25dを、正転駆動位置、逆転駆動位
置、あるいは、駆動停止位置のいずれかに切り換え操作
することによって、モーア4を正転駆動、逆転駆動、あ
るいは、駆動停止させることができるようになってい
る。ちなみに、第一操作レバー25aと第二操作レバー
25bの夫々を中立位置に設定した状態においては、ネ
ガティブブレーキ5Aが作動するようになっている。
【0019】走行駆動構造について説明する。図4に示
すように、機体内側に向けて開口する凹入空間を形成し
た状態でトラックフレーム5Aの外側面に連結固定され
た略円筒状の本体ケース26の開口を塞ぐ状態でその本
体ケース26に、リリーフ弁などが組み込まれた油圧ブ
ロック27を連結固定し、この本体ケース26に水平軸
芯Xを軸芯とする出力軸28を支持している。出力軸2
8は、凹入空間内に位置する第1出力軸28Aとこの第
1出力軸28Aに一体連結される第2出力軸28Bとで
構成し、第1出力軸28Aに複数のアキシャル型のプラ
ンジャ29Aを周方向に沿って配列したロータ29をス
プライン嵌合してある。プランジャ29Aの先端に回動
自在にシュー29aを枢支し、このシュー29aを受け
止めるとともに回転相対摺動を許す斜板30を本体ケー
ス26の内側面に取付固定している。本体ケース26の
外側部側には、ベアリング31を介して水平軸芯X周り
で回動自在に回転ケース32が外嵌装着されおり、この
回転ケース32にクローラ式走行装置5の駆動スプロケ
ット5Bが一体回動可能に連結されている。第1出力軸
28Aには、水平軸芯Xと同一軸芯の第2出力軸28B
が一体回動可能に、かつ、本体ケース26から突出する
状態で連結されており、この出力軸28Bと回転ケース
32とが回転ケース32に内装された遊星ギア式の減速
機構33を介して連動連結されている。
【0020】ロータ16には、その外周面に形成された
スプライン16aを介してブレーキディスク34がシフ
ト可能に外嵌されており、このブレーキディスク34
は、本体ケース26にシフト可能に内嵌されたリング状
のピストン35と油圧ブロック27との間に介装された
コイルバネ36の付勢により、本体ケース26とピスト
ン35とによって挾持されるようになっている。本体ケ
ース26とピストン35との間には油室が形成されてお
り、制御装置24の制御作動により図2に示す電磁切換
弁23が作動油供給状態に切り換えられることによっ
て、本体ケース26とピストン35によるブレーキディ
スク34の挾持が解除されるようになっている。電磁切
換弁23は、コイルバネ23aによって作動油排出状態
に復帰付勢されている。つまり、スプライン16a、ブ
レーキディスク22、ピストン23、及び、電磁切換弁
23によって、クローラ式走行装置5に対して制動作用
するネガティブブレーキが構成されている。
【0021】第1出力軸28Aにおける減速ギヤ機構3
3取付端より反対側の端部に回転軸37を一体回転可能
に連結するとともに、回転軸37の先端に回転速度検出
用のギヤ38を一体回転可能に取り付け、このギヤ38
を覆うようにカバーケース39を油圧ブロック27に取
付固定し、カバーケース39にギヤ38の回転速度を検
出するための電磁ピックアップ機構40を取付て、ギヤ
38と電磁ピックアップ機構40とで走行装置5の走行
速度を検出する回転検出機構Sを構成してある。上記の
場合には、油圧ポンプM1,M2の出力軸回転数を検出
して、走行装置自体の回転速度を検出しているわけでは
ないが、減速ギヤ機構33の効率は98パーセント近く
あると考えられるので、走行実速度を検出していると同
様である。
【0022】電磁ピックアップ機構40においては、図
8に示すように、回転速度検出用ギヤ38の外周面に形
成された複数の歯部を順次検出することによって、ピッ
クアップコイルに誘起される誘導起電力の大小H,Lに
基づき、つまり、大起電力値Hの立ち上がり時のタイミ
ングを捉えて、大起電力値が再現される一周期Tに要す
る時間をクロックCRでカウントして回転速度を算出す
る方法を採っている。具体的には、夫々の可変容量型油
圧ポンプPのトラニオン軸を電磁弁19,20によって
回動操作して斜板角(図示せず)を変更することによっ
て、図6に示す遠隔操縦装置25からの操作指令に応じ
た車速制御を行えるようになっている。つまり、回転検
出機構Sは車速検出センサとして機能するようになって
おり、検出結果に基づいて遠隔操縦装置25への操作に
より、走行操作が可能である。
【0023】このようにクローラ走行装置5の速度を検
出するのに、電磁ピックアップ機構40を採用した精度
の高い検出を行うことができる。これによって次のよう
な制御が可能になる。つまり、のり面等の傾斜地を走行
しながら草を刈り取る場合に、走行機体の左右一方を傾
斜面の高い側に他方を低い側にした傾斜姿勢で、傾斜面
を斜めに横切ることがある。この場合にも直進状態を維
持する必要があるが、重力によって下り方向に引っ張ら
れ両走行装置5,5の回転速度を同一に設定すると直進
走行はできないので、上方側にある走行装置5の回転速
度を数パーセントだけ落とすような制御を必要とする。
その場合に電磁ピックアップ機構40を採用した精度の
高い検出形態を採っているので、十分その速度差に対応
でき、細かい速度制御が可能である。そして、左右走行
装置5,5に対する速度差は、重力式の傾斜センサ41
の検出結果を受けて制御装置24で補正して行うように
する。前記油圧ブロック27における給排油路a及びそ
れに続く給排油ホース又は配管の取り出し方向と前記電
磁ピックアップ機構40の配線43の取り出し方向を平
行に設定してある。
【0024】〔別実施例〕 走行装置5としては、クローラ式走行装置に限定さ
れるものではなく、走行輪によるものであってもよい。
草刈り装置4としては、フレールモーア型式以外の
草刈装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線遠隔操縦式草刈機の全体側面図
【図2】無線遠隔操縦式草刈機の全体平面図
【図3】草刈機の油圧回路図
【図4】回転検出センサの組付け構造を示す固定容量型
油圧モータの縦断正面図
【図5】各ポンプをエンジンに取り付けた状態を示す側
面図
【図6】遠隔操縦装置
【図7】制御構成を示すブロック図
【図8】電磁ピックアップからの信号に基づいて走行速
度を算出する為の原理を示すタイミング図
【符号の説明】
5 走行装置 8 静油圧式無段変速装置 27 油圧ブロック 28 出力軸 33 減速機構 38 検出用ギヤ 40 電磁ピックアップ機構 M1,M2 油圧モータ S 回転検出機構 a 給排油路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 貴英 新潟県西蒲原郡黒崎町大字山田字堤付 2310‐5 建設省北陸地方建設局 北陸 技術事務所内 (72)発明者 佐藤 正樹 新潟県西蒲原郡黒崎町大字山田字堤付 2310‐5 建設省北陸地方建設局 北陸 技術事務所内 (72)発明者 中村 法身 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (72)発明者 古林 貢 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (72)発明者 山口 哲雄 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平8−21847(JP,A) 特開 昭62−242172(JP,A) 特開 平2−8553(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A01D 34/86 A01D 34/47 B60K 17/10 G01P 3/488

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静油圧式無段変速装置の油圧モータの出
    力軸一端に、油圧モータ出力を受けて走行装置を駆動す
    る減速機構を設けるとともに、油圧モータの出力軸の他
    端に検出用ギヤを設け、前記検出用ギヤの回転速度を検
    出する電磁ピックアップ機構を前記検出用ギヤと対向し
    て配置し、前記検出用ギヤと前記電磁ピックアップ機構
    とで,前記油圧モータの出力回転を検出する回転検出機
    構を構成し、前記油圧モータを挟んで前記減速機構存在
    側とは反対側に、前記油圧モータに圧油を供給する油圧
    ブロックを設け、その油圧ブロックの前記油圧モータへ
    の取付面とは反対側に、前記回転検出機構を設けてある
    草刈機の車速検出装置。
  2. 【請求項2】 静油圧式無段変速装置の油圧モータの出
    力軸一端に、油圧モータ出力を受けて走行装置を駆動す
    る減速機構を設けるとともに、油圧モータの出力軸の他
    端に検出用ギヤを設け、前記検出用ギヤの回転速度を検
    出する電磁ピックアップ機構を前記検出用ギヤと対向し
    て配置し、前記検出用ギヤと前記電磁ピックアップ機構
    とで,前記油圧モータの出力回転を検出する回転検出機
    構を構成し、前記油圧モータを挟んで前記減速機構存在
    側とは反対側に、前記油圧モータに圧油を供給する油圧
    ブロックを設け、その油圧ブロックの前記油圧モータへ
    の取付面とは反対側に前記回転検出機構を設け、前記油
    圧ブロックにおける給排油路の取り出し方向と前記電磁
    ピックアップ機構の配線取り出し方向を平行に設定して
    ある草刈機の車速検出装置。
JP06587797A 1997-03-19 1997-03-19 草刈機の車速検出装置 Expired - Fee Related JP3423996B2 (ja)

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