JP2022158134A - モーアユニット - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも３枚のブレードを有するモーアユニットの構成部材を簡単化することで、コンパクトなモーアユニットを提供する。【解決手段】モーアユニット３は、天板３１と側壁３２とを有するモーアデッキ３０と、モーアデッキ３０に設けられた電気モータ４と、少なくとも３つのブレードユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃに電気モータ４の動力を伝達する巻き掛け伝動機構ＢＭとを備える。各ブレードユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、ブレード２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、ブレード軸２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有する。巻き掛け伝動機構ＢＭは、電気モータ４の出力軸４１に設けられた出力プーリ４２と、各ブレード軸に設けられた入力プーリ２３ａ、２３ｂ、２３ｃと、出力プーリ４２と各入力プーリとにわたって巻き掛けられた１本の伝動帯とを有する。伝動帯は、天板３１に水平な基準面を走行するように配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、草刈り作業のためにトラクタや専用の走行車両に装備されるモーアユニットに関する。

モーアユニットには、草刈りブレードを回転させる動力がエンジンから供給されるタイプ（特許文献１参照）と、電気モータから供給されるタイプ（特許文献２参照）とがある。いずれのタイプにおいても、モーアユニットの構造を簡単にするために、駆動源からの動力をブレードに伝達するベルト伝動機構は１本の伝動ベルトで構成されており、その際、伝動ベルトを上下に交差させる巻き掛けにより、１本の伝動ベルトによって３本のブレードが回転される。

米国特許１０，３０６，８３３号公報 米国特許１０，４８５，１７５号公報

特許文献１や特許文献２によるモーアユニットでは、ベルトを上下に交差させているため、モーアユニットの高さが高くなり、走行機体に吊り下げ方式で昇降可能に配置する場合、十分な昇降ストロークが取れないという問題がある。また、特許文献２に示すモーアユニットでは、モーアユニットの動力源である電気モータがモーアユニットに設けてられているので、特許文献１に示すような動力源がエンジンであるモーアユニットに比べ、モーアユニットが重くなる。特にブレードの数が３枚を超えると、電気モータ自体が大きくなるだけでなく、モータ駆動制御のためのインバータの数も増え、重量化する。さらに、上下交差させた複雑な伝動ベルトの巻き掛けが、ベルト伝動機構を重く、かつ嵩高いものにする。この問題は、ブレードの数を２枚に減らすことで解決するが、２枚ブレードのモーアユニットでは、草刈り幅が狭いという大きな欠点をもつ。

このため、本発明の目的は、少なくとも３枚のブレードを有するモーアユニットの構成部材を簡単化することで、コンパクトなモーアユニットを提供することである。

本発明のモーアユニットは、天板と側壁とを有するモーアデッキと、前記モーアデッキに設けられた電気モータと、少なくとも３つのブレードユニットと、前記ブレードユニットに前記電気モータの動力を伝達する巻き掛け伝動機構とを備え、前記ブレードユニットは、それぞれに、前記モーアデッキの内部に配置されたブレードと、その下部で前記ブレードを取り付けているとともにその上部を前記天板の上方に突き出しているブレード軸とを有し、前記巻き掛け伝動機構は、前記電気モータの出力軸に設けられた出力プーリと、前記ブレード軸の上部に設けられた入力プーリと、前記出力プーリと前記入力プーリの全てとにわたって掛け回された１本の伝動帯とを有し、前記伝動帯は、前記天板に水平な基準面を走行するように配置されている。

このモーアユニットでは、少なくとも３つのブレードを回転させるために、モーアデッキに設けられた電気モータからの動力を各ブレードユニットの入力プーリに伝達する巻き掛け伝動機構は、１本の伝動帯で構成されている。しかも、出力プーリと全ての入力プーリとにわたって巻き掛けられているこの１本の伝動帯は、天板に水平な基準面を走行するように配置されているので、実質的に上下に振れることはなく、巻き掛け伝動機構は簡単な構造となり、かつその高さは低い。これにより、このモーアデッキが走行機体に吊り下げ方式で昇降可能に配置される場合、大きな昇降ストロークの確保が可能となる。また、巻き掛け伝動機構が軽量となるので、モーアデッキの昇降も容易となる。なお、伝動帯は、伝動ベルト（タイミングベルトを含む）やチェーンの総称である。

巻き掛け伝動機構では、出力プーリと各入力プーリとの間をスムーズに走行するために、出力プーリと入力プーリと以外に、走行する伝動帯を保持する補助プーリが設けられることが好適である。このことから、本発明では、前記伝動帯に巻き掛けられる複数の補助プーリが備えられ、前記補助プーリは前記基準面に配置されている。この構成では、複数の圃場プーリも基準面に配置されているので、補助プーリによって、巻き掛け伝動機構の高さが高くなり、モーアデッキの昇降ストロークが短縮されるという問題は回避される。

伝動帯に適正なテンションを与えるためにはテンションプーリが好適であり、伝動帯の走行を安定させるためにはアイドラープーリが好適である。したがって、本発明では、補助プーリには、テンションプーリとアイドラープーリとが含まれている。

巻き掛け伝動機構の平面視での占有スペースは、出力プーリと入力プーリと補助プーリとの位置によって規定される。出力プーリは電気モータの出力軸の位置によって、入力プーリはブレードの位置によって、前もって決定される。補助プーリの位置を適切に選択することで、巻き掛け伝動機構の平面視での占有スペースは小さくすることが可能である。つまり、補助プーリが出力軸と入力軸とによって規定される占有スペース内に収まると、巻き掛け伝動機構の占有スペースが抑制され、好都合となる。このことから、本発明では、前記出力プーリと前記入力プーリとは前記伝動帯の内側面と接しており、前記補助プーリは、前記伝動帯の外側面と接して、前記伝動帯を内側に押し付けるように配置されている。

モーアユニットを搭載した草刈機の側面図である。 草刈機の平面図である。 モーアユニットの斜視図である。 モーアユニットの平面図である。 モーアユニットの背面図である。 ベルトとプーリの配置例を示す模式図である。 ベルトとプーリの別な配置例を示す模式図である。

以下、図面を用いて、本発明によるモーアユニット３を装備した草刈機の実施形態の１つを説明する。図１は、草刈機の一例であるミッドマウント型乗用電動草刈機の側面図である。図２は草刈機の平面図であり、図３はモーアユニットの斜視図である。この実施形態で、草刈機やモーアユニット３の位置関係は、次のように定義される。図１及び図２及び図３において、符号（Ｆ）で示す方向が草刈機の前側を意味し、符号（Ｂ）で示す方向が草刈機の後側を意味する。図２及び図３において、符号（Ｌ）で示す方向が草刈機の左側を意味し、符号（Ｒ）で示す方向が右側を意味する。図１及び図３において、符号（Ｕ）で示す方向が草刈機の上側を意味し、符号（Ｄ）で示す方向が草刈機の下側を意味する。

この草刈機は、遊転自在なキャスタ型の左前車輪１ａと右前車輪１ｂとからなる前車輪ユニット１、左後車輪２ａと右後車輪２ｂとからなる駆動輪ユニット２、前車輪ユニット１と駆動輪ユニット２とによって支持される車体１０、車体１０の後部に配置されたバッテリ９、バッテリ９の前方に配置された運転座席１１、運転座席１１の後方から立設された転倒保護フレーム１２、前車輪ユニット１と駆動輪ユニット２との間で車体１０の下方空間に昇降機構１３としての昇降リンク機構を介して昇降可能に車体１０から吊り下げられたモーアユニット３を備えている。

運転座席１１の前方には運転者の足載せ場であるフロアプレートが設けられており、そこからブレーキペダル１４が突き出している。運転座席１１の両側には、車体横断方向の水平揺動軸回りに揺動する左操縦レバー１５ａと右操縦レバー１５ｂとからなる操縦ユニット１５が配置されている。さらに、運転座席１１の周辺には、モーアユニット昇降レバー１６が配置されている。

左後車輪２ａを左トランスミッション１８ａ経由で回転駆動する左走行モータ１７ａと右後車輪２ｂを右トランスミッション１８ｂ経由で回転駆動する右走行モータ１７ｂが車体１０に装着されている。左走行モータ１７ａと右走行モータ１７ｂはそれぞれ独立的に、非図示のインバータ制御ユニットを介して供給される電力量によってその回転速度が変化する。これにより、左後車輪２ａと右後車輪２ｂの回転速度を相違させることができ、この左右後車輪速度差によって草刈機の方向転換が行われる。

モーアユニット３は、図３、図４、図５に示すように、３枚刈刃（ブレード）のサイドディスチャージタイプであり、モーアデッキ３０を備えている。モーアデッキ３０は、ほぼフラットな天板３１と、天板３１の周縁から下方に延びる側壁３２とを有し、天板３１と側壁３２によって閉鎖された草刈り空間を形成する。側壁３２は、天板３１の前側の周縁から下方に延びた前側壁３２ｆと、天板３１の後側の周縁から下方に延びた後側壁３２ｒとからなる。側壁３２の右端領域は欠如されており、刈草排出口を形成している。刈草排出口には排出カバー３３が設けられている。

天板３１には、ブレードユニットとして、左ブレードユニット２０ａ、右ブレードユニット２０ｂ、中央ブレードユニット２０ｃが取り付けられている。左ブレードユニット２０ａと右ブレードユニット２０ｂとは、モーアデッキ３０の横方向に並んでおり、中央ブレードユニット２０ｃは左ブレードユニット２０ａ及び右ブレードユニット２０ｂから前方に離れている。

各ブレードユニットは、１枚の水平回転するブレードを有する。つまり、左ブレードユニット２０ａは、モーアデッキ３０の内部に配置された左ブレード２１ａと、天板３１を貫通している左ブレード軸２２ａとを有する。左ブレード軸２２ａの下部は左ブレード２１ａを取り付けており、左ブレード軸２２ａの上部は天板３１の上方に突き出している。同様な形態で、右ブレードユニット２０ｂは、右ブレード２１ｂと右ブレード軸２２ｂとを有し、中央ブレードユニット２０ｃは、中央ブレード２１ｃと中央ブレード軸２２ｃとを有する。

図４に示すように、後側壁３２ｒの左右端領域は、平面視で、左ブレード２１ａの回転軌跡及び右ブレード２１ｂの回転軌跡に沿うように円弧状に屈曲しており、後側壁３２ｒの中央部は左右端領域より前方に位置して、左右端領域の間に凹空間を作り出している。この凹空間に、電気モータ４が配置されている。電気モータ４は、ブラケットや抑え板や載置板などからなるモータ取付ユニット４０によって、その出力軸４１が垂直方向上方を向く姿勢でモーアデッキ３０に固定されている。その際、電気モータ４の出力軸４１は、天板３１より上方に突き出しており、電気モータ４のハウジングは、後側壁３２ｒに隣接している。なお、図示されていないが、電気モータ４のハウジングには、電気モータ４に電力を供給するインバータユニットが取り付けられている。

モーアデッキ３０の天板３１に、左ブレードユニット２０ａ、右ブレードユニット２０ｂ、中央ブレードユニット２０ｃに電気モータ４の動力を伝達する巻き掛け伝動機構が備えられている。この実施形態では、巻き掛け伝動機構は、伝動帯として伝動ベルト２９を用いたベルト伝動機構ＢＭである。

ベルト伝動機構ＢＭは、電気モータ４の出力軸４１に設けられた出力プーリ４２と、左ブレード軸２２ａの上部に設けられた左入力プーリ２３ａと、右ブレード軸２２ｂの上部に設けられた右入力プーリ２３ｂと、中央ブレード軸２２ｃの上部に設けられた中央入力プーリ２３ｃとを有する。伝動ベルト２９は、出力プーリ４２と、左入力プーリ２３ａと、右入力プーリ２３ｂと、中央入力プーリ２３ｃとに巻き掛けられている。つまり、３枚のブレードを回転させる入力プーリが、左入力プーリ２３ａと、右入力プーリ２３ｂと、中央入力プーリ２３ｃとである。伝動ベルト２９の裏面(内側面)が、出力プーリ４２と、左入力プーリ２３ａと、右入力プーリ２３ｂと、中央入力プーリ２３ｃとに接している。

さらに、ベルト伝動機構ＢＭには、伝動ベルト２９の伝動効率を向上させるために、伝動ベルト２９に巻き掛けられる複数の補助プーリが備えられている。この実施形態では、補助プーリとして、１つのテンションプーリ２５と２つのアイドラープーリとが用いられている。アイドラープーリは、第１アイドラープーリ２６と第２アイドラープーリ２７である。テンションプーリ２５は、縦軸周りに揺動可能で、任意の揺動位置で固定可能な支持アーム２５ａの先端部に回転可能にとりつけられている。支持アーム２５ａがバネ付勢され、テンションプーリ２５が伝動ベルト２９を常に押しつけるような構成が採用されてもよい。第１アイドラープーリ２６及び第２アイドラープーリ２７はモーアデッキ３０の天板３１に設けられた支軸周りで回転可能に取り付けされている。

図３及び図４に示されているように、テンションプーリ２５と第１アイドラープーリ２６と第２アイドラープーリ２７とは、伝動ベルト２９の表面(外側面)に接触して、伝動ベルト２９を、伝動ベルト２９が作り出す輪の中央に押しつけるように配置されている。したがって、出力プーリ４２と左入力プーリ２３ａとの間のベルト部分、中央入力プーリ２３ｃと左入力プーリ２３ａとの間のベルト部分、中央入力プーリ２３ｃと右入力プーリ２３ｂとの間のベルト部分は、内方に屈曲している。このことは、ベルト伝動機構ＢＭのコンパクト化に貢献する。さらに、図５に示されているように、出力プーリ４２、左入力プーリ２３ａ、中央入力プーリ２３ｃ、右入力プーリ２３ｂ、テンションプーリ２５、第１アイドラープーリ２６、第２アイドラープーリ２７は、実質的に、モーアデッキ３０の天板３１に平行な基準面ＢＦに位置している。これにより、ベルト伝動機構ＢＭの天板３１上方の高さがきわめて抑制されている。言い換えると、伝動ベルト２９も、基準面ＢＦを走行しており、これにより、伝動ベルト２９全体が天板３１に接近するとともに、伝動ベルト２９の振れのない水平な走行が安定する。

〔別実施の形態〕
（１）上述した実施形態では、図６に示されているように、平面視で、電気モータ４の中心、つまり出力プーリ４２の中心は、モーアデッキ３０の前後中心線ＭＣＬに対して左に偏位して配置されている。ここでは、モーアデッキ３０の前後中心線ＭＣＬは、中央入力プーリ２３ｃの中心を通って、車体１０の前後方向に延びる線である。これに代えて、図７に示されているように、電気モータ４がモーアデッキ３０の前後中心線ＭＣＬに対して右に偏位して配置されてもよい。この両方の実施形態において、左入力プーリ２３ａ、中央入力プーリ２３ｃ、右入力プーリ２３ｂ、テンションプーリ２５、第１アイドラープーリ２６、第２アイドラープーリ２７の配置は、同じである。これにより、草刈機の種々の部材との干渉問題を避けるため、電気モータ４の配置を、左偏位、右偏位、あるいは中央位置のいずれか最適な配置を、ベルト伝動機構ＢＭの他の部材の配置を変更することなしに、選択することができる。

（２）上述した実施形態では、３枚ブレードタイプのモーアユニット３が取り挙げられたが、４枚以上のブレードが横並びしたモーアユニット３も可能である。そのような実施形態であっても、実質的に同様な構成、つまり各プーリや伝動ベルト２９が基準面ＢＦ上に配置される構成が採用される。
（３）上述した実施形態では、草刈機は、モーアユニット３を前車輪ユニット１と後輪ユニットである駆動輪ユニット２との間に配置するミッドマウント型であったが、モーアユニット３を前車輪ユニット１の前方に配置するフロントモーア型であってもよい。
（４）上述した実施形態では、駆動輪ユニット２の左後車輪２ａと右後車輪２ｂとが独立して駆動可能な、いわゆるゼロターン型車両が取り扱われたが、左後車輪２ａと右後車輪２ｂとが差動機構によって連結され、前車輪ユニット１が操舵輪となる車両であってもよい。

本発明は、巻き掛け伝動装置を用いて電気モータからの動力をブレードユニットに伝達する備えた草刈機に適用することができる。

１ ：前車輪ユニット
２ ：駆動輪ユニット
３ ：モーアユニット
４ ：電気モータ
９ ：バッテリ
１０ ：車体
２０ａ ：左ブレードユニット(ブレードユニット)
２０ｂ ：右ブレードユニット(ブレードユニット)
２０ｃ ：中央ブレードユニット(ブレードユニット)
２１ａ ：左ブレード(ブレード)
２１ｂ ：右ブレード(ブレード)
２１ｃ ：中央ブレード(ブレード)
２２ａ ：左ブレード軸(ブレード軸)
２２ｂ ：右ブレード軸(ブレード軸)
２２ｃ ：中央ブレード軸(ブレード軸)
２３ａ ：左入力プーリ（入力プーリ）
２３ｂ ：右入力プーリ（入力プーリ）
２３ｃ ：中央入力プーリ（入力プーリ）
２５ ：テンションプーリ
２６ ：第１アイドラープーリ（アイドラープーリ）
２７ ：第２アイドラープーリ（アイドラープーリ）
２９ ：伝動ベルト（伝動帯）
３０ ：モーアデッキ
３１ ：天板
３２ ：側壁
３２ｆ ：前側壁
３２ｒ ：後側壁
４１ ：出力軸
４２ ：出力プーリ
ＢＦ ：基準面
ＢＭ ：ベルト伝動機構（巻き掛け伝動機構）

Claims (4)

1. 天板と側壁とを有するモーアデッキと、
   前記モーアデッキに設けられた電気モータと、
   少なくとも３つのブレードユニットと、
   前記ブレードユニットに前記電気モータの動力を伝達する巻き掛け伝動機構と、
   を備えたモーアユニットであって、
   前記ブレードユニットは、それぞれに、前記モーアデッキの内部に配置されたブレードと、その下部で前記ブレードを取り付けているとともにその上部を前記天板の上方に突き出しているブレード軸とを有し、
   前記巻き掛け伝動機構は、前記電気モータの出力軸に設けられた出力プーリと、前記ブレード軸の前記上部に設けられた入力プーリと、前記出力プーリと前記入力プーリとにわたって巻き掛けられた１本の伝動帯とを有し、前記伝動帯は、前記天板に水平な基準面を走行するように配置されている、モーアユニット。
2. 前記伝動帯に巻き掛けられる複数の補助プーリが備えられ、前記補助プーリは前記基準面に配置されている請求項１に記載のモーアユニット。
3. 前記補助プーリには、テンションプーリとアイドラープーリとが含まれている請求項２に記載のモーアユニット。
4. 前記出力プーリと前記入力プーリとは前記伝動帯の内側面と接しており、前記補助プーリは、前記伝動帯の外側面と接して、前記伝動帯を内側に押し付けるように配置されている請求項２または３に記載のモーアユニット。
   

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