JP2013141955A

JP2013141955A - 電動作業車

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Publication number: JP2013141955A
Application number: JP2012004290A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Aoyama; 斉青山; Sadaji Yoshida; 貞治吉田; Nobuyuki Yoshii; 伸幸吉井; Manabu Togo; 学東郷; Nobuhide Yanagawa; 信英柳川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-07-22
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: JP5826042B2

Abstract

【課題】主モータの駆動力を分岐させて走行駆動系とＰＴＯ駆動系との伝動構造及び制御の簡素化を図りながら、主モータ及び副モータの小型化をも図る。
【解決手段】主モータ２０の駆動力が走行駆動系Ｄ１、ＰＴＯ駆動系Ｄ２とに分岐伝動され、走行駆動系Ｄ１の遊星歯車機構４０が、主モータ２０から第１入力部４３に伝達された動力の出力回転数を、第２入力部４７に伝達される副モータ３０からの動力で変速して出力するように構成され、主モータ２０が作業装置を接続したＰＴＯ軸７と走行装置との双方を駆動するに足る大きさの出力を有した電動モータで構成され、副モータ３０が走行装置を単独で駆動するに足る出力よりも小さい出力を有した電動モータによって構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータを用いて走行駆動系及びＰＴＯ駆動系の駆動を行うように構成した電動作業車に関する。

この種の電動作業車としては、下記［１］〜［３］に示す技術が知られている。
［１］走行用電動モータとＰＴＯ用電動モータとを個別に備え、それぞれのモータを各別に作動させて、走行用電動モータで走行装置を駆動し、ＰＴＯ用電動モータでＰＴＯ軸を駆動するように構成された構造のトラクタ（例えば、特許文献１参照）。
［２］走行用電動モータとＰＴＯ用電動モータとを個別に備え、走行用電動モータで走行装置を駆動し、ＰＴＯ用電動モータでＰＴＯ軸を駆動するように構成されているとともに、ＰＴＯ駆動系から走行駆動系への動力伝達を行う無段変速装置及びその無段変速装置の変速操作を行うための変速機アクチュエータを備えて、ＰＴＯ用電動モータの駆動力を走行駆動系に合流させられるように構成したトラクタ（例えば、特許文献２の特に図２，３参照）。
［３］一つの駆動用電動モータを備え、この駆動用伝動モータの出力を、ＰＴＯ駆動系と走行駆動系とに分岐して伝達するように、ＰＴＯ駆動系から走行駆動系への動力伝達を行う無段変速装置、及びその無段変速装置の変速操作を行うための変速機アクチュエータを備えて、駆動用電動モータの駆動力を走行駆動系にも伝達するように構成したトラクタ（例えば、特許文献２の特に図７参照）。

特開２００２−２２５５７７号（段落「００１１」、「００１４」、図１参照）特開２００２−３５６１１６号公報（段落「０００７」、「００１４」、「００２０」、図２、図３、図７参照）

上記［１］に記載の従来構造におけるトラクタでは、走行用電動モータとＰＴＯ用電動モータとを個別に備え、それぞれのモータを各別に作動させて走行装置やＰＴＯ軸を駆動するものであるため、次のような問題があった。
つまり、走行用電動モータで駆動される走行装置に作用する走行負荷と、ＰＴＯ用電動モータに作用する作業負荷とは、走行条件や作業内容によって大きく変化する。例えば、作業装置としてロータリ耕耘装置を用いて耕耘作業を行う際には、ダウンカットするロータリ耕耘装置によって車体が押されるので、走行用電動モータには走行負荷はほとんど作用しないが、ＰＴＯ用電動モータに大きな駆動負荷が作用する。逆にプラウ作業では、プラウの牽引を行うために走行用電動モータに大きな走行負荷が作用し、ＰＴＯ用電動モータには牽引のための駆動負荷は作用しない。
したがって、走行用電動モータもＰＴＯ用電動モータも、それぞれが単独で走行負荷と作業負荷との双方の負荷に対応し得る程度の大きな出力を有したもので構成される必要があり、電動モータの大型化に伴うコスト増を生じる問題がある。

上記［２］に記載の従来構造におけるトラクタでは、走行用電動モータとＰＴＯ用電動モータとを個別に備え、ＰＴＯ用電動モータの駆動力を走行駆動系に合流させられるようにしてあるので、走行用電動モータを小型化したとしても、プラウ作業などの走行負荷が大きい作業に対応させることができる点で有用なものである。
しかしながら、この構造のものでは、互いに異なる速度で駆動される走行駆動系とＰＴＯ軸駆動系とを同調させるために、別途無段変速装置と、その無段変速装置の作動を制御するための変速操作用のアクチュエータを要するものであるとともに、その無段変速装置の作動の制御も、走行用電動モータとＰＴＯ用電動モータとのうちのいずれの側の速度、あるいは負荷を基準にどのように変更調整するかの制御が、作業内容とも絡んで煩雑であるという問題がある。

上記［３］に記載の従来構造におけるトラクタでは、一つの駆動用電動モータの出力を、ＰＴＯ駆動系と走行駆動系とに分岐して伝達するように構成してあるとともに、分岐された走行駆動系の途中に無段変速装置と、その無段変速装置の作動を制御するための変速操作用のアクチュエータとを備えている。
この構造では、共通の動力源である駆動用電動モータの出力で走行駆動系も駆動されるものであるため、走行駆動系とＰＴＯ軸駆動系とを同調駆動させるための煩雑な制御を要さず、単に駆動用電動モータの出力を所要速度に変速して走行駆動系へ伝達するだけの制御で済み、制御の簡素化を図れる点で有用である。
しかしながら、この構造のものでは、変速操作用のアクチュエータは無段変速装置の変速操作を行うためだけのものであり、その駆動力は走行駆動系の動力として合成されるものではないので、走行駆動系とＰＴＯ軸駆動系とに作用するすべての負荷を単一の駆動用電動モータで駆動する必要があり、駆動用電動モータとして出力の大きい大型のものを要する点で改善の余地がある。

本発明は、主モータの駆動力を走行駆動系とＰＴＯ駆動系とに分岐させることによって、伝動構造及び制御の簡素化を図りながら、走行駆動系に設けた遊星歯車機構からなる動力合成機構を別途設けた副モータからの動力で走行駆動速度を変速するとともに、副モータの動力を走行駆動系の動力に合成できるようにして、主モータ及び副モータの小型化をも図り得た電動作業車を提供することにその目的がある。

〔解決手段１〕
上記課題を解決するために講じた本発明の技術手段は、主モータから出力された駆動力が、走行装置に駆動力を伝達する走行駆動系と、機体外部に動力を取り出し可能なＰＴＯ軸に駆動力を伝達するＰＴＯ駆動系とに分岐伝動されるように構成されているとともに、前記走行駆動系に、前記主モータからの動力が伝達される第１入力部と、別途設けた副モータからの動力が伝達される第２入力部とを有した遊星歯車機構からなる動力合成機構が備えられ、この動力合成機構は、前記主モータから第１入力部に伝達された動力の出力回転数を、前記第２入力部に伝達される副モータからの動力で変速して出力するように構成されているとともに、前記主モータが作業装置を接続した前記ＰＴＯ軸と前記走行装置との双方を駆動するに足る大きさの出力を有した電動モータで構成され、かつ前記副モータが前記走行装置を単独で駆動するに足る出力よりも小さい出力を有した電動モータによって構成されていることを特徴とする。

〔解決手段１にかかる発明の作用及び効果〕
上記解決手段１で示した本発明の構成によると、主モータを共通の動力源として走行駆動系とＰＴＯ駆動系とに動力が分岐伝動されるので、走行駆動系とＰＴＯ駆動系とを別々の動力源で駆動する場合に比べて、動力を合流させる際の同調変速を行いながらの駆動が必要ではなく、そのための制御や駆動構造が簡素化される。

前記主モータからの動力と別途設けた副モータからの動力は、遊星歯車機構からなる動力合成機構に入力されるものであり、その動力合成機構の制御を副モータからの動力で行うことによって、走行駆動系における変速操作が行われる。
このとき、主モータが、作業装置を接続したＰＴＯ軸と走行装置との双方を駆動するに足る大きさの出力を有した電動モータで構成され、かつ副モータが、走行装置を単独で駆動するに足る出力よりも小さい出力を有した電動モータによって構成されているので、主モータと副モータとのそれぞれを、ＰＴＯ軸と走行装置との双方を駆動するに足る出力の大きいもので構成する必要はない。したがって、主モータと副モータとのそれぞれを、ＰＴＯ軸と走行装置との双方を駆動するに足る出力の大きいもので構成する場合に比べて、ＰＴＯ軸と走行装置との双方を支障なく駆動し得るものでありながら、副モータを、走行装置を単独で駆動するに足る出力よりも小さい出力を有したものであるように小型化することができる利点がある。

また、主モータの出力と副モータの出力とを、それらの出力の総和で、ＰＴＯ軸と走行装置との双方を駆動するに足る出力の大きさであるように構成して、両モータの出力を合流させながらＰＴＯ軸と走行装置との双方を駆動するように構成することも考えられるが、このような構造に比べても、上述の構成を採用したことによって次の点で有利である。
すなわち、主モータの出力と副モータの出力とを常時合流させながら駆動する場合には、ほぼ一定の駆動速度で使用される傾向にあるＰＴＯ軸に対して、頻繁に駆動速度を変更しながら走行させる走行装置の駆動速度の変化に対応させて、ＰＴＯ軸を一定速度に保つように制御し続ける必要があり、それぞれの速度検出手段を要して構造の複雑さを招くとともに、総出力が制限されている条件下での双方向の速度制御が煩雑になる傾向がある。
これに比べて、本発明のものでは、動力合成機構が分岐された走行駆動系に備えられたものであり、副モータの制御を行うだけで、速度変更の要求頻度が高い走行装置での変速を簡単に行うことのできる。また、分岐後の走行駆動系での変速であるため、走行速度の変更がＰＴＯ軸の駆動速度には影響しないので、前述したような双方向での動力の合流に伴う速度制御を行う場合に比べて変速のための副モータ及び主モータの制御が簡単になる点で有利である。

副モータは走行装置の変速操作のために用いられるものであるが、遊星歯車機構からなる動力合成機構の第２入力部へ入力されるものであるため、走行装置の駆動のためには全く役立たないという訳ではなく、僅かではあるが合成動力として走行装置の駆動のためにも補助的に役立つので、より一層、両モータの動力を有効に利用し易い駆動構造を得られる利点がある。

〔解決手段２〕
上記課題を解決するために講じた本発明の他の技術手段は、前記ＰＴＯ駆動系に、前記主モータからＰＴＯ軸への駆動力を断続するＰＴＯクラッチが設けられていることを特徴とする。

〔解決手段２にかかる発明の作用及び効果〕
上記の解決手段２にかかる発明によると、主モータからＰＴＯ軸への駆動力をＰＴＯクラッチによって断続することができるので、主モータからの出力の全部を走行駆動系に伝達することができる。
これによって、作業装置がプラウのように牽引する作業を行うものであってＰＴＯ軸の駆動回転を必要としない作業装置である場合、走行駆動系における駆動力を、ＰＴＯ駆動系と同時駆動する場合に比べて増強することができる利点がある。

〔解決手段３〕
上記課題を解決するために講じた本発明の他の技術手段は、前記走行駆動系に、前記動力合成機構よりも伝動下手側に前後進変速装置が設けられていることを特徴とする。

〔解決手段３にかかる発明の作用及び効果〕
上記の解決手段３にかかる発明によると、動力合成機構での前後進変速が必要でなく、動力合成機構での制御を簡素化し得るとともに、一定した車速での前後進を繰り返しながら作業を行う際の前後進変速操作が容易となる利点がある。

〔解決手段４〕
上記課題を解決するために講じた本発明の他の技術手段は、前記走行駆動系に、前記動力合成機構から出力された走行速度を変速する副変速装置が設けられていることを特徴とする。

〔解決手段４にかかる発明の作用及び効果〕
上記の解決手段４にかかる発明によると、副変速装置による変速比に相当する変速比分だけ、動力合成機構側での減速比を少なくすることができ、動力合成機構の小型化を図る上で有利である。
〔解決手段５〕

前記ＰＴＯ駆動系に、前記主モータからＰＴＯ軸への駆動力を変速するＰＴＯ変速装置が設けられていることを特徴とする。

〔解決手段５にかかる発明の作用及び効果〕
上記の解決手段５にかかる発明によると、走行駆動系の速度に影響を与えずにＰＴＯ駆動系の変速を行うことができるので、定速走行中にＰＴＯ軸の駆動速度を変更して、作業負荷に応じた作業装置の駆動速度を得ることが容易に行える利点がある。
また、主モータをフル回転にセットしてＰＴＯ変速や走行駆動系の変速を行うことができ、主モータの動力を最大限に有効利用し易い点でも有効である。

電動トラクタの全体側面図である。電動トラクタの全体平面図である。動力伝達系統を示す線図である。制御形態を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態として、電動作業車の一例である電動トラクタに適用した場合の例を図面に基づいて説明する。

〔全体構成〕
図１，２に示すように、電動トラクタは操向輪としての左右の前輪１Ｆと非操向輪である左右の後輪１Ｒとで支持された車体フレーム２を備えている。この車体フレーム２のうちの前方側に位置する前部フレーム部分２Ａの上部に、ボンネット３Ａを備えた原動部３が設けられ、前記前輪１Ｆと後輪１Ｒとの間における車体前後方向での中間部に位置する中間フレーム部分２Ｂの上面側に搭乗運転部４の搭乗部フロア４Ａが設けられている。
そして、前記車体フレーム２は、その後方側に位置する後部フレーム部分２Ｃが後輪１Ｒを支持するミッションケース５によって兼用されるように構成してあり、ミッションケース５は前記搭乗部フロア４Ａを備えた車体フレーム２の中間フレーム部分２Ｂの後方側に一体に連結されている。これらの前部フレーム部分２Ａ、中間フレーム部分２Ｂ、及び後部フレーム部分２Ｃが一体化されて車体フレーム２が構成されている。

前記ミッションケース５の後端の上部には、油圧式のリフトシリンダ（図示せず）の作動で昇降揺動する左右一対のリフトアーム６が配設され、ミッションケース５の後面よりも後方側へ突出させて、作業用の動力をミッションケース５の外部へ取り出し可能な後部ＰＴＯ軸７を装備してある。
これにより、この電動トラクタは、その後部にロータリ耕耘装置やプラウなどの作業装置（図示せず）を昇降駆動可能に連結することができ、かつ、ロータリ耕耘装置などの駆動型の作業装置に供給する動力の取り出しが可能であるように構成してある。
また、前記ミッションケース５の下部前方から前方側へ向けて前輪駆動軸８が延出されていて、この前輪駆動軸８を介して前輪１Ｆに駆動力が伝達されるように構成してある。

前記車体フレーム２の前部に設けられた原動部３には、エネルギー発生源として、充放電式のバッテリ９、及びそのバッテリ９から電力を供給される装置の制御を行う駆動制御装置１０が、前記ボンネット３Ａに内装された状態で備えられている。
前記充放電式のバッテリ９から電力が供給される装置は、後述する第１電動モータ２０（主モータに相当する）、及び第２電動モータ３０（副モータに相当する）、ならびに油圧ポンプ１２を駆動する第３電動モータ１１などであり、これらが前記駆動制御装置１０の指令に基づいて駆動制御されるように構成してある。
前記リフトシリンダなどの各種の油圧アクチュエータは、第３電動モータ１１で駆動した油圧ポンプ１２からのオイルの流量などを電磁制御弁（図示せず）などの各種の油圧機器を前記駆動制御装置１０で制御することによって駆動される。

〔搭乗運転部〕
前記車体前後方向での中間部に位置する中間フレーム部分２Ｂの上面側には、前記搭乗部フロア４Ａを備える搭乗運転部４が設けられている。
搭乗運転部４には、運転座席１３、及び前輪操舵用のステアリングホイール１４が備えられているとともに、走行機体の操縦ならびに、走行駆動系、及びＰＴＯ駆動系等の各種の操作対象機器を操作するための各種の操作具が装備されている。

すなわち、ステアリングホイール１４が備えられた操縦塔１５の左横側部に前後進変速レバー１６が備えられているとともに、その前後進変速レバー１６の操作位置を検出する前後進センサ１６ａ（図４参照）が備えられている。
そして、前後進変速レバー１６の機体前方側への揺動操作で後述する前後進変速装置５０が前進側へ切り換え操作され、後方側への揺動操作で機体後進側へ切り換え操作されるように、前後進変速レバー１６の前後進切り換え操作を検出する前後進センサ１６ａの検出信号に基づいて駆動制御装置１０が前後進変速装置５０の変速用油圧アクチュエータ（図外）を操作する制御信号を出力する。つまり、変速用油圧アクチュエータへの圧油供給を制御する電磁制御弁（図外）の作動を制御するように前記駆動制御装置１０から制御信号が出力されるように構成してある。

搭乗部フロア４Ａには、図２に示すように、左右各別に踏み込むことによって左右の後輪１Ｒ，１Ｒを各別に制動操作することが可能な一対のブレーキペダル１７，１７が搭乗部フロア４Ａの右側前方箇所に装備されている。この一対のブレーキペダル１７，１７は復帰付勢されているとともに、互いに連結及び連結解除可能に構成してあって、連結された状態で同時にも踏み込み操作可能に構成されている。
また、搭乗部フロア４Ａの左側方には、左右の前輪１Ｆ及び後輪１Ｒを制動する状態と制動を解除する状態とに、踏み込み操作の都度切換可能な駐車ブレーキペダル１８が装備されている。

前記ブレーキペダル１７，１７の後方側における搭乗部フロア４Ａの右横側方箇所に、非踏み込み状態での中立位置から踏み込み操作量に応じて、踏み込み操作量が多いほど高速であるように前記第２電動モータ３０の駆動速度を変更操作するための変速用ペダル１９が配設されている。この変速用ペダル１９の踏み込み操作量が変速位置センサ１９ａ（図４参照）によって検出され、その検出信号が前記駆動制御装置１０に入力されて、駆動制御装置１０からの制御信号に基づいて後述する第２電動モータ３０が駆動されるように構成されている。

前記変速用ペダル１９は、図示しないが、周知のペダルロック手段を用いて、踏み込み操作された任意の位置で位置固定可能に構成されており、所定踏み込み量を維持した状態で第２電動モータ３０を所定回転数で駆動できるように構成してある。
前記ペダルロック手段は、任意の所定量だけ踏み込まれた変速用ペダル１９の動作軌跡内に侵入して係合可能なロック片を備えていて、任意の所定位置に踏み込まれた状態の変速用ペダル１９にロック片を係合させることで変速用ペダル１９の踏み込まれた位置を固定できるように構成してある。前記ロック片は変速用ペダル１９の動作軌跡から退去するロック解除側に付勢されていて、変速用ペダル１９への係合は手動操作で行うが、その係合は変速用ペダル１９を少し踏み込むことで自動的に外れてロック解除状態となように構成されている。

運転座席１３の左横側部における左操作パネル２４Ｌの前部側部分には、第１電動モータ２０を操作する速度設定レバー２５と、ミッションケース５内の副変速装置６０を操作する副変速レバー２６とが左右に併設されている。
運転座席１３に近い側に設けられた速度設定レバー２５は、前後方向に揺動操作可能に構成されていて、前方側へ操作されるほど第１電動モータ２０が高速で回転駆動されるように構成されており、操作された位置で安定的に位置保持されるように構成してある。
運転座席１３から遠い側に設けられた副変速レバー２６は、前記速度設定レバー２５と同様に、前後方向に揺動操作可能に構成されていて、後述する副変速装置６０のシフトギヤ６９を中央の中速位置から前方側へ揺動させて低速位置に、又は後方側へ揺動させて高速位置にシフト操作可能であるように、周知の機械的な連係手段（図示せず）によって機械的に連係させて構成してある。

前記左操作パネル２４Ｌの後部側部分には、リフトアーム６を昇降駆動する油圧式のリフトシリンダ（図示せず）を操作するための昇降操作レバー２７を前後揺動操作自在に構成して設けてある。
この昇降操作レバー２７の後方側への操作でリフトアーム６が上昇操作され、前方側への揺動操作でリフトアーム６が下降操作されるように、昇降操作レバー２７の操作位置を検出する昇降センサ２７ａの検出信号が駆動制御装置１０に入力され、駆動制御装置１０の指令に基づいてリフトシリンダが伸縮操作され、リフトアーム６が昇降作動される。

前記右操作パネル２４Ｒの前部側部分には、前記ミッションケース５内に設けられたＰＴＯクラッチ７０を操作するためのＰＴＯクラッチレバー２８と、ミッションケース５内に設けられたＰＴＯ変速装置７１を操作するためのＰＴＯ変速レバー２９とが設けられている。
運転座席１３に近い側に設けられたＰＴＯクラッチレバー２８を前方側へ揺動操作してＰＴＯクラッチ７０を入り操作し、後方側へ操作して切り操作するように構成されている。運転座席１３から遠い側に設けられたＰＴＯ変速レバー２９を、最前方側へ揺動させた正転高速と、その位置よりも後方側へ順に揺動させて正転低速、逆転低速、逆転高速の４段に切り換え操作可能に構成されている。

〔ミッションケース〕
車体フレーム２の中間フレーム部分２Ｂの後方側に一体に接続されていて、車体フレーム２の後部フレーム部分２Ｃを兼用するところのミッションケース５は、図３に示すように構成されている。
ミッションケース５の前壁５Ａの前方側の中間フレーム部分２Ｂの内部に第１電動モータ２０と第２電動モータ３０とが装備されており、そのうち第１電動モータ２０の出力軸２１が、ミッションケース５の前側に設けた分岐ボックス５ａに導入され、分岐ボックス５ａ内で、出力ギヤ２１ａ、ＰＴＯ入力ギヤ２２ａ、走行入力ギヤ２３ａを介して、ＰＴＯ入力軸２２と走行入力軸２３とに、第１電動モータ２０の駆動力が分岐伝動されるように構成してある。

ミッションケース５内では、走行入力軸２３を備える走行駆動系Ｄ１に、遊星歯車機構４０、前後進変速装置５０、副変速装置６０を備え、副変速装置６０からの出力が後輪差動機構３２、及び前輪駆動軸８に伝達され、左右の後輪１Ｒ，１Ｒ、及び前輪１Ｆ，１Ｆが駆動されるように構成してある。
ＰＴＯ入力軸２２を備えるＰＴＯ駆動系Ｄ２には、ＰＴＯクラッチ７０、及びＰＴＯ変速装置７１が備えられ、ＰＴＯ変速装置７１からの出力がＰＴＯ軸７に伝達されるように構成してある。

〔走行駆動系〕
走行駆動系Ｄ１に設けられる遊星歯車機構４０は、前記走行入力軸２３の駆動力が伝達されるサンギヤ４３（第１入力部に相当する）と、サンギヤ４３の周囲に等間隔を隔てて分散して位置する３個の遊星ギヤ４４とを備えるとともに、支軸４５を介して各遊星ギヤ４４を回転自在に支持するキャリヤ４６と、３個の遊星ギヤ４４に噛合うリングギヤ４７（第２入力部に相当する）と、キャリヤ４６の回転動力が伝えられる出力軸４８とを備えて構成してある。

遊星歯車機構４０のリングギヤ４７の外周側には、ミッションケース５の前壁５Ａの前方側の中間フレーム部分２Ｂの内部に設けた第２電動モータ３０の出力軸３１の延出端に設けた出力ギヤ３１ａと噛合するギヤ部が形成されている。
したがってリングギヤ４７は、第２電動モータ３０の駆動力によってその回転速度を制御され、遊星歯車機構４０には、前記走行入力軸２３の駆動力が伝達されるサンギヤ４３と、リングギヤ４７との双方に駆動力が伝達され、その合成力が出力軸４８から出力される。

ただし、サンギヤ４３に駆動力を伝える第１電動モータ２０は、標準的な負荷の作用するロータリ耕耘装置（図示せず）などの作業装置が接続された前記ＰＴＯ軸７と、標準的な負荷が作用する走行状態での、前輪１Ｆ，１Ｆ及び後輪１Ｒ，１Ｒとの双方を駆動するに足る大きさの出力を有した大容量の電動モータであるのに対して、リングギヤ４７に駆動力を伝える第２電動モータ３０は、それ単独では、標準的な走行負荷が作用する走行状態、例えば何らの作業負荷も伴わずに平坦な路面を走行する状態での、前輪１Ｆ，１Ｆ及び後輪１Ｒ，１Ｒを駆動するに足る大きさの出力よりも小さい出力を有した小型のもので構成されている。

つまり、遊星歯車機構４０は、第１電動モータ２０から出力する駆動力をサンギヤ４３に入力して、各遊星ギヤ４４、リングギヤ４７、及びキャリヤ４６を介して変速して出力する変速装置としての役割を果たすとともに、その変速出力を得るためにリングギヤ４７を操作する第２電動モータ３０の駆動力を前記第１電動モータ２０の駆動力に合成して、出力軸４８から出力する動力合成機構としての役割をも果たすように構成されている。

遊星歯車機構４０の出力軸４８から動力伝達される入力軸５１を備えた前後進変速装置５０は、入力軸５１の駆動力を前進クラッチ５２、伝動ギヤ５３及び前進出力ギヤ５４を介して出力軸５５に伝達する前進伝動部と、入力軸５１の駆動力を後進クラッチ５６、伝動ギヤ５７、逆転ギヤ５８及び後進出力ギヤ５９を介して出力軸５５に伝達する後進伝動部とを備えて構成しある。

従って、前後進変速装置５０は、前進クラッチ５２が入り状態に操作され、後進クラッチ５６が切り状態に操作されることにより、前進状態になり、遊星歯車機構４０の出力軸４８から入力軸５１に伝達された駆動力を、前進伝動部によって前進駆動力に変換して出力軸５５から副変速装置６０の入力軸６２に出力する。前後進変速装置５０は、前進クラッチ５２が切り状態に操作され、後進クラッチ５６が入り状態に操作されることにより、後進状態になり、遊星歯車機構４０の出力軸４８から入力軸５１に伝達された駆動力を、後進伝動部によって後進駆動力に変換して出力軸５５から副変速装置６０の入力軸６２に出力する。

図３に示すように、副変速装置６０は、前後進変速装置５０の出力軸５５にジョイント６１を介して一体回転自在に連結された入力軸６２と、この入力軸６２に一体回転自在に設けた第１ギヤ６３、第２ギヤ６４及び第３ギヤ６５と、第１ギヤ６３に噛合った状態で出力軸６６に相対回転自在に設けた低速ギヤ６７と、第３ギヤ６５に噛合った状態で出力軸６６に相対回転自在に設けた高速ギヤ６８と、出力軸６６に一体回転自在に設けた伝動筒軸６９ａと、この伝動筒軸６９ａに一体回転及びシフト操作自在に設けたシフトギヤ６９とを備えて構成してある。

副変速装置６０は、シフトギヤ６９が伝動筒軸６９ａに沿わせてシフト操作されてシフトギヤ６９のボス部が低速ギヤ６７のボス部と伝動筒軸６９ａにわたって係合されると、前後進変速装置５０から入力軸６２に伝達された駆動力を、第１ギヤ６３、低速ギヤ６７、シフトギヤ６９、伝動筒軸６９ａを介して出力軸６６に伝達するように低速状態になる。

副変速装置６０は、シフトギヤ６９がシフト操作されてシフトギヤ６９の外周側に設けてある歯部が第２ギヤ６４に咬合されると、前後進変速装置５０から入力軸６２に伝達された駆動力を、第２ギヤ６４、シフトギヤ６９、伝動筒軸６９ａを介して出力軸６６に伝達するように中速状態になる。

副変速装置６０は、シフトギヤ６９が伝動筒軸６９ａに沿わせてシフト操作されてシフトギヤ６９のボス部が高速ギヤ６８のボス部と伝動筒軸６９ａにわたって係合されると、前後進変速装置５０から入力軸６２に伝達された駆動力を、第３ギヤ６５、高速ギヤ６８、シフトギヤ６９、伝動筒軸６９ａを介して出力軸６６に伝達するように高速状態になる。
この副変速装置６０には、図示しない機械的な連係機構を介して副変速レバー２６が連係されていて、その副変速レバー２６の揺動操作が伝達されることにより、副変速レバー２６の操作位置に応じた変速操作が行われるように構成してある。

図３に示すように、副変速装置６０の出力軸６６は、前輪出力ギヤ６６ａを介して前輪駆動軸８の入力ギヤ８ａに噛合し、かつ後輪出力ギヤ６６ｂを介して後輪差動機構３２に動力伝達するように構成されている。
前記前輪駆動軸８の前端側には前輪差動機構３３が備えてあり、その前輪差動機構３３を介して左右の前輪１Ｆ，１Ｆに駆動力が伝達されるように構成してある。

〔ＰＴＯ駆動系〕
ＰＴＯ駆動系Ｄ２に設けられるＰＴＯクラッチ７０は、ＰＴＯ入力軸２２を介して第１電動モータ２０から出力する駆動力が伝達され、ＰＴＯクラッチレバー２８の入り切り操作でその駆動力が断続されるように構成されている。

ＰＴＯ駆動系Ｄ２に設けられるＰＴＯ変速装置７１は、入力軸７２に伝達された動力を、出力軸７３と、逆転軸７４とのそれぞれに支持された変速ギヤ、正逆切換用シフトギヤ７５、及び高低変速用シフトギヤ７６を介して、正転高速、正転低速、逆転低速、逆転高速の４段に変速操作可能に構成され、ＰＴＯ変速レバー２９の操作によって各変速段に切換操作可能に構成されている。このＰＴＯ変速レバー２９の変速操作は、図示しない機械的な連係機構を介してＰＴＯ変速装置７１に伝達され、ＰＴＯ変速レバー２９の操作位置に応じた変速操作が行われるように構成してある。

前記ＰＴＯクラッチレバー２８の入り切り操作は、ＰＴＯクラッチレバー２８の操作位置を検出するＰＴＯクラッチセンサ２８ａによって検出され、その検出信号が駆動制御装置１０に入力されるように構成してあり、ＰＴＯクラッチレバー２８がクラッチ入り側へ操作されたことの検出結果に基づいてＰＴＯクラッチ７０が入り状態となり、ＰＴＯクラッチレバー２８がクラッチ切り側へ操作されたことの検出結果に基づいてＰＴＯクラッチ７０が切り状態となるように構成してある。
ＰＴＯクラッチ７０は、摩擦板を圧接する押圧ピストンなどの油圧アクチュエータを備え、その油圧アクチュエータへの圧油供給を制御する電磁制御弁の作動を制御するように前記駆動制御装置１０から制御信号が出力されるように構成してある。

〔駆動制御装置〕
図４に示すように、駆動制御装置１０は、モータ制御手段１００と、電磁弁制御手段１０１と備えたマイクロコンピュータて構成されており、所定の制御用プログラムがＥＥＰＲＯＭに記憶されている。

この駆動制御装置１０に対して、変速用ペダル１９の操作量を検出する変速位置センサ１９ａの検出信号、前後進切換レバー１６の操作位置を検出する前後進センサ１６ａの検出信号、速度設定レバー２５の操作位置を検出する速度設定センサ２５ａの検出信号、ＰＴＯクラッチレバー２８の操作位置を検出するＰＴＯクラッチセンサ２８ａの検出信号、リフトアーム６を昇降揺動させる昇降操作レバー２７の操作位置を検出する昇降センサ２７ａの検出信号が入力されるように構成されている。

また、この駆動制御装置１０の出力側には、第１電動モータ２０、第２電動モータ３０、第３電動モータ１１、ならびに電磁制御弁が接続されていて、モータ制御手段１００からの制御指令によって、第１電動モータ２０、第２電動モータ３０、及び第３電動モータ１１が制御され、電磁弁制御手段１０１からの制御指令によって各種の電磁制御弁が制御されるように構成されている。

つまり、変速用ペダル１９の踏み込みによる操作量を検出するセンサ１９ａの検出信号が駆動制御装置１０のモータ制御手段１００に入力され、そのモータ制御手段１００から出力される指令に基づいて第２電動モータ３０の駆動が制御される。
また、速度設定レバー２５の操作位置を検出する速度設定センサ２５ａの検出信号が前記モータ制御手段１００に入力され、そのモータ制御手段１００から出力される指令に基づいて第１電動モータ２０の駆動が制御される。
そして、リフトアーム６を昇降揺動させる昇降操作レバー２７の操作位置を検出する昇降センサ２７ａの検出信号が前記モータ制御手段１００に入力され、モータ制御手段１００から出力される指令に基づいて第３電動モータ１１の駆動が制御される。

また、前後進切換レバー１６の操作位置を検出するセンサ１６ａの検出信号が前記電磁弁制御手段１０１に入力されると、電磁弁制御手段１０１から出力される指令に基づいて、前後進変速装置５０の油圧アクチュエータを、前後進切換レバー１６の操作位置に対応した状態に作動させるように、電磁制御弁の作動を制御する。
ＰＴＯクラッチレバー２８の操作位置を検出するＰＴＯクラッチセンサ２８ａの検出信号が前記電磁弁制御手段１０１に入力されると、電磁弁制御手段１０１から出力される指令に基づいて、ＰＴＯクラッチ７０の油圧アクチュエータを、ＰＴＯクラッチレバー２８の操作位置に対応した状態に作動させるように、その油圧アクチュエータを操作する電磁制御弁の作動を制御する。

〔他の実施形態の１〕
上述の実施形態では、外部電源によって充電されるバッテリ９を備え、バッテリ９に蓄えられた電力で第１電動モータ２０や第２電動モータ３０、及び第３電動モータ１１を駆動するように構成したものを示したが、これに限らず、例えば、水素吸収燃料を改質器を通して燃料電池に供給する電源発生装置を車体に搭載して、その電源発生装置で発生する電力によってバッテリ９を充電するように構成されたものであっても良い。
その他の構成は、前述した実施形態と同様に構成すればよい。

〔他の実施形態の２〕
上述の実施形態では、走行駆動系Ｄ１に、前後進変速装置５０や副変速装置６０を一体的に設けたものを示したが、これに限らず、副変速装置６０を省略したもの、あるいは前後進変速装置５０と副変速装置６０とをともに省略したものであっても良い。
その他の構成は、前述した実施形態と同様に構成すればよい。

〔他の実施形態の３〕
上述の実施形態では、ＰＴＯ駆動系Ｄ２に、ＰＴＯクラッチ７０とＰＴＯ変速装置７１との双方を備えた構造のものを示したが、これに限らず、例えばＰＴＯ変速装置７１を省略したものであってもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様に構成すればよい。

〔他の実施形態の４〕
上述の実施形態では、遊星歯車機構４０のサンギヤ４３に第１電動モータ２０の動力を入力させるように構成した構造のものを示したが、これに限らず、遊星歯車機構４０のキャリヤ４７に第１電動モータ２０の動力を入力させて、サンギヤ４３から出力するように構成してもよい。
その他の構成は、前述した実施形態と同様に構成すればよい。

本発明に係る電動作業車は、実施の形態で示したようにトラクタに適用して電動トラクタとしたものに限らず、芝刈り機や乗用草刈機、乗用田植機、及び運搬車など、ＰＴＯ軸を備える各種の電動作業車に適用することができる。

１Ｆ，１Ｒ走行装置
７ＰＴＯ軸
１０駆動制御装置
２０主モータ（第１電動モータ）
３０副モータ（第２電動モータ）
４０遊星歯車機構
４３第１入力部（サンギヤ）
４７第２入力部（リングギヤ）
５０前後進変速装置
６０副変速装置
７０ＰＴＯクラッチ
７１ＰＴＯ変速装置
Ｄ１走行駆動系
Ｄ２ＰＴＯ駆動系

Claims

主モータから出力された駆動力が、走行装置に駆動力を伝達する走行駆動系と、機体外部に動力を取り出し可能なＰＴＯ軸に駆動力を伝達するＰＴＯ駆動系とに分岐伝動されるように構成されているとともに、
前記走行駆動系に、前記主モータからの動力が伝達される第１入力部と、別途設けた副モータからの動力が伝達される第２入力部とを有した遊星歯車機構からなる動力合成機構が備えられ、
この動力合成機構は、前記主モータから第１入力部に伝達された動力の出力回転数を、前記第２入力部に伝達される副モータからの動力で変速して出力するように構成されているとともに、
前記主モータが作業装置を接続した前記ＰＴＯ軸と前記走行装置との双方を駆動するに足る大きさの出力を有した電動モータで構成され、かつ前記副モータが前記走行装置を単独で駆動するに足る出力よりも小さい出力を有した電動モータによって構成されている電動作業車。
前記ＰＴＯ駆動系に、前記主モータからＰＴＯ軸への駆動力を断続するＰＴＯクラッチが設けられている請求項１記載の電動作業車。
前記走行駆動系に、前記動力合成機構よりも伝動下手側に前後進変速装置が設けられている請求項１又は２記載の電動作業車。
前記走行駆動系に、前記動力合成機構から出力された走行速度を変速する副変速装置が設けられている請求項１〜３のいずれか一項記載の電動作業車。
前記ＰＴＯ駆動系に、前記主モータからＰＴＯ軸への駆動力を変速するＰＴＯ変速装置が設けられている請求項１〜４のいずれか一項記載の電動作業車。