JP7235641B2 - 走行車両 - Google Patents

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Description

本発明は、左駆動部と右駆動部とによってそれぞれ独立して駆動される左駆動輪及び右駆動輪と、駆動輪を制動する駐車ブレーキとを備えた走行車両に関する。
特許文献１による芝刈機は、左右一対の駆動輪の駆動速度と駆動方向とを調節する左右一対の操縦レバーと、操縦レバーに操作に基づいて作動するアキシャルピストン可変容量ポンプ及び油圧ホイールモータと、駐車ブレーキとを備えている。操縦レバーは、前後方向の動きによって、アキシャルピストン可変容量ポンプの斜板は、前進、中立、後進の位置に動く。操縦レバーは、中立位置において横方向に変位可能である。この操縦レバーの横方向変位がリンク機構によって駐車ブレーキに伝達されることで、駐車ブレーキが作動する。
特許文献２による芝刈機では、前進速度または後進速度を決定するために前後方向に移動する左右一対の操縦レバーが中立位置で横方向に移動することにより、ブレーキスイッチがＯＮされ、パーキングブレーキが作動する。
米国特許６４３４９１７号公報 米国特許７６８６１０８号公報
特許文献１及び特許文献２による芝刈機では、操縦レバーを中立位置から横方向に移動させることで、駐車ブレーキが作動する。しかしながら、操縦レバーを走行位置から中立位置に移動させても、すぐに機体が静止状態になるとは限らない。機体が静止状態でないときに、駐車ブレーキが作動すると、停止ショックが生じ、運転者に違和感を与える。
本発明の目的は、運転者に違和感を与えない駐車ブレーキ制御を備えた作業車両を提供することである。
本発明による走行車両は、左右一対の駆動輪と、前記駆動輪に駆動力を与える駆動ユニットと、前進速度位置と中立位置と後進速度位置と駐車位置とを有する駆動輪操作ユニットと、前記駆動輪操作ユニットの前記駐車位置を検出する位置検出器と、作動状態において前記駆動輪を制動する駐車ブレーキと、前記駆動輪の静止から所定回転までの間の特定状態を検出する回転検出器と、前記位置検出器による前記駐車位置の検出及び前記回転検出器による前記特定状態の検出を条件として前記駐車ブレーキを前記作動状態にするコントロールユニットとを備え、前記位置検出器による前記駐車位置の検出時に、前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記コントロールユニットは、前記駆動ユニットに減速指令又は停止指令を与える。
この構成では、駐車ブレーキが作動状態となるには、位置検出器による駐車位置の検出だけではなく、駆動輪が静止しているか、あるいは駆動輪の回転が所定回転以下であることが必要となる。つまり、駆動輪操作ユニットが駐車位置であっても、駆動輪の回転が所定回転を超えていれば、駐車ブレーキは作動状態とならないので、走行状態からの瞬時の停止によるショックを運転者に与えない。
駐車ブレーキを作動させるために、運転者が、駆動輪操作ユニットを駐車位置に変位させても、駆動輪の回転が所定回転を超えていれば、駐車ブレーキは作動状態とならない。
そのような状況においても、駐車ブレーキを作動させるには、駆動ユニットが自動的に減速制御または停止制御することで、駆動輪の回転を所定回転以下に低下させることが好ましい。このことから、本発明による走行車両では、前記位置検出器による前記駐車位置の検出時に、前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記コントロールユニットは、前記駆動ユニットに減速指令又は停止指令を与える。
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記駆動輪操作ユニットは、直線状の操作を用いて、前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置とに変位可能であり、前記駆動輪操作ユニットは前記中立位置を維持しながら前記駐車位置に変位可能である。この構成により、中立位置を経て前進と後進とを繰り返す走行においても、駆動輪操作ユニットを駐車位置に変位させない限り、駐車ブレーキは作動状態にならないので、スムーズな前進と後進とが可能となる。また、運転者は、走行速度や走行方向の切り替え操作とは異なる意識をもって駐車ブレーキを作動させることになるので、不測に駐車ブレーキが作動することが抑制される。
駆動ユニットがモータで構成されている場合、駆動輪をスムーズに減速または停止させるためには、モータの静止トルクを利用することができる。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記駆動ユニットがモータであり、前記コントロールユニットは、前記停止指令として前記モータにトルクを生じさせるゼロ速指令を前記モータに与える。
運転者が駐車ブレーキをかけようとしているにもかかわらず、駆動輪が所定回転を超えていると、駐車ブレーキが作動状態にならない。このような状況が長く続くことは、運転操作上好ましくない。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記位置検出器による前記駐車位置の検出と前記回転検出器による前記所定回転を超える回転の検出とが一定時間続くと、前記コントロールユニットは強制的に駐車ブレーキを前記作動状態にする。
ゼロターンモーアなどの走行車両では、それぞれ独立して前進速度位置と中立位置と後進速度位置と駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなる駆動輪操作ユニットが用いられている。このような駆動輪操作ユニットでは、左右の操縦レバーの一方だけが駐車位置に操作される第１状態と、左右の操縦レバーの両方が操作される第２状態が発生する。したがって、駐車ブレーキを作動状態にするための条件として、第１状態または第２状態のいずれかを選択することが可能である。このため、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記駆動輪操作ユニットは、前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、前記コントロールユニットは、それぞれ独立して前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーの両方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にするように構成されている。また、その他の好適な実施形態の１つでは、前記駆動輪操作ユニットは、それぞれ独立して前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、前記コントロールユニットは、前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーのいずれか一方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にするように構成されている。
走行車両の斜視図である。 走行車両の電気系統及び動力系統を示す系統図である。 前進位置における操縦レバーを示す斜視図である。 駐車位置における操縦レバーを示す斜視図である。 コントロールユニットの機能を示す機能ブロック図である。 駐車ブレーキ制御のフローチャートである。
本実施形態では、走行車両の一例として乗用電動芝刈機（以下単に芝刈機と称する）が取り上げられる。図１には、芝刈機の斜視図が示される。また、図２には、芝刈機の電気系統図及び動力系統図が示される。なお、本明細書では、特に断りがない限り、「前」は車体前後方向（走行方向）に関して前方を意味し、「後」は車体前後方向（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、車体前後方向に直交する車体横断方向（車体幅方向）を意味する。「上」または「下」は、車体の鉛直方向（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。
図１及び図２に示されるように、芝刈機は、キャスタ輪である左前輪２ａ及び右前輪２ｂ（前輪２と総称される）と、駆動輪である左後輪３ａ及び右後輪３ｂ（後輪３と総称される）とによって支持される車体４を備えている。車体４の後部にはバッテリ２４、バッテリ２４の前方には運転座席１１、運転座席１１の後方には転倒保護フレーム１２が配置されている。モーアユニット１３が前輪２と後輪３との間で車体４の下方空間に昇降リンク機構を介して昇降可能に車体４から吊り下げられている。
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いる。運転座席１１の両側には、駆動輪操作ユニット８を構成する左操縦レバー８ａ及び右操縦レバー８ｂが配置されている。さらに、運転座席１１の右側方に電気制御系のスイッチボタンやスイッチレバー等を有する電気操作パネル１８が設けられ、運転座席１１の左側方にモーアユニット１３をＯＮ／ＯＦＦ操作するモーア操作具１５が設けられている。
図２に示すように、駆動輪である左後輪３ａと右後輪３ｂは、それぞれ独立的に駆動制御される左右一対の駆動ユニットによって駆動力が与えられる。左駆動ユニットは、左モータ２１ａと左減速装置２２ａとを含み、右駆動ユニットは、右モータ２１ｂと右減速装置２２ｂとを含む。左減速装置２２ａ及び右減速装置２２ｂには、駐車ブレーキ２３が組み込まれている。駐車ブレーキ２３の作動により、左モータ２１ａから左後輪３ａまでの動力伝達軸及び右モータ２１ｂから右後輪３ｂまでの動力伝達軸が制動され、結果的に左後輪３ａと右後輪３ｂとが制動される。
制御装置６には、駆動制御ユニット６Ａ、モーア制御ユニット６Ｂ、駐車制御ユニット（コントロールユニット）６Ｃが含まれている。左モータ２１ａは、駆動制御ユニット６Ａからの左後輪制御信号に基づく左給電部７１からの給電により回転駆動される。右モータ２１ｂは、駆動制御ユニット６Ａからの右後輪制御信号に基づく右給電部７２からの給電により回転駆動される。左給電部７１及び右給電部７２は、インバータで構成されており、インバータユニット７に内蔵されている。
モーアユニット１３は、３つの回転ブレード１３１を備える。回転ブレード１３１は、夫々モーア用モータ１３０を駆動源としている。モーア用モータ１３０は、モーア制御ユニット６Ｂからの制御信号に基づくモーア給電部７３からの給電により回転駆動される。モーア給電部７３もインバータで構成されており、インバータユニット７に内蔵されている。
この芝刈機では、左後輪３ａと右後輪３ｂとの回転速度の差によって車体４の方向転換（旋回）が行われる。左モータ２１ａ及び右モータ２１ｂの変速は、それぞれ、左操縦レバー８ａと右操縦レバー８ｂの揺動操作に基づいて行われる。左操縦レバー８ａの前後方向の直線状操作経路に、前進速度位置と中立位置と後進速度位置が設定されている。つまり、左操縦レバー８ａ及び右操縦レバー８ｂに対するユーザ操作により、直進状態、緩旋回状態、ピボット旋回状態、スピン旋回状態のそれぞれが現出される。例えば、直進状態は、左後輪３ａと右後輪３ｂを等速で正転駆動または逆転駆動させることで現出される。緩旋回状態は、左後輪３ａと右後輪３ｂを異なる速度で正転駆動または逆転駆動させる。ピボット旋回状態は、左後輪３ａと右後輪３ｂのうちの一方を停止させ、かつ、他方を正転駆動または逆転駆動させることで現出される。スピン旋回状態は、左後輪３ａと右後輪３ｂのうちの一方を正転駆動させ、かつ、他方を逆転駆動させることで現出される。
図３と図４とに示すように、左操縦レバー８ａ及び右操縦レバー８ｂは、前後方向の変位、つまり第１軸心Ｐ１周りの揺動変位が可能である。この前後方向変位の前半部分は、車体前進速度の調節に用いられ、前後方向変位の後半部分は、車体後進速度の調節に用いられ、その中間位置は、変速の中立位置となる。さらに、左操縦レバー８ａ及び右操縦レバー８ｂは、中間位置において、横方向の変位、つまり第２軸心Ｐ２周りの揺動変位が可能である。この横方向変位の終端位置が駐車位置として用いられる。駆動輪操作ユニット８の操作により駐車ブレーキ２３が動作することで、車体４の確実な停止状態が作り出される。
左操縦レバー８ａの前後方向の変位量（揺動角）は左操縦角検出センサ９１ａにより検出され、右操縦レバー８ｂの前後方向の変位量（揺動角）は右操縦角検出センサ９１ｂにより検出される。また、左操縦レバー８ａの横方向変位の終端位置は左駐車スイッチ９２ａによって検知され、右操縦レバー８ｂの横方向変位の終端位置は右駐車スイッチ９２ｂによって検知される。左駐車スイッチ９２ａ及び右駐車スイッチ９２ｂは、駆動輪操作ユニット８（左操縦レバー８ａ及び右操縦レバー８ｂ）の駐車位置を検出する位置検出器として機能する。モーア操作具１５の操作はモーアセンサ９３により検出される。また、左後輪３ａの回転速度、つまり左モータ２１ａの回転速度は左回転検出センサ９０ａにより検出され、右後輪３ｂの回転速度は、つまり右モータ２１ｂの回転速度は右回転検出センサ９０ｂにより検出される。左回転検出センサ９０ａ及び右回転検出センサ９０ｂが左モータ２１ａ及び右モータ２１ｂの回転を検出するとともに左後輪３ａ及び右後輪３ｂの回転を検出する回転検出器として機能する。もちろん、それぞれ専用の回転検出器が用いられてもよい。
制御装置６は、ＣＰＵを中核部材として構成され、駆動制御ユニット６Ａとモーア制御ユニット６Ｂと駐車制御ユニット６Ｃとを備えている。駆動制御ユニット６Ａは、左操縦レバー８ａと右操縦レバー８ｂとの操作量に基づいて生成された後輪制御信号を左給電部７１と右給電部７２に与え、左モータ２１ａと右モータ２１ｂとを駆動制御する。モーア制御ユニット６Ｂは、モーアセンサ９３の検出信号に基づいて、モーア給電部７３に与え、回転ブレード１３１を駆動するための制御信号を生成する。
図５には、駐車制御ユニット６Ｃの機能ブロック図が示されている。駐車制御ユニット６Ｃには、左駐車ＯＮ信号、右駐車ＯＮ信号、左回転信号、右回転信号が入力される。左駐車ＯＮ信号は、左操縦レバー８ａの駐車位置への操作に応答して左駐車スイッチ９２ａから出力され、右駐車ＯＮ信号は、右操縦レバー８ｂの駐車位置への操作に応答して右駐車スイッチ９２ｂから出力される。左回転信号は、左回転検出センサ９０ａから出力される信号であり、左後輪３ａまたは左モータ２１ａの回転数を示す。右回転信号は、右回転検出センサ９０ｂから出力される信号であり、右後輪３ｂまたは右モータ２１ｂの回転数を示す。
駐車制御ユニット６Ｃから、減速指令、停止指令、駐車信号が出力される。減速指令または停止指令あるいはその両方は、駆動制御ユニット６Ａに与えられ、これにより、左モータ２１ａまたは右モータ２１ｂあるいはその両方が停止または減速する。駐車信号は、駐車ブレーキ２３を作動させ、左後輪３ａ及び右後輪３ｂを制動する。
駐車制御ユニット６Ｃは、駐車判定部６１と制御信号出力部６２と時間管理部６３とを備えている。駐車判定部６１は、駐車ＯＮ信号が入力されている状態で、左回転信号と右回転信号のいずれかが、ゼロ回転（後輪３の静止状態）から所定回転までの間を示している場合、特定状態が検出されていると判定し、駐車要求を制御信号出力部６２に与える。
制御信号出力部６２は、駐車要求に応答して、駐車信号を駐車制御ユニット６Ｃに出力する。駐車制御ユニット６Ｃは、駐車信号に応答して、駐車ブレーキ２３を作動状態にする。この実施形態での駐車ＯＮ信号の入力は、左駐車ＯＮ信号と右駐車ＯＮ信号の少なくとも一方の入力を意味しているが、別実施形態として、駐車ＯＮ信号の入力は、左駐車ＯＮ信号と右駐車ＯＮ信号の両方の入力であってもよい。また、特定状態の条件に関しても、駐車ＯＮ信号を入力している状態で、左回転信号と右回転信号との両方がゼロ回転から所定回転までの間を示している場合を、特定状態としてもよい。
つまり、駐車判定部６１は、駐車ＯＮ信号が入力されている状態であっても、左回転信号と右回転信号のいずれかが、上述した所定回転を超える回転を示している場合、特定状態が検出されていないと判定し、駐車要求を制御信号出力部６２に与えない。
さらに、駐車判定部６１は、駐車ＯＮ信号が入力されている状態であっても、左回転信号と右回転信号のいずれかが、上述した所定回転を超える回転を示している場合には、特定状態となるように、回転抑制要求を制御信号出力部６２に与える。制御信号出力部６２は、回転抑制要求に応答して、減速指令または停止指令を駆動制御ユニット６Ａに与える。モータに対する停止指令は、ゼロ速指令であり、モータを静止させるとともに、静止を維持するためのトルクを発生させる。回転しているモータを静止させるためには減速を伴うので、ここでの減速指令は停止指令に含ませてもよい。
時間管理部６３は、駐車ＯＮ信号が入力されている状態において、特定状態が検出されないままに経過する時間が一定時間（しきい値）を超えるかどうかを判定する。一定時間を超えた場合、時間管理部６３は、駐車判定部６１に対して、強制的に駐車要求を制御信号出力部６２に与えるように要求する。この要求により、駐車判定部６１は強制駐車要求を制御信号出力部６２に与える。制御信号出力部６２は、強制駐車要求に応答して、強制駐車信号を駐車制御ユニット６Ｃに出力する。駐車制御ユニット６Ｃは、強制駐車信号に応答して、駐車ブレーキ２３を作動状態にする。
このように構成された駐車制御ユニット６Ｃにおける駐車制御ルーチンの一例が、図６のフローチャートに示されている。この駐車制御ルーチンでは、まず、駐車ＯＮ信号が入力されているかどうかチェックされる（＃０１）。駐車ＯＮ信号が入力されていれば（＃０１でＹｅｓ分岐）、さらに、左回転信号と右回転信号のいずれかが、ゼロ回転から所定回転までの間を示しているかどうか、つまり特定状態が検出されているかどうかチェックされる（＃０２）。特定状態が検出されていれば（＃０２でＹｅｓ分岐）、駐車信号が駆動制御ユニット６Ａに出力される（＃０３）。次いで、駐車制御ユニット６Ｃは、駐車ブレーキ２３を作動状態にする（＃０４）。ステップ＃０１のチェックで、駐車ＯＮ信号が入力されていなければ（＃０１でＮｏ分岐）、再びステップ＃０１に戻るが、その際、時間管理部６３が経過時間処理を実行している場合、この処理はリセットされる（＃０５）。
ステップ＃０２のチェックで、特定状態が検出されていなければ（＃０２でＮｏ分岐）、後輪３を停止させるために、減速指令または停止指令が出力される（＃０６）。さらに、時間管理部６３による経過時間処理が行われる（＃０７）。起動した駐車ブレーキ制御ルーチンにおける最初の経過時間処理は、タイマースタートである。それ以後の経過時間管理（＃０７）では、タイマーによる経過時間と設定されているしきい値との比較が行われる。その比較において、経過時間がしきい値を超えた（タイムアップ）場合（＃０８でＹｅｓ分岐）、ステップ＃０３に分岐して駐車信号が出力されるので、駐車ブレーキ２３は作動状態となる（＃０４）。経過時間がしきい値以下の場合（＃０８でＮｏ分岐）、ステップ＃０１に分岐し、上述のステップを繰り返す。
〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、走行車両として芝刈機を例に挙げて説明したが、走行車両は、多目的車両や除雪車や農作業機などにも発明を適用することも可能である。
上記実施形態では、駆動部として可変速電動モータが用いられたが、これに代えて油圧式で無段変速可能な左右一対のＨＳＴを用いてもよい。このようなＨＳＴでは、インバータ制御が油圧制御に置き換わる。変速操作としての斜板角の調整が駆動制御ユニット６Ａからの制御信号によって行われ、駐車ブレーキ制御は、駐車制御ユニット６Ｃによって行われる。
上記実施形態では、駆動輪操作ユニット８が揺動式の左操縦レバー８ａ及び右操縦レバー８ｂで構成されていたが、ステアリングホイールで構成されてもよい。その際、駐車位置は、ステアリングホイールまたはその周辺に設けられたスイッチ等の操作によって検出される。
本発明は、駆動輪操作ユニットの操作によって駐車ブレーキを作動させる走行車両に適用することが可能である。
３ ：後輪（駆動輪）
４ ：車体
６ ：制御装置
８ ：駆動輪操作ユニット
２１ａ ：左モータ（駆動ユニット）
２１ｂ ：右モータ（駆動ユニット）
２３ ：駐車ブレーキ
６Ｃ ：駐車制御ユニット（コントロールユニット）
６１ ：駐車判定部
６２ ：制御信号出力部
６３ ：時間管理部
９０ａ ：左回転検出センサ
９０ｂ ：右回転検出センサ
９２ａ ：左駐車スイッチ
９２ｂ ：右駐車スイッチ

Claims (6)

  1. 左右一対の駆動輪と、
    前記駆動輪に駆動力を与える駆動ユニットと、
    前進速度位置と中立位置と後進速度位置と駐車位置とを有する駆動輪操作ユニットと、
    前記駆動輪操作ユニットの前記駐車位置を検出する位置検出器と、
    作動状態において前記駆動輪を制動する駐車ブレーキと、
    前記駆動輪の静止から所定回転までの間の特定状態を検出する回転検出器と、
    前記位置検出器による前記駐車位置の検出及び前記回転検出器による前記特定状態の検出を条件として前記駐車ブレーキを前記作動状態にするコントロールユニットと、を備え、
    前記位置検出器による前記駐車位置の検出時に、前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記コントロールユニットは、前記駆動ユニットに減速指令又は停止指令を与える走行車両。
  2. 前記駆動輪操作ユニットは、直線状の操作を用いて、前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置とに変位可能であり、前記駆動輪操作ユニットは前記中立位置を維持しながら前記駐車位置に変位可能である請求項１に記載の走行車両。
  3. 前記駆動ユニットがモータであり、
    前記コントロールユニットは、前記停止指令として前記モータにトルクを生じさせるゼロ速指令を前記モータに与える請求項１または２に記載の走行車両。
  4. 前記位置検出器による前記駐車位置の検出と前記回転検出器による前記所定回転を超える回転の検出とが一定時間続くと、前記コントロールユニットは強制的に駐車ブレーキを前記作動状態にする請求項１から３のいずれか一項に記載の走行車両。
  5. 前記駆動輪操作ユニットは、それぞれ独立して前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、
    前記コントロールユニットは、前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーの両方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にする請求項１から４のいずれか一項に記載の走行車両。
  6. 前記駆動輪操作ユニットは、それぞれ独立して前記前進速度位置と前記中立位置と前記後進速度位置と前記駐車位置とに操作可能な左右一対の操縦レバーからなり、
    前記コントロールユニットは、前記位置検出器が左の前記操縦レバーと右の前記操縦レバーのいずれか一方の前記駐車位置を検出し、かつ前記回転検出器が前記所定回転を超える回転を検出している場合、前記駐車ブレーキを前記作動状態にする請求項１から４のいずれか一項に記載の走行車両。
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