JP6092005B2 - 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。
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、前記回転軸から分岐された動力により走行する走行機体と、前記電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、前記走行機体に取り付けられた操縦ハンドルに、前記電動モータの目標回転数を調整する回転数調整部を備え、前記制御装置は、電動モータを制御するための制御マップを有し、前記制御マップは、前記電動モータのトルクを示すトルク曲線であって、前記電動モータの実回転数が、前記回転数調整部で設定する目標回転数の設定範囲内であるときに、前記トルクは前記実回転数が減少するに従って増加し、前記実回転数が、前記回転数調整部で設定する目標回転数の最小値よりも下回ったときには、前記トルクは、前記最小値のときにおける値から前記実回転数が下がるに従って増加し且つ前記設定範囲内における増加の割合よりも緩やかな割合で増加するトルク曲線を有することを特徴とする。
電動モータの回転数を調整することによって刈刃の回転や走行機体の走行速度を適宜変更することができ、例えば、草等のボリュームの変化に応じて刈刃の回転を増減させたり、草刈り作業において作業者の歩行速度に合わせて走行機体の走行速度を増減させることができる。
また、草刈り作業において負荷が係ったときには高トルクを維持して草刈り作業を行うことができる。
また、作業者の草刈り時の歩行感覚に合った快適な速度で草刈り作業を行うことができる。
図1及び2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、電動モータM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。
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ある。電動モータMにはインバータ52が接続され、このインバータ52には制御装置50が接続されている。インバータ52は、バッテリー51の直流電圧をスイッチングによって形成された三相の交流電圧を電動モータMに供給することにより電動モータMの回転数を設定する。
図2に示すように、回転数調整部53は、操縦ハンドルHに取り付けられている。詳しくは、回転数調整部53は、ハンドル本体H1であって作業者がハンドル部H2を持った状態で操作できる位置(ハンドル部H2の近傍)に取り付けられている。この回転数調整
部53は、回動位置によって抵抗値が変わる可変抵抗であって、回動して目標回転数の調整(設定)を行う操作部材53aと、この操作部材53の回動を支持する矩形状の支持部53bとを備えている。
つまみ部53aは、所定範囲内で回動可能となっていて、その上面には回動位置(操作位置)を示す指標部56が示されている。支持部53bは、つまみ部53aの中心部を縦軸54に装着することにより当該つまみ部53aを支持している。支持部53bの上面には、つまみ部53aの指標部56が指し示している目標回転数の程度(度合い)を示す回転表示部55が設けられている。
電動モータMの目標回転数やその制御方式を決定するに際しては、エンジンを搭載した草刈機を参考にしていて、特にエンジンの出力、回転数、トルク等を考慮したものとなっている。図4は、本発明の草刈機に搭載した電動モータMの回転数、出力及びトルクの特性、従来のエンジンの回転数、出力及びトルクの特性を表示したものである。図4に示すように、従来のエンジンを搭載した草刈機では、エンジン回転数を最高回転数の9000rpmまで上昇させて草刈り作業を行うこととしており、出力及びトルクは図4に示したものとなる。これに対して、後述する低下時運転領域では、電動モータの出力特性(回転数に対するトルクや出力の増加傾向)は、エンジンとほぼ同じ傾向を示すものとしている。詳しくは、電動モータMにおいて、回転数が2200rpm〜3700rpmとなる領域(低下時運転領域)では、出力及びトルクを示す曲線はエンジンの出力及びトルクを示す曲線とほぼ相似している。
さらに詳しくは、低表示部55b(回転数調整部53において最も低い回転数に設定することを示す部分)は、電動モータMの目標回転数が「3700rpm」となる位置に設けられ、高表示部55c(回転数調整部53において最も高い回転数に設定することを示す部分)は、電動モータMの目標回転数が「4600rpm」となる位置に設けられている。
さて、草刈り作業を行っている状況において、刈刃3Cに掛かる負荷は変動し、その結果、つまみ部53aによって電動モータMの目標回転数を合わせていたとしても、実際の電動モータMの回転数は変化する。電動モータの実際の回転数のことを実回転数という。
図5に示すように、制御装置50は、電動モータMを制御するための制御マップ60を備えている。図5は、図4のエンジンの特性を除いたもので電動モータのトルクや出力特性は同じである。図5において、電動モータMを制御するにあたって制御装置50で弱め磁界制御を行うことにより、電動モータMの回転数を3700rpm以上にして回転数を上昇させる。
一方、草刈り作業を行っているときに、電動モータMの実回転数が、回転数調整部53で設定する目標回転数の最小値を下回ったとき、即ち、低表示部55bによって示される3700rpm(低速側)よりも低下したとき、制御装置50は弱め磁界制御を行わず、電動モータMを低回転高トルクで制御する。制御装置50は、制御マップ60の弱め磁界領域ではなく低下時運転領域に示された曲線Q2に応じて、電動モータMのトルク及び出力を制御する。この低下時運転領域(2200〜3699rpm)は、低回転でもトルクを比較的維持できる領域であり、例えば、出力を示す曲線(出力曲線)は、回転数が2200rpmを超えて増加するにつれて3699rpm回転まで増加し、トルクを示す曲線(トルク曲線)は、2200rpm〜3699rpmまでは緩やかに減少していて回転数の増加に対するトルクの減少幅は小さく、低回転高トルクである。つまり、刈刃3Cに掛かる負荷が大きく電動モータMの実回転数が回転数調整部53で設定する目標回転数の最小値を下回った場合は、通常運転域の制御マップ60に基づいたベクトル制御で電動モータMの回転数を2200〜3699pmの範囲に維持する。
上述した実施形態では、操作部材53aを回動することによって目標回転数を調整するつまみ部で構成していたが、これに代え、操作部材53aを支持部53bに対して左右方向(水平方向)に移動(スライド)することによって目標回転数を調整するスライダで構成してもよい。また、電動モータMの回転数、トルク、出力特性は、図4及び5に示した回転数に限定されない。
3C 刈刃
53 回転数調整部
H 操縦ハンドル
F 走行機体
M 電動モータ
Claims (3)
- 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、前記回転軸から分岐された動力により走行する走行機体と、前記電動モータの回転数を制御する制御装置とを備え、
前記走行機体に取り付けられた操縦ハンドルに、前記電動モータの目標回転数を調整する回転数調整部を備え、
前記制御装置は、電動モータを制御するための制御マップを有し、
前記制御マップは、
前記電動モータのトルクを示すトルク曲線であって、前記電動モータの実回転数が、前記回転数調整部で設定する目標回転数の設定範囲内であるときに、前記トルクは前記実回転数が減少するに従って増加し、
前記実回転数が、前記回転数調整部で設定する目標回転数の最小値よりも下回ったときには、前記トルクは、前記最小値のときにおける値から前記実回転数が下がるに従って増加し且つ前記設定範囲内における増加の割合よりも緩やかな割合で増加するトルク曲線を有することを特徴とする草刈機。 - 前記制御マップは、
前記実回転数が前記回転数調整部で設定する目標回転数の最小値よりも下回ったときに前記トルクを制御する領域である低下時運転領域に対応する電動モータの回転数の範囲と、
前記実回転数が前記回転数調整部で設定する目標回転数の範囲内であるときに前記トルクを弱め磁界制御によって制御する領域である弱め磁界領域に対応する電動モータの回転数の範囲とを有し、
前記回転数調整部は、前記目標回転数を、前記弱め磁界領域に対応する電動モータの回転数の範囲で調整することを特徴とする請求項1に記載の草刈機。 - 前記回転数調整部は回動又は移動によって前記目標回転数を調整する操作部材と、操作部材を回動又は移動自在に支持する支持部を備えており、
前記支持部は、前記操作部材で設定する目標回転数が最も低いことを示す低表示部と、前記操作部材で設定する目標回転数が最も高いことを示す高表示部と、前記操作部材で設定する目標回転数が前記低表示部が示す目標回転数と前記高表示部が示す目標回転数との間の回転数であることを示す推奨マークであって、前記走行機体の速度を草刈り作業時に推奨される推奨速度にするための前記目標回転数を指し示す推奨マークとを有することを特徴とする請求項2に記載の草刈機。
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| JP2013117086A JP6092005B2 (ja) | 2013-06-03 | 2013-06-03 | 草刈機 |
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Family Applications (1)
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