トップ :: A 生活必需品 :: A01 農業;林業;畜産;狩猟;捕獲;漁業




【発明の名称】 芝刈り機
【発明者】 【氏名】福嶋 友樹
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】松田 迅人
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】桂川 慎一
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内

【氏名】小林 浩
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
【要約】 【課題】専用のセンサを設けることなくグラスバックが満杯であることを検出して作業者に報知し、よって小型かつ安価でありながらエンジンストールなどの不具合が生じるのを防止するようにした芝刈り機を提供する。

【解決手段】エンジンの目標回転数ＮＥＤとスロットル開度θＴＨとに基づいてエンジン出力、より具体的には、出力発生率ＯＰrateを推定し（Ｓ１２）、前記推定された出力発生率ＯＰrateが所定値（８０％）を超えたときグラスバックが刈り取った芝で満杯であると判定する（Ｓ１４）と共に、グラスバックが満杯であると判定されたとき、グラスバック満杯報知ランプを点灯させて作業者に対して報知する（Ｓ２０）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芝刈り機に搭載されたエンジンのスロットルバルブを開閉するアクチュエータを備え、エンジン回転数が予め設定された目標回転数となるように前記アクチュエータの駆動を制御すると共に、前記エンジンで駆動されるブレードで刈った芝を搭載したグラスバックに収集する芝刈り機において、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記検出されたスロットル開度と前記目標回転数とに基づいて前記エンジンの出力を推定するエンジン出力推定手段と、前記推定されたエンジン出力が所定値を超えたとき前記グラスバックが満杯であると判定するグラスバック満杯判定手段と、前記グラスバックが満杯であると判定されたとき作業者に対して報知する報知手段とを備えるように構成したことを特徴とする芝刈り機。
【請求項２】
前記報知手段が表示装置からなると共に、前記表示装置を前記作業者が芝刈り作業を実行している時の視野に入る部位に配置するように構成したことを特徴とする請求項１記載の芝刈り機。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
この発明は、芝刈り機に関する。
【背景技術】
【０００２】
芝刈り機にあっては、一般に、グラスバックを搭載し、そこに芝刈り用のブレードで刈り取った芝を収集するようにしている。グラスバックが刈り取った芝で満杯になると、前記ブレードに回転抵抗が生じ、それを駆動するエンジンの負荷が増加する。このため、機械式ガバナでエンジン回転数を調整している芝刈り機にあっては、エンジン回転数が低下し、作業者はそれによってグラスバックが満杯になったことを知ることができる。
【０００３】
一方、スロットルバルブをアクチュエータで開閉してエンジン回転数の調整を行う、いわゆる電子ガバナを搭載した芝刈り機にあっては、エンジン負荷が増加しても、目標回転数を維持するようにスロットル開度が調整されるため、エンジン回転数の低下が生じず、よって作業者は体感的にグラスバックが満杯になったことを知ることができない。グラスバックが満杯になったまま運転を続けると、エンジンに過度の負荷が加わり、ストールを生じたり、刈り取った芝がブレードとそれを収容するハウジングの間に詰まるなどの不具合が生じる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１に記載される技術にあっては、グラスバックの開口付近に光センサを取り付け、収集された芝によって前記開口付近が遮光されたときにグラスバックが満杯であると判断し、ブザーやランプによって作業者に報知するように構成している。尚、特許文献１に係る芝刈り機は、乗車型の芝刈り機である。
【特許文献１】特開平５−７６２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようにグラスバックが満杯であることを検出するための専用のセンサを設けると、それを取り付けるためのスペースが必要になると共に、コストが増加するという不具合があった。特に、小型かつ安価であることが要求される非乗車型の芝刈り機にあっては、かかる不具合が顕著であり、専用のセンサを設けることは困難であった。
【０００６】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決することにあり、専用のセンサを設けることなくグラスバックが満杯であることを検出して作業者に報知し、よって小型かつ安価でありながらエンジンストールなどの不具合が生じるのを防止するようにした芝刈り機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、芝刈り機に搭載されたエンジンのスロットルバルブを開閉するアクチュエータを備え、エンジン回転数が予め設定された目標回転数となるように前記アクチュエータの駆動を制御すると共に、前記エンジンで駆動されるブレードで刈った芝を搭載したグラスバックに収集する芝刈り機において、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記検出されたスロットル開度と前記目標回転数とに基づいて前記エンジンの出力を推定するエンジン出力推定手段と、前記推定されたエンジン出力が所定値を超えたとき前記グラスバックが満杯であると判定するグラスバック満杯判定手段と、前記グラスバックが満杯であると判定されたとき作業者に対して報知する報知手段とを備えるように構成した。
【０００８】
また、請求項２にあっては、前記報知手段が表示装置からなると共に、前記表示装置を前記作業者が芝刈り作業を実行している時の視野に入る部位に配置するように構成した。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る芝刈り機においては、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記検出されたスロットル開度と前記目標回転数とに基づいてエンジンの出力を推定するエンジン出力推定手段と、前記推定されたエンジン出力が所定値を超えたときグラスバックが満杯であると判定するグラスバック満杯判定手段と、前記グラスバックが満杯であると判定されたとき作業者に対して報知する報知手段とを備えるように構成したので、専用のセンサを設けることなく、グラスバックが満杯であることを検出して作業者に報知することができ、よって小型かつ安価でありながら、エンジンストールなどの不具合が生じるのを防止することができる。
【００１０】
また、請求項２に係る芝刈り機にあっては、前記報知手段が表示装置からなると共に、前記表示装置を前記作業者が芝刈り作業を実行している時の視野に入る部位に配置するように構成したので、上記した効果に加え、グラスバックが満杯であることを作業者に確実に認識させることができ、よってエンジンストールなどの不具合が生じるのを一層効果的に防止することができる。また、作業者は刈り位置から目を離さずにグラスバックが満杯であることを認識することができるため、作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面に即してこの発明に係る芝刈り機を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、この実施の形態に係る芝刈り機の平面図である。また、図２は、図１に示す芝刈り機の側面図である。
【００１３】
図１および図２において、符号１０は芝刈り機を示す。芝刈り機１０は、２個の前輪１２Ｆと２個の後輪１２Ｒの計４個の車輪と、ハンドルバー１４とを備えた非乗車型の自走式芝刈り機である。４個の車輪１２Ｆ，１２Ｒで支持されたフレーム上において、エンジンカバー１６の内部には、エンジン１８が搭載される。エンジン１８は、リコイルスタータ２０を備え、作業者によって手動で始動される。また、エンジンカバー１６の上部には、ランプユニット２２が配置される。ランプユニット２２は、図１に示す如く、パイロットランプ２２ａと、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂとを備える。
【００１４】
図２に示すように、エンジン１８のクランク軸１８Ｓは、ベルト２４を介して後輪駆動軸２６に接続される。後輪駆動軸２６は、ギヤ機構２８を介して後輪１２Ｒに接続される。また、後輪駆動軸２６の途中には、後輪用電磁クラッチ３０が配置され、後輪１２Ｒへのエンジン出力の伝達を断続する。
【００１５】
クランク軸１８Ｓの先端には、芝刈り用のブレード３２が取り付けられる。ブレード３２は、平面視略円形のロータリ型ブレードである。また、クランク軸１８Ｓにおいてブレード３２とベルト２４の間には、ブレード用電磁クラッチ３４が配置され、ブレード３２へのエンジン出力の伝達を断続する。
【００１６】
また、図１および図２に示す如く、芝刈り機１０の後部には、グラスバック３６が搭載される。ブレード３２で刈り取られた芝は、ブレード３２の回転によって生じる旋回流の作用により、グラスバック３６に収集される。
【００１７】
また、前記したハンドルバー１４の先端付近には、走行レバー３８が取り付けられる。走行レバー３８は、軸３８Ｓ（図２に示す）を中心に回動自在とされる。軸３８Ｓの近傍には、走行スイッチ４０が配置され、作業者によって走行レバー３８が芝刈り機１０の進行方向前方に傾倒されているときにオン信号を出力する。また、走行レバー３８には、ブレードスイッチ４２が配置される。ブレードスイッチ４２は、作業者によって一度押されたときにオン信号を出力し、再度押されたときにオン信号の出力を終了する。
【００１８】
図３は、エンジン１８の説明断面図である。
【００１９】
エンジン１８は、１個の気筒（シリンダ）４６を備え、その内部にピストン４８が往復動自在に収容される。ピストン４８の頭部と気筒壁面の間には燃焼室５０が形成されると共に、気筒壁面には吸気バルブ５２と排気バルブ５４が配置され、燃焼室５０と吸気路５６あるいは排気路５８の間を開閉する。尚、エンジン１８は、具体的には空冷４サイクルの単気筒ＯＨＶ型の内燃機関であり、１６３ｃｃの排気量を備える。
【００２０】
ピストン４８はクランク軸１８Ｓに連結され、クランク軸１８Ｓはギヤを介してカム軸６０と連結される。また、クランク軸１８Ｓの一端にはフライホイール６２が取り付けられると共に、フライホイール６２の先端側には前記したリコイルスタータ２０が取り付けられる。尚、クランク軸１８Ｓの他端には、図示は省略するが、前記したブレード用電磁クラッチ３４を介してブレード３２が取り付けられる。
【００２１】
フライホイール６２の内側には発電コイル（オルタネータ）６４が配置され、交流電流を発電する。発電コイル６４で発電された交流電流は、図示しない処理回路を介して直流電流に変換された後、ＥＣＵ（後述）や点火回路（図示せず）などに動作電源として供給される。
【００２２】
また、吸気路５６の上流にはスロットルボディ６８が配置される。スロットルボディ６８にはスロットルバルブ７０が収容され、スロットルバルブ７０はスロットル軸と減速ギヤ機構（共に図示せず）を介して電動モータ７２（アクチュエータ。具体的には、ステッピングモータ）に接続される。また、スロットルボディ６８においてスロットルバルブ７０の上流側には、キャブレタ・アシー（図示せず）が設けられる。キャブレタ・アシーは、燃料タンク（図１および図２に符号７６で示す）に接続され、スロットルバルブ７０の開度に応じて吸入された空気にガソリン燃料を噴射して混合気を生成する。生成された混合気は、スロットルバルブ７０、吸気路５６および吸気バルブ５２を通って気筒４６の燃焼室５０に吸入される。
【００２３】
電動モータ７２の付近にはスロットル開度センサ７８が配置され、スロットルバルブ７０の開度θＴＨ（以下「スロットル開度」という）に応じた信号を出力する。また、フライホイール６４の付近には電磁ピックアップからなるクランク角センサ８０が配置され、所定クランク角度ごとにパルス信号を出力する。
【００２４】
図４は、芝刈り機１０の動作を概略的に示すブロック図である。
【００２５】
図４に示す如く、スロットル開度センサ７８およびクランク角センサ８０の出力は、ＥＣＵ（電子制御ユニット）８２に入力される。尚、ＥＣＵ８２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭおよびカウンタを備えたマイクロコンピュータからなり、図２に示す如く、芝刈り機１０の適宜位置に配置される。
【００２６】
ＥＣＵ８２は、クランク角センサ８０の出力パルスをカウントしてエンジン回転数ＮＥを検出（算出）する。また、ＥＣＵ８２は、検出されたエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度θＴＨに基づき、エンジン回転数ＮＥが予め設定された目標回転数ＮＥＤに一致するように電動モータ７２の通電指令値を算出すると共に、算出した通電指令値を電動モータ７２に出力してその駆動を制御する。
【００２７】
さらに、ＥＣＵ８２には、走行スイッチ４０を介して作業者からの走行指示（オン信号）が入力されると共に、ブレードスイッチ４２を介して作業者からのブレード駆動指示（オン信号）が入力される。ＥＣＵ８２は、作業者から走行指示が入力されると、後輪用電磁クラッチ３０を結合せさてエンジン１８の回転出力を後輪１２Ｒに伝達させ、よって芝刈り機１０を自走させる。また、ＥＣＵ８２は、作業者からブレード駆動指示が入力されると、ブレード用電磁クラッチ３４を結合せさてエンジン１８の回転出力をブレード３２に伝達させ、よってブレード３２を回転させる（芝刈り可能とする）。
【００２８】
このように、この実施例に係る芝刈り機１０は、スロットルボディ６８、ＥＣＵ８２および各種センサなどからなる電子制御式のスロットル装置（電子ガバナ）によってスロットルバルブ７０を開閉し、エンジン１８の吸入空気量を調量することによってエンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥＤとなるように制御するようにした。また、後輪用電磁クラッチ３０を介してエンジン１８の回転出力を後輪１２Ｒに伝達し、後輪１２Ｒを駆動して自走すると共に、ブレード用電磁クラッチ３４を介してエンジンの回転出力をブレード３２に伝達し、ブレード３２を駆動するようにした。
【００２９】
ＥＣＵ８２は、さらに、各種入力に基づいて芝刈り機１０が正常に動作しているか否か示すパイロットランプ２２ａを点灯させると共に、検出されたスロットル開度θＴＨと目標エンジン回転数ＮＥＤに基づいてグラスバック３６が満杯であるか否か判定し、満杯であると判定されたときグラスパック満杯報知ランプ２２ｂを点灯させる。
【００３０】
次いで、図５から図７を参照してこの実施例に係る芝刈り機のグラスパック満杯検出動作について説明する。図５は、その動作を示すフローチャートである。図示のプログラムは、ＥＣＵ８２において所定の周期（例えば２０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【００３１】
図５フローチャートの説明を続ける前に、先ずその動作の概要について説明する。従来技術で述べたように、グラスバック３６が刈り取った芝で満杯になると、グラスバック３６に芝および旋回流（空気）を送り込むブレード３２に回転抵抗が生じ、エンジン１８の負荷が増加する。また、それに伴い、目標回転数ＮＥＤを維持すべくスロットルバルブ７０が開弁され、エンジン１８の出力が増加する。そこで、この実施例にあっては、目標回転数ＮＥＤとスロットル開度θＴＨに基づいてエンジン１８の出力ＯＰを推定し、推定したエンジン出力ＯＰに基づいてグラスバック３６が満杯であるか否か判定すると共に、グラスバック３６が満杯であると判定されたとき、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂを点灯させて作業者に対して報知するようにした。
【００３２】
エンジン１８の出力判定手法について具体的に説明すると、図６に示す如く、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥＤ（この実施例にあっては、２９００ｒｐｍとする）であるときの全開出力（１００％）より所定の割合だけ低い出力を満杯判定ポイントとして設定する。この実施例にあっては、全開出力の８０％の出力（出力発生率８０％）を満杯判定ポイントとする。
【００３３】
図７は、エンジン回転数ＮＥが目標回転数ＮＥＤ（２９００ｒｐｍ）であるときの、出力発生率ＯＰrateに対するスロットル開度θＴＨの特性を示すグラフである。図７に示すグラフ（マップ）をスロットル開度θＴＨに基づいて検索することにより、出力発生率ＯＰrate（概略的には、エンジン出力ＯＰ）を推定することができると共に、推定した出力発生率ＯＰrateが満杯判定ポイント（出力発生率８０％）を超えているか否か判定することができる。
【００３４】
上記を前提に図５フローチャートを説明すると、先ず、Ｓ１０においてスロットル開度θＴＨを検出する。そして、Ｓ１２に進み、図７に示すグラフ（マップ）をスロットル開度θＴＨに基づいて検索し、エンジン出力ＯＰ、具体的には、出力発生率ＯＰrateを推定する。
【００３５】
次いでＳ１４に進み、推定した出力発生率ＯＰrateが８０％を超えているか否か、即ち、グラスバック３６が満杯か否か判断する。Ｓ１４で否定されてグラスバック３６が満杯でないと判定されるときは、Ｓ１６に進んでグラスバック満杯報知ランプ２２ｂを消灯させる。
【００３６】
他方、Ｓ１４で肯定されてグラスバック３６が満杯であると判定されるときは、次いでＳ１８に進み、所定時間ｔ１にわたって（継続して）グラスバック３６が満杯と判定され続けているか否か判断する。尚、この判断は、Ｓ１４で肯定されたとき（グラスバック３６が満杯と判定されたとき）に図示しない別のプログラムでカウンタをスタートさせ、そのカウント値が所定時間ｔ１（例えば１ｓｅｃ）に達したか否か確認することによって行われる。
【００３７】
Ｓ１８で肯定されるときは、次いでＳ２０に進み、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂを点灯させて作業者に報知する。即ち、作業者に対し、芝刈り作業の中断と、グラスバック３６に収集された芝の処理（除去）を促す。
【００３８】
一方、Ｓ１８で否定されるときは、Ｓ１６でグラスバック満杯報知ランプ２２ｂを消灯させる。これは、エンジン出力ＯＰに一時的な上昇（燃料溜まりなどに起因する偶発的な上昇）が生じた場合であっても、それをエンジン出力の増加（グラスバック３６が満杯になった）と誤判定しないようにするためである。
【００３９】
このように、この実施例にあっては、エンジン１８の目標回転数ＮＥＤとスロットル開度θＴＨとに基づいてエンジン出力ＯＰ、より具体的には、出力発生率ＯＰrateを推定し、前記推定された出力発生率ＯＰrateが所定値（８０％）を超えたときグラスバック３６が刈り取った芝で満杯であると判定すると共に、グラスバック３６が満杯であると判定されたとき、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂを点灯させて作業者に対して報知するように構成したので、専用のセンサを設けることなくグラスバック３６が満杯であることを検出して作業者に報知することができ、よって小型かつ安価でありながら、エンジン１８がストールしたり、刈り取った芝がブレード３２とそれを収容するハウジングとの間に詰まるなどの不具合を防止することができる。
【００４０】
また、前記推定された出力発生率ＯＰrateが所定時間ｔ１にわたって所定値（８０％）を超えたときにグラスバック３６が満杯であると判定するように構成したので、エンジン出力の一時的な上昇（燃料溜まりなどに起因する偶発的な上昇）に起因する不要な報知を防止することができる。
【００４１】
また、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂをエンジンカバー１６の上部に配置した、より具体的には、図８に示すように、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂを、芝刈り機１０において、作業者（符号Ｐで示す。関節位置などを明示するためにロボットの様に示す）が芝刈り作業を実行している時の視野（角度αで示す）に入る部位に配置するように構成したので、グラスバック３６が満杯であることを作業者に確実に認識させることができ、エンジンストールなどの不具合が生じるのを一層効果的に防止することができる。また、作業者は刈り位置から目を離さずにグラスバック３６が満杯であることを認識することができるため、作業性を向上させることができる。
【００４２】
以上の如く、この発明の第１実施例にあっては、芝刈り機（１０）に搭載されたエンジン（１８）のスロットルバルブ（７０）を開閉するアクチュエータ（電動モータ７２）を備え、エンジン回転数（ＮＥ）が予め設定された目標回転数（ＮＥＤ）となるように前記アクチュエータ（７２）の駆動を制御すると共に、前記エンジン（１８）で駆動されるブレード（３２）で刈った芝を搭載したグラスバック（３６）に収集する芝刈り機（１０）において、前記スロットルバルブ（７０）の開度（θＴＨ）を検出するスロットル開度検出手段（スロットル開度センサ７８、図５フローチャートのＳ１０）と、前記検出されたスロットル開度（θＴＨ）と前記目標回転数（ＮＥＤ）とに基づいて前記エンジン（１８）の出力（具体的には、出力発生率ＯＰrate）を推定するエンジン出力推定手段（ＥＣＵ８２、図５フローチャートのＳ１２）と、前記推定されたエンジン出力（ＯＰrate）が所定値（８０％）を超えたとき前記グラスバック（３６）が満杯であると判定するグラスバック満杯判定手段（ＥＣＵ８２、図５フローチャートのＳ１４）と、前記グラスバック（３６）が満杯であると判定されたとき作業者（Ｐ）に対して報知する報知手段（グラスバック満杯報知ランプ２２ｂ、図５フローチャートのＳ２０）とを備えるように構成した。
【００４３】
また、前記報知手段（２２ｂ）が表示装置（ランプ）からなると共に、前記表示装置を前記作業者（Ｐ）が芝刈り作業を実行している時の視野（α）に入る部位に配置するように構成した。
【００４４】
尚、上記において、グラスバック３６が満杯であると判定されたとき、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂを点灯させて視覚的に報知するようにしたが、ブザーなどを鳴動させて音声で報知するようにしても良い。
【００４５】
また、グラスバック満杯報知ランプ２２ｂの取り付け位置も、図９および図１０に示すように、芝刈り機１０のフレームの最後部付近であっても良いし、図１１および図１２に示すように、ハンドルバー１４の端部（作業者Ｐ寄りの端部）であっても良い。即ち、作時の視野に入る部位であれば、芝刈り機１０のいかなる部位に配置しても良い。
【００４６】
また、スロットルバルブ７０を開閉するアクチュエータとしてステッピングモータを使用したが、ＤＣモータやロータリーソレノイドなど、他のアクチュエータを使用するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の第１実施例に係る芝刈り機の平面図である。
【図２】図１に示す芝刈り機の側面図である。
【図３】図１に示すエンジンの説明断面図である。
【図４】図１に示す芝刈り機の動作を概略的に示すブロック図である
【図５】図１に示す芝刈り機のグラスバック満杯検出動作のフローチャートである。
【図６】図１に示すエンジンの出力に対するエンジン回転数の特性を示すグラフである。
【図７】図５フローチャートの処理で推定する出力発生率に対するスロットル開度の特性を示すグラフである。
【図８】図１に示すグラスバック満杯報知ランプの配置位置と作業者の視野の関係を示す説明図である。
【図９】図１に示すグラスバック満杯報知ランプの配置位置の別例を示す、図１と同様な平面図である。
【図１０】図９に示すグラスバック満杯報知ランプの配置位置と作業者の視野の関係を示す、図８と同様な説明図である。
【図１１】図１に示すグラスバック満杯報知ランプの配置位置の別例を示す、図１と同様な平面図である。
【図１２】図１１に示すグラスバック満杯報知ランプの配置位置と作業者の視野の関係を示す、図８と同様な説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 芝刈り機
１８ エンジン
２２ｂ グラスバック満杯報知ランプ（報知手段、表示装置）
３２ ブレード
３６ グラスバック
７０ スロットルバルブ
７２ 電動モータ（アクチュエータ）
７８ スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）
８０ クランク角センサ（エンジン回転数検出手段）
８２ ＥＣＵ（エンジン出力推定手段、グラスバック満杯判定手段）
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
【出願日】 平成１５年９月２５日（２００３．９．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００８１９７２
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 豊
【公開番号】 特開２００５−９５０７１（Ｐ２００５−９５０７１Ａ）
【公開日】 平成１７年４月１４日（２００５．４．１４）
【出願番号】 特願２００３−３３３７１１（Ｐ２００３−３３３７１１）