(57)【要約】【課題】モータによる意図しない回生電流の発生を抑制する。【解決手段】自走式作業機は、車体と、車体に設けられ、ユーザによって把持されるハンドルと、車体に回転可能に設けられた車輪と、車体に設けられ、車輪を駆動するモータと、モータと車輪との間に設けられ、モータの回転を車輪へ出力するロック機構とを備える。ロック機構は、モータに接続された入力軸と、車輪に接続された出力軸とを備え、出力軸の回転速度が入力軸の回転速度を上回るときに、出力軸の回転を禁止又は抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体と、
前記車体に設けられ、ユーザによって把持されるハンドルと、
前記車体に回転可能に設けられた車輪と、
前記車体に設けられ、前記車輪を駆動するモータと、
前記モータと前記車輪との間に設けられ、前記モータの回転を前記車輪へ出力するロック機構とを備え、
前記ロック機構は、前記モータに接続された入力軸と、前記車輪に接続された出力軸とを備え、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回るときに、前記出力軸の回転を禁止又は抑制する、
自走式作業機。
【請求項２】
前記ロック機構は、前記車体に固定された固定部材をさらに備え、前記出力軸の回転速度が前記入力軸の回転速度を上回るときに、前記固定部材から前記出力軸へ制動力を加える、請求項１に記載の自走式作業機。
【請求項３】
前記ロック機構は、前記固定部材と前記出力軸との間に位置するロック部材をさらに備え、前記固定部材から前記ロック部材を介して前記出力軸に前記制動力を加える、請求項２に記載の自走式作業機。
【請求項４】
前記ロック部材は、円柱形状又は球形状を有する、請求項３に記載の自走式作業機。
【請求項５】
前記ロック機構と前記車輪との間に設けられた減速機をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の自走式作業機。
【請求項６】
前記ロック機構と前記車輪との間に設けられ、前記ロック機構と前記車輪との間を選択的に連結及び連結解除するクラッチをさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の自走式作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自走式作業機に関し、特に、手押し台車や手押し芝刈機といった、手押し型の自走式作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、自走式作業機の一例である芝刈機が開示されている。この芝刈機は、車体と、前記車体に設けられたハンドルと、車体に回転可能に設けられた車輪と、車体に設けられて車輪を駆動するモータとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自走式作業機では、通常、モータの回転が車輪へ伝達される。しかしながら、例えば自走式作業機が傾斜面にある場合や、ユーザが自走式作業機に力を加えた場合など、外力によって自走式作業機が移動したときに、車輪の回転がモータへ伝達されることがある。この場合、モータから回生電流を発生することがあり、それによって自走式作業機の電気回路系がダメージを受けるおそれがある。本明細書は、このような問題を解決又は低減し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する自走式作業機は、車体と、車体に設けられ、ユーザによって把持されるハンドルと、車体に回転可能に設けられた車輪と、車体に設けられ、車輪を駆動するモータと、モータと車輪との間に設けられ、モータの回転を車輪へ出力するロック機構とを備える。ロック機構は、モータに接続された入力軸と、車輪に接続された出力軸とを備え、出力軸の回転速度が入力軸の回転速度を上回るときに、出力軸の回転を禁止又は抑制する。
【０００６】
上記した自走式作業機では、モータと車輪との間にロック機構が設けられている。ロック機構は、モータに接続された入力軸と、車輪に接続された出力軸とを備え、出力軸の回転速度が、入力軸の回転速度を上回るときに、出力軸の回転を禁止又は抑制するように構成されている。従って、外力による自走式作業機の移動したときでも、車輪の回転がモータへ伝達されることを禁止又は抑制することができる。これにより、モータによる意図しない回生電流の発生が禁止又は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例の芝刈機１０の外観を示す。
【図２】実施例の芝刈機１０の構成を示すブロック図。図中において、実線の矢印は電力の流れを示し、白抜きの矢印は機械的な動力の流れを示す。
【図３】走行用ユニット４０を示す。
【図４】遊星歯車機構４６ａと共に、ロック機構４４の分解図を示す。
【図５】ロック機構４４の他の視点からの分解図を示す。
【図６】ロック機構４４の軸方向に垂直な断面図を示す。
【図７】ロック機構４４の軸方向に垂直な断面図であって、入力軸６０の回転が出力軸６２へ伝達される様子を示す。
【図８】ロック機構４４の軸方向に垂直な断面図であって、出力軸６２の回転が入力軸６０へ伝達されることが禁止される様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本技術の一実施形態において、ロック機構は、車体に固定された固定部材をさらに備えてもよい。この場合、ロック機構は、出力軸の回転速度が入力軸の回転速度を上回るときに、固定部材から出力軸へ制動力を加えるように構成されてもよい。
【０００９】
上記した実施形態において、ロック機構は、固定部材と出力軸との間に位置するロック部材をさらに備えてもよい。この場合、ロック機構は、固定部材からロック部材を介して出力軸に制動力を加えるように構成されてもよい。
【００１０】
上記した実施形態において、ロック部材は、円柱形状又は球形状を有してもよい。この場合、円柱形状又は球形状のロック部材は、入力軸の回転速度が出力軸の回転速度を上回るときに、入力軸及び出力軸と共に、固定部材に対して回転するように構成されてもよい。
【００１１】
本技術の一実施形態において、自走式作業機は、ロック機構と車輪との間に設けられた減速機をさらに備えてもよい。このような構成によると、ロック機構がモータと減速機との間に位置する（即ち、減速機の入力側に位置する）ので、ロック機構に作用するトルクを低減することができる。
【００１２】
本技術の一実施形態において、自走式作業機は、ロック機構と車輪との間に設けられ、ロック機構と車輪との間を選択的に連結及び連結解除するクラッチをさらに備えてもよい。このような構成によると、クラッチによってロック機構と車輪との間の連結を解除することで、外力（例えば、重力やユーザの力）による自走式作業機の移動を、一時的に許容することができる。
【００１３】
上記した実施形態において、クラッチは、例えば、噛み合いクラッチ（例えば、ドグクラッチ）、一方向クラッチ、摩擦クラッチ、遠心クラッチ、電磁クラッチのうちの一又は複数を有してもよい。但し、本技術におけるクラッチは、これらのものに限定されない。
【００１４】
以下では、本発明の代表的かつ非限定的な具体例について、図面を参照して詳細に説明する。この詳細な説明は、本発明の好ましい例を実施するための詳細を当業者に示すことを単純に意図しており、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。また、以下に開示される追加的な特徴ならびに発明は、さらに改善された自走式作業機を提供するために、他の特徴や発明とは別に、又は共に用いることができる。
【００１５】
また、以下の詳細な説明で開示される特徴や工程の組み合わせは、最も広い意味において本発明を実施する際に必須のものではなく、特に本発明の代表的な具体例を説明するためにのみ記載されるものである。さらに、上記及び下記の代表的な具体例の様々な特徴、ならびに、独立及び従属クレームに記載されるものの様々な特徴は、本発明の追加的かつ有用な実施形態を提供するにあたって、ここに記載される具体例のとおりに、あるいは列挙された順番のとおりに組合せなければならないものではない。
【００１６】
本明細書及び／又は特許請求の範囲に記載された全ての特徴は、実施例及び／又はクレームに記載された特徴の構成とは別に、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、個別に、かつ互いに独立して開示されることを意図するものである。さらに、全ての数値範囲及びグループ又は集団に関する記載は、出願当初の開示ならびにクレームされた特定事項に対する限定として、それらの中間の構成を開示する意図を持ってなされている。
【実施例】
【００１７】
図面を参照して、実施例の芝刈機１０について説明する。芝刈機１０は、自走式作業機の一例であって、特に、手押し式の自走式作業機の一例である。即ち、芝刈機１０は、芝刈機１０と共に歩行するユーザによって、進行、停止、速度、方向等が制御されるように構成されている。
【００１８】
図１に示すように、芝刈機１０は、車体１２と、車体１２に設けられたハンドル１４とを備える。車体１２には、バッテリパック２が着脱可能に取り付けられる。バッテリパック２は、芝刈機１０に電力を供給する電源である。一例ではあるが、バッテリパック２の出力電圧は３６ボルトである。また、車体１２の後部には、集草ボックス２４が取り付けられている。
【００１９】
ハンドル１４は、ユーザによって把持されるように構成されている。ユーザは、ハンドル１４を把持しながら芝刈機１０の後方を歩行し、ハンドル１４を介して芝刈機１０を操作する。ハンドル１４には、芝刈用スイッチ１６と、走行用スイッチ１８とが設けられている。これらの芝刈用スイッチ１６及び走行用スイッチ１８は、それぞれユーザによって操作される操作部材である。
【００２０】
図１に示すように、芝刈機１０は、複数の車輪２０、２２を備える。複数の車輪２０、２２は、それぞれ車体１２に回転可能に設けられている。複数の車輪２０、２２には、一対の従動輪２０と一対の駆動輪２２とが含まれる。一対の従動輪２０は、車体１２の前部に位置しており、一対の駆動輪２２は、車体１２の後部に位置している。
【００２１】
図１、図２に示すように、芝刈機１０は、芝刈刃３０と芝刈用モータ３２とをさらに備える。芝刈刃３０は、車体１２の底面に位置しており、地面１００に対向している。芝刈刃３０は、車体１２に対して回転可能に設けられている。芝刈用モータ３２は、芝刈刃３０に接続されており、芝刈刃３０を回転駆動する。芝刈用モータ３２には、バッテリパック２から電力が供給される。特に限定されないが、本実施例の芝刈機１０では、芝刈用モータ３２の回転軸に、芝刈刃３０が直接的に接続されている。但し、芝刈機モータ３２と芝刈刃３０との間には、減速機（図示省略）が設けられてもよい。芝刈機１０は、芝刈用モータ３２によって芝刈刃３０を回転させることで、地面１００に生えた芝生を刈るように構成されている。
【００２２】
芝刈機１０は、走行用ユニット４０を備える。走行用ユニット４０は、車体１２に設けられており、一対の駆動輪２２に接続されている。図２、図３に示すように、走行用ユニット４０は、走行用モータ４２、ロック機構４４、減速機４６及びクラッチ４８を備える。走行用モータ４２は、一対の駆動輪２２を駆動する原動機である。走行用モータ４２は、ロック機構４４、減速機４６及びクラッチ４８を介して、一対の駆動輪２２に接続されている。一例ではあるが、本実施例における走行用モータ４２は、三相ブラシレスモータである。なお、走行用モータ４２には、ブラシ付きモータが採用されてもよい。
【００２３】
ロック機構４４は、走行用モータ４２と減速機４６との間に設けられている。ロック機構４４は、走行用モータ４２の回転を、減速機４６へ（即ち、一対の駆動輪２２へ）出力する。ロック機構４４については、後段において詳細に説明する。減速機４６は、ロック機構４４とクラッチ４８との間に設けられている。減速機４６は、ロック機構４４から入力された回転のトルクを増幅して、クラッチ４８へと出力する。特に限定されないが、本実施例における減速機４６は、遊星歯車機構４６ａと一組の歯車列４６ｂとを有する。
【００２４】
クラッチ４８は、減速機４６と一対の駆動輪２２との間に設けられている。クラッチ４８は、減速機４６と一対の駆動輪２２との間を選択的に連結及び連結解除することができる。特に限定されないが、本実施例におけるクラッチ４８は、一対のドグクラッチ４８ａ、４８ｂを有する。一方のドグクラッチ４８ａは、一対の駆動輪２２の一方と減速機４６との間に設けられており、車軸４９ａを介して一方の駆動輪２２に接続されている。他方のドグクラッチ４８ｂは、一対の駆動輪２２の他方と減速機４６との間に設けられており、車軸４９ｂを介して他方の駆動輪２２に接続されている。各々のドグクラッチ４８ａ、４８ｂは、ユーザによる操作に応じて、減速機４６と駆動輪２２との間を連結及び連結解除することができる。なお、クラッチ４８は、一対のドグクラッチ４８ａ、４８ｂに代えて、又は加えて、一又は複数の他の種類のクラッチを有してもよい。この場合、クラッチ４８は、例えば一方向クラッチ、摩擦クラッチ、遠心クラッチ、電磁クラッチのうちの一又は複数を有してもよい。
【００２５】
図２に示すように、芝刈機１０は、パワーコントローラ５０を備える。パワーコントローラ５０は、バッテリパック２から芝刈用モータ３２及び走行用モータ４２へ供給される電力を調節する。パワーコントローラ５０には、芝刈用スイッチ１６及び走行用スイッチ１８が接続されている。パワーコントローラ５０は、芝刈用スイッチ１６に加えられた操作に応じて、バッテリパック２から芝刈用モータ３２へ供給する電力を調節する。また、パワーコントローラ５０は、走行用スイッチ１８に加えられた操作に応じて、バッテリパック２から走行用モータ４２へ供給する電力を調節する。前述したように、走行用モータ４２は、三相ブラシレスモータである。従って、パワーコントローラ５０は、バッテリパック２からの直流電力を三相交流電力に変換するインバータ回路を内蔵している。
【００２６】
次に、図４−図６を参照して、ロック機構４４について説明する。なお、本実施例におけるロック機構４４は、特開２００７−２８３４７１号公報に記載されたスピンドルロック機構と同様の構成を有しており、その構成は当該公報にも詳細に説明されている。
【００２７】
図４−図６に示すように、ロック機構４４は、入力軸６０と出力軸６２と固定部材６４と二つのロック部材６６とを備える。入力軸６０は、走行用モータ４２のモータ軸４２ａに連結されている。出力軸６２は、遊星歯車機構４６ａの太陽ギヤ４７に連結されている。即ち、入力軸６０は走行用モータ４２へ接続されており、出力軸６２は一対の駆動輪２２へ接続されている。固定部材６４は、リング形状を有しており、車体１２に対して固定されている。二つのロック部材６６は、固定部材６４と出力軸６２との間に位置している。各々のロック部材６６は、円柱形状を有している。
【００２８】
入力軸６０には、四つの係合突起６０ａが設けられている。四つの係合突起６０ａは、軸方向に沿って突出しており、固定部材６４の内部に位置している。四つの係合突起６０ａは、周方向に沿って配列されている。ここで、四つの係合突起６０ａの周方向における間隔は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。出力軸６２は、固定部材６４の内部に位置しており、出力軸６２の周囲には、入力軸６０の四つの係合突起６０ａが位置している。出力軸６２には、二つの係合突起６２ａが設けられている。出力軸６２の各々の係合突起６２ａは、径方向に突出しており、入力軸６０の隣り合う二つの係合突起６０ａの間に位置している。ロック部材６６は、径方向に関して、出力軸６２と固定部材６４との間に位置している。また、ロック部材６６は、周方向に関して、入力軸６０の隣り合う二つの係合突起６０ａの間に位置している。
【００２９】
出力軸６２の外周には、二つのロック部材６６の位置に合わせて、二つの平面６２ｂが設けられている。即ち、各々のロック部材６６は、出力軸６２の平面６２ｂと固定部材６４との間に位置している。出力軸６２の平面６２ｂと固定部材６４との間隔は、平面６２ｂの中央においてロック部材６６の直径よりも大きく、平面６２ｂの両端においてロック部材６６の直径よりも小さい。これにより、ロック部材６６が、出力軸６２の平面６２ｂの中央付近に維持されていれば、出力軸６２は、固定部材６４に対して自由に回転することができる。一方、ロック部材６６が、出力軸６２の平面６２ｂの両端付近に移動すると、ロック部材６６が、出力軸６２と固定部材６４との間に噛み込まれる。これにより、出力軸６２には、ロック部材６６を介して固定部材６４から強い制動力が作用する。
【００３０】
図７に示すように、走行用モータ４２が入力軸６０を時計回りに回転させると、入力軸６０の四つの係合突起６０ａが、出力軸６２の二つの係合突起６２ａ及び二つのロック部材６６へそれぞれ当接する。これにより、入力軸６０の回転が出力軸６２へ伝達される。このとき、二つのロック部材６６は、入力軸６０の係合突起６０ａに支えられて、出力軸６２の平面６２ｂの中央付近に維持される。従って、出力軸６２は、固定部材６４に対して自由に回転することができ、二つのロック部材６６と共に、入力軸６０と一体となって回転する。
【００３１】
一方、図８に示すように、例えば外力によって芝刈機１０が移動して、出力軸６２のみが時計回りに回転すると、ロック部材６６は、出力軸６２の平面６２ｂの一端付近に移動する。この場合、ロック部材６６が、出力軸６２と固定部材６４との間に噛み込まれるので、出力軸６２には、ロック部材６６を介して固定部材６４から強い制動力が作用する。このとき、出力軸６２の係合突起６２ａは、入力軸６０の係合突起６０ａに未だ当接していない。従って、出力軸６２の回転が、入力軸６０へ伝達されることが禁止又は抑制される。
【００３２】
以上のように、本実施例の芝刈機１０では、走行用モータ４２と駆動輪２２との間に、ロック機構４４が設けられている。ロック機構４４は、走行用モータ４２に接続された入力軸６０と、駆動輪２２に接続された出力軸６２とを備え、出力軸６２の回転速度が、入力軸６０の回転速度を上回るときに、出力軸６２の回転を禁止又は抑制するように構成されている。従って、外力によって芝刈機１０が移動したときでも、駆動輪２２の回転が走行用モータ４２へ伝達されることが禁止又は抑制される。これにより、走行用モータ４２による意図しない回生電流の発生を禁止又は抑制して、例えばパワーコントローラ５０へのダメージを未然に避けることができる。
【００３３】
本実施例の芝刈機１０では、ロック機構４４と駆動輪２２との間に、減速機４６が設けられている。換言すると、ロック機構４４は、走行用モータ４２と減速機４６との間であて、減速機４６の入力側に位置する。このような構成によると、外力によって芝刈機１０が移動したときに、駆動輪２２の回転のトルクは、減速機４６で低減されてから、ロック機構４４に入力される。これにより、ロック機構４４に作用するトルクを低減することができる。
【００３４】
本実施例の芝刈機１０では、ロック機構４４と駆動輪２２との間に、クラッチ４８が設けられている。クラッチ４８は、ロック機構４４と駆動輪２２との間を選択的に連結及び連結解除することができる。このような構成によると、例えばユーザは、クラッチ４８によってロック機構４４と駆動輪２２との間の連結を解除することで、芝刈機１０を自らの力で移動させることができる。この場合でも、駆動輪２２の回転が走行用モータ４２へ伝達されないので、走行用モータ４２によって回生電流が意図せず発生することがない。
【００３５】
ロック機構４４の具体的な構成は、本実施例で説明したものに限定されない。ロック機構４４は、入力軸６０の回転を出力軸６２へ伝達するとともに、出力軸６２の回転を入力軸６０へ伝達しないように構成されていればよい。例えば、ロック部材６６は、円柱形状に限られず、例えば球形状を有してもよい。あるいは、入力軸６０の係合突起６０ａの形状、配列及び数や、出力軸６２の係合突起６２ａの形状、配列、数についても、適宜変更することができる。また、出力軸６２の平面６２ｂが、凹状又は凸状に湾曲していてもよい。
【００３６】
本実施例で説明した技術、特に、走行用ユニット４０に係る技術は、芝刈機１０に限られず、例えば手押し台車、除雪車、耕運機、床面清掃機といった、様々な種類の手押し型の自走式作業機に採用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
２：バッテリパック
１０：芝刈機
１２：車体
１４：ハンドル
１６：芝刈用スイッチ
１８：走行用スイッチ
２０：従動輪
２２：駆動輪
２４：集草ボックス
３０：芝刈刃
３２：芝刈用モータ
４０：走行用ユニット
４２：走行用モータ
４２ａ：モータ軸
４４：ロック機構
４６：減速機
４８：クラッチ
５０：パワーコントローラ
６０：ロック機構の入力軸
６２：ロック機構の出力軸
６４：ロック機構の固定部材
６６：ロック機構のロック部材
１００：地面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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