JP4804225B2 - 芝刈機の動力伝達制御機構 - Google Patents
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Description
また電磁クラッチをパルス駆動する場合、電磁クラッチは半クラッチに相当する状態にあって、クラッチの摩耗も早まることになる。
スロットル開度に基づき電磁クラッチが制御されるので、内燃機関の負荷追従性やクラッチ,負荷のばらつきに影響されずに、常にエンジンストールすることなく電磁クラッチにより内燃機関の動力をブレードの回転に確実に伝達することができる。
本実施の形態に係る芝刈機1は、4ストロークサイクルの内燃機関10によりブレード12を回転して芝刈り作業を行い、走行用DCモータ30により自ら走行することができるハイブリッド型の自走式芝刈機である。
地面に沿って回転するブレード12を軸支して上方から覆うブレードハウジング2が、左右一対の前輪6,6および後輪7,7によって走行自在に支持されている。
本明細書中では、芝刈機1の前進方向を向いた状態を基準にして前後左右を決めることとする。
内燃機関10は、シリンダ10cyを前方に向け、クランクケース10cからクランク軸11を下方に突出している。
したがって、内燃機関10の駆動が電磁クラッチ20の接続を介してブレード12を回転して芝を刈ることができる。
刈芝搬送通路4は、ブレードハウジング2内を画成して形成された通路で、通路前端がブレード収容部2bに開口しており、同前端開口から後方へ通路断面積を徐々大きくしていき、膨出部2eの若干傾斜した後壁に大きな後端開口4bを形成している。
ECU70の下方に前記走行用DCモータ30が位置する。
ブレードハウジング2の後部膨出部2eの傾斜した上壁の一部が矩形に開口しており、その矩形口はECU70の筐体の上面の長方形より若干小さく、同矩形口に下側から冷却フィン71を嵌挿して上部に露出させ、ECU70の筐体の上面外周縁部を矩形口の開口縁部に当接してねじ72により固着してECU70はブレードハウジング2の上壁に支持される。
まず、内燃機関10の動力をブレード12に伝達する電磁クラッチ20の構造を図5に示した断面図に基づき説明する。
回転ディスク21は、ベアリング19で軸支された円筒部21aとその下端の円板部21bからなり、円板部21bの上に近接して環状に電磁コイル24が上部を支持されて吊設されている。
したがって、ブレード12はクランク軸11と相対回転自在に支持されている。
すなわち、ブレード支持部材26の上面に立設された複数のピン26pがクラッチディスク27を貫通して、クラッチディスク27がブレード支持部材26に対して上下移動を可能とするが相対的な回転は規制されて共に回転する構造をしている。
クラッチディスク27の上面の回転ディスク21の円板部21bと接触する面には摩擦部材が貼着されている。
環状係止板28の上面には環状に摩擦部材28aが貼着されている。
電磁コイル24に通電せず消磁しているときは、クラッチディスク27は下方に移動して回転ディスク21と離れているので、内燃機関10が駆動されクランク軸11が回転ディスク21とともに回転していてもブレード支持部材26には動力が伝達されず、ブレード12は回転しない。
ブレードハウジング2の後部膨出部2eの鉛直仕切板3より左側の空間の下半部に、走行用DCモータ30と減速機構40が設けられており、図7に示すように、走行用DCモータ30の右側に突出したモータ駆動軸31が、減速機ケース41の上部に挿入されており、モータ駆動軸31の端部にモータ駆動ギヤ32が嵌着されている。
ギヤ軸42に回転自在に軸支された小径ギヤ45に一体に嵌着された大径ギヤ44が、前記駆動ギヤ32と噛合している。
減速機構40は、以上のように構成されており、モータ駆動軸31の回転が、小径ギヤから大径ギヤへの各ギヤの噛合を経て減速されて駆動軸50に伝達される。
したがって、走行用DCモータ30の駆動により双方向クラッチ55,55は接続されて後輪7,7が回転して芝刈機1は走行することができる。
操作ハンドル80は、管状部材をコ字状の屈曲したもので、ブレードハウジング2の後部膨出部2eの左右側部から左右長柄部81L,81Rが後方へ幾らか上向きに長尺に延出し、その後端部どうしを握り部82が連結して操作ハンドル80を構成している。
図8を参照して、上方に凸に湾曲した握り部82の中央に直方体状の第1操作スイッチケース83が下方へ吊設されており、同第1操作スイッチケース83の正面に押しボタン84が配設されている。
湾曲した握り部82の前方に同握り部に接離自在にブレードレバー85が設けられている。
走行レバー86は、揺動中心軸90に基端部が嵌着された揺動アーム部86aと同揺動アーム部86aの先端から左右側方に屈曲した操作部86bとからなる。
操作部86bは、円管状の握り部82の外周面に概ね嵌合するように断面が円弧形状をして握り部82の形状と同形に湾曲している。
さらに、第2操作スイッチケース87の後面(作業者にとって正面)にはイグニッションつまみ89が回動可能に設けられている。
内燃機関10は、機関回転数を一定に維持すべく調整する電子ガバナ機構を備えており、スロットルバルブを駆動する電子ガバナモータ75を、ECU70が制御する。
また、ECU70は電磁クラッチ20および走行用DCモータ30を駆動制御する。
制御時間カウンタ値Tは電磁クラッチ20の制御する最大時間に相当する。
したがって、押しボタンスイッチ84sがオンすると、その後はステップ1のフラグFの判別で、“1”が立っているので、ステップ4に進む。
ブレードレバースイッチ85sがオンされるまでは、ステップ4から前記ステップ5に飛び、ブレードレバー85が操作されブレードレバースイッチ85sがオンすると、ステップ7に進み、フラグFを“0”に戻しておき、ステップ8に進む。
押しボタン84が押されることなく、ブレードレバー85が揺動操作されても電磁クラッチ20の駆動制御に入らず、芝刈り作業を行うことはできない。
制御時間カウンタ値Tが繰り返し減算されて0以下となるような当初設定された制御時間に達すると、ステップ19に飛んで、電磁クラッチ20に通電して接続状態としてブレード12を回転させ強制的に芝刈り作業に入る。
これは、いつまでも電磁クラッチ20の駆動制御を繰り返し行うのを避け、ブレード12の回転を安定化するためである。
制御周期カウンタ値tは、電磁クラッチ20の駆動制御を繰り返す周期に相当する。
制御周期カウンタ値tが繰り返し減算されて0以下となるとステップ13に飛んで、制御周期カウンタ値tを所定の周期に設定する。
なお、内燃機関10は4ストロークサイクル内燃機関なので、2回転で1サイクルである。
したがって、芝刈り作業をしていないときの機関回転数の周期と、芝刈り作業をしているときの機関回転数の周期との中間の周期とすることが考えられる。
すなわち、機関回転数が低下しているときは、回転するブレード12への負荷が大き過ぎ、このまま電磁クラッチ20を接続状態にすると内燃機関10が停止(エンジンストール)するおそれがあるので、電磁クラッチ20を切断する。
すなわち、機関回転数が上昇しているときは、エンジンストールのおそれはないので、電磁クラッチ20を接続状態としてブレード12を回転させる。
前記第1の実施例では、制御周期を予め指示機関回転数Nsから導き出せる1サイクルの周期に近い一定の周期に決めていたが、本第2の実施例では、機関回転数センサ77により検出される現在の機関回転数Nから算出される内燃機関の1サイクルの周期を制御周期にしたものである。
電磁クラッチ20の周期的制御は、制御時間内に限定して行われるので、電磁クラッチの摩耗が抑制される。
本第3の実施例のステップ41からステップ54までは、前記第1の実施例のステップ1からステップ14と同じである。
また、下限機関回転数未満の低い機関回転数のときは、エンジンストールのおそれもあり、芝刈り作業の仕上がりが良好でなく芝刈り作業に適さないこともあるので、強制的に電磁クラッチ20を切断し、芝刈り作業を停止する。
なお、n1>n2の関係にある。
すなわち、検出機関回転数Nが下限機関回転数以上で上限機関回転数未満のときに、ステップ57に進み、今回読み込んだ今回機関回転数Nと前回(1周期前)読み込んだ前回機関回転数Noとを比較する。
本第4の実施例は、前記実施例の機関回転数Nの代わりに内燃機関10の吸気系のスロットルバルブの弁開度であるスロットル開度θに基づき電磁クラッチ20を駆動制御するものである。
スロットル開度θは、前記スロットル開度センサ78により検出される。
そして、制御周期カウンタ値tが繰り返し減算されて0以下となるとステップ83に飛んで、制御周期カウンタ値tを所定の周期に設定した後、ステップ84で、スロットル開度センサ78により検出されたスロットル開度θを読込み、次のステップ85で検出スロットル開度θが上限スロットル開度θu(例えば80%開度)未満か否かを判別する。
電磁クラッチ20の周期的制御は、制御時間内に限定して行われるので、電磁クラッチ20の摩耗も抑制される。
10…内燃機関、11…クランク軸、12…ブレード、20…電磁クラッチ、21…回転ディスク、22…カラー、23…フランジ付ボルト、24…電磁コイル、25…ベアリング、26…ブレード支持部材、26p…ピン、27…クラッチディスク、28…環状係止板、29…ボルト、
30…走行用DCモータ、31…モータ駆動軸、32…モータ駆動ギヤ、40…減速機構、41…減速機ケース、42,43…ギヤ軸、50…駆動軸、51…スリーブハウジング、52…ベアリング、61…駆動ギヤ、62…被動ギヤ、
70…ECU、71…冷却フィン、75…電子ガバナモータ、76…AC発電機、77…機関回転数センサ、78…スロットル開度センサ、
80…操作ハンドル、81L…長柄部、82…握り部、83…第1操作スイッチケース、84…押しボタン、84s…押しボタンスイッチ、85…ブレードレバー、85s…ブレードレバースイッチ、86…走行レバー、86s…走行レバースイッチ、87…第2操作スイッチケース、88…速度調整レバー、88s…速度操作ボリューム、89…イグニッションつまみ、89s…イグニッションスイッチ、95…グリップ受け、96…スタートグリップ、97…スタート用ロープ。
Claims (2)
- 内燃機関の動力が電磁クラッチ(20)を介してブレード(12)に伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、
作業者の操作でオン・オフする操作スイッチ(84s,85s)と、
内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段(77)と、
前記操作スイッチ(84s,85s)の作動信号と前記機関回転数検出手段(77)が検出した機関回転数に基づいて前記電磁クラッチ(20)を駆動制御する電磁クラッチ制御手段(70)とを備え、
前記電磁クラッチ制御手段(70)は、
前記操作スイッチ(84s,85s)がオンすると、所定時間(T)、
前記機関回転数検出手段(77)が検出する機関回転数(N)を読み込み、
読み込んだ機関回転数(N)が指示機関回転数(Nb)より第1規定回転数(n1)分低い下限機関回転数(Nb-n1)未満のとき電磁クラッチを切断し、
読み込んだ機関回転数(N)が指示機関回転数(Nb)より第2規定回転数(n2)分低い上限機関回転数(Nb-n2)以上のとき電磁クラッチを接続し、
読み込んだ検出機関回転数(N)が前記下限機関回転数(Nb-n1)以上で前記上限機関回転数(Nb-n2)未満のときは、
今回読み込んだ今回機関回転数(N)と前回読み込んだ前回機関回転数(No)とを比較し、
今回機関回転数(N)が前回機関回転数(No)以上のとき電磁クラッチ(20)を接続し、
今回機関回転数(N)が前回機関回転数(No)未満のとき電磁クラッチ(20)を切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構。 - 内燃機関の動力が電磁クラッチ(20)を介してブレード(12)に伝達される動力伝達機構を備えた芝刈機において、
作業者の操作でオン・オフする操作スイッチ(84s,85s)と、
内燃機関の吸気系に設けられたスロットルバルブのスロットル開度(θ)を検出するスロットル開度検出手段(78)と、
前記操作スイッチ(84s,85s)の作動信号と前記スロットル開度検出手段(78)が検出したスロットル開度(θ)に基づいて前記電磁クラッチ(20)を駆動制御する電磁クラッチ制御手段(70)とを備え、
前記電磁クラッチ制御手段(70)は、
前記操作スイッチ(84s,85s)がオンすると、所定時間(T)、
前記スロットル開度検出手段(78)が検出するスロットル開度(θ)を読み込み、
読み込んだスロットル開度(θ)が上限スロットル開度(θu)未満のとき電磁クラッチ(20)を接続し、
読み込んだスロットル開度(θ)が上限スロットル開度(θu)以上のとき電磁クラッチ(20)を切断することを、周期的に繰り返す制御を行うことを特徴とする芝刈機の動力伝達制御機構。
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