JP7157001B2 - 草刈機 - Google Patents

Description

本発明は、連結機構を介して車体フレームに連結されたモーアデッキを備えた草刈機に関する。

モーアデッキに設けられた１つ以上の回転刈刃による草刈作業を効率的に行うためには、刈り軌跡の重複であるオフセット量を少なくすることが要求される。さらに、樹木や家屋などと草地との間の境界線での草刈りでは、回転刈刃の軌跡ができるだけ境界線に接近できることが要求される。この問題を解決するためは、回転刈刃の刈り軌跡、つまりモーアデッキが車体横断方向に変位できる構造が採用されることが望ましい。

例えば、特許文献１に開示されている草刈機では、作業装置を装着するトラクタの後部ＰＴＯ連結部に、車体横断方向に水平変位する平行リンク機構が装着され、さらにその変更リンク機構の先端に草刈り装置が連結されている。平行リンク機構は電動シリンダの伸縮動作によって水平変位する。草刈り装置への動力は、ユニバーサルジョイントと伝動軸とからなる動力伝達機構により伝達される。このような変更リンク機構及び動力伝達機構は、大掛かりな構造であり、その重量や必要スペース等の理由で、一人乗り草刈機などの小型の草刈機への適用は困難である。

特開２０１７－３５０２９号公報

本発明の課題は、小型の草刈機にも搭載できるような簡単な構造で、モーアデッキを車体横断方向に変位可能な草刈機を提供することである。

本発明による草刈機は、車輪ユニットによって対地支持された車体フレームと、内部に回転刈刃を有するモーアデッキと、前記モーアデッキを車体横断方向に横変位可能に前記車体フレームに連結する連結機構と、前記モーアデッキに装着されるとともに前記回転刈刃に回転動力を供給するモーア電動モータと、前記連結機構と連係して前記モーアデッキを車体横断方向に横変位させる変位操作機構とを備え、
前記連結機構は、前記モーアデッキを前記車体フレームから吊り下げる吊り下げ機構であり、前記吊り下げ機構は、前記車体フレームに固定された車体ブラケットと、前記モーアデッキに固定されたモーアブラケットと、前記車体ブラケットと前記モーアブラケットとにピン連結によって連結されるモーアリンクとを含み、前記ピン連結は、前記車体フレームに対する前記モーアブラケットの車体横断方向の横変位を許す。

この草刈機では、モーアデッキの回転刈刃は、モーアデッキ自体に装着されているモーア電動モータによって回転する。車体側に配置された電源から給電ケーブルを通じて電力供給されることで、モーアデッキは駆動するので、ユニバーサルジョイントと伝動軸とを組み合わせたような大掛かりな動力伝達機構は不要となる。したがって、モーアデッキが車体横断方向に変位するためには、モーアデッキと車体フレームとを連結している連結機構にその変位を許す自在性を作り出しておけばよい。変位操作機構は、連結機構のそのような自在性を利用して、モーアデッキを車体横断方向に横変位させる。連結機構の車体横断方向での自在性を利用して変位操作機構がモーアデッキの横変位を実現するので、モーアデッキの横変位のための構造が簡単となる。その結果、このモーアデッキの横変位構造は小型の草刈機に適用できる。さらには、前輪と後輪との間にモーアデッキを配置するミッドマウントモーアのようなスペースの制約が大きい草刈機にも容易に適用できる。

草刈機では、刈り高さを調整するために回転刈刃の地上高さ、つまりモーアデッキの地上高さの調整が必要となる。重いモーアデッキを垂直方向に移動させる高さ調整機構の構造を簡単にするためには、重力を利用する構造、つまりモーアデッキが車体フレームから吊り下げられる構造が好適である。このため、本発明では、前記連結機構は、前記モーアデッキを前記車体フレームから吊り下げる吊り下げ機構である。

本発明では、前記吊り下げ機構は、前記車体フレームに固定された車体ブラケットと、前記モーアデッキに固定されたモーアブラケットと、前記車体ブラケットと前記モーアブラケットとにピン連結によって連結されるモーアリンクとを含み、前記ピン連結は、前記車体フレームに対する前記モーアブラケットの車体横断方向の横変位を許す。この構成では、変位操作機構によるモーアデッキの横変位を可能にするために必要な車体横断方向での自在性が、ピン連結箇所によって作り出される。つまり、ピン連結箇所において、モーアリンクがリンクピンに沿って車体横断方向の横変位できる自由空間が形成されるだけで、モーアデッキの横変位が可能となる。

本発明による草刈機は、車輪ユニットによって対地支持された車体フレームと、内部に回転刈刃を有するモーアデッキと、前記モーアデッキを車体横断方向に横変位可能に前記車体フレームに連結する連結機構と、前記モーアデッキに装着されるとともに前記回転刈刃に回転動力を供給するモーア電動モータと、前記連結機構と連係して前記モーアデッキを車体横断方向に横変位させる変位操作機構とを備え、
前記変位操作機構は、前記車体フレームに支持された操作ユニットと、前記操作ユニットの操作変位を前記モーアデッキの前記横変位に変換する変位変換機構とを含み、前記操作ユニットは、運転者の足で操作されるペダルユニットであり、前記操作変位はペダルの踏み込み変位であり、前記ペダルユニットは、第１ペダルと第２ペダルとからなり、前記変位変換機構は、前記第１ペダルの踏み込み変位を前記モーアデッキの一方方向の横変位に変換するとともに前記第２ペダルの踏み込み変位を前記モーアデッキの他方方向の横変位に変換する。この構成では、操作ユニットがモーアデッキ側ではなく車体フレーム側に配置できる。このため、草刈機の運転者によって操作しやすい場所に操作ユニットを配置することができる。

変位操作機構を簡単化するためにモーアデッキの横変位に油圧や電気などを使わない場合、その横変位に必要な、運転者による操作力は大きくなる。そのような大きな操作力を生み出すためには、運転者の足の力を利用するのが好ましい。このことから本発明では、前記操作ユニットは、運転者の足で操作されるペダルユニットであり、前記操作変位は前記ペダルの踏み込み変位である。

モーアデッキの横変位の最も簡単な構成は、２位置切替方式である。これを足操作によって実現する場合、２つのペダルを用意して、各ペダルに左変位または右変位を割り当てると、わかりやすい操作が実現する。このため、本発明では、前記ペダルユニットは、第１ペダルと第２ペダルとからなり、前記変位変換機構は、前記第１ペダルの踏み込み変位を前記モーアデッキの一方方向の横変位に変換するとともに前記第２ペダルの踏み込み変位を前記モーアデッキの他方方向の横変位に変換する。

回転刈刃がモーア電動モータによって駆動される本発明による草刈機では、走行用の車輪も電動モータによって行われると、バッテリやパワーエレクトロニクス系の共用なども可能となり、好都合である。このため、本発明による好適な草刈機では、走行用動力が走行電動モータによって供給されるように構成されている。

乗用型草刈機の左側面図である。 乗用型草刈機の動力系統図である。 モーアユニットの平面図である。 モーアユニットを右変位させる第２ペダルの操作と連結機構との関係を模式的に示す平面図である。 モーアユニットを左変位させる第１ペダルの操作と連結機構との関係を模式的に示す平面図である。 操作ユニットと変位変換機構とからなる変位操作機構を模式的に示す説明図である。 操作ユニットと変位変換機構とからなる変位操作機構、及び連結機構の動きを模式的に示す説明図である。 第1ペダルと第２ペダルと変位変換機構との動きを模式的に示す説明図である。 別実施形態での乗用型草刈機の斜視図である。

図面を用いて、本発明によるモーアユニットの実施形態の１つを装備したミッドマウント方式の乗用型草刈機を説明する。図１に草刈機の左側面が示される。なお、ここでは、特に断りがない限り、「前」は機体前後方向（走行方向）に関して前方を意味し、「後」は機体前後方向（走行方向）に関して後方を意味する。また、左右方向または横方向は、機体前後方向に直交する機体横断方向（機体幅方向）を意味する。「上」または「下」は、機体の鉛直方向（垂直方向）での位置関係であり、地上高さにおける関係を示す。

この草刈機に、前車輪ユニット１及び駆動輪ユニット２によって支持された車体フレーム１０と、バッテリ７と、運転座席１１と、転倒保護フレーム１２と、が備えられている。前車輪ユニット１は左前車輪１ａと右前車輪１ｂとを有し、左前車輪１ａと右前車輪１ｂとの夫々は遊転自在なキャスタ型の車輪である。駆動輪ユニット２は左後車輪２ａと右後車輪２ｂとを有する。バッテリ７は車体フレーム１０の後部に配置され、運転座席１１はバッテリ７よりも前側に配置される。転倒保護フレーム１２は、車体フレーム１０のうち、運転座席１１とバッテリ７との間の箇所から上方に立設される。車体フレーム１０の下方において、前車輪ユニット１と駆動輪ユニット２との間の空間にモーアユニット３を構成するモーアデッキ３０が備えられている。

運転座席１１よりも前側にフロアプレート１４が形成され、フロアプレート１４は搭乗者の足載せ場である。運転座席１１よりも左右両側に、左右一対の操縦ユニット１５、即ち左操縦レバー１５ａ及び右操縦レバー１５ｂが配置される。左操縦レバー１５ａと右操縦レバー１５ｂとの夫々は、車体横方向の水平軸回りに揺動する。

図１及び図２に示されるように、モーアユニット３はサイドディスチャージタイプであり、モーアユニット３に、モーアデッキ３０と、二枚の回転刈刃２０とが備えられている。回転刈刃２０の夫々に対応した一対の回転軸２１が、モーアデッキ３０の天壁３１を貫通して下方に延びている。一対の回転軸２１は、ベアリングを用いて天壁３１に回転可能に支持され、回転軸２１の下端に回転刈刃２０が固定されている。

回転刈刃２０の夫々はモーア電動モータ８によって回転される。モーア電動モータ８は扁平な形状を有する。モーア電動モータ８の出力軸８ａの先端に出力プーリ２４が取り付けられる。また、各回転軸２１の天壁３１よりも上側の箇所に入力プーリ２２が取り付けられている。二つの入力プーリ２２とテンションプーリ２３と出力プーリ２４とに亘ってベルト２５が巻き掛けられている。

図２に示されるように、左後車輪２ａは左モータ８１によって回転駆動され、右後車輪２ｂは右モータ８２によって回転駆動される。左モータ８１及び右モータ８２は走行電動モータとして機能する。そして、インバータ部７０は、左モータ８１と右モータ８２とモーア電動モータ８とに電力を供給可能に構成される。インバータ部７０は、走行用インバータ７１と作業用インバータ７２とを有する。走行用インバータ７１は左モータ８１と右モータ８２とに電力を供給し、作業用インバータ７２はモーア電動モータ８に電力を供給する。インバータ部７０は、コントローラＣＵからの制御信号に基づいて駆動する。

コントローラＣＵに、モーア操作具１６と、左操縦角検出センサ９１ａと、右操縦角検出センサ９１ｂと、左回転検出センサ９２ａと、右回転検出センサ９２ｂと、モーア回転数センサ９３と、が接続されている。モーア操作具１６は、モーア電動モータ８のＯＮ／ＯＦＦ、及び回転数調整を行うために用いられる。左操縦角検出センサ９１ａは左操縦レバー１５ａの揺動角を検出する。右操縦角検出センサ９１ｂは右操縦レバー１５ｂの揺動角を検出する。左回転検出センサ９２ａは左モータ８１の回転数を検出する。右回転検出センサ９２ｂは右モータ８２の回転数を検出する。モーア回転数センサ９３はモーア電動モータ８の回転数を検出する。

左操縦角検出センサ９１ａによって検出された左操縦レバー１５ａの揺動角に基づいて、コントローラＣＵは左後車輪２ａの回転速度（回転数）、つまり左モータ８１の回転速度（回転数）を算出する。また、右操縦角検出センサ９１ｂによって検出された右操縦レバー１５ｂの揺動角に基づいて、コントローラＣＵは右後車輪２ｂの回転速度（回転数）、つまり右モータ８２の回転速度（回転数）を算出する。そしてコントローラＣＵは、左モータ８１と右モータ８２との夫々の回転速度の制御信号を走行用インバータ７１に出力する。走行用インバータ７１は、左モータ８１と右モータ８２との夫々に独立した電力を出力可能に構成される。そして、左モータ８１と右モータ８２とに対して異なる電力値を供給することによって、走行用インバータ７１は左後車輪２ａと右後車輪２ｂとの夫々の回転速度を相違させることが可能である。この左後車輪２ａと右後車輪２ｂとの速度差によって草刈機の方向転換が行われる。

図３に示されるように、モーアデッキ３０は、天壁３１とこの天壁３１の外周縁から下方に延びた前側壁３２と後側壁３３を備えている。前側壁３２は、天壁３１の前側の外周縁とつながっており、後側壁３３は後側の外周縁とつながっている。前側壁３２と後側壁３３との右端領域は欠如されており、カバー３４で覆われた刈草排出口３５が作り出されている。天壁３１と前側壁３２と後側壁３３とによってモーアデッキ３０の内部空間が形成され、この内部空間に２枚の回転刈刃２０は車体横方向に配置される。

図１に示すように、モーアデッキ３０は、モーアデッキ３０を車体フレーム１０に連結する連結機構として機能する吊り下げ機構４によって車体フレーム１０から昇降可能に吊り下げられている。さらに、モーアデッキ３０は、変位操作機構ＭＶによって車体横断方向に横変位可能である。

吊り下げ機構４と変位操作機構ＭＶの模式化された構成が、図４から図８に示されている。吊り下げ機構４は、図１に示されているように、従来の草刈機に利用されている平行クランク機構である。但し、従来とは異なり、この吊り下げ機構４は、モーアデッキ３０を昇降させるだけでなく、車体横断方向にも変位させることができる。吊り下げ機構４は、図６に示すように、４つのリンクユニットを含む。各リンクユニットは、モーアデッキ３０に固定されたモーアブラケット４１、車体フレーム１０に固定された車体ブラケット４２、モーアブラケット４１と車体ブラケット４２とを連結するモーアリンク４３を有する。車体ブラケット４２とモーアリンク４３とは上リンクピン４４によって連結され、モーアブラケット４１とモーアリンク４３とは下リンクピン４５によって連結される。左右一対の、前側のモーアリンク４３と後側のモーアリンク４３は、それぞれ連結ロッド４０で連結されている。

図６の例では、後側のモーアリンク４３が、油圧式または電気式の昇降シリンダＳＹによって操作されることで、モーアデッキ３０が昇降する。昇降シリンダＳＹのリンクユニットに対する作用点は、後側のモーアリンク４３以外でもよい。もちろん、モーアデッキ３０の昇降を、昇降シリンダＳＹを用いずに人為的に行うことも可能である。

吊り下げ機構４のモーアリンク４３は、モーアデッキ３０の車体横断方向の変位を可能にするため、図７に示すように、主リンク４３１とアングル状の副リンク４３２とからなる。主リンク４３１と副リンク４３２との間に車体横断方向の自由空間ＦＳが確保できるように副リンク４３２は主リンク４３１に固定されている。主リンク４３１と副リンク４３２とモーアブラケット４１とはピン連結されている。ここでは、モーアリンク４３の自由空間ＦＳにモーアブラケット４１の縦片が入り込む位置関係で、主リンク４３１と副リンク４３２とモーアブラケット４１とは、それぞれに形成された貫通孔を通る下リンクピン４５によって揺動可能に連結される。したがって、下リンクピン４５の長さは、自由空間ＦＳの車体横断方向の長さを超える。この構造により、モーアデッキ３０は、実質的に、車体横断方向で主リンク４３１と副リンク４３２との間の距離だけ、横変位可能となる。

図７、及び図７をさらに簡単化した図８に示されているように、変位操作機構ＭＶは、車体フレーム１０に支持された操作ユニット５と、操作ユニット５の操作変位をモーアデッキ３０の横変位に変換する変位変換部６０を備えた変位変換機構６とを含む。なお、この実施形態では、操作ユニット５は、運転者の足で操作されるペダルユニットである。このペダルユニットは、第１ペダル５１と第２ペダル５２とからなる。したがって、モーアデッキ３０を横変位させる操作変位は、第１ペダル５１及び第２ペダル５２の踏み込み変位である。変位変換部６０は、操作変位をモーアデッキ３０の横変位のために必要な作用変位に変換する。

変位変換機構６は、第１ペダル５１による操作変位をモーアデッキ３０の第１方向の横変位（左横変位）のために利用する左側の変位変換機構６と、第２ペダル５２による操作変位をモーアデッキ３０の第２方向の横変位（右横変位）のために利用する右側の変位変換機構６とに分かれるが、両者の構造は実質的に同じ構成であるので、以下、代表して左側の変位変換機構６の説明を行う。

左側の変位変換機構６は、さらに、第１変位伝達部材６１と第２変位伝達部材６２とを備える。第１変位伝達部材６１は、第１ペダル５１のペダル軸５３に連動連結した軸体であり、ペダル軸５３の変位を変位変換部６０に伝達する。変位変換部６０は、ギア又はカムあるいはそれらの組み合わせから構成され、入力された変位を車体横断方向の揺動変位（第１方向：左方向変位）に変換して出力する。第２変位伝達部材６２は、揺動アームである。第２変位伝達部材６２の先端は、モーアデッキ３０に固定された変位作用部６３に連動連結または当接しており、変位変換部６０から出力される作用変位である揺動変位を変位作用部６３に伝達することで、変位作用部６３、つまりモーアデッキ３０を左方向に横変位させる。

このような変位操作機構ＭＶの構成により、運転者が左ペダルである第１ペダル５１を踏み込むと、モーアデッキ３０が左方向に横変位し、草刈り軌跡が左にオフセットする。同様に、運転者が右ペダルである第２ペダル５２を踏み込むと、モーアデッキ３０が右方向に横変位し、草刈り軌跡が右にオフセットする。

〔別実施形態〕
本発明は、上述の実施形態に例示された構成に限定されるものではなく、以下、本発明の代表的な別実施形態を例示する。

（１）上述した実施形態において、操作ユニット５は、第１ペダル５１と第２ペダル５２とからなるペダルユニットとして構成されていたが、これに代えて、単独ペダルで構成してもよい。その際、単独ペダルの踏み込み位置が保持されるストッパが設けられる。単独ペダルの踏み込みにより、モーアデッキ３０が左方向に横変位し、単独ペダルがホーム位置（踏み込み前位置）に復帰すると、モーアデッキ３０がバネ等の付勢手段によって右方向に横変位する。

（２）操作ユニット５は、ペダルユニットに代えて、運転者の手で操作されるハンドルレバーユニットで構成することも可能である。

（３）変位操作機構ＭＶは、操作ユニット５による回転を、モーアデッキ３０の横変位に変換する送りねじ方式で構成してもよい。

（４）上述した実施形態において、モーアデッキ３０は、前輪である前車輪ユニット１と後輪である駆動輪ユニット２との間に配置されていたが、前輪の前方に配置されてもよいし、後輪の後方に配置されてもよい。

（５）上述した実施形態において、操縦ユニット１５として、長尺の左操縦レバー１５ａと右操縦レバー１５ｂとからなるレバー操作機構が用いられていたが、これに代えて、図９に示すレバー長さが短いジョイスティック操作機構が用いられてもよい。図９の例では、ジョイスティック操作機構は、運転座席１１の左アームレスト１１ａと右アームレスト１１ｂの先端領域にベース９０を介して設けられた、左ジョイスティック９ａと右ジョイスティック９ｂとからなる。ベース９０は、前後左右上下に調整可能であり、運転者の好みに合わせた位置でジョイスティック操作が可能となる。この例では、左ジョイスティック９ａ及び右ジョイスティック９ｂの、前後方向の揺動のみが駆動輪ユニット２の回転速度（前進及び後進）の調節に利用されている。これに代えて、ジョイスティックの前後左右の変位が利用される場合、ジョイスティック操作機構は、単独のジョイスティックで構成され、ジョイスティックの倒れる方向に草刈機が移動することになる。

なお、上述の実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、電動駆動される刈刃を有するモーアユニットを備えた草刈機に適用できる。

１ ：前車輪ユニット
１ａ ：左前車輪
１ｂ ：右前車輪
２ ：駆動輪ユニット
２ａ ：左後車輪
２ｂ ：右後車輪
３ ：モーアユニット
２０ ：回転刈刃
３０ ：モーアデッキ
４ ：吊り下げ機構（連結機構）
４１ ：モーアブラケット
４２ ：車体ブラケット
４３ ：モーアリンク
４４ ：上リンクピン
４５ ：下リンクピン
５ ：操作ユニット
５１ ：第１ペダル
５２ ：第２ペダル
５３ ：ペダル軸
６ ：変位変換機構
６０ ：変位変換部
６１ ：第１変位伝達部材
６２ ：第２変位伝達部材
６３ ：変位作用部
７ ：バッテリ
８ ：モーア電動モータ
１０ ：車体フレーム
１１ ：運転座席
１１ａ ：左アームレスト
１１ｂ ：右アームレスト
１５ ：操縦ユニット
８１ ：左モータ（走行電動モータ）
８２ ：右モータ（走行電動モータ）
ＦＳ ：自由空間
ＭＶ ：変位操作機構

Claims (3)

1. 車輪ユニットによって対地支持された車体フレームと、
   内部に回転刈刃を有するモーアデッキと、
   前記モーアデッキを車体横断方向に横変位可能に前記車体フレームに連結する連結機構と、
   前記モーアデッキに装着されるとともに前記回転刈刃に回転動力を供給するモーア電動モータと、
   前記連結機構と連係して前記モーアデッキを車体横断方向に横変位させる変位操作機構と、
   を備え、
   前記連結機構は、前記モーアデッキを前記車体フレームから吊り下げる吊り下げ機構であり、前記吊り下げ機構は、前記車体フレームに固定された車体ブラケットと、前記モーアデッキに固定されたモーアブラケットと、前記車体ブラケットと前記モーアブラケットとにピン連結によって連結されるモーアリンクとを含み、前記ピン連結は、前記車体フレームに対する前記モーアブラケットの車体横断方向の横変位を許す草刈機。
2. 車輪ユニットによって対地支持された車体フレームと、
   内部に回転刈刃を有するモーアデッキと、
   前記モーアデッキを車体横断方向に横変位可能に前記車体フレームに連結する連結機構と、
   前記モーアデッキに装着されるとともに前記回転刈刃に回転動力を供給するモーア電動モータと、
   前記連結機構と連係して前記モーアデッキを車体横断方向に横変位させる変位操作機構と、
   を備え、
   前記変位操作機構は、前記車体フレームに支持された操作ユニットと、前記操作ユニットの操作変位を前記モーアデッキの横変位に変換する変位変換機構とを含み、
   前記操作ユニットは、運転者の足で操作されるペダルユニットであり、前記操作変位はペダルの踏み込み変位であり、
   前記ペダルユニットは、第１ペダルと第２ペダルとからなり、
   前記変位変換機構は、前記第１ペダルの踏み込み変位を前記モーアデッキの一方方向の横変位に変換するとともに前記第２ペダルの踏み込み変位を前記モーアデッキの他方方向の横変位に変換する草刈機。
3. 走行用動力が走行電動モータによって供給される請求項１または２に記載の草刈機。

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