JP2013233929A - Working vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの駆動力と、電源ユニットの電力によって作動する電動モータの駆動力とを走行伝動系に伝える作業車に関し、詳しくは、電動モータの配置に関する。 The present invention relates to a work vehicle that transmits a driving force of an engine and a driving force of an electric motor operated by electric power of a power supply unit to a traveling transmission system, and more particularly to an arrangement of the electric motor.
上記のように構成された作業車として特許文献1には、エンジンのクランク軸に電動モータ(文献ではモータジェネレータ)と、フライホイールと、トランスミッションとを、この順序で連結した構成が示されている。この特許文献1では、エンジンの減速時等において電動モータで発電した電力を蓄電器に蓄電しておき、必要に応じて蓄電器に蓄電された電力を電動モータに供給できる構成が示されている。
As a working vehicle configured as described above,
特許文献1に記載されるように電動モータは永久磁石を有したロータと、このロータを取り囲む位置に配置されるステータとで構成されている。ステータは磁性鋼板等の磁性体で成るコアに複数のコイルを備えた構成を有するものであり、エンジンの後端側等にステータを備え、エンジンの出力軸(クランク軸)に対してロータが連結されている。
As described in
また、ロータのサイズに比較してステータが大型であるため、電動モータをエンジンに備える場合には、ステータをエンジン側に固定した後に、ステータの内部空間にロータを挿入する形態で、このロータを出力軸の後端まで送り込み出力軸に連結固定する手順で作業を行うことが合理的である。 In addition, since the stator is large compared to the size of the rotor, when the electric motor is provided in the engine, the rotor is inserted into the internal space of the stator after the stator is fixed to the engine side. It is reasonable to work in the procedure of feeding to the rear end of the output shaft and connecting and fixing to the output shaft.
しかしながら、ロータに備えられる永久磁石は強力であり、ステータのコアには磁性体が用いられているため、ステータの内部空間にロータを挿入する際にはロータとステータとの間に強力な吸引力が作用し、ロータが急速に変位する現象を招く等、ロータの位置のコントロールが困難になるだけではなく、ステータの内周面にロータが吸着することも考えられた。このようにステータの内面にロータが吸着した場合には分離が困難で手間が掛かるものになり改善の余地があった。 However, since the permanent magnet provided in the rotor is strong and a magnetic body is used for the core of the stator, when the rotor is inserted into the internal space of the stator, a strong attractive force is generated between the rotor and the stator. It has been considered that not only the control of the rotor position becomes difficult, such as causing a phenomenon of rapid displacement of the rotor, but also that the rotor is attracted to the inner peripheral surface of the stator. Thus, when the rotor is adsorbed on the inner surface of the stator, separation becomes difficult and time-consuming, and there is room for improvement.
本発明の目的は、エンジンの出力軸に対して電動モータのロータを容易に連結し得る作業車を合理的に構成する点にある。 An object of the present invention is to rationally configure a work vehicle that can easily connect an electric motor rotor to an output shaft of an engine.
本発明の特徴は、エンジンの駆動力と、電源ユニットの電力によって作動する電動モータの駆動力とを走行伝動系に伝える作業車であって、前記電動モータが永久磁石を有し、前記エンジンの出力軸に同軸上で連結されるロータと、このロータを取り囲む位置に配置されるステータとを備えて構成され、前記ロータと、フライホイールとを、前記出力軸の側からこの順序で連結する連結機構を備え、前記電動モータと前記フライホイールとを収容するハウジングが備えられ、前記連結機構が、前記出力軸と平行姿勢で立設されたスタッド軸と、このスタッド軸が前記ロータと前記フライホイールとに貫通する状態においてスタッド軸の軸端のネジ部に螺合するナットとで構成され、前記ロータには、このロータを前記出力軸の方向に送り込んで連結する際に、送り速度調整用のネジ軸が前記出力軸の回転軸芯と平行姿勢で貫通するように内面に雌ネジ部を有するネジ孔が形成されている点にある。 A feature of the present invention is a work vehicle that transmits a driving force of an engine and a driving force of an electric motor operated by electric power of a power supply unit to a traveling transmission system, the electric motor having a permanent magnet, A rotor that is coaxially connected to the output shaft and a stator that is disposed at a position surrounding the rotor, and that connects the rotor and the flywheel in this order from the output shaft side. And a housing that houses the electric motor and the flywheel, the connecting mechanism is a stud shaft erected in a posture parallel to the output shaft, and the stud shaft serves as the rotor and the flywheel. And a nut that is screwed into the threaded portion of the shaft end of the stud shaft in a state of penetrating to the rotor. The rotor is fed into the rotor in the direction of the output shaft. Upon coupling is that a screw hole is formed with a female screw portion on the inner surface as the screw shaft for adjusting the feed rate through a parallel orientation and rotational axis of the output shaft.
この構成によると、エンジンの出力軸に対して電動モータのロータを連結する際には、ロータのネジ孔の全長より充分に長い寸法の送り速度調整用のネジ軸を準備しておき、このネジ軸の両端部がネジ孔から突出するようにロータのネジ孔に螺合させ、出力軸に備えたスタッド軸がロータに貫通する状態にセットする。この状態では、ロータとステータとの間に吸引力が作用するものであるが、ネジ軸の一方の端部が出力軸に接当するためロータが出力軸に接近する方向(エンジンの回転軸芯に沿う方向)への変位が抑制され、また、スタッド軸がロータがステータ内面に接近する方向(エンジンの回転軸芯に直交する方向)への変位を抑制する。この状態で、ネジ軸の一方の端部のロータからの突出量を低減するように、ネジ軸の他方の端部を回転操作することでロータとステータとの間に作用する吸引力の影響を排除する状態でエンジンの出力軸に接近する方向にロータを任意の速度で変位させることが可能となり、適正な位置にロータを案内して、このロータとフライホイールとを連結機構で出力軸に連結できる。
このように、エンジンの出力軸にロータとフライホイールとを連結機構によって連結し、ハウジングを備えることで、このハウジングの内部に電動モータとフライホイールとを収容する状態で備えることが可能となる。
従って、エンジンの出力軸に対して電動モータのロータを容易に連結すると共に、ハウジングの内部に電動モータとフライホイールとを備えた作業車が構成された。
According to this configuration, when connecting the rotor of the electric motor to the output shaft of the engine, a screw shaft for adjusting the feed rate having a dimension sufficiently longer than the entire length of the screw hole of the rotor is prepared. The shaft is screwed into the screw hole of the rotor so that both ends of the shaft protrude from the screw hole, and the stud shaft provided in the output shaft is set to penetrate the rotor. In this state, a suction force acts between the rotor and the stator. However, since one end of the screw shaft is in contact with the output shaft, the rotor approaches the output shaft (engine rotation shaft core). ) And the stud shaft is restrained from moving in the direction in which the rotor approaches the stator inner surface (the direction perpendicular to the rotational axis of the engine). In this state, by rotating the other end of the screw shaft so as to reduce the amount of protrusion from one end of the screw shaft, the influence of the suction force acting between the rotor and the stator is reduced. The rotor can be displaced at an arbitrary speed in the direction of approaching the engine output shaft in the excluded state, the rotor is guided to an appropriate position, and the rotor and flywheel are connected to the output shaft by a connecting mechanism. it can.
As described above, the rotor and the flywheel are connected to the output shaft of the engine by the connecting mechanism, and the housing is provided, so that the electric motor and the flywheel can be provided in the housing.
Accordingly, a work vehicle is constructed in which the rotor of the electric motor is easily connected to the output shaft of the engine, and the electric motor and the flywheel are provided inside the housing.
本発明は、前記フライホイールの前記ロータと反対側に、駆動力を断続するクラッチ機構を備えても良い。 The present invention may include a clutch mechanism for intermittently driving the driving wheel on the opposite side of the flywheel from the rotor.
これによると、フライホイールにおいてロータと反対側の面を利用してクラッチ機構を構成できることになり、クラッチ機構を構成するための部材を少なくしてクラッチ機構の小型化が実現すると共に、このクラッチ機構で摩耗粉が発生しても、フライホイールの妨げにより、この摩耗粉が電動モータに侵入する不都合を抑制する。 According to this, the clutch mechanism can be configured using the surface opposite to the rotor in the flywheel, and the clutch mechanism can be reduced in size by reducing the number of members for configuring the clutch mechanism. Even if wear powder is generated, the inconvenience of the wear powder entering the electric motor due to the obstruction of the flywheel is suppressed.
本発明は、前記回転軸芯に沿う方向視において、前記ステータのコイルに接続する電力線が前記ハウジングの左右方向で前記ハウジングの一方側に配置され、前記フライホイールの外周のリングギヤ部に回転力を伝えるスタータモータが、前記左右方向で前記ハウジングの他方側に配置されても良い。 According to the present invention, when viewed in a direction along the rotation axis, a power line connected to the coil of the stator is disposed on one side of the housing in the left-right direction of the housing, and rotational force is applied to the ring gear portion on the outer periphery of the flywheel. A starter motor for transmitting may be disposed on the other side of the housing in the left-right direction.
これによると、ハウジングの両側部にスタータモータと電力線とが振分けられて配置されることになり、例えば、一方の側部にステータモータと電力線とを配置するものと比較してハウジングの側部のスペースを有効に利用できる。 According to this, the starter motor and the power line are distributed and arranged on both sides of the housing. For example, the side of the housing is compared with the case where the stator motor and the power line are arranged on one side. Space can be used effectively.
本発明は、前記電動モータとして、発電機として機能するものが用いられ、前記電源ユニットに二次電池と、この二次電池の充電と放電とを管理する電池管理手段とが備えられ、前記エンジンの駆動力を前記電動モータに伝える伝動部が備えられると共に、前記電動モータで発電された電力を前記電源ユニットの前記二次電池に充電する充電モードと、前記電動モータに前記電源ユニットからの電力を供給する駆動モードとの切り換えを行う充放電制御手段を備えても良い。 In the present invention, an electric motor that functions as a generator is used as the electric motor, and the power supply unit includes a secondary battery and battery management means for managing charging and discharging of the secondary battery, and the engine And a charging mode for charging the secondary battery of the power supply unit with electric power generated by the electric motor, and electric power from the power supply unit to the electric motor. There may be provided charge / discharge control means for switching between the drive mode for supplying the power.
これによると、例えば、エンジンに作用する負荷が低い場合には、充放電制御手段が充電モードを選択することで電動モータで発電した電力を電源ユニットの二次電池に充電し、エンジンに作用する負荷が増大した場合には、充放電制御手段が駆動モードを選択することで二次電池からの電力を電動モータに供給することでエンジンに作用する負荷を軽減することが可能となる。これにより作業車がハイブリッド型に構成されることになる。 According to this, for example, when the load acting on the engine is low, the charge / discharge control means selects the charging mode so that the electric power generated by the electric motor is charged in the secondary battery of the power supply unit and acts on the engine. When the load increases, the charge / discharge control means selects the drive mode so that power from the secondary battery is supplied to the electric motor, thereby reducing the load acting on the engine. As a result, the work vehicle is configured in a hybrid type.
本発明は、運転者が搭乗するキャビンのルーフ部に前記電源ユニットと、前記キャビンの内部の空気温度の調整を行う空調装置とを備えても良い。 The present invention may include the power supply unit and an air conditioner for adjusting an air temperature inside the cabin in a roof portion of a cabin on which a driver is boarded.
これによると、電源ユニットをキャビンのルーフ部に備えることにより、走行機体に電源ユニットを配置するための空間を確保しなくて済む。また、ルーフ部に空調装置を備えているので、この走行機体の走行用の電動モータの近傍にコンプレッサを備える構成の空調装置と比較すると、冷媒を給排するための配管をキャビンと走行機体との間に形成しなくて済む。 According to this, by providing the power supply unit in the roof portion of the cabin, it is not necessary to secure a space for arranging the power supply unit in the traveling machine body. In addition, since the roof portion is provided with an air conditioner, compared with an air conditioner configured to include a compressor in the vicinity of the electric motor for traveling of the traveling machine body, a pipe for supplying and discharging refrigerant is connected to the cabin and the traveling machine body. It is not necessary to form it between.
本発明は、前記ルーフ部が下側の底壁と上側の上壁との間にルーフ内空間が形成される構成を有しており、このルーフ内空間に対して、前記電源ユニットを収容するユニット収容ケースと、このユニット収容ケースに対してキャビン外部の空気を供給する吸気ダクトと、前記ユニット収容ケースの空気をキャビン外部に送り出す排気ダクトとを配置することで、この吸気ダクトの内部空間と、ユニット収容ケースの内部空間と、排気ダクトの内部空間とを併せて冷却空間が形成され、前記吸気ダクトを介してキャビン外部の空気を吸引し、この空気を前記ユニット収容ケースから前記排気ダクトを介してキャビン外部に排出するファンが前記冷却空間の内部に備えられても良い。 In the present invention, the roof portion has a configuration in which a roof inner space is formed between a lower bottom wall and an upper upper wall, and the power supply unit is accommodated in the roof inner space. By arranging a unit storage case, an intake duct for supplying air outside the cabin to the unit storage case, and an exhaust duct for sending air from the unit storage case to the outside of the cabin, an internal space of the intake duct The internal space of the unit storage case and the internal space of the exhaust duct are combined to form a cooling space, and air outside the cabin is sucked through the intake duct, and this air is discharged from the unit storage case to the exhaust duct. A fan for discharging to the outside of the cabin through the cooling space may be provided inside the cooling space.
これによると、ルーフ部の底壁と上壁との間のルーフ内空間に配置されるユニット収容ケースに電源ユニットを収容できる。また、ユニット収容ケースに吸気ダクトと排気ダクトとを接続して冷却空間を形成し、キャビン外部の空気を吸気ダクトで吸引し、ユニット収容空間を通過した空気を排気ダクトによりキャビン外部に送り出すファンを備えているので、電源ユニットに対する雨水や塵埃の侵入を抑制しながら、走行機体の走行が停止した状態においてもキャビン外部の空気を電源ユニットに供給する形態での冷却が可能になる。 According to this, a power supply unit can be accommodated in the unit accommodation case arrange | positioned in the space in the roof between the bottom wall and upper wall of a roof part. In addition, a cooling space is formed by connecting an intake duct and an exhaust duct to the unit housing case, and a fan that sucks air outside the cabin through the air intake duct and sends the air that has passed through the unit housing space to the outside of the cabin through the exhaust duct. Therefore, it is possible to cool the power supply unit in such a manner that air outside the cabin is supplied to the power supply unit even when the traveling of the traveling machine body is stopped, while preventing rainwater and dust from entering the power supply unit.
本発明は、キャビン外部の空気を取り込む換気空間が、前記冷却空間と分離する状態で前記ルーフ部に形成され、前記空調装置でキャビン内部の換気を行う際には前記換気空間から取り込んだ空気を前記空調装置に供給しても良い。 In the present invention, a ventilation space for taking in air outside the cabin is formed in the roof portion in a state of being separated from the cooling space, and when the air conditioning device ventilates the cabin, the air taken in from the ventilation space is You may supply to the said air conditioner.
これによると、冷却空間と分離する状態でルーフ部に形成された換気空間に対してキャビン外部の空気を取り込み、この空気を空調装置に取り込むことも可能となる。また、換気空間の空気を空調装置に供給する構成であるため、例えば、冷房を行う場合には電源ユニットの熱が作用しない換気空間から取り入れた空気の温度を下げることになり、エネルギーの無駄もない。 According to this, air outside the cabin can be taken into the ventilation space formed in the roof portion in a state separated from the cooling space, and this air can be taken into the air conditioner. In addition, since air in the ventilation space is supplied to the air conditioner, for example, when cooling, the temperature of the air taken from the ventilation space where the heat of the power supply unit does not act is lowered, and energy is wasted. Absent.
本発明は、前記二次電池に接続する電力ケーブルと、前記電池管理手段に接続する信号ケーブルとが、前記キャビンの複数のピラーのうち互いに異なるものの内部に配設されても良い。 In the present invention, the power cable connected to the secondary battery and the signal cable connected to the battery management means may be disposed inside different ones of the plurality of pillars of the cabin.
これによると、電力ケーブルと信号ケーブルとが異なるピラーの内部に配設されることにより、ピラーがシールドとして機能すると同時に電力ケーブルと信号ケーブルとの距離が拡大するので、電力ケーブルにノイズが乗った場合にも、このノイズが信号ケーブルに作用する現象を低減して、誤作動を抑制できる。 According to this, since the power cable and the signal cable are arranged inside different pillars, the pillar functions as a shield, and at the same time the distance between the power cable and the signal cable is increased, so that noise is riding on the power cable. Even in this case, the phenomenon that this noise acts on the signal cable can be reduced, and malfunction can be suppressed.
本発明は、電源ユニットから前記電動モータに供給される電力を制御する電力制御ユニットが、走行機体から外側に張り出す形態で後車輪の上方を覆う位置の後部フェンダーの部位に配置されても良い。 In the present invention, the power control unit that controls the power supplied from the power supply unit to the electric motor may be disposed at a position of the rear fender in a position that covers the rear wheel in a form protruding outward from the traveling machine body. .
後車輪の上方を覆う位置にある後部フェンダーは走行機体の外部に露出した位置にあり、この後部フェンダーの部位は、下方の後車輪との間に多少の空間があり、上方には比較的大きい空間を確保できる。この構成のように後部フェンダーの部位に電力制御ユニットを備える構成では、作業車の内部に電力制御ユニットを備えるための空間を確保するための設計を行わずに済むだけではなく、電力制御ユニットに対して走行機体の外部の空気を直接的に接触させて冷却することが可能となる。 The rear fender in the position covering the upper part of the rear wheel is in a position exposed to the outside of the traveling machine body, and this rear fender part has some space between the lower rear wheel and is relatively large above. Space can be secured. In the configuration in which the power control unit is provided in the rear fender portion as in this configuration, not only the design for securing the space for providing the power control unit in the work vehicle is not required, but also in the power control unit. On the other hand, it becomes possible to cool by directly contacting the air outside the traveling machine body.
本発明は、前記電力制御ユニットが、前記後部フェンダーのうち前記後車輪に対向する位置に配置されると共に、この電力制御ユニットへの泥土の侵入を規制する規制手段を備えても良い。 In the present invention, the power control unit may be disposed at a position facing the rear wheel in the rear fender, and may include a regulation unit that regulates intrusion of mud into the power control unit.
これによると、電力制御ユニットを後部フェンダーのうち後車輪に対向する位置に配置することにより、後部フェンダーから上方への突出を抑制でき、後部フェンダーの下側の空間を有効に利用できる。また、電力制御ユニットの上方を後部フェンダーで保護できると同時に、規制手段により電力制御ユニットに対する泥土等の侵入が規制されるため、この電力制御ユニットが保護される。 According to this, by arrange | positioning a power control unit in the position which opposes a rear wheel among rear fenders, the upward protrusion from a rear fender can be suppressed and the space below a rear fender can be utilized effectively. Further, the upper portion of the power control unit can be protected by the rear fender, and at the same time, the intrusion of mud or the like into the power control unit is regulated by the regulating means, so that the power control unit is protected.
本発明は、前記規制手段が、前記電力制御ユニットを収容するケース部と、このケース部の下側で前記後車輪の上側に配置される保護プレートとを備え、この保護プレートの下面に下方に突出するスクレーパが形成されても良い。 In the present invention, the restricting means includes a case portion that houses the power control unit, and a protective plate that is disposed on the lower side of the rear wheel below the case portion. A protruding scraper may be formed.
これによると、後車輪で跳ね上げられた小石や泥土が電力制御ユニットの方向に向かうことがあっても、小石は保護プレートに接触するため電力制御ユニットに直接的に接触することがない。また、後車輪に土塊や藁等が付着して後輪フェンダーの内部に持ち込まれることがあっても、土塊や藁はスクレーパに接触して掻き落とされ、これらを保護プレートに接触させることがない。このように保護プレートとスクレーパとで電力制御ユニットが保護される。 According to this, even if the pebbles and mud that are flipped up by the rear wheels may go in the direction of the power control unit, the pebbles do not contact the power control unit directly because they contact the protection plate. In addition, even if dirt or scum adheres to the rear wheel and is brought into the rear wheel fender, the soil or scum is scraped off by contact with the scraper and does not contact the protective plate. . Thus, the power control unit is protected by the protective plate and the scraper.
本発明は、前記後部フェンダーよりも走行機体の中央側の空間の空気を冷却風として前記電力制御ユニットに導くダクトと、前記ダクトから空気を吸引して前記電力制御ユニットに供給する冷却ファンとを備えても良い。 The present invention includes a duct that guides air in a space closer to the center of the traveling body than the rear fender to the power control unit as cooling air, and a cooling fan that sucks air from the duct and supplies the air to the power control unit. You may prepare.
これによると、泥土や塵埃が曝されやすい環境に電源制御ユニットを配置しているにも拘わらず、冷却ファンの駆動によりダクトを介して走行機体の中央側の空間の清浄な空気を冷却風としてダクトから電源制御ユニットに供給することで、電源ユニットに塵埃を送ることなく冷却を行い、電力制御ユニットに対して走行機体の外部の空気を直接的に接触させて冷却を行う構成と併せて一層良好な冷却を実現する。 According to this, despite the power control unit being placed in an environment where mud and dust are easily exposed, clean air in the space on the center side of the traveling machine body is used as cooling air through the duct by driving the cooling fan. By supplying the power control unit from the duct, the cooling is performed without sending dust to the power supply unit, and the cooling is performed by directly contacting the air outside the traveling machine body with the power control unit. Good cooling is achieved.
本発明は、前記電力制御ユニットに対して前記電源ユニットからの電力を供給する電源ケーブルと、この電力制御ユニットから前記電動モータに電力を出力する出力ケーブルとが、前記電力制御ユニットの走行機体内側の側壁から走行機体の中央側に延出されても良い。 According to the present invention, a power supply cable that supplies power from the power supply unit to the power control unit, and an output cable that outputs power from the power control unit to the electric motor are arranged inside the traveling body of the power control unit. It may be extended from the side wall to the center side of the traveling machine body.
これによると、電力制御ユニットの走行機体内側の側壁から走行機体の中央側に電源ケーブルと出力ケーブルとが引き出されることになり、電力ケーブルと出力ケーブルとが後部フェンダーの内部に露出しない状態で配置して傷みの少ない状態に維持できる。 According to this, the power cable and the output cable will be drawn from the side wall inside the traveling body of the power control unit to the center side of the traveling body, and the power cable and the output cable are not exposed inside the rear fender. Thus, it can be maintained in a state with little damage.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成〕
図1に示すように、操向操作(操舵)自在な左右一対の前車輪1と、左右一対の後車輪2とを備えた走行機体Aの前部のエンジンボンネット3の内部にディーゼル型のエンジン4を備え、このエンジン4の後面側にジェネレータモータM(電動モータの一例)と主クラッチ機構Cとを収容する伝動ハウジング5を備え、この伝動ハウジング5の後面にミッションケース7が連結し、走行機体Aの後部で左右の後車輪2の上方を覆うように走行機体Aから外側方に張り出す形態で備えられた左右の後部フェンダー8の間に運転座席9を備え、この運転座席9を収容する運転空間を形成するキャビンDを備えて作業車としてのハイブリッド型のトラクタが構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔overall structure〕
As shown in FIG. 1, a diesel engine is installed inside an
走行機体Aの後部(ミッションケース7の後端側)に昇降用アクチュエータとして油圧型の昇降シリンダ10と、この昇降シリンダ10の作動により上下に揺動する左右一対のリフトアーム11とが備えられ、ミッションケース7の後端には駆動力の外部への取り出しを可能にする動力取出軸12が備えられている。これにより、左右のリフトアーム11によって昇降自在となる3点リンク機構(図示せず)を介してロータリ耕耘装置やプラウなどの対地作業装置を連結することが可能となり、ロータリ耕耘装置などの駆動型の対地作業装置に対して動力取出軸12からの駆動力を伝え、耕起作業が実現する。
A
このトラクタでは、ジェネレータモータMが、エンジン4の駆動力により発電を行う三相交流発電機の機能と、外部から供給される電力により回転作動する三相交流モータの機能とを併せ持つものが使用されている。また、キャビンDのルーフ部Rの内部にリチウムイオン型やニッケル水素型等の二次電池59と電池管理システム60(電池管理手段の一例・BMS)とを有する電源ユニットB(図8、図15を参照)が備えられ、この電源ユニットBからの直流電力を三相交流電力に変換してジェネレータモータMに供給する第1電力制御ユニットE1が右側の後部フェンダー8の下側に備えられ、油圧系を駆動する第2電力制御ユニットE2が左側の後部フェンダー8の下側に備えられている。また、ジェネレータモータMで発電された三相交流電流を直流電流に変換し昇圧して電源ユニットBに供給する制御と、第1,第2電力制御ユニットE1,E2の制御とを行う主制御システムが運転座席9の下側に配置されている。尚、第1,第2電力制御ユニットE1,E2の上位概念として電力制御ユニットEと称する。
In this tractor, a generator motor M having both a function of a three-phase AC generator that generates electric power by the driving force of the
〔主制御システム〕
主制御システムは、図15に示すように、主制御ユニット101と、エンジン制御ユニット102と、ハイブリッド制御ユニット103と、モータ制御ユニット104と、整流昇圧ユニット105とを有しており、これらはECUとして構成される。また、この主制御システムは充放電手段として機能するものであり、走行伝動系に作用する負荷が小さい場合には、ジェネレータモータMからの発電電力を電源ユニットBの二次電池59に充電する充電モードを選択し、走行伝動系に作用する負荷が閾値を超えた場合には、電源ユニットBからの電力を第1電力制御ユニットE1で三相交流に変換してジェネレータモータMに供給する駆動モードを選択するように構成され、この駆動モードでは、ジェネレータモータMの駆動力を走行伝動系に伝えることによりエンジン回転をアシストして駆動力不足やエンジンストップを招くことのない走行を実現する。尚、走行伝動系とはエンジン4の駆動力を前車輪1と後車輪2とに伝える機能を有するミッションケース7等の伝動機構であり、ミッションケース7と制御構成の詳細とは後述する。
[Main control system]
As shown in FIG. 15, the main control system includes a main control unit 101, an
〔伝動ハウジング〕
図2に示すように、エンジン4とジェネレータモータMとフライホイール15と主クラッチ機構Cとが、この順序で備えられ、エンジン4の後部に連結したリヤエンドプレート16に対して前述した伝動ハウジング5が連結し、これにより伝動ハウジング5にジェネレータモータMとフライホイール15と主クラッチ機構Cとが収容されている。
[Transmission housing]
As shown in FIG. 2, the
ジェネレータモータMは、永久磁石21を外周に備えたロータ22と、このロータ22を取り囲む位置に配置されたステータ23とで構成され、ステータ23は、ステータコアの複数のティース部(図示せず)にコイルを巻回した構造を有している。エンジン4の出力軸4A(クランク軸)の軸端に対して、この出力軸4Aの回転軸芯Xと同軸芯で、ジェネレータモータMのロータ22が連結している。このロータ22のうち出力軸4Aと反対側の面にフライホイール15が配置され、これらが連結機構Jによって連結されている。この構成では、ロータ22が、ジェネレータモータMの駆動力を走行伝動系に伝える機能を有すると共に、エンジン4の駆動力をジェネレータモータMに伝える機能を有した伝動部として構成されている。
The generator motor M is composed of a
連結機構Jは、出力軸4Aに対して回転軸芯Xと平行姿勢で立設され、ロータ22に穿設されたロータ貫通孔22Aと、フライホイール15に穿設されたホイール貫通孔15Aとに貫通する複数のスタッド軸24と、このスタッド軸24の軸端のネジ部24Aに螺合するナット25とで構成されている。このような構成から出力軸4Aの軸端とナット25との間にロータ22とフライホイール15とを挟み込む状態で夫々が連結される状態に達する。
The coupling mechanism J is erected in a posture parallel to the rotation axis X with respect to the
伝動ハウジング5は、前部ハウジング5Aと後部ハウジング5Bとを分離可能に連結した構造を有しており、ジェネレータモータMを組み立てる際には、前部ハウジング5Aの内面にステータ23を備えた状態で、この前部ハウジング5Aをリヤエンドプレート16に連結し、次に、出力軸4Aの後端にロータ22を連結する作業が行われる。
The transmission housing 5 has a structure in which the
この作業において、ロータ22の永久磁石21の吸引力によってロータ22がステータ23の内面に吸着する不都合を阻止するために、前述した複数のスタッド軸24を備えており、ロータ22には回転軸芯Xと平行姿勢(図面では同軸芯)で貫通し、内面に雌ネジを有するネジ孔22Bが形成されている。
In this work, in order to prevent the inconvenience that the
このネジ孔22Bは送り速度調整用のネジ軸18が螺合するための雌ネジ部が形成され、ロータ22を出力軸4Aに連結する際には、図3(a)に示すように、ネジ軸18の先端がロータ22に突出するように螺合させた状態で、複数のスタッド軸24をロータ22のロータ貫通孔22Aに挿通させ、ネジ軸18の円錐状の先端を出力軸4Aの後面で回転軸芯X上に形成した円錐状の凹部4Bに嵌め込むことになる。この状態において、ネジ軸18をロータ22から抜き取る方向に回転操作することにより、永久磁石21がステータ23に吸引される吸引力によりロータ22と出力軸4Aの後端との距離を徐々に短縮することになる。この操作によりロータ22が出力軸4Aの後端に接触する位置に達した状態では、ロータ22の外周とステータ23の内周との間に間隙が形成され、この後、図3(b)に示すように、複数のスタッド軸24をフライホイール15のホイール貫通孔15Aに挿通させ、スタッド軸24にナット25を螺合させ締結することで、このロータ22とフライホイール15とが連結状態に達する。また、出力軸4Aの後面の中央位置には回転軸芯Xと同軸芯となる凹状の被嵌合部4Cが形成され、ロータ22の前面には回転軸芯Xと同軸芯となる凸状の嵌合部22Cが形成され、ロータ22を出力軸4Aに連結時には、被嵌合部4Cと嵌合部22Cとが嵌合して強固な位置決め状態に達する。
This
主クラッチ機構Cは、フライホイール15の後面に連結するクラッチカバー27の内部にクラッチディスク28と、プレッシャプレート29と、ダイヤフラムバネ30とを配置し、クラッチディスク28からの駆動力が伝えられるクラッチ軸31と、図1に示すクラッチペダル52の踏み込み操作に連係して主クラッチ機構Cの切り操作を行うレリーズユニット(図示せず)とを備えている。
The main clutch mechanism C includes a
クラッチ軸31は、後部ハウジング5Bに対して回転軸芯Xを中心にして回転自在に支持され、クラッチディスク28は、スプライン構造によりクラッチ軸31に対してトルク伝動自在、かつ、回転軸芯Xに沿って変位自在に支持され、ダイヤフラムバネ30は、プレッシャプレート29を介してクラッチ入り方向への付勢力をクラッチディスク28に作用させる構成を有している。また、クラッチ軸31の後端からの駆動力を伝動ギヤ32を介して中間伝動軸33に伝える伝動系が後部ハウジング5Bに備えられ、この中間伝動軸33の駆動力はミッションケース7に伝えられる。
The clutch shaft 31 is supported so as to be rotatable about the rotation axis X with respect to the
尚、主クラッチ機構Cはクラッチペダル52が非操作(踏み込まれない)状態である場合にはダイヤフラムバネ30の付勢力がプレッシャプレート29からクラッチディスク28に作用することから、クラッチディスク28がフライホイール15の後面に圧接してクラッチ入り状態に維持される。これとは逆にクラッチペダル52が踏み込み操作された場合には、ダイヤフラムバネ30からプレッシャプレート29に作用する付勢力が大きく低下するためクラッチディスク28とフライホイール15の後面とが非接触状態となりクラッチ切り状態に達する。
In the main clutch mechanism C, when the
前述したフライホイール15の外周にはリングギヤ部15Bが形成され、図4及び図5に示すように、このリングギヤ部15Bに噛合して回転力を伝えるピニオンギヤ(図示せず)を有したスタータモータ19がエンジン4の左側部に配置されている。また、ジェネレータモータMのステータ23のコイルに接続する3本の電力線Qが伝動ハウジング5の右側部に接続している。この電力線Qは、後述する電力制御ユニットEから電力が供給される経路として機能すると共に、ジェネレータモータMで発電した電力を送り出す経路として機能する。このトラクタでは、スタータモータ19をエンジン4の右側部に配置し、電力線Qを伝動ハウジング5の左側部に配置しても良い。
A
〔ジェネレータモータに関連する構成の実施形態における作用・効果〕
このような構成から、エンジン4の出力軸4Aに対してジェネレータモータMのロータ22を連結する際には、ロータ22のネジ孔22Bの全長より充分に長い寸法の送り速度調整用のネジ軸18を準備しておき、このネジ軸18の両端部がネジ孔22Bから突出するようにネジ孔22Bに螺合させ、出力軸4Aに備えたスタッド軸24がロータ22のロータ貫通孔22Aに貫通する状態にセットする。この状態では、ロータ22とステータ23との間に吸引力が作用するものであるが、ネジ軸18の一方の端部が出力軸4Aの凹部4Bの内面に接当するためロータ22が出力軸4Aに接近する方向(回転軸芯Xに沿う方向)への変位が抑制される。また、スタッド軸24がロータ22のステータ内面に接近する方向(回転軸芯Xに直交する方向)への変位が抑制される。
[Operation / Effect in Embodiment of Configuration Relating to Generator Motor]
With such a configuration, when connecting the
この状態で、ネジ軸18の一方の端部のロータ22からの突出量を低減するように、ネジ軸18の他方の端部を人為的な回転操作や、電動アクチュエータ等により回転操作することで、ロータ22とステータ23との間に作用する吸引力の影響を排除する状態でエンジン4の出力軸4Aに接近する方向にロータ22を任意の速度で変位させることが可能となり、適正な位置にロータ22を案内して、このロータ22とフライホイール15とを連結機構Jで出力軸4Aに対して連結できることになる。このようにロータ22を適正な位置に案内した後にネジ軸18は取り外される。
In this state, the other end of the
また、フライホイール15のうち出力軸4Aと反対側の面を利用することで部品点数を増大させずに主クラッチ機構Cを小型に構成することが可能となり、主クラッチ機構Cで摩耗粉が発生しても、フライホイール15の妨げにより、ジェネレータモータMへの摩耗粉の侵入を抑制して高性能の作動を維持する。また、伝動ハウジング5の左右の一方の側部にスタータモータ19を配置し、他方の側部にジェネレータモータMのステータ23のコイルに接続する3本の電力線Qを振分けて配置したことにより、伝動ハウジング5の側部の空間を有効に利用できる。
Further, by utilizing the surface of the
〔ミッションケース〕
ミッションケース7は、図5に示すように、油圧変速ユニットFを内蔵しており、この油圧変速ユニットFで変速された走行駆動力をミッションケース7から前車輪1と後車輪2とに伝える伝動系が形成されている。油圧変速ユニットFの構成は図面に示していないが、エンジン4からの動力を断続する油圧式の変速クラッチと、シンクロメッシュ型の複数の変速ギヤと、夫々の変速ギヤのスリーブをシフト操作する複数の油圧式の変速シリンダと、変速シリンダを制御する変速バルブとを備えている。
[Mission case]
As shown in FIG. 5, the
油圧変速ユニットFは、クラッチペダル52を踏み込み操作しなくとも、主変速レバー55(図1を参照)を操作するだけで変速を実現する構成を油圧回路のみによって実現するものである。その変速作動の一例を挙げると、例えば、主変速レバー55を中立位置から前進1速位置に操作した場合には、変速クラッチが切り操作された後に、変速シリンダの作動により前進1速位置に対応した変速ギヤが変速位置にセットされ、この後に変速クラッチを入り状態に復帰させる制御が油圧によりシーケンシャルに実行される。
The hydraulic transmission unit F realizes a configuration that realizes a shift only by operating the main transmission lever 55 (see FIG. 1) without depressing the
この油圧変速ユニットFからの走行駆動力は、ミッションケース内部の後部デファレンシャル機構(図示せず)を介して左右の後車輪2に伝えられると共に、ミッションケース7の内部に備えた前輪増速装置(図示せず)からの駆動力が前輪駆動軸35を介して前車輪1のデファレンシャル機構(図示せず)に伝えられる。この前輪増速装置は前車輪1が設定角度を超えてステアリング操作された場合に、前車輪1の駆動速度を増大させるギヤ変速系と、図7に示す油圧式のADクラッチ35Cとを備えている。このADクラッチ35Cは走行機体Aの直進状態ではバネの付勢力によって後車輪2と等速での駆動状態を維持し、ステアリング量が設定値を超えた場合には高速伝動状態に切り換えられる。
The travel driving force from the hydraulic transmission unit F is transmitted to the left and right
〔油圧構成〕
図1に示すように、ミッションケース7の前方でエンジン4より更に前方位置には、前車輪1のステアリング作動を行う油圧式のステアリングユニット36が備えられている。図7に示すように、このステアリングユニット36と、昇降シリンダ10と、PTOクラッチ37と、ADクラッチ35Cとが油圧装置の一例であり、図4及び図5に示すように、ミッションケース7の右側の外側部で、キャビンDのステップの下側には、これらに作動油を供給するため前部位置に第1油圧ポンプP1が備えられ、この後部位置に第2油圧ポンプP2が一直線状に配置され、ミッションケース7の左側の外側部には、ミッションケース7の潤滑油を濾過して作動油として第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2とに供給する油圧フィルタ38が取り付けられている。尚、第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2とによって電源ユニットBからの電力によって作動する電動油圧ポンプが構成され、第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2との下面がミッションケース7の下面より上側に位置するように相対的な位置関係が設定されている。
(Hydraulic configuration)
As shown in FIG. 1, a
第1油圧ポンプP1は、電力によって作動する第1ポンプモータP1mと、これによって駆動される第1ポンプP1pとで構成され、第2油圧ポンプP2は、電力によって作動する第2ポンプモータP2mと、これによって駆動される第2ポンプP2pとで構成されている。第1ポンプモータP1mは後方側に駆動軸が突設され、この駆動軸に第1ポンプP1pが連結し、第2ポンプモータP2mは前方側に駆動軸が突設され、この駆動軸に第2ポンプP2pが連結し、第1ポンプP1pと第2ポンプP2pの中間位置に、第1ポンプP1pからの作動油を分配して送り出す分配弁39が配置されている。特に、第1ポンプモータP1mの駆動軸の軸芯と、第2ポンプモータP2mの駆動軸の軸芯とが、互いに平行する状態で機体上下及び左右方向で近接する位置関係に設定されている。この油圧構成では、第1油圧ポンプP1からの作動油を分配弁39で分配する構成に代えて、第2油圧ポンプP2からの作動油を分配弁39で分配する構成であっても良い。
The first hydraulic pump P1 includes a first pump motor P1m that is operated by electric power and a first pump P1p that is driven thereby, and the second hydraulic pump P2 is a second pump motor P2m that is operated by electric power, It is comprised with the 2nd pump P2p driven by this. The first pump motor P1m has a drive shaft projecting on the rear side. The first pump P1p is connected to the drive shaft, and the second pump motor P2m has a drive shaft projecting on the front side. A pump P2p is connected, and a
第1ポンプモータP1mと第2ポンプモータP2mとは三相モータとして構成され、第2電力制御ユニットE2から三相交流電力が供給される。尚、第1油圧ポンプP1と比較して第2油圧ポンプP2で送り出す作動油の油量が多く設定され、第1ポンプモータP1mと比較して第2ポンプモータP2mに大きい容量で大型の電動モータが用いられている。第1ポンプモータP1mと第2ポンプモータP2mとしてブラシレス直流モータのように回転速度を制御できるものを使用しても良い。 The first pump motor P1m and the second pump motor P2m are configured as three-phase motors, and three-phase AC power is supplied from the second power control unit E2. In addition, the amount of hydraulic oil sent out by the second hydraulic pump P2 is set to be larger than that of the first hydraulic pump P1, and the second pump motor P2m has a larger capacity and a larger electric motor than the first pump motor P1m. Is used. As the first pump motor P1m and the second pump motor P2m, those capable of controlling the rotation speed such as a brushless DC motor may be used.
図6に示すように、ミッションケース7の底壁部7Aには、油圧フィルタ38で濾過した潤滑油を作動油として送り出すように、ミッションケース7の内部空間と分離する機体左右向きの主送油路7B(内部油路の一例)が底壁部7Aの一端から他端に亘って形成され、この主送油路7Bから機体前後向きに分岐した分岐送油路7C(内部油路の一例)が形成され、また、ミッションケース7の壁部には内部空間に貯留されている潤滑油を油圧フィルタ38に供給する吸引油路7Dが形成されている。ミッションケース7は鋳造物であり、これら主送油路7Bと、分岐送油路7Cと、吸引油路7Dとは鋳造時にミッションケース7と一体的に形成される。
As shown in FIG. 6, the main oil supply to the left and right sides of the machine body separated from the internal space of the
主送油路7Bからの作動油は第2送油管L2を介して第2ポンプP2pに供給され、分岐送油路7Cからの作動油は第1送油管L1を介して第1ポンプP1pに供給される。
The hydraulic oil from the main
図7に示す如く第1ポンプP1pからの作動油は、分配弁39を介して、前車輪1のステアリング作動を行うステアリングユニット36に供給されると共に、分配弁39を介して、PTOクラッチ37(厳密にはPTOクラッチ37の制御弁)と、油圧変速ユニットFと、ADクラッチ35C(厳密にはADクラッチ35Cの制御弁)とに供給される。また、第2ポンプP2pからの作動油は、走行機体Aの後部の昇降シリンダ10(厳密には昇降シリンダ10の制御弁)に供給されると共に、対地作業装置のローリング姿勢を制御するローリングシリンダ13(厳密にはローリング制御弁)に供給される。
As shown in FIG. 7, the hydraulic oil from the first pump P1p is supplied to the
〔油圧構成に関連する実施形態における作用・効果〕
このような油圧構成から、油圧機器を作動させる際に第1油圧ポンプP1の第1ポンプモータP1m、又は、第2油圧ポンプP2の第2ポンプモータP2mを作動させることにより、油圧機器を作動させない場合に電力の無駄な消費をなくすことが可能となる。また、ミッションケース7の一方の外側部に電動油圧ポンプとして第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2との2つの油圧ポンプを配置し、ミッションケース7の他方の外側部に油圧フィルタ38を配置しているので、ミッションケース7と油圧ポンプとの間の油路長を最短にして油圧系の小型化を実現するだけではなく、例えば、ミッションケース7一方の外側部に油圧ポンプと油圧フィルタ38とを配置するものと比較してミッションケース7の両側部の空間を有効に利用して油圧系を構成することが可能となる。
[Operation / Effect in Embodiment Related to Hydraulic Configuration]
From such a hydraulic configuration, when the hydraulic device is operated, the hydraulic device is not operated by operating the first pump motor P1m of the first hydraulic pump P1 or the second pump motor P2m of the second hydraulic pump P2. In this case, it is possible to eliminate wasteful power consumption. Also, two hydraulic pumps, a first hydraulic pump P1 and a second hydraulic pump P2, are arranged as an electric hydraulic pump on one outer side of the
また、第1ポンプモータP1mと第2ポンプモータP2mとの中間の空間に第1ポンプP1pと第2ポンプP2pと分配弁39とが配置されるため、例えば、草木や地面の突出物が存在する環境で走行機体Aを前進させる場合でも、第1ポンプモータP1mが草木や突出物に接触して排除するため、これらが第1ポンプP1pと第2ポンプP2pと分配弁39との何れかに接触して破損する不都合を解消する。また、走行機体Aを後進させる場合には、前述とは逆に第2ポンプモータP2mが草木や突出物に接触して排除することで第1ポンプP1pと第2ポンプP2pと分配弁39との何れかに接触して破損する不都合を解消する。
In addition, since the first pump P1p, the second pump P2p, and the
この油圧構成では、電動油圧ポンプとして第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2との2つの油圧ポンプを示したが、1つの電動油圧ポンプを備えても良く、3つ以上の油圧ポンプを備えても良い。また、分配弁39は他の油圧装置に作動油を分配するように構成しても良く、電動油圧ポンプをミッションケース7の左側に配置し、油圧フィルタ38をミッションケース7の右側に配置しても良い。また、第1油圧ポンプP1と第2油圧ポンプP2との配置を前述した構成とは逆にして、第1油圧ポンプP1を後部に配置し、第2油圧ポンプP2を配置しても良い。
In this hydraulic configuration, two hydraulic pumps of the first hydraulic pump P1 and the second hydraulic pump P2 are shown as the electric hydraulic pumps. However, one electric hydraulic pump may be provided, and three or more hydraulic pumps may be provided. May be. Further, the
〔キャビン〕
キャビンDは、前部で支柱状となる左右一対の前ピラー41と、前後方向の中間で支柱状となる左右一対の中間ピラー42と、後部で支柱状となる左右一対の後ピラー43と、これらの上部に連結するトップフレーム44と、このトップフレーム44を覆う位置に配置されるルーフ部Rとを有している。キャビンDの前部位置で左右の前ピラー41に挟まれる位置にフロントガラス45を備え、両側部で前ピラー41と中間ピラー42との間にガラス製のドア46を開閉自在に備え、このドア46の後方位置で中間ピラー42と後ピラー43との間にサイドガラス47を備え、後部位置で左右の後ピラー43に挟まれる位置にリヤガラス48を備えている。この構成では左右一対の前ピラー41と、左右一対の中間ピラー42と、左右一対の後ピラー43とが断面形状コ字状となる鋼材が用いられ、これらの上端に対してトップフレーム44が溶接固定されている。
〔cabin〕
The cabin D includes a pair of left and right
このキャビンDは外部の塵埃や騒音等の運転空間内への侵入を阻止する気密構造を備えており、ルーフ部Rの後部にはキャビン内の冷房と暖房とを行う空調装置としてエアーコンディショナーSが備えられている The cabin D has an airtight structure that prevents external dust and noise from entering the driving space, and an air conditioner S is provided at the rear of the roof R as an air conditioner for cooling and heating the cabin. Equipped
図1及び図10に示すように、キャビンDの内部で、運転座席9の前部位置には前車輪1の操向操作を行うステアリングホイール51が配置され、ステアリングホイール51の左側の下方にはクラッチペダル52が配置され、右側下方には左右一対のブレーキペダル53とアクセルペダル54が配置されている。また、運転座席9の右側部にはミッションケース7の変速を行う主変速レバー55と、昇降シリンダ10を制御する昇降レバー56とが配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 10, inside the cabin D, a
〔キャビン:電源ユニットの冷却構成〕
キャビンDのルーフ部Rに備えられる電源ユニットBは、二次電池59の温度上昇を抑制する目的から、キャビン外部の空気を吸引して冷却風として二次電池59と電池管理システム60とに供給する冷却系を備えている。
[Cabin: Cooling configuration of power supply unit]
The power supply unit B provided in the roof portion R of the cabin D sucks air outside the cabin and supplies it to the
図8及び図9に示すように、ルーフ部Rは、トップフレーム44に支持される形態でキャビンの内部空間側に配置されキャビン内の天井壁として機能する底壁61と、この上側の上壁62と、更に上側の外壁63を有し、底壁61と上壁62との間にルーフ内空間Kが形成されると共に、上壁62と外壁63との間に換気空間Tが形成されている。このルーフ部Rでは、底壁61と上壁62とは金属材と樹脂材との何れを用いるものであっても良いが、外壁63及び上壁62として樹脂材をブロー成形したものを用いることにより、直射日光が射す環境においても換気空間Tやルーフ内空間Kの温度を上昇させ難いものにしている。尚、換気空間Tは、ルーフ部Rにおいて冷却空間Nと分離して形成されるものであれば良く、例えば、ルーフ部Rの側部や後部に形成される構成であっても良い。
As shown in FIGS. 8 and 9, the roof portion R includes a
電源ユニットBの二次電池59は、電池として機能する複数のセルを電気的に接続した構成を有しており、ルーフ部Rの前後及び左右中央部に配置され、この二次電池59の前方近傍位置に電池管理システム60が配置されている。ルーフ内空間Kには電源ユニットBを収容するユニット収容ケース64と、このユニット収容ケース64に対してキャビン外部の空気を供給する吸気ダクト65と、ユニット収容ケース64の空気をキャビン外部に送り出す排気ダクト66とを有する冷却空間Nが形成され、吸気ダクト65を介してキャビン外部の空気を吸引し、この空気をユニット収容ケース64から排気ダクト66を介してキャビン外部に排出するように前部ファン67が吸気ダクト65の内部に備えられ、後部ファン68が排気ダクト66の内部に備えられている。また、このルーフ内空間Kの前部横一側には、前述した冷却空間Nと独立して電源ユニットBから電力制御ユニットEに供給される電流に対して複数の抵抗器の何れかを選択して電気抵抗を作用させるリレーボックスGが前方側ほど機体内側に傾斜する傾斜姿勢で配置されている。
The
電源ユニットBは、二次電池59と電池管理システム60とを備えるものであり、これらがユニット収容ケース64の内部に露出する形態で収容する構成を想定しているが、この二次電池59と電池管理システム60とをボックス類に収容し、このボックスをユニット収容ケース64の内部に収容するように構成しても良い。ユニット収容ケース64は、電池収容空間64Aの前端側に空気の流れ方向での上流側ほど断面積が小さくなる導入空間64Bと、後端側に空気の流れ方向での下流側ほど断面積が小さくなる排出空間64Cとが形成されている。
The power supply unit B includes a
吸気ダクト65は、前端部に横方向に拡大する吸気部65Aが形成され、この吸気ダクト65の中間部分に前部ファン67が配置され、この前部ファン67の排出部がユニット収容ケース64の導入空間64Bの前端に接続している。吸気部65Aに空気を導入するためルーフ部Rの前端部の左右中央部には吸気開口Raが形成され、この吸気開口Raの前端位置には下部から斜め後方上方に突出する前ガイド板69Fと、上部から斜め前方下方に突出する後ガイド板69Rとが配置され、吸気部65Aにはエアーフィルタ70が備えられている。特に、前ガイド板69Fと後ガイド板69Rとの中間の領域には下方に開放することで雨水等を排出する開放部(図示せず)が形成されている。
The
前部ファン67は左右軸芯周りで回転駆動されるシロッコファンが用いられ、後部ファン68は前後軸芯周りで回転駆動される軸流ファンが用いられている。尚、冷却空間Nに外気を吸引するファンとしては、前部ファン67と後部ファン68との何れか一方だけを備えても良い。
The
排気ダクト66は、前端がユニット収容ケース64の電池収容空間64Aの後端に接続し、この排気ダクト66の後端がルーフ部の後端部の左右中央部に形成された排気開口Rbに接続しており、この排気開口Rbには、下部から斜め前方上方に突出する前排出ガイド板71Fと、上部から斜め後方下方に突出する後排出ガイド板71Rが備えられている。
The
〔電源ユニットに関連する構成の実施形態における作用・効果〕
このような構成から、前部ファン67と後部ファン68とを駆動して冷却空間Nに外気を吸引する際には、図8に示す如く、前ガイド板69Fの上側を通過した空気が、後ガイド板69Rの下端に周り込む形態で流動し、エアーフィルタ70で塵埃が除去された後に、吸気ダクト65に流れ込む。また、電源ユニットBがルーフ部Rの内部のルーフ内空間Kに配置されているので、雨水が電源ユニットBに対して直接的に接触することがなく、外気を吸引する際には、吸気開口Raに雨水や塵埃が侵入可能な状況にある場合でも、この雨水や塵埃を開放部(図示せず)から下方に排出することで吸気ダクト65に吸引されず、この雨水や塵埃が冷却空間Nに侵入して二次電池59に付着することもない。
[Operation / Effect in Embodiment of Configuration Relating to Power Supply Unit]
With such a configuration, when the
吸気ダクト65に吸引された空気は、ユニット収容ケース64の電池収容空間64Aに収容されている二次電池59と電池管理システム60の外面に接触することにより熱を奪い、この二次電池59の温度上方を抑制する。このように熱を奪った空気は排気ダクト66から排気開口Rbに送られ、前排出ガイド板71Fの上側を通過した空気が、後排出ガイド板71Rの下側を回り込む形態で流動し、ルーフ部Rの外部に排出される。また、排気開口Rbには後排出ガイド板71Rが備えられているため、排気開口Rbから雨水や塵埃が侵入する状況にある場合でも、侵入が抑制され、排気開口Rbの後端から排出されるのである。
The air sucked into the
〔キャビン:空調構成〕
図8及び図9に示すように、エアーコンディショナーSは、ルーフ部Rの後端位置で後ピラー43より更に後方に張り出した位置に備えられている。エアーコンディショナーSは、左右一対の後ピラー43の上端より低い配置高さで、左右一対の後ピラー43に亘って設けられた横フレームに支持されている。このエアーコンディショナーSは、内部にエバポレータ(図示せず)と電気ヒータとを有した空調ユニット75と、この空調ユニット75に空気を送る送風ファン77とを備えている。キャビンDの内部において底壁61(キャビン内の天井壁)の下側には吸気口80が形成され、この底壁61の左右にはエアーコンディショナーSから送り出される空気をキャビンDの内部に供給する左右一対の空調ダクト78を備えている。
[Cabin: Air conditioning configuration]
As shown in FIGS. 8 and 9, the air conditioner S is provided at a position where the air conditioner S projects further rearward than the
このエアーコンディショナーSでは、コンプレッサを駆動して圧縮された冷媒をコンデンサで放熱した後に、膨張弁において膨張させ、エバポレータに供給することで冷房を実現するものを想定しているが、例えば、冷房と暖房との切り換え可能なヒートポンプ型として構成しても良い。 In this air conditioner S, it is assumed that cooling is realized by driving a compressor and radiating the compressed refrigerant with a condenser, then expanding it in an expansion valve and supplying it to the evaporator. You may comprise as a heat pump type switchable with heating.
底壁61は、エアーコンディショナーSの前部位置で斜め下方に屈曲する傾斜壁部61Aが形成され、また、傾斜壁部61Aの上端側から後方に延出する延出壁79を形成することで、この傾斜壁部61Aの後方と延出壁79との間にエアーコンディショナーSが配置され、かつ、送風ファン77に空気を供給する吸気空間Hが形成されている。尚、送風ファン77は上端から吸気を行い側方の空調ユニット75の方向に空気を送り出すシロッコファンが用いられている。
The
また、この吸気空間Hに連通する上下向きの換気ダクト81が前述した換気空間Tに接続しており、この換気ダクト81の開閉自在な切換板82が備えられている。換気空間Tはルーフ部Rの側部に形成された換気口72を介して外部と連通している。換気ダクト81は、ユニット収容ケース64の電池収容空間64Aに隣接する位置に配置され、図9に示すように平面視では、電池収容空間64Aの外壁に近接する部位が斜め姿勢に成形された角パイプ状に形成されている。
In addition, a
切換板82は人為操作により開閉自在に構成され、図8に仮想線で示す閉じ姿勢では吸気空間Hに対する外気の導入が阻止され、同図に実線で示す開放姿勢に操作された場合には、換気口72から換気空間Tに外気を吸引し、更に、この外気を換気ダクト81から吸気空間Hに供給できることになる。
The switching
〔空調構成に関連する実施形態における作用・効果〕
このような構成のため、切換板82を閉じ姿勢に設定してエアーコンディショナーSを可動させた場合には、キャビン内の吸気口80から吸引した空調ユニット75で温調し、この空気を空調ダクト78を介してキャビン内に送り出すことでキャビン内の空気を循環させながら空調を行う循環モードでの空調が実現する。
[Operations and effects in the embodiment related to the air conditioning configuration]
Due to such a configuration, when the air conditioner S is moved while the switching
また、切換板82を開放姿勢に設定してエアーコンディショナーSを稼動させた場合には、吸気口80を閉じてキャビン内の空気の吸気を遮断する状態で、換気空間Tからの外気を換気ダクト81で吸引して、空調ユニット75で温度調整を行った後に空調ダクト78を介してキャビン内に送り出すことで外気とキャビン内の空気とを混合させて空調を行う外気混入モードでの空調が実現する。また、換気空間Tから空気を取り込む構成であるため、例えば、電源ユニットBの熱が作用して温度が上昇した空気を取り込む構成と比較すると、エアーコンディショナーSで冷房を行う際のエネルギーの無駄がない。
Further, when the air conditioner S is operated with the switching
特に、キャビンDのルーフ部Rに対して電源ユニットBを備え、空調装置としてのエアーコンディショナーSを備えているので、電源ユニットBを走行機体Aに備えるための空間を確保する必要がなく、エンジン4によって駆動されるエアーコンディショナーSを走行機体Aに備えたものと比較して、コンプレッサからの冷媒を給排するための配管をキャビンDに引き込む構成を採用しなくて済み、構成が簡素化する。更に、電源ユニットBとエアーコンディショナーSとをルーフ部Rに備える構成であるため、電源ユニットBとエアーコンディショナーSとを備えるための空間を走行機体Aに確保しなくて済むだけではなく、比較的容易に設計変更を行えるルーフ部Rに対してこれらをコンパクトに備えることも可能になる。
Particularly, since the power supply unit B is provided for the roof portion R of the cabin D and the air conditioner S is provided as an air conditioner, it is not necessary to secure a space for installing the power supply unit B in the traveling machine body A. Compared with the air conditioner S driven by the
〔電力制御ユニット〕
右側の第1電力制御ユニットE1と左側の第2電力制御ユニットE2とは電力の出力対象が異なるだけで基本的に共通する構成を有しているため、これらを一括して電力制御ユニットEとして説明する。図10〜図14に示すように、電力制御ユニットEは、後部フェンダー8の下側で後車輪2の上側に備えられている。前述したように、この電力制御ユニットEは、設定される電圧で、設定される周波数となる三相交流を生成するVVVF型のインバータとして構成されている。
[Power control unit]
The first power control unit E1 on the right side and the second power control unit E2 on the left side have basically the same configuration except that the power output targets are different, so these are collectively referred to as the power control unit E. explain. As shown in FIGS. 10 to 14, the power control unit E is provided on the lower side of the
この電力制御ユニットEは、後部フェンダー8の下側に配置されることで良好な放熱を実現するものであるが、後車輪2の上方位置に配置されるため作業時等に後車輪2で跳ね上げられた泥土や小石の接触を規制する規制手段が備えられている。この規制手段としてのケース部85に電力制御ユニットEが収容され、ケース部85の下側に規制手段として水平姿勢の保護プレート86が配置されている。この保護プレート86は鋼材等の高強度の材料が用いられ、後部フェンダー8の縦壁8Aに連結固定され、更に、この保護プレート86の上面にケース部85が支持される形態で連結されている。保護プレート86の下面で後端側には鋼材等の高強度の材料が用いられ下方に突出するスクレーパ87が備えられ、この保護プレートの86の上面で後端側には縦壁状となる隔壁88が備えられている。尚、図面では、保護プレート86の上面に対してケース部85を連結した構造を示しているが、これらの中間に隙間を形成しても良い。また、スクレーパ87は保護プレート86の前部位置の1箇所、又は、前部位置と後部位置との2箇所に備えても良く、3箇所以上備えても良い。
This power control unit E realizes good heat dissipation by being disposed below the
また、ケース部85は、前端と後端とが開放する構造を有しており、前端側にはキャビン内の空気を冷却風として電力制御ユニットEに導く供給ダクト89が形成され、この供給ダクト89とケース部85との中間部位に冷却ファン90が備えられている。後部フェンダー8のうち供給ダクト89が接続する縦壁8Aには、吸気孔89Aが孔状に形成され、ケース部85の内部を通過した空気を送り出すように隔壁88における機体中央側の端部と、後部フェンダー8の縦壁8Aとの間に開放空間88Sが形成されている。
The
また、第1電力制御ユニットE1からジェネレータモータMに電力を供給する出力ケーブル91と、この第1電力制御ユニットE1に電源ユニットBからの直流電力を供給する電源ケーブル92(電力ケーブルの一例)と、制御ケーブル93とが、この第1電力制御ユニットE1における走行機体内側の側壁を貫通し、走行機体Aの中央側のキャビン内に延出する形態で形成されている。これ同様に、第2電力制御ユニットE2から第1油圧ポンプP1の第1ポンプモータP1mと、第2油圧ポンプP2の第2ポンプモータP2mとに電力を供給する出力ケーブル91と、この第2電力制御ユニットE2に電源ユニットBからの直流電力を供給する電源ケーブル92(電力ケーブルの一例)と、制御ケーブル93とが、この第2電力制御ユニットE2における走行機体内側の側壁及び後部フェンダー8の縦壁8Aを貫通し、走行機体Aの中央側のキャビン内に延出する形態で形成されている。
Also, an
〔電力制御ユニットに関連する構成の実施形態における作用・効果〕
このような構成から、後部フェンダー8の下側と後車輪2との間の空間を有効利用しながら下方に開放した空間に対して電力制御ユニットEを配置することにより、良好な放熱を実現できるものにしている。特に、ケース部85と保護プレート86とで成る規制手段を備えているので、後車輪2から跳ね上げられた小石や泥土が電力制御ユニットEに付着することや損傷させることがない。後車輪2に付着した土塊や藁等が後部フェンダー8の内部に持ち込まれる状況においても、この土塊や藁等にスクレーパ87が接触して後車輪2から掻き落とすことになり、冷却効果を損なうこともない。
[Operation / Effect in Embodiment of Configuration Relating to Power Control Unit]
From such a configuration, by disposing the power control unit E in the space opened downward while effectively using the space between the lower side of the
更に、キャビン内の清浄な空気を、吸気孔89Aを介して吸引し冷却ファン90により電力制御ユニットEに供給することにより、電力制御ユニットEに清浄な空気を供給して放熱を行える。このように電力制御ユニットEの冷却を行った空気はケース部85の後端から送り出されると共に、開放空間88Sから後方に排出される。この構成により走行機体Aの外部の空気を直接的に接触させて行う冷却と、キャビンDの内部からの空気を供給して行われる冷却とを併せた良好な冷却が実現する。
Furthermore, clean air in the cabin is sucked through the
また、電力制御ユニットEは、必ずしも後部フェンダー8の下側に配置する必要はなく、一部を後部フェンダー8の上面から上方に突出する形態や、一部がキャビン内(走行機体Aの内側)に突出する形態で配置しても良い。このように配置する構成であっても、後部フェンダー8の部位に電力制御ユニットEを配置することの良好な面は損なわれるものではない。
In addition, the power control unit E is not necessarily arranged below the
〔電力制御構成〕
トラクタの電力制御構成の概要を図15に示している。この電力制御構成は、電源ユニットBの二次電池59からの直流電力をリレーボックスGを介して第1,第2電力制御ユニットE1,E2に供給する電源ケーブル92を有した電力供給系を備えている。第1電力制御ユニットE1は、供給された直流電力を三相交流電力に変換し出力ケーブル91を介してジェネレータモータMに供給し、第2電力制御ユニットE2は、供給された直流電力を三相交流電力に変換し出力ケーブル91を介して第1ポンプモータP1mと第2ポンプモータP2mとに供給する。図面には示していないが、第2電力制御ユニットE2は、エアーコンディショナーSのコンプレッサにも電力を供給する。
(Power control configuration)
An outline of the power control configuration of the tractor is shown in FIG. This power control configuration includes a power supply system having a
主制御システムは、前述したように主制御ユニット101と、エンジン制御ユニット102と、ハイブリッド制御ユニット103と、モータ制御ユニット104と、整流昇圧ユニット105とを備えている。
As described above, the main control system includes the main control unit 101, the
エンジン4は、コモンレール式の燃料噴射系を有し、この燃料噴射を制御するためにエンジン制御ユニット102は、アクセルペダルセンサ54Sからの信号、エンジン4の回転速度を検出する回転速度センサ99(図2を参照)からの信号、コモンレール内の燃料の圧力を検出する燃料圧力センサ(図示せず)からの信号、吸気部位の吸気圧センサ(図示せず)からの信号等を取得し、インジェクター(図示せず)の作動タイミングを決める制御を行う。このような構成からエンジン制御ユニット102は、エンジン4に作用する負荷を判別することも可能であり、エンジン4に作用する負荷や、エンジン4の回転速度や、アクセルペダル54の踏み込み量等のジェネレータモータMを駆動する際に必要な情報を主制御ユニット101に出力する。回転速度センサ99は、伝動ハウジング5の前部ハウジング5Aを上下に貫通する孔部を挿通する状態で備えられ、下端のセンシング部をフライホイール15の外周の近接させ、磁束密度の変化からフライホイール15の回転をカウントするピックアップ型に構成されている。尚、回転速度センサ99は光学式に出力軸4Aやフライホイール15等の回転をカウントするものでも良い。
The
このトラクタでは、エンジン4に作用する負荷を検出するための負荷センサをエンジン4や走行駆動系に備え、この負荷センサで検出した情報を主制御ユニット101が取得するように構成しても良い。また、エンジン4はディーゼル型に限るものではなく、ガソリン型であっても良い。
In this tractor, a load sensor for detecting a load acting on the
ハイブリッド制御ユニット103は、主制御ユニット101からの情報に基づいて電源ユニットBとリレーボックスGとに電池制御ケーブル98を介して制御信号を出力する。モータ制御ユニット104は、主制御ユニット101からの情報に基づいて第1,第2電力制御ユニットE1,E2に対し制御ケーブル93を介して制御信号を出力する。
The
整流昇圧ユニット105は、ジェネレータモータMで発電された三相交流電流を直流電流に変換する整流回路の機能と、このように直流電流に変換された電流を高圧電流に変換するDC−DCコンバータとの機能とを有し、直流電力は送電ケーブル94を介して送電される。
The
前述したように主制御システムが運転座席9の下側に配置され、電源ユニットBとリレーボックスGとがキャビンDのルーフ部Rに配置され、右側の後部フェンダー8の下側に第1電力制御ユニットE1が配置され、右側の後部フェンダー8の下側に第2電力制御ユニットE2が配置されている。このような位置関係から、電源ユニットBから第1,第2電力制御ユニットE1,E2に直流電力を供給する電源ケーブル92を右側の中間ピラー42の内部に挿通する状態で配設されている。また、主制御システムのハイブリッド制御ユニット103から電源ユニットBに制御信号を出力する電池制御ケーブル98を右側の後ピラー43の内部に挿通する状態で配設されている。
As described above, the main control system is disposed below the driver's
このような電力制御構成を備えているため、主制御ユニット101からの信号によりエンジン制御ユニット102が、エンジン4を燃費の良い低速領域で稼動させる制御を実行する。また、エンジン制御ユニット102が取得する情報に基づいて主制御ユニット101が、エンジン4に作用する負荷が閾値未満であることを判別した場合には、ジェネレータモータMからの発電電力を整流昇圧ユニット105で高電圧に昇圧し、このように昇圧した直流電力を送電ケーブル94から電源ケーブル92に伝えることにより電源ユニットBに供給して充電する制御が実行される。このように充電を行う際には、二次電池59に対する充電を電池管理システム60が管理する。特に、電源ケーブル92を中間ピラー42の内部に配置し、電池制御ケーブル98を後ピラー43の内部に配置することにより、例えば、電源ケーブル92にノイズが乗ることがあっても、このノイズを電池制御ケーブル98に送られる制御信号に影響を与えないものにしている。
Since such a power control configuration is provided, the
これとは逆に、主制御ユニット101がエンジン4に作用する負荷が閾値を超えたことを判断した場合には、電源ユニットBからの電力をリレーボックスGから第1電力制御ユニットE1に供給すると共に、モータ制御ユニット104が第1電力制御ユニットE1に対して制御信号を出力することにより、第1電力制御ユニットE1からの三相交流電力をジェネレータモータMに供給し、このジェネレータモータMの駆動力でエンジン回転をアシストすることで駆動力不足やエンジンストップを招くことのない走行を実現する。このようにジェネレータモータMに電力を供給する際には、エンジン4の回転速度と、負荷の値と、アクセルペダル54の踏み込み量等の制御情報に基づいて、三相交流電力の出力電圧と出力周波数が設定され、二次電池59から第1電力制御ユニットE1に電力供給を開始した際には、リレーボックスGにおいて複数の抵抗器から適切なものを選択することで大電流が急激に供給される不都合を抑制する。また、電力の供給時にも適切な抵抗器を選択することで二次電池59から供給される大電流が急激に低下する不都合を抑制する。
On the contrary, when the main control unit 101 determines that the load acting on the
また、第2電力制御ユニットE2は、モータ制御ユニット104からの信号に基づき、必要とするタイミングで直流電力を三相交流電力に変換して第1ポンプモータP1mと第2ポンプモータP2mと供給する作動を行う。主制御ユニット101は、レバー類やスイッチ類の操作を判別し、電力供給を必要とするタイミングで第1ポンプモータP1mと第2ポンプモータP2mとの駆動を行うことにより電力の無駄な消費を抑制できるものにしている。
The second power control unit E2 converts DC power into three-phase AC power at a necessary timing based on a signal from the
本発明は、トラクタに限るものではなく、電動モータとエンジンとの駆動力によって走行するハイブリッド型の作業車全般に利用でき、また、乗用田植機や芝刈機やコンバインなどの他の作業車にも利用することができる。 The present invention is not limited to a tractor, but can be used for all hybrid work vehicles that travel by the driving force of an electric motor and an engine. Can be used.
2 後車輪
4 エンジン
4A 出力軸
5 ハウジング(伝動ハウジング)
8 後部フェンダー
15 フライホイール
15B リングギヤ部
19 スタータモータ
21 永久磁石
22 ロータ・伝動部
22B ネジ孔
23 ステータ
24 スタッド軸
24A ネジ部
25 ナット
42 ピラー(中間ピラー)
43 ピラー(後ピラー)
59 二次電池
60 電池管理手段(電池管理システム)
61 底壁
62 上壁
64 ユニット収容ケース
65 吸気ダクト
66 排気ダクト
85 ケース部
86 保護プレート
87 スクレーパ
67 ファン(前部ファン)
68 ファン(後部ファン)
89 ダクト(供給ダクト)
90 冷却ファン
91 出力ケーブル
92 電力ケーブル(電源ケーブル)
98 信号ケーブル(電池制御ケーブル)
A 走行機体
B 電源ユニット
C クラッチ機構(主クラッチ機構)
D キャビン
E 電力制御ユニット
J 連結機構
K ルーフ内空間
T 換気空間
M 電動モータ(ジェネレータモータ)
N 冷却空間
Q 電力線
S 空調装置(エアーコンディショナー)
R ルーフ部
X 回転軸芯
2
8
43 pillar (rear pillar)
59
61
68 fans (rear fans)
89 Duct (supply duct)
90 Cooling
98 Signal cable (battery control cable)
A Traveling machine body B Power supply unit C Clutch mechanism (main clutch mechanism)
D Cabin E Power control unit J Coupling mechanism K Roof space T Ventilation space M Electric motor (generator motor)
N Cooling space Q Power line S Air conditioner (air conditioner)
R Roof part X Rotating shaft core
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