JP2013248918A - 電動作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】動力源に電動モータを使用し、この電動モータを前輪の軸芯よりも後方に配置していたので、機体後部に作業機を装着して作業走行する場合、機体の重心位置が機体後部側寄りとなっていた。
【解決手段】機体の前部に機体フレームを構成し、機体フレームの後方にミッションケースを連結し、電動モータの動力をミッションケース内の伝動装置に伝達し、ミッションケースの後部に後輪伝動ケースを設け、ミッションケース内の伝動装置に伝動された動力を後輪伝動ケース内の伝動軸から後輪に伝達する構成とし、前記機体フレームに前輪伝動ケースを設け、ミッションケース内の動力の一部を前輪伝動ケース内の伝動軸から前輪に伝達する構成とし、前記前輪の軸芯よりも前方に前記電動モータを設けるように構成したことを特徴とする電動作業車両の構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、動力源に電動モータを使用し、この電動モータの配置構成を改良した電動作業車両に関する。

前輪の軸芯よりも後方に電動モータが配置されている構成である。

実用新案登録第２５８５２８１号公報

前記公報の技術においては、前輪の軸芯よりも後方に電動モータが配置されており、このため機体後部に作業機を装着して作業走行する場合、機体の重心位置が機体後部側寄りに移動してしまい、さらに前進で作業走行すると駆動反力が加わることで、機体前部に上向きの力が作用し機体後部に下向きに力が作用することで、機体の前後バランスが機体後部側寄りになってしまい、安定した作業走行ができないという欠点がある。特に、湿田等での４輪駆動での走行時には、前輪の駆動力が圃場面に伝達されにくくなるという欠点がある。

上記本発明の課題は、次の技術手段により解決される。
請求項１に記載の発明は、機体（１）の前後に左右の前輪（３，３）および左右の後輪（４，４）を備え、機体（１）の後部に作業機（２）を連結した電動作業車両において、
ステアリングハンドル（１１）の操作により前記左右の前輪（３，３）を操向して機体を旋回させる構成とし、機体（１）の前部に機体フレーム（５）を構成し、該機体フレーム（５）の後方にミッションケース（１９）を連結し、電動モータ（６）の動力をミッションケース（１９）内の伝動装置に伝達し、ミッションケース（１９）の後部に後輪伝動ケース（２７）を設け、ミッションケース（１９）内の伝動装置に伝動された動力を後輪伝動ケース（２７）内の伝動軸（２８）から後輪（４）に伝達する構成とし、前記機体フレーム（５）に前輪伝動ケース（３６）を設け、ミッションケース（１９）内の動力の一部を前輪伝動ケース（３６）内の伝動軸（３７）から前輪（３）に伝達する構成とし、前記前輪（３）の軸芯よりも前方に前記電動モータ（６）を設けるように構成したことを特徴とする電動作業車両とした。
請求項２に記載の発明は、前記機体フレーム（５）を左右に並列する一対の機体フレーム（５ａ，５ａ）から構成し、これら左右の機体フレーム（５ａ，５ａ）間に形成される空間部（３８）に電動モータ（６）を配置する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電動作業車両とした。
請求項３に記載の発明は、前記電動モータ（６）は機体前方から着脱可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載の電動作業車両とした。
請求項４に記載の発明は、前記電動モータ（６）の上方にバッテリ（９）を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電動作業車両とした。
請求項５に記載の発明は、前記電動モータ（６）の前後を支持する前プレート（４０）と後プレート（４１）を設け、バッテリ用載置フレーム（４４）を前記前プレート（４０）と後プレート（４１）に連結して構成したことを特徴とする請求項４に記載の電動作業車両とした。

請求項１記載の発明によれば、前輪の軸芯よりも前方に電動モータが配置されているので、機体後部に作業機を装着して作業走行する場合、機体の重心位置が機体後部側寄りに移動してしまのを防止でき、４輪駆動での走行時には、前輪の駆動力が効率良く圃場面に伝達される。
請求項２記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、左右の機体フレーム間の空間部に電動モータを配置することで、電動モータの上下方向の位置を低くでき、重心位置が低くなるので安定した走行が可能となる。
請求項３記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、電動モータの着脱やメンテナンスが容易となる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、上下方向の位置を低くした電動モータの上方にバッテリを設けることで、バッテリの上下方向の位置も低くなることで重心位置が低くなるので安定した走行が可能となる。また、メンテナンスが容易となる。
請求項５記載の発明によれば、請求項４の効果に加え、バッテリを載置するフレームは電動モータの前後を支持する前プレートと後プレートに取り付ける構成としているので、別の取り付け部材が不要となる。

トラクタに作業機を連結した状態の左側面図 トラクタの平面図 トラクタの正面図 伝動系を示す左側面図 伝道系を示す平面図 電動モータ取り付け部の正面図 電動モータ取り付け部の斜視図 操作パネルの一部の平面図

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、作業車両１（機体）の具体例として、農業機械であるトラクタの側面図を示している。
農用トラクタ１の機体後部に作業機２を昇降自在に取り付けている。
図２はトラクタ１を機体上方から見た平面図である。図３はトラクタ１の正面図を示している。
農用トラクタ１は機体の前後に左右一対の前輪３と後輪４を設けており、左右の前輪３，３間の上方に機体フレーム５（１個でも複数でもよい）を構成し、この機体フレーム５で電動モータ６を支持する構成としている。電動モータ６の上方にバッテリ９を収納したバッテリ収納箱体８を設けており、このバッテリ収納箱体８を覆うようにボンネット７を設けている。符号７ａは、ボンネット７に取り付けている前照灯である。
前記電動モータ６の後方にミッションケース１９を設けており、電動モータ６からミッションケース１９内の伝動装置に伝動された動力を左右前輪３，３と左右後輪４，４に伝達する構成としている。ミッションケース１９内の伝動装置としては、主変速装置２９，副変速装置３０，作業機２へ動力伝達するＰＴＯ軸の変速を行うＰＴＯ変速装置３４等（図４参照）を構成しているが、主変速装置や副変速装置等を設けなくても、電動モータ９の回転を制御することで対応するように構成してもよい。
１０は計器盤、１１は左右前輪３，３の操向を行うステアリングハンドルである。左右の後輪６，６上方と両者間の内方はフェンダー１２，１２で覆われ、この左右のフェンダー１２，１２間の機体上に座席１３を設けており、運転者が着座して運転する。
農用トラクタ１の機体後端に設けた左右のリンク１４，１４で作業機２を昇降自在に支持している。作業機２の例として圃場を耕すロータリを示しているが、ロータリ以外の作業機（鋤，代掻き装置等）を連結するように構成してもよい。
符号１５はミッションケース１９内の主変速装置２９を変速する主変速レバー、符号１６はＰＴＯ変速装置３４を変速してＰＴＯ軸の回転数を変更するＰＴＯ変速レバーである。符号１７は作業機２の昇降を行う作業機昇降レバー、符号１８は作業機２で耕す深さを調整する耕深調整レバーである。符号２０副変速装置３０を変速する副変速レバーである。２０は安全フレームであり、トラクタ１が転倒したときに座席１３に着座している運転者を保護するものである。
主変速装置２９は、中立、前進３段変速、後進１段変速を選択可能に構成している。また、副変速装置３０は、中立、低速、高速を選択可能に構成している。ＰＴＯ変速装置３４は、中立、１段変速、２段変速、３段変速、逆転変速を選択可能に構成している。
符号２１は電動モータ６の回転数を変更するアクセルペダルであり、符号２２は電動モータ２２の回転数を制御するアクセルレバーである。符号２３はクラッチペダルであり、ミッションケース１９内に設けているクラッチ２６の断続を行う。符号２４は右側後輪４にブレーキを掛ける右ブレーキペダルであり、符号２５は左側後輪４にブレーキを掛ける左ブレーキペダルである。路上走行時には、左右のブレーキペダル２４，２５を連結して走行し、圃場内を作業走行するときには左右のブレーキペダル２４，２５の連結を解除して作業走行する。このようにすることで、作業走行時に旋回するときには、旋回内側の後輪にブレーキを掛けることで、旋回半径を小さくして旋回できる。

図４は側面図であり、図５は平面図であるが、いずれも伝動系の構成を明確化するために、余分な部品を取り除いて示している。
電動モータ６の出力軸３１に伝動接続体３２を接続し、この伝動接続体３２にミッション入力軸３３を連結している。ミッション入力軸３３に伝達された動力は、ミッションケース１９内のクラッチ２６，主変速装置２９，副変速装置３０を経由して後輪伝動ケース２７内に伝達され、後輪駆動軸２８から後輪４を駆動する構成としている。
また、ミッションケース１９内で変速された動力の一部は、出力軸３５，前輪伝動ケース３６，前輪駆動軸３７から前輪３を駆動する構成としている。
前輪３の軸芯、即ち前輪駆動軸３７の軸芯よりも前方に電動モータ６を設ける構成としている。このように、前輪３の軸芯よりも前方に電動モータ６が配置されているので、機体１の後部に作業機２を装着して作業走行する場合、機体１の重心位置が機体後部側寄りに移動してしまのを防止でき、４輪駆動での走行時には、前輪３の駆動力が効率良く圃場面に伝達される。
また、ステアリングハンドル１１は、支持パイプ５９で支持されている。そして、支持パイプ５９は、支持枠体５９ａを介して後述する後機体フレーム５ｂに固着（溶接）する構成としている。また、前記支持パイプ５９は、第一フレーム枠体６０と第二フレーム枠体６１で支持されている。そして、第一フレーム枠体６０と支持パイプ５９間にプレート６２を固着して設け、このプレート６２にコントローラ６３やその他の電子機器を配置する構成としている。
符号３６ａは前輪伝動ケース３６を取り付ける取り付け体であり、後述する機体フレーム５の前機体フレーム５ａに固着（溶接）して構成している。電動モータ６の下部位置は、前記取り付け体３６ａよりも下方位置に配置することで、電動モータ６をより低い位置に配置可能となる。
図５に示しているように、電動モータ６を支持する機体フレーム５は、左右に並列する一対の機体フレーム５，５の構成として、これら左右の機体フレーム５，５間に形成される空間部３８に電動モータ６を配置する構成とする。このように、左右の機体フレーム５，５間の空間部３８に電動モータ６を配置することで、電動モータ６の上下方向の位置を低くでき、機体の重心位置が低くなるので安定して走行が可能となる。
機体フレーム５は、前機体フレーム５ａとこの前機体フレーム５ａの後部に固着（溶接）した後機体フレーム５ｂから構成されている。さらに、左右の後機体フレーム５ｂ，５ｂの後部を左右連結フレーム５ｃで固着（溶接）している構成である。この左右連結フレーム５ｃをミッションケース１９にボルト３９で固定する構成としている。前機体フレーム５ａと後機体フレーム５ｂの接続部分においては、後機体フレーム５ｂの内側に補強フレーム５ｄを溶接して、機体フレーム５全体の強度を向上する構成としている。
図６は正面図であるが、特に電動モータ６の取り付け部分の拡大図を示している。図７は電動モータ６の取り付け部分を示す斜視図である。左右の前機体フレーム５ａの前端部をそれぞれ機体外側に向かってＬ字状に折り曲げており、この部分に電動モータ６を支持する前プレート４０をボルト４３で固定する構成としている。また、前記補強フレーム５ｄの前端部と、左右の前機体フレーム５ａの内側に電動モータ６を支持する後プレート４１を溶接して固着する構成としている。このような構成とすることで、電動モータ６を支持する前プレート４０と後プレート４１は、機体フレーム５の強度を向上する強度メンバーともなっている。
そして、前プレート４０と後プレート４１の間に電動モータ６を配置し、ボルト４２で電動モータ６を前プレート４０と後プレート４１に取り付ける構成としている。後プレート４１に対して電動モータ６を取り付けているボルト４２を外し、左右の前機体フレーム５ａに対して前プレート４０を取り付けているボルト４３を外すと、電動モータ６は前プレート４０とともに機体１の前方に向かって外せる構成としている。このように、電動モータ６を機体１の前方から着脱可能に構成しているので、電動モータ６の着脱やメンテナンスが容易となる。
また、電動モータ６の下方は、コの字状の保護カバー５８で覆う構成としている。保護カバー５８は、電動モータ６を取り付けている前プレート４０と後プレート４１に対してボルト５９で取り付けている構成である。
図４に示しているように、電動モータ６の上方にバッテリ９を配置する構成としている。前述したように、上下方向の位置を低くした電動モータ６の上方にバッテリ９を設けることで、バッテリ９の上下方向の位置も低くなり、機体１の重心位置を低く抑えることができるので、安定した走行が可能となる。
バッテリ９はバッテリ収容箱体８内に収容されている。バッテリ収容箱体８にはコの字状のバッテリ用載置フレーム４４を固着（溶接又はボルト止め）しており、バッテリ用載置フレーム４４を前記電動モータ６を支持する前プレート４０と後プレート４１に対してボルト４５で取り付ける構成としている。このように、バッテリ９は電動モータ６を支持する前プレート４０と後プレート４１に取り付ける構成としているので、別の取り付け部材が不要となる。
図１に示しているように、バッテリ９と電動モータ６を接続する電線４６は、機体フレーム５に沿って配策してクランプ４７で固定しているので、配策が容易となる。電線４６は短くすることが望ましい。短くすることで、電線の抵抗によるロスを低下できるようになる。
前記作業機２の昇降は油圧シリンダで行っているので、油圧系作動するポンプをミッションケース１９内の動力で駆動する構成としている。このため、電動モータ６の逆転はできない構成としている。また、油圧系を作動させるポンプを駆動するための別の電動モータを設ける構成としてもよい。
図１に示しているように、ステアリングハンドル１１を支持するハンドルポスト４８の左側に開閉可能なカバー５０を構成し、カバー５０の内側にスイッチ式の主電源４９を設けている。この主電源４９を入りにする前に、安全のため主変速レバー１５、副変速レバー２０、ＰＴＯ変速レバー１６が中立状態であることを確認する必要がある。主電源４９はメインブレーカであり、入りにすることでバッテリ９が接続されるが、後述するキースイッチを入り操作するまでは、コントローラ回路には電源が接続されないので、アクセルペダル２１やアクセルレバー２２を操作しても電動モータ６は回転せず、機体１は動かない構成としている。
図２に示す符号５１は操作パネルであり、この拡大図を図８に示している。始動するためには、クラッチペダル２３を踏み込み、操作パネル５１に設けている押しボタンスイッチ５２（プリチャージ用スイッチ）を５秒程度押した後、キースイッチ５３を始動まで回して、緑色のＬＥＤランプ５４が点灯するのを確認する。前記押しボタンスイッチ５２でコントローラに給電され、キースイッチ５３の操作によりメインリレーが働き、電動モータ６のコントローラとバッテリ９が接続されて電動モータ６が稼動できる構成としている。
この状態でアクセルペダル２１やアクセルレバー２２を操作すると、電動モータ６の回転が上昇する。アクセルペダル２１やアクセルレバー２２の回動基部にはポジションセンサが設けられており、ポジションセンサ値がコントローラに入力されると、必要な電流値を計算してバッテリ９からの電流値を制御して、電動モータ６の回転を制御する構成としている。走行は前記主変速レバー１５、副変速レバー２０、ＰＴＯ変速レバー１６を操作して、路上走行や作業走行を行う。
符号５５は電動モータ６の正逆転を切換えるスイッチであるが、常時「正転」にしておく。逆転にすると電動モータ６は逆転するが、前述したように、油圧系の油圧ポンプが駆動できなくなるので、使用しない構成としている。
機体１を前進させる場合には、前記主変速レバー１５を前進の位置（１速から３速）に操作する。後進時は機体を停車させて、主変速レバー１５を後進の位置に操作する。副変速レバー２０を低速又は高速位置に操作する。そして、クラッチペダル２３から足を離してミッションケース１９内のクラッチ２６を接続すると、機体の走行を開始する。
運転中のスピード操作（電動モータ６の回転数制御）については、アクセルペダル２１を操作することで行う。アクセルレバー２２は作業走行をするときに使用するものであり、操作した位置から手を離してもアクセルレバー２２の位置が保持される構成としている。作業走行については、アクセルレバー２２を操作して、電動モータ６からの出力回転を一定にする。これにより、作業時の走行スピード（走行速度）と作業機２（ロータリ）の回転速度は一定に保持される。ブレーキ操作は、前述した左右のブレーキペダル２４，２５を踏み込み操作する。
運転操作の終了後は、主変速レバー１５、副変速レバー２０、ＰＴＯ変速レバー１６を中立位置に操作し、キースイッチ５３を停止位置にする。そして、主電源４９を切り位置に操作する。
符号５６は電圧計であり、下限値（例えば、８７．０Ｖ）になれば警報音が出て充電を促す構成としている。上限値（例えば、１０２．０Ｖ）になれば満充電なので、別の音は出てこれ以上充電の必要がないことを促す構成としている。
前記バッテリ９はリチウムイオンバッテリであるが、これとは別に鉛バッテリ９ａもバッテリ収容箱体８内に搭載している。鉛バッテリ９ａは小型であるので、搭載場所はどこでもよい。鉛バッテリ９ａの役目は、ライトの点灯や警告用ホーンに使用し、メインのバッテリ９から充電する構成としている。
作業走行時において、作業機（ロータリ）２の耕うん部２ａに土や石などが噛みこんで停止した場合においては、キースイッチ５３を停止位置にする（主電源４９は切りにしない）。その後、前述した主電源４９入り後の操作を再び行い。即ち、クラッチペダル２３を踏み込み、操作パネル５１に設けている押しボタンスイッチ５２（プリチャージ用スイッチ）を５秒程度押した後、キースイッチ５３を始動まで回して、緑色のＬＥＤランプ５４が点灯するのを確認する。前記押しボタンスイッチ５２でコントローラに給電され、キースイッチ５３の操作によりメインリレーが働き、電動モータ６のコントローラとバッテリ９が接続されて電動モータ６が稼動できる状態になる。そして、主変速レバー１５、副変速レバー２０、ＰＴＯ変速レバー１６を中立位置に操作し、アクセルペダル２１を踏み電動モータ６を回転させながら作業機昇降レバー１７を上げ側に操作して、作業機（ロータリ２を上昇させる構成とする。そして、再びキースイッチ５３を停止位置にし、主電源４９も切り位置にして安全を確保してから、作業機２のメンテナンスを行う構成とする。
前記バッテリ９（リチウムイオン）は、３０個を直列にしており、約１００Ｖの高電圧となっているため、注意が必要である。このため、図４に示すように、絶縁体５７（厚手の樹脂性カバー）を設ける構成としている。

１ 機体（トラクタ）
２ 作業機
３ 前輪
４ 後輪
５ 機体フレーム
５ａ 機体フレーム（前機体フレーム）
６ 電動モータ
９ バッテリ
１１ ステアリングハンドル
１９ ミッションケース
２７ 後輪伝動ケース
２８ 後輪の伝動軸
３６ 前輪伝動ケース
３７ 前輪の伝動軸
３８ 空間部
４０ 電動モータを支持する前プレート
４１ 電動モータを支持する後プレート
４４ バッテリ用載置フレーム

Claims (5)

1. 機体（１）の前後に左右の前輪（３，３）および左右の後輪（４，４）を備え、機体（１）の後部に作業機（２）を連結した電動作業車両において、
   ステアリングハンドル（１１）の操作により前記左右の前輪（３，３）を操向して機体を旋回させる構成とし、
   機体（１）の前部に機体フレーム（５）を構成し、該機体フレーム（５）の後方にミッションケース（１９）を連結し、電動モータ（６）の動力をミッションケース（１９）内の伝動装置に伝達し、ミッションケース（１９）の後部に後輪伝動ケース（２７）を設け、ミッションケース（１９）内の伝動装置に伝動された動力を後輪伝動ケース（２７）内の伝動軸（２８）から後輪（４）に伝達する構成とし、
   前記機体フレーム（５）に前輪伝動ケース（３６）を設け、ミッションケース（１９）内の動力の一部を前輪伝動ケース（３６）内の伝動軸（３７）から前輪（３）に伝達する構成とし、
   前記前輪（３）の軸芯よりも前方に前記電動モータ（６）を設けるように構成したことを特徴とする電動作業車両。
2. 前記機体フレーム（５）を左右に並列する一対の機体フレーム（５ａ，５ａ）から構成し、これら左右の機体フレーム（５ａ，５ａ）間に形成される空間部（３８）に電動モータ（６）を配置する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の電動作業車両。
3. 前記電動モータ（６）は機体前方から着脱可能に構成したことを特徴とする請求項２に記載の電動作業車両。
4. 前記電動モータ（６）の上方にバッテリ（９）を配置したことを特徴とする請求項１に記載の電動作業車両。
5. 前記電動モータ（６）の前後を支持する前プレート（４０）と後プレート（４１）を設け、バッテリ用載置フレーム（４４）を前記前プレート（４０）と後プレート（４１）に連結して構成したことを特徴とする請求項４に記載の電動作業車両。

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