JPH10257815A - 草刈機の車速検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜地での直進走行を正確に制御することの
できる遠隔操縦式草刈機を提供する点にある。 【解決手段】 左右一対のクローラ走行装置を夫々駆動
する静油圧式無段変速装置８の駆動モータＭ１，Ｍ２の
出力軸２８の一端に、クローラ走行装置を駆動する遊星
ギヤ変速機構３３と、出力軸２８の他端に直接回転速度
検出用のギヤ３８を取り付け、このギヤ３８と対向する
位置に電磁ピックアップ機構４０を設けて、クローラ走
行装置の実速度を検出し、検出速度に基づいて左右クロ
ーラ走行装置の速度差を微妙に設定して、傾斜地での直
進作業走行を良好に行えるように構成してある。

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ニ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
される双方のトラニ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働効率の影響により、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、検出用ギヤの回転速度を検出する電磁ピックアップ
機構を検出用ギヤと対向して配置し、検出用ギヤと電磁
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ア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。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決まるのではなく、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。

【０００８】〔構成〕請求項２にかかる発明による特徴
構成は、請求項１にかかる発明において、静油圧式無段
変速装置の油圧モータの一端に、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
モータを挟んで減速機構存在側とは反対側に、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。

【０００９】〔作用・効果〕つまり、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３にかかる発明による特徴
構成は、請求項２にかかる発明において、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、隣接する油圧ブロ
ックにおける給排油路と電磁ピックアップ機構の配線と
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

Claims (3)

【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、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検出用ギヤと対向して配置
   し、検出用ギヤと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、油圧モータを挟んで減速機構存
   在側とは反対側に、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請求項
   １記載の草刈機の車速検出装置。
3. 【請求項３】 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請求項２記載の草刈機の車速
   検出装置。