JP4605647B2 - 草刈り機 - Google Patents

Description

本発明は、左右一対の前車輪を操向操作及び遊転自在に備え、左右一対の後車輪を駆動自在に備えた草刈り機に関する。

上記の草刈り機において、従来、たとえば特許文献１に示されるように、デフロック機能付きの後輪デフ１１、後輪デフ１１から左右の後輪２への伝動系部分のそれぞれに介装したサイドクラッチ１２、前輪１が直進姿勢から設定角度以上操向作動したことと操向方向を検出する操向センサ１０、操向センサ１０で直進が検出されたとき、後輪デフ１１を差動させるとともに両サイドクラッチ１２を入り作動状態に保持し、操向センサ１０で設定角度以上の操向作動が検出されたとき、後輪デフ１１をデフロックするとともに旋回内側の後輪２に対するサイドクラッチ１２を切り作動させる制御装置１３を備えたものを開発した。

すなわち、旋回時、旋回内側の後車輪が追従回動して芝の傷み防止や車体の小回り旋回が可能となるように、旋回外側の駆動状態の後車輪で走行することができるものを開発した。

特開２００４−１１３１３２号公報（段落〔００１９〕−〔００２２〕、図３）

上記した従来の技術を採用したものにあっては、芝刈り作業を行なう際、芝が濡れているなど走行地面の状況によっては、直進走行のときでも、後輪デフのために後車輪にスリップ回転が発生することがあった。

本発明の目的は、旋回走行時に旋回内側の後車輪が追従回動するものでありながら、直進走行の際、芝が濡れているなどしても後輪のスリップ回動を発生しにくくしながら走行することができるとともに構造簡単に得ることができる草刈り機を提供することにある。

本第１発明にあっては、草刈り機において、
前輪支持フレームの両端部の前輪支持体に遊転自在な遊転状態で支持された左右一対の前車輪を操向操作自在に備え、エンジンからの駆動力を後輪差動機構を備えていない分岐伝動機構を介して分岐伝動して左右一対の後車輪を駆動するように構成し、
前記左右一対の後車輪のうちの旋回外側に位置する後車輪を駆動し、旋回内側に位置する後車輪を遊転状態にした旋回駆動状態と、前記左右一対の後車輪を差動不能に連動させて駆動する連動駆動状態とに切り換え自在な伝動手段を備え、
前記左右一対の前車輪が直進向きから設定角以上横向きになった横向き側操向状態にあると、前記伝動手段が前記旋回駆動状態になって左右一対の前車輪及び旋回内側に位置する後車輪が遊転状態で且つ旋回外側に位置する後車輪のみが駆動状態となる一輪駆動になり、前記左右一対の前車輪がそれらの横向き揺動角度が前記設定角未満になる直進側操向状態にあると、前記伝動手段が前記連動駆動状態になって左右一対の前車輪が遊転状態で且つ左右一対の後車輪が駆動状態となる二輪駆動になるように、前記前車輪の操向作動に連係させて前記伝動手段を操作する操向手段を備えてある。

すなわち、前車輪が操向操作されると、操向手段が前車輪の操向作動に連係させて伝動手段を操作し、前車輪が横向き側操向状態になった場合には、伝動手段が旋回駆動状態になって旋回外側に位置する後車輪が駆動され、旋回内側に位置する後車輪が遊転状態になる。そして、前車輪が直進側操向状態になった場合には、伝動手段が連動駆動状態になって左右の後車輪が差動不能に連動させて駆動される。

これにより、前車輪が横向き側操向状態に操向操作されると、車体が前車輪の向きと旋回外側の後車輪の駆動とによって旋回走行し、このとき、旋回内側の後車輪が遊転状態になって追従回動していく。
そして、前車輪が直進側操向状態に操向操作されると、車体が前車輪の向きに左右後輪の駆動によって走行する。このとき、左右の後車輪は差動不能に連動した状態で駆動され、従来において左右後輪が差動機構を介して連動されていたことに起因して発生した後車輪のスリップ回転が発生しなくなる。

草刈り機にあっては、前車輪が直進向きから横向きに比較的わずかな角度を操向されるだけで旋回内側の後車輪が遊転状態になるように前記設定角を設定することから、前車輪が直進向きからやや横向きになった状態において左右の後車輪が差動不能な状態になっていても、作業走行を支障なく行なうことができる。

従って、本第１発明によれば、旋回走行の際、旋回内側の後車輪が追従回動して、芝の傷み発生を防止したり、小回り旋回で旋回走行したりすることができるものでありながら、直進走行の際、左右の後車輪が差動不能な状態で駆動され、芝が濡れているなどしていても、後車輪のスリップ回動が発生しにくく、芝が傷みにくくなるなど有利に作業することができる。しかも、後輪差動機構を省略した構造簡単なものにして安価に得ることができる。

本第２発明にあっては、本第１発明の構成において、前記伝動手段は、前記分岐伝動機構と、前記分岐伝動機構から前記左右一対の後車輪に対する伝動を各別に入り切りする一対の後輪クラッチとを備えて成り、前記一対の後輪クラッチが入り状態に操作されることによって前記連動駆動状態になり、旋回外側に位置する後車輪に対応する前記後輪クラッチが入り状態で、旋回内側に位置する後車輪に対応する前記後輪クラッチが切り状態に操作されることによって前記旋回駆動状態になるように構成してある。

すなわち、一方の後輪クラッチが切り状態に操作され、他方の後輪クラッチが入り状態に操作されると、分岐伝動機構から旋回内側の後車輪への伝動が切れて旋回内側の後車輪が遊転状態になり、伝動機構から旋回外側の後車輪に伝動されて旋回外側の後車輪が駆動される状態が現出され、両後輪クラッチが入り状態に操作されると、分岐伝動機構から両後車輪に分岐伝動されて左右の後車輪が差動不能に連動して駆動される状態が現出される。これにより、操向手段として両後輪クラッチを切り換え操作するだけのものを採用することにより、旋回内側の後車輪が追従回動する状態が現出されたり、左右の後車輪が差動不能に駆動される状態が現出されたりする。

従って、本第２発明によれば、旋回時には旋回内側の後車輪が追従回動し、直進側走行の時には左右後輪が差動不能に連動駆動されるものを、両後輪クラッチを操作対象とするだけの簡単な操向手段を採用して経済面などで有利に得ることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、左右一対の操向操作自在な前車輪１、左右一対の非操向型の駆動自在な後車輪２を備え、かつ、車体前部に位置したエンジン３を有した原動部、車体後部に位置した運転座席４が装備された運転部を備えた自走車体の車体フレーム５の前後輪間に、リンク機構６を介して草刈り装置１０を連結するとともに、車体後部に位置するミッションケース７から草刈り装置１０に前記エンジン３の駆動力を伝達するように構成して、草刈り機を構成してある。

この草刈り機は、草刈りや芝刈り作業を行なうものであり、リンク機構６に連動されている昇降シリンダ（図示せず）を伸縮操作すると、この昇降シリンダがリンク機構６を車体フレーム５に対して上下に揺動操作することにより、草刈り装置１０を接地ゲージ輪１１が地面上に接地した下降作業状態と、接地ゲージ輪１１が地面上から上昇した上昇非作業状態とに昇降操作する。草刈り装置１０を下降作業状態にして自走車体を走行させると、草刈り装置１０は、刈り刃ハウジング１２の内部の車体横方向での複数箇所で車体上下向きの軸芯まわりで回動駆動されるブレード形の回転刈り刃１３によって草や芝を刈り込み処理していく。

図２に示すように、前記各前車輪１は、前輪支持体２０に前車軸まわりで遊転自在な状態で支持されており、左右の前車輪１，１それぞれの前輪支持体２０は、車体フレーム５に車体前後向きのローリング軸芯２１ａまわりでローリング自在に連結されている前輪支持フレーム２１の端部に車体上下向きの操向軸芯Ｐまわりで車体前後方向に揺動自在に支持されている。各前輪支持体２０に前記操向軸芯Ｐまわりで一体揺動自在に備えられた揺動アーム２２をタイロッド２３によって連動させ、一方の前輪支持体２０に前記操向軸芯Ｐまわりで一体揺動自在に備えられたナックルアーム２４を、連動ロッド２５を介してピットマンアーム２６に連動させてあり、このピットマンアーム２６は、このピットマンアーム２６に一体回動自在に備えられたセクタギヤ２７、このセクタギヤ２７に噛合ったピニオンギヤ２８、このピニオンギヤ２８が一体回動自在に連結している回転自在なハンドル支軸を介してステアリングホイール２９に連動されている。

つまり、左右の前車輪１は、前輪支持体２０及び前輪支持フレーム２１を介して車体フレーム５に支持されているとともに前車軸芯まわりで遊転自在になっている。また、左右の前車輪１は、操向軸芯Ｐまわりで車体フレーム５に対して操向揺動するようになっており、かつ、ステアリングホイール２９の回転操作によって操向軸芯Ｐまわりで操向操作されるようになっている。

図２に示すように、前記各後車輪２は、前記ミッションケース７の横側部に回動自在に支持されている。前記エンジン３の駆動力が前記ミッションケース７の入力軸７ａからミッションケース７内の走行用ミッションの変速部（図示せず）に伝達され、この変速部によって前進側や後進側に切り換えられ、かつ、所定の回転速度に変速された駆動力が前記走行用ミッションに設けた分岐伝動機構３１を備えた伝動手段３０によって左後車輪２と右後車輪２とに分岐させて伝達されるように構成してある。

図２に明示するように、前記伝動手段３０は、前記分岐伝動機構３１、この分岐伝動機構３１の一本の出力軸３２の一端側から左後車輪２に動力伝達する伝動系に設けた後輪クラッチ３５、前記分岐伝動機構３１の前記出力軸３２の他端側から右後車輪２に動力伝達する伝動系に設けた後輪クラッチ３５を備えて構成してある。

図２に示すように、前記分岐伝動機構３１は、前記変速部の走行出力軸７ｂに一体回動自在に連結された小径ベベルギヤ３３、この小径ベベルギヤ３３に噛合った大径ベベルギヤ３４、この大径ベベルギヤ３４が一体回動自在に連結された前記一本の出力軸３２を備えて構成してあり、前記走行出力軸７ｂの駆動力を小径ベベルギヤ３３と大径ベベルギヤ３４によって減速して出力軸３２に伝達してこの出力軸３２によって左後輪側と右後輪側とに分岐させ、左後輪側に分岐させた駆動力を出力軸３２の一端側から左後車輪２に伝達し、右後輪側に分岐させた駆動力を出力軸３２の他端側から右後車輪２に伝達する。

これにより、両後輪クラッチ３５，３５が入り状態に操作されることにより、伝動手段３０は、走行ミッションの走行出力軸７ｂからの駆動力を分岐伝動機構３１の出力軸３２によって左右の後車輪２，２に分岐させて伝達して、左右一対の後車輪２を差動不能に連動させて駆動するように連動駆動状態になる。左後車輪２に対応する後輪クラッチ３５が切り状態に操作され、右後車輪２に対応する後輪クラッチ３５が入り状態に操作されることにより、伝動手段３０は、走行ミッションの走行出力軸７ｂからの駆動力を分岐伝動機構３１の出力軸３２によって右後車輪２に伝達してこの右後車輪２を駆動し、分岐伝動機構３１から左後車輪２に対する伝動を絶ってこの左後車輪２を遊転状態にするように左旋回用の旋回駆動状態になる。右後車輪２に対応する後輪クラッチ３５が切り状態に操作され、左後車輪２に対応する後輪クラッチ３５が入り状態に操作されることにより、伝動手段３０は、走行ミッションの走行出力軸７ｂからの駆動力を分岐伝動機構３１の出力軸３２によって左後車輪２に伝達してこの左後車輪２を駆動し、分岐伝動機構３１から右後車輪２に対する伝動を絶ってこの右後車輪２を遊転状態にするように右旋回用の旋回駆動状態になる。

前記各後輪クラッチ３５は、前記ミッションケース７の外部に設けた電動アクチュエータで成る操作部３５ａ（図２参照）が操作されることによって入り状態と切り状態とに切り換わるように構成してある。図２に示すように、両後輪クラッチ３５の前記操作部３５ａを操向手段４０に連係させるとともに、この操向手段４０には、操向センサ４１も連係させてある。

操向センサ４１は、前記ピットマンアーム２６に連動された回転ポテンショメータで成り、ピットマンアーム２６の揺動位置及び揺動方向の検出結果を基に左右一対の前車輪１，１の操向揺動角及び操向揺動方向を検出し、この検出結果を操向手段４０に電気信号にして出力する。

操向手段４０は、マイクロコンピュータを利用して成り、操向センサ４１からの検出結果を基に前記伝動手段３０を切り換え操作するように構成してある。

すなわち、操向手段４０は、操向センサ４１の検出結果を入力してこの検出結果を基に、左右一対の前車輪１，１が直進側操向状態と、左右一対の前車輪１，１が直進向きから左横向き側に設定角（１０〜１５度）以上横向きに揺動した左向きの横向き側操向状態と、左右一対の前車輪１，１が直進向きから右横向き側に設定角（１０〜１５度）以上横向きに揺動した右向きの横向き側操向状態とのいずれにあるかを判断する。
左右一対の前車輪１の前記直進側操向状態としては、前車輪１が直進向きの操向姿勢になった操向状態、前車輪１が直進向きから左横向きに揺動した姿勢になっていても、その横向き揺動角度が１０〜１５度未満である左横向き姿勢になった操向状態、前車輪１が直進向きから右横向きに揺動した姿勢になっていても、その横向き揺動角度が１０〜１５度未満である右横向き姿勢になった操向状態を設定してある。

操向手段４０は、左右一対の前車輪１，１が直進側操向状態にあると判断した場合、両後輪クラッチ３５，３５の操作部３５ａをクラッチ入り側に切り換え操作することによって両後輪クラッチ３５，３５を入り状態に操作し、伝動手段３０を連動駆動状態に操作する。

操向手段４０は、左右一対の前車輪１，１が左向きの横向き側操向状態にあると判断した場合、左後車輪２に対応した後輪クラッチ３５の操作部３５ｂをクラッチ切り側に切り換え操作することによって左後車輪２の後輪クラッチ３５を切り操作し、右後車輪２に対応した後輪クラッチ３５の操作部３５ａをクラッチ入り側に切り換え操作することによって右後車輪２の後輪クラッチ３５を入り状態に操作し、伝動手段３０を左旋回用の旋回駆動状態に操作する。

操向手段４０は、左右一対の前車輪１，１が右向きの横向き側操向状態にあると判断した場合、右後車輪２に対応した後輪クラッチ３５の操作部３５ａをクラッチ切り側に切り換え操作することによって右後車輪２の後輪クラッチ３５を切り状態に操作し、左後車輪２に対応した後輪クラッチ３５の操作部３５ａをクラッチ入り側に切り換え操作することによって左後車輪２の後輪クラッチ３５を入り状態に操作し、伝動手段３０を右旋回用の旋回駆動状態に操作する。

つまり、ステアリングホイール２９を回転操作することにより、ピットマンアーム２６が揺動操作されて連動ロッド２５を介してナックルアーム２４を揺動操作して一方の前輪支持体２０を揺動操作するとともにこの前輪支持体２０がタイロッド２３を介して他方の前輪支持体２０を揺動操作し、左右の前車輪１が操向軸芯Ｐまわりで車体フレーム５に対してステアリングホイール２９の回転方向に対応した揺動方向に、ステアリングホイール２９の操作角度に対応した揺動角度を揺動する。すなわち、左右の前車輪１を直進向きの操向状態や、直進向きから左向きや横向きに揺動した横向きの操向状態になるように操向操作することができる。

そして、左右の前車輪１を、直進側操向状態に操向操作すると、すなわち、直進向きの操向姿勢、又は、直進向きから左横向きに設定角（１０〜１５度）未満の揺動角度を揺動した操向姿勢、又は、直進向きから右横向きに設定角（１０〜１５度）未満の揺動角度を揺動した操向姿勢になった状態に操向操作すると、操向手段４０が操向センサ４１による検出結果を基に前車輪１の操向作動に連係させて伝動手段３０を連動駆動状態に操作する。これにより、両後輪クラッチ３５，３５が入り状態になって左右の後車輪２がエンジン３からミッションケース７を介して伝達される駆動力によって駆動され、自走車体が左右の後車輪２の駆動力によって、左右の前車輪１を転動させながら直進向き又はほぼ直進向きに走行する。

左右の前車輪１を、直進向きから左横向きに設定角（１０〜１５度）以上横向きになった左横向きの横向き側操向状態に操向操作すると、操向手段４０が操向センサ４１による検出結果を基に前車輪１の操向作動に連係させて伝動手段３０を左旋回用の旋回駆動状態に操作する。これにより、左右後輪２，２のうちの旋回内側に位置する左側の後車輪２に対応した後輪クラッチ３５が切り状態になって左側の後車輪２が遊転状態になり、これとともに、左右後輪２，２のうちの旋回外側に位置する右側の後車輪２に対応した後輪クラッチ３５が入り状態になって右側の後車輪２がエンジン３からミッションケース７を介して伝達される駆動力によって駆動され、自走車体が旋回外側に位置する右側の後車輪２の駆動力によって、旋回内側に位置する左側の後車輪２を追従回動させながら、かつ、左右の前車輪１を転動させながら左向きに旋回走行する。

左右の前車輪１を、直進向きから右横向きに設定角（１０〜１５度）以上横向きになった右横向きの横向き側操向状態に操向操作すると、操向手段４０が操向センサ４１による検出結果を基に前車輪１の操向作動に連係させて伝動手段３０を右旋回用の旋回駆動状態に操作する。これにより、左右後輪２，２のうちの旋回内側に位置する右側の後車輪２に対応した後輪クラッチ３５が切り状態になって右側の後車輪２が遊転状態になり、これとともに左右後輪２，２のうちの旋回外側に位置する左側の後車輪２に対応した後輪クラッチ３５が入り状態になって左側の後車輪２がエンジン３からミッションケース７を介して伝達される駆動力によって駆動され、自走車体が旋回外側に位置する左側の後車輪２の駆動力によって、旋回内側に位置する右側の後車輪２を追従回動させながら、かつ、左右の前車輪１を転動させながら右向きに旋回走行する。

〔別実施例〕
上記実施例の如くミッションケース７の外部に位置する電動アクチュエータによって切り換え操作されるように構成した電動操作式の後輪クラッチに替え、電磁クラッチや油圧クラッチで成る後輪クラッチを採用して実施してもよい。
また、上記実施例の如きマイクロコンピュータ利用の操向手段４０に替え、ピットマンアーム２６、前車輪１のナックルアーム２４や揺動アーム２２と、各後輪クラッチ３５の操作部とを揺動リンクやロッドを利用して連動させて、前車輪１の操向操作力によって後輪クラッチ３５を切り換え操作する機械式の連動手段を採用して実施してもよい。
従って、電動操作式の後輪クラッチ３５、電磁クラッチ、油圧クラッチ、機械操作式の後輪クラッチなどを総称して後輪クラッチ３５と呼称する。また、マイクロコンピュータ利用の操向手段４０、機械式の連動手段などを総称して操向手段４０と呼称する。

草刈り機全体の側面図 前輪操向操作構造、及び後輪駆動構造の概略図

符号の説明

１ 前車輪
２ 後車輪
３ エンジン
２０ 前輪支持体
２１ 前輪支持フレーム
３０ 伝動手段
３１ 分岐伝動機構
３５ 後輪クラッチ
４０ 操向手段

Claims (2)

1. 前輪支持フレームの両端部の前輪支持体に遊転自在な遊転状態で支持された左右一対の前車輪を操向操作自在に備え、エンジンからの駆動力を後輪差動機構を備えていない分岐伝動機構を介して分岐伝動して左右一対の後車輪を駆動するように構成し、
   前記左右一対の後車輪のうちの旋回外側に位置する後車輪を駆動し、旋回内側に位置する後車輪を遊転状態にした旋回駆動状態と、前記左右一対の後車輪を差動不能に連動させて駆動する連動駆動状態とに切り換え自在な伝動手段を備え、
   前記左右一対の前車輪が直進向きから設定角以上横向きになった横向き側操向状態にあると、前記伝動手段が前記旋回駆動状態になって左右一対の前車輪及び旋回内側に位置する後車輪が遊転状態で且つ旋回外側に位置する後車輪のみが駆動状態となる一輪駆動になり、前記左右一対の前車輪がそれらの横向き揺動角度が前記設定角未満になる直進側操向状態にあると、前記伝動手段が前記連動駆動状態になって左右一対の前車輪が遊転状態で且つ左右一対の後車輪が駆動状態となる二輪駆動になるように、前記前車輪の操向作動に連係させて前記伝動手段を操作する操向手段を備えてある草刈り機。
2. 前記伝動手段は、前記分岐伝動機構と、前記分岐伝動機構から前記左右一対の後車輪に対する伝動を各別に入り切りする一対の後輪クラッチとを備えて成り、前記一対の後輪クラッチが入り状態に操作されることによって前記連動駆動状態になり、旋回外側に位置する後車輪に対応する前記後輪クラッチが入り状態で、旋回内側に位置する後車輪に対応する前記後輪クラッチが切り状態に操作されることによって前記旋回駆動状態になるように構成してある請求項１記載の草刈り機。

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