(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリ及び従動プーリにベルトを掛けることで、駆動プーリの回転を従動プーリを介して回転軸に伝えるようにした、ベルト式動力伝達機構により除雪用オーガ等の作業部を駆動するとともに、前記ベルト式動力伝達機構に過負荷防止装置を備えた除雪機であって、
前記過負荷防止装置は、前記駆動プーリに組込まれて作業部操作部材の操作により断接する電磁クラッチと、前記ベルトの張力の変化によりトルクが過大になったことを検出する検出部と、この検出部の検出信号を得たという条件、及び、前記作業部操作部材にて前記電磁クラッチの接続操作をしてから一定時間が経過したという条件の、二つの条件が満たされたときに、前記電磁クラッチを断状態にする制御部と、を備えたことを特徴とする除雪機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーガ及びブロアを備えた除雪機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーガ及びブロアを備えた除雪機としては、例えば特開２００１−２７９６２９の公報「除雪機」（以下、「従来の技術」と言う）が知られている。
この従来の技術は、同公報の図４に示されるように、原動機側プーリ１０２（番号は公報に記載されたものを引用した。以下同じ。）及び回転軸側プーリ１０４に駆動ベルト１０３を掛けることで、原動機側プーリ１０２の回転を回転軸側プーリ１０４を介して回転軸１０５に伝えるようにした、ベルト式動力伝達機構１０９によってオーガ３１やブロア３２を回転する除雪機１０である。
【０００３】
さらに従来の技術は、同公報の図６及び図７に示されるように、ベルト式動力伝達機構１０９に、原動機側プーリ１０２に組込んだ電磁クラッチ１０１と、駆動ベルト１０３を押し付けるスイング可能なテンションローラ１３４と、トルクが過大になったときの駆動ベルト１０３の張力でテンションローラ１３４がスイングしたことを検出する検出部１３６と、この検出部１３６の検出信号に基づき電磁クラッチ１０１を断状態にする制御部４２とからなる、過負荷防止装置１３０を備えたというものである。
【０００４】
クラッチレバー４４によって、電磁クラッチ１０１を断状態と接状態とに切換えることができる。オーガ３１やブロア３２に異物を噛み込むことで、トルクが過大になったときには、過負荷防止装置１３０が作動して、エンジンから回転軸１０５へのトルク伝達を遮断する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術によれば、クラッチレバー４４にて電磁クラッチ１０１を接続状態に切換えた瞬間に、エンジン１４のトルクが、停止中のオーガ３１並びにブロア３２に伝達されることになる。このスタート時の始動トルクは比較的大きいので、駆動ベルト１０３の張力も大きい。これはスタート時に発生する一過性の現象である。
【０００６】
しかし、スタート時における駆動ベルト１０３の張力の変化によっては、トルクが過大になったとして検出部１３６から検出信号を発することが考えられる。制御部４２は、検出信号に基づき電磁クラッチ１０１を断状態にする。この結果、エンジン１４からオーガ３１並びにブロア３２へのトルク伝達は遮断されてしまう。遮断されると、一転して張力が低下するので、検出部１３６からの検出信号は切れる。この結果、制御部４２は電磁クラッチ１０１を再び接状態に切換える。
【０００７】
このようなことから、スタート時には、電磁クラッチ１０１が断状態と接状態とを繰り返す、いわゆるチャタリング現象が発生しつつ、断状態から接状態に切り換ることがあり得る。この現象が発生することは、除雪作業性をより高めたり、電磁クラッチ１０１の耐久性をより高めるには、改良の余地がある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、除雪作業性をより高めるとともに、電磁クラッチの耐久性をより高めることができる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、駆動プーリ及び従動プーリにベルトを掛けることで、駆動プーリの回転を従動プーリを介して回転軸に伝えるようにした、ベルト式動力伝達機構により除雪用オーガ等の作業部を駆動するとともに、ベルト式動力伝達機構に過負荷防止装置を備えた除雪機であって、
過負荷防止装置は、駆動プーリに組込まれて作業部操作部材の操作により断接する電磁クラッチと、ベルトの張力の変化によりトルクが過大になったことを検出する検出部と、この検出部の検出信号を得たという条件、及び、作業部操作部材にて電磁クラッチの接続操作をしてから一定時間が経過したという条件の、二つの条件が満たされたときに、電磁クラッチを断状態にする制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、「作業部操作部材にて電磁クラッチの接続操作をしてから一定時間」とは、作業部操作部材にて電磁クラッチの接続操作したときから、検出部で検出される極く一時的に発生する大きなトルク（すなわち、始動トルク）が減少又は無くなるまでの、時間のことである。
【００１１】
作業部操作部材にて電磁クラッチを接続操作することで始動トルクが発生し得る、極く短時間においては、電磁クラッチが接状態から断状態に切り換らないようにした。スタート時に、電磁クラッチが断状態と接状態とを繰り返す、いわゆるチャタリング現象が発生しつつ、断状態から接状態に切り換るという状態を、防止することができる。
【００１２】
従来は、チャタリング現象が発生したとき、チャタリング現象が徐々に収って安定するまでに時間遅れが発生し得る。
これに対して請求項１によれば、一時的な始動トルクが減少するまでの時間だけの時間遅れですむ。すなわち、チャタリング現象の発生を防止したので、作業部操作部材を操作したときから電磁クラッチが完全に接状態に切り換るまでの時間が少なくてすむ。この時間は従来の時間遅れよりも短い。このため、除雪作業をするときの待ち時間を低減することができるので、除雪作業性をより高めることができる。
しかも、チャタリング現象の発生を防止することで、電磁クラッチの耐久性をより高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従い、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。また、図面は符号の向きに見るものとする。
【００１４】
図１は本発明に係る除雪機の平面図であり、電動車両としての除雪機１０は、機体１１にエンジン１２を搭載し、機体１１の前部に作業部としてのオーガ１３及びブロア１４を装備し、機体１１の左右にクローラ１５Ｌ，１５Ｒを配置し、機体１１の後部に操作盤１６を配置した車両であり、作業者が操作盤１６の後から連れ歩く歩行型作業機である。以下、要部を詳細に説明する。なお、操作盤１６は図２で詳しく説明する。
【００１５】
エンジン１２の出力の一部で、発電機１７を回し、得た電力を操作盤１６の下方に配置したバッテリ（図示せず）に供給すると共に、左右の走行モータ２５Ｌ，２５Ｒに供給する。
エンジン１２の出力の残部は、電磁クラッチ１８、ベルト１９及び回転軸５５を介して作業部としてのオーガ１３及びブロア１４の回転に充てる。オーガ１３は地面に積もった雪を中央に集める作用をなし、この雪を受け取ったブロア１４はシュータ２１を介して雪を機体１１の周囲の所望の位置へ投射する。２２はオーガハウジングであり、オーガ１３を囲うカバー部材である。４１はブロアケースであり、ブロア１４を囲うカバー部材である。回転軸５５は、ブロアケース４１に回転自在に支持された軸である。
【００１６】
電磁クラッチ１８、ベルト１９、回転軸５５等の組合せ構造は、除雪動力伝達系を成す。除雪動力伝達系については図３で説明する。
【００１７】
左のクローラ１５Ｌは、駆動輪２３Ｌと遊動輪２４Ｌとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｌは左の走行モータ２５Ｌで正逆転させる。右のクローラ１５Ｒも、駆動輪２３Ｒと遊動輪２４Ｒとに巻き掛けたものであり、本発明では駆動輪２３Ｒは右の走行モータ２５Ｒで正逆転させる。
【００１８】
従来の除雪機では１個のエンジン（ガソリンエンジン又はジーゼルエンジン）で作業部系（オーガ回転系）と走行系（クローラ駆動系）とを賄っていたが、本発明ではエンジン１２で作業部系（オーガ回転系）を駆動し、電動モータ（走行モータ２５Ｌ，２５Ｒ）で走行系（クローラ駆動系）を駆動するようにしたことを特徴とする。
細かな走行速度の制御、旋回制御及び前後進切替制御は電動モータが適当であり、一方、急激な負荷変動を受ける作業部系はパワーのある内燃機関が適当であるとの考えに基づいて、そのようにした。
【００１９】
図２は図１の２矢視図であり、操作盤１６には、操作箱２７の手前の側面にメインスイッチ２８、エンジンチョーク２９、クラッチ操作スイッチ３１などを備え、操作箱２７の上面に、投雪方向調節レバー３２、オーガハウジング姿勢調節レバー３３、走行系に係る方向速度レバー３４、作業部系に係るエンジンスロットルレバー３５を備え、操作箱２７の右にグリップ３６Ｒ及び右旋回操作レバー３７Ｒを備え、操作箱２７の左にグリップ３６Ｌ、左旋回操作レバー３７Ｌ及び走行準備レバー３８を備える。
【００２０】
左右旋回操作レバー３７Ｌ，３７Ｒはブレーキレバーに近似するが、完全な制動効果は得られない。操作することで走行モータ２５Ｌ，２５Ｒの回転を落として機体をターンさせることに使用するため、ブレーキレバーと言わずに旋回操作レバーと呼ぶことにした。
【００２１】
メインスイッチ２８はメインキーを差込み、回すことでエンジンを始動することのできる周知のスイッチである。エンジンチョーク２９は引くことで混合気の濃度を高めることができる。投雪方向調節レバー３２は、シュータ（図１の符号２１）方向を変更するときに操作するレバーであり、オーガハウジング姿勢調節レバー３３はオーガハウジング（図１の符号２２）の姿勢を変更するときに操作するレバーである。
【００２２】
作業部系の作動を説明する。
メインスイッチ２８にキーを差込み、回してスタートポジションにすることにより、図示せぬセルモータの回転によりエンジン１２（図１参照）を始動させる。
エンジンスロットルレバー３５は図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブに繋がっているので、エンジンスロットルレバー３５を操作することでスロットルバルブの開度を制御することができる。これにより、エンジン１２の回転数を制御することができる。
【００２３】
走行準備レバー３８を握ると共に、作業部操作部材としてのクラッチ操作スイッチ３１を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ１８（図１参照）を接続し、ブロア１４及びオーガ１３を回すことができる。
なお、走行準備レバー３８をフリーにするかクラッチ操作スイッチ３１を操作するかの何れかにより、電磁クラッチ１８を断状態にする（解除する）ことができる。
【００２４】
図３は本発明に係る除雪動力伝達系の側面断面図であり、除雪動力伝達系５０の具体的な構成を示す。
除雪動力伝達系５０は、エンジン１２の出力軸１２ａに電磁クラッチ１８を介して取付けた駆動プーリ５２と、駆動プーリ５２にベルト１９，１９を介して連結した従動プーリ５４と、従動プーリ５４を取付けた回転軸５５と、からなる。
【００２５】
すなわち、除雪動力伝達系５０は、駆動プーリ５２及び従動プーリ５４にベルト１９，１９を掛けることで、駆動プーリ５２の回転を従動プーリ５４を介して回転軸５５に伝えるようにした、ベルト式動力伝達機構５６により上記図１に示すオーガ１３やブロア１４を回転する。
【００２６】
電磁クラッチ１８は、機体１１（図１参照）に回転不能に取付けた電磁石６１と、エンジン１２の出力軸１２ａに取付けたディスク６２と、ディスク６２の摩擦面に若干のエアギャップを有して対向したクラッチ板６３とからなる。この電磁クラッチ１８は、駆動プーリ５２にクラッチ板６３を連結することで、駆動プーリ５２に組込んだクラッチであり、通電したときに電磁石６１によってディスク６２にクラッチ板６３を吸引することで、接続状態（クラッチオン状態）となるものである。６４は電磁石支持部である。
【００２７】
図４は本発明に係るベルト式動力伝達機構周りの正面図であり、ベルト式動力伝達機構５６に過負荷防止装置７０を備えたことを示す。
過負荷防止装置７０は、駆動プーリ５２に組込んだ電磁クラッチ１８と、ベルト１９を押し付けるスイング可能なテンションローラ７４と、トルクが過大になったときのベルト１９の張力でテンションローラ７４がスイングしたことを検出する検出部７６と、電磁クラッチ１８を断接する制御をなす制御部９１とを備える。
【００２８】
検出部７６はベルト１９の張力の変化によりトルクが過大になったことを検出するものであり、例えば検出ロッド７６ａが進退可能なリミットスイッチである。制御部９１は、左右の電動モータ２５Ｌ，２５Ｒ（図１参照）を制御する役割の他に、過負荷防止装置７０の制御系の役割を果たす。テンションローラ７４は、ベルト１９の張り側に配置されることになる。
【００２９】
具体的には、過負荷防止装置７０は、機体１１のブラケット７１に支持軸７２にてスイングアーム７３の中間部７３ａをスイング可能に支持し、スイングアーム７３の一端部７３ｂにテンションローラ７４を回転可能に取付け、スイングアーム７３の他端の検出端部７３ｃに検出部７６の検出ロッド７６ａの先端部を対向させ、検出部７６をブラケット７１に取付けたものである。
７５はスプリングであり、ベルト１９の外周面にテンションローラ７４を押し付ける方向に弾発する役割を果たす。７７は調節ボルト、７８はストッパである。
【００３０】
さらにこの図は、ベルト１９を押し付けるスイング可能なテンションローラ８１を、正面から見たときにテンションローラ７４と対向する位置に配置したことを示す。すなわち、ベルト１９のたるみ側にテンションローラ８１を配置した。８２はスプリングであり、ベルト１９の外周面にテンションローラ８１を押し付ける方向に弾発する役割を果たす。
【００３１】
図５は本発明に係る過負荷防止装置の回路図である。この過負荷防止装置の回路は、制御部９１に電磁クラッチ１８とメインスイッチ２８とクラッチ操作スイッチ３１と検出スイッチ７６ｂとバッテリ９２とを接続した構成である。検出スイッチ７６ｂは、検出部７６の検出ロッド７６ａが所定ストロークだけ伸びたときにオフになる常閉接点のスイッチである。常閉接点のオフ信号が、検出部７６の検出信号である。
【００３２】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る過負荷防止装置の作用図である。
（ａ）は、電磁クラッチ１８が接続状態にあり、エンジンの出力軸１２ａのトルクが電磁クラッチ１８→駆動プーリ５２→ベルト１９→従動プーリ５４の経路で回転軸５５に伝わることを示す。この結果、図１に示すオーガ１３並びにブロア１４を駆動して除雪作業をすることができる。
【００３３】
テンションローラ７４は、スプリング７５の弾発力に応じた押し付け力Ｗ１で、ベルト１９を押し付けた状態にある。エンジンのトルクが過大ではないので、ベルト１９の張力でテンションローラ７４が押し返されることはない。従って、検出部７６の検出ロッド７６ａはスイングアーム７３の検出端部７３ｃで押された状態にある。このため、検出部７６は検出信号を発しない。
【００３４】
ところで、図１に示すオーガ１３やブロア１４には一時的に又は連続的に過負荷がかかることがある。このときには、オーガ１３やブロア１４が停止してエンジン１４に過大なトルクが発生する。このときの過負荷防止装置７０の状態を図６（ｂ）に示す。
【００３５】
トルクが過大になったときのベルト１９の張力は大きい。このベルト１９の張力に応じて、テンションローラ７４を押し返す力Ｗ２が増し、テンションローラ７４の押し付け力Ｗ１を上回る（Ｗ１＜Ｗ２）。上回った力によって、すなわち、ベルト１９の大きな張力によって、テンションローラ７４及びスイングアーム７３は図時計回りにスイングする。
【００３６】
この結果、スイングアーム７３の検出端部７３ｃが検出部７６の検出ロッド７６ａから離れる。このとき、検出ロッド７６ａは、図示せぬスプリングの弾発力により検出部７６から伸び出る。検出ロッド７６ａが伸びることにより、検出部７６はテンションローラ７４がスイングしたことを検出して検出信号を発する。制御部９１は、検出部７６の検出信号に基づき電磁クラッチ１８を断状態にする。このようにして、図１に示すエンジン１４から回転軸５５への動力伝達（トルク伝達）を遮断することにより、エンジン１４に過大なトルクが発生することを防ぐことができる。
【００３７】
その後、過大なトルクの発生原因を除去すれば、テンションローラ７４が図６（ａ）の状態に自動復帰するので、検出部７６の検出信号が解除になる。除雪作業を復帰させるときには、過大なトルクの発生原因を除去した後にクラッチ操作スイッチ３１（図２参照）を操作して電磁クラッチ１８を接続、すなわちオンにすればよい。
【００３８】
次に、上記図５に示す制御部９１をマイクロコンピュータとした場合に、電磁クラッチ１８を制御する制御フローについて、図７に基づき説明する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。
【００３９】
図７は本発明に係る制御部の制御フローチャートである。
ＳＴ０１；メインスイッチがオンであるか否かを調べる。ＮＯであれば、ＳＴ０１を繰り返す。ＹＥＳであれば、ＳＴ０２に進む。
ＳＴ０２；クラッチ操作スイッチがオンであるか否かを調べる。ＮＯであれば、ＳＴ０１に戻る。ＹＥＳであれば、ＳＴ０３に進む。
ＳＴ０３；電磁クラッチを接状態に切換える。
ＳＴ０４；制御部に内蔵したタイマをリセット（Ｔｃ＝０）してスタートさせる。
【００４０】
ＳＴ０５；タイマをスタートしてからのカウント時間（経過時間）Ｔｃが所定の基準時間Ｔｓに達したか否かを調べる。ＮＯであれば、ＳＴ０５を繰り返す。ＹＥＳであれば、ＳＴ０６に進む。この基準時間Ｔｓは、クラッチ操作スイッチにて電磁クラッチを接続操作してからの一定時間であり、例えば２００ミリ秒程度の極く短時間に予め設定される。ここで、基準時間Ｔｓとは、クラッチ操作スイッチにて電磁クラッチの接続操作したときから、検出部で検出される極く一時的に発生する大きなトルク（すなわち、始動トルク）が減少又は無くなるまでの、時間のことである。
【００４１】
ＳＴ０６；検出スイッチがオフであるか否かを調べる。ＮＯであれば、適正性負荷であるとしてＳＴ０７に進む。ＹＥＳであれば、ベルトの張力の変化によりトルクが過大になった、すなわち過負荷状態になったと判断してＳＴ０８に進む。
ＳＴ０７；クラッチ操作スイッチがオンであるか否かを調べる。ＮＯであれば、リターンさせて制御を終了させる。ＹＥＳであれば、ＳＴ０６に戻って制御を続ける。
ＳＴ０８；上記ＳＴ０６において検出部の検出信号を得たと判断して、電磁クラッチを断状態に切換えた後に、スタートにリターンさせる。
【００４２】
図４を参照しつつ以上をまとめると、本発明は、過負荷防止装置７０として、駆動プーリ５２に組込まれて作業部操作部材としてのクラッチ操作スイッチ（図５の符号３１）の操作により断接する電磁クラッチ１８と、ベルト１９の張力の変化によりトルクが過大になったことを検出する検出部７６と、この検出部７６の検出信号を得たという条件（図７のＳＴ０６）、及び、クラッチ操作スイッチにて電磁クラッチ１８の接続操作（図７のＳＴ０２）をしてから一定時間が経過したという条件（図７のＳＴ０５）の、二つの条件が満たされたときに、電磁クラッチ１８を断状態（図７のＳＴ０８）にする制御部９１と、を備えた除雪機である。
【００４３】
このようにして、クラッチ操作スイッチ３１にて電磁クラッチ１８を接続操作することで始動トルクが発生し得る、極く短時間においては、電磁クラッチ１８が接状態から断状態に切り換らないようにすることができる。スタート時に、電磁クラッチ１８が断状態と接状態とを繰り返す、いわゆるチャタリング現象が発生しつつ、断状態から接状態に切り換るという状態を、防止することができる。
【００４４】
従来は、チャタリング現象が発生したとき、チャタリング現象が徐々に収って安定するまでに時間遅れが発生し得る。
これに対して本発明によれば、一時的な始動トルクが減少するまでの時間だけの時間遅れですむ。すなわち、チャタリング現象の発生を防止したので、クラッチ操作スイッチ３１を操作したときから電磁クラッチ１８が完全に接状態に切り換るまでの時間が少なくてすむ。この時間は従来の時間遅れよりも短い。このため、除雪作業をするときの待ち時間を低減することができるので、除雪作業性をより高めることができる。
しかも、チャタリング現象の発生を防止することで、電磁クラッチ１８の耐久性をより高めることができる。
【００４５】
なお、上記本発明の実施の形態において、上記図７に示す制御部９１の制御フローで、「検出部の検出信号を得たという条件」の判断を常に実行するようにしてもよい。その場合には、この判断を、ＳＴ０４〜ＳＴ０５において一定時間のカウント中だけ、一時停止させればよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、作業部操作部材にて電磁クラッチを接続操作することで始動トルクが発生し得る、極く短時間においては、電磁クラッチが接状態から断状態に切り換らないようにしたので、スタート時に、電磁クラッチが断状態と接状態とを繰り返す、いわゆるチャタリング現象が発生しつつ、断状態から接状態に切り換るという状態を、防止することができる。
【００４７】
従来は、チャタリング現象が発生したとき、チャタリング現象が徐々に収って安定するまでに時間遅れが発生し得る。
これに対して請求項１によれば、一時的な始動トルクが減少するまでの時間だけの時間遅れですむ。すなわち、チャタリング現象の発生を防止したので、作業部操作部材を操作したときから電磁クラッチが完全に接状態に切り換るまでの時間が少なくてすむ。この時間は従来の時間遅れよりも短い。このため、除雪作業をするときの待ち時間を低減することができるので、除雪作業性をより高めることができる。
しかも、チャタリング現象の発生を防止することで、電磁クラッチの耐久性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る除雪機の平面図
【図２】図１の２矢視図
【図３】本発明に係る除雪動力伝達系の側面断面図
【図４】本発明に係るベルト式動力伝達機構周りの正面図
【図５】本発明に係る過負荷防止装置の回路図
【図６】本発明に係る過負荷防止装置の作用図
【図７】本発明に係る制御部の制御フローチャート
【符号の説明】
１０…除雪機、１３，１４…作業部としての除雪用オーガ及びブロア、１８…電磁クラッチ、１９…ベルト、３１…作業部操作部材としてのクラッチ操作スイッチ、５２…駆動プーリ、５４…従動プーリ、５５…回転軸、５６…ベルト式動力伝達機構、７０…過負荷防止装置、７６…検出部、９１…制御部。
【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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