JP7390998B2

JP7390998B2 - 草刈装置

Info

Publication number: JP7390998B2
Application number: JP2020155678A
Authority: JP
Inventors: 寛和伊東; 望穐山
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2020-09-16
Filing date: 2020-09-16
Publication date: 2023-12-04
Anticipated expiration: 2040-09-16
Also published as: JP2022049458A; EP3970470A1; US20220078971A1

Description

本発明は、草刈装置に関する。

草刈装置には、刈刃ハウジングと、刈刃ハウジングの内部に駆動回転可能に設けられた刈刃と、が備えられたものがある。この種の草刈装置としては、例えば特許文献１に示されるモーアユニットがある。特許文献１に示されるモーアユニットでは、刈刃ハウジングとしてのモーアデッキが備えられ、刈刃としてのブレードが備えられている。また、この種の草刈装置では、特許文献１に示されるように、刈刃を駆動する電動モータ（特許文献１では、作業用モータ）が刈刃ハウジングに支持されているものがある。

特開２０１９－１７２７８号公報

上記した草刈装置では、電動モータの駆動に伴う温度上昇が過剰になると、電動モータが焼き付き、作業を継続して行えない。

本発明は、刈刃を電動モータによって駆動するものでありながら、草刈作業を長時間にわたって継続して行うことができ、かつ安価に得ることができる草刈装置を提供することにある。

本発明による草刈装置は、
刈刃ハウジングと、前記刈刃ハウジングの内部の左右方向での複数箇所に刈刃ハウジング上下方向に沿う軸芯まわりに駆動回転可能に設けられた刈刃と、前記刈刃ハウジングに支持され、前記刈刃を駆動する電動モータと、が備えられ、前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部から突出した出力軸と、を有し、前記出力軸による回転駆動可能な状態で前記出力軸に支持され、回転駆動されることによって前記モータ部に冷却風を供給する回転ファンが備えられ、前記刈刃ハウジングは、後部の左右方向での複数箇所に平面視で後向きに膨出する円弧形状に形成された円弧状後部を有し、前記電動モータは、前記複数箇所の前記円弧状後部のうちの最も左側の円弧状後部と前記複数箇所の前記円弧状後部のうちの最も右側の円弧状後部との間に前記モータ部の前部が位置する状態で前記刈刃ハウジングの後外側に設けられ、前記電動モータの動力を前記複数箇所の刈刃に伝達する動力伝達機構が備えられている。

本構成によると、回転ファンが電動モータによって駆動されると、回転ファンによってモータ部に冷却風が供給されるので、モータ部が冷却されて電動モータの温度上昇を抑制でき、電動モータの故障を防ぐことができる。すなわち、草刈作業を長時間にわたって継続して行える。出力軸に回転ファンを支持するだけの簡単な対策で済むので安価に得ることができる。

本発明においては、
前記回転ファンを覆うファンカバーと、前記ファンカバーに形成され、前記回転ファンが冷却風を前記ファンカバーの外部から内部に取り入れる通気穴と、が備えられ、前記回転ファンに、前記通気穴を介して前記ファンカバーの内部に入り込んだ夾雑物を切断するカッター部が形成されていると好適である。

本構成によると、刈草など夾雑物等がファンカバー内に入り込んでも、カッター部によって切断されるので、ファンカバー内に入り込んだ夾雑物などが小片になって冷却風などによってファンカバー外に排出されやすい。ファンカバー内に入り込んだ夾雑物等がモータ部などに付着したままになって冷却効果が低下することを防止でき、電動モータの温度上昇をより抑制できる。

本発明においては、
前記モータ部に、前記モータ部の熱を放散する冷却フィン部が備えられ、前記冷却フィン部は、前記回転ファンからの冷却風を供給される状態で備えられていると好適である。

本構成によると、モータ部の熱が冷却フィン部に伝わって冷却フィン部によって放散されるのに加え、回転ファンによって冷却フィン部に供給される冷却風によって冷却フィン部における熱の放散が促されるので、モータ部が効果的に冷却されて電動モータの温度上昇をより抑制でき、電動モータの故障を効果的に防ぐことができる。

本発明においては、
前記冷却フィン部に、前記出力軸の外周囲に位置する複数の線状フィンが備えられていると好適である。

本構成によると、モータ部の外周囲の広範囲にわたって線状フィンが位置するので、冷却フィン部の熱放散による電動モータの冷却をより効果的に行える。

本発明においては、
前記複数の線状フィンは、前記出力軸を中心に放射状に並んでいると好適である。

本構成によると、回転ファンによって冷却フィン部に供給される冷却風が複数の線状フィンそれぞれにおいて、線状フィンの出力軸側部から反出力軸側部に向けて線状フィンに沿って流動するので、冷却フィン部による熱放散が促進され、電動モータをより効果的に冷却できる。

本発明においては、
前記回転ファンと前記モータ部との間において、前記出力軸と前記刈刃とを連動させる伝動ベルトを巻回される出力プーリが前記出力軸に設けられていると好適である。

本構成によると、回転ファンからモータ部に向けて供給される冷却風が出力プーリに当たるので、出力プーリの冷却手段に回転ファンを活用した簡素な構造で出力プーリ及び伝動ベルトの温度上昇を防止できる。

本発明においては、
前記回転ファンと前記モータ部との間において、前記出力軸と前記刈刃とを連動させる伝動ベルトを巻回される出力プーリが前記出力軸に設けられ、前記出力軸の軸芯方向に沿う方向において、前記出力プーリと前記複数の線状フィンとが同じ位置に位置していると好適である。

本構成によると、回転ファンを線状フィンおよび出力プーリのいずれにも近付けることができるので、回転ファンからの冷却風を線状フィンおよび出力プーリに対して効果的に冷却作用するように供給できる。

本発明においては、
前記出力軸は、前記モータ部から上向きに突出していると好適である。

本構成によると、回転ファンをモータ部の上方に位置させることができるので、冷却風が刈刃ハウジングの上方から取り入れられ、刈草などを回転ファンに入り込み難くできる。

乗用型草刈機の全体を示す左側面図である。草刈装置の全体を示す平面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面矢視図である。別実施形態のモータ冷却機構を示す断面図である。別実施形態のモータ冷却機構を示す平面図である。草刈装置の空転駆動状態における電動モータの温度変化を示す説明図である。

以下、本発明の一例である実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、乗用型草刈機の走行車体に関し、図１に示される矢印Ｆの方向を「車体前方」、矢印Ｂの方向を「車体後方」、矢印Ｕの方向を「車体上方」、矢印Ｄの方向を「車体下方」、紙面表側の方向を「車体左方」、紙面裏側の方向を「車体右方」とする。

〔乗用型草刈機の全体〕
図１に示されるように、乗用型草刈機は、左右一対の前車輪１が遊転可能に備えられ、左右一対の後車輪２が駆動可能に備えられた走行車体を有している。左右一対の前車輪１は、キャスタ輪型に構成されている。左右一対の後車輪２は、左右一対の走行電動モータ３によって各別に駆動されるように構成されている。走行車体の前部に、運転部４が形成されている。運転部４には、運転座席５、運転座席５の前下方に設けられた運転部床６、運転座席５の両横側方に振り分けて設けられ、走行車体の走行操作および操向操作を行う左右一対の操縦レバー７、が備えられている。左右の操縦レバー７による走行車体の走行操作および操向操作は、左右の操縦レバー７を前後方向に揺動操作することにより、左右の操縦レバー７と左右の走行電動モータ３との連係機構（図示せず）によって左右の走行電動モータ３の回転方向および回転速度が各別に変速操作されることによって可能である。走行車体の後部に、走行電動モータ３などに電力を供給するバッテリパック８が設けられている。前車輪１と後車輪２との間に、芝、草の刈取りを行い、刈芝、刈草（以下、単に刈草と呼称する。）を車体横外側に放出する草刈装置９が設けられている。草刈装置９は、車体フレーム１０に対する草刈装置９の昇降操作を可能にするリンク機構１１を介して車体フレーム１０に支持されている。

〔草刈装置の構成〕
図２は、草刈装置９の全体を示す平面図である。草刈装置９の説明にあたり、図２に示される矢印Ｆ１の方向を「装置前方」、矢印Ｂ１の方向を「装置後方」、矢印Ｌ１の方向を「装置左方」、矢印Ｒ１の方向を「装置右方」とする。この草刈装置９は、装置前後方向と、走行車体の前後方向とが一致するように設定されている。

図２に示されるように、草刈装置９には、刈刃ハウジング１２が備えられている。刈刃ハウジング１２の内部に、刈刃１３が駆動回転可能に設けられている。２つの刈刃１３が装置左右方向に並べて設けられている。刈刃１３は、ブレード型に構成され、装置上下方向に沿う方向の回転支軸１３ａを介して刈刃ハウジング１２に支持されている。刈刃ハウジング１２の右横側部に、刈刃ハウジング１２から車体横側に向けて排出される刈草の放出案内を行う放出ガイド１４が連結されている。刈刃ハウジング１２の後部に、刈刃１３を駆動する電動モータ１５を有するモータ装置Ｍが支持されている。電動モータ１５の動力を刈刃１３に伝達する伝動ベルト１６（動力伝達機構）、および、伝動ベルト１６などを覆う伝動部カバー１７が刈刃ハウジング１２の上面側に設けられている。伝動部カバー１７の後部１７ａによってモータ装置Ｍを上方から覆うように構成されている。

〔モータ装置の構成〕
図２，３に示されるように、モータ装置Ｍには、伝動部カバー１７における後部１７ａの下方に設けられ、刈刃１３を駆動する電動モータ１５が備えられている。電動モータ１５は、ロータなどを有するモータ部１５ｂと、モータ部１５ｂから突出した出力軸１５ａと、を有している。モータ部１５ｂは、図２に示されるように、平面視で出力軸１５ａを中心とする円形に形成されている。出力軸１５ａは、図３に示されるように、モータ部１５ｂから上向きに突出されている。刈刃ハウジング１２のうちの左の刈刃１３を収容する部位における円弧状の後部（円弧状後部）と、刈刃ハウジング１２のうちの右の刈刃１３を収容する部位における円弧状の後部（円弧状後部）との間に、モータ部１５ｂの前部が位置している。

電動モータ１５は、刈刃ハウジング１２の後部から後向きに延ばされたモータ支持体１８に取付けられ、モータ支持体１８を介して刈刃ハウジング１２に支持されている。モータ支持体１８には、図２，３に示されるように、刈刃ハウジング１２から後向きに延ばされ、モータ部１５ｂが載置されるモータ載置台部１８ａと、モータ載置台部１８ａの後部を刈刃ハウジング１２に連結する連結杆部１８ｂと、モータ載置台部１８ａからモータ部１５ｂの上部へ延ばされ、モータ部１５ｂの上部を上方から支持する上側支持部１８ｃと、が備えられている。

図２，３に示されるように、出力軸１５ａに出力プーリ２０が設けられている。出力プーリ２０と、刈刃１３の回転支軸１３ａに設けられた刈刃駆動プーリ２１とに伝動ベルト１６が巻回されている。刈刃駆動プーリ２１は、回転支軸１３ａのうち、刈刃ハウジング１２から上側に突出している部位に設けられている。図２に示されるように、伝動ベルト１６は、左の刈刃駆動プーリ２１と出力プーリ２０との間において、ガイド輪体２２に巻回されている。ガイド輪体２２は、刈刃ハウジング１２に支持されている。

モータ装置Ｍにおいては、電動モータ１５の出力軸１５ａの動力が伝動ベルト１６によって刈刃駆動プーリ２１に伝達され、刈刃駆動プーリ２１の動力が回転支軸１３ａによって刈刃１３に伝達され、刈刃１３を電動モータ１５によって駆動する。

〔モータ冷却機構の構成〕
モータ装置Ｍには、図３に示されるように、電動モータ１５を継続して駆動できる時間が長くなるように電動モータ１５の冷却を行うモータ冷却機構２３が備えられている。

モータ冷却機構２３には、図３に示されるように、電動モータ１５の冷却を行う回転ファン２４が備えられている。回転ファン２４は、出力軸１５ａによる回転駆動が可能な状態で出力軸１５ａに支持されている。具体的には、図３に示されるように、回転ファン２４は、ファン部２４ａと、ファン部２４ａの内部に設けられた連結部２４ｂと、を有している。ファン部２４ａには、回転ファン２４の周方向に間隔を隔てて並ぶ送風フィン２４ｆが備えられている。連結部２４ｂの中心部に、取付穴２４ｃが設けられている。出力プーリ２０に、出力プーリ２０の一側部から上向きに突設されたファン支持部２０ａが備えられている。連結部２４ｂが取付穴２４ｃによってファン支持部２０ａの上端部２０ｂに外嵌されている。連結部２４ｂの内周部に形成された凹入部２４ｄと、凹入部２４ｄに入り込む状態で上端部２０ｂに形成された凸部２０ｃとによって、連結部２４ｂとファン支持部２０ａとが相対回転不能に係合している。回転ファン２４は、出力プーリ２０を介して出力軸１５ａに支持されている。回転ファン２４と出力軸１５ａとが出力プーリ２０を介して連動連結され、出力軸１５ａによる回転ファン２４の回転駆動が可能になっている。

図３に示されるように、出力プーリ２０は、回転ファン２４とモータ部１５ｂとの間において出力軸１５ａに設けられている。

図２，３に示されるように、回転ファン２４の周囲に、回転ファン２４を外周側および上方から覆うファンカバー２５が設けられている。ファンカバー２５は、伝動部カバー１７における後部１７ｂから上向きに突設されている。ファンカバー２５における天板部２５ａに、ファンカバー２５の外部から内部へ冷却風が取り入れられることを可能にする通気穴２６が開口されている。複数の通気穴２６が開口されている。本実施形態では、各通気穴２６は、スリット状に形成されているが、これに限らない。通気穴２６の形状としては、円形、矩形、楕円形など各種の形状の採用が可能である。図２，３に示されるように、伝動部カバー１７の周縁部における複数箇所に、回転ファン２４からの風の排出を可能にする排気口３２が開口されている。

図３に示されるように、回転ファン２４に、ファンカバー２５の内部に入り込んだ刈草などの夾雑物の切断を可能にするカッター部２７が形成されている。カッター部２７は、ファンカバー２５の天板部２５ａに対向する状態で回転ファン２４の上端部に設けられ円形のスクリーン部によって構成されている。カッター部２７には、複数の貫通穴２７ａが備えられている。カッター部２７の中心部から連結筒部２８がファン支持部２０ａに向けて延ばされ、連結筒部２８の下端部に形成されているフランジ部２８ａが回転ファン２４の連結部２４ｂに載せ付けてファン支持部２０ａに連結ボルトによって締め付け連結されている。これにより、カッター部２７は、回転ファン２４に相対回転不能に支持されている。フランジ部２８ａは、回転ファン２４がファン支持部２０ａから外れることを防止する外れ止めになっている。本実施形態では、貫通穴２７ａは、円形に形成されているが、これに限らない。貫通穴２７ａの形状としては、スリット状、矩形、楕円形など各種の形状が採用可能である。夾雑物の一端側が通気穴２６を介してファンカバー２５の内部に入り込み、夾雑物の一端側が貫通穴２７ａに入り込み、夾雑物の他端側が通気穴２６に位置していると、夾雑物は、天板部２５ａとカッター部２７とによって支持され、カッター部２７が天板部２５ａに対して相対回転することにより、カッター部２７によって切断される。

モータ冷却機構２３においては、回転ファン２４が電動モータ１５によって出力軸１５ａの軸芯Ｙを回転中心にして回転駆動される。回転する回転ファン２４の送風作用により、ファンカバー２５の外部から通気穴２６を介してファンカバー２５の内部に冷却風が取り入れられ、取り入れられた冷却風が回転ファン２４の内部から送風フィン２４ｆどうしの間を通って回転ファン２４の外周囲に流れ、回転ファン２４の外周囲から出力プーリ２０に供給され、冷却風による出力プーリ２０および伝動ベルト１６の冷却が行われる。回転ファン２４の外周囲に流れた冷却風が上側支持部１８ｃを介してモータ部１５ｂに供給され、あるいは、上側支持部１８ｃが存在しない部位からモータ部１５ｂに直接に供給され、冷却風によるモータ部１５ｂの冷却が行われる。伝動部カバー１７の内部に入った冷却風は、排気口３２、あるいは、刈刃ハウジング１２の開口３３を通って伝動部カバー１７の外部に流出する。ファンカバー２５の内部に取り入れられる冷却風と共に刈り草などの夾雑部が通気穴２６に入り込むと、夾雑物がカッター部２７によって切断されて細断状態になる。細断状態になった夾雑物は、冷却風と共にモータ装置Ｍの外部に排出される。

〔別実施形態〕
（１）図４は、別の実施形態を備えるモータ冷却機構３０を示す断面図である。別の実施形態を備えるモータ冷却機構３０は、回転ファン２４を有する他、モータ部１５ｂに備えられた冷却フィン部３１を有している。

図４，５に示されるように、冷却フィン部３１は、モータ部１５ｂとの接触による熱伝達、および、モータ部１５ｂとの非接触による熱伝達によってモータ部１５ｂの熱が伝達され、伝達された熱を放散するように構成されている。冷却フィン部３１は、回転ファン２４からの冷却風が供給されるように回転ファン２４に向かう状態で備えられている。

冷却フィン部３１がモータ部１５ｂの上部に載置され、上側支持部１８ｃは、冷却フィン部３１とモータ載置台部１８ａとに連結するように構成されている。冷却フィン部３１が上側支持部１８ｃによってモータ部１５ｂに圧接され、電動モータ１５をモータ載置台部１８ａに固定する手段に冷却フィン部３１が活用されている。

冷却フィン部３１には、図４、５に示されるように、モータ部１５ｂに載置接続された台座部３１ａと、台座部３１ａの複数箇所から上向きに突設された線状フィン３１ｂと、が備えられている。複数の線状フィン３１ｂは、図５に示されるように、出力軸１５ａの外周囲に位置している。複数の線状フィン３１ｂは、出力軸１５ａを中心に放射状に並んでいる。台座部３１ａのうち、モータ部１５ｂよりも前側に位置する部位に、通気可能な貫通穴２９が設けられている。貫通穴２９は、図５に示されるように、平面視でほぼ三角形に形成されている。図４に示されるように、伝動ベルト１６の通路の下方に位置する線状フィン３１ｂが台座部３１ａから突出する突出高さは、伝動ベルト１６の通路から外れた箇所に位置する線状フィン３１ｂが台座部３１ａから突出する突出高さよりも低くなっている。

図４に示されるように、出力軸１５ａの軸芯方向に沿う方向において、出力プーリ２０と複数の線状フィン３１ｂとが同じ位置に位置している。回転ファン２４を線状フィン３１ｂおよび出力プーリ２０に対して近い箇所に位置させることができる。

モータ冷却機構３０においては、モータ部１５ｂに発生した熱が冷却フィン部３１に伝わって各線状フィン３１ｂによって放散され、電動モータ１５が冷却フィン部３１によって冷却される。回転ファン２４の送風作用により、ファンカバー２５の外部から内部に取り入れられた冷却風が回転ファン２４の外周囲を通って冷却フィン部３１に供給され、供給された冷却風が、複数の線状フィン３１ｂそれぞれにおいて、線状フィン３１ｂの出力軸側部から反出力軸側部に向けて線状フィン３１ｂに沿って流動して各線状フィン３１ｂが冷却風によって冷却され、各線状フィン３１ｂによる放熱が冷却風によって促進される。各線状フィン３１ｂに沿って線状フィン３１ｂの反出力軸側端部に向けて流れた冷却風は、排気口３２および開口３３を通って伝動部カバー１７の外部に流出する。

図６は、冷却フィン部３１および回転ファン２４を有する草刈装置９の空転駆動状態における電動モータ１５の温度変化の試験結果を示す説明図である。図６の横軸は、草刈装置９の空転状態での駆動時間を示し、縦軸は、電動モータ１５の上昇温度を示す。上昇温度は、電動モータ１５の温度から外気温度を引いた温度である。図５に示される［〇］は、冷却フィン部３１及び回転ファン２４を備えない場合の温度変化を示し、図５に示される［△］は、冷却フィン部３１および回転ファン２４を備える場合の温度変化を示す。

（２）上記した実施形態では、出力軸１５ａがモータ部１５ｂから上向きに突出され、出力プーリ２０および回転ファン２４がモータ部１５ｂよりも高い位置に設けられているが、出力軸１５ａがモータ部１５ｂから下向きに突出され、出力プーリ２０および回転ファン２４がモータ部１５ｂよりも低い位置に設けられたものであってもよい。

（３）上記した実施形態では、線状フィン３１ｂが出力軸１５ａを中心に放射状に並ぶ例を示したが、これに限らない。たとえば、刈刃ハウジング１２の左右方向に沿う方向に延びる線状フィンが刈刃ハウジング１２の前後方向に沿う方向に並ぶ構成、あるいは、刈刃ハウジング１２の前後方向に沿う方向に延びる線状フィンが刈刃ハウジング１２の左右方向に沿う方向に並ぶ構成を採用したものであってもよい。

（４）上記した実施形態では、出力軸１５ａの軸芯方向において、出力プーリ２０と線状フィン３１ｂとが同じ位置に位置する例を示したが、これに限らない。たとえば、線状フィン３１ｂが出力プーリ２０よりも高い位置、あるいは、出力プーリ２０よりも低い位置に設けたものであってもよい。

本発明は、刈刃ハウジングと、刈刃ハウジングの内部に駆動回転可能に設けられた刈刃と、刈刃ハウジングに支持され、刈刃を駆動する電動モータと、を備える草刈装置に適用できる。

１２刈刃ハウジング
１３刈刃
１５電動モータ
１５ａ出力軸
１５ｂモータ部
１６伝動ベルト（動力伝達機構）
２０出力プーリ
２４回転ファン
２５ファンカバー
２６通気穴
２７カッター部
３１冷却フィン部
３１ｂ線状フィン

Claims

刈刃ハウジングと、
前記刈刃ハウジングの内部の左右方向での複数箇所に刈刃ハウジング上下方向に沿う軸芯まわりに駆動回転可能に設けられた刈刃と、
前記刈刃ハウジングに支持され、前記刈刃を駆動する電動モータと、が備えられ、
前記電動モータは、モータ部と、前記モータ部から突出した出力軸と、を有し、
前記出力軸による回転駆動可能な状態で前記出力軸に支持され、回転駆動されることによって前記モータ部に冷却風を供給する回転ファンが備えられ、
前記刈刃ハウジングは、後部の左右方向での複数箇所に平面視で後向きに膨出する円弧形状に形成された円弧状後部を有し、
前記電動モータは、前記複数箇所の前記円弧状後部のうちの最も左側の円弧状後部と前記複数箇所の前記円弧状後部のうちの最も右側の円弧状後部との間に前記モータ部の前部が位置する状態で前記刈刃ハウジングの後外側に設けられ、
前記電動モータの動力を前記複数箇所の刈刃に伝達する動力伝達機構が備えられている草刈装置。
前記回転ファンを覆うファンカバーと、
前記ファンカバーに形成され、前記回転ファンが冷却風を前記ファンカバーの外部から内部に取り入れる通気穴と、が備えられ、
前記回転ファンに、前記通気穴を介して前記ファンカバーの内部に入り込んだ夾雑物を切断するカッター部が形成されている請求項１に記載の草刈装置。
前記モータ部に、前記モータ部の熱を放散する冷却フィン部が備えられ、
前記冷却フィン部は、前記回転ファンからの冷却風を供給される状態で備えられている請求項１または２に記載の草刈装置。
前記冷却フィン部に、前記出力軸の外周囲に位置する複数の線状フィンが備えられている請求項３に記載の草刈装置。
前記複数の線状フィンは、前記出力軸を中心に放射状に並んでいる請求項４に記載の草刈装置。
前記回転ファンと前記モータ部との間において、前記出力軸と前記刈刃とを連動させる伝動ベルトを巻回される出力プーリが前記出力軸に設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の草刈装置。
前記回転ファンと前記モータ部との間において、前記出力軸と前記刈刃とを連動させる伝動ベルトを巻回される出力プーリが前記出力軸に設けられ、
前記出力軸の軸芯方向に沿う方向において、前記出力プーリと前記複数の線状フィンとが同じ位置に位置している請求項４に記載の草刈装置。
前記出力軸は、前記モータ部から上向きに突出している請求項１から７のいずれか一項に記載の草刈装置。