JP2002225577A - トラクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のエンジン駆動式のトラクタの構造を大
幅に変更しないで燃料電池を駆動源とする電動トラクタ
を提供すること。 【解決手段】 エンジン駆動トラクタのクラッチハウジ
ング６、フロントミッションケース７及びディファレン
シャルギヤ１９を収納したリヤミッションケース８を備
えた車体構造体を利用して燃料電池１０とディファレン
シャルギヤ１９を駆動する走行用の電気モータ１３をフ
ロントミッションケース７に配置する。エンジントラク
タのクラッチハウジング６とフロントミッションケース
７の構成を維持したまま、燃料電池１０を用いる電動ト
ラクタの走行用の電気モータ１３をミッションケース７
内に搭載でき、さらにリヤミッションケース８はエンジ
ントラクタと全く同一構成とすることができるので、新
規な駆動源を用いるトラクタであっても、エンジントラ
クタと同じフォーマットの車体構成とすることができ、
部品の共用化等ができる。その結果、電動トラクタの製
造コストが大きくならない利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、農業用トラクタに
関し、特に、ディーゼルなどのエンジン及び燃料電池で
駆動するモータのいずれの動力源でも適用可能な農業用
トラクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】農業用トラクタは、ディーゼルエンジン
を駆動源とし、該トラクタの後方に作業機、例えば農耕
用耕耘機を接続して、エンジン動力取出軸からユニバー
サルジョイントなどを介して作業機を駆動する構成とな
っている。

【０００３】しかし、大気汚染防止の観点からクリーン
エネルギー源である燃料電池を駆動源とするトラクタの
実用化研究が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】燃料電池を自動車の駆
動源とするためには、多数の単電池を一体化して自動車
用燃料電池とするので、その容量と重量が大きくなる。
この燃料電池を従来のエンジンに代えてトラクタの駆動
源とするためには、従来のエンジン式のトラクタの駆動
系統の構造を大幅に変更する必要がある。本発明の課題
は、従来のエンジン駆動式のトラクタの構造を大幅に変
更しないで燃料電池を駆動源とすることができるトラク
タを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記課題は次の
構成によって達成される。 （１）ギヤ式変速装置を内装するミッションケース（ギ
アミッションケース７ｂ）の前方に動力入力軸を設け、
この動力入力軸に対してディーゼル等のエンジンの回転
動力を伝達する第一動力伝達構造と、燃料電池などの電
気モータからの回転動力を伝達する第二動力伝達構造と
を選択自在に構成したトラクタ。

【０００６】（２）ギヤ式変速装置を内装するミッショ
ンケース（ギアミッションケース７ｂ）と、燃料電池の
などの電気モータを内装するケース（電気モータケース
７ａ）を連接し、前記ミッションケース（ギアミッショ
ンケース７ｂ）には潤滑油を充填する油給油口（Ａ）を
設けると共に、前記ミッションケース（ギアミッション
ケース７ｂ）とケース（電気モータケース７ａ）との間
には前記油の通過を防ぐシール手段を施した隔壁を介在
させたトラクタ。

【０００７】

【発明の効果】前記（１）の発明では、エンジントラク
タのミッションケース（フロントミッションケース７、
リアミッションケース８）の構成を維持したまま、燃料
電池１０を用いる電動トラクタの走行用の電気モータ１
３とＰＴＯモータ２１をミッションケース７内に搭載で
き、さらにミッションケース７、８はエンジントラクタ
と全く同一構成とすることができるので、新規な駆動源
を用いるトラクタであっても、エンジントラクタと同じ
フォーマットの車体構成とすることができ、部品の共用
化等ができる。その結果、電動トラクタの製造コストが
大きくならない利点がある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面と共に
説明する。図１１に示すトラクタは前輪１、後輪２を備
え、トラクタの後端には作業機３が連結され、さらに作
業機昇降用のリンク機構４が設けられている。図１１に
示すトラクタはディーゼルエンジン１００を備えた従来
型のトラクタであり、ディーゼルエンジン１００の駆動
力はクラッチハウジング６内の主クラッチ（図示せず）
からフロントミッションケース７内の変速ギア群を介し
てリアミッションケース８内のデファレンシャルギア機
構に伝達される。そしてデファレンシャルギア機構を介
して伝達された駆動力で後輪２が駆動される。

【０００９】ディーゼルエンジン１００を備えた従来型
のトラクタのミッションなどのケースを図１２に示す。
従来型のトラクタのミッション類のケースはクラッチを
備えたクラッチハウジング６とギア変速機構を備えたフ
ロントミッションケース７、デファレンシャルギア機構
を備えたリアミッションケース８から成る。

【００１０】本実施の形態ではトラクタ駆動源として燃
料電池を用いるものであり、その燃料電池及びそれに付
属する部材をトラクタのミッションケース内に配置す
る。前記ミッションケースは図１１と図１２に示す従来
構造のディーゼルエンジンを駆動源とするトラクタのケ
ース（クラッチハウジング６とフロントミッションケー
ス７とリアミッションケース８）をそのまま転用するこ
とで、製造コストの節減を図る。

【００１１】図１には図１２に示すエンジン駆動式のト
ラクタのケース内部に配置される部材の側面図を示す。
クラッチハウジング６の最前部の比較的広いスペース内
には燃料電池１０と該燃料電池で発電された電力を蓄え
る蓄電池１０ａが配置され、その後部のフロントミッシ
ョンケース７内に設けた取付座１１の上には燃料電池１
０からの供給電力で駆動する走行用電気モータ１３を配
置する。このフロントミッションケース７部分を電気モ
ータケース７ａと呼ぶことにする。

【００１２】走行用の電気モータ１３の出力軸１４はギ
ア機構を収納したフロントミッションケース７のギアケ
ース７ｂ内に配置された変速ギア機構１５の入力軸１７
に連結し、該変速ギア機構１５を介してリアミッション
ケース８内のデファレンシャルギア機構１９に動力が伝
達される。そしてデファレンシャルギア機構１９を介し
て伝達されたモータ駆動力で後輪２が駆動される。

【００１３】また、リヤミッションケース８内にはデフ
ァレンシャルギア機構１９やフロントミッションケース
７内の各ギヤで利用されるオイルが必要となるが、この
オイルは、オイル注入口Ａ（図１）から注入し、同トラ
クタの作動油としても兼用されている。

【００１４】また、フロントミッションケース７内の走
行用の電気モータ取付座１１には作業機３の駆動部に動
力伝達するためのＰＴＯモータ２１を配置している。Ｐ
ＴＯモータ２１も燃料電池１０を動力源として駆動され
る。

【００１５】また、従来のトラクタのディーゼルエンジ
ン１００のある位置に燃料電池１０を設置するので、図
１１に示すエンジントラクタの場合と同様に図２に示す
ようにラジエータ２２により燃料電池１０の冷却を行う
ことができる。

【００１６】さらに、燃料電池１０の外殻部はクラッチ
ハウジング６にシャシーの一部としてマウントされ、ク
ラッチハウジング６の強度部材としての役割を果たすこ
とになる。

【００１７】このように、エンジントラクタのミッショ
ン類のケース６〜８の構成を維持したまま、燃料電池１
０を用いる電動トラクタの走行用の電気モータ１３とＰ
ＴＯモータ２１をフロントミッションケース７内に搭載
でき、さらにリヤミッションケース８はエンジントラク
タと全く同一構成とすることができるので、新規な駆動
源を用いるトラクタであっても、エンジントラクタと同
じフォーマットの車体構成とすることができ、部品の共
用化等ができる。その結果電動トラクタの製造コストが
大きくならない利点がある。

【００１８】上記本実施の形態の燃料電池を用いたトラ
クタは、図３に示す構成から成る走行用の電気モータ１
３のコントローラ２５を備えている。すなわち、アクセ
ルペタル３８、３９（図５）の踏込み量（変移量）感知
センサ２６と走行用の電気モータ１３への電力供給時の
過渡状態の応答特性調整ダイヤル２７とトラクタの前進
と後退のいずれかを決めるリアシフトレバースイッチ２
９によりコントローラ２５が走行用の電気モータ１３の
駆動量を調整する。

【００１９】図４には応答特性調整ダイヤル２７の正面
図を示し、図５にはアクセルペタル３８、３９とその踏
込み量（変移量）感知センサ２６を示す。リアシフトレ
バースイッチ２９によりトラクタの前進と後退のいずれ
かが選択されると、前後進切替リレー３３が作動し、走
行用の電気モータ１３の回転方向が決まる。アクセルペ
タル３８、３９の踏込み量感知センサ２６はアクセルペ
タル３８、３９の踏み込み量によって異なる水平に対す
るアクセルペタル傾斜角度を検出するものである。

【００２０】また、図６にはアクセルペタルの踏込み時
（図６（ａ））と踏込み解除後（図６（ｂ））の走行用
の電気モータ回転数（Ｎ）と経過時間（ｔ）との関係を
示す。図６の太い実線はアクセルペタル３８、３９の踏
込み量感知センサ２６と応答特性調整ダイヤル２７を作
動させない場合で、単にアクセルペタル３８、３９の踏
み込みの有無のみを検出した場合の走行用の電気モータ
１３の回転数（Ｎ）の変化を示すものである。また図６
の点線はアクセルペタル３８、３９の踏込み量感知セン
サ２６と応答特性調整ダイヤル２７とを作動させた場合
の走行用の電気モータ回転数（Ｎ）と経過時間（ｔ）と
の関係を示す。図６（ａ）の点線で示す場合は、アクセ
ルペタル３８、３９の踏込み時の変位角度が踏込み量感
知センサ２６で読み取られ、その読取り値がコントロー
ラ２５に出力され、さらに応答特性調整ダイヤル２７の
変位量がコントローラ２５に出力されるので、該コント
ローラ２５では予め決められたプログラムに従って走行
用の電気モータ１３の回転数（Ｎ）の経過時間に対する
上昇カーブが決定され、走行用の電気モータ１３への供
給電流量が制御される。また図６（ｂ）の点線で示す場
合は、アクセルペタル３８、３９の踏込み解除動作時の
変位角度が踏込み量感知センサ２６で読み取られ、その
読取り値がコントローラ２５に出力され、さらに、その
時の応答特性調整ダイヤル２７の変位量がコントローラ
２５に出力されるので、該コントローラ２５では予め決
められたプログラムに従って走行用の電気モータ１３の
回転数（Ｎ）の経過時間に対するアクセルペタル３８、
３９の解除時の下降カーブが決定され、走行用の電気モ
ータ１３への供給電流量が制御される。

【００２１】こうして、図６（ａ）と図６（ｂ）の点線
で示すように急激なアクセルペタル操作があっても、な
めらかな加速、減速が可能になりトラクタの乗り心地が
良い。

【００２２】また図７には、本発明の他の実施の形態の
電動トラクタの概略図を示す。本実施の形態では、作業
機３の駆動動力はトラクタ本体の燃料電池１０の蓄電池
１０ａからトラクタのコントローラ２５に接続された作
業機３の各種制御及び駆動制御用ラインであるハーネス
３５を介して、作業機駆動用の電気モータ３６に伝達さ
れる。

【００２３】このように作業機駆動用の電気モータ３６
で走行するトラクタは、作業機３に作業機駆動用の電気
モータ３６を設け、トラクタ本機からはその電源系統か
らハーネス３５を介して電力を供給するだけで作業機３
を駆動制御でき、従来のエンジン駆動式のトラクタのよ
うなＰＴＯ軸３１を介して接続した比較的複雑で高価な
伝動機構を設ける必要がないという利点がある。

【００２４】燃料電池１０を用いる電動トラクタの走行
用の電気モータ１３が通電されると、即座に走行用の電
気モータ１３が駆動開始する。そこで電動トラクタの走
行用の電気モータ１３の駆動安全装置を設置することが
必要である。

【００２５】そのために、図８（ａ）に示すように、電
動トラクタ駆動用の走行用の電気モータ１３の駆動安全
装置としてセフティスタート用近接センサ５７と該近接
センサ５７の被検知体５８を前進用ペタル３８と後進用
ペタル３９の裏面にそれぞれ設ける。

【００２６】前進用ペタル３８又は後進用ペタル３９は
図８（ｂ）に示すようにそれぞれ湾曲アーム４３、４４
の先端に一体的に設けられている。湾曲アーム４３、４
４の他端部は一本のロッド４６に固着されており、また
湾曲アーム４３、４４の前記他端部にはそれぞれロッド
４８、４９が回転自在に係合している。該ロッド４８、
４９はそれぞれポテンショメータ５１の回転軸５２を中
心に回転するＵ字状アーム５３に移動自在に連結してい
る。

【００２７】そして、Ｕ字状アーム５３が前進用ペタル
３８又は後進用ペタル３９の踏み込みにより回動する
と、その回動角度をポテンショメータ５１が検出する。
スターターモータ５５の作動で走行用の電気モータ１３
が駆動し、トラクタが前進又は後進する。このときポテ
ンショメータ５１がペタル３８又はペタル３９の踏み込
み量に応じた回転軸５２の回動角度を検出し、該検出値
に応じて走行用の電気モータ１３の回転数が変化する。

【００２８】上記構成だけの場合には、いずれか一方の
ペタル３８、３９が踏み込まれると走行用の電気モータ
１３が急激に作動開始して、トラクタが急発進するおそ
れがある。すなわち、例えば、前進用ペタル３８が踏み
込まれると、ロッド４８がペタル３８側に引き寄せら
れ、Ｕ字状アーム５３が回転軸５２を中心に矢印（イ）
方向に回転してポテンショメータ５１がその踏み込み量
に応じた回転角度を検出して、最終的にポテンショメー
タ５１の回転角度に対応した回転数で走行用の電気モー
タ１３がトラクタを前進させる方向に回転する。

【００２９】図８（ａ）には並列状態に前進用ペタル３
８と後進用ペタル３９が位置する状態が図示されている
が、このときはトラクタが停車しているニュートラル状
態である。このニュートラル状態で前進用ペタル３８と
後進用ペタル３９の裏面にそれぞれ設けられたセフティ
スタート用近接センサ５７と該近接センサ５７の被検知
体５８が互いに近接位置にあるため、近接センサ５７が
作動する。この近接センサ５７の作動で初めてキースイ
ッチ５４が入るとスタータモータ５５が作動可能とな
り、このスタータモータ５５の作動があってはじめて走
行用の電気モータ１３又はＰＴＯモータ２１の作動が開
始される。

【００３０】このように、トラクタが停車中であってニ
ュートラル状態で初めてスタータモータ５５の作動が始
まるので、ニュートラル以外の状態にペタル３８、３９
がある時はトラクタが駆動しない。そのため不用意にペ
タル３８、３９が踏み込まれてもトラクタが急発進する
ことはない。

【００３１】また、本発明の燃料電池を用いる電動式の
トラクタにおいて、作業機昇降レバーによる作業機のポ
ジションコントロール操作についての説明図を図９に示
す。

【００３２】本発明のトラクタの作業機昇降レバー６０
は、ステアリングハンドル６１の下方に設けられ、作業
機昇降レバー６０は上下にそれぞれ二段階に昇降できる
構成であり、作業機昇降レバー６０の回転基部にはレバ
ー６０の上下方向への二段階昇降に対応したそれぞれ上
下二段スイッチ（図示せず）が設けられている。

【００３３】この、いわゆる二モーション式レバーであ
る作業機昇降レバー６０が初期位置である水平位置から
わずかに上下する間（矢印ａ）、すなわち一段目の上下
スイッチ間でレバー６０が操作されている間は、上下一
段目のいずれかのスイッチがオンする。この上下一段目
のいずれかのスイッチのオン時間に応じて、作業機３の
高さを変更すべく、上昇用制御弁または下降用制御弁の
ソレノイド（図示せず）への通電がなされる。これによ
り、作業機３の高さの微調整ができる。

【００３４】また、前記レバー６０を大きく上下した場
合（矢印ｂ）には、上下二段目のいずれかのスイッチが
オンする。レバー６０を大きく上げた場合には作業機３
の現位置が下降位置にあれば、予め図示しない上げ位置
設定器で設定した上昇位置へ一気に移動させる。また反
対にレバー６０を大きく下げた場合には作業機３の現位
置が上昇位置にあれば、予め図示しない下げ位置設定器
で設定した下降位置へ一気に移動させる。

【００３５】従来の作業機昇降レバー６０は前記上下二
段階の作業機昇降制御を一段目と二段目でそれぞれ別々
のレバーで昇降制御をしていたので、操作性に難点があ
った。特にトラクタが旋回操作中はステアリングハンド
ル６１の操作と作業機３の昇降操作を同時に行う必要が
あったので難しい操作になっていた。

【００３６】しかし、図９に示す作業機昇降レバー６０
を用いると、ステアリングハンドル６１を操作中であっ
ても、そのすぐ近くに配置された作業機昇降レバー６０
に指で触れるだけで作業機３の高さを簡単に昇降でき、
しかもその昇降高さを容易に制御できる。

【００３７】図１０には４方向操作式の作業機昇降レバ
ー６２を示している。作業機昇降レバー６２は上下にそ
れぞれ一段階、前後にそれぞれ一段階ずつ移動操作でき
る構成であり、作業機昇降レバー６２の回転基部にはレ
バー６２の上下方向及び前後方向への移動に対応した上
下、前後スイッチ（図示せず）が設けられている。この
レバー６２を初期の水平位置から前又は後ろに動かす場
合（矢印ａ）にはレバー６２が操作されている間は、上
下一段目のいずれかのスイッチがオンする。この上下一
段目のいずれかのスイッチのオン時間に応じて、作業機
３の高さを変更すべく、上昇用制御弁または下降用制御
弁のソレノイド（図示せず）への通電がなされる。これ
により、作業機３の高さの微調整ができる。

【００３８】また、前記レバー６２を上下した場合（矢
印ｂ）には、上下二段目のいずれかのスイッチがオンす
る。レバー６２を上げた場合に作業機３の現位置が下降
位置にあれば、予め図示しない上げ位置設定器で設定し
た上昇位置へ一気に移動させる。また反対にレバーを下
げた場合に作業機の現位置が上昇位置にあれば、予め図
示しない下げ位置設定器で設定した下降位置へ一気に移
動させる。

【００３９】図１０に示す作業機昇降レバー６２を用い
る機構では図９に示す作業機昇降レバー６０を用いる機
構と同様にステアリングハンドル６１を操作中であって
も、そのすぐ近くに配置された作業機昇降レバー６２に
指で触れるだけで作業機の高さを簡単に上下でき、しか
もその高さを容易に制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態のトラクタ内のミッショ
ンケース内での燃料電池系統の配置図である。

【図２】 本発明の実施の形態のトラクタ内のミッショ
ンケース内での燃料電池系統の配置図である。

【図３】 図１のトラクタの走行用の電気モータの制御
機構図である。

【図４】 図１のトラクタの応答特性調整ダイヤルの正
面図である。

【図５】 図１のトラクタのアクセルペタル部分の側面
概略図である。

【図６】 図１のトラクタの走行用の電気モータの制御
態様図である。

【図７】 本発明の実施の形態のトラクタ構成の側面概
略図である。

【図８】 図１のトラクタの前進用と後進用ペタル部分
の拡大図（図８（ａ））と前進用と後進用ペタル部分の
斜視図（図８（ｂ））である。

【図９】 図１のトラクタの作業機昇降レバー配置部分
の斜視図である。

【図１０】 図１のトラクタの他の実施の形態の作業機
昇降レバー配置部分の斜視図である。

【図１１】 従来のエンジン駆動式トラクタの概略構成
図である。

【図１２】 従来構造のエンジン駆動式トラクタのミッ
ションケース内の配置図である。

【符号の説明】

１ 前輪 ２ 後輪 ３ 作業機 ４ 作業機昇降用
のリンク機構 ６ クラッチハウジング ７ フロントミッ
ションケース ７ａ 電気モータケース ７ｂ ギアミッシ
ョンケース ８ リアミッションケース ９ リアアクスル
ケース １０ 燃料電池 １０ａ 蓄電池 １１ 取付座 １３ 走行用の電
気モータ １４ 出力軸 １５ 変速ギア機
構 １７ 入力軸 １９ デファレン
シャルギア機構 ２１ ＰＴＯモータ ２２ ラジエータ ２５ コントローラ ２６ ペタル感知
センサ ２７ 応答特性調整ダイヤル ２９ リアシフトレバースイッチ（前後進） ３１ ＰＴＯ軸 ３３ 前後進切替
リレー ３５ ハーネス ３６ 電気モータ ３８ 前進用ペタル ３９ 後進用ペタ
ル ４３、４４ 湾曲アーム ４６、４８、４９
ロッド ５１ ポテンショメータ ５２ 回転軸 ５３ Ｕ字状アーム ５４ キースイッ
チ ５５ スタータモータ ５７ 近接センサ ５８ 検知体 ６０、６２ 作業
機昇降レバー ６１ ステアリングハンドル １００ ディーゼ
ルエンジン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠田 正憲 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 (72)発明者 八束 政治 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内 Ｆターム(参考） 2B041 AA20 AB05 AC01 BB15 3D039 AA01 AA04 AA05 AB12 AB27 AC33 AC45 AC65 AC67 AC70 AC76 AC77 3J063 AA14 AB02 AC03 AC14 BA03 BB01 CA01 CB43 CB46 CD42 XD38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ギヤ式変速装置を内装するミッションケ
   ース（７ｂ）の前方に動力入力軸を設け、該動力入力軸
   に対し、エンジンの回転動力を伝達する第一動力伝達構
   造と、電気モータからの回転動力を伝達する第二動力伝
   達構造とを選択自在に構成したトラクタ。
2. 【請求項２】 ギヤ式変速装置を内装するミッションケ
   ース（７ｂ）と、（燃料電池の）電気モータを内装する
   ケース（７ａ）を連接し、前記ミッションケース（７
   ｂ）には潤滑油を充填する油給油口（Ａ）を設けると共
   に、前記ミッションケース（７ｂ）とケース（７ａ）と
   の間には前記油の通過を防ぐシール手段を施した隔壁を
   介在させたことを特徴とするトラクタ。