JP6092006B2 - 草刈機 - Google Patents
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Description
前記草刈部には、縦向き姿勢に配備されていてエンジンの動力により回転駆動される駆動軸と、この駆動軸に固定された円板状の回転基板とが設けられ、刈刃は回転基板の外周部に枢支されていて、駆動軸によって回転基板が回転駆動されることにより縦軸心周りに回転する。なお、この特許文献1にはエンジンの代わりに電動モータを利用することが開示されている。
そこで、本発明は、前記問題点に鑑み、エンジンと電動モータとを有するハイブリッド型としたうえで、草刈り作業に応じてエンジン及びは電動モータを駆動させることで簡単に草刈り作業を行うことができる草刈機を提供することを目的とする。
草刈機は、刈刃を回転させる回転軸に動力を伝達する電動モータと、前記回転軸に動力を伝達するエンジンと、前記電動モータ及びエンジンの駆動を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記刈刃に掛かる負荷に連動して少なくとも前記電動モータと前記エンジンとのいずれかを駆動させる草刈機であって、前記エンジンの動力が伝達される第1駆動ギヤと、前記電動モータと前記刈刃との間で前記回転軸に設けられていて、前記第1駆動ギヤからの動力を前記回転軸に伝達する第2駆動ギヤと、前記第2駆動ギヤと前記刈刃との間に設けられていて、前記回転軸から前記エンジン及び前記電動モータの動力を取り出し可能な動力取出部と、前記動力取出部と前記刈刃との間に設けられていて、前記回転軸から前記刈刃に伝達される動力を断接する刈刃クラッチと、当該草刈機を走行させる走行装置と、前記動力取出部で取り出した動力を前記走行装置に伝達する動力伝達部とを備えていることを特徴とする。
また、前記制御装置は、前記走行装置によって移動走行する際には、前記刈刃クラッチを切断すると共に前記電動モータを駆動させることを特徴とする。
また、前記制御装置は、前記電動モータの駆動時に前記刈刃に掛かる負荷が高負荷になった場合には、前記電動モータの駆動に加えてエンジンを駆動させることを特徴とする。
電動モータとエンジンとを備えたハイブリッド型にしているため、電動モータやエンジンの特性をいかしつつ草刈り作業を行うことができる。草刈り作業は、様々な大きさの草を刈ることから負荷変動がはげしい。それゆえ、負荷の変動に連動して(応じて)電動モータやエンジンを適宜駆動させることにより、草刈り作業を行い易くしたり、草刈り作業において無駄なエネルギー消費を抑えてエネルギー効率を高めることもできる。
また、例えば、草刈りが終了して草刈機を移動させる時、即ち、移動走行時にはエンジンよりも電動モータの駆動力を用いるため、エンジンに比べて「低回転で高トルクを出力する」という電動モータの特性を生かすことができ、移動走行時におけるトルクのロスや馬力のロスを防止することができる。
[第1実施形態]
図2及び3に示すように、法面の草を刈り取り可能な歩行型草刈機1は、大別して、前後車輪2を縣架した走行機体Fと、電動モータMと、エンジンEと、電動モータMやエンジンの動力により回転する刈刃体3とを備えている。走行機体Fには、操縦ハンドルHが回動自在に取り付けられている。
走行機体Fは、左右側壁20を連結板21及び前後取っ手22で連結し、連結板21に駆動ケース23を挿入配置する開口24を形成し、駆動ケース23を側方から跨ぐように平面視略V字状のパイプ枠25を連結板21の上面に固定して形成されている。連結板21は前後方向複数枚で形成してもよい。パイプ枠25は一方(左側)の側壁20から突出しており、この突出部に操縦ハンドルHを取り付ける支持台26が設けられている。支持台26に操縦ハンドルHが縦軸11回り及び横軸12回り揺動自在に支持されている。
Mはバッテリーの電力により駆動し、エンジンEは燃料タンク(図示省略)内の燃料によって駆動する。
図3に示すように、駆動ケース23には、駆動伝達軸13と刈刃軸4とが回転自在に支持されている。駆動伝達軸13の上部は、筒カップリング27を介して電動モータMの出力軸M1が連結されている。即ち、電動モータMの出力軸M1は減速器を介さずに駆動伝達軸13に接続している。駆動伝達軸13の下部は、刈刃クラッチCを介して刈刃軸4が連結されている。刈刃軸4の下部は、駆動伝達軸13から下方に突出しており、当該刈刃軸4の下部に刈刃体3が着脱自在に取り付けられている。即ち、駆動伝達軸13及び刈刃軸4によって、刈刃体3(刈刃3C)に回転動力を伝達する回転軸が構成されていて、電動モータMの動力が回転軸(駆動伝達軸13及び刈刃軸4)を介して直接、刈刃体3(刈刃3C)に伝達される構造となっている。
伝達機構31は、駆動伝達軸13の動力を取り出す動力取出部32と、動力取出部32から取り出された動力を前後軸5に伝達する動力伝達部33とを備えている。
以上、伝達機構31によれば、ウオームギヤ32A、ウオームホイール32B、第1ギヤ34A及び第2ギヤ34B、ベベルピニオン軸35、前後進噛合体38、ベベルギア39A、39B、伝達軸40、駆動スプロケット37A、従動スプロケット37B、チェーンを介して、駆動伝達軸13の回転駆動力が伝えられる。
図3に示すように、歩行型草刈機1には、制御装置50と、この制御装置50や電動モータ等に電力を供給するバッテリー51が搭載されている。
電動モータMは、三相誘導電動機で構成されている。例えば、電動モータMは、多極(10極)のブラシレスモータで構成されたもので、さらに、ハイブリッド化したことにより、小型化のものを採用している。例えば、電動モータは、幅(直径φ85mm×高さH115mm)を採用することが可能である。
制御装置50は、エンジンEや電動モータM等の駆動を制御するもので、駆動制御として、例えば、エンジンEの始動や停止、電動モータMの始動や停止を行う。
通常モード53によれば、例えば、作業者の判断によって、電動モータMやエンジンEを選択的に駆動させることにより、電動モータMやエンジンEの回転特性、トルク特性を生かした草刈り作業を行うことができる。また、草刈り作業において、電動モータMとエンジンEとを別々に使用することにより、長時間に亘って草刈り作業を行うことができる。例えば、バッテリー51によって電動モータMを駆動可能な時間が1時間、燃料によってエンジンEを駆動可能な時間が2時間であるとき、草刈り作業を最大で3時間行うことができる。
連動モード54は、刈刃3Cに掛かる負荷に連動して少なくとも電動モータMとエンジンEとのいずれかを駆動するものである。具体的には、連動モード54は、刈刃3Cに掛かる負荷が低負荷であるときは電動モータMを駆動させ、刈刃3Cに掛かる負荷が高負荷になったときは、電動モータMの駆動に加えてエンジンEを駆動するものである。
荷が所定未満になる(低負荷を検出する)と、エンジンEへの制御信号の出力を停止して当該エンジンEを停止する。即ち、制御装置50は、草刈のボリュームが少なく刈刃3Cの負荷が掛からないときには電動モータMを優先的に駆動し、その後、草刈のボリュームが多くなり、刈刃3Cの負荷が所定以上になると、エンジンEを追加駆動することにより当該エンジンEによる回転動力を増加させる。
[第2実施形態]
第2実施形態は、第1実施形態の連動モードを変形したものである。第2実施形態における歩行型草刈機の全体構成は上述した第1実施形態、即ち図1〜図3と同じであるため説明を省略する。
タMを駆動し、電動モータMによってエンジンEをサポートすることができる。即ち、電動モータMの駆動力が回転軸にエンジンの駆動力とは別に掛かるため、草刈り時に高負荷になった場合でも、スムーズに草刈り作業を行うことができる。
また、上述したような電動モータM及びエンジンEを備えたハイブリッド型の草刈機においては、エンジンEを空転しているときに、エンジンEの動力で電動モータMを回転し、電動モータMを発電機として回転させ、当該発電機で発電した電力をバッテリー51に充電するようにしてもよい。また、刈刃3Cを停止する際、刈刃3Cの慣性力で電動モータMを回転させて、回転により発生したエネルギーをバッテリー51に充電するようにしてもよい、即ち、回生ブレーキを用いてもよい。
3C 刈刃
50 制御装置
E エンジン
H 操縦ハンドル
M 電動モータ
Claims (5)
- 刈刃を回転させる回転軸に動力を伝達する電動モータと、前記回転軸に動力を伝達するエンジンと、前記電動モータ及びエンジンの駆動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記刈刃に掛かる負荷に連動して少なくとも前記電動モータと前記エンジンとのいずれかを駆動させる草刈機であって、
前記エンジンの動力が伝達される第1駆動ギヤと、
前記電動モータと前記刈刃との間で前記回転軸に設けられていて、前記第1駆動ギヤからの動力を前記回転軸に伝達する第2駆動ギヤと、
前記第2駆動ギヤと前記刈刃との間に設けられていて、前記回転軸から前記エンジン及び前記電動モータの動力を取り出し可能な動力取出部と、
前記動力取出部と前記刈刃との間に設けられていて、前記回転軸から前記刈刃に伝達される動力を断接する刈刃クラッチと、
当該草刈機を走行させる走行装置と、
前記動力取出部で取り出した動力を前記走行装置に伝達する動力伝達部とを備えていることを特徴とする草刈機。 - 刈刃を回転させる回転軸に動力を伝達する電動モータと、前記回転軸に動力を伝達するエンジンと、前記電動モータ及びエンジンの駆動を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記刈刃に掛かる負荷に連動して少なくとも前記電動モータと前記エンジンとのいずれかを駆動させる草刈機であって、
前記回転軸から前記エンジン及び前記電動モータの動力を取り出し可能な動力取出部と、
前記動力取出部と前記刈刃との間に設けられていて、前記回転軸から前記刈刃に伝達される動力を断接する刈刃クラッチと、
当該草刈機を走行させる走行装置と、
前記動力取出部で取り出した動力を前記走行装置に伝達する動力伝達部とを備え、
前記制御装置は、前記走行装置によって移動走行する際には、前記刈刃クラッチを切断すると共に前記電動モータを駆動させることを特徴とする草刈機。 - 前記制御装置は、前記走行装置によって移動走行する際には、前記刈刃クラッチを切断すると共に前記電動モータを駆動させることを特徴とする請求項1に記載の草刈機。
- 前記制御装置は、前記電動モータの駆動時に前記刈刃に掛かる負荷が高負荷になった場合には、前記電動モータの駆動に加えてエンジンを駆動させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の草刈機。
- 前記制御装置は、前記エンジンの駆動時に前記刈刃に掛かる負荷が高負荷になった場合には、前記エンジンの駆動に加えて電動モータを駆動させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の草刈機。
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