乗用型芝刈り車両及びその制御方法
【課題】走行時におけるステアリングのふらつきを抑制することで、予期せぬ旋回を防止して旋回性や直進性を向上させることができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供する。
【解決手段】乗用型芝刈り車両１は、ステアリングホイール１６の操作角度に応じて回転軸の角度が変更される後輪１２と、ステアリングホイール１６の操作角度を検出するエンコーダＥ１１と、エンコーダＥ１１の検出結果が過去の一定期間（遊び期間）に亘って予め設定された範囲（遊び範囲）内に収まっている場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１の検出結果で示される操作角度に固定して後輪１２を制御する制御装置３４とを備える。
【解決手段】乗用型芝刈り車両１は、ステアリングホイール１６の操作角度に応じて回転軸の角度が変更される後輪１２と、ステアリングホイール１６の操作角度を検出するエンコーダＥ１１と、エンコーダＥ１１の検出結果が過去の一定期間（遊び期間）に亘って予め設定された範囲（遊び範囲）内に収まっている場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１の検出結果で示される操作角度に固定して後輪１２を制御する制御装置３４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者が乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能な乗用型芝刈り車両及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用型芝刈り車両は、車輪が取り付けられた車体と、車体に設けられた昇降可能な芝刈りユニット（リール）とを備えており、作業者が車両に乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能である。このため、乗用型芝刈り車両は、作業者が車両の後側から操作する手押し式（ウォークビハインド式）芝刈り車両よりも、例えばゴルフ場におけるグリーンや競技場等の広範な領域の芝を刈り取るのに適している。
【０００３】
従来の乗用型芝刈り車両は、エンジン等の内燃機関を動力発生源等として備えており、内燃機関で発生する動力を用いて車輪や油圧シリンダ（芝刈りユニットを昇降させる油圧シリンダ）を駆動するものが多かった。しかしながら、近年では、温室効果ガスの一種である二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を低減すべく、モータの動力を用いて走行や芝刈りユニットの駆動（昇降含む）を行うハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両の研究・開発が盛んに行われている。
【０００４】
尚、以下の特許文献１には、乗用型芝刈り車両やトラクタ等のエンジンを備える従来の車両において、旋回時に生ずる不安定さを解消する技術が開示されている。具体的には、旋回動作が行われる場合にのみ片ブレーキ操作を可能とすることで旋回操作の簡略化と安全性の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４８２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、競技場等の整地された場所では、乗用型芝刈り車両の姿勢がほぼ水平に保たれた状態で芝の刈り取りが行われる。このような場所では、芝の高さを一定に揃えるとともに、芝の刈り取り模様（縞模様）を綺麗にするために、走行速度及び旋回半径が一定になるように乗用型芝刈り車両が運転されることが殆どである。
【０００７】
これに対し、傾斜のある山岳コースや起伏の激しいグリーン等では、乗用型芝刈り車両の姿勢が前後方向或いは左右方向に様々に変化する状況の下で芝の刈り取りが行われる。このような状況の下においては、乗用型芝刈り車両の速度や姿勢の変化に応じてステアリングがふらついてしまう。すると、作業者の予期せぬ旋回が生じたり、作業者が想定している方向への旋回性や直進性が低下するという状況が生ずる。
【０００８】
ここで、エンジンを備える従来の乗用型芝刈り車両は油圧式のパワーステアリングを備えているものが多く、上述したハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両は、電動式のパワーステアリングを備えるものが多い。油圧式のパワーステアリングは、エンジンの駆動力によってポンプを駆動し、これにより得られる油圧によって操舵輪の操舵を補助するものである。これに対し、電動式のパワーステアリングは、モータ等の駆動力によって操舵輪の操舵を補助するものである。
【０００９】
上述したステアリングのふらつきは、油圧式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両であっても、電動式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両であっても生ずる。しかしながら、電動式のパワーステアリングは、油圧式のパワーステアリングよりも応答速度が速い。このため、電動式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両では、油圧式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両よりも、作業者の予期せぬ旋回が生じやすく、旋回性や直進性が低下しやすいという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、走行時におけるステアリングのふらつきを抑制することで、予期せぬ旋回を防止して旋回性や直進性を向上させることができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の乗用型芝刈り車両は、ステアリング（１６）の操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪（１２）を備える乗用型芝刈り車両（１）において、前記ステアリングの操作角度を検出する検出器（Ｅ１１）と、前記検出器の検出結果が過去の一定期間（Δｔ）に亘って予め設定された第１範囲（Ｒ２）内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する制御装置（３４）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御装置が、現時点を基準として前記過去の一定期間を規定するとともに、現時点における前記検出器の検出結果を基準として前記第１範囲を規定することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御装置が、前記検出器の検出結果によって示される操作角度が前記ステアリングの原点角度付近である場合であって、前記検出器の検出結果が前記ステアリングの原点を基準として予め設定された第２範囲（Ｒ１）内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御装置が、前記検出器の検出結果が前記第１範囲又は第２範囲を超えた場合には、前記検出器の検出結果に基づいて前記操舵輪を制御することを特徴としている。
本発明の乗用型芝刈り車両の制御方法は、ステアリング（１６）の操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪（１２）を備える乗用型芝刈り車両（１）の制御方法であって、前記ステアリングの操作角度を検出器（Ｅ１１）で検出する第１ステップ（ＳＴ１５）と、前記検出器の検出結果が過去の一定期間（Δｔ）に亘って予め設定された第１範囲（Ｒ２）内に収まっているか否かを判断する第２ステップ（ＳＴ１７）と、前記第２ステップで前記第１範囲内に収まっていると判断した場合に、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する第３ステップ（ＳＴ１８、ＳＴ１９）とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステアリングの操作角度を検出する検出器の検出結果が過去の一定期間に亘って予め設定された第１範囲内に収まっている場合には、ステアリングの操作角度を検出器の検出結果で示される操作角度に固定して操舵輪を制御しているため、走行時におけるステアリングのふらつきが抑制され、予期せぬ旋回を防止することができるとともに、旋回性や直進性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両におけるステアリングホイールの操作角度の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の乗用型芝刈り車両１は、フレーム１０に支持される２つの前輪１１ａ，１１ｂ（駆動輪）及び１つの後輪１２（操舵輪）と、２つの前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び１つの後側芝刈りユニット１４とを備えており、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２によって走行しつつ、走行経路に沿って前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４により芝の刈り取りを行う。
【００１５】
図１に示す乗用型芝刈り車両１は、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両である。尚、乗用型芝刈り車両１が備える前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々には、刈り取られた芝（刈芝）を収容するバケットが取り付けられるが、図１ではバケットが取り外されている状態を図示している。
【００１６】
フレーム１０の略中央上部には、作業者が着席するシート１５が配設されている。このシート１５の前方上部にはステアリングホイール１６（ステアリング）が設けられており、前方下部には後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が設けられている。シート１５に着席した作業者によってステアリングホイール１６が操作されることで乗用型芝刈り車両１の進行方向が定められ、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が操作されることにより、乗用型芝刈り車両１の後進、前進、停止、及び走行速度が定められる。
【００１７】
前輪１１ａ，１１ｂは、フレーム１０の右側前方下部及び左側前方下部にそれぞれ配設されており、モータ４１（図１では図示省略、図２参照）で発生する動力によって駆動される駆動輪であり、車両の左右方向に沿う回転軸の周りで回転可能にフレーム１０に支持されている。後輪１２は、フレーム１０の中央後方下部に配設されており、ステアリングホイール１６の回転量に応じて左右方向に揺動可能に構成されて操舵輪として機能する。後輪１２の左右方向への揺動に合わせて後輪１２の回転軸も揺動するため、ステアリングホイール１６を回転させることにより乗用型芝刈り車両１の進行方向が変更される。
【００１８】
前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂは、前輪１１ａ，１１ｂの各々の前方において昇降可能に支持されており、下降して前輪１１ａ，１１ｂの前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。これら前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂの各々は、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備える。前側ローラ２１及び不図示の後側ローラは、下降した状態にある前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを地面上に支持するために設けられている。
【００１９】
電動リール２２は、芝を刈るための螺旋状の刃が側面に複数形成された略円柱形状の部材であって、回転軸が車両の左右方向に設定されており、モータ２４によって駆動される。この電動リール２２は、前側ローラ２１と不図示の後側ローラとの間に配設され、刈り取った後の芝の高さの分だけ前側ローラ２１及び不図示の後側ローラよりも上方に配置されている。尚、前側ローラ２１及び不図示の後側ローラに対する電動リール２２の高さ位置は、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の範囲で微調整が可能である。
【００２０】
フレーム１０の前部には、中央部から右方向に延びる支持アーム２５ａと、中央部から左方向に延びる支持アーム２５ｂとが設けられている。支持アーム２５ａは、その右端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ａを揺動可能に支持しており、支持アーム２５ｂは、その左端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ｂを揺動可能に支持している。このため、車両の左右方向に地面が傾斜していても、その傾斜に合わせて前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを傾斜させることができる。
【００２１】
支持アーム２５ａ，２５ｂには、電動アクチュエータとしての電動シリンダ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。電動シリンダ２６ａが伸縮すると支持アーム２５ａの右端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ａが昇降する。同様に、電動シリンダ２６ｂが伸縮すると支持アーム２５ｂの左端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ｂが昇降する。つまり、支持アーム２５ａ，２５ｂ及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂは、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを昇降させる昇降機構をなす。尚、図１では、前側芝刈りユニット１３ａが上昇しており、前側芝刈りユニット１３ｂが下降している状態を図示している。
【００２２】
後側芝刈りユニット１４は、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１２との間において昇降可能に支持されており、下降して後輪１２の前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。この後側芝刈りユニット１４は、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備えており、電動シリンダ２６ａ，２６ｂと同様の電動シリンダ（電動アクチュエータ）等を備える不図示の昇降機構によって昇降される。尚、後側芝刈りユニット１４も、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、車両の前後方向における回転軸の周りで揺動可能に支持されており、車両の左右方向における地面の傾斜に合わせて傾斜が可能である。
【００２３】
また、シート１５の右側前方（ステアリングホイール１６の右側）には、タッチパネル式の表示装置（例えば、液晶表示装置）２７が設けられている。この表示装置２７は、作業者の指示を入力するとともに、乗用型芝刈り車両１の現在の状態を示す情報等の各種情報を表示するものである。前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の昇降、及びこれらに設けられた電動リール２２の始動・停止は、作業者が表示装置２７を操作することによって入力される指示に応じて制御される。表示装置２７に表示される情報としては、乗用型芝刈り車両１の走行速度、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられた電動リール２２の回転速度、及び芝の育成状況を示す情報等の情報である。
【００２４】
尚、ステアリングホイール１６の下方であって、前進アクセルペダル１８とブレーキペダル１９との間には、乗用型芝刈り車両１の前方を照明する照明装置２８が設けられている。また、シート１５の後方のフレーム１０上には、乗用型芝刈り車両１を動作させる電力を供給するバッテリＢが設けられている。具体的に、バッテリＢから供給される電力は、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１（図２参照）、後輪１２を揺動させる駆動力を発生する電動シリンダ４４に内蔵されるモータ４２（図２参照）、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４、及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ（図示省略）等を駆動するために用いられる。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示した構成に相当するものについては同一の符号を付してある。図２に示す通り、乗用型芝刈り車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＡＣモータドライバ３２、電動シリンダドライバ３３、及び制御装置３４を備える。尚、図２においては、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４の制御系統、及び、電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ（図示省略）の制御系統については図示を省略している。また、図２では、電力が伝達される経路を実線で表しており、制御系統に係る信号の経路を破線で表している。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、バッテリＢと各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２及び伝送シリンダドライバ３３等）との間に設けられ、制御装置３４の制御の下で、バッテリＢから各種ドライバに供給される直流電力の電圧変換を行うとともに、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１で発生してバッテリＢに回収される回生電力の電圧変換を行う。具体的には、バッテリＢの出力電圧を昇圧して各種ドライバに印加し、或いはモータ４１で発生する起電力を降圧してバッテリＢに印加する。
【００２７】
ＡＣモータドライバ３２は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３４の制御の下で、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を発生するモータ４１を駆動する。尚、図２において、モータ４１と前輪１１ａ，１１ｂとの間に設けられているブロック（符号４３が付されたブロック）は、モータ４１で発生する動力（回転動力）を、その回転数を減じて前輪１１ａ，１１ｂに伝達する減速ギア（減速器）を示している。また、ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３４の制御の下でモータ４１を発電機として動作させ、モータ４１で発生する回生電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介してバッテリＢに回収させる。
【００２８】
また、モータ４１には、モータ４１の回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ１がＡＣモータドライバ３２に入力されている。ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３４との間で通信を行って、回転数信号Ｓ１で示されるモータ４１の回転数、モータ４１に流れている電流、及びモータ４１で発生しているトルク等の情報を送信する。
【００２９】
電動シリンダドライバ３３は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３４の制御の下で、後輪１２を揺動させる電動シリンダ４４を駆動する動力を発生するモータ４２を駆動する。このモータ４２には、電動シリンダ４４の駆動量（即ち、後輪１２の揺動角）を検出するエンコーダ（図示省略）が設けられており、このエンコーダの検出結果を示す揺動角信号Ｓ２が電動シリンダドライバ３３に入力されている。電動シリンダドライバ３３は、制御装置３４との間で通信を行って、揺動角信号Ｓ２で示される後輪１２の揺動角等の情報を送信する。
【００３０】
制御装置３４は、乗用型芝刈り車両１を統括して制御する。具体的に、制御装置３４は、入力される各種操作信号（操作角度信号Ｓ１１及びペダル操作信号Ｓ２１〜Ｓ２３）と各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２及び伝送シリンダドライバ３３等）から送信されてくる信号とを参照しつつ、各種ドライバによる各種モータ（モータ４１，４２等）の駆動量の制御を行う。また、制御装置３４は、バッテリＢの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１による電力消費量を制御するとともに、モータ４１で発生する回生電力を用いたバッテリＢの充電制御を行う。
【００３１】
尚、上記の操作角度信号Ｓ１１は、ステアリングホイール１６の操作角度を示す信号であり、ステアリングホイール１６の操作角度を検出するエンコーダＥ１１（検出器）から出力される。また、上記のペダル操作信号Ｓ２１〜Ｓ２３は、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の各々の操作量（踏み込み量）を示す信号であり、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の各々の操作量を検出するエンコーダＥ２１〜Ｅ２３からそれぞれ出力される。
【００３２】
また、制御装置３４は、乗用型芝刈り車両１が傾斜のある山岳コースや起伏の激しいグリーン等を走行する際に生ずるステアリングホイール１６のふらつきを抑制するために遊び制御及びセンター位置制御を行う。ここで、遊び制御とは、端的にいうと一定期間に亘ってステアリングホイール１６の小さなふらつきが生じてもステアリングホイール１６の操作角度を変更しない制御をいい、主に作業者の予期せぬ旋回を防止するとともに旋回性を向上させるために行われる。また、センター位置制御とは、端的にいうと、ステアリングホイール１６の操作角度が０度であるセンター位置（原点角度）付近である場合に、ステアリングホイール１６の小さなふらつきが生じてもステアリングホイール１６の操作角度を変更しない制御をいい、主に直進性を向上させるために行われる。
【００３３】
具体的に、制御装置３４は、遊び制御を行う場合には、エンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６の操作角度が、過去の一定の遊び時間（例えば、１秒程度）に亘って予め設定された遊び範囲（第１範囲：例えば、±５度の範囲）内に収まっているか否かを判断する。そして、収まっていると判断した場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２の制御を行う。ここで、制御装置３４は、現時点を基準として上記の遊び時間を規定し、現時点におけるエンコーダＥ１１の検出結果を基準として上記の遊び範囲を規定する。
【００３４】
また、制御装置３４は、センター位置制御を行う場合には、まずエンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６がセンター位置付近であるか否かを判断する。次に、センター位置付近であると判断した場合には、エンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６の操作角度が、センター位置を基準として予め設定されたセンター範囲（第２範囲：例えば、センター位置から±３度の範囲）内に収まっているか否かを判断する。そして、収まっていると判断した場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２の制御を行う。
【００３５】
尚、制御装置３４は、遊び制御を行っている場合、センター位置制御を行っている場合の何れの場合であっても、エンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６の操作角度が、上記の遊び範囲又はセンター範囲を超えたと判断した場合には、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１に基づいて後輪１２の制御を行う。尚、遊び制御及びセンター位置制御の詳細については以下で説明する。
【００３６】
次に、上記構成の乗用型芝刈り車両１で行われる制御について説明する。図３は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。この図３に示すフローチャートに示す処理は一定の時間間隔で繰り返し行われる。また、図４は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両におけるステアリングホイールの操作角度の変化の一例を示す図である。この図４においては、横軸に時間をとり、縦軸にステアリングホイール１６の操作角度をとっている。
【００３７】
図４中において、符号Ｌ１を付した曲線は、ステアリングホイール１６の実際の操作角度の変化の一例を示す曲線である。これに対し、符号Ｌ２を付した曲線は、制御装置３４で遊び制御及びセンター位置制御が行われることによって得られるステアリングホイール１６の操作角度の変化の一例を示す曲線である。後輪１２の揺動角は、この符号Ｌ２が付された曲線に従って制御されることになる。
【００３８】
図３に示す処理が開始されると、制御装置３４は、エンコーダＥ１１からの操作角度信号Ｓ１１を取り込むことによりステアリングホイール１６の操作角度を取得する（ステップＳＴ１１）。次に、制御装置３４は、ステップＳＴ１１で取り込んだ操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１（図４参照）内であるか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。
【００３９】
センター範囲内であると判断した場合（ステップＳＴ１２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、制御装置３４はセンター位置制御を実施する（ステップＳＴ１３）。具体的には、図４中に示す時間ｔ１〜ｔ２の期間のように、操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１内に収まっているか否かを判断する。そして、センター範囲Ｒ１内に収まっていると判断した場合には、制御装置３４は、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２の制御を行う。
【００４０】
以上の制御が行われることにより、ステアリングホイール１６が多少ふらついても（図４中に示す時刻ｔ１〜ｔ２における曲線Ｌ１参照）、後輪１２は、あたかもステアリングホイール１６がセンター位置に固定されているように制御されることになる（図４中に示す時刻ｔ１〜ｔ２における曲線Ｌ２参照）。これにより、乗用型芝刈り車両１の直進性が向上する。尚、センター位置制御が行われる前に遊び制御が行われていた場合には、その遊び制御はステップＳＴ１３でセンター位置制御が行われることにより終了する（ステップＳＴ１４）。
【００４１】
ここで、ステップＳＴ１２においてセンター範囲内ではないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、制御装置３４はエンコーダＥ１１からの操作角度信号Ｓ１１を予め設定された遊び時間分だけ保持する（ステップＳＴ１５：第１ステップ）。例えば、図４に示す時刻ｔ２において、ステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１を超えてしまった場合にステップＳＴ１２の判断結果が「ＮＯ」になり、ステップＳＴ１５において１秒程度の間の操作角度信号Ｓ１１を保持する処理が行われる。
【００４２】
ステップＳＴ１５の処理が終了すると、制御装置３４は、現在遊び制御中であるか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。例えば、図４に示す時刻ｔ２〜ｔ３においては、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１に基づいた後輪１２の制御が行われており、遊び制御中ではないため判断結果は「ＮＯ」になる。ステップＳＴ１６の判断結果が「ＮＯ」の場合には、制御装置３４は、ステップＳＴ１５で取得した遊び時間分の操作角度の全てが遊び範囲内であるか否かを判断する（ステップＳＴ１７：第２ステップ）。
【００４３】
具体的に、制御装置３４は、現時点を基準として遊び時間を規定するとともに、現時点におけるエンコーダＥ１１の検出結果を基準として遊び範囲を規定してステップＳＴ１７の処理を行う。例えば、図４中の時刻ｔ３が現時点であるとすると、時刻ｔ３を基準として１秒程度前までの期間を遊び時間Δｔと規定し、時刻ｔ３におけるエンコーダＥ１１の検出結果を中心として遊び範囲Ｒ２を規定する。図４に示す例では、時刻ｔ３で規定される遊び時間Δｔにおいて、曲線Ｌ１で示される操作角度が時刻ｔ３で規定される遊び範囲Ｒ２に収まっているため、ステップＳＴ１７の判断結果は「ＹＥＳ」になる。
【００４４】
すると、制御装置３４は、現時点における操作角度を遊び角度として保持し（ステップＳＴ１８：第３ステップ）、遊び制御を開始する（ステップＳＴ１９：第３ステップ）。具体的には、図４中に示す時間ｔ３〜ｔ４の期間のように、制御装置３４が、ステアリングホイール１６の操作角度をステップＳＴ１８で保持した遊び角度に固定して後輪１２の制御を行う。
【００４５】
以上の制御が行われることにより、ステアリングホイール１６が多少ふらついても（図４中に示す時刻ｔ３〜ｔ４における曲線Ｌ１参照）、後輪１２は、あたかもステアリングホイール１６がステップＳＴ１８で保持された遊び角度に固定されているように制御されることになる（図４中に示す時刻ｔ３〜ｔ４における曲線Ｌ２参照）。これにより、ふらつきが抑制されて乗用型芝刈り車両１の旋回性が向上する。尚、ステップＳＴ１７の判断結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳＴ１８，ＳＴ１９の処理は行われない。
【００４６】
ここで、図４中に示す時間ｔ３〜ｔ４の期間のように遊び制御が行われている最中に、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２，ＳＴ１５が順に行われると、ステップＳＴ１６の判断結果は「ＹＥＳ」になる。すると、制御装置３４は、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度が遊び範囲Ｒ２に収まっているか否かを判断する（ステップＳＴ２０）。制御装置３４は、遊び範囲Ｒ２に収まっていると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には遊び制御を継続し（ステップＳＴ２１）、遊び範囲Ｒ２に収まっていないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には遊び制御を終了する（ステップＳＴ２２）。
【００４７】
図４に示す時刻ｔ４になると、ステアリングホイール１６の操作角度は、遊び範囲Ｒ２に収まらなくなっている。このため、上記のステップＳＴ２０の判断結果は「ＮＯ」になり、図４に示す時刻ｔ２〜ｔ３で行われた制御と同様の制御（エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１に基づいた後輪１２の制御）が行われる。また、図４に示す時刻ｔ５になると、時刻ｔ５で規定される遊び時間Δｔにおいて、曲線Ｌ１で示される操作角度が時刻ｔ５で規定される遊び範囲Ｒ２に収まっている。このため、時刻ｔ３〜ｔ４で行われた遊び制御と同様の遊び制御が行われる。
【００４８】
以上の通り、本実施形態では、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度が、遊び期間Δｔに亘って遊び範囲Ｒ２に収まっているか否かを判断し、収まっている場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２を制御している。また、ステアリングホイール１６がセンター位置付近である場合には、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１内に収まっているか否かを判断し、収まっている場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２を制御している。このため、走行時におけるステアリングホイール１６のふらつきが抑制され、予期せぬ旋回を防止することができるとともに、旋回性や直進性を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態で説明した乗用型芝刈り車両１は、駆動輪としての前輪１１ａ，１１ｂと操舵輪としての後輪１２とを別々に備える構成であった。しかしながら、駆動輪と操舵輪とを兼ねる車輪（駆動操舵輪）を備える乗用型芝刈り車両にも本発明を適用することが可能である。尚、駆動操舵輪とされるのは前輪のみであっても良く、後輪のみであっても良く、或いは前輪と後輪との双方であっても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、動力発生源としてエンジン及びモータを備えており、これらの動力発生源で発生する動力を用いて走行を行うハイブリッド式の乗用型芝刈り車両にも適用することが可能である。
【００５１】
また、上記実施形態では、電動シリンダ４４を駆動して後輪１２を揺動させる例について説明した。しかしながら、電動シリンダに代えてＤＣモータを設け、ＤＣモータにより後輪１２を揺動させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 乗用型芝刈り車両
１２ 後輪
１６ ステアリングホイール
３４ 制御装置
Ｅ１１ エンコーダ
Ｒ１ センター範囲
Ｒ２ 遊び範囲
Δｔ 遊び時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業者が乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能な乗用型芝刈り車両及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用型芝刈り車両は、車輪が取り付けられた車体と、車体に設けられた昇降可能な芝刈りユニット（リール）とを備えており、作業者が車両に乗車して運転しながら芝の刈り取りを行うことが可能である。このため、乗用型芝刈り車両は、作業者が車両の後側から操作する手押し式（ウォークビハインド式）芝刈り車両よりも、例えばゴルフ場におけるグリーンや競技場等の広範な領域の芝を刈り取るのに適している。
【０００３】
従来の乗用型芝刈り車両は、エンジン等の内燃機関を動力発生源等として備えており、内燃機関で発生する動力を用いて車輪や油圧シリンダ（芝刈りユニットを昇降させる油圧シリンダ）を駆動するものが多かった。しかしながら、近年では、温室効果ガスの一種である二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を低減すべく、モータの動力を用いて走行や芝刈りユニットの駆動（昇降含む）を行うハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両の研究・開発が盛んに行われている。
【０００４】
尚、以下の特許文献１には、乗用型芝刈り車両やトラクタ等のエンジンを備える従来の車両において、旋回時に生ずる不安定さを解消する技術が開示されている。具体的には、旋回動作が行われる場合にのみ片ブレーキ操作を可能とすることで旋回操作の簡略化と安全性の向上を図る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４８２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、競技場等の整地された場所では、乗用型芝刈り車両の姿勢がほぼ水平に保たれた状態で芝の刈り取りが行われる。このような場所では、芝の高さを一定に揃えるとともに、芝の刈り取り模様（縞模様）を綺麗にするために、走行速度及び旋回半径が一定になるように乗用型芝刈り車両が運転されることが殆どである。
【０００７】
これに対し、傾斜のある山岳コースや起伏の激しいグリーン等では、乗用型芝刈り車両の姿勢が前後方向或いは左右方向に様々に変化する状況の下で芝の刈り取りが行われる。このような状況の下においては、乗用型芝刈り車両の速度や姿勢の変化に応じてステアリングがふらついてしまう。すると、作業者の予期せぬ旋回が生じたり、作業者が想定している方向への旋回性や直進性が低下するという状況が生ずる。
【０００８】
ここで、エンジンを備える従来の乗用型芝刈り車両は油圧式のパワーステアリングを備えているものが多く、上述したハイブリッド式或いは電動式の乗用型芝刈り車両は、電動式のパワーステアリングを備えるものが多い。油圧式のパワーステアリングは、エンジンの駆動力によってポンプを駆動し、これにより得られる油圧によって操舵輪の操舵を補助するものである。これに対し、電動式のパワーステアリングは、モータ等の駆動力によって操舵輪の操舵を補助するものである。
【０００９】
上述したステアリングのふらつきは、油圧式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両であっても、電動式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両であっても生ずる。しかしながら、電動式のパワーステアリングは、油圧式のパワーステアリングよりも応答速度が速い。このため、電動式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両では、油圧式のパワーステアリングを備える乗用型芝刈り車両よりも、作業者の予期せぬ旋回が生じやすく、旋回性や直進性が低下しやすいという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、走行時におけるステアリングのふらつきを抑制することで、予期せぬ旋回を防止して旋回性や直進性を向上させることができる乗用型芝刈り車両及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の乗用型芝刈り車両は、ステアリング（１６）の操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪（１２）を備える乗用型芝刈り車両（１）において、前記ステアリングの操作角度を検出する検出器（Ｅ１１）と、前記検出器の検出結果が過去の一定期間（Δｔ）に亘って予め設定された第１範囲（Ｒ２）内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する制御装置（３４）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御装置が、現時点を基準として前記過去の一定期間を規定するとともに、現時点における前記検出器の検出結果を基準として前記第１範囲を規定することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御装置が、前記検出器の検出結果によって示される操作角度が前記ステアリングの原点角度付近である場合であって、前記検出器の検出結果が前記ステアリングの原点を基準として予め設定された第２範囲（Ｒ１）内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御することを特徴としている。
また、本発明の乗用型芝刈り車両は、前記制御装置が、前記検出器の検出結果が前記第１範囲又は第２範囲を超えた場合には、前記検出器の検出結果に基づいて前記操舵輪を制御することを特徴としている。
本発明の乗用型芝刈り車両の制御方法は、ステアリング（１６）の操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪（１２）を備える乗用型芝刈り車両（１）の制御方法であって、前記ステアリングの操作角度を検出器（Ｅ１１）で検出する第１ステップ（ＳＴ１５）と、前記検出器の検出結果が過去の一定期間（Δｔ）に亘って予め設定された第１範囲（Ｒ２）内に収まっているか否かを判断する第２ステップ（ＳＴ１７）と、前記第２ステップで前記第１範囲内に収まっていると判断した場合に、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する第３ステップ（ＳＴ１８、ＳＴ１９）とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ステアリングの操作角度を検出する検出器の検出結果が過去の一定期間に亘って予め設定された第１範囲内に収まっている場合には、ステアリングの操作角度を検出器の検出結果で示される操作角度に固定して操舵輪を制御しているため、走行時におけるステアリングのふらつきが抑制され、予期せぬ旋回を防止することができるとともに、旋回性や直進性を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両におけるステアリングホイールの操作角度の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の外観を示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の乗用型芝刈り車両１は、フレーム１０に支持される２つの前輪１１ａ，１１ｂ（駆動輪）及び１つの後輪１２（操舵輪）と、２つの前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び１つの後側芝刈りユニット１４とを備えており、前輪１１ａ，１１ｂ及び後輪１２によって走行しつつ、走行経路に沿って前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４により芝の刈り取りを行う。
【００１５】
図１に示す乗用型芝刈り車両１は、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両である。尚、乗用型芝刈り車両１が備える前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々には、刈り取られた芝（刈芝）を収容するバケットが取り付けられるが、図１ではバケットが取り外されている状態を図示している。
【００１６】
フレーム１０の略中央上部には、作業者が着席するシート１５が配設されている。このシート１５の前方上部にはステアリングホイール１６（ステアリング）が設けられており、前方下部には後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が設けられている。シート１５に着席した作業者によってステアリングホイール１６が操作されることで乗用型芝刈り車両１の進行方向が定められ、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９が操作されることにより、乗用型芝刈り車両１の後進、前進、停止、及び走行速度が定められる。
【００１７】
前輪１１ａ，１１ｂは、フレーム１０の右側前方下部及び左側前方下部にそれぞれ配設されており、モータ４１（図１では図示省略、図２参照）で発生する動力によって駆動される駆動輪であり、車両の左右方向に沿う回転軸の周りで回転可能にフレーム１０に支持されている。後輪１２は、フレーム１０の中央後方下部に配設されており、ステアリングホイール１６の回転量に応じて左右方向に揺動可能に構成されて操舵輪として機能する。後輪１２の左右方向への揺動に合わせて後輪１２の回転軸も揺動するため、ステアリングホイール１６を回転させることにより乗用型芝刈り車両１の進行方向が変更される。
【００１８】
前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂは、前輪１１ａ，１１ｂの各々の前方において昇降可能に支持されており、下降して前輪１１ａ，１１ｂの前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。これら前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂの各々は、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備える。前側ローラ２１及び不図示の後側ローラは、下降した状態にある前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを地面上に支持するために設けられている。
【００１９】
電動リール２２は、芝を刈るための螺旋状の刃が側面に複数形成された略円柱形状の部材であって、回転軸が車両の左右方向に設定されており、モータ２４によって駆動される。この電動リール２２は、前側ローラ２１と不図示の後側ローラとの間に配設され、刈り取った後の芝の高さの分だけ前側ローラ２１及び不図示の後側ローラよりも上方に配置されている。尚、前側ローラ２１及び不図示の後側ローラに対する電動リール２２の高さ位置は、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の範囲で微調整が可能である。
【００２０】
フレーム１０の前部には、中央部から右方向に延びる支持アーム２５ａと、中央部から左方向に延びる支持アーム２５ｂとが設けられている。支持アーム２５ａは、その右端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ａを揺動可能に支持しており、支持アーム２５ｂは、その左端部において車両の前後方向における回転軸の周りで前側芝刈りユニット１３ｂを揺動可能に支持している。このため、車両の左右方向に地面が傾斜していても、その傾斜に合わせて前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを傾斜させることができる。
【００２１】
支持アーム２５ａ，２５ｂには、電動アクチュエータとしての電動シリンダ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。電動シリンダ２６ａが伸縮すると支持アーム２５ａの右端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ａが昇降する。同様に、電動シリンダ２６ｂが伸縮すると支持アーム２５ｂの左端部が上下方向に移動し、これにより前側芝刈りユニット１３ｂが昇降する。つまり、支持アーム２５ａ，２５ｂ及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂは、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂを昇降させる昇降機構をなす。尚、図１では、前側芝刈りユニット１３ａが上昇しており、前側芝刈りユニット１３ｂが下降している状態を図示している。
【００２２】
後側芝刈りユニット１４は、前輪１１ａ，１１ｂと後輪１２との間において昇降可能に支持されており、下降して後輪１２の前方で地面に接している状態で芝の刈り取りを行う。この後側芝刈りユニット１４は、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、前側ローラ２１、電動リール２２（回転刃）、不図示の後側ローラ、及びモータ２４を備えており、電動シリンダ２６ａ，２６ｂと同様の電動シリンダ（電動アクチュエータ）等を備える不図示の昇降機構によって昇降される。尚、後側芝刈りユニット１４も、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂと同様に、車両の前後方向における回転軸の周りで揺動可能に支持されており、車両の左右方向における地面の傾斜に合わせて傾斜が可能である。
【００２３】
また、シート１５の右側前方（ステアリングホイール１６の右側）には、タッチパネル式の表示装置（例えば、液晶表示装置）２７が設けられている。この表示装置２７は、作業者の指示を入力するとともに、乗用型芝刈り車両１の現在の状態を示す情報等の各種情報を表示するものである。前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の昇降、及びこれらに設けられた電動リール２２の始動・停止は、作業者が表示装置２７を操作することによって入力される指示に応じて制御される。表示装置２７に表示される情報としては、乗用型芝刈り車両１の走行速度、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられた電動リール２２の回転速度、及び芝の育成状況を示す情報等の情報である。
【００２４】
尚、ステアリングホイール１６の下方であって、前進アクセルペダル１８とブレーキペダル１９との間には、乗用型芝刈り車両１の前方を照明する照明装置２８が設けられている。また、シート１５の後方のフレーム１０上には、乗用型芝刈り車両１を動作させる電力を供給するバッテリＢが設けられている。具体的に、バッテリＢから供給される電力は、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１（図２参照）、後輪１２を揺動させる駆動力を発生する電動シリンダ４４に内蔵されるモータ４２（図２参照）、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４、及び電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ（図示省略）等を駆動するために用いられる。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御系統の要部構成を示すブロック図である。尚、図２においては、図１に示した構成に相当するものについては同一の符号を付してある。図２に示す通り、乗用型芝刈り車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１、ＡＣモータドライバ３２、電動シリンダドライバ３３、及び制御装置３４を備える。尚、図２においては、前側芝刈りユニット１３ａ，１３ｂ及び後側芝刈りユニット１４の各々に設けられたモータ２４の制御系統、及び、電動シリンダ２６ａ，２６ｂを駆動する動力を発生するモータ（図示省略）の制御系統については図示を省略している。また、図２では、電力が伝達される経路を実線で表しており、制御系統に係る信号の経路を破線で表している。
【００２６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、バッテリＢと各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２及び伝送シリンダドライバ３３等）との間に設けられ、制御装置３４の制御の下で、バッテリＢから各種ドライバに供給される直流電力の電圧変換を行うとともに、前輪１１ａ，１１ｂを駆動するモータ４１で発生してバッテリＢに回収される回生電力の電圧変換を行う。具体的には、バッテリＢの出力電圧を昇圧して各種ドライバに印加し、或いはモータ４１で発生する起電力を降圧してバッテリＢに印加する。
【００２７】
ＡＣモータドライバ３２は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３４の制御の下で、前輪１１ａ，１１ｂを駆動する動力を発生するモータ４１を駆動する。尚、図２において、モータ４１と前輪１１ａ，１１ｂとの間に設けられているブロック（符号４３が付されたブロック）は、モータ４１で発生する動力（回転動力）を、その回転数を減じて前輪１１ａ，１１ｂに伝達する減速ギア（減速器）を示している。また、ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３４の制御の下でモータ４１を発電機として動作させ、モータ４１で発生する回生電力を、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介してバッテリＢに回収させる。
【００２８】
また、モータ４１には、モータ４１の回転数を検出するエンコーダ又はレゾルバ（図示省略）が設けられており、このエンコーダ等の検出結果を示す回転数信号Ｓ１がＡＣモータドライバ３２に入力されている。ＡＣモータドライバ３２は、制御装置３４との間で通信を行って、回転数信号Ｓ１で示されるモータ４１の回転数、モータ４１に流れている電流、及びモータ４１で発生しているトルク等の情報を送信する。
【００２９】
電動シリンダドライバ３３は、バッテリＢからＤＣ／ＤＣコンバータ３１を介して供給される直流電力を用い、制御装置３４の制御の下で、後輪１２を揺動させる電動シリンダ４４を駆動する動力を発生するモータ４２を駆動する。このモータ４２には、電動シリンダ４４の駆動量（即ち、後輪１２の揺動角）を検出するエンコーダ（図示省略）が設けられており、このエンコーダの検出結果を示す揺動角信号Ｓ２が電動シリンダドライバ３３に入力されている。電動シリンダドライバ３３は、制御装置３４との間で通信を行って、揺動角信号Ｓ２で示される後輪１２の揺動角等の情報を送信する。
【００３０】
制御装置３４は、乗用型芝刈り車両１を統括して制御する。具体的に、制御装置３４は、入力される各種操作信号（操作角度信号Ｓ１１及びペダル操作信号Ｓ２１〜Ｓ２３）と各種ドライバ（ＡＣモータドライバ３２及び伝送シリンダドライバ３３等）から送信されてくる信号とを参照しつつ、各種ドライバによる各種モータ（モータ４１，４２等）の駆動量の制御を行う。また、制御装置３４は、バッテリＢの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を監視し、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１による電力消費量を制御するとともに、モータ４１で発生する回生電力を用いたバッテリＢの充電制御を行う。
【００３１】
尚、上記の操作角度信号Ｓ１１は、ステアリングホイール１６の操作角度を示す信号であり、ステアリングホイール１６の操作角度を検出するエンコーダＥ１１（検出器）から出力される。また、上記のペダル操作信号Ｓ２１〜Ｓ２３は、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の各々の操作量（踏み込み量）を示す信号であり、後進アクセルペダル１７、前進アクセルペダル１８、及びブレーキペダル１９の各々の操作量を検出するエンコーダＥ２１〜Ｅ２３からそれぞれ出力される。
【００３２】
また、制御装置３４は、乗用型芝刈り車両１が傾斜のある山岳コースや起伏の激しいグリーン等を走行する際に生ずるステアリングホイール１６のふらつきを抑制するために遊び制御及びセンター位置制御を行う。ここで、遊び制御とは、端的にいうと一定期間に亘ってステアリングホイール１６の小さなふらつきが生じてもステアリングホイール１６の操作角度を変更しない制御をいい、主に作業者の予期せぬ旋回を防止するとともに旋回性を向上させるために行われる。また、センター位置制御とは、端的にいうと、ステアリングホイール１６の操作角度が０度であるセンター位置（原点角度）付近である場合に、ステアリングホイール１６の小さなふらつきが生じてもステアリングホイール１６の操作角度を変更しない制御をいい、主に直進性を向上させるために行われる。
【００３３】
具体的に、制御装置３４は、遊び制御を行う場合には、エンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６の操作角度が、過去の一定の遊び時間（例えば、１秒程度）に亘って予め設定された遊び範囲（第１範囲：例えば、±５度の範囲）内に収まっているか否かを判断する。そして、収まっていると判断した場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２の制御を行う。ここで、制御装置３４は、現時点を基準として上記の遊び時間を規定し、現時点におけるエンコーダＥ１１の検出結果を基準として上記の遊び範囲を規定する。
【００３４】
また、制御装置３４は、センター位置制御を行う場合には、まずエンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６がセンター位置付近であるか否かを判断する。次に、センター位置付近であると判断した場合には、エンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６の操作角度が、センター位置を基準として予め設定されたセンター範囲（第２範囲：例えば、センター位置から±３度の範囲）内に収まっているか否かを判断する。そして、収まっていると判断した場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２の制御を行う。
【００３５】
尚、制御装置３４は、遊び制御を行っている場合、センター位置制御を行っている場合の何れの場合であっても、エンコーダＥ１１で検出されるステアリングホイール１６の操作角度が、上記の遊び範囲又はセンター範囲を超えたと判断した場合には、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１に基づいて後輪１２の制御を行う。尚、遊び制御及びセンター位置制御の詳細については以下で説明する。
【００３６】
次に、上記構成の乗用型芝刈り車両１で行われる制御について説明する。図３は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両の制御方法を示すフローチャートである。この図３に示すフローチャートに示す処理は一定の時間間隔で繰り返し行われる。また、図４は、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両におけるステアリングホイールの操作角度の変化の一例を示す図である。この図４においては、横軸に時間をとり、縦軸にステアリングホイール１６の操作角度をとっている。
【００３７】
図４中において、符号Ｌ１を付した曲線は、ステアリングホイール１６の実際の操作角度の変化の一例を示す曲線である。これに対し、符号Ｌ２を付した曲線は、制御装置３４で遊び制御及びセンター位置制御が行われることによって得られるステアリングホイール１６の操作角度の変化の一例を示す曲線である。後輪１２の揺動角は、この符号Ｌ２が付された曲線に従って制御されることになる。
【００３８】
図３に示す処理が開始されると、制御装置３４は、エンコーダＥ１１からの操作角度信号Ｓ１１を取り込むことによりステアリングホイール１６の操作角度を取得する（ステップＳＴ１１）。次に、制御装置３４は、ステップＳＴ１１で取り込んだ操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１（図４参照）内であるか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。
【００３９】
センター範囲内であると判断した場合（ステップＳＴ１２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、制御装置３４はセンター位置制御を実施する（ステップＳＴ１３）。具体的には、図４中に示す時間ｔ１〜ｔ２の期間のように、操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１内に収まっているか否かを判断する。そして、センター範囲Ｒ１内に収まっていると判断した場合には、制御装置３４は、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２の制御を行う。
【００４０】
以上の制御が行われることにより、ステアリングホイール１６が多少ふらついても（図４中に示す時刻ｔ１〜ｔ２における曲線Ｌ１参照）、後輪１２は、あたかもステアリングホイール１６がセンター位置に固定されているように制御されることになる（図４中に示す時刻ｔ１〜ｔ２における曲線Ｌ２参照）。これにより、乗用型芝刈り車両１の直進性が向上する。尚、センター位置制御が行われる前に遊び制御が行われていた場合には、その遊び制御はステップＳＴ１３でセンター位置制御が行われることにより終了する（ステップＳＴ１４）。
【００４１】
ここで、ステップＳＴ１２においてセンター範囲内ではないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、制御装置３４はエンコーダＥ１１からの操作角度信号Ｓ１１を予め設定された遊び時間分だけ保持する（ステップＳＴ１５：第１ステップ）。例えば、図４に示す時刻ｔ２において、ステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１を超えてしまった場合にステップＳＴ１２の判断結果が「ＮＯ」になり、ステップＳＴ１５において１秒程度の間の操作角度信号Ｓ１１を保持する処理が行われる。
【００４２】
ステップＳＴ１５の処理が終了すると、制御装置３４は、現在遊び制御中であるか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。例えば、図４に示す時刻ｔ２〜ｔ３においては、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１に基づいた後輪１２の制御が行われており、遊び制御中ではないため判断結果は「ＮＯ」になる。ステップＳＴ１６の判断結果が「ＮＯ」の場合には、制御装置３４は、ステップＳＴ１５で取得した遊び時間分の操作角度の全てが遊び範囲内であるか否かを判断する（ステップＳＴ１７：第２ステップ）。
【００４３】
具体的に、制御装置３４は、現時点を基準として遊び時間を規定するとともに、現時点におけるエンコーダＥ１１の検出結果を基準として遊び範囲を規定してステップＳＴ１７の処理を行う。例えば、図４中の時刻ｔ３が現時点であるとすると、時刻ｔ３を基準として１秒程度前までの期間を遊び時間Δｔと規定し、時刻ｔ３におけるエンコーダＥ１１の検出結果を中心として遊び範囲Ｒ２を規定する。図４に示す例では、時刻ｔ３で規定される遊び時間Δｔにおいて、曲線Ｌ１で示される操作角度が時刻ｔ３で規定される遊び範囲Ｒ２に収まっているため、ステップＳＴ１７の判断結果は「ＹＥＳ」になる。
【００４４】
すると、制御装置３４は、現時点における操作角度を遊び角度として保持し（ステップＳＴ１８：第３ステップ）、遊び制御を開始する（ステップＳＴ１９：第３ステップ）。具体的には、図４中に示す時間ｔ３〜ｔ４の期間のように、制御装置３４が、ステアリングホイール１６の操作角度をステップＳＴ１８で保持した遊び角度に固定して後輪１２の制御を行う。
【００４５】
以上の制御が行われることにより、ステアリングホイール１６が多少ふらついても（図４中に示す時刻ｔ３〜ｔ４における曲線Ｌ１参照）、後輪１２は、あたかもステアリングホイール１６がステップＳＴ１８で保持された遊び角度に固定されているように制御されることになる（図４中に示す時刻ｔ３〜ｔ４における曲線Ｌ２参照）。これにより、ふらつきが抑制されて乗用型芝刈り車両１の旋回性が向上する。尚、ステップＳＴ１７の判断結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳＴ１８，ＳＴ１９の処理は行われない。
【００４６】
ここで、図４中に示す時間ｔ３〜ｔ４の期間のように遊び制御が行われている最中に、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２，ＳＴ１５が順に行われると、ステップＳＴ１６の判断結果は「ＹＥＳ」になる。すると、制御装置３４は、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度が遊び範囲Ｒ２に収まっているか否かを判断する（ステップＳＴ２０）。制御装置３４は、遊び範囲Ｒ２に収まっていると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には遊び制御を継続し（ステップＳＴ２１）、遊び範囲Ｒ２に収まっていないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には遊び制御を終了する（ステップＳＴ２２）。
【００４７】
図４に示す時刻ｔ４になると、ステアリングホイール１６の操作角度は、遊び範囲Ｒ２に収まらなくなっている。このため、上記のステップＳＴ２０の判断結果は「ＮＯ」になり、図４に示す時刻ｔ２〜ｔ３で行われた制御と同様の制御（エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１に基づいた後輪１２の制御）が行われる。また、図４に示す時刻ｔ５になると、時刻ｔ５で規定される遊び時間Δｔにおいて、曲線Ｌ１で示される操作角度が時刻ｔ５で規定される遊び範囲Ｒ２に収まっている。このため、時刻ｔ３〜ｔ４で行われた遊び制御と同様の遊び制御が行われる。
【００４８】
以上の通り、本実施形態では、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度が、遊び期間Δｔに亘って遊び範囲Ｒ２に収まっているか否かを判断し、収まっている場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２を制御している。また、ステアリングホイール１６がセンター位置付近である場合には、エンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示されるステアリングホイール１６の操作角度がセンター範囲Ｒ１内に収まっているか否かを判断し、収まっている場合には、ステアリングホイール１６の操作角度をエンコーダＥ１１から出力される操作角度信号Ｓ１１で示される操作角度に固定して後輪１２を制御している。このため、走行時におけるステアリングホイール１６のふらつきが抑制され、予期せぬ旋回を防止することができるとともに、旋回性や直進性を向上させることができる。
【００４９】
以上、本発明の一実施形態による乗用型芝刈り車両及びその制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態で説明した乗用型芝刈り車両１は、駆動輪としての前輪１１ａ，１１ｂと操舵輪としての後輪１２とを別々に備える構成であった。しかしながら、駆動輪と操舵輪とを兼ねる車輪（駆動操舵輪）を備える乗用型芝刈り車両にも本発明を適用することが可能である。尚、駆動操舵輪とされるのは前輪のみであっても良く、後輪のみであっても良く、或いは前輪と後輪との双方であっても良い。
【００５０】
また、上記実施形態では、モータで発生する動力を用いて走行を行うとともに、モータで発生する動力を用いて芝の刈り取りを行う電動式の乗用型芝刈り車両を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は、動力発生源としてエンジン及びモータを備えており、これらの動力発生源で発生する動力を用いて走行を行うハイブリッド式の乗用型芝刈り車両にも適用することが可能である。
【００５１】
また、上記実施形態では、電動シリンダ４４を駆動して後輪１２を揺動させる例について説明した。しかしながら、電動シリンダに代えてＤＣモータを設け、ＤＣモータにより後輪１２を揺動させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 乗用型芝刈り車両
１２ 後輪
１６ ステアリングホイール
３４ 制御装置
Ｅ１１ エンコーダ
Ｒ１ センター範囲
Ｒ２ 遊び範囲
Δｔ 遊び時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングの操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪を備える乗用型芝刈り車両において、
前記ステアリングの操作角度を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果が過去の一定期間に亘って予め設定された第１範囲内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する制御装置と
を備えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。
【請求項２】
前記制御装置は、現時点を基準として前記過去の一定期間を規定するとともに、現時点における前記検出器の検出結果を基準として前記第１範囲を規定することを特徴とする請求項１記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記検出器の検出結果によって示される操作角度が前記ステアリングの原点角度付近である場合であって、前記検出器の検出結果が前記ステアリングの原点を基準として予め設定された第２範囲内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記検出器の検出結果が前記第１範囲又は第２範囲を超えた場合には、前記検出器の検出結果に基づいて前記操舵輪を制御することを特徴とする請求項３記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項５】
ステアリングの操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪を備える乗用型芝刈り車両の制御方法であって、
前記ステアリングの操作角度を検出器で検出する第１ステップと、
前記検出器の検出結果が過去の一定期間に亘って予め設定された第１範囲内に収まっているか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップで前記第１範囲内に収まっていると判断した場合に、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する第３ステップと
を有することを特徴とする乗用型芝刈り車両の制御方法。
【請求項１】
ステアリングの操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪を備える乗用型芝刈り車両において、
前記ステアリングの操作角度を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果が過去の一定期間に亘って予め設定された第１範囲内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する制御装置と
を備えることを特徴とする乗用型芝刈り車両。
【請求項２】
前記制御装置は、現時点を基準として前記過去の一定期間を規定するとともに、現時点における前記検出器の検出結果を基準として前記第１範囲を規定することを特徴とする請求項１記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項３】
前記制御装置は、前記検出器の検出結果によって示される操作角度が前記ステアリングの原点角度付近である場合であって、前記検出器の検出結果が前記ステアリングの原点を基準として予め設定された第２範囲内に収まっている場合には、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項４】
前記制御装置は、前記検出器の検出結果が前記第１範囲又は第２範囲を超えた場合には、前記検出器の検出結果に基づいて前記操舵輪を制御することを特徴とする請求項３記載の乗用型芝刈り車両。
【請求項５】
ステアリングの操作角度に応じて回転軸の角度が変更される操舵輪を備える乗用型芝刈り車両の制御方法であって、
前記ステアリングの操作角度を検出器で検出する第１ステップと、
前記検出器の検出結果が過去の一定期間に亘って予め設定された第１範囲内に収まっているか否かを判断する第２ステップと、
前記第２ステップで前記第１範囲内に収まっていると判断した場合に、前記ステアリングの操作角度を前記検出器の検出結果で示される操作角度に固定して前記操舵輪を制御する第３ステップと
を有することを特徴とする乗用型芝刈り車両の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２８９４３（Ｐ２０１２−２２８９４３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８２０９（Ｐ２０１１−９８２０９）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１９８３３０）株式会社ＩＨＩシバウラ (74)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１９８３３０）株式会社ＩＨＩシバウラ (74)
【Ｆターム（参考）】
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