专利名称：自行式作业机的负载控制机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过内燃机的动力进行作业并通过电动机的动力行驶的自行式作业机，特别涉及与作业负载相对应的行驶控制。
背景技术：
对于自行式作业机，一般当作业中的行驶速度快时，作业负载增大，当行驶速度慢时，作业负载减小。
因此，在通过内燃机进行作业的自行式作业机中，在作业状况严酷、作业负载过大时，有时无法进行最佳输出下的作业，加工质量恶化，或者产生发动机失速。因此，作业者分辨作业音或者观察作业加工质量来判断作业负载的程度，在判断为作业负载增大时，通过降低行驶速度，使负载减小，从而使作业加工保持良好，且使内燃机不会停止工作(发电机失速)。
这样，作业者必须一边观察作业状况一边调节速度，负担加大，同时对作业机的运转的熟练度有所要求。
另外，一种除雪机，其通过内燃机驱动吹风机和螺旋钻而进行除雪作业，并且行驶驱动也通过内燃机进行，对于这种除雪机有根据作业负载调节行驶速度同时也调节吹风机转速的例子(日本实公平3-32617号公报)。
日本实公平3-32617号公报所公开的除雪机是通过1个内燃机进行吹风机等的驱动和行驶驱动、内燃机的发动机转速影响行驶速度的结构，将吹风机和车轮两者作为负载控制的控制对象，所以分别具有控制致动器，同时分别具有驱动机构，从而构造复杂，并且控制也变得复杂，成本升高。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种自行式作业机的负载控制机构，其在通过内燃机的动力进行作业并通过电动机进行行驶的自行式作业机中，以从内燃机的运转状况运算作业负载而得到适当负载量的方式自动控制自行式作业机的行驶速度，能够以简单的控制良好地保持作业加工质量，能够减轻作业者的作业负担。
为达成上述目的，本发明的一个技术方案提供一种负载控制机构，自行式作业机通过内燃机的动力进行作业，通过电动机的动力进行行驶，并且具备为了将内燃机保持为指示发动机转速进行调节的调速器，其特征在于所述调速器是机械性地调整节气门开度的机械式调速器；并且该负载控制机构包括从所设定的指示发动机转速运算最大作业输出的最大作业输出运算装置；从所设定的指示发动机转速和检测出的实际发动机转速运算实际作业负载的实际作业负载运算装置；从所述最大作业输出和所述实际作业输出运算限制速度的限制速度运算装置；和行驶控制装置，其在所述实际发动机转速降低到小于指示发动机转速时，将所述限制速度设定为行驶速度来驱动控制电动机。
根据本发明的上述技术方案，通过由最大作业输出运算装置从指示发动机转速运算的最大作业输出和由实际作业负载运算装置从指示发动机转速和实际发动机转速运算的实际作业负载来运算限制速度，在实际发动机转速降低到小于指示发动机转速时，将所述限制速度设定为行驶速度来驱动控制电动机，所以能够以得到适当负载量的方式自动控制行驶速度，从而能够良好地保持作业加工质量，能够以简单的结构和简单的控制减轻作业者的作业负担。
在上述一技术方案的自行式作业机的负载控制机构中，优选的是，所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置预先储存有无负载输出特性，即无负载驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速的作业输出与发动机转速的关系；并且，所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置根据所述无负载输出特性和所述作业输出特性运算最大作业输出和实际作业负载。
由此，由于预先储存有无负载输出特性，即无负载驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速的作业输出与发动机转速的关系，所以能够容易且快速地运算最大作业输出和实际作业负载。
为达成上述目的，本发明的其他技术方案提供一种负载控制机构，自行式作业机通过内燃机的动力进行作业，通过电动机的动力进行行驶，并且具备为了将内燃机保持为指示发动机转速进行调节的调速器，其特征在于所述调速器是电子调整节气门开度的电子式调速器；并且该负载控制机构包括从所设定的指示发动机转速和上限节气门开度运算最大作业输出的最大作业输出运算装置；从所设定的指示发动机转速和检测出的实际节气门开度运算实际作业负载的实际作业负载运算装置；从所述最大作业输出和所述实际作业输出运算限制速度的限制速度运算装置；和行驶控制装置在所述实际节气门开度上升为上限节气门开度以上时，将限制速度设定为行驶速度从而驱动控制电动机。
根据本发明的上述技术方案，通过由最大作业输出运算装置从指示发动机转速和上限节气门开度运算的最大作业输出，和由实际作业负载运算装置从指示发动机转速和实际节气门开度运算的实际作业负载来运算限制速度，在实际节气门开度上升为上限节气门开度以上时，将所述限制速度设定为行驶速度来驱动控制电动机，所以能够以得到适当负载量的方式自动控制行驶速度，从而以良好地保持作业加工质量，能够以简单的结构且简单的控制减轻作业者的作业负担。
在上述其他技术方案的自行式作业机的负载控制机构中，优选的是，所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置预先储存有无负载输出特性，即无负载驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速的作业输出与节气门开度的关系；并且，所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置根据所述无负载输出特性和所述作业输出特性运算最大作业输出和实际作业负载。
由此，由于预先储存有无负载输出特性，即无负载驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速的作业输出与节气门开度的关系，所以能够容易且快速地运算最大作业输出和实际作业负载。
图1是表示应用了本发明的割草机的一例的整体立体图。
图2是该割草机主体的侧视图。
图3是其俯视图。
图4是其后视图。
图5是将割草机的一部分省略并将局部剖开的部分侧视图。
图6是将割草机的一部分省略并将局部剖开的后视图。
图7是行驶用直流电动机以及减速机构的剖面图，是沿图5的VII-VII线的剖面图。
图8是表示操作手柄的握持部周边的结构的立体图。
图9是割草机的控制系统的示意框图。
图10是表示行驶速度控制的控制顺序的流程图。
图11是表示无负载输出特性和作业输出特性的直角坐标。
图12是表示由加减速限制处理而产生的速度变化的一例的图。
图13是表示其他的实施方式的负载控制机构的行驶速度控制的控制顺序的流程图。
图14是表示无负载输出特性的直角坐标和表示作业输出特性的直角坐标。
具体实施例方式
下面根据图1至图12对本发明的一个实施方式进行说明。
本实施方式的割草机1，是通过四冲程内燃机10使割草用刀具12(图2)旋转进行割草作业，并通过行驶用直流电动机30能够自己行驶的混合动力型的自行式割草机。
图1通过整体立体图表示本割草机1，图2通过侧视图表示割草机主体，图3是其俯视图，图4是其后视图。
参照图1，刀具壳体2对沿着地面旋转的刀具12(图2)进行枢轴支撑，并从上方进行覆盖，该刀具壳体2被左右一对的前轮6、6以及后轮7、7行驶自如地支撑。
在本说明书中，将割草机1的前进方向设为前方，并以此为基准确定前后左右。
刀具壳体2的四角具有对前轮6、6和后轮7、7这四个轮子进行枢轴支撑的轴承部2f、2f、2r、2r，由轴承部2f、2f、2r、2r围起来的中央部2c的下部为扁平碗状，从而形成覆盖刀具12的刀具容纳部2b，中央部2c的后半部分随着向后而向上方鼓出，进而向后方连续而形成向上方鼓出的鼓出部2e。
在该刀具壳体2的中央部2c上，以曲轴11(图2)指向垂直方向的方式搭载有内燃机10。内燃机10的气缸10cy朝向前方，曲轴11从曲轴壳体10c向下方突出。
如图5所示，在曲轴11与刀具12之间，夹装有电磁离合器20。因此，内燃机10的驱动通过电磁离合器20的连接而使刀具12旋转，从而能够割草。
从刀具壳体2的中央部2c的右侧部连续到后半部分的鼓出部2e，斜着设有垂直分隔板3(参照图3)，通过垂直分隔板3对刀具壳体2内进行分隔，从而形成割草输送通路4。
割草输送通路4是对刀具壳体2内进行划分而形成的通路，通路前端开口于刀具容纳部2b，通路截面面积从该前端开口向后方逐渐变大，在鼓出部2e的稍微倾斜的后壁上形成较大的后端开口4b(图3、图4)。
割草输送通路4的后端开口4b较大地开口成比在鼓出部2e的后壁2d的右半部大，图1所示的运草收集袋5的前端的口连结在该后端开口4b上，并向后方延伸设置。
通过斜着的垂直分隔板3对刀具壳体2内进行分隔，从而在右侧形成上述割草输送通路4，在垂直分隔板3的左侧的空间的下半部设有行驶用直流电动机30和减速机构40。
如图4所示，行驶用直流电动机30的电动机驱动轴31插入减速机构40的上部，作为减速机构40的输入轴，电动机驱动轴31的旋转经由减速齿轮组的啮合而减速传递给位于减速机构40的下部作为输出轴的驱动轴50。
如图4以及图6所示，在分别旋转自如地枢轴支撑后轮7、7的后车轴7a、7a的后方，驱动轴50向左右延伸并被旋转自如地架设，驱动齿轮61、61经由双向离合器55而嵌装在驱动轴50的两端，该驱动齿轮61、61与一体地紧固在后轮7、7上的从动齿轮62、62相啮合。
因此，行驶用直流电动机30的电动机驱动轴31的旋转，经由减速机构40被减速并被传递给驱动轴50，驱动轴50的旋转经由双向离合器55以及驱动齿轮61、61与从动齿轮62、61的啮合而被传递为后轮7、7的旋转，从而使割草机1行驶。
另外，所谓双向离合器是这样的结构驱动源侧的仅驱动轴的前进方向的动力传递给驱动轮，并且若离合器的卡合脱离而处于切断状态，则驱动轮侧的前进方向以及后退方向这两个方向的旋转不被传递给驱动轴侧。
将行驶用直流电动机30的驱动控制、内燃机10的运转控制以及将内燃机10的驱动传递给刀具12的上述电磁离合器20的连接/切断控制等，全都通过由计算机构成的电子控制装置即ECU 70(图2、图4)执行。
该ECU 70被配设在这样的位置在刀具壳体2的后部鼓出部2e的上部，并且是割草输送通路4的由垂直分隔板3分隔出的左侧空间的上半部上。上述行驶用直流电动机30位于ECU 70的下方。ECU 70被容纳在长方体状的框体内，在框体的上表面上，并列并长尺寸地突出形成有多个冷却风扇71。
刀具壳体2的后部鼓出部2e的倾斜的上壁的一部分开口为矩形，该矩形口比ECU 70的框体的上表面的长方形稍小。如图3所示，冷却风扇71从下侧嵌插于该矩形口并向上部露出，使ECU 70的框体的上表面外周缘部与矩形口的开口边缘部抵接，并通过螺钉72紧固，从而将ECU 70支撑在刀具壳体2的上壁上。
接下来，根据图5至图7说明动力传递系统。
首先，根据图5的剖面图说明向刀具12传递内燃机10的动力的电磁离合器20的结构。
在向内燃机10的下方突出的曲轴11上，从下方呈锯齿形地嵌合有旋转盘21，进而嵌插有圆筒状的轴环22，并经由垫圈23w，通过带凸缘螺栓23固定成一体，从而旋转盘21与曲轴11一体地旋转。
旋转盘21由利用轴承19枢轴支撑的圆筒部21a和其下端的圆板部21b构成，在圆板部21b上悬吊设置有环状的电磁线圈24，电磁线圈24接近圆板部21b且被支撑在其上部。
在上述轴环22的外周上，经由轴承25安装有环状的刀具支撑构件26，并且该刀具支撑构件26相对于曲轴11旋转自如，刀具12的基端环状部12a与该环状支撑构件26的下表面抵接，并通过带凸缘的螺栓26b固定成一体。因此，刀具12被支撑成相对于曲轴11旋转自如。
在刀具支撑构件26上支撑有中空圆板状的离合器盘27，并且该离合器盘27能够上下移动。即，立设在刀具支撑构件26上表面上的多个销钉26p贯通离合器盘27，从而离合器盘27的结构为相对于刀具支撑构件26能够上下移动，但被限制了与刀具支撑构件26相对的旋转而与其一起旋转。
该离合器盘27接近上述旋转盘21的圆板部21b并与之相对，在向上方移动时，与圆板部21b接触。在离合器盘27上表面的与旋转盘21的圆板部21b相接触的面上，粘贴有摩擦构件。
另外，在离合器盘27下表面的外周边缘部的下方，通过螺栓29在刀具壳体2上固定支撑有环状卡定板28。在环状卡定板28上表面上粘贴有摩擦构件28a。
电磁离合器20为上述那样的结构。在不向电磁线圈24通电而消磁时，离合器盘27向下方移动而与旋转盘21分离，因此即使驱动内燃机10，曲轴11与旋转盘21一起旋转，动力也不会传递到刀具支撑构件26上，由此刀具12不旋转。
另一方面，在向电磁线圈24通电而励磁时，离合器盘27由于磁力而向上方移动，吸附在旋转盘21上，所以曲轴11的旋转使离合器盘27与旋转盘21一体地旋转，离合器盘27的旋转经由销钉26p而传递到刀具支撑构件26上，从而刀具12旋转。
此时，如果使电磁线圈24消磁，离合器盘27离开旋转盘21，离合器盘27下降从而载置在环状卡定板28的摩擦构件28a上，离合器盘27与刀具12由于惯性而进行旋转的情况同时被限制，从而停止。
接下来，根据图5至图10说明由行驶用直流电动机30驱动的行驶驱动系统。
如已经叙述的那样，在刀具壳体2的后部鼓出部2e的从垂直分隔板3左侧空间的下半部上，设有行驶用直流电动机30和减速机构40，如图7所示，行驶用直流电动机30的向右侧突出的电动机驱动轴31插入减速机壳体41的上部，在电动机驱动轴31的端部嵌装有电动机驱动齿轮32。
在减速机壳体41的下部，在左右方向上贯通有驱动轴50；在减速机壳体41的内部，在电动机驱动轴31与驱动轴50之间，以指向左右方向的方式架设有2根齿轮轴42、43。
在齿轮轴42上旋转自如地枢轴支撑有小直径齿轮45，与小直径齿轮45一体地嵌装有大直径齿轮44，大直径齿轮44与上述驱动齿轮32相啮合。
大直径齿轮46和小直径齿轮47形成为一体，并且旋转自如地枢轴支撑在齿轮轴43上，大直径齿轮46与上述小直径齿轮45相啮合，小直径齿轮47与嵌装在驱动轴50上的大直径齿轮48相啮合。
减速机构40如上述那样构成，电动机驱动轴31的旋转经过从小直径齿轮与大直径齿轮的各齿轮的啮合而减速，然后被传递给驱动轴50。
在驱动轴50的两端经由双向离合器55、55设有驱动齿轮61、61。驱动齿轮61、61与一体形成在后轮7、7上的从动齿轮62、62相啮合。
因此，通过行驶用直流电动机30的驱动，双向离合器55、55被连接，后轮7、7旋转，从而割草机1能够行驶。
当在提供停止电力的状态下使行驶用直流电动机30的动作停止(短路停止)时，双向离合器55、55在切断状态下停止，如果双向离合器在切断状态下，则变为驱动轮侧的前进方向以及后退方向这两个方向的旋转不会传递到驱动轴侧的结构，从而能够轻松地进行割草机1的推拉作业以及方向转换。
相对于如上所述的割草机1的主体，从刀具外罩2的后部鼓出部2e的上部向后方延伸设置有操作手柄80。
操作手柄80是将管状构件弯曲成U字状而成的，从刀具外罩2的后部鼓出部2e的左右侧部分向后方并稍向上长尺寸地延伸出左右长柄部81L、81R，左右长柄部81L、81R的后端部彼此与握持部82相连结而构成操作手柄80。
在操作手柄80上，配设有供作业者操作的各种操作构件。
参照图8，在向上方凸出地弯曲的握持部82的中央，以向下方悬吊的状态固定有立方体状的第1操作开关壳体83，在该第1操作开关壳体83的正面配设有作为第1操作构件的按钮84。
在弯曲的握持部82的前方，设有作为第2操作构件的刀具杆85，并且该刀具杆85与该握持部接进离开自如。
摆动中心轴100贯通第1操作开关壳体83的左右侧壁，在摆动中心轴100向外部突出的两端上，嵌装着左右行驶杆86、86的基端部，从而左右行驶杆86、86可摆动地设在握持部82的后方。
行驶杆86由如下部分构成摆动臂部86a，其基端部嵌装在摆动中心轴100上；和操作部86b，其从该摆动臂部86a的前端向左右侧方弯曲。
在左右行驶杆86、86向前方摆动时，操作部86b、86b与握持部82相接，在左右行驶杆86、86向后方摆动时，操作部86b、86b从握持部82离开。
操作部86b的剖面形成为圆弧形状，以便与圆管状的握持部82的外周面大致嵌合，从而与握持部82的形状相同地弯曲。
在靠近右长柄部81R的握持部82处，在内侧安装有第2操作开关壳体87，在设为侧视为三角形的第2操作开关壳体87的左侧面上，可前后摆动地安装有速度调节杆88。
进而，在第2操作开关壳体87的后面(对于作业者来说是正面)上设有可旋转的触发旋钮89。
另外，如图1所示，提手座95突出设置在右长柄部81R上，在该提手座95上支撑着起动提手96，起动用绳索97从起动提手96向前方延伸并连结在配设于内燃机10上部的反冲起动器(未图示)上。
相对于按钮84、刀具杆85、行驶杆86、速度调节杆88、触发旋钮89的操作，如图9所示，按钮开关84s、刀具杆开关85s、行驶杆开关86s、速度操作调控器88v、触发开关89s分别动作，按钮开关84s、刀具杆开关85s、行驶杆开关86s、速度操作调控器88v、触发开关89s的信号被输入上述ECU 70。
在图9中表示本割草机1的控制系统的示意框图。
内燃机10具备为机械性地调整节气门开度而将发动机转速维持为一定的离心式等机械式调速器75。
ECU 70驱动控制电磁离合器20以及行驶用直流电动机30。
在内燃机10中，装备有通过曲轴11的旋转而发电的交流(AC)发电机76，在由交流发电机76发出的电力中，将行驶用电力供给行驶用直流电动机30以供行驶，并且将控制用电力供给ECU 70、电子调速电动机75等控制系统。
ECU 70驱动控制内燃机10、行驶用直流电动机30，因此其具备检测内燃机10的运转状况的发动机转速传感器77以及节气门开度传感器78等，由发动机转速传感器77检测出的发动机转速、由节气门开度传感器78检测出的节气门开度的数据信号被输入ECU 70。
在操作触发旋钮89时，触发开关89s接通，如果向前方握持部82的方向对行驶杆86进行摆动操作，行驶杆开关86s接通，从而由交流发电机76所发出的行驶用电力供给行驶用直流电动机30，开始驱动，由此开始行驶。
在按压按钮84后，接着向后方握持部82的方向对刀具杆85进行摆动操作，由此若刀具杆开关85s接续按钮开关84s而接通，则向电磁离合器20通电，使电磁线圈24励磁，从而进入离合器连接状态，使刀具12旋转，进行割草作业。
在由ECU 70进行的行驶用直流电动机30的控制中，在图10中表示行驶杆开关86s接通、割草机1行驶时的行驶速度控制的控制顺序并进行说明。
首先，在步骤S1中读入所设定的割草机的指示速度Vf、检测出的实际速度Vr、所设定的指示发动机转速Nf、由发动机转速传感器77检测出的实际发动机转速Nr。
在接下来的步骤S2中，判断刀具杆开关85s是否接续按钮开关84s而接通，即是否电磁离合器20连接且刀具12通过内燃机10的动力而旋转，从而进入割草作业。
如果没有进入割草作业，就进入步骤S3，将行驶速度V指定为指示速度Vf，在接下来的步骤S4中，进行缓和急剧的速度变化的加减速限制处理，然后进入步骤S14，控制实际附加在行驶用直流电动机30上的附加电压，从而以加减速限制处理后的指示速度Vf’行驶。即，在不进行割草作业时，割草机1被控制为以指示速度Vf’行驶。
另一方面，当在步骤S2中判断为刀具杆开关85s接续按钮开关84s而接通时，跳到步骤S5。
即，电磁离合器20连接且刀具12通过内燃机10的动力而旋转从而进入割草作业时，跳到步骤S5，判断检测出的实际发动机转速Nr是否超过为了进行割草作业而最低要求的下限发动机转速NL。
在实际发动机转速Nr为下限发动机转速NL以下时，跳到步骤S13，将行驶速度V指示为0，进行加减速限制处理(步骤S12)，然后进入步骤S14，停止行驶用直流电动机30的驱动(停止行驶)。
当在步骤S5中判断为实际发动机转速Nr超过下限发动机转速NL时，能够进行割草作业，进入步骤S6。
在步骤S6中，判断指示发动机转速Nf是否变化。即，在变更操作指示发动机转速Nf时，实际发动机转速Nr当然变化，所以此时跳到步骤S12，行驶速度的指定保持为以前的设定。
在指示发动机转速Nf不变化时，从步骤S6进入步骤S7。
在步骤S7中，判断检测出的实际发动机转速Nr是否降低到小于指示发动机转速Nf。
如果实际发动机转速Nr小于指示发动机转速Nf则进入步骤S8，如果为指示发动机转速在Nf以上就跳到步骤S3。
此时，如果实际发动机转速Nr以指示发动机转速Nf为界上下变动，则行驶的路线会频繁地切换，行驶控制也变化，所以为了防止这一点，还可以使指示发动机转速Nf具有幅度，在实际发动机转速Nr的上升时和下降时，使指示发动机转速Nf变化。
在实际发动机转速Nr为指示发动机转速Nf以上时，割草作业的作业负载不会过大，跳到步骤S3，将行驶速度V指定为指示速度Vf，进行加减速限制处理(步骤S4)，控制为以处理后的指示速度Vf’行驶(步骤S14)。
在实际发动机转速Nr降低到小于指示发动机转速Nf时，因作业负载过大所以实际发动机转速Nr降低，此时从步骤S7进入步骤S8，首先运算最大作业输出Qf，在步骤S9中运算实际作业负载Qr。
对最大作业输出Qf和实际作业负载Qr进行运算的ECU 70具有储存装置，该储存装置预先储存有无负载输出特性，即无负载(空转)驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速Nf的作业输出与发动机转速的关系，由此根据该无负载输出特性和作业输出特性运算最大作业输出Qf和实际作业负载Qr。
将无负载输出特性和作业输出特性表示在图11中，其中横轴为发动机转速N，纵轴为输出P。
作业输出特性是所谓机械式调速器的作业输出P与发动机转速N的关系，是指示发动机转速Nf的由机械式调速器进行调速时的特性，在有余量的范围内，发动机转速为大致一定，但在负载达到某种程度以上时，发动机转速急剧地下降。
在发动机转速下降且作业输出饱和之前，节气门开度θ变为全开，变得不能进行控制，从而内燃机10停止工作(发动机失速)。
因此，在为了将上限作业输出变大而使指示发动机转速Nf下降时，余量输出变小，即使由于瞬间的负载增加而发动机转速稍微下降时，节气门开度θ也会变为全开，发动机失速。
相反，使余量输出增大时，上限作业输出较大地下降，同时对于作业输出特性，作业输出因发动机转速的微小变化而较大地变化，作业输出的取出精度下降。
在步骤S8中的最大作业输出Qf的运算中，首先根据图11所示的作业输出特性，从指示发动机转速Nf求出作业输出Pf，接下来根据无负载输出特性，从指示发动机转速Nf求出无负载输出Pfo，从作业输出Pf减去无负载输出Pfo，由此运算仅向割草作业输出的最大作业输出Qf(＝Pf-Pfo)。
在接下来的步骤S9中的实际作业负载Qr的运算中，首先根据图11所示的作业输出特性，从实际发动机转速Nr求出作业输出Pr，接下来根据无负载输出特性，从实际发动机转速Nr求出无负载输出Pro，从作业输出Pr减去无负载输出Pro，由此计运算仅施加给割草作业的实际作业输出Qr(＝Pr-Pro)。
然后，在接下来的步骤S10中，从步骤S8、S9所求出的最大作业输出Qf和实际作业输出Qr运算限制速度Vc。
将当前的行驶速度即实际速度Vr乘以最大作业输出Qf与实际作业负载Qr的比例(负载比例Qf/Qr)，从而求出限制速度Vc(＝Vr×(Qf/Qr))。
在接下来的步骤S11中，将行驶速度V指定为限制速度Vc，进行加减速限制处理(步骤S12)，控制为以处理后的限制速度Vc’进行行驶(步骤S14)。
在割草机1一边以指示发动机转速Nf使内燃机10运转而进行割草作业，一边以指示速度Vf稳定行驶时，通过从步骤S7跳到步骤S3，反复执行步骤S1、S2、S5、S6、S7、S3、S4、S14。
若割草机1从该状态到达草坪等密集的场所，作业负载增大，实际发动机转速Nr降低到小于指示发动机转速Nf，从而从步骤S7进入步骤S3，反复执行步骤S1、S2、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S12、S14。
即，依下述方式进行行驶控制从在步骤S8、S9中根据图11所示的作业输出特性以及无负载输出特性所运算的最大作业输出Qf和实际作业负载Qr求出负载比例Qf/Qr，将实际速度Vr的与负载比例Qf/Qr相当的量Vr×(Qf/Qr)设为限制速度Vc(＜Vr)，使行驶速度从当前的实际速度Vr下降到限制速度Vc。
通过这样使行驶速度下降，能够减轻作业负载，变为适当的负载量，从而平稳地进行割草作业，良好地保持作业加工质量。
通过自动控制行驶速度以获得适当的负载量的简单结构且通过简单控制，能够减轻作业者的作业负担。
在这里，对步骤S4以及步骤S12中的缓和急剧的速度变化的加减速限制处理进行说明。
在步骤S3、S11、S13中指定了行驶速度V，但该指定速度V是在每个运算周期指定的，指定速度V受到加减速限制处理，并以处理后的指定速度V’进行行驶控制。
在将指定行驶速度V的1个运算周期前的上次实际速度设为Vr时，本次指定速度V与上次实际速度Vr的速度差ΔV(＝|V-Vr|)越大，速度越急剧地变化，所以要对该速度差ΔV加以限制。
通过加法限制值dVa限制增速时的速度差ΔV。即，在速度差ΔV超过加法限制值dVa时，将在上次实际速度Vr上加上加法限制值dVa所得的速度设为处理后的指定速度V’(＝Vr+dVa)。
另外，通过减法限制值dVs限制减速时的速度差ΔV。即，在速度差ΔV超过减法限制值dVs时，将上次实际速度Vr减去减法限制值dVs所得的速度设为处理后的指定速度V’(＝Vr-dVs)。
在这里，减法限制值dVs比加法限制值dVa大，在减速时，缓慢地限制较快地减速，以防止由于减速小使充分的减速滞后而产生发动机失速。
图12表示加减速限制处理的例子，表示每个运算周期的本次指定速度V的变化和处理后的指定速度V’(设为上次实际速度Vr)的变化。
虚线的折线是本次指定速度V，实线的折线是处理后的指定速度V’。
横轴的时间的1个刻度是运算周期，将纵轴的速度的1个刻度设为速度1，此时加法限制值dVa为2，减法限制值dVs为3。
因此，在增速被指定为本次指定速度V比上次实际速度Vr超过2时，处理后的指定速度V’被抑制为增速2，在减速被指定为本次指定速度V比上次实际速度Vr超过3时，处理后的指定速度V’被抑制为减速3，缓和了急剧的速度变化。
另外，进入割草作业时的步骤S12的加减速限制处理和不进入割草作业时的步骤S4的加减速限制处理，分别指实施负载控制时和未实施负载控制时，所以使限制处理的程度、即限制值不同。
接下来，根据图13以及图14说明其他的实施方式。
本实施方式的内燃机，使用电子调速机构来代替上述机械式调速器，通过用于将发动机转速稳定地维持为预定转速的电动机驱动来控制节气门的开度。
通过电子调速机构，由ECU控制节气门的开度，以使得即使作业负载变化也将发动机转速维持为一定。
将本实施方式的行驶速度控制的控制顺序表示在图13中并进行说明。
在步骤S21中读入指示速度Vf、实际速度Vr、指示发动机转速Nf、实际发动机转速Nr，同时还读入所设定的上限节气门开度θu(例如80％开度)和由节气门开度传感器78检测出的实际节气门开度θr。
接下来的步骤S22、步骤S23、S24和步骤S25、S26与上述步骤S2、步骤S3、S4和步骤S5、S6相同。
当在步骤S22中，刀具操作开关85s接续按钮开关84s而接通从而进入割草作业时，进入步骤S25，在实际发动机转速Nr超过进行割草作业而最低要求的下限发动机转速NL时，进入步骤S26，在没有指示发动机转速Nf的变化、进入步骤S27时，判断实际节气门开度θr是否为上限节气门开度θu以上。
如果实际节气门开度θr为上限节气门开度θu以上，就进入步骤S28，如果实际节气门开度θr小于上限节气门开度θu，就跳到步骤S23。
此时，如果实际节气门开度θr以上限节气门开度θu为界上下变动，则行驶的路线会频繁地切换，行驶控制也变化，所以为了防止这一点，也可以使上限节气门开度θu具有幅度，在实际节气门开度θr增大时和减小时，使上限节气门开度θu不同。
在实际节气门开度θr小于上限节气门开度θu时，割草作业的作业负载不会过大，跳到步骤S23，将行驶速度V指定为指示速度Vf，进行加减速限制处理(步骤S24)，控制为以处理后的指示速度Vf’行驶(步骤S34)。
如果实际节气门开度θr为上限节气门开度θu以上，则作业负载过大，所以节气门开度θ增大，节气门开度没有到全开的余量，会有失速的危险，所以此时从步骤S27进入步骤S28，首先运算最大作业输出Qf，在步骤S29中运算实际作业负载Qr。
对最大作业输出Qf和实际作业负载Qr进行运算的ECU具有储存装置，该储存装置预先储存有无负载输出特性，即无负载(空转)驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速Nf的作业输出与节气门开度θ的关系，根据该无负载输出特性和作业输出特性运算最大作业输出Qf和实际作业负载Qr。
无负载输出特性与上述实施方式中的无负载输出特性(参照图11)相同，用图14(1)的直角坐标表示，其中横轴为发动机转速N，纵轴为输出P。
作业输出特性为所设定的指示发动机转速Nf下的作业输出P与节气门开度θ的关系，用图14(2)的直角坐标表示。
在步骤S28中的最大作业输出Qf的运算中，首先根据图14(2)所示的作业输出特性，从上限节气门开度θu求出作业输出Pu，接下来基于图14(1)所示的无负载输出特性，从指示发动机转速Nf求出无负载输出Pfo，从作业输出Pu减去无负载输出Pfo，由此运算仅向割草作业输出的最大作业输出Qf(＝Pu-Pfo)。
在接下来的步骤S29中的实际作业负载Qr的运算中，根据作业输出特性(图14(2))，从实际节气门开度θr求出作业输出Pr，接下来根据无负载输出特性(图14(1))，从实际发动机转速Nr(与指示发动机转速Nf相同)求出无负载输出Pro(＝Pfo)，从作业输出Pr减去无负载输出Pro，由此计运算仅施加给割草作业的实际作业输出Qr(＝Pr-Pro)。
然后，在接下来的步骤S30中，从步骤S28、S29所求出的最大作业输出Qf和实际作业输出Qr运算限制速度Vc。
运算方法与所述步骤S10相同，在实际速度Vr上乘以最大作业输出Qf与实际作业负载Qr的比例(负载比例Qf/Qr)从而求出限制速度Vc(＝Vr×(Qf/Qr))。
在接下来的步骤S31中，将行驶速度V指定为限制速度Vc，进行加减速限制处理(步骤S32)，以处理后的限制速度Vc’进行行驶(步骤S34)。
在割草机1一边以指示发动机转速Nf使内燃机运转而进行割草作业一边以指示速度Vf额定行驶时，从步骤S27跳到步骤S23，反复执行步骤S21、S22、S25、S26、S27、S23、S24、S34。
即，依下述方式进行行驶控制从在步骤S28、S29中根据图14(1)、图14(2)所示的无负载输出特性以及作业输出特性所运算的最大作业输出Qf和实际作业负载Qr求出负载比例Qu/Qr，将实际速度Vr的与负载比例Qf/Qr相当的量Vr×(Qf/Qr)设为限制速度Vc(＜Vr)，使行驶速度从现在的实际速度Vr下降到限制速度Vc。
通过这样使行驶速度下降，能够减轻作业负载，变为适当的负载量，从而平稳地进行割草作业，良好地保持作业加工质量。
通过自动控制行驶速度以获得适当的负载量的简单结构且通过简单的控制，能够减轻作业者的作业负担。
在以上的实施方式中，列举了自行式割草机，但本发明并不局限于割草机，能够应用于各种自行式作业机。
权利要求
1.一种自行式作业机的负载控制机构，自行式作业机通过内燃机(10)的动力进行作业，通过电动机(30)的动力进行行驶，并且具备为了将内燃机保持为指示发动机转速(Nf)进行调节的调速器(75)，其特征在于所述调速器(75)是机械性地调整节气门开度(θ)的机械式调速器；并且该负载控制机构包括从所设定的指示发动机转速(Nf)运算最大作业输出(Qf)的最大作业输出运算装置；从所设定的指示发动机转速(Nf)和检测出的实际发动机转速(Nr)运算实际作业负载(Qr)的实际作业负载运算装置；从所述最大作业输出(Qf)和所述实际作业输出(Qr)运算限制速度(Vc)的限制速度运算装置；和行驶控制装置，其在所述实际发动机转速(Nr)降低到小于指示发动机转速(Nf)时，将所述限制速度(Vc)设定为行驶速度(V)来驱动控制电动机(30)。
2.如权利要求1所述的自行式作业机的负载控制机构，其特征在于所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置预先储存有无负载输出特性，即无负载驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速(Nf)的作业输出与发动机转速(N)的关系；并且，所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置根据所述无负载输出特性和所述作业输出特性运算最大作业输出(Qf)和实际作业负载(Qr)。
3.一种自行式作业机的负载控制机构，自行式作业机通过内燃机(10)的动力进行作业，通过电动机(30)的动力进行行驶，并且具备用于将内燃机保持为指示发动机转速(Nf)进行调节的调速器，其特征在于所述调速器是电子调整节气门开度(θ)的电子式调速器；并且该负载控制机构包括从所设定的指示发动机转速(Nf)和上限节气门开度(θu)运算最大作业输出(Qf)的最大作业输出运算装置；从所设定的指示发动机转速(Nf)和检测出的实际节气门开度(θr)运算实际作业负载(Qr)的实际作业负载运算装置；从所述最大作业输出(Qf)和所述实际作业输出(Qr)运算限制速度(Vc)的限制速度运算装置；和行驶控制装置，其在所述实际节气门开度(θr)上升为上限节气门开度(θu)以上时，将所述限制速度(Vc)设定为行驶速度(V)来驱动控制电动机(30)。
4.如权利要求3所述的自行式作业机的负载控制机构，其特征在于所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置预先储存有无负载输出特性，即无负载驱动时的无负载输出与发动机转速的关系；和作业输出特性，即作业时的每个指示发动机转速(Nf)的作业输出与节气门开度(θ)的关系；并且，所述最大作业输出运算装置以及所述实际作业负载运算装置根据所述无负载输出特性和所述作业输出特性运算最大作业输出(Qf)和实际作业负载(Qr)。
全文摘要
本发明提供自行式作业机的负载控制机构。自行式作业机的负载控制机构包括从所设定的指示发动机转速运算最大作业输出的最大作业输出运算装置；从所设定的指示发动机转速和检测出的实际发动机转速运算实际作业负载的实际作业负载运算装置；从最大作业输出和实际作业输出运算限制速度的限制速度运算装置；和行驶控制装置，其在实际发动机转速降低到小于指示发动机转速时将限制速度设定为行驶速度来驱动控制电动机。以从内燃机的运转状况运算作业负载而得到适当负载量的方式自动控制自行式作业机的行驶速度，能够以简单的控制良好地保持作业加工质量，能够减轻作业者的作业负担。
文档编号G05B19/04GK101077052SQ20071010551
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月24日 优先权日2006年5月24日
发明者川上俊明, 小林浩 申请人:本田技研工业株式会社