乗用型芝刈車両
【課題】乗用型芝刈車両において、十分な走行駆動力を有し、旋回における後輪の回転速度と前輪の回転速度の間の適切な制御を行うことである。
【解決手段】乗用型芝刈車両１０において、車輪４０，４２には、それぞれ車軸電動回転機５０，５２が接続される。制御部１００は、標準的設定条件の下の制御とは別に、特別設定条件の下の制御を行う機能を有する。減速制御モジュール１１６は、標準的な走行速度よりも減速して旋回制御等を行う。片側車輪自由制御モジュール１１８は、旋回中心位置が片側車輪の位置であるとき、その片側車輪を自由状態にする制御を行う。旋回制限制御モジュール１２０は、旋回半径が小さすぎるとき、旋回半径を制限して制御を行う。
【解決手段】乗用型芝刈車両１０において、車輪４０，４２には、それぞれ車軸電動回転機５０，５２が接続される。制御部１００は、標準的設定条件の下の制御とは別に、特別設定条件の下の制御を行う機能を有する。減速制御モジュール１１６は、標準的な走行速度よりも減速して旋回制御等を行う。片側車輪自由制御モジュール１１８は、旋回中心位置が片側車輪の位置であるとき、その片側車輪を自由状態にする制御を行う。旋回制限制御モジュール１２０は、旋回半径が小さすぎるとき、旋回半径を制限して制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乗用型芝刈車両に係り、特に芝刈用ブレードまたは芝刈用リールを搭載し、作業者が乗り込んで操縦する乗用型芝刈車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
庭等の地表に植栽された芝等の草を刈るための装置は、芝以外の草の刈り込みに用いることも勿論できるが、一般的に芝刈機と呼ばれている。芝刈機としては、芝刈用のブレード等を備える芝刈工具を作業者が手に持って庭等を移動して芝を刈る手持芝刈機の他に、庭等の地表を車輪でもって移動できる車輪移動型芝刈装置がある。車輪移動型芝刈装置としては、作業者が手等で押しながら庭等を移動するものがあり、これらは一般的にウォークビハインド式芝刈機と呼ばれることがある。さらに大型のものとして、自力走行ができる車両に芝刈回転工具を搭載し、作業者が乗り込んで走行と芝刈の操縦を車上で行うものがあり、これらは乗用型芝刈車両と呼ぶことができる。
【０００３】
乗用型芝刈車両は、車両の一種ではあるが、道路走行のために用いられるのではなく、もっぱら庭等のいわゆるオフロードで用いられ、芝刈作業のために地表を移動するものであり、車輪の駆動と、芝刈回転工具の駆動を行うための駆動源が搭載される。駆動源としては、内燃機関、内燃機関によって駆動される油圧モータ、電気モータ等が用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、内燃機関のエンジンシャフトにロータを連結したエンジン・発電機一体型を搭載するハイブリッド動力装置が開示されている。動力装置として例示されている芝刈機は、複数の駆動輪にそれぞれ独立の電気モータが連結され、それぞれの駆動輪を独立的に可変速度で制御でき、これによって芝刈機のスムースな始動、停止、速度変更、方向転換、旋回を行うことができると述べられている。駆動輪の独立速度変更による旋回の例としては、いずれも左右後輪にそれぞれ電気モータが連結されているものが述べられている。
【０００５】
特許文献２には、ハイブリッド芝刈機として、前方に配置されているエンジンに接続されたオルタネータによる電力で、芝刈刃駆動用のデッキモータ、独立制御される左右後輪駆動用の左右車輪モータ、左右前輪を車軸回りに約１８０度の範囲でステアリングさせるステアリングモータを駆動する構成が開示されている。ここで、芝刈機を旋回させるには、ステアリング制御部の入力から左右後輪の速度差を計算して車輪モータを制御すると共に、ステアリングモータにステアリング信号を与えて左右前輪の位置の制御を行う。これによって、左右後輪をステアリングさせることなく、芝刈機を旋回させることができると述べられている。なお、配置構成の特徴として、左右車輪モータは左右車輪のリムの中に設けられ、また、差動歯車機構がないので、フレームの下の左右車輪の間に空間が確保され、ここに刈られた芝を搬出する傾斜台を配置できることが述べられている。
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５０７７８９号公報
【特許文献２】米国特許第７０１７３２７Ｂ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
乗用型芝刈車両において旋回を行う方法として、特許文献１には左右後輪にそれぞれ独立に設けられた電気モータによって左後輪の回転速度と右後輪の回転速度とを異ならせることが開示されている。また、特許文献２においては、左右車輪モータによって左右後輪に速度差を与えると共に、ステアリングモータによって左右前輪の位置の制御を行ってステアリングを行うことが開示されている。
【０００８】
芝刈作業においては、操縦者の熟練度や庭等の地表の状態等によって、特に注意を払って走行や旋回を行う必要がある場合がある。例えば、旋回操縦をする場合、操縦者が熟練者の場合は比較的速い走行速度の下でも旋回を自由に行うことができるが、初心者の場合には、走行速度を落とした方が旋回を適切に行える場合がある。また、旋回半径が小さい場合に、片側車輪を旋回中心位置として旋回を行うことがあるが、片側車輪の状態によっては、旋回中心位置となる片側車輪の旋回によって芝の植栽に損傷を与えることがある。また、傾斜地においては、旋回半径が小さすぎると、乗用型芝刈車両の重心の移動によって、車両そのものが不安定な状態になることがある。
【０００９】
このように、芝刈作業の状況によっては、走行や旋回の制御をきめ細かくする必要が生じる場合がある。従来技術によれば、このようなきめ細かな制御について不十分である。
【００１０】
本発明の目的は、芝刈作業の状況に適合して、走行や旋回に対しきめ細かな制御を行うことを可能にする乗用型芝刈車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または特別設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として車両の移動速度あるいは車両の旋回速度の少なくとも一方が標準設定条件よりも減速される減速設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または減速設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、旋回操作子は、ステアリング角度を旋回指示入力とするハンドル式あるいはモノレバー式のステアリング操作子であり、制御部は、ステアリング操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、取得された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、制御部は、２レバー式操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、指示入力された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、制御部は、標準設定条件を実行するときは、左右車輪の中間位置における平均走行速度について、旋回の進行の間、一定速度に維持し、減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件の一定速度から旋回の進行に応じて次第に減速することが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、制御部は、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域となり、一方側の車輪の速度と他方側の車輪の速度とが互いに逆方向となる場合に、標準設定条件を実行するときは、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入るまでは平均走行速度を一定速度に維持し、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入った後は、旋回中心位置が左右車両の中間位置に近づくにつれて平均走行速度を所定の条件の下で減速し、減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件と同じとしたまま、一方側の車輪の速度を標準設定条件の下の速度より減速することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左車輪の接地位置または右車輪の接地位置のいずれかであるときに、その旋回中心位置に対応する片側車輪を車軸周りに自由回転状態として、走行駆動及び制動を行わない片側車輪自由制御設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または片側車輪自由制御設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、制御部は、旋回中心位置に対応する片側車輪についての操作子の旋回指示入力が電動回転機と片側車輪との間の接続を開放状態とするときに、片側車輪自由制御を行うことが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入る場合には、旋回中心位置を少なくとも左右車輪のいずれかの車輪の対地位置まで戻す旋回制限設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または旋回制限設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、車両の対地傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、制御部は、傾斜センサの検出値が所定の閾値傾斜角度を超えるときを旋回制限設定条件の指定として、旋回制限条件の下で左右車輪の走行駆動を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。したがって、標準的な場合と異なる状況に適合して、走行や旋回に対しきめ細かな制御を行うことが可能となる。
【００２２】
また、上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準設定条件よりも減速される減速設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。したがって、標準的な場合と異なる状況に適合して、走行や旋回をゆっくりと低速で実行するきめ細かな制御を行うことが可能となる。
【００２３】
また、上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左車輪の接地位置または右車輪の接地位置のいずれかであるときに、その旋回中心位置に対応する片側車輪を車軸周りに自由回転状態として、走行駆動及び制動を行わない片側車輪自由制御設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。つまり、旋回中心位置が片側車輪の接地位置である特別な状況の下で、その片側車輪について駆動力を与えることも制動をかけることもせず、自由状態とする。これにより、たとえば、芝の植栽の損傷等を抑制することができる。
【００２４】
また、上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入る場合には、旋回中心位置を少なくとも左右車輪のいずれかの車輪の対地位置まで戻す旋回制限設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。したがって、旋回半径が小さくなりすぎることを防止し、例えば、傾斜地等において、小さな旋回半径の旋回によって乗用型芝刈車両が不安定状態になること等を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下においては、乗用型芝刈車両として、左右後輪を主駆動輪とし、左右前輪を操向輪とし、それぞれに独立に電動回転機を設けた４輪駆動型のものを説明するが、操向輪を１輪として、３輪駆動型としてもよい。
【００２６】
また、乗用型芝刈車両の駆動源として、左右後輪の駆動源、操向輪の駆動源、芝刈用ブレードの駆動源としていずれも電動回転機を用いるものとして説明するが、これらの駆動源の一部あるいは全部について電動回転機以外の駆動源を用いるものとしてもよい。例えば、左右後輪の駆動源に油圧モータを用いるものとしてもよい。場合によっては、勿論、操向輪の駆動源、芝刈用ブレードの駆動源に油圧モータを用いるものとしてもよい。また、適当な動力伝達機構を介し、内燃機関を左右後輪、操向輪、芝刈用ブレードの駆動源として用いてもよい。
【００２７】
また、電動回転機としては、電力を供給して車輪に対し回転駆動力を出力する電気モータとしての機能を有し、また、車輪に対し制動がかけられるときに回生エネルギを回収する発電機としての機能をも有するものを用いるものとして説明するが、単に電気モータとしての機能を有するものを用いることもできる。また、発電機を別途設けるものとしてもよい。
【００２８】
また、以下では、電動回転電機等の電気的エネルギの供給源を電源ユニットとし、電源ユニットへの電力供給元としてエンジンおよび発電機を用いるいわゆるハイブリッド式乗用型芝刈車両として説明するが、エンジン、発電機を搭載せず、電源ユニットのみを使用する構成でもよい。この場合、エンジン等の搭載スペースを削減できる。電源ユニットとしては外部から充電電力の供給を受ける２次電池でもよく、燃料電池、太陽電池等のように自己発電機能を有するものでもよい。
【００２９】
また、芝刈用回転工具として、地表に垂直に回転軸を有し、回転軸の周りに複数のブレードが配置されブレードを回転することで芝等を破断して刈り取る芝刈用ブレード型のものを説明するが、地表に平行に回転軸を有するシリンダに例えばらせん状の刃を配置し、芝等を挟み取って刈り取る芝刈用リール型のものを用いるものとしてもよい。
【００３０】
また、以下に説明する乗用型芝刈車両における各要素の配置は、芝刈用ブレードによって刈り取られた除草の収納等に適した構成を説明するための一例であって、乗用型芝刈車両の仕様等によって適宜な変更を行うことが可能である。
【実施例１】
【００３１】
図１、図２は、それぞれ、乗用型芝刈車両１０の側面図と、乗用型芝刈車両１０においてメインフレーム１２上の構成要素の図示を省略した平面図である。図３は、乗用型芝刈車両１０における電気系統構成要素に関するブロック図である。最初に、図１、図２を用いて、メインフレーム１２を中心に、各構成要素の配置を説明し、その後に図３を用いて各構成要素の内容を説明する。
【００３２】
図１、図２に示されるように、乗用型芝刈車両１０は、メインフレーム１２に、主駆動輪である左右車輪４０，４２、操向輪である左右キャスタ輪４４，４６と、芝刈回転工具としての芝刈用ブレードが設けられるモアデッキ２０、芝刈作業のための操縦を行なう作業者が座る座席１４等の各構成要素が取り付けられる芝刈に適した自走型のオフロード用車両である。
【００３３】
メインフレーム１２は、乗用型芝刈車両１０の骨格を形成し、各構成要素が搭載される部材で、略矩形の平面形状を有する。メインフレーム１２には、その前端部の底面側に左右キャスタ輪４４，４６が作動可能に取り付けられ、ほぼ中央部の上面側に座席１４が設けられ、座席１４と後端部との間の位置の底面側に左右車輪４０，４２が作動可能に取り付けられる。また、メインフレーム１２の底面側で、左右キャスタ輪４４，４６と左右車輪４０，４２との間にモアデッキ２０が配置される。つまり、メインフレーム１２は、乗用型芝刈車両１０を、後輪主駆動で、操向輪はモアデッキの前方に配置されるキャスタ輪である構成とする機能を有する骨格部材でもある。かかるメインフレーム１２は、鋼材等の適当な強度を有する金属材料を使用し、梁構造等に成形されたものを用いることができる。
【００３４】
また、メインフレーム１２の底面側には、内燃機関であるエンジン２２、エンジン２２から電力を取り出す発電機２４、発電機２４等からの電力によって充電される蓄電装置である電源ユニット２６等が配置される。また、左右車輪４０，４２の駆動源である車軸電動回転機５０，５２と、左右キャスタ輪４４，４６の駆動源である操向輪用電動回転機５４，５６と、ステアリングアクチュエータ６０，６２と、モアデッキ２０の芝刈用ブレードの駆動源であるモア関係電動回転機３２及び動力伝達軸機構３４は、いずれもメインフレーム１２の底面側に配置される。このように、乗用型芝刈車両１０の走行駆動、及び芝刈駆動のために用いられる主要な構成要素は、メインフレーム１２の底面側に配置される。
【００３５】
なお、電源ユニット２６、車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６、ステアリングアクチュエータ６０，６２、モア関係電動回転機３２等の各構成要素の動作を総合的に制御するコントローラ２８，２９，３０は、メインフレーム１２の上面側あるいは底面側の適当な位置に配置される。コントローラ２８，２９，３０は電気回路であるので、他の機構要素と比べて、分散配置を行うことが可能である。図１、図２の例では、メインフレーム１２の上面側で座席１４の下側の位置と、メインフレーム１２の底面側で、車軸電動回転機５０，５２に近い２つの位置の、合計３箇所に分散してコントローラ２８，２９，３０が配置される。これらのコントローラ２８，２９，３０は、適当な信号ケーブル等で相互に接続される。ここで、車軸電動回転機５０，５２に近い位置に配置されるコントローラ２８，２９には、車軸電動回転機５０，５２に用いられるインバータ回路等のドライバー回路が主に配置され、座席１４に近い位置に配置されるコントローラ３０には、ＣＰＵ等の制御論理回路が主に配置される。
【００３６】
メインフレーム１２の上面側には、座席１４の他に、走行及び旋回のための２レバー式操作子７０が配置される。また、座席１４の後方には、モアデッキ２０の芝刈用ブレードによって刈り取られた芝等の草を収容する収草タンク１６が配置される。モアデッキ２０と収草タンク１６との間にはモアダクト１８と呼ばれる傾斜台が設けられ、モアダクト１８の一方端はモアデッキ２０に開口し、他方端は収草タンク１６に開口し、その中間に刈り取られた芝等の草を送るための送草ファン１９が配置される。このように、メインフレーム１２の上面側は、操縦のための空間を除けば、刈り取られた芝等の草を積載するための空間として用いられている。これによって、収草タンク１６の収容能力を大きく設定することができる。
【００３７】
モアダクト１８は、メインフレーム１２のほぼ中央部で、左右車輪４０，４２の中間部に配置される。このような配置が可能となったのは、左右車輪４０，４２の駆動源である車軸電動回転機５０，５２が、メインフレーム１２の中央部に配置されずに、左右車輪４０，４２の各ホイールリムの中にそれぞれ配置されているからである。
【００３８】
次に図３のブロック図を用いて、各構成要素の内容と、相互の関係について説明する。図３では、図１、図２で説明した要素と同様の要素には同一の符号が付してある。また、以下では、必要に応じ、図１、図２の符号を用いて説明する。
【００３９】
エンジン２２は、その出力軸が発電機２４に接続され、発電機２４を回転させることで、乗用型芝刈車両１０の作動に必要な電力を発電させる機能を有する駆動源である。一例を上げると、約１１，１７２Ｎｍ／ｓｅｃ（約１５馬力）のエンジン２２の出力は、約１１．１９ｋＷの電力に相当するので、変換効率を考慮して必要な電力に対応する適当な出力能力のエンジン２２を搭載すればよい。かかるエンジン２２としては、たとえば、ガソリン、ディーゼル燃料、液体プロパン、天然ガス等を燃料とする内燃機関を用いることができる。
【００４０】
発電機２４は、エンジン２２の機械的エネルギを電気エネルギに変換する機能を有するもので、通常オルタネータと呼ばれるものである。なお、発電機２４は、電力を供給することでモータとして機能することができ、その機能によって、エンジン２２のスターターとして用いることができる。図３において「スターター」とあるのは、発電機２４の別の機能を示している。勿論、発電機２４と別に、スターター装置を搭載することもできる。
【００４１】
電源ユニット２６は、発電機２４によって生成された電気エネルギを蓄え、必要に応じ、車軸電動回転機５０，５２等の負荷に電力を供給する機能を有する２次電池である。かかる電源ユニット２６としては、鉛蓄電池、リチウムイオン組電池、ニッケル水素組電池、キャパシタ等を用いることができる。
【００４２】
なお、電源ユニット２６は、エンジン２２と発電機２４からの電力供給系統とは別に、外部電源から充電電力の供給を受けることができる。図３において「ＡＣ１１０Ｖ又はその他の供給ユニット」とあるのは、いわゆるプラグインの方法で外部電源からの充電電力供給を受ける系統を示している。これによって、乗用型芝刈車両１０が作動していないときに、外部電源により電源ユニット２６を十分に充電でき、芝刈作業のときには、エンジン２２を作動させることなく、電源ユニット２６の電力のみで乗用型芝刈車両１０を作動させることができる。
【００４３】
モア関係電動回転機３２は、電源ユニット２６に接続され、モアデッキ２０の芝刈用ブレードを回転駆動させる機能を有する。モア関係電動回転機３２の作動は、座席１４の近くに設けられるモア起動スイッチ（図３参照）のオン・オフによって制御される。すなわち、コントローラ２８，２９，３０がモア起動スイッチのオン・オフ状態を検出し、その検出によって、モア関係電動回転機用ドライバーの作動を制御して、モア関係電動回転機３２を作動させ、あるいは停止させる。
【００４４】
図３には、２レバー式操作子７０と、ハンドル式またはモノレバー式のステアリング操作子７２とが示されているが、これは説明の便宜上併記したもので、実際の乗用型芝刈車両１０には、いずれか一方が備えられる。図１、図２の例では、２レバー式操作子７０が図示されている。
【００４５】
２レバー式操作子７０は、２つのレバーによって左右車輪４０，４２の回転数を調整する機能を有する操作子である。例えば、座席１４の左側に左車輪４２の回転数を調整する左車軸コントロールレバーが配置され、座席１４の右側に右車輪４０の回転数を調整する右車軸コントロールレバーが配置される。各レバーは、座席１４に対して前後方向に移動することができる。各レバーの操作量は、適当なセンサを用いてコントローラ２８，２９，３０に伝送され、左右車輪４０，４２に接続される車軸電動回転機５０，５２の作動が制御される。なお、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御することができる。
【００４６】
例えば、前方にレバーを倒すと、車輪を前進側に回転させ、レバーの倒し方が大きいほど車輪の回転数が高くなり、前進速度が高速側となる。逆に後方にレバーを倒すと、車輪を後進側に回転させ、レバーの倒し方が大きいほど車輪の回転数が高くなり、後進速度が高速側となる。レバーが中間位置にあるときは、車輪の回転数がゼロである。このときは、いわゆるニュートラル状態とされ、車両停止状態となる。このように、２レバー式操作子７０は、２つのレバーの操作によって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整できる機能を有している。なお、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御する場合には、２レバー式操作子７０は、２つのレバーの操作によって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整でき、その車軸電動回転機５０，５２の回転数に応じて操向輪用電動回転機５４，５６の回転数を調整する機能を有していることになる。
【００４７】
これに対し、ステアリング操作子７２の構成の代表例は、丸いステアリングハンドルであるが、それと共にアクセルペダルが用いられる。以下では、ステアリングハンドルとアクセルペダルとを含んでステアリング操作子と呼ぶことにする。ここでアクセルペダルは、前進側と後退側とで別々に設けられる。場合によっては、１つのアクセルペダルで前進側と後退側とを兼ねることもできる。例えば、座席１４の正面にステアリングハンドルが配置され、座席１４の下側の左右に前進側アクセルペダルと後進側アクセルペダルが配置される。ステアリングハンドルは回転軸の周りに時計方向あるいは反時計方向に任意の角度で回転でき、各アクセルペダルは、任意の踏込量で踏み込むことができる。ステアリングハンドルの操作量、すなわちステアリング位置は、適当なセンサを用いてコントローラ２８，２９，３０に伝送され、同様に各アクセルペダルの踏込量も適当なセンサを用いてコントローラ２８，２９，３０に伝送され、左右車輪４０，４２に接続される車軸電動回転機５０，５２の作動が制御される。また、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御することができる。
【００４８】
例えば、ステアリングハンドルを中立位置として前進側アクセルペダルを踏み込むと、車輪を前進側に回転させ、踏込量が大きいほど車輪の回転数が高くなり、前進速度が高速側となる。これに代えて後進側アクセルペダルを踏み込むと、車輪を後進側に回転させ、踏込量が大きいほど車輪の回転数が高くなり、後進速度が高速側となる。これによって、乗用型芝刈車両１０を任意の速度で前進または後進させることができる。
【００４９】
前進側アクセルペダルを適当な踏込量の状態にしたまま、ステアリングハンドルを時計方向に回転すると、左車輪の回転数が右車輪の回転数よりも高くなり、乗用型芝刈車両１０を走行させながら右旋回させることができる。ステアリングハンドルの回転量を大きくすると左車輪回転数と右車輪回転数の差が大きくなり、逆にステアリングハンドルの回転量を少なくすることで左車輪回転数と右車輪回転数の差を小さくできる。これにより旋回半径を調整できる。ステアリングハンドルを反時計方向に回転すると、右車輪の回転数が左車輪の回転数よりも高くなり、乗用型芝刈車両１０を走行させながら左旋回させることができる。
【００５０】
前進側アクセルペダルの踏込量を変化させることで、走行速度を変更しながら旋回させることもできる。後進側アクセルペダルを踏み込んでステアリングハンドルを操作することで、後進時における旋回を行うことができる。
【００５１】
このように、ステアリング操作子７２は、ステアリングハンドルの回転操作とアクセルペダルの踏込操作とによって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整し、走行と旋回の操縦を行うことができる機能を有している。なお、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御する場合には、ステアリング操作子７２は、ステアリングハンドルとアクセルペダルの操作によって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整でき、その車軸電動回転機５０，５２の回転数に応じて操向輪用電動回転機５４，５６の回転数を調整する機能を有していることになる。
【００５２】
車軸電動回転機５０，５２は、上記のように主駆動輪である左右車輪４０，４２を走行駆動するためのモータ／ジェネレータである。すなわち、車軸電動回転機５０，５２は、各出力軸がそれぞれ独立に左右車輪４０，４２の車軸に接続され、電源ユニット２６からの電力供給によってモータとして機能して回転し左右車輪４０，４２を走行駆動する。また、ブレーキユニット等によって左右車輪４０，４２に制動がかけられるときは、発電機として機能して回生エネルギを回収し、電源ユニット２６を充電する。かかる車軸電動回転機５０，５２としては、ブラシレスＤＣ回転機を用いることができる。
【００５３】
操向輪用電動回転機５４，５６は、操向輪である左右キャスタ輪４４，４６を走行駆動するためのモータ／ジェネレータである。すなわち、操向輪用電動回転機５４，５６は、各出力軸がそれぞれ独立に左右キャスタ輪４４，４６の車軸に接続され、電源ユニット２６からの電力供給によってモータとして機能して回転し左右キャスタ輪４４，４６を走行駆動する。また、ブレーキユニット等によって左右キャスタ輪４４，４６に制動がかけられるときは、発電機として機能して回生エネルギを回収し、電源ユニット２６を充電する。かかる操向輪用電動回転機５４，５６としては、ブラシレスＤＣ回転機を用いることができる。なお、図３には、電動回転機の機能をモータとブレーキユニットとに分けて示されている。
【００５４】
なお、図３に示されるように、場合によっては、キャスタ輪４４，４６に操向輪用電動回転機を設けないこともできる。この場合には、乗用型芝刈車両１０は、２輪駆動として構成されることになる。
【００５５】
左右ステアリングアクチュエータ６０，６２は、操向輪である左右キャスタ輪４４，４６を走行方向に対し任意の操向角度で回転させるための駆動装置である。ここで回転というのは、キャスタ輪４４，４６の車軸周りの回転ではなく、すなわち走行のための回転ではなく、車軸と地表に対しそれぞれ垂直方向である操向軸の周りの回転である。左右ステアリングアクチュエータ６０，６２は、各出力軸がそれぞれ独立に左右キャスタ輪４４，４６の操向軸に接続され、電源ユニット２６からの電力供給によってモータとして機能して回転し左右キャスタ輪４４，４６を操向軸の周りに回転させる。必要があれば、モータと操向軸との間に歯車機構等の適当な動力伝達機構を設けることができる。かかる左右ステアリングアクチュエータ６０，６２としては、ブラシレスＤＣ回転機を用いることができる。また、図３に示されるように、電動プランジャ等の電動アクチュエータ、油圧アクチュエータ等を用いてもよい。
【００５６】
また、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間の接続関係を、連結と開放との間で切り換えるようにすることが望ましい。たとえば、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間を開放状態とすることで、キャスタ輪４４，４６が操向軸の周りに自由回転可能となり、左右車輪の走行に対応して操向角度が定まるものとすることができる。後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御する場合には、キャスタ輪４４，４６は操向軸の周りに自由回転可能とし、左右車輪の走行に対応して操向角度が定まるものとすることが望ましい。
【００５７】
また、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間を連結状態とすることで、コントローラ２８，２９，３０の制御の下で、任意の操向角度にキャスタ輪４４，４６を向かせることができる。例えば、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間が開放状態であると、傾斜地あるいは凹凸地表等で、キャスタ輪４４，４６の操向角度が適切でなくなることがある。そのような場合に、適当な操向角度検出手段を用いて操向角度を監視し、適切な操向角度からの乖離が生じたときに、コントローラ２８，２９，３０が左右ステアリングアクチュエータ６０，６２に指令を出すことで、適切な操向角度に戻させることができる。適切な操向角度に戻った後は、再び、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間を開放状態にするものとしてもよい。
【００５８】
このように、キャスタ輪４４，４６には、操向輪用電動回転機５４，５６と、ステアリングアクチュエータ６０，６２とが設けられるので、これらの同時作動がある場合に機構が干渉しないような工夫が必要となる。図４から図７は、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の例を示す断面図である。以下では、図１、図２における要素と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１、図２の符号を用いて説明する。
【００５９】
これらの図はキャスタ輪４４についてのものであり、それぞれ、操向輪用電動回転機５４と、ステアリングアクチュエータに接続され操向軸の周りに回転可能な回転歯車５９と、回転歯車５９に固定され、キャスタ輪４４の車軸が取り付けられるステアリングフレーム６１とが示されている。これらの図において、地表面は紙面の左右方向、キャスタ輪４４の車軸方向は紙面の左右方向、操向軸の方向は、紙面の上下方向に沿った方向である。ここで、図示されていないステアリングアクチュエータによって回転歯車５９が回転されると、ステアリングフレーム６１が操向軸の周りに回転し、キャスタ輪４４が操向軸の周りに回転する。
【００６０】
図４から図６は、操向輪用電動回転機５４がステアリングフレーム６１に取り付けられ、ステアリングフレーム６１が操向軸の周りに回転するとき、同時に操向軸の周りに回転する構成である。このときに、操向輪用電動回転機５４のケーブルが捩れないように、スリップリング６４が設けられる。ステアリングフレーム６１の内部には、操向輪用電動回転機５４とキャスタ輪４４の車軸との間に設けられる動力伝達機構５５が収納される。図４と図５は動力伝達機構５５が平歯車列機構の場合であり、図４と図５とではステアリングフレーム６１に対する操向輪用電動回転機５４の取り付け方向が異なっている。なお、図４、図５において、操向軸４５とキャスタ輪４４のタイヤ中心が一致していることが示されている。このようにすることで、操向抵抗を低減することができる。
【００６１】
図６は、動力伝達機構５５が傘歯車を含む機構の場合である。ここで図６（ａ）は、図４、図５と同様に正面図であるが、（ｂ）は側面図を示す。この側面図では、ステアリングアクチュエータ６０が示されている。また、正面図においては、図４、図５と同様に、操向軸４５とキャスタ輪４４のタイヤ中心が一致していることが示されているが、側面図においては、操向軸４５とキャスタ輪４４のタイヤ中心との間にオフセットが設けられていることが示されている。このオフセットは、キャスタトレイル４７と呼ばれるもので、これを設けることで、操向が自由回転の状態において左右車輪の走行に対応して操向角度が定まりやすくなる。
【００６２】
図７は、操向輪用電動回転機５４がメインフレーム１２に取り付けられ、その出力軸の方向が操向軸の方向と同じで、また回転歯車５９の中心軸の方向と同じである構成を示す図である。なお、この構成でも傘歯車が用いられている。この構成の場合には、ステアリングフレーム６１が回転しても操向輪用電動回転機５４のケーブルが捩れることがない。なお、図７においては、動力伝達機構５５とキャスタ輪４４の車軸との間にワンウェイクラッチ６６が設けられる例が図示されている。このワンウェイクラッチ６６は、操向輪用電動回転機５４の回転数が乗用型芝刈車両１０の走行速度に対応する回転数よりも遅い場合に、操向輪用電動回転機５４の動力をキャスタ輪４４の車軸に伝達することを断つ機能を有する。これによって、４輪駆動において操向輪用電動回転機５４が却って走行の負荷となることを防ぐことができる。
【００６３】
再び図３に戻り、コントローラ２８，２９，３０は、乗用型芝刈車両１０の作動の全体を制御する機能を有する回路である。特に、２レバー式操作子７０あるいはステアリング操作子７２の状態に応じて、車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６等の作動を制御する機能を有する。そのほかに、モア関係電動回転機３２の作動、ステアリングアクチュエータ６０，６２の作動、モアデッキ２０の昇降、エンジン２２の始動・停止等を制御する機能を有する。そのために、上記で説明した２レバー式操作子７０の状態を検出するセンサの信号、モア起動スイッチのオン・オフ状態を示す信号の他、乗用型芝刈車両１０の車両状態を検出する様々な信号がコントローラ２８，２９，３０に入力される。これらの信号には、乗用型芝刈車両１０の対地傾斜角度を検出する傾斜センサ６８の信号等が含まれる。
【００６４】
コントローラ２８，２９，３０は、乗用型芝刈車両１０の車両状態検出信号を処理して、各構成要素に対する制御信号を作り出すＣＰＵ等の制御論理回路およびメモリの部分と、車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６、ステアリングアクチュエータ６０，６２、モア関係電動回転機３２等を駆動するドライバー回路の部分等で構成される。ドライバー回路には、例えばインバータ回路等が含まれる。なお、図３には、図２の内容に合わせ、車軸電動回転機５０用のドライバー回路がコントローラ２８，２９として示されている。かかるコントローラ２８，２９，３０は、上記のように、複数の回路ブロックで構成することができ、特にＣＰＵ等の制御論理回路およびメモリの部分は、車載に適したコンピュータ等で構成することができる。
【００６５】
車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６の制御としては、基本的には、走行速度を目標値とする回転数制御が行われる。特に旋回時には、左右車輪の回転数の平均値である平均回転数によって走行速度が定まり、左右車輪の回転数の差である回転数差によって旋回半径等が定まるので、各電動回転機について相互に関連しながら、かつ相互に異なる目標回転数に対する制御が行われることになる。なお、旋回時を除く直線走行時には、走行速度が対地負荷との関係で定まるので、出力トルクを目標値とするトルク制御が行われる。トルク制御には、ベクトル制御を用いることができる。ここでベクトル制御とは、モータの磁束方向を基準として、基準軸方向に流れる電流とこれに直交する直交軸方向に流れる電流とをそれぞれ独立して調整し、磁束及びトルクを制御するものである。ベクトル制御は、センサレスベクトル制御とすることが好ましい。
【００６６】
乗用型芝刈車両１０は各種機能を有しているが、以下では旋回機能に関するものを説明する。旋回機能には、左右車輪とキャスタ輪とを共に走行駆動に用いるときの協調的作動制御機能と、各種の特別設定条件の下での制御機能とがあるので、以下では、いくつかの実施例に分けて説明する。
【実施例２】
【００６７】
図８は、２レバー式操作子を備える場合の旋回機能に関する部分についてのブロック図である。なお、ステアリング操作子を備える場合については、実施例の項を改めて説明する。以下では、図１から図３で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１から図３の符号を用いて説明する。なお、図３におけるコントローラ２８，２９，３０に対応する部分を図８では制御部１００として示してある。制御部１００の中で、旋回駆動モジュール１１２が、各電動回転機のためのドライバー回路部分を含むコントローラ２８，２９に対応し、その他の部分と、制御部１００に接続される記憶部１０２とが制御論理回路部分を含むコントローラ３０に対応することになる。
【００６８】
図８に示されるように、車輪４０，４２には、それぞれ車軸電動回転機（ＭDR，ＭDL）５０，５２が接続され、キャスタ輪４４，４６には、それぞれ操向輪用電動回転機（ＭSR，ＭSL）４４，４６が接続される。そして、２レバー式操作子７０からは、制御部１００に対し、左右車軸コントロールレバーの操作量信号７４，７５が伝送され、制御部１００から、車軸電動回転機５０，５２と操向輪用電動回転機５４，５６にそれぞれ駆動信号７８が伝送される。
【００６９】
制御部１００は、特に、左右車軸コントロールレバーの操作量信号７４，７５に基づいて、車軸電動回転機５０，５２と操向輪用電動回転機５４，５６に対する駆動信号７８を生成し、車輪４０，４２とキャスタ輪４４，４６とを２レバー式操作子７０の旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに旋回させる機能を有する。
【００７０】
制御部１００は、２レバー式操作子７０の操作量に応じた旋回指示入力を取得し、その指示内容から左右車輪の速度指示を取得する左右車輪速度取得モジュール１０６と、取得された左右車輪速度から旋回中心位置を求めて取得する旋回中心位置取得モジュール１０４と、旋回中心位置と左右車輪速度とに基づいてキャスタ輪速度を求めて取得するキャスタ輪速度取得モジュール１０８と、左右車輪速度から平均走行速度を求め取得する平均走行速度取得モジュール１１０と、左右車輪速度とキャスタ輪速度とに基づいて各電動回転機に対する制御信号を生成し車輪４０，４２とキャスタ輪４４，４６とを旋回中心位置の周りに旋回させる旋回駆動モジュール１１２とを含んで構成される。
【００７１】
上記のように、制御部１００は、コントローラ２８，２９，３０の一部であるので、複数の回路ブロックで構成することができ、特に、旋回駆動モジュール１１２のドライバー部分を除いて車載用コンピュータで構成することができる。そして、上記各機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、芝刈車両制御プログラムを実行することで実現できる。勿論、上記各機能の一部をハードウェアで実現することも可能である。
【００７２】
制御部１００に接続される記憶部１０２には、芝刈車両制御プログラムが記憶される。また、特に、左右車輪速度と旋回中心位置との間の関係を示す計算式またはマップ等、左右車輪速度と旋回中心位置とキャスタ輪速度との関係を示す計算式またはマップ等が記憶される。例えば、上記の旋回中心位置取得モジュール１０４においては、記憶部１０２から、左右車輪速度と旋回中心位置との間の計算式またはマップ等を読み出し、読み出された計算式またはマップ等に左右車輪速度を入力して、旋回中心位置を出力させることで、旋回中心位置を求め取得することができる。キャスタ輪速度取得モジュール１０８においても同様に、記憶部１０２から、左右車輪速度と旋回中心位置とキャスタ輪速度との間の計算式またはマップ等を読み出し、読み出された計算式またはマップ等に左右車輪速度と旋回中心位置を入力して、キャスタ輪速度を出力させることで、キャスタ輪速度を求め取得することができる。
【００７３】
なお、図８における特別設定条件実行モジュール１１４の内容、及び傾斜センサ６８とその対地傾斜角度の検出信号の内容等については、実施例の項を改めた上で説明する。
【００７４】
上記構成の作用について、特に制御部１００の各機能について、以下に詳細に説明するが、それに先立って、直線走行と、旋回走行とについて、図９、図１０を用いて説明する。以下では、図１から図８の符号を用いて説明する。これらの図においては、乗用型芝刈車両１０における車輪４０，４２、キャスタ輪４４，４６の平面図における状態が模式的に示されている。ここで、車輪４０，４２及びキャスタ輪４４，４６は、それぞれ独立に走行駆動されている。
【００７５】
図９は直線走行の場合で、車輪４０，４２、キャスタ輪４４，４６の全てが、同一方向に同一速度で走行している。ここで同一速度とは、対地速度であり、車輪４０，４２の直径とキャスタ輪４４，４６の直径の相違によって、同一速度であっても、車輪４０，４２の回転数と、キャスタ輪４４，４６の回転数とは異なっている。
【００７６】
図１０は、旋回走行の場合で、（ａ）は、旋回中心位置１３０が、車輪４０，４２の車軸方向の延長上で車輪４０，４２の外側にある場合である。（ｂ）は、旋回中心位置１３２が、車輪４０，４２のいずれか一方の接地位置にある場合である。このように、一方側の車輪の接地位置を中心として行われる旋回のことは、信地旋回と呼ばれる。（ｃ）は、旋回中心位置１３４が車輪４０，４２の車軸上で、ちょうど両車輪の中間の位置にあり、さらに、車輪４０，４２の速度の絶対値が同じであるが、一方側車輪４０の速度方向と他方側車輪４２の速度方向とが互いに逆方向である場合である。この場合は、旋回中心位置１３４を中心として、乗用型芝刈車両１０が旋回する。このような旋回は、超信地旋回、あるいはスピン旋回と呼ばれる。
【００７７】
なお、図１０の（ａ）から（ｃ）は旋回走行の典型的な例を示したもので、これらの典型的場合の間の旋回が行われる場合もある。たとえば、旋回中心位置が車輪４０，４２の車軸上であり、車輪４０，４２の内側にあるが、車輪４０，４２の中間位置でなくいずれかの車輪側に偏っている場合等がある。いずれの場合でも、車輪４０，４２、及びキャスタ輪４４，４６は、乗用型芝刈車両１０における平面配置関係を変更することなく、旋回中心位置を中心に旋回する。
【００７８】
したがって、４輪駆動の場合、車輪４０，４２の速度と、キャスタ輪４４，４６の速度とは、乗用型芝刈車両１０における平面配置関係によって定まる速度関係を満たすように制御が行われることが必要となる。適切な速度制御が行われない場合には、例えば車輪４０，４２の平均走行速度と、キャスタ輪４４，４６の平均走行速度とが異なってきて、旋回中心位置がずれ、所望の旋回が十分に行えなくなることがある。あるいは、キャスタ輪４４，４６が地表に対し滑り、芝の植栽を痛め、あるいは地表の状態を痛める恐れが生じる。
【００７９】
次に、図８で説明した構成の作用について、図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１のフローチャートは、操向輪であるキャスタ輪が走行駆動される乗用型芝刈車両の旋回時において、主駆動輪である左右車輪の速度と、操向輪であるキャスタ輪の速度とを協調的に制御する旋回制御の手順を示すフローチャートで、各手順は、芝刈車両制御プログラムの中の旋回制御処理についての各処理手順に対応する。以下では、図１から図１０の符号を用いて説明する。
【００８０】
乗用型芝刈車両１０が運転始動すると、芝刈車両制御プログラムが起動する。そして、実際に２レバー式操作子７０が操作されると、その旋回指示入力が取得される（Ｓ１０）。具体的には、２レバー式操作子７０の操作量信号７４，７５が旋回指示入力信号として制御部１００に伝送される。
【００８１】
制御部１００はこの操作量信号７４，７５を取得し、その信号データから、２レバー式操作子７０の操作によって指示される左右車輪速度を求めて取得する（Ｓ１２）。この機能は、制御部１００の左右車輪速度取得モジュール１０６によって実行される。図３で説明したように、操作量信号７４，７５は、左右コントロールレバーの操作量を示し、左コントロールレバーの操作量によって左車輪４０の速度指示が与えられ、右コントロールレバーの操作量によって右車輪４２の速度指示が与えられる。したがって、乗用型芝刈車両１０における２レバー式操作子７０について、予め操作量信号７４，７５の大きさと左右車輪４０，４２の速度との対応関係を求めておき、この対応関係に、Ｓ１０で取得された操作量信号７４，７５の大きさを適用して、左右車輪４０，４２の指示速度を求めて取得することができる。
【００８２】
なお、操作量信号７４，７５の大きさと左右車輪４０，４２の速度との対応関係は、計算式またはマップ等として記憶部１０２に記憶しておくことが好ましい。この場合、計算式を読み出して、操作量を入力する場合には、左右車輪速度を演算によって求めることになり、マップ等を読み出して、読み出されたマップ等に操作量を適用する場合には、演算によらずに、対応関係の読み出し等の処理によって左右車輪速度を取得することになる。
【００８３】
次に、２レバー式操作子７０の操作によって指示される旋回中心位置を左右車輪速度から求め取得する（Ｓ１４）。この機能は、制御部１００の旋回中心位置取得モジュール１０４によって実行される。
【００８４】
図１２は、左右車輪速度が与えられたときに、旋回中心位置を求める様子を説明する図である。以下では、図８の符号を用いて説明する。図１２（ａ）は、図１０（ａ）に対応する図で、車輪４０、車輪４２の配置と、これから求めようとする旋回中心位置１３０とが示されている。ここで、車輪４０が旋回に対しての外側車輪でその対地速度がＶoとして示され、車輪４２が内側車輪でその対地速度がＶiとして示されている。また、車輪４０と車輪４２の車軸上で、車輪４０と車輪４２のちょうど中間位置における対地速度ＶMは、平均走行速度に対応するものであり、ＶM＝（Ｖo＋Ｖi）／２で与えられる。なお、平均走行速度を求めて取得する機能は、旋回中心位置取得モジュール１０４によって実行されるが、特にこの部分のみを取り出して利用することもあるので、図８では、制御部１００の１つの機能として、平均走行速度取得モジュール１１０が図示されている。
【００８５】
また、車輪４０，４２の間の間隔である主駆動輪トレッドは２Ｔで示され、車輪４０，４２の半径はｒrで示されている。したがって、車輪４０の車軸周りの回転数Ｎoは、Ｖo／ｒr、車輪４２の車軸周りの回転数Ｎiは、Ｖi／ｒrで与えられる。
【００８６】
図１２（ｂ）は、上記の記号を用いて、旋回中心位置１３０を求める計算過程を示す図である。ここで、旋回中心位置１３０は、車輪４０と車輪４２の車軸上で、車輪４０と車輪４２のちょうど中間位置からの距離Ｒで表すものとする。図１２（ｂ）に示されるように、旋回中心位置は、Ｒ＝Ｔ×｛（Ｎo＋Ｎi）／（Ｎo−Ｎi）｝で表わすことができる。したがって、乗用型芝刈車両１０の構成によってＴが定まれば、車輪４０，４２の速度Ｖo，Ｖiに対応する回転数Ｎo，Ｎiから旋回中心位置Ｒを求めることができる。
【００８７】
再び図１１に戻り、次に、左右車輪速度と旋回中心位置に基づいて、キャスタ輪の速度を求め取得する（Ｓ１６）。この機能は、制御部１００のキャスタ輪速度取得モジュール１０８によって実行される。
【００８８】
図１３と図１４は、図１２で求められた旋回中心位置Ｒを用いて、キャスタ輪の速度を求める様子を示す図である。以下では、図８、図１２の符号を用いて説明する。図１３（ａ）は、図１０（ａ）、図１２（ａ）に対応する図で、車輪４０，４２の配置と、キャスタ輪４４，４６の配置と旋回中心位置１３０とが示されている。ここで、これから求めようとするキャスタ輪４４，４６の速度について、旋回中心位置１３０から見て外側のキャスタ輪４４の対地速度がＶFo、内側のキャスタ輪４６の対地速度がＶFiで示されている。
【００８９】
また、キャスタ輪４４，４６の間の間隔であるキャスタ輪トレッドは２ｔ、車輪４０，４２の中間位置とキャスタ輪４４，４６の中間位置との間の距離であるホイールベース長さはＷ、キャスタ輪４４，４６の半径はｒfで示されている。したがって、キャスタ輪４４の車軸周りの回転数ＮFoは、ＶFo／ｒf、キャスタ輪４６の車軸周りの回転数ＮFiは、ＶFi／ｒfで与えられる。
【００９０】
なお、キャスタ輪４４，４６は、操向軸の周りに自由回転可能状態となっており、車輪４０，４２の走行に対応して操向角度が定まる状態である。具体的には、各キャスタ輪４４，４６の車軸方向は、各キャスタ輪４４，４６の接地位置と旋回中心位置１３０を結ぶ直線の方向となる。したがって、この直線の方向と、車輪４０，４２の車軸方向との間の角度が、各キャスタ輪４４，４６の操向角度となり、図１３（ａ）では、それぞれθo，θiで示されている。また、各キャスタ輪４４，４６の接地位置と旋回中心位置１３０との間の距離は、それぞれＲo，Ｒiで示されている。
【００９１】
図１３（ｂ）は、上記の記号を用いて、各キャスタ輪４４，４６の操向角度θo，θiを求める計算過程を示す図である。ここでは、図１２で説明したようにして求められたＲと、ホイールベース長Ｗと、キャスタ輪トレッドの１／２であるｔとから、各キャスタ輪４４，４６の旋回中心位置に相当するＲo，Ｒiを求め、これとＲとの関係から、操向角度θo，θiが求められる様子が示されている。ここで、Ｒo，Ｒiは、各キャスタ輪の接地位置と旋回中心位置１３０との間の距離で与えられる。
【００９２】
図１４は、車輪４０，４２の平均走行速度ＶMに応じたキャスタ輪４４，４６の速度ＶFo，ＶFiを求める過程を示す図である。乗用型芝刈車両１０の各構成要素は、旋回中心位置１３０の周りに同じ角速度で旋回するので、旋回中心位置１３０からの距離に比例して、対地速度が異なってくる。したがって、キャスタ輪４４の速度ＶFoと、車輪４０，４２の平均走行速度ＶMの比は、旋回中心位置１３０からキャスタ輪４４の接地位置までの距離Ｒoと、旋回中心位置１３０から車輪４０，４２の中間位置までの距離Ｒとの比となる。図１２からＲが求められており、１３（ｂ）においてＲoは求められているので、キャスタ輪４４の速度ＶFo及びこれに対応する回転数ＮFoが図１４で示されるように求められる。
【００９３】
図１４では、旋回中心位置１３０を示すＲを左右車輪の回転数Ｎo，Ｎiで書き換えているので、結局、キャスタ輪４４の回転数ＮFoは、左右車輪の回転数Ｎo，Ｎiと、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるホイールベース長Ｗ，主駆動輪トレッド２Ｔ，キャスタ輪トレッド２ｔ，主駆動輪半径ｒr，キャスタ輪半径ｒfとから求めることができる。キャスタ輪４４の回転数ＮFiも同様に、左右車輪の回転数Ｎo，Ｎiと、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfとから求めることができる。
【００９４】
図１２から図１４で説明したように、左右車輪の速度あるいは回転数が与えられれば、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfを用いて、旋回中心位置Ｒと、キャスタ輪の速度あるいは回転数を求めることができる。したがって、予め分かっているＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfと、図１２から図１４で説明した計算式とを記憶部１０２に記憶させておき、左右車輪の回転数を適用することで、上記Ｓ１４の旋回中心位置取得工程と、Ｓ１６のキャスタ輪速度取得工程とを容易に実行できる。
【００９５】
図１５から図１８は、実際に、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfを与え、車輪回転数Ｎo，Ｎiを入力して、旋回中心位置Ｒと、キャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを求める様子を示す図である。図１５は、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfの例を示す図で、図１６は、図１５の値を用い、図１２から図１４で説明した計算式を用い、平均走行速度ＶMに対応する平均回転数ＮMを１００ｒｐｍとしたときに、車輪回転数Ｎo，Ｎiを変化させて、回転数差Δ、旋回中心位置Ｒ、キャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを求めた結果を示す図である。
【００９６】
図１７と図１８は、図１６の結果をマップ化したもので、図１７は、回転数差Δが与えられたときに旋回中心位置Ｒを求めるマップを示し、図１８は、旋回中心位置Ｒが与えられたときにキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを求めるマップである。これ以外にも、さまざまな対応関係を示すマップが作成可能である。たとえば、車輪回転数Ｎo，Ｎiと旋回中心位置Ｒとの間の対応関係のマップ、車輪回転数Ｎo，Ｎiとキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiとの間の対応関係マップ、車輪回転数Ｎo，Ｎiと平均回転数ＮMとの間の対応関係マップ等が作成できる。
【００９７】
記憶部１０２には、上記のように図１２から図１４で説明した計算式が記憶されるほか、これらの計算式に代えて、図１６に示すような対応関係表、図１７、図１８のような対応関係マップ、及びその他の対応関係マップ等を記憶させることができる。例えば、図１６から図１８は、平均回転数ＮMを１００ｒｐｍとした場合の対応関係表及びマップ群であるが、平均回転数ＮMをパラメータとして、それぞれについての旋回中心位置、キャスタ輪回転数等に関する対応関係表及びマップ群を予め作成して記憶部１０２に記憶させることができる。この場合には、図１２から図１４で説明した計算式を用いて演算をすることなく、記憶部１０２から必要な対応関係表または対応関係マップ群を読み出し、左右車輪回転数等を適用することで、旋回中心位置、キャスタ輪回転数等を容易に取得することができる。
【００９８】
記憶部１０２には、階層構造を用いて、旋回中心位置とキャスタ輪回転数等に関する計算式、対応関係表、対応関係マップ等のデータが記憶される。階層構造の例としては、第１の階層に、乗用型芝刈車両の車種を検索キーとして、Ｗ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒf等の車輪とキャスタ輪とに関する幾何学的配置寸法が記憶され、第２階層に、操作子の種類を検索キーとして、第３階層におけるパラメータと操作子の操作量との関係データが記憶され、第３階層に、検索キーとして、旋回中心位置Ｒ、キャスタ輪速度ＶFo，ＶFiまたはキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFi、キャスタ輪の旋回中心位置に相当するＲo，Ｒi、キャスタ輪の操向角度θo，θi、車輪速度Ｖo，Ｖiまたは車輪回転数Ｎo，Ｎi、平均走行速度ＶMをまたは平均回転数ＮMを用い、検索キーに関連付けられる計算式、対応関係表、対応関係マップ等が記憶されるものとできる。
【００９９】
たとえば、まず乗用型芝刈車両の車種として「ＸＸＸ」を入力し、次に操作子の種類として「２レバー式」を入力し、その次に「旋回中心位置」を入力すると、車種「ＸＸＸ」の実際のＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒf等が適用された２レバー式の旋回中心位置に関する計算式が出力される。出力された計算式においては、さらに、車輪速度等の計算条件の入力が可能で、これらの入力を行うことで、その計算条件の下での旋回中心位置を演算させその結果を出力させることができる。
【０１００】
上記の例で、「旋回中心位置」の入力の後で、「計算式、対応関係表、対応関係マップ」の選択を可能にする階層構造とすることもできる。例えば「対応関係表」を入力し、その後で「平均車輪速度＝ＹＹＹ」と入力することで、平均車輪速度＝ＹＹＹに関する旋回中心位置の対応関係表が出力される。そして、出力された対応関係表においては、さらに、車輪速度等の計算条件の入力が可能で、これらの入力を行うことで、その計算条件の下での旋回中心位置を演算させその結果を出力させることができる。
【０１０１】
再び図１１に戻り、次に、車輪速度とキャスタ輪速度、あるいは車輪回転数Ｎo，Ｎiとキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiとに基づいて、車軸電動回転機と操向輪用電動回転機の駆動を制御して、乗用型芝刈車両を旋回駆動する（Ｓ１８）。この機能は、制御部１００の旋回駆動モジュール１１２によって実行される。具体的には、Ｓ１２において取得された車輪速度あるいは車輪回転数Ｎo，Ｎiを車軸電動回転機５０，５２にそれぞれ独立に与え、Ｓ１６において取得されたキャスタ輪速度、あるいはキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを操向輪用電動回転機５４，５６にそれぞれ独立に与え、これにより車輪４０，４２とキャスタ輪４４，４６とをそれぞれ関連付けながら独立にそれぞれの車軸の周りに回転させて、乗用型芝刈車両１０を走行させながら旋回中心位置の周りに旋回させる。このときに、上記のように、乗用型芝刈車両１０は、左右車輪のそれぞれの速度の平均値に相当する平均走行速度を有するので、平均走行速度で走行しながら、旋回することになる。
【０１０２】
図１３、図１４の説明から分かるように、ここで求めているキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiは、キャスタ輪を操向軸の周りに自由回転状態とし、主駆動輪の走行状態に応じて操向角度が定まるときに、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法によってキャスタ輪が回転する回転数である。つまり、キャスタ輪に駆動源が接続されていない状態で、主駆動輪によって走行と旋回が行われたときのキャスタ輪が回転するその回転数でもある。このときには、キャスタ輪の車軸周りの回転は、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法に適合しており、なんら無理のある回転をしていないので、旋回が所望どおり行われ、かつ、芝の植栽等を痛めることも少ない。しかしながら、この場合には、乗用型芝刈車両の走行及び旋回は、主駆動輪のみで行われるので、斜面等の条件の下ではトルクが不足する場合がある。
【０１０３】
図８の構成の乗用型芝刈車両１０においては、このキャスタ輪の回転数の条件を維持しながら、操向輪用電動回転機５４，５６によってキャスタ輪４４，４６に駆動力を与えることができる。したがって、乗用型芝刈車両１０全体としてトルクを増大させることができ、しかも、なんら無理のある回転をしていないので、旋回が所望どおり行われ、かつ、芝の植栽等を痛めることも少ない。このように、図１６に示すような条件を守りながら、キャスタ輪４４，４６に駆動力を与えることで、乗用型芝刈車両１０全体としてトルクを増大させながら、適切な旋回を行わせることができる。
【０１０４】
上記では、旋回中心位置が車輪４０，４２の外側にある場合、すなわち、図１０（ａ）の場合について、キャスタ輪回転数を求める手順を説明したが、図１０（ｂ）の信地旋回の場合、（ｃ）の超信地旋回の場合も、図１２から図１４に説明したと同様に、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪回転数を求めることができる。
【０１０５】
そして、信地旋回の場合、すなわち、左右車輪速度について一方側の車輪の速度がゼロである場合は、一方側の車輪の接地位置を旋回中心位置として、その周りに他方側の車輪とキャスタ輪とを旋回させることになる。
【０１０６】
また、超信地旋回の場合、すなわち、左右車輪速度について、一方側の車輪速度と他方側の車輪速度とが、互いに逆方向である場合は、左右車輪の間の位置を旋回中心位置として、その周りに左右車輪とキャスタ輪とを旋回させることになる。
【０１０７】
また、上記では、主駆動輪の数が２、キャスタ輪の数が２である４輪駆動の乗用型芝刈車両について説明したが、キャスタ輪の数が１である３輪駆動の場合でも、図１２から図１４で説明したと同様に、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪回転数を求めることができる。同様に、主駆動輪の数が２以外である場合、キャスタ輪の数が１または２以外である場合等についても、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪回転数を求めることができる。
【０１０８】
また、上記では、キャスタ輪に対し操向輪用回転電動機によって駆動力が与えられるものとしているが、主駆動輪のみで十分走行等が可能のときは２輪駆動とし、トルクが不足するときにキャスタ輪による駆動を行うものとしてもよい。トルク不足の恐れを判断するためには、図８で示すように、乗用型芝刈車両１０に傾斜センサ６８を設け、対地傾斜角度信号８０を制御部１００に伝送し、制御部１００において、対地傾斜角度が所定の閾値傾斜角度を超えるか否かを判断するものとできる。すなわち、閾値傾斜角度を超えると判断されるときにキャスタ輪による駆動を行わせ、超えないときは主駆動輪のみの駆動とすることができる。
【０１０９】
キャスタ輪に常時駆動力が与えられる構成とするときは、主駆動輪の駆動力をその分少なくすることができ、乗用型芝刈車両全体として、小型の回転電動機を揃えて用いることが可能となる。一方で、キャスタ輪による駆動を必要なときに用いる構成とするときは、たとえば、平地走行のようにトルクをあまり必要としないときに、乗用型芝刈車両の電力消費量を抑制することができる。
【０１１０】
また、上記では、キャスタ輪が操向軸周りに自由回転状態であるとして説明したが、図４から図７に関連して説明したように、ステアリングアクチュエータを用いて、キャスタ輪を操向軸周りに強制的に回転させ、所望の操向角度とすることが可能とする構成としてもよい。たとえば、地表の状態によっては、キャスタ輪が予期しない方向を向くことがあり、この状態を放置することで、所望の走行、旋回等が行わない場合が生じえる。そこで、キャスタ輪に操向角度を検出するセンサ等を設けて、操向角度を監視し、たとえば、図１３（ｂ）、図１６で求められる計算操向角度から許容範囲を超えて、実際の操向角度が逸脱したときに、ステアリングアクチュエータを用いて計算操向角度に戻す制御を行うことができる。これによって、実際の地表状態に適合した走行と旋回とを確保することができる。
【実施例３】
【０１１１】
図１９と図２０は、ステアリング操作子を備える乗用型芝刈車両１０のブロック図とフローチャートで、図８、図１１に対応するものである。図８と図１９とでは次の点が相違する。すなわち、図８が２レバー式操作子７０を備え、制御部１００に対し、左右車軸コントロールレバーの操作量信号７４，７５が伝送される。一方、図１９がステアリング操作子７２を備え、制御部１００に対し、ステアリングハンドルの位置についての操作量信号７６とアクセルペダルの踏込量についての操作量信号７７が伝送される。その他の要素は同一のものとして示されているが、２レバー式操作子７０とステアリング操作子７２との間の相違に対応して、旋回中心位置取得モジュール１０４の内容と、左右車輪速度取得モジュール１０６の内容が若干異なる。そして、図１１と図２０においても、手順全体の内容は同じとして示されているが、旋回中心位置取得工程と左右車輪速度取得工程の順序が異なっている。
【０１１２】
そこで、図２０の手順に従って、図１９の構成における作用を、主に、２レバー式操作子７０を備える場合との相違を中心にして、以下に説明する。
【０１１３】
ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０が運転始動すると、芝刈車両制御プログラムが起動する。そして、実際にステアリング操作子７２が操作されると、その旋回指示入力が取得される（Ｓ１０）。具体的には、ステアリング操作子７２の操作量信号７６，７７が旋回指示入力信号として制御部１００に伝送される。図３で説明したように、操作量信号７６，７７は、ステアリングハンドルの操作量すなわちステアリング位置についての操作量信号７６と、アクセルペダルの踏込量についての操作量信号７７である。
【０１１４】
そして、図３で例示的に説明したように、ステアリング位置が中立位置より時計方向側にあると、左車輪の回転数が右車輪の回転数よりも高くする指示であり、ステアリングハンドルの位置が中立位置から大きく離れるにつれて、左車輪回転数と右車輪回転数の差を大きくする指示であり、逆にステアリングハンドルの位置が中立位置に近づけるほど左車輪回転数と右車輪回転数の差を小さくする指示である。また、アクセルペダルの踏込量が大きいほど、走行速度を高速にする指示であり、踏込量が少ないほど、走行速度を低速にする指示である。したがって、アクセルペダルの踏込量の操作量信号７７によって、平均走行速度が指示され、ステアリング位置の操作量信号７６によって旋回中心位置に対応する左右車輪の速度差が指示されていることになる。なお、予め、アクセルペダルの踏込量の操作量信号７７の大きさと平均走行速度との対応関係、ステアリング位置の操作量信号７６の大きさと左右車輪の速度差との対応関係を求めておいて、例えば記憶部１０２に記憶しておくことが望ましい。
【０１１５】
このように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０においては、Ｓ１０において、旋回指示入力として、平均走行速度と左右車輪の速度差とを取得することになる。なお、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、図１１で説明したように、左右車輪のそれぞれの速度を旋回指示入力として取得する。
【０１１６】
次に、取得した旋回指示入力から、旋回中心位置を求めて取得し（Ｓ１４）、左右車輪速度を求めて取得する（Ｓ１２）。この機能は、制御部１００の旋回中心位置取得モジュール１０４、左右車輪速度取得モジュール１０６によって実行される。具体的には、図１２から図１４で説明した計算式において、平均走行速度ＶMに対応する平均回転数ＮM＝（Ｎo＋Ｎi）／２と、速度差に対応する回転数差Δ＝（Ｎo−Ｎi）を与えて、旋回中心位置Ｒを求め、また、左右車輪のそれぞれの速度に対応する回転数Ｎo，Ｎiを求める。計算式を用いずに、例えば図１６のような対応関係表を平均走行速度ごとに予め作成して記憶部１０２に記憶し、これを読み出し、平均走行速度ＶMに対応する平均回転数ＮMを適用して、旋回中心位置Ｒと、左右車輪のそれぞれの回転数Ｎo，Ｎiを取得するものとしてもよい。
【０１１７】
このように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０においては、平均走行速度と左右車輪の速度差とに基づき、旋回中心位置と左右車輪速度を求めて取得する。なお、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、図１１で説明したように、左右車輪のそれぞれの速度を旋回指示入力として取得し、これに基づき旋回中心位置を求めて取得する。
【０１１８】
上記のように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０と、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、旋回指示入力が異なるので、旋回中心位置と左右車輪速度を求めて取得する手順とその内容が異なる。しかし、いずれにせよ、乗用型芝刈車両１０の幾何学的配置寸法を用い、図１２から図１４で説明した計算式、または計算式に相当する対応関係表や対応マップ群に基づいて、旋回中心位置と左右車輪速度を求めて取得することは同じである。
【０１１９】
そして、図２０に示されるように、旋回中心位置と左右車輪速度とが取得されると、その後のキャスタ輪速度取得工程（Ｓ１６）、旋回駆動工程（Ｓ１８）が実行されるが、これらの工程の内容は、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０と、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０において同じである。したがって、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０においても、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０と同様に、乗用型芝刈車両１０全体としてトルクを増大させながら、適切な旋回を行わせることができる。
【０１２０】
このように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０と、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、旋回指示入力が異なることから、旋回中心位置と左右車輪速度とを求めて取得する処理手順が相違する。しかし、演算処理に用いる計算式の内容、あるいは検索処理に用いる対応関係表や対応関係マップ群等の内容は同じである。したがって、幾何学的配置寸法が同様な乗用型芝刈車両においては、芝刈車両制御プログラムの中に、予めステアリング操作子か２レバー式操作子かの選択工程を組み入れ、統一的なプログラムとし、具体的な乗用型芝刈車両の仕様に応じて、選択を確定させるものとすることができる。このようにすることで、芝刈車両制御プログラムの種類を抑制することができる。
【実施例４】
【０１２１】
図８、図１９において、制御部１００は、特別設定条件実行モジュール１１４の機能を有している。特別設定条件とは、標準設定条件に対応するもので、通常の制御モードにおける設定条件とは異なる条件のことである。ここでは、その中の減速制御モジュール１１６の機能について説明する。以下では、図１から図２０における符号を用いて説明する。実施例２で説明した旋回制御においては、旋回指示入力に対し左右車輪の速度変化がリアルタイムで応答するものとしている。例えば、ステアリング操作子７２の場合では、ステアリングハンドルをゆっくり回転すると、刻々の各時刻におけるステアリングハンドルの位置の操作量に応じ、その時刻において、左右車輪の速度の変更が行われる。実際にはコントローラ２８，２９，３０の処理時間のための遅れと、電動回転機等の各機構部品の応答遅れ等で、いくらかの遅れ時間があるが、ステアリングハンドルの時々刻々の操作量に応じて、即座に左右車輪の速度が変更される建前となっている。この制御モードを通常制御モードと呼ぶことにすると、実施例２，３は、標準的設定条件の下の制御である通常制御モードについて説明したものである。
【０１２２】
芝刈作業において、地表状態等のために、通常よりはゆっくりと旋回を行うことが望ましいことが生じえる。例えば、信地旋回や超信地旋回のように旋回半径が小さい場合は、乗用型芝刈車両１０の車体全体が小さな旋回半径で回転することになるので、芝刈作業の観点からも、操縦者の安全等の観点からも、通常よりはゆっくり旋回することが望ましい。また、地表の凹凸が激しい場合や、急斜面で芝刈を行う場合においても、急旋回を避け、通常よりはゆっくり旋回することが望ましい。
【０１２３】
このように、地表状態等のために、通常よりもゆっくり旋回することが望ましい場合には、操縦者が、ステアリングハンドルをゆっくり回転させる工夫をする。２レバー式操作子７０の場合には、２つのコントロールレバーについてバランスをとりながら、ゆっくりと倒す工夫をする。このような操作は、かなりの熟練を要し、初心者では困難な場合がある。図８の減速制御モジュール１１６は、このような場合に、自動的に通常よりもゆっくり旋回するように、芝刈車両制御プログラムの中に組み入れられた減速制御モードを実行するものである。
【０１２４】
減速制御モジュール１１６の作用を図２１のフローチャートを用いて説明する。最初は、通常制御モードで制御が行われているが、その通常制御モードの処理の中で、旋回指示入力があるか否かが判断される（Ｓ２０）。旋回指示入力の有無は、２レバー式操作子７０の場合は、２つのコントロールレバーの少なくとも１つが中立位置から移動したことが検出されたか否かで判断され、ステアリング操作子７２の場合は、ステアリングハンドルの位置が中立位置にあるか否かで判断される。
【０１２５】
旋回指示入力があると判断されると、減速制御モードが指定されているか否かが判断される（Ｓ２２）。減速制御モードを実行するには、通常制御モードから減速制御モードに切り換える必要があるが、この切換は、操縦者の指定によって行うことができる。例えば、座席１４の近傍に、「通常運転モード／減速運転モード」の選択スイッチを設け、操縦者によって通常運転モードが選択されると、その選択信号を取得して、制御部１００は、通常制御モードが指定されたものとし、一方で減速運転モードが操縦者によって選択されると、その選択信号を取得して、減速制御モードが指定されたものとすることができる。あるいは、「減速運転モード」スイッチを設けて、標準状態としては通常制御モードとし、この減速運転モードスイッチがオンされると、そのオン信号を取得したときに限って、制御部１００は、減速制御モードが指定されたものとすることができる。
【０１２６】
また、乗用型芝刈車両１０の車両状態に応じて減速制御モードを自動的に指定するものとしてもよい。例えば、図８、図１９に示される傾斜センサ６８を用い、傾斜センサ６８からの対地傾斜角度信号を制御部１００が取得し、所定の閾値傾斜角度を超えるときに、減速制御モードが指定されたものとして、通常制御モードから減速制御モードに切り換えるものとできる。また、通常制御モードにおいては、上記のように旋回中心位置を求めて取得するが、取得された旋回中心位置Ｒの値を所定の閾値旋回中心位置と比較して、旋回中心位置Ｒが閾値旋回中心位置よりも左右車輪の中心位置側にある場合に、減速制御モードが指定されたものとして、通常制御モードから減速制御モードに切り換えるものとできる。
【０１２７】
減速制御モードが指定されていると判断されると、減速条件の下で旋回駆動が実行される（Ｓ２４）。この工程の実行が、減速制御モジュール１１６の実質的機能である。Ｓ２２の判断が否定的な場合には、標準設定条件の下の通常制御モードが実行される（Ｓ２６）。
【０１２８】
減速条件の下での旋回駆動の様子を図２２から図２７を用いて説明する。これらの図は、横軸に、操縦者による旋回角度の指示内容をとり、縦軸に車輪回転数をとり、左右車輪のそれぞれの回転数と、左右車輪の回転数の平均値である平均回転数の旋回角度指示に対する変化を図示したものである。横軸の旋回角度の指示は、θで示されており、４／４が旋回指示入力において限度一杯の値を示しており、１／４，２／４，３／４がそれぞれ限度一杯の値に対し、１／４，２／４，３／４半分の値を示している。たとえば、ステアリングハンドルの場合、左右にそれぞれ１２０度ずつ回転可能とすると、１２０度の操作量が４／４に相当する。１８０度回転可能なときは、１８０度の操作量が４／４に相当する。
【０１２９】
図２２は、通常制御モードのときの旋回駆動の様子を説明する図である。図２２において、３本の特性線は、外側車輪の回転数特性線１４０、内側車輪の回転数特性線１４２、外側車輪回転数と内側車輪回転数の平均である平均回転数特性線１４４である。図１２（ａ）における記号を用いると、回転数特性線１４０は、外側車輪４０の回転数Ｎoの旋回角度θについての特性線であり、回転数特性線１４２は、内側車輪４２の回転数Ｎiの旋回角度θについての特性線であり、回転数特性線１４４は、平均走行速度ＶMに対応する回転数の旋回角度θについての特性線である。
【０１３０】
図２２の例では、回転数特性線１４０で示されるＮoは旋回角度θが増加するにつれ直線的に増加し、回転数特性線１４２で示されるＮiは旋回角度θが増加するにつれ直線的に減少し、平均回転数、すなわち（Ｎo＋Ｎi）は、旋回角度θについて一定のＮ2に維持される様子が示されている。つまり、ここでは、乗用型芝刈車両１０の平均走行速度ＶMを一定にしたまま、指示された旋回角度θが大きくなるにつれて、外側車輪４０の回転数Ｎoと内側車輪４２の回転数Ｎiの差である回転数差を直線的に大きくして、旋回が行われている。この例では、旋回における平均走行速度が一定となる。これが通常制御モードにおける旋回特性である。
【０１３１】
図２２において、回転数特性線１４０等が旋回角度＝０から始まっていないが、これは、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２に、旋回指示について不感帯があるためである。図２３以下についても同様である。
【０１３２】
なお、図２２において、破線で示されているのは、この通常制御モードの範囲内のオプションとして、外側車輪の回転数特性線１４０、内側車輪の回転数特性線１４２を若干変更可能としたものである。このオプションは、例えば、熟練者と初心者の操縦性を考慮したものである。このオプションは、座席１４の近傍に設けられた「アグレッシブモード／スローモード」選択スイッチの操作によって指定することができる。図２２においては、通常制御モードよりも若干高速で旋回を行うアグレッシブモード特性線１４６，１４８、通常制御モードよりも若干低速で旋回を行うスローモード特性線１４７，１４９として示されている。若干とは、平均走行速度について±１０％の範囲で変更可能な程度である。以下に述べる減速モードは、平均走行速度または平均回転数について、−１０％から−５０％程度の範囲で減速を行うことが可能である。
【０１３３】
図２３は、減速制御モードの代表的な例を説明する図である。図２２と比較すると、平均回転数についての回転数特性線１５４が、旋回角度θが増加するにつれ、低下することが示されている。なお、外側車輪の回転数特性線１５０と、内側車輪の回転数特性線１５２との差で示される回転数差は、図２２と同じとしてある。したがって、指示された旋回角度θが大きくなるにつれて、外側車輪４０の回転数Ｎoと内側車輪４２の回転数Ｎiの差である回転数差を直線的に大きくして、旋回が行われていることは図２２と同じであるが、平均回転数、すなわち（Ｎo＋Ｎi）は、旋回角度θが増加するにつれて、次第に低速となっている。つまり、ここでは、乗用型芝刈車両１０の平均回転数ＮMまたは平均走行速度ＶMが、旋回の進行に応じて、次第に減速されている。これによって、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。減速の程度は、設定によって可変できる。可変の程度は、上記のように、通常制御モードにおける平均走行速度または平均回転数に対し−１０％から−５０％の範囲で任意に設定できる。たとえば、座席１４の近傍の「通常運転モード／減速運転モード」の選択スイッチの横に、ボリュームスイッチ等を設け、その操作によって、減速の程度を任意に設定するものとできる。
【０１３４】
図２３においては、内側車輪の回転数特性線１５２が、旋回角度を一杯にしてもせいぜい回転数＝０であり、逆方向に回転することがない。図１０（ｂ）で説明したように、内側車輪の接地位置に回転中心位置が来て、内側車輪の回転数＝０となる状態が信地旋回であるが、図２３の場合には、信地旋回を十分行うことができない。信地旋回を十分に行うには、内側車輪の回転数特性線の回転数＝０となるところが旋回角度で２／４から４／５の間であることが好ましい。そのためには、平均回転数を下げるか、または旋回角度θに対する回転数差の変化を大きくするように、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２を操作すればよい。
【０１３５】
図２４は、平均回転数を下げて、内側車輪の回転数特性線１６２が旋回角度３／４近傍で回転数＝０となるようにしたときの減速制御モードの様子を説明する図である。ここでも、平均回転数についての回転数特性線１６４が、旋回の進行に応じて、次第に減速されている。これによって、信地旋回を含む旋回制御において、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。なお、旋回角度が３／４を超えるあたりから外側車輪の回転数特性線１６０の増加傾向が抑制されてくるのは、内側車輪の回転数が逆方向となるためである。
【０１３６】
図２５は、旋回角度θに対する回転数差の変化を大きくするようにして、内側車輪の回転数特性線１７２が旋回角度３／４近傍で回転数＝０となるようにしたときの減速制御モードの様子を説明する図である。ここでも、平均回転数についての回転数特性線１７４が、旋回の進行に応じて、次第に減速されている。これによって、信地旋回を含む旋回制御において、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。ここでは、旋回角度が３／４を超えるあたりから外側車輪の回転数特性線１７０の増加傾向が抑制され、むしろ減速されてくるのは、内側車輪の逆転回転数が次第に大きくなるためである。
【０１３７】
図２４、図２５においては、平均回転数についての回転数特性線１６４，１７４が、旋回角度を一杯にしても回転数＝０とならない。図１０（ｃ）で説明したように、内側車輪と外側車輪のちょうど中間の位置に回転中心位置が来て、内側車輪の回転数と外側車輪の回転数とが、絶対値が同じで回転方向が互いに逆方向である状態が超信地旋回、あるいはスピン旋回であるが、図２４、図２５の場合には、超信地旋回あるいはスピン旋回を十分行うことができない。超信地旋回あるいはスピン旋回を十分に行うには、平均回転数の回転数特性線が回転数＝０となるところが、少なくとも旋回角度の可変範囲内であることが好ましい。そのための１つの方法は、信地旋回の状態になった後に、平均回転数を下げて、旋回角度の可変範囲内で、平均回転数＝０とするように、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２を操作することである。
【０１３８】
図２６は、平均回転数を一定のまま、旋回角度θに対する回転数差の変化を大きくして、内側車輪の回転数特性線１８２を旋回角度３／４の近傍で回転数＝０とし、信地旋回の状態とした後、平均回転数の回転数特性線１８４を減速し、旋回角度４／４までの間に、平均回転数＝０とする制御の様子を示す図である。この制御は、超信地旋回を実行するための通常制御モードである。ここでは、信地旋回を超える領域１８６において、旋回中心位置が左右車両の中間位置に近づくにつれ、平均回転数あるいは平均走行速度が減速してゼロに近づく様子が示されている。
【０１３９】
なお、内側車輪の回転数特性線１８２は、旋回角度３／４近傍で回転数＝０となり、その後は逆方向に次第に回転数が増加する。これに対応して、外側車輪の回転数特性線１８０は、旋回角度３／４近傍で最大回転数となった後、次第に回転数が減少し、内側車輪の回転数と絶対値が同じとなるまで減速する。そして、外側車輪の回転数と内側車輪の回転数とが絶対値が同じで、互いに回転方向が逆となるときに、平均回転数＝０となって、超信地旋回あるいはスピン旋回と呼ばれる状態となる。
【０１４０】
図２７は、図２６に対応する減速制御モードの様子を説明する図である。ここでは、平均回転数に関する回転数特性線１９４は、図２６における平均回転数に関する回転数特性線１８４と同じである。そして、外側車輪の回転数特性線１９０が、標準制御モードにおける回転数特性線１８０におけるよりも一層減速される。これに応じて、内側車輪の回転数特性線１９２も、逆方向の回転数の増加が抑制される。このようにして、これによって、超信地旋回を含む旋回制御において、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。
【０１４１】
上記のように、外側車輪の回転数特性線、内側車輪の回転数特性線、平均回転数についての回転数特性線を変更することで、通常制御モードから減速制御モードに変更することができる。この変更は、演算処理によって実行することもできるが、記憶部１０２に、通常制御モードにおける各種の回転数特性線と、減速制御モードにおける各種の回転数特性線を記憶し、減速運転モードの選択に応じて、必要な回転数特性線を読み出し、読み出された回転数特性線に従って、外側車輪と内側車輪の回転数制御を実行するものとできる。記憶部１０２には、減速度、平均回転数、回転数差等を検索キーとして、階層構造によって各種の回転数特性線を記憶するものとできる。
【０１４２】
なお、上記では、通常制御モードと減速制御モードとの間で選択ができるものとし、通常制御モードは、実施例２，３における３輪または４輪駆動を前提として、説明した。ここで、図２１のフローチャート、図２２から図２７の説明から分かるように、減速制御モードは、主駆動輪である左右車輪の回転数制御のみに関するものである。したがって、キャスタ輪に駆動力を与える３輪駆動または４輪駆動等のみならず、キャスタ輪に駆動力を与えず、主駆動輪のみに駆動力を与える２輪駆動等についても、減速制御モードの適用が可能である。
【実施例５】
【０１４３】
図８、図１９において、制御部１００は、特別設定条件実行モジュール１１４の機能を有している。ここでは、その中の片側車輪自由制御モジュール１１８の機能について説明する。以下では、図１から図２０における符号を用いて説明する。
【０１４４】
旋回制御において、片側車輪の接地位置に旋回中心位置が来て、その片側車輪の対地速度、すなわち回転数がゼロの場合に、これを信地旋回と呼ぶことを述べた。信地旋回においては、旋回中心位置にある片側車輪は固定位置とされるが、もう一方の車輪、つまり外側車輪が回転することに応じて、旋回中心位置の周りに片側車輪が旋回する。この旋回は、片側車輪の車軸回りに駆動力が与えられない状態で行われるので、仮に、片側車輪において、その車軸周りの回転が完全に拘束されているとすると、片側車輪が地表に接する面で、地表を旋回しながら擦ることになり、これにより、芝の植栽を痛め、あるいは地表状態を痛める恐れがある。
【０１４５】
特に、２レバー式操作子の場合で、駆動源がオイルモータ等の油圧アクチュエータのときに問題が生じやすい。すなわち、駆動源が油圧アクチュエータの場合には、コントロールレバーが中立状態のときには、車両が停止状態と判断して、車両の予期せぬ移動を防止するために、ダイナミックブレーキ等の制動がかけられる。信地旋回のとき、２レバー式操作子においては、片側車輪の制御に対応するコントロールレバーが対地速度＝０、すなわち中立位置とされる。上記のように、コントロールレバーが中立状態である片側車輪に対し制動がかけられるものとすると、片側車輪において、その車軸周りの回転が完全に拘束されることになる。油圧アクチュエータでなくても、コントロールレバーが中立状態のときに、その車輪に対し制動をかける方式の制御系であれば、同様のことが生じえる。
【０１４６】
ステアリング操作子の場合には、信地旋回のときにステアリングハンドルが中立状態にないので、このような問題が生じない。
【０１４７】
片側車輪自由制御モジュール１１８は、上記のような問題点に対処するもので、信地旋回のときには、旋回中心位置にある片側車輪を、車軸周りに制動をかけることなく、地表との関係で自由に回転可能にする。これによって、信地旋回における芝の植栽の損傷等を抑制することができる。
【０１４８】
図２８は、片側車輪自由制御の手順を示すフローチャートである。最初は、通常制御モードで制御が行われているが、その通常制御モードの処理の中で、旋回指示入力があるか否かが判断される（Ｓ３０）。この工程の内容は、図２１におけるＳ２０の内容と同じである。すなわち、旋回指示入力の有無は、２レバー式操作子７０の場合は、２つのコントロールレバーの少なくとも１つが中立位置から移動したことが検出されたか否かで判断され、ステアリング操作子７２の場合は、ステアリングハンドルの位置が中立位置にあるか否かで判断される。
【０１４９】
旋回指示入力があると判断されると、次に旋回中心位置が信地旋回位置にあるか否かが判断される（Ｓ３２）。信地旋回位置にあるか否かは、図１２に関連して説明した旋回中心位置Ｒが主駆動輪トレッドの１／２にあるか否かで判断できる。なお、２レバー式操作子７０の場合は、一方のコントロールレバーが中立位置にあり、他方のコントロールレバーが中立位置にないことでも補助的に判断できる。
【０１５０】
信地旋回位置にあると判断されると、次に、旋回中心位置にある車輪の車軸と駆動源とが開放状態とする指示があるか否かが判断される（Ｓ３４）。この判断は、例えば２レバー式操作子７０において、コントロールレバーが中立状態であるか否かで判断できる。なお、ステアリング操作子７２の場合は、Ｓ３４の工程を省略することができる。
【０１５１】
そして、Ｓ３４における判断が肯定の場合、あるいはＳ３２における判断が肯定されＳ３４の工程が省略される場合に、Ｓ３６に進み、旋回中心位置にある片側車輪について自由制御が実行される。すなわち、車軸周りに駆動力を与えないことは勿論、制動をかけることもなく、片側車輪が地表との関係に適応して、車軸周りに自由に回転可能な状態にする。具体的には、片側車輪のブレーキユニットに対する指令を非制動とする。
【０１５２】
なお、Ｓ３２において判断が否定の場合、Ｓ３２の判断が肯定でありＳ３４の判断が肯定であるときは、車両が停止中であることがあるので、Ｓ３６に進まず、標準設定条件の下の通常制御モードが実行される（Ｓ３８）。
【０１５３】
なお、上記では、通常制御モードと片側車輪自由制御モードとの間の切換は、Ｓ３２の判断によって行うものとしたが、これ以外に、特にモード切換スイッチを設け、モード切換スイッチがオンのときのみに、図２８の処理手順を実行するものとしてもよい。たとえば、芝の植栽の状態管理が厳しい庭園、ゴルフ場等の場合に、モード切換スイッチをオンにすることで、信地旋回の際の芝の損傷を気にすることなく、芝刈作業を実行することができる。
【０１５４】
また、片側車輪自由制御モードに切り換える前の通常制御モードとしては、実施例２，３における３輪または４輪駆動を前提として、説明した。ここで、図２８のフローチャートの説明から分かるように、片側車輪自由制御モードは、主駆動輪である左右車輪の回転数制御のみに関するものである。したがって、キャスタ輪に駆動力を与える３輪駆動または４輪駆動等のみならず、キャスタ輪に駆動力を与えず、主駆動輪のみに駆動力を与える２輪駆動等についても、片側車輪自由制御モードの適用が可能である。
【実施例６】
【０１５５】
図８、図１９において、制御部１００は、特別設定条件実行モジュール１１４の機能を有している。ここでは、その中の旋回制限制御モジュール１２０の機能について説明する。以下では、図１から図２０における符号を用いて説明する。
【０１５６】
実施例２，３においては、旋回制御は、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２の旋回指示入力に応じ、信地旋回も超信地旋回も行うものとして説明した。ここで、超信地旋回は、旋回中心位置が主駆動輪である左右車輪の内側に来るため、乗用型芝刈車両１０が小さい旋回半径で大きな角度で旋回することになり、小回りのよい旋回を行うことができる。しかし、地表状態によっては、このような小さい旋回半径、大きな旋回角度を実行することが乗用型芝刈車両１０を不安定な状態とする可能性がある。たとえば、急斜面において、超信地旋回を実行すると、乗用型芝刈車両１０の重心が短時間の間に移動し、場合によっては、重心移動に伴って車両自体が大きく移動する恐れがある。
【０１５７】
旋回制限制御モジュール１２０は、超信地旋回が指示された場合でも、旋回半径の大きさを制限し、信地旋回の位置まで戻す機能を有するものである。これにより、無理な旋回を防止することができる。
【０１５８】
図２９は、旋回制限制御の手順を示すフローチャートである。最初は、通常制御モードで制御が行われているが、その通常制御モードの処理の中で、旋回指示入力があるか否かが判断される（Ｓ４０）。この工程の内容は、図２１におけるＳ２０の内容等と同じである。すなわち、旋回指示入力の有無は、２レバー式操作子７０の場合は、２つのコントロールレバーの少なくとも１つが中立位置から移動したことが検出されたか否かで判断され、ステアリング操作子７２の場合は、ステアリングハンドルの位置が中立位置にあるか否かで判断される。
【０１５９】
旋回指示入力があると判断されると、次に対地傾斜角度が閾値傾斜角度を超えるか否かが判断される（Ｓ４２）。対地傾斜角度の検出には、図８、図１９に示されている傾斜センサ６８を用い、その検出データを対地傾斜角度信号８０として制御部１００が取得することで行われる。閾値傾斜角度は、乗用型芝刈車両１０の重心位置等に基づき、経験的に設定することができる。例えば、閾値傾斜角度を＋２０度から−１５度等と設定することができる。ここで符号が＋のときは登り坂、符号が−のときは下り坂であることを示す。勿論、これ以外の値に閾値傾斜角度を設定することができる。
【０１６０】
Ｓ４２の判断が肯定されると、つぎに、旋回中心位置が超信地旋回に当たるか否かが判断される（Ｓ４４）。この判断は、図１２に関連して説明した旋回中心位置Ｒが主駆動輪トレッドの１／２未満であるか否かで判断できる。
【０１６１】
Ｓ４４の判断が肯定されると、信地旋回まで旋回中心位置が戻される旋回制限が行われる（Ｓ４６）。具体的には、旋回中心位置Ｒが主駆動輪トレッドの１／２以上になるように、左右車輪の回転数が変更される。なお、Ｓ４２の判断が否定される場合、Ｓ４４の判断が否定される場合には、標準設定条件の下の通常制御モードが実行される（Ｓ４８）。
【０１６２】
なお、上記では、通常制御モードと旋回制限制御モードとの間の切換は、Ｓ４２の判断によって行うものとした。したがって、傾斜センサが、通常制御モードか旋回制限制御モードかの指定を行う手段に相当することになる。これ以外に、特にモード切換スイッチを設け、モード切換スイッチがオンのときのみに、図２９の処理手順を実行するものとしてもよい。たとえば、地表が凹凸が激しい場合、あるいは、障害物が多い場合等の場合に、モード切換スイッチをオンにすることで、旋回半径の大きさを気にすることなく、芝刈作業を実行することができる。
【０１６３】
また、旋回制限制御モードに切り換える前の通常制御モードとしては、実施例２，３における３輪または４輪駆動を前提として、説明した。ここで、図２９のフローチャートの説明から分かるように、旋回制限制御モードは、主駆動輪である左右車輪の回転数制御のみに関するものである。したがって、キャスタ輪に駆動力を与える３輪駆動または４輪駆動等のみならず、キャスタ輪に駆動力を与えず、主駆動輪のみに駆動力を与える２輪駆動等についても、旋回制限制御モードの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明に係る実施の形態における乗用型芝刈車両の側面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における乗用型芝刈車両においてメインフレーム上の構成要素の図示を省略した平面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の乗用型芝刈車両における電気系統構成要素に関するブロック図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、２レバー式操作子を備える場合の旋回機能に関する部分についてのブロック図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、直線走行の場合の様子を説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、旋回走行の場合を説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、旋回制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、左右車輪速度が与えられたときに、旋回中心位置を求める様子を説明する図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の操向角度等を求める様子を示す図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の速度等を求める様子を示す図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態において、乗用型芝刈車両の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfの例を示す図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態において、車輪回転数を変化させて、回転数差、旋回中心位置、キャスタ輪回転数を求めた結果を示す図である。
【図１７】図１６の結果に基づき、回転数差と旋回中心位置との関係をマップ化する様子を示す図である。
【図１８】図１６の結果に基づき、旋回中心位置とキャスタ輪回転数との関係をマップ化する様子を示す図である。
【図１９】本発明に係る実施の形態において、ステアリング操作子を備える乗用型芝刈車両のブロック図である。
【図２０】図１９の構成の下における旋回制御の手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明に係る実施の形態において、減速制御の手順を示すフローチャートである。
【図２２】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２３】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２４】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２５】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２６】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２７】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２８】本発明に係る実施の形態において、片側車輪自由制御の手順を示すフローチャートである。
【図２９】本発明に係る実施の形態において、旋回制限制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６５】
１０ 乗用型芝刈車両、１２ メインフレーム、１４ 座席、１６ 収草タンク、１８ モアダクト、１９ 送草ファン、２０ モアデッキ、２２ エンジン、２４ 発電機、２６ 電源ユニット、２８，２９，３０ コントローラ、３２ モア関係電動回転機、３４ 動力伝達軸機構、４０，４２ 車輪、４４，４６ キャスタ輪、４５ 操向軸、４７ キャスタトレイル、５０，５２ 車軸電動回転機、５４，５６ 操向輪用電動回転機、５５ 動力伝達機構、５９ 回転歯車、６０，６２ ステアリングアクチュエータ、６１ ステアリングフレーム、６４ スリップリング、６６ ワンウェイクラッチ、６８ 傾斜センサ、７０ ２レバー式操作子、７２ ステアリング操作子、７４，７５，７６，７７ 操作量信号、７８ 駆動信号、８０ 対地傾斜角度信号、１００ 制御部、１０２ 記憶部、１０４ 旋回中心位置取得モジュール、１０６ 左右車輪速度取得モジュール、１０８ キャスタ輪速度取得モジュール、１１０ 平均走行速度取得モジュール、１１２ 旋回駆動モジュール、１１４ 特別設定条件実行モジュール、１１６ 減速制御モジュール、１１８ 片側車輪自由制御モジュール、１２０ 旋回制限制御モジュール、１３０，１３２，１３４ 旋回中心位置、１４０，１４２，１４４，１５０，１５２，１５４，１６０，１６２，１６４，１７０，１７２，１７４，１８０，１８２，１８４，１９０，１９２，１９４ 回転数特性線、１４６，１４８ アグレッシブモード特性線、１４７，１４９ スローモード特性線、１８６ 領域。
【技術分野】
【０００１】
本発明は乗用型芝刈車両に係り、特に芝刈用ブレードまたは芝刈用リールを搭載し、作業者が乗り込んで操縦する乗用型芝刈車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
庭等の地表に植栽された芝等の草を刈るための装置は、芝以外の草の刈り込みに用いることも勿論できるが、一般的に芝刈機と呼ばれている。芝刈機としては、芝刈用のブレード等を備える芝刈工具を作業者が手に持って庭等を移動して芝を刈る手持芝刈機の他に、庭等の地表を車輪でもって移動できる車輪移動型芝刈装置がある。車輪移動型芝刈装置としては、作業者が手等で押しながら庭等を移動するものがあり、これらは一般的にウォークビハインド式芝刈機と呼ばれることがある。さらに大型のものとして、自力走行ができる車両に芝刈回転工具を搭載し、作業者が乗り込んで走行と芝刈の操縦を車上で行うものがあり、これらは乗用型芝刈車両と呼ぶことができる。
【０００３】
乗用型芝刈車両は、車両の一種ではあるが、道路走行のために用いられるのではなく、もっぱら庭等のいわゆるオフロードで用いられ、芝刈作業のために地表を移動するものであり、車輪の駆動と、芝刈回転工具の駆動を行うための駆動源が搭載される。駆動源としては、内燃機関、内燃機関によって駆動される油圧モータ、電気モータ等が用いられている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、内燃機関のエンジンシャフトにロータを連結したエンジン・発電機一体型を搭載するハイブリッド動力装置が開示されている。動力装置として例示されている芝刈機は、複数の駆動輪にそれぞれ独立の電気モータが連結され、それぞれの駆動輪を独立的に可変速度で制御でき、これによって芝刈機のスムースな始動、停止、速度変更、方向転換、旋回を行うことができると述べられている。駆動輪の独立速度変更による旋回の例としては、いずれも左右後輪にそれぞれ電気モータが連結されているものが述べられている。
【０００５】
特許文献２には、ハイブリッド芝刈機として、前方に配置されているエンジンに接続されたオルタネータによる電力で、芝刈刃駆動用のデッキモータ、独立制御される左右後輪駆動用の左右車輪モータ、左右前輪を車軸回りに約１８０度の範囲でステアリングさせるステアリングモータを駆動する構成が開示されている。ここで、芝刈機を旋回させるには、ステアリング制御部の入力から左右後輪の速度差を計算して車輪モータを制御すると共に、ステアリングモータにステアリング信号を与えて左右前輪の位置の制御を行う。これによって、左右後輪をステアリングさせることなく、芝刈機を旋回させることができると述べられている。なお、配置構成の特徴として、左右車輪モータは左右車輪のリムの中に設けられ、また、差動歯車機構がないので、フレームの下の左右車輪の間に空間が確保され、ここに刈られた芝を搬出する傾斜台を配置できることが述べられている。
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５０７７８９号公報
【特許文献２】米国特許第７０１７３２７Ｂ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
乗用型芝刈車両において旋回を行う方法として、特許文献１には左右後輪にそれぞれ独立に設けられた電気モータによって左後輪の回転速度と右後輪の回転速度とを異ならせることが開示されている。また、特許文献２においては、左右車輪モータによって左右後輪に速度差を与えると共に、ステアリングモータによって左右前輪の位置の制御を行ってステアリングを行うことが開示されている。
【０００８】
芝刈作業においては、操縦者の熟練度や庭等の地表の状態等によって、特に注意を払って走行や旋回を行う必要がある場合がある。例えば、旋回操縦をする場合、操縦者が熟練者の場合は比較的速い走行速度の下でも旋回を自由に行うことができるが、初心者の場合には、走行速度を落とした方が旋回を適切に行える場合がある。また、旋回半径が小さい場合に、片側車輪を旋回中心位置として旋回を行うことがあるが、片側車輪の状態によっては、旋回中心位置となる片側車輪の旋回によって芝の植栽に損傷を与えることがある。また、傾斜地においては、旋回半径が小さすぎると、乗用型芝刈車両の重心の移動によって、車両そのものが不安定な状態になることがある。
【０００９】
このように、芝刈作業の状況によっては、走行や旋回の制御をきめ細かくする必要が生じる場合がある。従来技術によれば、このようなきめ細かな制御について不十分である。
【００１０】
本発明の目的は、芝刈作業の状況に適合して、走行や旋回に対しきめ細かな制御を行うことを可能にする乗用型芝刈車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または特別設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として車両の移動速度あるいは車両の旋回速度の少なくとも一方が標準設定条件よりも減速される減速設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または減速設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、旋回操作子は、ステアリング角度を旋回指示入力とするハンドル式あるいはモノレバー式のステアリング操作子であり、制御部は、ステアリング操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、取得された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、制御部は、２レバー式操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、指示入力された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、制御部は、標準設定条件を実行するときは、左右車輪の中間位置における平均走行速度について、旋回の進行の間、一定速度に維持し、減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件の一定速度から旋回の進行に応じて次第に減速することが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、制御部は、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域となり、一方側の車輪の速度と他方側の車輪の速度とが互いに逆方向となる場合に、標準設定条件を実行するときは、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入るまでは平均走行速度を一定速度に維持し、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入った後は、旋回中心位置が左右車両の中間位置に近づくにつれて平均走行速度を所定の条件の下で減速し、減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件と同じとしたまま、一方側の車輪の速度を標準設定条件の下の速度より減速することが好ましい。
【００１７】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左車輪の接地位置または右車輪の接地位置のいずれかであるときに、その旋回中心位置に対応する片側車輪を車軸周りに自由回転状態として、走行駆動及び制動を行わない片側車輪自由制御設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または片側車輪自由制御設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、制御部は、旋回中心位置に対応する片側車輪についての操作子の旋回指示入力が電動回転機と片側車輪との間の接続を開放状態とするときに、片側車輪自由制御を行うことが好ましい。
【００１９】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入る場合には、旋回中心位置を少なくとも左右車輪のいずれかの車輪の対地位置まで戻す旋回制限設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、標準設定条件または旋回制限設定条件のいずれかを指定する手段と、を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る乗用型芝刈車両において、車両の対地傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、制御部は、傾斜センサの検出値が所定の閾値傾斜角度を超えるときを旋回制限設定条件の指定として、旋回制限条件の下で左右車輪の走行駆動を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。したがって、標準的な場合と異なる状況に適合して、走行や旋回に対しきめ細かな制御を行うことが可能となる。
【００２２】
また、上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準設定条件よりも減速される減速設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。したがって、標準的な場合と異なる状況に適合して、走行や旋回をゆっくりと低速で実行するきめ細かな制御を行うことが可能となる。
【００２３】
また、上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左車輪の接地位置または右車輪の接地位置のいずれかであるときに、その旋回中心位置に対応する片側車輪を車軸周りに自由回転状態として、走行駆動及び制動を行わない片側車輪自由制御設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。つまり、旋回中心位置が片側車輪の接地位置である特別な状況の下で、その片側車輪について駆動力を与えることも制動をかけることもせず、自由状態とする。これにより、たとえば、芝の植栽の損傷等を抑制することができる。
【００２４】
また、上記構成の少なくとも１つにより、乗用型芝刈車両は、電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪を備え、旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入る場合には、旋回中心位置を少なくとも左右車輪のいずれかの車輪の対地位置まで戻す旋回制限設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する。したがって、旋回半径が小さくなりすぎることを防止し、例えば、傾斜地等において、小さな旋回半径の旋回によって乗用型芝刈車両が不安定状態になること等を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下においては、乗用型芝刈車両として、左右後輪を主駆動輪とし、左右前輪を操向輪とし、それぞれに独立に電動回転機を設けた４輪駆動型のものを説明するが、操向輪を１輪として、３輪駆動型としてもよい。
【００２６】
また、乗用型芝刈車両の駆動源として、左右後輪の駆動源、操向輪の駆動源、芝刈用ブレードの駆動源としていずれも電動回転機を用いるものとして説明するが、これらの駆動源の一部あるいは全部について電動回転機以外の駆動源を用いるものとしてもよい。例えば、左右後輪の駆動源に油圧モータを用いるものとしてもよい。場合によっては、勿論、操向輪の駆動源、芝刈用ブレードの駆動源に油圧モータを用いるものとしてもよい。また、適当な動力伝達機構を介し、内燃機関を左右後輪、操向輪、芝刈用ブレードの駆動源として用いてもよい。
【００２７】
また、電動回転機としては、電力を供給して車輪に対し回転駆動力を出力する電気モータとしての機能を有し、また、車輪に対し制動がかけられるときに回生エネルギを回収する発電機としての機能をも有するものを用いるものとして説明するが、単に電気モータとしての機能を有するものを用いることもできる。また、発電機を別途設けるものとしてもよい。
【００２８】
また、以下では、電動回転電機等の電気的エネルギの供給源を電源ユニットとし、電源ユニットへの電力供給元としてエンジンおよび発電機を用いるいわゆるハイブリッド式乗用型芝刈車両として説明するが、エンジン、発電機を搭載せず、電源ユニットのみを使用する構成でもよい。この場合、エンジン等の搭載スペースを削減できる。電源ユニットとしては外部から充電電力の供給を受ける２次電池でもよく、燃料電池、太陽電池等のように自己発電機能を有するものでもよい。
【００２９】
また、芝刈用回転工具として、地表に垂直に回転軸を有し、回転軸の周りに複数のブレードが配置されブレードを回転することで芝等を破断して刈り取る芝刈用ブレード型のものを説明するが、地表に平行に回転軸を有するシリンダに例えばらせん状の刃を配置し、芝等を挟み取って刈り取る芝刈用リール型のものを用いるものとしてもよい。
【００３０】
また、以下に説明する乗用型芝刈車両における各要素の配置は、芝刈用ブレードによって刈り取られた除草の収納等に適した構成を説明するための一例であって、乗用型芝刈車両の仕様等によって適宜な変更を行うことが可能である。
【実施例１】
【００３１】
図１、図２は、それぞれ、乗用型芝刈車両１０の側面図と、乗用型芝刈車両１０においてメインフレーム１２上の構成要素の図示を省略した平面図である。図３は、乗用型芝刈車両１０における電気系統構成要素に関するブロック図である。最初に、図１、図２を用いて、メインフレーム１２を中心に、各構成要素の配置を説明し、その後に図３を用いて各構成要素の内容を説明する。
【００３２】
図１、図２に示されるように、乗用型芝刈車両１０は、メインフレーム１２に、主駆動輪である左右車輪４０，４２、操向輪である左右キャスタ輪４４，４６と、芝刈回転工具としての芝刈用ブレードが設けられるモアデッキ２０、芝刈作業のための操縦を行なう作業者が座る座席１４等の各構成要素が取り付けられる芝刈に適した自走型のオフロード用車両である。
【００３３】
メインフレーム１２は、乗用型芝刈車両１０の骨格を形成し、各構成要素が搭載される部材で、略矩形の平面形状を有する。メインフレーム１２には、その前端部の底面側に左右キャスタ輪４４，４６が作動可能に取り付けられ、ほぼ中央部の上面側に座席１４が設けられ、座席１４と後端部との間の位置の底面側に左右車輪４０，４２が作動可能に取り付けられる。また、メインフレーム１２の底面側で、左右キャスタ輪４４，４６と左右車輪４０，４２との間にモアデッキ２０が配置される。つまり、メインフレーム１２は、乗用型芝刈車両１０を、後輪主駆動で、操向輪はモアデッキの前方に配置されるキャスタ輪である構成とする機能を有する骨格部材でもある。かかるメインフレーム１２は、鋼材等の適当な強度を有する金属材料を使用し、梁構造等に成形されたものを用いることができる。
【００３４】
また、メインフレーム１２の底面側には、内燃機関であるエンジン２２、エンジン２２から電力を取り出す発電機２４、発電機２４等からの電力によって充電される蓄電装置である電源ユニット２６等が配置される。また、左右車輪４０，４２の駆動源である車軸電動回転機５０，５２と、左右キャスタ輪４４，４６の駆動源である操向輪用電動回転機５４，５６と、ステアリングアクチュエータ６０，６２と、モアデッキ２０の芝刈用ブレードの駆動源であるモア関係電動回転機３２及び動力伝達軸機構３４は、いずれもメインフレーム１２の底面側に配置される。このように、乗用型芝刈車両１０の走行駆動、及び芝刈駆動のために用いられる主要な構成要素は、メインフレーム１２の底面側に配置される。
【００３５】
なお、電源ユニット２６、車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６、ステアリングアクチュエータ６０，６２、モア関係電動回転機３２等の各構成要素の動作を総合的に制御するコントローラ２８，２９，３０は、メインフレーム１２の上面側あるいは底面側の適当な位置に配置される。コントローラ２８，２９，３０は電気回路であるので、他の機構要素と比べて、分散配置を行うことが可能である。図１、図２の例では、メインフレーム１２の上面側で座席１４の下側の位置と、メインフレーム１２の底面側で、車軸電動回転機５０，５２に近い２つの位置の、合計３箇所に分散してコントローラ２８，２９，３０が配置される。これらのコントローラ２８，２９，３０は、適当な信号ケーブル等で相互に接続される。ここで、車軸電動回転機５０，５２に近い位置に配置されるコントローラ２８，２９には、車軸電動回転機５０，５２に用いられるインバータ回路等のドライバー回路が主に配置され、座席１４に近い位置に配置されるコントローラ３０には、ＣＰＵ等の制御論理回路が主に配置される。
【００３６】
メインフレーム１２の上面側には、座席１４の他に、走行及び旋回のための２レバー式操作子７０が配置される。また、座席１４の後方には、モアデッキ２０の芝刈用ブレードによって刈り取られた芝等の草を収容する収草タンク１６が配置される。モアデッキ２０と収草タンク１６との間にはモアダクト１８と呼ばれる傾斜台が設けられ、モアダクト１８の一方端はモアデッキ２０に開口し、他方端は収草タンク１６に開口し、その中間に刈り取られた芝等の草を送るための送草ファン１９が配置される。このように、メインフレーム１２の上面側は、操縦のための空間を除けば、刈り取られた芝等の草を積載するための空間として用いられている。これによって、収草タンク１６の収容能力を大きく設定することができる。
【００３７】
モアダクト１８は、メインフレーム１２のほぼ中央部で、左右車輪４０，４２の中間部に配置される。このような配置が可能となったのは、左右車輪４０，４２の駆動源である車軸電動回転機５０，５２が、メインフレーム１２の中央部に配置されずに、左右車輪４０，４２の各ホイールリムの中にそれぞれ配置されているからである。
【００３８】
次に図３のブロック図を用いて、各構成要素の内容と、相互の関係について説明する。図３では、図１、図２で説明した要素と同様の要素には同一の符号が付してある。また、以下では、必要に応じ、図１、図２の符号を用いて説明する。
【００３９】
エンジン２２は、その出力軸が発電機２４に接続され、発電機２４を回転させることで、乗用型芝刈車両１０の作動に必要な電力を発電させる機能を有する駆動源である。一例を上げると、約１１，１７２Ｎｍ／ｓｅｃ（約１５馬力）のエンジン２２の出力は、約１１．１９ｋＷの電力に相当するので、変換効率を考慮して必要な電力に対応する適当な出力能力のエンジン２２を搭載すればよい。かかるエンジン２２としては、たとえば、ガソリン、ディーゼル燃料、液体プロパン、天然ガス等を燃料とする内燃機関を用いることができる。
【００４０】
発電機２４は、エンジン２２の機械的エネルギを電気エネルギに変換する機能を有するもので、通常オルタネータと呼ばれるものである。なお、発電機２４は、電力を供給することでモータとして機能することができ、その機能によって、エンジン２２のスターターとして用いることができる。図３において「スターター」とあるのは、発電機２４の別の機能を示している。勿論、発電機２４と別に、スターター装置を搭載することもできる。
【００４１】
電源ユニット２６は、発電機２４によって生成された電気エネルギを蓄え、必要に応じ、車軸電動回転機５０，５２等の負荷に電力を供給する機能を有する２次電池である。かかる電源ユニット２６としては、鉛蓄電池、リチウムイオン組電池、ニッケル水素組電池、キャパシタ等を用いることができる。
【００４２】
なお、電源ユニット２６は、エンジン２２と発電機２４からの電力供給系統とは別に、外部電源から充電電力の供給を受けることができる。図３において「ＡＣ１１０Ｖ又はその他の供給ユニット」とあるのは、いわゆるプラグインの方法で外部電源からの充電電力供給を受ける系統を示している。これによって、乗用型芝刈車両１０が作動していないときに、外部電源により電源ユニット２６を十分に充電でき、芝刈作業のときには、エンジン２２を作動させることなく、電源ユニット２６の電力のみで乗用型芝刈車両１０を作動させることができる。
【００４３】
モア関係電動回転機３２は、電源ユニット２６に接続され、モアデッキ２０の芝刈用ブレードを回転駆動させる機能を有する。モア関係電動回転機３２の作動は、座席１４の近くに設けられるモア起動スイッチ（図３参照）のオン・オフによって制御される。すなわち、コントローラ２８，２９，３０がモア起動スイッチのオン・オフ状態を検出し、その検出によって、モア関係電動回転機用ドライバーの作動を制御して、モア関係電動回転機３２を作動させ、あるいは停止させる。
【００４４】
図３には、２レバー式操作子７０と、ハンドル式またはモノレバー式のステアリング操作子７２とが示されているが、これは説明の便宜上併記したもので、実際の乗用型芝刈車両１０には、いずれか一方が備えられる。図１、図２の例では、２レバー式操作子７０が図示されている。
【００４５】
２レバー式操作子７０は、２つのレバーによって左右車輪４０，４２の回転数を調整する機能を有する操作子である。例えば、座席１４の左側に左車輪４２の回転数を調整する左車軸コントロールレバーが配置され、座席１４の右側に右車輪４０の回転数を調整する右車軸コントロールレバーが配置される。各レバーは、座席１４に対して前後方向に移動することができる。各レバーの操作量は、適当なセンサを用いてコントローラ２８，２９，３０に伝送され、左右車輪４０，４２に接続される車軸電動回転機５０，５２の作動が制御される。なお、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御することができる。
【００４６】
例えば、前方にレバーを倒すと、車輪を前進側に回転させ、レバーの倒し方が大きいほど車輪の回転数が高くなり、前進速度が高速側となる。逆に後方にレバーを倒すと、車輪を後進側に回転させ、レバーの倒し方が大きいほど車輪の回転数が高くなり、後進速度が高速側となる。レバーが中間位置にあるときは、車輪の回転数がゼロである。このときは、いわゆるニュートラル状態とされ、車両停止状態となる。このように、２レバー式操作子７０は、２つのレバーの操作によって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整できる機能を有している。なお、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御する場合には、２レバー式操作子７０は、２つのレバーの操作によって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整でき、その車軸電動回転機５０，５２の回転数に応じて操向輪用電動回転機５４，５６の回転数を調整する機能を有していることになる。
【００４７】
これに対し、ステアリング操作子７２の構成の代表例は、丸いステアリングハンドルであるが、それと共にアクセルペダルが用いられる。以下では、ステアリングハンドルとアクセルペダルとを含んでステアリング操作子と呼ぶことにする。ここでアクセルペダルは、前進側と後退側とで別々に設けられる。場合によっては、１つのアクセルペダルで前進側と後退側とを兼ねることもできる。例えば、座席１４の正面にステアリングハンドルが配置され、座席１４の下側の左右に前進側アクセルペダルと後進側アクセルペダルが配置される。ステアリングハンドルは回転軸の周りに時計方向あるいは反時計方向に任意の角度で回転でき、各アクセルペダルは、任意の踏込量で踏み込むことができる。ステアリングハンドルの操作量、すなわちステアリング位置は、適当なセンサを用いてコントローラ２８，２９，３０に伝送され、同様に各アクセルペダルの踏込量も適当なセンサを用いてコントローラ２８，２９，３０に伝送され、左右車輪４０，４２に接続される車軸電動回転機５０，５２の作動が制御される。また、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御することができる。
【００４８】
例えば、ステアリングハンドルを中立位置として前進側アクセルペダルを踏み込むと、車輪を前進側に回転させ、踏込量が大きいほど車輪の回転数が高くなり、前進速度が高速側となる。これに代えて後進側アクセルペダルを踏み込むと、車輪を後進側に回転させ、踏込量が大きいほど車輪の回転数が高くなり、後進速度が高速側となる。これによって、乗用型芝刈車両１０を任意の速度で前進または後進させることができる。
【００４９】
前進側アクセルペダルを適当な踏込量の状態にしたまま、ステアリングハンドルを時計方向に回転すると、左車輪の回転数が右車輪の回転数よりも高くなり、乗用型芝刈車両１０を走行させながら右旋回させることができる。ステアリングハンドルの回転量を大きくすると左車輪回転数と右車輪回転数の差が大きくなり、逆にステアリングハンドルの回転量を少なくすることで左車輪回転数と右車輪回転数の差を小さくできる。これにより旋回半径を調整できる。ステアリングハンドルを反時計方向に回転すると、右車輪の回転数が左車輪の回転数よりも高くなり、乗用型芝刈車両１０を走行させながら左旋回させることができる。
【００５０】
前進側アクセルペダルの踏込量を変化させることで、走行速度を変更しながら旋回させることもできる。後進側アクセルペダルを踏み込んでステアリングハンドルを操作することで、後進時における旋回を行うことができる。
【００５１】
このように、ステアリング操作子７２は、ステアリングハンドルの回転操作とアクセルペダルの踏込操作とによって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整し、走行と旋回の操縦を行うことができる機能を有している。なお、後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御する場合には、ステアリング操作子７２は、ステアリングハンドルとアクセルペダルの操作によって、左右の車軸電動回転機５０，５２のそれぞれの回転数を独立に調整でき、その車軸電動回転機５０，５２の回転数に応じて操向輪用電動回転機５４，５６の回転数を調整する機能を有していることになる。
【００５２】
車軸電動回転機５０，５２は、上記のように主駆動輪である左右車輪４０，４２を走行駆動するためのモータ／ジェネレータである。すなわち、車軸電動回転機５０，５２は、各出力軸がそれぞれ独立に左右車輪４０，４２の車軸に接続され、電源ユニット２６からの電力供給によってモータとして機能して回転し左右車輪４０，４２を走行駆動する。また、ブレーキユニット等によって左右車輪４０，４２に制動がかけられるときは、発電機として機能して回生エネルギを回収し、電源ユニット２６を充電する。かかる車軸電動回転機５０，５２としては、ブラシレスＤＣ回転機を用いることができる。
【００５３】
操向輪用電動回転機５４，５６は、操向輪である左右キャスタ輪４４，４６を走行駆動するためのモータ／ジェネレータである。すなわち、操向輪用電動回転機５４，５６は、各出力軸がそれぞれ独立に左右キャスタ輪４４，４６の車軸に接続され、電源ユニット２６からの電力供給によってモータとして機能して回転し左右キャスタ輪４４，４６を走行駆動する。また、ブレーキユニット等によって左右キャスタ輪４４，４６に制動がかけられるときは、発電機として機能して回生エネルギを回収し、電源ユニット２６を充電する。かかる操向輪用電動回転機５４，５６としては、ブラシレスＤＣ回転機を用いることができる。なお、図３には、電動回転機の機能をモータとブレーキユニットとに分けて示されている。
【００５４】
なお、図３に示されるように、場合によっては、キャスタ輪４４，４６に操向輪用電動回転機を設けないこともできる。この場合には、乗用型芝刈車両１０は、２輪駆動として構成されることになる。
【００５５】
左右ステアリングアクチュエータ６０，６２は、操向輪である左右キャスタ輪４４，４６を走行方向に対し任意の操向角度で回転させるための駆動装置である。ここで回転というのは、キャスタ輪４４，４６の車軸周りの回転ではなく、すなわち走行のための回転ではなく、車軸と地表に対しそれぞれ垂直方向である操向軸の周りの回転である。左右ステアリングアクチュエータ６０，６２は、各出力軸がそれぞれ独立に左右キャスタ輪４４，４６の操向軸に接続され、電源ユニット２６からの電力供給によってモータとして機能して回転し左右キャスタ輪４４，４６を操向軸の周りに回転させる。必要があれば、モータと操向軸との間に歯車機構等の適当な動力伝達機構を設けることができる。かかる左右ステアリングアクチュエータ６０，６２としては、ブラシレスＤＣ回転機を用いることができる。また、図３に示されるように、電動プランジャ等の電動アクチュエータ、油圧アクチュエータ等を用いてもよい。
【００５６】
また、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間の接続関係を、連結と開放との間で切り換えるようにすることが望ましい。たとえば、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間を開放状態とすることで、キャスタ輪４４，４６が操向軸の周りに自由回転可能となり、左右車輪の走行に対応して操向角度が定まるものとすることができる。後述のように、車軸電動回転機５０，５２の作動に合わせて、操向輪用電動回転機５４，５６の作動も制御する場合には、キャスタ輪４４，４６は操向軸の周りに自由回転可能とし、左右車輪の走行に対応して操向角度が定まるものとすることが望ましい。
【００５７】
また、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間を連結状態とすることで、コントローラ２８，２９，３０の制御の下で、任意の操向角度にキャスタ輪４４，４６を向かせることができる。例えば、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間が開放状態であると、傾斜地あるいは凹凸地表等で、キャスタ輪４４，４６の操向角度が適切でなくなることがある。そのような場合に、適当な操向角度検出手段を用いて操向角度を監視し、適切な操向角度からの乖離が生じたときに、コントローラ２８，２９，３０が左右ステアリングアクチュエータ６０，６２に指令を出すことで、適切な操向角度に戻させることができる。適切な操向角度に戻った後は、再び、左右ステアリングアクチュエータ６０，６２と操向軸との間を開放状態にするものとしてもよい。
【００５８】
このように、キャスタ輪４４，４６には、操向輪用電動回転機５４，５６と、ステアリングアクチュエータ６０，６２とが設けられるので、これらの同時作動がある場合に機構が干渉しないような工夫が必要となる。図４から図７は、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の例を示す断面図である。以下では、図１、図２における要素と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１、図２の符号を用いて説明する。
【００５９】
これらの図はキャスタ輪４４についてのものであり、それぞれ、操向輪用電動回転機５４と、ステアリングアクチュエータに接続され操向軸の周りに回転可能な回転歯車５９と、回転歯車５９に固定され、キャスタ輪４４の車軸が取り付けられるステアリングフレーム６１とが示されている。これらの図において、地表面は紙面の左右方向、キャスタ輪４４の車軸方向は紙面の左右方向、操向軸の方向は、紙面の上下方向に沿った方向である。ここで、図示されていないステアリングアクチュエータによって回転歯車５９が回転されると、ステアリングフレーム６１が操向軸の周りに回転し、キャスタ輪４４が操向軸の周りに回転する。
【００６０】
図４から図６は、操向輪用電動回転機５４がステアリングフレーム６１に取り付けられ、ステアリングフレーム６１が操向軸の周りに回転するとき、同時に操向軸の周りに回転する構成である。このときに、操向輪用電動回転機５４のケーブルが捩れないように、スリップリング６４が設けられる。ステアリングフレーム６１の内部には、操向輪用電動回転機５４とキャスタ輪４４の車軸との間に設けられる動力伝達機構５５が収納される。図４と図５は動力伝達機構５５が平歯車列機構の場合であり、図４と図５とではステアリングフレーム６１に対する操向輪用電動回転機５４の取り付け方向が異なっている。なお、図４、図５において、操向軸４５とキャスタ輪４４のタイヤ中心が一致していることが示されている。このようにすることで、操向抵抗を低減することができる。
【００６１】
図６は、動力伝達機構５５が傘歯車を含む機構の場合である。ここで図６（ａ）は、図４、図５と同様に正面図であるが、（ｂ）は側面図を示す。この側面図では、ステアリングアクチュエータ６０が示されている。また、正面図においては、図４、図５と同様に、操向軸４５とキャスタ輪４４のタイヤ中心が一致していることが示されているが、側面図においては、操向軸４５とキャスタ輪４４のタイヤ中心との間にオフセットが設けられていることが示されている。このオフセットは、キャスタトレイル４７と呼ばれるもので、これを設けることで、操向が自由回転の状態において左右車輪の走行に対応して操向角度が定まりやすくなる。
【００６２】
図７は、操向輪用電動回転機５４がメインフレーム１２に取り付けられ、その出力軸の方向が操向軸の方向と同じで、また回転歯車５９の中心軸の方向と同じである構成を示す図である。なお、この構成でも傘歯車が用いられている。この構成の場合には、ステアリングフレーム６１が回転しても操向輪用電動回転機５４のケーブルが捩れることがない。なお、図７においては、動力伝達機構５５とキャスタ輪４４の車軸との間にワンウェイクラッチ６６が設けられる例が図示されている。このワンウェイクラッチ６６は、操向輪用電動回転機５４の回転数が乗用型芝刈車両１０の走行速度に対応する回転数よりも遅い場合に、操向輪用電動回転機５４の動力をキャスタ輪４４の車軸に伝達することを断つ機能を有する。これによって、４輪駆動において操向輪用電動回転機５４が却って走行の負荷となることを防ぐことができる。
【００６３】
再び図３に戻り、コントローラ２８，２９，３０は、乗用型芝刈車両１０の作動の全体を制御する機能を有する回路である。特に、２レバー式操作子７０あるいはステアリング操作子７２の状態に応じて、車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６等の作動を制御する機能を有する。そのほかに、モア関係電動回転機３２の作動、ステアリングアクチュエータ６０，６２の作動、モアデッキ２０の昇降、エンジン２２の始動・停止等を制御する機能を有する。そのために、上記で説明した２レバー式操作子７０の状態を検出するセンサの信号、モア起動スイッチのオン・オフ状態を示す信号の他、乗用型芝刈車両１０の車両状態を検出する様々な信号がコントローラ２８，２９，３０に入力される。これらの信号には、乗用型芝刈車両１０の対地傾斜角度を検出する傾斜センサ６８の信号等が含まれる。
【００６４】
コントローラ２８，２９，３０は、乗用型芝刈車両１０の車両状態検出信号を処理して、各構成要素に対する制御信号を作り出すＣＰＵ等の制御論理回路およびメモリの部分と、車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６、ステアリングアクチュエータ６０，６２、モア関係電動回転機３２等を駆動するドライバー回路の部分等で構成される。ドライバー回路には、例えばインバータ回路等が含まれる。なお、図３には、図２の内容に合わせ、車軸電動回転機５０用のドライバー回路がコントローラ２８，２９として示されている。かかるコントローラ２８，２９，３０は、上記のように、複数の回路ブロックで構成することができ、特にＣＰＵ等の制御論理回路およびメモリの部分は、車載に適したコンピュータ等で構成することができる。
【００６５】
車軸電動回転機５０，５２、操向輪用電動回転機５４，５６の制御としては、基本的には、走行速度を目標値とする回転数制御が行われる。特に旋回時には、左右車輪の回転数の平均値である平均回転数によって走行速度が定まり、左右車輪の回転数の差である回転数差によって旋回半径等が定まるので、各電動回転機について相互に関連しながら、かつ相互に異なる目標回転数に対する制御が行われることになる。なお、旋回時を除く直線走行時には、走行速度が対地負荷との関係で定まるので、出力トルクを目標値とするトルク制御が行われる。トルク制御には、ベクトル制御を用いることができる。ここでベクトル制御とは、モータの磁束方向を基準として、基準軸方向に流れる電流とこれに直交する直交軸方向に流れる電流とをそれぞれ独立して調整し、磁束及びトルクを制御するものである。ベクトル制御は、センサレスベクトル制御とすることが好ましい。
【００６６】
乗用型芝刈車両１０は各種機能を有しているが、以下では旋回機能に関するものを説明する。旋回機能には、左右車輪とキャスタ輪とを共に走行駆動に用いるときの協調的作動制御機能と、各種の特別設定条件の下での制御機能とがあるので、以下では、いくつかの実施例に分けて説明する。
【実施例２】
【００６７】
図８は、２レバー式操作子を備える場合の旋回機能に関する部分についてのブロック図である。なお、ステアリング操作子を備える場合については、実施例の項を改めて説明する。以下では、図１から図３で説明した要素と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１から図３の符号を用いて説明する。なお、図３におけるコントローラ２８，２９，３０に対応する部分を図８では制御部１００として示してある。制御部１００の中で、旋回駆動モジュール１１２が、各電動回転機のためのドライバー回路部分を含むコントローラ２８，２９に対応し、その他の部分と、制御部１００に接続される記憶部１０２とが制御論理回路部分を含むコントローラ３０に対応することになる。
【００６８】
図８に示されるように、車輪４０，４２には、それぞれ車軸電動回転機（ＭDR，ＭDL）５０，５２が接続され、キャスタ輪４４，４６には、それぞれ操向輪用電動回転機（ＭSR，ＭSL）４４，４６が接続される。そして、２レバー式操作子７０からは、制御部１００に対し、左右車軸コントロールレバーの操作量信号７４，７５が伝送され、制御部１００から、車軸電動回転機５０，５２と操向輪用電動回転機５４，５６にそれぞれ駆動信号７８が伝送される。
【００６９】
制御部１００は、特に、左右車軸コントロールレバーの操作量信号７４，７５に基づいて、車軸電動回転機５０，５２と操向輪用電動回転機５４，５６に対する駆動信号７８を生成し、車輪４０，４２とキャスタ輪４４，４６とを２レバー式操作子７０の旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに旋回させる機能を有する。
【００７０】
制御部１００は、２レバー式操作子７０の操作量に応じた旋回指示入力を取得し、その指示内容から左右車輪の速度指示を取得する左右車輪速度取得モジュール１０６と、取得された左右車輪速度から旋回中心位置を求めて取得する旋回中心位置取得モジュール１０４と、旋回中心位置と左右車輪速度とに基づいてキャスタ輪速度を求めて取得するキャスタ輪速度取得モジュール１０８と、左右車輪速度から平均走行速度を求め取得する平均走行速度取得モジュール１１０と、左右車輪速度とキャスタ輪速度とに基づいて各電動回転機に対する制御信号を生成し車輪４０，４２とキャスタ輪４４，４６とを旋回中心位置の周りに旋回させる旋回駆動モジュール１１２とを含んで構成される。
【００７１】
上記のように、制御部１００は、コントローラ２８，２９，３０の一部であるので、複数の回路ブロックで構成することができ、特に、旋回駆動モジュール１１２のドライバー部分を除いて車載用コンピュータで構成することができる。そして、上記各機能は、ソフトウェアで実現でき、具体的には、芝刈車両制御プログラムを実行することで実現できる。勿論、上記各機能の一部をハードウェアで実現することも可能である。
【００７２】
制御部１００に接続される記憶部１０２には、芝刈車両制御プログラムが記憶される。また、特に、左右車輪速度と旋回中心位置との間の関係を示す計算式またはマップ等、左右車輪速度と旋回中心位置とキャスタ輪速度との関係を示す計算式またはマップ等が記憶される。例えば、上記の旋回中心位置取得モジュール１０４においては、記憶部１０２から、左右車輪速度と旋回中心位置との間の計算式またはマップ等を読み出し、読み出された計算式またはマップ等に左右車輪速度を入力して、旋回中心位置を出力させることで、旋回中心位置を求め取得することができる。キャスタ輪速度取得モジュール１０８においても同様に、記憶部１０２から、左右車輪速度と旋回中心位置とキャスタ輪速度との間の計算式またはマップ等を読み出し、読み出された計算式またはマップ等に左右車輪速度と旋回中心位置を入力して、キャスタ輪速度を出力させることで、キャスタ輪速度を求め取得することができる。
【００７３】
なお、図８における特別設定条件実行モジュール１１４の内容、及び傾斜センサ６８とその対地傾斜角度の検出信号の内容等については、実施例の項を改めた上で説明する。
【００７４】
上記構成の作用について、特に制御部１００の各機能について、以下に詳細に説明するが、それに先立って、直線走行と、旋回走行とについて、図９、図１０を用いて説明する。以下では、図１から図８の符号を用いて説明する。これらの図においては、乗用型芝刈車両１０における車輪４０，４２、キャスタ輪４４，４６の平面図における状態が模式的に示されている。ここで、車輪４０，４２及びキャスタ輪４４，４６は、それぞれ独立に走行駆動されている。
【００７５】
図９は直線走行の場合で、車輪４０，４２、キャスタ輪４４，４６の全てが、同一方向に同一速度で走行している。ここで同一速度とは、対地速度であり、車輪４０，４２の直径とキャスタ輪４４，４６の直径の相違によって、同一速度であっても、車輪４０，４２の回転数と、キャスタ輪４４，４６の回転数とは異なっている。
【００７６】
図１０は、旋回走行の場合で、（ａ）は、旋回中心位置１３０が、車輪４０，４２の車軸方向の延長上で車輪４０，４２の外側にある場合である。（ｂ）は、旋回中心位置１３２が、車輪４０，４２のいずれか一方の接地位置にある場合である。このように、一方側の車輪の接地位置を中心として行われる旋回のことは、信地旋回と呼ばれる。（ｃ）は、旋回中心位置１３４が車輪４０，４２の車軸上で、ちょうど両車輪の中間の位置にあり、さらに、車輪４０，４２の速度の絶対値が同じであるが、一方側車輪４０の速度方向と他方側車輪４２の速度方向とが互いに逆方向である場合である。この場合は、旋回中心位置１３４を中心として、乗用型芝刈車両１０が旋回する。このような旋回は、超信地旋回、あるいはスピン旋回と呼ばれる。
【００７７】
なお、図１０の（ａ）から（ｃ）は旋回走行の典型的な例を示したもので、これらの典型的場合の間の旋回が行われる場合もある。たとえば、旋回中心位置が車輪４０，４２の車軸上であり、車輪４０，４２の内側にあるが、車輪４０，４２の中間位置でなくいずれかの車輪側に偏っている場合等がある。いずれの場合でも、車輪４０，４２、及びキャスタ輪４４，４６は、乗用型芝刈車両１０における平面配置関係を変更することなく、旋回中心位置を中心に旋回する。
【００７８】
したがって、４輪駆動の場合、車輪４０，４２の速度と、キャスタ輪４４，４６の速度とは、乗用型芝刈車両１０における平面配置関係によって定まる速度関係を満たすように制御が行われることが必要となる。適切な速度制御が行われない場合には、例えば車輪４０，４２の平均走行速度と、キャスタ輪４４，４６の平均走行速度とが異なってきて、旋回中心位置がずれ、所望の旋回が十分に行えなくなることがある。あるいは、キャスタ輪４４，４６が地表に対し滑り、芝の植栽を痛め、あるいは地表の状態を痛める恐れが生じる。
【００７９】
次に、図８で説明した構成の作用について、図１１のフローチャートを用いて説明する。図１１のフローチャートは、操向輪であるキャスタ輪が走行駆動される乗用型芝刈車両の旋回時において、主駆動輪である左右車輪の速度と、操向輪であるキャスタ輪の速度とを協調的に制御する旋回制御の手順を示すフローチャートで、各手順は、芝刈車両制御プログラムの中の旋回制御処理についての各処理手順に対応する。以下では、図１から図１０の符号を用いて説明する。
【００８０】
乗用型芝刈車両１０が運転始動すると、芝刈車両制御プログラムが起動する。そして、実際に２レバー式操作子７０が操作されると、その旋回指示入力が取得される（Ｓ１０）。具体的には、２レバー式操作子７０の操作量信号７４，７５が旋回指示入力信号として制御部１００に伝送される。
【００８１】
制御部１００はこの操作量信号７４，７５を取得し、その信号データから、２レバー式操作子７０の操作によって指示される左右車輪速度を求めて取得する（Ｓ１２）。この機能は、制御部１００の左右車輪速度取得モジュール１０６によって実行される。図３で説明したように、操作量信号７４，７５は、左右コントロールレバーの操作量を示し、左コントロールレバーの操作量によって左車輪４０の速度指示が与えられ、右コントロールレバーの操作量によって右車輪４２の速度指示が与えられる。したがって、乗用型芝刈車両１０における２レバー式操作子７０について、予め操作量信号７４，７５の大きさと左右車輪４０，４２の速度との対応関係を求めておき、この対応関係に、Ｓ１０で取得された操作量信号７４，７５の大きさを適用して、左右車輪４０，４２の指示速度を求めて取得することができる。
【００８２】
なお、操作量信号７４，７５の大きさと左右車輪４０，４２の速度との対応関係は、計算式またはマップ等として記憶部１０２に記憶しておくことが好ましい。この場合、計算式を読み出して、操作量を入力する場合には、左右車輪速度を演算によって求めることになり、マップ等を読み出して、読み出されたマップ等に操作量を適用する場合には、演算によらずに、対応関係の読み出し等の処理によって左右車輪速度を取得することになる。
【００８３】
次に、２レバー式操作子７０の操作によって指示される旋回中心位置を左右車輪速度から求め取得する（Ｓ１４）。この機能は、制御部１００の旋回中心位置取得モジュール１０４によって実行される。
【００８４】
図１２は、左右車輪速度が与えられたときに、旋回中心位置を求める様子を説明する図である。以下では、図８の符号を用いて説明する。図１２（ａ）は、図１０（ａ）に対応する図で、車輪４０、車輪４２の配置と、これから求めようとする旋回中心位置１３０とが示されている。ここで、車輪４０が旋回に対しての外側車輪でその対地速度がＶoとして示され、車輪４２が内側車輪でその対地速度がＶiとして示されている。また、車輪４０と車輪４２の車軸上で、車輪４０と車輪４２のちょうど中間位置における対地速度ＶMは、平均走行速度に対応するものであり、ＶM＝（Ｖo＋Ｖi）／２で与えられる。なお、平均走行速度を求めて取得する機能は、旋回中心位置取得モジュール１０４によって実行されるが、特にこの部分のみを取り出して利用することもあるので、図８では、制御部１００の１つの機能として、平均走行速度取得モジュール１１０が図示されている。
【００８５】
また、車輪４０，４２の間の間隔である主駆動輪トレッドは２Ｔで示され、車輪４０，４２の半径はｒrで示されている。したがって、車輪４０の車軸周りの回転数Ｎoは、Ｖo／ｒr、車輪４２の車軸周りの回転数Ｎiは、Ｖi／ｒrで与えられる。
【００８６】
図１２（ｂ）は、上記の記号を用いて、旋回中心位置１３０を求める計算過程を示す図である。ここで、旋回中心位置１３０は、車輪４０と車輪４２の車軸上で、車輪４０と車輪４２のちょうど中間位置からの距離Ｒで表すものとする。図１２（ｂ）に示されるように、旋回中心位置は、Ｒ＝Ｔ×｛（Ｎo＋Ｎi）／（Ｎo−Ｎi）｝で表わすことができる。したがって、乗用型芝刈車両１０の構成によってＴが定まれば、車輪４０，４２の速度Ｖo，Ｖiに対応する回転数Ｎo，Ｎiから旋回中心位置Ｒを求めることができる。
【００８７】
再び図１１に戻り、次に、左右車輪速度と旋回中心位置に基づいて、キャスタ輪の速度を求め取得する（Ｓ１６）。この機能は、制御部１００のキャスタ輪速度取得モジュール１０８によって実行される。
【００８８】
図１３と図１４は、図１２で求められた旋回中心位置Ｒを用いて、キャスタ輪の速度を求める様子を示す図である。以下では、図８、図１２の符号を用いて説明する。図１３（ａ）は、図１０（ａ）、図１２（ａ）に対応する図で、車輪４０，４２の配置と、キャスタ輪４４，４６の配置と旋回中心位置１３０とが示されている。ここで、これから求めようとするキャスタ輪４４，４６の速度について、旋回中心位置１３０から見て外側のキャスタ輪４４の対地速度がＶFo、内側のキャスタ輪４６の対地速度がＶFiで示されている。
【００８９】
また、キャスタ輪４４，４６の間の間隔であるキャスタ輪トレッドは２ｔ、車輪４０，４２の中間位置とキャスタ輪４４，４６の中間位置との間の距離であるホイールベース長さはＷ、キャスタ輪４４，４６の半径はｒfで示されている。したがって、キャスタ輪４４の車軸周りの回転数ＮFoは、ＶFo／ｒf、キャスタ輪４６の車軸周りの回転数ＮFiは、ＶFi／ｒfで与えられる。
【００９０】
なお、キャスタ輪４４，４６は、操向軸の周りに自由回転可能状態となっており、車輪４０，４２の走行に対応して操向角度が定まる状態である。具体的には、各キャスタ輪４４，４６の車軸方向は、各キャスタ輪４４，４６の接地位置と旋回中心位置１３０を結ぶ直線の方向となる。したがって、この直線の方向と、車輪４０，４２の車軸方向との間の角度が、各キャスタ輪４４，４６の操向角度となり、図１３（ａ）では、それぞれθo，θiで示されている。また、各キャスタ輪４４，４６の接地位置と旋回中心位置１３０との間の距離は、それぞれＲo，Ｒiで示されている。
【００９１】
図１３（ｂ）は、上記の記号を用いて、各キャスタ輪４４，４６の操向角度θo，θiを求める計算過程を示す図である。ここでは、図１２で説明したようにして求められたＲと、ホイールベース長Ｗと、キャスタ輪トレッドの１／２であるｔとから、各キャスタ輪４４，４６の旋回中心位置に相当するＲo，Ｒiを求め、これとＲとの関係から、操向角度θo，θiが求められる様子が示されている。ここで、Ｒo，Ｒiは、各キャスタ輪の接地位置と旋回中心位置１３０との間の距離で与えられる。
【００９２】
図１４は、車輪４０，４２の平均走行速度ＶMに応じたキャスタ輪４４，４６の速度ＶFo，ＶFiを求める過程を示す図である。乗用型芝刈車両１０の各構成要素は、旋回中心位置１３０の周りに同じ角速度で旋回するので、旋回中心位置１３０からの距離に比例して、対地速度が異なってくる。したがって、キャスタ輪４４の速度ＶFoと、車輪４０，４２の平均走行速度ＶMの比は、旋回中心位置１３０からキャスタ輪４４の接地位置までの距離Ｒoと、旋回中心位置１３０から車輪４０，４２の中間位置までの距離Ｒとの比となる。図１２からＲが求められており、１３（ｂ）においてＲoは求められているので、キャスタ輪４４の速度ＶFo及びこれに対応する回転数ＮFoが図１４で示されるように求められる。
【００９３】
図１４では、旋回中心位置１３０を示すＲを左右車輪の回転数Ｎo，Ｎiで書き換えているので、結局、キャスタ輪４４の回転数ＮFoは、左右車輪の回転数Ｎo，Ｎiと、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるホイールベース長Ｗ，主駆動輪トレッド２Ｔ，キャスタ輪トレッド２ｔ，主駆動輪半径ｒr，キャスタ輪半径ｒfとから求めることができる。キャスタ輪４４の回転数ＮFiも同様に、左右車輪の回転数Ｎo，Ｎiと、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfとから求めることができる。
【００９４】
図１２から図１４で説明したように、左右車輪の速度あるいは回転数が与えられれば、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfを用いて、旋回中心位置Ｒと、キャスタ輪の速度あるいは回転数を求めることができる。したがって、予め分かっているＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfと、図１２から図１４で説明した計算式とを記憶部１０２に記憶させておき、左右車輪の回転数を適用することで、上記Ｓ１４の旋回中心位置取得工程と、Ｓ１６のキャスタ輪速度取得工程とを容易に実行できる。
【００９５】
図１５から図１８は、実際に、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfを与え、車輪回転数Ｎo，Ｎiを入力して、旋回中心位置Ｒと、キャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを求める様子を示す図である。図１５は、乗用型芝刈車両１０の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfの例を示す図で、図１６は、図１５の値を用い、図１２から図１４で説明した計算式を用い、平均走行速度ＶMに対応する平均回転数ＮMを１００ｒｐｍとしたときに、車輪回転数Ｎo，Ｎiを変化させて、回転数差Δ、旋回中心位置Ｒ、キャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを求めた結果を示す図である。
【００９６】
図１７と図１８は、図１６の結果をマップ化したもので、図１７は、回転数差Δが与えられたときに旋回中心位置Ｒを求めるマップを示し、図１８は、旋回中心位置Ｒが与えられたときにキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを求めるマップである。これ以外にも、さまざまな対応関係を示すマップが作成可能である。たとえば、車輪回転数Ｎo，Ｎiと旋回中心位置Ｒとの間の対応関係のマップ、車輪回転数Ｎo，Ｎiとキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiとの間の対応関係マップ、車輪回転数Ｎo，Ｎiと平均回転数ＮMとの間の対応関係マップ等が作成できる。
【００９７】
記憶部１０２には、上記のように図１２から図１４で説明した計算式が記憶されるほか、これらの計算式に代えて、図１６に示すような対応関係表、図１７、図１８のような対応関係マップ、及びその他の対応関係マップ等を記憶させることができる。例えば、図１６から図１８は、平均回転数ＮMを１００ｒｐｍとした場合の対応関係表及びマップ群であるが、平均回転数ＮMをパラメータとして、それぞれについての旋回中心位置、キャスタ輪回転数等に関する対応関係表及びマップ群を予め作成して記憶部１０２に記憶させることができる。この場合には、図１２から図１４で説明した計算式を用いて演算をすることなく、記憶部１０２から必要な対応関係表または対応関係マップ群を読み出し、左右車輪回転数等を適用することで、旋回中心位置、キャスタ輪回転数等を容易に取得することができる。
【００９８】
記憶部１０２には、階層構造を用いて、旋回中心位置とキャスタ輪回転数等に関する計算式、対応関係表、対応関係マップ等のデータが記憶される。階層構造の例としては、第１の階層に、乗用型芝刈車両の車種を検索キーとして、Ｗ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒf等の車輪とキャスタ輪とに関する幾何学的配置寸法が記憶され、第２階層に、操作子の種類を検索キーとして、第３階層におけるパラメータと操作子の操作量との関係データが記憶され、第３階層に、検索キーとして、旋回中心位置Ｒ、キャスタ輪速度ＶFo，ＶFiまたはキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFi、キャスタ輪の旋回中心位置に相当するＲo，Ｒi、キャスタ輪の操向角度θo，θi、車輪速度Ｖo，Ｖiまたは車輪回転数Ｎo，Ｎi、平均走行速度ＶMをまたは平均回転数ＮMを用い、検索キーに関連付けられる計算式、対応関係表、対応関係マップ等が記憶されるものとできる。
【００９９】
たとえば、まず乗用型芝刈車両の車種として「ＸＸＸ」を入力し、次に操作子の種類として「２レバー式」を入力し、その次に「旋回中心位置」を入力すると、車種「ＸＸＸ」の実際のＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒf等が適用された２レバー式の旋回中心位置に関する計算式が出力される。出力された計算式においては、さらに、車輪速度等の計算条件の入力が可能で、これらの入力を行うことで、その計算条件の下での旋回中心位置を演算させその結果を出力させることができる。
【０１００】
上記の例で、「旋回中心位置」の入力の後で、「計算式、対応関係表、対応関係マップ」の選択を可能にする階層構造とすることもできる。例えば「対応関係表」を入力し、その後で「平均車輪速度＝ＹＹＹ」と入力することで、平均車輪速度＝ＹＹＹに関する旋回中心位置の対応関係表が出力される。そして、出力された対応関係表においては、さらに、車輪速度等の計算条件の入力が可能で、これらの入力を行うことで、その計算条件の下での旋回中心位置を演算させその結果を出力させることができる。
【０１０１】
再び図１１に戻り、次に、車輪速度とキャスタ輪速度、あるいは車輪回転数Ｎo，Ｎiとキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiとに基づいて、車軸電動回転機と操向輪用電動回転機の駆動を制御して、乗用型芝刈車両を旋回駆動する（Ｓ１８）。この機能は、制御部１００の旋回駆動モジュール１１２によって実行される。具体的には、Ｓ１２において取得された車輪速度あるいは車輪回転数Ｎo，Ｎiを車軸電動回転機５０，５２にそれぞれ独立に与え、Ｓ１６において取得されたキャスタ輪速度、あるいはキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiを操向輪用電動回転機５４，５６にそれぞれ独立に与え、これにより車輪４０，４２とキャスタ輪４４，４６とをそれぞれ関連付けながら独立にそれぞれの車軸の周りに回転させて、乗用型芝刈車両１０を走行させながら旋回中心位置の周りに旋回させる。このときに、上記のように、乗用型芝刈車両１０は、左右車輪のそれぞれの速度の平均値に相当する平均走行速度を有するので、平均走行速度で走行しながら、旋回することになる。
【０１０２】
図１３、図１４の説明から分かるように、ここで求めているキャスタ輪回転数ＮFo，ＮFiは、キャスタ輪を操向軸の周りに自由回転状態とし、主駆動輪の走行状態に応じて操向角度が定まるときに、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法によってキャスタ輪が回転する回転数である。つまり、キャスタ輪に駆動源が接続されていない状態で、主駆動輪によって走行と旋回が行われたときのキャスタ輪が回転するその回転数でもある。このときには、キャスタ輪の車軸周りの回転は、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法に適合しており、なんら無理のある回転をしていないので、旋回が所望どおり行われ、かつ、芝の植栽等を痛めることも少ない。しかしながら、この場合には、乗用型芝刈車両の走行及び旋回は、主駆動輪のみで行われるので、斜面等の条件の下ではトルクが不足する場合がある。
【０１０３】
図８の構成の乗用型芝刈車両１０においては、このキャスタ輪の回転数の条件を維持しながら、操向輪用電動回転機５４，５６によってキャスタ輪４４，４６に駆動力を与えることができる。したがって、乗用型芝刈車両１０全体としてトルクを増大させることができ、しかも、なんら無理のある回転をしていないので、旋回が所望どおり行われ、かつ、芝の植栽等を痛めることも少ない。このように、図１６に示すような条件を守りながら、キャスタ輪４４，４６に駆動力を与えることで、乗用型芝刈車両１０全体としてトルクを増大させながら、適切な旋回を行わせることができる。
【０１０４】
上記では、旋回中心位置が車輪４０，４２の外側にある場合、すなわち、図１０（ａ）の場合について、キャスタ輪回転数を求める手順を説明したが、図１０（ｂ）の信地旋回の場合、（ｃ）の超信地旋回の場合も、図１２から図１４に説明したと同様に、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪回転数を求めることができる。
【０１０５】
そして、信地旋回の場合、すなわち、左右車輪速度について一方側の車輪の速度がゼロである場合は、一方側の車輪の接地位置を旋回中心位置として、その周りに他方側の車輪とキャスタ輪とを旋回させることになる。
【０１０６】
また、超信地旋回の場合、すなわち、左右車輪速度について、一方側の車輪速度と他方側の車輪速度とが、互いに逆方向である場合は、左右車輪の間の位置を旋回中心位置として、その周りに左右車輪とキャスタ輪とを旋回させることになる。
【０１０７】
また、上記では、主駆動輪の数が２、キャスタ輪の数が２である４輪駆動の乗用型芝刈車両について説明したが、キャスタ輪の数が１である３輪駆動の場合でも、図１２から図１４で説明したと同様に、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪回転数を求めることができる。同様に、主駆動輪の数が２以外である場合、キャスタ輪の数が１または２以外である場合等についても、乗用型芝刈車両の幾何学的配置寸法を用い、車両速度と旋回中心位置とに基づいて、キャスタ輪回転数を求めることができる。
【０１０８】
また、上記では、キャスタ輪に対し操向輪用回転電動機によって駆動力が与えられるものとしているが、主駆動輪のみで十分走行等が可能のときは２輪駆動とし、トルクが不足するときにキャスタ輪による駆動を行うものとしてもよい。トルク不足の恐れを判断するためには、図８で示すように、乗用型芝刈車両１０に傾斜センサ６８を設け、対地傾斜角度信号８０を制御部１００に伝送し、制御部１００において、対地傾斜角度が所定の閾値傾斜角度を超えるか否かを判断するものとできる。すなわち、閾値傾斜角度を超えると判断されるときにキャスタ輪による駆動を行わせ、超えないときは主駆動輪のみの駆動とすることができる。
【０１０９】
キャスタ輪に常時駆動力が与えられる構成とするときは、主駆動輪の駆動力をその分少なくすることができ、乗用型芝刈車両全体として、小型の回転電動機を揃えて用いることが可能となる。一方で、キャスタ輪による駆動を必要なときに用いる構成とするときは、たとえば、平地走行のようにトルクをあまり必要としないときに、乗用型芝刈車両の電力消費量を抑制することができる。
【０１１０】
また、上記では、キャスタ輪が操向軸周りに自由回転状態であるとして説明したが、図４から図７に関連して説明したように、ステアリングアクチュエータを用いて、キャスタ輪を操向軸周りに強制的に回転させ、所望の操向角度とすることが可能とする構成としてもよい。たとえば、地表の状態によっては、キャスタ輪が予期しない方向を向くことがあり、この状態を放置することで、所望の走行、旋回等が行わない場合が生じえる。そこで、キャスタ輪に操向角度を検出するセンサ等を設けて、操向角度を監視し、たとえば、図１３（ｂ）、図１６で求められる計算操向角度から許容範囲を超えて、実際の操向角度が逸脱したときに、ステアリングアクチュエータを用いて計算操向角度に戻す制御を行うことができる。これによって、実際の地表状態に適合した走行と旋回とを確保することができる。
【実施例３】
【０１１１】
図１９と図２０は、ステアリング操作子を備える乗用型芝刈車両１０のブロック図とフローチャートで、図８、図１１に対応するものである。図８と図１９とでは次の点が相違する。すなわち、図８が２レバー式操作子７０を備え、制御部１００に対し、左右車軸コントロールレバーの操作量信号７４，７５が伝送される。一方、図１９がステアリング操作子７２を備え、制御部１００に対し、ステアリングハンドルの位置についての操作量信号７６とアクセルペダルの踏込量についての操作量信号７７が伝送される。その他の要素は同一のものとして示されているが、２レバー式操作子７０とステアリング操作子７２との間の相違に対応して、旋回中心位置取得モジュール１０４の内容と、左右車輪速度取得モジュール１０６の内容が若干異なる。そして、図１１と図２０においても、手順全体の内容は同じとして示されているが、旋回中心位置取得工程と左右車輪速度取得工程の順序が異なっている。
【０１１２】
そこで、図２０の手順に従って、図１９の構成における作用を、主に、２レバー式操作子７０を備える場合との相違を中心にして、以下に説明する。
【０１１３】
ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０が運転始動すると、芝刈車両制御プログラムが起動する。そして、実際にステアリング操作子７２が操作されると、その旋回指示入力が取得される（Ｓ１０）。具体的には、ステアリング操作子７２の操作量信号７６，７７が旋回指示入力信号として制御部１００に伝送される。図３で説明したように、操作量信号７６，７７は、ステアリングハンドルの操作量すなわちステアリング位置についての操作量信号７６と、アクセルペダルの踏込量についての操作量信号７７である。
【０１１４】
そして、図３で例示的に説明したように、ステアリング位置が中立位置より時計方向側にあると、左車輪の回転数が右車輪の回転数よりも高くする指示であり、ステアリングハンドルの位置が中立位置から大きく離れるにつれて、左車輪回転数と右車輪回転数の差を大きくする指示であり、逆にステアリングハンドルの位置が中立位置に近づけるほど左車輪回転数と右車輪回転数の差を小さくする指示である。また、アクセルペダルの踏込量が大きいほど、走行速度を高速にする指示であり、踏込量が少ないほど、走行速度を低速にする指示である。したがって、アクセルペダルの踏込量の操作量信号７７によって、平均走行速度が指示され、ステアリング位置の操作量信号７６によって旋回中心位置に対応する左右車輪の速度差が指示されていることになる。なお、予め、アクセルペダルの踏込量の操作量信号７７の大きさと平均走行速度との対応関係、ステアリング位置の操作量信号７６の大きさと左右車輪の速度差との対応関係を求めておいて、例えば記憶部１０２に記憶しておくことが望ましい。
【０１１５】
このように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０においては、Ｓ１０において、旋回指示入力として、平均走行速度と左右車輪の速度差とを取得することになる。なお、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、図１１で説明したように、左右車輪のそれぞれの速度を旋回指示入力として取得する。
【０１１６】
次に、取得した旋回指示入力から、旋回中心位置を求めて取得し（Ｓ１４）、左右車輪速度を求めて取得する（Ｓ１２）。この機能は、制御部１００の旋回中心位置取得モジュール１０４、左右車輪速度取得モジュール１０６によって実行される。具体的には、図１２から図１４で説明した計算式において、平均走行速度ＶMに対応する平均回転数ＮM＝（Ｎo＋Ｎi）／２と、速度差に対応する回転数差Δ＝（Ｎo−Ｎi）を与えて、旋回中心位置Ｒを求め、また、左右車輪のそれぞれの速度に対応する回転数Ｎo，Ｎiを求める。計算式を用いずに、例えば図１６のような対応関係表を平均走行速度ごとに予め作成して記憶部１０２に記憶し、これを読み出し、平均走行速度ＶMに対応する平均回転数ＮMを適用して、旋回中心位置Ｒと、左右車輪のそれぞれの回転数Ｎo，Ｎiを取得するものとしてもよい。
【０１１７】
このように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０においては、平均走行速度と左右車輪の速度差とに基づき、旋回中心位置と左右車輪速度を求めて取得する。なお、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、図１１で説明したように、左右車輪のそれぞれの速度を旋回指示入力として取得し、これに基づき旋回中心位置を求めて取得する。
【０１１８】
上記のように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０と、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、旋回指示入力が異なるので、旋回中心位置と左右車輪速度を求めて取得する手順とその内容が異なる。しかし、いずれにせよ、乗用型芝刈車両１０の幾何学的配置寸法を用い、図１２から図１４で説明した計算式、または計算式に相当する対応関係表や対応マップ群に基づいて、旋回中心位置と左右車輪速度を求めて取得することは同じである。
【０１１９】
そして、図２０に示されるように、旋回中心位置と左右車輪速度とが取得されると、その後のキャスタ輪速度取得工程（Ｓ１６）、旋回駆動工程（Ｓ１８）が実行されるが、これらの工程の内容は、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０と、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０において同じである。したがって、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０においても、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０と同様に、乗用型芝刈車両１０全体としてトルクを増大させながら、適切な旋回を行わせることができる。
【０１２０】
このように、ステアリング操作子７２を備える乗用型芝刈車両１０と、２レバー式操作子７０を備える乗用型芝刈車両１０においては、旋回指示入力が異なることから、旋回中心位置と左右車輪速度とを求めて取得する処理手順が相違する。しかし、演算処理に用いる計算式の内容、あるいは検索処理に用いる対応関係表や対応関係マップ群等の内容は同じである。したがって、幾何学的配置寸法が同様な乗用型芝刈車両においては、芝刈車両制御プログラムの中に、予めステアリング操作子か２レバー式操作子かの選択工程を組み入れ、統一的なプログラムとし、具体的な乗用型芝刈車両の仕様に応じて、選択を確定させるものとすることができる。このようにすることで、芝刈車両制御プログラムの種類を抑制することができる。
【実施例４】
【０１２１】
図８、図１９において、制御部１００は、特別設定条件実行モジュール１１４の機能を有している。特別設定条件とは、標準設定条件に対応するもので、通常の制御モードにおける設定条件とは異なる条件のことである。ここでは、その中の減速制御モジュール１１６の機能について説明する。以下では、図１から図２０における符号を用いて説明する。実施例２で説明した旋回制御においては、旋回指示入力に対し左右車輪の速度変化がリアルタイムで応答するものとしている。例えば、ステアリング操作子７２の場合では、ステアリングハンドルをゆっくり回転すると、刻々の各時刻におけるステアリングハンドルの位置の操作量に応じ、その時刻において、左右車輪の速度の変更が行われる。実際にはコントローラ２８，２９，３０の処理時間のための遅れと、電動回転機等の各機構部品の応答遅れ等で、いくらかの遅れ時間があるが、ステアリングハンドルの時々刻々の操作量に応じて、即座に左右車輪の速度が変更される建前となっている。この制御モードを通常制御モードと呼ぶことにすると、実施例２，３は、標準的設定条件の下の制御である通常制御モードについて説明したものである。
【０１２２】
芝刈作業において、地表状態等のために、通常よりはゆっくりと旋回を行うことが望ましいことが生じえる。例えば、信地旋回や超信地旋回のように旋回半径が小さい場合は、乗用型芝刈車両１０の車体全体が小さな旋回半径で回転することになるので、芝刈作業の観点からも、操縦者の安全等の観点からも、通常よりはゆっくり旋回することが望ましい。また、地表の凹凸が激しい場合や、急斜面で芝刈を行う場合においても、急旋回を避け、通常よりはゆっくり旋回することが望ましい。
【０１２３】
このように、地表状態等のために、通常よりもゆっくり旋回することが望ましい場合には、操縦者が、ステアリングハンドルをゆっくり回転させる工夫をする。２レバー式操作子７０の場合には、２つのコントロールレバーについてバランスをとりながら、ゆっくりと倒す工夫をする。このような操作は、かなりの熟練を要し、初心者では困難な場合がある。図８の減速制御モジュール１１６は、このような場合に、自動的に通常よりもゆっくり旋回するように、芝刈車両制御プログラムの中に組み入れられた減速制御モードを実行するものである。
【０１２４】
減速制御モジュール１１６の作用を図２１のフローチャートを用いて説明する。最初は、通常制御モードで制御が行われているが、その通常制御モードの処理の中で、旋回指示入力があるか否かが判断される（Ｓ２０）。旋回指示入力の有無は、２レバー式操作子７０の場合は、２つのコントロールレバーの少なくとも１つが中立位置から移動したことが検出されたか否かで判断され、ステアリング操作子７２の場合は、ステアリングハンドルの位置が中立位置にあるか否かで判断される。
【０１２５】
旋回指示入力があると判断されると、減速制御モードが指定されているか否かが判断される（Ｓ２２）。減速制御モードを実行するには、通常制御モードから減速制御モードに切り換える必要があるが、この切換は、操縦者の指定によって行うことができる。例えば、座席１４の近傍に、「通常運転モード／減速運転モード」の選択スイッチを設け、操縦者によって通常運転モードが選択されると、その選択信号を取得して、制御部１００は、通常制御モードが指定されたものとし、一方で減速運転モードが操縦者によって選択されると、その選択信号を取得して、減速制御モードが指定されたものとすることができる。あるいは、「減速運転モード」スイッチを設けて、標準状態としては通常制御モードとし、この減速運転モードスイッチがオンされると、そのオン信号を取得したときに限って、制御部１００は、減速制御モードが指定されたものとすることができる。
【０１２６】
また、乗用型芝刈車両１０の車両状態に応じて減速制御モードを自動的に指定するものとしてもよい。例えば、図８、図１９に示される傾斜センサ６８を用い、傾斜センサ６８からの対地傾斜角度信号を制御部１００が取得し、所定の閾値傾斜角度を超えるときに、減速制御モードが指定されたものとして、通常制御モードから減速制御モードに切り換えるものとできる。また、通常制御モードにおいては、上記のように旋回中心位置を求めて取得するが、取得された旋回中心位置Ｒの値を所定の閾値旋回中心位置と比較して、旋回中心位置Ｒが閾値旋回中心位置よりも左右車輪の中心位置側にある場合に、減速制御モードが指定されたものとして、通常制御モードから減速制御モードに切り換えるものとできる。
【０１２７】
減速制御モードが指定されていると判断されると、減速条件の下で旋回駆動が実行される（Ｓ２４）。この工程の実行が、減速制御モジュール１１６の実質的機能である。Ｓ２２の判断が否定的な場合には、標準設定条件の下の通常制御モードが実行される（Ｓ２６）。
【０１２８】
減速条件の下での旋回駆動の様子を図２２から図２７を用いて説明する。これらの図は、横軸に、操縦者による旋回角度の指示内容をとり、縦軸に車輪回転数をとり、左右車輪のそれぞれの回転数と、左右車輪の回転数の平均値である平均回転数の旋回角度指示に対する変化を図示したものである。横軸の旋回角度の指示は、θで示されており、４／４が旋回指示入力において限度一杯の値を示しており、１／４，２／４，３／４がそれぞれ限度一杯の値に対し、１／４，２／４，３／４半分の値を示している。たとえば、ステアリングハンドルの場合、左右にそれぞれ１２０度ずつ回転可能とすると、１２０度の操作量が４／４に相当する。１８０度回転可能なときは、１８０度の操作量が４／４に相当する。
【０１２９】
図２２は、通常制御モードのときの旋回駆動の様子を説明する図である。図２２において、３本の特性線は、外側車輪の回転数特性線１４０、内側車輪の回転数特性線１４２、外側車輪回転数と内側車輪回転数の平均である平均回転数特性線１４４である。図１２（ａ）における記号を用いると、回転数特性線１４０は、外側車輪４０の回転数Ｎoの旋回角度θについての特性線であり、回転数特性線１４２は、内側車輪４２の回転数Ｎiの旋回角度θについての特性線であり、回転数特性線１４４は、平均走行速度ＶMに対応する回転数の旋回角度θについての特性線である。
【０１３０】
図２２の例では、回転数特性線１４０で示されるＮoは旋回角度θが増加するにつれ直線的に増加し、回転数特性線１４２で示されるＮiは旋回角度θが増加するにつれ直線的に減少し、平均回転数、すなわち（Ｎo＋Ｎi）は、旋回角度θについて一定のＮ2に維持される様子が示されている。つまり、ここでは、乗用型芝刈車両１０の平均走行速度ＶMを一定にしたまま、指示された旋回角度θが大きくなるにつれて、外側車輪４０の回転数Ｎoと内側車輪４２の回転数Ｎiの差である回転数差を直線的に大きくして、旋回が行われている。この例では、旋回における平均走行速度が一定となる。これが通常制御モードにおける旋回特性である。
【０１３１】
図２２において、回転数特性線１４０等が旋回角度＝０から始まっていないが、これは、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２に、旋回指示について不感帯があるためである。図２３以下についても同様である。
【０１３２】
なお、図２２において、破線で示されているのは、この通常制御モードの範囲内のオプションとして、外側車輪の回転数特性線１４０、内側車輪の回転数特性線１４２を若干変更可能としたものである。このオプションは、例えば、熟練者と初心者の操縦性を考慮したものである。このオプションは、座席１４の近傍に設けられた「アグレッシブモード／スローモード」選択スイッチの操作によって指定することができる。図２２においては、通常制御モードよりも若干高速で旋回を行うアグレッシブモード特性線１４６，１４８、通常制御モードよりも若干低速で旋回を行うスローモード特性線１４７，１４９として示されている。若干とは、平均走行速度について±１０％の範囲で変更可能な程度である。以下に述べる減速モードは、平均走行速度または平均回転数について、−１０％から−５０％程度の範囲で減速を行うことが可能である。
【０１３３】
図２３は、減速制御モードの代表的な例を説明する図である。図２２と比較すると、平均回転数についての回転数特性線１５４が、旋回角度θが増加するにつれ、低下することが示されている。なお、外側車輪の回転数特性線１５０と、内側車輪の回転数特性線１５２との差で示される回転数差は、図２２と同じとしてある。したがって、指示された旋回角度θが大きくなるにつれて、外側車輪４０の回転数Ｎoと内側車輪４２の回転数Ｎiの差である回転数差を直線的に大きくして、旋回が行われていることは図２２と同じであるが、平均回転数、すなわち（Ｎo＋Ｎi）は、旋回角度θが増加するにつれて、次第に低速となっている。つまり、ここでは、乗用型芝刈車両１０の平均回転数ＮMまたは平均走行速度ＶMが、旋回の進行に応じて、次第に減速されている。これによって、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。減速の程度は、設定によって可変できる。可変の程度は、上記のように、通常制御モードにおける平均走行速度または平均回転数に対し−１０％から−５０％の範囲で任意に設定できる。たとえば、座席１４の近傍の「通常運転モード／減速運転モード」の選択スイッチの横に、ボリュームスイッチ等を設け、その操作によって、減速の程度を任意に設定するものとできる。
【０１３４】
図２３においては、内側車輪の回転数特性線１５２が、旋回角度を一杯にしてもせいぜい回転数＝０であり、逆方向に回転することがない。図１０（ｂ）で説明したように、内側車輪の接地位置に回転中心位置が来て、内側車輪の回転数＝０となる状態が信地旋回であるが、図２３の場合には、信地旋回を十分行うことができない。信地旋回を十分に行うには、内側車輪の回転数特性線の回転数＝０となるところが旋回角度で２／４から４／５の間であることが好ましい。そのためには、平均回転数を下げるか、または旋回角度θに対する回転数差の変化を大きくするように、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２を操作すればよい。
【０１３５】
図２４は、平均回転数を下げて、内側車輪の回転数特性線１６２が旋回角度３／４近傍で回転数＝０となるようにしたときの減速制御モードの様子を説明する図である。ここでも、平均回転数についての回転数特性線１６４が、旋回の進行に応じて、次第に減速されている。これによって、信地旋回を含む旋回制御において、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。なお、旋回角度が３／４を超えるあたりから外側車輪の回転数特性線１６０の増加傾向が抑制されてくるのは、内側車輪の回転数が逆方向となるためである。
【０１３６】
図２５は、旋回角度θに対する回転数差の変化を大きくするようにして、内側車輪の回転数特性線１７２が旋回角度３／４近傍で回転数＝０となるようにしたときの減速制御モードの様子を説明する図である。ここでも、平均回転数についての回転数特性線１７４が、旋回の進行に応じて、次第に減速されている。これによって、信地旋回を含む旋回制御において、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。ここでは、旋回角度が３／４を超えるあたりから外側車輪の回転数特性線１７０の増加傾向が抑制され、むしろ減速されてくるのは、内側車輪の逆転回転数が次第に大きくなるためである。
【０１３７】
図２４、図２５においては、平均回転数についての回転数特性線１６４，１７４が、旋回角度を一杯にしても回転数＝０とならない。図１０（ｃ）で説明したように、内側車輪と外側車輪のちょうど中間の位置に回転中心位置が来て、内側車輪の回転数と外側車輪の回転数とが、絶対値が同じで回転方向が互いに逆方向である状態が超信地旋回、あるいはスピン旋回であるが、図２４、図２５の場合には、超信地旋回あるいはスピン旋回を十分行うことができない。超信地旋回あるいはスピン旋回を十分に行うには、平均回転数の回転数特性線が回転数＝０となるところが、少なくとも旋回角度の可変範囲内であることが好ましい。そのための１つの方法は、信地旋回の状態になった後に、平均回転数を下げて、旋回角度の可変範囲内で、平均回転数＝０とするように、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２を操作することである。
【０１３８】
図２６は、平均回転数を一定のまま、旋回角度θに対する回転数差の変化を大きくして、内側車輪の回転数特性線１８２を旋回角度３／４の近傍で回転数＝０とし、信地旋回の状態とした後、平均回転数の回転数特性線１８４を減速し、旋回角度４／４までの間に、平均回転数＝０とする制御の様子を示す図である。この制御は、超信地旋回を実行するための通常制御モードである。ここでは、信地旋回を超える領域１８６において、旋回中心位置が左右車両の中間位置に近づくにつれ、平均回転数あるいは平均走行速度が減速してゼロに近づく様子が示されている。
【０１３９】
なお、内側車輪の回転数特性線１８２は、旋回角度３／４近傍で回転数＝０となり、その後は逆方向に次第に回転数が増加する。これに対応して、外側車輪の回転数特性線１８０は、旋回角度３／４近傍で最大回転数となった後、次第に回転数が減少し、内側車輪の回転数と絶対値が同じとなるまで減速する。そして、外側車輪の回転数と内側車輪の回転数とが絶対値が同じで、互いに回転方向が逆となるときに、平均回転数＝０となって、超信地旋回あるいはスピン旋回と呼ばれる状態となる。
【０１４０】
図２７は、図２６に対応する減速制御モードの様子を説明する図である。ここでは、平均回転数に関する回転数特性線１９４は、図２６における平均回転数に関する回転数特性線１８４と同じである。そして、外側車輪の回転数特性線１９０が、標準制御モードにおける回転数特性線１８０におけるよりも一層減速される。これに応じて、内側車輪の回転数特性線１９２も、逆方向の回転数の増加が抑制される。このようにして、これによって、超信地旋回を含む旋回制御において、通常制御モードに比較して、旋回をゆっくり行うことができる。
【０１４１】
上記のように、外側車輪の回転数特性線、内側車輪の回転数特性線、平均回転数についての回転数特性線を変更することで、通常制御モードから減速制御モードに変更することができる。この変更は、演算処理によって実行することもできるが、記憶部１０２に、通常制御モードにおける各種の回転数特性線と、減速制御モードにおける各種の回転数特性線を記憶し、減速運転モードの選択に応じて、必要な回転数特性線を読み出し、読み出された回転数特性線に従って、外側車輪と内側車輪の回転数制御を実行するものとできる。記憶部１０２には、減速度、平均回転数、回転数差等を検索キーとして、階層構造によって各種の回転数特性線を記憶するものとできる。
【０１４２】
なお、上記では、通常制御モードと減速制御モードとの間で選択ができるものとし、通常制御モードは、実施例２，３における３輪または４輪駆動を前提として、説明した。ここで、図２１のフローチャート、図２２から図２７の説明から分かるように、減速制御モードは、主駆動輪である左右車輪の回転数制御のみに関するものである。したがって、キャスタ輪に駆動力を与える３輪駆動または４輪駆動等のみならず、キャスタ輪に駆動力を与えず、主駆動輪のみに駆動力を与える２輪駆動等についても、減速制御モードの適用が可能である。
【実施例５】
【０１４３】
図８、図１９において、制御部１００は、特別設定条件実行モジュール１１４の機能を有している。ここでは、その中の片側車輪自由制御モジュール１１８の機能について説明する。以下では、図１から図２０における符号を用いて説明する。
【０１４４】
旋回制御において、片側車輪の接地位置に旋回中心位置が来て、その片側車輪の対地速度、すなわち回転数がゼロの場合に、これを信地旋回と呼ぶことを述べた。信地旋回においては、旋回中心位置にある片側車輪は固定位置とされるが、もう一方の車輪、つまり外側車輪が回転することに応じて、旋回中心位置の周りに片側車輪が旋回する。この旋回は、片側車輪の車軸回りに駆動力が与えられない状態で行われるので、仮に、片側車輪において、その車軸周りの回転が完全に拘束されているとすると、片側車輪が地表に接する面で、地表を旋回しながら擦ることになり、これにより、芝の植栽を痛め、あるいは地表状態を痛める恐れがある。
【０１４５】
特に、２レバー式操作子の場合で、駆動源がオイルモータ等の油圧アクチュエータのときに問題が生じやすい。すなわち、駆動源が油圧アクチュエータの場合には、コントロールレバーが中立状態のときには、車両が停止状態と判断して、車両の予期せぬ移動を防止するために、ダイナミックブレーキ等の制動がかけられる。信地旋回のとき、２レバー式操作子においては、片側車輪の制御に対応するコントロールレバーが対地速度＝０、すなわち中立位置とされる。上記のように、コントロールレバーが中立状態である片側車輪に対し制動がかけられるものとすると、片側車輪において、その車軸周りの回転が完全に拘束されることになる。油圧アクチュエータでなくても、コントロールレバーが中立状態のときに、その車輪に対し制動をかける方式の制御系であれば、同様のことが生じえる。
【０１４６】
ステアリング操作子の場合には、信地旋回のときにステアリングハンドルが中立状態にないので、このような問題が生じない。
【０１４７】
片側車輪自由制御モジュール１１８は、上記のような問題点に対処するもので、信地旋回のときには、旋回中心位置にある片側車輪を、車軸周りに制動をかけることなく、地表との関係で自由に回転可能にする。これによって、信地旋回における芝の植栽の損傷等を抑制することができる。
【０１４８】
図２８は、片側車輪自由制御の手順を示すフローチャートである。最初は、通常制御モードで制御が行われているが、その通常制御モードの処理の中で、旋回指示入力があるか否かが判断される（Ｓ３０）。この工程の内容は、図２１におけるＳ２０の内容と同じである。すなわち、旋回指示入力の有無は、２レバー式操作子７０の場合は、２つのコントロールレバーの少なくとも１つが中立位置から移動したことが検出されたか否かで判断され、ステアリング操作子７２の場合は、ステアリングハンドルの位置が中立位置にあるか否かで判断される。
【０１４９】
旋回指示入力があると判断されると、次に旋回中心位置が信地旋回位置にあるか否かが判断される（Ｓ３２）。信地旋回位置にあるか否かは、図１２に関連して説明した旋回中心位置Ｒが主駆動輪トレッドの１／２にあるか否かで判断できる。なお、２レバー式操作子７０の場合は、一方のコントロールレバーが中立位置にあり、他方のコントロールレバーが中立位置にないことでも補助的に判断できる。
【０１５０】
信地旋回位置にあると判断されると、次に、旋回中心位置にある車輪の車軸と駆動源とが開放状態とする指示があるか否かが判断される（Ｓ３４）。この判断は、例えば２レバー式操作子７０において、コントロールレバーが中立状態であるか否かで判断できる。なお、ステアリング操作子７２の場合は、Ｓ３４の工程を省略することができる。
【０１５１】
そして、Ｓ３４における判断が肯定の場合、あるいはＳ３２における判断が肯定されＳ３４の工程が省略される場合に、Ｓ３６に進み、旋回中心位置にある片側車輪について自由制御が実行される。すなわち、車軸周りに駆動力を与えないことは勿論、制動をかけることもなく、片側車輪が地表との関係に適応して、車軸周りに自由に回転可能な状態にする。具体的には、片側車輪のブレーキユニットに対する指令を非制動とする。
【０１５２】
なお、Ｓ３２において判断が否定の場合、Ｓ３２の判断が肯定でありＳ３４の判断が肯定であるときは、車両が停止中であることがあるので、Ｓ３６に進まず、標準設定条件の下の通常制御モードが実行される（Ｓ３８）。
【０１５３】
なお、上記では、通常制御モードと片側車輪自由制御モードとの間の切換は、Ｓ３２の判断によって行うものとしたが、これ以外に、特にモード切換スイッチを設け、モード切換スイッチがオンのときのみに、図２８の処理手順を実行するものとしてもよい。たとえば、芝の植栽の状態管理が厳しい庭園、ゴルフ場等の場合に、モード切換スイッチをオンにすることで、信地旋回の際の芝の損傷を気にすることなく、芝刈作業を実行することができる。
【０１５４】
また、片側車輪自由制御モードに切り換える前の通常制御モードとしては、実施例２，３における３輪または４輪駆動を前提として、説明した。ここで、図２８のフローチャートの説明から分かるように、片側車輪自由制御モードは、主駆動輪である左右車輪の回転数制御のみに関するものである。したがって、キャスタ輪に駆動力を与える３輪駆動または４輪駆動等のみならず、キャスタ輪に駆動力を与えず、主駆動輪のみに駆動力を与える２輪駆動等についても、片側車輪自由制御モードの適用が可能である。
【実施例６】
【０１５５】
図８、図１９において、制御部１００は、特別設定条件実行モジュール１１４の機能を有している。ここでは、その中の旋回制限制御モジュール１２０の機能について説明する。以下では、図１から図２０における符号を用いて説明する。
【０１５６】
実施例２，３においては、旋回制御は、２レバー式操作子７０またはステアリング操作子７２の旋回指示入力に応じ、信地旋回も超信地旋回も行うものとして説明した。ここで、超信地旋回は、旋回中心位置が主駆動輪である左右車輪の内側に来るため、乗用型芝刈車両１０が小さい旋回半径で大きな角度で旋回することになり、小回りのよい旋回を行うことができる。しかし、地表状態によっては、このような小さい旋回半径、大きな旋回角度を実行することが乗用型芝刈車両１０を不安定な状態とする可能性がある。たとえば、急斜面において、超信地旋回を実行すると、乗用型芝刈車両１０の重心が短時間の間に移動し、場合によっては、重心移動に伴って車両自体が大きく移動する恐れがある。
【０１５７】
旋回制限制御モジュール１２０は、超信地旋回が指示された場合でも、旋回半径の大きさを制限し、信地旋回の位置まで戻す機能を有するものである。これにより、無理な旋回を防止することができる。
【０１５８】
図２９は、旋回制限制御の手順を示すフローチャートである。最初は、通常制御モードで制御が行われているが、その通常制御モードの処理の中で、旋回指示入力があるか否かが判断される（Ｓ４０）。この工程の内容は、図２１におけるＳ２０の内容等と同じである。すなわち、旋回指示入力の有無は、２レバー式操作子７０の場合は、２つのコントロールレバーの少なくとも１つが中立位置から移動したことが検出されたか否かで判断され、ステアリング操作子７２の場合は、ステアリングハンドルの位置が中立位置にあるか否かで判断される。
【０１５９】
旋回指示入力があると判断されると、次に対地傾斜角度が閾値傾斜角度を超えるか否かが判断される（Ｓ４２）。対地傾斜角度の検出には、図８、図１９に示されている傾斜センサ６８を用い、その検出データを対地傾斜角度信号８０として制御部１００が取得することで行われる。閾値傾斜角度は、乗用型芝刈車両１０の重心位置等に基づき、経験的に設定することができる。例えば、閾値傾斜角度を＋２０度から−１５度等と設定することができる。ここで符号が＋のときは登り坂、符号が−のときは下り坂であることを示す。勿論、これ以外の値に閾値傾斜角度を設定することができる。
【０１６０】
Ｓ４２の判断が肯定されると、つぎに、旋回中心位置が超信地旋回に当たるか否かが判断される（Ｓ４４）。この判断は、図１２に関連して説明した旋回中心位置Ｒが主駆動輪トレッドの１／２未満であるか否かで判断できる。
【０１６１】
Ｓ４４の判断が肯定されると、信地旋回まで旋回中心位置が戻される旋回制限が行われる（Ｓ４６）。具体的には、旋回中心位置Ｒが主駆動輪トレッドの１／２以上になるように、左右車輪の回転数が変更される。なお、Ｓ４２の判断が否定される場合、Ｓ４４の判断が否定される場合には、標準設定条件の下の通常制御モードが実行される（Ｓ４８）。
【０１６２】
なお、上記では、通常制御モードと旋回制限制御モードとの間の切換は、Ｓ４２の判断によって行うものとした。したがって、傾斜センサが、通常制御モードか旋回制限制御モードかの指定を行う手段に相当することになる。これ以外に、特にモード切換スイッチを設け、モード切換スイッチがオンのときのみに、図２９の処理手順を実行するものとしてもよい。たとえば、地表が凹凸が激しい場合、あるいは、障害物が多い場合等の場合に、モード切換スイッチをオンにすることで、旋回半径の大きさを気にすることなく、芝刈作業を実行することができる。
【０１６３】
また、旋回制限制御モードに切り換える前の通常制御モードとしては、実施例２，３における３輪または４輪駆動を前提として、説明した。ここで、図２９のフローチャートの説明から分かるように、旋回制限制御モードは、主駆動輪である左右車輪の回転数制御のみに関するものである。したがって、キャスタ輪に駆動力を与える３輪駆動または４輪駆動等のみならず、キャスタ輪に駆動力を与えず、主駆動輪のみに駆動力を与える２輪駆動等についても、旋回制限制御モードの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明に係る実施の形態における乗用型芝刈車両の側面図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における乗用型芝刈車両においてメインフレーム上の構成要素の図示を省略した平面図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の乗用型芝刈車両における電気系統構成要素に関するブロック図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る実施の形態において、キャスタ輪における操向輪用電動回転機と、ステアリングアクチュエータの配置関係の１つの例を示す断面図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、２レバー式操作子を備える場合の旋回機能に関する部分についてのブロック図である。
【図９】本発明に係る実施の形態において、直線走行の場合の様子を説明する図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態において、旋回走行の場合を説明する図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態において、旋回制御の手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明に係る実施の形態において、左右車輪速度が与えられたときに、旋回中心位置を求める様子を説明する図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の操向角度等を求める様子を示す図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態において、旋回中心位置を用いて、キャスタ輪の速度等を求める様子を示す図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態において、乗用型芝刈車両の構成によって定まるＷ，Ｔ，ｔ，ｒr，ｒfの例を示す図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態において、車輪回転数を変化させて、回転数差、旋回中心位置、キャスタ輪回転数を求めた結果を示す図である。
【図１７】図１６の結果に基づき、回転数差と旋回中心位置との関係をマップ化する様子を示す図である。
【図１８】図１６の結果に基づき、旋回中心位置とキャスタ輪回転数との関係をマップ化する様子を示す図である。
【図１９】本発明に係る実施の形態において、ステアリング操作子を備える乗用型芝刈車両のブロック図である。
【図２０】図１９の構成の下における旋回制御の手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明に係る実施の形態において、減速制御の手順を示すフローチャートである。
【図２２】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２３】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２４】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２５】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２６】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２７】本発明に係る実施の形態において、減速条件の下での旋回駆動の様子を説明する図である。
【図２８】本発明に係る実施の形態において、片側車輪自由制御の手順を示すフローチャートである。
【図２９】本発明に係る実施の形態において、旋回制限制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１６５】
１０ 乗用型芝刈車両、１２ メインフレーム、１４ 座席、１６ 収草タンク、１８ モアダクト、１９ 送草ファン、２０ モアデッキ、２２ エンジン、２４ 発電機、２６ 電源ユニット、２８，２９，３０ コントローラ、３２ モア関係電動回転機、３４ 動力伝達軸機構、４０，４２ 車輪、４４，４６ キャスタ輪、４５ 操向軸、４７ キャスタトレイル、５０，５２ 車軸電動回転機、５４，５６ 操向輪用電動回転機、５５ 動力伝達機構、５９ 回転歯車、６０，６２ ステアリングアクチュエータ、６１ ステアリングフレーム、６４ スリップリング、６６ ワンウェイクラッチ、６８ 傾斜センサ、７０ ２レバー式操作子、７２ ステアリング操作子、７４，７５，７６，７７ 操作量信号、７８ 駆動信号、８０ 対地傾斜角度信号、１００ 制御部、１０２ 記憶部、１０４ 旋回中心位置取得モジュール、１０６ 左右車輪速度取得モジュール、１０８ キャスタ輪速度取得モジュール、１１０ 平均走行速度取得モジュール、１１２ 旋回駆動モジュール、１１４ 特別設定条件実行モジュール、１１６ 減速制御モジュール、１１８ 片側車輪自由制御モジュール、１２０ 旋回制限制御モジュール、１３０，１３２，１３４ 旋回中心位置、１４０，１４２，１４４，１５０，１５２，１５４，１６０，１６２，１６４，１７０，１７２，１７４，１８０，１８２，１８４，１９０，１９２，１９４ 回転数特性線、１４６，１４８ アグレッシブモード特性線、１４７，１４９ スローモード特性線、１８６ 領域。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または特別設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項２】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として車両の移動速度あるいは車両の旋回速度の少なくとも一方が標準設定条件よりも減速される減速設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または減速設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項３】
請求項２に記載の乗用型芝刈車両において、
旋回操作子は、ステアリング角度を旋回指示入力とするハンドル式あるいはモノレバー式のステアリング操作子であり、
制御部は、
ステアリング操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、
取得された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、
を含むことを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項４】
請求項２に記載の乗用型芝刈車両において、
旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、
制御部は、
２レバー式操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、
指示入力された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、
を含むことを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の乗用型芝刈車両において、
制御部は、
標準設定条件を実行するときは、左右車輪の中間位置における平均走行速度について、旋回の進行の間、一定速度に維持し、
減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件の一定速度から旋回の進行に応じて次第に減速することを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項６】
請求項５に記載の乗用型芝刈車両において、
制御部は、
旋回中心位置が左右車輪の内側の領域となり、一方側の車輪の速度と他方側の車輪の速度とが互いに逆方向となる場合に、
標準設定条件を実行するときは、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入るまでは平均走行速度を一定速度に維持し、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入った後は、旋回中心位置が左右車両の中間位置に近づくにつれて平均走行速度を所定の条件の下で減速し、
減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件と同じとしたまま、一方側の車輪の速度を標準設定条件の下の速度より減速することを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項７】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左車輪の接地位置または右車輪の接地位置のいずれかであるときに、その旋回中心位置に対応する片側車輪を車軸周りに自由回転状態として、走行駆動及び制動を行わない片側車輪自由制御設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または片側車輪自由制御設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項８】
請求項６に記載の乗用型芝刈車両において、
旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、
制御部は、旋回中心位置に対応する片側車輪についての操作子の旋回指示入力が電動回転機と片側車輪との間の接続を開放状態とするときに、片側車輪自由制御を行うことを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項９】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入る場合には、旋回中心位置を少なくとも左右車輪のいずれかの車輪の対地位置まで戻す旋回制限設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または旋回制限設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項１０】
請求項８に記載の乗用型芝刈車両において、
車両の対地傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、
制御部は、
傾斜センサの検出値が所定の閾値傾斜角度を超えるときを旋回制限設定条件の指定として、旋回制限条件の下で左右車輪の走行駆動を制御することを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項１】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または特別設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項２】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として車両の移動速度あるいは車両の旋回速度の少なくとも一方が標準設定条件よりも減速される減速設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または減速設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項３】
請求項２に記載の乗用型芝刈車両において、
旋回操作子は、ステアリング角度を旋回指示入力とするハンドル式あるいはモノレバー式のステアリング操作子であり、
制御部は、
ステアリング操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、
取得された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、
を含むことを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項４】
請求項２に記載の乗用型芝刈車両において、
旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、
制御部は、
２レバー式操作子の旋回指示入力に対応して、旋回中心位置を求め、旋回中心位置に対応する左右車輪のそれぞれの走行速度である左右車輪速度を求めて取得する手段と、
指示入力された左右車輪速度に応じて左右車輪を走行駆動して旋回中心位置の周りに旋回させる駆動手段と、
を含むことを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の乗用型芝刈車両において、
制御部は、
標準設定条件を実行するときは、左右車輪の中間位置における平均走行速度について、旋回の進行の間、一定速度に維持し、
減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件の一定速度から旋回の進行に応じて次第に減速することを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項６】
請求項５に記載の乗用型芝刈車両において、
制御部は、
旋回中心位置が左右車輪の内側の領域となり、一方側の車輪の速度と他方側の車輪の速度とが互いに逆方向となる場合に、
標準設定条件を実行するときは、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入るまでは平均走行速度を一定速度に維持し、旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入った後は、旋回中心位置が左右車両の中間位置に近づくにつれて平均走行速度を所定の条件の下で減速し、
減速設定条件を実行するときは、平均走行速度を標準設定条件と同じとしたまま、一方側の車輪の速度を標準設定条件の下の速度より減速することを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項７】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左車輪の接地位置または右車輪の接地位置のいずれかであるときに、その旋回中心位置に対応する片側車輪を車軸周りに自由回転状態として、走行駆動及び制動を行わない片側車輪自由制御設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または片側車輪自由制御設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項８】
請求項６に記載の乗用型芝刈車両において、
旋回操作子は、左右車輪速度を旋回指示入力とする２レバー式の操作子であり、
制御部は、旋回中心位置に対応する片側車輪についての操作子の旋回指示入力が電動回転機と片側車輪との間の接続を開放状態とするときに、片側車輪自由制御を行うことを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項９】
電動回転機によってそれぞれ独立に走行駆動される主駆動輪である左右車輪と、
操向輪である少なくとも１つのキャスタ輪と、
芝刈のために駆動される芝刈用ブレードまたは芝刈用リールと、
旋回操作子による旋回指示入力に応じ、予め定めた標準設定条件に従い、または標準的設定条件と異なる特別設定条件として旋回中心位置が左右車輪の内側の領域に入る場合には、旋回中心位置を少なくとも左右車輪のいずれかの車輪の対地位置まで戻す旋回制限設定条件に従って、左右車輪の各走行駆動を制御する制御部と、
標準設定条件または旋回制限設定条件のいずれかを指定する手段と、
を備え、指定された設定条件に従って、旋回指示に対応する旋回中心位置の周りに左右車輪を旋回させることを特徴とする乗用型芝刈車両。
【請求項１０】
請求項８に記載の乗用型芝刈車両において、
車両の対地傾斜角度を検出する傾斜センサを備え、
制御部は、
傾斜センサの検出値が所定の閾値傾斜角度を超えるときを旋回制限設定条件の指定として、旋回制限条件の下で左右車輪の走行駆動を制御することを特徴とする乗用型芝刈車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２００８−１６８８７０（Ｐ２００８−１６８８７０Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６２２０（Ｐ２００７−６２２０）
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００１２５８５３）株式会社 神崎高級工機製作所 (210)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]