(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芝管理用車両であって、
前記芝管理用車両を推進させる少なくとも１つの駆動前輪と、
電流を受けて駆動前輪を回転させる第１モータと、
前記第１モータと通信する牽引制御システムと、
前記芝管理用車両を操舵する少なくとも１つの操舵可能な後輪と
前記少なくとも１つの操舵可能な後輪に回転可能に接続され、電流が付与されて、前記少なくとも１つの操舵可能な後輪を回転させる第２モータとを含み、
前記少なくとも１つの操舵可能な後輪の操舵角度は、前記少なくとも１つの操舵可能な後輪の車輪回転角度に基づいて決定され、
前記駆動前輪の車輪スリップ状態と前記少なくとも１つの操舵可能な後輪の操舵角度とに応答して、前記牽引制御システムによって、前記第１モータへの前記電流が一時的に減少され、前記第２モータへの前記電流が一時的に増大されることを特徴とする芝管理用車両。
【請求項２】
前記牽引制御システムによって監視される前記第１モータからの第１信号をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の芝管理用車両。
【請求項３】
前記牽引制御システムに保存された所定の速度限界値をさらに含み、前記第１信号が前記所定の速度限界値を超えたときに、前記駆動前輪の車輪スリップ状態の発生が、前記牽引制御システムによって認識されることを特徴とする請求項２に記載の芝管理用車両。
【請求項４】
前記第２モータへの電流を増大させて、前記車輪スリップ状態を克服するように動作する前記牽引制御システムによって感知される前記第２モータの加速率をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の芝管理用車両。
【請求項５】
前記牽引制御システムへの入力として与えられる前記操舵可能な後輪の操舵角度の値を
さらに含むことを特徴とする請求項２に記載の芝管理用車両。
【請求項６】
前記第１信号が前記第１モータの電流要求値であることを特徴とする請求項２に記載の芝管理用車両。
【請求項７】
前記第１信号が前記第１モータのモータ回転加速値であることを特徴とする請求項２に記載の芝管理用車両。
【請求項８】
前記操舵可能な後輪の操舵角度の値と前記第２モータからの第２信号とを監視するように動作する前記牽引制御システムの第２部分をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の芝管理用車両。
【請求項９】
前記第２モータへの電流が、前記操舵角度の値がゼロ位置へと減少するにつれて減少し、ゼロ位置に対して増大するにつれて増大することを特徴とする請求項８に記載の芝管理用車両。
【請求項１０】
前記第２信号が前記第２モータの電流要求値であることを特徴とする請求項８に記載の芝管理用車両。
【請求項１１】
前記第２信号が前記第２モータのモータ回転加速値であることを特徴とする請求項８に記載の芝管理用車両。
【請求項１２】
前記第２モータへの電流が前記駆動前輪の車輪スリップ状態に応答して前記牽引制御システムによって一時的に増大されることを特徴とする請求項１に記載の芝管理用車両。
【請求項１３】
前記第２モータは、前記少なくとも１つの操舵可能な後輪を回転させる電流によって連続的に電力供給されることを特徴とする請求項１に記載の芝管理用車両。
【請求項１４】
芝管理用車両であって、
前記芝管理用車両を推進させるように動作する少なくとも１つの駆動前輪と、
前記駆動前輪を回転させる第１モータと、
前記第１モータと通信し、速度限界値と所定の速度値とを記憶する牽引制御システムと、
前記芝管理用車両を操舵する操舵可能な後輪と、
前記操舵可能な後輪を回転させる第２モータとを含み、
前記操舵可能な後輪の操舵角度は、前記操舵可能な後輪の車輪回転角度に基づいて決定され、
前記第１モータからの第１信号と比較した速度限界値が前記駆動前輪の車輪スリップ状態を示す所定の値を超えるときに、前記操舵可能な後輪の操舵角度に基づいて、前記牽引制御システムによって、前記第２モータの速度が一時的に増大され、前記第１モータの速度が一時的に減少されることを特徴とする芝管理用車両。
【請求項１５】
前記第１信号と比較した速度限界値が前記所定の値を超えたときに、前記牽引制御システムによって生成される、前記駆動前輪のスリップ事象を示すスリップ発生メッセージをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の芝管理用車両。
【請求項１６】
前記操舵可能な後輪を回転させる前記第２モータに連続して電力供給するように動作する前記第２モータへの電流をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の芝管理用車両。
【請求項１７】
前記第１信号と比較した速度限界値が前記駆動前輪の車輪スリップ状態を示す前記所定の値を超えるときに、前記牽引制御システムによって、前記第２モータの速度が一時的に増大されることを特徴とする請求項１６に記載の芝管理用車両。
【請求項１８】
芝管理用車両であって、
前記芝管理用車両を推進させるように動作する連続駆動前輪と、
前記駆動前輪を回転させるように動作する第１モータと、
前記第１モータと通信する第１部分を有し、前記第１モータからの第１信号を監視するように動作する牽引制御システムと、
前記芝管理用車両を操舵するように動作する操舵可能な後輪と、
前記操舵可能な後輪を回転させるように電力供給されるように動作可能な第２モータと、
前記操舵可能な後輪の操舵角度の値および前記第２モータからの第２信号を監視するように動作する前記牽引制御システムの第２部分とを含み、
前記駆動前輪の車輪スリップ状態と前記操舵可能な後輪の操舵角度とに応答して、前記牽引制御システムによって、前記第１モータへの前記電流が一時的に減少され、前記第２モータへの前記電流が一時的に増大されることを特徴とする芝管理用車両。
【請求項１９】
前記牽引制御システムに記憶される速度限界値をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の芝管理用車両。
【請求項２０】
前記牽引制御システムによって生成される、前記駆動前輪のスリップ事象が生じていることを示すスリップ発生メッセージをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の芝管理用車両。
【請求項２１】
芝管理用車両の車輪牽引を制御する方法であって、該車両は、第１モータによって回転させられて該車両を推進させる駆動前輪と、速度限界値を記憶する牽引制御システムと、第２モータによって回転させられ、かつ該車両を推進操舵させるのに使用される操舵可能な後輪と、前記操舵可能な後輪を回転させるように連結される第２モータとを有し、
前記牽引制御システムを用いて第１モータ速度の第１信号を監視することと、
前記操舵可能な後輪の車輪回転角度に基づいて、前記操舵可能な後輪の操舵角度を決定し、
前記第１信号から前記速度限界値を差引くことによって決定された速度差が所定値よりも高いときにスリップ状態が発生していることを認識することと、
前記操舵可能な後輪の操舵角度と前記スリップ状態とに応じて、前記第２モータへ供給する増加電流値と、前記第１モータへ供給する減少電流値とを計算して、前記スリップ状態を低減することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
パワーステアリング制御装置からの前記操舵可能な後輪の操舵角度の値を決定することをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
所定の基準角度に対して測定された車輪回転角度として、前記操舵角度を決定することをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記計算ステップにおいて前記操舵角度を含むことをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記牽引制御システムを用いて第２モータ速度を示す第２信号を監視することをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１信号と比較した前記速度限界値が前記所定値を超え、前記駆動前輪の車輪スリップ状態を示すとき、前記牽引制御システムを用いて前記第２モータ速度を一時的に増大させることをさらに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
速度差が前記所定値以下になる場合と規定されるスリップ状態が終わるまで、前記第１モータに送られる電流値を減少させ、前記第２モータに送られる電流値を増大させるように変動させ続けることをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
芝管理用車両の車輪牽引を制御する方法であって、該車両は、第１モータによって回転させられて該車両を推進させる主輪と、速度限界値を記憶する牽引制御システムと、第２モータによって回転させられ、かつ該車両を推進操舵させるのに使用される副輪と、前記副輪を回転させるように連結される第２モータとを有し、
前記牽引制御システムを用いて第１モータ速度の第１信号を監視することと、
前記副輪の車輪回転角度に基づいて、前記副輪の操舵角度を決定し、
前記第１モータの所定時間間隔における加速変化率が限界値よりも高いときに、スリップ状態が発生していることを認識することと、
前記操舵角度と前記スリップ状態とに応じて、前記第２モータへ供給する増加電流値と、前記第１モータへ供給する減少電流値とを計算して、前記スリップ状態を低減することとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００８年１月２８日に出願された、米国仮出願第６１／０２４，００８号明細書の利益を請求するものである。該出願の全開示は、参照によって本明細書に組込まれる。
【０００２】
本開示は、芝管理システム車両を操作するための駆動システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本項の記載は単に、本開示に関する背景情報を与えるだけであり、先行技術を構成するものではない。
【０００４】
車輪付芝管理用車両は、一般に、フェアウェイの草や芝生を刈るために、より正確に言えば、ゴルフ場のグリーンの草丈を維持するために使用される。少なくとも１つの車輪が、芝管理用車両に付随するエンジンまたはバッテリパックなどの電源装置によって通常動力供給される。動力を与えられた車輪は、ある条件下ではスリップする可能性があり、芝に損傷をもたらす可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そのため、電源装置から通常は非駆動の車輪へ駆動力を再分配してスリップを克服することができる、油圧操作システムのようなシステムが開発された。これらのシステムは、しばしば、車両対地速度を測定し、対地速度を駆動輪の回転速度と比較しスリップ状態を確認し、通常は非駆動の車輪に対して動力を供給するように対応することによって動作する、複雑な検出装置を必要とする。よって、もし通常は非駆動の車輪に供給される動力量が不正確な場合、通常は非駆動の車輪はスリップすなわち横滑りする可能性がある。この状態は、もし通常は非駆動の車輪が車両の操舵車輪である場合、さらに悪くなる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の幾つかの実施形態によれば、芝管理用車両用全輪駆動牽引制御システムが、芝管理用車両を推進させるように動作する少なくとも１つの主輪を有する。第１モータが、主輪を回転させるように動作する。牽引制御システムは、第１モータと通信している。少なくとも１つの副輪が、芝管理用車両を操舵するように動作する。第２モータが、副輪を回転させるように電力供給される。第１モータの少なくとも１つへの電流が一時的に減少し、第２モータへの電流が、主輪の車輪スリップ状態に対応して、牽引制御システムによって一時的に増大する。
【０００７】
さらなる実施形態によれば、速度限界値が、牽引制御システムに記憶されている。第１信号と比較した際、速度限界値が所定値を超える場合には、牽引制御システムが、主輪のスリップ事象を示すスリップ発生メッセージを生成する。
【０００８】
さらに他の実施形態によれば、芝管理用車両用全輪駆動牽引制御システムは、芝管理用車両を推進させるように動作する少なくとも１つの連続駆動主輪を有する。第１モータは、主輪を回転させるように動作する。牽引制御システムは、第１モータと通信する第１部分を有し、第１信号を監視するように動作する。少なくとも１つの副輪が、芝管理用車両を操舵するように動作可能である。第２モータは、副輪を回転させるように電力供給される。牽引制御システムの第２部分が、副輪の操舵角の値と第２信号とを監視するように動作する。速度限界値は、牽引制御システムに記憶される。牽引制御システムは、第１信号と速度限界値とを動作可能に比較し、所定量が速度限界値を超える場合には、主輪のスリップ事象を示すスリップ発生メッセージが生成される。第１モータへの電流の少なくとも１つが、動作可能に減少させられ、かつ第２モータへの電流は、スリップ事象の間、動作可能に増大させられる。
【０００９】
さらに、全輪駆動牽引制御システムは、牽引制御システムによって監視される第１モータからの第１信号を含んでもよい。副輪の操舵角の値は、牽引制御システムに対する入力として機能させてもよい。所定の速度限界値は、牽引制御システムに保存されてもよい。牽引制御システムは、主輪の車輪スリップ状態の発生を決定するために、第１信号と所定の速度限界値とを比較するように動作可能である。牽引制御システムは、車輪スリップ状態を克服するために、第２モータへの電流増大および第１モータへの電流減少の少なくとも１つを行うように動作可能である。
【００１０】
第２モータからの第２信号は、牽引制御システムによって監視されてもよい。牽引制御システムは、主輪の車輪スリップ状態の発生を決定するために、第１信号と第２信号とを比較するように動作可能である。牽引制御システムは、車輪スリップ状態を克服するために、第２モータへの電流を増大させることおよび第１モータへの電流を減少させることの少なくとも１つを行うように動作可能である。
【００１１】
さらなる実施形態によれば、芝管理用車両用全輪駆動牽引制御システムは、芝管理用車両を推進させるように動作可能な少なくとも１つの連続駆動主輪と、主輪を回転させるように動作する第１モータと、第１モータと通信する第１部分を有する牽引制御システムであって、第１信号を監視するように動作する牽引制御システムとを有してもよい。少なくとも１つの副輪が、芝管理用車両を操舵するように動作可能である。第２モータは、副輪を回転させるように電力供給される。牽引制御システムの第２部分が、副輪の操舵角の値と第２信号とを監視するように動作する。速度限界値は、牽引制御システムに記憶されてもよい。牽引制御システムは、第１信号と速度限界値とを比較するように動作可能であり、所定量が速度限界値を超える場合には、主輪のスリップ事象を示すスリップ発生メッセージが生成される。牽引制御システムは、スリップ事象の間、第２モータへの電流増大および第１モータへの電流減少の少なくとも１つを行うように動作可能である。
【００１２】
さらに、全輪駆動牽引制御システムには、副輪の操舵動作を制御し、かつ操舵角の値を受取るように動作するパワーステアリング制御装置を含んでもよい。パワーステアリング制御装置と電気的に通信し、副輪と機械的に連結している操舵制御モータは、パワーステアリング制御装置からの操舵制御信号を受け取り、副輪の操舵動作を物理的に方向付けるように動作する。牽引制御システムと通信するスロットル制御システムが、第１モータの動作速度を速く、または遅くするように動作してもよい。発電装置は、第１および第２モータと牽引制御システムとに電力供給するために、車両バスを通じて転送可能な電力を作るように動作可能である。第２モータへの電流は、操舵角の値がゼロ位置へと減少していくにつれて減少し、操舵角の値がゼロ位置に対して増大するにつれて増大する。少なくとも１つの主輪は、第１モータと差動装置によって回転可能に結合された第１および第２駆動輪を有する。第１信号は、第１モータ電流要求であってもよい。第１信号はまた、第１モータの加速率であってもよい。第２信号は、第２モータ電流要求であってもよい。第２信号はまた、第２モータの加速率であってもよい。
【００１３】
さらなる適用分野が、本明細書中に与えられた記載から明らかとなるであろう。本記載および具体例は、単に説明するためだけの目的に意図されたものであり、本開示の範囲を限定する意図はないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】全輪駆動システムを備える芝管理用車両の斜視図である。
【図２】明瞭化のために電源装置カバーを外した、図１の芝管理用車両の側面斜視図である。
【図３】操舵可能な車輪駆動モータを一緒に取付けたモータ／発電機装置を示す、図１の芝管理用車両の背面斜視図である。
【図４】明瞭化のために電源装置を外した、図３の芝管理用車両の背面斜視図である。
【図５】電源装置を形成する複数のバッテリを有するモジュラー電源の斜視図である。
【図６】本開示の全輪駆動システムの構成要素の線図である。
【図７】本開示の芝管理用車両のフレームおよび前輪駆動トレーンアセンブリの斜視図である。
【図８】全輪駆動システムのパワーステアリングおよび制御特性をさらに含む、図７のアセンブリの背面部分の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書に記載される図面は、説明を目的とするものに過ぎず、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１６】
以下の記載は単なる例であり、本開示、用途または使用を限定することを意図していない。図面を通じて、対応する参照符号は、同様の、または対応する部品および特徴を示すことを理解されたい。
【００１７】
概ね図１を参照し、かつ種々の実施形態によれば、第１構成において、芝管理用車両１０は、作業者を支持するように働く座席１４を支えるフレーム１２、ハンドルなどの操舵装置１６およびフレーム１２によって支えられる複数の裁断装置１８，２０，２２を有する。裁断装置１８，２０，２２は巻取り刃装置として図示されているが、裁断装置は、巻取り刃装置を含む他の種類のものであってもよく、または、例えば裁断装置、くま手、グルーマなどのようなものを含む、芝手入れ作業中に動作するいかなる種類の器具であってもよい。芝管理用車両１０を推進するのに使用される、主輪すなわち第１および第２駆動輪２４，２６が、フレーム１２と連結している。芝管理用車両１０を推進させかつ操舵するのに使用される第２車輪すなわち操舵可能車輪２８もまたフレーム１２に連結される。さらなる実施形態（不図示）によれば、２つ以上の第２すなわち操舵可能車輪２８が設けられてもよい。電源装置３０が、カバー３２を備えられるフレーム１２と連結される。電源装置３０は、少なくとも１つの車軸３４を経由して、第１および第２駆動輪２４，２６を回転させる電源を供給する。フットコントロールペダルによって動作され得るスロットル制御装置３６が、前後進速度を制御し、または芝管理用車両１０を停止させるために設けられている。
【００１８】
電源装置３０は複数の電気モータ３８，４０，４２のそれぞれと電気的に連結されていて、各モータは複数の第１、第２および第３裁断装置１８，２０，２２の１つと接続している。電気モータ３８，４０，４２は、第１、第２および第３裁断装置１８，２０，２２の個々に、回転可能に取付けられた複数の第１、第２および第３巻取り刃アセンブリ（第３裁断装置２２の第３リールブレードアセンブリ４８は、本図でははっきりと見えない）を動作させる回転駆動力を与える。さらなる実施形態において、図示されてはいないが、第１、第２および第３裁断装置１８，２０，２２は、回転式の刃裁断装置であってもよい。
【００１９】
支持アーム５０が、操舵装置１６を取付けるための支持部材５２を設けるためにフレーム１２と連結してもよい。支持部材５２は、作業者が操舵装置１６の位置を調整できるように、支持アーム５０から調整可能に支持されてもよい。制御装置５４が、座席１４に近い支持アーム５０に取付けられてもよい。制御装置５４には、草の切取り高さ、リールブレードアセンブリまたは回転刃の回転速度などの芝管理用車両１０の運転パラメータ、およびライトなどの部品の動作を作業者が選択するのを助ける複数のスイッチ５６を設けてもよい。電力バス５８が、電源装置３０から芝管理用車両１０を通して配電する。
【００２０】
次に図２を参照すると、フレーム１２は、さらにフレーム第１部材６０とフレーム第２部材６２とを含む。電源装置支持部材６４が、フレーム第１部材６０とフレーム第２部材６２との間で連結可能である。電源装置支持部材６４は、本開示の一態様ではガソリンエンジンもしくはディーゼルエンジンなどの往復エンジン６６、またはロータリエンジンを有するエンジン６５である電源装置３０を支持する。エンジン６５は、発電機６８を駆動させて電力を発生させる回転力を与える。幾つかの実施形態によれば、約４８ボルトの直流の出力電圧が発電機６８によって供給される。
【００２１】
駆動装置７０が、電源装置支持部材６４から別個に支持されてもよく、電源装置３０から電力を受取る。幾つかの実施形態では、駆動装置７０は、操舵装置１６と電気的に接続可能であり、操舵装置１６の特定の回転角度に対応して操舵可能車輪２８を回転させる、電気操舵モータである。駆動装置７０が操舵装置１６から電気的な操舵信号を受信した場合、駆動装置７０で駆動されるチェーン７２が、操舵可能車輪２８を回転させるギアアセンブリ７４を回転させるのに使用されてもよい。駆動装置７０およびギアアセンブリ７４は、駆動装置７０またはギアアセンブリ７４を外さずに電源装置３０の構成要素を保守できるように、電源装置支持部材６４から別個にフレーム１２に支持されてもよい。
【００２２】
他の実施形態では、駆動装置７０は機械式または連動式駆動システム（不図示）と置換えられてもよい。操舵装置１６の特定回転角度の決定は、機械式または連動式駆動システムに接続された１つ以上のセンサによって生じた電気信号から依然得られる。機械式または連動式駆動システムは、これらの実施形態では、操舵可能車輪２８と接続される。ギアアセンブリ７４は、操舵可能車輪２８を回転させるのに動作トルクを上げることが望ましい場合を除き、これらの実施形態では除外されてもよい。
【００２３】
芝管理用車両１０は、種々の実施形態においてアクセルペダル７７と、ブレーキおよび／またはパーキングブレーキペダルとして機能するブレーキペダル７８とを有するスロットル制御装置３６を支持する、フットサポート構造７６も含んでもよい。図２および再度図１を参照すると、差動装置７９が、第１および第２駆動輪２４，２６を回転可能に駆動する車軸３４と連結されている。第１電気モータ８０が、差動装置７９と連結されている。第１電気モータ８０の軸（不図示）の回転は、差動装置７９に駆動力を与える。電源装置３０は、第１、第２および第３電気モータ３８，４０，４２、制御装置５４、操舵装置１６、スロットル制御装置３６、第１電気モータ８０を有する芝管理用車両１０の全ての電気的に動作する装置へ、および電力バス５８のワイヤハーネス８２を経由して、１つ以上のヘッドライト８１へ、電力を供給する。電源装置３０のために往復エンジン６６と発電機６８とを有することが示された実施形態では、往復エンジン６６には、電源装置支持部材６４によって支持された燃料タンク８４からは燃料が、そしてエアーフィルタ８６を経由してはろ過空気が、供給される。
【００２４】
概ね図３を参照するとともに再度図２を参照すると、電源装置支持部材６４によって支持された構成要素が、よりはっきりと見られる。支持アーム５０は、フレーム１２に固定して、または回転可能に支持されてもよい。パワーステアリング制御装置８８が、操舵装置１６と駆動装置７０との間で電気的に接続されている。パワーステアリング制御装置８８は、操舵装置１６から電気制御信号を受信して、操舵可能車輪２８に連結されたヨーク８９を回転させるために、反時計回りまたは時計回りのどちらかに、駆動装置７０のシャフトを回転させるように動作可能な変位信号へこれらの信号を変換する。第２電気モータ９０が、ヨーク８９から支持され、操舵可能車輪２８に回転可能に連結されている。電源装置３０からの電力は、可撓性の電力／データ移送ライン９２によって第２電気モータ９０へ供給される。駆動装置７０による操舵可能車輪２８の回転は、電力／データ移送ライン９２の損傷を防ぐように、機械的または電気的に制限されている。
【００２５】
図４を参照すると一番よく見えるように、明確にするために電源装置３０と電源装置支持部材６４とを外しており、後部フレーム部９４が、第１および第２フレーム部材６０，６２の各々の遠位末端に、溶接または締結などによって連結されている様子が見て取れる。電源装置支持部材６４（不図示）は、幾つかの実施形態では、支持面９８を規定する長方形状フレーム部９６である受け部材内に部分的に着座させられ、かつ受け部材によって支持されている。駆動装置７０、ギアアセンブリ７４およびパワーステアリング制御装置８８は、電源装置３０に関して独立して支持されてもよく、従ってフレーム１２によって別個に支持されてもよい。複数のワイヤハーネス１００が、電力および信号電送ラインを、駆動装置７０およびパワーステアリング制御装置８８などの部品へ供給している。電源装置３０および電源装置支持部材６４を取除く能力を含む、図４およびそれに続く図５の実施形態の配置が、本開示の出願人に共同所有されている、２００５年１１月１日に出願された米国特許出願第１１／２６５，２２４号明細書、名称「乗用芝刈り機用組立式動力装置」に開示されており、この主題は参照によって本明細書に組込まれている。
【００２６】
次に、図５を参照するとともに再度図４を参照すると、種々の実施形態に従って、電源装置３０は、直流電圧および電流をそれぞれ生じさせる複数のバッテリ１０４を有するバッテリ装置１０２として構成されてもよい。バッテリ１０４は、電源装置支持部材６４と同寸法のフレーム１０６上にまとめて支持されているので、長方形状フレーム部９６の支持面９８上に支持できる。組合わせると約４８ボルトの直流の出力電圧が、バッテリ装置１０２によって供給される。種々の実施形態において、バッテリ１０４の各々は、直列／並列の形態か、その別の種々の形態で電気的に接続され、かつコネクタ１０８を用いて電力バス５８に一緒に接続されている。種々の実施形態において、図３に示された発電機６８などの発電機は、バッテリ装置１０２が使用される場合、必要とされない。
【００２７】
図１および図５の双方を参照すると、電源装置３０およびバッテリ装置１０２は、他のエネルギ源と置換えられてもよい。このエネルギ源には、もしモータ電流要求量がこの装置の出力範囲内であれば、燃料電池の利用、およびコンデンサまたは太陽電池を含む別のエネルギ蓄積装置が含まれてもよいが、これらに限定するものではない。また、発電機６８に代えて、交流発電機を使用してもよい。よって、本開示は、使用する電源の実施形態によって限定されるものではない。
【００２８】
図６を参照すると、芝管理用車両１０用の全輪駆動牽引制御システム１１０には、前輪駆動部１１１および後輪駆動部１１２が含まれる。前輪駆動部１１１には、差動装置７９と接続される車軸３４，３４’によって回転可能に駆動される第１および第２駆動車輪２４，２６が含まれる。差動装置７９は、電力／データ移送ライン１１６を経由して１次すなわち第１牽引制御装置１１４から電力を受け、第１牽引制御装置１１４との間で操作データを転送する第１電気モータ８０によって駆動される。第１牽引制御装置１１４とともに、後輪駆動部１１２に付随する２次すなわち第２牽引制御装置１１８は、両者とも、牽引制御装置ＴＣＵ１２０として認識される単体で供給されてもよい。前輪駆動部１１１には、アクセルペダル７７およびブレーキペダル７８の位置または位置の変化を示す信号を第１牽引制御装置１１４に供給するスロットル制御装置３６のアクセルペダル７７およびブレーキペダル７８も含まれる。
【００２９】
全輪駆動牽引制御システム１１０の後輪駆動部１１２は、操舵可能車輪２８と第２モータ９０とを含み、第２モータは電力／データ移送ライン９２を経由して第２牽引制御装置１１８から電力を受け、第２牽引制御装置１１８との間で操作データを転送する。もし第１および第２牽引制御装置１１４，１１８が空間的に離れた装置であるならば、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス１２２などのデータ転送すなわちバスが、第１および第２牽引制御装置１１４，１１８間でデータの通信を可能とするように、設けられてもよい。後輪駆動部１１２は、電力／データ移送ライン１２４を経由してパワーステアリング制御装置８８から電力を受け、パワーステアリング制御装置８８との間で操作データを転送する駆動装置７０も含む。パワーステアリング制御装置８８は、電力／データ移送ライン１２６を経由して第１牽引制御装置１１４から電力を受け、第１牽引制御装置１１４との間で操作データを転送する。ＴＣＵ１２０の第１および第２の牽引制御装置は双方とも、電源ライン１２８を経由して電力バス５８から電力を受取る。
【００３０】
全輪駆動牽引制御システム１１０は、次のように機能する。最初、非スリップ状態の間に、差動装置７９と第１および第２駆動輪２４，２６とを駆動させる第１モータ８０へ、電流が供給される。第１モータ８０の電流要求値または第１モータ回転加速値などの第１の信号「Ａ」が、電力／データ移送ライン１１６によって、第１牽引制御装置１１４へ送信される。第２モータ９０の電流要求値または第２モータ回転加速値などの第２の信号「Ｂ」が、電力／データ移送ライン９２によって、第２牽引制御装置１１８へ送信される。第２牽引制御装置１１８は、第２の信号「Ｂ」の値を監視する。速度限界値「Ｃ」が、ＴＣＵ１２０に記憶される。ＴＣＵ１２０は、第１モータ８０の第１の信号「Ａ」として与えられた速度と速度限界値「Ｃ」との間に速度差「ΔＳ」が生じたとき、決定する（ΔＳ＝速度Ａ−Ｃ）。ＴＣＵ１２０が速度差「ΔＳ」が所定値「Ｖ」よりも高いことを検出した場合（ΔＳ＞Ｖ）、ＴＣＵ１２０は、スリップ事象が生じていると認識し、スリップの度合いを記憶する。種々の実施形態において、閾値と比較した第１モータ８０の設定時間帯に対する加速変化率を示す信号が、スリップ状態を決定するのに速度差「ΔＳ」の代わりに使用されてもよい。
【００３１】
この場合、パワーステアリング制御装置８８は、操舵可能車輪２８の操舵角度αの値についてクエリが行われる。操舵角度αは、非回転すなわちゼロ基準線１３０から測定された車輪回転の角度として決定され、操舵装置１６の回転から受信されたセンサ信号に基づいたパワーステアリング制御装置８８からの電気信号として得られ得る。ＴＣＵ１２０は、スリップ発生メッセージを生成してから、増加電流値を計算して計算上操舵角度αを含む第２モータ９０へ供給し、減少電流値を計算してスリップ状態を軽減または消滅させる第１モータ８０へ供給する。ＴＣＵ１２０は電力バスから電力を回収し、第２モータ９０への電流を増大させ、第１モータ８０への電流を減少させ、かつ例えばΔＳ≦Ｖである場合、スリップ事象が終わるまで、第１モータ８０と第２モータ９０との両方に送られる電流を変化させ続ける。
【００３２】
操舵角度αを当該システムで使用し、スリップ事象を克服する。第２モータ９０が回転しているときの第２モータ９０の電流（またはトルク）の増加が、芝管理用車両１０の回転率を不所望に増大させることによって、芝制御システム１１０の有効性を減少させるため、ならびに／または操舵可能車輪２８が、第１および第２駆動輪２４，２６の配置からずれたときにスピンし得る、もしくは牽引しなくなり得るからである。非スリップ状態における動作として定義される、芝管理用車両１０の「通常」の動作中、第１および第２駆動輪２４，２６は、第１モータ８０からの出力で、正しく駆動させられる。また、正常動作中、連続的に第２モータ９０に電力供給するために電流が連続的に送られるので、操舵可能車輪２８の回転速度は、実質的に、第１および第２駆動輪２４，２６の回転速度と一致する。このことは、「中立牽引状態」として定義される。こうして、第２モータ９０の摩擦または「バックドライブ」によって第２モータ９０を逆回転させる傾向にある地面に対して、操舵可能車輪２８が引きずったりスリップしたりするのを防ぐ。操舵可能車輪２８の速度はまた、第１および第２モータ８０，９０両方に不所望に負荷を与えるので、第１および第２駆動輪２４，２６よりも速く回転するのを防ぐように制御される。よって、牽引制御システム１１０は、順方向または逆方向に動作させる場合、連続して「全輪駆動モード」になる。スリップ事象中の第２モータ９０へ送られる電流の増大は、それ故、一時的なものであり、スリップ事象が終わるまで続くだけである。
【００３３】
他の実施形態においては、第２信号「Ｂ」がＴＣＵ１２０によって使用されてもよい。ＴＣＵ１２０が、第１モータ８０の信号「Ａ」と第２モータ９０の第２信号「Ｂ」として与えられた速度（または加速変化率）との間の所定値よりも高い、信号「Ａ」として与えられた速度（または加速変化率）の速度差「ΔＳ１」を検出すると、ＴＣＵ１２０は、スリップ事象が生じていると認識し、スリップの度合いを記録することになる。先に認められるように、パワーステアリング制御装置８８は、このとき、操舵可能車輪２８の操舵角度αの値についてクエリが行われる。すると、ＴＣＵ１２０は、スリップ発生メッセージを生成してから、増加電流値を計算して、計算上操舵角度αを含む第２モータ９０へ供給し、減少電流値を計算して、スリップ状態を取除く第１モータ８０へ供給する。
【００３４】
車輪のスリップが前述の所定閾値条件以下で生じることもある動作も含み得る、通常の動作中、ＴＣＵ１２０は、スリップ発生メッセージを送信せず、追加の動力は操舵可能車輪２８へと供給されない。操舵可能車輪２８は、そのため、中立の牽引状態のままであることになる。また、もし差動装置７９が、第１および第２駆動輪２４，２６間の車輪回転速度差を許容する、差動制限装置またはクラッチ式差動装置であれば、牽引制御システム１１０への衝撃は、第１および第２駆動輪２４，２６間の個々の車輪速度差ではなく、第１モータ８０の速度または加速率が牽引制御システム１１０によって使われるので、最小となる。
【００３５】
他の実施形態においては、第２信号「Ｂ」および操舵可能車輪２８の速度が、第１および第２駆動輪２４，２６の速度を設定または決定するのに、ＴＣＵ１２０によって使用されてもよい。ＴＣＵ１２０が、第２モータ９０の信号Ｂ１と第１モータ８０の信号「Ａ１」との間の所定値よりも低い信号「Ｂ１」として与えられた速度（または加速変化率）の速度差「ΔＳ２」を検出すると、ＴＣＵ１２０は、スリップ事象が発生していると認識し、スリップの度合いを記録することになる。すると、ＴＣＵ１２０は、スリップ発生メッセージを生成する。ＴＣＵ１２０は、減少電流値を計算して第１モータ８０へ供給して、第１モータ８０の速度と第２モータ９０の速度とを一致させることができる。もし、非スリップ状態が操舵可能車輪２８について決定または推測されたなら、操舵角度αは計算が要求されない。もし操舵可能車輪２８のスリップ状態が、例えば単位時間あたりの所定値を超える第２モータ９０の加速率によって決定されたり、または操舵可能車輪２８のスリップ状態が推測されたなら、ＴＣＵ１２０はさらに、増加電流値を計算して、スリップ状態を低減または解消させることになる第２モータ９０へ供給してもよい。以上から判るように、パワーステアリング制御装置８８は、操舵可能車輪２８の操舵角度αの値についてクエリが行われてもよく、操舵角度αは増加電流値の計算に含まれて、第２モータ９０へ供給してもよい。
【００３６】
本開示の芝管理用車両全輪駆動牽引制御システム１１０は、オーバーラン状態を防止し得る。オーバーラン状態は、スリップしている第１駆動車輪２４，２６に追いつこうとした副輪２８のモータ９０への電流増大と相まったユーザ要求に応えた、第１駆動車輪２４，２６の車輪スリップの増加に相当する。オーバーラン状態を防ぐために、ＴＣＳ１２０には、主輪２４，２６がスリップしているときを示す制御論理が含まれてもよい。制御論理は、主輪２４，２６の回転速度の変化率、または関連するモータ７９の回転速度の変化率を、非限定の例として、所定の閾値と比較して、スリップ状態を確定してもよい。変化率が所定の閾値を超える場合、スリップ状態が存在し、ＴＣＳ１２０は、変化率が所定の閾値未満となるまでモータ７９への電流を減少させることができる。副輪２８の動作は、中立牽引状態を達成しようとする場合に、起こることになる。所定の閾値は、牽引制御システム１１０が利用されている特定のアプリケーションの関数であってもよい。所定値は、速度限界値とは異なる。
【００３７】
他の実施形態においては、牽引制御システム１１０は、芝管理用車両１０の非全輪動作を許容してもよい。具体的に言うと、牽引制御システム１１０は、操舵可能車輪２８が全く駆動力を与えず、芝管理用車両１０が当面全輪駆動モードで動作しないように、操舵可能車輪２８を自由に回転させてもよい。この場合、第２モータ９０は電流によって連続して電力供給されることがなく、操舵可能車輪２８は、第１および第２駆動輪２４，２６によって駆動される芝管理用車両１０の動きに応じて表面に沿って受動的に回転する。第２牽引制御装置１１８は、操舵可能車輪２８を、直接、または第２モータ９０を通じて監視するなどして、操舵可能車輪２８の回転を監視し得、一方で、第１牽引制御装置１１４は、第１モータ８０および／または第１および第２駆動車輪２４，２６を監視する。ＴＣＵ１２０は、前述したように、スリップ状態を測定し得る。スリップ事象がＴＣＵ１２０によって検出される場合、ＴＣＵ１２０は、前述したように、第２モータ９０に電流を供給することによって、操舵可能車輪２８に芝管理用車両１０を推進する補助をさせることが可能である。結果として、芝管理用車両１０は全輪駆動モードで動作することとなる。ＴＣＵ１２０は、スリップ状態を是正するための適当な対応を決定する際、操舵角度αを使用してもよい。全輪駆動モードは、スリップ事象が是正されるか存在しなくなるまで続き得る。次に、ＴＣＵ１２０は、第２モータ９０に連続して電力供給するのを止め、非全輪駆動モードへ戻り得る。よって、牽引制御システム１１０は、非全輪駆動モードと全輪駆動モードとの間で、芝管理用車両１０の動作を切り換えることができる。非全輪駆動モードは、電力消費量の低減、効率性の増大など、非限定の例を目的として、ＴＣＵ１２０によって実行されてもよい。非全輪駆動モードは、定常状態での動作中に実行されてもよい。
【００３８】
図７を参照すると、フレーム１２の第１および第２フレーム部材６０，６２に連結された後部フレーム部９４は、ヨーク８９と固定連結されたシャフト１３６を回転可能に受けるように設けられた軸受スリーブ１３４を有する支持板１３２を含んでもよい。シャフト１３６は、ヨーク８９が回転できるように軸受スリーブ１３４内に配置されている。車軸アセンブリ１３８が、操舵可能車輪２８に固定され、ヨーク８９の遠位末端に取付けられている。第１モータ８０には、差動装置７９の受けフランジ１４２と固定可能に係合するよう構成された取付けフランジ１４０が含まれる。電気的に制御されるブレーキ１４４が、第１モータ８０のスプラインシャフト１４６の回転を防止するための正のブレーキ力を与える第１モータ８０用に設けられてもよい。
【００３９】
図８を参照すると、軸受スリーブ１３４内に配置されたシャフト１３６とともに、歯状スプロケット１４８がシャフト１３６に連結されている。歯車１５０が、駆動装置７０の出力シャフト１５２に連結されており、チェーン７２は、歯車１５０と歯状スプロケット１４８の複数の歯１５４との間で係合されて、駆動装置７０の動作によってヨーク８９を回転させる。駆動装置７０の位置は、図３および図４の実施形態と比べて、本実施形態では、変動し、芝管理用車両１０の構成要素の位置づけに利用可能な自由度を示し、例えば多様な型式を提供する、または図５に示したエンジン６５もしくはバッテリ装置１０２のいずれかの使用に適合する。溶接ブラケット１５６が、支持板１３２に溶接されるか、示されるように固定され得る。溶接ブラケット１５６は、パワーステアリング制御装置８８の配線板およびハードウェアアセンブリ１５８を受けるように構成されている。カバー１６０が、アセンブリ１５８を保護するために設けられている。操舵モータハーネス１６２および操舵電源ハーネス１６４が、複数のワイヤハーネス１００の１つを経由して、駆動装置７０へのデータ通信および電力をもたらす。第１近接スイッチ１６６および第２近接スイッチ１６８などの位置指示装置が、ヨーク８９および／またはフレーム１２の局所構造に取付けられ、ヨーク８９の回転が最大点に達したとき、駆動装置７０の電力供給を打切る信号をもたらすように構成されてもよい。ＴＣＵ１２０の位置も図示されている。この位置もまた、先の駆動装置７０で述べたのと同じ理由により、製造者の裁量で変更してもよい。
【００４０】
本開示の芝管理用車両全輪駆動牽引制御システムには、幾つかの利点がある。主輪を駆動させる第１電気モータと副輪を駆動させる第２電気モータとを用いることによって、第１モータおよび第２モータの双方が（全輪駆動モードで）連続的に電力供給されるので、第１および第２モータを迅速に変更して、主輪スリップ状態を克服することができる。副輪は、通常、動力供給されているが中立牽引状態にあるので、主輪の動作速度に類似している。よって、第２モータへの電流は、第１モータへの電流とは独立して増大させられてもよく、主輪スリップ状態を克服する。全輪駆動牽引制御システムのすべての電気モータ駆動には、推進力用モータ／発電機か、または推進力用バッテリパックのいずれかを使用してもよい。制御システムに副輪回転角度を含ませることによって、第２モータへの電流量は、もしスリップ状態が生じたときに副輪が回転あるいは旋回状態にあるとしたら、副輪スリップを減らすか最小にするようにさらに制御するか、または強制的に車両を旋回させてもよい。
【００４１】
本開示の全輪駆動制御システムは、互いに独立して動作可能な複数の主駆動輪がある芝管理用車両にも適用できることを理解されたい。例えば、各主駆動輪は、その車輪だけを駆動する関連電気モータを有してもよい。この場合、ＴＣＵ１２０は、（電流要求、モータ回転加速値、モータ回転速度変化率、モータ回転加速変化率などに基づいて）個々のあらゆる車輪のスリップ状態を検出してもよく、前述したように、（主および／または副）モータへの電流を適切に変化させてスリップ状態を克服してもよい。しかしながら、かかる構成を用いても、本開示の全ての利点は、複雑性、費用などの増加のために、実現されないことがあることも理解されたい。
【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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