(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）車体フレームと、
（Ｂ）被動軸と、この被動軸から外方に延びるように設けられた、仕上げられるべき面によって支持され上記被動軸によって回転される複数のトロエルブレードとを有し、上記車体フレームに支持されるロータアセンブリと、
（Ｃ）上記車体フレームに相対的に移動したとき、上記ロータアセンブリの少なくとも一部を上記車体フレームに相対的に傾斜せしめるため上記ロータアセンブリに結合した操縦リンケージと、
（Ｄ）上記操縦リンケージに結合され、上記車体フレームに相対的に上記ロータアセンブリの上記一部を傾斜せしめるよう上記操縦リンケージを移動せしめるため選択的に付勢可能な電気的アクチュエータ装置と、及び
（Ｅ）上記車体フレームに相対的に上記ロータアセンブリの上記一部を傾斜せしめるよう上記電気的アクチュエータ装置を付勢するために用いる電気操縦指令信号を発生するよう選択的に操作される、上記アクチュエータ装置に電子的に接続された手動操縦コントローラと
より成り、上記電気的アクチュエータが、上記コントローラから上記電気操縦指令信号を受け取り、この信号に応じて上記乗用トロエルを操縦するよう上記被動軸を傾斜するため操作されることを特徴とする乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項２】
上記ロータアセンブリが、被動軸を含むギヤボックスを有し、上記操縦リンケージが、上記車体フレームに相対的に上記ギヤボックスを傾斜せしめるため上記ギヤボックスと上記アクチュエータ装置に結合した操縦ブラケットを更に有する請求項１記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項３】
上記ギヤボックスが、上記仕上げトロエルを前後及び左右に操縦するため左右及び前後方向の双方に夫々傾斜可能であり、上記操縦ブラケットが入力部分を有する、上記ギヤボックスに固定された操縦フレームを有し、上記アクチュエータ装置が、１）上記操縦フレームに結合され、上記コントローラによって付勢されたとき上記仕上げトロエルを左右に操縦するため上記ギヤボックスを前後に傾動せしめる左右アクチュエータと、及び２）上記操縦フレームとコントローラに結合され、付勢されたとき上記仕上げトロエルを前後に操縦するため上記ギヤボックスを左右に傾動せしめる前後アクチュエータとを含む請求項２記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項４】
上記操縦フレームが、上記ギヤボックスを前後、左右に傾動せしめる第１，第２の軸受のセットを介して上記車体フレーム上に設けられ、上記第１軸受のセットが上記車体フレームに直接取り付けられ、上記第２軸受のセットが上記操縦フレームに固定され、クロス管を介して上記第１軸受のセットに取り付けられる請求項３記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項５】
上記仕上げトロエルが乗用トロエルであり、上記ロータアセンブリと上記操縦リンケージとが夫々第１ロータアセンブリと第１操縦リンケージであり、更に
（Ａ）上記第１ロータアセンブリから離間しており、上記車体フレーム上に支持された第２ギヤボックスと、第２被動軸と、上記第２被動軸と共に回転されるよう上記第２被動軸から外方に延びる、仕上げるべき面によって支持される複数のトロエルブレードとを含む第２ロータアセンブリと、
（Ｂ）（１）上記第２ギヤボックスに結合され、上記車体フレームに相対的に移動したとき、上記車体フレームに相対的に上記第２ギヤボックスを傾斜する第２操縦ブラケットと、及び
（２）上記第２操縦ブラケットに結合され、上記車体フレームに相対的に上記第２ギヤボックスを傾斜するよう上記第２操縦ブラケットを移動するため、選択的に付勢可能な第２電気的アクチュエータ装置とを含む第２操縦リンケージとを有する、
請求項２記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項６】
上記コントローラが、上記第２操縦リンケージの上記第２アクチュエータ装置に電子的に結合され、上記仕上げトロエルを操縦するため上記車体フレームに相対的に上記第２ギヤボックスを傾斜するよう上記第２アクチュエータ装置を付勢するために用いる電気操縦指令信号を発生するよう選択的に操作される請求項５記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項７】
上記第２ギヤボックスが、１）上記車体フレーム上に設けられている軸受セットと、２）上記軸受セット上に設けられ、上記第２ギヤボックスに結合され、前／後操縦操作の間に上記第２ギヤボックスを左右に傾斜せしめる操縦フレームと
を介し上記可動フレーム上に設けられている請求項５記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項８】
上記コントローラが少なくとも１つのジョイステックを有する請求項１記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項９】
上記ジョイステックが比例制御ジョイステックである請求項８記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項１０】
車体フレームと、この車体フレームに設けた運転者のプラットフォームと、少なくとも１つのロータアセンブリとを有し、上記ロータアセンブリが、１）上記フレームから下方に延びる被動軸と、及び２）上記被動軸から外方に延びるように設けられた、仕上られるべき面によって支持され上記被動軸によって回転される複数のトロエルブレードとを有する乗用仕上げトロエルの操縦方法であって、
（Ａ）コントローラを付勢して所望の操縦指令を示す電気信号を作る工程と、
（Ｂ）上記コントローラからの上記信号を電気的アクチュエータ装置に送る工程と、
（Ｃ）上記受け取った信号に応じて上記アクチュエータ装置を電気的に付勢し、上記仕上げトロエルを操縦するよう上記被動軸を傾斜せしめる工程と
より成る乗用コンクリート仕上げトロエルの操縦方法。
【請求項１１】
上記付勢工程がジョイステックを少なくとも１つの軸の周りに移動することである請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
上記信号の大きさ及びアクチュエータ装置付勢と被動軸傾斜の大きさがジョイステックの動作の大きさに比例する請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前後及び左右の操縦を制御するため上記被動軸を互いに直交する第１，第２の軸の周りに傾斜可能であり、上記アクチュエータ装置が１）上記被動軸に結合され、左右の操縦を制御するため上記被動軸を上記第１軸の周りに傾斜せしめる左右アクチュエータと、及び２）上記コントローラに結合され、前後の操縦を制御するため上記被動軸を上記第２軸の周りに選択的に傾斜せしめる前後アクチュエータとを含み、上記付勢工程が、更に信号を上記左右アクチュエータに送る第１方法及び信号を上記前後アクチュエータに送る第２の方法において上記コントローラを付勢する工程を含む請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
上記仕上げトロエルが、夫々アクチュエータと、傾斜可能な被動軸とを有する左右のロータアセンブリを有するものにおいて、上記信号を送る工程が、上記コントローラから上記ロータアセンブリの夫々のアクチュエータに上記信号を送ることを含む請求項１０記載の方法。
【請求項１５】
上記左右ロータアセンブリの１つのアクチュエータが前後アクチュエータの双方を含み、左側アクチュエータが前後アクチュエータの１つのみを含むものにおいて、上記信号を送る工程が、１）上記左右ロータアセンブリの双方の前後アクチュエータに対し前後操縦指令信号を送る工程と、２）左右アクチュエータのみに左右操縦指令信号を送る工程とを含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
上記アクチュエータが、電動機と、この電動機によって駆動され、上記操縦リンケージに機械的に結合される移動可能な出力軸とを有し、上記アクチュエータが、上記駆動軸を傾斜するため上記操縦リンケージを移動するよう選択的に付勢される請求項１記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項１７】
約２５馬力の最大出力を有する単一の内燃機関エンジンを更に有する請求項１記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項１８】
約２５馬力の最大出力を有する単一の内燃機関エンジンを用いて必要な出力を発生せしめる請求項１０記載の方法。
【請求項１９】
上記操縦フレームを前後に傾動するよう上記被動軸の直線移動によって発生される力を上記操縦フレームに伝達するため、上記左右側アクチュエータが上記操縦フレームに一線となる直線移動可能な被動軸を有する請求項３記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【請求項２０】
上記被動軸が操縦ブラケット上に設けられた操縦ギヤボックス上に設けられており、上記操縦ボックスが上記フレーム上に前後左右に傾動自在に支持されており、上記左右アクチュエータが上記操縦フレームに一線となる直線移動可能な被動軸を含み上記操縦フレームを前後に傾動するよう上記被動軸の直線移動によって発生される力を上記操縦フレームに伝達する請求項１記載の乗用コンクリート仕上げトロエル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンクリート仕上げトロエル及びその操縦方法、特に、コンクリート面を仕上るための回転ブレードを有する１つ以上のロータアセンブリを用いたコンクリート仕上げトロエル及びその操縦方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の装置がウエットコンクリートを平滑にするために用いられている。これらの装置は、幾つかの大きなハンドガイド式装置や比較的大型の２または３ローラ装置を含む自走仕上げトロエル（trowel）、ハンドガイド式仕上げトロエル及び単純なハンドトロエルをも含む。自走仕上げトロエル、特に、乗用仕上げトロエルによれば手押式仕上げトロエルに比べより高速に且つ効率的にコンクリートの広い部分を仕上げることができる。本発明は自走仕上げトロエルに関し、以下乗用仕上げトロエルについての例を説明する。
【０００３】
代表的な乗用コンクリート仕上げトロエルはデッキを含むフレームを有する。デッキの下には少なくとも２または３個のロータアセンブリが取り付けられている。各ロータアセンブリは、デッキから下方に延びる被動軸と、この被動軸の下端から半径方向外方に延び、仕上げるべき面によって支持される複数のトロエルブレードとを有する。ロータアセンブリの被動軸はフレーム上に設けられ、対応するロータアセンブリのギヤボックスによって被動軸にリンクされた１つまたはそれ以上の内蔵エンジンによって駆動される。仕上げトロエルと運転者の重量が回転ブレードを介してコンクリートに摩擦的に伝達され、コンクリート面が平滑とされる。ブレードのピッチを変えるため、プラットフォーム上の運転者が接近できる機械的レバーとリンケージシステムを操作して個々のブレードを傾斜すれば、仕上げられるべき面に上記重量によって加えられる力が変るようになる。ブレードのピッチを変えればトロエルの仕上げ特性が変るようになる。例えば、理想的な仕上げ操作においては、始めに高トルクで約30rpm程度の低速でブレードを操作する“浮動”状態とする。次いで、コンクリートを15分〜30分間養生せしめ、次いで速度とブレードピッチを次第に増加し、最大速度、好ましくは約150〜200rpmで仕上げまたは“バーニング”とする。
【０００４】
操縦の目的で乗用トロエルのブレードをピッチ制御と無関係に傾斜できる。ロータアセンブリの被動軸を傾斜することによって、回転ブレードによってコンクリート面に加えられる力が被動軸の傾斜方向と直角方向にトロエルを進めるように作用する。即ち、ロータアセンブリの被動軸を左右及び前後に傾斜すればトロエルは夫々前後及び左右に進むようになる。乗用トロエルが２個のロータアセンブリを有する例では双方のロータアセンブリの被動軸を前後に傾斜する必要があるが、１つのロータアセンブリの被動軸は左右に傾斜できるようにする必要がある。
【０００５】
最も普通な操縦アセンブリは機械的に操作される。これらのアセンブリは通常夫々運転者の左右の手が接近できる運転者のシートに隣接した位置に設けた２つの操縦制御レバーを有する。これらのレバーは関連するロータアセンブリの枢支ギヤボックスに好ましい機械的リンケージアセンブリを介して機械的に結合される。ギヤボックスを左右及び前後に夫々傾斜するためレバーを前後及び左右に傾斜することによってトロエルを操縦する。この型の操縦アセンブリは米国特許第4,046,484号及び第5,108,220号明細書に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許に示された型の機械的操作操縦制御アセンブリは、運転者によって大きな物理的な力を加える必要があるためその操作が困難である。代表的な操縦制御レバーには前後及び左右方向への操縦のため20〜40ポンドの力を加える必要がある。多くの運転者は休みなしに数時間連続してこのような力を加えた場合には操作不可能となる。また、人間工学的に左右に力を加えることは前後に力を加えることに比べより疲労が大きい。
【０００７】
パワーアセンブリを有する従来のコンクリート仕上げ装置の機械的操作操縦制御アセンブリを改良することが提案されている。例えば、米国カリフォルニア州カーソンのホワイトマン  インダストリーズ  インコーポレーテッドは商標名“HTS−Series”で流体的操縦乗用トロエルを製造している。この装置は、エンジンによって駆動される流体ポンプによって流体的に駆動される。流体ポンプは加圧流体をロータアセンブリの流体モータと、ロータアセンブリの被動軸を傾斜するための流体操縦シリンダに供給する。操縦アセンブリは、運転者シートに隣接したプラットフォームに設けられたジョイステックによって制御される。これらのジョイステックは従来の機械的レバーよりその操作がより容易である。従って、従来の機械的操縦装置の運転者より疲れが少ない。
【０００８】
機械的操縦装置に比べ流体的操縦コンクリート仕上げトロエルは幾つかの点で優れているが幾つかの欠点を有する。例えば、流体ポンプ，流体モータ，操縦シリンダ，関連する流体装置は極めて重い。従って、装置重量を広い面積に分配するためブレードピッチを最小としても、いわゆる“浮動”仕上げ操作を始めに行なう前により長いコンクリートセット時間が必要となる。この遅れは、コンクリート仕上げ時間を失わせるため仕上げ操作を防げるようになる。更に、流体静力学的操縦装置によって要求される複雑な流体システムは油漏れする傾向がある。新しいコンクリートに対する油漏れは好ましくない。更にまた、流体静力学的操縦装置は、比較的大きな且つ高価な流体モータ、弁等を必要とするため手動操縦装置に比べより高価となる。
【０００９】
従って、機械的操縦装置と流体静力学的操縦装置に比べ比較的に軽く、廉価で、自動的に操作できる操縦制御アセンブリを有する自走仕上げトロエルが必要とされている。
【００１０】
本発明の第１の主目的は、比較的単純，軽量，廉価なパワー操縦システムに協働する自走仕上げトロエルを得るにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、上記第１の主目的に合致し、少なくとも運転者の疲れが減少する自走コンクリート仕上げトロエルを得るにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上記第１の主目的に合致し、その操作のため高圧流体を必要とせず、従って流体漏れの問題が無いコンクリート仕上げトロエルを得るにある。
【００１３】
本発明の第２の主目的は、運転者によって加えられる力が少なくて良く、従って、疲れが無い自走コンクリート仕上げトロエルの操縦方法を得るにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、上記第２の目的に合致し、重く、複雑な漏れのある流体システムを用いない方法を得るにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記第１の主目的は、機械的レバーシステムまたは流体システムを用いず、ボールねじアクチュエータのような電子アクチュエータを用いたコンクリート仕上げ装置を操縦することによって達成できる。このアクチュエータは電子ジョイステックのようなコントローラによって間接的に制御し、付勢されたとき少なくともロータアセンブリの被動軸を傾斜せしめ、所望の操縦を実行せしめる。
【００１６】
好ましくは、各ロータアセンブリに関連するアクチュエータ装置のアクチュエータを、アセンブリのギヤボックスに直接接続された比較的単純な操縦リンケージによって上記ロータアセンブリに接続する。２個のロータアセンブリを有する乗用トロエルの代表的な例では、２個のアクチュエータ及び２軸枢支操縦リンケージによって、ロータアセンブリの１つのため左右及び前後操縦制御を実行せしめる。一方１つのアクチュエータ及びこれに関連する単軸枢支操縦リンケージによって他のロータアセンブリのため前後操縦制御を実行せしめる。
【００１７】
コントローラは、運転者の物理的運動を電子操縦指令信号に変換する。例えば、アクチュエータに電子的に結合される１つまたはそれ以上のジョイステック、好ましくは比例制御ジョイステックを上記コントローラに有せしめ、アクチュエータが付勢されたとき、帰還回路がジョイステックの位置をアクチュエータの位置と比較し、アクチュエータの位置がジョイステック位置によって定められた指令位置に合致する迄アクチュエータの付勢を継続せしめる。ジョイステックが釈放されたときアクチュエータは自動的にその中心位置に戻るようにする。ジョイステックと対応するアクチュエータ間の帰還回路の特性により、仕上げるべき面上のトロエルの移動速度をジョイステックの運動の大きさに正比例せしめ、トロエルをジョイステックの移動方向に移動せしめる。運転者によって加える力が極めて僅かであるため、運転者の運転中の疲れを従来の機械的操縦トロエルに比べ大幅に減少できる。
【００１８】
本発明の他の目的及び利益は以下図面と共に示す実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるべきではない。本発明は、本発明の精神を逸脱することなく種々増減変更できることは勿論である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
【００２０】
（１．レジュメ）
【００２１】
本発明においては、運転者を疲れさす操作力を必要とせずにロータアセンブリの軸を傾斜することによってトロエルを操縦できる改良されたパワー操縦システムを有する自走コンクリート仕上げトロエルを構成せしめる。上記操縦制御システムは、各ロータアセンブリに結合され、運転者によって操作されるコントローラによって制御されるボールねじアクチュエータ等の少なくとも１つの電気的アクチュエータを含む。好ましくは上記コントローラには、少なくとも１つ、好ましくは２つのジョイステックを有せしめ、ジョイステックを運転者により操作し、ジョイステックの移動量に比例した速度で、ジョイステックの移動方向にトロエルを移動せしめるようにする。少なくとも１つのロータアセンブリのギヤボックスを２つの軸の周りに回動することによってトロエルを操縦する代表的な例ではギヤボックスを回動するため互いに分離したアクチュエータを用いる。このトロエルは操作が容易で，軽量であり，高圧流体漏れの危険が少ない。
【００２２】
（２．概要）
【００２３】
本発明はロータアセンブリを傾斜することによって操縦される任意のパワーコンクリート仕上げトロエルに適用可能である。例えば、本発明は２つの互いに反対方向に回転するロータアセンブリを有する乗用仕上げトロエルに関して説明するが、これに限定されるものではない。
【００２４】
図１〜図６に示すように、本発明の好ましい一実施例における乗用コンクリート仕上げトロエル２０は、剛性金属フレーム２２と、このフレーム２２上の上方デッキ２４と、このデッキ２４上に設けた運転者プラットフォームまたはペデスタル２６と、上記デッキ２４から下方に延び、仕上げるべき面上に仕上げトロエル２０を支持するための左右のロータアセンブリ２８及び３０とを主として有する。ロータアセンブリ２８及び３０は仕上げ操作を行なうため夫々半時計方向及び時計方向に回転する。従来既知のリングガード３２をトロエル２０の外周に配置し、デッキ２４から仕上げるべき面近くに延ばす。ペデスタル２６をデッキ２４の中心部後方に位置せしめ、運転者のシート３４を支持せしめる。ペデスタル２６とシート３４はヒンジ（図示せず）を介して枢支し、エンジン７２のような下方に位置する構成部品に近づき得るようにする。図１に示すようにペデスタル２６の右側に燃料タンク３６を配置し、左側に防水剤タンク３８を配置し、後述する操縦システム７６のアクチュエータ８６の１つをその下側に配置する。
【００２５】
図２と図５に示すように、リフトケージアセンブリ４０をペデスタル２６とシート３４の下側でデッキ２４の上面に設ける。このリフトケージアセンブリ４０は、前方及び後方の水平管４２と４４と、この両端部に夫々位置され、上記水平管４２と４４をデッキ２４から上方に離間せしめるための垂直支持管４６とを含む複数の鋼管により構成する。上記水平管４２と４４は、フック等を受容する中心持ち上げ位置を特定するためのD−形切り欠き５０を形成した板４８によって互いに連結する。切り欠き５０はトロエル２０全体を持ち上げ得る所望の位置に形成し、その結果輸送のためのこの種の型の装置を持ち上げるために通常用いられるハーネスまたは4点型アタッチメントを不要とする。
【００２６】
図３〜図５に示すように、各ロータアセンブリ２８または３０には、ギヤボックス５２と、このギヤボック５２から下方に延びる被動軸５４と、半径方向支持アーム５８を介して被動軸５４によって支持せしめた、コンクリート面によって支持されるよう被動軸５４の下端から半径方向外方に延びる円周方向に互いに離間された複数のブレード５６とを有せしめる。各ギヤボックス５２は、後述する理由でデッキ２４に対して傾斜できるようデッキ２４の下側に設ける。
【００２７】
各ロータアセンブリ２８と３０のブレード５６のピッチは、図１〜図４に示すブレードピッチ調節アセンブリ６０によって個々に調節せしめる。各ブレードピッチ調節アセンブリ６０は、垂直ポスト６２と、この垂直ポスト６２の頂部に設けたクランク６４とを有し、ブレード５６のピッチを変えるため運転者によって上記クランク６４を回動せしめる。代表的な構成では、スラストカラー６６をヨーク６８に協働せしめ、被動軸５４の軸に対し直角に延びる軸の周りでブレード５６を回動する位置にスラストカラー６６をヨーク６８によって押圧せしめる。引張ケーブル７０をクランク６４からポスト６２を通してヨーク６８に延ばす。クランク６４を回してヨーク６８の傾斜角度を調節し、スラストカラー６６を上下せしめればトロエルブレードのピッチを調節することができる。この型のブレードピッチ調節アセンブリを有するパワーコンクリート仕上げトロエルは米国特許第2,887,934号明細書に示されている。
【００２８】
ロータアセンブリ２８と３０及び仕上げトロエル２０の他の構成部分は運転者シート３４の下側に設けたガソリンエンジン７２によって駆動せしめる。エンジン７２のサイズはトロエル２０のサイズ及びエンジンによって駆動されるロータアセンブリの数によって変える。48インチの２つのロータアセンブリの場合には約25馬力のエンジンを用いる。ロータアセンブリ２８と３０は、図１５〜図１７に示す独特のトルク伝達システム７４を介してエンジン７２に連結し、独特の操縦システム７６を介して操縦の目的で傾斜せしめる。操縦システム７６とトルク伝達システム７４を以下説明する。
【００２９】
（３．操縦システム）
【００３０】
この型の代表的な乗用コンクリート仕上げトロエルにおいては、ロータアセンブリ２８と３０の一部または全部を傾斜し、ブレード５６の回転により水平力を作りトロエルを前進せしめるようにしている。操縦方向はロータアセンブリの傾斜方向と直角となる。即ち、ロータアセンブリを左右及び前後に傾斜すれば、トロエル２０は前後及び左右に夫々動くようになる。操縦のために望まれる最も迅速な傾斜手段は、ギヤボックス５２を含むロータアセンブリ２８と３０を全体として傾斜せしめることである。ギヤボックス５２全体を傾斜せしめる好ましい実施例の内容は同様にして操縦制御のためロータアセンブリ２８と３０の他の構成部分をも傾斜せしめるシステムに適用できる。
【００３１】
即ち、各ロータアセンブリ２８と３０の内側ブレード上の圧力が増加するようにギヤボックス５２を横方向に傾斜すれば、トロエルが前進されるようになり、各ロータアセンブリ２８と３０の外側ブレード上の圧力が増加するようにギヤボックス５２を横方向に傾斜すればトロエル２０が後進するようになる。左右方向操縦のためには１つのみのギヤボックス、例えば右側ロータアセンブリ２８のギヤボックス５２を傾斜することが望まれ、ギヤボックス５２を前方へ傾斜してロータアセンブリ２８の前方ブレード上の圧力を増加すればトロエル２０が右方に操縦される。同様にして、ギヤボックス５２を後方へ傾斜してロータアセンブリ２８の後方ブレード上の圧力を増加すればトロエル２０が左側に操縦される。
【００３２】
操縦システム７６は、コントローラ８５によって制御された左右の操縦アセンブリ８０と８２を用いて左右のロータアセンブリ２８と３０のギヤボックス５２を傾斜せしめる。図５〜図９に示すように操縦アセンブリ８０には、第１のアクチュエータ装置と、これをロータアセンブリ２８のギヤボックス５２に結合する第１の操縦リンケージ８８とを設ける。同様にして図１０〜図１２に示すように操縦アセンブリ８２には、第２のアクチュエータ装置と、これをロータアセンブリ３０のギヤボックス５２に結合する第２の操縦リンケージ９２とを設ける。第１のアクチュエータ装置には前／後アクチュエータ８４と、左／右アクチュエータ８６とを有せしめ、一方、第２のアクチュエータ装置には前／後アクチュエータ９０のみを設ける。コントローラ８５は好ましくはアクチュエータ８４，８６，９０に結合し、特定方向におけるコントローラ８５の操縦によりトロエル２０が同一方向に、好ましくはコントローラの移動速度に比例した速度で移動できるようにする。
【００３３】
アクチュエータ８４，８６，９０はコンクリート仕上げトロエル２０のデッキ２４を通して垂直に延ばし、図２〜図５に示すように例えばデッキ２４及びまたはリフトケージアセンブリ４０に対するアタッチメントによってフレーム２２に直接または間接に取り付ける。各アクチュエータは、電気的に操作される部材とし、コントローラ８５からの電気的操縦指令信号によって選択的に付勢し、関連する操縦リンケージ８８または９２を傾斜せしめる。アクチュエータ８４，８６，９０は好ましくは、コントローラ８５によって指令された位置とアクチュエータの実際の位置を比較する内部帰還ポテンショメータを有する型のものとする。これらの位置が合致したとき、アクチュエータの動作を停止し、その位置に保持せしめる。好ましいアクチュエータには、例えばワーナー  エレクトリック  オブ  サウス  ベロット  ＩＬから得られるボールねじアクチュエータを有せしめる。これらのアクチュエータは双方向、多目的、低コスト、帰還制御のものとする。各アクチュエータ８４，８６または９０は１）デッキ２４上に延び、デッキまたはトロエル２０の他の固定部材に固定される固定ベース９４と、２）電動機９６と、３）直線変位可能なロッド９８とを有する。ロッド９８は、正確な位置決めと大負荷を移動可能なボールねじ駆動手段によって駆動する。例えば、この型のアクチュエータは毎秒49インチ迄のサドル速度と900ポンド迄の駆動軸負荷を処理できる。好ましいアクチュエータは略500ポンドの力を有する。操縦リンケージ８８と９２をより複雑なレバーアセンブリに代えた場合にはより軽負荷用のアクチュエータを用い得る。然しながら、本発明においてはボールねじアクチュエータ以外の他の電動アクチュエータを用いても良い。
【００３４】
左右の操縦リンケージ８８と９２を以下説明する。
【００３５】
図３，図５〜図９に示すように操縦リンケージ８８は、操縦ブラケット１００と、２軸枢支のためデッキ２４上に操縦ブラケット１００を取り付ける枢支支持アセンブリとを含む。この枢支支持アセンブリは、第１，第２の各対のピローブロック軸受１０２，１１０と、クロス管１０４とを有する。第１の対のピローブロック軸受１０２はデッキ２４の底にボルト付けする。クロス管１０４は、１）ピローブロック軸受１０２内に挿入される長手方向両端部１０６と、２）第２の対のピローブロック軸受１１０に隣接される横方向両端部１０８とを有する。操縦ブラケット１００にはトロエル２０の長手方向に延びる、フレーム１１２と、このフレーム１１２から横方向に延びる一対の取付板１１４とを有せしめる。操縦ブラケット１００とギヤボックス５２は、第２の一対のピローブロックの軸受１１０に対し、ピローブロック１１０内の孔と、取付板１１４の孔とを通りギヤボックス５２の頂部のねじ孔に螺合されるボルト１１６によって固定せしめる。この構成により操縦ブラケット１００（従って、ギヤボックス５２）が１）クロス管１０４の横方向の軸の周りに回動しギヤボックスが前後に傾斜して右／左操縦がなされ、２）クロス管の長手方向の軸の周りに回動してギヤボックスを左右に傾斜せしめ、従って前／後操縦制御がなされるようにする。この実施例においては、フレーム１１２の対向端が図３に示すようにブレードピッチ調節ポスト６２のための取付板１２２を構成し、ブレードピッチ調節アセンブリ６０がギヤボックス５２と共に移動し、従って操縦制御操作がブレードピッチに影響しないようになる。ギヤボックスをクロス管の横方向軸の周りに回動せしめるため、前／後アクチュエータ８４を枢支ピン１２８を介して枢支レバー１２６のクレビス１２４に連結せしめる。レバー１２６を第２の対のピローブロック軸受１１０と、クロス管１０４の横方向端部１０８を通して延ばし、抑止リング１３０によって保持する。
【００３６】
図２，図４，図５，図１０〜図１２に示すように、操縦アセンブリ８２に対して操縦アセンブリ８０は、前／後操縦操作のため左右に回動することを除いて同一構造とする。即ち、アクチュエータ８６に沿う操縦リンケージ９２の長手方向端のクレビスを省略する。更に、第２の対の軸受１１０を単純な支え１５０に代えることができる。操縦リンケージ９２は操縦リンケージ８８と同一とし、操縦ブラケット１４０と枢支支持アセンブリとを有せしめる。枢支支持アセンブリには、１）ピローブロック軸受１４２と、２）クロス管１４４の長手方向端部１４６と横方向端部１４８とを有せしめる。操縦ブラケット１４０にはフレーム１５２と、このフレーム１５２から横方向に延びる一対の取付板１５４とを有せしめ、この取付板１５４はボルト１５６によって支え１５０とギヤボックス１５６に連結せしめる。関連するブレードピッチ調節アセンブリ６０のポスト６２をフレーム１５２の一端に設けた取付板１６２上に取り付ける。前／後アクチュエータ９０を枢支ピン１６８を介して枢支レバー１６６のクレビス１６４に連結せしめる。この枢支レバー１６６を支え１５０と、クロス管１４４の横方向端部１４８を通して延ばし、支え１５０にスプリングピン１７２によって固定し、この結果、ギヤボックス５２とフレーム２２がクロス管１４４の長手方向の軸の周りに左右に回動できるが、横方向軸の周りに前後には回動できないようにする。
【００３７】
コントローラは物理的な操作量を電子操縦指令信号に変化する。図１３に示すように、好ましいコントローラ８５を、プログラムされたＣＰＵ１８０を介してアクチュエータに電子的に接続された２軸比例制御ジョイステックにより構成し、操縦指令信号を作りこれをアクチュエータ８４，８６，９０に送るようにする。アクチュエータ８４，８６，９０からの帰還信号をＣＰＵ１８０に戻し、アクチュエータ動作をジョイステック動作に関連せしめる。この結果、アクチュエータ８４，８６または９０をジョイステック動作の大きさに比例して指令された方向に移動せしめる。従ってトロエル２０はジョイステックの移動量に比例した速度でジョイステックの移動方向に移動する。例えば、コンクリート仕上げトロエル２０を前進せしめるときは、ジョイステックを前後軸の周りに前方に回動すれば、ＣＰＵ１８０が前／後アクチュエータ８４と９０の出力ロッドをジョイステックの動作に比例して制御し、ギヤボックス５２を互いに左右方向に回動し、トロエル２０がジョイステックの動作に比例した速度で前方または後方に移動されるようにする。同様にしてジョイステックを第２軸の周りで左右に傾斜せしめれば、操縦指令信号が発生し、この信号がＣＰＵ１８０によって処理され、左右アクチュエータ８６上の帰還ポテンショメータに協働してアクチュエータ８６の出力ロッドを伸縮し、関連するギヤボックス５２をジョイステックの移動量に比例する量だけ前後に傾斜し、その結果、仕上げトロエルがジョイステックの移動量に比例した速度で左右に移動されるようにする。ジョイステックを釈放すれば、内部バイアススプリング（図示せず）によって中心または中立位置に戻され、各アクチュエータ８４，８６，９０が同じく中立位置に復帰されるようにする。
【００３８】
図１３に示すように、ジョイステックには固定ベース１８２と、この固定ベース１８２に傾動自在に取り付けたグリップ１８４とを有せしめる。ロッカースイッチ１８６をグリップ１８４上に設け、前／後アクチュエータ８４と９０を同時に且つ反対方向に付勢するためロッカースイッチ１８６を押したとき、その変位方向に応じてトロエル２０が時計方向または半時計方向に回転されるようにする。好ましくは、ロッカースイッチ１８６を右方に傾斜したときトロエル２０が時計方向に回転し、左方に傾斜したとき反時計方向に回転されるようにする。
【００３９】
他の実施例においては、図１３に示す単一の２軸ジョイステックの代りに図１４に示すように２個のジョイステック８５Ｒと８５Ｌを用い、一方のジョイステック８５Ｒを前／後及び左／右操縦制御のために好ましい２軸ジョイステックとし、他方８５Ｌを前／後操縦制御のみ可能な前後にのみ傾動可能な単軸ジョイステックとする。この実施例ではロッカースイッチを省略せしめる。ある運転者には、この実施例のものが各ロータアセンブリ制御のために従来用いられている機械的レバーに類似している理由で好まれる。
【００４０】
上記パワー操縦システム７６には、従来の機械的に操作されるシステムや流体的に操作されるシステムにまさる幾つかの利益がある。例えば、本発明システムによればジョイステックをその内部スプリング力にまさる１〜２ポンド程度の僅かな力で操作でき、従って、従来の機械的操作システムよりその操作がより容易となる。また、ギヤボックス５２にアクチュエータ８４，８６，９０を結合するための機械的リンケージが従来の機械的操作制御レバーの場合よりより単純である利点がある。更に、流体的操縦システムと異なり、トロエル２０は軽量であり、また、高圧流体漏れの恐れがない。
【００４１】
（４．トルク伝達システム）
【００４２】
図１５〜図１８に示すように、トルク伝達システム７４によってエンジン７２の出力軸２００からギヤボックス５２の被動軸２０２に対し駆動トルクを伝達し、ロータアセンブリ２８と３０を回転せしめる。このトルク伝達システム７４には、１）トロエル２０によって異なる仕上げ操作を行なうため変速比及びまたはブレードアセンブリ直径を変え得ること、２）エンジン出力軸２００に対するギヤボックス５２の被動軸２０２の傾斜を調節しながら複雑なユニバーサルジョイントを不要ならしめ得ることが必要である。このため１）図１６に示す可変速トルクコンバータアセンブリ２０４と、２）図１７に示す可撓性駆動軸２０６とを夫々用いる。
【００４３】
トルクコンバータアセンブリ２０４には互いにベルト２１２のようなトルク伝達素子によって結合した可変速駆動及び被動クラッチ２０８と２１０を有せしめる。図１６に示すように駆動クラッチ２０８のハブ２１４はエンジン７２の出力軸、またはエンジンの出力軸に直接または間接に接続された他の出力軸の何れかであるエンジン出力軸２００にキー止めする。同様にして被動クラッチ２１０のハブ２１６をジャッキ軸２１８にキー止めし、被動クラッチ２１０によってジャッキ軸２１８を回動せしめる。ジャッキ軸２１８をピローブロック軸受２２０によってフレーム２２上に支持し、出力端２２２を対応する左または右の可撓性駆動軸２０６に結合する。
【００４４】
可撓性駆動軸２０６をジャッキ軸２１８と、ギヤボックス５２の被動軸２０２に接続する。図１７に示すように各可撓性駆動軸２０６は、対応する軸受２２０を通るカップリング２２６を介してジャッキ軸２１８に関連する出力端部２２２に固定する。各カップリング２２６の入力端部は関連するジャッキ軸２１８の出力端部２２２にキー止めし、各カップリング２２６の出力端部は関連する可撓性駆動軸２０６の入力端部に取り付けた接手２２４にボルト付けする。各可撓製駆動軸２０６の出力端部に取り付けた他の接手２２８をこれにボルト付けした内側スプラインカップリング２３０によって関連するギヤボックス被動軸２０２に結合する。このスプラインカップリング２３０はギヤボックスが傾動する間可撓性駆動軸２０６とギヤボックス被動軸２０２間の相対的軸方向移動を許容する。必要に応じて、可撓性駆動軸２０６とジャッキ軸２１８間の軸方向移動を上記相対的移動によって許容せしめる。
【００４５】
上述のように、ジャッキ軸２１８に相対的に左右のギヤボックス５２を傾斜せしめるため軸２０６として可撓軸を用いれば複雑なユニバーサルジョイントが不要となる。関連するギヤボックス５２の被動軸を駆動するために十分なねじり剛性を各軸２０６に有せしめながら各軸２０６の長さの少なくとも一部、例えば端部を湾曲できる材料で作る。ギヤボックス５２は１０°以下、例えば４°程度、僅かに傾斜するのみであるから軸２０６は大きく湾曲する必要はない。然しながら、可撓軸を用いる多くの場合とは異なり、軸２０６は、トロエル２０の操作の間、即ちトルク伝達の間動的に繰り返し湾曲することになる。草刈機や、駆動モータと被動軸間に湾曲伝達路を形成する他の装置に多く用いられる巻線状の可撓軸は、この目的に好適である。この実施例の軸は長さ１フィート，直径１インチである。必要に応じてゴムや耐水，耐塵材料のスリーブ２３２を巻線状可撓軸の周りにその保護のため嵌合せしめる。好ましい巻線状可撓軸は例えばニューヨーク市、ビンガムトンのエリオット  マニファクチュアリング  カンパニー  から得られる。
【００４６】
トルクコンバータアセンブリ２０４としては、例えばコメットインダストリィから得られる可変速型のものが好ましい。図１６と図１７に示すように、駆動クラッチ２０８には上記ハブ２１４と可変幅シーブ２４０を有せしめる。このシーブ２４０にはハブ２１４に固定した第１部分２４２とハブ２１４に摺動自在に設けた第２部分２４４とを有せしめ、上記第２部分２４４を第１部分２４２から軸方向に離接自在ならしめる。第２部分２４４をスプリング（図示せず）によって第１部分２４２から常時引き離し、複数の遠心力カム２４６の作用によって第１部分２４２に向って軸方向に移動されるようにする。第１及び第２部分２４２と２４４の軸方向内側面は内側から外側に向って外方に傾斜せしめ、その結果、シーブ２４０上のベルトと同一幅部分に対応する実効直径が、第１，第２部分２４２と２４４間の軸方向間隔に反比例して変るようにする。従って、エンジン出力軸２００速度が増加したとき遠心力カム２４６が第２部分２４４を第１部分２４２に向って押し、シーブ２４０の実効軸方向の幅が減少する。従って、シーブ２４０の実効直径は増加し、図１６の矢印２４８に示すようにベルトがシーブに沿って上方に移動する。
【００４７】
駆動クラッチ２１０にはその直径が駆動クラッチ２０８のシーブ２４０の直径に反比例して変化する可変直径シーブ２５０を設ける。このシーブ２５０にはハブ２１６に固定した第１部分２５２と、この第１部分２５２に離接するよう軸方向に移動自在な、ハブ２１６に設けた第２部分２５４とを有せしめる。この第２部分２５４はスプリング２５６によって第１部分２５２に向って常時抑制せしめる。第１及び第２部分２５２と２５４の軸方向内側面は内側から外側に向って外方に傾斜せしめ、その結果、シーブ２５０の実効直径が、第１，第２部分２５２と２５４間の軸方向間隔に反比例して変るようにする。従って、エンジンが加速され駆動クラッチ２０８のシーブ２４０に沿ってベルト２１２が外方に移動したとき、増加した張力によってスプリング２５６を圧縮し、第１，第２部分２５２と２５４間の軸方向間隔が広がり、被動シーブ２５０の実効直径が減少されるようにする。この結果、図１６に示す矢印２５８の方向にベルト２１２が内側に移動されるようにする。従って、トルクコンバータアセンブリ２０４の実効速度比がエンジン速度増加につれて次第に増加し、エンジン速度減少につれて次第に減少するようになる。このため、ロータアセンブリ２８と３０はエンジン速度によって大きく変化する速度／トルク範囲で駆動されるようになる。
【００４８】
本発明によれば、同一のトロエルを用いて後述のオーバーラップ及び非オーバーラップの両モードで操作できる利点がある。即ち、図１８，図１８Ａ，図１９，図１９Ａに示すように、トロエルブレード５６を、支持アーム５８に沿って軸方向に離間した孔２６２を通して延びブレード５６のためのブラケット２６６に設けたねじ孔２６４に螺合したボルト２６０によって関連する支持アーム５８に取り付ける。支持アーム５８は十分に長くし、且つ十分な数の孔２６２を設け、ブレード５６をアーム５８の任意の点に固定でき、従って、ブレード５６を１）図１８及び図１８Ａに示すようにロータアセンブリ２８と３０のブレード５６の外端が画く円弧Ｃ１とＣ２が互いに重ならないようにし、または２）図１９及び図１９Ａに示すように円弧Ｃ１とＣ２が一部重なるようにする。ブレード５６を図１８と図１８Ａに示すようにオーバーラップしない配置としたとき、各ロータアセンブリ２８と３０のブレード５６の底に円形パン（図示せず）を留め、トロエル２０を浮動操作できるようにする。
【００４９】
仕上げトロエル２０は任意の仕上げ操作に用い得る。例えば、コンクリートを十分に仕上げるに際し、新たに注入されたコンクリートを粗仕上げするための“浮動”操作を行なうためブレード５６を支持アーム５８に取り付け、図１８と図１８Ａに示すように各ブレード５６のセットが画く円弧Ｃ１とＣ２が重ならないようにし、パン（図示せず）を各ロータアセンブリ２８または３０のブレード５６に取り付け、トロエル２０をエンジン７２と共に低速でコンクリート面上を移動せしめる。この場合、トルクコンバータアセンブリ２０４の駆動及び被動クラッチ２０８と２１０のシーブ２４０と２５０は夫々最小及び最大直径またはそれに近い状態となり、最大速度変化が達成される。この結果、50rpm以下、例えば30rpmの低回転速度で高トルクがブレードに伝達される。他の例においては、図１９と図１９Ａに示すように支持アーム５８に沿ってブレード５６を上記円弧Ｃ１とＣ２が互いに重なるように位置できる。
【００５０】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば運転者はトロエル２０を異なるエンジン速度と異なるブレードピッチでコンクリート面上を移動できる。トルクコンバータアセンブリ２０４の速度比はエンジン速度が増加したとき増加し、ロータアセンブリ２８と３０を従来以上に高速で駆動できる。仕上げトロエル２０は、ブレードピッチが最大でブレード５６が150rpm以上、好ましくは約200rpmの回転速度である。“バーニング操作”においても使用できる。したがって、単一のコンクリート仕上げトロエル２０は、極低速／高トルク浮動操作と極高速バーニング操作を含む全仕上げ操作のために使用でき、同一ブレード５６を互いに重なる及び重ならない仕上げ操作のため用いることができる。従来の装置ではこのような自由度は得られない。
【００５１】
ギヤボックス５２は所望の操縦制御を達成するため仕上げ操作の間殆んど連続して傾斜される。この傾斜により可撓性軸２０６の曲げが繰り返される。この軸２０６のメンテナンスは驚くほど容易であり、ユニバーサルジョイントに比べて寿命が極めて長く、ウエットコンクリートによってダメージを受ける事がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乗用コンクリート仕上げトロエルの一実施例を示す斜視図である。
【図２】運転者用シートとこれに隣接する部分を削除して示す図１のトロエルの斜視図である。
【図３】図１に示すトロエルの左側面図である。
【図４】図１に示すトロエルの右側面図である。
【図５】図２に示すトロエルの背面図である。
【図６】左側のロータアセンブリの分解斜視図である。
【図７】図６に示すロータアセンブリの正面図である。
【図８】図６に示すロータアセンブリの右側面図である。
【図９】図６に示すロータアセンブリの平面図である。
【図１０】右側のロータアセンブリの分解斜視図である。
【図１１】図１０に示すロータアセンブリの平面図である。
【図１２】図１０に示すロータアセンブリの右側面図である。
【図１３】本発明の一実施例における操縦制御システムのブロック線図である。
【図１４】本発明の他の実施例における操縦制御システムのブロック線図である。
【図１５】トルク伝達システムの側面図である。
【図１６】図１５のシステムの一部の平面図である。
【図１７】図１５のシステムの分解斜視図である。
【図１８】本発明のトロエルの非オーバーラップ状態における底面図である。
【図１８Ａ】図１８の一部の拡大図である。
【図１９】本発明のトロエルのオバーラップ状態における底面図である。
【図１９Ａ】図１９の一部の拡大図である。
【符号の説明】
２０  乗用コンクリート仕上げトロエル
２２  剛性金属フレーム
２４  デッキ
２６  ペデスタル
２８  ロータアセンブリ
３０  ロータアセンブリ
３２  リングガード
３４  シート
３６  燃料タンク
３８  防水剤タンク
４０  リフトケージアセンブリ
４２  水平管
４４  水平管
４６  垂直支持管
４８  板
５０  切り欠き
５２  ギヤボックス
５４  被動軸
５６  ブレード
５８  支持アーム
６０  調節アセンブリ
６２  垂直ポスト
６４  クランク
６６  スラストカラー
６８  ヨーク
７０  ケーブル
７２  エンジン
７４  トルク伝達システム
７６  操縦システム
７８  操縦システム
８０  操縦アセンブリ
８２  操縦アセンブリ
８４  アクチュエータ
８５  コントローラ
８６  アクチュエータ
８８  操縦リンケージ
９０  アクチュエータ
９２  操縦リンケージ
９４  固定ベース
９６  電動機
１００  操縦ブラケット
１０２  ピローブロック軸受
１０４  クロス管
１０６  端部
１０８  端部
１１０  ピローブロック軸受
１１２  フレーム
１１４  取付板
１１６  ボルト
１２４  クレビス
１２６  レバー
１２８  枢支ピン
１３０  抑止リンク
１４０  操縦ブラケット
１４２  軸受
１４４  クロス管
１４６  端部
１４８  端部
１５０  支え
１５２  フレーム
１５４  取付板
１５６  ギヤボックス
１６２  取付板
１６４  クレビス
１６６  枢支レバー
１６８  枢支ピン
１７２  スプリングピン
１８０  ＣＰＵ
１８２  固定ベース
１８４  グリップ
１８６  ロッカースイッチ
２００  出力軸
２０２  被動軸
２０４  可変速トルクコンバータアセンブリ
２０６  可撓性駆動軸
２０８  可変速駆動クラッチ
２１０  被動クラッチ
２１２  ベルト
２１４  ハブ
２１６  ハブ
２１８  ジャッキ軸
２２０  軸受
２２２  出力端
２２４  接手
２２６  カップリング
２２８  接手
２３０  スプラインカップリング
２３２  スリーブ
２４０  可変幅シーブ
２４２  第１部分
２４４  第２部分
２４６  カム
２４８  矢印
２５０  可変直径シーブ
２５２  第１部分
２５４  第２部分
２５６  スプリング
２５８  矢印
２６０  ボルト
２６２  孔
２６４  孔
２６６  ブラケット
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１８Ａ】
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【図１９】
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【図１９Ａ】
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